KR20200124172A - 식각장치 및 그 식각방법 - Google Patents

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etchant
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unit
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이승훈
모성원
이주형
기범수
박성환
조현동
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Abstract

본 발명은 식각장치 및 그 식각방법에 관한 것으로, 대상체가 안착되는 식각챔버와, 식각챔버에 제1각도로 삽입되며, 식각액이 공급되는 제1노즐 및, 식각챔버에 제2각도로 삽입되며, 세정액이 공급되는 제2노즐을 포함한다.

Description

식각장치 및 그 식각방법{ETCHING APPARATUS AND ETCHING METHOD THEREOF}
본 발명은 식각 성능을 향상시킬 수 있는 식각장치 및 그 식각방법에 관한 것이다.
실리콘 질화막은 반도체 공정에서 대표적인 절연막으로 사용되고 있다. 실리콘 질화막은 실리콘 산화막, 폴리 실리콘막, 실리콘 웨이퍼 표면 등과 접촉하는 구조를 이루고 있으며, CVD (Chemical vapor deposition) 공정에 의해 증착되며, 이는 건식 식각 및 습식 식각을 통해서 제거된다.
건식 식각장치의 건식 식각은 주로 불소계 가스와 비활성 기체 등을 넣고 진공 상태에서 진행하는데, 건식 식각을 수행하기 위한 장비가 고가이므로 상업적으로 이용하기에는 한계가 있다. 이에 건식 식각 보다는 인산을 이용한 습식 식각이 널리 이용되고 있다.
습식 식각장치의 습식 식각은 식각액의 화학 반응에 의해 대상체(기판 등)에서 원하는 대상층을 선택적으로 식각하는 것으로, 요구되는 특성이나 식각도 등에 따라 이에 부합하는 조성비를 가지는 식각액을 간편하게 혼합 조성하여 작업을 진행할 수 있어 건식 식각에 비하여 한층 향상된 작업 호환성을 제공하고, 한 번에 다량의 대상체를 처리할 수 있으며, 장치의 가격이 저렴하다.
이러한 습식 식각장치의 습식 식각은 식각챔버의 내부에 식각액을 분사하는 식각 과정과, 식각이 완료된 대상체에 세정액 등을 분사하여, 대상체에 부착된 부산물과 식각액 등을 제거하는 과정 등을 진행한다. 이 과정에서 식각액과 세정액 등을 식각챔버의 내부로 분사하기 위해 다수의 노즐이 사용되며, 다수의 노즐은 일측이 식각챔버의 내부에 삽입된 상태로 장착된다.
그런데, 종래의 습식 식각장치는 다수의 노즐을 설치하는 경우, 노즐의 토출구 간의 간섭이 발생할 수 있어 노즐의 토출구를 대상체의 중심부에 위치시키는데 어려움이 있는 구조였다.
또한, 종래의 습식 식각장치는 식각 진행 시 식각액의 일부가 기화되어 기화열에 의해 대상체의 온도가 저하될 수 있고, 식각액의 기화에 의하여 식각액의 농도 컨트롤이 어려워 로스가 발생하므로, 식각액의 농도를 일정하게 유지시키기 위하여 현재는 다량의 탈이온수 및 식각액을 식각조에 투입시켜 대상체의 식각을 수행하고 있으며, 다량의 탈이온수 및 식각액의 투입으로 인해 경제적인 손실이 컸다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0691479호 (2007년 02월 28일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 대면적 기판의 식각장치가 개시되어 있다.
본 발명은 식각 성능을 향상시킬 수 있는 식각장치 및 그 식각방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 식각장치는 대상체가 안착되는 식각챔버와, 상기 식각챔버에 제1각도로 삽입되며, 식각액이 공급되는 제1노즐 및, 상기 식각챔버에 제2각도로 삽입되며, 세정액이 공급되는 제2노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 단부가 상기 대상체의 중심부로 연장될 수 있다.
또한 상기 제1노즐과 상기 제2노즐은 상기 대상체의 중심부로 연장될수록 가까워질 수 있다.
또한 상기 대상체를 승강시키기 위한 승강부를 더 구비할 수 있다.
또한 상기 승강부는, 승강 가능한 몸체 및, 상기 몸체로부터 상부로 돌출되며, 상기 대상체의 하부를 지지하는 승강핀을 더 구비할 수 있다.
또한 상기 식각챔버는 제1챔버 및, 상기 제1챔버의 일측에 개폐 가능하게 구비되며, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐이 삽입되도록 식각액 투입구와 세정액 투입구가 형성되는 제2챔버를 더 구비할 수 있다.
또한 상기 식각액 투입구와 연결되며, 상기 식각액을 공급하기 위한 식각액공급부를 더 구비할 수 있다.
또한 상기 식각액공급부는, 상기 식각챔버의 내부로 공급된 상기 식각액을 순환시켜 상기 식각액 투입구를 통해 재공급시킬 수 있다.
또한 상기 식각액공급부는 상기 식각액을 저장하며, 연결부에 의해 상기 식각액 투입구와 연결되는 저장챔버와, 상기 연결부에 설치되어 상기 식각액을 설정 온도로 가열하는 히터와, 상기 연결부를 선택적으로 개폐시키는 밸브 및, 상기 연결부에 펌핑 압력을 전달하는 펌프를 더 구비할 수 있다.
또한 상기 제1챔버의 내부에는 수용부가 더 구비될 수 있으며, 상기 수용부의 바닥면에는 가장자리를 따라 하향 경사지게 형성된 경사부가 더 구비될 수 있다.
또한 상기 식각챔버의 내부를 가압하기 위한 가압부 및, 상기 식각챔버의 내부 압력을 외부로 배출시키는 배기부를 더 구비할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 식각방법은 개방된 식각챔버의 내부에 대상체를 안착시키는 로딩 단계와, 상기 식각챔버를 폐쇄시킨 후 상기 식각챔버의 내부를 가압하는 가압 단계와, 상기 식각챔버 내에 식각액을 공급하여 상기 대상체를 식각하는 식각 단계와, 상기 식각챔버 내에 린스액을 공급하여 상기 대상체에 남아있는 부산물과 상기 식각액을 제거하는 린스 단계와, 상기 식각챔버 내에 세정액을 공급하여 상기 대상체에 남아있는 상기 린스액을 제거하는 세정 단계 및, 상기 식각챔버를 개방시킨 후 상기 대상체를 외부로 배출시키는 언로딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 식각 단계는 상기 대상체의 중심부측으로 상기 식각액을 이동시키면서 공급할 수 있으며, 상기 린스 단계는 상기 식각액의 이동 방향과 다른 방향으로 상기 린스액을 이동시키면서 상기 린스액을 공급할 수 있다.
또한 상기 식각 단계와 상기 린스 단계는 상기 식각액의 공급 방향과 상기 린스액의 공급 방향이 다르도록 상기 식각액과 상기 린스액을 공급할 수 있다.
또한 상기 식각액과 상기 린스액은 상기 대상체의 중심부로 갈수록 분사 위치가 가까워질 수 있다.
또한 상기 언로딩 단계 또는 상기 언로딩 단계의 이전에는 상기 대상체를 건조시키는 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 식각 단계는 식각액공급부에 의해 상기 식각챔버의 내부로 공급된 상기 식각액을 순환시켜 상기 식각챔버의 내부로 재공급시킬 수 있다.
