KR102260571B1 - 회전형 수직 습식에칭장치 - Google Patents

회전형 수직 습식에칭장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 습식에칭하고자 하는 대상체(기판/마스크 등)를 수직으로 세워놓은 상태에서 에칭용액(에천트)를 수평으로 분사하여 습식에칭하는 수직형 습식에칭장치에 관한 것으로, 상세하게는, 지그를 이용하여 대상체를 회전판에 수직으로 장착한 후 상기 회전판을 회전시키면서 에칭용액을 대상체로 분사하여 대상체를 습식에칭함으로써 에칭 균일도를 향상시킬 수 있는 회전형 수직 습식에칭장치에 관한 것이다.

Description

회전형 수직 습식에칭장치{ROTARY TYPE VERTICAL WET ETCHING APPARATUS}
본 발명은 습식에칭하고자 하는 대상체(기판/마스크 등)를 수직으로 세워놓은 상태에서 에칭용액(에천트)을 측면에서 분사하여 습식에칭하는 수직형 습식에칭장치에 관한 것으로, 상세하게는, 지그를 이용하여 대상체를 회전 테이블에 수직으로 장착한 후 상기 회전 테이블을 회전시키면서 에칭용액을 대상체로 분사하여 대상체를 습식에칭함으로써 에칭 균일도를 향상시킬 수 있는 회전형 수직 습식에칭장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 분야에서 에칭은 습식에칭(wet etching)과 건식에칭이 있다. 이중 습식에칭은 에칭할 대상체와 화학적으로 반응하여 용해시킬 수 있는 에칭용액(에천트)을 사용하여 에칭하고자 하는 대상체를 원하는 형상으로 에칭하는 방법으로서, 건식에칭에 비해 대량으로 작업이 가능하며, 작업속도도 빠르고, 경제적이기 때문에 건식에칭 방법보다는 정밀도를 요하지 않는 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)이나 글라스 캡(glass cap) 등의 제조분야에 널리 사용되고 있다.
이러한 습식에칭은 에칭공정, 세정공정 및 건조공정의 순으로 진행되며, 대상체의 소재에 따라 건조공정과 세정공정은 생략될 수 있다. 에칭공정은 대상체의 표면에 에칭용액을 분사하거나 에칭용액이 담겨있는 배스(bath)에 대상체를 침지시켜 진행하는 것으로 에칭용액이 대상체의 표면과 화학반응을 일으켜 대상체의 표면에 원하는 형상(마스크 패턴)을 형성하는 공정을 말하고, 세정공정은 에칭공정의 전이나 후에 대상체에 묻어 있는 불순물이나 에칭에 따른 부산물을 제거하는 공정이며, 건조공정은 에칭된 대상체에 기체를 분사하여 이를 건조시키는 공정을 말한다.
습식에칭장비는 일반적으로, 에칭하고자 하는 대상체를 로딩(loading)하는 로딩부와, 상기 로딩부로부터 로딩된 대상체가 임시 대기하는 버퍼부와, 상기 버퍼부로부터 이송된 대상체를 에칭 처리하는 에칭부와, 에칭된 대상체를 세정하는 세정부와, 상기 세정부로부터 대상체를 언로딩(un-loading)하는 언로딩부를 포함한다.
이러한 습식에칭장비의 에칭과정을 살펴보면, 먼저 대상체가 지면과 수평으로 상기 버퍼부로부터 상기 에칭부로 이송되면, 노즐은 수평으로 이동하는 대상체로 에칭용액을 분사한다. 이때, 에칭챔버 내에서 노즐에서 분사되는 에칭용액과 대상체 사이에서 화학적 반응이 일어나 대상체의 표면에 대해 습식에칭이 이루어지게 된다.
하지만, 대상체가 수평으로 이동하는 습식에칭장비에서는 에칭면에 대한 균일한 에칭이 어려운 문제가 있었다. 즉, 수평으로 이동하는 대상체에 대해 에칭을 진행할 경우, 대상체의 중심으로부터 같은 거리에 있는 지점일지라도, 위치에 따라 에칭량에 차이를 보이고, 이는 대상체의 표면 상에서 에칭용액의 확산속도가 균일하지 못할 뿐 아니라 에칭된 부산물의 분포에 따라 에칭의 속도가 달라지기 때문이다.
또한, 기존의 습식에칭장비에서는 수평상태에서 에칭을 진행함에 따라 에칭된 부산물이 대상체의 중심에 집중적으로 분포하여 중심에서는 에칭속도가 느리고, 상대적으로 대상체의 주변부로 갈수록 대상체의 에칭속도가 빨라져 대상체의 전면에 걸쳐 균일한 에칭속도를 제공하지 못하기 때문에 한 장의 대상체에 제작되는 생산물들의 두께나 투명도가 일정하지 않아 제품 신뢰성을 일정하게 유지할 수 없었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록실용신안 제20-0345186호, 대한민국 공개특허 제10-2011-0010965호, 대한민국 등록특허 제10-0919562호, 대한민국 등록특허 제10-0516849호 등의 선행문헌들에서는 수직형 습식에칭장치가 제안되었다.
