KR20060049695A

KR20060049695A - 산성 에칭액 재생방법 및 산성 에칭액 재생장치

Info

Publication number: KR20060049695A
Application number: KR1020050055145A
Authority: KR
Inventors: 다카미치 우메에다; 요시야 기타가와
Original assignee: 나가세 상교오 가부시키가이샤; 나가세 씨엠에스 테크놀로지 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-05-19
Also published as: JP2006013158A; TW200613582A; CN1712567A

Abstract

본 발명은 옥살산 함유 에칭액의 전량 교환의 빈도를 감소시키는 것이 가능한 옥살산 함유 에칭액 재생방법 및 옥살산 함유 에칭액 재생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, ITO의 에칭에 사용한 옥살산 함유 에칭액을 NF 막(25)에 의해 여과하여 투과액과 비투과액으로 분리하는 여과공정을 포함한다.

옥살산 함유 에칭액, ITO, 투과액, NF 막, 여과공정.

Description

산성 에칭액 재생방법 및 산성 에칭액 재생장치{Method forreclaiming acid etching liquid and apparatus for reclaiming acid etching liquid}

도 1은 본 발명의 실시형태에 따르는 옥살산 함유 에칭액 재생장치 및 방법을 설명하는 공정 흐름도이다.

부호의 설명

25: NF 막, 34: 센서(측정수단), 38: 공급 장치(공급수단), 39: 옥살산 농도 조정 장치(산 농도 조정수단), 70: 펌프(공급수단), 100: 옥살산 함유 에칭액 재생장치, 200: 에칭장치.

본 발명은, 산성 에칭액 재생방법 및 산성 에칭액 재생장치에 관한 것이다.

액정 패널 등의 디바이스에 있어서, 투명 전극으로서 ITO 막이 널리 사용되고 있다. 이러한 ITO 막을 패터닝할 때는, 옥살산 함유 에칭액 등의 산성 에칭액을 사용하여 ITO 막을 에칭하는 경우가 많다[참조: 특허문헌 1; 일본 공개특허공보 제2003-73860호].

산성 에칭액을 사용하여 ITO 막의 에칭을 계속하면, 산성 에칭액의 인듐 농도 및 주석 농도의 상승이 일어난다.

산성 에칭액의 인듐 농도 및 주석 농도가 높아지면, 산성 에칭액의 산의 농도가 충분하더라도 산성 에칭액의 에칭능이 저하된다. 또한, 산성 에칭액의 인듐 농도 및 주석 농도가 높아지면, 산성 에칭액 중에 있어서 인듐 등이 입자로서 석출되는 경우가 있으며, 이 경우, 이 입자가 라인 필터 등을 폐색시키거나, ITO 막 등에 충돌하여 ITO 막이나 ITO 막이 형성된 기판 등에 악영향을 미칠 우려가 있다.

따라서, 소정 시간 또는 소정 매수의 ITO 막의 에칭 처리가 수행될 때마다, 산성 에칭액을 전량 교환할 필요가 있었다.

그러나, 산성 에칭액의 전량 교환은, 비용이 높아지는 원인이 되고, 또한 시간도 소모된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 산성 에칭액의 전량 교환의 빈도를 감소시키고, 산성 에칭액의 수명을 연장시키는 것이 가능한 산성 에칭액 재생방법 및 산성 에칭액 재생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르는 산성 에칭액 재생방법은, ITO의 에칭에 사용한 산성 에칭 액을 NF 막에 의해 여과하여 투과액과 비투과액으로 분리하는 여과공정을 포함한다.

또한, 본 발명에 따르는 산성 에칭액 재생장치는, NF 막과 ITO의 에칭에 사용한 산성 에칭액을 당해 NF 막에 공급하여 산성 에칭액을 투과액과 비투과액으로 분리시키는 공급수단을 구비한다.

본 발명에 의하면, ITO의 에칭에 사용한 후의 산성 에칭액이 NF 막으로 여과되고, 여과전의 산성 에칭액보다도 인듐 및 주석이 농축된 비투과액과, 여과전의 산성 에칭액보다도 인듐 및 주석이 희석된 투과액이 수득된다. 산성 에칭액의 인듐이나 주석 농도가 저하되면, 에칭능이 회복되는 동시에 결정 석출 등도 일어나기 어려워진다. 따라서, 투과액을 ITO의 에칭에 재이용함으로써 산성 에칭액의 전량 교환의 빈도를 감소시킬 수 있다. 한편, 비투과액에는 인듐 및 주석이 농축되어 있기 때문에, 이러한 비투과액을 이용하여 인듐 및 주석의 회수를 용이하게 수행할 수 있다.

