KR101386677B1 - 미세회로 제조방법 - Google Patents

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유달현
조진형
박우철
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Abstract

미세회로를 형성하기 위한 기판 전체에 에칭액을 분사하고 기판상에 고인 에칭액을 진공흡입하여 제거하는 제1에칭단계, 기판상에 에칭액과 기체를 포함하는 이류체액을 혼합분사하여 에칭하는 제2에칭단계, 기판의 가장자리의 부분만으로 에칭액을 분사하여 부분적으로 에칭하는 제3에칭단계, 기판의 이송정보를 근거로 이송되는 기판상에 에칭액을 간헐적으로 분사하여 에칭하는 제4에칭단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세회로 기판 제조방법이 개시된다.

Description

미세회로 제조방법{An manufacturing for microcircuit board}
본 발명은 미세회로 제조방법에 관한 것으로서, 에칭편차가 없는 균일한 품질의 미세회로를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에칭(etching)은 처리하고자 하는 소재, 예컨대, 인쇄회로기판의 표면에 필요한 부분을 마스킹 처리한 후 나머지 부분에 노즐을 통해 화학약품(에칭액, etchant)을 분사하여 원하는 형상을 형성하는 패턴형상 가공방법으로 반도체제조공정에 널리 활용되고 있다.
이러한 에칭가공법에 의해 제조되는 제품의 품질은 크게 에칭액과 에칭장치에 관련된다. 구체적으로, 에칭액의 종류, 온도, 농도 등과, 에칭장치에서 노즐의 형상, 개수, 크기, 간격, 배치, OSC, 소재이동속도 등의 다양한 조건이 에칭 품질의 변수로 작용한다. 이를 간단히 정리하면, 에칭의 품질은 소재에 에칭액이 어떠한 형태로 분사되는지가 관건이라고 할 수 있다. 즉, 노즐에 의해 분사된 에칭액이 소재에 직접 접촉되는 것(분사 에칭)과, 직접 접촉되지 않고 잔존하는 에칭액에 의해 침지되는 것(dipping)은 품질에 큰 차이를 가져올 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 에칭공정에는 puddling이 발생하게 된다. 여기서, puddling은 소재 표면에 분사된 에칭액이 과도하게 고이는 현상으로 불균일한 에칭 등 기대와 다른 에칭을 야기하여 제품의 품질을 저하시킨다. 이러한 puddling은 일반 에칭장치에서 노즐의 개수, 피치 또는 배열 등에 따라 대소의 차이만 있을 뿐 필연적으로 발생하는 것이어서 이를 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 반드시 강구되어야 한다.
이에 관련 업계에서는 puddling을 제거하기 위한 방법을 지속적으로 개발하고 있으며, 다음과 같은 몇 가지 방법들이 공지되어 있다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(11)의 상부에 설치되는 분사노즐(12)과, 상기 분사노즐(12)과 인접하는 분사노즐(도면 미도시) 사이에 설치되는 흡입유닛(13)으로 구성되어 분사된 에칭액을 상기 기판(11)의 외측으로 배출시키고, 잔존하는 에칭액은 상기 흡입유닛(13)을 이용하여 제거하는 에칭장치(10)(이하, “종래기술 1”이라 함)가 공지되어 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(21)을 수직으로 세워 이동시키는 이송롤러(22)와, 상기 기판(21)의 전면과 후면에 설치되어 오실레이션 운동을 하는 노즐(23) 및 노즐 파이프(24)로 구성되어 에칭액을 균일하게 분사하는 동시에 분사된 에칭액은 하부로 배출시키는 에칭장치(20)(이하, “종래기술 2”라 함)도 공지되어 있다.
