KR101150022B1 - 에칭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에칭장치에 관한 것으로, 피처리 소재를 수평하게 이동시키는 이송롤러 및 상기 소재의 상부에 설치되어 에칭액을 분사하는 다수개의 에칭노즐을 포함하되, 상기 소재의 상부에는 공기를 분사하여 상기 에칭액을 외측으로 흘려보내는 에어노즐이 구비되고, 상기 소재의 양측단부에는 상기 에칭액을 흡입하여 제거하는 진공흡입유닛이 구비되어 소재 표면에 고이는 잔존 에칭액을 신속하게 제거할 수 있는 에칭장치를 제공한다.

Description

에칭장치{APPARATUS FOR ETCHING}

본 발명은 처리하고자 하는 소재에 에칭액을 분사하여 회로 패턴을 형성하는 에칭장치에 관한 것으로, 특히, 소재에 분사된 후 잔존하는 에칭액을 급속으로 제거하여 에칭의 품질을 향상시킬 수 있는 에칭장치에 관한 것이다.

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 패턴형상가공방법으로 최근 반도체제조공정에 널리 활용되고 있다.

이러한 에칭가공법에 의해 제조되는 제품의 품질은 크게 에칭액과 에칭장치에 관련된다. 구체적으로, 에칭액의 종류, 온도, 농도 등과, 에칭장치에서 노즐의 형상, 개수, 크기, 간격, 배치, OSC, 소재이동속도 등의 다양한 조건이 에칭 품질의 변수로 작용한다. 이를 간단히 정리하면, 에칭의 품질은 소재에 에칭액이 어떠한 형태로 분사되는지가 관건이라고 할 수 있다. 즉, 노즐에 의해 분사된 에칭액이 소재에 직접 접촉되는 것(분사에칭)과, 직접 접촉되지 않고 잔존하는 에칭액에 의해 침지되는 것(dipping)은 품질에 큰 차이를 가져올 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 에칭공정에서는 puddling이 발생하게 된다. 여기서, puddling은 소재 표면에 분사된 에칭액이 과도하게 고이는 현상으로 불균일한 에칭 등 기대와 다른 에칭을 야기하여 제품의 품질을 저하시킨다. 이러한 puddling은 일반 에칭장치에서 노즐의 개수, 피치 또는 배열 등에 따라 대소의 차이만 있을 뿐 필연적으로 발생하는 것이어서 이를 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 반드시 강구되어야 한다.

이에 관련 업계에서는 puddling을 제거하기 위한 방법을 지속적으로 개발하고 있으며, 다음과 같은 몇 가지 방법들이 공지되어 있다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(11)의 상부에 설치되는 분사노즐(12)과, 상기 분사노즐(12)과 인접하는 분사노즐(도면 미도시) 사이에 설치되는 흡입유닛(13)으로 구성되어 분사된 에칭액을 상기 기판(11)의 외측으로 배출시키고, 잔존하는 에칭액은 상기 흡입유닛(12)을 이용하여 제거하는 에칭장치(10)(이하, “종래기술 1”이라 함)가 공지되어 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(21)을 수직으로 세워 이동시키는 이송롤러(22)와, 상기 기판(21)의 전면과 후면에 설치되어 오실레이션 운동을 하는 노즐(23) 및 노즐 파이프(24)로 구성되어 에칭액을 균일하게 분사하는 동시에 분사된 에칭액은 하부로 배출시키는 에칭장치(20)(이하, “종래기술 2”라 함)도 공지되어 있다.

한편, 기판의 상부와 하부에 공급되는 에칭액의 농도를 서로 다르게 하여 기판의 상부 및 하부에 각각 독립적으로 회로 패턴을 형성함으로써 미세한 피치(pitcho)의 회로 패턴을 형성할 수 있는 에칭장치(이하, “종래기술 3”이라 함)도 공지되어 있다.

그러나 종래기술 1의 경우에는 상기 흡입유닛(13)이 상기 분사노즐(12)의 스프레이선상에 위치하여 에칭액의 분사 경로를 방해함으로써 현실적으로 제 기능을 발휘하기 어려운 문제점이 있고, 종래기술 2의 경우에는 상기 기판(21)이 수직으로 세워진 상태에서 에칭액이 분사되기 때문에 분사된 에칭액이 상기 기판(21)을 타고 아래쪽으로 흐르게 되어 상기 기판(21)의 상단과 하단 사이에 패턴이 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.

