JP4417926B2 - ガラス基板の平坦化方法 - Google Patents

Description

この発明はガラス基板の平坦化方法に関する。

例えば、液晶表示パネルの構成部材として用いられるガラス基板では、非常に高い平坦性が要求される場合がある。従来のこのようなガラス基板の平坦化方法には、ガラス基板に対して、エッチングレートが異なる２種類のエッチング液を用意し、まずエッチングレートの速いエッチング液を用いてエッチングを行い、次いでエッチングレートの遅いエッチング液を用いてエッチングを行い、これによりガラス基板の表面を平坦化するようにした方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−７７６４０号公報

上記従来のガラス基板の平坦化方法では、当初のガラス基板の表面に微細な傷等の凹部がある場合、まずエッチングレートの速いエッチング液を用いてエッチングを行うと、エッチングの進行が速いため、ガラス基板の表面層と共に凹部が除去され、次いでエッチングレートの遅いエッチング液を用いてエッチングを行うと、ガラス基板の表面が平坦化される。

しかしながら、上記従来のガラス基板の平坦化方法では、まずエッチングレートの速いエッチング液を用いてエッチングを行い、次いでエッチングレートの遅いエッチング液を用いてエッチングを行っているので、後述することから、ガラス基板の表面の平坦性が非常に高いとは言えないという問題がある。

そこで、この発明は、当初のガラス基板の表面に微細な傷等の凹部があっても、ガラス基板の表面をより一層平坦化することができるガラス基板の平坦化方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、ガラス基板に対して、エッチングレートが異なる複数種類のエッチング液を用意し、エッチングレートの遅いエッチング液からエッチングレートの速いエッチング液の順となるように、複数回のエッチングを行うことを特徴とするものである。

この発明によれば、当初のガラス基板の表面に微細な傷等の凹部がある場合、まずエッチングレートの遅いエッチング液を用いてエッチングを行い、エッチングの進行が遅いため、凹部が特にガラス基板の厚さ方向に成長するのを抑制しながら、ガラス基板の表面層と共に凹部を除去することができ、次いでエッチングレートの速いエッチング液を用いてエッチングを行い、これによりガラス基板の表面をより一層平坦化することができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのガラス基板の平坦化方法の工程を示す図である。まず、図１のステップＳ１において、図示していないが、ガラス基板を第１のエッチング槽内に収容された第１のエッチング液中に浸漬し、ガラス基板の両面をエッチングする。この場合、第１のエッチング液は、フッ酸および水を含むフッ酸系水溶液からなり、ガラス基板に対するエッチングレートが０．０１μｍ／分以上で５μｍ／分未満と比較的遅くなるように、フッ酸濃度が調整されている。

次に、ガラス基板を第１のエッチング槽内の第１のエッチング液中から取り出す。次に、図１のステップＳ２において、同じく図示していないが、ガラス基板を第２のエッチング槽内に収容された第２のエッチング液中に浸漬し、ガラス基板の両面をエッチングする。この場合、第２のエッチング液は、フッ酸および水を含むフッ酸系水溶液からなり、ガラス基板に対するエッチングレートが５μｍ／分以上で１５μｍ／分以下と比較的速くなるように、フッ酸濃度が調整されている。

ところで、当初のガラス基板１の表面に、図２（Ａ）に示すような微細な傷等の凹部２がある場合には、まずエッチングレートの遅い第１のエッチング液を用いてエッチングを行うと、エッチングの進行が遅いため、凹部２が特にガラス基板１の厚さ方向に成長するのを抑制しながら、ガラス基板１の表面層と共に凹部２を除去することができ、次いでエッチングレートの速い第２のエッチング液を用いてエッチングを行うと、ガラス基板１の表面をより一層平坦化することができる。

ここで、上記第１実施形態のガラス基板の平坦化方法によりガラス基板１を平坦化し、当該ガラス基板１の表面中央部における表面形状を高精度全自動微細形状測定器（株式会社小坂研究所、ＥＴ４０００型（触針式））を用いて測定したところ、図３に示す結果が得られた。この場合、ガラス基板１として、サイズが３２０ｍｍ×４００ｍｍのものを用意し、その表面中央部の水平方向の長さ１０ｍｍの表面形状を測定した（以下、同じ）。

また、比較のために、上記と同様のガラス基板１に対して、上記第１実施形態のガラス基板の平坦化方法とは逆に、まずエッチングレートの速い第２のエッチング液を用いてエッチングを行い、次いでエッチングレートの遅い第１のエッチング液を用いてエッチングを行い、これにより得られたガラス基板１の表面形状を上記測定器を用いて測定したところ、図４に示す結果が得られた。

