KR101292648B1 - 상부 하향식 기판 에칭 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 에칭 장치에 관한 것으로, 특히 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 상부 하향식으로 에칭액을 분사하여, 상기 기판의 표면을 따라 에칭액을 흐르게 함으로써 기판 두께를 슬림화할 수 있고, 상기 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사하는 분사수단의 구조를 단순화시킴과 아울러, 일반적인 노즐을 사용하지 않음으로써, 슬러지로부터 영향을 최소화하고 유지 보수가 용이한 상부 하향식 기판 에칭 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 상부 하향식 기판 에칭 장치를 이루는 구성수단은, 기판 에칭 장치에 있어서, 적어도 하나의 기판을 수직으로 적재한 카세트, 상기 카세트 상부에서 에칭액을 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되되, 상기 분사수단은 내부가 비어 있는 박스 형상을 가지고, 박스 내부로 주입되는 에칭액을 하판에 형성된 복수개의 에칭액 분사홀을 통하여 상기 적어도 하나의 기판에 분사하며, 상기 복수개의 에칭액 분사홀은 상기 복수개의 에칭액 분사홀을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 에칭액 분사홀 영역과 상기 카세트에 수직으로 적재된 적어도 하나의 기판을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 기판 영역을 수직 방향으로 겹칠 때, 상기 에칭액 분사홀 영역이 상기 기판 영역을 커버링할 수 있도록 배치 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

상부 하향식 기판 에칭 장치{apparatus for etching substrates}
본 발명은 기판 에칭 장치에 관한 것으로, 특히 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 상부 하향식으로 에칭액을 분사하여, 상기 기판의 표면을 따라 에칭액을 흐르게 함으로써 기판 두께를 슬림화할 수 있고, 상기 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사하는 분사수단의 구조를 단순화시킴과 아울러, 일반적인 노즐을 사용하지 않음으로써, 슬러지로부터 영향을 최소화하고 유지 보수가 용이한 상부 하향식 기판 에칭 장치에 관한 것이다.
최근 반도체, 디스플레이장비 산업의 발전과 경박단소한 제품을 원하는 소비자들의 요구에 발맞추어 글라스 자체 또는 글라스가 합착된 형태로 제조되는 디스플레이 패널(Panel)을 박형화하는 기술의 발전이 절실하게 요구되고 있다.
즉, LCD의 기판 등에 사용되는 글라스의 두께는 장비의 박형화의 흐름에 맞추어 초박형화가 요구되고 있으며, 이러한 박형화의 기술은 디스플레이 패널(Panel)의 에칭을 통하여 이루어지고 있다. 종래화학적 에칭방법을 이용하여
패널을 박형화하는 종래의 기술로 널리 알려진 것이, 침적법(Dip), 분사법(Spray)등이 있다.
그러나 이러한 구조의 에칭방법은 외부에서 필연적으로 에칭액을 분사하거나 침적을 하되 에칭을 위한 버블을 제공하여야 하는바, 에칭면에 미세한 파티클이나 스크레치가 발생하여 정밀한 글라스 에칭 및 이를 통한 박형화 공정의 구현이 어려운 단점이 있었다.
이를 해결하기 위하여 본 출원인은 2010년 2월 23일에 "상부 하향 분사식 기판 에칭 장치"(특허출원 10-2010-0016078호)라는 발명의 명칭으로 특허출원하여 현재 특허등록을 받은 상태이다.
본 기출원된 상기 "상부 하향 분사식 기판 에칭 장치"는 분사부재를 이용하여 카세트에 적재되어 있는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사하고 있다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 기판을 수직한 방향으로 적재하고 있는 카세트(20)와 상기 카세트(20) 상측에 배치되어 상기 카세트(20)에 수직한 방향으로 적재되어 있는 기판에 대하여 에칭액을 분사하는 분사부재(20)를 포함하여 구성되어 있다.
이와 같이, 상기 기판을 수직한 방향으로 적재한 후, 상기 기판 상측에서 에칭액을 분사함으로써, 상기 에칭액이 상기 기판에 분사되고, 분사된 에칭액이 자중에 의하여 흘러내리면서 상기 기판의 양면이 에칭된다.
여기서 상기 분사 부재는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판과 나란한 방향으로 형성된 노즐 고정부(111)와 상기 노즐 고정부(111) 상에 일정한 간격으로 배치된 노즐(112)을 포함하는 적어도 하나의 단위 노즐부(110)로 구성되어 있다.
