KR20130022024A - 대구경 사파이어 분석용 에칭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치는 대구경 사파이어 웨이퍼의 내부결함을 분석을 위한 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 있어서, 하우징과; 에칭액을 수용하고 상기 사파이어가 상기 에칭액에 담겨지도록 내부공간을 형성하며 상부에 개구부가 형성되어 상기 하우징에 마련되는 에칭챔버와; 상기 에칭챔버의 상기 개구부에 설치되어, 상기 에칭액의 온도를 센싱하는 온도센서와, 상기 에칭액을 가열하는 봉형상의 히팅봉이 마련되는 온도제어부와; 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 에칭챔버의 외부에 마련되는 가열부와; 다수의 사파이어 웨이퍼가 세워져 적재될 수 있도록 다수의 슬롯이 형성되며, 상기 챔버에 인입이 가능하도록 배치되는 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 사파이어에 최적화된 EPD 측정용 에칭장치가 제공된다.

Description

대구경 사파이어 분석용 에칭장치{ETHCING APPARATUS FOR ANALYZING SAPPHIRE WITH LARGE DIAMETER}

본 발명은 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대구경 사파이어의 내부결함을 분석하기 위하여 대구경 사파이어의 표면을 에칭하는 에칭장치에 관한 것이다.

일반적으로 사파이어 잉곳을 제조한 후 잉곳의 품질을 평가하기 위한 검사가 진행된다. 이러한 검사 중, 내부의 결함을 분석하기 위하여 EPD(Edge Pit Density)를 측정한다. 즉, 사파이어 잉곳의 경우 매우 투명하기 때문에 내부의 결함을 눈으로 직접 확인하기는 어렵기 때문에 잉곳의 표면을 에칭하여, 에칭 후 표면에 나타난 패인자국으로 그 결함을 파악한다.

하지만, 종래에 EPD 측정을 위한 에칭장치는 반도체 웨이퍼에 주로 사용되는 것으로, 사파이어 잉곳에 최적화된 EPD측정용 에칭장치가 없어, 반도체 웨이퍼용 에칭장치를 이용하였다.

따라서, 에칭조건등을 사파이어에 맞추어 에칭할 수 없어 실재로 에칭 후 EPD측정에 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사파이어에 최적화된 EPD측정을 위한 에칭장치를 제공함에 있다.

또한, 다수의 사파이어 웨이퍼를 동시에 에칭할 수 있는 에칭장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라,대구경 사파이어 웨이퍼의 내부결함을 분석을 위한 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 있어서, 하우징과; 칭액을 수용하고 상기 사파이어가 상기 에칭액에 담겨지도록 내부공간을 형성하며 상부에 개구부가 형성되어 상기 하우징에 마련되는 에칭챔버와; 상기 에칭챔버의 상기 개구부에 설치되어 상기 에칭액의 온도를 센싱하는 온도센서와, 상기 에칭액을 가열하는 봉형상의 히팅봉이 마련되는 온도제어부와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 에칭챔버의 외부에 마련되는 가열부와; 다수의 사파이어 웨이퍼가 세워져 적재될 수 있도록 다수의 슬롯이 형성되며, 상기 챔버에 인입이 가능하도록 배치되는 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 의해 달성된다.

또한, 상기 웨이퍼 카세트는 서로 마주보는 판상의 벽체와; 상기 벽체사이에 상호 이격되어 나란하게 설치되며, 다수의 슬롯이 나란히 형성된 한쌍의 베이스 바와; 상기 벽체사이에 설치되며 상기 베이스 바의 이격거리보다 넓은 이격거리를 가지며 상기 베이스바의 상측에 설치되며 다수의 슬롯이 나란히 형성된 한 쌍의 중간바와; 상기 벽체의 상부측에 마련되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 의해서도 달성된다.

한편, 상기 에칭액은 90% 농도의 KOH인 것이 에칭효율을 높힐 수 있어 바람직하다. 또한, 에칭챔버에서 에칭된 사파이어 웨이퍼를 세척하는 세척용 수조를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 사파이어에 최적화된 EPD측정을 위한 에칭장치가 제공된다.

