KR100516345B1 - 습식 식각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습식 식각 공정을 위한 장치에 관한 것으로, 초음파 또는 메가소닉 진동자를 습식 식각 반응이 이루어지는 기판과 평행하게 위치시킴으로써 습식 식각 반응을 균일하게 하는 장치를 개시한다.
습식 식각 반응 용액을 히터와 온도 조절 장치를 포함한 순환 조(Recirculation Bath)와 습식 식각 조(Wet etch Bath)를 통해 순환시키면서 습식 식각 반응 용액의 온도와 농도를 일정하게 유지시키고, 습식 식각 조(Wet Etch Bath)안에 메가소식 진동자를 내장한 홀더와 반응 기판을 내장한 홀더를 서로 평행하게 장착함으로써, 습식 식각 반응에 의해서 기판 표면에 생기는 미세한 기포를 진동자로부터 액체 매질을 통해 전해지는 진동에 의해 제거 또는 박탈 시켜 기포에 의해서 야기되는 문제점을 해결하고, 진동에 의해 기판 표면의 반응부에 국부적인 교반을 시켜줌으로써 균일한 습식 반응 결과를 확보하는 습식 식각 장치를 개시한다.

Description

습식 식각 장치{The Apparatus for wet etching}
본 발명은 습식 식각 장치에 관한 것으로, 습식 식각 (Wet etching), 도금( Electroplating ) 등의 액상의 습식 공정을 위한 장치를 개시한다. 본 발명은 습식 식각 반응 외에도 전해 도금 등과 같이 액상 재질을 이용한 습식 반응 공정을 하는 경우에는 쉽게 적용될 수 있다.
도1 는 종래의 기술에 의한 습식 식각 장치의 예를 도시하였다. 습식 식각 장치는 반응 기판(6), 습식 식각 조(3), 중탕 조(4), 덮개(2), 응축기(1), 마그네틱 교반기(7), Hot Plate(8)로 구성된다. 습식 식각 용액의 온도 조절은 중탕을 통해서 조절하고, 마그네틱 교반기(7)를 통해서 용액을 교반하게 된다.
습식 반응 조( Wet Reaction Bath )의 경우에는 반응 특성 개선을 위해서 다양한 방법들이 적용되고 있다. 반응 용액의 농도 및 온도를 유지하기 위한 중탕 방법, 순환 펌프를 통한 반응액의 순환 방법, 마그네틱 교반기(Magnetic Stirrer)를 이용하는 방법, 기화되는 용액으로 인한 농도 변화를 줄이기 위한 응축기(Condenser)를 장착하는 방법들이다. 그러나, 이러한 방법들은 대부분 반응 특성만을 개선하는 방법이어서, 반응 중에 반응 기판 표면에 생겨서 반응 방지막으로 작용하는 기포를 제거하는 데는 제한이 따른다.
상기의 경우에 있어서는, 마그네틱 교반기(7)에 의해서 용액을 교반하게 되므로, 습식 식각 반응 시, 기판 표면에 발생하는 기포에 의한 영향을 제거시키기에는 한계가 있다.
기판 표면에 흡착된 기포에는 일반적으로 표면 장력( Surface Tension)과 반데르 발스 힘(Vander Waals Force)이 가장 크게 작용하고 있다. 이러한 기판 표면에 흡착된 수 ㎛ ∼ 수 십㎛ 크기의 기포를 표면에서 제거 또는 박탈 시키기에는 상기의 종래의 방법만으로는 한계가 있다.