상기 적어도 하나의 단위 노즐부(110)는 외부로부터 공급되는 에칭액을 공급받아 상기 노즐 고정부(111)에 고정된 노즐(112)을 통하여 기판에 대하여 에칭액을 분사한다. 즉, 기 출원된 발명에서는 상기 노즐(112)을 통하여 에칭액을 분사하는 방식을 취하고 있다.
그러나, 상기 노즐(112)은 상기 노즐 고정부(111)와 나사 결합 등에 의하여 결합되고, 결합되는 부분이 견고하게 밀착되어 있기 때문에, 에칭액에 포함되어 있는 슬러지가 쉽게 쌓이게 되고, 지속적으로 쌓이게 되는 문제점을 안고 있다.
이와 같이, 노즐을 이용하는 경우 구조적인 난점으로 인하여 에칭액에 포함되어 있는 슬러지가 쉽게 쌓이게 되고, 쌓인 슬러지는 제거하는 작업을 자주 진행해야하는 문제점을 안고 있다.
상기 노즐 또는 노즐과 접촉하고 있는 부분에 쌓인 슬러지를 제거하기 위해서는 상기 복수개의 노즐을 전부 해체하여야 하고, 슬러지를 제거한 다음 다시 노즐을 전부 결합해야 하는 관계로, 유지 보수를 위한 시간이 필요 이상으로 소요되는 문제점을 안고 있다.
또한, 기출원된 발명의 분사부재는 복수개의 단위 노즐부로 구성되어 있기 때문에, 단위 노즐부를 하나씩 회수하여 유지보수를 해야하는 추가적인 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 상부 하향식으로 에칭액을 분사하여, 상기 기판의 표면을 따라 에칭액을 흐르게 함으로써 기판 두께를 슬림화할 수 있고, 상기 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사하는 분사수단의 구조를 단순화시킴과 아울러, 일반적인 노즐을 사용하지 않음으로써, 슬러지로부터 영향을 최소화하고 유지 보수가 용이한 상부 하향식 기판 에칭 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 상부 하향식 기판 에칭 장치를 이루는 구성수단은, 기판 에칭 장치에 있어서, 적어도 하나의 기판을 수직으로 적재한 카세트, 상기 카세트 상부에서 에칭액을 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되되, 상기 분사수단은 내부가 비어 있는 박스 형상을 가지고, 박스 내부로 주입되는 에칭액을 하판에 형성된 복수개의 에칭액 분사홀을 통하여 상기 적어도 하나의 기판에 분사하며, 상기 복수개의 에칭액 분사홀은 상기 복수개의 에칭액 분사홀을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 에칭액 분사홀 영역과 상기 카세트에 수직으로 적재된 적어도 하나의 기판을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 기판 영역을 수직 방향으로 겹칠 때, 상기 에칭액 분사홀 영역이 상기 기판 영역을 커버링할 수 있도록 배치 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분사수단은 상판, 측판 및 하판의 결합으로 형성된 박스 형상을 가지고, 상기 하판은 상기 측판 하부에 일체 결합되며, 상기 상판은 상기 측판 상부에 분리 가능하게 결합되되, 상기 상판과 상기 측판 상부가 접촉하는 부분에는 밀봉재가 개재되고, 상기 측판에는 적어도 하나의 에칭액 주입구가 형성되며, 상기 하판에는 복수개의 에칭액 분사홀이 가로 및 세로 방향으로 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에칭액 분사홀 내부에는 상기 에칭액 분사홀을 통과하는 상기 에칭액을 분기하여 일정한 분사각으로 상기 기판에 흩뿌리는 에칭액 분기모듈이 삽입 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사수단의 측판에 형성된 에칭액 주입구에는 에칭액 분기관의 일단이 결합되고, 상기 에칭액 분기관의 타단은 상기 에칭액 주입구가 형성된 측판과 평행한 방향으로 배치되어 외부에 배치되는 에칭액 공급 탱크로부터 에칭액을 공급받아 상기 에칭액 분기관에 분기 공급하는 에칭액 공급관에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사수단은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 에칭액 공급관은 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 고정되는 거치대에 고정 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사수단은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 에칭액 공급관은 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 슬라이딩이 가능한 구조로 결합되는 거치대에 고정 지지되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에칭 챔버 내부의 상측 양 내측벽에는 가이드 레일이 형성되고, 상기 거치대에는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩될 수 있는 슬라이더가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에칭액 분사홀은 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 작아지는 내경 감소 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에칭액 분사홀은 상단에서 하단으로 가면서, 내경이 일정한 내경 유지 영역과 내경 감소 영역으로 구성되거나, 내경 감소 영역과 내경이 증가하는 내경 증가 영역으로 구성되거나, 내경 감소 영역만으로 구성되거나, 내경 유지 영역과 내경 감소 영역과 내경 증가 영역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 상부 하향식 기판 에칭 장치에 의하면, 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 상부 하향식으로 에칭액을 분사하여, 상기 기판의 표면을 따라 에칭액을 흐르게 함으로써 기판 두께를 슬림화할 수 있고, 상기 수직으로 적재되는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사하는 분사수단의 구조를 단순화시킴과 아울러, 일반적인 노즐을 사용하지 않기 때문에, 슬러지로부터 영향을 최소화하고 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
또한, 에칭액을 분사하는 분사수단을 챔버 외부로 인출시킬 수 있는 구조를 통하여 유지 보수를 더욱더 용이하게 진행할 수 있다는 효과를 가지고 있다.
