玻璃基板的制造方法與流程

本發明涉及一種玻璃基板的制造方法。

背景技術：

用于液晶顯示器及等離子體顯示器等平板顯示器(FPD，Flat Panel Display)的玻璃基板的表面被要求高平坦度。通常，這種玻璃基板是通過溢流下拉法而制造。關于溢流下拉法，如專利文獻1(美國專利第3,338,696號)所記載，流入到成形體的上表面的槽且從槽溢出的熔融玻璃沿著成形體的兩個側面流下，在成形體的下端合流而成形玻璃帶。所成形的玻璃帶一邊被向下方拉伸一邊被緩冷。經冷卻的玻璃帶被切斷成特定的尺寸，從而獲得玻璃基板。

之后，進行對玻璃基板的切斷面加以研削及研磨的端面加工。在玻璃基板的端面加工中，有從端面產生玻璃的微小碎片也就是玻璃屑，并附著在玻璃基板表面的情況。附著在玻璃基板表面的玻璃屑會導致形成于表面的TFT(thin-film transistor，薄膜晶體管)配線等的斷線及剝離，所以優選為從表面盡可能地去除玻璃屑。專利文獻2(日本專利特開2008-87135號公報)中，公開了如下方法：通過使水從玻璃基板表面的中央部向端面側以簾幕狀噴出，而抑制在端面加工時產生的玻璃屑附著于玻璃基板表面。

技術實現要素：

[發明要解決的問題]

然而，該方法雖然能夠抑制玻璃屑附著在端面附近的表面，但有無法充分地抑制玻璃屑附著在表面的中央部的擔憂。而且，由于使水向玻璃基板的表面噴出，因此有在端面加工中玻璃基板的端面振動而導致端面加工的精度降低的擔憂。

而且，近年來，玻璃基板的大型化及薄型化進展，將一邊尺寸超出2000mm的大型玻璃基板作為高精細顯示器用的玻璃基板而制造。在高精細顯示器用的玻璃基板的表面，形成比以往更細線化及高密度化的TFT配線電極的圖案，因此即便是以往的顯示器用玻璃基板中并未視作問題的程度的微小的玻璃屑附著于表面，也會有對產品的品質產生問題的擔憂。而且，大型玻璃基板的制造步驟中，為了提高生產性而必須對玻璃基板的端面以高速進行加工，因此在端面加工時會產生玻璃屑且易飛散。這樣一來，對高精細顯示器用的大型玻璃基板的表面要求高清潔性，所以在玻璃基板的制造步驟中需要有將附著于玻璃基板表面的玻璃屑有效率地除去的方法。

因此，本發明的目的在于提供一種能夠有效率地提高玻璃基板表面的清潔性的玻璃基板的制造方法。

[解決問題的技術手段]

本發明的玻璃基板的制造方法具備：切斷步驟，切斷玻璃基板；端面加工步驟，對在切斷步驟中被切斷的玻璃基板的切斷面也就是切斷端面進行加工；以及表面處理步驟，對在切斷步驟中被切斷的玻璃基板的主表面進行處理。端面加工步驟是一邊對切斷端面供給研削液一邊加工切斷端面的形狀。表面處理步驟是將pH值小于10的堿性液劑涂布在主表面，并且與端面加工步驟同時進行。

而且，優選為，堿性液劑包含表面活性劑。

而且，優選為，研削液為堿性液劑，且以在20℃下具有30mN/m～50mN/m的表面張力的方式調整表面活性劑的含量。

而且，優選為，玻璃基板的制造方法在表面處理步驟的后，還包含使用與堿性液劑不同的清洗液來清洗玻璃基板的清洗步驟。

而且，優選為，玻璃基板是含有SiO₂為50質量％～70質量％且含有Al₂O₃為10質量％～25質量％的鋁硅酸鹽玻璃或堿鋁硅酸鹽玻璃。

而且，優選為，玻璃基板是通過溢流下拉法而制造。

而且，優選為，玻璃基板是顯示器用玻璃基板，具有作為一對主表面的元件形成面及粗面化面。該情況下，粗面化面優選為通過濕式蝕刻處理以算術平均粗糙度Ra成為0.3nm～0.7nm的方式被粗面化。

