KR101341937B1 - 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 및 고주파 신호처리 반도체 소자의 원재료인 고중량, 대구경 갈륨비소 다결정 잉곳을 화학 용액을 이용하여 세정하는 장치에 관한 것으로 소량의 Etchant만을 사용하고, 이를 연속적으로 갈륨비소 다결정 잉곳에 흘려 주어 Etchant의온도를 일정하게 유지시킴으로써 급격한 표면의 식각 및 Etchant의 효과를 연장하여 다량의 잉곳을 세정할 수 있게 하는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법은 밀폐된 샤워부스 내부에 테프론 재질로 성형된 잉곳거치대에 갈륨비소 다결정 잉곳을 안착하고, Etchant탱크에 저장된 Etchant를 갈륨 비소 다결정 잉곳에 분사하며, 사용된 Etchant를 다시 Etchant탱크에 수집하는 방법으로 화학 Etchant를 갈륨비소 다결정 잉곳 표면을 세정하고, 상기 화학 Etchant 세정 후에 잉곳거치대에 안착된 갈륨비소 다결정 잉곳에 D.I. Water를 분사하여 Etchant를 세척하며, 사용된 D.I. Water는 배수하고, 상기 D.I. Water세정 후에 잉곳거치대에 안착된 갈륨비소 다결정 잉곳에 Methanol을 분사하여 잉곳 표면에 수분을 제거하도록 구성된다.

Description

갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치 {Apparatus to clean GaAs polycrystalline by chemical etching}
본 발명은 발광소자 및 고주파 신호처리 반도체 소자의 원재료인 고중량, 대구경 갈륨비소 다결정 잉곳을 화학 용액을 이용하여 세정하는 장치에 관한 것으로 소량의 Etchant만을 사용하고, 이를 연속적으로 갈륨비소 다결정 잉곳에 흘려 주어 Etchant의 온도를 일정하게 유지시킴으로써 급격한 표면의 식각 및 Etchant의 효과를 연장하여 다량의 잉곳을 세정할 수 있게 하는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다결정 갈륨비소 잉곳이란, 발광소자 및 고주파 신호처리 반도체 소자용으로 사용되는 대구경 갈륨비소 단결정 잉곳을 생산하기 위한 원료로서 다결정을 단결정으로 생산하기 위해서는 다결정 윈료의 표면의 불순물을 화학적으로 에칭을 통하여 표면의 불순물을 깨끗이 세정하여야 한다.
종래의 일반적인 다결정 세정장치는 도 1에 도시한 바와 같이 대구경 갈륨비소 다결정 잉곳을 세정시키기 위해서 1조 내지 4조의 4개의 수조로 구성된 Wet station을 사용한다.
다결정 잉곳은 잉곳 홀더에 위치시키는 도 2와 같은 Wet station의 모든 수조는 다결정 잉곳이 안착할 수 있을 만큼의 충분한 크기를 가져야 한다.
Wet station의 1조는 화학용액이 수납되고, 2조와 3조는 각각 D.I. water(초순수 물)이 수납되며, 4조는 메탄올이 수납되어 구성된다.
Wet station의 1조에서 다결정 잉곳을 원하는 에칭 깊이 만큼 잉곳의 표면을 에칭한 후, 잉곳을 2조로 옮겨 잉곳 표면의 화학용액을 D.I. Water(초순수 물)로 1차 세정하고, 잉곳을 3조로 옮겨 D.I. Water(초순수 물)로 다시 2차 세정하여 잉곳 표면에 잔류하는 화학용액을 깨끗하게 제거하며, 잉곳을 4조로 옮겨 잉곳 표면의 수분을 제거한 후 질소로 잉곳 표면에 잔류하는 물질을 불어내어 마무리 한다.
이러한 종래의 세정방법과 장치는 대구경 갈륨비소 다결정 잉곳 원료를 세정할 때 잉곳의 표면적 및 부피에 따라 세정장치의 부피가 증가하기 때문에 대량의 화학용액을 사용하지 않을 수 없을 뿐만 아니라, 사용 후 오염물질의 배출이 극대화 되는 문제점이 있다.