또한 상기 언로딩 단계의 이전에는, 상기 식각챔버의 내부 압력을 외부로 배출시키는 감압 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 식각액은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 식각액과 린스액을 분사하기 위한 노즐과 세정액 분사하기 위한 노즐이 서로 다른 각도로 설치되므로, 노즐의 일단이 대상체의 중심부까지 간섭 없이 연장될 수 있고, 이를 통해 식각액과 린스액 및 세정액을 대상체에 넓은 면적으로 분사할 수 있다.
그리고, 식각시 식각챔버의 내부가 가압 분위기로 유지시킴으로써, 기화 현상을 방지할 수 있어 식각액의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있고, 식각 선택비를 향상시킬 수 있다.
또한, 식각액의 농도가 일정하게 유지되므로 식각액의 농도를 유지시키기 위한 별도의 탈이온수 및 식각액의 추가 투입이 요구되지 않아 제품 수율을 향상시킬 수 있고, 식각액 소모량의 감소 등을 달성할 수 있어 경제적인 측면에서 비용을 크게 절감시킬 수 있다.
아울러, 대상체가 식각액에 잠긴 상태에서 식각이 이루어지므로, 식각액의 액막을 두껍게 형성시킬 수 있어 식각 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치를 보여주기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방된 상태를 보여주기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방된 상태를 보여주기 위한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버와 제1노즐 및 제2노즐을 보여주기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버와 제1노즐 및 제2노즐을 보여주기 위한 저면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제1노즐과 제2노즐을 보여주기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 식각액공급부와 린스액공급부 및 세정액공급부의 연결구조를 보여주기 위한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 식각액공급부와 린스액공급부와 세정액공급부 및 가압저장부의 연결구조를 보여주기 위한 구성도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방되고 대상체가 공급되는 과정을 보여주기 위한 정단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 거치대를 보여주기 위한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 승강부를 보여주기 위한 사시도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각방법을 보여주기 위한 블럭도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각방법의 식각 단계를 보여주기 위한 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치를 보여주기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방된 상태를 보여주기 위한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 정면도이다. 또한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방된 상태를 보여주기 위한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 폐쇄된 상태를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버와 제1노즐 및 제2노즐을 보여주기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버와 제1노즐 및 제2노즐을 보여주기 위한 저면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 제1노즐과 제2노즐을 보여주기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 식각액공급부와 린스액공급부 및 세정액공급부의 연결구조를 보여주기 위한 구성도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치의 식각액공급부와 린스액공급부와 세정액공급부 및 가압저장부의 연결구조를 보여주기 위한 구성도이며, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치를 보여주기 위한 정단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 제2챔버가 개방되고 대상체가 공급되는 과정을 보여주기 위한 정단면도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 거치대를 보여주기 위한 사시도이며, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장치의 승강부를 보여주기 위한 사시도이다.
도 1 내지 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 식각챔버(100)와, 제1노즐(200) 및, 제2노즐(300)을 포함한다.
식각챔버(100)는 개폐 가능하게 구비되고, 내부의 압력실(101)로 고온의 식각액(인산: H3PO4 등, L1)과 상온의 린스액(인산: H3PO4 등, L2) 및 세정액(물 등, L3)이 선택적으로 공급될 수 있다. 압력실(101)은 후술 될 가압부(800)에 의해 가압 분위기로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치에서 식각액(L1) 및 린스액(L2)은 한정하지 않고 다양한 종류를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액(L1)과 린스액(L2)은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용할 수 있다.
또한, 식각챔버(100)는 제1챔버(110) 및, 제1챔버(110)의 상부에 개폐 가능하게 구비되는 제2챔버(120)로 구비될 수 있다. 제1챔버(110)와 제2챔버(120)의 사이에는 일정 넓이의 압력실(101)이 형성되고, 제1챔버(110)의 하부에는 후술 될 회전축(420)이 결합되도록 제1체결부(111) 및, 후술 될 승강핀(530)이 결합되도록 제2체결부(112)가 상하로 관통될 수 있다.
제1챔버(110)의 상부에는 수용부(123)가 하부로 오목하게 형성될 수 있고, 수용부(123)의 상부에는 대상체(W)를 안착시키기 위한 거치대(401)(402)가 위치될 수 있으며, 수용부(123)의 바닥면에는 가장자리를 따라 하향 경사지게 형성된 경사부(124)가 형성될 수 있다.
경사부(124)는 상부로 낙하된 식각액(L1)과 린스액(L2) 및 세정액(L3)이 가장자리로 이동될 수 있는 각도를 가질 수 있고, 제1챔버(110)의 하부에는 수용부(123)에 수용된 식각액(L1)과 린스액(L2) 및 세정액(L3)을 외부로 배출시키기 위한 배출부(125)가 형성될 수 있다.
제2챔버(120)는 제1챔버(110)의 상부에 결합 및 분리되어 압력실(101)을 개폐시킬 수 있고, 제1챔버(110)와 결합시 압력실(101)의 내부로 식각액(L1)이 공급되도록 식각액 투입구(121)가 형성된다. 식각액 투입구(121)는 제2챔버(120)의 측부에 수평하게 관통되어 압력실(101)과 외부를 연결할 수 있고, 식각액 투입구(121)에는 식각액공급부(600)가 연결부(610)에 의해 연결될 수 있다.
식각액공급부(600)는 식각액(L1)을 식각액 투입구(121)를 통해 고온으로 공급할 수 있고, 제2챔버(120)는 개폐유닛(200)에 의해 하부의 폐쇄 위치와 상부의 개방 위치로 승강 가능하게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액공급부(600)는 압력실(101)의 내부로 공급된 식각액(L1)을 외부로 순환시킨 후 식각액 투입구(121)를 통해 재공급시킬 수 있다. 식각액공급부(600)는 저장챔버와, 히터와, 밸브 및, 펌프 등으로 구비될 수 있고, 식각액공급부(600)에는 식각액(L1)의 온도를 조절하기 위한 온도제어부가 더 구비될 수 있다.
식각액공급부(600)는 식각액(L1)과 린스액(L2)을 공급할 수 있으나, 별도의 린스액공급부(650)를 구성할 수 있다. 이 경우 린스액공급부(650)는 식각액 투입구(121) 또는 별도의 린스액 투입구를 통해 압력실(101)로 린스액(L2)을 투입할 수 있다.
저장챔버는 식각액(L1)을 일정 압력으로 저장할 수 있고, 연결부(610)에 의해 식각액투입구(121)와 연결될 수 있으며, 히터는 저장챔버에 설치되어 식각액(L1)을 설정 온도로 가열할 수 있다. 밸브는 연결부(610)에 설치되어 개폐 상태를 가변시킬 수 있으며, 펌프는 연결부(610)에 연결된 상태로 펌핑 압력을 전달할 수 있다.
또한, 제2챔버(120)는 외부에서 세정액(SC1, DHF, IPA, DIW 등, L3)이 공급되도록 세정액투입구(122)가 형성될 수 있다. 세정액투입구(122)에는 연결부(710)에 의해 세정액공급부(700)가 더 연결될 수 있다. 세정액 투입구 (122)는 제2챔버(120)의 측부에 수평하게 관통되어 압력실(101)과 외부를 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각챔버(100)에는 압력실(101)의 내부를 가압하기 위한 가압부(800) 및, 압력실(101)의 내부 압력을 외부로 배출시키기 위한 배기부(900)가 구비될 수 있다.