그러나 종래기술 1의 경우에는 상기 분사노즐(12)의 스프레이 입자가 조밀하지 못하여 미세회로 50마이크론 이하의 회로와 회로사이의 에칭부분에 에칭액의 분사 경로를 방해함으로써 현실적으로 제 기능을 발휘하기 어려운 문제점이 있고, 종래기술 2의 경우에는 상기 기판(21)이 수직으로 세워진 상태에서 에칭액이 분사되기 때문에 분사된 에칭액이 상기 기판(21)을 타고 아래쪽으로 흐르게 되어 상기 기판(21)의 상단과 하단 사이에 패턴이 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 부품상의 에칭액을 효과적으로 제거하여 에칭면의 전체적으로 고른 에칭이 이루어질 수 있도록 하여 미세회로를 제조하는 미세회로 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세회로 제조방법은, 미세회로를 형성하기 위한 기판 전체에 에칭액을 분사하고, 상기 기판상에 고인 에칭액을 진공흡입하여 제거하는 제1에칭단계; 상기 기판상에 에칭액과 기체를 포함하는 이류체액을 혼합분사하여 에칭하는 제2에칭단계; 상기 기판의 가장자리의 부분만으로 에칭액을 분사하여 부분적으로 에칭하는 제3에칭단계; 상기 기판의 이송정보를 근거로 이송되는 기판상에 에칭액을 간헐적으로 분사하여 에칭하는 제4에칭단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제4에칭단계는 상기 제3에칭단계 이후에 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2에칭단계는, 상기 기판으로 이류체액을 분사하기 위한 다수의 분사노즐을 가지는 노즐헤드로 상기 에칭액을 가열하여 공급하는 단계; 상기 에칭액과 혼합될 기체를 가열하여 상기 노즐헤드로 공급하는 단계;를 포함하여, 상기 노즐헤드에서 가열된 상태로 혼합된 에칭액과 기체가 상기 분사노즐을 통해 상기 기판으로 분사되는 것이 좋다.
또한, 상기 분사노즐에서 상기 이류체액의 분사동작시 상기 노즐헤드를 왕복이동시키는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 에칭액을 분사시 발생하는 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 가스를 제거하는 단계는, 상기 기판의 주변에 배기덕트를 설치하여 상기 유해가스를 흡입하는 단계와; 상기 배기덕트로 흡입된 유해가스를 냉각하여 응축하는 단계; 및 상기 응축하는 단계에서 응축된 약품액을 회수하고, 순수 가스를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법에 따르면, 기판의 상부에서 발생하는 puddling 현상을 제거하여 기판의 중앙부와 가장자리의 에칭의 편차를 방지하고 균일한 에칭이 가능하도록 할 수 있다.
또한 2류체의 혼합분사로 분사입자를 조밀하게 하므로 line/space 30/30 마이크론 이하의 미세회로를 형성할 수 있으며, 그 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 종래의 에칭방법을 설명하기 위한 개략적이 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법의 제1에칭단계 및 가스 회수단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 제2에칭단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 제3에칭단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3의 제4에칭단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 노즐헤드를 왕복 구동시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법은, 제1에칭단계(S10), 제2에칭단계(S20), 제3에칭단계(S30), 제4에칭단계(S40) 및 가스 제거단계(S50)를 구비한다.
도 4를 참조하면, 상기 제1에칭단계(S10)에서는 기판(101)에 미세회로를 형성하기 위하여 이송되는 기판(101) 상면 및 하면 각각에 노즐헤드(110)의 분사노즐(111)을 통해 에칭액을 분사하고, 기판(101) 상부의 고임액을 진공흡입하여 puddling 현상을 제거한다. 구체적으로는 에칭액 탱크(120)로부터 공급펌프(121)를 이용하여 기판(101)의 상부 및 하부 각각에 배치된 노즐헤드(110)로 에칭액을 펌핑하여, 노즐헤드(110)의 분사노즐(111)을 통해 기판(101)의 상부 및 하부로 에칭액을 분사한다. 이때 기판(101)의 상부(구체적으로는 중앙부분)에는 고임액이 발생하여 puddling 현상이 발생하게 되는데, 상기 고임액은 진공흡입노즐(131)을 통해 진공흡입하여 제거된다. 진공흡입노즐(131)은 다수가 기판(101)의 상부에 인접하도록 배치되며, 진공흡입관(132)을 통해 밴추리관(133)에 연결되어 흡입력을 제공받는다. 즉, 순환펌프(134)에 의해 밴추리관(133)으로 고속으로 액체를 이송시키면, 밴추리관(133)에 흡입력이 발생되어 진공흡입노즐(131)로 전달됨으로써 기판(101) 상부의 고임액을 진공흡입하여 제거할 수 있게 된다. 이와 같이 진공흡입노즐(131)을 이용하게 되면, 기판(101)의 상부에 최소한의 공간을 필요로 하게 되는 이점이 있다.
이와 같이 상기 제1에칭단계(S10)에서는 기판(101)의 상부 및 하부면 각각에 전체적으로 에칭액을 분사하여 에칭 공정을 거치며, 진공흡입을 통해 기판(101) 상부의 고임액을 제거하여 puddling 현상을 방지하고, 기판(101) 상부 전면적에 고른 에칭을 할 수 있어 상부와 하부의 같은 조건에서 정밀한 미세회로를 형성할 수 있다.
