JPH08193260A - ケイ酸塩ガラスに金属フイルムを付着させる方法 - Google Patents
ケイ酸塩ガラスに金属フイルムを付着させる方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディスプレーパネル用のケイ酸塩ガラス基体
に金属フイルムを直接付着させる。 【解決手段】 ガラス基体の透過特性に目に見えるほど
影響を与えることなく、付着させるべき金属の付着性を
高めるほど十分な量のフッ化水素酸および塩酸にガラス
基体をさらす。このガラス基体の表面に金属のフイルム
をスパッタリングにより付着する。
に金属フイルムを直接付着させる。 【解決手段】 ガラス基体の透過特性に目に見えるほど
影響を与えることなく、付着させるべき金属の付着性を
高めるほど十分な量のフッ化水素酸および塩酸にガラス
基体をさらす。このガラス基体の表面に金属のフイルム
をスパッタリングにより付着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子装置内で使用す
るガラス基体に付着した金属フイルムの付着性を高める
方法に関するものである。
るガラス基体に付着した金属フイルムの付着性を高める
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子装置およびオプトエレクトロニクス
装置の製造には、ガラス基体に金属フイルムを付着させ
ることが必要であることが多い。この要求は、急成長分
野であるディスプレー技術に用いられる装置の製造に多
く見られる。
装置の製造には、ガラス基体に金属フイルムを付着させ
ることが必要であることが多い。この要求は、急成長分
野であるディスプレー技術に用いられる装置の製造に多
く見られる。
【０００３】その応用例の１つに、液晶ディスプレー
（ＬＣＤ）装置、特に活性マトリックス液晶ディスプレ
ー（ＡＭＬＣＤ）装置用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
の製造がある。この応用において、ディスプレー装置の
１つのガラスパネル上にＴＦＴを製造している。ディス
プレー技術の別の用途には、活性素子が金属−絶縁体−
金属（ＭＩＭ）型のダイオードであるＡＭＬＣＤがあ
る。
（ＬＣＤ）装置、特に活性マトリックス液晶ディスプレ
ー（ＡＭＬＣＤ）装置用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
の製造がある。この応用において、ディスプレー装置の
１つのガラスパネル上にＴＦＴを製造している。ディス
プレー技術の別の用途には、活性素子が金属−絶縁体−
金属（ＭＩＭ）型のダイオードであるＡＭＬＣＤがあ
る。
【０００４】ＡＭＬＣＤに用いられている典型的な非晶
質ケイ素ＴＦＴの構造は、底−ゲート反転構造（bottom
-gate inverted structure）である。そのようなＴＦＴ
形状を製造する際の最初の段階には、ＡＭＬＣＤ装置内
でパネルを形成する薄いガラスシートの一面に遮断層を
付着し、次いでこの遮断層の上に金属フイルムを付着さ
せる工程がある。この金属フイルムに選択的なエッチン
グにより模様を付けて、ゲートラインと称する導電性の
線の列を形成する。これらの線を、ガラスシートに接続
したドライバーチップに電気的に接続する。
質ケイ素ＴＦＴの構造は、底−ゲート反転構造（bottom
-gate inverted structure）である。そのようなＴＦＴ
形状を製造する際の最初の段階には、ＡＭＬＣＤ装置内
でパネルを形成する薄いガラスシートの一面に遮断層を
付着し、次いでこの遮断層の上に金属フイルムを付着さ
せる工程がある。この金属フイルムに選択的なエッチン
グにより模様を付けて、ゲートラインと称する導電性の
線の列を形成する。これらの線を、ガラスシートに接続
したドライバーチップに電気的に接続する。
【０００５】この金属フイルムは、この付着の目的のた
めに知られているどのような方法により付着させてもよ
い。例えば、この目的に金属フイルムを付着させる方法
の１つには、スパッタリングによるものがある。金属を
ＤＣ導電管によりスパッタリングして、フイルムをガラ
スパネルに付着させてもよい。この工程中に、ガラスの
温度は200 ℃−300 ℃の範囲まで上昇する。10ｍＴ未満
の圧力でアルゴン雰囲気内でのスパッタリングにより約
30ｎｍ／分より大きい速度で金属フイルムを付着させる
ことができる。
めに知られているどのような方法により付着させてもよ
い。例えば、この目的に金属フイルムを付着させる方法
の１つには、スパッタリングによるものがある。金属を
ＤＣ導電管によりスパッタリングして、フイルムをガラ
スパネルに付着させてもよい。この工程中に、ガラスの
温度は200 ℃−300 ℃の範囲まで上昇する。10ｍＴ未満
の圧力でアルゴン雰囲気内でのスパッタリングにより約
30ｎｍ／分より大きい速度で金属フイルムを付着させる
ことができる。
【０００６】進歩したフラットパネルディスプレー産業
は、より低コストで高性能のディスプレー製品の開発に
継続して積極的に取り組んでいる。その結果、ＡＭＬＣ
Ｄの製造業者は、製造工程の数を少なくし、製造ライン
の生産性を高める手段を積極的に追及している。そのよ
うな実例の１つには、「アルカリを含まない」ガラス基
体が市販されたことにより、基体とその上を覆うＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）との間に酸化物遮断層を設ける必
要がなくなったことが挙げられる。さらに、極めて重要
な集約的ＴＦＴ製造ラインの生産性をより高めるため
に、基体とＴＦＴ構造体は、化学的、熱的の両方につい
てより過酷な工程条件を課されている。
は、より低コストで高性能のディスプレー製品の開発に
継続して積極的に取り組んでいる。その結果、ＡＭＬＣ
