KR20010029289A - Mask developing apparatus - Google Patents

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이경희
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윤종용
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    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE: An apparatus for developing a mask is provided to uniformly hold the width of mask line by compensating the temperature in the peripheral portion of a mask. CONSTITUTION: A first spray nozzle(230) is installed on the top of a mask chuck(210) at regular intervals. The first spray nozzle attached to the side wall of a mask developing apparatus sprays a developing solution toward the center portion of the mask chuck. A second spray nozzle(240) is also installed on the top of the mask chuck at regular intervals. The second spray nozzle attached to the other side wall of the mask developing apparatus sprays a developing solution toward the peripheral portion of the mask chuck. The first spray nozzle has a first thermostat(250), and the second spray nozzle has a second thermostat(260). The second thermostat controls the temperature of the developing solution sprayed from the second spray nozzle so that it is higher than the temperature of the developing solution sprayed from the first spray nozzle. Therefore, the temperatures of the peripheral portion and the center portion of the mask are uniformly hold although the temperature of the peripheral portion of the mask is rapidly dropped.

Description

마스크 현상 장치{Mask developing apparatus}Mask developing apparatus

본 발명은 마스크 현상 장치에 관한 것으로, 특히 온도보상이 가능한 마스크 현상 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mask developing apparatus, and more particularly to a mask developing apparatus capable of temperature compensation.

일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토리소그래피 (photolithography) 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막이나 도전막 등 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광막을 형성하고, 이 감광막의 소정 부위를 마스크를 이용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 콘택홀, 배선 등과 같은 각종 패턴을 형성한다.In general, it is widely known that various patterns of semiconductor devices are formed by photolithography techniques. According to the photolithography technique, a photoresist film having a change in solubility is formed on the film on which a pattern such as an insulating film or a conductive film on a semiconductor wafer is to be formed by irradiation with light such as X-rays, lasers, ultraviolet rays, and the like. After exposure using a mask, a photoresist pattern is formed by removing a portion having a high solubility with respect to a developer, and an exposed portion of the film to be formed is removed by etching to form various patterns such as contact holes and wiring. do.

여기서 상기한 마스크의 제작은 노광(exposure) -→현상(develop) -→베이크(bake) -→식각(etch) -→PR 스트립(strip) -→불량검사(inspection) -→불량제거(repair)의 순으로 진행된다. 즉, 석영기판 상에 마스크의 재료물질인 크롬층을 형성한 후, 그 상부에 포토레지스트막을 형성한다. 상기 포토레지스트막을 e-빔에 의하여 노광(exposure)및 현상(develop)하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 현상시 사용된 화학 물질을 베이(bake)크하여 제거한다. 상기 포토레지스트 패턴에 따라 상기 크롬층을 식각(etch)하고, 상기 포토레지스트 패턴을 제거(PR strip)하여 크롬재료로 형성된 마스크를 완성한다. 상기 마스크에 형성된 패턴의 불량을 검사(inspection)하기 위하여 한 마스크 내의 칩들 간의 검사 (Die to Die Inspection), 마스크들 간의 검사 (Mask to Mask Inspection), 데이터 베이스와 마스크 간의 검사(DB Inspection) 등과 같은 검사를 거친 후 이온 또는 레이저에 의하여 불량을 제거(repair)하는 공정을 거친다.In this case, the mask is manufactured by exposure-→ developing-→ baking-→ etching-→ PR strip-→ inspection-→ repairing Proceeds in the order of. That is, after forming a chromium layer which is a material of a mask on a quartz substrate, a photoresist film is formed on the quartz substrate. The photoresist film is exposed and developed by an e-beam to form a photoresist pattern. The chemical used in the development is baked by baking. The chromium layer is etched according to the photoresist pattern and the photoresist pattern is removed to complete a mask formed of chromium material. In order to inspect the defect of the pattern formed in the mask, a die to die inspection, a mask to mask inspection, a database and a mask inspection (DB inspection), etc. After the inspection, the defect is removed by ion or laser.

