KR20180026917A - 기판 에칭 장치 - Google Patents

Abstract

기판의 에칭 처리 효율을 높일 수 있는 에칭 장치가 개시된다. 기판 에칭 장치는, 기판을 이송하는 복수의 이송 롤러, 상기 기판 상부에 구비되어서 상기 기판에 에칭액을 제공하는 복수의 상부 노즐을 포함하는 노즐부, 상기 기판을 사이에 두고 상기 이송 롤러의 상부에 구비되며, 상기 기판 표면에서 에칭액을 흡수하여 제거하는 복수의 에칭 롤러 및 상기 복수의 에칭 롤러에 각각 외접하도록 구비되어서 상기 에칭 롤러와 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 에칭 롤러에 흡수된 에칭액을 제거하는 복수의 보조 롤러를 포함하여 구성된다.

Description

기판 에칭 장치{SUBSTRATE ETCHING APPARATUS}

본 발명은 기판의 진공 에칭 장치에 관한 것으로, 제품 표면의 에칭 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 에칭 장치에 관한 것이다.

최근 전자기기들이 고밀도, 고속화, 소형화, 경량화, 박형화 및 다기능화됨으로써, 전자기기들을 위한 부품을 실장하는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 역시 고집적 기판(packaging substrate)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 PCB 산업은 부품의 특성을 최적화하는데 중요한 요인인 짧은 선로와 미세 피치(Fine Pitch) 구현에 따른 여러 가지 방법들이 요구되고 있다.

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 패턴형상가공 방법으로 최근 반도체 제조공정에 널리 활용되고 있다. 이러한 에칭 가공법에 의해 제조되는 제품의 품질은 크게 에칭액과 에칭 장치에 의해 좌우된다. 구체적으로, 에칭액의 종류, 온도, 농도 등과, 에칭 장치에서 노즐의 형상, 개수, 크기, 간격, 배치, OSC, 소재이동속도 등의 다양한 조건이 에칭 품질의 변수로 작용한다. 즉, 에칭의 품질은 소재에 에칭액이 어떠한 형태로 분사되는지가 관건이라고 할 수 있다. 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, 에칭공정에서는 퍼들링(puddling)이 발생하게 된다. 여기서, 퍼들링이란, 소재 표면에 분사된 에칭액이 과도하게 고이는 현상으로 불균일한 에칭 등 기대와 다른 에칭을 야기하여 제품의 품질을 저하시킨다. 이러한 퍼들링은 일반 에칭 장치에서 노즐의 개수, 피치 또는 배열 등에 따라 대소의 차이만 있을 뿐 필연적으로 발생하는 것이어서 이를 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 강구되어야 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기판의 표면에 에칭액이 고여서 수막이 형성되는 것을 방지하고, 기판 표면이 균일하게 에칭되도록 하는 기판 에칭 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 에칭 장치는, 기판을 이송하는 복수의 이송 롤러, 상기 기판 상부에 구비되어서 상기 기판에 에칭액을 제공하는 복수의 상부 노즐을 포함하는 노즐부, 상기 기판을 사이에 두고 상기 이송 롤러의 상부에 구비되며, 상기 기판 표면에서 에칭액을 흡수하여 제거하는 복수의 에칭 롤러 및 상기 복수의 에칭 롤러에 각각 외접하도록 구비되어서 상기 에칭 롤러와 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 에칭 롤러에 흡수된 에칭액을 제거하는 복수의 보조 롤러를 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 에칭 롤러는 다공성 재질 또는 스폰지 재질로 형성되며, 폴리올레핀(polyolefin) 재질로 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 보조 롤러는 그 회전축이 상기 에칭 롤러의 회전축과 평행하도록 구비되고, 단면에서 보았을 때, 상기 에칭 롤러의 회전축을 관통하는 수직선에 대해 45° 또는 135° 위치에 구비될 수 있다. 또한, 상기 보조 롤러는 상기 에칭 롤러를 압착하도록 상기 에칭 롤러에 대해 가압 접촉된 상태로 구비될 수 있다. 그리고 상기 보조 롤러는 외주면 일부에 길이 방향을 따라 홈이 형성되고, 상기 보조 롤러가 상기 에칭 롤러를 압착하면 상기 에칭 롤러에 흡수된 에칭액이 상기 홈에 수용될 수 있다. 또한, 상기 보조 롤러는 상기 홈에 수용된 에칭액이 상기 보조 롤러의 일측 또는 양측 단부를 통해 외부로 배출되도록 상기 홈이 상기 단부와 연통되게 형성될 수 있다. 또한, 상기 보조 롤러는 상기 에칭 롤러에 비해 작은 크기로 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 상부 노즐은 상기 에칭 롤러 사이에 에칭액을 제공하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 노즐부는 상기 기판의 하면에 에칭액을 제공하는 복수의 하부 노즐이 더 구비될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 표면에서 에칭액을 흡수하여 제거함으로써 기판 표면에 에칭액이 고이는 수막 현상을 방지할 수 있으며, 에칭이 균일하게 이루어지도록 한다.