도 1은 종래의 상부 하향식 기판 에칭 장치의 개략도이다.
도 2는 종래의 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 분사부재의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 분사 수단의 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 에칭액 분사홀과 적어도 하나의 기판과의 배치 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 에칭액 분기모듈의 장착 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 에칭액 분기모듈의 일 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 에칭액 분사홀의 다양한 형상을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치가 에칭 챔버 내에 배치되는 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 분사 수단이 직병렬로 연결되어 배치되는 구조를 보여주는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 상부 하향식 기판 에칭 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치에 적용되는 분사 수단(10)의 분리사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상부 하향식 기판 에칭 장치는 카세트(20)와 상기 카세트(20) 상측에 배치되는 분사수단(10)을 포함하여 구성된다.
상기 카세트(20)는 에칭 공정을 수행받을 기판을 적재하기 위하여 다양한 구조로 형성될 수 있다. 다만 상기 카세트(20)는 적어도 적어도 하나의 기판을 수직으로 적재할 수 있는 구조를 가져야 한다. 이와 같이 상기 카세트(20)가 적어도 하나의 기판을 수직 방향으로 적재하는 이유는 카세트 상부에 배치되는 상기 분사수단(10)에서 분사되는 에칭액이 상기 기판(1)에 뿌려지고, 기판에 뿌려진 상기 에칭액이 자중에 의하여 흘러내리면서 상기 기판(1)이 에칭될 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 상기 카세트는 복수개의 기판(1)을 수직 방향으로 적재할 수 있는 구조로 이루어지고, 더 나아가 복수개의 챔버로 구성되는 챔버 사이를 이동할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 상기 카세트(20)의 하부면에 바퀴가 형성되고, 챔버 바닥면에 레일이 형성되면, 상기 카세트(20)에 대하여 구동력을 제공함으로써 상기 카세트는 챔버 사이를 이동할 수 있게 된다.
상기와 같이 복수개의 기판(1)을 수직 방향으로 적재하고 있는 카세트(20)의 상측에는 분사 수단(10)이 배치된다. 상기 분사 수단(10)은 상기 카세트(20) 상부에서 에칭액을 분사할 수 있도록 구성되어 배치된다.
상기 분사 수단(10)은 상기 카세트(20) 상측에서 상기 카세트에 적재되어 있는 복수개의 기판에 대하여 에칭액을 분사할 수 있는 구조이면 다양하게 구성될 수 있다. 본 발명에서는 제작이 간단하고, 구조가 간단하며, 슬러지에 대한 영향을 적게 받고, 유지 보수가 용이한 분사 수단(10) 구조에 대하여 제안한다.
본 발명에 따른 분사수단(10)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간(17)을 형성할 수 있도록 내부가 비어 있는 박스 형상을 가진다. 상기 분사수단(10)은 내부가 비어 있는 박스 형상이면 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 즉, 전체적으로 육면체를 포함한 다면체 형상이면 가능하다. 다만, 상판, 측판 및 하판으로 구성된 직육면체 형상인 것이 본 발명에서는 가장 바람직하다.