참고적으로, 종래기술 3에 개시되어 있는 미세 피치의 회로 패턴 형성은 일반적인 피치의 회로 패턴 형성과는 차원이 다른 것이다. 즉, 약간의 변화만으로도 미세 피치 회로 패턴의 형성 여부를 결정지을 수 있으므로 puddling을 제거하여 에칭액을 원활하게 공급하는 것은 패턴 형성에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소재에 분사된 후 잔존하는 에칭액을 소재의 양측 방향으로 신속하게 밀어 제거할 수 있는 에칭장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 에칭액의 분사 경로를 안정적으로 확보할 수 있는 에칭장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소재가 챔버 내로 인입될 때 발생하는 액적을 방지할 수 있는 에칭장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소재가 챔버 밖으로 배출되어 세정단계로 진입하기 전에 잔존 및 비산된 에칭액을 완전하게 제거할 수 있는 에칭장치를 제공하는 데 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 피처리 소재를 수평하게 이동시키는 이송롤러 및 상기 소재의 상부에 설치되어 에칭액을 분사하는 다수개의 에칭노즐을 포함하되, 상기 소재의 상부에는 공기를 분사하여 상기 에칭액을 외측으로 흘려보내는 에어노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 에칭장치를 제공한다.

이 경우, 상기 에어노즐은 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

또한, 상기 에어노즐의 하단부는 상기 소재의 중심으로부터 양측 방향으로 절곡될 수 있다.

또한, 상기 에어노즐은 상기 다수개의 에칭노즐 사이에 각각 설치될 수 있다.

한편, 상기 에칭장치는 상기 소재의 양측단부에 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 에칭장치는 상기 소재의 상면에 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 에칭장치는 상기 소재의 에칭이 이루어지는 구역의 전단부와 후단부에 각각 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 진공흡입유닛은 흡입력을 발생시키는 펌프 및 상기 펌프에 연결되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입구를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 소재에 분사된 에칭액을 에어노즐과 진공흡입유닛을 이용하여 소재의 양측 방향으로 신속하게 배출시켜 흡입함으로써 소재 표면에 에칭액이 과도하게 고이는 현상, 즉, puddling을 방지할 수 있다.

또한, 진공흡입유닛이 에칭존의 전단부와 후단부에 설치되어 에칭액의 분사 경로를 확보함으로써 잔존 에칭액이 아닌 분사 에칭액에 의한 직접적인 에칭이 이루어질 수 있다.

뿐만 아니라, 에칭존의 전단부에 설치되는 진공흡입유닛을 이용하여 소재의 챔버 인입시 최초 에칭노즐에 의해 발생하는 액적을 효과적으로 방지할 수 있다.

아울러, 에칭존의 후단부에 설치되는 진공흡입유닛을 이용하여 최종 에칭노즐에 의해 발생된 잔존 및 비산 에칭액까지 제거함으로써 세정공정 진입 전에 최상의 상태를 유지할 수 있다.

종국적으로, 상술한 제반 효과에 따라 에칭의 품질이 현저하게 향상될 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 에칭장치를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 측면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 정면도,
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 정면도.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이 에칭공정에서 필연적으로 나타나는 puddling은 소재의 상면에서만 발생하고, 하부에서는 발생하지 않는다. 왜냐하면, 소재의 하면에서는 분사된 에칭액이 중력에 의해 수직으로 떨어져 제거되지만, 상면에서는 분사된 에칭액이 고일 수 밖에 없기 때문이다. 결국, puddling을 제거하기 위해서는 잔존 에칭액이 소재의 중심부로부터 양측으로 빠져나가야 한다.

구체적으로, 에칭노즐에서는 에칭액이 계속적으로 분사되기 때문에 소재에 도달한 에칭액이 양측으로 빠져나가기 전에 새로운 에칭액이 공급되고, 이에 따라 소재 표면에는 항상 일정량의 에칭액이 고이게 된다. 이처럼 소재 표면에 에칭액이 고일 수 밖에 없는 것은 소재에서 양측 방향을 제외하고는 에칭액이 빠져나갈 수 있는 공간이 존재하지 않기 때문이다. 즉, 막혀있기 때문이다.

이에, 본 발명에서는 소재 표면에 고여있는 에칭액을 소재의 양측 방향으로 신속하게 제거하기 위한 에칭장치를 제공하고자 한다. 이하, 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 측면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 정면도, 도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 정면도이다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치(100)는 이송롤러(130)와, 에칭노즐(140) 및 에어노즐(150)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 이송롤러(130)는 처리하고자 하는 소재(110)를 전처리공정에서 에칭공정을 거쳐 후속공정까지 연속적으로 수평 이동시키기 위한 수단으로 본 발명이 적용되는 에칭공정에서는 챔버(120)의 전단과 후단을 관통하여 설치된다.