또한, 각각 다수의 수조가 구성되기 때문에 세정장치의 제작비가 많이 소요되고, 무거운 잉곳을 각 수조로 이동할 때 잉곳이 떨어져 잉곳이 파손되거나 안전사고가 종종 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하영 안출한 것으로서, 소량의 Etchant만을 사용하면서도 이를 연속적으로 갈륨비소 다결정 잉곳에 흘려주어 Etchant의 온도를 일정하게 유지시켜 갈륨비소 다결정 잉곳의 급격한 표면 식각 및 Etchant의 효과를 연정하여 다량의 잉곳을 효과적으로 세정할 수 있는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 소량의 화학용액을 연속적으로 사용함으로써 화학 오염물질의 배출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 세정장치의 제작비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 세정장치의 부피를 줄여 좁은 공간에도 설치할 수 있는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법은 밀폐된 샤워부스 내부에 테프론 재질로 성형된 잉곳거치대에 갈륨비소 다결정 잉곳을 안착하고, Etchant탱크에 저장된 Etchant를 갈륨 비소 다결정 잉곳에 분사하며, 사용된 Etchant를 다시 Etchant탱크에 수집하는 방법으로 화학 Etchant를 갈륨비소 다결정 잉곳 표면을 세정하고, 상기 화학 Etchant 세정 후에 잉곳거치대에 안착된 갈륨비소 다결정 잉곳에 D.I. Water를 분사하여 Etchant를 세척하며, 사용된 D.I. Water는 배수하고, 상기 D.I. Water세정 후에 잉곳거치대에 안착된 갈륨비소 다결정 잉곳에 Methanol을 분사하여 잉곳 표면에 수분을 제거하도록 구성된다.
이때, 상기 Methanol은 Methanol탱크에 저장된 상태에서 갈륨비소 다결정 잉곳에 분사되고, 사용된 Methanol은 수집되어 다시 Methanol탱크로 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치는 밀폐된 샤워부스;, 상기 샤워부스 내부에 형성되어 갈륨비소 다결정 잉곳이 안착되는 잉곳거치대;, 상기 잉곳거치대 상부에 위치하는 샤워노즐;, Etchant를 저장하는 Etchant탱크와 상기 샤워노즐을 연결하여 Etchant를 샤워노즐로 공급하는 Etchant공급관;, D.I. Water를 상기 샤워노즐로 공급하는 D.I. Water공급관;, Methanol을 저장하는 Methanol탱크와 상기 샤워노즐을 연결하여 Methanol을 샤워노즐로 공급하는 Methanol공급관;, 상기 잉곳거치대와 연통되어 사용된 Etchant를 상기 Etchant탱크로 수집하는 Etchant배수관;, 상기 잉곳거치대와 연통되어 사용된 세정액을 외부로 배수하는 Drain관; 및 상기 Etchant배수관 및 Drain관과 잉곳거치대 사이에 형성되어 Etchant 또는 세정액을 Etchant배수관 또는 Drain관으로 선택하여 유동시키는 전환밸브;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 잉곳거치대의 상부에는 케미칼후드가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Drain관에는 전환밸브가 설치되고, 상기 전환밸브에는 Methanol배수관과 D.I. Water배수관이 분기되어 형성되며, 상기 Methanol배수관은 Methanol탱크와 연결됨으로써, 사용된 Methanol을 Methanol탱크로 수집하여 갈륨비소 다결정 잉곳에 재사용되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치는 소량의 Etchant만을 사용하면서도 이를 연속적으로 갈륨비소 다결정 잉곳에 흘려주어 Etchant의 온도를 일정하게 유지시켜 갈륨비소 다결정 잉곳의 급격한 표면 식각 및 Etchant의 효과를 연정하여 다량의 잉곳을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 소량의 화학용액을 연속적으로 사용함으로써 화학 오염물질의 배출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 세정장치의 제작비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 세정장치의 부피를 줄여 좁은 공간에도 설치할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치의 수조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Etchant를 잉곳에 흘려주고 이를 회수하는 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 D.I. Water를 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Methanol을 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Methanol을 잉곳에 흘려주고 이를 회수하는 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 D.I. Water를 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면에 의해 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Etchant를 잉곳에 흘려주고 이를 회수하는 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 D.I. Water를 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Methanol을 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 Methanol을 잉곳에 흘려주고 이를 회수하는 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에서 D.I. Water를 잉곳에 흘려주고 이를 배수하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치는 도 3에 도시한 바와 같이, 밀폐된 샤워부스(102)가 형성되고, 상기 샤워부스(102) 내부에 형성되어 갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 안착하는 잉곳거치대(101)가 형성된다.
상기 잉곳거치대(101)는 테프론 재질로 성형하는 것이 바람직한데, 테프론은 불소와 탕소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 내화학성이 매우 우수하다.
