KR20130115843A - 에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법 - Google Patents

에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법 Download PDF

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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • C23F1/08—Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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Abstract

본 발명은 에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법은, 사용자가 원하는 특정 회로 패턴의 디자인 데이터를 CAD/CAM 마스터에 의해 준비하는 단계; 준비된 특정 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 에칭액 분사 노즐이 장착된 헤드부를 상기 CAD/CAM 마스터의 제어에 의해 기판 위에서 이동시키는 단계; 및 상기 헤드부를 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐을 통해 에칭액을 기판상에 고속으로 분사하여 기판을 에칭함으로써 특정 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 구리 기판 위에 DFR(dry film resistor)의 도포 없이 고속 분사 노즐에 의해 구리 기판 위에 에칭액을 고속 분사하여 직접 회로 패턴을 형성함으로써, 종래의 일반적인 에칭 방식에서의 DFR 도포, 노광, 현상 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있고, 그와 같은 공정 축소로 인해 제품의 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

Description

에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법{Etching system and circuit pattern forming method using the same}
본 발명은 에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 헤드에 고속 분사 노즐이 장착된 특수 에칭기로 구리(Cu) 기판 위에 에칭액을 고속 분사하여 회로 패턴을 형성하는 에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근에 전자제품의 소형화, 경량화, 다기능화가 가속되면서 회로의 고밀도 집적화가 요구되고 있다. 그리고, 이와 같은 회로의 고밀도 집적화를 위해 회로 패턴의 미세화가 또한 요청되고 있다. 즉, 회로 패턴의 선폭 크기의 감소에 대한 요구와 멀티 층간의 연결에 대한 접촉 BVH(Blind Via Hole) 패드의 미세화에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 그 결과, 미세 패턴과 BVH 패드를 형성하는 포토리소그라피에 사용하기 위한 회로 노광 공정에 있어서, 더욱 미세한 회로 패턴을 정확하게 형성할 수 있는 기술이 요구된다. 기판 위에 미세 회로를 정확하게 형성하기 위해서는 해상도가 매우 우수한 감광성 필름을 선정하여 노광한 뒤, 현상 및 에칭을 해야 하는데, 이러한 방식이 텐팅(tenting) 에칭 공법이다. 구리 도금 (plating) 공정이 추가되지 않는 텐팅 회로 형성 방식에서는 에칭 처리 후 패터닝 처리에 대한 한계가 발생하는데, 이는 도금 두께, DFR(Dry Film Resistor) 두께, 에칭 약품에 대한 의존도가 크기 때문이다. 또한 이와 같은 텐팅 회로 형성 방식에서는 50 피치 이하 패턴 구현 시 품질에 문제가 발생하고 있는 실정이다. 이러한 한계 및 문제점을 극복하기 위하여 조도가 낮은 자재, 에칭에 대한 내약품성이 우수한 DFR, 에칭 균일성(uniformity)이 높은 에칭 설비, 이방성 에칭이 가능한 부식제(etchant) 개발 등이 종합적으로 요구되고 있는 실정이다.
도 1은 종래 서브트랙티브(subtractive) 공법에 의한 에칭 방식을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 에칭 방식은 ①CCL(Copper Clad Laminate) 원자재 위에 ②포토레지스트(photoresist)로 회로가 형성될 부분 및 홀 내부를 텐팅 (tenting)한 후, ③자외선에 의한 노광 및 ④드라이 필름 레지스터로 현상한 다음, ⑤에칭을 하고, 최종적으로 ⑥드라이 필름을 제거한다.
이와 같이 종래 에칭 방식은 회로가 형성될 부분의 구리(Cu)를 노광하여, 그 이외의 부분의 구리를 에칭하여 회로를 형성하는바, 이러한 일련의 과정에 있어서 구리 도금 두께, DFR(Dry Film Resistor) 두께, 에칭 약품에 대한 의존도가 크기 때문에 전술한 바와 같이 에칭 처리 후 패터닝 처리에 대한 한계가 발생하게 되고, 특히 50 피치 이하 패턴 형성 시 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 구리 기판 위에 DFR(dry film resistor)의 도포 없이 특수 에칭기로 구리 기판 위에 에칭액을 고속 분사하여 직접 회로 패턴을 형성함으로써 공정을 단순화하고 제품의 제조 비용을 절감할 수 있는 에칭 시스템 및 그를 이용한 회로 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에칭 시스템은,