본 발명에서는 습식 식각 반응 용액의 순환과 응결을 통해서 식각 반응 용액의 온도와 농도를 일정하게 유지시키고, 습식 식각 반응 조의 지면과 수직으로 반응 기판과는 서로 마주보도록 위치한 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)로부터 발생하는 에너지에 의해서 반응 기판 표면에서 반응 시 발생하는 기포에 의한 영향을 제거시킴으로써 공정 균일도 및 수율을 향상시킬 수 있는 습식 식각 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습식 식각 장치는, 습식 식각 반응을 하기 위한 습식 식각 반응조(Wet Etch Bath)(3)와 순환 조(Recirculation Bath)(24)로부터 습식 식각 용액이 들어오는 입구(Inlet)(20), 순환 조(Recirculation Bath)(24)로 식각 용액이 들어가는 출구(Outlet)(21), 그리고 메가소닉 진동자 홀더 부(19,도 2)와 기판 홀더 부(18,도 2)를 장착할 덮개(2)로 구성되어 있는 습식 식각 반응부(22), 습식 식각 반응 용액의 농도를 일정하게 유지시켜주기 위한 응결기(Condenser)(1), 반응 용액의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 히터 부(10)와 냉각 부(11), 반응 용액을 용해시키고 교반시켜주기 위한 교반기(12), 용액을 순환시켜주기 위한 순환 펌프(16)와 댐퍼(17), 바이패스(13) 그리고 순환 조( Recirculation Bath )(24)로 구성되어 잇는 순환 부(23), 메가소닉 에너지를 발생시킬 수 있는 메가소닉 진동자( Megasonic Transducer )(26), 메가소닉 에너지를 식각 반응 용액에 전달하면서 메가소닉 진동자( Megasonic Transducer )(26)를 식각 반응 용액으로부터 보호하기 위한 전원 공급부(28)와 공압 공급부(29)를 내장하고 있는 메가소닉 진동자 지그(30), 메가소닉 진동자 지그(30)를 습식 식각 반응 조(3)내부에 장착하기 위한 전원 공급부(28)와 공압 공급부(29)를 내장하고 있는 메가소닉 진동자 홀더(32)로 구성된 습식 식각 반응 조 내부에 지면과 수직인 방향으로 위치되는 메가소닉 진동자 홀더 부(19, 도 2), 습식 식각 반응 시 습식 식각 반응을 하지 않는 면을 습식 식각 반응 용액으로부터 보호할 수 있는 기판 조작 장치(33), 기판 조작 장치(33)를 습식 반응 조(3) 내부에 장착하기 위한 전원 공급부(28)와 공압 공급부(29)를 내장하고 있는 기판 조작 장치 홀더(41)로 구성된 습식 식각 반응 조(3) 내부에 지면과 수직인 방향으로 메가소닉 진동자 홀더 부(19,도 2)와 서로 마주 보도록 위치되는 기판 홀더 부(18,도 2)로 구성되어 있다. 본 발명의 습식 식각 장치의 개략도는 도 2에 나타내었다.
본 발명의 장치의 구성 및 기능을 세부적으로 서술하고자 한다.
순환 조(24)의 내부에 있는 히터 부(10)와 냉각 부(11)를 의해서 순환 조(24) 안에 있는 식각 반응 용액의 온도를 조절하게 되고, 순환 펌프(16)와 댐퍼(17)를 통해 순환 조(24) 안에 있던 식각 반응 용액은 식각 반응 조(3)의 입구(20)를 통해 이동되고, 다시 습식 식각 반응 조(3)의 출구(21)를 통해 순환 조(24)로 순환되어 식각 반응을 위한 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.
교반기(12)를 통해서 식각 반응 용액을 지속적으로 교반을 시켜주면서 순환 조(24)위에 위치한 응축기(1)를 통해서 식각 반응 용액으로부터 나오는 증기를 응축시킴으로써 식각 반응 용액의 농도를 일정할 수 있도록 한다.
상기의 히터 부(10), 냉각부(11), 그리고 용액의 순환에 의해서 용액의 온도를 일정하게 유지하게 하는 방법과 응축기(1)와 교반기(12)를 이용한 용액의 농도를 일정하게 유지하는 방법은 본 발명에 관하여 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있는 내용이다.
