KR100298869B1 - 배치방식 식각장비의 세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부 및 하부에 구멍을 가지고, 상기 구멍과 각각 연통된 공급관 및 배출관을 가진 식각용기내에서 식각된 복수개의 기판을 세정하는 방법으로서, 식각공정후, 상기 식각용기로 가압용 질소가스를 공급하여 식각용기에 채워진 식각액을 하부구멍으로 배출시키는 단계와; 상기 식각용기로 세정액을 공급하고, 식각용기의 상부구멍을 통해 배출시킴으로써 상기 기판을 클리닝하는 단계를 포함하는 배치방식 식각장비에서의 세정방법에 관한 것으로서, 배치방식 식각장비에서의 고질적인 문제점이었던 전지반응에 의한 식각 불균일을 해결함으로써 제품의 품질을 향상시키고, 공정 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

배치방식 식각장비의 세정방법{THE METHOD FOR RINSING THE INSIDE OF THE BATCH TYPE ETCHING MACHINE}
본 발명은 식각장비에 관한 것으로서, 더 상세하게는 배치방식으로 진행되는 식각장비에서 전지반응을 억제시키는 배치방식 식각장비의 세정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 식각방법은 습식식각법과 건식식각법으로 크게 나누어지는데, 습식식각법은 주로 금속막을 식각하는데 적용되고, 건식식각법은 주로 절연막을 식각하는데 적용된다.
이러한 습식식각법에도 매엽방식과 배치방식이 있는데, 매엽방식은 기판을 1매씩 로드하여 식각액을 뿌려서 식각하는 방법이고, 배치방식은 최대 40매의 기판을 동시에 하나의 식각용기에 넣고 식각액에 담구어 식각하는 방식이다. 특히, 배치방식은 대량생산이 가능하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
한편, 하나의 액정패널을 제조하기 위해서는 수많은 공정을 거치는데, 그 중에서도 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 설계자의 의도대로 미세하게 식각할 수 있는 식각기술이 더욱더 중요하다.
또한, 미세한 패턴이 서로 복잡하게 얽혀 있기 때문에 조그만 먼지나 미세입자조차도 결함의 원인이 되기 때문에 식각한 후, 불필요한 이물질을 세정하는 세정공정도 식각공정 못지 않게 중요한 기술로서 인식되고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 식각한 후 실시되는 종래의 세정공정을 설명하면다음과 같다.
도 1은 종래의 배치방식 식각장비의 개략적인 블록도로서, 식각공정을 실시하기 위해 복수개의 기판(12)이 로드된 용기(10)가 도시되어 있다. 그 용기(10)의 내부와 연통된 복수개의 공급관 및 배출관이 위치하는데, 제1 공급관(10a)은 질소(N2)가스의 공급로가 되고, 제2 공급관(10b)은 식각액의 공급로가 되며, 제3 공급관(10c)은 초순수(超純水, deionized water ; 이하, D.I 워터라 칭함)의 공급로가 된다.
그리고, 상기 용기(10) 상부에는 상기 제1 공급관(10a)으로부터 분기된 제1 배출관(10d)이 위치하고, 용기(10) 하부에는 제2 공급관(10b)이 위치하고 있다.
이와 같이 구성된 배치방식 식각장비는 복수개의 기판을 동시에 식각하고 세정하는데, 이러한 식각단계 및 세정단계를 설명하면 다음과 같다.
첫 번째 단계로서, 제2 공급관(10b) 및 제3 공급관(10c)을 통해 식각액 및 D.I 워터를 상기 용기(10) 내부로 동시에 공급한다. 이때, 필요에 따라 식각액만을 공급하기도 한다.
두 번째 단계로서, 이전단계에서 공급된 식각액과 D.I 워터의 혼합액에 기판들(12)을 소정시간동안 담구어둔다.