여기에서, NF 막의 분획 분자량은 100 내지 300인 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 비투과액에 있어서의 인듐 및 주석의 농축과, 투과액에 있어서의 인듐 및 주석의 희석이 고효율로 선택적으로 이루어진다.

또한, 산성 에칭액 재생방법에 있어서는, 투과액의 산 농도를 소정 범위로 조정하는 산 농도 조정공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산성 에칭액 재생장치에 있어서는, 투과액의 산 농도를 소정 범위로 조정하는 산 농도 조정수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

이들에 의하면, 투과액의 산의 농도가 소정 범위내로 조정되기 때문에, 이러한 투과액을 ITO의 에칭에 재이용하는 데 보다 적합해진다. 특히, 에칭 작업을 계속하면, 수분 증발에 의해 에칭액 중의 산 농도가 상승하는 경우가 많으며, 이러한 경우에 본 발명은 특히 적합하다.

여기에서, 구체적으로는, 산 농도 조정공정은, 투과액의 도전율, 산화 환원 전위, 흡광율 및 pH 중 하나 이상의 데이터를 측정하는 측정공정과, 측정공정에 의해 측정된 데이터에 기초하여, 투과액에 대하여 물 및 산 중의 적어도 하나를 소정량 공급하는 공급공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 산 농도 조정수단은, 투과액의 도전율, 산화 환원 전위, 흡광율 및 pH 중 하나 이상의 데이터를 측정하는 측정수단과, 측정수단에 의해 측정된 데이터에 기초하여, 투과액에 대하여 물 및 산 중의 적어도 하나를 소정량 공급하는 공급수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이들에 의하면, 투과액의 산의 농도를 적합하게 소정 범위내로 조정시킬 수 있다.

또한, 상기 산성 에칭액 재생방법에 있어서, 여과공정에서는 에칭장치로부터의 산성 에칭액을 NF 막에 공급하여 여과시키고, 당해 산성 에칭액 재생방법은 또한 투과액을 에칭장치로 복귀시키는 재공급 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산성 에칭액 재생장치에 있어서, 공급수단은 ITO를 에칭하는 에칭장치로부터의 산성 에칭액을 NF 막에 공급하여 여과시키고, 당해 산성 에칭액 재생장치는 투과액을 에칭장치로 복귀시키는 라인을 추가로 포함하는 것이 바람직하 다.

이러한 구성을 가지면, 에칭장치로의 적용이 용이해진다.

또한, 산성 에칭액이 옥살산을 함유하는 에칭액이면 특히 적합하다.

이하, 본 발명에 따르는 산성 에칭액 재생장치 및 방법의 적합한 실시 형태에 관해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 도면에 있어서, 치수 비율은 설명한 것과는 반드시 일치하고 있지 않다.

본 실시 형태에 따르는 옥살산 함유 에칭액 재생장치(산성 에칭액 재생장치)(100)는 에칭장치(200)에 적용되어 있다.

에칭장치

우선, 에칭장치(200)에 관해서 설명한다. 에칭장치(200)는 에칭조(210)와 회수조(220)를 주로 포함하고 있다. 에칭조(210)는, ITO(Indium Tin Oxide: 인듐주석 산화물) 막(310)을 갖는 기판(300)을 옥살산 함유 에칭액에 의해 에칭하고, ITO 막(310)을 패터닝하는 조이다.

여기에서, 옥살산 함유 에칭액은 옥살산 수용액이고, 옥살산의 농도는, 예를 들면, 1 내지 5중량%이다.

에칭조(210)와 회수조(220)는 라인(L200)에 의해 접속되어 있고, ITO 막의 에칭에 사용된 옥살산 함유 에칭액은 회수조(220)에 회수된다. 회수조(220)는 라 인(L210) 및 펌프(230)에 의해 에칭조(210)에 접속되어 있고, 회수조(220)에 회수된 옥살산 함유 에칭액은 다시 에칭조(210)에 공급되어 기판(300)의 에칭에 사용된다. 즉, 이러한 에칭장치(200)에 있어서는 옥살산 함유 에칭액이 순환 이용된다.

회수조(220)에는, 회수조(220) 내의 액을 외부로 배출하기 위한 라인(L240)이 설치되어 있다.