[發明的效果]

本發明的玻璃基板的制造方法能夠使玻璃基板的表面的清潔性有效率地提高。

附圖說明

圖1是實施方式的玻璃基板的剖視圖。

圖2是表示實施方式的玻璃基板的制造方法的流程圖。

圖3是具有研削后的切斷端面的玻璃基板的剖視圖。

圖4是玻璃基板的元件形成面一側的俯視圖。

圖5是表示SiO₂及Al₂O₃的ζ電位的pH值依存性的曲線圖。

具體實施方式

(1)玻璃基板的制造方法的概略

一邊參照附圖一邊對本發明的實施方式的玻璃基板的制造方法進行說明。由本實施方式的玻璃基板的制造方法所制造的玻璃基板10被用于制造液晶顯示器、等離子體顯示器及有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示器等平板顯示器(FPD)。玻璃基板10也被用于制造太陽電池面板。玻璃基板10具有例如0.1mm～1.1mm的厚度，且具有縱360mm～3000mm及橫460mm～3200mm的尺寸。

圖1是玻璃基板10的剖視圖。玻璃基板10具有作為一主表面的元件形成面12、及作為另一主表面的粗面化面14。元件形成面12是在FPD的制造步驟中供形成TFT等半導體元件的面。元件形成面12例如是供形成低溫多晶硅半導體或氧化物半導體的面，且是供形成包含低溫多晶硅薄膜、ITO(Indium Thin Oxide，氧化銦錫)薄膜、及彩色濾光片等的多層薄膜的面。適于高精細、高解像度的顯示器用TFT面板中，TFT的柵極絕緣膜的厚度小于100nm。例如，柵極絕緣膜的厚度小于50nm的TFT面板的開發、制造也不斷進展。這種TFT面板中，不僅柵極絕緣膜薄，形成半導體元件的各層的膜厚也薄。因此，元件形成面12是Ra(算術平均粗糙度：JIS B 0601：2001)為0.2nm以下的極光滑的面。在元件形成面12形成著TFT的玻璃基板10優選為具有配線的最小線寬小于4μm、且柵極絕緣膜的膜厚小于100nm的電路。用于TFT面板的電極的材料為Ti-Cu及Mo-Cu等Cu系材料。

粗面化面14是在玻璃基板10的制造步驟中通過蝕刻處理而形成微小凹凸的面。粗面化面14以算術平均粗糙度Ra成為0.3nm～0.7nm的方式被粗面化。蝕刻處理例如為干式蝕刻處理及濕式蝕刻處理。另外，粗面化面14只要能夠形成所需的表面狀態，則也可以通過除蝕刻處理以外的表面處理而形成凹凸。例如，粗面化面14也可以通過膠帶研磨、毛刷研磨、墊研磨、研磨粒研磨及CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械拋光)等物理研磨而形成凹凸。

用于玻璃基板10的玻璃是具有以下組成的鋁硅酸鹽玻璃或堿鋁硅酸鹽玻璃。

(a)SiO₂：50質量％～70質量％、

(b)Al₂O₃：10質量％～25質量％、

(c)B₂O₃：0質量％～18質量％、

(d)MgO：0質量％～10質量％、

(e)CaO：0質量％～20質量％、

(f)SrO：0質量％～20質量％、

(g)BaO：0質量％～10質量％、

(h)RO：5質量％～20質量％(R是選自Mg、Ca、Sr及Ba的至少一種)、

(i)R'₂O：0質量％～2.0質量％(R'是選自Li、Na及K的至少一種)、以及

(j)選自SnO₂、Fe₂O₃及CeO₂的至少一種金屬氧化物。

另外，具有所述組成的玻璃允許其他微量成分以小于0.1質量％的范圍而存在。

接下來，對使用溢流下拉法的FPD用玻璃基板10的制造步驟進行說明。圖2是表示玻璃基板10的制造步驟的流程圖的一例。玻璃基板10的制造步驟主要包含成形步驟(步驟S1)、緩冷步驟(步驟2)、板狀裁切步驟(步驟S3)、切斷步驟(步驟S4)、端面加工步驟(步驟S5)、表面處理步驟(步驟S6)、粗面化步驟(步驟S7)、清洗步驟(步驟S8)、檢查步驟(步驟S9)以及捆包步驟(步驟S10)。