가압부(800)는 제1챔버(110)와 제2챔버(120)을 폐쇄시킨 상태에서 압력실(101)로 압축된 기체(N2 등)를 공급하여 압력실(101)을 설정압력으로 유지시킬 수 있다. 가압부(800)는 압력실(101)의 내부로 압축된 기체를 공급할 수 있고, 가압부(800)에는 압력실(101)의 내부 압력을 측정하기 위한 감지부 (미도시)가 전기적으로 연결될 수도 있다.
배기부(900)는 압력실(101)의 기체를 외부로 배출시켜 식각액공급부(600)의 저장챔버와 압력 차이를 발생시키거나, 제2챔버(120)를 개방하기 이전에 압력실(101)을 대기압 상태로 유지시킬 수 있다.
제1노즐(130)은 압력실(101)에 안착된 대상체(W)의 상부에 고온의 식각액(L1) 또는 상온의 린스액(L2)을 하향 분사하기 위한 것으로, 제1노즐(130)의 일단이 식각챔버(100)의 측부를 통해 압력실(101)에 제1각도로 삽입된다.
여기서, 제1노즐(130)은 삽입 방향으로 일정 길이를 가질 수 있고, 제1노즐(130)의 길이 방향측 일단이 제2챔버(120)의 식각액 투입구(121)를 통해 삽입되어 압력실(101)의 내부에 위치되고, 반대되는 일단이 제2챔버(120)의 외부로 노출될 수 있다.
제1노즐(130)은 대상체(W)의 식각 또는 린스시 식각액공급부(600)로부터 식각액(L1) 또는 린스액(L2)이 공급된다. 제1노즐(130)의 내부에는 식각액(L1) 또는 린스액(L2)을 이동시키기 위한 유로가 길이 방향을 따라 형성되고, 제1노즐(130)의 하부에는 식각액(L1) 또는 린스액(L2)이 하부로 분사되도록 제1토출구(131)가 형성된다.
이때, 제1노즐(130)의 길이 방향측 일단이 후술 될 거치대(401)(402)에 안착된 대상체(W)의 중심부(W1)에 위치되며, 제1토출구(210)는 제1노즐(200)의 하부에 하나 또는 길이 방향을 따라 다수가 이격된 상태로 배열될 수 있다. 제1노즐(130)의 길이 방향측 일단이 압력실(101)의 내부에 수평하게 위치되어 후술 될 거치대(401)(402)의 상부에 이격 위치될 수 있으나, 제1노즐(130)의 설치 각도는 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
제2노즐(140)은 대상체(W) 세정시 압력실(101)에 안착된 대상체(W)의 상부에 세정액(L3)을 하향 분사하기 위한 것으로, 제2노즐(140)의 일단이 식각챔버(100)의 측부를 통해 압력실(101)에 제2각도로 삽입된다. 제2노즐(140)은 삽입 방향으로 일정 길이를 가질 수 있고, 제2노즐(140)의 길이 방향측 일단이 제2챔버(120)의 세정액 투입구(122)를 통해 삽입되어 압력실(101)의 내부에 위치되며, 반대되는 일단이 제2챔버(120)의 외부로 노출될 수 있다.
또한, 제2노즐(140)은 대상체(W) 세정시 세정액공급부(700)로부터 세정액(L3) 이 공급되고, 제2노즐(140)의 내부에는 세정액(L3)을 이동시키기 위한 유로가 길이 방향을 따라 형성되며, 제2노즐(140)의 하부에는 세정액(L3)이 하부로 분사되도록 제2토출구(141)가 형성된다.
제2노즐(140)의 길이 방향측 일단이 후술 될 거치대(401)(402)에 안착된 대상체(W)의 중심부(W1)에 위치되며, 제2토출구(141)는 제2노즐(140)의 하부에 하나 또는 길이 방향을 따라 다수가 이격된 상태로 배열될 수 있다. 제2노즐(140)의 길이 방향측 일단이 압력실(101)의 내부에 수평하게 위치되어 후술 될 거치대(401)(402)의 상부에 이격 위치될 수 있으나, 제2노즐(140)의 설치 각도는 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
이와 같은 제1노즐(130)은 대상체(W) 식각시 대상체(W)의 중심부와 가장자리까지 식각액(L1)을 분사할 수 있고, 대상체(W) 린스시 대상체(W)의 중심부와 가장자리까지 린스액(L2)을 분사할 수 있으며, 제2노즐(140)은 대상체(W) 세정시 대상체(W)의 중심부(W1)와 가장자리까지 세정액(L3)을 분사할 수 있다.
제1노즐(130)과 제2노즐(140)은 길이 방향측 일단이 대상체(W)의 중심부(W1)로 연장되고, 제1노즐(130)과 제2노즐(140)은 대상체(W)의 중심부(W1)로 연장될수록 상호간의 거리가 가까워진다. 이때 식각액 투입구(121)에 삽입된 제1노즐(130)의 공급 방향측 일단과 세정액 투입구(122)에 삽입된 제2노즐(140)의 공급 방향측 일단은 넓은 간격으로 이격 위치되고, 대상체(W)의 중심부(W1)에 위치된 제1노즐(130)의 분사 방향측 일단과 대상체(W)의 중심부(W1)에 위치된 제2노즐(140)의 분사 방향측 일단은 상대적으로 좁은 간격으로 이격 위치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 도 4 내지 6에서처럼 제1챔버(110)의 수용부(123) 내에 거치대(401)가 구비될 수 있다. 거치대(401)는 수용부(123)의 내부에서 수직 회전중심을 기준으로 회전 가능하게 배치될 수 있고, 거치대(401)의 상부에는 대상체(W)를 지지하기 위한 지지핀(411)이 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(401)는 원판 형상을 가질 수 있고, 거치대(401)의 하부에는 수직 회전중심을 형성하는 회전축(420)이 수직하게 돌출될 수 있으며, 회전축(420)은 제1챔버(110)의 제1체결부(111)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있다.
또한, 회전축(420)에는 회전구동부(440)가 기계적으로 연결될 수 있으며, 회전구동부(440)로부터 회전축(420)으로 전달되는 회전력에 의해 거치대(401)가 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(401)에는 대상체(W)를 지지핀(411)에 안착시킨 후, 척(미도시)을 이용해 대상체(W)를 고정(척킹)시키는 구성(미도시)을 사용할 수 있다.
한편, 제1체결부(111)에는 회전축(420)의 회전 방향을 밀착된 상태로 감싸는 링 형상의 제1씰링부재(미도시)가 더 구비될 수 있다. 제1씰링부재는 테프론(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 소재를 사용할 수 있다.
제1씰링부재의 내주면에는 제1립부(미도시)가 돌출될 수 있으며, 제1립부는 제1씰링부재의 내주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 제1립부는 상부 또는 하부로 경사지게 돌출되어 회전축(420)의 반경 방향(회전 방향)에 경사지게 밀착될 수 있고, 제1립부는 제1씰링부재의 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열될 수 있다.
이와 같은 제1씰링부재는 제1립부가 회전축(420)의 외면에 긴밀하게 밀착되므로, 제1체결부(111)와 회전축(420)의 사이에 대한 기밀 성능을 확보할 수 있다.
