KR101211395B1 - 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치에 관한 것으로서, 약품원액을 저장하는 약액 탱크; 에칭액을 저장하는 에칭액 탱크; 상기 약액 탱크와 에칭액 탱크 사이에 설치되는 공급 배관; 상기 약액 탱크 내의 약액을 상기 공급 배관으로 공급하는 공급 펌프; 상기 약액 탱크와 에칭액 탱크에서 액체의 양을 계측하고 조절할 수 있는 유량계와 제1 자동밸브; 상기 에칭액 탱크를 연결하는 순환 배관 및 이에 구비된 제2 자동밸브; 상기 에칭액 탱크의 내부에 설치하여 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 에칭액 탱크와 연결되고, 상기 온도 센서에서 감지한 온도 정보에 따라 가열수 또는 냉각수가 상기 에칭액 탱크 내에서 순환되어 온도를 조절하는 온도 조절 유닛; 상기 약액의 공급량을 설정하는 조작장치; 및 상기 제1 및 제2 자동밸브와 상기 공급 펌프 및 계기의 온/오프(ON/OFF) 동작에 필요한 정보를 인식 및 판단하고, 그 결과에 따른 제어신호를 출력하여 자동 운전하도록 이용하는 PLC(Programmable Logic Controller) 프로그램을 내장하고, 상기 약액 유입시 상기 유량계 동작에 의해 작동되는 적산 지시계를 포함하며, 상기 적산 지시계를 통한 PLC I/O(Input/Output) 접점 방식으로 상기 약액의 정량 공급을 수행한 후 상기 온도 조절 유닛에 의해 일정한 온도로 제어하는 제어 패널을 포함한다.
따라서 본 발명은 PLC 프로그램 제어에 의해 약액의 정량 공급하는 동시에 온도 조절 유닛에 의해 에칭액 탱크 내부의 온도를 적정 상태로 유지할 수 있어 유리 식각 공정 중 공정 시간을 단축할 수 있고, 표면 품질 및 식각 두께를 균일하게 조절하여 생산량이 향상될 수 있으며, 일정하게 온도가 조절될 수 있어 장비의 내구성이 향상될 수 있다.

Description

유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치{Temperature and Concentration Control Device for Glass Etching Process}
본 발명은 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, PLC 프로그램 제어에 의해 약액을 정량 공급하고, 온도 조절 유닛에 의해 에칭액 탱크 내부의 온도를 적정 상태로 유지할 수 있는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이는 실리콘 산화물로 이루어지는 유리 기판을 포함한다. 유리 기판은 평판 디스플레이에서 차지하는 중량이 가장 크기 때문에, 평판 디스플레이의 경량화 및 박막화의 일환으로서 유리 기판의 중량을 줄이는 연구가 활발히 진행되고 있다.
유리 기판의 중량을 줄이는 방법의 대표적인 예는 유리 기판의 두께를 얇게 만드는 박판화이다. 유리 기판의 박판화는 식각 공정을 수행한 후, 표면이 매끄러워야 한다. 즉, 유리 기판의 박판화는 균일도가 중요하며, 균일도가 확보되지 못하면 평판 디스플레이의 화질에 결함이 발생할 수 있다.
유리 기판의 두께를 감소시킴으로써 중량을 줄이기 위해, 현재 가장 많이 사용되는 방법은 유리 기판을 식각액이 채워진 용기에 담그거나(디핑(deeping) 방식) 유리 기판의 표면에 식각액을 분사(스프레이 방식)하여 유리기판의 표면을 식각하는 방법이다.
이때, 식각액으로는 일반적으로 불산(HF) 용액이 사용되고 있으며, 식각 과정의 화학반응식은 다음과 같다.
반응식 1
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
유리와 불산이 반응하여 사불화규소(SiF4) 가스가 발생된다.
