[논문]불규칙 패턴 에칭에 의한 표면 형상 제어와 광학적 특성

김성수; 이정우; 전법주

doi:10.4313/jkem.2017.30.12.800

불규칙 패턴 에칭에 의한 표면 형상 제어와 광학적 특성
Optical Property and Surface Morphology Control by Randomly Patterned Etching 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.30 no.12, 2017년, pp.800 - 805

김성수 ((주)가인공영) , 이정우 (신한대학교 에너지환경공학과) , 전법주 (신한대학교 에너지환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Randomly patterned and wet chemical etching processes were used to treat anti-glare of display cover glasses. The surface and optical properties of grain size and surface morphology controlled by randomly patterned etching and wet chemical solution etching were investigated. The surface morphology and roughness of the etched samples were examined using a spectrophotometer and a portable surface roughness (Ra) measuring instrument, respectively. The gloss caused by reflection from the glass surface was measured at $60^{\circ}$ using a gloss meter. The surface of the sample etched by the doctor-blade process was more uniform than that obtained from a screen pattern etching process at gel state etching process of the first step. The surface roughness obtained from the randomly patterned etching process depended greatly on the mesh size, which in turn affected the grain size and pattern formation. The surface morphology and gloss obtained by the etching process in the second step depended primarily on the mesh size of the gel state etching process of the first step. In our experimental range, the gloss increased on decreasing the grain size at a lower mesh size for the first step process and for longer reaction times for the second step process.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 디스플레이 글라스의 antiglare 표면처리를 위해 습식화학에칭 방식을 적용한 불규칙 스크린 패턴 에칭과 2차 용액표면 에칭을 수행하고 grain size 제어와 불규칙 패턴 에칭에 따른 표면 morphology의 변화인 표면특성과 광학적 특성을 비교하였다.

제안 방법

겔 상태의 부식액을 사용하여 1차 불규칙 패턴 에칭 후 산용액으로 표면에 남아 있는 입자성 물질을 2차에칭하여 제조된 시료의 표면과 광학특성 분석이 수행되었다. 1, 2차 처리된 시료의 표면 형상을 확인하기 위해 광학현미경을 이용하였다.
그림 1은 표면결함이 없는 무반사 표면처리를 위한 1, 2차 겔 상태의 표면 에칭과 액상 에칭 공정의 상관관계를 나타내었다. 본 실험에서는 1, 2차 겔 상태의 표면 에칭과 액상 에칭을 적용하여 스크린 mesh의 변화에 따라 불규칙 스크린 패턴 에칭을 수행하였다. 기판으로 사용된 유리는 크기가 100×150 mm이고 두께가 4 mm인 소다 유리(sodium silicate glass)와 저철분 유리(low iron glass)가 사용되었다.
유리 표면의 에칭을 위해 불화암모늄에 의한 표면 반응과 첨가제의 종류와 산 농도의 영향은 발표된 바 있다 [9]. 본 연구에서는 1차 패턴 에칭을 위해 겔 상태의 부식액으로 스크린 인쇄하는 방식과 닥터블레이드(doctor blade)를 사용하여 100, 150, 200 mesh의 크기로 표면에 코팅하였다. 두께를 300㎛로 코팅 후 3분 동안 표면 반응시키고 물로 세척하여 1차 에칭을 수행하였다.

대상 데이터

기판으로 사용된 유리는 크기가 100×150 mm이고 두께가 4 mm인 소다 유리(sodium silicate glass)와 저철분 유리(low iron glass)가 사용되었다. 1차 겔 상태의 표면 에칭은 불화암모늄과 응집제인 염화제이철(FeCl₃⋅6H₂O)이 사용되고 첨가제로 황산과 질산을 사용하였다. 또한 일정 수준의 점성을 유지하기 위해 증점제의 첨가로 합성되었다.
본 실험에서는 1, 2차 겔 상태의 표면 에칭과 액상 에칭을 적용하여 스크린 mesh의 변화에 따라 불규칙 스크린 패턴 에칭을 수행하였다. 기판으로 사용된 유리는 크기가 100×150 mm이고 두께가 4 mm인 소다 유리(sodium silicate glass)와 저철분 유리(low iron glass)가 사용되었다. 1차 겔 상태의 표면 에칭은 불화암모늄과 응집제인 염화제이철(FeCl₃⋅6H₂O)이 사용되고 첨가제로 황산과 질산을 사용하였다.