그런데, 반도체소자 제조기술이 점점 고집적화됨에 따라 디자인 룰이 계속 감소하면서 상기한 바와 같은 마스크의 제작이 더욱 어려워지고 있다. 즉, 반도체 소자의 고집적화로 인하여 웨이퍼의 리소그래피 기술이 한계 해상도에 도달되면서 웨이퍼 상의 선폭 (CD: Critical Dimension)의 변화율이 마스크 선폭의 변화율보다 더욱 큰 비율로 변화하고 있다. 1 기가(Giga) DRAM을 양산하기 위하여 웨이퍼 상에서는 18nm 이하의 선폭 균일성(CD uniformity)을 확보하여야 하고, 이를 위하여 마스크 상에서는 25nm이하의 선폭 균일성을 확보하여야 한다.However, as semiconductor device manufacturing technology is increasingly integrated, design rules continue to decrease, making it difficult to manufacture masks as described above. In other words, due to the high integration of semiconductor devices, as the lithography technology of the wafer reaches the limit resolution, the rate of change of the critical dimension (CD) on the wafer is changing at a rate larger than the rate of change of the mask line width. In order to mass produce 1 Giga DRAM, a CD uniformity of 18 nm or less should be secured on a wafer, and a line width uniformity of 25 nm or less should be secured on a mask for this purpose.

이러한 마스크의 균일성은 특히 현상작업에 의해 많이 좌우된다. 마스크의 현상작업을 도 1을 참조로 하여 이하에 설명하겠다.The uniformity of such masks depends in particular on the development work. The developing operation of the mask will be described below with reference to FIG.

도 1은 마스크의 현상작업을 수행하기 위한 종래의 마스크 현상장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional mask developing apparatus for performing a developing operation of a mask.

현상장치(100) 내에는 테프론으로 형성된 마스크 척(chuck)(110)이 회전가능하게 설치된다. 마스크 척(110)은 마스크(120)를 상부에 안착한 상태에서 회전하면서 현상되게 된다.In the developing apparatus 100, a mask chuck 110 formed of Teflon is rotatably installed. The mask chuck 110 is developed while rotating in a state where the mask 120 is seated thereon.

마스크 척(110)의 상부에는 현상액을 분무하기 위한 두개의 스프레이 노즐(130, 140)이 설치된다. 마스크 척(110)이 회전되면서 현상작업이 진행되므로 현상액의 균일한 분포를 돕기 위하여, 보통, 하나의 스프레이 노즐(120)은 중심 부근을 향하여 현상액을 분무하도록, 그리고 다른 하나의 스프레이 노즐(140)은 주변부를 향하여 현상액을 분무하도록 설치된다.Two spray nozzles 130 and 140 for spraying the developer are installed on the mask chuck 110. As the developing operation is performed while the mask chuck 110 is rotated, in order to help uniform distribution of the developer, one spray nozzle 120 may spray the developer toward the vicinity of the center, and the other spray nozzle 140. Is installed to spray the developer towards the periphery.

상기 스프레이 노즐들(130, 140)은 항온조(150)와 연결된다. 선폭은 온도에 영향을 많이 받으므로 적정한 온도를 유지하기 위하여 항온조(150)에 의하여 현상액의 온도를 조절한다. 보통 약 23℃ 정도로 유지한다.The spray nozzles 130 and 140 are connected to the thermostat 150. Since the line width is affected by the temperature a lot, the temperature of the developer is controlled by the thermostat 150 to maintain an appropriate temperature. Usually maintained at about 23 ℃.

그런데, 이러한 현상장치에 의하여 마스크를 현상한 후 도 2에 도시된 바와 같은 ADI(After Develop Inspection) CD Map을 살펴보면 마스크의 주변부의 온도가 중심부에 비하여 대체적으로 내려가 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 현상작업시 마스크가 회전하게 될 때 주변부보다 중심부에서 현상액의 기화가 더 빨리 일어나게 되고 마스크 주변부에서 온도가 더 낮아지고, 이러한 온도의 변화에 선폭은 매우 민감하게 반응하기 때문에, 마스크 중앙부에 비하여 주변부에서의 선폭이 저하되는 원인이 된다.By the way, after developing the mask by the developing apparatus, the temperature of the peripheral part of the mask is generally lowered compared to the center part when the ADI (After Develop Inspection) CD Map as shown in FIG. 2 is examined. This is because when the mask is rotated during development, vaporization of the developer occurs faster in the center than in the periphery, and the temperature is lower in the periphery of the mask, and the line width is very sensitive to the change in temperature, compared to the center of the mask. This causes a decrease in line width at the periphery.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크의 온도를 보정하여 마스크 선폭을 균일하게 유지할 수 있는 마스크 현상 장치를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a mask developing apparatus capable of maintaining a uniform mask line width by correcting a temperature of a mask.