한국등록특허 제10-0956557호는 약액 공급 장치에 관한 것으로서, 기판의 처리 공정을 위한 약액이 저장되는 공급 탱크와, 약액을 기판으로 공급하여 처리 공정을 수행하는 공급 유닛과, 기판의 처리 공정에 사용된 약액을 회수하기 위한 회수 펌프, 그리고 회수 펌프에 의해 회수되는 약액이 저장되며, 공급 탱크의 상부에 배치됨에 의해 저장되는 회수 약액을 중력에 의해 공급 탱크로 공급하는 회수 탱크를 포함한다.
종래의 약액 공급 장치는 기판의 처리 공정에 사용된 약액을 회수하여 재사용 하는 약액 공급 장치로서 그 구성을 간략화하고, 회수용 탱크로 회수 후에 재사용하기 위하여 공급용 탱크로 제공되는 약액의 온도 및 농도 변화를 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 식각 공정에 사용되는 장비는 크게 두 가지로 분류할 수 있는데, 첫 번째는 유리 기판을 식각할 수 있는 식각 장비와 기판을 이송할 수 있는 구성을 가진 챔버부가 있으며, 두 번째는 챔버부에 유리 기판의 식각이 가능한 약액을 보관 후 공급할 수 있는 공급 탱크로 나눌 수 있다.
공급 탱크에 저장되는 약액은 유리 기판의 식각이 가능한 약액으로써 일반적으로 유리 기판과 화학적 반응을 일으켜 두께를 조절할 수 있는 불소(F) 이온이 포함된 불산이나 비불산 계열을 사용한다. 이 약액이 유리 기판과 화학적으로 반응하여 두께를 얇게 만들면서 반응열이 발생하여 공급 탱크 내부 온도는 유리 기판의 식각이 진행될수록 지속적으로 상승하게 되고, 이 약액 내부의 불소 이온의 농도는 식각이 진행될수록 유리 기판 내의 SiO2와 반응하여 감소하게 된다.
유리 식각 공정 중 발생하는 온도와 농도에 관한 현상은 식각 공정 중 중요한 요소로 작용을 하는데, 먼저 온도에 관한 영향으로는 식각 속도와 장비의 내구성에 영향을 준다. 유리 식각 공정시 사용되는 약액은 온도에 비례하여 식각 속도가 변하게 되고, 온도가 높을수록 식각 속도는 올라가며 온도가 낮을수록 식각 속도는 내려간다.
약액의 온도는 식각 공정시 발생하는 발열반응에 의하여 지속적으로 상승하게 되고 이로 인한 식각 속도의 변화는 공정 진행시 계산된 공정시간과 실제의 공정시간의 차이를 만들어 목표한 식각 두께보다 두껍거나 얇은 기판의 두께를 만들어 공정에 차질이 발생하게 된다.
이러한 온도에 따른 식각 속도의 변화를 막기 위해 처음부터 식각 속도를 낮춘 약액을 사용하여 공정에 적용하기도 하지만, 이는 궁극적으로 생산량의 저하나 과도한 설비 투자로 이어져 양산을 진행하는 공정에 맞지 않다. 또한, 발열반응에 의한 온도 증가가 지속적으로 진행됨에 따라 장비의 내구성에 문제가 발생하게 된다.
식각 장비의 공급 탱크는 약액의 종류에 따라 재질이 결정되는데, 식각에 쓰이는 약액에는 반응력이 좋은 불소 이온이 포함되어 있어 공급 탱크의 부식을 막기 위해 일반적으로 PVC가 가장 많이 사용되어 진다. 하지만 PVC 물성상 사용 가능온도가 40℃ 이하로 고온에서는 사용하기가 적합하지 않고 탱크 제작시 용접을 하여 만들기 때문에 온도 증가시 발생되는 압력에도 취약하여 식각 공정에서 발생하는 발열을 적절히 제어하지 않으면 사용하기가 어렵다.
물론, 고온 고압에서 견디는 재질에 불소 이온과 반응하지 않는 물질을 코팅하거나 도색하여 사용할 수 있지만, 코팅재 또는 도색재의 작은 벗겨짐에도 탱크의 원형을 유지하는 물질의 부식이 심하게 일어날 수 있어 안전상 고려하기가 쉽지 않다.
