KR100577975B1 - 양극 산화 장치, 양극 산화 방법 - Google Patents
양극 산화 장치, 양극 산화 방법Info
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Abstract
피처리 기판의 피처리부에 광을 균일하게 조사시키고, 이로써 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능한 양극 산화 장치 및 양극 산화 방법을 제공한다. 광을 방사하는 램프; 방사된 광이 도달하는 위치에 설치되어 피처리 기판을 유지할 수 있는 피처리 기판 유지부; 방사된 광이 피처리 기판에 도달하는 도상에 설치되어 광을 통과시키기 위한 개구부를 구비하고 광을 투과시키지 않는 도체부를 갖는 캐소드 전극; 및 캐소드 전극, 상기 램프 또는 피처리 기판 유지부의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 진동 기구를 구비한다. 램프, 캐소드 전극, 피처리 기판을 유지하는 피처리 기판 유지부의 3자의 대략적인 위치 관계를 유지한 상태로 이들 중 적어도 한개에 대하여 그 공간적 위치를 주기적으로 진동시켜 이로써 캐소드 전극의 그림자는 피처리 기판상에서 시간적으로 분산된다.
Description
본 발명은, 피처리 기판을 양극으로 하여 전기 화학적으로 처리하는 양극 산화 장치 및 양극 산화 방법에 관한 것으로, 특히 처리에 있어서 광을 조사하는 양극 산화에 적절한 양극 산화 장치 및 양극 산화 방법에 관한 것이다.
피처리 기판을 전기 화학적으로 양극 산화시키는 처리는 각 방면에서 이용되고 있다. 이러한 양극 산화의 하나로 다결정 실리콘층을 다공질화하는 처리가 있다. 그 개요를 설명하면, 다결정 실리콘층이 표면에 형성된 피처리 기판은 도전체를 거쳐 전원의 양전위극에 통전(通電)되고, 또한 용매(예컨대 에탄올)에 용해된 불소산 용액 중에 침지된다. 불소산 용액 중, 즉 시약 용액 중에는 예컨대 백금으로 이루어지는 전극이 침지되어 상기 전원의 음전위극에 통전된다. 또한, 시약 용액에 침지된 피처리 기판의 다결정 실리콘층을 향해서는 램프에 의해 광이 조사된다.
이로써, 다결정 실리콘층의 일부가 불소산 용액 중에 용출된다. 이렇게 용 출된 후에 세공(細孔)이 되기 때문에, 실리콘층이 다공질화된다. 또한, 램프에 의해 광을 조사하면, 상기 용출하여 다공질화하는 반응에 필요한 홀(hole)을 다결정 실리콘층에 생성할 수 있다. 참고로, 이러한 양극 산화에 있어서의 다결정 실리콘층에서의 반응은, 예컨대 하기 반응식 1에서와 같다:
SiF2+2HF→SiF4+H2
SiF4+2HF→H2SiF6
상기 식에서, e+는 홀이고, e-는 전자이다.
즉, 이 반응에서는 홀이 필요하고 단순한 전해 연마와는 상이하다.
이와 같이 하여 생성된 다공성 실리콘의 마이크로 수준의 표면에 실리콘 산화층을 추가로 형성하면 고효율의 전계 방사형 전자원으로서 적절하다는 것이, 예컨대 일본 특허 공개 제 2000-164115호 공보, 특허 공개 제 2000-100316호 공보 등에 개시되어 있다. 이러한 전계 방사형 전자원으로서 다공성 실리콘의 이용은, 새로운 평면형 표시 장치의 실현에 길을 여는 것으로서 주목받고 있다.
상기와 같은 광 조사가 필요한 양극 산화 처리에 있어서, 광을 조사하기 위한 램프와 피처리 기판의 피처리부의 사이에 필연적으로 캐소드 전극이 위치하게 된다. 캐소드 전극의 조건으로는, 우선 피처리부에 대하여 균일하게 작용하도록 피처리부의 전면에 대하여 위치적으로 모두 대향시키는 것이 필요하다. 또한, 한편으로는, 램프에 의해 발광된 광을 피처리부에 통과시킬 필요도 있다.
이 때문에, 예컨대 피처리부의 평면적 넓이와 동일한 넓이를 구비한 그리드 형상의 전극이 사용된다. 이로써, 캐소드 전극은, 피처리부의 전면에 대하여 위치적으로 모두 존재하고, 또한 그리드의 사이로부터 광을 통과시켜서 피처리부에 광을 도달시킬 수 있다.
그러나, 아무리 그리드 형상으로 전극을 구성한다고 할지라도, 그리드 형상의 전극의 그림자가 피처리부상에는 발생한다. 이 때문에, 보다 자세히 보면 피처리부에서의 광 조사량이 그 면상에서 균일하지 않고, 양극 산화로서의 균일 처리성에 일정한 한계가 생긴다.