成形步驟S1中，通過溢流下拉法，由加熱玻璃原料而獲得的熔融玻璃成形片狀的玻璃帶。具體來說，從成形單元的上部溢出而分流的熔融玻璃沿著成形單元的兩側面流向下方，在成形單元的下端合流，由此連續地成形玻璃帶。熔融玻璃在流入到成形步驟S1之前，被冷卻至適于利用溢流下拉法進行成形的溫度例如1200℃。

緩冷步驟S2中，將在成形步驟S1中所成形的玻璃帶一邊以不產生應變及翹曲的方式進行溫度管理，一邊緩冷至玻璃緩冷點以下。緩冷步驟S2中，玻璃帶一邊被搬送至下方一邊被冷卻。

板狀裁切步驟S3中，將在緩冷步驟S2中緩冷的玻璃帶以特定長度為單位而切斷，進而將端部區域切斷，獲得素板玻璃。端部區域是形成在玻璃帶的寬度方向的兩端部且比玻璃帶的寬度方向的中央區域厚的區域。通過板狀裁切步驟S3而獲得的素板玻璃與間隔紙一同交替積層，且被搬送至切斷步驟S4。

切斷步驟S4中，將在板狀裁切步驟S3中獲得的素板玻璃切斷成特定的大小，獲得產品尺寸的玻璃基板10。素板玻璃例如使用激光而切斷。

端面加工步驟S5中，對在切斷步驟S4中所獲得的玻璃基板10的端面進行加工。端面加工步驟S5中被加工的端面是切斷步驟S4中被切斷的玻璃基板10的切斷端面16。端面加工步驟S5主要包含研削步驟與研磨步驟。研削步驟是一邊對切斷端面16供給研削液一邊對切斷端面16進行研削，將切斷端面16加工成R形狀的步驟。圖3是具有在研削步驟中被研削的切斷端面16的玻璃基板10的剖視圖。研磨步驟是如下步驟：以研削步驟中被研削的切斷端面16的算術平均粗糙度Ra成為0.1μm以下的方式對切斷端面16進行研磨。

表面處理步驟S6中，在切斷步驟S4中所獲得的玻璃基板10的元件形成面12涂布pH值小于10的堿性液劑而對元件形成面12進行表面處理。表面處理步驟S6是與端面加工步驟S5同時進行。具體來說，表面處理步驟S6中將堿性液劑涂布在元件形成面12的步驟、與端面加工步驟S5中使用研削液對切斷端面16進行研削的研削步驟同時進行。而且，表面處理步驟S6中，在端面加工步驟S5的研削步驟完成之后，將涂布在元件形成面12的堿性液劑除去。

粗面化步驟S7中，進行使經過端面加工步驟S5及表面處理步驟S6后的玻璃基板10的粗面化面14的表面粗糙度增加的表面處理。粗面化步驟S7中進行的表面處理例如是濕式蝕刻處理。

清洗步驟S8中，利用清洗液清洗經過粗面化步驟S7后的玻璃基板10。清洗液是與在表面處理步驟S6中所用的堿性液劑不同的液劑。另外，端面加工步驟S5中在玻璃基板10的主表面附著了研削液而成為濕潤的狀態的玻璃基板10優選為在清洗步驟S8結束之前不干燥。原因在于，如果在清洗步驟S8結束之前使玻璃基板10干燥，則有研削液中所含的成分析出而粘著在玻璃基板10的主表面的擔憂。

檢查步驟S9中，檢查清洗步驟S8中清洗過的玻璃基板10。具體來說，光學測定玻璃基板10的主表面，偵測玻璃基板10的缺陷。玻璃基板10的缺陷例如有形成在玻璃基板10的主表面的脈理、存在于玻璃基板10的主表面的傷痕及裂縫、附著在玻璃基板10的主表面的異物、以及存在于玻璃基板10內部的微小的泡等。