또한, 제1체결부(111)에는 회전축(420)의 반경 방향을 회전 가능하게 지지하는 베어링(미도시)이 결합될 수 있고, 베어링은 제1씰링부재의 상부와 하부에 위치될 수 있으며, 베어링와 제1씰링부재의 사이에는 회전축(420)의 반경 방향을 감싸는 와셔부재(미도시)가 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 도 12 내지 15에서처럼 제1챔버(110)의 수용부(123) 내에 거치대(402)가 구비될 수 있다. 거치대(402)는 원판 형상을 가질 수 있고, 거치대(402)의 하부에는 수직 회전중심을 형성하는 회전축(420)이 수직하게 돌출될 수 있다. 회전축(420)은 제1챔버(110)의 제1체결부(111)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있다. 회전축(420)에는 회전구동부(440)가 기계적으로 연결될 수 있으며, 회전구동부(440)로부터 회전축(420)으로 전달되는 회전력에 의해 거치대(402)가 회전된다.
한편, 제1체결부(111)에는 회전축(420)의 회전 방향을 밀착된 상태로 감싸는 링 형상의 제1씰링부재(미도시)가 더 구비될 수 있으며, 제1씰링부재는 테프론(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 소재를 사용할 수 있다.
제1씰링부재의 내주면에는 제1립부(미도시)가 돌출될 수 있으며, 제1립부는 제1씰링부재의 내주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 제1립부는 상부 또는 하부로 경사지게 돌출되어 회전축(420)의 반경 방향(회전 방향)에 경사지게 밀착될 수 있고, 제1립부는 제1씰링부재의 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열될 수 있다. 이와 같은 제1씰링부재는 제1립부가 회전축(420)의 외면에 긴밀하게 밀착되므로, 제1체결부(111)와 회전축(420)의 사이에 대한 기밀 성능을 확보할 수 있다.
제1체결부(111)에는 회전축(420)의 반경 방향을 회전 가능하게 지지하는 베어링(미도시)이 결합될 수 있고, 베어링은 제1씰링부재의 상부와 하부에 위치될 수 있으며, 베어링과 제1씰링부재의 사이에는 회전축(420)의 반경 방향을 감싸는 와셔부재(미도시)가 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 거치대(402)는 전술한 거치대(401)의 거치 방식(척킹)과 다른 거치 방식을 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 거치대(402)는 도 12 내지 14에서처럼 상부에 식각 대상체(W)가 안착되는 식각성능향상부(412)를 형성할 수 있다.
식각성능향상부(412)는 대상체(W)가 삽입된 상태로 안착되어 식각액(L1)에 잠기도록 오목하게 형성된다. 식각성능향상부(412)는 대상체(W)가 안착되도록 가장자리를 따라 형성되는 안착면(412a) 및, 안착면(412a)의 가장자리를 따라 형성되어 대상체(W)의 상부에 식각액(L1)을 수용하는 돌출부(412b)가 구비될 수 있다.
안착면(412a)은 거치대(300)의 내주면을 따라 연속적으로 형성되고, 돌출부(412b)의 상단은 안착면(412a)보다 높게 위치되며, 돌출부(412b)은 안착면(412a)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
거치대(402)에는 상하로 기체가 통과되도록 통로(430)가 상하로 관통될 수 있으며, 통로(430)는 상하로 공기를 통과시키므로 안착면(412a)에 대상체(W)의 가장자리를 안착시 대상체(W)가 부력에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있다.
압력실(101)의 내부에는 압력실(101)의 내부에서 대상체(W)를 승강시키기 위한 승강부(500)가 더 구비될 수 있다. 승강부(500)는 상승시 대상체(W)를 거치대(300)의 상부에 위치시키고, 하강시 대상체(W)를 식각성능향상부(412)에 안착시킨다.
승강부(500)는 거치대(402)의 하부에서 승강 가능한 몸체(510) 및, 몸체(510)로부터 상부로 돌출되어 통로(430)를 통해 승강 가능하며, 대상체(W)의 하부를 지지하는 지지핀(520)이 구비될 수 있다.
몸체(510)의 하부에는 승강핀(530)이 수직하게 돌출될 수 있고, 승강핀(530)은 제1챔버(110)의 제2체결부(112)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있으며, 승강핀(530)에는 승강구동부(540)가 기계적으로 연결될 수 있다.
제2체결부(112)에는 승강핀(530)의 폭 방향을 밀착된 상태로 감싸는 링 형상의 제2씰링부재(미도시)가 더 구비될 수 있고, 제2씰링부재는 테프론(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 소재를 사용할 수 있다.
제2씰링부재의 내주면에는 제2립부(미도시)가 돌출될 수 있으며, 제2립부는 제2씰링부재의 내주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 제2립부는 상부 또는 하부로 경사지게 돌출되어 승강핀(530)의 폭 방향에 경사지게 밀착될 수 있으며, 제2립부는 제2씰링부재의 상하 방향을 따라 하나 이상이 배열될 수 있다. 이와 같은 제2씰링부재는 제2립부가 승강핀(530)의 외면에 긴밀하게 밀착되므로, 제2체결부(112)와 승강핀(530) 사이의 기밀 성능을 확보할 수 있다.
제2체결부(112)에는 승강핀(530)의 폭 방향을 회전 가능하게 지지하는 베어링(미도시)이 결합될 수 있고, 베어링은 제2씰링부재의 상부와 하부에 위치될 수 있으며, 베어링과 제2씰링부재의 사이에는 승강핀(530)의 폭 방향을 감싸는 와셔부재(미도시)가 결합될 수 있다.
전술한 승강구동부(540)와 회전구동부(440)는 제어부(미도시)에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 제어부의 구동 제어에 의해 회전구동부(440)의 회전 속도 등과, 승강구동부(540)의 승강 타이밍 및 속도 등이 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 도 10과 11에서처럼 식각챔버(100)와, 식각액공급부(600)와, 린스액공급부(650)와, 세정액공급부(700) 및, 제1가압유지부(810)를 포함할 수 있다.
식각액공급부(600)는 식각챔버(100)에 식각액(L1)을 고온으로 공급하는 것으로, 식각액공급부(600)는 식각액(L1)의 온도가 설정 온도 이하인 경우 식각챔버(100)로의 식각액(L1)의 공급을 중지하고, 식각액(L1)을 설정 온도로 가열할 수 있다.
여기서, 식각액공급부(600)는 저장챔버(620)와, 펌핑부(630) 및, 온도유지부(640)를 포함할 수 있다. 저장챔버(620)는 식각액(L1)이 저장되고, 펌핑부(630)는 후술 될 공급라인부(21)에 구비되어 식각액(L1)을 이동시키며, 온도유지부(640)는 저장챔버(620)에 저장된 식각액(L1)을 설정 온도로 유지시킨다.
온도유지부(640)는 저장탱크(100)에 구비되는 히터(641) 및, 식각액(L1)의 온도를 감지하며, 식각액(L1)이 설정 온도로 유지되도록 히터(641)의 구동을 제어하는 온도제어부(642)를 구비할 수 있다. 히터(641)는 저장챔버(100)에 수용된 식각액(L1)을 설정 온도로 가열하며, 펌핑부(630)는 공급라인부(21)에 연결된 상태로 펌핑 압력을 전달할 수 있다.