다음, 농도가 공정에 미치는 영향을 살펴보면 반응식 1에서도 알 수 있듯이 식각공정을 진행할수록 탱크 안의 불소 이온의 농도가 감소함을 알 수 있다. 이러한 농도 저하는 식각 속도를 느리게 하여 온도의 증감에서 볼 수 있었던 공정 시간이 증가하는 현상이 나타난다.
따라서, 유리 식각 공정시 공정 시간, 표면 품질, 식각 두께에 중요한 영향을 미치는 약액의 온도 및 농도를 균일하게 조절해야 할 필요가 있다.
한국등록특허 제10-0956557호
본 발명은 PLC 프로그램 제어에 의해 약액을 정량 공급하고, 온도 조절 유닛에 의해 에칭액 탱크 내부의 온도를 적정 상태로 유지할 수 있어 유리 식각 공정 중 공정 시간을 단축할 수 있고, 표면 품질 및 식각 두께를 균일하게 조절하여 생산량이 향상될 수 있으며, 일정하게 온도가 조절될 수 있어 장비의 내구성이 향상될 수 있는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치를 제공한다.
실시예들 중에서, 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치는, 약품원액(이하, 약액이라고 함)을 저장하는 약액 탱크; 에칭액을 저장하는 에칭액 탱크; 상기 약액 탱크와 에칭액 탱크 사이에 설치되는 공급 배관; 상기 약액 탱크 내의 약액을 상기 공급 배관으로 공급하는 공급 펌프; 상기 약액 탱크와 에칭액 탱크에서 액체의 양을 계측하고 조절할 수 있는 유량계와 제1 자동밸브; 상기 에칭액 탱크를 연결하는 순환 배관 및 이에 구비된 제2 자동밸브; 상기 에칭액 탱크의 내부에 설치하여 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 에칭액 탱크와 연결되고, 상기 온도 센서에서 감지한 온도 정보에 따라 가열수 또는 냉각수가 상기 에칭액 탱크 내에서 순환되어 온도를 조절하는 온도 조절 유닛; 상기 약액의 공급량을 설정하는 조작장치; 및 상기 제1 및 제2 자동밸브와 상기 공급 펌프 및 계기의 온/오프(ON/OFF) 동작에 필요한 정보를 인식 및 판단하고, 그 결과에 따른 제어신호를 출력하여 자동 운전하도록 이용하는 PLC(Programmable Logic Controller) 프로그램을 내장하고, 상기 약액 유입시 상기 유량계 동작에 의해 작동되는 적산 지시계를 포함하며, 상기 적산 지시계를 통한 PLC I/O(Input/Output) 접점 방식으로 상기 약액의 정량 공급을 수행한 후 상기 온도 조절 유닛에 의해 일정한 온도로 제어하는 제어 패널을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 온도 조절 유닛은, 물을 저장하는 물 탱크; 상기 물 탱크 내의 물을 가열하는 가열수단; 상기 물 탱크 내의 물을 냉각하는 냉각수단; 및 상기 물 탱크 내의 물을 상기 순환 배관에 공급하는 순환 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 자동밸브는 상기 에칭액 탱크로 상기 물 탱크 내의 물을 공급하지 않을 경우에 상기 물 탱크 내의 물이 상기 온도 조절 유닛 내에서 자체 순환이 가능하도록 3-웨이(Way) 밸브를 적용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어 패널과 공급 펌프 사이에 설치되는 펌프 패널을 더 포함하고, 상기 펌프 패널은 상기 제1 자동밸브의 온/오프 동작 및 상기 공급 펌프의 기동 및 기동 종료를 지시하는 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어 패널은 시간을 측정하는 타이머를 내장하고, 상기 약품 원액의 표준 공급량마다 일정 제한 시간을 설정한 후 상기 타이머에 의해 제한 시간 초과시 강제 알람(alarm)을 출력하여 상기 공급 펌프와 제1 자동밸브가 오프 동작하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 패널은 상기 공급 펌프가 기동 종료된 상태에서 상기 적산 지시계의 