KR100272513B1 - 유리기판의 식각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유리기판 식각장치는 식각액 공급관과 식각액 배출관을 갖는 용기와, 용기 내에 설치되며 복수의 구멍을 갖는 다공판과, 다공판 아래에 설치되고 다공판으로 기포를 제공하는 버블판과, 식각액 배출관과 연결되어 식각액을 정화하는 필터와, 필터와 연결되어 필터에서 정화된 식각액을 저장하는 버퍼탱크와, 버퍼탱크와 연결되어 버퍼탱크로부터 제공받은 식각액과 새로운 식각액 화합물을 혼합하는 화합물 혼합탱크와, 화합물 혼합탱크와 식각액 공급관과 연결되어 화합물 혼합탱크 안의 식각액을 식각액 공급관을 통해 용기 안으로 공급되도록 압력을 제공하는 펌프로 구성된다.

Description

유리기판의 식각장치
본 발명은 유리기판의 식각장치에 관한 것으로, 특히 유리기판에 식각액(etchant)을 고르게 제공하여 유리기판을 균일하게 식각할 수 있는 유리기판 식각장치에 관한 것이다.
근래에 LCD(Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판표시장치가 연구되고 있다. 그 중에서도 LCD가 여러가지의 단점에도 불구하고 화질이 우수하며 저전력을 사용한다는 점에서 근래에 가장 활발하게 연구되고 있다.
이 LCD를 채용한 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터가 현재 시중에 시판되고 있지만, 아직도 해결해야 할 문제가 여러가지 존재하는 실정이다. 특히, 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등은 사용자가 항상 휴대하고 다니기 때문에 크기나 중량을 줄이는 것이 LCD개발의 주요한 성공요건이 되고 있다.
LCD의 크기나 무게를 줄이기 위해서는 여러가지 방법이 적용될 수 있지만, 그 구조나 현재 기술상 LCD의 필수 구성요소의 중량이나 크기를 줄이는 것은 한계가 있다. 반면에 LCD의 가장 기본적인 구성요소인 유리기판은 기술이 진전되어 감에 따라 그 중량을 줄일 수 있는 여지가 남아 있다. 특히, 유리기판은 LCD를 구성하는 구조중에서 가장 중량이 크기 때문에 그 중량을 줄이기 위한 연구가 계속되고 있다.
유리기판의 중량을 줄인다는 것은 기판의 두께를 얇게 한다는 것을 의미한다. 그러나, 유리의 두께가 얇아지면, 유리가 파손되기 쉽고, 또한 유리의 가공과정에서 유리표면이 매끈하게 되지 않으면 LCD의 화질에 중대한 결함을 일으킨다는 점에서 대단히 어렵고 중요한 일이다.
유리기판의 두께, 즉 중량을 줄이기 위해서 현재 가장 많이 사용되는 방법이 유리기판을 식각액이 채워진 용기에 담가 이 식각액에 의해 유리기판의 표면을 식각하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법에서는 기판 자체의 불완전성에 의해 기판이 균일하게 식각되지 않고, 더우기 식각과정에서 생성되는 불순물이 기판에 달라 붙게 되어 기판의 표면이 울퉁불퉁하게 되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 식각액에 기판을 세워서 배열한 후 다공판(多孔板)을 통해 기포(bubble)을 공급하여 식각과정에서 생성된 불순물을 기판표면에서 제거하며 새로운 식각액이 기판에 작용하도록 하는 방법이 제안되고 있다. 하지만, 이 방법에서도 기포가 올라가는 동안 기판의 윗부분과 아랫부분 사이의 두께를 불균일하게 하기 때문에 기판의 두께를 아주 얇게 식각하는 경우, 두께의 분균일에 의해 LCD제작과정에서 기판에 힘이 가해지면 기판이 금이 가며, 심지어는 기판 자체가 파손되는 요인이 된다.
