JP2005247687A - Chemical processing method of glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種FPD(フラットパネルディスプレイ)用ガラス基板、例えばLCD(液晶ディスプレイ)用ガラス基板、PDP(プラズマディスプレイパネル)用ガラス基板、有機EL(エレクトロルミネッセンス)用ガラス基板等の1枚或いは一対の貼り合せ基板を研磨して薄くする加工を行うための化学加工方法に関する。 The present invention includes one or a pair of various FPD (flat panel display) glass substrates, such as LCD (liquid crystal display) glass substrates, PDP (plasma display panel) glass substrates, and organic EL (electroluminescence) glass substrates. The present invention relates to a chemical processing method for performing processing to polish and thin a bonded substrate.
従来のガラス基板の加工方法には物理的な方法と化学的な方法がある。物理的な方法には、機械を用いた加工やブラストによる加工があり、化学的な方法にはウェットエッチングによる加工がある。最近では、以下に示すような品質改善が要求される趨勢にある。
1)ガラス基板に元々存在する表面キズを無くす。
2)パターニングされた薄膜を剥離した基板に残っているパターン跡を無くす。
3)ガラス基板の外表面の片側の全部を薄くし、その平坦性を高める。
4)ガラス基板の外表面の両側の全部を薄くし、その平坦性を高める。
5)ガラス基板の外表面の片側の一部に凹み部を作製し、各部の寸法と各面の平坦性を高める。
6)ガラス基板の外表面の両側の一部に凹み部を作製し、各部の寸法と各面の平坦性を高める。
7)3)〜6)のガラス基板を2枚の貼り合わせ基板と読み替えて、同じ目的のことを行なう。
Conventional glass substrate processing methods include physical methods and chemical methods. The physical method includes processing using a machine and processing by blasting, and the chemical method includes processing by wet etching. Recently, there is a trend to demand quality improvement as shown below.
1) Eliminate surface scratches originally present on the glass substrate.
2) Eliminate pattern traces remaining on the substrate from which the patterned thin film has been peeled off.
3) The entire thickness of one side of the outer surface of the glass substrate is reduced to increase its flatness.
4) Thin all sides of the outer surface of the glass substrate to improve its flatness.
5) A recessed part is produced in a part of one side of the outer surface of the glass substrate, and the dimensions of each part and the flatness of each surface are improved.
6) A dent part is produced in a part of both sides of the outer surface of a glass substrate, and the dimension of each part and the flatness of each surface are improved.
7) The glass substrate of 3) to 6) is read as two bonded substrates, and the same purpose is performed.
前記品質改善項目のうち、例えば1)〜4)に対して、従来の機械を用いた加工、例えば機械研磨では、平坦性の不足、割れや表面キズの発生、研磨模様の残留、研磨能力の限界等、避けられない課題が残る。一方、従来のウェットエッチングによる加工では、ガラス基板に初めから存在する表面キズ及びパターン跡を無くすのは困難であり、板厚を薄くする場合でも下記の例に示すように種々の問題が発生し、素ガラスと同等以上の品質を確保するのは困難であった。以降、代表例として液晶ガラス基板を対象として記述を進めていく。 Among the quality improvement items, for example, in the processing using a conventional machine, for example, mechanical polishing, for example, 1) to 4), lack of flatness, generation of cracks and surface scratches, residual polishing pattern, polishing ability Inevitable issues such as limitations remain. On the other hand, with conventional wet etching processing, it is difficult to eliminate surface scratches and traces that originally exist on the glass substrate, and various problems occur as shown in the following examples even when the plate thickness is reduced. It has been difficult to ensure a quality equivalent to or better than that of raw glass. In the following, description will be made on a liquid crystal glass substrate as a representative example.
例えば、特許文献1には、液晶表示素子複数個分の面積を有する一対のガラス基板を各素子区画の液晶封入領域をそれぞれ囲むシール材を介して接着して素子集合体を組み立て、この素子集合体をフッ酸をベースとするエッチング液に浸漬して液晶ガラス基板の外面をエッチングする方法が開示されているが、板厚を薄くすることはできても後述する欠陥が生じるという問題がある。
For example, in
また、特許文献2には、フッ酸を含むエッチング溶液を貯溜するエッチング溶液槽の底部に気泡発生装置を備え、この気泡発生装置から発生した気泡によって前記エッチング溶液を攪拌して、エッチング溶液槽に入れたガラスの表面をエッチングする自動エッチング装置の発明が開示されているが、15〜17%のフッ酸を用いて液晶ガラス基板の外面を加工した場合、後述する欠陥が生じるという問題がある。
この発明においては、窒素ガス上昇気泡により加工液を攪拌させることによりガラス表面の均一な加工を実現しようとしているが、上昇した気泡と加工液とが液表面に達した後に下降する流れが上昇流の均一性を阻害するので、表面が均一に加工されないという問題がある。
また、例えば液晶ガラス基板にCrをスパッタリング後、カラーフィルター用画素をパターニングした場合、その基板が不良になったときには、通常、パターニングされたCrを剥離して機械研磨を行ない、パターン跡を消すことにより素ガラスとして再利用しているが、機械研磨に代えて従来のウェットエッチングを実施した場合はパターン跡が消えず、素ガラスとして再利用できないという問題があった。 In addition, for example, when color filter pixels are patterned after sputtering Cr on a liquid crystal glass substrate, when the substrate becomes defective, the patterned Cr is usually removed and mechanical polishing is performed to erase the pattern traces. However, when conventional wet etching is performed instead of mechanical polishing, the pattern traces do not disappear and cannot be reused as raw glass.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、板厚を薄くしつつ平坦性の高い各種FPD用ガラス基板を得ることができるガラス基板の化学加工方法を提供することを主たる目的とする。 This invention is made | formed in view of this situation, and it aims at providing the chemical processing method of the glass substrate which can obtain various glass substrates for FPD with high flatness, reducing plate | board thickness.