수치가 상승할 경우에 강제 알람을 출력하여 상기 공급 펌프와 제1 자동밸브가 오프 동작하도록 하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 적산 지시계는 비상 상황 발생시 경보(alarm)를 출력하는 경보 표시등; 상기 약액의 적산치를 표시하는 토탈(Total) 표시등; 상기 약액의 순시치를 표시하는 순시치 표시등; 상기 적산치 및 적산 초기치를 리셋하는 리셋 스위치; 측정 모드와 설정 모드를 절환하는 모드 스위치; 상기 순시치와 적산치 표시를 절환하고, 상기 설정 모드시 설정 위치를 변경하는 선택 스위치; 상기 설정 모드시 설정치를 변경하는 업 스위치; 및 상기 설정 모드의 설정을 저장하는 세트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 순환 배관은 상기 에칭액 탱크의 내부에 배치되고, 상기 에칭액 탱크의 내부에 배치된 배관은 특정 길이를 갖는 코일 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치는 PLC 프로그램 제어에 의해 약액의 정량 공급하는 동시에 온도 조절 유닛에 의해 에칭액 탱크 내부의 온도를 적정 상태로 유지할 수 있어 유리 식각 공정 중 공정 시간을 단축할 수 있고, 표면 품질 및 식각 두께를 균일하게 조절하여 생산량이 향상될 수 있으며, 일정하게 온도가 조절될 수 있어 장비의 내구성이 향상될 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어 패널에 의한 농도 조절 과정을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 2의 적산 지시계를 설명하는 외관도이다.
도 4는 도 1의 온도 조절 유닛에 의한 온도 조절 과정을 설명하는 블록도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치를 설명하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치(100)는 약액 탱크(110), 에칭액 탱크(120), 공급 배관(111), 공급 펌프(112), 유량계(113), 제1 자동밸브(114), 순환 배관(121), 제2 자동밸브(122), 온도 센서(125), 온도 조절 유닛(130), 조작 유닛(150) 및 제어 패널(140)을 포함한다.
약액 탱크(110)는 약품원액을 저장하고, 에칭액 탱크(120)는 에칭액을 저장하며, 약액 탱크(110)와 에칭액 탱크(120) 사이에는 공급 배관(111)을 설치한다.
공급 펌프(112)는 약액 탱크(110) 내의 약액을 공급 배관(111)에 공급하고, 유량계(113) 및 제1 자동밸브(114)는 약액 탱크(110)와 에칭액 탱크(120)에서 액체의 양을 계측하고 조절할 수 있다.
순환 배관(121) 및 이에 구비된 제2 자동밸브(122)는 에칭액 탱크(120)와 온도 조절 유닛(130)을 연결한다.
온도 센서(125)는 에칭액 탱크(120)의 내부에 설치하여 온도를 감지한다.
온도 조절 유닛(130)은 에칭액 탱크(120)와 연결되고, 온도 센서(125)에서 감지한 온도 정보에 따라 가열수 또는 냉각수가 에칭액 탱크(120) 내에서 순환되어 온도를 조절하도록 한다.
조작 유닛(150)은 터치 스크린으로서 약액의 공급량을 선택할 수 있다.
제어 패널(140)은 제1 및 제2 자동밸브(114, 122)와 공급 펌프(112) 및 계기의 온/오프(ON/OFF) 동작에 필요한 정보를 인식 및 판단하고, 그 결과에 따른 제어신호를 출력하여 자동 운전하도록 이용하는 PLC(Programmable Logic Controller) 프로그램을 내장한다.
또한, 제어 패널(140)은 약액 유입시 유량계(113)의 동작에 의해 작동되는 적산 지시계(141)를 포함하며, 적산 지시계(141)를 통한 PLC I/O(Input/Output) 접점 방식으로 약액의 정량 공급을 수행한 후 온도 조절 유닛(130)에 의해 일정한 온도로 제어한다.
