KR20020080215A - 액정유리기판의 화학연마 방법 및 화학연마장치 - Google Patents

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Abstract

(과 제)
액정유리기판의 크기에 관계없이, 액정유리기판의 판두께를 얇게 하면서, 표면을 균일하게 평탄화 시킬 수 있고, 유리의 재이용이 가능한 액정유리기판의 화학연마 방법 및 화학연마장치를 제공한다.
(해결수단)
불소화수소산, 및 불소화암모늄, 불소화칼륨 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수를 함유하는 불소화물의 혼합액과, 염산, 황산, 인산 및 질산의 하나 또는 복수를 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산과, 술폰산염계 계면활성제를 함유하는 음이온계 계면활성제와, 아민계의 양성 계면활성제를 보유하는 화학연마액을 투입한 화학연마액 저류조(11)에, 액정유리기판을 배치하고, 기포발생장치(12)로부터 기포를 토출시켜, 액정유리기판의 외표면을 0.5∼10㎛/분의 연마속도로 연마한다.

Description

액정유리기판의 화학연마 방법 및 화학연마장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHEMICALLY POLISHING A LIQUID CRYSTAL GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것의 외표면을 연마하는 액정유리기판의 화학연마방법 및 그 실시예에 사용하는 화학연마장치에 관한 것이다.
종래의 액정유리기판의 연마방법에는, 기계연마와 화학연마가 있다. 최근에는, 이하에 나타내는 바와 같은 액정유리기판의 품질개선이 요구되고 있다.
(1) 액정유리기판에 처음부터 존재하는 표면의 흠집을 제거한다.
(2) 패터닝된 막을 박리한 후의 기판에 남아있는 패턴흔적을 제거한다.
(3) 액정유리기판의 판두께를 얇게함과 동시에, 표면의 평탄성을 높게한다.
(4) 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 후의 외표면에 처음부터 존재하는 흠집을 제거한다.
(5) 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 후의 액정유리기판의 외표면의 판두께를 얇게함과 동시에, 표면의 평탄성을 높게한다.
전술한 품질개선항목에 대한 종래의 기계연마에서는, 평탄성의 부족, 간극 및 표면의 흠집의 발생, 연마모양의 잔유, 연마능력의 한계등, 피할 수 없는 문제가 남는다. 특히, 최근의 대형기판에 대해서는 그 경향이 현저하다.
한편, 종래의 화학연마에서는, 액정유리기판에 처음부터 존재하는 표면흠집 및 패턴흔적을 제거하는 것이 곤란하고, 판두께를 얇게하는 경우에서도 하기의 예로 나타내듯이 여러가지의 문제가 발생하며, 소재유리와 동등이상의 품질을 확보하는 것이 곤란하였다.
예컨대, 일본 특허 제 2722798호 공보에는, 액정표시소자 복수개분의 면적을 가지는 한쌍의 유리기판을 각 소자 구획의 액정봉입영역을 각각 둘러싸는 밀봉재를 통해 접착하여 소자집합체를 조립하고, 이 소자집합체를 불소화수소산을 베이스로 하는 에칭액에 침지하여 액정유리기판의 외면을 에칭하는 방법이 개시되어 있지만, 판두께를 얇게하는 것은 가능하여도 후술하는 결함이 발생한다는 문제가 있다.
또한, 일본 특허공개 2000-147474호 공보에서는, 불소화수소산을 함유하는 에칭용제를 저류하는 에칭용액조의 저부에 기포발생장치를 구비하고, 이 기포발생장치가 발생시킨 기포에 의해서 상기 에칭용액을 교반하고, 에칭용액조로 들어간 유리의 표면을 에칭하는 자동에칭장치의 발명이 개시되어 있지만, 15∼17%의 불소화수소산을 사용하는 액정유리기판의 외면을 연마한 경우, 후술하는 결함이 발생한다는 문제가 있다.
이 발명에 있어서는, 질소가스의 상승기포에 의해 연마액을 교반시킴으로써 유리표면의 균일한 연마를 실현할 수 있도록 하고 있지만, 상승한 기포와 연마액이액표면에 도달한 후에 하강하는 흐름이 상승흐름의 균일성을 방해하기 때문에, 표면이 균일하게 연마되지 않는 문제가 있다.