본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 두께가 얇고 표면이 균일하도록 유리기판을 식각하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리기판의 식각장치는 식각액 공급관과 식각액 배출관을 갖는 용기와, 용기 내에 설치되며 복수의 구멍을 갖는 다공판과, 다공판 아래에 설치되고 다공판으로 기포를 제공하는 버블판과, 식각액 배출관과 연결되어 식각액을 정화하는 필터와, 필터와 연결되어 필터에서 정화된 식각액을 저장하는 버퍼탱크와, 버퍼탱크와 연결되어 버퍼탱크로부터 제공받은 식각액과 새로운 식각액 화합물을 혼합하는 화합물 혼합탱크와, 화합물 혼합탱크와 식각액 공급관과 연결되어 화합물 혼합탱크 안의 식각액을 식각액 공급관을 통해 용기 안으로 공급되도록 압력을 제공하는 펌프를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 제1실시예에서는 버블판이: 내부에 공기통로가 형성되고 공기주입구 및 공기배출구를 갖는 고리형태의 프레임과; 프레임의 내측면 사이에 공기배출구와 연결되도록 설치되고 표면에 복수의 구멍을 갖는 복수의 공기튜브로 구성된다.
본 발명에 따른 제2실시예에서는 버블판이: 그 내부에 공기통로가 형성되고, 공기주입구 및 공기배출구를 갖는 고리형태의 프레임과; 프레임의 내측면 사이에 설치되어 공기배출구를 통해 배출된 공기로부터 기포를 발생시키는 다공성 발포수지판으로 구성된다. 다공성 발포수지판은 테프론수지판과 그 위에 형성된 발포 테프론수지판으로 구성된다.
본 발명에 따른 상기한 구조의 유리기판 식각장치는 다공판에 고르게 배열된 구멍을 통해 식각액이 유리기판에 제공되기 때문에, 유리기판의 표면이 균일하게 식각된다. 또한, 버블판에 의해 균일하게 기포가 유리기판에 제공되기 때문에 유리기판에 붙는 불순물이 원활하게 제거된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유리기판 식각장치를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 버블판을 나타낸 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 좌우 측면도이다.
도 2c는 도 2a의 상하 측면도이다.
도 2d는 도 2a의 공기튜브를 나타낸 도면이다.
도 2e는 본 발명의 다공판을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 유리기판 식각장치의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 세정장치를 나타낸 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 버블판을 나타낸 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 좌우 측면도이다.
도 5c는 도 5a의 상하 측면도이다.
도 5d는 제2실시예의 발포수지판을 나타낸 사시도이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유리기판 식각장치(10)를 나타낸 도면으로서, 용기(1)와, 용기(1) 상부에 설치된 덮개(2)와, 용기(1) 내부에 설치된 버블판(3)과, 그 위에 설치된 다공판(4)으로 구성된다. 용기(1)와 덮개(2)는 봉지액(water sealant)(5)에 의해 봉지된다. 버블판(3)의 좌우에는 가스통(도시 안함)으로부터 질소(N2) 또는 산소(O2)를 공급하는 공기공급관(6)이 연결된다.
용기(1) 하부에는 화합물 혼합탱크(7)로부터 식각액을 공급하는 식각액 공급관(8)이 연결된다.
유리기판(11)의 식각에 사용된 식각액은 식각액 배출관(18)을 통해 필터(9)로 배출되고, 필터(9)에 의해 불순물이 제거된 후 버퍼탱크(12)에 저장된다. 버퍼탱크(12)에 저장되어 정화된 식각액은 화합물 혼합탱크(7)에 공급되며, 식각액 화합물을 공급하는 DI공급부(13)와 HF공급부(14)로부터 제공된 DI(증류수, Distilled water) 및 HF와 혼합된다. 화합물 혼합탱크(7)에 설치된 농도측정장치(15)는 혼합탱크(7) 내의 혼합액의 농도를 측정하며, 이미 설정된 기준농도에 도달하면 DI와 HF의 공급이 중단된다. 이때, 기준농도는 1 - 50%의 범위 내에서 설정한다. 또한 혼합탱크(7) 내부의 혼합액을 일정한 온도로 유지하기 위하여, 혼합탱크 내부에는 PCW(냉각수) 관(도시하지 않음)이 설치된다. 혼합탱크(7) 내에서 혼합된 식각액은 펌프(17)에 의해 용기 내로 제공된다.
용기(1)에서 일어나는 기판과 식각액의 발열반응으로 생기는 온도변화를 측정하기 위하여, 용기(1) 내부에는 온도측정장치(19)가 설치된다. 이 온도변화에 따라 기판이 식각되게 된다. 이와 같은 방법으로, 현재 시판되고 있는 1.4mm두께의 기판을 0.5mm식각할 수 있다. 온도설정은 다음식으로 결정하며, 최종온도가 되면 자동적으로 식각을 중단한다.