또한, 여러장을 한꺼번에 에칭할 수 있는 에칭장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치를 도시한 사시도이며,
도 2는 도 1에서 에칭챔버와 온도제어부를 나타낸 절개사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치의 가열부를 나타낸 사시도이며,
도 4는 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치의 웨이퍼 카세트를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 4의 웨이퍼 카세트에 사파이어 웨이퍼가 적재된 상태를 나타낸 개략도이며,
도 6은 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 사파이어 웨이퍼가 에칭되는 나타낸 상태도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에서 에칭챔버와 온도제어부를 나타낸 절개사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치의 가열부를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치의 웨이퍼 카세트를 나타낸 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 대구경 사파이어 분석용 에칭장치는 하우징(1), 하우징(1)에 설치된 에칭챔버(2), 에칭챔버(2)의 개구부에 설치되어 온도를 제어하는 온도제어부(3), 에칭챔버(2)를 가열하는 가열부(4), 사파이어 웨이퍼(S)를 수납하는 웨이퍼 카세트(5) 및 에칭이 완료된 사파이어 웨이퍼(S)를 세척하는 세척수조(6)로 구성된다.

에칭챔버(2)는 상측이 개구되어 하우징(1)에 설치된다. 에칭챔버(2)의 내부에는 에칭액이 수용되어 있으며, 개구된 상측은 커버부(미도시)에 의해 마감된다. 에칭챔버(2)는 에칭액에 내식성을 가질 수 있는 SUS재질로 마련된다.

온도제어부(3)에는 에칭챔버(2)의 내부에 수용된 에칭액의 온도를 측정하는 온도센서(31)와, 에칭액을 직접 가열하는 히팅봉(32)이 설치되어 있다. 온도센서(31)는 일반적인 써모커플로 마련되며, 히팅봉(32)은 에칭챔버(2)의 에칭액에 직접 접촉하여 에칭액을 직접 가열할 수 있도록 봉형상으로 마련되어 에칭챔버(2)의 개구부에 설치된다.

가열부(4)는 하우징(1)에 설치되어 에칭챔버(2)를 가열하게 된다. 일반적인 열선으로 마련되어 에칭챔버(2)를 가열함으로써 에칭챔버(2)의 에칭액을 가열한다. 가열온도는 에칭액이 약 320℃이 되도록 가열한다.

웨이퍼 카세트(5)는 에칭챔버(2)의 에칭액에 담겨지도록 에칭챔버(2)에 인입가능하게 설치된다. 웨이퍼 카세트(5)는 상호 마주보는 판상의 벽체(51)와, 벽체(51) 사이에 다수의 슬롯(A)이 형성된 한 쌍의 베이스바(52)와 베이스바(52)와 이격된 상측에 마련되어 다수의 슬롯(A)이 형성된 중간바(53)와, 사용자가 사용시 용이하게 파지할 수 있는 손잡이부(54)로 구성된다.

벽체(51)사이에 개재된 베이스바(52)와 중간바(53)는 사파이어 웨이퍼(S)가 세워져 적재될 수 있도록 다수의 슬롯(A)이 형성되어 있다. 베이스바(52)는 사파이어 웨이퍼(S)의 하부영역을 지지할 수 있도록 벽체(51)의 아랫부분에 설치되며, 중간바(53)는 사파이어 웨이퍼(S)의 중간영역을 지지할 수 있도록 베이스부(52)의 상측으로 소정의 이격간격을 두고 벽체(51)에 설치된다. 또한, 한 쌍의 베이스바(52) 사이의 이격거리보다는 한쌍의 중간바(53) 사이의 이격거리가 더 멀리 형성되어 있어 사파이어 웨이퍼(S)를 안정적으로 적재할 수 있게 된다. 베이스바(52) 및 중간바(53)의 슬롯(A)은 상호 대응되도록 형성되어 있어, 사파이어 웨이퍼(S)가 웨이퍼 카세트(5)에 세워져 적재될 수 있게 된다. 따라서, 다수의 사파이어 웨이퍼(S)가 웨이퍼 카세트(5)에 적재될 수 있어 동시에 에칭될 수 있게 된다.