본 발명에서는 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)(26)를 구비한 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer) 홀더 부(19,도3)를 습식 식각 용액이 담긴 습식 반응 조(3)에 장착하여 본 발명의 동일 출원인이 출원한 한국 특허출원번호 10-2002-075719'초음파를 이용한 기판 표면에 생기는 기포 제거 방법 및 장치' 의 방법에 의하여 메가소닉 진동자(30)로 전해지는 메가소닉 에너지에 의한 습식 식각 반응 시 반응 기판 표면에 발생하는 기포에 의한 영향을 제거시켜서 공정 균일도 및 수율을 향상시킬 수 있는 습식 식각 장치를 제공한다.
도 3에서와 같이 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)(26)를 알루미나(Al2O3) 기판(25)를 이용하여 밀봉하여 메가소닉 진동자(Megasonic Trasnducer)(26)로부터 발생하는 메가소닉 에너지(Megasonic Energy)를 용액에 전달시키면서, 습식 식각 반응 용액으로부터 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)(26)를 보호한다. 이 때, 용액을 통하여 반응 기판에 전달된 메가소닉 에너지에 의해서 반응 기판 표면에 발생하는 기포를 탈착시키게 된다.
공압 공급부(29)를 통해 메가소닉 진동자 지그(30)내부에 1.5 기압 정도의 압력을 인가시켜서 누수에 의해서 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)(26)가 식각 반응 용액에 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서는 습식 식각 용액이 담긴 습식 반응 조(3) 내부에 지면과 수직인 방향으로 메가소닉 진동자 홀더 부(19, 도 2)와 서로 마주 보도록 위치시킨, 도 4 에서와 같은 본 발명의 동일 출원인이 출원한 한국 특허출원번호 10-2003-0054492 '습식 공정을 위한 기판 조작 장치' 의 방법에 의한 기판 조작 장치(33)를 이용하여 습식 식각 반응 시 습식 식각 반응을 하지 않는 면을 습식 식각 반응 용액으로부터 보호할 수 있는 방법을 제공한다. 전자식 압력 조절기(37)를 이용하여 1∼3 기압 정도의 압력으로 벨로 우즈(39)를 구동시켜서 기판 조작 장치(33)를 작동할 수 있다. 기판 조작 장치(33)를 기판 조작 장치 홀더(41)의 중앙에 장착함으로써 기판 홀더 부(18,도 4)를 구성하게 된다.
메가소닉 진동자 홀더(32)와 기판 조작 장치 홀더(41)에 의해서 식각 반응 용액의 원활한 흐름이 억제되는 것을 도 3과 도 4에서 볼 수 있듯이, 메가소닉 진동자 홀더(32)와 기판 조작 장치 홀더(41)에 각각 메가소닉 진동자 지그(30)와 기판 조작장치(33)가 장착될 부위를 제외한 부분에 많은 구멍을 제작하여 이를 최소화 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 메가소닉 진동자를 이용하여 습식 식각 반응 시 기판 표면에 발생하는 기포를 쉽게 박탈시킬 수 있고, 습식 식각 반응을 하지 않는 면을 안전하게 분리시킴으로써 습식 식각 공정을 통한 식각 속도 및 식각 균일도를 향상시켜서 전체 소자 제작의 수율 향상 및 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
도 1 은 종래의 습식 식각 장치의 개략도
도 2 는 본 발명에 의한 습식 식각 장치의 개략도.
도 3 는 본 발명에 의한 습식 식각 장치의 진동자 홀더 부의 개략도.
