KR100565741B1

KR100565741B1 - 유리기판 식각장치

Info

Publication number: KR100565741B1
Application number: KR1020000083100A
Authority: KR
Inventors: 김종수
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2006-03-29
Also published as: US20020079055A1; KR20020053458A

Abstract

본 발명은 유리기판 식각장치를 제공하기 위한 것으로서, 유리기판을 식각하는 식각용액을 담는 식각용기; 상기 식각용기에 DI(Distilled Water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부와 식각원액공급부; 상기 식각용기에 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부; 상기 DI공급부와 식각원액공급부로부터 DI 및 식각원액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 믹싱된 식각용액을 상기 식각용기에 공급하는 식각용액믹싱부; 및, 상기 식각용기로부터 오버플로우된 식각용액을 공급받아 저장하고, 상기 저장된 식각용액을 위치에너지차를 이용하여 상기 식각용기에 공급하는 드레인을 포함하여 구성되며, 식각용기의 가장자리에 드레인을 형성하여 HF용액 등의 식각용액이 넘치는 것을 방지하여 식각용액을 일정하게 보존함으로써 식각용액의 감소 또는 증가로 인한 유리기판의 불균일한 식각을 방지하여 식각불량이 해소된 유리기판을 얻을 수 있다.

버블판, HF, 드레인

Description

유리기판 식각장치{Etching Device for Glass Substrate}

도1은 종래 기술에 따른 유리기판 식각장치의 블록 다이어그램

도2는 상기 도1의 블록 다이어그램을 기초로 한 종래 기술에 따른 유리기판 식각장치를 도시한 도면

도3은 본 발명에 따른 유리기판 식각장치의 블록 다이어그램

도4는 상기 도3의 블록 다이어그램을 기초로 한 본 발명에 따른 유리기판 식각장치를 도시한 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유리기판 11 : 식각기

11a : 식각용기 11b : 공급관

11c : 온도측정장치 11d, 21d : 드레인관

11e : 드레인 11f : 용기커버

11g : 접착제 11h : 버블판

12 : DI공급부 13 : 식각원액공급부

14 : 식각용액믹싱부 14a : 농도측정장치

15 : 세정부 16 : 건조부

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 Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판표시장치가 연구되고 있다. 그 중에서도 LCD가 여러 가지의 단점에도 불구하고 화질이 우수하며 저전력을 사용한다는 점에서 활발히 연구되고 있다.

이 LCD를 채용한 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터가 현재 시중에 시판되고 있지만, 아직도 해결해야 할 문제가 여러 가지 존재하는 실정이다. 특히, 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등은 사용자가 항상 휴대하고 다니기 때문에 크기나 중량을 줄이는 것이 LCD개발의 주요한 요건이 되고 있다.

상기와 같은 LCD의 크기나 무게를 줄이기 위해서는 여러 가지 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 구조 중에서 가장 중량이 크기 때문에 그 중량을 줄이기 위한 연구가 계속되고 있다.

유리기판의 중량을 줄인다는 것은 기판의 두께를 얇게 한다는 것을 의미한 다. 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 담궈 이 식각액에 의해 유리기판의 표면을 식각하는 방법이다. 그러나 이러한 방법에서는 기판 자체의 불완전성에 의해 기판이 균일하게 식각되지 않고, 더욱이 식각과정에서 생성되는 불순물이 기판에 달라붙게 되어 기판의 표면이 울퉁불퉁하게 된다.

또한, 기판의 두께를 아주 얇게 식각하는 경우, 두께의 불균일에 의해 LCD제작과정에서 기판에 힘이 가해지면 기판이 금이 가며, 심지어는 기판 자체가 파손되는 요인이 된다.

이하 첨부된 도면은 종래 기술에 따른 유리기판 식각장치에 관한 것이다.

도1은 종래 기술에 따른 유리기판 식각장치의 블록 다이어그램으로, 기판을 식각하는 식각부(8)와, 상기 식각부(8)로부터 식각된 기판에 잔류하는 식각용액을 DI로 제거하는 세정부(6) 및 상기 세정된 기판을 건조시키는 건조부(7)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 식각부(8)는 식각기(1)와, 상기 식각기(1)에 의해 기판을 식각한 후의 식각용액의 불순물을 제거하여 저장하는 식각용액재생부(2)와, DI(증류수, Distilled water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부(3)와, 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부(4)와, 상기 DI공급부(3)와 식각원액공급부(4)로부터 DI 및 식각원액을 공급받고 상기 식각용액재생부(2)로부터 정제된 식각용액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 믹싱된 식각용액을 상기 식각기(1)에 공급하는 식각용액믹싱부(5)를 포함하여 구성된다.

