KR20150021755A - 식각 장치 - Google Patents

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KR20150021755A
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김종성
김상일
이종환
임태우
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

식각 장치는 기판을 식각하기 위한 장치로써, 상기 기판을 지지하는 제1 지그 및 제2 지그, 상기 제1 지그 및 상기 제2 지그 간의 간격을 조절하여 상기 기판이 만곡될 수 있도록 하는 조절부 및 상기 기판에 식각액을 분사하는 공급부를 포함하며, 상기 공급부는 상기 식각액이 이동하는 공급관과 상기 식각액을 분사하는 공급부재를 포함할 수 있다.

Description

식각 장치{ETCHING APPARATUS}
본 발명은 식각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 식각 장치에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)와 같은 평판디스플레이들을 휴대전화나 노트북 등의 휴대할 수 있는 기기들에 사용하기 위해서는 경량화가 추구되므로 휴대기기들에 이러한 평판디스플레이들을 사용하고자 하는 수요가 증가함에 따라 가볍고 얇은 평판디스플레이의 제조가 요구되고 있다.
평판디스플레이의 무게를 줄이기 위해서 여러 가지 방법이 적용될 수 있지만, 필수구성요소를 줄이는 것은 한계가 있는 반면에, 평판디스플레이를 구성하는 요소 중 유리 기판은 평판디스플레이에서 차지하는 중량이 꽤 크면서도, 중량을 줄일 수 있는 여지가 남아있어 유리 기판의 중량을 줄이기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 목적은 기판을 식각하는데 있어서 기판의 진동을 줄임으로써 안정적으로 기판을 식각하는 식각 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각 장치에 있어서, 식각장치는 공정이 이루어지는 공정 챔버와 기판에 식각액을 분사하는 공급부, 상기 기판의 양측에서 세워진 상기 기판을 지지하는 제1 지그 및 제2 지그, 상기 제1 지그 및 제2 지그에 연결되며 상기 기판이 만곡될 수 있도록 상기 제1 지그 및 상기 제2 지그 간의 간격을 조절하는 조절부를 포함한다.
상기 공급부는 상기 식각액이 이동하는 공급관과 상기 기판에 상기 식각액을 제공하는 공급부재, 상기 식각액이 분사되는 분사노즐을 포함할 수 있다. 또한 상기 공급부는 1개 이상 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 기판을 식각시 기판의 파손을 방지하여 보다 효율적으로 기판에 대한 식각이 가능하다.
도 1은 식각 장치 내부를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 2는 식각 장치 내부를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 3은 기판을 식각 시, 식각 장치 내부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 기울어져 식각되는 기판을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로 식각 장치 내부를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로 식각 장치 내부를 측면에서 바라본 측면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 식각 장치 내부를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 2는 식각 장치 내부를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 장치는 기판(10)을 식각하기 위한 식각 장치이다.
상기 기판(10)은 전자소자, 표시장치, 광전 변환 장치 등에 사용되는 것으로서, 실리콘 웨이퍼, 유리, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판이 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 식각 장치는 공정 챔버(1000), 제1 지그(J1), 제2 지그(J2), 조절부(30) 및 공급부(100)를 포함한다.
상기 공정 챔버(1000)에서는 상기 기판(10)에 대한 여러 가지 공정이 진행될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기 공정 챔버(1000) 내에서 상기 기판(10)에 대한 식각 공정이 진행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판(10)은 상기 기판(10)의 양면이 지면으로부터 수직하게 배치되어 식각될 수 있다. 또한 상기 기판(10)은 가요성(flexibility)을 가질 수 있다. 상기 가요성은 상기 기판(10)의 폭, 두께 또는 재료의 탄성률에 따라 달라진다. 즉, 상기 기판(10)의 가요성은 상기 기판(10)의 폭에 비례하며 상기 기판(10)의 두께와 탄성률에 반비례한다.