세 번째 단계로서, 상기 제3 공급관(10c)을 통해 D.I 워터를 공급함으로써, D.I 워터에 희석된 식각액을 제1 배출관으로 배출시킨다. 즉, 상기 희석된 식각액을 D.I 워터로써 하부에서 상부로 밀어서 배출시킨다.
네 번째 단계로서, 제1 공급관(10a)을 통해 대략 125℃의 아이소프로필 알코올(isoprophyl alcohol)을 용기내부로 공급하여 상기 기판들(12)을 건조시킨다.
여기서, 상기 식각용기는 공정진행 중에는 반 진공(半眞空) 상태로 밀폐되어야 하고, 밀폐 여부를 알아보기 위해 상기 제1 공급관(10a)를 통해서 질소(N2)가스를 공급한 다음, 질소가스의 유출여부나 유출량으로써 상기 식각용기의 밀폐여부를 판단한다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 배치방식 식각장비는 다음과 같은 문제점이 있다.
식각이 완료된 후, 하부로부터 공급되던 D.I 워터가 식각액을 하부에서 상부로 밀어내면서 세정을 실시하던 중, 식각액과 D.I 워터가 만나는 부분과 식각액이 배출되는 부분의 농도차이가 발생된다. 즉, 식각용기에 채워진 식각액을 D.I 워터로 밀어내는 순간, 도 2에서와 같이, 식각용기의 상부(a)는 고농도의 식각액이 존재하고, 중간(b)은 저 농도의 식각액이 존재하며, 하부(c)는 제3 공급관을 통해 공급된 D.I 워터가 위치하게 된다. 이러한 농도차이는 도 3에서와 같이, 식각 용기 내부의 기판(12a)에 영향을 미쳐서 기판의 상부(a')와, 중간(b')과, 하부(c')의 식각상태가 서로 다르게 되는데, 이는 식각용기 내에서 발생된 순간적인 전지반응 때문이다.
두 개의 금속막이 차례로 증착된 후, 두 개의 금속막을 동시에 식각하는 공정에서 전지반응이 일어나게 되면, 기판상에 형성된 서로 다른 증착막 사이에서는 전자(電子)의 수수(收受)가 발생한다. 즉, 전자를 뺏긴 증착막(예를 들어, 알루미늄)은 산화되어 과도 식각이 일어나는 현상이 발생된다. 이와는 반대로, 전자를 뺏은 증착막(예를 들어, 티타늄)은 설계치 보다 덜 식각되는 현상이 발생된다.
이러한 현상으로 인해서 초기 설계치대로 식각이 진행되지 않을 뿐만 아니라, 제조라인의 수율을 저하시키는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 식각단계에서의 식각액이 상부에 위치한 제1 배출관으로 신속히 배출되지 못하기 때문에 식각액과 세정액이 교체되는 순간에 전지반응이 발생된다는 점에 주목하고, 식각액을 하부에 위치한 제2 배출관으로 신속히 배출한 다음, 세정액을 투입하여 전지반응이 발생하지 않도록 한다는데 착안하였다.