本発明は、化学加工液中にガラス基板を浸漬し、このガラス基板の外表面を構成する片側の一部若しくは全部または両側の一部若しくは全部を研磨して薄くする加工を行う化学加工方法であって、反応生成物の増加により品質が劣化する前の前記化学加工液を新たな化学加工液に交換すると共に、10μm/分以下の加工速度で加工することを特徴とする化学加工方法である。 The present invention is a chemical processing method in which a glass substrate is immersed in a chemical processing solution and a part or all of one side constituting the outer surface of the glass substrate or a part or all of both sides is polished and thinned. The chemical processing method is characterized in that the chemical processing liquid before quality deterioration due to an increase in reaction products is replaced with a new chemical processing liquid and processed at a processing speed of 10 μm / min or less. .
前記化学加工液が、フッ酸、並びに塩酸、硫酸、リン酸および硝酸から選ばれる1種以上の無機酸を含有することが好ましい。また、前記化学加工液が、ガラス基板表面に反応生成物が再付着することを防止する再付着防止剤を含有することが好ましい。再付着防止剤としては、陰イオン系界面活性剤またはアミン系界面活性剤が挙げられる。再付着防止剤を含有する化学加工液に超音波振動子または揺動攪拌翼を作動させても良い。 The chemical working liquid preferably contains hydrofluoric acid and one or more inorganic acids selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid. Moreover, it is preferable that the said chemical processing liquid contains the anti-redeposition agent which prevents that the reaction product adheres again on the glass substrate surface. Examples of the anti-redeposition agent include an anionic surfactant and an amine surfactant. An ultrasonic vibrator or an oscillating stirring blade may be operated on the chemical working fluid containing the anti-redeposition agent.
また、ガラス基板を化学加工液中に略垂直配置し、化学加工液中に連続して発生させた気泡により上昇液流を生じさせていることが好適であり、このとき、上昇液流により反応生成物を含む化学加工液を化学加工液貯留槽から溢出させることが好ましい。 In addition, it is preferable that the glass substrate is arranged substantially vertically in the chemical processing liquid, and the rising liquid flow is generated by the bubbles generated continuously in the chemical processing liquid. It is preferable to overflow the chemical working fluid containing the product from the chemical working fluid storage tank.
本発明は、前記化学加工方法により加工したガラス基板、およびこのガラス基板を使用して製造されたフラットパネルディスプレイである。 The present invention is a glass substrate processed by the chemical processing method and a flat panel display manufactured using the glass substrate.
上記に詳述したように、本発明にかかる化学加工方法によれば、ガラス基板を化学加工することにより、板厚を薄くしつつ平坦性の高い各種FPD用ガラス基板を製造することができる。 As described in detail above, according to the chemical processing method of the present invention, various glass substrates for FPD with high flatness can be manufactured by reducing the thickness of the glass substrate by chemically processing the glass substrate.
本発明は、素ガラス若しくは一旦各種FPD用ガラス基板として製造されたガラス基板(以下、まとめて「ガラス基板」という。)を加工対象とするものである。そして、本発明はこのようなガラス基板を化学加工液に浸漬して、ガラス基板の外表面の少なくとも片側の一部を特定条件の下で加工することにより、板厚を薄くするとともに表面の平坦性に優れた各種FPD用ガラス基板を提供しようとするものである。 In the present invention, a glass substrate (hereinafter collectively referred to as a “glass substrate”) once manufactured as a glass substrate for glass or for various FPDs is processed. And this invention immerses such a glass substrate in a chemical processing liquid, and processes at least one part of the outer surface of a glass substrate under specific conditions, thereby reducing the plate thickness and flattening the surface. An object of the present invention is to provide various glass substrates for FPD that are excellent in properties.
本発明で用いる化学加工液は、ガラス基板の加工速度が0.5〜10μm/分の範囲にあることが好ましく、1.0〜5.0μm/分の範囲にあることが更に好ましい。本発明者の検討によれば、加工速度が10μm/分を上回ると平坦性に優れたガラス基板を製造することが困難となる。一方、加工速度が0.5μm/分を下回ると平坦性に優れたガラス基板を製造することはできるものの、製造速度が遅くなりすぎるため生産性の点から好ましくない。 The chemical processing liquid used in the present invention preferably has a glass substrate processing speed in the range of 0.5 to 10 μm / min, and more preferably in the range of 1.0 to 5.0 μm / min. According to the study of the present inventor, when the processing speed exceeds 10 μm / min, it becomes difficult to produce a glass substrate having excellent flatness. On the other hand, if the processing speed is less than 0.5 μm / min, a glass substrate excellent in flatness can be produced, but the production speed becomes too slow, which is not preferable from the viewpoint of productivity.