なお、上記測定器は、ガラス基板１の面方向について１０ｍｍと比較的広範囲に亘る表面形状を測定する一方で、ガラス基板１の厚さ方向について１μｍ未満と非常に高精度で表面形状を測定するものである。したがって、上述したようなガラス基板１の表面に存在する微細な傷等の凹部２（直径数μｍ〜数十μｍ）や後述するディンプル（直径数百μｍ）等の、局所的な表面形状よりも、より広範囲に亘って表面形状の平坦性を測定することができる。

さて、図３および図４から明らかなように、図３に示す第１、第２のエッチング液の順でエッチングを行った場合のガラス基板１の表面の平坦性は、図４に示す第２、第１のエッチング液の順でエッチングを行った場合のガラス基板１の表面の平坦性よりもより一層良くなっていることが分かる。したがって、上記第１実施形態のガラス基板の平坦化方法では、ガラス基板１の表面をより一層平坦化することができる。

（第２実施形態）
ところで、上記第１のエッチング液の代わりに、上記第１のエッチング液に１種類以上のフッ素化合物を添加したもの（以下、第１の変形エッチング液という）を用いてエッチングを行い、次いで上記第２のエッチング液を用いてエッチングを行い、これにより得られたガラス基板１の表面形状を上記測定器を用いて測定したところ、図５に示す結果が得られた。

図５から明らかなように、図４に示す第２、第１のエッチング液の順でエッチングを行った場合のガラス基板１の表面の平坦性よりもより一層良くなっていることが分かる。したがって、この第２実施形態のガラス基板の平坦化方法でも、ガラス基板１の表面をより一層平坦化することができる。

ところで、上記第２実施形態のガラス基板の平坦化方法では、図２（Ａ）に示すように、当初のガラス基板１の表面に目視できない程度の大きさ（直径数μｍ〜数十μｍ）の微細な凹部２がある場合、ガラス基板１をエッチングする間に、ガラス基板１の凹部２以外の部分においてその厚さ方向にエッチングされるだけでなく、当該凹部２についてもエッチングされてしまう。

この場合、凹部２は等方的にエッチングされるため、図２（Ｂ）に示すように、エッチングの間に、ガラス基板１の厚さ方向および面方向にエッチングされて成長し、エッチング終了時に、目視できる程度の大きさ（直径数百μｍ）のディンプル３と呼ばれる表面不良となってしまう場合があった。また、ガラス基板１の表面が白っぽく見えたり、粗っぽく見えたりする場合があった。そこで、次に、このような問題を解決することができるこの発明の第３、第４実施形態について説明する。

（第３実施形態）
図６はこの発明の第３実施形態としてのガラス基板の平坦化方法の工程を示す図である。まず、図６のステップＳ１１において、図示していないが、ガラス基板を不活性液槽内に収容された不活性液中に浸漬する。この場合、不活性液は、第１の変形エッチング液および第２のエッチング液に対して不活性でエッチング温度下で液体であり、表面張力が各エッチング液よりも小さく、沸点が各エッチング液よりも高いものであり、例えば、ペルフルオロ−２−ブチルテトロヒドロフラン、ペルフルオロ−２−プロピルテトヒドロピランロ等のペルフルオロアルキル化合物液が挙げられる。

さて、ガラス基板を不活性液槽内の不活性液中に浸漬すると、不活性液がガラス基板の表面の凹部内に充填される。次に、ガラス基板を不活性液槽内の不活性液中から取り出す。この状態では、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板１の凹部２を含む表面全体には不活性液４が付着されている。

次に、図６のステップＳ１２において、図示していないが、ガラス基板１を第１の変形エッチング槽内の第１の変形エッチング液中に浸漬し、ガラス基板１の両面をエッチングする。次に、ガラス基板１を第１の変形エッチング槽内の第１の変形エッチング液中から取り出すと、ガラス基板１の表面に付着された不活性液４が除去された状態となる（図７（Ｂ）参照）。この状態では、ガラス基板１の表面の凹部２内には不活性液４がそのまま充填されて付着されている。

次に、図６のステップＳ１３において、同じく図示していないが、ガラス基板１を第２のエッチング槽内の第２のエッチング液中に浸漬し、ガラス基板１の両面をエッチングする。次に、ガラス基板１を第２のエッチング槽内の第２のエッチング液中から取り出す。図７（Ｃ）に、この第２のエッチング液によるエッチングを終えたときの、ガラス基板１の表面の凹部の状態を示す。

