KR20030073230A - 식각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자의 제조 공정 시 생산성을 높이기 위한 식각장치에 관한 것으로서, 본 발명의 식각장치는 유리기판 식각 공정을 마친 후 공기 및 탈이온수 공급관과 공기 및 탈이온수 튜브 내로 탈이온수를 공급하여 공기구멍 주위에 발생한 슬러지를 제거시킴으로써 상기 식각장치의 세정 및 교환을 용이하게 할 수 있다.

Description

식각장치{An Etching Apparatus}

본 발명은 식각장치에 관한 것으로서, 버블판의 공기 공급관으로 탈이온수를공급하여 공기 구멍에 석출된 슬러지(Sludge)를 제거할 수 있는 식각장치에 관한 것이다.

근래에 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 디스플레이 장치가 연구되고 있으나, 그 중에서도 액정표시소자(LCD)는 여러 가지 단점에도 불구하고 화질이 우수하고 소비전력이 작아 가장 실용화되고 있다.

상기 액정표시소자는 소정간격을 두고 서로 대향되어 있는 하부기판과 상부기판, 및 상기 양 기판사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있는데, 상기 상부기판에는 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층이 형성되어 있고, 상기 하부기판에는 일정한 간격으로 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인, 및 상기 화소영역에 형성되어 있는 화소 전극과 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

이와 같은 액정표시소자는 특히, 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등의 경우 사용자가 휴대할 수 있도록 소형 및 경량이 요구되고 있으나, 그 구조나 현재 기술상 소형 및 경량에는 한계가 있다. 다만, 액정표시소자의 가장 기본적인 구성요소인 유리기판은 액정표시소자의 구성요소 중에 가장 중량이 크고, 그 중량을 줄일 수 있는 여지가 남아 있어 그에 대한 연구가 계속되고 있다.

상기 유리기판의 중량을 줄이기 위해서는 유리기판의 두께를 얇게 하여야 하는데, 액정표시소자의 제조공정 중에 유리기판에 물리적인 힘이 가해지는 경우가 많고, 기판을 가열 및 냉각하는 공정도 많이 거치게 되어 유리의 두께가 얇아지면유리가 파손되기 쉽기 때문에, 최근에는 공정 초기에는 두꺼운 유리기판을 사용한 후, 후속 공정에서 유리기판을 얇게 형성하는 방법이 이용되고 있다. 즉, 두꺼운 유리기판에 소자나 칼라필터를 형성하여 상하 유리기판을 제조하고 양 기판을 합착한 후, 그 외면을 식각함으로써 액정표시소자의 두께를 줄이는 것이다.

상기 유리기판을 식각하는 방법으로는 유리기판을 강산의 식각액이 채워진 용기에 담가 상기 식각액에 의해 유리기판의 표면을 식각하는 습식식각 방법이 일반적으로 사용된다.

그러나 상기 습식 식각 방법은 식각과정에서 생성되는 불순물이 기판에 달라붙게 되어 기판의 표면이 울퉁불퉁하게 될 수 있다. 이와 같이 유리기판의 표면이 평탄하지 않게 될 경우 기판을 통과하는 광이 원하지 않는 경로로 굴절되어 투과도의 차이가 야기됨으로써, 결국 액정표시 화면에 얼룩 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 출원인이 출원한 특허출원 제98-37000호에 개시된 바와 같이, 버블판을 구비한 식각장치를 이용하여 식각을 균일하게 할 수 있는 방법이 있다. 이하, 도면을 참조로 버블판을 구비한 식각장치를 상세히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 식각장치의 개괄적인 단면도로, 식각장치는 식각조(1), 상기 식각조(1) 내벽의 일측에 식각액을 감지하는 식각액 감지 센서(21), 상기 식각조(1) 내부 하측에 설치된 버블판(3), 상기 버블판(3) 위에 설치된 다공판(5), 식각액 공급관(7)을 통해 식각액을 공급하기 위한 식각액 혼합탱크(9), 식각액 배출관(11)을 통해 상기 식각액을 배출하기 위한 버퍼탱크(13), 및 상기 버블판(3)과 연결되어 버블판으로 공기를 공급하는 공기공급관(15)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 식각액 혼합탱크(9)는 탈이온수(Deionized water:DI)공급부(17), 식각원액 공급부(19) 및 상기 버퍼탱크(13)와 연결되어, 상기 탈이온수 공급부(17)에서 제공된 탈이온수 및 상기 식각원액 공급부(19)에서 제공된 식각원액(예로, 불산(HF))이 혼합되어 저장되거나 상기 버퍼탱크(13)에서 제공된 정화된 식각액이 저장되어 있다.

