KR19990082654A - 기계식으로 가공된 기판을 에칭하는 방법 - Google Patents
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Abstract
예를 들면 플라즈마-어드레싱된 액정 디스플레이의 유리 덕트판 내에 애퍼쳐 및/혹은 공동 패턴을 제공하는 방법으로서, 먼저 기계식 가공(예를 들면 분말 블라스팅)을 수행한 후에, 덕트의 벽을 극미하게 덜 거칠게 하는 습식 에칭처리를 수행함으로써 광학 교란을 감소시키고 유리는 다시 흠이 없게 된다.
Description
이러한 패턴은 분말 블라스팅(powder blasting), 연마(grinding), 래핑(lapping), 소잉(sawing), 드릴링(drilling) 혹은 또 다른 기계식 가공에 의해서 통상 제공된다.
PALC 디스플레이(예를 들면 미국 특허..., WO 96/29689-A1으로부터 공지된 바와 같은)의 덕트판(일반적으로 유리(glass)임) 내에 공동(덕트;duct)을 제공하는데 이 방법을 사용할 경우, 표면의 가공된 부분(덕트의 내측)은 기계식 가공 후에 극미하게 거칠어져, 이러한 덕트판을 내장한 디스플레이를 사용하고 있을 때, 생성된 이미지는 충분히 만족스러운 콘트라스트를 갖지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명은 기계식 가공을 사용하여 기판표면 내에 애퍼쳐 및/혹은 공동 패턴을 제공하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 PALC 디스플레이용 덕트판을 포함하는 판시스템의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 몇몇 단계 후 유리기판의 일부 단면도.
도 3은 마스크를 전혀 사용하지 않는, 본 발명에 따른 방법의 실시예의 연속한 단계 동안에 기판의 일부 단면도.
도 4는 마스크를 사용하는, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안에 가능하게 층이 제공된 기판의 일부 단면도.
도 5는 보호층 및 마스크를 사용한, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안에 층이 가능하게 제공된 기판의 일부 단면도.
도 6은 마스크 및 보호층을 사용한, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안에 층이 제공된 판의 일부 단면도.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은 가공 후에 표면이 극미하게 덜 거칠게 되도록, 기계식 가공에 의해 얻어진 애퍼쳐 및 공동의 벽이 처리될 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해서, 본 발명은 기계식 가공을 수행한 후에, 애퍼쳐 및 공동의 벽을 극미하게 덜 거칠게 하는 습식에칭 공정이 수행된다. 특히, 기계식으로 가공된 덕트판은 습식에칭 공정에 의해서 극미하게 충분히 평탄하게 될 수 있으므로, PALC(플라즈마-어드레스 방식의 액정) 디스플레이에서 만족스럽게 기능하게 된다.
본 방법은 예를 들면 고분해능 플라즈마 디스플레이인 플라즈마 디스플레이(PDP)의 셀판의 셀 혹은 덕트판의 덕트를 구성하는 공동을 제조함에 있어 이익이 되도록 사용될 수도 있다. 셀 혹은 덕트의 바닥 및/혹은 벽은 극미하게 평탄한 것이 바람직한데, 그것은 이들에게 예를 들면 전극이 되는 층을 제공하기가 더 쉬어지기 때문이다.
실시예에 따라서, 기계식 가공은 분말 블라스트 저지 마스크를 사용한 분말 블라스팅 공정이다. 이 공정은 매우 미세한 패턴을 만들 수 있다는 잇점이 있다.
또 다른 실시예에 따라서, 기판은 기계식으로 가공되기 전에 에칭 저지층으로서 예를 들면 크롬층이 코팅된다. 이것은 기계식으로 가공되지 않은 표면의 부분이 에칭액과 접촉하지 말아야 할 경우 그 방법을 사용할 수 있다는 잇점이 있다. 에칭 저지층은 기계식 가공이 일어나기 전에 제공되므로, 이미 만들어진 애퍼쳐 혹은 공동의 벽은 코팅되지 않게 될 것이다.