전술한 2개의 예에서 나타낸 종래의 화학연마에 의해 50∼300㎛ 연마시킨 경우의 문제점을 이하에 나타낸다.
(1) 현광등 아래에서도 확인할 수 있는 백탁이 발생한다.
(2) 최대 0.2mm 지름의 피트가 발생한다. 도 14는 연마후의 표면을 표면조도계에 의해 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
(3) 피트의 직경은 연마량의 증대와 동시에 크게 된다. 도 15는 피트의 직경과 연마량과의 관계를 나타낸 그래프이다.
(4) 최대 50개/cm2의 피트가 발생한다. 도 16은 단위면적당 피트수와 연마량과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 16에 의해, 단위면적당 피트수는 연마량의 증대와 아울러 증가하는 것을 알 수 있다.
(5) 현광등 아래에서 보이는 기복이 발생한다. 도 17은 연마후의 표면의 기복의 상태를 나타낸 그래프이다.
(6) 판두께의 최대값과 최소값의 차는 20∼100㎛이고, 불균일하다.
(7) 연마전에 인위적으로 부착한 표면흠집이 연마에 의해 폭도 깊이도 크게 된다. 도 18은, 연마전에 의도적으로 흠집을 부착시킨 표면의 단면을 나타내는 그래프이고, 도 19는, 연마후의 표면의 상태를 나타내는 그래프이다.
또한, 예컨대 액정유리기판에 Cr을 스팩터링 후, 칼라필터용 화소를 패터닝하는 경우에, 이 기판이 불량으로 된 경우에는, 통상, 패터닝된 Cr을 박리하여 기계연마를 실시하고, 패턴흔적을 지움으로써 소재유리로서 재사용되지만, 기계연마에 대신하여 종래의 화학연마를 실시한 경우에는 패턴흔적이 지워지고, 소재유리로서 재사용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이런 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 불소화수소산과 불화물의 혼합액, 무기산, 유기산, 음이온계 계면활성제 및 양성계 계면활성제를 함유하는 화학연마액중에, 액정유리기판을 침지하여, 액정유리기판의 외표면을 0.5∼10㎛/분의 속도로 연마함으로써, 규소불소화물등의 반응생성물을 액정유리기판의 표면에 재부착시키지 않고, 평탄성이 높은 액정유리기판 표면을 얻을 수 있는 액정유리기판의 화학연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 화학연마액 저류조의 저부로부터 기포를 발생하여 상승액류를 발생시키고, 이것을 화학연마액 저류조의 둘레 가장자리부로부터 넘쳐 흐르게 하여, 필터에 통과시킨 후, 다시 화학연마액 저류조에 공급함으로써, 액정유리기판의 표면에 항상 깨끗한 연마액이 공급되어, 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 물리적으로 재부착하는 것이 방지되고, 액정유리기판의 판두께을 얇게하면서, 표면을 균일하게 평탄화시키는 것이 가능함과 동시에, 표면흠집을 제거하고, 유리의 재사용이 가능한 액정유리기판의 화학연마방법 및 화학연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것 하나 또는 복수를 배치하기 위한 액정유리기판 수납지그를 구비함으로써, 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것을 동시에 복수, 균일하게 연마할 수 있는 화학연마장치를제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 초음파진동자 또는 요동교반날개를 구비함으로써, 보다 균일하게 화학연마액을 교반할 수 있는 화학연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명의 액정유리기판의 화학연마방법은, 불소화수소산, 불소화암모늄, 불소화칼륨, 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수를 함유하는 불소화물의 혼합액과, 염산, 황산, 인산, 및 질산을 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산과, 술폰산염계 계면활성제를 함유하는 이온계 계면활성제와, 아민계의 양성 계면활성제를 보유하는 화학연마액중에, 액정유리기판을 침지하여, 상기 액정유리기판의 외표면을 0.5∼1.0㎛/분의 속도로 연마하는 것을 특징으로 한다.
불소화수소산 및 불소화 암모늄, 불소화칼륨 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수를 함유하는 불소화물의 혼합액과, 염산, 황산, 인산 및 질산의 하나 또는 복수를 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산은, 액정유리기판을 화학적으로 연마하고, 또한 규소불소화물등의 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 재부착하지 않도록 할 수 있는 성분이다.