그리고, 식각액공급부(600)와 식각챔버(100)를 연결하는 공급라인부(21)와, 공급라인부(21)와 식각액공급부(600)를 연결하는 순환라인부(30) 및, 식각챔버(100)에서 배출된 식각액(L1)을 식각액공급부(600)로 공급하는 회수라인부(40)를 구비할 수 있다.
또한, 공급라인부(21)를 선택적으로 개폐하는 공급개폐부(22)와, 순환라인부(30)를 선택적으로 개폐하는 순환개폐부(31) 및, 회수라인부(40)를 선택적으로 개폐하는 회수개폐부(41)를 포함할 수 있다.
린스액공급부(650)는 식각챔버(100)에 린스액(L2)을 공급하는 것으로, 린스액공급부(650)와 식각챔버(100)를 연결하는 린스액라인부(70) 및, 린스액라인부(70)를 선택적으로 개폐하는 린스개폐부(71)를 구비할 수 있다.
세정액공급부(700)는 식각챔버(100)에 세정액(L3)을 공급하는 것으로, 세정액공급부(700)와 식각챔버(100)를 연결하는 세정액라인부(80) 및, 세정액라인부(80)를 선택적으로 개폐하는 세정개폐부(81)를 더 구비할 수 있다.
제1가압유지부(810)는 식각챔버(100)와 식각액공급부(600) 중 적어도 어느 하나를 가압 분위기로 유지시킨다. 이때 하나의 제1가압유지부(810)가 식각챔버(100)와 식각액공급부(600)를 통합하여 제어하거나, 각각 제1가압유지부(810)가 식각챔버(100)와 식각액공급부(600)에 각각 연결되어 개별적으로 제어할 수 있다.
또한, 식각챔버(100)로부터 배출되는 린스액(L2)과 세정액(L3) 중 적어도 어느 하나를 수용하는 가압저장부(126) 및, 가압저장부(126)를 가압 분위기로 유지하는 제2가압유지부(820)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 도 10에서처럼 식각챔버(100)에서 배출되는 린스액(L2)과 식각액(L3) 중 어느 하나를 외부로 배출하는 배출라인부(60) 및, 배출라인부(60)를 선택적으로 개폐하는 배출개폐부(61)를 더 구비할 수 있다.
즉, 식각챔버(100)의 배출구를 통해 외부로 배출되는 린스액(L2)과 식각액(L3) 중 어느 하나는 배출개폐부(61)를 개방시킨 후 배출라인부(60)를 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 도 11에서처럼 식각챔버(100)와 가압저장부(126)를 연결하는 가압배출라인부(50) 및, 가압배출라인부(50)를 선택적으로 개폐하는 가압개폐부(51)를 더 구비할 수 있다.
즉, 식각챔버(100)의 배출구를 통해 외부로 배출되는 린스액(L2)과 세정액(L3) 중 어느 하나는 가압개폐부(51)를 개방시킨 후 가압배출라인부(50)를 통해 가압저장부(126)에 저장할 수 있고, 가압저장부(126)의 압력을 외부로 배출시킨 상태에서 가압저장부(126)에 저장된 린스액(L2)과 식각액(L3) 중 어느 하나를 외부로 배출시킬 수 있다.
식각액공급부(600)의 식각액(L1) 공급 과정을 설명하면, 공급개폐부(22)와 회수개폐부(41)를 개방시켜 공급라인부(21)를 통해 식각챔버(100)의 투입구로 고온의 식각액(L1)을 공급하고, 식각챔버(100)의 배출구로 배출되는 식각액(L1)을 회수라인부(40)를 통해 식각액공급부(600)의 저장챔버(620)로 이동시킨다.
이와 동시에, 순환개폐부(31)와 린스개폐부(71)와 세정개폐부(81)를 폐쇄시키고, 배출개폐부(61) 또는 가압개폐부(51)를 폐쇄시킨다. 이때 순환라인부(30)와 린스액라인부(70) 및 세정액라인부(80)는 폐쇄되고, 배출라인부(60) 또는 가압배출라인부(50)가 폐쇄된다.
이 과정에서, 식각액공급부(600)는 식각액(L1)의 온도가 설정 온도 이하인 경우, 식각챔버(100)로의 식각액(L1)의 공급을 중지하고, 식각액(L1)을 설정 온도로 가열한다.
식각액(L1)의 온도가 설정 온도 이하인 경우, 순환개폐부(31)를 개방시켜 순환라인부(30)를 따라 식각액(L1)을 순환시키고, 공급개폐부(22)와 회수개폐부(41)는 폐쇄시킨다.
이 상태에서는, 공급개폐부(22)와 저장챔버(620)를 연결하는 공급라인부(21)의 일부 구간과 순환라인부(30)를 통해서만 식각액(L1)이 연속적으로 순환되며, 식각액(L1)은 히터(641)에 의해 설정 온도에 도달할 때까지 가열된다.
이후, 식각액(L1)의 온도가 설정 온도에 도달한 경우, 공급개폐부(22)와 회수개폐부(41)를 개방시켜 공급라인부(21)를 통해 식각챔버(100)의 투입구로 고온의 식각액(L1)을 공급하고, 식각챔버(100)의 배출구로 배출되는 식각액(L1)을 회수라인부(40)를 통해 식각액공급부(600)의 저장챔버(620)로 이동시킨다.
즉, 식각액공급부(600)의 식각액(L1) 공급 과정에서 식각액(L1)의 온도가 설정 온도 이하로 내려가는 경우, 식각 과정을 중지하고 식각액(L1)을 순환시켜 설정 온도로 가열하는 과정을 진행하며, 이를 통해 식각액(L1)을 공정에 적합한 온도로 유지시킬 수 있다.
린스액공급부(650)의 린스액(L2) 공급 과정을 설명하면, 린스개폐부(71)를 개방시켜 린스액라인부(70)를 통해 식각챔버(100)의 투입구로 상온의 린스액(L2)을 공급하고, 배출개폐부(61) 또는 가압개폐부(51)를 개방시킨다.
이와 동시에, 공급개폐부(22)와 회수개폐부(41)와 순환개폐부(31) 및 세정개폐부(81)를 폐쇄시킨다. 이때 공급라인부(21)와 회수라인부(40)와 순환라인부(30) 및 세정액라인부(80)가 폐쇄된다.
이 과정에서, 식각챔버(100)의 배출구를 통해 외부로 배출되는 린스액(L2)은 배출라인부(60)를 통해 외부로 배출되거나, 가압배출라인부(50)를 통해 가압저장부(126)에 저장될 수 있다.
세정액공급부(700)의 세정액(L3) 공급 과정을 설명하면, 세정개폐부(81)를 개방시켜 세정액라인부(80)를 통해 식각챔버(100)의 투입구로 세정액(L3)을 공급하고, 배출개폐부(61) 또는 가압개폐부(51)를 개방시킨다.
이와 동시에, 공급개폐부(22)와 회수개폐부(41)와 순환개폐부(31) 및 세정개폐부(81)를 폐쇄시킨다. 이때 공급라인부(21)와 회수라인부(40)와 순환라인부(30) 및 세정액라인부(80)가 폐쇄된다.