상기한 선행문헌들에서 제안된 수직형 습식에칭장치들은 대상체를 수평방향으로 이송하는 방식 대신에 대상체를 수직방향으로 세워 로딩한 후 수평방향으로 에칭용액을 대상체로 분사하는 방식으로 에칭공정을 진행함으로써 노즐에서 분사되는 에칭용액의 액적들이 대상체의 표면에 고르게 분사되어 수평방식의 에칭기술이나 에칭용액에 침지시키는 딥에칭 기술에서 접하는 문제, 즉 에칭용액 농도가 금속표면의 위치에 따라서 또는 시간에 따라서 변하는 문제를 원천적으로 피할 수 있다.
그러나, 상기한 선행문헌들에서 제안된 종래기술에 따른 습식에칭장치들에서는 대상체를 수직으로 세운 상태로 에칭공정을 진행함에 따라 노즐로부터 분사되는 에칭용액이 중력에 의해 대상체로부터 흘러내려 대상체의 부위별로 두께가 달라지고, 이로 인해 대상체의 부위별로 에칭속도가 달라져 기존 수평방식의 에칭공정과 마찬가지로 대상체 전면에 걸쳐 균일한 에칭속도를 제공하지 못한다. 결국, 생산물의 두께나 투명도가 일정하지 않아 제품 신뢰성을 일정하게 유지시키는데 한계가 있었다.
KR 10-0924080 B1, 2009. 10. 21. KR 10-0516849 B1, 2005. 09. 15. KR 20-0345186 Y1, 2004. 03. 05. KR 10-0919562 B1, 2009. 09. 22.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 지그를 이용하여 대상체를 수직으로 세워지고 회전하는 회전 테이블의 중앙에 장착한 후 상기 회전 테이블을 회전시키면서 에칭용액을 대상체로 분사하여 대상체를 습식에칭함으로써 에칭 균일도를 향상시킬 수 있는 회전형 수직 습식에칭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 챔버; 상기 챔버의 내부에 수직으로 설치되고, 에칭하고자 하는 대상체가 장착되며, 상기 챔버에 간섭되지 않도록 상기 챔버의 내부에서 회전가능하게 설치된 회전 테이블; 상기 대상체를 상기 회전 테이블에 장착 고정하는 지그; 상기 회전 테이블을 구동시키는 구동모터; 상기 구동모터의 구동력을 상기 회전 테이블로 전달하는 구동력 전달부재; 상기 대상체의 양측에 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 상기 회전 테이블을 매개로 회전하는 상기 대상체로 에칭용액을 분사하는 복수 개의 분사노즐; 상기 복수 개의 분사노즐로 에칭용액을 공급하는 에칭용액 공급펌프; 및 상기 에칭용액 공급펌프로부터 공급되는 에칭용액을 상기 복수 개의 분사노즐로 공급하는 에칭용액 공급파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 수직 습식에칭장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 챔버의 내측에 설치되어 상기 회전 테이블의 둘레를 지지하는 롤러를 더 포함하고, 상기 롤러는 상기 챔버의 3개소에 각각 하나씩 일정한 탄성력을 갖도록 설치되어 상기 회전 테이블의 회전시 상기 회전 테이블을 지지하여 상기 회전 테이블의 유동이나 떨림을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 분사노즐은 상기 대상체의 양측에 상기 대상체를 경계로 각각 서로 대칭으로 설치되되, 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사영역의 일부가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사패턴은 원형, 타원형 또는 벌집형태와 같이 동그란 형태로 이루어져 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사영역이 일부 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 에칭용액 공급파이프 간의 거리, 상기 에칭용액 공급파이프 내에 인접한 분사노즐 간의 거리와, 상기 복수 개의 분사노즐과 상기 대상체 간의 거리를 조정하여 에칭용액의 분사영역의 중첩도를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 회전형 수직 습식에칭장치에 따르면, 대상체를 회전 테이블에 수직으로 세워 설치한 상태에서 회전시키면서 분사노즐을 통해 대상체로 에칭용액을 분사하여 에칭공정을 진행함으로써 에칭용액이 대상체의 전체에 균일한 두께로 묻도록 하여 대상체의 에칭 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 회전형 수직 습식에칭장치의 측면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작과 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치를 도시한 도면들로서, 도 1은 정면에서 바라본 도면이고, 도 2는 측면에서 바라본 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치(10)는 챔버(11)의 내부에 대상체(1)를 회전가능하게 수직으로 세워 설치한 상태에서 일방향으로 회전시키면서 측면에서 에칭용액을 대상체(1)에 분사하도록 구성되어 있다. 이때, 본 발명에 적용되는 대상체(1)는 메탈 마스크, 기판 또는 유리일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치(10)에서는 대상체(1)를 수직으로 세워 설치한 상태에서 대상체(1)를 일방향으로 회전시키면서 대상체(1)의 양측에서 에칭용액을 분사하여 에칭공정을 진행함으로써 에칭용액이 대상체(1)의 전체에 균일한 두께로 묻어 대상체(1)의 에칭 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치(10)는 도 1 및 도 2와 같이, 챔버(11)에 간섭되지 않고 대상체(1)를 수직으로 세운 상태로 대상체(1)를 일방향으로 회전시키기 위해 챔버(11)에 회전가능하게 설치된 회전 테이블(12)을 포함한다.