具体的には、加工速度が10μm/分を上回ると、加工後のガラス基板の表面にピット及びウネリが生じやすくなり、また板厚のバラツキが大きくなるのでガラス基板の平坦性が十分に確保できない。さらに、加工前から元々基板表面に存在したキズも残存してしまう。一方、加工速度が0.5〜10μm/分の範囲にある場合には、上記の問題点が解決されて平坦性に優れたガラス基板を製造することができる。 Specifically, when the processing speed exceeds 10 μm / min, pits and undulation are likely to occur on the surface of the glass substrate after processing, and the variation in plate thickness increases, so that the flatness of the glass substrate cannot be ensured sufficiently. . Furthermore, scratches that originally existed on the substrate surface before processing remain. On the other hand, when the processing speed is in the range of 0.5 to 10 μm / min, the above problem can be solved and a glass substrate having excellent flatness can be manufactured.
上記のような加工速度を得ることができれば、化学加工液の含有成分は特に限定されるものではないが、本発明に好ましい成分としては、フッ酸、ならびにフッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムから選ばれるフッ化物、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸から選ばれる無機酸、酢酸、コハク酸から選ばれる有機酸、スルホン酸塩系界面活性剤等の陰イオン系界面活性剤、アミン系両性界面活性剤を挙げることができる。 If the processing speed as described above can be obtained, the components of the chemical working fluid are not particularly limited, but preferred components for the present invention include hydrofluoric acid, ammonium fluoride, potassium fluoride, fluoride fluoride. Fluoride selected from sodium, inorganic acid selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, organic acid selected from acetic acid, succinic acid, anionic surfactant such as sulfonate surfactant, amine-based amphoteric Mention may be made of surfactants.
上記成分のうち、フッ酸、フッ化物、無機酸及び有機酸は、ガラス基板を化学的に加工し、かつフッ化物等の反応生成物がガラス基板の表面に再付着するのを防止するために添加するものであり、陰イオン系界面活性剤とアミン系両性界面活性剤は、フッ化物等の反応生成物がガラス基板の表面に再付着するのを防止するために添加するものである。 Of the above components, hydrofluoric acid, fluoride, inorganic acid and organic acid are used to chemically process the glass substrate and prevent reaction products such as fluoride from reattaching to the surface of the glass substrate. The anionic surfactant and the amine amphoteric surfactant are added to prevent a reaction product such as fluoride from reattaching to the surface of the glass substrate.
本発明で用いる化学加工液は、フッ酸を必須成分とすること以外は任意の組み合わせが可能であり、使用するガラス基板の組成、必要とする加工速度、加工精度等に応じて各成分を適宜組み合わせることができる。本発明者の検討によれば、上記の各成分のうち、フッ酸と無機酸(特に塩酸と硝酸)の組み合わせ、フッ酸と陰イオン系界面活性剤の組み合わせ、フッ酸、有機酸(特に塩酸と硝酸)及び陰イオン系界面活性剤の組み合わせが特に好適に使用できることが確認されている。 The chemical working fluid used in the present invention can be combined arbitrarily except that hydrofluoric acid is an essential component, and each component is appropriately selected according to the composition of the glass substrate used, the required processing speed, processing accuracy, and the like. Can be combined. According to the study of the present inventor, among the above components, a combination of hydrofluoric acid and an inorganic acid (especially hydrochloric acid and nitric acid), a combination of hydrofluoric acid and an anionic surfactant, hydrofluoric acid, an organic acid (especially hydrochloric acid) And nitric acid) and anionic surfactants have been found to be particularly suitable.
本発明では、上述した化学加工液中にガラス基板を浸漬することをその要旨とするものであるので、化学加工液を貯溜するための貯溜槽及びその周辺装置は特に限定されるものではない。例えば、化学加工液を貯溜した貯溜槽のみからなる化学加工装置を使用することもできる。この場合、ガラス基板の加工に際して、化学加工液中に珪フッ化物等の反応生成物が徐々に増加する結果、反応生成物がガラス基板の表面上に数多く付着してくるため、ガラス基板と化学加工液の固液反応速度がガラス基板上の各部分においてバラツキを生じやすくなり、ガラス基板の表面の平坦性を確保することが困難になることも想定される。しかし、事前の検討により化学加工液の品質が劣化する前に、化学加工液を新たなものと交換して使用することにより、本発明の主目的であるガラス基板表面の平坦性を十分確保することができる。 Since the gist of the present invention is to immerse the glass substrate in the above-described chemical processing liquid, the storage tank for storing the chemical processing liquid and its peripheral devices are not particularly limited. For example, it is also possible to use a chemical processing apparatus consisting only of a storage tank that stores a chemical processing liquid. In this case, when processing the glass substrate, the reaction product such as silicofluoride gradually increases in the chemical processing solution, and as a result, many reaction products adhere to the surface of the glass substrate. It is also assumed that the solid-liquid reaction rate of the processing liquid tends to vary in each part on the glass substrate, and it becomes difficult to ensure the flatness of the surface of the glass substrate. However, before the quality of the chemical working fluid is deteriorated by prior examination, the flatness of the glass substrate surface, which is the main object of the present invention, is sufficiently secured by using the chemical working fluid by replacing it with a new one. be able to.
