JP2016179913A - ガラス基板のエッチング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング槽内に入れたガラス基板をセットしたエッチングバスケットにより、エッチング槽内のエッチング液が乱れ、エッチングむらや治具跡むらが生じる問題がある。
【解決手段】エッチング液の濃度、温度等を調整する調整槽と、エッチングを行うエッチング液をためるエッチング槽をポンプを介して連結し、エッチングを行うガラス基板を複数おさめたエッチングバスケットをエッチング槽内で滑らかに往復移動させるようにしたエッチング装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＦＴ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)液晶表示装置等に用いるＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板のエッチング方法およびその装置に関する。

ＴＦＴ液晶表示装置はモバイル化により、軽量化、薄型化が求められている。ＴＦＴ液晶表示装置はＴＦＴ液晶表示部のガラスパネル、それをコントロールする基板、さらにそれらを入れるケースから成り立っている。

ＴＦＴ液晶表示部は、ＴＦＴ基板とＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）基板から成り立っており、プロセス上の制約から、板厚０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの無アルカリガラス板が主として用いられている。

ＴＦＴ基板とＣＦ基板を貼り合わせるため、ＴＦＴ液晶表示装置のパネルの厚みは、一般に０．８ｍｍ〜１．４ｍｍになる。そこで、このＬＣＤ用ガラス基板を軽量、薄型にする技術の一つとしてケミカルエッチング（化学研磨）がある。

ＬＣＤ用ガラス基板をエッチング（化学研磨）する方法は、ディップ方法とシャワー方法があり、量産性を求める場合にはディップ方法が一般に行われている。本願発明もこのディップ方法に関するものである。

このディップ方法は、エッチングバスケットにガラス基板をセットし、エッチング槽にガラス基板を浸してエッチングを行う。このとき、エッチング液をガラス基板に均一にあてる工夫が研究されており、現在の主流はエッチング槽の底部より泡を放出してエッチング液の流れを作って行う方法である（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
このエッチング方法においてガラス基板のエッチングレートは、温度、エッチング液の疲労度によって決まるが、コントロールが極めて難しいため、エッチングの途中で、エッチングバスケットを引き出してガラス基板の厚さを測り、エッチングレートを計算し、これによって残りのエッチング時間を決めている。
特開２０００−１４７４７４ 特開２００３−０２０２５５ 特開２００９−００７１８３

しかし、上記のような技術によると、エッチング槽内に入れたガラス基板をセットしたエッチングバスケットにエッチング液を供給する泡の放出による流れにより、エッチング槽内のエッチング液が乱れ、エッチングむらや治具跡むらが生じる問題がある。

また、ガラス基板の接触部に限らず、バブラーの泡による攪拌でのエッチング液で、ガラス基板にエッチングむらが生じる問題がある。

これは、バブラーの泡による攪拌では液が十分に混ざらないために、エッチング液の濃度にむらが生じ、不均一なエッチングレートが生じてエッチングむらとなるためである。
また、エッチングにより生じる反応生成物（固形成分）が泡により舞い上がり、ガラス基板表面に付着してエッチングむらとなる。

また、バブラーから出る泡によりエッチング時にガラス基板が振動するため、薄型化により、エッチング時間が長くなりそれに伴い揺り動かされる時間も長くなることで、ガラス基板が薄くなって強度が低下することで、ガラス基板のエッチングむらや治具跡むらの近傍にマイクロクラックが発生してガラス基板を破損させるという問題がある。

さらに、エッチングの途中でエッチングバスケットを引き出し、ガラス基板の厚さを計り、エッチングレートを計算して残りのエッチング時間を決める必要があるが、このときのガラス基板の取扱が難しく、ガラス基板を損傷させてしまうことがある。

そこで本発明は、エッチング液の濃度および温度等の条件を調整する調整槽を独立して設け、その調整槽とガラス基板にエッチングを行うエッチング槽とを循環ポンプを介して連結してエッチング液をエッチング槽に供給し、エッチング槽からオーバーフローしたエッチング液を再び調整槽で調整してエッチング槽に供給することによってエッチングを行うようにした。

さらに、ガラス基板を複数枚セットしたバスケットをエッチング槽内で滑らかに往復移動させながらエッチングを行うようにした。

また、エッチングの工程において、ガラス基板のきずをエッチング工程で小さく抑えるための抑制処理を行うようにし、抑制液の溶媒に基板を浸漬した直後に抑制液に浸漬し、その後にエッチングを行うようにするとよい。