회전 테이블(12)은 원형판 구조 또는 원형링 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 회전 테이블(12)이 원형판 구조로 이루어진 경우에는 대상체(1)의 양측에서 동시에 에칭용액을 분사할 때 간섭될 수 있다. 따라서, 대상체(1)의 양면을 동시에 에칭할 때에는 원형판 구조 대신에 원형링 구조로 이루어진 회전 테이블(12)을 사용할 수 있다.
회전 테이블(12)에는 대상체(1)를 회전 테이블(12)에 장착하기 위한 지그(13)가 설치된다. 이때, 지그(13)의 구조 및 형상은 제한을 두지 않고 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지그(13)은 프레임 구조로 이루어질 수 있고, 대상체(1)는 별도의 장착부재(미도시)를 통해 지그(13)의 내측에 장착될 수도 있다.
물론, 본 발명에서 지그(13)의 구조 및 형상, 그리고 장착(고정)방식은 장착하고자 하는 대상체(1)의 종류, 크기, 구조 및 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
챔버(11)를 지지하는 받침대(14)에는 회전 테이블(12)을 구동시키는 구동모터(15)와, 구동모터(15)의 구동력을 회전 테이블(12)로 전달하는 구동력 전달부재(16)가 설치된다. 이때, 구동력 전달부재(16)는 구동링크 및 기어를 포함할 수 있다.
그리고, 도 2와 같이, 대상체(1)의 양측에는 에칭용액을 분사하는 복수 개의 분사노즐(17)이 서로 대칭하도록 설치되고, 도 1과 같이, 받침대(14)의 일측에는 복수 개의 분사노즐(17)로 에칭용액을 공급하는 에칭용액 공급펌프(18)가 설치된다.
복수 개의 분사노즐(17)은 대상체(1)의 양측에 대상체(1)를 경계로 각각 서로 대칭(수평선상으로 서로 동일 선상)으로 설치된다. 그리고, 분사노즐(17)은 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사영역(17a)이 일부 중첩되도록 배치된다.
각 분사노즐(17)에서 분사되는 에칭용액의 분사패턴은 원형, 타원형 또는 벌집 형태와 같이 대략 동그란 형태로 이루어지도록 하여 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액이 일부 중첩되도록 한다. 이때, 에칭용액의 중첩도(중첩되는 영역)는 인접하게 배치된 분사노즐들에서 동일하도록 하여 에칭 균일도를 향상시킬 수 있다.
에칭용액 공급펌프(18)에서 공급되는 에칭용액은 에칭용액 공급파이프(19)를 통해 분사노즐(17)로 공급된다. 에칭용액 공급파이프(19)는 분사노즐(17)과 마찬가지로 대상체(1)를 경계로 대상체(1)의 양측에 각각 상하로 다단으로 복수 개가 설치된다.
회전형 수직 습식에칭장치(10)에 있어서, 에칭 균일도를 향상시키기 위해서는 분사노즐(17)에서 분사되는 에칭용액이 일부 중첩되도록 하는 것이 중요하다. 에칭용액의 중첩도에 영향을 미치는 요소는 에칭용액 공급파이프(19)의 피치(분사노즐이 정렬된 에칭용액 공급파이프 간의 거리), 분사노즐(17)의 피치(에칭용액 공급파이프 내 인접한 분사노즐 간의 거리), 선단거리(분사노즐과 대상체 간의 거리)가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치(10)에서는 대상체(1)의 종류, 크기 및 형상에 따라 에칭용액 공급파이프(19)의 피치, 분사노즐(17)의 피치 및 선단거리를 적절하게 조정함으로써 에칭 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1과 같이, 챔버(11)의 내측에는 회전 테이블(12)이 회전시 유동하거나 떨리지 않도록 하기 위해 회전 테이블(12)의 둘레를 지지하는 롤러(20)가 더 설치될 수 있다.