발명의 요약
본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 성립된 것으로, 피처리 기판을 양극으로 하여 전기 화학적으로 처리를 실행하는 양극 산화 장치 및 양극 산화 방법에 있어서, 피처리 기판의 피처리부에 광을 균일하게 조사시키고, 이로써 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능한 양극 산화 장치 및 양극 산화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 양극 산화 장치는, 광을 방사시키는 램프; 상기 방사된 광이 도달하는 위치에 설치되고, 피처리 기판을 유지할 수 있는 피처리 기판 유지부; 상기 방사된 광이 상기 유지된 피처리 기판에 도달하는 도상(途上)에 설치되며, 상기 광을 통과시키기 위한 개구부를 구비하고 상기 광을 투과하지 않는 도체부를 갖는 캐소드전극; 및 상기 캐소드 전극, 상기 램프, 또는 상기 피처리 기판 유지부의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 진동 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 1).
즉, 램프, 캐소드 전극, 피처리 기판을 유지하는 피처리 기판 유지부의 3자가, 대략적인 위치 관계를 유지한 상태로 이들 중 적어도 한쪽에 대하여 그 공간적 위치를 주기적으로 진동시킨다. 이로써, 캐소드 전극의 그림자는 피처리 기판상에서 시간적으로 분산된다. 따라서, 양극 산화 공정에 필요한 시간 중의 피처리 기판상의 각 부분으로의 광 조사량은 시간 적분적으로 평균화되어 균일화한다. 따라서, 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 램프, 캐소드 전극, 피처리 기판을 유지하는 피처리 기판 유지부 중 어느 것을 진동시킬 것인지는, 장치를 설계한 다음 비용이나 각 부의 공간 배치 효율을 고려하여 결정할 수 있다. 또한, 3자의 배치 관계는, 상하 방향으로 하는 이외에도, 횡축 방향으로부터 광을 조사하기 위해 횡축 방향으로 배치하는 경우도 포함된다. 또한, 광의 피처리 기판상으로의 조사는, 반사, 굴절 등을 거쳐 유도된 것일 수도 있다. 또한, 「주기적 진동」은 변위 공간상에서의 궤적이 일정한 범위로부터 밖으로 벗어나지 않는 주기적 운동을 의미하여, 1차원, 2차원 및 3차원 중 어떤 운동도 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 양극 산화 장치는, 피처리 기판을 유지할 수 있는 피처리 기판 유지부; 상기 유지된 피처리 기판에 접속하여 설치되고, 상부가 개방된 처리조를 형성하는 벽체; 상기 처리조에 처리액을 공급하는 처리액 공급부; 상기 유지된 피처리 기판에 대향하여 설치되고, 상기 유지된 피처리 기판에 광을 방사하는 램프 유닛; 상기 유지된 피처리 기판과 상기 램프 유닛의 사이에 설치되고, 또한 광을 통과시키는 개구부를 갖는 캐소드 전극; 및 상기 캐소드 전극을 상기 유지된 피처리 기판에 대하여 상대적으로 진동시키는 진동 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 2). 이 구성에 의해서도 상기와 거의 동일한 작용과 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 1 또는 2에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 진동 기구는 상기 캐소드 전극, 램프, 램프 유닛, 또는 피처리 기판 유지부를 상기 방사된 광의 방사 방향에 대하여 거의 수직인 평면상으로 진동시킨다(청구항 3). 생기는 그림자의 위치를 피처리 기판상에서 시간적으로 변경하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 1 또는 2에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 진동 기구는 상기 캐소드 전극, 상기 램프, 상기 램프 유닛, 또는 상기 피처리 기판 유지부를 상기 방사된 광의 방사 방향에 대하여 거의 평행인 평면 상에서 진동시킨다(청구항 4). 이는 생기는 그림자의 강약 패턴을 피처리 기판상에서 시간적으로 변경시킨다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 3에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 진동은 왕복 운동, 원 운동, 또는 타원 운동이다(청구항 5). 보다 단순한 기구에 의해 운동을 발생시키기 위해서이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 4에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 진동은 왕복 운동, 원 운동, 또는 타원 운동이다(청구항 6). 이것도 보다 단순한 기구에 의해 운동을 발생시키기 위해서이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 5에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 정방 그리드 구조이고, 상기 원 운동은 상기 교차점 사이의 정방 거리의 거의 절반의 홀수배를 반경으로 하는 상기 캐소드 전극의 원 운동이다(청구항 7). 교차점의 그림자가 피처리 기판상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여, 그 그림자가 운동에 의해 집중되는 영역을 되도록 만들지 않도록 하는 것이다. 즉, 원 운동의 반경을, 교차점 사이의 정방 거리의 거의 절반의 짝수배로 하면, 교차점은 이웃하는 교차점으로 그 운동에 의해 이동하고, 결국 교차점의 그림자의 집중을 초래하는 것이다.
또한, 주기적 진동의 상기 원 운동은, 양극 산화 공정에 필요한 시간에 대하여 적어도 1주기가 완료되도록 주파수를 선택하면, 그 공정에 의한 광 조사량의 대략적인 평균화가 이루어진다. 따라서, 1주기의 정수배가 양극 산화 공정에 필요한 시간으로 완료되면, 평균화의 효과가 얻어지지만, 그 정수가 커지면 꼭 정수인 것의 의미는 상대적으로 작아져서 실배수인 경우와 거의 다름없다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 5에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 그리드 구조이고, 상기 왕복 운동은 상기 교차점 사이의 대각 거리의 거의 절반의 홀수배를 진폭으로 하고, 또한 상기 대각 거리의 방향으로 되는 상기 캐소드 전극의 왕복 운동이다(청 구항 8). 이것도, 교차점의 그림자가 피처리 기판상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여, 그 그림자가 운동에 의해 집중하는 점을 되도록 만들지 않도록 하기 위한 것이다.