술폰산염계 계면활성제를 함유하는 음이온계 계면활성제, 및 아민계의 양성계면활성제등도, 규소불소화물등의 반응생성물을 액정유리기판의 표면에 재부착하지 않도록 하기 위해 첨가된다.
따라서, 이들 성분을 함유함으로써, 평탄성이 높은 액정유리기판표면을 획득할 수 있다.
연마속도가 너무 빠르면 액정유리기판의 표면에 기복 및 피트가 생성되기때문에, 0.5∼10㎛/분정도, 특히 1∼5㎛/분 정도가 양호하다.
상기한 바와 같은 화학연마액을 사용하고, 상기 연마속도를 확보하여 액정유리기판의 표면을 연마함으로써, 액정유리기판의 판두께를 얇게함과 동시에, 표면의 평탄성을 높게 할 수 있다.
제2 발명의 액정유리기판의 화학연마방법은, 제1 발명에 있어서, 상기 화학연마액을 저류하는 저류조의 저부로부터 기포를 발생시켜 상승액류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
제3 발명의 액정유리기판의 화학연마방법은, 제2 발명에 있어서, 상기 상승액류를 상기 화학연마액저류조의 둘레 가장자리부로부터 넘쳐 흐르게 하는 것을 특징으로한다.
제4 발명의 액정유리기판의 화학연마방법은, 제3 발명에 있어서, 상기 둘레 가장자리부로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 다시, 상기 화학연마액저류조에 공급하는하는 것을 특징으로 한다.
제5 발명의 액정유리기판의 화학연마방법은, 제4 발명에 있어서, 상기 둘레 가장자리부로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 필터에 통과시켜, 연마에 의해 생성된 반응생성물을 제거한 후, 상기 화학연마액저류조로 공급하는 것을 특징으로 한다.
제2 내지 제5 발명에 있어서는, 화학연마액을 균일하게 상승시키기 때문에, 액정유리기판의 표면에 항상 깨끗한 연마액이 공급됨과 동시에, 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 물리적으로 재부착하는 것이 방지된다.
연마속도는 확산속도 및 반응속도로부터 결정되지만, 액정유리기판의 표면의 볼록부에 있어서는 기포의 상승류에 의해, 항상 활성적인 화학연마액이 공급되기 때문에, 반응속도제어로 되며, 연마속도가 충분히 빠르게 된다. 이에 있어서, 액정유리기판의 표면의 오목부는, 연마액이 고여진 상태로 있기 때문에, 확산속도제어로 되고, 연마속도가 느려진다. 따라서, 기포의 상승류에 의해 연마속도를 제어할 수 있고, 액정유리기판의 두께를 얇게하고, 표면을 평탄화시킬 수 있다.
또한, 액정유리기판의 표면에 처음부터 존재하는 흠집을 제거할 수 있고 유리의 재사용이 가능하다.
제3 발명에 있어서는, 화학연마액의 상승류가 화학연마액 저류조의 표면에 도달한 후 하강하고, 이후에 화학연마액이 균일하게 상승하는 것을 저해하지 않기 때문에, 액정유리기판의 표면을 보다 균일하게 연마할 수 있다.
제4 발명에 있어서는, 화학연마액을 원활하게 순환시킬 수 있다.
제5 발명에 있어서는, 화학연마액중의 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
제6 발명의 화학연마장치는, 화학연마액을 저류하는 화학연마액 저류조을 구비한 화학연마장치에 있어서, 가스를 도입하여, 다공질로 이루어진 기포토출부로부터 토출되게 되어있는 기포발생장치와, 상기 화학연마액 저류조의 둘레 가장자리부에 설치되어, 상기 화학연마액 저류조로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 받아들이는 일출액수납조와, 연마에 의해 생성된 반응생성물을 제거하기 위한 필터와, 상기 필터에 의해 여과된 화학연마액을 다시, 화학연마액 저류조로 보내기 위한 펌프와, 상기 기포발생장치의 하측에 배치되어, 상기 펌프에 의해 송출된 화학연마액을 상기 화학연마액 저류조의 저부로 향해 토출하기 위한 다수의 구멍을 보유한 화학연마액토출장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제6 발명에 있어서, 화학연마액을 균일하게 상승시켜, 넘쳐 흐르게 하고, 반응생성물을 제거한 후, 다시 연마액저류조에 공급하고, 연마액을 순환시키기 때문에, 액정유리기판의 표면에 항상 깨긋한 연마액이 공급됨과 동시에, 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 물리적으로 재부착하는 것이 방지된다.