그리고 상기 잉곳거치대(101) 상부에 샤워노즐(103)을 형성하고, Etchant를 저장하는 Etchant탱크(110)와 상기 샤워노즐(103)을 연결하여 Etchant를 샤워노즐(103)로 공급하는 Etchant공급관(106)을 설치하며, D.I. Water를 상기 샤워노즐(103)로 공급하는 D.I. Water공급관(108)을 설치하고, Methanol을 저장하는 Methanol탱크(112)와 상기 샤워노즐(103)을 연결하여 Methanol을 샤워노즐(103)로 공급하는 Methanol공급관(107)을 설치한다.
그리고 상기 잉곳거치대(101)와 연통되어 사용된 Etchant를 상기 Etchant탱크(110)로 수집하는 Etchant배수관(113)을 설치하고, 상기 잉곳거치대(101)와 연통되어 사용된 세정액을 외부로 배수하는 Drain관(114)을 설치하며, 상기 Etchant배수관(113) 및 Drain관(114)과 잉곳거치대(101) 사이에 형성되어 Etchant 또는 세정액(D.I. water와 Methanol)을 Etchant배수관(113) 또는 Drain관(114)으로 선택하여 유동시키는 전환밸브(115)를 설치함으로써 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치가 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치의 작동상태에 대해 설명한다.
먼저 도 4에 도시한 바와 같이 모터(109)의 구동에 의해 Etchan탱크(110)에 저장된 Etchant를 Etchant공급관(106)을 통해 샤워부스(102) 내부의 샤워노즐(103)로 분사함으로써 잉곳거치대(101)에 안착된 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 흘려보내 갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 세척한다.
상기와 같이 갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 세척한 Etchant는 잉곳거치대(101) 하부의 Etchant배수관(113)을 통해 다시 Etchant탱크(110)로 회수된다.
그리고 갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 Etchant로 세척한 후에는 도 5에 도시한 바와 같이 D.I. Water를 D.I. Water공급관(108)을 통해 샤워노즐(103)로 공급하여 D.I. Water를 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 분사함으로써 화학 Etchant를 세척한다.
이때, 도 6과 같이 전환밸브(115)가 작동하여 Etchant를 세척한 D.I. Water는 Drain관(114)으로 방향 전환되어 Drain관(114)으로 배수된다.
상기와 같이 D.I. Water로 갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 세척한 후에는 도 6에 도시한 바와 같이 모터(111)를 구동하여 Methanol탱크(112)에 저장된 Methanol을 Methanol공급관(107)을 통해 샤워노즐(103)로 공급하여 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 Methanol을 분사하여 표면의 물기를 제거한다.
갈륨비소 다결정 잉곳(100)을 세척한 Methanol은 Drain관(114)을 통해 외부로 배출된다.
상기 Ethcnat공급관(106), D.I. Water공급관(108), Methanol공급관(107)은 각각 개폐밸브(105)를 통해 분사노즐(103)로 선택 분사되며 이러한 개폐밸브(105) 조작과 전환밸브(115)의 조작은 미도시된 컨트롤러의 조작 또는 작업자의 수동 조작을 통해 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예는 무거운 갈륨비소 다결정 잉곳을 옮길 필요 없이 잉곳거치대(101)에 안착한 후에 세정작업이 일괄로 이루어지고, 소량의 Etchant를 분사하고 이를 회수하여 재사용하므로 환경오염이 최소화 된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예이다.
본 발명의 일 실시예에서는 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 분사한 Etchant를 회수하여 재사용하도록 구성된 것이고, 도 7 및 도 8에 도시한 본 발명의 다른 실시예는 Etchant와 Methanol을 회수하여 재사용하도록 구성된 것이다.
본 발명의 다른 실시예는 도 7 및 도 8과 같이 Drain관(114) 단부에 전환밸브(116)를 설치하고, 상기 전환밸브(116)에 D.I. Water배수관(117) 및 Methanol배수관(118)을 분기 접속하며, 상기 Methanol배수관(118)은 Methanol탱크(112)와 연결되도록 구성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예의 작동을 상세하게 설명한다.
갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 Etchant를 분사하면 사용된 Etchant는 Etchant배수관(113)을 통해 Etchant탱크(110)로 회수되어 재활용된다.