또한, 주기적 진동인 상기 왕복 운동은, 양극 산화 공정에 필요한 시간에 대하여 적어도 진폭 방향의 최대로부터 최소까지의 절반 주기가 완료되도록 주파수를 선택하면 그 공정에 의한 광 조사량의 대략적인 평균화가 이루어진다. 따라서, 상기 절반 주기의 정수배가 양극 산화 공정에 필요한 시간에 완료되면, 평균화의 효과가 얻어지지만, 그 정수가 커지면 꼭 정수인 것의 의미는 상대적으로 작아져서 실수배인 경우와 거의 다름없다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 5에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 장방 그리드 구조이고, 상기 타원 운동은 상기 교차점 사이의 긴변 거리의 거의 절반의 홀수배를 긴 직경으로 하고, 또한 상기 교차점 사이의 짧은변 거리의 거의 절반의 홀수배를 짧은 직경으로 하는 상기 캐소드 전극의 타원 운동이다(청구항 9). 이것도, 교차점의 그림자가 피처리 기판상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여, 그 그림자가 운동에 의해 집중하는 점을 되도록 만들지 않도록 하기 위한 것이다.
또한, 이 경우도, 주기적 진동인 상기 타원 운동은, 양극 산화 공정에 필요한 시간에 대하여 적어도 1주기가 완료되도록 주파수를 선택하면 그 공정에 의한 광 조사량의 대략적인 평균화가 이루어진다. 따라서, 1주기의 정수배가 양극 산화 공정에 필요한 시간에 완료되면, 평균화의 효과가 얻어지지만, 그 정수가 커지면 꼭 정수인 것의 의미는 상대적으로 작아져서 실수배인 경우와 거의 다름없다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로서 청구항 6에 기재된 양극 산화 장치에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 방사된 광의 방사 방향에 거의 평행한 주면(主面)을 갖는 판 형상체의 집합이다(청구항 10). 광의 방사 방향에 거의 평행한 판 형상체의 주면에 각도를 작게 광을 입사·반사시킴으로써, 그림자를 만들기 어렵게 하는 효과를 부가하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 양극 산화 방법은, 피처리 기판 유지부에 피처리 기판을 유지시키는 단계; 상기 유지된 피처리 기판의 피처리부와 캐소드 전극을 시약 용액에 접촉시키는 단계; 상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부와 상기 캐소드 전극의 사이를 전류 구동시키는 단계; 상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부에 램프로 광을 조사하는 단계; 및 상기 시약 용액에 접촉된 상기 캐소드 전극, 또는 그 상태에서의 상기 피처리 기판 유지부 또는 상기 램프의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 양극 산화 방법은, 처리액이 접촉된 피처리 기판에 광을 조사하고, 또한 상기 피처리 기판과 대향하여 설치된 램프 유닛과 상기 피처리 기판의 사이에 설치되어 광을 통과시키는 개구부를 갖는 캐소드 전극을 상기 피처리 기판과 상대적으로 진동시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 램프, 캐소드 전극, 피처리 기판을 유지하는 피처리 기판 유지부의 3자가 대략적인 위치 관계를 유지한 상태로, 이들 중 적어도 하나에 대하여 그 공간적 위치를 주기적으로 진동시킨다. 이로써, 캐소드 전극의 그림자는 피처리 기판상에 서 시간적으로 분산된다. 따라서, 양극 산화 공정에 필요한 시간 중 피처리 기판상의 각 부분으로의 광 조사량은 시간적으로 평균화되어 균일화한다. 따라서, 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 「상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부와 상기 캐소드 전극의 사이를 전류 구동시키는 단계」, 「상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부에 램프로 광을 조사시키는 단계」, 「상기 시약 용액에 접촉된 상기 캐소드 전극, 또는 그 상태에서의 상기 피처리 기판 유지부 또는 상기 램프의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 단계」가 순서적으로 진행될 필요는 없고, 오히려 진행하는 시간대가 겹칠 수도 있다.
또한, 상기 캐소드 전극을 상기 피처리 기판의 면과 평행한 면내에서 진동시키면, 상술한 바와 같이, 생기는 그림자의 위치를 피처리 기판상에서 시간적으로 변경함으로써 피처리 기판상의 각 부분으로의 광 조사량이 시간적으로 평균화된다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태의 양극 산화 장치를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 평면도이다.
도 3은 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극 진동 기구(19)의 주요부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 별도의 예를 나타내는 평면도이 다.
도 5는 도 4에 나타낸 캐소드 전극(131)을 도 1에 나타낸 양극 산화 장치에 적용하는 경우에 사용할 수 있는 캐소드 전극 진동 기구(19)의 주요부를 나타내는 평면도이다.
도 6a, 도 6b는 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 또 다른 예를 나타내는 평면도(도 6a) 및 정면도(도 6b)이다.