또 다른 실시예에 따라서, HF를 포함하는 에찬트를 습식 에찬트로서 사용한다. 이것은 예를 들면 순수한 HF, HNO3와 같은 산을 갖는 HF 및 NH4F을 갖는 HF일 수 있다. 무수히 많은 에찬트 농도 이체(variant)를 사용하는 것이 가능하다. 또 다른 가능한 에찬트는 HBF4를 포함하는 에찬트이다. 이 경우에도, 상이한 농도가 가능하다. HF의 잇점은 빠르게 에칭한다는 것이다. HBF4의 잇점은 침전물이 덜 하다는 것이다. 또 다른 잇점은 너무 빠르게 에칭하지 않으므로 공정을 보다 양호하게 제어할 수 있다는 것이다. HF 및 HBF4의 조합을 예를 들면 1:10의 비로 하여 사용할 수도 있다. 그러면 이들 에찬트의 잇점이 결합될 수 있다. 대안으로 에찬트로서 농축된 라이(lye)용액을 사용하는 것이 가능하다. 결점은 에칭속도가 느리다는 것이다. 에칭될 기판에 따라서(예를 들면 소정 형태의 유리), 소정 농도의 소정 에찬트가 가장 적합하다.
본 발명에 따른 방법의 특정한 실시예는
유리 기판 상에 크롬층을 제공하는 단계,
상기 크롬층 상에 블라스트 저지 마스크를 제공하는 단계,
적어도 연마제 분말 입자 분사물을 생성하는 단계,
가공될 표면 상에 있는 마스크의 표면에 상기 분사물을 지향하는 단계,
상기 마스크를 가진 표면과 상기 분사물간 상대적인 이동을 수행하는 단계,
상기 블라스트 저지 마스크를 제거하는 단계,
아래에 있는 표면을 보호하는 크롬층을 가진 상태에서, 유리 용해제로 습식 에칭하는 단계,
상기 크롬층을 제거할 목적으로 크롬을 에칭하는 단계
를 포함한다.
본 방법의 또 다른 특정한 실시예에서, 판은 에칭조(etching bath)에 완전히 담그어 진다. 이것은 방법을 상당히 간단하게 한다. 강한 에칭처리를 수행할 필요가 없거나, 미가공된 표면을 평탄하게 할 필요가 없으면, 이와 같은 에칭조 내에 담그는 처리는 어떤 또 다른 처치없이 사용될 수 있다. 보다 엄격한 요구조건이 미가공된 측에 부과된다면, 판을 에칭조에 담그기 전에 그 미가공된 측에 에칭 저지층을 제공할 수 있다.
기판은 유리로 만드는 것이 바람직하며, 2 내지 200 ㎛가 표면으로부터 에칭으로 제거된다. 이어서 가공된 유리는 완전히 다시 흠이 없게 되고 매우 양호한 콘트라스트를 제공한다. 특히, 5 내지 100 ㎛가 에칭으로 제거된다. 그러면 유리는 디스플레이에 사용하기에 족할 정도로 흠이 없는 상태가 된다.
본 발명은 특히 공동 패턴을 제조하는데 실제적이며, 특히 평행한 덕트나 셀을 제조하는데 실제적이다. 본 발명은 특히 분말 블라스팅에 의해 페라이트에 패턴이 제공될 때, 페라이트와 같은 부서지기 쉬운 물질을 처리함에 있어 실제적으로 적용할 수 있다. 특히, 페라이트는 비디오 레코더용 자기헤드에 사용된다. 본 발명은 물질이 극미하게 충분히 평탄한 것이 중요한 전자적인 용도에서 요망된 때, 특히 크기가 작은 물질의 실리콘 혹은 반도체 물질을 처리함에 있어 실제적으로 적용할 수 있다.
본 발명의 이러한 면 혹은 다른 면은 여기 기술된 실시예로부터 명백하며 이들을 참조하여 명료하게 될 것이다. 도면에서 동일 구성요소에 동일 참조부호가 할당되었다.