성능/효과

1) 겔 상태의 1차 에칭에 의한 표면 조도는 닥터블레이드방식이 스크린 프린팅 방식보다 표면 조도가 낮게 나타났으며 유리 기판의 종류를 달리할 경우 에칭정도는 에칭 반응 메커니즘과 유리의결정화 정도가 달라 에칭방법에 의존성이 큼을 알 수 있었다.
2) 1차 불규칙 패턴 에칭에 의한 표면 조도의 변화는 부식액에 의한 패턴 형성과 크기에 영향을 주는 mesh size에 크게 의존하였다.
3) 2차 용액 에칭은 에칭 반응 시간과 농도 변화에 영향을 받았으나 1차 불규칙 패턴 에칭된 조직의 크기에 영향을 주는 mesh size에 의존성이 크게 나타났다.
4) 영상의 선명도에 영향을 주는 표면 광택도는 1차 에칭에서 mesh size가 작을수록, 2차 에칭에서 반응 시간이 증가할수록 표면에 형성된 grain size가 감소하여 높게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대표적으로 제시된 유리 표면처리 방식의 건식에칭과 습식에칭 방법은?	유리 표면처리는 반도체 공정에서 Si와 SiO2 에칭을 위한 연구들을 기초로 하여 다양한 방식의 건식에칭과 습식에칭 방법이 제시되어 왔다 [1-7]. 대표적인 에칭 방식으로는 건식방식의 이온 에칭(ion etching)과 화학반응을 동반한 반응성 이온 에칭(reactive ion etching, RIE) 공정이 있으나 소형면적에 국한되어 대면적 적용에는 masking 공정의 어려움과 낮은 식각속도(etching rate, ER)뿐만 아니라 경제적 문제로 인하여 적용하는 데 한계가 있다. 습식에칭은 빠른 ER과 경제성으로 인하여 대면적 처리와 대량생산에 많이 적용되고 있다. 가장 대표적인 양산공정으로는 대형 판유리를 에칭용액상에 직접 deeping하여 반응 시간에 따라 표면 형상을 제어하는 방식과 에칭용액을 표면에 직접 스프레이 분사하여 처리하는 방식이 적용되고 있다 [7,8].
	무반사(anti glare) 표면처리는 어떤 조건에 따라 표면 형상이 다르게 나타나는가?	무반사(anti glare) 표면처리는 1차 겔 상태의 에칭액으로 표면처리 후 표면에 생성된 미세입자를 2차 에칭용액에 의해 처리되는 에칭조건에 따라 표면 형상이 다르게 나타난다. 특히 2차 에칭용액의 농도와 에칭용액의 분사속도는 grain의 생성과 처리된 유리 표면에서 표면을 손상시킬 수 있어 결함을 줄이는 데 중요하다.
	무반사(anti glare) 표면처리된 유리는 어디에 적용되고 있는가?	무반사(anti glare) 표면처리된 유리는 전자칠판의 선명한 이미지 전달을 위해 적용되어 왔으나 최근 소형 portable 디스플레이 기기부터 옥외용 대형 광고용으로 확대 적용되고 있다. 유리 표면처리는 반도체 공정에서 Si와 SiO2 에칭을 위한 연구들을 기초로 하여 다양한 방식의 건식에칭과 습식에칭 방법이 제시되어 왔다 [1-7].

참고문헌 (9)

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