도 7은 도 1에 나타낸 양극 산화 장치의 동작 흐름을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 의하면, 램프, 캐소드 전극, 피처리 기판을 유지하는 피처리 기판 유지부의 3자의 대략적인 위치 관계를 유지한 상태로 이들 중 적어도 하나에 대하여 그 공간적 위치를 주기적으로 진동시킨다. 이로써, 캐소드 전극의 그림자는 피처리 기판상에서 시간적으로 분산되기 때문에, 양극 산화 공정에 필요한 시간 중의 피처리 기판상의 각 부분으로의 광 조사량은 시간 적분적으로 평균화되어 균일화된다. 따라서, 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시 형태인 양극 산화 장치를 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동일 도면에 도시하는 바와 같이, 이 양극 산화 장치는 스테이지(11), 캐소드 전극(13), 벽부(15), 램프(17)를 복수개 갖는 램프 유닛(16), 램프 유닛 지지 부재(18), 캐소드 전극 진동 기구(19), 캐소드 전극 진동 기구 지지 부재(20)를 구비한다.
피처리 기판 유지부로서의 스테이지(11)상에는 피처리 기판(12)(상면이 피처리부)이 탑재·유지되고, 수평 방향 사방을 둘러싸는 벽부(15)가 스테이지(11) 및 피처리 기판(12)의 가장자리 상에 설치된다. 이러한 벽부(15)의 설치는, 스테이지(11) 상에 피처리 기판(12)을 탑재·유지한 다음, 예컨대 그 상방으로부터 벽부(15)를 강하시켜서 실행된다. 또한, 양극 산화 처리시에 피처리 기판(12)을 바닥부로 하여 벽부(15)내에 시약 용액(처리액)(14)을 채우기 때문에, 벽부(15)와 피처리 기판(12) 사이의 접촉 부위에는 원주 형상으로 밀봉 부재(도시하지 않음)가 설치된다. 또한, 피처리 기판(12)의 피처리부에, 양극 산화 처리시에 전기를 공급하기 위한 도체(도시하지 않음)가 상기 밀봉 부재의 가장자리 외측에 설치된다.
피처리 기판(12)을 바닥부로 하여 벽부(15)내에 시약 용액(14)을 채움으로써 처리조가 형성된다. 처리층으로의 시약 용액의 공급은, 예컨대 처리층 내로의 공급관(도시하지 않음)의 설치나 벽부(15)를 관통하는 공급로(도시하지 않음) 등에 의해 실행될 수 있다. 처리조 내에는, 캐소드 전극(13)이 시약 용액(14)에 침지되도록 또한 피처리 기판(12)에 대향하여 설치된다. 캐소드 전극(13)은 캐소드 전극 진동 기구(19)에 매달려 있고, 또한 캐소드 전극 진동 기구(19)에 의해 수평면 내에서 원 운동을 할 수도 있다. 캐소드 전극(13)의 평면 구성에 대해서는 후술한다.
캐소드 전극 진동 기구(19)는 캐소드 전극 진동 기구 지지 부재(20)에 의해 벽부(15)에 고정된다. 캐소드 전극 진동 기구(19) 내의 주요 구성에 대해서는 후술된다.
피처리 기판(12)의 캐소드 전극(13) 너머에는 램프 유닛(16)이 설치되고, 그 조사 광선은 캐소드 전극(13)의 개구부를 통해 피처리 기판(12)에 거의 수직 방향으로 입사된다. 램프 유닛(16)는 램프 유닛 지지 부재(18)에 의해 벽부(15)에 고정된다.
또한, 이 실시 형태는, 상기한 바와 같이, 피처리 기판(12)을 탑재·유지한 스테이지(11), 캐소드 전극(13), 램프 유닛(16)의 3자 중, 캐소드 전극(13)을 진동시키는 것이다. 이로써, 램프 유닛(16)에 의한 캐소드 전극(13)의 그림자는 피처리 기판(12) 상에서 시간적으로 분산된다. 따라서, 양극 산화 공정에 필요한 시간 중 피처리 기판(12) 상의 각 부분으로의 광 조사량은 시간 적분적으로 평균화되어 균일화된다. 따라서, 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
도 2는 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 평면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 캐소드 전극은 종횡 모두 피치 (a1)를 갖는 그리드 형상으로 구성되고, 종횡의 각 교차점에 교차점(13a)이 존재하며, 그리드를 구성하는 각 선재(線材)의 사이는 광을 통과시키는 개구부이다. 여기서, 예컨대, 캐소드 전극(13)의 재질은 백금, 피치(a1)는 10㎜ 정도, 그리드를 구성하는 선재의 굵기는 0.5㎜ 정도이다.
도 3은 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극 진동 기구(19)의 주요부를 나타내는 평면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이 주요부 중에는, 진동 플레이트(31), 캐소드 전극 연결부(32), 톱니바퀴(34, 36), 진동 핀(35, 37), 타이밍 벨트(38), 톱니바퀴(39), 모터(40)가 존재한다.