また、他の好ましい化学加工装置の例としては、化学加工中に反応生成物を含む化学加工液を化学加工液の貯溜槽から連続して取り除くとともに、新しい化学加工液を連続して供給することができる化学加工装置を挙げることができる。このような化学加工装置を採用した場合、加工後に生じた反応生成物が貯溜槽の外(反応系外)に取り除かれるとともに、常に有効成分のみを含む新鮮な化学加工液が貯溜槽内(反応系内)に供給されるので、ガラス基板表面の均一な化学加工が可能となる。 Another preferred example of the chemical processing apparatus is to continuously remove the chemical processing liquid containing reaction products during chemical processing from the chemical processing liquid storage tank and continuously supply new chemical processing liquid. A chemical processing apparatus capable of When such chemical processing equipment is adopted, reaction products generated after processing are removed outside the storage tank (outside the reaction system), and fresh chemical processing liquid containing only active ingredients is always stored in the storage tank (reactions). Therefore, uniform chemical processing of the glass substrate surface is possible.
また、本発明では、化学加工液がガラス基板の加工面に対して実質的に平行に近い液流を生じさせながら化学加工することが、ガラス基板の平坦性を向上させる上で好ましい。このことは、特に加工前に基板表面に微細な凹凸が多数存在する平坦性の低いガラス基板を加工した場合においてその効果が顕著に表れる。 In the present invention, it is preferable to improve the flatness of the glass substrate while the chemical processing solution generates a liquid flow substantially parallel to the processing surface of the glass substrate. This is particularly effective when a glass substrate with low flatness having many fine irregularities on the substrate surface is processed before processing.
上記の作用効果は次のように説明することができる。本発明における化学加工方法は、ガラス基板(固体)と加工液(液体)との固液反応であり、(1)ガラス基板表面の近傍部分を構成する拡散層内への加工液の拡散、(2)加工成分のガラス基板表面への吸着、(3)加工成分とガラスとの化学反応、(4)反応生成物のガラス基板からの脱離、(5)拡散層外への反応生成物の拡散、等の多段階反応からなる。上記各反応の中で(2)〜(4)の反応速度は(1)と(5)の反応速度よりも大きいので、この多段階反応の全体としての反応速度は(1)と(5)の反応速度で決まるものであり、拡散律速となるものと考えられる。 The above operation and effect can be explained as follows. The chemical processing method in the present invention is a solid-liquid reaction between a glass substrate (solid) and a processing liquid (liquid). (1) Diffusion of the processing liquid into the diffusion layer constituting the vicinity of the glass substrate surface; 2) Adsorption of processing components on glass substrate surface, (3) Chemical reaction between processing components and glass, (4) Desorption of reaction products from glass substrate, (5) Reaction products out of diffusion layer It consists of multistage reactions such as diffusion. Among the above reactions, the reaction rates of (2) to (4) are larger than the reaction rates of (1) and (5), so the overall reaction rate of this multistage reaction is (1) and (5). It is determined by the reaction rate of, and is considered to be diffusion-limited.
ここで、基板表面に微細な凹凸部分が存在する平坦性の低いガラス基板を用いて、ガラス基板の加工面に対して実質的に平行に近い化学加工液の液流を生じさせた場合、基板表面の凸部の方が凹部よりも液流の影響を強く受ける。すなわち、凸部においては、液流による一種の攪拌作用を受ける結果、拡散層の厚みが薄くなるので加工液の拡散速度が大きくなり、全体としての反応速度(すなわち加工速度)が大きくなる。一方、凹部では液流の影響をほとんど受けず、凹部近くの液流はよどんだ状態にあるので凹部近傍の拡散層の厚みはほとんど変化せず、全体としての反応速度が凸部に比べて小さくなる。 Here, when using a glass substrate with low flatness in which fine irregularities exist on the substrate surface, and causing a chemical processing liquid flow substantially parallel to the processing surface of the glass substrate, the substrate The convex portion on the surface is more strongly affected by the liquid flow than the concave portion. That is, in the convex portion, as a result of receiving a kind of stirring action by the liquid flow, the thickness of the diffusion layer is reduced, so that the diffusion rate of the machining liquid is increased, and the overall reaction rate (ie, the processing rate) is increased. On the other hand, the concave portion is hardly affected by the liquid flow, and the liquid flow near the concave portion is in a stagnation state, so the thickness of the diffusion layer near the concave portion hardly changes, and the overall reaction rate is smaller than that of the convex portion. Become.
ここで、例えば攪拌機等で加工液全体を攪拌して、ガラス基板を垂直に近い状態で浸漬した場合には、上昇液流が効果的に生じないので、ガラス基板の加工面に対して化学加工液の液流を実質的に平行にすることが困難となる。上昇液流を効果的に生じさせるためには、化学加工液の貯溜槽の最上部まで化学加工液を満たした状態で、加工液の下部から窒素ガス等の微細気泡を連続して発生させる方法を挙げることができる。そして、かかる加工液中にガラス基板を垂直に近い状態で浸漬することにより、化学加工液の上昇液流に対してガラス基板の加工面を実質的に平行にすることができる。 Here, for example, when the entire processing liquid is stirred with a stirrer or the like and the glass substrate is immersed in a nearly vertical state, the rising liquid flow does not effectively occur, so that the chemical processing is performed on the processing surface of the glass substrate. It becomes difficult to make the liquid flows substantially parallel. In order to effectively generate the rising liquid flow, a method of continuously generating fine bubbles such as nitrogen gas from the lower part of the processing liquid in a state where the chemical processing liquid is filled up to the top of the chemical processing liquid storage tank Can be mentioned. Then, by immersing the glass substrate in such a working liquid in a substantially vertical state, the processing surface of the glass substrate can be made substantially parallel to the rising liquid flow of the chemical working liquid.