捆包步驟S10中，將檢查步驟S9中檢查合格的玻璃基板10與用來保護玻璃基板10的間隔紙交替積層在托板上且捆包。捆包后的玻璃基板10出貨給FPD的制造廠家等。FPD制造廠家是在玻璃基板10的元件形成面12形成TFT等半導體元件而制造FPD。

(2)表面處理步驟的詳情

對表面處理步驟S6中進行的元件形成面12的表面處理進行說明。表面處理步驟S6中，在元件形成面12涂布堿性液劑。堿性液劑是pH值小于10的液劑，并且是包含表面活性劑的液劑。堿性液劑的pH值優選為8～9。堿性液劑例如為氨水。另外，堿性液劑也可以是三乙醇胺等胺系液劑。表面活性劑例如為非離子系的表面活性劑。

圖4是玻璃基板10的元件形成面12的側的俯視圖。表面處理步驟S6中，在元件形成面12的至少中央區域12a涂布堿性液劑。如圖4所示，中央區域12a是除元件形成面12周圍的端部以外的四邊形區域。中央區域12a的端與元件形成面12的端之間的距離L為2mm～20mm。

涂布在元件形成面12的堿性液劑于端面加工步驟S5的研削步驟完成后被除去。附著于元件形成面12的堿性液劑也可以通過將流體吹送至元件形成面12而從元件形成面12除去。例如，也可以通過以特定的壓力將純水從噴嘴向元件形成面12吹送，而將堿性液劑從元件形成面12除去。而且，也可以通過以毛刷清洗元件形成面12，而將堿性液劑從元件形成面12除去。優選為，任一情況下均在將堿性液劑從元件形成面12除去之后，對元件形成面12噴淋純水等以防止元件形成面12干燥。從元件形成面12除去的堿性液劑被回收。也可以使回收的堿性液劑通過過濾器，將堿性液劑中包含的異物除去之后再利用。

(3)端面加工步驟的詳情

對端面加工步驟S5中進行的切斷端面16的研削步驟加以說明。在端面加工步驟S5的研削步驟中，使圓柱形狀的研削輪旋轉，使研削輪的側周面接觸玻璃基板10的切斷端面16。由此，如圖3所示，切斷端面16的一對角部以具有R形狀的方式被研削。研削步驟中的切斷端面16的加工余量優選為30μm～150μm。

研削輪是由金屬結合劑砂輪而成形。金屬結合劑砂輪是利用鐵系或銅系的結合劑將多種金屬的粉末、或合金的粉末凝固并燒結，將研磨粒固定在燒結體的表面而制造的砂輪。研磨粒為金剛石、氧化鋁及碳化硅等的微小粒。研削輪的研磨粒的粒度優選為#500～#600。研削輪通過電動馬達而繞旋轉軸旋轉驅動。

研削步驟中，一邊對玻璃基板10的切斷端面16供給研削液，一邊通過研削輪對切斷端面16進行研削。在玻璃基板10的切斷端面16與旋轉的研削輪接觸的區域產生摩擦熱。摩擦熱加熱切斷端面16而導致玻璃基板10變質。研削液是作為抑制切斷端面16的加熱的冷卻劑而發揮功能。

端面加工步驟S5中，使用與表面處理步驟S6中所使用的堿性液劑相同的液劑作為研削液。在研削液為堿性的情況下，研削液易滲透到切斷端面16與研削輪的間隙，因此研削液的冷卻效果提高。而且，在研削液含有表面活性劑的情況下，研削液的表面張力降低，因此研削液的滲透性變大，研削液的冷卻效果進而提高。另外，從研削液的滲透性提高的觀點來看，優選為以研削液在20℃下具有30mN/m～50mN/m的表面張力的方式調整表面活性劑的含量。而且，優選為以研削液在20℃下具有30mN/m以上且小于48mN/m的表面張力的方式調整表面活性劑的含量。

