KR102646593B1 - 롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정 - Google Patents

롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 양상으로, 수조; 상기 수조에 결합되어 회전하면서 기판을 이송하는 롤러; 및 상기 기판을 습식 처리하기 위한 약액을 포함하고, 상기 롤러의 바깥 면의 일부를 감싸도록 구비되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 하단으로부터의 최대 높이는 상기 기판 및 상기 롤러의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치하는, 식각 장치이다.

Description

롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정{ETCHING DEVICE IN WHICH A HOUSING IS PROVIDED ON A ROLLER AND ETCHING PROCESS THERERFOR}
본 개시 (present disclosure)는 롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정에 관한 것이다.
n-TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 태양 전지는 태양 전지의 후면에 매우 얇은 실리콘 산화막과 도핑된 폴리실리콘 박막(n+ poly-Si)를 증착하는 구조이다. 이러한 후면 구조는 다수 캐리어와 소수 캐리어의 선택성을 향상시켜 후면에서 일어나는 재결합을 현저하게 낮춰 개방 전압을 높일 수 있다.
이때, 태양 전지의 후면에 증착되는 폴리실리콘 박막은 CVD(Chemical Vapor Deposition)으로 증착되는데, 도 1과 같이 폴리실리콘 박막 이 기판의 후면뿐만 아니라 원치 않는 전면의 테두리에도 증착되는 현상이 발생한다. 이와 같이 폴리실리콘 박막의 CVD 증착 시 기판의 전면 테두리에 박막이 증착되는 현상은 랩 어라운드(wrap around)라고 불린다. 이러한 랩 어라운드는 태양 전지에 누설 전류를 일으켜 개방 회로 전압, 단락 전류 밀도 및 FF(fill factor)와 같은 태양 전지의 광학 및 전기적 성능을 저하시킨다. 따라서, 폴리실리콘 박막 증착 과정에서 생성되는 랩 어라운드를 선택적으로 제거할 수 있는 장비의 개발이 필요한 실정이다.
랩 어라운드는 화학적 식각(chemical etching) 공정으로 제거될 수 있는데, 화학적 식각 공정 시 불가피하게 기판 전면에 형성된 PSG(phosphosilicate glass) 또는 BSG(borosilicate glass)와 같은 보호층(protection layer)이 불가피하게 제거될 수 있다. 다만, 보호층 하부에 형성된 에미터층(emitter layer)는 데미지를 입으면 안되므로 선택적 식각이 필요하다. 따라서, 랩 어라운드 식각에는 알칼리 용액이 사용된다.
알칼리 용액을 이용한 식각 시 식각 용액을 약 65도 내지 85도의 고온으로 유지해야 하나, 플라스틱과 같은 수지류의 소재는 금속류 보다 열 팽창률이 높으며, 특히 유리 전이 온도(Tg) 보다 높은 영역에서는 팽창률 수치가 높아 장비의 변형이 매우 심하다. 이러한 열 팽창으로 인하여 장비의 크기가 변하거나 심지어 전후 공정의 장비를 밀어내는 문제가 발생한다. 이는 곧 기판 반송 시 파손(breakage)이 발생하는 문제로 이어져서 기판의 생산성에 차질이 생길 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0016413호 중국 공개특허 제108292616호
본 개시의 다양한 예들은 식각 장치에 포함된 구성들의 열 팽창을 방지할 수 있는 롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정을 제공하기 위함이다.
본 개시의 다양한 예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 개시의 다양한 예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 개시의 일 양상으로, 수조; 상기 수조에 결합되어 회전하면서 기판을 이송하는 롤러; 및 상기 기판을 습식 처리하기 위한 약액을 포함하고, 상기 롤러의 바깥 면의 일부를 감싸도록 구비되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 하단으로부터의 최대 높이는 상기 기판 및 상기 롤러의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치하는, 식각 장치이다.
예를 들어, 상기 하우징은 상기 롤러 및 상기 기판의 이송 방향으로 상기 롤러와 연속적으로 배치된 적어도 하나의 롤러를 함께 감싸도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 약액을 수용하는 약액 탱크를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 일단이 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급하는 공급 채널을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징의 하단에 구비되어 상기 하우징을 지지하도록 상기 수조에 결합되고, 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급하는 공급 파이프를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징의 하단에는 하우징 홀이 형성되고, 상기 공급 파이프에서 상기 하우징 홀에 대응되는 위치에는 파이프 홀이 형성되고, 상기 약액은 상기 파이프 홀로부터 상기 하우징 홀을 통해 상기 하우징에 공급될 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징 홀과 상기 파이프 홀에 체결되어, 상기 하우징과 상기 공급 파이프를 연결하는 연결 유닛을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 유닛은 상기 하우징 홀과 상기 파이프 홀에 회전하며 나사 체결되며, 회전수만큼 상기 하우징의 높이를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향을 따라 구비되는 수평형 공급 파이프일 수 있다.