この第３実施形態のガラス基板の平坦化方法では、第１の変形エッチング液および第２のエッチング液でガラス基板１のエッチングを行うとき、図７（Ｂ）に示すように、ガラス基板１の表面の凹部２内に不活性液４が充填されているので、この充填された不活性液４がエッチングマスクとして機能し、図７（Ｃ）に示すように、当該凹部２のガラス基板１の厚さ方向および面方向への成長が抑制され、目視できる程度の大きさのディンプル３の発生が減少した。また、この場合、ガラス基板１の表面が白っぽく見えたり、粗っぽく見えたりすることはなかった。

（第４実施形態）
ところで、上記第３実施形態において、上記第２のエッチング液の代わりに、上記第２のエッチング液に０．１〜１．０％の無機オキソ酸系を添加したものを用いてエッチングを行ったところ、無機オキソ酸系により不活性液がガラス基板１の表面の凹部２内に沈着され、上記第３実施形態の場合と比較して、目視できる程度の大きさのディンプル３の発生がさらに減少した。なお、この場合も、ガラス基板１の表面が白っぽく見えたり、粗っぽく見えたりすることはなかった。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、ガラス基板１の両面をエッチングして平坦化する場合について説明したが、これに限らず、ガラス基板１の一方の表面にＰＶＣ、ＰＥＴ、ガラス、レジスト等からなる保護層を形成した状態において、ガラス基板１の他方の表面のみをエッチングして平坦化するようにしてもよい。

また、複数個の液晶表示パネルの製造に際し、完成された液晶表示パネルを複数個形成することが可能な面積を有する２枚のガラス基板を複数のシール材を介して貼り合わせ、且つ、２枚のガラス基板の外周部を外周シール材で封止した組立体を用意し、この組立体の２枚のガラス基板の各表面を同時にエッチングして平坦化するようにしてもよい。また、この場合、一方のガラス基板の表面に保護層を形成し、他方のガラス基板の表面のみをエッチングして平坦化するようにしてもよい。

さらに、上記各実施形態では、基本的には、ガラス基板１に対して、まずエッチングレートの遅い第１のエッチング液を用いてエッチングを行い、次いでエッチングレートの速い第２のエッチング液を用いてエッチングを行っているが、これに限らず、エッチングレートが異なる３種類以上のエッチング液を用意し、エッチングレートの遅いエッチング液からエッチングレートの速いエッチング液の順となるように、３回以上のエッチングを行うようにしてもよい。

この発明の第１実施形態としてガラス基板の平坦化方法の工程を示す図。 （Ａ）はガラス基板の表面の凹部を説明するために示す図、（Ｂ）はガラス基板の表面のディンプルを説明するために示す図。 この発明の第１実施形態のガラス基板の平坦化方法により得られたガラス基板の表面の平坦性を示す図。 比較のためのガラス基板の表面の平坦性を示す図。 この発明の第２実施形態のガラス基板の平坦化方法により得られたガラス基板の表面の平坦性を示す図。 この発明の第３実施形態としてガラス基板の平坦化方法の工程を示す図。 （Ａ）はガラス基板の表面の凹部を含む表面全体に不活性液が付着した状態を説明するために示す図、（Ｂ）はガラス基板の表面の凹部のみに不活性液がそのまま付着した状態を説明するために示す図、（Ｃ）ガラス基板の表面の凹部の成長が抑制された状態を説明するために示す図。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 凹部
３ ディンプル
４ 不活性液

Claims (3)

1. ガラス基板に対して、エッチングレートが異なる２種類のエッチング液を用意し、フッ酸および水を含むフッ酸系水溶液からなり１種類以上のフッ素化合物を含有するエッチングレートの遅い第１のエッチング液でエッチングを行い、次いで、フッ酸および水を含むフッ酸系水溶液からなり前記第１のエッチング液よりもエッチングレートの速い第２のエッチング液でエッチングを行うことを含み、
   前記第１のエッチング液の前記ガラス基板に対するエッチングレートは０．０１μｍ／分以上で５μｍ／分未満であり、前記第２のエッチング液の前記ガラス基板に対するエッチングレートは５μｍ／分以上で１５μｍ／分以下であることを特徴とするガラス基板の平坦化方法。
2. 請求項１に記載の発明において、前記第１のエッチング液によるエッチングを行う前に、前記ガラス基板を前記第１、第２のエッチング液に対して不活性な液体中に浸漬することを特徴とするガラス基板の平坦化方法。
3. 請求項２に記載の発明において、前記第２のエッチング液は無機オキソ酸系を含有することを特徴とするガラス基板の平坦化方法。
   

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