옥살산 함유 에칭액 재생장치

계속해서, 옥살산 함유 에칭액 재생장치(100)에 관해서 설명한다. 당해 옥살산 함유 에칭액 재생장치(100)는 주로 수용조(10), NF 여과기(20), 조정조(30) 및 금속 회수조(40)를 포함한다.

수용조(10)는, 에칭장치(200)의 회수조(220)에 대하여 라인(L100)에 의해 접속되어 있고, 회수조(220) 내의 옥살산 함유 에칭액을 받아 들여 저류(貯留)한다.

NF 여과기(20)는, NF(Nano Filtration) 막(25)을 갖는 여과기이다. NF 여과기(20)는, 펌프(공급수단)(70)를 갖는 라인 L110에 의해서 수용조(10)에 접속되어 있다.

NF 여과기(20)에서는, 펌프(70)에 의해 소정 압력이 부여되어 공급되는 옥살산 함유 에칭액을 NF 막(25)에 의해 여과하고, NF 막(25)을 투과한 투과액과 NF 막(25)을 투과할 수 없는 비투과액으로 분리한다.

NF 여과기(20)는, 라인(L120)에 의해서 조정조(30)와 접속되어 있고, NF 막(25)을 투과한 투과액이 라인(L120)을 통해 조정조(30)에 공급된다. 또한, NF 여과기(20)는 라인(L130)에 의해서 금속 회수조(40)에 접속되어 있고, NF 막(25)을 여과할 수 없는 비투과액은 라인(L130)을 통하여 금속 회수조(40)에 회수된다.

여기에서, NF 막(25)의 분획 분자량은, 옥살산 함유 에칭액 중의 인듐 및 주석을 적합하게 분리하기 위해, 100 내지 300인 것이 바람직하고, 150 내지 250인 것이 보다 바람직하다.

또한, NF 막(25)의 염 제거율은 동일한 관점에서 10 내지 40%인 것이 바람직하고, 35% 정도인 것이 바람직하다.

NF 막(25)의 재질로서는, 예를 들면, PES(폴리에테르설폰), 폴리설폰 등의 내산성이 높은 재질을 이용할 수 있다.

또한, NF 막(25)은, 1가의 이온과 비교하여 2가 이상의 이온의 투과를 선택적으로 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 펌프(70)에 의해서 NF 막(25)에 공급하는 옥살산 함유 에칭액의 송수 압력은, 예를 들면, 1 내지 3MPa(약 10 내지 30kgf/㎠)로 할 수 있다.

조정조(30)에는, 조 내의 투과액을 교반하는 교반기(32)와, 조 내의 투과액의 도전율, 산화 환원 전위, 흡광율 및 pH 중의 하나 이상을 측정하는 센서(34)가 설치되어 있다. 센서(34)로서, 예를 들면, 도전율의 측정에는 도전율 미터를, 산화 환원 전위의 측정에는 산화 환원 전위계를, 흡광율의 측정에는 흡광 광도계를, pH의 측정에는 pH 미터나 중화 적정 장치를 각각 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 조정조(30)에는, 옥살산 수용액을 공급하는 라인(L150)과, 순수를 공급하는 라인(L160)이 각각 접속되어 있다. 이러한 라인(L150) 및 라인(L160)에는, 각각 조정조(30)에 공급하는 옥살산 수용액 및 순수의 유량을 조절하기 위한 밸브 (36, 37)가 설치되어 있다.

센서(34) 및 밸브(36, 37)는 제어 장치(35)에 접속되어 있다. 제어 장치(35)는, 센서(34)에 의해서 측정된, 도전율, 산화 환원 전위, 흡광도 및 pH 중 하나 이상의 데이터에 기초하여, 조정조 내의 옥살산의 농도가 소정 범위가 되도록, 밸브(36) 및 밸브(37)의 개방도를 각각 조절하고, 조정조(30)에 공급되는 옥살산 수용액 및 순수의 양을 조절한다. 여기에서, 제어 장치(35) 및 밸브(36, 37)가 공급 장치(공급수단)(38)를 구성하고 있다.

구체적으로는, 제어 장치(35)는, 도전율이나 산화 환원 전위가 소정 범위를 초과한 경우, pH가 소정 범위를 하회한 경우 및 흡광율이 소정 값을 상회한 경우에는, 순수를 소정 유량 공급하고, 도전율이나 산화 환원 전위가 소정 범위를 하회한 경우, pH가 소정 범위를 상회한 경우 및 흡광율이 소정 값을 하회한 경우에는, 옥살산을 소정량 공급하면 양호하다. 이렇게 하여, 제어 장치(35)는, 조정조(30) 내의 옥살산 농도를 목적하는 범위 내로 조절한다. 여기에서, 공급 장치(38) 및 센서(34)가 옥살산 농도 조절 장치(산 농도 조절 수단)(39)를 구성한다.