예를 들어, 상기 수평형 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향의 수직 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들어, 상기 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향에 수직 방향을 따라 구비되는 수직형 공급 파이프이고, 상기 수직형 공급 파이프는 일단이 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되고, 타단이 상기 하우징의 하단에 결합되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징의 하단에 구비되어 상기 하우징을 지지하도록 상기 수조에 결합되는 밴딩 방지부를 더 포함하고, 상기 밴딩 방지부는 메쉬(mesh) 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 수조에 결합되고, 상기 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것에 기초하여 상기 약액에 대하여 역 흐름을 생성하는 서브 롤러를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 서브 롤러는 상기 롤러를 기준으로 상기 기판의 이송 방향의 반대편에 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징은 상기 롤러 및 상기 서브 롤러를 모두 감싸도록 구비될 수 있다.
본 개시의 다른 일 양상으로, 수조, 상기 수조에 결합되어 회전하면서 기판을 이송하는 롤러 및 상기 기판을 습식 처리하기 위한 약액을 포함하고, 상기 롤러의 바깥 면의 일부를 감싸도록 구비되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 하단으로부터의 최대 높이는 상기 기판 및 상기 롤러의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치하는 식각 장치에 의해 수행되는 식각 공정으로서, 상기 롤러에 기초하여 상기 기판을 이송하는 단계; 및 상기 기판의 이송 중에 상기 약액에 기초하여 상기 기판의 일 면을 식각하는 단계를 포함하는, 식각 공정이다.
예를 들어, 상기 식각하는 단계는 상기 기판에 형성된 랩 어라운드(wrap around)를 식각할 수 있다.
예를 들어, 상기 약액은 알칼리 용액이고, 상기 약액의 온도는 65도 내지 85도일 수 있다.
상술한 본 개시의 다양한 예들은 본 개시의 바람직한 예들 중 일부에 불과하며, 본 개시의 다양한 예들의 기술적 특징들이 반영된 여러 가지 예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 개시의 다양한 예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 개시의 다양한 예들에 따르면, 식각 장치에 포함된 구성들의 열 팽창을 방지할 수 있는 롤러에 하우징이 구비되는 식각 장치 및 식각 공정이 제공될 수 있다.
또한, 전체 시각 공정에서의 약액 사용량이 절감되고 그로 인하여 장비의 유지비가 감소될 수 있다.
본 개시의 다양한 예들로부터 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 이하의 상세한 설명을 기반으로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 개시의 다양한 예들에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 개시의 다양한 예들을 제공한다. 다만, 본 개시의 다양한 예들의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호 (reference numerals) 들은 구조적 구성요소 (structural elements) 를 의미한다.
도 1은 랩 어라운드를 설명하기 위한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 식각 장치의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 식각 장치에 포함된 롤러 및 하우징의 확대도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 롤러 및 하우징의 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 식각 장치의 단면도이다
도 6a 내지 도 6b는 공급 채널이 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 7a는 수평형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 단면도이고, 도 7b는 수평형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 평면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 수직형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 9는 밴딩 방지부가 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 10a는 서브 롤러가 포함된 식각 장치의 단면도이고, 도 10b는 도 10a에 포함된 하우징의 다른 예를 도시한 것이다.
도 11은 수조, 롤러 및 하우징의 체결 방식을 설명하기 위한 것이다.
도 12a 및 도 12b는 서브 롤러의 체결 방식을 설명하기 위한 것이다. 도 12b는 식각 장치의 평면도이다.
도 13은 본 개시의 일 예에 따른 식각 시스템을 도시한 것이다.
도 14는 본 개시의 일 예에 따른 식각 공정의 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 구현들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 구현을 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 구현 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나 당업자는 본 개시가 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
본 개시의 다양한 예에서, “/” 및 “,”는 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B, C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다.
본 개시의 다양한 예에서, “또는”은 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A 또는 B”는 “오직 A”, “오직 B”, 및/또는 “A 및 B 모두”를 포함할 수 있다. 다시 말해, “또는”은 “부가적으로 또는 대안적으로”를 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 본 개시에서는 상술한 랩 어라운드 식각을 위한 식각 장치 및 식각 공정에 대한 다양한 실시예들이 개시된다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 식각 장치의 단면도이고, 도 3a 내지 도 3b는 식각 장치에 포함된 롤러 및 하우징의 확대도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 식각 장치(10)는 폴리실리콘 박막을 증착하는 과정에서 기판(S)의 전면(F)과 주변부에 발생하는 랩 어라운드(wrap around)를 식각 처리하기 위한 장치이다. 식각 장치(10)는 기판(S)의 전면(F)을 단면 식각(single-side etching)한다. 편의상 기판(S)의 전면(F)은 기판(S)의 일면으로 칭해질 수 있다.
식각 장치(10)는 수조(110), 롤러(120) 및 하우징(130)을 포함한다.