도 1은 PALC 디스플레이의 실시예에 대한 판시스템의 단면도이다. 덕트(3)는 덕트판(1)의 벽(2)간에 놓여있다. 이 경우, 덕트는 실제적으로 모서리가 있는 단면을 갖는다. 그러나, 대안으로 둥글게 된 단면을 갖는 덕트를 만들 수도 있다. 이 경우 덕트는 비교적 깊다. 이들은 또한 비교적 얕을 수도 있다. LCD 액체(6)를 에워싸는 2개의 투명 엔클러저판(4, 5)이 덕트판 위에 놓여진다. 이미지를 얻기 위해서, 판시스템을 통하는 광을 보낸다. 화살표는 광경로 방향을 나타낸다. 덕트판은 덕트를 거의 평탄한 판으로 블라스팅하여 만드는 것이 좋다. 그러나, 대안으로 덕트는 또 다른 기계식 가공에 의해서 얻어질 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 공정의 제1(I) 및 제2(II) 단계 후에 유리표면의 단면을 도시한 것이다. 도면을 간단하게 하기 위해서, 거리 d와 b간 비는 실제의 경우와 동일하지 않다.
I. 분발 블라스팅한 후, 유리는 거친 표면을 갖는다. 이것은 무광(dull)이다. 교란된 층(disturbed later)엔 끝이 가늘어진 피트(12)가 있는데, 이 피트의 끝엔 기판 및 방법에 따라 전형적인 최대 두께(D)가 2 내지 50 ㎛, 특히 5 내지 20 ㎛ 범위에 있는 크랙(crack)이 있다. 크랙의 이와 같은 전형적인 깊이는 분말입자의 크기 및 블라스팅 속도에 따른다. 작은 크랙의 경우(5-25 ㎛의 크기), 피트의 전체 깊이(d)는 전반적으로 크랙 깊이의 2배이다. 표면의 피트의 폭(b)은 전반적으로 1 ㎛보다 훨씬 적다. 폭은 대부분 가시광선의 파장의 크기이거나 혹은 그 보다 작다. 또한 가공에 기인하여, 기계적인 응력이 유리에서 자주 발생한다. 판을 통해 광을 보낼 때, 이들은 확산되는 결과를 야기하여 결국 광의 편광이 소멸된다. PALC 디스플레이용 판에 덕트를 분말 블라스팅으로 제공할 때, 그 판을 사용한 경우 유리의 무광 및 편광소멸 발생이 문제가 된다. 이것은 투명도가 빈약하고 최대 콘트라스트 및 최대 블랙이 감소된다. PALC 디스플레이의 2개의 편광필터를 교차해도, 광은 여전히 이를 통과한다.
II. 에칭후에, 교란된 층, 즉 피크가 있는 층은 10 내지 40 ㎛ 깊이로 에칭된다. 첨두부분 뿐만아니라 움푹한 곳도 10 내지 40 ㎛ 에칭되기 때문에 크랙의 최대 깊이(D)은 여전히 거의 5 내지 20 ㎛이다. 전체 최대 깊이(d)는 더 작아진다. 장시간 에칭한 후에, 크랙(D)의 깊이 역시 더 작아지게 될 것이다. 그러나, 에칭은 등방성이므로, 짧은 에칭처리를 수행하여도, 매우 첨예한 첨부부분은 완전히 에칭되어 피트는 더 커지게 된다. 첨두 부분은 덜 첨예하게 된다. 그러면 극미의 거칠기는 더 작아지게 되어 유리는 덜 무광으로 되고 광확산이 덜하게 되어 편광의 소멸이 덜하게 된다. 이들 판은 양질의 판이 된다. 장시간 에칭하여 예를 들면 100㎛ 이상을 제거함으로써 품질이 더욱 개선될 수 있다. 200㎛ 제거된 때, 판은 거의 완전하게 흠이 없게 된다. 이때, 극미의 거칠기, 즉 피트의 최대깊이(D) 역시 매우 작게 된다. 그러나, 이러한 처리에 필요한 시간은 대응하여 길어져 제조시간이 증가하게 된다. 에칭처리를 너무 오래 계속하면, 더 크게 생성된 피트의 표면이 공격을 받을 수 있으며, 이것은 피트를 다시 작게 한다.
더욱 강한 에찬트(etchant)를 사용할 때, 에칭속도는 더 커지나 똑같은 깊이로 에칭하기 위해서는 더 짧은 에칭시간이 필요하다. 에칭시간이 더 짧아질 때, 소망하는 에칭 깊이에 대해서 에칭깊이의 일탈이 증가할 수 있다. 에칭처리를 너무 오래 혹은 너무 짧게 몇초간 지속할 경우, 그 결과는 약한 에찬트로 에칭할 때보다 강한 에찬트로 에칭할 때 소망하는 에칭깊이의 ㎛길이의 일탈이 더욱 커지게 될 것이다. 결국, 작은 크기의 공차가 요구되는 패턴에 대해서 너무 크지 않은 에칭속도가 바람직하다.