시스템의 일측에 설치되며, 에칭 파라미터(parameter)를 지정하고, 사용자에 의해 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터를 준비하는 CAD/CAM(computer aided design/computer aided manufacturing) 마스터;
상기 시스템의 일측에 설치되고, 상기 CAD/CAM 마스터와 전기적으로 연결되며, 상기 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 기판 위를 이동하는 헤드부;
상기 헤드부와 기계적으로 연결되며, 상기 헤드부가 이동할 수 있도록 하는 구동력을 제공하는 헤드부 구동수단;
상기 헤드부에 장착되며, 상기 헤드부의 이동에 따라 에칭액을 분사하는 에칭액 분사 노즐; 및
상기 시스템의 일측에 설치되고, 상기 에칭액 분사 노즐과 기계적으로 연결되며, 그 내부에 저장된 에칭액을 상기 에칭액 분사 노즐에 공급하는 에칭액 저장 탱크를 포함하며,
상기 CAD/CAM 마스터의 제어에 의해 상기 헤드부를 기판 위로 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐로부터 에칭액을 고속으로 분사하여 기판상에 특정 회로 패턴을 형성하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 CAD/CAM 마스터는 상기 헤드부 구동수단의 구동을 제어하는 기능 및 상기 헤드부의 기준 위치를 조정하는 기능을 더 갖는다.
또한, 상기 에칭 파라미터는 상기 에칭액 분사 노즐의 이동속도, 노즐로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판으로부터 노즐 단부까지의 거리 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤드부는 x축, y축, z축 방향으로 이동가능하도록 구성된다.
또한, 상기 에칭액 분사 노즐은 한 개 또는 복수 개로 구성될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법은,
CAD/CAM 마스터, 헤드부, 에칭액 분사 노즐을 포함하는 에칭 시스템을 이용하여 기판상에 회로 패턴을 형성하는 방법으로서,
a) 사용자가 원하는 특정 회로 패턴의 디자인 데이터를 상기 CAD/CAM 마스터에 의해 준비하는 단계;
b) 상기 준비된 특정 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 상기 에칭액 분사 노즐이 장착된 상기 헤드부를 상기 CAD/CAM 마스터의 제어에 의해 기판 위에서 이동시키는 단계; 및
c) 상기 헤드부를 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐을 통해 에칭액을 기판상에 고속으로 분사하여 기판을 에칭함으로써 특정 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 a)에서 상기 CAD/CAM 마스터에 의해 에칭 파라미터를 지정하는 것을 더 포함한다.
이때, 상기 에칭 파라미터는 상기 에칭액 분사 노즐의 이동속도, 노즐로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판으로부터 노즐 단부까지의 거리 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 c)에서의 기판을 에칭함에 있어서, 기판에 도금된 구리의 두께 조절은 상기 에칭액 분사 노즐의 기판으로부터의 높이를 조절하여 에칭량을 제어함으로써 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 구리 기판 위에 DFR(dry film resistor)의 도포 없이 고속 분사 노즐에 의해 구리 기판 위에 에칭액을 고속 분사하여 직접 회로 패턴을 형성함으로써, 종래의 일반적인 에칭 방식에서의 DFR 도포, 노광, 현상 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있고, 그와 같은 공정 축소로 인해 제품의 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 서브트랙티브(subtractive) 공법에 의한 에칭 방식을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 에칭 시스템의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 에칭 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 에칭 시스템(200)은, CAD/CAM(computer aided design/ computer aided manufacturing) 마스터(210), 헤드부(220), 헤드부 구동수단(230), 에칭액 분사 노즐(240), 에칭액 저장 탱크(250)를 포함한다.
상기 CAD/CAM 마스터(210)는 시스템(본 발명의 에칭 시스템)의 일측에 설치되며, 에칭 파라미터(parameter)를 지정하고, 사용자에 의해 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터를 준비한다. 여기서, CAD/CAM 마스터(210)가 지정하는 에칭 파라미터에는, 예를 들면, 상기 에칭액 분사 노즐(240)의 이동속도, 노즐(240)로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판(260)으로부터 노즐 단부까지의 거리 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 CAD/CAM 마스터(210)는 상기 헤드부 구동수단(230)의 구동을 제어하는 기능 및 상기 헤드부(220)의 기준 위치(영점 위치)를 조정하는 기능을 더 가질 수 있다.
상기 헤드부(220)는 상기 시스템의 일측에 설치되고, 상기 CAD/CAM 마스터 (210)와 전기적으로 연결되며, 상기 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 기판(260) 위를 이동한다. 여기서, 이와 같은 헤드부(220)는 x축, y축, z축 방향으로 이동가능하도록 구성된다. 즉, 헤드부(220)는 전후방향, 좌우방향 및 상하방향으로 이동가능하도록 구성된다.
