KR101407066B1 - 아치형 표면을 갖는 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법으로, 유리 기판을 마련하는 단계; 상기 유리 기판의 표면에, 상기 유리 기판의 일부를 노출하는 식각 영역을 갖는 보호층을 형성하는 단계; 상기 식각 영역에 대응하는 트렌치를 형성하기 위해, 상기 유리 기판을 식각하는 제1 식각 공정을 수행하는 단계; 상기 보호층을 제거하는 단계; 및 상기 트렌치의 벽을 만곡시켜 상기 유리 기판에 아치형 표면을 형성하기 위해, 트렌치가 형성된 유리 기판을 식각액에 침지하여 제2 식각 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명은 유리 기판의 내부 응력이 훼손되지 않도록 보장할 수 있고, 후속 기계가공 공정 후에 매우 높은 상품비율을 얻을 수 있다.

Description

아치형 표면을 갖는 유리 기판의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS SUBSTRATE HAVING ARCHED SURFACE}
본 발명은 유리 기판의 표면을 가공하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
전통적으로, 유리 기판의 아치형 표면이나 만곡형 표면은 압력 주조에 의해 형성된다. 그러나, 이 방식은 유리 기판의 내부 응력을 증가시켜 절단(cutting), 스카이빙(skiving), 마감(finishing) 및 모따기(chamfering)와 같은 후속 가공 공정 중에 유리 기판이 균열되거나 파손되기 쉽다. 이로 인해 상품비율이 하락하고 제조비가 증가한다. 따라서, 전통적인 압력 주조에서 초래되는 낮은 수율 문제를 해결하기 위해 아치형 표면을 갖는 유리 기판의 제조 방법을 어떤 식으로 제공하느냐는 업계에서 중요한 사안이다.
본 발명의 목적은 후속 기계 가공 공정에 불리한 전통적인 압력 주조에 의해 제조되는 만곡형 유리 표면의 문제를 해결하기 위해 아치형 표면을 갖는 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법으로, (a) 유리 기판을 마련하는 단계; (b) 상기 유리 기판의 표면에, 상기 유리 기판 표면의 일부를 노출하는 식각 영역을 갖는 보호층을 형성하는 단계; (c) 상기 식각 영역에 대응하는 트렌치를 형성하기 위해, 상기 유리 기판을 식각하는 제1 식각 공정을 수행하는 단계; (d) 상기 보호층을 제거하는 단계; 및 (e) 트렌치의 벽을 만곡시켜 유리 기판에 아치형 표면을 형성하기 위해, 상기 (c) 단계에서 트렌치가 형성된 유리 기판을 식각액에 침지하여 제2 식각 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법으로, (a) 유리 기판을 마련하는 단계; (b) 상기 유리 기판 표면에, 상기 유리 기판 표면의 일부를 노출하는 식각 영역을 갖는 보호층을 형성하는 단계; (c) 상기 식각 영역에 대응하되 미리 정해진 깊이와 미리 정해진 폭으로 유리 기판에 형성되는 트렌치를 형성하기 위해, 상기 (b) 단계를 거친 상기 유리 기판을 제1 식각률로 식각하는 단계; (d) 상기 유리 기판에서 보호층을 제거하는 단계; 및 (e) 트렌치의 벽을 만곡시켜 유리 기판에 아치형 표면을 형성하기 위해, 상기 (d) 단계에서 얻은 유리 기판을 제2 식각률로 식각하는 단계를 포함하되, 상기 (c) 단계의 제1 식각률은 상기 (e) 단계의 제2 식각률보다 높다.
전통적 압력 주조에 의해 제조되는 만곡형 유리 표면과 비교하여, 본 발명은 유리 기판의 아치형 표면을 형성하기 위해 두 단계의 식각 공정을 사용하며, 이는 유리 기판의 내부 응력이 훼손되지 않도록 보장한다. 그러므로, 본 발명은 절단, 스카이빙 및 모따기와 같은 후속 가공 공정 후에 매우 높은 상품비율을 얻을 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하는 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 1a는 유리 기판을 도시하는 개략도이다.
도 1b는 식각 영역을 갖는 보호층이 유리 기판 표면에 형성되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 1c는 제1 식각 공정에서 트렌치를 형성하기 위해 유리 기판이 식각되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 1d는 보호층이 제거되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 1e는 유리 기판이 세척되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 1f는 트렌치가 제2 식각 공정에서 만곡형 표면을 갖도록 바뀌는 것을 도시하는 개략도이다.