또한, 다공성 또는 스폰지 재질로 에칭 롤러를 형성함으로써 기판 표면에서 에칭액을 신속하고 효과적으로 흡수 제거할 수 있다.

또한, 보조 롤러가 에칭 롤러를 압착하여 흡수된 에칭액을 제거하기 때문에 에칭 롤러에서 에칭액을 제거하는 효과가 저하되는 것을 방지하고 항상 효과적으로 에칭액을 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 에칭 장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 기판 에칭 장치에서 보조 롤러의 모식도이다.
도 3은 도 1의 기판 에칭 장치에서 보조 롤러와 에칭 롤러의 모식도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 기판 에칭 장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 에칭 장치(10)의 모식도이다. 그리고 도 2는 도 1의 기판 에칭 장치(10)에서 보조 롤러의 모식도이고, 도 3은 도 1의 기판 에칭 장치(10)에서 보조 롤러와 에칭 롤러의 모식도이다.

도면을 참고하면, 기판 에칭 장치(10)는 기판(1)을 수평으로 이송하면서 기판(1)의 상면 및 하면에 에칭액을 분사함에 따라 기판(1)을 에칭하는 장치이다.

기판 에칭 장치(10)는 기판(1)에 에칭액을 분사하는 노즐부(14)가 구비된다. 노즐부(14)는 기판(1) 상부에 구비되어서 기판(1) 표면에 에칭액을 분사하는 복수의 상부 노즐(142)과 기판(1) 하부에 구비되어서 기판(1) 하면에 에칭액을 제공하는 복수의 하부 노즐(141)을 포함하여 구성된다. 또한, 상부 노즐(142)은 에칭 롤러(12) 사이를 통해 기판(1) 에칭액을 제공하도록 구비될 수 있다. 또한, 하부 노즐(141) 역시 이송 롤러(11) 사이를 통해 기판(1) 에칭액을 제공하도록 구비될 수 있다. 여기서, 상부 노즐(142)과 하부 노즐(141)의 구성은 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상부 노즐(142)과 하부 노즐(141)의 위치와 수는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 기판(1)의 크기 등에 의해서 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

기판(1)의 이송을 위해서 기판(1) 하부에는 복수의 이송 롤러(11)가 구비된다. 이송 롤러(11)는 그 회전축이 서로 나란하게 병렬로 배치되며, 기판(1)의 이동 방향을 따라서 배치된다.

기판(1)을 사이에 두고, 기판(1) 상면에는 복수의 에칭 롤러(12)가 구비된다. 에칭 롤러(12) 역시 기판(1)의 이동 방향을 따라 복수개가 배치되며, 그 회전축이 서로 나란하도록 병렬로 배치된다. 또한, 에칭 롤러(12)는 이송 롤러(11)와 서로 반대 방향으로 회전하도록 구비된다. 여기서, 이송 롤러(11)와 에칭 롤러(12)는 서로 일대일 대응이 되도록 구비될 필요는 없다. 또한, 이송 롤러(11)와 에칭 롤러(12)가 상하로 같은 위치에 구비될 필요도 없다.

에칭 롤러(12)는 기판(1) 상면에서 에칭액을 흡수하여 제거한다. 에칭 롤러(12)는 에칭액을 신속하고 효과적으로 흡수할 수 있도록 다공성 재질 또는 스폰지 재질로 형성된다. 그리고 에칭 롤러(12)는 에칭액에 의한 화학적 변성을 방지할 수 있도록 폴리올레핀(polyolefin) 재질로 형성된다.

아래 표 1에는 에칭 롤러(12)를 소정 약액에서 사용 시의 인장강도와 신장률을 기재하였다.

약액	인장강도(유지율%)		신장률(유지율%)
	2주 후	4주 후	2주 후	4주 후
유산 47%	96	107	105	93
질산 60%	93	87	88	84
염산 36%	103	99	100	102
염화철 40%	100	102	99	96
에탄올	98	103	94	102

표 1을 참조하면, 폴리올레핀 재질로 에칭 롤러(12)를 형성함으로써 일정 기간(2주 및 4주)이 경과된 후에도, 다양한 약액에 대해서 에칭 롤러(12)의 인장강도와 신장률이 유지됨을 알 수 있다.

한편, 기판(1)에서 에칭액을 지속적이고 효과적으로 제거하기 위해서는 에칭 롤러(12)에서 흡수된 에칭액을 제거하여야 한다. 본 실시예에서는 에칭 롤러(12)와 외접하여 에칭 롤러(12)를 압착하는 보조 롤러(13)가 구비된다. 보조 롤러(13)는 복수의 에칭 롤러(12)에 각각 외접하도록 구비되며 에칭 롤러(12)에 대해서 소정 크기 이상의 압력으로 압착되도록 구비된다. 보조 롤러(13)는 에칭 롤러(12)를 압착할 수 있도록 소정 크기 이상의 강도를 갖는 봉 형상을 갖는다. 또한, 보조 롤러(13)는 에칭 롤러(12)에 비해 작은 크기를 갖도록 형성된다.