콘트라스트 테스트에 대한 많은 측정결과를 예로서 제공하겠다. 한 실험에서, 대략 20 내지 25㎛의 입자크기를 갖는 Al2O3를 약 100m/s의 속도로 하여 바륨이 포함된 붕규산 유리로 된 판에 평행한 덕트 패턴이 분말 블라스팅되었다. 이와 같은 높은 블라스팅 속도에서, 유리는 매우 무광으로 될 것이다. 이어서, 판들은 상이한 환경 하에서 후에 에칭되었다. 마지막으로, 최대 콘트라스트가 측정되었다. 이것은 평행하게 교차된 분광자 사이에 판을 연속하여 놓고 이러한 조립물을 통하게 광을 두 경우에 보내어 측정된 광전류를 나눔으로써(가장 큰 광전류는 가장 작은 광전류로 나누어 졌음) 행해졌다. 광전류는 전달된 광에 노출된 감광 셀을 통하는 전류(mA)를 의미한다. 최대 광전류를 Imax라 하고 최소 광전류를 Imin이라 하면, 최대 콘트라스트는 Imax/Imin으로 주어진다. 몇몇 결과는 다음과 같다.
측정 시리즈 1:
*에찬트: 25% HBF4
*온도: 40℃
에칭시간(분) 최대 콘트라스트(무단위)
0 40
15 130
30 240
60 660
120 > 1000
측정 시리즈 2:
*에찬트: 12.5% HF
*온도: 25℃
에칭시간(분) 최대 콘트라트(무단위)
0 30
4 200
8 600
15 > 1000
측정 시리즈 3:
*에찬트: 20% HF
*온도: 25℃
에칭시간(분) 최대 콘트라트(무단위)
0 30
2 300
4 700
8 > 1000
15 > 1000
측정 시리즈 4:
*에찬트: 50% HF
*온도: 25℃
에칭시간(분) 최대 콘트라트(무단위)
0 35
0.5 900
1 > 1000
4 > 1000
도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 연속한 단계 동안에 기판(6)의 일부의 단면도로서, 이 실시예에서는 마스크를 전혀 사용하지 않았다.
도면은
I - 공정을 시작할 때,
II - 기계식 가공 후, 여기서 공동(7)이 만들어지며, 이중 하나를 도면에 도시되었고,
III - 습식 에칭한 후, 이에 의해서 덜 거친 공동(7')이 공동(7)으로부터 얻어진 것에 대해 연속하여 기판(6)을 도시한 것이다.
기계식 가공은 예를 들면 소잉, 래핑, 드릴링, 필링(filling), 연마 및 특히 분말 블라스팅이 될 수 있다. 기판은 기계식으로 후처리될 수 있고 화학적으로 에칭될 수 있는 것이면 어떤 물질이라도 될 수 있다. 서로 다른 특성은 패턴에 손상을 입히며 피트 깊이는 서로 다른 기계식 가공으로 얻어질 수 있다. 에찬트 및 에칭속도는 그에 맞춘다. 예를 들면 더 깊은 피트에 대해서는 더 긴 에칭시간을 사용하는 것이 바람직하다. 좁은 패턴에 대해서는 에칭 처리의 경우 너무 강하지 않은 에찬트를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4는 마스크를 사용한 본 발명의 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안의 블라스팅 마스크(8)가 가능하게 제공된 기판(6)의 일부의 단면도이다. 도면은
I - 코팅없이 공정을 시작할 때,
II - 분말 블라스팅 후, 이에 의해서 공동(7)이 얻어졌으며,
III - 습식 에칭한 후, 이에 의해서 덜 거친 공동(7')이 공동(7)으로부터 얻어진 것에 대해 연속하여 기판을 도시한 것이다.
블라스팅 마스크는 예를 들면 금속 마스크 혹은 폴리우레탄 마스크일 수 있다.