이하 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 보다 명확한 설명을 위해, 특정 용어를 본 발명의 실시예에 대한 설명에서 사용할 것이다. 그러나 물론 특정 용어는 단지 본 발명을 명확히 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 제한하도록 의도된 것은 아니다. 기술분야의 당업자라면 본 발명의 사상과 범위를 유지하는 동일한 기술분야에 사용되는 모든 균등예나, 동일한 기능을 구현하기 위해 유사한 방식을 사용하는 다른 요소 및 배열을 본 발명이 망라한다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 특징과 이점은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 구체적 설명을 통해 명확히 밝혀질 수 있다. 유사한 기능 및/또는 유사한 구조를 갖는 요소에는 동일한 참조번호가 부여된다. 첨부 도면은 달리 명시되지 않는 한 고정된 비례로 작성되지 않는다.
본 발명은 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 유리 기판의 아치형 표면을 형성하기 위해 두 단계의 식각 공정이 사용된다. 제1 식각 공정은 아치형 표면의 윤곽을 대략적으로 형성하기 위해 유리 기판 표면에 트렌치를 형성하는 것이다. 제2 식각 공정에서는 유리 기판의 편평하고 모난 부분을 만곡시키기 위해 측방 침식(lateral erosion)과 침지 침식(dip erosion)이 사용된다. 즉, 트렌치 벽이 만곡면이 되도록 유리 기판에 형성되는 트렌치가 추가로 식각된다. 이렇게 하여 아치형 표면을 갖는 유리 기판이 형성된다. 이런 방식으로 제조되는 만곡형 표면을 갖는 유리 기판의 내부 응력이 훼손되지 않기 때문에, 본 발명은 유리 기판을 가공하기 위한 후속 기계가공 공정(예컨대 절단, 스카이빙 및 마감)에서 매우 높은 상품비율을 얻을 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하는 방법을 도시하는 개략도들이다. 도 1a 내지 도 1f는 단지 아치형 표면이 유리 기판의 한쪽 면에 형성되는 것을 도시하고 있는 것에 주의해야 한다. 그러나 본 발명에 따르면, 아치형 표면은 유리 기판의 양쪽 표면에 형성될 수도 있는 것으로, 이 경우의 공정은 도 1a 내지 도 1f와 유사하여 본 명세서에는 관련 설명이 생략되어 있다는 것을 기술분야의 당업자라면 이해할 것이다.
도 1a을 참조한다. 먼저 유리 기판(10)이 마련된다. 유리 기판(10)의 재료는 예컨대 이산화실리콘(SiO2)이다. 유리 기판(10)은 또한 다른 추가 재료를 갖는 유리이거나, 화학물질, 열 또는 압력에 의해 강화되는 강화 유리(예컨대 이온교환 유리)일 수 있다.
도 1b를 참조한다. 보호층(20)이 유리 기판 표면(10)에 형성된다. 보호층(20)은 유리 기판(10) 표면의 일부를 노출하는 식각 영역(21)을 가진다. 후속 식각 공정에서, 식각액은 식각 영역(21)의 분포에 따른 유리 기판(10)의 식각에 사용된다.
도 1c를 참조한다. 다음으로 제1 식각 공정이 수행된다. 식각 영역(21)에 의해 유리 기판(10)에 노출된 영역이 트렌치(12)를 형성하도록 식각된다. 보호층(20)으로 커버되는 유리 기판(10)의 영역은 보호층(20)에 의해 보호되기 때문에 식각되지 않는다.
전술한 바와 같이, 제1 식각 공정은 아치형 표면의 윤곽을 대략적으로 형성하는 것이다. 본 실시예에서, 유리 기판(10)에 형성되는 트렌치(12)는 이와 같이 기본 윤곽으로서의 역할을 한다. 식각 공정을 수행하기 전에, 형성되는 트렌치(12)가 미리 정해진 폭(W)과 미리 정해진 깊이(H)를 갖도록, 트렌치(12)의 크기가 고객의 요청에 따라 미리 정해질 수 있다. 보호층(20)의 형성에 있어, 제1 식각 공정에서 식각률 또는 식각 기간을 조절함으로써 미리 정해진 폭(W)과 미리 정해진 깊이(H)를 갖는 트렌치(12)가 형성될 수 있도록, 식각 영역(21)의 크기가 미리 정해진다.
도 1d를 참조한다. 보호층(20)이 유리 기판(10)의 표면에서 제거된다.
도 1e를 참조한다. 다음으로 제1 식각 공정에서 남아있는 식각액을 제거하기 위해 유리 기판(10)을 세척한다.