Ｄの製造業者は、製造工程の数を少なくし、製造ライン
の生産性を高める手段を積極的に追及している。そのよ
うな実例の１つには、「アルカリを含まない」ガラス基
体が市販されたことにより、基体とその上を覆うＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）との間に酸化物遮断層を設ける必
要がなくなったことが挙げられる。さらに、極めて重要
な集約的ＴＦＴ製造ラインの生産性をより高めるため
に、基体とＴＦＴ構造体は、化学的、熱的の両方につい
てより過酷な工程条件を課されている。
【０００７】これと同時に、特により細かいＴＦＴ回路
構造体が必要とされる場合、ディスプレー解像度の向上
が重要な性能上の要求項目となってきている。ゲート導
体の導電性を適切な値に維持するためには、より厚い金
属構造体が望ましい。
構造体が必要とされる場合、ディスプレー解像度の向上
が重要な性能上の要求項目となってきている。ゲート導
体の導電性を適切な値に維持するためには、より厚い金
属構造体が望ましい。
【０００８】これら次世代のＴＦＴパネル設計および工
程の傾向のために、ガラス基体とそれを覆う装置の層へ
の要求が段々と厳しくなっている。したがって、直接ガ
ラス基体に付着しなければならないゲート導体の付着の
頑丈さを増加させ、それにより、ＡＭＬＣＤ製造者に、
コストを削減してディスプレーの性能を高めるための設
計と工程のより広い自由範囲（latitude）を提供するこ
とが望ましい。
程の傾向のために、ガラス基体とそれを覆う装置の層へ
の要求が段々と厳しくなっている。したがって、直接ガ
ラス基体に付着しなければならないゲート導体の付着の
頑丈さを増加させ、それにより、ＡＭＬＣＤ製造者に、
コストを削減してディスプレーの性能を高めるための設
計と工程のより広い自由範囲（latitude）を提供するこ
とが望ましい。
【０００９】さらに、ガラスの品質には目に見えるよう
な影響を与えることなく、これらの結果を達成すること
が望ましい。その結果、得られるガラスシートの光透過
率はできるだけ大きくあるべきであり、一方、ガラスシ
ートに固有の光散乱はできるだけ低くあるべきである。
この理由のために、ガラスシートの粗さをひどく増加さ
せる方法は避けなければならない。そのような方法の中
には、ガラスの表面を機械的に磨耗する工程を採用する
ものもある。特に、ＲＭＳ表面粗さが0.025 ミクロンよ
りも大きくなるような方法は好ましくは避けるべきであ
る。
な影響を与えることなく、これらの結果を達成すること
が望ましい。その結果、得られるガラスシートの光透過
率はできるだけ大きくあるべきであり、一方、ガラスシ
ートに固有の光散乱はできるだけ低くあるべきである。
この理由のために、ガラスシートの粗さをひどく増加さ
せる方法は避けなければならない。そのような方法の中
には、ガラスの表面を機械的に磨耗する工程を採用する
ものもある。特に、ＲＭＳ表面粗さが0.025 ミクロンよ
りも大きくなるような方法は好ましくは避けるべきであ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ケイ酸塩ガ
ラスを用いて、金属フイルムの付着性を改良するために
ガラスの表面を化学的に処理することにより上述したよ
うなディスプレーの製造を容易にすることを目的とする
ものである。それによって、本発明は、ガラス基体に施
した薄膜トランジスタを用いるディスプレー装置のよう
な装置を製造する改良方法を提供することを目的とする
ものである。
ラスを用いて、金属フイルムの付着性を改良するために
ガラスの表面を化学的に処理することにより上述したよ
うなディスプレーの製造を容易にすることを目的とする
ものである。それによって、本発明は、ガラス基体に施
した薄膜トランジスタを用いるディスプレー装置のよう
な装置を製造する改良方法を提供することを目的とする
ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ディスプレー
パネル用のケイ酸塩ガラス基体に金属フイルムを直接付
着させる方法であって、化学処理によりケイ酸塩ガラス
基体の表面を変化させ、ケイ酸塩ガラス基体の化学的に
変化した表面に金属フイルムを付着させる各工程からな
る方法にある。本発明の方法を用いることにより、ガラ
スの外観を目に見えるほど変えることなくこれらの効果
を達成できる。さらに、ガラスの表面をひどく磨耗する
機械的な磨耗技術、例えば、ＲＭＳ表面粗さが0.04ミク
ロンより大きくなるような磨耗技術を使用する必要な
く、これらの効果を達成できる。もちろん、研磨後のガ
ラスの表面粗さが粗すぎて、フラットパネルディスプレ
ー用途に不適切とならない限り、本発明を、機械的に表
面研磨したガラスに適応することができる（フロートガ
ラスをしばしばフラットパネルディスプレー用途に用い
るように）。
パネル用のケイ酸塩ガラス基体に金属フイルムを直接付
着させる方法であって、化学処理によりケイ酸塩ガラス
基体の表面を変化させ、ケイ酸塩ガラス基体の化学的に
変化した表面に金属フイルムを付着させる各工程からな
る方法にある。本発明の方法を用いることにより、ガラ
スの外観を目に見えるほど変えることなくこれらの効果
を達成できる。さらに、ガラスの表面をひどく磨耗する
機械的な磨耗技術、例えば、ＲＭＳ表面粗さが0.04ミク
ロンより大きくなるような磨耗技術を使用する必要な
く、これらの効果を達成できる。もちろん、研磨後のガ
ラスの表面粗さが粗すぎて、フラットパネルディスプレ
ー用途に不適切とならない限り、本発明を、機械的に表
面研磨したガラスに適応することができる（フロートガ
ラスをしばしばフラットパネルディスプレー用途に用い
るように）。
【００１２】本発明はさらに、ケイ酸塩ガラスパネルに
金属フイルムを付着させ、この金属フイルムに模様を付
けて導電性のゲートラインを形成することにより、ＡＭ
ＬＣＤ装置用の、ケイ酸塩ガラスパネルに施した薄膜ト