조정조(30)와 에칭장치(200)의 회수조(220)는 라인(L140)으로 접속되어 있고, 조정조(30) 내의 옥살산 함유 에칭액은 라인(L140)을 통해 회수조(220)로 복귀한다.

계속해서, 본 실시 형태에 있어서의 옥살산 함유 에칭액 재생장치의 동작 및 옥살산 함유 에칭액 재생방법에 관해서 설명한다.

우선, 에칭장치(200)에서는, 에칭조(210) 중에서 기판(300)의 ITO 막(310)을 옥살산 함유 에칭액에 의해 에칭하는 동시에, 당해 옥살산 함유 에칭액을 에칭조(210)와 회수조(220) 사이에서 펌프(230)에 의해 순환시킨다. 옥살산 함유 에칭액은, ITO 막을 에칭함으로써, 인듐 및 주석을 축적해 간다. 옥살산 함유 에칭액에 있어서, 인듐은, 예를 들면, 3가의 양이온으로서, 주석은, 예를 들면, 4가의 양이온으로서 존재할 수 있다.

계속해서, 에칭액의 재생을 개시한다.

우선, 에칭장치(200)의 회수조(220) 내의 옥살산 함유 에칭액을, 라인(L100)을 통해 수용조(10)에 공급하고, 계속해서, 수용조(10) 내의 옥살산 함유 에칭액을 펌프(70)에 의해 소정 압력을 부여하여 NF 여과기(20)에 공급한다.

NF 여과기(20)에 공급된 옥살산 함유 에칭액의 일부는 NF 막(25)을 투과하고, 투과액으로서 라인(L120)을 통해 조정조(30)에 유입된다. 한편, NF 여과기(20)에 공급된 옥살산 함유 에칭액 중 NF 막(25)을 투과할 수 없었던 나머지 부분은 비투과액으로서 라인(L130)을 통해 금속 회수조(40)에 공급된다.

여기에서, 본 실시 형태에서는 위에서 기술한 바와 같이 NF 여과막(25)으로 여과하고 있기 때문에, NF 여과기(20)에 공급된 옥살산 함유 에칭액의 옥살산, 옥살산 이온 등은 NF 막(25)을 충분히 투과할 수 있다. 한편, NF 여과기(20)에 공급된 옥살산 함유 에칭액의 인듐 이온 및 주석 이온은 NF 막(25)을 투과하는 것이 곤란하다. 따라서, 투과액 중의 인듐 및 주석은 여과전과 비교하여 희석되는 한편, 비투과액 중의 인듐 및 주석은 여과전과 비교하여 농축된다.

이렇게 하여 인듐 및 주석이 희석된 투과액은, 조정조(30) 중에서 제어 장치 (35)에 의한 밸브(36, 37) 조작에 의해서, 적절한 옥살산 농도가 되도록 옥살산 농도의 조정이 이루어진다. 그리고, 이렇게 하여, 인듐 및 주석의 농도가 저하되고, 옥살산 농도가 적절화된 옥살산 함유 에칭액이 다시 에칭장치(200)의 회수조(220)에 공급된다.

이에 의해, 옥살산 함유 에칭액의 에칭능이 회복되는 동시에, 인듐 등의 석출에 의한 문제도 감소되고, 옥살산 함유 에칭액의 전량 교환 횟수를 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 공정의 안정화, 저비용화 및 조업 시간의 단축화가 가능해진다.

특히, 본 실시 형태에서는, 연속적으로 옥살산 함유 에칭액의 재생이 가능해지기 때문에, 특히 그 효과는 높다.

한편, 금속 회수조(40)에 저류된 비투과액은 인듐 및 주석을 고농도로 포함하고 있다. 따라서, 이러한 비투과액으로부터는 종래에 비해 인듐 및 주석을 효율적으로 회수할 수 있다.