도2는 상기 도1의 블록 다이어그램을 기초로 한 종래 기술에 따른 유리기판 식각장치를 도시한 것이다.

도2에 도시한 바와 같이, 밀폐된 식각용기(1a)와, 상기 식각용기(1a)와 적어도 하나의 관으로 연결되어 질소(N₂) 또는 산소(O₂)를 공급하는 공급관(1b)이 연결된 식각기(1)와, 일측에 형성되어 DI(증류수, Distilled water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부(3)와, 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부(4)와, 상기 DI공급부(3) 및 식각원액공급부(4)로부터 각각 DI 및 식각원액을 공급받고, 상기 식각용액재생부(2)로부터 정제된 식각용액을 제공받아 각각을 믹싱하는 식각용액믹싱부(5)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 식각용액믹싱부(5)의 일측에는 농도측정장치(5a)가 있어 식각용액믹싱부(5) 내부의 농도를 측정한다.

상기 식각용액믹싱부(5)로부터 식각용액이 식각기(1)의 식각용기(1a)로 유입되고, 상기 식각용기(1a)에서 식각될 기판과 식각용액 사이에 발열반응에 의해 기판이 식각되게 되며, 식각기(1), 식각용액재생부(2), 식각용액믹싱부(5)를 식각용액이 순환(recycle)되어 식각이 진행된다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 유리기판의 식각장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 식각용액의 순환에 의한 기판의 식각은 기판의 고른 식각을 위해 일정한 농도를 갖는 식각용액을 순환에 의해 제공하게 되는데, 기판과 식각용액의 발열반응에 의한 식각 도중 온도 상승으로 말미암아 일정한 농도의 식각용액을 공급하더라도 더 많은 발열이 일어나 유리기판의 고른 식각을 조절할 수 없게 되는 문제점이 있다.

둘째, 유리기판을 식각용기에 넣거나 뺄 때, 그리고 식각을 할 경우, HF등의 식각용액을 일정액 투입하였다 하더라도 기포(bubble)에 의해 식각용액의 양이 줄어들게 되므로 식각용액의 양을 조절하기가 용이하지 않고, 따라서 식각용액의 양이 줄어들면 유리기판의 상단에 식각량이 일정치 않아서 얼룩이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 식각용기의 가장자리에 드레인을 형성하여 HF용액 등의 식각용액이 넘치는 것을 방지하여 식각용액을 일정하게 보존함으로써 식각용액의 감소 또는 증가로 인한 유리기판의 불균일한 식각을 방지하여 식각불량이 해소된 유리기판의 식각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리기판 식각장치의 특징은 유리기판을 식각하는 식각용액을 담는 식각용기; 상기 식각용기에 DI(Distilled Water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부와 식각원액공급부; 상기 식각용기에 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부; 상기 DI공급부와 식각원액공급부로부터 DI 및 식각원액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 믹싱된 식각용액을 상기 식각용기에 공급하는 식각용액믹싱부; 및, 상기 식각용기로부터 오버플로우된 식각용액을 공급받아 저장하고, 상기 저장된 식각용액을 위치에너지차를 이용하여 상기 식각용기에 공급하는 드레인을 포함하여 구성되는데 있다.

본 발명의 특징에 따른 작용은 식각용기의 일측에 드레인이 형성되어 식각이 진행되는 동안 드레인을 조절하여 식각용기의 식각용액을 항상 일정 높이로 유지시켜 식각용액의 변동을 줄여 유리기판을 균일한 두께로 식각할 수 있다.

그리고, 상기 식각용기에 담긴 식각용액의 높이를 측정하고, 측정치가 드레인 상부의 높이에 미달하거나 초과하면 상기 드레인에 저장된 식각용액을 배출하는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 유리기판 식각장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 유리기판 식각장치의 블록 다이어그램으로, 기판을 식각하는 식각부(17)와, 상기 식각부(17)로부터 식각된 유리기판에 잔류하는 식각용액을 DI로 제거하는 세정부(15) 및 상기 세정된 유리기판을 건조시키는 건조부(16)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 식각부(17)는 식각기(11)와, DI(증류수, Distilled water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부(12)와, 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부(13)와, 상기 DI공급부(12)와 식각원액공급부(13)로부터 DI 및 식각원액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 믹싱된 식각용액을 상기 식각기(11)에 공급하는 식각용액믹싱부(14)를 포함하여 구성된다.