ランジスタを製造する方法であって、金属のガラスに対
する付着性を改良するためにケイ酸塩ガラスパネルの表
面を化学処理して、ケイ酸塩ガラスパネルの化学処理し
た表面に金属フイルムを付着させる各工程からなる方法
にある。好ましくは、スパッタリング付着技術を用いて
金属を付着させる。
金属フイルムを付着させ、この金属フイルムに模様を付
けて導電性のゲートラインを形成することにより、ＡＭ
ＬＣＤ装置用の、ケイ酸塩ガラスパネルに施した薄膜ト
ランジスタを製造する方法であって、金属のガラスに対
する付着性を改良するためにケイ酸塩ガラスパネルの表
面を化学処理して、ケイ酸塩ガラスパネルの化学処理し
た表面に金属フイルムを付着させる各工程からなる方法
にある。好ましくは、スパッタリング付着技術を用いて
金属を付着させる。
【００１３】本発明はガラス表面に金属フイルムを付着
させる方法に関するものである。本発明の方法は、ＬＣ
Ｄ工業に現在使用されている一般的なガラス表面のすべ
てに金属フイルムを付着させるのに適している。そのよ
うなガラス表面には、形成されたままのガラス表面と研
磨したガラス表面がある。
させる方法に関するものである。本発明の方法は、ＬＣ
Ｄ工業に現在使用されている一般的なガラス表面のすべ
てに金属フイルムを付着させるのに適している。そのよ
うなガラス表面には、形成されたままのガラス表面と研
磨したガラス表面がある。
【００１４】Dockerty法（例えば、米国特許第3,338,69
6 号および同第3,682,609 号（Dockerty）に記載されて
いる）により作られるシートガラスは、自然のままの表
面を有する比較的薄いシートを製造できるので、非常に
望ましい。このことにより、ＬＣＤパネルのような製品
の重量が最小になり、研磨のようなコストのかかる仕上
げ段階が必要なくなる。フロート工程として知られてい
る工程のような他の工程により製造されるシートガラス
はより厚い。また、ガラスシートを浮かせる金属によ
り、不純物が混入する傾向にある。その結果、現在製造
されているように、ガラスシートを適切なパネルとなる
ようにすって磨かなければならない。
6 号および同第3,682,609 号（Dockerty）に記載されて
いる）により作られるシートガラスは、自然のままの表
面を有する比較的薄いシートを製造できるので、非常に
望ましい。このことにより、ＬＣＤパネルのような製品
の重量が最小になり、研磨のようなコストのかかる仕上
げ段階が必要なくなる。フロート工程として知られてい
る工程のような他の工程により製造されるシートガラス
はより厚い。また、ガラスシートを浮かせる金属によ
り、不純物が混入する傾向にある。その結果、現在製造
されているように、ガラスシートを適切なパネルとなる
ようにすって磨かなければならない。
【００１５】ＬＣＤ装置の製造には、ガラス表面の上に
遮断層を施して、ＬＣＤ装置を劣化させる傾向にあるア
ルカリ金属イオンが移行するのを防ぐことが普通のやり
方となっている。最初は、使用する遮断層はシリカまた
はアルミナのフイルムである。しかしながら、ＴＦＴ製
造において工程数を減らして関連コストを削減するため
に、名目上はアルカリ金属イオンを含まないシートガラ
ス組成物の出現により、遮断層フイルムを省くことが望
ましくなってきた。
遮断層を施して、ＬＣＤ装置を劣化させる傾向にあるア
ルカリ金属イオンが移行するのを防ぐことが普通のやり
方となっている。最初は、使用する遮断層はシリカまた
はアルミナのフイルムである。しかしながら、ＴＦＴ製
造において工程数を減らして関連コストを削減するため
に、名目上はアルカリ金属イオンを含まないシートガラ
ス組成物の出現により、遮断層フイルムを省くことが望
ましくなってきた。
【００１６】標準ＡＳＴＭ試験番号D3359-87を用いて、
フイルムの磨耗粗さを求めた。この比較的厳しい試験で
は、各々のフイルムを罫書いて小さな正方形のグリッド
を形成している。また、この試験は、機械的欠陥が存在
するような表面条件をシミュレートする。罫書いた縁を
顕微鏡で調査した結果、付着性は金属フイルムのしわに
依存することが分かった。このことは、付着および冷却
の最中に金属フイルム内で生じる圧縮応力の結果である
と考えられた。
フイルムの磨耗粗さを求めた。この比較的厳しい試験で
は、各々のフイルムを罫書いて小さな正方形のグリッド
を形成している。また、この試験は、機械的欠陥が存在
するような表面条件をシミュレートする。罫書いた縁を
顕微鏡で調査した結果、付着性は金属フイルムのしわに
依存することが分かった。このことは、付着および冷却
の最中に金属フイルム内で生じる圧縮応力の結果である
と考えられた。
【００１７】金属フイルムのガラスへの付着性は、金属
フイルムをガラスに付着する前に、ガラス表面をある化
学物質で処理することにより改良できることが分かっ
た。この化学物質は、i)フッ素含有化合物、すなわち、
活性フッ素イオンの供給源のような強いエッチング剤、
およびii) 鉱酸、塩酸、硝酸、硫酸、および過塩素酸、
並びに酢酸およびクエン酸を含む多くの有機酸のよう
な、ガラス表面からシリカ以外の金属を浸出させる酸を
含まなければならない。
フイルムをガラスに付着する前に、ガラス表面をある化
学物質で処理することにより改良できることが分かっ
た。この化学物質は、i)フッ素含有化合物、すなわち、
活性フッ素イオンの供給源のような強いエッチング剤、
およびii) 鉱酸、塩酸、硝酸、硫酸、および過塩素酸、
並びに酢酸およびクエン酸を含む多くの有機酸のよう
な、ガラス表面からシリカ以外の金属を浸出させる酸を
含まなければならない。
【００１８】化学物質の混合物を用いてもよい。適切な
混合物は、フッ化水素酸（ＨＦ）と塩酸（ＨＣｌ）との
混合酸溶液、好ましくは、0.01−１モル濃度のフッ化水
素酸と0.1 −６モル濃度の塩酸との混合酸溶液、より好
ましくは、0.01−0.6 モル濃度のフッ化水素酸と0.1 −