도 1f를 참조한다. 다음으로 유리 기판(10)에 형성된 트렌치(12)를 추가로 식각하기 위해, 트렌치(12)가 형성된 유리 기판(10)을 식각액에 침지하여 제2 식각 공정을 수행한다. 측방 침식과 침지 침식이 끝나면 트렌치(12)의 벽이 만곡되어 만곡면의 외양이 형성된다. 유리 기판(10)의 편평하고 모난 부분은 매끄러운 표면이 된다. 이렇게 하여 아치형 표면을 갖는 유리 기판이 형성된다.
바람직한 일 실시예에서, 유리 기판은 제1 식각 공정에서 제1 식각률로 식각된다. 유리 기판은 제2 식각 공정에서는 제2 식각률로 식각된다. 제1 식각률은 제2 식각률보다 높다. 예컨대 제1 식각 공정에 사용되는 식각액의 농도는 제2 식각 공정에 사용되는 식각액의 농도보다 높다.
높은 식각률은 가파른 패턴을 형성하기 위해 사용될 수 있기 때문에, 높은 식각률은 유리 기판의 트렌치를 형성하여 유리 기판의 아치형 표면의 기본 윤곽을 형성하는 제1 식각 공정에 사용하기에 적절하다. 제2 식각 공정에 사용되는 낮은 식각률은 제1 식각 공정에서 형성된 패턴을 추가로 만곡시킬 수 있다. 측방 침식과 침지 침식에 의해 제2 식각 공정은 만곡형 표면이 형성될 때까지 패턴의 주변부와 모난 부분을 서서히 식각할 수 있다. 제2 식각 공정은 낮은 식각률을 사용하기 때문에 패턴의 형상은 그다지 파괴되지 않을 것이다.
예컨대, 두께가 0.8 mm인 아치형 표면이 두께가 2 cm 내지 3 cm인 유리 기판에 형성되는 경우, 제1 식각 공정에 사용되는 제1 식각률은 바람직하게는 10 ㎛/min 내지 20 ㎛/min일 수 있고 제2 식각 공정에 사용되는 제2 식각률은 바람직하게는 5 ㎛/min일 수 있다.
종래의 압력 주조에 의해 제조되는 만곡형 유리 표면과 비교하여, 본 발명은 유리 기판의 아치형 표면을 형성하기 위해 두 단계의 식각 공정을 사용하며, 이는 유리 기판의 내부 응력이 훼손되지 않도록 보장한다. 그러므로, 본 발명은 절단, 스카이빙 및 모따기와 같은 후속 기계가공 공정 후에 매우 높은 상품비율을 얻을 수 있다. 본 발명에서 제공되는 제조 방법은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 아치형 표면을 갖는 유리 기판은 태양광 패널, 산란판 등에 사용될 수 있다.
도 1b에 있어서, 유리 기판(10) 표면에, 식각 영역(21)을 갖는 보호층을 형성하는 것은 다음 방식에 의해 이루어질 수 있다.
(1) 식각 영역(21)이 유리 기판(10)에 형성되어야 할 구역을 표시한 다음, 사전 설계된 식각 영역(21)의 분포에 따라 유리 기판(10)의 표면에, 잘 잘라낸 접착막을 직접 부착한다. 즉, 식각 영역(21)을 갖는 보호층(20)은 부착된 접착막에 의해 형성된다.
(2) 유리 기판(10)의 표면 전체에 가용성 재료(또는 접착 재료)를 코팅한 다음, 가용성 재료 제거 영역의 분포가 미리 정해진 식각 영역(21)의 분포와 일치하도록, 미리 정해진 식각 영역(21)의 분포에 따라 가용성 재료를 제거한다. 최종적으로, 식각 영역(21)을 갖는 보호층(20)을 형성하기 위해 상기 설계에 따라 분포되는 가용성 재료를 건조하거나 소성한다.
(3) 유리 기판(10)의 표면에 마스크를 커버한다. 마스크는 미리 정해진 식각 영역(21)의 분포에 따라 설계된다. 마스크의 패턴은 미리 정해진 식각 영역(21)의 분포와 일치한다. 다음으로 유리 기판(10)에 방식층(corrosion protection layer) 또는 내산층(acid protection layer)을 코팅하기 위해 마스크와 유리 기판(10)이 화학적 증착기에 배치된다. 이어서 마스크가 제거된다. 즉, 패턴화된 방식층 또는 내산층이 화학적 증착에 의해 형성된다. 이렇게 하여, 식각 영역(21)을 갖는 보호층(20)이 형성된다.
(4) 유리 기판(10)의 표면에 포토레지스트를 코팅한 다음, 코팅된 포토레지스트 위에 포토마스크를 배열한다. 포토마스크의 패턴은 미리 정해진 식각 영역(21)의 분포와 일치한다. 다음으로, 식각 영역(21)에 대응하는 포토레지스트를 제거하기 위해 포토레지스트에 강광(highlight) 또는 자외광을 조사한다. 패턴화된 포토레지스트는 이와 같이 식각 영역(21)을 갖는 보호층(20)으로서 사용된다.