なお、本発明においてガラス基板の加工部分は、ガラス基板を構成する外表面のうち両側全部に限定されるものではなく、各種FPD用ガラス基板として要求される形態、例えば基板表面のパターニング形状等に応じて、必要とされる加工部分のみ適宜加工することができる。具体的には、例えば加工しない部分に耐酸性の保護膜を形成してマスキング処理を施し、加工後に保護膜を除去することにより、ガラス基板の片側面の一部若しくは全部またはガラス基板の両側の一部を化学加工することができる。 In the present invention, the processed portion of the glass substrate is not limited to both sides of the outer surface constituting the glass substrate, but is in the form required for various FPD glass substrates, for example, the patterning shape of the substrate surface, etc. Accordingly, only necessary processing portions can be processed appropriately. Specifically, for example, an acid-resistant protective film is formed on a portion that is not processed, and a masking process is performed. After the processing, the protective film is removed so that a part or all of one side of the glass substrate or both sides of the glass substrate are removed. Some can be chemically processed.
以下では、上述した化学加工装置のうち後者の化学加工装置を用いてガラス基板を加工する実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。図1は、本発明の化学加工装置の一例を示す断面図である。化学加工装置1は化学加工液貯溜槽11を備えており、化学加工液貯溜槽11の底部には、ガスを導入して、多孔質からなる気泡吐出部12aから吐出すべくなしている気泡発生装置12が配置されており、気泡発生装置12の上側には、ガラス基板又は一対のガラス基板を貼り合わせたものを縦方向に挿入して保持するためのガラス基板収納治具18が配置されている。このガラス基板収納治具18は、ガラス基板収納治具用保持具17の中に配置されている。化学加工液貯溜槽11には、フッ酸を主成分とした化学加工液が投入される。
Below, embodiment which processes a glass substrate using the latter chemical processing apparatus among the chemical processing apparatuses mentioned above is described concretely, referring drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a chemical processing apparatus of the present invention. The
化学加工液貯溜槽11の周縁部には、化学加工液貯溜槽11から溢出させた前記化学加工液を受ける溢出液受け槽13が設けられており、溢出液受け槽13には、加工により生じた反応生成物を除去するためのフィルター14、及びこのフィルター14により濾過された化学加工液を再度化学加工液貯溜槽11に送るためのポンプ15が連結されている。そして、気泡発生装置12の下側に配され、ポンプ15により送り出された化学加工液を化学加工液貯溜槽の底部に向けて吐出するための多数の孔を有する化学加工液吐出部16aを備えた化学加工液吐出装置16により、再度、化学加工液が化学加工液貯溜槽11に供給される。
An overflow
また、化学加工装置1には、超音波振動子又は揺動攪拌翼を備えてもよい(図示せず)。これは、化学加工液貯溜槽11の全体に渡って気泡を拡散させるために用いるものである。
Further, the
図2は、気泡発生装置12の一例を示す斜視図である。気泡発生装置12は、窒素ガス等のガスを導入するガス導入管12bと、ガス導入管12bに垂直に複数連結された、多孔質からなるパイプ状の気泡吐出部12a,12a,・・・とを備えている。また、図3は他の気泡発生装置12の気泡吐出部12aの一例を示す斜視図である。この気泡吐出部12aは多孔質からなり、板状を有している。図2及び図3ともに、気泡吐出部12aの孔径は10〜500μmにするのが好ましい。そして、これらの気泡発生装置12を液晶ガラス基板収納治具用保持具17の下側に配置して、微細気泡を上方に吐出させ、化学加工液を均一に上昇させる。この上昇液流により、ガラス基板の表面に常に新鮮な化学加工液を供給することができるとともに、フッ化物等の反応生成物がガラス基板の表面に再付着するのを防止することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
微細気泡の上昇液流が化学加工液の表面に達した後は、化学加工液貯溜槽11の周縁部から溢出し、溢出液受け槽13で受けられ、フィルター14を通した後、再度、化学加工液貯溜槽11に供給される。化学加工液を溢出させない場合、上昇液流が下降液流に転じる部分の断面積が小さいと、下降液流が上昇液流と交錯して均一な上昇液流が確保できなくなる。図4は、化学加工液貯溜槽11及びガラス基板収納治具用保持具17の一例を示す平面図である。図4に示したように、ガラス基板収納治具用保持具17の外側部分に相当する下降液流の通過断面積が、ガラス基板収納治具用保持具17の内側部分に相当する上昇液流の通過断面積の1〜3倍である場合、均一な上昇液流が確保できることが確認されている。
After the ascending liquid flow of fine bubbles reaches the surface of the chemical working liquid, it overflows from the peripheral edge of the chemical working
ガラス基板の成分と化学加工液とのフッ化物等の反応生成物は、微細気泡の上昇流によって上昇するが、これが化学加工液貯溜槽11内を循環して化学加工液貯溜槽11の底部に堆積すると、微細気泡の吐出に悪影響を及ぼすので、反応生成物の堆積を防止する必要がある。図5は、化学加工液吐出装置16の一例を示す斜視図である。この化学加工液吐出装置16には、多数の孔を有した化学加工液吐出部16aが複数、平行に設けられており、ポンプ15によって送り出された化学加工液を化学加工液吐出部16aから下向き又は斜め下向きに吐出させることにより、化学加工液の供給とともに、反応生成物の堆積を防止するように設計することが好ましい。
A reaction product such as fluoride between the components of the glass substrate and the chemical processing liquid rises due to the upward flow of fine bubbles, but this circulates in the chemical processing