2.5 モル濃度の塩酸との混合酸溶液である。
混合物は、フッ化水素酸（ＨＦ）と塩酸（ＨＣｌ）との
混合酸溶液、好ましくは、0.01−１モル濃度のフッ化水
素酸と0.1 −６モル濃度の塩酸との混合酸溶液、より好
ましくは、0.01−0.6 モル濃度のフッ化水素酸と0.1 −
2.5 モル濃度の塩酸との混合酸溶液である。
【００１９】本発明において、酸溶液は好ましくは、ガ
ラスの透過率または光散乱特性を見て分かるほど変えな
いように用いるべきである。光の散乱は、曇りが目に見
えないように、1.0 パーセント未満、好ましくは0.5 パ
ーセント未満であるべきである。好ましくは、ガラスを
酸混合物にさらした後、このガラスは、ＲＭＳ表面粗さ
が、約0.025 ミクロン未満、より好ましくは、約0.01ミ
クロン未満、最も好ましくは、0.009 ミクロン未満であ
る。比較のために例を挙げると、コーニング社のコード
1737ガラスは典型的に、成形したままのＲＭＳ表面粗さ
が約0.0003−0.0005ミクロンである。ＬＣＤ用途に使用
する、研磨したフロートガラスは典型的に、ＲＭＳ表面
粗さが0.001 −0.0012ミクロンの範囲にある。
ラスの透過率または光散乱特性を見て分かるほど変えな
いように用いるべきである。光の散乱は、曇りが目に見
えないように、1.0 パーセント未満、好ましくは0.5 パ
ーセント未満であるべきである。好ましくは、ガラスを
酸混合物にさらした後、このガラスは、ＲＭＳ表面粗さ
が、約0.025 ミクロン未満、より好ましくは、約0.01ミ
クロン未満、最も好ましくは、0.009 ミクロン未満であ
る。比較のために例を挙げると、コーニング社のコード
1737ガラスは典型的に、成形したままのＲＭＳ表面粗さ
が約0.0003−0.0005ミクロンである。ＬＣＤ用途に使用
する、研磨したフロートガラスは典型的に、ＲＭＳ表面
粗さが0.001 −0.0012ミクロンの範囲にある。
【００２０】本発明の酸溶液をそのようなガラスと接触
させる場合、活性フッ素化合物がガラス表面を攻撃し、
それによりガラス表面の化学的性質を変えると考えられ
る。可能性のある変化としては、Ｓｉ−Ｏ結合をＳｉ−
ＯＨ結合に転化することが挙げられる。このことは、２
つのケイ素原子の間の橋掛け酸素結合を壊して、２つの
シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基を形成することと表すこと
もできる。酸素結合の橋掛けは、活性フッ素により触発
されると考えられる。化学式で表わすと、下記のように
表わすことができる。
させる場合、活性フッ素化合物がガラス表面を攻撃し、
それによりガラス表面の化学的性質を変えると考えられ
る。可能性のある変化としては、Ｓｉ−Ｏ結合をＳｉ−
ＯＨ結合に転化することが挙げられる。このことは、２
つのケイ素原子の間の橋掛け酸素結合を壊して、２つの
シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基を形成することと表すこと
もできる。酸素結合の橋掛けは、活性フッ素により触発
されると考えられる。化学式で表わすと、下記のように
表わすことができる。
【００２１】
【数１】
【００２２】金属は、おそらく、勾配界面または金属酸
化物層の形成のために、化学的に変化した表面と良好に
付着すると思われる。
化物層の形成のために、化学的に変化した表面と良好に
付着すると思われる。
【００２３】酸浸出物（leachant）の効果は、アルカリ
金属またはアルカリ土類金属のようなシリカ以外の元素
をガラス表面から除去することにあると考えられる。こ
の効果により、ガラス表面を粗くしたり、またはそれを
化学的に変化させたりあるいは両方の作用を生じさせる
こともできる。ガラス表面構造からアルカリ土類金属を
除去することにより、混合酸溶液中のフッ素供給源の作
用を促進させられるであろう。いずれの場合において
も、金属フイルムとガラスとの間の圧縮応力が、ある様
式で、緩和されるかまたは調節される。
金属またはアルカリ土類金属のようなシリカ以外の元素
をガラス表面から除去することにあると考えられる。こ
の効果により、ガラス表面を粗くしたり、またはそれを
化学的に変化させたりあるいは両方の作用を生じさせる
こともできる。ガラス表面構造からアルカリ土類金属を
除去することにより、混合酸溶液中のフッ素供給源の作
用を促進させられるであろう。いずれの場合において
も、金属フイルムとガラスとの間の圧縮応力が、ある様
式で、緩和されるかまたは調節される。
【００２４】本発明の混合酸を用いてガラス基体表面を
処理することにより、ガラスに直接付着したゲート金属
の付着頑丈さを高め、それにより、活性マトリックス液
晶ディスプレー（ＡＭ−ＬＣＤ）を製造する際の設計と
工程の自由範囲を広くすることができる。この混合酸を
用いた処理により、初期の付着強度と経時の付着強度を
高めることができる。好ましくは、化学的耐久性がより
大きいガラスを使用することによりこの混合酸の処理を
さらに補う。混合酸を用いた表面処理を行なうことによ
り、成形されたままか研磨されたかの、機械的表面条件
にもかかわらず、試験した全ての市販の基体への付着
が、初期と経時の両方で高まる。より耐久性のよいガラ
スを使用することにより、長い時間経過後の付着をも高
める。この経時の付着は、周囲雰囲気に露出した後には
レジリエンスを増大させる。
処理することにより、ガラスに直接付着したゲート金属
の付着頑丈さを高め、それにより、活性マトリックス液
晶ディスプレー（ＡＭ−ＬＣＤ）を製造する際の設計と
工程の自由範囲を広くすることができる。この混合酸を
用いた処理により、初期の付着強度と経時の付着強度を
高めることができる。好ましくは、化学的耐久性がより
大きいガラスを使用することによりこの混合酸の処理を
さらに補う。混合酸を用いた表面処理を行なうことによ