인듐 및 주석의 회수 방법으로서는, 예를 들면, 옥살산이 열분해 가능한 정도의 온도까지 가열된 SUS 판에, 동일한 정도의 온도까지 가열한 옥살산 함유 에칭액을 분무함으로써, 인듐 주석 산화물을 취출할 수 있다. 또한, 옥살산 함유 에칭액에 대하여, 암모니아 등의 가수분해하기 쉬운 알칼리를 첨가하고, 인듐이나 주석을 산화물이나 수산화물로서 석출시키고, 여과 등에 의해 회수할 수도 있다. 이렇게 하여 수득된 인듐 주석 산화물 등은 수소 환원함으로써 인듐 주석 합금으로 할 수도 있다.

특히 인듐은 희토류 금속의 일종이고, 최근 수요의 증대에 따라 가격이 상승하고 있다. 따라서, 위에서 기술한 바와 같이 하여 회수하여 재이용함으로써, 환경에 대한 부하를 감소시키면서 저비용화를 실현할 수 있어 특히 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 산성 에칭액으로서, 옥살산 함유 에칭액을 사용하고 있지만, ITO를 에칭 가능한 산성 에칭액이라면 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 왕수(王水), 염화철을 포함하는 염산, 브롬화수소산, 요오드화수소산, 인산아세트산질산 혼합 수용액(PAN) 등의 산을 포함하는 산성 에칭액을 이용할 수 있고, 이 경우에도 위에서 기술한 바와 동일하게 하여 실시 가능하다.

실시예

옥살산 농도 3.8중량%, 인듐 농도(중량 기준) 240ppm 및 주석 농도(중량 기준) 19ppm의 옥살산 함유 에칭액을 NF 막(코프멤브란 테크놀로지사(미국) 제조의 MPS-34)에 의해 여과하였다. 투과액은 옥살산 농도 2.18중량%, 인듐 농도 27ppm 및 주석 농도 4ppm이었다. 한편, 비투과액은 옥살산 농도 5.74중량%, 인듐 농도330ppm 및 주석 농도 61ppm이었다.

본 발명에 의하면, 산성 에칭액의 전량 교환의 빈도를 감소시키고, 산성 에칭액의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

ITO의 에칭에 사용한 산성 에칭액을 NF 막으로 여과하여 투과액과 비투과액으로 분리하는 여과공정을 포함하는, 산성 에칭액 재생방법.
제1항에 있어서, NF 막의 분획 분자량이 100 내지 300인, 산성 에칭액 재생방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 투과액의 산의 농도를 소정 범위로 조정하는 산 농도 조정공정을 추가로 포함하는, 산성 에칭액 재생방법.
제3항에 있어서, 산 농도 조정공정이,

투과액의 도전율, 산화 환원 전위, 흡광율 및 pH 중의 하나 이상의 데이터를 측정하는 측정공정과

측정공정에 의해 측정된 데이터에 기초하여, 투과액에 대하여 물 및 산 중의 적어도 하나를 소정량 공급하는 공급공정을 포함하는, 산성 에칭액 재생방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 여과공정에서, ITO를 에칭하는 에칭장치로부터의 산성 에칭액을 NF 막에 공급하여 여과하고,

투과액을 에칭장치로 복귀시키는 재공급공정을 추가로 포함하는, 산성 에칭 액 재생방법.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 산성 에칭액이 옥살산을 함유하는 에칭액인, 산성 에칭액 재생방법.
NF 막 및

ITO의 에칭에 사용한 산성 에칭액을 NF 막에 공급하여 산성 에칭액을 투과액과 비투과액으로 분리시키는 공급수단을 구비한, 산성 에칭액 재생장치.
제7항에 있어서, NF 막의 분획 분자량이 100 내지 300인, 산성 에칭액 재생장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 투과액의 산의 농도를 소정 범위로 조정하는 산 농도 조정수단을 추가로 구비하는, 산성 에칭액 재생장치.
제9항에 있어서, 산 농도 조정수단이

투과액의 도전율, 산화 환원 전위, 흡광율 및 pH 중의 하나 이상의 데이터를 측정하는 측정수단과

측정수단에 의해 측정된 데이터에 기초하여, 투과액에 대하여 물 및 산 중의 적어도 하나를 소정량 공급하는 공급수단을 구비하는, 산성 에칭액 재생장치.
제7항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,

공급수단이 ITO를 에칭하는 에칭장치로부터의 산성 에칭액을 NF 막에 공급하고,

투과액을 에칭장치로 복귀시키는 라인을 추가로 구비하는, 산성 에칭액 재생장치.
제7항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 산성 에칭액이 옥살산을 함유하는 에칭액인, 산성 에칭액 재생장치.