本発明では、上述した化学加工装置1を用いてガラス基板の加工速度を制御する方法として、化学加工液の組成の変更、化学加工液の温度の変更がある。図6は、化学加工液の添加比率と加工速度との関係を示すグラフである。この化学加工液は、フッ酸20重量部、塩酸20重量部及び硝酸20重量部からなる加工成分の水に対する添加比率を適宜変更した水溶液である。図6から、添加比率が10%では1.1μm/分であるが、添加比率が増加するにしたがって加工速度が増加し、40%で最大値の3.7μm/分を示し、その後少し低下して添加比率90%まで概略3μm/分とほぼ一定あることが判る。添加比率が30%以下では加工速度が遅く、また70%以上ではガラス表面に白曇が発生したり、ガラス表面に反応生成物のスラッジが付着するので、加工速度を制御するためには、添加比率を30〜60%にするのが好ましい。また、かかる関係は上述した他の加工成分の組合せからなる化学加工液を用いた場合であっても同様であることが確認されている。
In the present invention, as a method for controlling the processing speed of the glass substrate using the above-described
図7は、化学加工装置1を用いて、フッ酸5%と塩酸10%からなる化学加工液の加工速度と温度の関係を示したグラフである。このグラフの横軸は基準温度(30℃)からの偏移量であり、縦軸は加工速度である。図7から、温度の上昇にしたがって全体として加工速度は増加する傾向を示すが、基準温度(30℃)の±5℃の範囲では0.5μm/分の差しか生じないことが判る。このように、本発明においては、加工速度がほとんど変化しない温度領域が存在する。したがって、化学加工に当たっては事前に加工速度と温度の関係を調べ、加工速度がほとんど変化しない温度領域の中間温度を基準温度として、この中間温度付近で化学加工を行なうことにより、ガラス基板の加工速度を制御することが好ましい。また、加工速度がほとんど変化しない温度領域を事前に調べることにより、要求される加工精度に応じて加工時間の条件も緩やかに設定することができる。例えば、図7のグラフが得られた場合において、加工量のバラツキを20μmの範囲内に収めるには、加工時間のバラツキとして最大40分まで許されることになる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the processing speed and the temperature of a chemical processing liquid composed of 5% hydrofluoric acid and 10% hydrochloric acid using the
以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
[実施例1]上述した化学加工装置1を用いて、素ガラスの化学加工を行なった例を以下に示す。下記の素ガラスを所定の加工速度を有する化学加工液にそれぞれ浸漬し、同一の加工量を研磨した場合における加工速度とガラス基板の表面状態の関係を検討した。結果を表1に示す。
(1)素ガラスのサイズとそれぞれの目標の化学加工量
No.1;縦320mm×横400mm×厚み1.1mm。目標の化学加工量;0.3mm。
No.2;縦400mm×横500mm×厚み0.7mm。目標の化学加工量;0.2mm。
(2)化学加工液の組成
水を溶媒として、フッ酸、塩酸、硝酸を化学加工成分として、各成分の配合割合を適宜変更して加工速度が0.5、1.0、3.0、5.0、10.0、13.0、15.0(単位;μm/分)になる化学加工液を調製した。
The present invention will be specifically described below based on examples.
[Embodiment 1] An example of chemical processing of raw glass using the above-described
(1) Raw glass size and target chemical processing amount
No.1: 320mm long x 400mm wide x 1.1mm thick. Target chemical processing amount: 0.3mm.
No.2: Length 400mm x width 500mm x thickness 0.7mm. Target chemical processing amount: 0.2mm.
(2) Chemical processing fluid composition water as a solvent, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid as chemical processing components, the processing rate is 0.5, 1.0, 3.0, 5.0, 10.0, 13.0 by appropriately changing the blending ratio of each component A chemical working solution to 15.0 (unit: μm / min) was prepared.
表1において、ピット、ウネリ及び元キズの有無は、暗室のクリーンルーム内で蛍光灯下で目視により観察した結果を示したものである。また、図8は化学加工後におけるNo.2のガラス基板の板厚の測定位置を示したものである。表1に、図8に示した各位置において、超音波板厚計で板厚を測定し、バラツキとして最大値と最小値との差を求めた結果を示してある。ここで、小とは、バラツキが50μm以下、中とは、100〜200μm、大とは200μm以上であることをいう。表1の結果より、品質及び生産性の点から、加工速度は0.5〜10μm/分が好ましく、特に1.0〜5.0μm/分最適であることが判った。 In Table 1, the presence or absence of pits, undulations, and original scratches is the result of visual observation under a fluorescent lamp in a dark room. FIG. 8 shows the measurement position of the thickness of the No. 2 glass substrate after chemical processing. Table 1 shows the results obtained by measuring the plate thickness with an ultrasonic plate thickness meter at each position shown in FIG. 8 and obtaining the difference between the maximum value and the minimum value as variations. Here, “small” means that the variation is 50 μm or less, “medium” means 100 to 200 μm, and “large” means 200 μm or more. From the results of Table 1, it was found that the processing speed is preferably 0.5 to 10 μm / min, particularly 1.0 to 5.0 μm / min in terms of quality and productivity.