도 1은 종래의 마스크 현상장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional mask developing apparatus.

도 2는 도 1의 마스크 현상장치를 현상작업 후의 마스크 선폭 균일도를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing uniformity of mask line widths after the developing operation of the mask developing apparatus of FIG. 1.

도 3는 본 발명에 따른 마스크 현상장치의 개략도이다.3 is a schematic view of a mask developing apparatus according to the present invention.

도 4는 도 3의 마스크 현상장치의 제 1 스프레이 노즐 및 제 2 스프레이 노즐로부터 현상액이 분무되는 상태를 도시한 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which a developer is sprayed from a first spray nozzle and a second spray nozzle of the mask developing apparatus of FIG. 3.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above technical problem, the present invention,

마스크를 회전가능한 상태로 안착시키기 위하여 회전가능한 상태로 설치된 마스크 척;A mask chuck rotatably installed to seat the mask in a rotatable state;

상기 마스크 척의 상부에 설치되어 중심부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 1 스프레이 노즐부;A first spray nozzle unit installed on the mask chuck to spray the developer toward the center;

상기 마스크 척의 상부에 설치되어 주변부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 2 스프레이 노즐부;A second spray nozzle unit installed on the mask chuck to spray a developer toward a peripheral portion;

상기 제 1 스프레이 노즐부에 연결되어 그를 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어하는 제 1 항온조; 및A first thermostat connected to the first spray nozzle unit and controlling a temperature of a developer sprayed through the first spray nozzle unit; And

상기 제 2 스프레이 노즐에 연결되어 그를 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어하는 제 2 항온조;를 포함하여 구성되는 마스크 현상장치를 제공한다.And a second thermostat connected to the second spray nozzle to control the temperature of the developer sprayed through the second spray nozzle.

제 2 항온조는, 상기 제 1 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도에 비교하여 상기 제 2 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도가 더 높도록 제 2 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어한다.The second thermostat controls the temperature of the developer sprayed through the second spray nozzle so that the temperature of the developer sprayed through the second spray nozzle is higher than the temperature of the developer sprayed through the first spray nozzle. .

상기한 바와 같은 마스크 현상 장치에 의하면, 중심부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 1 스프레이 노즐과 주변부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 2 스프레이 노즐에 각각 서로 다른 항온조가 연결되고, 각각의 항온조는 주변부로 분무되는 현상액의 온도가 중심부로 분무되는 현상액의 온도보다 높도록 제어함으로써, 마스크 척의 회전시 마스크 주변부의 온도가 저하되는 것을 보상하여 마스크 전면의 온도를 균일하게 형성하여 줌으로써 마스크 선폭이 마스크의 주변부 및 중심부를 포함한 전면에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있게 된다.According to the mask developing apparatus as described above, different thermostats are respectively connected to the first spray nozzle installed to spray the developer toward the center and the second spray nozzle installed to spray the developer toward the periphery. The thermostat controls the temperature of the developer sprayed to the periphery to be higher than the temperature of the developer sprayed to the center, thereby compensating for the lowering of the temperature of the mask periphery when the mask chuck is rotated to uniformly form the temperature of the mask, thereby increasing the mask line width. It can be formed uniformly over the entire surface including the periphery and the center of the mask.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마스크 현상장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a mask developing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 마스크 현상장치의 개략 단면도이다. 도 3를 참조하면, 현상장치(200) 내의 저면 상에 마스크 척(210)을 회전가능한 상태로 설치한다.3 is a schematic cross-sectional view of a mask developing apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 3, the mask chuck 210 is rotatably installed on the bottom of the developing apparatus 200.

상기 마스크 척(210)의 상부에는 소정거리 이격된 상태로 제 1 스프레이 노즐(230)이 설치된다. 이 제 1 스프레이 노즐(230)은 현상장치(200)의 측벽의 소정의 위치에 부착되어 마스크 척(210)의 중심부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된다.The first spray nozzle 230 is installed above the mask chuck 210 at a predetermined distance. The first spray nozzle 230 is attached to a predetermined position on the side wall of the developing apparatus 200 so as to spray the developer toward the center of the mask chuck 210.