상기 분사수단(10)은 상기 카세트 상측에 배치되어 상기 적어도 하나의 기판에 대하여 에칭액을 분사하기 때문에, 외부에서 제공되는 에칭액을 공급받는다. 이와 같이, 상기 분사수단(10)은 외부로부터 공급받은 에칭액을 일정한 위치 및 방향으로 상기 적어도 하나의 기판에 분사한다.
상기 분사수단(10)은 다양한 다면체 형상을 가지지만, 기본적으로 내부 공간(17)을 형성하기 위하여 상판, 측판 및 하판으로 구성된다. 이와 같이 구성된 상기 분사수단(10)은 상기 박스 내부로 주입되는 에칭액을 하판(15)에 형성된 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 통하여 상기 적어도 하나의 기판(1)에 분사한다.
상기 분사수단(10)은 내부공간(17)으로 주입되는 에칭액을 하부 방향으로 분사하기 때문에, 하판(15)에 에칭액을 분사할 수 있는 구조가 구비되어야 한다. 이를 위하여 상기 분사수단(10)은 상기 하판(15)에 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 구비하고 있다.
상기 에칭액 분사홀(15a)은 상기 분사수단(10)의 하판(15)에 일정한 간격으로 복수개 형성되면 되지만, 반드시 상기 카세트(20)에 적재된 적어도 하나의 기판(1)에 모두에 대하여 에칭액을 분사할 수 있도록 구성 배치될 필요성이 있다.
즉, 상기 분사수단(10)의 하판(15)에 형성되는 상기 에칭액 분사홀(15a)은 분사되는 에칭액이 상기 카세트(20)에 적재되는 적어도 하나의 기판 모두에 공급될 수 있는 영역에 배치 구성되어야 한다.
구체적으로 설명하면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 분사 수단(10)의 하판(15)에 형성된 복수개의 에칭액 분사홀(15a)은 상기 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 에칭액 분사홀 영역(15b)이 상기 카세트(20)에 수직으로 적재된 적어도 하나의 기판(1)을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 기판 영역(1a)을 포함할 수 있도록 구성 배치되는 것이 바람직하다.
즉, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 에칭액 분사홀 영역(15b)과 상기 카세트(20)에 수직으로 적재된 적어도 하나의 기판(1)을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 기판 영역(1a)을 수직 방향으로 겹칠 때, 상기 에칭액 분사홀 영역(15b)이 상기 기판 영역(1a)을 커버링할 수 있도록 상기 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 상기 분사 수단(10)의 하판(15)에 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 에칭액 분사홀 영역(15b)이 상기 기판 영역(1a)을 커버링하는 경우에, 상기 분사수단(10)에서 분사되는 에칭액이 상기 카세트(20)에 적재된 적어도 하나의 기판 모두에 제공되는 것이 보장될 수 있다.
여기서, 상기 에칭액 분사홀 영역(15b)은 상기 분사 수단(10)의 하판(15)에형성된 복수개의 에칭액 분사홀(15a) 중, 최외각에 형성되는 에칭액 분사홀들을 최단 거리로 연결하는 선으로 구획되는 영역을 의미하고, 상기 기판 영역(1a)은 상기 카세트에 적재되는 적어도 하나의 기판들의 모서리 부분을 최단 거리로 연결한 선으로 구획되는 영역을 의미한다.
상술한 상기 분사수단(10)의 구체적인 구성에 대하여 설명하면, 상기 분사수단(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상판(11), 측판(13) 및 하판(15)의 결합으로 형성된 박스 형상을 가진다. 상기 상판(11)과 하판(15)은 직사각형 형상의 평판으로 구성될 수 있고, 상기 측판(13)은 네개의 평판을 수직으로 세워서 결합한 형태를 가진다. 상기 분사수단(10)은 내부 공간(17)을 형성하고 있기 때문에, 분사수단이 직육면체인 경우 상기 측판(13)은 네개의 판이 수직으로 세워진 상태에서 결합된 형태를 가진다.
그런데, 상기 하판(15)은 상기 측판(13)과 분리 가능하게 결합되는 것이 아니라 일체로 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 하판(15)은 상기 측판(13) 하부에 일체 결합된다. 그러나, 상기 상판(11)은 상기 측판(13)과 분리 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 상판(11)은 상기 측판(13) 상부에 분리 가능하게 결합된다. 따라서, 상기 상판(11)과 상기 측판(13)은 체결구(18)에 의하여 결합되고, 필요에 따라(슬러지 제거 등 유지 보수가 필요한 경우) 상기 체결구(18)를 풀어서 상기 상판(11)을 상기 측판(13)으로부터 분리할 수 있다.