도 2는 도 1의 제어 패널에 의한 농도 조절 과정을 설명하는 블록도이다.
도 2를 참고하면, 제어 패널(140)은 최대 세 자리를 기준으로 PLC 프로그램을 통해 조작 유닛(150)을 조작하여 약액의 공급량을 선택하고, 유량계(113)를 이용하여 유량 흐름을 감지한 후에 적산 지시계(141)를 통한 PLC I/0 접점 방식으로 제어한다. 즉, 제어 패널(140)은 유량계(113)의 수치를 접점으로 받아 2진수를 10진수로 변환(BIN) 출력하여 PLC 프로그램 제어를 통한 표준 공급량별 자동 제어를 수행한다.
이때, 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치(100)는 제어 패널(140)과 공급 펌프(112) 사이에 설치되는 펌프 패널(160)을 더 포함하고, 펌프 패널(160)은 제1 자동밸브(114)의 온/오프 동작 및 공급 펌프(112)의 기동 및 기동 종료를 지시하는 릴레이를 포함한다.
따라서, 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치(100)는 조작 유닛(150)에서 원하는 약액 공급량 선택시 펌프 패널(160)의 릴레이(161) 출력으로 제1 자동밸브(114)를 온 동작하고, 공급 펌프(112)를 기동한다.
에칭액 탱크(120)에 약액 유입시 유량계()의 동작에 의한 적산 지시계(141)가 작동하여 수치가 상승하고, 적산 지시계(141)의 수치가 PLC 프로그램에 의해 설정된 공급량과 동일할 경우에 자동 리셋 되어 적산 지시계(141)의 수치를 0으로 초기화한 후에 제1 자동밸브(114)를 오프 동작하고, 공급 펌프(112)의 기동을 종료한다.
제어 패널(140)은 시간을 측정하는 타이머(도시되지 않음)를 내장하고, 표준 공급량마다 일정 제한 시간을 설정한 후에 제한시간 초과시 강제 알람을 출력함으로써 공급 펌프(112)의 기동을 종료하고, 제1 자동밸브(114)를 오프 동작한다. 또한, 제어 패널(140)은 공급 펌프(112)의 기동이 종료된 상태에서 적산 지시계(141)가 동작하는 경우에도 강제 알람을 출력한다.
도 3은 도 2의 적산 지시계를 설명하는 외관도이다.
도 3을 참고하면, 적산 지시계(141)는 1시간의 적산치를 20~59999까지 설정이 가능하고, 적산 초기치 설정은 임의의 값에서 적산을 시작할 경우로 0~999999 범위에서 설정하며, 리셋(Reset)을 할 경우에 적산 및 적산 초기치를 클리어(clear) 한다.
적산 지시계(141)는 비상 상황 발생시 경보(alarm)를 출력하는 경보 표시등(141a), 약액의 적산치를 표시하는 토탈(Total) 표시등(141b), 약액의 순시치를 표시하는 순시치 표시등(141c), 적산치 및 적산 초기치를 리셋하는 리셋 스위치(141d), 측정 모드와 설정 모드를 절환하는 모드 스위치(141e), 순시치와 적산치 표시를 절환하고, 설정 모드시 설정 위치를 변경하는 선택 스위치(141f), 설정 모드시 설정치를 변경하는 업 스위치(141g), 설정 모드의 설정을 저장하는 세트 스위치(141h)를 포함한다.
적산 지시계(141)의 내부 단자 배선은 유량계(113) 입력(12V, OUT, GND), 유량 센서와의 연결 단자, 전원 전압 단자(+)(-), 접지 단자(Earth)를 포함한다.
도 4는 도 1의 온도 조절 유닛에 의한 온도 조절 과정을 설명하는 블록도이다.
도 4를 참고하면, 온도 조절 유닛(130)은 물 탱크(131), 가열 수단(132), 냉각 수단(133), 순환 펌프(134)를 포함한다.