り、成形されたままか研磨されたかの、機械的表面条件
にもかかわらず、試験した全ての市販の基体への付着
が、初期と経時の両方で高まる。より耐久性のよいガラ
スを使用することにより、長い時間経過後の付着をも高
める。この経時の付着は、周囲雰囲気に露出した後には
レジリエンスを増大させる。
【００２５】Journal of the SID, (2/1,1994)における
「High-Definition Displays and Technology Trends i
n TFT-LCDs」という題目でのI-Wei Wuによる最近の出版
物には、ＡＭＬＣＤ装置用のゲートラインを製造する様
々な製造業者により使用された金属が報告されている。
これらの材料の例としては、アルミニウム、クロム、タ
ンタル、モリブデン、およびそれらの合金が挙げられ
る。
「High-Definition Displays and Technology Trends i
n TFT-LCDs」という題目でのI-Wei Wuによる最近の出版
物には、ＡＭＬＣＤ装置用のゲートラインを製造する様
々な製造業者により使用された金属が報告されている。
これらの材料の例としては、アルミニウム、クロム、タ
ンタル、モリブデン、およびそれらの合金が挙げられ
る。
【００２６】本発明の酸溶液による処理後の金属をスパ
ッタリング付着したほとんどのガラス試料を分析した結
果、金属酸化物層がスパッタリング付着の初期段階で形
成されることが分かった。この初期の酸化物層は、上述
した表面の化学物質が変化したことによると考えられて
いる。この酸化物層の厚さは、好ましくは、約30−1000
オングストローム、より好ましくは、約50−300 オング
ストローム、最も好ましくは、約50−150 オングストロ
ームである。本発明による酸溶液を用いてガラスを処理
した後、アルミニウム、クロム、タンタルおよびモリブ
デンとタンタルの合金からなる群より選択される金属を
用いて、酸化物の層を上述したような厚さ範囲にスパッ
タリング付着することができる。驚くべきことに、２パ
ーセント未満の酸素、さらには１パーセント未満の酸素
を有するスパッタリング雰囲気を用いて、これらの酸化
物層を付着することができる（好ましくは、これらの層
を酸素を含まない雰囲気中で付着する）。このような酸
化物層をより強い酸化雰囲気を必要とせずに付着できる
という事実は、ガラス表面の化学的性質が本発明の酸溶
液により変化するという理論を裏付けている。そのよう
な初期の金属酸化物層を有する被覆ガラス製品では、そ
のような層を有さない製品と比較して、付着性が改良さ
れていることが分かった。
ッタリング付着したほとんどのガラス試料を分析した結
果、金属酸化物層がスパッタリング付着の初期段階で形
成されることが分かった。この初期の酸化物層は、上述
した表面の化学物質が変化したことによると考えられて
いる。この酸化物層の厚さは、好ましくは、約30−1000
オングストローム、より好ましくは、約50−300 オング
ストローム、最も好ましくは、約50−150 オングストロ
ームである。本発明による酸溶液を用いてガラスを処理
した後、アルミニウム、クロム、タンタルおよびモリブ
デンとタンタルの合金からなる群より選択される金属を
用いて、酸化物の層を上述したような厚さ範囲にスパッ
タリング付着することができる。驚くべきことに、２パ
ーセント未満の酸素、さらには１パーセント未満の酸素
を有するスパッタリング雰囲気を用いて、これらの酸化
物層を付着することができる（好ましくは、これらの層
を酸素を含まない雰囲気中で付着する）。このような酸
化物層をより強い酸化雰囲気を必要とせずに付着できる
という事実は、ガラス表面の化学的性質が本発明の酸溶
液により変化するという理論を裏付けている。そのよう
な初期の金属酸化物層を有する被覆ガラス製品では、そ
のような層を有さない製品と比較して、付着性が改良さ
れていることが分かった。
【００２７】
【実施例】ある実施の形態においては、金属の酸処理後
直ちに付着させる。ここで「直ちに」とは、ガラス表面
の化学的性質を実質的に変える可能性のある（例えば、
イオンエッチング）他の工程を用いる前に、金属を付着
させることを意味するものである。このようにして、酸
溶液と接触させることにより製造した、変化した表面の
化学的性質は、金属付着工程の前には少なくとも実質的
に保持される。表面の化学的性質を実質的に変化させる
ことのない続く工程の例としては、水洗が挙げられる。
直ちに付着させる。ここで「直ちに」とは、ガラス表面
の化学的性質を実質的に変える可能性のある（例えば、
イオンエッチング）他の工程を用いる前に、金属を付着
させることを意味するものである。このようにして、酸
溶液と接触させることにより製造した、変化した表面の
化学的性質は、金属付着工程の前には少なくとも実質的
に保持される。表面の化学的性質を実質的に変化させる
ことのない続く工程の例としては、水洗が挙げられる。
【００２８】金属のガラスへの初期付着のスクリーニン
グ試験には、洗浄したガラス表面に必要な厚さ、例え
ば、300 ｎｍまたは500 ｎｍの厚さとなるまで金属フイ
ルムをスパッタリング付着することがある。このフイル
ムを鋭い器具により罫書いて、フイルムに小さな正方形
のグリッドを形成する。25オンスより大きい引張力が必
要な１切れのセロハンテープをこのグリットに強く押し
付けて、引き剥がす。グリッドから引き剥がされる金属
の正方形の数に依存して、付着を０（65％より多く除去
された）から５（まったく除去されなかった）まで格付
けする。
グ試験には、洗浄したガラス表面に必要な厚さ、例え
ば、300 ｎｍまたは500 ｎｍの厚さとなるまで金属フイ
ルムをスパッタリング付着することがある。このフイル
ムを鋭い器具により罫書いて、フイルムに小さな正方形
のグリッドを形成する。25オンスより大きい引張力が必
要な１切れのセロハンテープをこのグリットに強く押し