롤러(20)는 챔버(11)의 3개소에 하나씩 설치될 수 있고, 일정한 탄성력을 갖고 회전 테이블(12)을 지지하여 회전 테이블(12)의 유동이나 떨림을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전형 수직 습식에칭장치(10)는 회전 테이블(12)을 이용하여 대상체(1)를 수직으로 세워 설치한 상태에서 회전시키면서 분사노즐(17)을 통해 대상체(1)으로 에칭용액을 분사하여 에칭공정을 진행함으로써 에칭용액이 대상체(1)의 전체에 균일한 두께로 묻도록 하여 에칭 균일도를 향상시킬 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 대상체
10 : 회전형 수직 습식에칭장치
11 : 챔버
12 : 회전 테이블
13 : 지그
14 : 받침대
15 : 구동모터
16 : 구동력 전달부재
17 : 분사노즐
17a : 분사영역
18 : 에칭용액 공급펌프
19 : 에칭용액 공급파이프
20 : 롤러

Claims (5)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 수직으로 설치되고, 에칭하고자 하는 대상체가 장착되며, 상기 챔버에 간섭되지 않도록 상기 챔버의 내부에서 회전가능하게 설치된 회전 테이블;
    상기 대상체를 상기 회전 테이블에 장착 고정하는 지그;
    상기 회전 테이블을 구동시키는 구동모터;
    상기 구동모터의 구동력을 상기 회전 테이블로 전달하는 구동력 전달부재;
    상기 대상체의 양측에 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 상기 회전 테이블을 매개로 회전하는 상기 대상체로 에칭용액을 분사하는 복수 개의 분사노즐;
    상기 복수 개의 분사노즐로 에칭용액을 공급하는 에칭용액 공급펌프; 및
    상기 에칭용액 공급펌프로부터 공급되는 에칭용액을 상기 복수 개의 분사노즐로 공급하는 에칭용액 공급파이프;를 포함하되,
    상기 복수 개의 분사노즐은 상기 대상체의 양측에 상기 대상체를 경계로 각각 서로 대칭으로 설치되되, 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사영역의 일부가 중첩되도록 배치되고,
    상기 에칭용액 공급파이프 간의 거리, 상기 에칭용액 공급파이프 내에 인접한 분사노즐 간의 거리와, 상기 복수 개의 분사노즐과 상기 대상체 간의 거리를 조정하여 에칭용액의 분사영역의 중첩도를 조정하는 것을 특징으로 하는 회전형 수직 습식에칭장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 내측에 설치되어 상기 회전 테이블의 둘레를 지지하는 롤러를 더 포함하고, 상기 롤러는 상기 챔버의 3개소에 각각 하나씩 일정한 탄성력을 갖도록 설치되어 상기 회전 테이블의 회전시 상기 회전 테이블을 지지하여 상기 회전 테이블의 유동이나 떨림을 방지하는 것을 특징으로 하는 회전형 수직 습식에칭장치.
  3. 삭제
  4. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 수직으로 설치되고, 에칭하고자 하는 대상체가 장착되며, 상기 챔버에 간섭되지 않도록 상기 챔버의 내부에서 회전가능하게 설치된 회전 테이블;
    상기 대상체를 상기 회전 테이블에 장착 고정하는 지그;
    상기 회전 테이블을 구동시키는 구동모터;
    상기 구동모터의 구동력을 상기 회전 테이블로 전달하는 구동력 전달부재;
    상기 대상체의 양측에 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 상기 회전 테이블을 매개로 회전하는 상기 대상체로 에칭용액을 분사하는 복수 개의 분사노즐;
    상기 복수 개의 분사노즐로 에칭용액을 공급하는 에칭용액 공급펌프; 및
    상기 에칭용액 공급펌프로부터 공급되는 에칭용액을 상기 복수 개의 분사노즐로 공급하는 에칭용액 공급파이프;를 포함하되,
    상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사패턴은 원형, 타원형 또는 벌집형태와 같이 동그란 형태로 이루어져 인접하게 배치된 분사노즐에서 분사되는 에칭용액의 분사영역이 일부 중첩되고,
    상기 에칭용액 공급파이프 간의 거리, 상기 에칭용액 공급파이프 내에 인접한 분사노즐 간의 거리와, 상기 복수 개의 분사노즐과 상기 대상체 간의 거리를 조정하여 에칭용액의 분사영역의 중첩도를 조정하는 것을 특징으로 하는 회전형 수직 습식에칭장치.
  5. 삭제
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KR100924080B1 (ko) 2007-01-26 2009-10-29 주식회사 코젝스 습식에칭장치 및 이를 이용한 습식에칭방법
KR20110063852A (ko) * 2008-10-01 2011-06-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가압 유체를 이용하여 반도체 기판을 세정하기 위한 장치 및 방법

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