물 탱크(131)는 물을 저장하고, 가열 수단(131)은 물 탱크(131) 내의 물을 가열하며, 냉각 수단(133)은 물 탱크(131) 내의 물을 냉각하고, 순환 펌프(134)는 물 탱크(131) 내의 물을 순환 배관(121)에 공급한다.
한편, 제2 자동밸브(122)는 에칭액 탱크(120)로 물 탱크(131) 내의 물을 공급하지 않을 경우에 물 탱크(131) 내의 물이 온도 조절 유닛(130) 내에서 자체 순환이 가능하도록 3-웨이(Way) 밸브를 적용할 수 있다.
제어 패널(140)은 에칭액 탱크(120) 내부에 설치된 온도 센서(125)를 통해 온도를 감지한 후에 작업자가 설정한 기준값과 차이가 있을 경우에, 온도 조절 유닛(130)에 가열 제어 정보 또는 냉각 제어 정보를 전송한다.
온도 조절 유닛(130)은 가열 제어 정보를 수신한 경우에 가열 온도만큼 물 탱크(131) 내의 물을 가열하여 순환 펌프(134)를 통해 순환 배관(121)에 공급하여 에칭액 탱크(120) 내부의 온도가 기준값과 유사한 수준으로 상승하고, 냉각 제어 정보를 수신한 경우에 냉각 온도만큼 물 탱크(131) 내의 물을 냉각하여 순환 펌프(134)를 통해 순환 배관(121)에 공급하여 에칭액 탱크(120) 내부의 온도가 기준값과 유사한 수준으로 하강한다.
이때, 순환 배관(121)은 에칭액 탱크(120) 내부로 물을 공급하는 것이 아니라 온도 조절 유닛(130)에서 공급되는 물이 에칭액 탱크(120) 내부에서 열교환을 한 후에 다시 온도 조절 유닛(130)으로 순환할 수 있도록 한다. 순환 배관(121)은 에칭액 내부에 위치하고, 내부의 물과 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 코일 형태로 제조된다.
에칭액 탱크(120) 내부에 위치하는 순환 배관(121)의 길이는 길이가 길어질수록 가열 효율이나 냉각 효율은 우수하지만, 일정 길이 이상 길어질 경우에 에칭액 탱크(120) 내부의 약액의 흐름이나 저장할 수 있는 약액의 부피가 줄어들 수 있어 에칭액 탱크(120)의 전체 크기를 고려하여 적정량을 산출한다.
따라서, 본 발명은 온도 상승으로 인한 공정 시간 변화에 따라 약액의 정량 공급 후에 온도 조절 유닛에 의해 E/R(Etching Rate) 유지 및 농도 유지를 위해 일정 온도로 제어됨으로써 유리 식각 공정 진행시 공정에 중요한 영향을 미치는 약액 온도 및 농도를 조절할 수 있어 공정 시간이 단축될 수 있고, 표면 품질 및 식각 속도의 변화를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 온도가 일정 범위 이내에서 유지될 수 있어 장비의 내구성이 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치
110 : 약액 탱크 111 : 공급 배관
112 : 공급 펌프 113 : 유량계
114 : 제1 자동밸브 120 : 에칭액 탱크
121 : 순환 배관 122 : 제2 자동밸브
125 : 온도 센서 130 : 온도 조절 유닛
131 : 물 탱크 132 : 가열 수단
133 : 냉각 수단 134 : 순환 펌프
140 : 제어 패널 141 : 적산 지시계
150 : 조작 유닛 160 : 펌프 패널

Claims (8)

  1. 약품원액(이하, 약액이라고 함)을 저장하는 약액 탱크(110);
    에칭액을 저장하는 에칭액 탱크(120);
    상기 약액 탱크(110)와 에칭액 탱크(120) 사이에 설치되는 공급 배관(111);
    상기 약액 탱크(110) 내의 약액을 상기 공급 배관(111)으로 공급하는 공급 펌프(112);
    상기 약액 탱크(110)와 에칭액 탱크(120)에서 액체의 양을 계측하고 조절할 수 있는 유량계(113)와 제1 자동밸브(114);
    상기 에칭액 탱크(120)를 온도 조절 유닛(130)과 연결하는 순환 배관(121) 및 이에 구비된 제2 자동밸브(122);
    상기 에칭액 탱크(120)의 내부에 설치하여 온도를 감지하는 온도 센서(125);