(4)特征

在由玻璃基板10制造FPD的步驟中，在玻璃基板10的元件形成面12形成TFT等半導體元件，具體來說形成包含多晶硅薄膜及ITO薄膜等的多層薄膜。在將半導體元件的配線電極形成于元件形成面12時，如果在元件形成面12附著異物，則會導致形成在元件形成面12的配線電極斷線及剝離。因此，在玻璃基板10的制造步驟中，優選為從元件形成面12盡可能地除去異物。作為異物的代表例，可列舉玻璃的微小碎片也就是玻璃屑。玻璃屑主要在板狀裁切步驟S3及切斷步驟S4中的玻璃帶的切斷時，從玻璃基板10的成為切斷端面16的切斷面產生。從切斷端面16產生的玻璃屑的一部分附著在玻璃基板10的元件形成面12。附著在元件形成面12的玻璃屑的高度(距元件形成面12的最大距離)越高，則越容易產生半導體元件的配線電極的形成不良。而且，作為其他異物的示例，可列舉環境中存在的塵垢、塵埃及有機物等。

本實施方式的玻璃基板的制造方法中，為了除去附著在玻璃基板10的元件形成面12的異物，在表面處理步驟S6中，在元件形成面12涂布堿性液劑。堿性液劑的pH值小于10。通過在元件形成面12涂布堿性液劑而將附著在元件形成面12的玻璃屑從元件形成面12剝離而除去。接下來，對除去玻璃屑的機構進行說明。

玻璃基板10是由鋁硅酸鹽玻璃或堿鋁硅酸鹽玻璃構成。玻璃基板10的玻璃組成的主成分為SiO₂及Al₂O₃。因此，從玻璃基板10的切斷端面16產生的玻璃屑主要包含SiO₂及Al₂O₃。SiO₂在玻璃屑的玻璃組成中所占的比例尤其大。元件形成面12及玻璃屑均帶電，且在元件形成面12的電荷的符號與玻璃屑的電荷的符號相反的情況下，玻璃屑因電磁力產生的斥力而容易附著在元件形成面12。

圖5是表示作為玻璃屑的主成分的SiO₂及Al₂O₃的ζ電位(界面動電位)的pH值依存性的曲線圖。在圖5中，縱軸表示ζ電位(單位為mV)，橫軸表示pH值。如圖5所示，SiO₂及Al₂O₃的ζ電位隨pH值的增加而變小。尤其是SiO₂的ζ電位在pH值為5～6時大幅降低，在pH值為6以上時，成為大致固定的負值(-40mV)。

因此，通過在元件形成面12涂布堿性液劑而使元件形成面12中存在的SiO₂、及玻璃屑中存在的SiO₂的ζ電位成為負值，因此元件形成面12及玻璃屑的表面帶負電。因此，通過作用于具有相同符號的電荷彼此的電磁力的斥力，而容易將玻璃屑從元件形成面12剝離。

另外，SiO₂的ζ電位在pH值為6以上時大致固定。然而，在將涂布在元件形成面12的堿性液劑進而用作端面加工步驟S5中使用的研削液的情況下，從研削液的滲透性的觀點來看，研削液優選為堿性。而且，從抑制切斷端面16的玻璃變質的觀點來看，研削液優選為非強堿性。因此，研削液的pH值優選為小于10的堿性，更優選為8～9的堿性。另外，涂布在元件形成面12的液劑也優選為堿性。

而且，如圖5所示，作為玻璃屑的主成分之一的Al₂O₃的ζ電位在pH值為8以上時成為負值。因此，為了將主要包含Al₂O₃的玻璃屑從元件形成面12剝離，涂布在元件形成面12的堿性液劑的pH值優選為8～9。

而且，堿性液劑包含表面活性劑。表面活性劑具有如下效果：將附著在元件形成面12的塵垢、塵埃及有機物等除玻璃屑以外的異物從元件形成面12剝離而除去。

而且，涂布在元件形成面12的堿性液劑在端面加工步驟S5及表面處理步驟S6完成之后通過毛刷等而除去。在清洗步驟S8中用于清洗玻璃基板10的清洗液是與表面處理步驟S6中使用的堿性液劑不同的液劑。因此，為了防止對后續步驟的影響，優選為在端面加工步驟S5結束之后且后續步驟開始之前，將涂布在元件形成面12的堿性液劑從元件形成面12盡可能地除去。而且，在后續步驟的粗面化步驟S7中，在對元件形成面12的相反側的主表面也就是粗面化面14使用酸性液劑進行濕式蝕刻處理的情況下，優選為預先將附著在粗面化面14的堿性液劑通過純水而除去。