다음으로, 상기 에칭노즐(140)은 상기 소재(110)의 표면에 에칭액(E)을 분사하기 위한 수단으로 상기 소재(110)의 상부 및/또는 하부에 설치되는 파이프(141)에 일정한 간격으로 다수 형성된다.

마지막으로, 상기 에어노즐(150)은 상기 소재(110)에 공기(A)를 분사하여 잔존 에칭액(E')을 외측으로 신속하게 밀어내기 위한 수단으로 상기 소재(110)의 상부에 다수 설치된다. 이 경우, 상기 에어노즐(150)의 설치개수는 특별히 제한되지 않으며, 상기 소재(110)의 크기, 상기 잔존 에칭액(E')의 발생 정도 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서는 상기 잔존 에칭액(E')을 상기 소재(110)의 중심으로부터 양측(side) 방향으로 밀어낼 수 있도록 상기 에어노즐(150)의 하단부가 상기 소재(110)의 양측으로 절곡되는 것을 특징적인 구성으로 한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소재(110)의 중심에 위치하는 에어노즐(150a)로부터 외측에 위치하는 에어노즐(150b)로 갈수록 절곡각도를 크게 구성함으로써 상기 공기(A)에 의해 상기 잔존 에칭액(E')이 상기 소재(110)의 양측 방향으로 신속하게 배출되도록 한 것이다.

이 경우, 상기 잔존 에칭액(E')을 보다 효과적으로 배출시키기 위해서는 상기 에어노즐(150)이 상기 에칭노즐(140)과 인접하는 에칭노즐(140') 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 에칭노즐(140)(140')을 통해 분사되는 상기 에칭액(E)이 서로 만나는 부분(P)에서는 상기 잔존 에칭액(E')의 두께가 두꺼워지기 때문에 이러한 부분(P)을 제거하지 않으면 에칭이 불균일해질 수 밖에 없기 때문이다.

이상으로 본 발명의 기본적인 구성에 대해 설명하였다. 본 발명은 에칭의 품질을 보다 향상시키기 위해 상술한 구성 외에 추가적인 구성을 구비할 수 있는 바 이하에서는 이에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 상기 에칭장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 진공흡입유닛(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 진공흡입유닛(160)은 상기 에어노즐(150)에 의해 상기 소재(110)의 양측으로 이동되는 상기 잔존 에칭액(E')를 흡입하여 제거하기 위한 구성으로, 이를 위하여 상기 소재(110)의 양측단부, 보다 상세하게는, 상기 에어노즐(150)과 대응되는 위치에 각각 설치된다.

이 경우, 상기 진공흡입유닛(160)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 소재(110)의 상면에 설치되는 것도 가능하다. 이와 같이 설치하면, 상기 진공흡입유닛(160)이 상기 소재(110) 위에서 상기 잔존 에칭액(E')을 직접 흡입하여 보다 원활한 에칭액 배출을 기대할 수 있다.

한편, 에칭이 이루어지는 구역, 즉, 에칭존의 전단부와 후단부에도 진공흡입유닛(161)(162)이 설치될 수 있다. 이처럼 본 발명에서는 상기 진공흡입유닛(161)(162)을 상기 에칭노즐(140) 사이에 설치하지 않고 상기 챔버(120)의 전단부 및 후단부에 설치함으로써 상기 에칭노즐(140)의 분사 경로를 확보할 수 있다. 즉, 종래 상기 에칭노즐(140)의 방해물로 작용하던 상기 진공흡입유닛(161)(162)의 형성 위치를 변경함으로써 상기 소재(110)가 상기 잔존 에칭액(E')이 아닌 상기 에칭액(E)에 의해 직접적으로 에칭될 수 있도록 한 것이다.

상술한 바와 같이 구성하면 액적을 방지하는 효과도 얻을 수 있어 바람직하다. 즉, 상기 소재(110)가 상기 챔버(120) 내로 최초 인입되면 상기 에칭노즐(140) 중 첫번째 에칭노즐에 의해 분사된 에칭액이 튀어 액적이 발생할 수 밖에 없는데, 이러한 액적은 에칭과정을 미리 진행시키기 때문에 에칭의 품질에 악영향을 미친다. 따라서 본 발명에서는 상기 소재(110)의 인입부에 상기 진공흡입유닛(161)을 설치하여 액적을 흡입, 제거하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 소재(110)가 상기 챔버(120) 밖으로 배출될 때에도 상기 진공흡입유닛(162)이 상기 에칭노즐(140) 중 최종 에칭노즐에 의해 분산된 에칭액을 최종적으로 제거하기 때문에 최적의 상태로 세정공정에 진입할 수 있다.