    상기 에칭액 탱크(120)와 연결되고, 상기 온도 센서(125)에서 감지한 온도 정보에 따라 가열수 또는 냉각수가 상기 에칭액 탱크(120) 내에서 순환되어 온도를 조절하는 온도 조절 유닛(130);
    상기 약액의 공급량을 설정하는 조작 유닛(150); 및
    상기 제1 및 제2 자동밸브(114, 122)와 상기 공급 펌프(112) 및 계기의 온/오프(ON/OFF) 동작에 필요한 정보를 인식 및 판단하고, 그 결과에 따른 제어신호를 출력하여 자동 운전하도록 이용하는 PLC(Programmable Logic Controller) 프로그램을 내장하고, 약액 유입시 상기 유량계(113) 동작에 의해 작동되는 적산 지시계(141)를 포함하며, 상기 적산 지시계(141)를 통한 PLC I/O(Input/Output) 접점 방식으로 약액의 정량 공급을 수행한 후 상기 온도 조절 유닛(130)에 의해 일정한 온도로 제어하는 제어 패널(140)을 포함하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 온도 조절 유닛(130)은,
    물을 저장하는 물 탱크(131);
    상기 물 탱크(131) 내의 물을 가열하는 가열수단(132);
    상기 물 탱크(131) 내의 물을 냉각하는 냉각수단(133); 및
    상기 물 탱크(131) 내의 물을 상기 순환 배관(121)에 공급하는 순환 펌프(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 자동밸브(122)는,
    상기 에칭액 탱크(120)로 상기 물 탱크(131) 내의 물을 공급하지 않을 경우에 상기 물 탱크(131) 내의 물이 상기 온도 조절 유닛(130) 내에서 자체 순환이 가능하도록 3-웨이(Way) 밸브를 적용하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 패널(140)과 상기 공급 펌프(112) 사이에 설치되는 펌프 패널(160)을 더 포함하고,
    상기 펌프 패널(160)은 상기 제1 자동밸브(114)의 온/오프 동작 및 상기 공급 펌프(112)의 기동 및 기동 종료를 지시하는 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 패널(140)은,
    시간을 측정하는 타이머를 내장하고, 약액의 표준 공급량마다 일정 제한 시간을 설정한 후 상기 타이머에 의해 제한 시간 초과시 강제 알람(alarm)을 출력하여 상기 공급 펌프(112)와 제1 자동밸브(114)가 오프 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어 패널(140)은,
    상기 공급 펌프(112)가 기동 종료된 상태에서 상기 적산 지시계(141)의 수치가 상승할 경우에 강제 알람을 출력하여 상기 공급 펌프(112)와 제1 자동밸브(114)가 오프 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적산 지시계(141)는,
    비상 상황 발생시 경보(alarm)를 출력하는 경보 표시등;
    약액의 적산치를 표시하는 토탈(Total) 표시등;
    약액의 순시치를 표시하는 순시치 표시등;
    약액의 적산치 및 적산 초기치를 리셋하는 리셋 스위치;
    측정 모드와 설정 모드를 절환하는 모드 스위치;
    상기 순시치와 적산치 표시를 절환하고, 상기 설정 모드시 설정 위치를 변경하는 선택 스위치;
    상기 설정 모드시 설정치를 변경하는 업 스위치; 및
    상기 설정 모드의 설정을 저장하는 세트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 순환 배관(121)은,
    상기 에칭액 탱크(120)의 내부에 배치된 배관은 특정 길이를 갖는 코일 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 유리 식각 공정을 위한 약액 온도 및 농도 조절 장치.
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