그런데, 상기 체결구(18)에 의하여 상기 상판(11)과 상기 측판(13)을 체결한 경우, 상기 분사수단(10)의 내부 공간(17)으로 에칭액이 주입되는 경우, 상기 상판(11)과 측판(13)이 접촉 결합되는 부분을 통하여 상기 에칭액이 누수될 수 있다. 따라서, 상기 상판(11)과 상기 측판(13) 상부가 접촉하는 부분에는 도 4에 도시된 바와 같이 오링과 같은 밀봉재(19)가 개재된다.
한편, 상기 분사수단(10) 내부 공간(17)으로 에칭액을 주입하기 위하여 상기 분사수단(10)의 측판(13)에는 적어도 하나의 에칭액 주입구(13a)가 형성되어 있다. 따라서, 외부에 구비되는 에칭액 공급탱크(미도시)에서 공급되는 에칭액은 에칭액 공급라인(미도시)을 따라 이동하여 상기 에칭액 주입구(13a)를 통하여 상기 분사수단(10) 내부로 주입된다.
상기 에칭액 주입구(13a)를 통해 주입되는 에칭액은 상기 에칭액 공급 압력에 의하여 상기 분사수단(10)의 하판(15)에 형성되어 있는 에칭액 분사홀(15a)을 통해 상기 카세트(20)에 적재되어 있는 적어도 하나의 기판에 분사된다.
상기 분사수단(10)의 하판(15)에는 상술한 바와 같이, 복수개의 에칭액 분사홀(15a)이 가로 및 세로 방향으로 배치 형성되어 있다. 즉, 가로 방향으로 일정한 간격을 두고 복수개의 에칭액 분사홀이 배치되고, 세로 방향으로도 일정한 간격을 두고 복수개의 에칭액 분사홀이 배치된다.
상기 에칭액 분사홀의 개수 및 간격은 사전 시험 운전을 통하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 에칭액 분사홀의 개수 및 간격은 상기 카세트에 적재되어 있는 적어도 하나의 기판 모두에 대하여 에칭액을 제공할 수 있는 것을 보장하는 범위 내에서 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 분사수단(10)의 내부 공간(17)으로 주입되는 에칭액은 강한 압력으로 상기 분사수단(10)의 하판(15)에 형성되어 있는 복수개의 에칭액 분사홀(15a)을 통하여 하측에 위치하고 있는 카세트에 적재된 기판들에 분사된다.
상기 에칭액 분사홀(15a)을 통하여 하측으로 분사되는 에칭액은 하측 방향으로 퍼진 형태로 뿌려지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 에칭액 분사홀을 통해 분사되는 에칭액은 상기 에칭액 분사홀의 중심선(에칭액 분사홀의 상단 수평 단면의 중심과 하단 수평 단면의 중심을 잇는 선으로 수직선에 해당)을 기준으로 일정한 각도로 분사되는 것이 바람직하다. 이와 같은 에칭액 분사를 통하여 수직으로 적재된 기판의 양면에 에칭액을 골고루 공급할 수 있고, 인접한 기판에게도 에칭액을 제공함으로써 전체적으로 모든 기판에 대하여 에칭액을 균일하게 공급할 수 있다.
상기와 같이 상기 에칭액 분사홀(15a)을 통하여 공급되는 에칭액을 상기 중심선에서 일정한 각도로 분사하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에칭액 분사홀(15a) 내부에 에칭액 분기모듈(30)을 삽입하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 에칭액 분사홀(15a) 내부에는 상기 에칭액을 중심선에서 일정한 각도로 분사시키기 위하여 에칭액 분기모듈(30)이 삽입 장착된다.
상기 에칭액 분기모듈(30)은 상기 에칭액 분사홀(15a) 내부에 삽입 장착되어, 상기 에칭액 분사홀(15a)을 통과하는 상기 에칭액을 여러 방향으로 분기하여 상기 중심선을 기준으로 한 일정한 분사각으로 상기 기판에 흩뿌리는 기능을 수행한다.
상기 에칭액 분기모듈(30)은 상기 에칭액 분사홀(15a)을 통과하는 상기 에칭액을 여러 갈래로 분기하여 흩뿌림으로써, 상기 에칭액 분사홀의 중심선을 기준으로 한 분사각으로 상기 에칭액을 분사시킬 수 있는 구조이면 다양하게 구성될 수 있다.