갈륨비소 다결정 잉곳(100) 표면의 화학 Etchant를 세척하기 위하여 D.I. Water를 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 분사하면 도 8과 같이 전환밸브(115)가 방향전환되어 사용된 D.I. Water가 Drain관(114)측으로 유동되며, 상기 Drain관(114) 단부에 형성된 전환밸브(116)가 사용된 D.I. Water를 D.I. Water배수관(117)측으로 유동시켜 외부로 배출시킨다.
그리고 갈륨비소 다결정 잉곳(100) 표면의 수분을 제거하기 위하여 Methanol을 갈륨비소 다결정 잉곳(100)에 분사하면 도 7과 같이 Drain관(114) 단부의 전환밸브(116)가 방향전환되어 사용된 Methanol을 Methanol배수관(118)으로 유동시켜 사용된 Methanol을 Methanol탱크(112)로 회수하여 재사용하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예는 상기와 같이 2방향 전환밸브 2개를 사용하여 Etchant와 Methanol을 회수하여 재사용하도록 구성할 수도 있고, 3방향 전환밸브 1개를 사용하여 Etchant와 Methanol을 회수하여 재사용하도록 구성할 수도 있다.
그리고 도 3에 도시한 바와 같이 잉곳거치대(101)의 상부에 케미칼후드(104)를 설치함으로써 갈륨비소 다결정 잉곳을 세정하는 과정에서 발생하는 가스를 포집하여 처리하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치는 소량의 Etchant만을 사용하면서도 이를 연속적으로 갈륨비소 다결정 잉곳에 흘려주어 Etchant의 온도를 일정하게 유지시켜 갈륨비소 다결정 잉곳의 급격한 표면 식각 및 Etchant의 효과를 연정하여 다량의 잉곳을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 소량의 화학용액을 연속적으로 사용함으로써 화학 오염물질의 배출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 세정장치의 제작비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 세정장치의 부피를 줄여 좁은 공간에도 설치할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명에 의한 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정방법 및 장치에 대해 설명하였다.
상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 잉곳
101 : 잉곳거치대
102 : 샤워부스
103 : 샤워노즐
104 : 케미컬후드
105 : 개폐밸브
106 : Etchant공급관
107 : Methanol공급관
108 : D.I. Water공급관
109 : 모터
110 : Etchant탱크
111 : 모터
112 : Methanol탱크
113 : Etchant배수관
114 : Drain관
115 : 전환밸브
116 : 전환밸브
117 : D.I. Water배수관
118 : Methanol배수관

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 밀폐된 샤워부스(102);,
    상기 샤워부스(102) 내부에 형성되어 갈륨비소 다결정 잉곳이 안착되는 잉곳거치대(101);,
    상기 잉곳거치대(101) 상부에 위치하는 샤워노즐(103);,
    Etchant를 저장하는 Etchant탱크(110)와 상기 샤워노즐(103)을 연결하여 Etchant를 샤워노즐(103)로 공급하는 Etchant공급관(106);,
    D.I. Water를 상기 샤워노즐(103)로 공급하는 D.I. Water공급관(108);,
    Methanol을 저장하는 Methanol탱크(112)와 상기 샤워노즐(103)을 연결하여 Methanol을 샤워노즐(103)로 공급하는 Methanol공급관(107);,
    상기 잉곳거치대(101)와 연통되어 사용된 Etchant를 상기 Etchant탱크(110)로 수집하는 Etchant배수관(113);,
    상기 잉곳거치대(101)와 연통되어 사용된 세정액을 외부로 배수하는 Drain관(114); 및
    상기 Etchant배수관(113) 및 Drain관(114)과 잉곳거치대(101) 사이에 형성되어 Etchant 또는 세정액을 Etchant배수관(113) 또는 Drain관(114)으로 선택하여 유동시키는 전환밸브(115);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 잉곳거치대(101)의 사우에는 케미칼후드(104)가 설치된 것을 특징으로 하는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 Drain관(114)에는 전환밸브(116)가 설치되고,
    상기 전환밸브(116)에는 Methanol배수관(118)과 D.I. Water배수관(117)이 분기되어 형성되며,
    상기 Methanol배수관(118)은 Methanol탱크(112)와 연결됨으로써,
    사용된 Methanol을 Methanol탱크(112)로 수집하여 갈륨비소 다결정 잉곳에 재사용되도록 구성된 것을 특징으로 하는 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치.
KR1020120057384A 2012-05-30 2012-05-30 갈륨비소 다결정 잉곳 화학 에칭 세정장치 KR101341937B1 (ko)

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