수조(110)는 약액(L)을 수용할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 수조(110)가 수용하게 되는 약액(L)은 후술할 하우징(130)에 공급된 약액(L)이 기판(S)을 단면 식각하는 과정에서 하우징(130)으로부터 넘쳐 흐르는 것일 수 있다. 즉, 수조(110)는 약액(L) 공급 수단으로부터 약액(L)을 직접적으로 공급받아 수용하는 것이 아니라 하우징(130)으로부터 넘쳐 흐르는 약액(L)을 수용한다.
예를 들어, 수조(110)의 밑면은 길이 방향을 따라 소정 각도 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 수조(110)에 수용된 약액(L)은 수조(110)의 경사진 부분으로 흘러 모여서 다시 약액(L) 공급 수단으로 순환될 수 있다.
롤러(120)는 수조(110)에 결합되어 회전하면서 기판(S)을 이송한다. 롤러(120)는 기판(S)의 이송 방향을 따라 복수 개가 구비된다. 롤러(120)는 예를 들어 원통형 롤러(120), 바깥 면에 그루브가 형성된 그루브 롤러(120) 및 바깥 면에 O링이 구비되는 O링 롤러(120)일 수 있고, 그 밖에 기판(S)을 이송할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
롤러(120)의 바깥 면에는 하우징(130)이 구비된다. 하우징(130)은 복수의 롤러(120) 각각에 대응되도록 복수의 하우징(130)이 구비된다. 하우징(130)의 일 단과 타 단은 수조(110)에 결합될 수 있다.
하우징(130)은 롤러(120)의 바깥 면의 일부를 감싸도록 구비된다. 하우징(130)에는 롤러(120)의 바깥 면의 일부를 감쌀 수 있도록 개구부가 형성될 수 있다. 이때, 하우징(130)의 하단으로부터의 최대 높이는 기판(S) 및 롤러(120)의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치한다. 따라서, 하우징(130)에 수용될 수 있는 약액(L)의 레벨이 기판(S)과 최대한 근접할 수 있고, 이에 따라 랩 어라운드 제거를 위한 약액(L)의 기판(S)에 대한 접촉 면적이 증가할 수 있다.
이때, 하우징(130)의 하단으로부터의 최대 높이가 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치 함은 하우징(130)의 개구부에 접하는 하우징(130)의 단부가 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치하는 것뿐만 아니라, 지면을 기준으로 하우징(130)에서 가장 높은 부분이 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치하는 모든 예들을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
하우징(130)은 상술한 바와 같이 롤러(120)를 감싸면서 하단으로부터의 최대 높이가 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치하는 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 하우징(130)은 도 3a와 같이 원통 형상을 횡 방향으로 커팅한 형상이거나, 도 3b와 같이 사각통 형상을 횡 방향으로 커팅한 형상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 하우징(130)의 형상과 관련된 추가적인 실시예들에 대하여는 후술한다.
하우징(130)에는 기판(S)을 습식 처리하기 위한 약액(L)이 포함된다. 예를 들어, 약액(L)은 수산화칼륨(KOH) 등과 같은 알칼리 용액일 수 있다. 약액(L)은 별도의 가열 수단을 통해 약 65도 내지 85도의 고온 상태일 수 있다.
상술한 본 개시의 일 예에 따른 식각 장치(10)는 고온 상태의 알칼리 약액(L)이 랩 어라운드 식각을 위해 사용되더라도 식각 장치(10)에 포함된 수조(110), 롤러(120) 및 하우징(130)의 열 팽창이 방지될 수 있다. 기존의 식각 장치(10)는 수조(110) 내부 전체에 약액(L)을 공급시켜 단면 식각을 수행하였으나, 본 개시에 따른 식각 장치(10)의 경우 수조(110)는 하우징(130)으로부터 넘쳐 흐르는 일부 약액(L)만 수용 및 순환시키도록 구비되며, 롤러(120)를 감싸도록 구비된 하우징(130)에 공급된 약액(L)으로 식각을 수행하므로 전체 식각 공정에 사용되는 약액(L)의 량이 줄어듦과 동시에 식각 장치(10)의 열 팽창이 방지될 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징(130)은 기판(S)의 특정 영역에 대한 약액(L)의 접촉 면적을 증대시킬 수 있도록 구비될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 롤러 및 하우징의 확대도이다.