도 2는 상기 버블판(3)의 상세 평면도로서, 상기 버블판(3)은 사각의 프레임(20)과, 프레임(20) 내에 일렬로 배열된 복수개의 공기튜브(22)로 구성되며, 상기 공기튜브(22)의 양 말단은 내부에는 공기통로(24)가 있는 한 쌍의 상기 프레임(20)과 연결되고, 상기 공기튜브(22)는 아래 방향의 표면에 복수개의 공기구멍(26)이 형성되어 있다.

특히, 상기 프레임(24)에는 상기 공기 공급관(15)이 연결되어 있기 때문에 상기 공기공급관(15)으로부터 질소가스가 공급될 수 있다.

따라서, 종래 기술의 식각장치는 유리기판의 식각 공정시 식각조(1) 내에 식각액이 충만된 경우 상기 버블판(3)에 상기 질소가스를 공급하여 버블을 발생시킴으로써 상기 식각조(1) 내에서 식각액의 순환을 활발하게 하며 기판을 식각시킬 수 있다.

이와 같은 구조의 종래 기술의 식각장치를 이용한 유리기판의 식각공정은 다음과 같다.

먼저, 유리기판이 다공판(5) 위에 위치되면, 식각액 혼합탱크(9)에 저장된 식각액이 식각액 공급관(7)을 통하여 식각조(1) 내의 버블판(3)과 다공판(5)을 비롯하여 상기 유리기판이 잠기도록 공급된다.

또한, 상기 유리기판의 식각에 사용된 식각액은 식각액 배출관(11)을 통해 버퍼탱크(13)로 배기되고, 필터에 의해 불순물을 제거시켜 상기 식각액 혼합탱크(9)에 저장 및 순환하고, 상기 식각조(1) 내에 탈이온수를 공급하여 상기 유리기판 및 상기 식각조(1)의 내벽을 세정한다. 그후, 또 다른 유리기판의 식각이 필요한 경우 다시 이와 같은 식각 공정이 반복하여 이루어진다.

하지만, 식각 작업이 반복 진행됨에 따라 상기 식각액(HF)에 식각된 유리성분이 상기 식각조(1) 내벽 및 상기 버블판(3)에 석출되는 슬러지(sludge)로 인해 장비가 오염되기 때문에 식각장치의 일정 사용 후 세정 또는 교환이 불가피하다.

도 3은 종래 기술에 따른 버블판의 공기튜브 상세도로서, 종래 기술의 식각장치를 이용한 식각 작업이 반복 진행됨에 따라 공기튜브(22)의 공기구멍(26) 주위에 슬러지(Sludge)(40)가 형성된다.

결국, 종래의 식각장치는 식각 작업이 진행됨에 따라 이와 같이 발생하는 슬러지(40)에 의해 다수개의 공기구멍(26)이 불규칙적으로 막힘으로서 상기 슬러지(40)에 막힌 상기 공기구멍(26)으로 질소가스가 분사되지 않고, 나머지 상기 공기구멍(26)에서 국부적으로 분사되는 질소가스에 의해 식각액이 불규칙적으로 순환되고, 상기 식각액의 불규칙적인 순환에 의해 유리기판을 균일하게 식각하지 못하여 식각얼룩 불량을 야기시키기 때문에 1회에 약 90분정도의 주기로 버블판(3)을 세정하거나 교체해야 한다.

따라서, 버블판(3)을 식각조(1)로부터 분리해야 하는데, 그를 위해서는 고정되어 있는 가이드(30)를 분리하고, 그 후에 버블판(3)을 분리하여 상기 버블판(3)의 질소 튜브를 세척해야 한다. 또한, 세정을 마친 후에는 다시 역순으로 조립하는 작업이 행해진다.

더욱이, 상기와 같이 가이드(30)를 분리한 후 버블판(3)을 분리하게 되면 작업시간이 길어져 작업자가 유해한 식각액(HF)에 장시간 노출되는 위험성이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래 기술의 식각장치에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 식각장치는 반복 식각작업으로 발생하는 슬러지(sludge)로 인해 버블판의 공기구멍을 불규칙적으로 막음으로써 식각공정 불량을 야기하여 유리기판 표면에 불량성 얼룩을 발생시킨다.

둘째, 종래의 식각장치는 식각작업 시 발생하는 버블판의 공기구멍의 슬러지(sludge)막힘을 방지하기 위해 주기적으로 버블판을 세정하거나 교체해야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 공기튜브 내로 탈이온수(Deionized water)를 주기적으로 공급하여 슬러지 막힘을 방지할 수 있는 식각장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 식각장치의 개괄적인 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 버블판의 평면도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 버블판의 공기튜브 상세도이다.

도 4는 본 발명에 따른 식각장치의 개괄적 단면도이다.