상술한 바와 같은 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 배치방식 식각장비에서의 세정단계시 식각액과 D.I 워터의 혼합액으로 인한 전지반응을 억제하여 식각균일도를 향상시킬 수 있는 배치방식 식각장비의 세정방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 배치방식 식각장비의 식각후 세정단계를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 종래의 배치방식 식각장비의 식각후 세정단계시 발생되는 문제점을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 종래의 배치방식 식각장비의 식각후 세정단계를 거친 기판의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배치방식 식각장비의 연결구성을 도시한 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 식각용기 10a ; 제1 공급관
10b ; 제2 공급관 10c ; 제3 공급관
10d ; 제1 배출관 20 ; 제3 배출관
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 상부 및 하부에 구멍을 가진 식각용기와, 상기 구멍과 각각 연통된 공급관 및 배출관을 가진 식각용기를 구비하고, 식각용기 내에 로드되는 복수개의 기판을 세정하는 방법으로서, 식각용기로 식각액을 공급하는 단계와, 식각용기 내부를 상기 식각액으로 가득 채워서 기판을 소정시간동안 담궈두는 단계를 포함하는 식각공정후, 상기 식각용기로 질소가스를 공급하여 압력을 가하여 식각용기에 채워진 식각액을 하부구멍으로 신속히 배출시키는 단계와; 상기 식각용기로 세정액을 공급하고, 식각용기의 상부구멍을 통해 배출시킴으로써 상기 기판을 클리닝하는 단계와; 상기 식각용기의 상부구멍을 통해 건조용가스를 공급하고, 식각용기의 하부구멍을 통해 배출시킴으로써 상기 기판을 클리닝함과 동시에 건조시키는 단계를 포함하는 배치방식 식각장비에서의 세정방법을 제공하는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예는 상부의 공급관을 통해 공급된 질소가스로써 압력을 가하고, 종래보다 직경이 확대된 하부의 배출관을 구비함으로써, 식각공정에서 사용된 식각액을 신속히 배출시키기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배치방식 식각장비의 구성을 나타낸 블록도로서, 상부 및 하부에 구멍(Opening)을 가지고, 이 구멍에 의해 밀폐되는 공간이 구비된 식각용기(10)가 설치되어 있다. 즉, 도면에 도시되지는 않았지만 각 구멍 주위에는 소정의 제어신호에 따라 여닫을 수 있는 밸브가 구비되어 있다.
그리고, 상기 식각용기(10) 내부에는 식각하려는 복수개의 기판(12)이 로드되어 있고, 이 식각용기의 내부와 연통된 복수개의 공급관 및 배출관이 설치되어 있다.
다시말해서, 상기 식각용기(10)의 상부 구멍과 연통된 제1 공급관(10a)이 설치되어 있고, 상기 제1 공급관(10a)의 소정 부분으로부터 분기된 제1 배출관(10d)이 구비되어 있다. 또한, 상기 식각용기(10)의 하부 구멍과 연통된 제2 배출관(20)이 설치되어 있고, 이 제2 배출관(20)의 소정부분으로부터 분기된 제2 공급관(10b)과 제3 공급관(10c)이 각각 설치되어 있다. 이때, 상기 제2 배출관(20)의 내경은 2인치 이상으로서, 종래보다 두배 이상 크게 형성한다.
이와 같이 구성된 배치방식 식각장비는 복수개의 기판을 밀폐된 내부공간에 로드한 다음, 공급관을 통해 반응물질을 공급하여 식각공정을 진행하고, 세정물질로써 클리닝한 후, 배출관을 통해 배출하여 세정공정을 실시한다.
전술한 바와 같은 장치의 세부적인 기능을 상세히 설명하도록 한다.
상기 식각용기(10) 내부에는 복수개의 기판(12)이 로드되는데, 공정환경에 따라 다르지만 최대 40매까지 로드되는 것이 보통이다.
상기 제1 공급관(10a)을 통해서는 질소(N2)가스 또는 아이소프로필(isoprophyl) 알코올을 공급하고, 상기 제2 공급관(10b)을 통해서는 식각공정을 실시하기 위한 식각액을 공급하며, 상기 제3 공급관(10c)을 통해서는 세정공정을 실시하기 위한 세정액을 공급한다. 이때, 상기 아이소프로필(isoprophyl) 알코올은 녹는점이 약 80℃이고, 125℃의 기체(vapor) 상태의 가스이며, 상기 세정액은 여러 종류가 있지만, 주로 D. I 워터를 사용한다.
여기서, 본 발명의 실시예에서 사용된 질소가스는 종래와 달리 식각액의 배출시 가압용 가스로 사용하기 위한 것이다.
그리고, 상기 제1 배출관(10d)은 하부에 위치한 제2 및 제3 공급관으로부터공급된 물질이 주로 배출되고, 상기 제2 배출관(20)은 식각공정에서 사용된 식각액이 주로 배출된다.
배치방식 식각장비의 식각공정은 다음과 같이 진행된다.