모터(40)에 의해 톱니바퀴(39)가 회전하고, 그 회전력이 타이밍 벨트(38)에 의해 톱니바퀴(36)에 전달된다. 톱니바퀴(36)는 회전축 위치가 고정되어 회전 가능하게 지지되어 있다. 톱니바퀴(36)와 진동 핀(37)은 톱니바퀴(36)의 편심한 위치에 진동 핀(37)이 고정되어 있는 관계이고, 진동 핀(37)은 평면적으로 원형을 이루며, 진동 플레이트(31)에 설치된 관통 구멍에 끼어져 있다. 이 관통 구멍의 구멍면에 대하여 진동 핀(37)은 슬라이딩 가능하다.
한편, 톱니바퀴(34)와 진동핀(35)의 관계는 톱니바퀴(36)와 진동 핀(37)의 관계와 동일하고, 톱니바퀴(34)는 회전축 위치가 고정되어 회전 가능하게 지지되며, 진동 핀(35)은 진동 플레이트(31)에 설치된 별도의 관통 구멍에 끼어져 있다. 이 관통 구멍의 구멍면에 대하여 진동 핀(35)은 슬라이딩 가능하다. 또한, 톱니바퀴(34)는, 그 톱니에 대하여 어떤 동력 전달 요소도 설치되어 있지 않다.
진동 플레이트(31)는 4개 위치에 있는 캐소드 전극 연결부(32)에 의해 캐소드 전극(13)을 매달고 있다.
이러한 구성에 의해, 모터(40)가 회전하면, 톱니바퀴(39)의 회전이 타이밍 벨트(38)를 거쳐 톱니바퀴(36)를 회전시켜 진동 핀(37)이 원 운동을 실행한다. 이로써, 진동 플레이트(31)는 임의 작동이 유발되지만, 진동 핀(35)에 의해 규제되기 때문에 톱니바퀴(34)의 회전을 수반하게 된다. 따라서, 톱니바퀴(36)와 톱니바퀴(34)가 동시에 회전되어, 결국 진동 플레이트(31)가 원 운동하게 된다. 따라서, 진동 플레이트(31)에 매달린 캐소드 전극(13)도 수평면 내에서 원 운동을 한다.
여기서, 톱니바퀴(34)(36)의 회전 중심으로부터의 진동 핀(35)(37)의 편심을 도시하는 바와 같이 (a1)/2로 하면, 캐소드 전극(13)의 교차점(13a)의 위치가 이웃하는 교차점의 위치와 겹치지 않도록 원 운동이 실행된다. 따라서, 교차점(13a)의 그림자가 피처리 기판(12)상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여, 그 그림자가 운동에 의해 집중하는 영역을 되도록 만들지 않도록 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 편심량을 (a1)/2의 홀수배로 할 수도 있다.
또한, 도 2에 있어서, 캐소드 전극(13)의 그리드 구조를 정방 그리드 구조로 하여 설명하였고, 그것에 따라 도 3에 도시한 바와 같은 캐소드 전극 진동 기구(19)의 주요부 구조를 도시하였지만, 캐소드전극(13)의 구조를 장방 그리드 구조로 하는 경우에는 그림자의 분산 효율이라는 의미에서 캐소드 전극 진동 기구(19)에 의한 운동은 타원 운동으로 하는 것이 바람직하다.
이렇게 하기 위해서, 도 3에 있어서의 진동 플레이트(31)를 원 운동 대신에타원 운동하도록 할 수 있다. 이를 위한 하나의 방법으로서, 예컨대 다음과 같은 것을 고려할 수 있다. 우선, 톱니바퀴(36, 34)를 기울여, 평면도상에서 타원으로 보이도록 설치한다. 이러한 외관상의 타원은, 장축이 도 3의 좌우 방향(또는 상하 방향)으로 되도록 한다. 톱니바퀴(36)(34)와 진동 핀(37)(35)의 관계는 고정이 아니라, 진동 핀(37)(35)의 접합 부분에 있어서 진동 핀(37)(35)이 회전 가능하게 하고, 또한 톱니바퀴 측면(톱니면이 아닌 면)에 대하여 경사각이 가능하게 되도록 지지한다. 또한, 진동 핀(37)(35)이 진동 플레이트(31)에 끼워지는 각도가 수직을 유지하도록 진동 플레이트(31)의 관통 구멍에 규제기능을 설치한다.
이로써, 진동 핀(37)(35)은 타원 운동을 하기 때문에, 진동 플레이트(31)의 타원 운동이 얻어진다. 따라서, 캐소드 전극(13)도 타원 운동한다. 또한, 물론 편심 캠 등을 사용하는 공지의 타원 운동 기구를 이용할 수도 있다.
캐소드 전극(13)의 구조가 장방 그리드 구조이고, 진동 플레이트(31)가 타원 운동을 실행하는 경우에, 교차점(13a)의 그림자가 피처리 기판(12)상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여 그 그림자가 운동에 의해 집중되는 영역을 되도록 만들지 않기 위해서는, 교차점 사이의 긴변 거리의 거의 절반의 홀수배를 긴 직경으로 하고, 또한 교차점 사이의 짧은변 거리의 거의 절반의 홀수배를 짧은 직경으로 하여 타원 운동을 시킬 수 있다. 이 이유는, 이웃하는 교차점과의 거리를 고려하면 원 운동을 시키는 경우와 마찬가지로 고려할 수 있다.
