JPH01201041A - ディスプレイ基板用無アルカリガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種デイスプレィやフォトマスク用基板ガラ
スとして好適な、アルカリ金属酸化物及び亜鉛酸化物を
実質上含有しない、無アルカリガラスに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、各種デイスプレィ用ガラス、特に表面に金属薄膜
等を形成させるものでは、以下に示す高度な特性が要求
されている。

・薄膜形成工程で高温にさらされるため、６００℃以上
の高い歪点を有していること。

・アルカリ金属酸化物を含有していると、アルカリ金属
イオンが薄膜中に拡散して、膜特性を劣化させてしまう
ため、実質的にアルカリイオンを含まないこと。

・内部及び表面に欠点（泡、脈理、インクルージヨン、
ビット、キズ、ｅｔｃ）をもたないこと。

・洗浄工程などに耐えるように優れた化学耐久性を有す
ること。

しかしながら、近年、ガラス基板上に半導体トランジス
タ等を形成するいわゆるＴＦＴ　（ＴｈｉｎＦｉｌｍ　
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）タイプのデイスプレィがふえ
てきている。これらに用いられるデイスプレィ基板は、
半導体形成工程において、５ｉＯａやＳｉ３Ｎ＋の絶縁
膜のエツチングのためフッ酸を含有したエッチャントに
さらされることが多い。

元来、ガラスは、フッ酸に対しては非常に弱いため、こ
れらのエッチャントにさらされると従来の無アルカリガ
ラスでは、表面が白濁し使用に耐えなくなるものが多か
った。

これらに耐えるものとしては、石英ガラス、コーニング
社の＃７０５９ガラス等があげられるが、石英ガラスに
関しては、非常に高粘性で溶解が困難であり製造コスト
も高くなる。＃７０５９ガラスに関しては歪点が低いと
いう問題があった。

かかる点を解決したガラスとして特開昭６１−２８１０
４１号公報にはＺｎＯを含有するものが開示されている
。このガラスをフロート法により、ガラスリボンに成形
すると、フロートバスの雰囲気によりガラスリボンの表
層部の亜鉛酸化物が還元され蒸発する。その結果、ガラ
スリボンの表層部と下層部が異なる組成となり、反りを
生じたりデイスト−ジョンを生ずる。従ってかかるガラ
スは生産性に優れたフロート法を適用し難いという問題
点があった。

［本発明の解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記欠点を解決し ・フッ酸により白濁をおこさず ・他の化学耐久性もすぐれ ・溶解、成形が容易で ・高い歪点を有し ・フロート法による成形が可能で ・低膨張な ・無アルカリガラスを提示することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、モルパーセント表示で実質的にＳｉ０□　　
　　　　５５〜７０ Ａ１□０３５〜１５ Ｂ、０，１０〜２５ Ｓｉ０２＋ＢＪｓ　　　　７２〜８０ Ｍｇ０　　　　　　　　ｌ〜６ Ｃａ０　　　　　　　　　　　　０〜６Ｓｒ０　　　　
　　　　　　　　３〜１２Ｂａ０　　　　　　　　　　
　３〜１２からなり、アルカリ金属酸化物及び亜鉛酸化
物を実質的に含有しない無アルカリガラスを提供するも
のである。

次に上記の通り各成分の組成範囲を限定した理由につい
て述べる。

５ｉＯｚは５５モル％（以下％と記載する。）未満では
、ガラスの化学耐久性が不充分であり、また７０％をこ
えると溶解性が低下し、失透温度が上界するのでいずれ
も好ましくない。

Ａ１□０．はガラスの分相性を抑制、熱膨張係数を下げ
、歪点を上げる働きがあるが５％未満ではこの効果が少
なく、１５％をこえるとガラスの溶解性が悪（なるので
いずれも好ましくないゆＢ２Ｏ３はフッ酸による白濁発
生の防止効果があり、膨張係数を低下し溶解性を向上す
る成分である。Ｂ２Ｏ３が１０％未満ではその効果は少
なく、２５％をこえると歪点が低くなり溶解時の揮故に
より組成変動をおこしやすくなるのでいずれも好ましく
ない。

本発明者が得た知見によればフッ酸に対する白濁は主と
してＳｉＯｘ＋　ＢＪｓｆｆｉによっており、ＳｉＯ□
＋Ｂｄ）ｓｆｆｌは７２％以上であることが好ましく、
５ｉ０１＋ＢＪｓ毒が８０％を越えると溶解性が低下す
るので好ましくない。

ＭｇＯは、熱膨張係数を下げるガラスの溶解性を向上す
る成分である。

ＭｇＯは、他のアルカリ土類金属酸化物に比べ溶解性の
向上効果が特に大きく、しかも歪点が低下しないという
特徴を有するので、少なくとも１％含有される。一方Ｍ
ｇＯが６％をこえると、フッ酸による白濁、ガラスの分
相が生じ易くなるので好ましくない。