도 7은 상기 에칭액 분기모듈(30)의 일 예를 보여주는 구조이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 에칭액 분기모듈(30)은 상기 에칭액 분사홀(15a)에 삽입 장착되되, 상기 에칭액 분사홀(15a)의 입구를 통해 인입되는 에칭액을 우선적으로 분기부(31)를 통하여 양 갈래로 나뉜다. 그러면, 상기 양 갈래로 분기된 에칭액은 각 회전 분사부(33)에 의하여 상기 에칭액 분사홀 외부로 분사되되, 회전력이 가해져서 흩뿌려지는 상태로 분사된다.
상기 도 7에 도시된 상기 에칭액 분기모듈(30)의 일 예의 구조는 에칭액을 분기하는 분기부(31), 분기된 에칭액을 회전시키면서 방출시키는 회전 분사부(33)로 구성된다. 상기 에칭액 분기모듈(30)로 제공되는 에칭액은 강한 압력으로 제공되기 때문에, 상기 분기부(31)에 의하여 분기된 에칭액은 강한 압력으로 상기 회전 분사부(33)를 따라 이동하면서 상기 기판들을 향하여 분사된다.
상기와 같은 에칭액 분기모듈(30)은 상기 에칭액 분사홀(15a)의 내부에 삽입되어 안정적으로 위치를 잡을 수 있는 형상이면 다양한 형상으로 구성할 수 있고, 별도의 체결구 또는 나사산 등을 형성할 필요가 없다. 즉, 상기 에칭액 분기모듈(30)은 상기 에칭액 분사홀(15a)에 삽입되어 안정적으로 위치를 잡을 수만 있으면, 상기 에칭액 분사홀을 통하여 분사되는 에칭액의 압력에 의하여 상기 에칭액 분사홀 내부에서 견고하게 고정될 수 있다.
이와 같이, 별도의 체결구 또는 나사선 형성 없이 상기 에칭액 분기모듈(30)을 상기 에칭액 분사홀(15a) 내부에 안정적으로 고정하기 위해서는, 상기 에칭액 분사홀(15a)의 형상을 적절하게 구성할 필요가 있다. 즉, 상기 에칭액 분기모듈(30)이 상기 에칭액의 분출 압력에 의하여 하방쪽으로 빠져버리지 않고, 오히려 상기 에칭액 분사 압력에 의하여 상기 에칭액 분사홀(15a)에 더욱더 견고하게 고정될 수 있는 구조로 상기 에칭액 분사홀을 형성할 필요성이 있다.
이를 해결하기 위하여, 상기 에칭액 분사홀(15a)은 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 작아지는 내경 감소 영역(도 8에서 15c로 표기됨))을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 에칭액 분사홀은 상측에서 하측으로 갈수록 수평 단면적이 점점 작아지는 수평 단면적 감소 영역을 포함하도록 구성해야 한다.
도 8은 다양한 형상을 가지는 상기 에칭액 분사홀(15a)의 형상을 보여주고 있다. 도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 에칭액 분사홀(15a)은 상측에서 하측으로 갈수록 내경 또는 수평 단면적이 점점 작아지는 내경 감소 영역(15c)을 포함하고 있는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 상기 에칭액 분사홀(15a)은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상단에서 하단으로 가면서, 내경이 일정한 내경 유지 영역(15d)과 내경 감소 영역(15c)으로 구성되거나, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 내경 감소 영역(15c)과 내경이 증가하는 내경 증가 영역(15e)으로 구성되거나, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 내경 감소 영역(15c)만으로 구성되거나, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 내경 유지 영역(15d)과 내경 감소 영역(15c)과 내경 증가 영역(16e)의 조합으로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 분사수단(10)은 측판(13)에 형성되어 있는 에칭액 주입구(13a)를 통해 강하게 주입되는 에칭액을 상기 에칭액 분사홀(15a)을 통해 상기 하측에 배치되는 기판에 대하여 분사하되, 상기 에칭액 분사홀(15a) 내부에 삽입 장착되는 에칭액 분기모듈(30)을 통하여 상기 기판을 향하여 상기 에칭액을 분기하여 흩뿌려준다.