Tt= Ti+ (Kr·N·△t2)/m,
(Tt: 최종온도, Ti: 초기온도, Kr: 반응상수, N: 기판의 수, △t2: 식각하고자하는 두께)
도 2a는 버블판(3)을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 좌우 측면도이며, 도 2c는 도 2a의 상하 측면도이고, 도 2d는 공기튜브(22)를 나타낸 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 버블판은 사각고리 형태의 프레임(20)과, 프레임(20)의 내측면에 연결된 복수의 구멍(22)을 갖는 공기튜브(22)로 구성된다. 도면상 프레임(20) 상하부분의 내부에는 좌우방향으로 연장된 공기통로(23)가 형성되며, 공기통로(23)는 공기튜브 연결부(25)에 의해 공기튜브(22)와 연결되며, 공기주입부(26)에 의해 도 1에 나타낸 공기공급관(6)과 연결된다. 공기통로(23)의 양쪽 끝부분은 도 3c에 나타낸 것처럼 마개(27)가 끼워진다.
도 2e는 버블판(3) 위에 설치되는 다공판(4)을 나타낸 평면도로서, 다공판(4)에도 공기튜브(22)의 구멍(28)과 같은 배열로 구멍(30)이 형성된다.
이하, 본 발명의 식각장치에 의한 유리기판의 식각과정을 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 유리기판(11)을 다공판(4) 위에 배열시킨후, 펌프(17)를 작동하면 펌프(17)의 압력에 의해 혼합탱크(7)에 저장된 정화된 식각액이 버블판(3)을 통과한 후 다공판(4)의 구멍(30)을 통해 유리기판(11)의 표면에 균일하게 제공된다.
공기공급관(6)을 통해 버블판(3)으로 주입된 질소가스는 프레임(20)의 공기주입구(26)와, 공기통로(23)와, 튜브 연결부(25)를 차례로 통과하여 공기튜브(22) 안으로 제공되며, 공기튜브(22)의 구멍(28)을 통과하여 기포가 된 후, 임의로 배열된 다공판(4)의 구멍(30)을 통과한다.
이러한 기포가 유리기판(11)의 표면에 달라 붙는 불순물을 제거하게 된다. 또한 기포가 다공판(4)의 구멍(30)을 통과하기 때문에, 불순물 등에 의해 다공판의 구멍(30)이 막히는 것이 방지된다.
유리기판(11)의 식각에 사용된 식각액은 불순물을 포함하게 된다. 이 식각액은 식각액 배출관(18)을 통해 필터(9)에 제공되고 필터(9)에 의해 여과된 후 버퍼탱크(12)에 공급된다. 버퍼탱크(12)에 저장된 정화된 식각액은 화합물 혼합탱크(7)에 공급되어, DI공급부(13) 및 HF공급부(14)로부터 공급된 DI와 HF와 혼합된 후 펌프(17)의 압력에 의해 식각액 공급관(8)을 통해 용기(1) 안으로 다시 제공된다.
도 5는 유리기판 식각공정의 전체 구성을 나타낸 블록도로서, 로딩부(60), 식각장치(10), 세정장치(61), 건조장치(62), 및 언로딩부(63)로 구성된다.
로딩부(60)로부터 유리기판이 식각장치(10)에 공급되며, 식각장치(10)는 상기한 과정대로 유리기판을 식각한다.
이렇게 식각된 유리기판(11)은 세정장치(61)에 제공되고, 세정장치(61)는 식각 후 유리기판(11) 표면에 붙은 불순물을 제거한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 세정장치(61)의 상부에는 DI와 질소가스를 동시에 공급하는 공급관(64)과 샤워노즐(65)이 설치된다. 세정장치 하부에는 상기한 구조의 버블판(3)이 설치되며, DI를 공급하는 DI공급관(66)과, DI를 배출하는 DI배출관(67)이 설치된다.
세정된 유리기판은 건조장치(62)에서 건조된 후 언로딩부(63)로 공급된다. 건조장치(62) 내부로는 공기가 공급되고, 배기를 하면서 유리기판을 건조시킨다.