[実施例2]上述した化学加工装置1を用いて、素ガラスの化学加工を行なった例を以下に示す。
(1)素ガラスのサイズとそれぞれの目標の化学加工量
No.1;縦320mm×横400mm×厚み1.1mm。目標の化学加工量;0.3mm。
No.2;縦400mm×横500mm×厚み0.7mm。目標の化学加工量;0.2mm。
(2)化学加工液の組成
水を溶媒として、フッ酸5%、塩酸10%、硝酸5%を含有する化学加工液を使用した。
(3)素ガラスの受入検査と最終検査の方法
<板厚測定>
超音波式板厚計を用いて図8に示した測定位置の板厚を測定した。
<外観検査>
検査機器として蛍光灯(1500Lx以上)、集光灯(1万Lx以上)を使用し、検査機器の光源からガラス基板までの距離とガラス基板から測定者までの距離を共に300mmにして、ガラス基板に対する反射光と透過光を目視で確認した。
(4)実験結果
<加工速度>
素ガラスの片面に対して2.5μm/分であった。
<板厚>
表2に超音波板厚計によって測定した素ガラスの板厚を示した。
[Embodiment 2] An example of chemical processing of raw glass using the above-described
(1) Raw glass size and target chemical processing amount
No.1: 320mm long x 400mm wide x 1.1mm thick. Target chemical processing amount: 0.3mm.
No.2: Length 400mm x width 500mm x thickness 0.7mm. Target chemical processing amount: 0.2mm.
(2) Composition of chemical working solution A chemical working solution containing 5% hydrofluoric acid, 10% hydrochloric acid and 5% nitric acid was used with water as a solvent.
(3) Raw glass acceptance inspection and final inspection method <plate thickness measurement>
The plate thickness at the measurement position shown in FIG. 8 was measured using an ultrasonic plate thickness meter.
<Appearance inspection>
Fluorescent lamp (1500Lx or more) and condensing lamp (10,000Lx or more) are used as the inspection equipment, and the distance from the light source of the inspection equipment to the glass substrate and the distance from the glass substrate to the measurer are both 300 mm. Reflected light and transmitted light were visually confirmed.
(4) Experimental results <Processing speed>
It was 2.5 μm / min with respect to one side of the raw glass.
<Thickness>
Table 2 shows the thickness of the raw glass measured by an ultrasonic thickness gauge.
<キズの有無>
図9に化学加工前後における素ガラスのキズの有無を検査した結果を示した。図9の結果より、化学加工前に存在したキズが化学加工により消失したことが判る。
<表面の平坦性>
No.2の素ガラスを化学加工した後の表面状態を測定した結果を図10に示した。表2及び図10より、素ガラスの各位置において、均一に目標量を加工することができ、素ガラスの表面が平坦化されたことが判る。
<Scratch presence>
FIG. 9 shows the result of inspecting the presence or absence of scratches on the raw glass before and after chemical processing. From the result of FIG. 9, it can be seen that scratches existing before chemical processing disappeared by chemical processing.
<Surface flatness>
The result of measuring the surface state after chemically processing No. 2 bare glass is shown in FIG. It can be seen from Table 2 and FIG. 10 that the target amount can be uniformly processed at each position of the raw glass, and the surface of the raw glass has been flattened.
[実施例3]化学加工装置1を用いて、2枚の貼り合わせ液晶ガラス基板の化学加工を行なった例を示す。
(1)貼り合わせ液晶ガラス基板のサイズとそれぞれの目標の化学加工量
No.3;400mm×500mm×1.4mm。目標の化学加工量;両面合わせて0.4mm。
(2)化学加工液の組成
実施例2と同じ。
(3)受入検査と最終検査の方法
<板厚測定>
2枚の貼り合わせ液晶ガラス基板の表側の測定位置を図12に、裏側の測定位置を図13に示した。
<外観検査>
実施例2と同様に行なった。
(4)実験結果
<加工速度>
貼り合わせ液晶ガラス基板の片面に対して2.5μm/分であった。
<板厚>
表3に超音波板厚計によって測定した結果を示した。
[Example 3] An example of chemical processing of two bonded liquid crystal glass substrates using the
(1) Size of bonded liquid crystal glass substrate and target chemical processing amount
No.3; 400mm x 500mm x 1.4mm. Target chemical processing amount: 0.4mm on both sides.
(2) Composition of chemical working fluid Same as Example 2.
(3) Acceptance inspection and final inspection method <plate thickness measurement>
The measurement position on the front side of the two bonded liquid crystal glass substrates is shown in FIG. 12, and the measurement position on the back side is shown in FIG.
<Appearance inspection>
The same operation as in Example 2 was performed.