付けて、引き剥がす。グリッドから引き剥がされる金属
の正方形の数に依存して、付着を０（65％より多く除去
された）から５（まったく除去されなかった）まで格付
けする。
【００２９】後に生じる剥離を促進し、悪化した条件下
での経時の付着力を評価する方法として、高温多湿を用
いた。これらの試験において、罫書いた試料を24時間に
亘り試験用のオーブンに配置する。このオーブンを、85
±４％の相対湿度の雰囲気中で、85±２℃に維持する。
次いで試料を取り出して、前述したようなテープを用い
た試験を行なう。あるいは、試料を、拡大写真において
けがいた線の縁をしわについて試験できるような倍率で
写真に取る。
での経時の付着力を評価する方法として、高温多湿を用
いた。これらの試験において、罫書いた試料を24時間に
亘り試験用のオーブンに配置する。このオーブンを、85
±４％の相対湿度の雰囲気中で、85±２℃に維持する。
次いで試料を取り出して、前述したようなテープを用い
た試験を行なう。あるいは、試料を、拡大写真において
けがいた線の縁をしわについて試験できるような倍率で
写真に取る。
【００３０】ガラス試験用の試料は、Dumbaugh等の米国
特許第5,374,595 号に記載されているように、Dockerty
のダウンドロー工程を用いて、バリウムアルミノシリケ
ートガラスから製造した1.1 ｍｍ厚のガラスシートより
調製した。これらのガラス試料を処理するために、0.05
から0.6 モル濃度のフッ化水素酸および0.1 から5.0モ
ル濃度の塩酸を含有する酸溶液を調製した。５から25分
間に亘り、ガラス試料を酸混合物中に浸漬した。処理す
る槽を加熱するか、その槽を撹拌することにより、処理
時間を短縮することができる。試料には、通常の厚さよ
り厚い約600 ｎｍの厚さに金属フイルムを付着させ、上
述したように罫書いた。
特許第5,374,595 号に記載されているように、Dockerty
のダウンドロー工程を用いて、バリウムアルミノシリケ
ートガラスから製造した1.1 ｍｍ厚のガラスシートより
調製した。これらのガラス試料を処理するために、0.05
から0.6 モル濃度のフッ化水素酸および0.1 から5.0モ
ル濃度の塩酸を含有する酸溶液を調製した。５から25分
間に亘り、ガラス試料を酸混合物中に浸漬した。処理す
る槽を加熱するか、その槽を撹拌することにより、処理
時間を短縮することができる。試料には、通常の厚さよ
り厚い約600 ｎｍの厚さに金属フイルムを付着させ、上
述したように罫書いた。
【００３１】試験結果により、ＨＦ酸溶液も、ＨＣｌ溶
液も、単独では完全に満足するものではないことが示さ
れた。むしろ、酸の混合物のほうがより効果的であっ
た。0.1 −0.5 モル濃度のＨＦおよび0.1 −5.0 モル濃
度のＨＣｌを含む混合物では、５から10分の浸漬時間で
望ましい結果が得られた。このような処理を連続して行
なうこともできる。すなわち、ある酸に浸漬し、続いて
他の酸に浸漬することもできる。しかしながら、追加の
工程が必要となるので、この方法は望ましくはない。
液も、単独では完全に満足するものではないことが示さ
れた。むしろ、酸の混合物のほうがより効果的であっ
た。0.1 −0.5 モル濃度のＨＦおよび0.1 −5.0 モル濃
度のＨＣｌを含む混合物では、５から10分の浸漬時間で
望ましい結果が得られた。このような処理を連続して行
なうこともできる。すなわち、ある酸に浸漬し、続いて
他の酸に浸漬することもできる。しかしながら、追加の
工程が必要となるので、この方法は望ましくはない。
【００３２】続く試験により、化学物質の混合物中のＨ
Ｆの濃度を著しく希釈して同様に効果的な結果が得られ
ることが示された。したがって、ＨＦの強度が0.01モル
濃度程度である溶液を用いてもうまくいった。
Ｆの濃度を著しく希釈して同様に効果的な結果が得られ
ることが示された。したがって、ＨＦの強度が0.01モル
濃度程度である溶液を用いてもうまくいった。
【００３３】商業的規模の混合酸溶液を試験するため
に、幅が300 ｍｍより大きく、長さが400 ｍｍより大き
く、厚さが1.1 ｍｍの市販の大きさのパネルを用いた。
これらのパネルを洗浄し、周囲温度（約25℃）で２−10
分間に亘り混合酸の槽に浸漬した。これらのパネルは、
0.1 −0.5 モル濃度のＨＦおよび1.0 −2.5 モル濃度の
ＨＣｌを含有する酸溶液中に浸漬した。
に、幅が300 ｍｍより大きく、長さが400 ｍｍより大き
く、厚さが1.1 ｍｍの市販の大きさのパネルを用いた。
これらのパネルを洗浄し、周囲温度（約25℃）で２−10
分間に亘り混合酸の槽に浸漬した。これらのパネルは、
0.1 −0.5 モル濃度のＨＦおよび1.0 −2.5 モル濃度の
ＨＣｌを含有する酸溶液中に浸漬した。
【００３４】試験に用いた個々のスケジュールを下記の
表に示す。
表に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】これらの試料の全てが許容できる付着とな
った。ここでは、中間の剥離も遅れての剥離も認められ
なかった。実施例６の溶液を用いてコーニングコード17
37ガラスを試験すると、ＲＭＳ表面粗さは一般的に、約
0.0006−0.0008ミクロンの範囲となる。
った。ここでは、中間の剥離も遅れての剥離も認められ
なかった。実施例６の溶液を用いてコーニングコード17
37ガラスを試験すると、ＲＭＳ表面粗さは一般的に、約
0.0006−0.0008ミクロンの範囲となる。
【００３７】本発明の方法は、これらのガラス表面が成
形されたままか、表面が研磨された状態であるかにかか
わらず、市販の様々な基体に効果的であることが証明さ
れた。異なるガラスに本発明の方法を行なって、その結
果を試験することにより、ガラス基体の特性はこの方法
の効果に影響を与えることが分かった。特に、所定のガ
ラス表面の固有の化学的耐久性は重要であるようだ。こ