상기 제2에칭단계(S20)에서는 기판(101) 상에 에칭액과 기체를 포함하는 이류체액을 혼합분사하여 에칭한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 상부 및 하부 각각으로 노즐헤드(110')에 형성된 분사노즐(111)을 통해 기체와 에칭액이 혼합된 이류체액을 분사하여 기판(101) 상부 및 하부에 공급한다. 이와 같이 기체와 에칭액의 이류체액을 혼합분사 함으로써 분사입자를 미세하게 나누고, 에어의 압력으로 분사속도와 압력을 향상시켜서 미세회로의 회로와 회로 사이를 에칭할 수 있도록 높은 에너지를 조성하여 줄 수 있다. 여기서 에칭액은 에칭액 탱크(120)와 노즐헤드(110')를 연결하는 에칭액 공급경로(124) 상에 설치되는 공급펌프(121)에 의해 공급된다. 특히 에칭효율을 높이기 위해서 에칭액은 에칭액 공급경로(124) 상에 설치되는 에칭액 가열부(123)에 의해 가열되어 공급될 수 있다. 에칭액 가열부(123)는 가열탱크 내에 가열히터를 설치하여 통과하는 에칭액을 직접 가열하거나, 가열히터를 가열탱크 외부에 설치하여 간접 가열할 수 있다.
또한, 기체는 외부기체(에어)를 기체 가열부(141)에서 가열시켜서 기체 공급경로(143)에 설치되는 기체 공급펌프(142)의 펌핑력에 의해 노즐헤드(110')로 공급되어 에칭액과 혼합된다. 이와 같이, 기체를 소정 온도로 가열한 상태로 노즐헤드(110')로 공급하게 되면, 기체(에어)에 의해 에칭액의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있게 되어, 낮아진 에칭액에 의해 에칭효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 제3에칭단계(S30)에서는 기판(101)의 가장자리 부분만으로 에칭액을 분사하여 필요로 하는 에칭을 한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 가장자리 부분만으로 에칭액을 분사할 수 있도록 구비된 분사노즐(111)을 가지는 노즐헤드(110")를 배치하고, 에칭위치로 위치된 기판(101)의 가장자리 부분으로만 에칭액을 분사하도록 배치된 분사노즐(111)을 통해 에칭액을 분사한다. 이와 같이 기판(101)의 가장자리 부분으로만 에칭액을 분사하여 필요로 하는 부분에 에칭을 할 수 있다. 여기서 노즐헤드(110")는 기판(101)의 가장자리 부분으로만 에칭액을 분사할 수 있도록 배치된다.
상기 제4에칭단계(S40)는 소위 스팟 에칭(Spot etching)으로서 상기 제1 내지 제3에칭단계(S10 ~ S30) 중 적어도 어느 한 단계를 수행한 다음에 기판(101)의 특정부분의 남아 있는 에칭량을 처리하기 위한 것으로서, 간헐적으로 에칭액을 분사하여 미세회로 형성을 마무리하기 위한 공정이다. 이를 위해 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 이송시 기판(101)의 표면을 감지하기 위한 센서(220)를 설치하고, 센서(220)에서 감지된 정보를 전달받은 제어부(126)에서 공급펌프(121)의 구동 내지 밸브(122)의 작동을 선택적으로 제어함으로써 에칭액을 간헐적으로 분사하도록 할 수 있다. 이와 같이 에칭액을 간헐적으로 부분적인 분사를 하기 위해서는, 분사노즐(211)은 노즐헤드(210)의 전체적으로 배치되기보다는 부분적으로 배치되어, 기판(101)이 위치될 경우 부분적으로만 분사할 수 있도록 할 수도 있다.