이 과정에서, 식각챔버(100)의 배출구를 통해 외부로 배출되는 세정액(L3)은 배출라인부(60)를 통해 외부로 배출되거나, 가압배출라인부(50)를 통해 가압저장부(126)에 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치는 개폐유닛(200) 및, 록킹유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 개폐유닛(200)은 식각챔버(100)를 개폐하기 위한 것으로, 개폐유닛(200)은 식각챔버(100)를 선택적으로 개방하는 챔버개폐부(210) 및, 챔버개폐부(210)를 구동시키는 개폐구동부(220)를 구비할 수 있다.
챔버개폐부(210)는 승강 가능하게 구비되며, 챔버개폐부(210)의 상단이 제2챔버(120)에 연결되고, 개폐구동부(220)는 챔버개폐부(210)와 연결되어 승강 구동력을 전달한다.
여기서, 챔버개폐부(210)는 수직하게 길이를 가질 수 있고, 챔버개폐부(210)의 상단이 제2챔버(120)의 측부에 연결될 수 있으며, 챔버개폐부(210)는 제2챔버(120)의 양측에 각각 배치될 수 있다.
개폐구동부(220)는 공압 또는 유압 실린더(Cylinder) 등을 사용할 수 있다. 이 경우 개폐구동부(220)의 하부에 로드가 출몰 가능하게 설치되고, 개폐구동부(220)의 로드는 하단이 챔버개폐부(210)의 하단에 수평하게 연결될 수 있다.
또한, 챔버개폐부(210)의 측면에는 후술 될 제2구속부(311)가 걸림 또는 걸림 해지되도록 제1구속부(211)가 오목하게 형성되며, 제1구속부(211)는 챔버개폐부(210)의 둘레를 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 이와 같은 챔버개폐부(210)는 개폐구동부(220)의 구동력에 의해 제2챔버(120)와 함께 개방 위치로 상승되거나 폐쇄 위치로 하강된다.
또한, 제1구속부(211)의 입구 부위는 개방된 방향으로 갈수록 상하 방향의 폭이 점진적으로 증가하도록 경사지게 형성될 수 있으며, 제1구속부(211)의 입구 부위가 넓게 형성되므로 후술 될 제2구속부(320)의 전단이 삽입될 때 간섭을 방지할 수 있다.
또한, 챔버개폐부(210)의 일측에는 상하 방향의 이동을 안내하기 위한 제1가이드부(230)가 더 구비될 수 있다. 제1가이드부(230)는 상하 방향으로 길이를 가질 수 있으며, 제1가이드부(230)의 일측에는 제1레일(231)이 상하 방향을 따라 형성될 수 있다. 즉 챔버개폐부(210)가 제1가이드부(230)와 결합된 상태에서 상하로 슬라이드 이동되므로 챔버개폐부(210)가 유동 없이 승강될 수 있다.
또한, 챔버개폐부(210)의 일측에는 제1가이드부(230)의 제1레일(231)을 따라 슬라이드 이동 가능하도록 연결부가 구비될 수 있으며, 챔버개폐부(210)의 연결부는 제1레일(231)과 암수로 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.
록킹유닛(300)은 개폐유닛(200)을 선택적으로 구속하기 위한 것으로, 록킹유닛(300)은 개폐유닛(200)의 이동을 구속하는 구속위치와 구속을 해제하는 해제위치 사이에서 이동된다.
록킹유닛(300)은 가압 분위기의 식각챔버(100)가 폐쇄되도록 개폐유닛(200)을 구속하고, 가압 분위기 해제시 개폐유닛(200)의 구속을 해제하는 것으로, 록킹유닛(300)은 록킹구동부(310) 및, 제1구속부(211)와 연동되어 개폐유닛(200)의 이동을 구속하는 제2구속부(320)를 구비할 수 있다.
록킹구동부(310)는 공압 또는 유압 실린더(Cylinder) 등을 사용할 수 있다. 이 경우 록킹구동부(310)의 일측에 로드가 출몰 가능하게 설치되고, 록킹구동부(310)의 로드는 전단에 제2구속부(320)가 연결될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 챔버개폐부(210)가 제2챔버(120)와 함께 구속위치로 하강되고, 제2구속부(320)가 록킹구동부(310)의 구동력에 의해 일측으로 전진하여 제1구속부(211)에 걸림 위치될 수 있다. 이때 제2구속부(320)의 전단이 제1구속부(211)에 삽입되고, 제1구속부(211)가 제2구속부(320)에 의해 상하 방향으로 걸림 위치될 수 있다.
제2구속부(320)의 전단에는 제1구속부(211)에 삽입시 제1구속부(211)의 측면을 감싸도록 파지홈(321)이 오목하게 형성될 수 있다. 파지홈(321)은 제1구속부(211)와 파지홈(321)은 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 록킹유닛(300)의 일측에는 제2구속부(320)의 이동을 안내하기 위한 제2가이드부(330)가 더 구비될 수 있다. 제2가이드부(330)는 양측으로 길이를 가질 수 있으며, 제2가이드부(330)의 일측에는 제2레일(331)이 양측을 따라 형성될 수 있다. 즉 제2구속부(320)가 제2가이드부(330)와 결합된 상태에서 양측으로 슬라이드 이동되므로 제2구속부(320)가 유동 없이 이동될 수 있다.
또한, 제2구속부(320)의 일측에는 제2가이드부(330)의 제2레일(331)을 따라 슬라이드 이동 가능하도록 연결부가 구비될 수 있으며, 제2구속부(320)의 연결부는 제2레일(331)과 암수로 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 제1챔버(110)와 개폐유닛(200) 및 록킹유닛(300)은 베이스부(10)에 설치될 수 있다. 제1챔버(110)는 베이스부(10)에 수평하게 고정될 수 있고, 챔버개폐부(210)가 베이스부(10)를 통해 수직하게 관통 결합될 수 있으며, 제1구속부(211)는 베이스부(10)의 하부에서 구속위치와 구속이 해지되는 해지위치로 승강될 수 있다.
또한, 개폐구동부(220)는 베이스부(10)의 하부에 수직하게 결합될 수 있고, 개폐구동부(220)의 로드가 하부로 출몰할 수 있으며, 개폐구동부(220)의 로드와 캠버개폐부(210)의 하단이 측방으로 연결될 수 있다.
또한, 록킹구동부(310)는 베이스부(10)의 하부에 수평하게 결합될 수 있고, 제2구속부(320)는 베이스부(10)의 하부에서 제1구속부(211)와 걸림 또는 걸림 해지될 수 있으며, 제2가이드부(330)는 베이스부(10)의 하부에 수평하게 결합된 상태로 제2구속부(320)를 안내할 수 있다.
이하, 도 13과 14를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 식각방법을 설명하면 다음과 같으며, 전술한 구성과 동일 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않도록 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각방법을 보여주기 위한 블럭도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각방법에서 식각 단계를 보여주기 위한 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각방법은 도 16과 17에서처럼 로딩 단계(S100)와, 가압 단계(S200)와, 식각 단계(S300)와, 린스 단계(S400)와, 세정 단계(S500)와, 건조 단계(S600)와, 감압 단계(S700) 및, 언로딩 단계(S800)를 포함한다.
로딩 단계(S100)는 대상체(W)를 거치대(401)(402)의 상부에 안착시키는 과정이다. 로딩 단계(S100)는 제2챔버(120)를 개방시킨 후 대상체(W)를 거치대(401)(402)의 상부에 대상체(W)를 안착시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로딩 단계(S100)는 제2챔버(120)를 개방시키고, 거치대(401)의 지지핀(411)에 대상체(W)를 안착시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로딩 단계(S100)는 상승 단계(S110)와, 공급 단계(S120) 및, 하강 단계(S130)를 포함할 수 있다.