상기 헤드부 구동수단(230)은 상기 헤드부(220)와 기계적으로 연결되며, 상기 헤드부(220)가 이동할 수 있도록 하는 구동력을 제공한다. 이와 같은 헤드부 구동수단(230)으로는 일반적인 모터이면 모두 사용 가능하나, 정밀한 제어가 필요한 경우 스텝핑 모터가 사용된다.
상기 에칭액 분사 노즐(240)은 상기 헤드부(220)에 장착되며, 상기 헤드부(220)의 이동에 따라 에칭액을 기판(260) 위에 고속으로(예를 들면, 2bar의 압력으로 1.6ℓ/min의 유출량으로) 분사한다. 이와 같은 에칭액 분사 노즐(240)은 상기 헤드부(220)에 한 개가 장착될 수도 있고, 복수 개가 장착될 수도 있다. 에칭액 분사 노즐(240)이 복수 개일 경우 회로 패턴을 한꺼번에 동시에 형성할 수 있다. 또한, 이와 같은 에칭액 분사 노즐(240)은 노즐홀(hole)의 크기가 다양하게 제작될 수 있고, 노즐홀의 내부 가공 형태에 따라 에칭액을 직선(직진) 형태로 분사하는 직선분사형 노즐과 에칭액을 원뿔형(부챗살형)으로 분산하여 분사하는 원뿔분사형 노즐로 구성될 수 있다. 또한, 이상과 같은 에칭액 분사 노즐(240)은 에칭액 및 고압에 대한 화학적, 물리학적 내구성을 고려하여 바람직하게는 스테인레스 스틸(예를 들면, STS 303, STS 304, STS 316 등)로 제작된다.
상기 에칭액 저장 탱크(250)는 본 발명의 에칭 시스템의 일측에 설치되고, 상기 에칭액 분사 노즐(240)과 기계적으로 연결되며, 그 내부에 저장된 에칭액을 상기 에칭액 분사 노즐(240)에 공급한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 에칭 시스템은 상기 CAD/CAM 마스터 (210)의 제어에 의해 상기 헤드부(220)를 기판(260) 위로 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐(240)로부터 에칭액을 기판(260)상에 고속으로 분사하여 기판 (260)을 에칭함으로써 기판(260)상에 특정 회로 패턴을 형성하게 된다.
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용하여 기판상에 회로 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법은, 전술한 바와 같은 CAD/CAM 마스터(210), 헤드부(220), 에칭액 분사 노즐(240) 등을 포함하는 에칭 시스템(200)을 이용하여 기판상에 회로 패턴을 형성하는 방법으로서, 먼저 사용자가 원하는 특정 회로 패턴의 디자인 데이터를 상기 CAD/CAM 마스터(210)에 의해 준비한다(단계 S310). 여기서, 상기 CAD/CAM 마스터(210)에 의해 에칭 파라미터를 지정하는 것을 더 포함할 수 있다. 이때, 또한 에칭 파라미터는 상기 에칭액 분사 노즐(240)의 이동속도, 노즐(240)로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판(260)으로부터 노즐(240) 단부까지의 거리 등을 포함할 수 있다.
이렇게 하여 CAD/CAM 마스터(210)에 의해 특정 회로 패턴의 디자인 데이터의 준비가 완료되면, 그 준비된 특정 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 상기 에칭액 분사 노즐(240)이 장착된 상기 헤드부(220)를 상기 CAD/CAM 마스터(210)의 제어에 의해 기판(260) 위에서 이동시킨다(단계 S320). 이때, 상기 헤드부(220)는 상기 CAD/CAM 마스터(210)의 제어에 따라 전후방향, 좌우방향 또는 상하방향으로 이동하게 된다.
그리고, 이상과 같이 상기 헤드부(220)를 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐(240)을 통해 에칭액을 기판(260)상에 고속으로(예를 들면, 2bar의 압력으로 1.6ℓ/min의 유출량으로) 분사하여 기판(260)을 에칭하며, 그러한 에칭을 통해 특정 회로 패턴을 형성한다(단계 S330). 즉, 기판(260)상에서 회로 패턴이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분에 에칭액 분사 노즐(240)을 통해 에칭액을 고속으로 분사하게 된다. 그 결과 회로 패턴이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분이 에칭되어 제거되며, 최종적으로 기판(260)상에는 사용자가 원하는 특정 회로 패턴만이 남게 된다. 여기서, 이상과 같이 기판(260)을 에칭함에 있어서, 기판(260)에 도금된 구리의 두께 조절은 상기 CAD/CAM 마스터(210)에 의해 헤드부 (220)의 상하 이동을 제어하여 상기 에칭액 분사 노즐(240)의 기판(260)으로부터의 높이를 조절하여 에칭량을 제어함으로써 이루어질 수 있다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법은, 구리 기판 위에 DFR(dry film resistor)의 도포 없이 고속 분사 노즐에 의해 구리 기판 위에 에칭액을 고속 분사하여 직접 회로 패턴을 형성하므로, 종래의 일반적인 에칭 방식에서의 DFR 도포, 노광, 현상 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있고, 그와 같은 공정 축소로 인해 제품의 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: (본 발명) 에칭 시스템
210: CAD/CAM 마스터 220: 헤드부
230: 헤드부 구동수단 240: 에칭액 분사 노즐
250: 에칭액 저장 탱크 260: 기판