또한, 보조 롤러(13)는 에칭 롤러(12)를 효과적으로 압착할 수 있도록, 그 회전축이 에칭 롤러(12)의 회전축과 평행하도록 구비되고, 단면에서 보았을 때, 에칭 롤러(12)의 회전축을 관통하는 수직선에 대해 45° 또는 135° 위치에 구비된다.

또한, 보조 롤러(13)는 에칭 롤러(12)를 압착하면 에칭 롤러(12)에 흡수된 에칭액이 수용되고 외부로 배출시킬 수 있도록, 보조 롤러(13)는 외주면 일부에 길이 방향을 따라 홈(131)이 형성된다. 예를 들어, 홈(131)은 보조 롤러(13)의 외주면을 따라 소정 깊이로 형성되며, 홈(131)의 단면은 사각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고 보조 롤러(13)는, 홈(131)에서 수렴된 에칭액이 보조 롤러(13)의 일측 또는 양측 단부(132)를 통해 외부로 배출되도록 홈(131)이 보조 롤러(13)의 단부(132)와 연통되도록 형성된다.

보조 롤러(13)는 에칭 롤러(12)를 압착시킨 상태에서 에칭 롤러(12)와 반대 방향으로 회전함에 따라 에칭 롤러(12)가 보조 롤러(13)에 의해서 짜지기 때문에, 에칭 롤러(12)에서 흡수된 에칭액이 제거된다. 이와 같이 제거된 에칭액은 보조 롤러(13)의 홈(131)으로 수렴되어서 보조 롤러(13)의 일측 단부 또는 양측 단부를 통해 외부로 배출된다.

본 실시예들에 따르면, 에칭 롤러(12)를 다공성 재질 또는 스폰지 재질로 형성함으로써 기판(1) 표면에서 에칭액을 신속하고 효과적으로 제거하여 기판(1) 표면에 에칭액이 고여서 수막이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 수막 형성으로 인해 에칭 불량 또는 불균형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보조 롤러(13)가 에칭 롤러(12)를 압착하여 에칭 롤러(12)에서 흡수된 에칭액을 제거하기 때문에, 에칭 롤러(12)가 에칭액을 지속적으로 제거할 수 있도록 한다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1: 기판
10: 기판 에칭 장치
11: 이송 롤러
12: 에칭 롤러
13: 보조 롤러
131: 홈
132: 단부
14: 노즐부
141: 하부 노즐
142: 상부 노즐

Claims (9)

1. 기판을 이송하는 복수의 이송 롤러;
   상기 기판 상부에 구비되어서 상기 기판에 에칭액을 제공하는 복수의 상부 노즐을 포함하는 노즐부;
   상기 기판을 사이에 두고 상기 이송 롤러의 상부에 구비되며, 상기 기판 표면에서 에칭액을 흡수하여 제거하는 복수의 에칭 롤러; 및
   상기 복수의 에칭 롤러에 각각 외접하도록 구비되어서 상기 에칭 롤러와 반대 방향으로 회전함에 따라 상기 에칭 롤러에 흡수된 에칭액을 제거하는 복수의 보조 롤러;
   를 포함하는 기판 에칭 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 에칭 롤러는 다공성 재질 또는 스폰지 재질로 형성되며, 폴리올레핀(polyolefin) 재질로 형성되는 기판 에칭 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 보조 롤러는 그 회전축이 상기 에칭 롤러의 회전축과 평행하도록 구비되고, 단면에서 보았을 때, 상기 에칭 롤러의 회전축을 관통하는 수직선에 대해 45° 또는 135° 위치에 구비되는 기판 에칭 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 보조 롤러는 상기 에칭 롤러를 압착하도록 상기 에칭 롤러에 대해 가압 접촉된 상태로 구비되는 기판 에칭 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 보조 롤러는 외주면 일부에 길이 방향을 따라 홈이 형성되고,
   상기 보조 롤러가 상기 에칭 롤러를 압착하면 상기 에칭 롤러에 흡수된 에칭액이 상기 홈에 수용되는 기판 에칭 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 보조 롤러는 상기 홈에 수용된 에칭액이 상기 보조 롤러의 일측 또는 양측 단부를 통해 외부로 배출되도록 상기 홈이 상기 단부와 연통되게 형성된 기판 에칭 장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 보조 롤러는 상기 에칭 롤러에 비해 작은 크기로 형성되는 기판 에칭 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 상부 노즐은 상기 에칭 롤러 사이에 에칭액을 제공하도록 구비되는 기판 에칭 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 노즐부는 상기 기판의 하면에 에칭액을 제공하는 복수의 하부 노즐이 더 구비되는 기판 에칭 장치.

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