여기서 상기 센서(220)는 비접촉 방식에 의해 기판(101)을 감지하고, 기판(101)에 부분적으로 에칭량을 처리할 부분을 로터리 엔코더(기판 이송을 위한 구동부에 포함된 구성)의 펄스로 연산하여, 감지된 정보와 기판(101)의 이송정보(이송위치, 이송속도정보 포함)을 제어부(126)로 전달하여 준다. 따라서, 제어부(126)는 입력된 분사정보를 근거로 하여 기판(101)의 특정부위를 간헐적으로 에칭액을 분사하여 에칭 처리할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 기판(101)을 에칭하는 과정에서 발생하는 유해가스를 회수하여 제거하기 위한 과정이 이루어진다(S50). 즉, 상기 가스 제거단계(S50)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 에칭액을 고압으로 분사할 때 발생하는 가스와 미스트(mist)를 배기덕트(151)를 이용하여 포집하여 외부로 배출한다. 이때 배기덕트(151)에는 댐퍼(152)와 콘덴서(153)를 설치하여 가스와 미스트를 외부에 설치된 가스 스크러버에 연결 하여 강제로 배출하면서 약품은 응축하여 회수하고, 순수가스만 외부로 배출하도록 할 수 있다. 응축된 약품은 다시 회수하여 사용할 수 있어 비용을 줄일 수 있고, 외부로는 순수가스만을 배출함으로써 환경문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제1에칭단계(S10) 또는 제2에칭단계(S20)를 수행하는 동안 노즐헤드(110)를 수평으로 왕복이동시키는 것이 바람직하다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 왕복 구동유닛(160)을 소정속도로 구동시켜서 에칭액이 분사되는 동안 노즐헤드(110)를 소정거리 왕복 이동시킴으로써, 기판(101)의 상부 및 하부면 전체적으로 에칭액을 균일한 분포 및 압력으로 분사할 수 있게 되어 균일한 에칭이 이루어질 수 있게 되어, 미세회로 제작의 신뢰성을 높일 수 있다.
여기서 상기 왕복 구동유닛(160)으로는 구동모터(161)와, 구동모터(161)의 축에 연결되는 회전판(162)과, 회전판에 편심되게 설치되는 편심축(163)에 일단이 연결되고 타단은 노즐헤드(110)에 연결되는 링크부재(164)를 구비할 수 있다. 따라서 구동모터(161)의 구동에 의해 회전판(162)이 회전되면, 편심축(163)에 연결된 링크부재(164)에 연동하여 노즐헤드(110)가 왕복이동될 수 있게 된다. 물론, 왕복 구동유닛(160)은 이외에도 다양한 예가 가능한 것으로 이해되어야 한다.
한편, 상기에서 설명한 제1 내지 제4에칭단계(S10∼S40) 중에서 그 순서는 다양하게 바뀌어 수행될 수 있으며, 제2내지 제4에칭단계(S20∼S40)는 동시에 이루어지되, 제1에칭단계(S10)보다 이전에 또는 이후에 수행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 미세회로 제조방법에 따르면, 상술한 다양한 에칭기술을 순차적으로 융합하에 수행함으로써 line/space가 30/30 마이크론 이하의 미세회로 기판을 효과적으로 제조할 수 있으며, 그 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
101..기판 110,110',110",210..노즐헤드
111,211..노즐 120..에칭액 탱크
121..공급펌프 123..에칭액 가열부
124..에칭액 공급경로 126..제어부
131..진공흡입노즐 132..진공흡입관
133..밴추리관 134..순환펌프
141..기체 가열부 142..기체 공급펌프
143...기체 공급경로 151..배기덕트
152..댐퍼 153..콘덴서
220..센서

Claims (6)

  1. 미세회로를 형성하기 위한 기판 전체에 에칭액을 분사하고, 상기 기판상에 고인 에칭액을 진공흡입하여 제거하는 제1에칭단계;
    상기 기판상에 에칭액과 기체를 포함하는 이류체액을 혼합분사하여 에칭하는 제2에칭단계;
    상기 기판의 가장자리의 부분만으로 에칭액을 분사하여 부분적으로 에칭하는 제3에칭단계;
    상기 기판의 이송정보를 근거로 이송되는 기판상에 에칭액을 간헐적으로 분사하여 에칭하는 제4에칭단계; 및
    상기 에칭액을 분사시 발생하는 가스를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 가스를 제거하는 단계는,
    상기 기판의 주변에 배기덕트를 설치하여 유해가스를 흡입하는 단계와;
    상기 배기덕트로 흡입된 유해가스를 냉각하여 응축하는 단계; 및
    상기 응축하는 단계에서 응축된 약품액을 회수하고, 순수 가스를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세회로 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4에칭단계는 상기 제3에칭단계 이후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세회로 기판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2에칭단계는,
    상기 기판으로 이류체액을 분사하기 위한 다수의 분사노즐을 가지는 노즐헤드로 상기 에칭액을 가열하여 공급하는 단계;
    상기 에칭액과 혼합될 기체를 가열하여 상기 노즐헤드로 공급하는 단계;를 포함하여,
    상기 노즐헤드에서 가열된 상태로 혼합된 에칭액과 기체가 상기 분사노즐을 통해 상기 기판으로 분사되는 것을 특징으로 하는 미세회로 기판 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분사노즐에서 상기 이류체액의 분사동작시 상기 노즐헤드를 왕복이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세회로 기판 제조방법.
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