세척수조(6)는 에칭이 완료된 사파이어 웨이퍼(S)를 세척하도록 수용공간을 형성하도록 마련된다. 또한, 웨이퍼 카세트(5)가 인입될 수 있는 크기로 형성되어 에칭이 완료된 사파이어 웨이퍼(S)를 웨이퍼 카세트(5)에 적재된 상태에서 바로 세척이 가능하도록 마련된다.

지금부터는 상술한 대구경 사파이어 분석용 에칭장치의 작동에 대하여 설명한다. EPD를 측정하기 위한 사파이어 웨이퍼(S)를 웨이퍼 카세트(5)에 적재된다. 상술한 바와 같이, 사파이어 웨이퍼(S)는 세로로 세워져 다수개로 적재가 가능하므로 동시에 여러 장을 에칭할 수 있게 된다.

한편, 에칭챔버(2)의 내부에는 수산화칼륨(KOH) 용액이 수용되어 가열부에 의해 가열된다. 수산화칼륨 용액은 약 90%의 농도로 마련되며 약 320℃의 온도로 가열된다.

이어, 웨이퍼 카세트(5)에 적재된 사파이어 웨이퍼(S)는 수산화칼륨 용액에 담겨지고, 커버부(미도시)에 의해 에칭챔버(2)가 덮여지게 된다. 또한, 온도제어부(3)에 마련된 히팅봉(32)에 의해서도 수산화칼륨용액이 가열됨으로 가열효율을 높일 수 가 있게 된다. 또한, 온도제어부(3)에 마련된 온도센서(31)가 수산화칼륨의 온도를 센싱하여 가열온도를 조절할 수 있게 된다. 사파이어 웨이퍼(S)가 에칭액에 담겨져 약 2시간 내지 2시간 30분 정도로 에칭이 이루어지고, 에칭을 종료한다. 에칭이 종료된 사파이어 웨이퍼(S)는 에칭챔버(2)와 이웃한 세척수조(6)에 웨이퍼 카세트(5)에 적재된 상태로 담겨지게 된다. 세척수조(6)에서 사파이어 웨이퍼(S)의 표면에 잔류하고 있는 에칭액을 제거하게 되고, 에칭이 종료된다. 에칭이 종료된 후 사파이어 웨이퍼(S) 상에 나타난 결함의 밀도를 측정하여 EPD측정을 하게 된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1: 하우징 2: 에칭챔버
3: 온도제어부 4: 가열부
5: 웨이퍼 카세트 6: 세척수조
31: 온도센서 32: 히팅봉
41: 벽체 42: 베이스 바
43: 중간바 44: 손잡이
S: 사파이어 웨이퍼 A: 슬롯

Claims (5)

1. 대구경 사파이어 웨이퍼의 내부결함을 분석을 위한 대구경 사파이어 분석용 에칭장치에 있어서,
   하우징과;
   에칭액을 수용하고 상기 사파이어가 상기 에칭액에 담겨지도록 내부공간을 형성하며 상부에 개구부가 형성되어 상기 하우징에 마련되는 에칭챔버와;
   상기 에칭챔버의 상기 개구부에 설치되어, 상기 에칭액의 온도를 센싱하는 온도센서와, 상기 에칭액을 가열하는 봉형상의 히팅봉이 마련되는 온도제어부와;
   상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 에칭챔버의 외부에 마련되는 가열부와;
   다수의 사파이어 웨이퍼가 세워져 적재될 수 있도록 다수의 슬롯이 형성되며, 상기 챔버에 인입이 가능하도록 배치되는 웨이퍼 카세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 웨이퍼 카세트는 서로 마주보는 판상의 벽체와;
   상기 벽체사이에 상호 이격되어 나란하게 설치되며, 다수의 슬롯이 나란히 형성된 한쌍의 베이스 바와;
   상기 벽체사이에 설치되며 상기 베이스 바의 이격거리보다 넓은 이격거리를 가지며 상기 베이스바의 상측에 설치되며 다수의 슬롯이 나란히 형성된 한 쌍의 중간바와;
   상기 벽체의 상부측에 마련되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에칭액은 KOH인 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 에칭액의 농도는 90%인 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 에칭챔버에서 에칭된 사파이어 웨이퍼를 세척하는 세척용 수조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 사파이어 분석용 에칭장치.

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