도 4a를 참조하면, 하우징(130)의 개구부에 접하는 하우징(130)의 양단부 중 일단부가 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 일단부는 롤러(120)의 중심을 지나는 수직축(Y1)을 기준으로 구분되는 하우징(130)의 좌측 영역에 수용될 수 있는 약액(L)의 양이 우측 영역에 수용될 수 있는 약액(L)의 양 보다 많도록 연장 형성될 수 있다. 따라서, 좌측 영역에 수용되는 약액(L)의 기판(S)에 대한 접촉 면적이 보다 증대될 수 있으므로 기판(S)에서 기판(S)의 이송 방향과 반대 방향에 대응되는 영역의 식각 성능이 향상될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 하우징(130)의 중심을 지나는 수직축(Y1)과 롤러(120)의 중심을 지나는 수직축(Y2)이 서로 일치하지 않도록 각각 구비되되, 롤러(120)의 중심을 지나는 수직축(Y2)은 하우징(130)의 중심을 지나는 수직축(Y1)을 기준으로 기판(S)의 이송 방향에 보다 가깝도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 롤러(120)의 중심을 지나는 수직축(Y2)을 기준으로 구분되는 하우징(130)의 좌측 영역에 수용될 수 있는 약액(L)의 양이 우측 영역에 수용될 수 있는 약액(L)의 양 보다 많도록 연장 형성될 수 있다. 따라서, 좌측 영역에 수용되는 약액(L)의 기판(S)에 대한 접촉 면적이 보다 증대될 수 있으므로 기판(S)에서 기판(S)의 이송 방향과 반대 방향에 대응되는 영역의 식각 성능이 향상될 수 있다.
이하에서는, 식각 장치(10)에 대한 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 상술한 부분과 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. 아래의 실시예들에서는 설명의 편의상 식각 장치(10)가 도 2a에 도시된 하우징(130)을 포함하는 것으로 설명하나, 아래의 실시예들에 포함된 하우징(130)은 도시된 형태로 제한되지 않고, 본 개시의 다양한 예들에 따른 하우징(130)을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예들에 따르면, 하우징(130)은 복수의 롤러(120)를 감싸도록 구비될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 다양한 예들에 따른 식각 장치의 단면도이다
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 하우징(130)은 롤러(120) 및 기판(S)의 이송 방향으로 롤러(120)와 연속적으로 배치된 적어도 하나의 롤러(120)를 함께 감싸도록 구비된다. 도 5a 및 도 5b에서는 하우징(130) 하나가 3개의 롤러(120)를 감싸는 것으로 도시되었으나, 하우징(130) 하나가 감쌀 수 있는 롤러(120)의 개수는 이에 제한되지 않는다. 하우징(130)이 복수의 롤러(120)를 감싸도록 구비될 경우, 상술한 공급 채널의 개수가 상대적으로 줄어들 수 있다.
도 5b와 같이, 일 실시예에 따르면 복수의 롤러(120)를 감싸는 하우징(130)은 지면 방향으로 수조(110)의 밑면을 향해 연장 형성될 수도 있다. 즉, 하우징(130)은 일종의 서브 수조(110)로서 수조(110) 내부에 구비될 수 있다. 이때, 수조(110)와 하우징(130) 간 내부 공간 및 하우징(130) 간 내부 공간에는 보강대(140)가 추가로 구비될 수 있다. 보강대(140)는 하우징(130)의 측벽을 지지하도록 구비되어 하우징(130)의 열 팽창을 방지할 수 있다.
실시예들에 따르면, 식각 장치(10)는 하우징(130)에 약액(L) 공급을 위한 다양한 공급 수단을 포함할 수 있으며, 하우징(130)의 하단에는 공급 수단으로부터 약액(L)을 공급받기 위한 하우징 홀(H2)이 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 식각 장치(10)는 공급 채널을 포함할 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 공급 채널이 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 수조(110), 롤러(120) 및 하우징(130)에 약액(L) 탱크(160), 펌프(150) 및 공급 채널(SH)이 추가로 포함될 수 있다.
약액(L) 탱크(160)는 약액(L)을 수용하며, 펌프(150)를 통해 하우징(130)과 연결된다. 펌프(150)는 약액(L)이 약액(L) 탱크(160)로부터 하우징(130)으로 공급될 수 있도록 펌핑한다. 약액(L) 탱크(160) 및 펌프(150)는 제1 펌프 채널(PH1)을 통해 연결되고, 펌프(150)와 하우징(130)은 제2펌프 채널(PH2) 및 공급 채널(SH)을 통해 연결된다. 제2펌프 채널(PH2)은 공급 채널(SH) 각각에 약액(L)을 분배하는 역할을 수행한다.
공급 채널(SH)은 복수의 하우징(130) 각각에 대응되도록 복수 개가 구비된다. 공급 채널(SH)의 일단은 제1 펌프 채널(PH1) 및 제2펌프 채널(PH2)을 통해 약액(L) 탱크(160)에 연결되어 약액(L)을 약액(L) 탱크(160)로부터 하우징(130)에 공급한다.
공급 채널(SH)은 다양한 방향으로 약액(L)을 하우징(130) 내부에 공급하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 공급 채널(SH)은 도 6a와 같이 상향 방식으로 하우징(130)의 내부에 약액(L)을 공급하도록 구비될 수도 있고, 도 6b와 같이 하향 방식으로 하우징(130)의 내부에 약액(L)을 공급하도록 구비될 수도 있다.