상기 제1 지그(J1)와 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)을 지지한다.
상기 제1 지그(J1)는 상기 기판(10)의 일단부에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다. 상기 제1 지그(J1)와 대향하는 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)의 일단부에 대응되는 상기 기판(10)의 타단부에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다.
상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)와 상기 기판(10)이 접촉하는 부분에 있어서, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 슬롯(slot) 형태를 갖는다. 상기 슬롯은 V자 형상일 수 있다. 상기 기판(10)의 양단부는 상기 슬롯과 맞물려 있을 수 있다.
그러나, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)에 상기 기판(10)이 꽉 물려 고정되어 있는 것이 아니라면 그 형상이 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 각각 1개 이상 제공될 수 있다. 상기 제1 지그들(J1)은 각각 이격되어 상기 기판(10)의 일단부를 지지할 수 있다. 상기 제1 지그들(J1)과 상기 제2 지그들(J2)은 서로 마주보며 위치할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 지그들(J1)과 상기 제2 지그들(J2)은 서로 교차하며 위치할 수 있다.
상기 조절부(30)는 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2) 각각에 연결되어 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 조절부(30)는 복수의 상기 제1 지그들(J1) 각각에 연결될 수 있으며, 상기 제1 지그들(J1)을 동시에 제어할 수 있다.
상기 조절부(30)는 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2) 간의 간격(Lj)을 상기 기판(10)의 폭(Lw)만큼 또는 이보다 더 크거나 작게 할 수 있다.
여기서, 상기 제1 지그(J1)과 상기 제2 지그(J2) 간의 간격(Lj)은 상기 기판(10)의 일단부에 위치하는 상기 제1 지그(J1)에서 상기 기판(10)의 타단부에 위치하는 상기 제2 지그(J2)까지의 거리일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)의 폭(Lw)은 상기 기판(10)의 일단부에서 타단부까지의 길이라고 하여 설명하나, 상기 간격(Lj)과 상기 폭(Lw)은 상대적인 개념으로 그 길이를 달리할 수 있다.
상기 공급부(100)는 상기 공정 챔버(1000) 내에 설치되어 상기 기판(10)에 식각액을 제공한다. 상기 공급부(100)는 상기 식각액이 이동하는 공급관(110) 및, 상기 공급관(110)에 연통되며 상기 기판(10)에 상기 식각액을 제공하는 공급부재(120)를 포함할 수 있다.
상기 식각액은 상기 기판(10)을 식각하기 위한 것으로 상기 기판(10)의 표면에 접촉되어 화학 반응을 일으킨다. 예컨대, 상기 기판(10)이 액정표시장치에 사용되는 투명 유리 기판(10)이라면, 상기 식각액은 유리의 규소와 반응하는 불산액을 포함할 수 있다. 상기 화학 반응에 따라 상기 기판(10)의 두께를 감소시킬 수 있다.
상기 공급관(110)은 상기 식각액을 수용할 수 있으며 상기 공급부재(120)에 상기 식각액을 이동시킬 수 있다.
상기 공급관(110)은 상기 기판(10)으로부터 이격되어 상기 기판(10)과 마주보며 위치할 수 있다. 또한 상기 공급관(110)은 상기 기판(10)의 일면에 대해 1개 이상 제공될 수 있다. 복수의 상기 공급관들(110)은 서로 이격되어 각각 기판(10)과 마주보며 배치될 수 있다.
상기 공급관(110)에 있어서, 상기 공급부재(120)는 상기 기판(10)과 마주보는 면에 위치한다. 상기 공급부재(120)는 공정에 따라 1개 이상일 수 있으며 이들 각각은 서로 이격되어 배치된다. 상기 공급부재들(120)은 상기 공급관(110)을 따라 일렬로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 지그재그 형상으로 배치될 수 있다.
