KR20050064377A - 버블판을 포함하는 식각장치 및 이를 이용한 식각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버블판을 포함하는 식각장치에 관한 것으로 특히, 버블판에 배열되는 노즐의 배열방향과 기판의 배열방향을 서로 평행하게 배열하여 식각중 발생하는 슬러지에 의해 노즐의 일부가 막히더라도 불량이 발생한 노즐 상부의 기판만 불량이 발생할 뿐 전체 기판에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

버블판을 포함하는 식각장치 및 이를 이용한 식각 방법{APPARATUS FOR ETCHING INCLUDING BUBBLE PLATE AND ETCHING METHOD USING THEREOF}

본 발명은 액정표시소자 제조를 위한 유리기판 식각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리기판 식각 공정에 적용되는 식각장치의 버블판 가스 공급 노즐과 기판을 평행하게 배열하므로 불량발생을 최소화하는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 평판표시장치로서는 LCD(Liquid Crystal Device),PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro-luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등이 있다.

그 중에서도, 화질이 우수하고 저전력으로 구동가능한 액정표시소자(LCD)가 가장 주목받고 있으며, 이에 대한 연구 또한 가장 활발하다.

상기 액정표시소자를 채용한 휴대용 텔레비전이나 노트북 컴퓨터등 휴대용 정보기기의 디스플레이 장치로 널리 사용되며 가볍고 휴대 가능하다는 점에서 장점을 가진다. 그러므로 휴대성을 강화하기 위하여 정보기기의 경량화가 계속 연구되고 있다. 그 일 방편으로 액정표시소자의 가장 기본요소인 유리기판의 중량을 줄이는 연구가 진행되고 있다.

특히, 유리기판은 액정표시소자를 구성하는 요소 중에서 가장 중량이 크기 때문에 유리기판의 중량감소를 통해 액정표시소자의 중량을 줄이는 것이 바람직하다.

오늘날에는 액정표시소자가 대형화되어 가므로 크기를 줄여서 중량을 감소시키는 대는 일정한 한계가 있으므로 유리기판의 중량을 줄이기 위해 기판의 두께를 얇게 하는 방법이 연구되고 있다.

그러나 유리의 두께가 얇아지면 유리가 파손되기 쉽고 유리의 가공과정에서 유리표면이 매끈하게 되지 않으면 액정표시소자의 화질에 중대한 결함을 일으키므로 조절이 쉽지 않다.

유리기판의 두께를 줄여 중량을 감소시키기 위해서 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법이 유리기판을 식각액이 채워진 용기에 담궈 이 식각액에 의해 유리기판의 표면을 식각하는 방법이다.

그러나 이러한 방법에서는 기판 자체의 불완전성에 의해 기판이 균일하게 식각되지 않고, 더욱이 식각과정에서 생성되는 불순물이 기판에 흡착되어 기판의 표면이 울퉁불퉁하게 되며 두께의 불균일에 의해 액정표시소자 제작 과정에서 기판에 힘이 가해지면 기판에 크랙이 발생하는 요인이 된다. 또한 보통 유리기판의 식각공정은 식각 효율을 증대시키기 위해 버블(bubble)판을 구비하는 식각 조내에서 이루어지는데, 식각 공정 중에 발생한 이물질(sludge)이 상기 버블판의 가스 주입구를 막아 불량을 초래하기도 한다.

식각기의 하부에는 식각 효율을 증대하기 위하여 질소 가스가 분출되며 버블(bubble)을 만드는 버블판이 장치되어 있는데, 상기 버블판에는 평행하게 배열되는 다수의 노즐이 장치되고 상기 각각의 노즐에는 질소가스가 분출되는 다수의 홀(hole)이 형성되어 있다.

그리고 상기 버블판 상에 로딩되는 카세트에는 수직으로 배열되는 다수의 유리기판이 존재한다.

그런데 다수의 기판을 포함하는 카세트가 상기 버블판 상에 임의로 놓여 식각이 이루어 질 경우, 식각에 의해 발생한 슬러지에 의해 버블판에 장치된 노즐의 홀이 막혀 버블 발생을 방해하는 경우가 발생한다. 특히, 카세트에 장치된 기판과 버블판에 장치된 노즐이 서로 수직하게 배열되면 슬러지에 의해 하나의 노즐만 막혀도 전체 기판에 불량이 발생하는 문제가 있었다.

버블판에서 분출되는 가스에 의해 형성되는 기포가 균일하지 못하면 식각되는 기판에 얼룩무늬의 불량이 발생하는데, 노즐과 카세트에 장치되는 기판이 수직으로 배열되는 경우에는 특히, 얼룩무늬 발생의 불량이 심하게 발생한다.