액정유리기판의 표면의 볼록부에 있어서는 기포의 상승류에 의해, 항상 활성적인 화학연마액이 공급되기 때문에, 반응속도제어로 되고, 연마속도가 매우 빠르게되고, 액정유리기판의 표면의 오목부는, 연마액이 고인상태에 있기 때문에, 확산속도제어로 되고, 연마속도가 감소되기 때문에, 결과적으로, 액정유리기판의 두께를 얇게 하면서, 표면을 평탄화시킬 수 있다.
제7 발명이 화학연마장치는, 제6 발명에 있어서, 액정유리기판 또는 한 쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것 하나 또는 복수를 배치하기 위해 액정유리기판 수납지그를 구비한 것을 특징으로 한다.
제7 발명에 있어서는, 액정유리기판 및 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것을 동시에 복수매, 균일하게 연마할 수 있다.
제8 발명의 화학연마장치는, 제6 및 제7 발명에 있어서, 초음파진동자 또는 요동교반날개를 구비한 것을 특징으로 한다.
제8 발명에 있어서는, 보다 균일하게 화학연마액을 교반할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 화학연마장치를 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 기포발생장치를 나타내는 사시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 관한 다른 기포발생장치를 나타내는 사시도;
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 화학연마액저류조 및 액정유리기판 수납지그용 유지구를 나타내는 평면도;
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 화학연마액 토출장치를 나타내는 사시도;
도 6은 연마속도와 화학연마액의 10성분의 첨가비율과의 관계를 나타내는 그래프;
도 7은 연마속도와 온도와의 관계를 나타내는 그래프;
도 8은 (2)의 유리기판의 판두께의 측정위치를 나타내는 평면도;
도 9는 화학연마의 전후에서 표면흠집의 유무를 조사한 결과를 나타내는 평면도;
도 10은 표면조도계에 의해 (2)의 유리기판의 표면상태를 조사한 결과를 나타내는 그래프;
도 11은 화학연마의 전후에서 흠집의 유무를 조사한 결과를 나타내는 평면도;
도 12는 (2)의 유리기판 2장을 맞붙인 것의 외측표면의 판두께의 측정위치를 나타내는 평면도;
도 13은 (2)의 유리기판 2장을 맞붙인 것의 외측이면의 판두께의 측정위치를 나타내는 평면도;
도 14는 종래의 연마방법에 의해 연마한 후의 표면을 측정한 결과를 나타내는 그래프;
도 15는 피트의 직경과 연마량과의 관계를 나타내는 그래프;
도 16은 단위면적당의 피트수와 연마량과의 관계를 나타내는 그래프;
도 17은 연마후의 표면의 기복의 상태를 표시하는 그래프;
도 18은 연마전에 의도적으로 흠집을 부착시킨 표면의 단면을 나타내는 그래프; 및
도 19는 연마후의 표면의 단면을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 .................. 화학연마장치
11 ..................화학연마액 저류조
12 ..................기포발생장치
12a..................기포토출부
13.................. 일출액(溢出液) 수납조
14.................. 필터
15.................. 펌프
16.................. 화학연마액 토출장치
17.................. 액정유리기판 수납지그용 유지구
18.................. 액정유리기판 수납지그
이하, 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 화학연마장치를 나타내는 단면도이고, 도중, 1은 화학연마장치이다.
화학연마장치(1)는, 화학연마액 저류조(11)를 구비하고 있고, 화학연마액저류조(11)의 저부에는, 가스를 도입하여, 다공질로 이루어지는 기포토출부(12a)로부터 토출되게 되어 있는 기포발생장치(12)가 배치되어 있고, 기포발생장치(12)의 상측에는 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것을 종방향으로 삽입하고 유지하기 위한 액정유리기판수납지그(18)는, 액정유리기판 수납지그용 유지구(17)의 내부에 배치된다.