상기 공급부재(120)는 상기 식각액이 분사되는 분사노즐(130)을 포함할 수 있다. 상기 1개의 상기 공급부재(120)에는 1개 이상의 상기 분사노즐(130)을 포함할 수 있다.
상기 분사노즐(130)은 상기 분사노즐(130)이 상기 기판(10)과 서로 마주보는 상태를 기준으로 하여, 소정 각도, 예를 들어, 좌측으로 약 45°또는 우측으로 약 45°각도 범위에서 요동할 수 있다. 그 결과, 상기 분사노즐(130)의 분사 대상 영역이 넓어질 수 있다.
상기 분사노즐(130)의 분사각이 커질수록 하나의 상기 분사노즐(130)에 의해 상기 식각액이 분사되는 영역이 더 넓어진다. 그러나, 상기 분사각은 상기 기판(10)에 상기 식각액이 지나치게 퍼지는 것을 방기하기 위해 약 30°내지 약 75°정도로 유지하여 상기 기판(10)이 균일하게 식각되도록 한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 상기 기판(10)의 식각 공정에 따라 상기 분사노즐(130)의 분사각을 달리할 수 있다.
상기 공급부(100)는 1개 이상 제공될 수 있으며 상기 기판(10)의 적어도 하나의 면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
도 3은 기판을 식각 시, 식각 장치 내부를 위에서 바라본 평면도이다.
이하, 도 3을 참조하여 기판을 식각하는 경우에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에에 따르면 상기 기판(10)을 식각액으로 식각 시, 상기 기판(10)에 굽힘 응력(bending-stress)을 부여함으로써 상기 기판(10)의 진동을 줄일 수 있다.
상기 가요성을 갖는 상기 기판(10)에 굽힘의 외력을 가하면, 상기 기판(10)의 내부에는 상기 굽힘 응력이 생긴다. 상기 굽힘 응력은 상기 기판(10)의 재료에 따라 그 재료 내부에 발생하는 저항력으로, 상기 기판(10)의 볼록하게 굽힌 부분에는 인장응력이 생기며 오목하게 굽힌 부분에는 압축 응력이 생긴다.
상기 기판(10) 부여되는 상기 굽힘 응력은 상기 기판(10)이 직선 상태에서 만곡되기 시작하면서부터 깨짐이 발생하기 직전까지 일 수 있다.
상기 기판(10)의 두께가 감소할수록 동일한 곡률 반경에서 굽힘 응력은 작아진다. 상기 기판(10)은 상기 기판(10)의 최대 가요성에 따라 최소 곡률반경을 달리 할 수 있다.
상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)에 상기 굽힘 응력을 가할 수 있다. 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)의 양단부와 평행한 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2) 간의 간격(Lj)을 상기 기판(10)의 폭(Lw)보다 작게 유지하여 상기 기판(10)을 만곡시킬 수 있다.
이 때, 상기 기판(10)은 식각 공정에 따라 만곡되는 방향을 달리할 수 있다. 만곡된 상기 기판(10)의 양단부는 상기 슬롯 내에서 상기 제1 지그(J1) 및 제2 지그(J2)와 접촉하는 부분을 달리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 기판(10)에 상기 굽힘 응력을 가함으로써, 식각 시 상기 기판(10)의 진동을 줄일 수 있으며, 이에 따라 안정적으로 상기 기판(10)을 식각할 수 있다. 즉, 상기 기판(10)이 상기 슬롯 형태를 갖는 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)에 의해 지지되기는 하나, 굽힘 응력이 제공되지 않는 경우, 상기 기판(10)은 식각되는 과정에서 상기 기판(10)에 진동이 발생하게 되고, 그 진동이 심할 경우에는 상기 기판(10)이 파손될 수 있다. 그 결과 본 발명의 일 실시예에서는 기존 발명보다 두께가 더욱 얇은 상기 기판(10)에 대한 식각 공정이 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 기울어져 식각되는 기판을 측면에서 바라본 측면도이다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 있어서 제1 지그 및 제2 지그의 다른 실시예를 설명한다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.