이와 같이, 상기 분사수단(10)은 상기 에칭액 주입구(13a)를 통하여 상기 에칭액을 강한 압력으로 주입받는다. 즉, 외부에 구비되는 에칭액 공급탱크를 통하여 상기 에칭액을 주입받는다. 이와 같이 에칭액 공급탱크를 통해 상기 에칭액을 주입받기 위해서는 에칭액 공급 라인이 형성되어야 한다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 분사수단(10)의 측판(13)에 형성된 에칭액 주입구(13a)에는 에칭액 분기관(41)의 일단이 결합되고, 상기 에칭액 분기관(41)의 타단은 상기 에칭액 주입구(13a)가 형성된 측판(13)과 평행한 방향으로 배치되어 외부에 배치되는 에칭액 공급 탱크로부터 에칭액을 공급받아 상기 에칭액 분기관(41)에 분기 공급하는 에칭액 공급관(43)에 연결되어 구성된다.
따라서, 상기 에칭액 공급탱크에 채워져 있는 상기 에칭액은 에칭액 공급 펌프를 통해 상기 에칭액 공급관(43)으로 이송되고, 상기 에칭액 공급관(43)으로 이송된 에칭액은 상기 복수개의 에칭액 분기관(41)에 각각 분기 공급된다. 그러면, 상기 에칭액 분기관(41)을 통하여 상기 분사수단(10)의 내부 공간(17)으로 인입되는 상기 에칭액은 강한 압력을 통해 상기 에칭액 분사홀(15a)과 에칭액 분기모듈(30)을 통하여 하측에 배치된 기판에 분사된다.
상기와 같이 에칭액 공급관(43) 및 에칭액 분기관(41)을 통하여 에칭액을 공급받는 상기 분사 수단(10)은 기판에 대하여 에칭 공정을 수행하는 에칭 챔버 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 에칭액 분사수단(10)은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 적어도 하나의 기판을 적재하고 있는 상기 카세트(20)는 상기 분사수단(10)의 하측에 위치한다.
상기와 같이 상기 분사수단(10)은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되는데, 이 경우 상기 에칭액 공급관(43)은 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 고정되는 거치대(45)에 고정 지지된다. 즉, 상기 에칭액 공급관(43)은 상기 에칭 챔버 양 내측벽에 각각 안정적으로 고정되는 거치대(43)에 의하여 지지 고정된다.
따라서, 상기 에칭 챔버의 상측에 배치되는 상기 분사 수단은 양 측판에 각각 상기 에칭액 분기관(41), 에칭액 공급관(43), 에칭액 공급관을 지지 고정하는 거치대(43)가 연결되어 상기 에칭 챔버 상측에 안정적으로 거치될 수 있다.
이와 같이, 상기 에칭액 공급관(43)을 안정적으로 고정 지지하는 상기 거치대(45)는 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 완전 고정되는 구조를 가질 수 있다. 반면, 상기 거치대(45)는 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 완전 고정되는 것이 아니라 이동 가능하게 고정될 수도 있다.
즉, 상기 분사수단(10)은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 에칭액 공급관(43)은 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 슬라이딩이 가능한 구조로 결합되는 거치대(45)에 고정 지지되는 구조를 통하여 상기 분사수단을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 거치대(45)가 상기 에칭 챔버 양 내측벽에 슬라이딩 가능하도록 구성함으로써, 상기 거치대(45)를 통하여 지지되는 에칭액 공급관(43), 에칭액 분기관(41), 이 에칭액 분기관(41)에 양측이 연결되어 있는 상기 분사수단(10)은 상기 에칭 챔버 외부로 용이하게 인출시킬 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 분사수단에 대한 유지보수가 더욱더 용이 해진다.
상기와 같이, 상기 분사수단(10), 에칭액 분기관(41) 및 에칭액 공급관(43)을 전체적으로 지지하는 상기 거치대(45)를 슬라이딩시키기 위해서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 에칭 챔버 내부의 상측 양 내측벽에는 가이드 레일(49)이 형성되고, 상기 거치대(45)에는 상기 가이드 레일(49)을 따라 슬라이딩될 수 있는 슬라이더(47)가 구비되는 구조를 채택할 필요성이 있다.
이와 같이, 상기 슬라이딩 구조를 통하여, 상기 분사 수단(10)은 상기 에칭 챔버 밖으로 쉽게 인출될 수 있기 때문에, 상기 분사수단의 청소 등의 유지 보수가 매우 편리한 장점이 있고, 에칭 챔버로 작업자가 들어가지 않아도 되기 때문에, 작업자 보호와 유지 보수 환경 상황도 개선되는 장점이 있다.