상술한 제1 펌프 채널(PH1), 제2 펌프 채널(PH2) 및 공급 채널(SH)은 호스 및 파이프 등과 같이 다양한 약액 공급용 수단일 수 있다.
일부 실시예에서, 식각 장치(10)는 공급 파이프를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 공급 파이프는 공급 채널(SH)과 마찬가지로 하우징(130)에 약액(L)을 공급하기 위한 공급 수단의 하나이나, 공급 채널(SH)과 달리 하우징(130)을 직간접적으로 지지할 수 있도록 구비되는 공급 수단으로서 정의될 수 있다. 공급 파이프는 하우징(130)의 하단에 구비되어 하우징(130)을 지지하도록 수조(110)에 결합된다. 공급 파이프는 펌프(150) 채널을 통해 약액(L) 탱크(160)에 연결되어 약액(L)을 약액(L) 탱크(160)로부터 하우징(130)에 공급한다.
공급 파이프에서 하우징 홀(H2)에 대응되는 위치에는 파이프 홀(H1)이 형성될 수 있다. 이 경우, 약액은 파이프 홀(H1)로부터 하우징 홀(H2)을 통해 하우징(130)에 공급될 수 있다.
파이프 홀이(H1)이 형성될 경우, 연결 유닛(미도시)이 더 포함될 수 있다. 연결 유닛(미도시)은 하우징 홀(H2)과 파이프 홀(H1)에 체결되어, 하우징(130)과 공급 파이프를 연결한다. 연결 유닛(미도시)은 하우징 홀(H2)과 파이프 홀(H1)에 회전하며 나사 체결될 수 있고, 회전수만큼 하우징(130)의 높이를 조절할 수 있다.
공급 파이프는 수평형 공급 파이프(171)와 수직형 공급 파이프(172)를 포함할 수 있다.
도 7a는 수평형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 단면도이고, 도 7b는 수평형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 평면도이다.
도 7a를 참조하면, 수평형 공급 파이프(171)는 기판(S)의 이송 방향을 따라 구비되며, 수평형 공급 파이프(171)의 양 단은 각각 하우징(130)에 결합되며, 수평형 공급 파이프(171)의 바깥 면에는 복수의 하우징(130)이 결합된다. 수평형 공급 파이프(171)의 양 단 중 일 단은 상술한 펌프(150) 채널을 통해 약액(L) 탱크(160)와 연결되어 약액(L) 탱크(160)로부터 약액(L)을 공급받을 수 있다.
수평형 공급 파이프(171)의 바깥 면에서, 하우징(130)의 하단에 형성된 하우징 홀(H2)에 대응되는 위치에는 파이프 홀(H1)이 형성된다. 파이프 홀(H1)은 하우징 홀(H2)에 대응되도록 복수 개가 형성될 수 있다.
파이프 홀(H1)이 하우징 홀(H2)에 대응되는 위치에 형성됨에 따라, 약액(L) 탱크(160)로부터 공급된 약액(L)은 파이프 홀(H1)로부터 하우징 홀(H2)을 통해 하우징(130)에 공급될 수 있다.
수평형 공급 파이프(171)는 식각 장치(10)의 규격에 따라 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개가 구비되는 경우 도 7b와 같이 기판(S)의 이송 방향의 수직 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 수평형 공급 파이프(171) 각각의 배열 위치는 다양할 수 있으며, 바람직하게는 기판(S)의 이송 경로에 포함되는 위치에 배열될 수 있다.
수평형 공급 파이프(171)가 구비될 경우, 식각 장치(10)는 상술한 바와 같이 연결 유닛(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 연결 유닛(미도시)은 복수 개가 구비될 수 있고, 파이프 홀(H1) 및 하우징 홀(H2)에 체결되어 하우징(130)의 높이 및/또는 밸런스를 조절할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 수직형 공급 파이프가 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 수직형 공급 파이프(172)는 기판(S)의 이송 방향에 수직 방향을 따라 구비되며, 복수 개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 수직형 공급 파이프(172)는 하우징(130)의 개수에 대응되는 개수만큼 구비될 수 있으며, 도 8a와 같이 하우징(130)이 하나의 롤러(120)를 감싸는 경우 보다 도 8b와 같이 하우징(130)이 복수의 롤러(120)를 감싸는 경우에 보다 적은 개수가 구비될 수 있다.
수직형 공급 파이프(172)는 일단이 펌프(150) 채널을 통해 약액(L) 탱크(160)에 연결되고, 타단이 하우징(130)의 하단에 결합되어 약액(L)을 약액(L) 탱크(160)로부터 하우징(130)에 공급함과 동시에 하우징(130)을 지지한다.