도4는 상기 도3의 블록 다이어그램을 기초로 한 본 발명에 따른 유리기판 식각장치를 도시한 것이다.

도4에 도시한 바와 같이, 상기 식각기(11)는 유리기판(10)을 식각하는 식각용액을 담는 식각용기(11a)와, 상기 식각용기(11a)와 적어도 하나의 관으로 연결되어 질소(N₂) 또는 산소(O₂)를 공급하는 공급관(11b)과, 상기 식각용기(11a)의 일측에 형성되어 식각용액의 통로 역할을 하는 드레인관(11d, 21d), 상기 드레인관(11d, 21d)과 연결되고 상기 식각용액의 높이를 일정하게 조절하는 드레인(11e)을 포함하여 구성되는데 있다.

상기 식각용기(11a)에 담긴 식각용액의 높이를 측정하고, 측정치가 드레인(11e) 상부의 높이에 미달하거나 초과하면 상기 드레인(11e)에 저장된 식각용액을 배출하는 펌프(도시하지 않음)를 더 포함한다.

또한, 드레인(11e)과 상하부 드레인관(11d, 21d)사이에 식각용액의 유량을 조절하는 벨브(도시되지 않음)를 더 포함한다.

그리고, 상기 식각용기(11a)를 덮는 용기커버(11f), 식각용기(11a)와 용기커버(11f)를 봉합하는 접착제(11g)를 더 포함하기도 한다.

또한, 상기 식각기(11)에는 식각용기(11a)에서 식각될 유리기판(10)과 식각용액 사이에 발열반응으로 생기는 온도변화를 측정하기 위한 온도측정장치(11c)를 더 포함한다. 상기 공급관(11b)으로부터 공급되는 산소 또는 질소를 식각용기(11a)내에 균일하게 분포하기 위한 버블판(11h)을 더 포함한다.

그리고, 상기 유리기판(10)을 식각하기 위한 식각용액을 공급하기 위해 일측에 형성된 DI(증류수, Distilled water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부(12)와, 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부(13)와, 상기 DI공급부(12) 및 식각원액공급부(13)로부터 각각 DI 및 식각원액을 믹싱하는 식각용액믹싱부(14)를 더 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 식각용액믹싱부(14)의 일측에는 농도측정장치(14a)가 있어 식각용액믹싱부(14) 내부의 농도를 측정하고, 그리고 상기 식각용액믹싱부(14)의 다른 일측에 식각용액을 일정한 온도로 유지하기 위하여, PCW(냉각수)관(도시하지 않음)이 설치되기도 한다.

그리고, 상기 식각기(11)와 식각용액믹싱부(14) 사이에는 서로 관으로 연결되어 식각용액을 이동시키며, 관 사이에 적어도 하나의 펌프(21)가 형성되기도 하여 식각용액을 이동시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유리기판 식각장치의 메카니즘은 다음과 같다.

식각용기(11a)에 유리기판(10)을 배치하고, 식각기(11)와 식각용액믹싱부(14) 사이의 펌프(21)가 작동하면 압력에 의해 관을 통해 식각용액이 식각용기(11a)로 공급되어 식각용기(11a)의 일정 높이에 이르도록 한다.

식각용액의 공급시 상기 드레인관(11d, 21d) 중 하부에 위치한 드레인관(21d)과 드레인(11e) 사이의 벨브(도시하지 않음)는 잠긴 상태여서, 상기 하부에 위치한 드레인관(21d)으로는 식각용액이 이동되지 않으며, 상부에 위치한 드레인관(11d)과 드레인(11e) 사이의 벨브(도시하지 않음)는 열린 상태여서, 상기 상부에 위치한 드레인관(11d)으로 식각용액이 이동된다.

즉, 식각용액이 기준치보다 많이 공급되면 상부 드레인관(11d)으로 식각용액이 유입되어 일정한 높이를 유지시키고 유입된 식각용액은 드레인(11e)에 저장된다.

