[发明专利]无碱玻璃基板的蚀刻方法及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及无碱玻璃基板的蚀刻方法。更具体而言，本发明涉及用于液晶显示装置(LCD)、有机EL显示装置(OLED)等显示装置的基板中使用的无碱玻璃基板的薄板化的蚀刻方法。

背景技术

在屏幕尺寸为中小型的LCD或OLED、特别是手提电话(mobile)、数码相机或手机等便携式显示装置的领域，显示装置的轻量化、薄型化成为重要课题。为了实现构成显示装置的玻璃基板的薄板化，广泛采用在将阵列基板与彩色滤光片基板的粘贴工序后将各个玻璃基板的外表面蚀刻而使板厚度变薄的方法。例如，将原始板厚为0.4～0.7mm的玻璃基板进行蚀刻，从而得到板厚为0.1～0.4mm的玻璃基板。

目前在平板显示器(FPD)用途中，大量采用无碱玻璃基板。该无碱玻璃基板的蚀刻中，由于玻璃的蚀刻作用优良，因此一般使用含有氢氟酸(HF)的蚀刻液(参考专利文献1)。另外，在为了得到具有微小突起的所需表面而对硬盘驱动器这样的信息记录介质用玻璃盘的表面进行的蚀刻处理中，也使用含有氢氟酸的蚀刻液(参考专利文献2)。

另外，作为蚀刻玻璃物质的蚀刻液，已知可以应用氢氟酸和盐酸的混合液，通过变更两者的组成来控制蚀刻的状态(非专利文献1)。在非专利文献1中，以二氧化硅玻璃(非晶SiO₂)和石英(结晶SiO₂)为对象，与本发明中的对象(无碱玻璃)不同。另外，非专利文献1中主要对试样在蚀刻液中的溶解速度(与蚀刻速度基本同义)进行了详细研究，目的不在于将板状玻璃薄板化。因此，对于蚀刻后的表面形状不重视，反而有在表面生成许多直径约50μm的凹坑的记载(Fig.8)。很明显这是在玻璃表面产生微小凹凸，导致玻璃变白浊的雾度产生，从而成为问题。另外，在非专利文献1中对在蚀刻时生成的残渣完全没有关注。可以认为这是因为HF对二氧化硅玻璃(非晶SiO₂)和石英(结晶SiO₂)的蚀刻按下式所示进行，

SiO₂+6HF→H₂SiF₆+2H₂O

在此生成的H₂SiF₆在酸性溶液中电离，

H₂SiF₆→2H⁺+SiF₆^2-

以离子的形式稳定存在，从而不生成残渣。因此，可以看出与已知产生残渣(后面也称为悬浮物质或不需要的生成物)的无碱玻璃的蚀刻是完全不同的体系。

另外，以往在将FPD用途的大型玻璃基板薄板化的蚀刻工序中，已知玻璃与蚀刻液反应，产生悬浮物，从而导致蚀刻液的性能下降。因此，在蚀刻工序中，采用如下方法：过滤悬浮物并将清洁后的蚀刻液循环，由此保持蚀刻槽内的蚀刻液的性能，从而可以长时间、连续使用蚀刻液(参考专利文献3)。

另外，关于FPD用的玻璃基板，在显示图像的特性方面强烈要求平坦性。特别是在玻璃表面产生微小凹凸、产生导致玻璃白浊的雾度最成问题。为了确保玻璃基板的表面的平坦性，已知如下方法：例如在用10～30质量％的HF、20～50质量％的H₂SO₄等强酸预研磨后，进行后研磨工序(参考专利文献4)。

另外，已知如下方法在；在用40～90％质量的H₂SO₄、0.4～4质量％的HF进行表面研磨后，用2～30质量％的HF进行后研磨(参考专利文献5)。

上述的使用预研磨和后研磨两阶段工序的方法，在预研磨工序中仅在极短时间内与玻璃接触，因此不可能将玻璃均匀地深入蚀刻。另外，有时需要经过许多工序。由于以上问题，总体上生产率差，另外需要更新设备，因此在成本方面非常不利。

另外，也已知使用以氢氟酸、氟化铵和盐酸为主成分的蚀刻液对多成分体系的FPD用玻璃基板进行蚀刻的方法(参考专利文献6)。含有氟化铵的蚀刻液，作为缓冲氢氟酸是熟知的，在半导体制造工艺中经常使用。另外，一直以来在尝试玻璃基板的薄板化，作为方法之一，已知化学研磨即通过规定组成条件的蚀刻液对玻璃基板的表面进行蚀刻(参考专利文献7)。另外，在LCD等的制造工序中，作为抗蚀剂涂布前的表面处理，已知用特定组成的蚀刻液对玻璃基板进行蚀刻(参考专利文献8的表1)。