본 명세서에서는 희석된 식각액으로써 실시되는 식각공정을 예로써 설명하기로 한다.
제1 스텝으로서, 상기 제2 공급관(10b)을 통해 식각액을 공급함과 동시에 상기 제3 공급관(10c)을 통해 D. I 워터를 공급하여 혼합시킴으로써, 희석된 식각액을 식각용기(10)로 공급한다. 이때, 별도의 공급관을 통해서 사전에 미리 희석된 식각액을 공급해도 되고, 상기 식각액은 예를 들어 옥살산(C2H2O4)과 같이 산 성분을 가진 것을 사용한다.
제2 스텝으로서, 이전단계에서 공급된 식각액과 D. I 워터의 혼합액을 상기 식각용기(10)에 가득 채워서, 소정시간동안 식각용기(10) 내부의 기판들(12)에 대해서 식각공정을 진행한다.
제3 스텝으로서, 제1 공급관(10a)을 통해 예를 들어 질소가스(N2)를 공급하여 압력을 가함과 동시에, 종래보다 직경이 넓어진 제2 배출관(20)을 통해서 상기 식각용기(10) 내부의 상기 식각액을 빠른 시간 내에 배출시킨다. 이때, 제2 배출관(20)은 굴절부가 없이 하부 방향으로 일직선이 되게끔 설치하여 병목현상이 발생되지 않도록 한다.
한편, 도시되지는 않았지만 본 명세서에 도시된 도면의 공급관 및 배출관은모두 펌프와 연결되어 펌프압에 의해서 해당 물질을 식각용기로 공급하거나 배출시키고, 각 공급관 및 배출관 마다 밸브가 설치되어 소정의 제어신호에 따라 여닫을 수 있도록 되어 있다.
제4 스텝으로서, 상기 제3 공급관(10c)을 통해서 세정액 특히, D. I 워터를 공급하여 식각용기(10) 내부와 기판(12)을 적절히 세정하도록 한다.
이와같이, 식각액의 배출시 상부에서는 질소가스를 공급하여 압력을 가하고, 하부에서는 종래보다 넓은 직경을 가진 배출관을 구비하여 식각액을 신속히 배출함으로써, 식각용기 내부 상/하부 사이에서 전지반응이 발생되지 않도록 하여 식각 및 세정 단계에서의 수율을 획기적으로 개선하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서, 식각액을 배출시키기 위한 가압가스는 비교적 화학적반응에 민감하지 않은 것으로서, 질소가스외에도 동일하거나 유사한 효과를 가진 것이면 무엇이든 사용 가능하다.
또한, 질소가스로 가압하지 않고, 식각액을 신속히 배출시킬 수 있도록 제2 배출관의 직경을 충분히 확장시키는 방식으로 실시하여도 되고, 제2 배출관의 직경을 확장시키지 않고 질소가스로 가압하여 식각액을 신속히 배출시키는 방식으로 실시하여도 종래보다 향상된 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 배치방식 식각장비에서의 고질적인 문제점이었던 기판의 상/하 균일도 및 세정단계에서의 D. I 워터와의 희석에 따른 전지반응을 억제시킴으로써 제품의 품질을 향상시키고, 불량을 줄임으로써 공정 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 상부 및 하부에 구멍을 가지고, 상기 구멍과 각각 연통된 공급관 및 배출관을 가진 식각용기내에서 식각된 복수개의 기판을 세정하는 방법으로서,
    식각공정후, 상기 식각용기로 가압용 질소가스를 공급하여 식각용기에 채워진 식각액을 하부구멍으로 배출시키는 단계와,
    상기 식각용기로 세정액을 공급하고, 식각용기의 상부구멍을 통해 배출시킴으로써 상기 기판을 클리닝하는 단계를 포함하는 배치방식 식각장비에서의 세정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각액은 옥살산(C2H2O4)인 배치방식 식각장비에서의 세정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 옥살산은 D.I 워터에 희석된 것인 배치방식 식각장비에서의 세정방법.
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