이상에서 설명한 분사 수단(10)은 단일의 구조로 이루어진 것을 기본으로 하여 설명하였지만, 이상에서 설명한 구조가 직렬 및 병렬로 연결된 직병렬 연결 분사수단을 이용하여 상부 하향식 기판 에칭 장치를 구성할 수도 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 이상에서 설명한 분사수단을 직렬 및 병렬로 복수개 연결하여 하나의 새로운 분사수단을 구성하여 사용할 수도 있다. 이 경우에도 역시 이상에서 설명한 분사수단의 구조 및 작용 그리고 주변 구성요소들의 구조 및 작용 등도 동일하게 적용된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 기판 1a : 기판 영역
10 : 분사수단 11 : 상판
13 : 측판 13a : 에칭액 주입구
15 : 하판 15a : 에칭액 분사홀
15b : 에칭액 분사홀 영역 15c : 내경 감소 영역
15d : 내경 유지 영역 15e : 내경 증가 영역
17 : 분사수단 내부공간 18 : 체결구
19 : 밀봉재 20 : 카세트
30 : 에칭액 분기모듈 31 : 분기부
33 : 회전 분사부 41 : 에칭액 분기관
43 : 에칭액 공급관 45 : 거치대
47 : 슬라이더 49 : 가이드 레일

Claims (9)

  1. 기판 에칭 장치에 있어서,
    적어도 하나의 기판을 수직으로 적재한 카세트;
    상기 카세트 상부에서 에칭액을 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되되,
    상기 분사수단은 내부가 비어 있는 박스 형상을 가지고, 박스 내부로 주입되는 에칭액을 하판에 형성된 복수개의 에칭액 분사홀을 통하여 상기 적어도 하나의 기판에 분사하며, 상기 복수개의 에칭액 분사홀은 상기 복수개의 에칭액 분사홀을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 에칭액 분사홀 영역과 상기 카세트에 수직으로 적재된 적어도 하나의 기판을 모두 포함하는 최소의 평면 영역에 해당하는 기판 영역을 수직 방향으로 겹칠 때, 상기 에칭액 분사홀 영역이 상기 기판 영역을 커버링할 수 있도록 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사수단은 상판, 측판 및 하판의 결합으로 형성된 박스 형상을 가지고, 상기 하판은 상기 측판 하부에 일체 결합되며, 상기 상판은 상기 측판 상부에 분리 가능하게 결합되되,
    상기 상판과 상기 측판 상부가 접촉하는 부분에는 밀봉재가 개재되고, 상기 측판에는 적어도 하나의 에칭액 주입구가 형성되며, 상기 하판에는 복수개의 에칭액 분사홀이 가로 및 세로 방향으로 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에칭액 분사홀 내부에는 상기 에칭액 분사홀을 통과하는 상기 에칭액을 분기하여 일정한 분사각으로 상기 기판에 흩뿌리는 에칭액 분기모듈이 삽입 장착되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 분사수단의 측판에 형성된 에칭액 주입구에는 에칭액 분기관의 일단이 결합되고, 상기 에칭액 분기관의 타단은 상기 에칭액 주입구가 형성된 측판과 평행한 방향으로 배치되어 외부에 배치되는 에칭액 공급 탱크로부터 에칭액을 공급받아 상기 에칭액 분기관에 분기 공급하는 에칭액 공급관에 연결되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분사수단은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 에칭액 공급관은 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 고정되는 거치대에 고정 지지되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 분사수단은 에칭 챔버 내부의 상측에 거치 배치되고, 상기 에칭액 공급관은 상기 에칭 챔버의 양 내측벽에 슬라이딩이 가능한 구조로 결합되는 거치대에 고정 지지되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 에칭 챔버 내부의 상측 양 내측벽에는 가이드 레일이 형성되고, 상기 거치대에는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩될 수 있는 슬라이더가 구비되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 에칭액 분사홀은 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 작아지는 내경 감소 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 에칭액 분사홀은 상단에서 하단으로 가면서, 내경이 일정한 내경 유지 영역과 내경 감소 영역으로 구성되거나, 내경 감소 영역과 내경이 증가하는 내경 증가 영역으로 구성되거나, 내경 감소 영역만으로 구성되거나, 내경 유지 영역과 내경 감소 영역과 내경 증가 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상부 하향식 기판 에칭 장치.
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