수직형 공급 파이프(172)의 일 단에서, 하우징(130)의 하단에 형성된 하우징 홀(H2)에 대응되는 위치에는 파이프 홀(H1)이 형성된다. 파이프 홀(H1)은 복수의 수직형 공급 파이프(172) 각각 마다 형성될 수 있다.
파이프 홀(H1)이 하우징 홀(H2)에 대응되는 위치에 형성됨에 따라, 약액(L) 탱크(160)로부터 공급된 약액(L)은 파이프 홀(H1)로부터 하우징 홀(H2)을 통해 하우징(130)에 공급될 수 있다.
수직형 공급 파이프(172)가 구비될 경우, 식각 장치(10)는 상술한 바와 같이 연결 유닛(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 연결 유닛(미도시)은 복수 개가 구비될 수 있고, 파이프 홀(H1) 및 하우징 홀(H2)에 체결되어 하우징(130)의 높이 및/또는 밸런스를 조절할 수 있다.
또는, 도 8c와 같이 하우징(131)이 수직형 공급 파이프(172)가 인입될 수 있는 형상을 가짐과 동시에 수조(110)의 바닥에 결합될 수 있다. 구체적으로, 하우징(131)은 롤러(120)의 개수에 대응되는 개수만큼 구비될 수 있으며, 하우징(131)은 상술한 하우징(130)에서 일 단이 수조(110)의 바닥으로 연장 형성되어 수조(110)에 결합된다. 하우징(131)의 타 단은 상술한 하우징(130)과 같이 롤러(120)를 감싸면서 하단으로부터의 최대 높이가 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치하는 다양한 형상을 가질 수 있다. 하우징(131)의 중심축에는 수직형 공급 파이프(172)가 인입될 수 있도록 별도의 삽입 홈이 형성되며, 수직형 공급 파이프(172)는 하우징(131)에 인입되어 약액(L)을 약액(L) 탱크(160)로부터 하우징(131)에 공급함과 동시에 롤러(120)를 지지한다. 복수의 하우징(131)은 서로 소정 간격만큼 이격형성됨으로써 열팽창 문제가 해소될 수 있다.
일부 실시예에서, 식각 장치(10)는 밴딩 방지부(180)를 추가로 포함할 수 있다.
도 9는 밴딩 방지부가 포함된 식각 장치의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 식각 장치(10)에 공급 채널(SH)이 포함된 경우, 롤러(120)를 지지하기 위한 밴딩 방지부(180)가 추가로 포함된다. 밴딩 방지부(180)는 하우징(130)의 하단에 구비되어 하우징(130)을 지지함으로써 하우징(130)의 휨을 방지하기 위하여 수조(110)에 결합된다. 예를 들어, 밴딩 방지부(180)는 메쉬(mesh) 형상을 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 식각 장치(10)는 서브 롤러(122)를 추가로 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기존의 롤러(120)는 메인 롤러(121)로도 칭해질 수 있다.
도 10a는 서브 롤러가 포함된 식각 장치의 단면도이고, 도 10b는 도 10a에 포함된 하우징의 다른 예를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 서브 롤러(122)는 메인 롤러(121)와 마찬가지로 수조(110)에 결합되며, 복수의 메인 롤러(121) 마다 하나씩 구비될 수 있다. 서브 롤러(122) 각각은 메인 롤러(121)를 기준으로 기판(S)의 이송 방향과 반대 방향에 대응되는 위치에 구비된다. 도 10a에서, 서브 롤러(122)는 메인 롤러(121)와 접촉하지 않는 위치에 구비될 수 있고, 또는 도 10b와 같이 메인 롤러(121)와 접촉하는 위치에 구비될 수도 있다.
서브 롤러(122)가 구비될 경우, 하우징(130)은 서브 롤러(122) 및 메인 롤러(121)를 모두 감싸도록 구비된다. 예를 들어, 도 10a와 같이 하우징(130)은 메인 롤러(121)에 대응되는 제1 형상과 서브 롤러(122)에 대응되는 제2 형상이 연접된 형상일 수도 있고, 도 10b와 같이 도 2a에서 설명한 하우징(130)의 형상을 가지고 하우징(130)안에 메인 롤러(121) 및 서브 롤러(122)가 구비될 수도 있다. 하우징(130)은 상술한 예들 외에 메인 롤러(121) 및 서브 롤러(122)를 모두 감쌀 수 있는 다양한 형상들을 가질 수 있다.
이때, 하우징(130)은 상술한 바와 마찬가지로 약액(L)의 접촉 면적을 넓히기 위하여 하우징(130)의 하단으로부터의 최대 높이가 기판(S) 및 롤러(120)의 수평축 사이에 위치한다. 구체적으로는, 최대 높이는 기판(S) 및 서브 롤러(122)의 수평축 사이에 위치할 수 있다.