본 발명은 기판을 식각하는 공정에서 버블판의 노즐과 식각되는 기판이 서로 수직하게 배열됨으로 식각 불량이 발생하고 기판에 얼룩무늬가 발생하는 것을 방지하기 위하여 식각을 위해 배열되는 기판과 버블판의 노즐 방향을 수직으로 배열함으로써 불량발생을 최소화하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명의 식각장치는 복수의 기판이 수직하게 배열되는 카세트와 상기 기판과 평행하게 배열되는 복수의 노즐이 장치되는 버블판을 구비하는 식각기, 상기 식각기에 소정의 농도로 조절된 식각용액을 공급하는 식각용액 공급부, 상기 식각용액 공급부에 식각원액을 공급하는 식각원액 공급부, 상기 식각용액 공급부에 초순수를 공급하는 초순수 공급부, 상기 식각기에서 사용된 식각용액을 재생하는 식각용액 재생부, 상기 식각기에서 식각된 기판을 세정하는 세정부, 상기 세정부에서 세정된 기판을 건조시키는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 식각장치를 이용하여 본 발명에 의한 식각방법은 복수의 노즐을 포함하는 버블판과 기판을 상기 노즐과 평행하게 배열하고 식각하는 단계, 상기 식각된 기판을 세정하는 단계, 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 버블판을 포함하는 식각조를 구비하는 식각장비를 도 1을 통하여 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 식각장비의 구성을 나타낸 블록도로서, 기판을 식각하는 식각부(100)와, 상기 식각부(100)로부터 식각된 기판에 잔류하는 식각용액을 초순수(Deionized Water,DI)로 제거하는 세정부(20) 및 상기 세정된 기판을 건조시키는 건조부(30)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 식각부(100)는 식각기(10)와, 상기 식각기(10)에 의해 기판을 식각한 후의 식각용액의 불순물을 제거하여 저장하는 식각용액 재생부(12)와, DI를 공급하는 DI공급부(13)와, 식각원액을 공급하는 식각원액 공급부(14)와, 상기 DI공급부(13)와 식각원액 공급부(14)로부터 DI 및 식각원액을 공급받고 상기 식각용액재생부(12)로부터 정제된 식각용액을 공급받아 식각용액을 믹싱하여 이를 상기 식각기(10)에 공급하는 식각용액 믹싱부(11)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 유리기판 식각장치를 이용하여 식각 공정진행시에는, 먼저 상기 식각용액 믹싱부(11)로부터 식각용액이 식각기(10)의 식각조로 유입되고, 이어 유리기판이 식각조 내로 투입되면, 상기 식각조에서는 유리기판과 식각용액 사이의 반응에 의해 유리기판에 대한 식각이 이루어지게 된다.

그리고 상기 식각용액은 식각기(10), 식각용액 재생부(12), 식각용액 믹싱부(11)를 순환하게 된다.

한편, 액정표시소자 제조를 위한 유리기판 식각 작업 시에는 유리기판이 수납된 카세트를 불산(HF)이 담긴 식각조(10)에 넣어 식각을 행하게 되는데, 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 식각장치는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 식각액인 불산(HF)이 채워지는 식각조(201)와, 상기 식각조(201) 내에 설치되며 유리기판이 수납되는 카세트(202)와, 상기 카세트(202) 하부에 설치되는 카세트 가이드(203)와, 상기 카세트 가이드(203)에 의해 고정되며 상면에 버블형성을 위한 복수개의 노즐(205)이 형성된 버블판(204)(bubble plate)을 포함하여 구성된다. 이 때, 상기 버블판(205) 측면으로는 질소공급라인(미도시)에 연결되는 불산 캐리어가스 공급홀(미도시)들이 형성되어 있다.

도 3을 참조하여 본 발명의 버블판(204)을 더 자세히 살펴보면, 버블판(204)은 복수의 노즐(205)이 서로 평행하게 배열되어 있으며 상기 노즐에는 복수개의 홀이 형성되어 있어 상기 홀을 통해 식각 가스가 공급된다.

하나의 버블판에는 약 30개의 노즐이 형성되며 각 노즐에는 약20개의 홀이 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기 각 노즐은 하나의 가스 공급라인에 연결되어 외부로부터 가스를 공급받는다. 버블판에 공급되어 버블을 형성하는 가스는 질소(N2)가스를 사용한다.