<도면의 주요부에 대한 부호에 대한 설명>

101 : 식각조 103a : 버블판

103b : 다공판 105 : 공기 및 탈이온수 공급관

105a : 공기 공급관 105b : 탈이온수 공급관

107a : 식각액 공급관 107b : 식각액 배출관

109a : 식각액 혼합탱크 109b : 버퍼탱크

111a : 탈이온수 공급부 111b : 식각원액 공급부

113 : 온도 센서 114 : 밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식각장치는, 식각액을 담아 유리기판을 식각하기 위한 식각조와, 상기 식각조 내로 상기 식각액을 공급하고 배기하기 위한 식각액 공급 및 배기관과, 상기 식각액 공급 및 배기관을 통해 식각액을 저장하고 배출하기 위한 식각액 혼합탱크 및 버퍼탱크와, 상기 식각조 내부 하측에 설치되어 상기 식각조 내에 공기 또는 탈이온수를 배출하기 위한 버블판과, 상기 버블판에 연결되고 상기 버블판으로 공기를 공급하는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관에 연결되고 상기 버블판에 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 식각장치는 식각공정을 마치고 버블판의 공기구멍 내로 탈이온수를 공급하여 상기 공기구멍 주위에 발생한 슬러지를 용해시킴으로써 슬러지 막힘을 방지할 수 있다.

이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 식각장치의 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 식각장치의 개괄적인 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 식각장치는 식각액을 담아 유리기판을 식각하기 위한 식각조(101)와, 상기 식각조(101) 내로 상기 식각액을 공급하고 배기하기 위한 식각액 공급관(107a) 및 배기관(107b)과, 상기 식각액 공급관(107a) 및 배기관(107b)을 통해 식각액을 저장하고 배출하기 위한 식각액 혼합탱크(109a) 및 버퍼탱크(109b)와, 상기 식각조(101) 내부 하측에 설치되고 상기 식각조(101) 내에서 공기 또는 탈이온수를 배출하기 위한 버블판(103a)과, 상기 버블판(103a) 상에 유리기판을 받치기 위한 다공판(103b)과, 상기 버블판(103a)에 연결되고 상기 버블판(103a)으로 공기를 공급하는 공기 공급관(105a)과, 상기 공기 공급관(105a)에 연결되고 상기 버블판(103)에 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급관(105b) 포함하여 구성된다.

또한, 상기 식각액 혼합탱크(109a)에 탈이온수와 식각원액(예로, 불산(HF))을 공급하기 위하여 탈이온수 공급부(111a)와, 식각원액 공급부(111b)를 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 식각액 혼합탱크(109a)는 상기 탈이온수 공급부(111a) 및 식각원액 공급부(111b)에서 제공된 탈이온수 및 식각원액을 혼합 저장하거나, 상기 버퍼탱크(109b)와 연결되고 적어도 한번 이상의 식각공정을 마치고 정화된 식각액을 상기 버퍼탱크(109b)에서 공급받아 저장한다.

도시하지는 않았지만, 상기 버블판(103a)은 전술한 바와 마찬가지로 사각의 프레임과, 프레임 내에 일렬로 배열된 복수개의 공기 및 탈이온수 튜브로 구성되며, 상기 공기 및 탈이온수 튜브의 양 말단은 내부에는 공기 및 탈이온수의 통로가 있는 한 쌍의 상기 프레임과 연결되고, 상기 공기 및 탈이온수 튜브는 그 표면에 복수개의 공기 및 탈이온수 구멍이 형성되어 있다.

따라서, 상기 프레임에는 공기 및 탈이온수 주입구가 형성되어 있기 때문에 식각공정이 이루어지는 동안 상기 공기 및 탈이온수 공급관(105)을 통하여 상기 공기 공급관(105a)으로부터 질소가스가 공급되어 버블을 발생시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 식각장치는 상기 식각조(101) 내에서 식각액을 균일하게 순환시킴으로써 상기 식각조(101) 내에 투입된 액정표시소자의 유리기판의 외면을 균일하게 식각할 수 있다.

한편, 액정표시소자는 박막트랜지스터가 형성된 하부기판과 칼라필터가 형성된 상부기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있는데, 상기 하부 기판 및 상부 기판의 제조 공정 상 얇은 유리기판을 이용하여 액정표시소자를 제조하는 것은 생산성이 떨어지기 때문에 일정 두께 이상의 유리기판을 사용하여 상기 액정표시소자를 제조한 후, 본 발명의 식각장치를 이용하여 상기 액정표시소자를 식각함으로써 중량을 줄일 수가 있다. 여기서, 상기 식각공정은 양기판을 합착하고 액정을 주입한 후 행할 수도 있고, 양기판을 합착 후 진행하여도 무방하다.