さらに、エッチングの途中で、ガラス基板とエッチング液の化学反応で生じる反応生成物の除去液に浸漬し、基板表面に付着している反応生成物を除去しながらエッチングを行うようにするとよい。

以上のようにしたガラス基板のエッチング装置によると、あらかじめ調整槽でエッチング条件を最適に調整してエッチング槽内にエッチング液を供給し、バブラーの泡の発生やエッチング液の攪拌を行わないことにより槽内を均一な濃度に保った状態のエッチング液内で滑らかにガラスを移動させながらエッチングを行うことにより、エッチング液を均一な状態でガラス面全体に触れさせてエッチングを行うことができ、エッチングむらやガラスを保持する治具跡むらの発生をなくし、ガラス基板全体の厚さのばらつきを低減することができる。

さらに、エッチング中にガラス基板をエッチング液中で滑らかな往復移動させることにより、ガラス基板を振動させることがなく、マイクロクラックの発生によるガラス基板の破損をなくすことができる。

また、事前に抑制処理を行う際に、あらかじめ溶媒に浸漬した後に抑制液に浸漬させることにより、抑制液の劣化を低減させ、ガラス基板のきずをなくして製品の品質を向上させることができる。

また、エッチング液をエッチング槽からオーバーフローさせることで、反応生成物をエッチング槽内に滞留させることを防ぎ、反応生成物除去液に浸漬しながらエッチングを行うことで、反応生成物によるエッチングむらを防ぐことができる。

本願実施例の装置例の説明図 エッチング工程の説明図

本発明の実施例を説明する。

図１はエッチングバスケットを入れた状態の本願装置例の説明図であり、図において、１は円形や角型のエッチング槽であり、複数のガラス基板１１を内部に配置したエッチングバスケット２を懸架する。

このエッチング槽１は上部外周にオーバーフロー受け部３があり、排出管４を介して調整槽５に連結している。

調整槽５は、エッチング液の濃度、温度等を攪拌等しながら調整すると共にポンプ６を介して放出管７によってエッチング槽１の下部に連結している。これによって、エッチング液は調整されながら循環使用されることになる。

放出管７は、エッチング槽１内で、放出孔８によってエッチング液を放出することになる。なお、この放出孔８の放出方向は、実施例ではエッチングバスケットに向け（上方）てあるが、放出流の影響を直接エッチングバスケット２に与えたくない場合は下方や側方に向けておく。

上記エッチングバスケット２は、上方に配置した懸架バー９に係止する環状やフック状の懸架具１２を有する吊架腕１３によって懸架されている。

懸架バー９は、滑らかに上下動するように設置されており、例えば、偏心カム１０によって滑らかな上下移動をするようになっている。これによって、複数のガラス基板１１を所定間隔に配置してあるエッチングバスケット２をエッチング槽１内で滑らかに繰り返しの往復移動をさせることができる。

つぎに、この装置を用いたエッチング方法を説明する。

図２に示す如く、まず、前処理を行う。この前処理は、ＬＣＤ用ガラス基板１１に付いているゴミおよびガラス表面をライトエッチングする意味があり、おもにアルカリ（ＫＯＨ等）洗浄、薄いフッ酸（ＨＦ）液等による酸洗浄である。その後、十分な水洗いを行う。

つぎに、ＬＣＤ用ガラス基板１１についた傷を目立たないようにする抑制処理を行うとよい。これは、ＬＣＤ用ガラス基１１板を入れたエッチングバスケット２をそのまま抑制液に漬けるもので、抑制液にはＨＦと粘度の高い強酸（リン酸、硫酸等）を混ぜた加工液を用いる。

この抑制処理はＬＣＤ用ガラス基板１１を入れたエッチングバスケット２をそのまま抑制槽に入れると、エッチングバスケットおよびガラス基板についた水洗いの水分で抑制液が著しく低下してしまう。そこで、まず、抑制液の溶媒（リン酸、硫酸等の希釈液）にエッチングバスケット２を浸してエッチングバスケット２およびＬＣＤ用ガラス基板１１についた水分を取り、その後、抑制液に浸すことで、抑制液の濃度の低下を抑えることができる。これによって抑制液の長寿命化を図ることができる（おおむね３倍〜５倍）。また、抑制液のコストを低減することができる。