다음, 도 2에 나타낸 캐소드 전극(13)을 대신하여 도 1에 나타낸 양극 산화 장치에서 사용할 수 있는 캐소드 전극의 별도의 예를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 도 1 중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다. 도 4에 나타내는 캐소드 전극(131)은, 도 2에 나타낸 것과 마찬가지로 정방 그리드 구조(피치(a2))를 갖지만, 선재의 설정 각도가 45도로 기울어져 있다.
이 경우에 있어서도, 도 3에 나타낸 바와 같은 캐소드 전극 진동 기구를 사용함으로써 도 2에 나타낸 캐소드 전극(13)과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 도 3에 나타낸 편심량 (a1)/2는, (a2)/2 또는 그 홀수배로 하면 보다 바람직하다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같은 캐소드 전극(131)의 경우에는, 캐소드 전극(131)을 원 운동이 아니라 직선적인 왕복 운동(도면상의 상하 방향, 또는 좌우 방향)으로 함으로써도 그림자의 시간적인 분산 효과가 얻어진다. 이러한 방향으로 왕복 운동시키면, 각 선재의 길이 방향을 피하여 운동하게 되어, 선재의 그림자가 시간적으로 이동하게 된다.
도 5는, 도 4에 도시한 바와 같은 캐소드 전극(131)을 도 1에 나타낸 양극 산화 장치에 적용하는 경우에 사용할 수 있는 캐소드 전극 진동 기구(19)의 주요부를 나타내는 평면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 주요부 중에는, 규제 부재(51, 52), 진동 플레이트(53), 연결절(54), 연결핀(55, 56), 모터(57), 회전 휠(58), 캐소드 전극 연결부(32)가 존재한다.
모터(57)가 회전하면 이것에 접속된 회전 휠(58)이 회전하여, 회전 휠(58)에 고정된 연결 핀(56)이 회전한다. 연결 핀(56)의 회전을 연결절(54)에 의해 연결 핀(55)을 거쳐 진동 플레이트(53)에 전달하여 동일 플레이트(53)를 왕복 운동시킨다. 즉, 진동 플레이트(53)는, 규제 부재(51, 52)에 의해 상하 방향으로 규제되고 있다. 이상 설명에서 알 수 있듯이, 이 기구는 일종의 피스톤-크랭크 기구이다.
진동 플레이트(53)에는 캐소드 전극 연결부(32)에 의해 캐소드 전극(131)이 매달려 있기 때문에, 진동 플레이트(53)의 왕복 운동에 의해 캐소드 전극(131)의 왕복 운동이 이루어진다.
여기서, 연결 핀(56)의 회전 휠(58) 상의 편심을, 도시한 바와 같이 
로 하면, 교차점(131a)의 그림자가 피처리 기판(12)상에서 가장 짙어지는 것을 고려하여 그 그림자가 운동에 의해 집중되는 영역을 되도록 만들지 않도록 할 수 있다. 즉, 캐소드 전극(131)의 교차점(131a)의 위치가 이웃하는 교차점의 위치와 중첩되지 않도록 왕복 운동이 실행된다. 마찬가지로, 연결 핀(56)의 회전 휠(58)상의 편심을 
의 홀수배로 할 수도 있다.
상술된 실시 형태에서는, 광의 조사 방향에 대하여 수직인 면내에서 캐소드 전극(13)을 운동시켜서 피처리 기판(12)상에 생기는 그림자의 위치를 시간적으로 변경하는 것을 설명했지만, 캐소드 전극(13)을 광의 조사 방향에 대하여 거의 평행한 면내에서 운동시키는 방법도 채용할 수 있는 방법이다. 이 경우에는, 피처리 기판(12)상에 생기는 그림자의 강약 패턴이 시간적으로 변화한다. 따라서, 어떤 캐소드 전극(13)을 운동시키지 않는 경우보다 광의 조사량은 시간적으로 평균화된다.
이에 대응하기 위해서, 캐소드 전극(13, 131)을 수직 방향으로 운동시키도록, 도 3, 도 5에 나타낸 바와 같은 캐소드 전극 진동 기구를 수평축 주위로 90도 회전시켜서 설치할 수 있다. 또한, 캐소드 전극(13, 131)을 광의 조사 방향에 대하여 거의 수직한 면내에서 운동시키고, 또한 광의 조사 방향에 대하여 거의 평행한 면내에서 운동하도록 할 수 있다. 이 경우에는, 캐소드 전극 진동 기구(19)를 벽부(15)에 고정하지 않고, 캐소드 전극 진동 기구(19) 자체를 운동시키는 별도의 진동 기구에 탑재하면 이것을 실현할 수 있다.
다음, 도 2, 도 4에 나타낸 캐소드 전극(13, 131) 대신에, 도 1에 나타낸 양극 산화 장치에서 사용할 수 있는 캐소드 전극의 별도의 예를 도 6a, 도 6b를 참조하여 설명한다. 도 6a, 도 6b는, 도 1중에 나타낸 캐소드 전극(13)의 또 다른 예를 나타내는 평면도(도 6a) 및 정면도(도 6b)이다.