그런데 상기 식각장치는 식각 작업이 진행됨에 따라 발생하는 슬러지(sludge)에 의해 버블판(204)이 막히면 버블판(204)의 교체 및 세정을 수행해야 한다. 특히, 종래에는 복수의 기판이 배열된 카세트가 상기 버블판 위에 로딩될 때 기판과 버블판 상에 형성된 노즐이 서로 수직으로 배열되면 하나의 노즐이 슬러지에 의해 막혀도 기판 전체에 불량이 발생하는 문제가 발생한다.

즉, 하나의 카세트(202)에 약20장의 기판(210)이 수직하게 배열되어 있고 상기 기판(210)과 수직하게 노즐이 배열되면 각각의 노즐은 전체 기판과 겹치게 되므로 하나의 노즐이 슬러지에 의해 막혀도 20장의 기판 전체에 얼룩무늬를 발생시킨다.

본 발명은 상기 문제를 해결하여 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 기판(210)이 수직으로 배열되는 카세트(202)를 버블판(204)에 로딩할 때, 가스 분사 노즐(205)과 기판(210)이 평행하게 배열되도록 하여 식각을 한다.

상기 배열방법에 의해 기판을 식각하면 식각중 발생하는 슬러지에 의해 상기 노즐의 홀(206)이 막히더라도 막히는 상부에 위치하는 기판만 불량이 발생할 뿐이며 나머지 기판은 양호하게 보존될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 의한 식각장치를 통하여 기판이 식각되는 구체적 내용을 살펴본다.

본 발명의 액정표시장치를 형성하기 위한 유리기판의 에칭 장치는 HF 식각기(10), 세정부(20) 및 건조부(30)로 이루어진다. 상기 HF 식각기(10)에는 HF 식각 원액을 공급하기 위한 HF 식각원액 공급부(14)와 HF용액의 농도를 조절하기 위한 초순수(DI) 공급부(13)에서 공급되는 초순수와 상기 식각원액 공급부(14)에서 공급된 HF식각원액을 혼합한 식각용액 공급부(11)가 상기 식각기 하부에 설치되어 있고 식각기로부터 배출되는 식각용액을 재생하기 위한 식각용액 재생부(12)가 일측에 형성되어 있다.

TFT LCD용 기판은 하나의 카세트(cassette)내에 복수 개로 삽입되어 지탱된다. 통상 20장의 유리 기판은 하나의 카세트 내에 장입된다. 복수개의 기판이 장입된 카세트는 로보트(도시되지 않음)에 의하여 로딩되어 식각기(10)내부로 이동한다.

로보트는 기판이 장입된 카세트를 포집하여 식각기(10)내부로 카세트를 이동하되 도 4에 도시된 바와 같이 카세트에 서로 평행하게 배열되는 복수의 기판(210)의 배열방향과 식각기 하부에 형성되는 버블판(204)의 노즐(205) 배열방향이 서로 평행하게 되도록 카세트를 로딩한다. 기판이 잠입된 카세트가 식각기(10)내부에 위치되면, 로보트는 밖으로 빠져 나오고, 식각기내의 식각조의 뚜껑이 닫혀지며, 그 후 에칭 공정이 행해진다.

기판의 에칭 공정은 식각기(10)내에 있는 HF 용액을 질소 기체에 의해 발생되는 버블로써 유동시켜 행해진다. 즉 HF 용액을 질소 기체 버블로써 유동시켜 기판의 표면이 식각되도록 하는 것이다.

식각기내의 식각조(201)의 하단 부에는 질소 기체가 분출한 수 있는 다공성의 버블판(204)이 설치되어 있다.

도3은 본 발명의 식각조(201)의 하부에 설치되어 질소 기체를 발생시키기 위한 버블판(204)의 개략적인 평면도이다. 상기 버블판(204)에 형성된 복수개의 홀(206)을 통하여 질소 기체가 분출되고, 그 상부에 위치한 글라스의 표면을 에칭한다.

다시 도 1을 참조하면 식각용액 공급부(11)는 초순수 공급부(13) 및 식각원액공급부(14)에서 각각 초순수와 HF식각용액을 공급받고 희석하여 식각기(10) 내의 식각조에 공급한다. 이 때 농도 조절은 HF 농도 콘트롤러(미도시)에 의하여 행해진다.

HF 농도 콘트롤러에 의하여 농도가 조절된 HF 용액은 에칭 공정 조건에 따라 에칭이 완료되면, 식각조(도2의 201)의 뚜껑(220)이 열리고 로보트가 이동하여 카세트를 포집하여 위쪽으로 카세트를 들어올린다. 로보트에 의하여 위쪽으로 들어올려진 카세트는 다시 로보트에 의하여 세정부로 삽입된다.