화학연마액 저류조(11)에는 불소화수소산, 및 불소화암모늄, 불소화칼륨 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수를 함유하는 불소화물의 혼합액과, 염산, 황산, 인산, 및 질산의 하나 또는 복수를 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산과, 술폰산염계 계면활성제를 함유하는 음이온계 계면활성제와, 아민계의 양성 계면활성제를 보유하는 화학연마액이 투입된다.
화학연마액 저류조(11)의 둘레 가장자리부는, 화학연마액 저류조(11)로부터넘쳐흐른 상기 화학연마액을 받는 일출액 수납조(13)가 설치되어 있고, 일출액 수납조(13)에는, 연마에 의해 생성된 반응생성물을 제거하기 위한 필터(14), 및 이 필터(14)에 의해 여과된 화학연마액을 다시 화학연마액저류조로 보내기 위한 펌프(15)가 연결되어 있다. 그리고, 기포발생장치(12)의 하측에 배치되어, 펌프(15)에 의해 송출된 화학연마액을 화학연마액 저류조의 저부를 향해 토출하기위한 다수의 구멍을 보유하는 화학연마액 토출부(16a)를 구비한 화학연마액 토출장치(16)에 의해, 다시 화학연마액 저류조(11)로 화학연마액을 공급하게 되어 있다.
화학연마장치(1)에는, 초음파진동자 또는 요동교반날개를 구비하여도 좋고(도시안됨), 이 경우에는, 보다 균일하게 화학연마액을 교반할 수 있다.
도 2는, 기포발생장치(12)를 나타낸 사시도이다. 기포발생장치(12)는, 질소가스등의 가스를 도입하는 가스도입관(12b)과, 가스도입관(12b)에 평형하게 복수연결된, 다공질로 이루어진 파이프 형태의 기포토출부(12a,12a,…)를 구비한다.
도 3은, 다른 기포발생장치(12)의 기포토출부(12a)를 나타내는 사시도이다. 이 기포발생장치(12)의 기포토출부(12a)는, 다공질로 이루어지고, 판형상을 보유하고 있다.
도 2 및 도 3 에서, 구멍지름은 10∼500㎛ 로 하는 것이 바람직하다. 이들 기포발생장치(12)를 액정유리기판 수납지그용유지구(17)의 하측에 배치하고, 미세기포를 윗쪽으로 토출시켜, 화학연마액을 균일하게 상승시킨다. 이 상승액류가 액정유리기판의 표면에 항상 깨끗한 화학연마액을 공급함과 동시에, 규소불소화물등의 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 재부착하는 것을 방지한다.
미세기포의 상승류는 화학연마액의 표면에 도달한 후에, 화학연마액 저류조(11)의 둘레 가장자리부로부터 넘쳐흘러, 일출액 수납조(13)로 보내지고, 필터(14)를 통과한 후, 다시 화학연마액 저류조(11)로 공급된다.
화학연마액을 넘쳐 흐르지 않게 하는 경우, 상승액류가 하강액류로 바뀌는 단면적이 좁아지고, 하강액류가 상승액류와 교착하여 균일한 상승액류를 확보할 수 없게 된다.
도 4는, 화학연마액 저류조(11) 및 액정유리기판 수납지그용 유지구(17)를 나타내는 평면도이다. 도 4에 나타내듯이, 액정유리기판 수납지그용 유지구(17)의 외측부분에 상당하는 하강액류의 통과 단면적이, 액정유리기판 수납지그용 유지구(17)의 내측부분에 상당하는 상승액류의 통과단면적의 1∼3배인 경우, 균일한 상승액류가 확보할 수 있는 것이 확인되었다.
액정유리기판의 성분과 화학연마액의 규소불소화물등의 반응생성물은 규소불소등의 반응생성물은, 미세기포의 상승류에 의해 상승되지만, 이는 화학연마액 저류조(11)내 순환하여 화학연마액 저류조(11)의 저부에 퇴적되어, 미세기포의 토출에 악형향을 끼치기 때문에, 반응생성물의 퇴적을 방지할 필요가 있다.