상기 마스크 척(210)의 상부에는 소정거리 이격된 상태로 제 2 스프레이 노즐(240)이 설치된다. 이 제 2 스프레이 노즐(240)은 현상장치(200)의 측벽의 또 다른 위치에 부착되어 마스크 척(210)의 주변부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된다.The second spray nozzle 240 is installed on the mask chuck 210 at a predetermined distance from the mask chuck 210. The second spray nozzle 240 is attached to another position of the side wall of the developing apparatus 200 so as to spray the developer toward the periphery of the mask chuck 210.

제 1 스프레이 노즐(230)에는 그를 통하여 분무된 현상액의 온도를 제어하기 위한 제 1 항온조(250)가 설치된다.The first spray nozzle 230 is provided with a first thermostat 250 for controlling the temperature of the developer sprayed therethrough.

제 2 스프레이 노즐(240)에는 그를 통하여 분무된 현상액의 온도를 제어하기 위한 제 2 항온조(260)가 설치된다. 이 제 2 항온조(260)는, 상기 제 2 스프레이 노즐(240)로부터 분무되는 현상액의 온도가 상기 제 1 스프레이 노즐(230)로부터 분무되는 현상액의 온도보다 더 높도록 온도를 비교 제어할 수 있도록 형성한다.The second spray nozzle 240 is provided with a second thermostat 260 for controlling the temperature of the developer sprayed therethrough. The second thermostat 260 is formed such that the temperature of the developer sprayed from the second spray nozzle 240 can be controlled so that the temperature is higher than the temperature of the developer sprayed from the first spray nozzle 230. do.

상기한 바와 같은 마스크 현상장치(200)의 현상공정은 다음과 같이 진행된다.The developing process of the mask developing apparatus 200 as described above proceeds as follows.

먼저, 노광작업이 완료된 마스크(220)를 마스크 현상장치(200) 내의 마스크 척(210)의 바닥부(212) 상에 안착시킨다.First, the mask 220 on which the exposure operation is completed is mounted on the bottom portion 212 of the mask chuck 210 in the mask developing apparatus 200.

마스크 척(210)을 회전시키면, 마스크 척(210)의 바닥부(212) 상에 안착된 마스크(220)도 동시에 회전하게 된다.When the mask chuck 210 is rotated, the mask 220 mounted on the bottom 212 of the mask chuck 210 also rotates at the same time.

이 마스크(220)의 회전과 함께 제 1 및 제 2 스프레이 노즐(230, 240)을 통하여 현상액을 분무하면서 현상작업을 진행한다. 이 때, 도 4를 참조하면, 제 1 스프레이 노즐(230)로부터 분무된 현상액은 마스크(220)의 중심부를 향하게 되고, 제 2 스프레이 노즐(240)로부터 분무된 현상액은 마스크(220)의 주변부를 향하게 된다.As the mask 220 is rotated, the developing operation is performed while spraying the developer through the first and second spray nozzles 230 and 240. In this case, referring to FIG. 4, the developer sprayed from the first spray nozzle 230 is directed toward the center of the mask 220, and the developer sprayed from the second spray nozzle 240 is disposed around the mask 220. Is headed.

상기 제 1 항온조(250)는 제 1 스프레이 노즐(230)로부터 분무된 현상액의 온도를 20~25℃, 예를 들면 약 23℃ 정도로 제어한다. 한편, 제 2 항온조(260)는 제 2 스프레이 노즐(240)로부터 분무된 현상액의 온도를 제어하되, 제 2 스프레이 노즐(240)로부터 분무된 현상액의 온도가 제 1 스프레이 노즐(240)로부터 분무된 현상액의 온도보다 높도록 제어함으로써, 마스크(220) 중심부에 분무되는 현상액의 온도보다 주변부에 분무되는 현상액의 온도를 더 높도록 제어한다.The first thermostat 250 controls the temperature of the developer sprayed from the first spray nozzle 230 at about 20 to 25 ° C., for example, about 23 ° C. Meanwhile, the second thermostat 260 controls the temperature of the developer sprayed from the second spray nozzle 240, but the temperature of the developer sprayed from the second spray nozzle 240 is sprayed from the first spray nozzle 240. By controlling the temperature of the developer to be higher than the temperature of the developer, the temperature of the developer to be sprayed to the peripheral part is controlled to be higher than the temperature of the developer to be sprayed to the center portion of the mask 220.