도 5a - 5c는 본 발명의 제2실시예에 따른 버블판을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 버블판(3)을 나타낸 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 좌우 측면도이며, 도 5c는 도 5a의 상하 측면도이다. 이하, 제1실시예와 구조상 같은 부분은 설명을 생략하며, 같은 참조번호로 나타낸다. 본 실시예는 도면에 나타낸 바와 같이 버블판(40)이 프레임(41)과 프레임(41)의 내측에 위치하는 다공성 발포수지판(42)으로 구성된다. 본 실시예는 공기 주입구(43)가 도면상 프레임(41)의 상하좌우에 형성되며, 공기통로(44)도 프레임의 상하좌우에 하나로 연결되도록 형성되며, 수지판 연결부(45)도 프레임(41)의 내측면 전체에 고르게 배열된다. 프레임(41)의 내측면 사이에 위치하는 다공성 발포수지판(42)은, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 발포 테프론수지판(47)과 그 아래에 위치하는 테프론 수지판(46)으로 구성된다.
공기주입구(43)에 질소가스가 주입되면, 공기통로(44)와 수지판 연결부(45)를 통해 다공성 발포수지판(42)에 제공되며, 다공성 발포수지판(42)에 의해 기포가 된 후 다공판(4)의 구멍(30)을 통과하여 유리기판(11)에 제공되어 유리기판(11) 표면에 붙은 불순물을 제거한다. 식각액 공급관(8)을 통해 용기(1) 안으로 제공된 식각액은 다공성 발포수지판(42)을 통과한 후 다공판(4)의 구멍(30)을 통과하여 유리기판(11)의 표면에 고르게 제공된다.
본 발명에 따른 유리기판 식각장치는 다공판에 고르게 배열된 구멍을 통해 식각액이 유리기판에 제공되기 때문에, 유리기판의 표면이 균일하게 식각된다. 또한, 버블판에 의해 균일하게 기포가 유리기판에 제공되기 때문에 유리기판에 붙는 불순물이 원활하게 제거된다.

Claims (13)

  1. 용기와,
    용기 내에 설치되며 복수의 구멍을 갖는 다공판과,
    다공판 아래에 설치되고 다공판으로 기포를 제공하는 버블판을 포함하여 구성된 유리기판의 식각장치.
  2. 제1항에 있어서, 용기에 식각액 공급관과 식각액 배출관이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유리기판의 식각장치.
  3. 제2항에 있어서, 식각액 배출관과 연결되어 용기로 부터 배출된 식각액을 저장하는 버퍼탱크가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판의 식각장치.
  4. 제3항에 있어서, 버퍼탱크와 식각액 공급관과 연결되어 버퍼탱크 안의 식각액을 식각액 공급관을 통해 용기 안으로 공급되도록 압력을 제공하는 펌프가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  5. 제3항에 있어서, 버퍼탱크와 연결되어 버퍼탱크로부터 제공받은 식각액과 새로운 식각액 화합물을 혼합하는 화합물 혼합탱크가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판의 식각장치.
  6. 제5항에 있어서, 화합물 혼합탱크와 식각액 공급관과 연결되어 화합물 혼합탱크 안의 식각액을 식각액 공급관을 통해 용기 안으로 공급되도록 압력을 제공하는 펌프가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  7. 제2항에 있어서, 식각액 배출관과 연결되어 식각액을 정화하는 필터가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  8. 제1항에 있어서, 버블판이 표면에 복수의 구멍을 갖는 복수의 공기튜브로 구성된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  9. 제8항에 있어서, 버블판이
    공기주입구를 갖고, 그 내부에 공기주입구와 연결된 공기통로를 가지며, 공기통로와 연결되고 공기튜브에 공기를 제공하도록 공기튜브와 연결된 공기배출구를 갖는 고리형태의 프레임이 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  10. 제9항에 있어서, 프레임이 사각고리 형태인 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  11. 제1항에 있어서, 버블판이 다공성 발포수지판으로 구성된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  12. 제11항에 있어서, 버블판이
    공기주입구를 가지며, 그 내부에 공기주입구와 연결되는 공기통로를 가지며, 공기통로와 연결되고 공기통로와 연결된 공기주입구를 가지며, 공기통로와 연결되어 다공성 발포수지판으로 공기를 제공하는 공기배출구를 갖는 고리형태의 프레임이 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
  13. 제11항에 있어서, 다공성 발포수지판이 테프론수지판과 그 위에 형성된 발포 테프론수지판으로 구성된 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
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