の場合の耐久性とは、加速酸試験における重量変化によ
り証拠付けられるガラスの溶解に対する抵抗を意味する
ものである。
形されたままか、表面が研磨された状態であるかにかか
わらず、市販の様々な基体に効果的であることが証明さ
れた。異なるガラスに本発明の方法を行なって、その結
果を試験することにより、ガラス基体の特性はこの方法
の効果に影響を与えることが分かった。特に、所定のガ
ラス表面の固有の化学的耐久性は重要であるようだ。こ
の場合の耐久性とは、加速酸試験における重量変化によ
り証拠付けられるガラスの溶解に対する抵抗を意味する
ものである。
【００３８】ガラスの耐久性の尺度は、ガラス試験試料
を、95℃で24時間に亘りＨＣｌの５重量％溶液に浸漬し
たときに生じる損失重量である。上述のように報告した
試験に用いたガラスの耐久性の測定値は、0.05ｍｇ／ｃ
ｍ2 であり、非常に好ましい値であった。上述したよう
に、このガラスは、その表面の化学処理後には一貫して
優れた金属付着性を示した。このような試験を考慮し
て、本発明の方法は、５ｍｇ／ｃｍ2 未満の耐久性値を
有するガラスについてうまくいった。
を、95℃で24時間に亘りＨＣｌの５重量％溶液に浸漬し
たときに生じる損失重量である。上述のように報告した
試験に用いたガラスの耐久性の測定値は、0.05ｍｇ／ｃ
ｍ2 であり、非常に好ましい値であった。上述したよう
に、このガラスは、その表面の化学処理後には一貫して
優れた金属付着性を示した。このような試験を考慮し
て、本発明の方法は、５ｍｇ／ｃｍ2 未満の耐久性値を
有するガラスについてうまくいった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ローレンス ボコー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッド ポスト サウス ハミル トン ストリート 485 (72)発明者 リロイ リード モールス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14821 キャンプベル ルート 415 8291 (72)発明者 フミオ オカモト 日本国 神奈川県 鎌倉市 西鎌倉 ２− ５−５
Claims (12)
- 【請求項１】 ディスプレーパネル用のケイ酸塩ガラス
基体に金属フイルムを直接付着させる方法であって、 前記ガラス基体の透過特性に目に見えるほど影響を与え
ることなく、付着させるべき金属の付着性を高めるのに
十分な量のフッ化水素酸および塩酸に前記ガラス基体を
さらし、 該ガラス基体の表面に前記金属のフイルムをスパッタリ
ングにより付着させる各工程からなることを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 前記ガラス基体を、前記フッ化水素酸お
よび前記塩酸に連続してさらすか、または混合物として
同時にさらすことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ケイ酸塩ガラスパネル上にＡＭＬＣＤ装
置用の薄膜トランジスタを製造する方法であって、ケイ
酸塩ガラスパネルの表面からガラス成分を選択的に浸出
させる酸および活性フッ素イオンを含有するフッ素化合
物を含む溶液に前記ケイ酸塩ガラスパネルをさらすこと
により該ケイ酸塩ガラスパネルの表面を処理し、その
後、上記のように化学処理した該ケイ酸塩ガラスパネル
の表面に金属フイルムを直接スパッタリング付着させ、
該金属フイルムにパターンを付けてフラットパネルディ
スプレー用の薄膜トランジスタを形成する各工程からな
ることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 前記さらす工程の後に、ＲＭＳ表面粗さ
が約0.4 ミクロン未満になるように前記ケイ酸塩ガラス
パネルの表面のケイ酸塩結合を化学的に変化させる工程
を含むことを特徴とする請求項１、２または３いずれか
１項記載の方法。 - 【請求項５】 化学処理した前記ケイ酸塩ガラスパネル
の表面に付着した前記金属が、アルミニウム、クロム、
タンタル、モリブデンおよびこれらの合金からなる群よ
り選択されることを特徴とする請求項１から４いずれか
１項記載の方法。 - 【請求項６】 前記ケイ酸塩ガラスがアルカリ土類金属
ボロアルミノシリケートガラスであることを特徴とする
請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記フッ化水素酸の濃度が0.01−0.6 モ
ル濃度でありかつ前記塩酸の濃度が0.1 −2.5 モル濃度
であることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記
載の方法。 - 【請求項８】 ケイ酸塩ガラス基体にディスプレーパネ
ル用の金属フイルムを付着させる方法であって、 前記ケイ酸塩ガラス基体を、硝酸、過塩素酸および有機
酸からなる群より選択される浸出酸とフッ化水素酸との
混合溶液にさらし、スパッタリング技術を用いて、上記
のように化学処理した前記ケイ酸塩ガラス基体に金属フ
イルムを付着させる各工程からなることを特徴とする方
法。 - 【請求項９】 前記付着工程が、前記さらす工程の後に
前記ケイ酸塩ガラス基体の表面に直接前記金属フイルム
をスパッタリング付着させることからなることを特徴と
する請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 フラットパネルディスプレー用の金属
被覆ガラス構成部材であって、 ガラス基体、 該ガラス基体に付着し、約30オングストロームから約10
0 オングストロームまでの範囲の厚さを有する金属酸化
物の層、および前記金属酸化物の層にスパッタリング付
着した金属コーティングからなり、該金属が、アルミニ
ウム、クロム、タンタル、モリブデンおよびこれらの合