상승 단계(S110)는 승강구동부(540)를 구동시켜 승강부(400)를 대상체(W) 지지 위치로 상승시키는 과정이다. 상승 단계(S110)는 승강구동부(540)의 승강 구동력에 의해 승강핀(530)이 제2체결부(112)의 내부에서 상승하고, 지지핀(520)의 상단이 통로(430)를 통해 거치대(402)의 상부에 위치된다.
대상체 공급 단계(S120)는 개방된 압력실(101)을 통해 대상체(W)를 투입시켜 지지핀(520)의 상단에 대상체(W)를 안착시키는 과정으로, 지지핀(520)의 상단에 안착된 대상체(W)는 거치대(402)의 상부에 이격 위치된다.
하강 단계(S130)는 승강부(500)를 하강시켜 대상체(W)를 거치대(402)에 안착시키는 과정이다. 하강 단계(S130)에서는 대상체(W)가 거치대(402)의 식각성능향상부(412)에 수평하게 안착된다.
이때, 지지핀(520)의 상단이 통로(330)를 통해 안착면(412a)의 하부에 위치되고, 대상체(W)의 가장자리가 안착면(412a)에 안착되며, 안착면(412a)에 안착된 대상체(W)의 상면은 돌출부(412b)의 상단보다 낮게 위치된다.
가압 단계(S200)는 제2챔버(120)를 제1챔버(110)에 결합시켜 압력실(101)을 폐쇄시킨 후, 가압부(800)를 구동시켜 압력실(101)에 기체(N2 등)를 공급하여 압력실(101)을 설정압력으로 가압한다.
식각 단계(S300)는 식각액공급부(600)를 구동시켜 제1노즐(130)의 제1토출구(131)를 통해 고온의 식각액(L1)을 분사하며, 회전구동부(440)를 구동시켜 거치대(401)(402)를 회전(10~500rpm 등)시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 단계(S300)는 거치대(401)의 지지핀(411)에 안착된 대상체(W)에 식각액(L1)을 분사할 수 있으며, 거치대(401)와 함께 회전하는 대상물(W)에 식각액(L1)이 분사되는 경우, 식각액(L1)은 원심력에 의해 대상물(W)의 가장자리를 통해 외부로 탈락되면서 수용부(123)에 수용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 식각 단계(S300)는 거치대(402)의 식각성능향상부(412)에 안착된 대상체(W)에 식각액(L1)이 분사되며, 대상체(W)는 돌출부(412b)의 내부에 수용된 식각액(L1)에 잠긴 상태로 식각이 이루어질 수 있다.
거치대(402)와 함께 회전하는 대상물(W)에 식각액(L1)이 분사되는 경우, 식각액(L1)은 원심력에 의해 대상물(W)의 가장자리를 통해 외부로 탈락되면서 수용부(123)에 수용될 수 있다.
고온의 식각액(L1)은 대기에 의해 온도를 쉽게 빼앗기는데, 대상체(W)의 상부로 분사된 식각액(L1)이 원심력에 의해 가장자리로 펼쳐지는 경우, 열손실에 의해 대상체(W)의 중심측과 가장자리측의 세정액(L1)은 온도차가 커지고, 대상체(L1)의 가장자리측은 중심측보다 상대적으로 식각이 이루지지 않을 수 있다.
즉, 대상체(W)가 돌출부(412b) 내에 수용된 식각액(L1)에 잠긴 상태에서 식각이 이루어지므로, 식각액(L1)의 온도 편차를 줄일 수 있고, 이를 통해 대상체(W)의 표면을 균일하게 식각할 수 있다.
또한, 식각 단계(S300)에서는 수용부(123)에 수용된 식각액(L1)이 배출부(125)를 통해 외부의 식각액공급부(600)로 이동시키거나, 별도의 저장부(미도시)로 이동시킬 수 있고, 식각액공급부(600)는 식각액(L1)을 식각액 투입구(121)를 통해 고온(175? 등)으로 공급할 수 있으며, 압력실(101)의 내부로 공급된 식각액(L1)을 순환시켜 식각액 투입구(121)를 통해 재공급시킬 수 있다.
이때, 식각액 투입구(121)를 통해 압력실(101)로 공급되는 식각액(L1)은 식각액공급부(600)에 의해 설정 온도로 유지될 수 있으며, 식각액공급부(600)는 식각액(L1)의 온도를 조절하여 원하는 에칭율과 선택비를 얻을 수 있다.
린스 단계(S400)는 식각챔버(100) 내에 린스액(L2)을 공급하여 대상체(W)를 세정하기 위한 과정이다. 린스 단계(S400)는 식각액공급부(600)를 구동시켜 제2노즐(300)의 제2토출구(310)를 통해 상온의 린스액(인산: H3PO4 등, L2)을 분사하여 대상체(W)를 일정 시간 동안 식혀주고, 대상체(W)에 남아있는 부산물과 식각액(L1)을 제거한다.
또한, 린스 단계(S400)는 식각액 투입구(121) 또는 별도의 투입구(미도시)를 통해 린스액(L2)을 공급할 수 있고, 린스 단계(S400)에서는 압력실(101)을 가압 분위기로 유지시키거나, 압력실(101)의 내부 압력을 외부로 배출시켜 압력실(101)을 대기압 상태로 유지시킬 수 있다. 린스 단계(S400)에서는 수용부(123)에 수용된 린스액(L2)이 배출부(125)를 통해 외부의 저장부(가압 탱크, 드레인 탱크 등, 미도시)로 배출시킬 수 있다.
식각 단계(S300)와 린스 단계(S400)는 식각액(L1)의 공급 방향과 린스액(L2)의 공급 방향이 다르도록 식각액(L1)과 린스액(L2)을 공급하며, 식각액(L1)과 린스액(L2)은 대상체(W)의 중심부(W1)로 갈수록 분사 위치가 가까워진다.
세정 단계(S500)는 제2챔버(120)의 세정액 투입구(122)를 통해 세정액(물 등, L3)을 공급함과 동시에, 회전구동부(440)의 회전력 전달에 의해 거치대(401)(402)가 회전될 수 있다. 세정 단계(S500)에서는 수용부(123)에 수용된 세정액(L3)이 배출부(125)를 통해 저장부(가압 탱크, 드레인 탱크 등, 미도시)로 배출시킬 수 있다.
건조 단계(S600)는 대상체(W)를 건조시키는 과정이다. 건조 단계(S600)의 건조 방식은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하며, 건조 단계(S600)에서는 회전구동부(340)의 회전력 전달에 의해 거치대(401)(402)가 회전될 수 있다.
건조 단계(S600)와 세정 단계(S500)에서는 압력실(101)을 가압 부위기로 유지시키거나, 압력실(101)의 내부 압력을 외부로 배기시켜 대기압 상태에서 세정 및 건조를 실시할 수 있다. 예를 들어 배기부(900)를 구동시키거나 제2챔버(120)를 개방시키는 방식으로 압력실(101)의 내부 압력을 배출시킬 수 있다.