따라서, 현상작업을 진행하는 동안, 마스크 척(210) 상의 마스크(220)가 회전되면 마스크 중심부보다는 주변부에서 현상액의 기화가 더 빨리 진행되게 되어 마스크 주변부에서 온도가 더 떨어지는 현상이 발생하게 되는데, 주변부를 향하여 분무되는 현상액의 온도를 더 높게 설정하여 줌으로써 마스크 주변부 및 중심부에서의 온도가 균일해지도록 보상해 주게 된다.Therefore, during the developing operation, when the mask 220 on the mask chuck 210 is rotated, vaporization of the developing solution proceeds more rapidly at the periphery than at the center of the mask, so that the temperature is lowered at the periphery of the mask. By setting a higher temperature of the developer sprayed toward the surface, the temperature at the periphery and the center of the mask is compensated to be uniform.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

상술한 바와 같이, 상기한 바와 같은 본 발명의 마스크 현상 장치에 의하면, 중심부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 1 스프레이 노즐과 주변부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 2 스프레이 노즐에 각각 서로 다른 항온조가 연결되고, 각각의 항온조는 주변부로 분무되는 현상액의 온도가 중심부로 분무되는 현상액의 온도보다 높도록 제어함으로써, 마스크 척의 회전시 마스크 주변부의 온도가 저하되는 것을 보상하여 마스크 전면의 온도를 균일하게 형성하여 줌으로써 마스크 선폭이 마스크의 주변부 및 중심부를 포함한 전면에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있게 된다.As described above, according to the mask developing apparatus of the present invention as described above, each of the first spray nozzle provided to spray the developer toward the center and the second spray nozzle provided to spray the developer toward the periphery, respectively Another thermostat is connected, and each thermostat controls the temperature of the developer sprayed to the periphery to be higher than the temperature of the developer sprayed to the center, thereby compensating for the lowering of the temperature of the mask periphery during rotation of the mask chuck to reduce the temperature of the mask front. By forming uniformly, the mask line width can be uniformly formed over the entire surface including the periphery and the central portion of the mask.

Claims (3)

마스크를 회전가능한 상태로 안착시키기 위하여 회전가능한 상태로 설치된 마스크 척;A mask chuck rotatably installed to seat the mask in a rotatable state; 상기 마스크 척의 상부에 설치되어 중심부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 1 스프레이 노즐부;A first spray nozzle unit installed on the mask chuck to spray the developer toward the center; 상기 마스크 척의 상부에 설치되어 주변부를 향하여 현상액을 분무할 수 있도록 설치된 제 2 스프레이 노즐부;A second spray nozzle unit installed on the mask chuck to spray a developer toward a peripheral portion; 상기 제 1 스프레이 노즐부에 연결되어 그를 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어하는 제 1 항온조; 및A first thermostat connected to the first spray nozzle unit and controlling a temperature of a developer sprayed through the first spray nozzle unit; And 상기 제 2 스프레이 노즐에 연결되어 그를 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어하는 제 2 항온조;A second thermostat connected to the second spray nozzle and controlling a temperature of a developer sprayed through the second spray nozzle; 를 포함함을 특징으로 하는 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척.Temperature compensation mask chuck for the mask developing apparatus comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 항온조는, 상기 제 1 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도에 비교하여 상기 제 2 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도가 더 높도록 제 2 스프레이 노즐을 통하여 분무되는 현상액의 온도를 제어함을 특징으로 하는 마스크 현상 장치.The method of claim 1, wherein the second thermostat is sprayed through the second spray nozzle so that the temperature of the developer sprayed through the second spray nozzle is higher than the temperature of the developer sprayed through the first spray nozzle. The mask developing apparatus characterized by controlling the temperature of the developing solution. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 항온조는 제 1 스프레이 노즐로부터 분무된 현상액의 온도를 20~25 ℃로 제어함을 특징으로 하는 마스크 현상 장치.The mask developing apparatus according to claim 1, wherein the first thermostat controls the temperature of the developer sprayed from the first spray nozzle to 20 to 25 ° C.
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