(4) Experimental results <Processing speed>
It was 2.5 μm / min with respect to one side of the bonded liquid crystal glass substrate.
<Thickness>
Table 3 shows the results measured with an ultrasonic plate thickness meter.
<キズの有無>
化学加工前後におけるキズの有無を検査した結果を図11に示した。図11より、化学加工前に存在したキズが化学加工により消失したことが判る。
<表面の平坦性>
表3から、貼り合わせガラス基板の各位置において、均一に目標量を加工することができ、表面が平坦化されていることが判る。
<Scratch presence>
The result of inspecting the presence or absence of scratches before and after chemical processing is shown in FIG. From FIG. 11, it can be seen that scratches existing before chemical processing disappeared by chemical processing.
<Surface flatness>
From Table 3, it can be seen that the target amount can be uniformly processed at each position of the bonded glass substrate, and the surface is flattened.
[実施例4]カラーフィルター用画素がCrでパターニングされた液晶ガラス基板が不良になったので、Crを剥離した後、パターン跡を無くすため化学加工装置1により化学加工を行なった。
(1)Cr剥離後のガラス基板のサイズとそれぞれの目標の化学加工量
No.4;縦400mm×横500mm×厚み0.7mm。目標の化学加工量;5μm。
(2)化学加工液の組成
実施例2と同様のものを用いた。
(3)受入検査と最終検査の方法
<板厚測定>
超音波式板厚計を用いて図8に示した測定位置の板厚を測定した。
<外観検査>
実施例2と同様に行なった。
(4)実験結果
<加工速度>
ガラス基板の片面に対して2.5μm/分であった。
<板厚>
表4に超音波板厚計によって測定した結果を示した。
[Example 4] Since the liquid crystal glass substrate in which the color filter pixels were patterned with Cr became defective, after the Cr was peeled off, chemical processing was performed by the
(1) Size of glass substrate after Cr peeling and target chemical processing amount
No.4: Length 400mm x width 500mm x thickness 0.7mm. Target chemical processing amount: 5 μm.
(2) Composition of chemical working fluid The same composition as in Example 2 was used.
(3) Acceptance inspection and final inspection method <plate thickness measurement>
The plate thickness at the measurement position shown in FIG. 8 was measured using an ultrasonic plate thickness meter.
<Appearance inspection>
The same operation as in Example 2 was performed.
(4) Experimental results <Processing speed>
It was 2.5 μm / min with respect to one side of the glass substrate.
<Thickness>
Table 4 shows the results measured with an ultrasonic plate thickness meter.
<パターン跡の有無>
パターン跡は化学加工により全て消失していることが確認された。
<表面の平坦性>
表4とパターン跡の消失結果から、液晶ガラス基板を均一に目標量加工することができ、表面が平坦化されたことが判る。
<Presence / absence of pattern trace>
It was confirmed that all traces of the pattern disappeared by chemical processing.
<Surface flatness>
From Table 4 and the disappearance result of the pattern trace, it can be seen that the target amount of the liquid crystal glass substrate can be processed uniformly and the surface is flattened.
以上のように本発明の化学加工方法を実施することにより、液晶ガラス基板の板厚を薄くしつつ、表面を平坦化できることが確認された。また、液晶ガラス基板の表面に初めから存在していたキズを消失させることができるのでガラスの再利用が可能となる。さらに、本発明の化学加工方法においては、ガラス基板の大きさに関係なく生産性高くガラス基板の加工を実施することができる。なお、本実施例で使用した化学加工装置1は前記実施の形態において説明したものに限定されるものではなく、本発明の目的を損なわない限り種々の設計変更が可能である。
As described above, it was confirmed that by performing the chemical processing method of the present invention, the surface of the liquid crystal glass substrate can be flattened while reducing the plate thickness. In addition, since scratches that have been present on the surface of the liquid crystal glass substrate can be eliminated, the glass can be reused. Furthermore, in the chemical processing method of the present invention, the glass substrate can be processed with high productivity regardless of the size of the glass substrate. The
1 化学加工装置
11 化学加工液貯溜槽
12 気泡発生装置
12a 気泡吐出部
13 溢出液受け槽
14 フィルター
15 ポンプ
16 化学加工液吐出装置
17 ガラス基板収納治具用保持具
18 ガラス基板収納治具
DESCRIPTION OF
Claims (8)
反応生成物の増加により品質が劣化する前の前記化学加工液を新たな化学加工液に交換すると共に、
10μm/分以下の加工速度で加工する
ことを特徴とする化学加工方法。 A chemical processing method for immersing a glass substrate in a chemical processing liquid and performing a process of polishing and thinning part or all of one side or part or all of both sides constituting the outer surface of the glass substrate,
Replacing the chemical working fluid before quality degradation due to an increase in reaction products with a new chemical working fluid,
A chemical processing method characterized by processing at a processing speed of 10 μm / min or less.
前記再付着防止剤が陰イオン系界面活性剤またはアミン系界面活性剤である請求項1または2に記載の化学加工方法。 The chemical working fluid contains an anti-redeposition agent that prevents the reaction product from re-adhering to the glass substrate surface,
The chemical processing method according to claim 1, wherein the anti-redeposition agent is an anionic surfactant or an amine surfactant.
The flat panel display manufactured using the glass substrate of Claim 7.
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