한편, 상기 진공흡입유닛(161)(162)은 흡입력을 발생시키는 진공펌프(도면 미도시)와, 상기 진공펌프에 연결되어 상기 잔존 에칭액(E')을 흡입하는 진공흡입구(163)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 잔존 에칭액(E')은 상기 진공흡입구(163)에 연결되는 흡입배관(165)를 통해 에칭액조(도면 미도시)로 회수된다. 이상으로 상기 진공흡입유닛(161)(162)의 구체적인 구성에 대해 설명하였으나 본 발명에서 상기 진공흡입유닛(161)(162)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다양한 형태로 변형 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상기 진공흡입유닛(161)(162)에 상기 진공흡입구(163)를 지지하기 위한 지지롤(164)을 추가 구성하는 것도 가능하나, 상기 지지롤(164)은 상기 에칭액(E)의 분사 경로를 방해할 수 있으므로 본 발명에서는 이를 생략하는 것이 바람직하다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에칭장치의 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 이하에서는 도 3 내지 도 5를 계속 참고하여 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 상기 이송롤러(130)의 회전으로 상기 소재(110)가 상기 챔버(120) 내로 진입된다. 진입과 동시에 상기 소재(110)에는 상기 에칭노즐(140) 중 최초 에칭노즐로부터 분사되는 에칭액(E)이 튀어 액적이 발생하게 된다. 이 경우, 상기 액적은 상기 진공흡입유닛(161)에 의해 흡입되어 상기 흡입배관(165)을 통해 상기 에칭액조로 회수된다.

이후, 상기 소재(110)가 상기 에칭노즐(140)의 분사영역에 진입하면서 에칭이 시작된다. 이 경우, 상기 소재(110)의 표면에는 상기 잔존 에칭액(E')이 발생하게 되는데, 이렇게 발생된 상기 잔존 에칭액(E')은 상기 에어노즐(150)로부터 분사되는 상기 공기(A)에 의해 양측 방향으로 신속하게 배출된 후 상기 진공흡입유닛(160)에 의해 흡입, 제거된다.

마지막으로, 상기 소재(110)는 상술한 바와 같은 일련의 에칭 공정을 거친 후 상기 챔버(120) 밖으로 배출된다. 이 경우, 상기 에칭노즐(140) 중 최종 에칭노즐에 의해 발생된 상기 잔존 에칭액(E')은 상기 진공흡입유닛(162)에 의해 제거된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 반도체 기판의 표면을 에칭처리하는 장치에 관한 것으로서, 구체적으로, Lead Frame, BOC(Board On Chip), COF(Chip On Film) 등 에칭처리에 의해 반도체 배선 기판을 제조하는 공정에 활용할 수 있다.

100 : 에칭장치 110 : 소재
120 : 챔버 130 : 이송롤러
140, 140' : 에칭노즐 141 : 파이프
150, 150a, 150b : 에어노즐 160 : 진공흡입유닛
161, 162 : 진공흡입유닛 163 : 진공흡입구
164 : 지지롤 165 : 흡입배관
A : 공기 E : 에칭액
E' : 잔존 에칭액 P : 에칭액 교차 지점

Claims (8)

1. 피처리 소재를 수평하게 이동시키는 이솔롤러와;
   상기 소재의 상부에 설치되어 에칭액을 분사하는 다수개의 에칭노즐; 및
   상기 소재의 상부에 설치되어 공기를 분사함으로써 상기 에칭액을 외측으로 흘려보낼 수 있도록 하단부가 상기 소재의 중심으로부터 양측 방향으로 절곡되는 에어노즐;
   을 포함하여 구성되는 에칭장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어노즐은 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어노즐은 상기 다수개의 에칭노즐 사이에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 에칭장치는,
   상기 소재의 양측단부에 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 에칭장치는,
   상기 소재의 상면에 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 에칭장치는,
   상기 소재의 에칭이 이루어지는 구역의 전단부와 후단부에 각각 설치되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 진공흡입유닛은,
   흡입력을 발생시키는 펌프; 및
   상기 펌프에 연결되어 상기 에칭액을 흡입하는 진공흡입구;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.

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