그리고, 유리기판(10)과 공급된 식각용액의 발열반응 및 기포 등에 의해 식각용액이 감소되면 드레인(11e)의 하부 드레인관(21d)에 의해 저장된 식각용액이 식각용기(11a)로 유입되어 상기 일정한 높이에 도달하도록 식각용액을 보충한다.

상기의 과정은 드레인(11e)과 상하부 드레인관(11d, 21d)사이에는 벨브가 있어 상기 벨브를 조절하여 식각용액의 유량을 조절함으로써 가능하다.

그리고, 상기의 과정을 반복 수행하여 드레인(11e)과 식각용기(11a) 사이에 상기 식각용액을 순환하여 일정한 높이의 식각용액을 유지하여 유리기판(10)을 식각하고, 상기의 과정의 반복 수행동안 온도측정장치(11c)로부터 온도를 측정하여 일정 온도에 이르면 자동적으로 식각을 중지한다.

상기 식각용액은 상기 기판(10)에 포함되어 있는 실리콘 산화물(SiO₂)을 제거하는 것으로 상기 유리기판(10)과 상기 식각용액에 포함된 HF(불산)의 반응은 SiO₂ + HF --> SiF₄ + 2H₂O + E로 표현될 수 있다. 여기서 E는 상기 기판(10)이 식각될 때 발생하는 열을 나타낸다. 상기 기판(10)을 식각할 때에는 열이 발생하게 되며, 상기 반응에서 발생한 열을 측정하면 상기 식각용액의 농도나 식각시간에 관계없이 식각의 정도를 알 수 있다. 따라서 원하는 기판(10)의 두께, 기판(10)의 개수에 따라 반응하는 열의 온도를 계산하여 그 온도에 도달하면 식각을 멈추게 되어 균일한 두께로 식각된 기판(10)을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유리기판 식각장치는 다음과 같은 효과가 있다.

식각용기 속의 식각용액이 넘쳐나는 것을 막기 위해서 용기의 가장자리에 식각용액이 순환될 수 있도록 드레인을 만들고, 순환된 식각용액의 양이 많아지지 않게 드레인 라인을 한쪽으로 모아 기존 식각용기와의 통로를 만들어 위치 에너지로 기존 식각용기와 드레인 라인의 양을 조절하여 식각용액의 양을 일정하게 조절하여 줌으로써 유리기판의 식각에 의한 얼룩을 방지하고, 식각용액의 양이 넘쳐 나지 않아 안전상 유리하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

유리기판을 식각하는 식각용액을 담는 식각용기;

상기 식각용기에 DI(Distilled Water 또는 Deionized water)를 제공하는 DI공급부;

상기 식각용기에 식각용액의 원액을 공급하는 식각원액공급부;

상기 DI공급부와 식각원액공급부로부터 DI 및 식각원액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 믹싱된 식각용액을 상기 식각용기에 공급하는 식각용액믹싱부; 및,

상기 식각용기로부터 오버플로우된 식각용액을 공급받아 저장하고, 상기 저장된 식각용액을 위치에너지차를 이용하여 상기 식각용기에 공급하는 드레인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기로부터 식각된 유리기판에 잔류하는 식각용액을 제거하는 세정부;

상기 세정된 유리기판을 건조시키는 건조부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기로부터 오버플로우된 식각용액을 상기 드레인으로 안내하기 위한 적어도 하나의 제 1 공급관; 및,

상기 드레인에 저장된 식각용액을 상기 식각용기내로 안내하는 적어도 하나의 제 2 공급관을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기에 담긴 식각용액의 높이를 측정하고, 측정치가 드레인 상부의 높이에 미달하거나 초과하면 상기 드레인에 저장된 식각용액을 배출하는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기와 적어도 하나의 관으로 연결되어 질소 또는 산소를 공급하는 공급관을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기에서 상기 유리기판과 식각용액 사이에 발열반응으로 생기는 온도변화를 측정하기 위한 온도측정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제5항에 있어서,

상기 공급관으로부터 공급되는 산소 또는 질소를 식각용기내에 균일하게 분포하기 위한 버블판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용액믹싱부의 일측에 식각용액믹싱부 내부의 농도를 측정하는 농도측정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용기를 덮는 용기커버 및 상기 식각용기와 용기커버를 봉합하는 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 식각용액에는 HF가 포함되는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.
제1항에 있어서,

상기 드레인과 상기 드레인관 사이에 상기 식각용액의 유입 및 유출양을 조절하기 위한 밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리기판 식각장치.