보호층(20)의 재료는 제조 공정의 필요에 따라 선택될 수 있다. 보호층(20)은 유기 재료, 폴리머 또는 금속 재료로 제조되는 접착막 또는 코팅막으로 구현될 수 있다. 보호층(20)의 재료는 공정에 사용되는 식각액의 침식에 견딜 수 있어야 한다. 즉, 보호층(20)의 재료는 보호층(20)이 식각 공정 중에 산이나 염기에 의해 식각되거나 박리되는 것을 방지하기 위해 산과 염기에 견디는 특성을 가져야 한다.
또한 일 실시예에서, 제1 식각 공정 및 제2 식각 공정에 사용되는 식각액은 적어도 플루오르화수소산(HF)을 포함한다. 식각액으로서의 역할을 할 수 있도록 적정량의 황산(H2SO4), 염산(HCI) 또는 질산(HNO3)을 플루오르화수소산과 함께 사용할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 예시하고 설명하긴 했지만, 다양한 변경과 수정이 기술분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 설명된다. 본 발명은 예시된 특정 형태에 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 사상과 범위를 유지하는 모든 변경과 수정은 첨부되는 특허청구범위에서 한정되는 범위 내에 속하도록 의도되어 있다.
10: 유리 기판 12: 트렌치
20: 보호층 21: 식각 영역

Claims (10)

  1. 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법으로서,
    (a) 유리 기판을 마련하는 단계;
    (b) 상기 유리 기판의 표면에, 상기 유리 기판 표면의 일부를 노출하는 식각 영역을 갖는 보호층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 식각 영역에 대응하는 트렌치를 형성하기 위해, 상기 유리 기판을 식각하기 위한 제1 식각 공정을 수행하는 단계;
    (d) 상기 보호층을 제거하는 단계; 및
    (e) 상기 트렌치의 벽을 만곡시켜 상기 유리 기판에 아치형 표면을 형성하기 위해, 상기 (c) 단계에서 트렌치가 형성된 상기 유리 기판을 식각액에 침지하여 제2 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 (c) 단계의 상기 제1 식각 공정에서 제1 식각률로 식각되고, 상기 유리 기판은 상기 (e) 단계의 상기 제2 식각 공정에서 제2 식각률로 식각되되, 상기 제1 식각률은 상기 제2 식각률보다 높은 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 식각 영역은 미리 정해진 크기를 가지며, 상기 (c) 단계에서 상기 유리 기판에 형성되는 트렌치는 미리 정해진 깊이와 미리 정해진 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계 전에 상기 유리 기판을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    접착막을 마련하는 단계; 및
    상기 보호층을 형성하기 위해 상기 유리 기판의 표면에 상기 접착막을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    가용성 재료를 마련하는 단계;
    상기 유리 기판의 표면에 상기 가용성 재료를 코팅하는 단계; 및
    상기 보호층을 형성하기 위해 상기 코팅된 가용성 재료를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    화학적 증착기에 상기 유리 기판을 배열하는 단계; 및
    보호층으로서의 역할을 할 수 있도록 화학적 증착에 의해 상기 유리 기판의 표면에 방식층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 재료는 유기 재료와 금속 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 공정을 위해 상기 (c) 단계와 상기 (e) 단계에서 사용되는 식각액은 적어도 플루오르화수소산(HF)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
  10. 아치형 표면을 갖는 유리 기판을 제조하기 위한 방법으로,
    (a) 유리 기판을 마련하는 단계;
    (b) 상기 유리 기판 표면에, 상기 유리 기판 표면의 일부를 노출하는 식각 영역을 갖는 보호층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 식각 영역에 대응하되 미리 정해진 깊이와 미리 정해진 폭으로 유리 기판에 형성되는 트렌치를 형성하기 위해, 상기 (b) 단계를 거친 상기 유리 기판을 제1 식각률로 식각하는 단계;
    (d) 상기 유리 기판에서 상기 보호층을 제거하는 단계; 및
    (e) 상기 트렌치의 벽을 만곡시켜 상기 유리 기판에 아치형 표면을 형성하기 위해, 상기 (d) 단계를 거친 상기 유리 기판을 제2 식각률로 식각하는 단계를 포함하되,
    상기 (c) 단계의 제1 식각률은 상기 (e) 단계의 제2 식각률보다 높은 것을 특징으로 하는 유리 기판 제조 방법.
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