또한, 상기 탈이온수 공급관은 밸브(114)를 구비하고 있기 때문에 상기 식각공정을 마치고 상기 식각액이 배기되면 상기 밸브(114)를 열고, 상기 탈이온수 공급관(105b)으로 탈이온수를 공급하여 상기 공기 및 탈이온수 구멍 주위에 발생한 슬러지를 용해하여 제거시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 식각장치는 액정표시소자의 유리기판을 균일하게 식각할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 탈이온수 공급관(105b)으로 탈이온수를 공급함으로써 상기 공기 및 탈이온수 구멍 주위에 발생한 슬러지를 제거하여 상기 공기 및 탈이온수 구멍의 막힘을 방지할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 식각장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 유리기판이 다공판(103b) 위에 위치된 후, 식각액 혼합탱크(109a)에저장된 식각액이 식각액 공급관(107a)을 통하여 적당량 공급되고 기판의 식각이 행해진다.

이때, 상기 식각액이 상기 식각조(101) 내에 충만됨과 동시에 상기 공기 공급관(105a)을 통해 버블판(103a)으로 질소가스가 주입되어 기포가 발생되고 기포가 상기 다공판(103b)의 구멍을 통과하여 식각액을 순환시킨다. 따라서, 이러한 상기 식각액의 순환으로 인하여 유리기판의 표면을 빠르고 균일하게 식각하게 된다. 또한, 상기 유리기판과 식각액의 발열반응에 의해 생긴 온도변화를 통해 기판의 식각이 이루어지고, 상기 식각조 내에 설치된 온도센서(113)에 의해 상기 유리기판의 식각시 발생한 온도변화를 확인하게 된다.

그후, 상기 유리기판의 식각이 완료되면, 상기 유리기판의 식각에 사용된 식각액은 식각액 배출관(107b)을 통해 버퍼탱크(109b)로 배출된 후, 다시 사용하기 위해 상기 식각액 혼합탱크(109a)로 공급되어 저장되거나, 폐기 정화시키기 위해 배출시킨다.

마지막으로, 상기 식각조(101) 내부를 탈이온수로 충만시켜 상기 유리기판 표면과 상기 식각조(101) 내부에 남아 있는 식각액을 세정한다.

동시에, 상기 탈이온수 공급관(105b)으로 탈이온수가 공급되고 상기 버블판(103a)의 공기 및 탈이온수 구멍으로 상기 탈이온수가 분출됨으로써, 상기 탈이온수에 의해 상기 공기 및 탈이온수 구멍 주위에 석출된 슬러지를 용해시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 식각장치는 식각 공정이 끝난 후, 탈이온수공급관(105b) 내로 탈이온수를 공급하여 상기 공기 및 탈이온수 튜브에 형성된 공기구멍 주위에 석출되는 슬러지를 제거시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 식각장치는 상기 슬러지의 발생으로 인한 공기 및 탈이온수 구멍의 막힘을 방지할 수 있기 때문에 식각장치의 세정 및 교환에 따른 생산성을 높일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 버블판 및 이를 이용한 식각장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 식각장치는 유리기판의 식각 공정을 마친 후 공기 및 탈이온수 공급관과 공기 및 탈이온수 튜브 내로 탈이온수를 공급하여 공기구멍 주위에 발생한 슬러지를 제거시킴으로써 상기 식각장치의 세정 및 교환을 용이하게 할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 식각액을 담아 유리기판을 식각하기 위한 식각조와,

   상기 식각조 내로 상기 식각액을 공급하고 배기하기 위한 식각액 공급 및 배기관과,

   상기 식각액 공급 및 배기관을 통해 식각액을 저장하고 배출하기 위한 식각액 혼합탱크 및 버퍼탱크와,

   상기 식각조 내부 하측에 설치되어 상기 식각조 내에 공기 또는 탈이온수를 배출하기 위한 버블판과,

   상기 버블판에 연결되고 상기 버블판으로 공기를 공급하는 공기 공급관과,

   상기 공기 공급관에 연결되고 상기 버블판에 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 공급관과 상기 탈이온수 공급관은 상기 공기 및 탈이온수 공급관을 통하여 상기 버블판으로 연결되는 것을 특징으로 하는 식각장치
3. 제 1항에 있어서, 상기 공기 공급관 및 탈이온수 공급관은 상기 버블판의 공기 및 탈이온수 구멍을 통하여 공기 및 탈이온수를 배출하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 식각액 혼합탱크는 탈이온수와 식각원액을 공급받기 위한 탈이온수 공급부와 식각원액 공급부에 연결된 것을 특징으로 하는 식각장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 탈이온수 공급관에 밸브가 더 구성된 것을 특징으로 하는 식각장치.