도 6a, 도 6b에 도시된 캐소드 전극(132)은 판 형상체의 집합으로서, 그 양쪽 주면에 거의 평행한 방향으로 광이 통과하도록 구성되고, 각 판 형상체의 사이가 광을 통과시키는 개구부이다. 여기서, 예컨대 캐소드 전극(132)의 재질은 백금, 판 형상체 사이의 피치는 10㎜ 정도, 판 형상체의 높이는 2㎜ 정도, 그 두께는 0.05 내지 0.1㎜ 정도이다.
이와 같은 캐소드 전극(132)에 의하면, 광선의 개구부의 통과가 도 6b 중에 도시하는 바와 같이 되는(즉, 판 형상체의 양쪽 주면에서 광의 반사가 생김) 경향을 본래부터 갖기 때문에, 캐소드 전극(132)의 그림자가 생기기 어렵다(좀 더 정확히 말하면 그림자가 분산되어 발생한다). 이러한 캐소드 전극(132)을 사용하여 또한 캐소드 전극(132)을 상하 방향으로 왕복 운동 또는 원 운동시키면, 발생된 그림자의 시간적인 분산 효과를 증대시킬 수 있다.
따라서, 양극 산화 공정에 필요한 시간 중의 피처리 기판(12)상의 각 부분으로의 광 조사량은 시간 적분적으로 평균화되어 균일화된다. 이로써, 양극 산화 처리를 피처리 기판면 내에서 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 캐소드 전극(132)의 운동을 실행하기 위해서 캐소드 전극 진동 기구(19)에 도 3 또는 도 5에 도시한 바와 같은 운동 기구를 설치할 수 있다. 그 때, 캐소드 전극(132)의 운동을 수직 방향으로 하기 위해, 수평축 주위로 90도 기울여 설치한다.
다음에, 도 1에 나타낸 양극 산화 장치의 일련의 동작에 대하여 도 7도 참조하여 설명한다. 도 7은, 도 1에 나타낸 양극 산화 장치의 동작 흐름을 나타내는 흐름도이다.
우선, 스테이지(11)와 벽부(15)가 상하로 이격된 상태에서, 스테이지(11) 상에 피처리 기판(12)이 탑재되고, 그 탑재 상태를 유지시킨다(단계 71). 피처리 기판(12)은 피처리부가 위로 향하고 있다. 스테이지(11) 상에의 탑재에는 로봇 등의 기판 반송 기구를 사용할 수도 있다.
다음에, 벽부(15)를 강하시켜 스테이지(11) 상 및 피처리 기판(12)의 주변부상에 설치한다. 이 때, 이미 설명한 바와 같이 피처리 기판(12)의 가장자리와 벽부(15)의 사이에는 액체 밀봉이 이루어지고, 또한 그 액체 밀봉이 이루어진 외측에는 피처리 기판(12)의 전극과 도체에 의해 전기적 접촉이 이루어진다. 또한, 캐소드 전극 진동 기구(19) 및 램프 유닛(16)이 벽체(15)에 고정됨으로써, 이러한 위치가 피처리 기판(12)에 대하여 소정으로 설정된다. 이로써 처리조가 형성된다(이상 단계 72).
다음에, 형성된 처리조에 시약 용액을 처리한다(단계 73). 이로써, 피처리 기판(12)의 피처리부와 캐소드 전극(13)이 시약 용액에 접촉한 상태로 된다. 시약 용액은, 예컨대 에탄올을 용매로 하는 불소산의 용액이다. 시약 용액을 처리조에 도입하기 위해서는, 예컨대 벽부(15)에 공급로를 설치할 수도 있고, 공급관을 처리조의 상방으로부터 삽입할 수도 있다.
다음에, 캐소드 전극 진동 기구(19)로 캐소드 전극(13)을 주기적으로 진동시키면서, 양극 산화 반응을 피처리 기판(12)에서 유발시킨다(단계 74). 이를 위해, 피처리 기판(12)의 전극에 접촉하는 도체와 캐소드 전극(13)의 사이를 전류원에서 구동시키고, 또한 램프 유닛(16)의 램프(17)에 의해 피처리 기판(12)을 조사시킨다. 이 반응 시간은 온도 등의 조건에 따라 다르지만 수초이다.
다음, 캐소드 전극(13)의 주기적 진동, 피처리 기판(12)의 전극에 접촉하는 도체와 캐소드 전극(13)의 사이의 전류원 구동, 램프 유닛(16)의 램프(17)에 의한 피처리 기판(12)의 조사를 모두 중지하여 시약 용액을 배출시킨다. 시약 용액의 배출은, 예컨대 벽부(15)에 배출로를 설치함으로써, 배출관을 처리조의 상방으로부터 삽입하여 흡출하도록 함으로써 이루어진다. 시약 용액은 강한 부식성이 있기 때문에, 그 다음의 피처리 기판(12)과 함께 처리조를 세정한다. 이를 위한 세정은, 예컨대 세정액의 처리조에의 공급과 배출을 반복함으로써 실행할 수 있다(이상 단계 75). 이상에 의해, 피처리 기판(12)의 일련의 양극 산화 공정을 완료할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 캐소드 전극(13, 131, 132)을 주기적으로 진동시키는 형태를 설명했지만, 이것을 대신하여, 혹은 이것에 부가하여, 램프 유닛(16)이나 스테이지(11)를 주기적으로 진동시켜도, 그림자의 분산 효과에 의해 양극 산화 처리의 피처리 기판(12) 면상에서 균일성의 향상을 도모할 수 있다.