서브 롤러(122)는 메인 롤러(121)와 달리 기판(S)을 이송하는 역할을 수행하는 것이 아니라 약액(L)의 역 흐름을 생성한다. 서브 롤러(122)는 역 흐름 생성을 위해 메인 롤러(121)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전한다. 서브 롤러(122)가 반대 방향으로 회전하게 되면, 기판(S)에서 기판(S)의 이송 방향과 반대 방향에 대응되는 부분, 즉 기판(S)의 후단에 접촉되는 약액(L)에 대하여 역 흐름을 생성한다.
상술한 서브 롤러(122)가 구비될 경우, 기판(S)에서 기판(S)의 이송 방향에 대응되는 부분, 즉 기판(S)의 전단과 기판(S)의 후단 간의 식각 불균형을 해소할 수 있다. 기판(S)의 전단은 이송 진행 방향에 대응되므로 기판(S)의 후단에 비하여 식각률이 높으나, 기판(S)의 후단은 상대적으로 식각률이 낮아 불균형이 발생한다. 이러한 불균형을 상술한 서브 롤러(122) 및 약액(L)의 역 흐름을 통해 해소함으로써 식각 공정 시간을 줄이고 생산량을 상승시킬 수 있다.
이하에서는, 상술한 식각 장치(10)에 포함되는 다양한 구성들의 체결 방식에 대하여 설명한다.
도 11은 수조, 롤러 및 하우징의 체결 방식을 설명하기 위한 것이다.
도 11을 참조하면, 일부 실시예에서는 수조(110)에 형성된 제1 체결 홈(111)에 하우징(130), 하부 체결 부재(181), 롤러(120) 및 상부 체결 부재(182) 순서로 체결될 수 있다.
또는, 일부 실시예에서는 하부 체결 부재(181)에는 제2 체결 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 제2 체결 홈(미도시)이 형성된 경우, 제2 체결 홈(미도시)에 하우징(130)이 삽입된 상태로 제1 체결 홈(111)에 하부 체결 부재(181), 롤러(120) 및 상부 체결 부재(182) 순서로 체결될 수 있다.
또는, 일부 실시예에서는 수조(110)에 제3 체결 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 제3 체결 홈(미도시)이 형성된 경우, 하우징(130)은 제3 체결 홈(미도시)에 체결될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 서브 롤러의 체결 방식을 설명하기 위한 것이다. 도 12b는 식각 장치의 평면도이다.
도 12a를 참조하면, 상술한 일부 실시예에서 메인 롤러(121)에 서브 롤러(122)가 함께 구비될 경우, 메인 롤러(121) 사이에 서브 롤러(122)가 구비되되, 서브 롤러(122) 기어가 메인 롤러 기어(190)에 맞물리도록 체결될 수 있다. 이에 따라, 서브 롤러(122)의 위치가 특정될 수 있다. 이때, 서브 롤러(122)는 메인 롤러(121)와 접촉하거나 또는 접촉하지 않을 수 있다.
도 12b를 참조하면, 상술한 일부 실시예에서 메인 롤러(121)에 서브 롤러(122)가 함께 구비될 경우, 메인 롤러(121) 및 서브 롤러(122)는 서로의 맞물림 여부가 수조(110)의 영역에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 기판(S)의 주변부, 즉 랩 어라운드가 형성되는 영역(A2)의 경우 메인 롤러(121)와 서브 롤러(122)의 피치가 서로 맞물리게 구비될 수 있고, 기판(S)의 주변부를 제외한 나머지 영역(A3)의 경우 메인 롤러(121)와 서브 롤러(122)의 피치가 서로 맞물리지 않게 구비될 수 있다. 이에 따라, A2 영역의 식각률을 A3 영역에 비하여 비교적 낮게 설정할 수 있다.
이하에서는, 상술한 식각 장치(10)를 포함하는 식각 시스템(1)에 대하여 설명한다.
도 13은 본 개시의 일 예에 따른 식각 시스템을 도시한 것이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 식각 시스템(1)은 식각 장치(10), 센서부(20) 및 제어부(30)를 포함한다.
센서부(20)는 예를 들어 레벨 센서 및 온도 센서를 포함할 수 있다. 레벨 센서는 하우징(130)에 구비되어 하우징(130) 내부의 약액(L) 수위의 레벨을 센싱할 수 있다. 온도 센서는 하우징(130)에 구비되어 하우징(130) 내부의 약액(L)의 온도를 센싱할 수 있다. 센서부(20)는 센싱한 센싱 데이터를 제어부(30)에 전송할 수 있다.
제어부(30)는 센서부(20)로부터 센싱 데이터를 수신하여 식각 장치(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)는 센싱 데이터 중 온도에 따라 하우징(130) 내부의 약액(L)의 수위 레벨을 조절하도록 식각 장치(10)를 제어함으로써 식각률을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 기판(S)의 이송 속도에 따라 하우징(130) 내부의 약액(L)의 수위 레벨을 조절하도록 식각 장치(10)를 제어함으로써 식각률을 조절할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 식각 장치(10)에 의한 식각 공정에 대하여 설명한다.