도 5는, 화학연마액 토출장치(16)를 나타내는 사시도이다. 이 화학연마액 토출장치(16)는, 다수의 구멍을 보유한 연마액 토출부(16a)가 복수, 평형하게 설치되어 있고, 펌프(15)에 의해 송출된 화학연마액을 화학연마액 토출부(16a)으로부터 하향 또는 경사진 하향으로 토출시켜, 화학연마액의 공급과 함께, 반응생성물의 퇴적을 방지하게 되어있다.
액정유리기판의 액정속도를 제어하는 방법으로서, 연마액의 조성의 변경, 연마액의 온도의 변경이 있다.
도 6은, 연마속도와 화학연마액의 10성분의 첨가비율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 화학연마액은, 불소화수소산, 불소화암모늄, 불소화칼륨, 염산, 황산, 인산, 질산, 초산, 술폰산염계 계면활성제, 아민계 계면활성제의 10성분을 함유한 수용액이다.
도 6으로부터, 상기 화학연마액의 10성분의 첨가비율이 10%에서는 1.1㎛/분이지만, 첨가비율이 증가됨에 따라서 연마속도가 증가하고, 40%에서 최대치인 3.7㎛/분을 나타내고, 이후 조금 감소하여 비율 90%까지 약 3㎛/분으로 일정하다는 것을 알 수 있다.
첨가비율 30% 이하에서는 연마속도가 느려지고, 또한, 70% 이상에서는 유리표면에 백탁이 발생하고, 유리표면에 반응생성물의 슬러지가 부착되기 때문에, 연마속도의 제어로서, 첨가비율을 30∼60%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 연마속도가 3.0∼3.5㎛/분으로 불균형이 있는 것은 문제되지 않는다. 연마량의 불균형을 20㎛의 범위로 수납할 때, 0.5㎛/분의 연마속도의 불균형은 40분의 연마시간의 불균형에 상당하는 (0.5(㎛/분) X 40(분) = 20(㎛)), 연마시간의 불균형으로서는 허용범위에 있다.
도 7은, 연마속도와 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프의 횡축은 기준온도로부터 편이량이고, 종축은 연마속도이다.
도 7로부터, 온도의 상승에 따라서 연마속도가 서서히 증가하지만, 연마속도는 -5와 5℃의 사이에 겨우 0.5㎛/분의 차인 것을 알 수 있다.
따라서, 연마량의 불균형을 20㎛의 범위내로 수납할 때, 연마시간의 불균형으로서 40분까지 허용한다.
실제로는, 시험샘플을 화학연마액 저류조(11)내에 침지하여 두고, 이 판두께의 변화로부터 연마속도를 확인하는 것이 바람직하다.
(실시예)
(실시예1)
본 발명의 화학연마장치(1)를 사용하여, 소재유리로서, (1) 320 ×400 ×1.1(mm), (2) 400 ×500 ×0.7(mm)의 크기의 것의 화학연마를 실시한다. 목표의 연마량은 각각 0.3mm, 0.2mm이다.
우선, 화학연마액의 조성을 변경한 유리의 표면상태에 영향을 미치는 연마속도의 환경을 조사한다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
연마속도㎛/분 0.5 1.0 3.0 5.0 10.0 13.0 15.0
피트 없음 없음 없음 없음 없음 있음 있음
기복 없음 없음 없음 없음 없음 있음 있음
판두께의불균형 소 소 소 소 소 중 대
처음의흠집 없음 없음 없음 없음 없음 있음 있음
표 1에 있어서는, 피트, 기복, 및 처음의 흠집의 유무는, 암실의 깨끗한 방내에 형광등 아래서 눈으로 관찰한 결과를 표시한 것이다.
도 8은, (2)의 유리기판의 판두께의 측정위치를 나타낸 평면도이다. 표 1은, 도 8에 나타낸 각 위치에 있어서, 초음파 판두께 측정계로 판두께를 측정하고, 불균형으로서 최대값과 최소값의 차를 구한 결과를 나타내고 있다. 여기에서, 소는 불균형이 50㎛이하, 중은 100∼200㎛, 대는 200㎛ 이상을 말한다.
표 1의 결과에 의해, 품질 및 생산성의 관점으로부터, 연마속도는 0.5∼10㎛/분이 바람직하고, 특히 1∼5㎛/분이 최상이라는 것이 판명되었다.
연마속도를 2∼3㎛/분으로 제어하고, (2)의 유리기판에 대해서, 본 발명에 관한 화학연마의 전후에 흠집을 검사하였다.