金からなる群より選択されることを特徴とする金属被覆
ガラス構成部材。 - 【請求項１１】 前記金属酸化物が、この上に付着した
金属の酸化物であることを特徴とする請求項１０記載の
金属被覆ガラス構成部材。 - 【請求項１２】 前記金属が薄膜トランジスタ構成部材
を形成するようにパターンが付けられていることを特徴
とする請求項１１記載の金属被覆ガラス構成部材。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27740894A | 1994-07-19 | 1994-07-19 | |
| US473190 | 1995-06-29 | ||
| US277408 | 1995-06-29 | ||
| US08/473,190 US5792327A (en) | 1994-07-19 | 1995-06-29 | Adhering metal to glass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193260A true JPH08193260A (ja) | 1996-07-30 |
| JP4005153B2 JP4005153B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=26958465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18253895A Expired - Lifetime JP4005153B2 (ja) | 1994-07-19 | 1995-07-19 | ケイ酸塩ガラスに金属フイルムを付着させる方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5792327A (ja) |
| EP (1) | EP0693463B1 (ja) |
| JP (1) | JP4005153B2 (ja) |
| KR (1) | KR100378526B1 (ja) |
| DE (1) | DE69514583T2 (ja) |
| TW (1) | TW376379B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012077321A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 成膜基板の製造方法、成膜基板、および成膜装置 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5851366A (en) * | 1994-07-19 | 1998-12-22 | Corning Incorporated | Adhering metal to glass |
| JP3092902B2 (ja) * | 1995-06-29 | 2000-09-25 | シャープ株式会社 | 薄膜付ガラス基板 |
| JP3266041B2 (ja) * | 1996-05-22 | 2002-03-18 | 株式会社島津製作所 | 部材接合法及びこの方法により製造した光学測定装置 |
| US5985700A (en) * | 1996-11-26 | 1999-11-16 | Corning Incorporated | TFT fabrication on leached glass surface |
| US6346175B1 (en) | 1997-11-20 | 2002-02-12 | International Business Machines Corporation | Modification of in-plate refractory metal texture by use of refractory metal/nitride layer |
| US7402467B1 (en) | 1999-03-26 | 2008-07-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| FR2795745B1 (fr) * | 1999-06-30 | 2001-08-03 | Saint Gobain Vitrage | Procede de depot d'une couche a base de tungstene et/ou de molybdene sur un substrat verrier, ceramique ou vitroceramique, et substrat ainsi revetu |
| US7226482B2 (en) * | 2003-09-02 | 2007-06-05 | Synthes (U.S.A.) | Multipiece allograft implant |
| US9120700B2 (en) * | 2010-03-26 | 2015-09-01 | Corning Incorporated | Non-contact etching of moving glass sheets |
| US9676649B2 (en) | 2011-08-26 | 2017-06-13 | Corning Incorporated | Glass substrates with strategically imprinted B-side features and methods for manufacturing the same |
| CN102503160A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-06-20 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种光学玻璃非光学表面的强韧化处理方法 |
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