도 4 는 본 발명에 의한 습식 식각 장치의 기판 홀더 부의 개략도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1. 응축기(Condenser) 2. 덮개(Cover)
3. 습식 반응조(Wet Etch Bath) 4. 중탕 조
5. 습식 식각 용액 6. 반응 기판
7. 마그네틱 교반기 8. Hot Plate
9. 습식 식각 장치 10. 히터부
11. 냉각부 12. 교반기
13. 바이패스(ByPass) 14. 온도센서
15. 필터(Filter) 16. 순환펌프(Circulation Pump)
17. 댐퍼(Damper) 18. 기판 홀더 부
19. 메가소닉진동자 홀더 부 20. 입구(Inlet)
21. 출구(Outlet) 22. 습식 식각 반응 부
23. 순환 부 24. 순환 조(Recirculation Bath)
25. 알루미나 기판 26. 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)
27. 오링(O-ring) 28. 전원 공급부
29. 공압 공급부 30. 메가소닉 진동자 지그
31. 핸들러(Handler) 32. 메가소닉 진동자 홀더
33. 기판 조작 장치 34. 고정용 연결 장치
35. 상부 홀더 36. 하부 홀더
37. 전자식 압력 조절기 38. 홀더 고정용 나사(Screw)
39. 벨로우즈(Bellow) 40. 힘 또는 압력 인가 부분
41. 기판 조작 장치 홀더

Claims (3)

  1. 습식 식각 반응을 하기 위한 습식 식각 반응 조(Wet Etch Bath),
    습식 식각 반응 조의 하부에 위치하여 습식 식각 용액의 순환을 위한 입구( Inlet ),
    습식 식각 반응 조의 상부에 위치하여 습식 식각 용액의 순환을 위한 출구(Outlet),
    습식 식각 반응 조의 위에 위치하여 진동자 홀더 부와 반응 기판 홀더 부를 장착될 덮개(Cover)로 구성된 습식 식각 반응부;
    습식 식각 반응 조 내부에 지면과 수직인 방향으로 위치하도록 구성된 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer) 홀더 부;
    습식 식각 반응 조 내부에 지면과 수직인 방향으로 메가소닉 진동자 홀더 부와 서로 마주 보도록 위치하고,
    중앙의 기판 조작 장치를 고정하고, 습식 반응 조 내부에 장착하기 위한 전원 공급부와 공압 공급부를 내장하고 있는 기판 조작 장치 홀더와
    기판 조작 장치 홀더에 고정되어 중앙에 습식 식각 반응을 하지 않는 면을 습식 식각 반응 용액으로부터 보호할 수 있는 기판 조작 장치로 구성된 기판 홀더 부;
    순환 조(Recirculation Bath),
    상부에 습식 식각 반응 용액의 농도를 일정하게 유지시켜주기 위한 응축기,
    순환 조(Recirculation Bath)내부에 습식 식각 반응 용액의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 히터 부와 냉각부,
    순환 조(Recirculation Bath)하부에 위치한 습식 식각 반응 용액을 용해시키고 교반시켜주기 위한 교반부로 구성된 순환 부로 구성된 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 메가소닉 진동자 홀더부는,
    메가소닉 에너지(Megasonoic Energy)를 발생시킬 수 있는 메가소닉 진동자( Megasonic Transducer)와
    메가소닉 에너지를 전달하면서 메가소닉 진동자( Megasonic Transducer )를 식각 용액으로부터 보호하기 위한 전원 공급부와 공압 공급부를 내장하고 있는 메가소닉 진동자 지그(Megasonic Transducer Jig),
    메가소닉 진동자 지그(Megasonic Transducer Jig)를 반응 조 내부에 장착하기 위한 전원 공급부와 공압 공급부를 내장하고 있는 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer) 홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
  3. 제 2항에 있어서 상기 메가소닉 진동자 지그(Megasonic Transducer Jig)는,
    알루미나(Al2O3)기판을 이용하여 메가소닉 진동자( Megasonic Transducer )로부터 발생하는 메가소닉 에너지(Megasonic Energy)를 용액에 전달시키고, 습식 식각 반응 용액으로부터 메가소닉 진동자(Megasonic Transducer)를 보호하는 것을 특징으로 하여 메가소닉 진동자 홀더 부로 구성된 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
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