도 9는, 화학연마의 전후에 흠집의 유뮤를 조사한 결과를 나타내는 평면도이다.
도 9에 의해, 연마전에 보여진 흠집이 연마에 의해 소실된것이 판명된다.
연마속도를 2∼3㎛/분으로 제어하고, (1) 및 (2)의 유리기판에 대해서, 도 8에 나타낸 각 위치에 있어서, 초음파 판두께 측정계에 의해 판두께를 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
도 10은, 표면조도계에 의해 (2)의 유리기판의 표면상태를 조사한 결과를 나타내는 그래프이다.
표 2 및 도 10에 의하면, 본 발명에 관한 화학연마방법에 의해, 유리기판의 각 위치에 있어서 균일하게, 목표량 연마하는 것이 가능하고, 표면이 평탄화된 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
칼라필터용 화소가 Cr로 패터닝된 기판이 불량으로 되어 있기 때문에, Cr을 박리한 후, 패턴흔적을 제거하기 위해 본 발명에 관한 화학연마장치(1)에 의해 연마를 실시하였다. 패턴의 깊이는 대략 1㎛이다. 이 패턴의 흔적을 암실의 깨끗한 방에서 대략 1만 룩스의 광원에서 눈으로 관찰한 결과, 패턴흔적이 소실된 것이 확인되었다.
(실시예 3)
상기 (2)의 유리기판 2장을 맞붙인 것을 사용하여, 본 발명의 화학연마장치(1)에 의해 연마를 실시한다. 목표 연마량은 0.2mm이다.
도 11은, 화학연마의 전후에서 흠집의 유뮤를 조사한 결과를 나타내는 평면도이다.
도 11에 의해, 연마전에 보여진 흠집이 연마에 의해 소실된 것을 알 수 있다.
도 12는, (2)의 유리기판 2장을 맞붙인 것의 외측표면의 판두께의 측정위치를 나타낸 평면도, 도 13은, (2)의 유리기판 2장을 맞붙인 것의 외측이면의 판두께의 측정위치를 나타낸 평면도이다.
표 3은 상기 표면의 판두께를 측정한 결과를, 표 4는 상기 이면의 판두께를측정한 결과를 나타낸다.
위치 1 2 3 4 5
판두께 0.510 0.508 0.500 0.503 0.504
위치 6 7 8 9 불균형
판두께 0.508 0.506 0.510 0.508 0.010
위치 11 12 13 14 15
판두께 0.506 0.500 0.505 0.505 0.500
위치 16 17 18 19 불균형
판두께 0.510 0.506 0.508 0.512 0.012
표 3 및 표 4에 의해, 본 발명에 관한 화학연마 방법에 의해 균일하게 연마할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 화학연마장치(1)를 사용하는 화학연마를 실시함으로써, 액정유리기판의 판두께를 얇게 하면서, 표면을 평탄화시킬 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 액정유리기판의 표면에 처음부터 존재한 흠집을 소실시킬 수 있고, 유리의 재사용이 가능하다.
그리고, 본 발명의 화학연마방법에 있어서는, 액정유리기판의 크기에 관계없이, 생산성이 높은 연마를 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 화학연마장치(1)는 상기 실시의 형태에 있어서 설명한 것에 한정되지 않고, 다양한 설계의 변경이 가능하다.
이상, 상기한 바와 같이, 제1 발명에 의한 경우는, 불소화수소산, 및 불소화암모늄, 불소화칼륨 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수개를 함유하는 불소화물의혼합액과, 염산, 황산, 인산 및 질산의 하나 또는 복수개를 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산과, 술폰산염계 계면활성제를 함유하는 음이온계 계면활성제와, 아민계의 양성 계면활성제를 보유하는 화학연마액을 사용하고, 연마속도를 0.5∼10㎛/분으로 제어하여 액정유리기판의 외표면을 연마하기 때문에, 액정유리기판의 판두께를 얇게함과 동시에, 표면을 평탄화시킬 수 있다.
제2 내지 제5 발명에 의한 경우에는, 화학연마액을 균일하게 상승시키기 때문에, 액정유리기판의 표면에 항상 깨끗한 연마액이 공급됨과 동시에, 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 재부착하는 것이 방지된다. 따라서, 기포의 상승류에 의해 연마속도를 제어할 수 있고, 액정유리기판의 두께를 얇게 하면서, 표면을 보다 평탄하게 하는 것이 가능하다.
