[发明专利]一种光学玻璃蚀刻装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻装置及方法，尤其涉及一种用于将大尺寸玻璃予以蚀刻及/或薄化的光学玻璃蚀刻装置及方法。

背景技术

在液晶显示器轻量化、薄型化及广视角、高亮度的趋势下，液晶制造商纷纷针对不同的零组件提出了薄型化手段，特别是占了较大体积的玻璃基板，更是厂商们主要的目标。

为了薄化玻璃基板，各家厂商已提出了几种方法，此些方法大致上可分为多片直立式浸泡、单片水平喷洒、以及单片直立式喷洒。而不论是那种方法，主要都是以化学溶液，例如，氟化氢溶液，来对玻璃基板进行等向性蚀刻，利用蚀刻时间等控制手段来逐渐薄化玻璃基板，再配合物理性蚀刻，而进一步薄化玻璃基板。因此，采用以上的技术，使玻璃基板的厚度从1995年的1.2mm薄化至目前的0.1mm，然而，上述手段本身的缺陷，已导致于薄化过程中产生出其它问题。

当采用多片直立式浸泡手段时，为将数片玻璃基板同时浸泡于蚀刻溶液储槽中，利用蚀刻溶液对玻璃基板所产生的化学反应，带走蚀刻后所产生的氟化硅而逐渐蚀刻薄化玻璃基板。然而，为了带走氟化硅，必须使用气泡装置，但是，气泡装置不易控制，使得薄化制造困难度提高不少。在制程中，由于玻璃表面承受力道不均，很容易造成玻璃表面粗糙。于此制程中，因，原蚀刻溶液与蚀刻反应生成物仍都留于化学槽内，致使，仍浸泡于蚀刻溶液中的玻璃基板，其表面容易再次反应附着。若要加速反应，则须提高温度，然而，化学槽体积庞大，导致化学液内无法有效温控，而造成反应速率不一，又，根据流体力学原理，两端蚀刻速率会加快，而造成玻璃均匀性变差，因此，在薄化完成后，还需再次研磨，以得到均匀平坦的表面。原有的蚀刻溶液和反应生成物都留于化学槽内，使得重复使用的化学液造成增生物过多，而无法予以有效回收利用，致使成本相对提高。而且，由于玻璃基板被浸泡在蚀刻溶液中，玻璃基板的两面会被相同效率予以蚀刻，使得若其两面有不同的蚀刻要求时，将难以达成。而当玻璃基板厚度减薄时，于玻璃置放载体的玻璃将形成弧度而造成平坦度偏差，致使液晶营幕色彩失真显示器亮度不均。储液槽大小不变，所以加工小尺寸成本无法下降；而为了使成本降低，则必须重复使用化学液，然而，玻璃已溶解于化学溶液中，致使化学溶液浓度、密度已改变，因此，每一批次的蚀刻率将有所不同，而需要对每一批次进行程序调整，以达成相同的蚀刻率，并增高了研磨加工风险以及机械应力问题。

缘于以上的缺失，因而，目前业界大多采用非浸泡的单片水平喷洒、单片直立式喷洒，然而，此两种蚀刻方式仍有其缺点。以单片水平喷洒而言，还是利用玻璃与化学液产生化学反应，对着水平摆放的玻璃基板上端喷洒蚀刻溶液，由喷洒力道来加速蚀刻反应，并将玻璃基板表面上的化学反应生成物，例如，氟化硅，予以带走，以避免降低蚀刻溶液浓度而有较佳的回收使用条件，且免除了生成物附着于玻璃基板上的问题。另，因为每次蚀刻玻璃基板时，可仅针对单一玻璃表面作蚀刻处理，因此，可处理两面不同蚀刻的需求。

然而，单片水平喷洒在带走玻璃基板表面反应物时，其喷洒面积及力道不易控制，使得玻璃基板表面的承受力道不均，而容易造成涡型。另外，由于外围喷洒下来的化学液，也会往玻璃内部延伸，因此，玻璃中心的化学液不易流动，而使得中心面积与外围的反应速率不一，致使玻璃均匀性变差，而通量慢，且于蚀刻薄化后，仍须再次研磨。

为了解决化学液不易流动的问题，在单片直立式喷洒中，仍利用蚀刻溶液对玻璃基板产生化学反应，但是仅对着垂直摆放的玻璃基板喷洒蚀刻溶液，使得蚀刻溶液以及生成物自然落下，而没有不流动的问题，并由其喷洒力道来加速反应，而把玻璃基板表面上的化学反应生成物，例如，氟化硅，带走，并且喷洒后的氢氟酸及反应后的氟化硅可直接过滤回收，而有较佳的回收使用条件，不像多片直立浸泡方式会在反应后的生成物与氢氟酸在长时间反应后，因化学键结会更固定，而不易过滤、分解，而单片水平喷洒、单片直立式喷洒则没有生成物附着于玻璃基板上的问题，同时，因每次蚀刻玻璃基板时，仅针对单一面作蚀刻处理，所以可处理玻璃基板两面不同蚀刻的需求。

然而，采用单片直立式喷洒方法，虽能使蚀刻溶液与生成物自然落下，但是在带走玻璃基板表面反应物时，仅在玻璃基板左右两侧装有喷洒装置，使得玻璃基板表面的承受力道不均而容易造成涡型，当薄化后，玻璃不易完全直立固定，且若玻璃未完全直立并形成弧度将造成容易摔片及蚀刻不均。