램프 유닛(16)을 주기적으로 진동시키기 위해서는, 예컨대 램프 유닛(16)을 캐소드 전극 진동 기구(19)와 같은 기구에 매달 수 있다. 스테이지(11)를 주기적으로 진동시키기 위해서는 벽부(15)로의 램프 유닛 지지 부재(18) 및 캐소드 전극 진동 기구 지지 부재(20)의 지지를 개방한 다음, 스테이지(11), 피처리 기판(12), 벽부(15)를 일체로 하여 주기적으로 진동시킬 수 있다. 이를 위해서는, 역시 캐소드 전극 진동 기구(19)와 같은 기구를 스테이지(11) 아래에 설치할 수 있다.
본 발명에 따른 양극 산화 장치는, 표시 장치를 생산하기 위한 장치를 제조하는 산업에서 제조할 수 있고, 또한 표시 장치의 제조 산업에서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 양극 산화 방법은 표시 장치의 제조 산업에서 사용할 수 있다. 따라서, 모두 산업상의 이용이 가능하다.
Claims (13)
- 광을 방사시키는 램프;방사된 광이 도달하는 위치에 설치되고, 피처리 기판을 유지할 수 있는 피처리 기판 유지부;방사된 광이 상기 유지된 피처리 기판에 도달하는 도상에 설치되고, 상기 광을 통과시키기 위한 개구부를 구비하며 상기 광을 투과시키지 않는 도체부를 갖는 캐소드 전극; 및상기 캐소드 전극, 상기 램프, 또는 상기 피처리 기판 유지부의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 진동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 피처리 기판을 유지할 수 있는 피처리 기판 유지부;상기 유지된 피처리 기판에 접속하여 설치되고, 상부가 개방된 처리조를 형성하는 벽체;상기 처리조에 처리액을 공급하는 처리액 공급부;상기 유지된 피처리 기판에 대향하여 설치되고, 상기 유지된 피처리 기판에 광을 방사하는 램프 유닛;상기 유지된 피처리 기판과 상기 램프 유닛의 사이에 설치되고, 또한 광을 통과시키는 개구부를 갖는 캐소드 전극; 및상기 캐소드 전극을 상기 유지된 피처리 기판에 대하여 상대적으로 진동시키는 진동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 진동 기구는 상기 캐소드 전극, 램프, 램프 유닛, 또는 피처리 기판 유지부를 상기 방사된 광의 방사 방향에 대하여 수직인 평면상에서 진동시키는 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 진동 기구는, 상기 캐소드 전극, 램프, 램프 유닛, 또는 피처리 기판 유지부를 상기 방사된 광의 방사 방향에 대하여 평행인 평면상에서 진동시키는 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 진동은 왕복 운동, 원 운동, 또는 타원 운동인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 진동은 왕복 운동, 원 운동, 또는 타원 운동인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 정방 그리드 구조이고,상기 원 운동은 상기 교차점 사이의 정방 거리의 절반의 홀수배를 반경으로 하는 상기 캐소드 전극의 원 운동인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 그리드 구조이고,상기 왕복 운동은 상기 교차점 사이의 대각 거리의 절반의 홀수배를 진폭으로 하고, 또한 상기 대각 거리의 방향인 상기 캐소드 전극의 왕복 운동인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 캐소드 전극은 상기 도체부가 교차점을 갖는 장방 그리드 구조이며,상기 타원 운동은 상기 교차점 사이의 긴변 거리의 절반의 홀수배를 긴 직경으로 하고, 또한 상기 교차점 사이의 짧은변 거리의 절반의 홀수배를 짧은 직경으로 하는 상기 캐소드 전극의 타원 운동인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 캐소드 전극은, 상기 방사된 광의 방사 방향에 평행한 주면을 갖는 판 형상체의 집합인 것을 특징으로 하는양극 산화 장치.
- 피처리 기판 유지부에 피처리 기판을 유지시키는 단계;상기 유지된 피처리 기판의 피처리부와 캐소드 전극을 시약 용액에 접촉시키는 단계;상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부와 상기 캐소드 전극의 사이를 전류 구동시키는 단계;상기 시약 용액에 접촉된 상기 피처리부에 램프로 광을 조사시키는 단계; 및상기 시약 용액에 접촉된 상기 캐소드 전극, 또는 그 상태에서의 상기 피처리 기판 유지부 또는 상기 램프의 공간적 위치를 주기적으로 진동시키는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는양극 산화 방법.
- 처리액이 접촉된 피처리 기판에 광을 조사하고, 상기 피처리 기판과 대향하여 설치된 램프 유닛과 상기 피처리 기판의 사이에 설치되어 광을 통과시키는 개구부를 갖는 캐소드 전극을 상기 피처리 기판과 상대적으로 진동시키는 것을 특징으로 하는양극 산화 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 캐소드 전극을 상기 피처리 기판의 면과 평행한 면내에서 진동시키는 것을 특징으로 하는양극 산화 방법.
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