Claims (9)

  1. 시스템의 일측에 설치되며, 에칭 파라미터(parameter)를 지정하고, 사용자에 의해 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터를 준비하는 CAD/CAM(computer aided design/computer aided manufacturing) 마스터;
    상기 시스템의 일측에 설치되고, 상기 CAD/CAM 마스터와 전기적으로 연결되며, 상기 설정된 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 기판 위를 이동하는 헤드부;
    상기 헤드부와 기계적으로 연결되며, 상기 헤드부가 이동할 수 있도록 하는 구동력을 제공하는 헤드부 구동수단;
    상기 헤드부에 장착되며, 상기 헤드부의 이동에 따라 에칭액을 분사하는 에칭액 분사 노즐; 및
    상기 시스템의 일측에 설치되고, 상기 에칭액 분사 노즐과 기계적으로 연결되며, 그 내부에 저장된 에칭액을 상기 에칭액 분사 노즐에 공급하는 에칭액 저장 탱크를 포함하며,
    상기 CAD/CAM 마스터의 제어에 의해 상기 헤드부를 기판 위로 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐로부터 에칭액을 고속으로 분사하여 기판상에 특정 회로 패턴을 형성하는 에칭 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CAD/CAM 마스터는 상기 헤드부 구동수단의 구동을 제어하는 기능 및 상기 헤드부의 기준 위치를 조정하는 기능을 더 갖는 에칭 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 파라미터는 상기 에칭액 분사 노즐의 이동속도, 노즐로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판으로부터 노즐 단부까지의 거리 중 적어도 하나를 포함하는 에칭 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 x축, y축, z축 방향으로 이동가능하도록 구성되는 에칭 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에칭액 분사 노즐은 한 개 또는 복수 개로 구성되는 에칭 시스템.
  6. CAD/CAM 마스터, 헤드부, 에칭액 분사 노즐을 포함하는 에칭 시스템을 이용하여 기판상에 회로 패턴을 형성하는 방법으로서,
    a) 사용자가 원하는 특정 회로 패턴의 디자인 데이터를 상기 CAD/CAM 마스터에 의해 준비하는 단계;
    b) 상기 준비된 특정 회로 패턴의 디자인 데이터에 따라 상기 에칭액 분사 노즐이 장착된 상기 헤드부를 상기 CAD/CAM 마스터의 제어에 의해 기판 위에서 이동시키는 단계; 및
    c) 상기 헤드부를 이동시키면서 상기 에칭액 분사 노즐을 통해 에칭액을 기판상에 고속으로 분사하여 기판을 에칭함으로써 특정 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 상기 CAD/CAM 마스터에 의해 에칭 파라미터를 지정하는 것을 더 포함하는, 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에칭 파라미터는 상기 에칭액 분사 노즐의 이동속도, 노즐로부터 분사되는 에칭액의 분사압력, 에칭 시의 주위의 온도, 기판으로부터 노즐 단부까지의 거리 중 적어도 하나를 포함하는, 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단계 c)에서의 기판을 에칭함에 있어서, 기판에 도금된 구리의 두께 조절은 상기 에칭액 분사 노즐의 기판으로부터의 높이를 조절하여 에칭량을 제어함으로써 이루어지는, 에칭 시스템을 이용한 회로 패턴 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102099609B1 (ko) * 2019-10-04 2020-04-10 주식회사 웨트마니아 습식 에칭 방법

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KR102099609B1 (ko) * 2019-10-04 2020-04-10 주식회사 웨트마니아 습식 에칭 방법

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