도 4와 같이, 기판(10)은 지면에 대해 약 45° 내지 약 135° 기울어져 식각될 수 있다. 상기 기판(10)이 기울어지는 방향은 상기 기판(10)에 대한 식각 공정에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 기판(10)의 기울기는 식각 공정에 따라 더 크거나 작아질 수 있다.
제1 지그(J1) 및 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)을 지지한다. 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 지면에 대해 약 45° 내지 약 135° 기울어져 기울어져 식각되는 상기 기판(10)을 지지할 수 있다. 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)가 기울어지는 방향은 상기 기판(10)이 기울어져 식각되는 방향에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)의 기울기는 상기 기판(10)의 식각 공정에 따라 더 크거나 작아질 수 있다.
이에 따라, 상기 기판(10)은 다양한 각도에서 식각될 수 있으며, 필요에 따라 부분적으로 상기 기판(10)을 식각할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로 식각 장치 내부를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로 식각 장치 내부를 측면에서 바라본 측면도이다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예로 제1 지그 및 제2 지그의 형상을 설명한다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.
제1 지그(J1)와 제2 지그(J2)는 기판(10)을 지지한다.
상기 제1 지그(J1)는 상기 기판(10)의 일단부에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다. 상기 제1 지그(J1)와 대향하는 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)의 일단부에 대응되는 상기 기판(10)의 타단부에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다.
도 5와 같이, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)와 상기 기판(10)이 접촉하는 부분에 있어서, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 슬롯(slot) 형태를 갖는다. 상기 슬롯은 U자 형상일 수 있다. 상기 기판(10)의 양단부는 상기 슬롯과 맞물려 있을 수 있다.
그러나, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)와 상기 기판(10)이 꽉 물려 고정되어 있는 것이 아니라면 그 형상이 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)의 상기 슬롯은 상기 슬롯의 모양 또는 넓이에 따라 상기 기판(10)이 만곡되는 정도가 달라질 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 지면에 수직하여 상기 기판(10)의 양단부에 위치할 수 있다. 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)의 양단부 일부분에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 지그(J1) 및 상기 제2 지그(J2)는 상기 기판(10)의 양단부 전체에 위치하여 상기 기판(10)을 지지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 기준하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 기판 30 : 조절부
J1 : 제1 지그 J2 : 제2 지그
110 : 공급관 120 : 공급부재
130 : 분사노즐

Claims (8)

  1. 기판을 식각하는 식각 장치에 있어서,
    상기 기판의 일단부를 지지하는 제1 지그;
    상기 제1 지그와 대향하여 상기 일단부에 대응되는 상기 기판의 타단부를 지지하는 제2 지그;
    상기 제1 지그와 상기 제2 지그에 연결되어 상기 기판이 만곡될 수 있도록 상기 제1 지그와 상기 제2 지그의 간격을 조절하는 조절부; 및
    상기 기판의 적어도 하나의 면으로부터 이격되어 식각액을 제공하는 공급부;를 포함하는 식각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    그 내부에 상기 공급부가 설치되며 상기 기판이 처리되는 공간을 제공하는 공정챔버를 포함하는 식각 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기판의 양면은 상기 지면에 대해 45° 내지 135°를 이루는 것을 특징으로 하는 식각 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 기판의 식각 시 상기 제1 지그와 상기 제2 지그 간의 간격은 상기 기판의 일단부와 상기 기판의 타단부 사이의 거리보다 작은 식각 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 지그는 슬롯형태를 갖는 식각 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 공급부는,
    상기 식각액이 이동하는 공급관; 및
    상기 공급관에 연통되며 상기 기판에 상기 식각액을 제공하는 공급부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 공급부재는 상기 식각액이 분사되는 분사노즐을 포함하는 식각 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 공급부는 1개 이상 제공되는 식각 장치.
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