도 14는 본 개시의 일 예에 따른 식각 공정의 흐름도이다.
도 14를 참조하면, S110에서, 식각 장치(10)는 롤러(120)에 기초하여 기판(S)을 이송한다.
S120에서, 식각 장치(10)는 기판(S)의 이송 중에 약액(L)에 기초하여 기판(S)의 일 면을 식각한다. S120에 따라 기판(S)에 형성된 랩 어라운드가 식각될 수 있다.
상술한 설명에서 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 개시의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (혹은 병합) 형태로 구현될 수 도 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 개시의 예들은 본 개시와 관련된 기술분야의 통상의 기술자가 본 개시를 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 개시의 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 본 개시의 예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서, 본 개시는 여기에 기재된 예들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
10: 식각장치
110: 수조 120: 롤러
130: 하우징 140: 보강대
150: 펌프 160: 탱크
171: 수평형 공급 파이프 172: 수직형 공급 파이프
180: 밴딩 방지부 190: 메인 롤러 기어

Claims (18)

  1. 수조;
    상기 수조에 결합되어 회전하면서 기판을 이송하는 롤러; 및
    상기 기판을 습식 처리하기 위한 약액을 포함하고, 상기 롤러의 바깥 면의 일부를 감싸는 개구부가 형성되는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징의 하단으로부터의 최대 높이는 상기 기판 및 상기 롤러의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치하고,
    상기 개구부에 접하는 상기 하우징의 양단부 중에서, 일단부가 연장 형성되는,
    식각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 롤러 및 상기 기판의 이송 방향으로 상기 롤러와 연속적으로 배치된 적어도 하나의 롤러를 함께 감싸도록 구비되는,
    식각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 약액을 수용하는 약액 탱크를 더 포함하는,
    식각 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    일단이 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급하는 공급 채널을 더 포함하는,
    식각 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에 구비되어 상기 하우징을 지지하도록 상기 수조에 결합되고, 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급하는 공급 파이프를 더 포함하는,
    식각 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에는 하우징 홀이 형성되고,
    상기 공급 파이프에서 상기 하우징 홀에 대응되는 위치에는 파이프 홀이 형성되고,
    상기 약액은 상기 파이프 홀로부터 상기 하우징 홀을 통해 상기 하우징에 공급되는,
    식각 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징 홀과 상기 파이프 홀에 체결되어, 상기 하우징과 상기 공급 파이프를 연결하는 연결 유닛을 더 포함하는,
    식각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결 유닛은 상기 하우징 홀과 상기 파이프 홀에 회전하며 나사 체결되며, 회전수만큼 상기 하우징의 높이를 조절하는,
    식각 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향을 따라 구비되는 수평형 공급 파이프인,
    식각 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수평형 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향의 수직 방향을 따라 배열되는,
    식각 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 공급 파이프는 상기 기판의 이송 방향에 수직 방향을 따라 구비되는 수직형 공급 파이프이고,
    상기 수직형 공급 파이프는 일단이 펌프 채널을 통해 상기 약액 탱크에 연결되고, 타단이 상기 하우징의 하단에 결합되어 상기 약액을 상기 약액 탱크로부터 상기 하우징에 공급하는,
    식각 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에 구비되어 상기 하우징을 지지하도록 상기 수조에 결합되는 밴딩 방지부를 더 포함하고,
    상기 밴딩 방지부는 메쉬(mesh) 형상을 갖는,
    식각 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수조에 결합되고, 상기 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것에 기초하여 상기 약액에 대하여 역 흐름을 생성하는 서브 롤러를 더 포함하는,
    식각 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서브 롤러는 상기 롤러를 기준으로 상기 기판의 이송 방향의 반대편에 구비되는,
    식각 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 롤러 및 상기 서브 롤러를 모두 감싸도록 구비되는,
    식각 장치.
  16. 수조, 상기 수조에 결합되어 회전하면서 기판을 이송하는 롤러 및 상기 기판을 습식 처리하기 위한 약액을 포함하고, 상기 롤러의 바깥 면의 일부를 감싸는 개구부가 형성되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 하단으로부터의 최대 높이는 상기 기판 및 상기 롤러의 중심을 지나는 수평축 사이에 위치하고, 상기 개구부에 접하는 상기 하우징의 양단부 중에서, 일단부가 연장 형성되는 식각 장치에 의해 수행되는 식각 공정으로서,
    상기 롤러에 기초하여 상기 기판을 이송하는 단계; 및
    상기 기판의 이송 중에 상기 약액에 기초하여 상기 기판의 일 면을 식각하는 단계를 포함하는,
    식각 공정.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 식각하는 단계는 상기 기판에 형성된 랩 어라운드(wrap around)를 식각하는,
    식각 공정.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 약액은 알칼리 용액이고,
    상기 약액의 온도는 65도 내지 85도인,
    식각 공정.
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