감압 단계(S700)는 압력실(101)의 내부 압력을 외부로 배출시키는 과정이다. 감압 단계(700)는 배기부(900)를 구동시켜 압력실(101)의 압력을 외부로 배출시키며, 배기부(900)의 압력 배출에 의해 압력실(101)이 대기압 상태로 전환된다.
언로딩 단계(S800)는 대상체(W)를 외부로 배출시키는 과정이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 언로딩 단계(S800)는 제2챔버(120)를 개방시킨 후 거치대(401)의 지지핀(411)에 안착된 대상체(W)를 외부로 배출시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 언로딩 단계(S800)는 제2챔버(120)를 개방시킨 후 승강부(400)를 상승 위치시키고, 대상체(W)를 압력실(101)의 외부로 배출시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치 및 그 식각방법은 식각액(L1)과 린스액(L2) 분사를 위한 제1노즐(130)과, 세정액(L3) 분사를 위한 제2노즐(140)이 서로 다른 각도로 설치되므로, 제1노즐(130)과 제2노즐(140)의 일단이 대상체의 중심부까지 간섭 없이 연장될 수 있고, 이를 통해 식각액(L1)과 린스액(L2) 및 세정액(L3)을 대상체(W)에 넓은 면적으로 분사할 수 있다.
그리고, 식각시 식각챔버(100)의 내부가 가압 분위기로 유지시킴으로써, 기화 현상을 방지할 수 있어 식각액(L1)의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있고, 식각 선택비를 향상시킬 수 있다.
또한, 식각액(L1)의 농도가 일정하게 유지되므로, 식각액(L1)의 농도를 유지시키기 위한 별도의 탈이온수 및 식각액의 추가 투입이 요구되지 않아 제품 수율을 향상시킬 수 있고, 식각액(L1) 소모량의 감소 등을 달성할 수 있어 경제적인 측면에서 비용을 크게 절감시킬 수 있으며, 대상체(W)가 식각액(L1)에 잠긴 상태에서 식각이 이루어지므로, 식각액(L1)의 액막을 두껍게 형성시킬 수 있어 식각 성능을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 식각장치 및 그 식각방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 베이스부 21: 공급라인부
22: 공급개폐부 30: 순환라인부
31: 순환개폐부 40: 회수라인부
41: 회수개폐부 50: 가압배출라인부
51: 가압개폐부 60: 배출라인부
61: 배출개폐부 70: 린스액라인부
71: 린스개폐부 80: 세정액라인부
81: 세정개폐부 100: 식각챔버
101: 압력실 110: 제1챔버
111: 제1체결부 112: 제2체결부
120: 제2챔버 121: 식각액투입구
122: 세정액투입구 123: 수용부
124: 경사부 125: 배출부
126: 가압저장부 130: 제1노즐
131: 제1토출구 140: 제2노즐
141: 제2토출구 200: 개폐유닛
210: 챔버개폐부 211: 제1구속부
220: 개폐구동부 230: 제1가이드부
231: 제1레일 300: 록킹유닛
310: 록킹구동부 320: 제2구속부
321: 파지홈 330: 제2가이드부
331: 제2레일 401, 402: 거치대
411: 지지핀 412: 식각성능향상부
412a: 안착면 412b: 돌출부
420: 회전축 430: 통로
440: 회전구동부 500: 승강부
510: 몸체 520: 지지핀
530: 승강핀 540: 승강구동부
600: 식각액공급부 610: 연결부
620: 저장챔버 630: 펌핑부
640: 온도유지부 641: 히터
642: 온도제어부 650: 린스액공급부
700: 세정액공급부 710: 연결부
800: 가압부 810: 제1가압유지부
820: 제2가압유지부 900: 배기부
L1: 식각액 L2: 린스액
L3: 세정액 W: 대상체
W1: 중심부

Claims (19)

  1. 대상체가 안착되는 식각챔버;
    상기 식각챔버에 제1각도로 삽입되며, 식각액이 공급되는 제1노즐; 및
    상기 식각챔버에 제2각도로 삽입되며, 세정액이 공급되는 제2노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 단부가 상기 대상체의 중심부로 연장되는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐과 상기 제2노즐은 상기 대상체의 중심부로 연장될수록 가까워지는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대상체를 승강시키기 위한 승강부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 승강부는, 승강 가능한 몸체 및,
    상기 몸체로부터 상부로 돌출되며, 상기 대상체의 하부를 지지하는 승강핀;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 식각챔버는,
    제1챔버; 및
    상기 제1챔버의 일측에 개폐 가능하게 구비되며, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐이 삽입되도록 식각액 투입구와 세정액 투입구가 형성되는 제2챔버;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 식각액 투입구와 연결되며, 상기 식각액을 공급하기 위한 식각액공급부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 식각액공급부는, 상기 식각챔버의 내부로 공급된 상기 식각액을 순환시켜 상기 식각액 투입구를 통해 재공급시키는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 식각액공급부는,
    상기 식각액을 저장하며, 상기 식각액 투입구와 연결되는 저장챔버;
    상기 연결부에 설치되어 상기 식각액을 설정 온도로 가열하는 히터;
    상기 연결부를 선택적으로 개폐시키는 밸브; 및
    상기 연결부에 펌핑 압력을 전달하는 펌프;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1챔버의 내부에는 수용부;가 더 구비되며,
    상기 수용부의 바닥면에는 가장자리를 따라 하향 경사지게 형성된 경사부;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 식각챔버의 내부를 가압하기 위한 가압부; 및
    상기 식각챔버의 내부 압력을 외부로 배출시키는 배기부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
  12. 개방된 식각챔버의 내부에 대상체를 안착시키는 로딩 단계;
    상기 식각챔버를 폐쇄시킨 후 상기 식각챔버의 내부를 가압하는 가압 단계;
    상기 식각챔버 내에 식각액을 공급하여 상기 대상체를 식각하는 식각 단계;
    상기 식각챔버 내에 린스액을 공급하여 상기 대상체에 남아있는 부산물과 상기 식각액을 제거하는 린스 단계;
    상기 식각챔버 내에 세정액을 공급하여 상기 대상체에 남아있는 상기 린스액을 제거하는 세정 단계; 및
    상기 식각챔버를 개방시킨 후 상기 대상체를 외부로 배출시키는 언로딩 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 식각 단계는 상기 대상체의 중심부측으로 상기 식각액을 이동시키면서 공급하며,
    상기 린스 단계는 상기 식각액의 이동 방향과 다른 방향으로 상기 린스액을 이동시키면서 상기 린스액을 공급하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 식각 단계와 상기 린스 단계는 상기 식각액의 공급 방향과 상기 린스액의 공급 방향이 다르도록 상기 식각액과 상기 린스액을 공급하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 식각액과 상기 린스액은 상기 대상체의 중심부로 갈수록 분사 위치가 가까워지는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 언로딩 단계 또는 상기 언로딩 단계의 이전에는, 상기 대상체를 건조시키는 건조 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 식각 단계는, 식각액공급부에 의해 상기 식각챔버의 내부로 공급된 상기 식각액을 순환시켜 상기 식각챔버의 내부로 재공급시키는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 언로딩 단계의 이전에는, 상기 식각챔버의 내부 압력을 외부로 배출시키는 감압 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 식각액은 HF, NHO3, H2O2, IPA, NH4OH, H2O, H3PO4, H2SO4 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 식각방법.
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