도 5는 마스크 및 에칭 저지 보호 코팅을 사용한, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안에 에칭 저지 보호 코팅(10) 및 가능한 블라스팅 마스크(8)가 가능하게 제공된 기판(6)의 일부의 단면도이다. 도면은
I - 코팅없이 공정을 시작할 때,
II - 기판 상에 에칭 저지 보호 코팅(10)을 가진 상태,
III - 블라스팅 마스크(8)을 가진 상태,
IV - 분말 블라스팅을 한 후, 이때 공동(7)이 얻어졌으며,
V - 블라스팅 마스크를 제거한 후,
VI - 습식 에칭한 후, 이에 의해서 덜 거친 공동(7')이 공동(7)으로부터 얻어졌으며,
VII - 보호코팅을 제거한 후의 것에 대해 연속하여 기판(6)을 도시한 것이다.
보호코팅(10)은 코팅되어 화학 에찬트의 영향에 대해 표면의 일부를 보호한다. 이것은 예를 들면 크롬코팅인 금속 코팅일 수 있다. 이 경우, 이 코팅은 예를 들면 그 코팅이 더 이상 필요없을 때 크롬 에칭에 의해서 제거될 수 있다. 대안으로 코팅은 또 다른 형태의 물질, 예를 들면 중합체로 구성될 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 연속한 단계 동안에 층들이 구비된 유리판(11)의 일부의 단면도이다. 도면은
I - 코팅없이 공정을 시작할 때,
II - 이 공정 동안 기계식으로 가공되지 않는 측에 에칭 저지 보호 코팅(10)을 가진 상태,
III - 애퍼쳐(9)가 제공된 블라스팅 마스크(8)를 가진 상태,
IV - 분말 블라스팅을 한 후, 이에 의해서 공동(7)이 얻어졌으며,
V - 습식 에칭한 후, 이에 의해서 덜 거친 공동(7')이 공동(7)으로부터 얻어졌으며,
VI - 보호코팅을 제거한 후의 것에 대해 연속하여 기판(6)을 도시한 것이다.
보호코팅(10)은 예를 들면 크롬 혹은 폴리우레탄과 같은 또 다른 물질로 된 금속 코팅이 될 수 있다. 판의 한 측을 항상 보호할 필요는 없다. 경우에 따라서, 보호는 필요하지 않다. 판은 예를 들면 에칭조에 담그어 후에칭될 수 있다.
요약하여, 본 발명은 예를 들면 플라즈마-어드레스 방식의 액정 디스플레이의 유리 덕트판 내에 애퍼쳐 및/혹은 공동 패턴을 제공하는 방법에 관한 것으로, 여기서 기계식 가공이 먼저 수행되며(예를 들면 분말 블라스팅에 의해서), 이어서 습식 에칭 처리가 수행되어, 덕트의 벽을 극미하게 덜 거칠게 함으로써 광학 교란(optical disturbance)이 감소되고 유리는 더 무결하게 된다.
Claims (13)
- 기계식 가공을 사용하여, 기판의 표면 내에 애퍼쳐 및/혹은 공동 패턴을 제공하는 방법에 있어서, 상기 기계식 가공을 수행한 후에, 상기 애퍼쳐 및 공동의 벽을 극미하게 덜 거칠게 하는 습식 에칭공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기계식 가공은 분말 블라스트-저지 마스크를 사용한 분발 블라스팅 공정인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에찬트는 HF(hydrogen fluoride)인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에찬트는 HNO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 표면은 상기 기계식 가공이 수행되기 전에 에칭 저지층으로 코팅되고, 상기 에칭 저지층은 상기 습식 에칭 공정 동안에 존재하는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 상기 기계식 가공 후에 에칭조(etching bath)에 담그어 지는 판인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 판의 한 측은 상기 에칭조에 담겨 지기 전에 보호 코팅이 제공된 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 유리로 만들어지며, 2 내지 200㎛의 층이 에칭으로 제거되는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 유리로 만들어지며, 5 내지 100㎛의 층이 에칭으로 제거되는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공동은 덕트인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 기판은 디스플레이를 위한 판인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 판은 플라즈마-어드레싱된 액정 디스플레이용의 덕트판인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 판은 플라즈마 디스플레이용의 덕트판인 것을 특징으로 하는 기판 표면의 공동 패턴 제공 방법.
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