또한, 액정유리기판의 표면에 처음부터 존재하는 흠집을 제거할 수 있고, 유리의 재사용이 가능하다.
제6 발명에 의한 경우에는, 화학연마액을 균일하게 상승시켜, 넘쳐 흐르게 하고, 반응물을 제거한 후, 다시 연마액저류조로 공급하고, 연마액을 순환시키기 때문에, 액정유리기판의 표면에 항상 깨끗한 연마액이 공급됨과 동시에, 반응생성물이 액정유리기판의 표면에 물리적으로 재부착하는 것이 방지된다.
액정유리기판의 표면의 볼록부에 있어서는 기포의 상승류에 의해서, 항상 활성적인 화학연마액이 공급되기 때문에, 반응속도제어로 되고, 연마속도가 충분히 빠르게 되며, 액정유리기판의 표면의 오목부는, 연마액이 고여진 상태로 있기 때문에, 확산속도제어로되고, 연마속도가 감소되기 때문에, 결과적으로서 액정유리기판의 판두께를 얇게하면서, 표면을 평탄화 할 수 있다.
제7 발명에 의한 경우에는, 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리판을 맞붙인 것을 동시에 복수개, 균일하게 연마할 수 있다.
제8 발명에 의한 경우에는, 초음파진동자 또는 요동교반 날개를 구비하기 때문에, 보다 균일하게 화학연마액를 교반할 수 있다.

Claims (8)

  1. 불소화수소산, 및 불소화암모늄, 불소화칼륨 및 불소화나트륨의 하나 또는 복수를 함유하는 불소화물의 혼합액과, 염산, 황산, 인산 및 질산의 하나 또는 복수를 함유하는 무기산과, 초산 및 호박산의 하나 또는 복수를 함유하는 유기산과, 술폰산염계 계면활성제를 함유하는 음이온 계면활성제와, 아민계의 양성 계면활성제를 가지는 화학연마액중에, 액정유리기판을 침지하여, 상기 액정유리기판의 외표면을 0.5∼10㎛/분의 속도로 연마하는 것을 특징으로 하는 액정유리기판의 화학연마방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화학연마액을 저류하는 화학연마액 저류조의 저부로부터 기포를 발생시켜 상승액류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 액정유리기판의 화학연마방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 상승액류를 상기 화학연마액 저류조의 둘레 가장자리부로부터 넘쳐 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 액정유리기판의 화학연마방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 둘레 가장자리부로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 다시 상기 화학연마액 저류조로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정유리기판의 화학연마방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 둘레 가장자리부로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 필터에 통과시켜, 연마에 의해 생성된 반응생성물을 제거한 후, 상기 화학연마액 저류조로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정유리기판의 화학연마방법.
  6. 화학연마액을 저류하는 화학연마액 저류조를 구비한 화학연마장치에 있어서,
    가스를 도입하여, 다공질로 이루어진 기포토출부로부터 토출하게 되어 있는 기포발생장치와,
    상기 화학연마액 저류조의 둘레 가장자리부에 설치되어, 상기 화학연마액 저류조로부터 넘쳐흐른 화학연마액을 받아들이는 일출액 수납조와,
    연마에 의해 생성된 반응생성물을 제거하기 위한 필터와,
    상기 필터에 의해 여과된 화학연마액을 다시, 화학연마액 저류조로 보내는 펌프와,
    상기 기포발생장치의 하측에 배치되어, 상기 펌프에 의해 송출된 화학연마액을 상기 화학연마액 저류조의 저부로 향해 토출하기 위한 다수의 구멍을 보유한 화학연마액 토출장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화학연마장치.
  7. 제 6항에 있어서, 액정유리기판 또는 한쌍의 액정유리기판을 맞붙인 것의 하나 또는 복수를 배치하기 위한 액정유리기판 수납지그를 구비하는 것을 특징으로하는 화학연마장치.
  8. 제 6 또는 제 7항에 있어서, 초음파진동자 또는 요동교반 날개를 구비한 것을 특징으로 하는 화학연마장치.
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