因此，本實施方式的玻璃基板的制造方法能夠通過在元件形成面12涂布堿性液劑，而將附著在元件形成面12的玻璃屑有效率地除去。因此，在由玻璃基板10制造FPD的步驟中，能夠抑制形成在元件形成面12的半導體元件的Cu系材料的配線電極的破損及斷線等不良狀況的產生。

而且，近年來，玻璃基板的大型化及薄型化進展，將一邊尺寸超出2000mm的大型玻璃基板作為高精細顯示器用的玻璃基板而制造。在高精細顯示器用的玻璃基板的表面，形成比以往更細線化及高密度化的配線電極，因此即便是以往的顯示器用玻璃基板中并未視作問題的程度的微小玻璃屑附著在表面，也會有對產品的品質產生問題的擔憂。而且，在大型玻璃基板的制造步驟中，為了提高生產性而必須對玻璃基板的端面以高速進行加工，因此在端面加工時容易產生玻璃屑。

本實施方式的玻璃基板的制造方法中，通過在元件形成面12涂布堿性液劑的步驟，即便玻璃基板10為大型，也可以抑制玻璃屑附著在元件形成面12，而且，即便在附著了玻璃屑的情況下也可以有效率地除去玻璃屑。而且，通過使元件形成面12及玻璃屑帶負電而能夠抑制玻璃屑附著在元件形成面12，即便為微小的玻璃屑也可以降低玻璃屑對元件形成面12的附著量。而且，即便在玻璃屑附著于元件形成面12的情況下，也可以由后續步驟的清洗步驟S8而除去玻璃屑。因此，本實施方式的玻璃基板的制造方法能夠將以往的顯示器用玻璃基板中并未視作問題的程度的微小玻璃屑或玻璃微粒從元件形成面12有效率地除去。進而，在表面處理步驟S6中，能夠通過使用包含表面活性劑的堿性液劑也將附著在元件形成面12的有機物除去。

(5)變化例

(5-1)變化例A

本實施方式的表面處理步驟S6中，在玻璃基板10的元件形成面12涂布堿性液劑。然而，在表面處理步驟S6中，也可以在玻璃基板10的粗面化面14也涂布堿性液劑。通過在粗面化面14涂布堿性液劑而將附著在粗面化面14的玻璃屑除去。另外，為了在玻璃基板10的元件形成面12及粗面化面14涂布堿性液劑，也可以將玻璃基板10浸漬在堿性液劑之中。

本變化例中，通過在元件形成面12的相反側的主表面也就是粗面化面14涂布堿性液劑，而能夠抑制玻璃屑附著在粗面化面14，在粗面化步驟S7中，能夠抑制粗面化面14中產生局部的蝕刻不均。

進而，通過使用包含表面活性劑的堿性液劑，也可以除去附著在粗面化面14的有機物，能夠抑制因將有機物作為遮罩發揮作用而產生的蝕刻不均的發生。由此，能夠使粗面化面14的中央區域的算術平均粗糙度Ra為0.4nm～0.6nm的范圍內。粗面化面14的中央區域為元件形成面12的中央區域12a的相反側的區域。

另外，粗面化面14的粗面化處理優選為通過使用酸性液劑的濕式蝕刻處理而進行。在粗面化面14的粗面化處理中，為了不使玻璃基板10的溫度上升而導致玻璃基板10的元件形成面12干燥，涂布在粗面化面14的酸性液劑的溫度優選為50℃以下，更優選為30℃以下。

(5-2)變化例B

本實施方式的端面加工步驟S5的研削步驟是如下步驟：一邊對切斷端面16供給研削液一邊對切斷端面16進行研削，而將切斷端面16加工成R形狀。本實施方式中，使用與表面處理步驟S6中使用的堿性液劑相同的液劑作為研削液。然而，研削液也可以使用與表面處理步驟S6中使用的堿性液劑不同的液劑。例如，也可以使用純水作為研削液。

[符號的說明]

10 玻璃基板

12 元件形成面(主表面)

14 粗面化面(主表面)

16 切斷端面

[背景技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]美國專利第3,338,696號

[專利文獻2]日本專利特開2008-87135號公報