ＣａＯもほぼＭｇＯと同様の働きをし６％をこえるとフ
ッ酸白濁性、ガラスの分相が生じ易くなるので好ましく
ない。

ＳｒＯはガラスの分相を抑制し、フッ酸による白濁の防
止に比較的有用な成分である。ＳｒＯが３％未満ではそ
の効果は少なく、１２％をこえると熱膨張係数が増大し
、耐水性等の化学耐久性が劣化するのでいずれも好まし
くない。

ＢａＯもＳｒＯと似た働きをし、３％未満ではその効果
は少なく１２％をこえると熱膨張係数が増大し耐水性等
の化学耐久性が劣化するのでいずれも好ましくない。

本発明によるガラスは上記成分以外にガラスの溶解性、
清澄性、成形性を改丹するため、Ｚｒ０ａ、Ｐａ０３．
Ｔ１０ａ、Ｓ０３．ＡＳ２０３．５ｂ２０ｓ、Ｆ、ＣＩ
を総量で５％以下添加することができる。

ＺｎＯはフロートバス中で還元され蒸発し表層部に異質
層を形成し、フロート成形が難しくなるので実質的に含
有されない。

上記範囲中より好ましい範囲は次の通りである。

５ｉＯａ　　　　　　　５９〜７０ Ａ１．０．　　　　　　５〜１５ ＢＪｓ　　　　　　　ｌ　Ｏ〜２０ ＳｉＯａ＋　ＢＪｓ　　　　７２〜８０Ｍｇ０　　　　
　　　　　　　１〜５ Ｃａ０　　　　　　　　　　　　　２〜５Ｓ「０　　　
　　　　　　　　　３〜１０Ｂａ０　　　　　　　　　
　　　４〜ｌＯ本発明のガラスは、例えば次のような方
法で製造できる。

通常使用される各成分の原料を目標成分になるように調
合し、これを溶融炉に連続的に投入し、１５００〜１６
００℃に加熱して熔融する。この熔融ガラスをフロート
法により所定の板厚に成形し、徐冷後切断する。

［実施例］ 表１．２　（ＮＣＬＩ〜６）に本発明の実施例を示す。

各成分の原料を目標組成になるように調合し、白金坩堝
を用いて、１４５０〜１４５０℃の温度で３〜４時間加
熱し熔融した。熔融に当たっては、白金スターラーを挿
入し１〜２時間攪拌しガラスの均質化を行った。次いで
熔融ガラスを流出し、板状に成形後徐冷した。

表１には、ガラス組成を示し、表２にはガラスの熱膨張
係数、高温粘度、失透温度、歪点、耐水性、耐酸性、耐
フツ酸性を示した。

耐水性は、９５℃のイオン交換水中に４０時間侵漬した
後、重量減を測定し、それをガラスの単位表面積当たり
に換算して示した。

耐酸性は、９５℃の１／１００規定のＩＩ　Ｎ　Ｏ、中
に２０時間侵漬した後、重量減を測定し、それをガラス
の単位表面積当たりに換算して示した。

耐フツ酸性は、Ｎ１１．Ｆ、ＩＩＦ混液（４０重量％フ
ッ化アンモニウム水溶液と４７重量％フッ酸水溶液とを
重量で６＝１に混合した液）中に室温で２０分間侵消し
た後、目視観察し外観の良好なものＯ印、不良なものＸ
印として示した。

表２からも明らかなように、実施例のいずれのガラスも
、熱膨張係数は４０〜５０Ｘ　１０−’／”Ｃで低い値
を示し、溶解の容易性の目安となるｌｏｇη＝２．５！
但しηはボイスで表わしたガラス粘度、以下同じ）にな
る温度も低く、溶解が容易であることがわかる。

また成形性も目安となる　ｌｏｇη＝４になる温度と失
透温度との差が充分に大きく、成形時に失透が生成する
などのトラブルがないと考えられる。

歪点も５００℃以上と高い値を示しており、高温での熱
処理に充分耐えられるものであることがわかる。

化学的特性に関しても耐水性、耐酸性にすぐれ、フッ酸
により白濁を生じ難い。

一方、阻７〜８には比較例を示した。患７は、溶解温度
の目安となる　ｌｏｇη＝２．５になる温度が比較的低
く溶解性はよいと思われるが、耐フツ酸により白濁し易
い。また、隘８は、フッ酸白濁を生じ難いが、歪点の温
度が低く熱変形し易いことが予想される。

［゛発明の効果］ 本発明によるガラスは、フロート法による成形が可能で
ある。

また、フッ酸による白濁が生じ難く、 熔融、成形性に優れ、 耐熱性に優れ、 かつ低い熱膨張係数を有しているのでデイスプレィ用基
板、フォトマスク基板、Ｔ　Ｆ　Ｔタイプのデイスプレ
ィ基板笠かかる特性を要求する用途に好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モルパーセント表示で実質的に ＳｉＯ＿２５５〜７０ Ａｌ＿２Ｏ＿３５〜１５ Ｂ＿２Ｏ＿３１０〜２５ ＳｉＯ＿２＋Ｂ＿２Ｏ＿３７２〜８０ ＭｇＯ１〜６ ＣａＯ０〜６ ＳｒＯ３〜１２ ＢａＯ３〜１２ からなり、アルカリ金属酸化物及び亜鉛酸化物を実質的
   に含有しない無アルカリガラス。