식각조(201)에서는 글라스를 에칭한 결과 많은 슬러지가 발생하면 식각조(204)내의 HF 용액을 배관을 통하여 식각용액 재생부(12)로 배출시킨다.

HF 용액은 휘발성이 강하고 독성을 지니고 있기 때문에 HF 기체를 포집하여 재활용하는 것이 바람직하다. 기체상태의 식각액이 액체상태로 응축된 HF 용액은 회수되어 재활용된다.

식각기(10)에서 에칭 공정이 완료되면 로보트가 작동하여 카세트는 세정부(20)로 이동한다.

세정부(20)로 이동된 카세트는 샤워장치를 통하여 초순수를 분사시켜 기판 표면에 부착된 식각된 물질을 세척한다. 샤워장치는 세정부(10) 내부에 설치되어 카세트에 장입된 기판의 표면을 골고루 세척할 수 있도록 설계한다.

초순수로써 세정부(20)내에서 세척 공정이 완료되면, 그 하부에 고여있는 세척수를 긴급히 배수시킨다. 세척수에는 기판을 에칭한 식각물질이 포함되어 있기 때문에 외부로 배출시킨다. 하나의 카세트에 대하여 1회 또는 수차례의 세척공정을 행할 수 있다.

세정부(20)의 하부에도 질소 기체가 분출할 수 있는 다공성의 버블판이 설치되어 세척효과를 증진시킬 수 있다.

세정부(20)에서 글라스의 세척 공정이 완료되면, 로보트가 작동하여 글라스가 장입된 카세트를 들어올려 건조 부(30)내부로 이동시켜 건조공정을 행한다.

카세트에 장입된 기판은 초순수의 온도와 분사되는 질소 기체에 의하여 완전히 건조된다.

건조부(30)에서 기판이 완전히 건조되면, 로보트에 의하여 건조된 카세트가 언로딩부(미도시)로 이동된다. 언로딩부로 이동한 카세트는 로보트의 작동에 의하여 운반 적재된다.

본 발명은 버블판을 구비하는 기판 식각장치에 있어서, 식각을 위해 버블판 상에 로딩되는 기판의 방향과 버블판에 형성된 질소가스 노즐의 배열방향을 서로 평행하게 배열하여 식각을 실시함으로써 식각중에 발생하는 슬러지에 의해 질소가스 노즐의 일부가 막히더라도 일부의 기판에서만 불량이 발생할 뿐, 전체 기판에는 불량이 발생하지 않도록 하는 것으로 에칭공정에서 기판의 불량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 식각장치를 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명의 식각조의 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 버블판의 구조를 나타내는 평면도.

도 4는 본 발명의 버블판 상에 카세트가 로딩된 모습을 나타내는 사시도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

201:식각조 202:카세트

203:카세트 가이드 204:버블판

205:노즐 206:버블 홀

210:기판

Claims (8)

1. 복수의 기판이 수직하게 배열되는 카세트와 상기 기판과 평행하게 배열되는 복수의 노즐이 장치되는 버블판을 구비하는 식각기;

   상기 식각기에 소정의 농도로 조절된 식각용액을 공급하는 식각용액 공급부;

   상기 식각용액 공급부에 식각원액을 공급하는 식각원액 공급부;

   상기 식각용액 공급부에 초순수를 공급하는 초순수 공급부;

   상기 식각기에서 사용된 식각용액을 재생하는 식각용액 재생부;

   상기 식각기에서 식각된 기판을 세정하는 세정부;

   상기 세정부에서 세정된 기판을 건조시키는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 버블판은 서로 평행하게 배열되는 다수의 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 다수의 가스 공급홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 식각장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 기판과 기판사이에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 식각장치.
5. 복수의 노즐을 포함하는 버블판과 기판을 상기 노즐과 평행하게 배열하고 식각하는 단계;

   상기 식각된 기판을 세정하는 단계;

   상기 기판을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블판을 구비하는 식각장치를 이용한 식각방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 식각하는 단계는

   복수의 기판을 구비하는 카세트를 이송하는 단계;

   상기 카세트에 배열되는 기판과 상기 버블판 상에 배열된 노즐이 서로 평행하도록 카세트를 상기 버블판 상에 로딩하는 단계 및 상기 기판을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블판을 구비하는 식각장치를 이용한 식각방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 기판은 상기 카세트 내에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 버블판을 구비하는 식각장치를 이용한 식각방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 카세트를 상기 버블판 상에 로딩하는 단계에서 상기 카세트에 배열되는 기판과 기판사이에 상기 노즐이 위치하도록 상기 카세트를 로딩하는 것을 특징으로 하는 버블판을 구비하는 식각장치를 이용한 식각방법.