抑制液に浸したエッチングバスケット２は再び十分な水洗いをした後エッチング槽１に浸漬する。

エッチング槽１に浸漬したエッチングバスケット２は、懸架バー９の滑らかな往復移動によってＬＣＤ用ガラス基板１１に全面均等なエッチングを施すことができる。

ここで、エッチングバスケットを滑らかにエッチング液中で往復移動させることが重要であり、エッチング槽１内のエッチング液を乱すことなく静かで滑らかに動かすことにより、ガラス基板の全面に均等なエッチングを行って高品質なエッチング処理を行うことができる。

さらに、滑らかに往復移動させることによりＬＣＤ用ガラス基板に振動がなく、マイクロクラックの発生によるＬＣＤ用ガラス基板の破損をなくすことができる。この往復移動の速度は、１ｃｍ／ｓ以上であればよく、また、往復幅は、１ｃｍ以上あれば、往復移動の効果は表れる。なお、この移動速度は、放出管から放出されるエッチング液の放出速度との相対速度でよい。

また、エッチング液は、フッ酸、フッ化アンモン、塩酸、硫酸等の複数の薬液の混合物であり、エッチング液を調整槽５で調整した後にエッチング槽内に繰り返し供給することによりエッチング槽内のエッチング液全体の薬液を均一に混ぜ、濃度を一定に保つことができるもので、これによって全面が均一なエッチングを施すことが可能となる。これは、エッチング液をエッチング槽１からオーバーフローさせ、調整槽５内であらかじめ濃度、温度等を調整して繰り返し供給するようにしたことによって可能とした。

なお、上記説明では、調整槽５を一槽で説明したが、２槽以上の調整槽を配置して常にエッチングのタイミングで時間の損失なく調整されたエッチング液をエッチング槽に供給できるようにしておくとよい。

エッチング工程においては、エッチングの進行によって、ガラス基板の表面に反応生成物の付着が起こりやすくなる。そこで、反応生成物を除去するために、エッチングの途中で、水洗いを施した後界面活性剤の入った洗剤にエッチングバスケットを浸して反応生成物を除去し、水洗い後にエッチングを行う。このような工程を繰り返して所定の厚さに エッチングして最後に水洗いをしてエッチングは終了する。

以上、図1の本願装置にてエッチング工程を説明してきたが、本願装置を抑制処理工程にも用いることができる。抑制処理工程においても、エッチング工程と同様に、抑制槽内の薬液を均一に混合でき、エッチングむらや治具跡むらなどの各種むらやマイクロクラックの発生を抑え、ガラス基板全体の厚さのばらつきを低減できる効果を有する。

また、従来のバブラーの泡による撹拌のエッチング工程において、特にエッチングバスケットの上下方向往復移動を行った場合には、往復移動を行わなかった場合と比較して、各種むらの発生を抑えることができる。

１ エッチング槽
２ エッチングバスケット
３ オーバーフロー受け部
４ 排出管
５ 調整槽
６ ポンプ
７ 放出管
８ 放出孔
９ 懸架バー
１０ 偏心カム
１１ ガラス基板
１２ 懸架具
１３ 吊架腕

Claims (8)

1. エッチング液の濃度、温度等を調整する調整槽と、エッチングを行うエッチング液をためるエッチング槽とをポンプを介して連結し、エッチングを行うガラス基板を複数おさめたエッチングバスケットをエッチング槽内で滑らかに往復移動させるようにしたエッチング装置。
2. 請求項１において、エッチング槽の上部外周にオーバーフロー受け部を設け、排出管を介して調整槽に連結してエッチング液を調整して循環使用するようにしたことを特徴とするエッチング装置。
3. 請求項１において、エッチングバスケットを懸架バーに懸架して滑らかに往復移動させながらエッチングを行うことを特徴するエッチング装置。
4. 請求項３において、懸架バーを偏心カムにより滑らかに往復移動させるようにしたことを特徴とするエッチング装置。
5. 調整槽から供給されるエッチング液を満たしたエッチング槽内でエッチングを行うガラス基板を複数おさめたエッチングバスケットを滑らかに往復移動させながらガラス基板のエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。
6. 請求項５において、エッチング槽からエッチング液をオーバーフローさせ、そのオーバーフローしたエッチング液を調整槽で濃度、温度等を調整して再びエッチング槽に供給しながらエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。
7. 請求項５において、エッチング工程に入る前に基板傷をエッチング工程で小さく抑制するために、抑制液の溶媒にガラス基板を浸した後に抑制液に浸して水洗い後にエッチング液でエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。
8. 請求項５において、エッチングの途中で、反応生成物をガラス表面から除去する除去液に浸してガラス基板の表面についている反応生成物を除去しながらエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。

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