JP3092902B2 - 薄膜付ガラス基板 - Google Patents
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Description
電極材料などに用いる薄膜付きガラス基板に関する。
している。この液晶表示パネルを備えた液晶表示装置な
どの作製を行う際に、例えば電極材料などとして、ガラ
ス基板上に直接、金属薄膜、半導体薄膜または絶縁物薄
膜などの薄膜を堆積させるケースが多く見られる。特
に、アクティブマトリクス型表示装置など、トランジス
タやMIM素子などを形成する液晶表示装置に用いられ
るガラス基板についてはその表面がよりフラットである
ことが求められてきた。
場合、ガラス基板とその上に成膜された薄膜との密着性
の不安定性により薄膜の膜剥がれの問題が生じている。
このため、従来においては、スピンコート法、CVD法
およびPVD法によりガラス基板上に成膜した絶縁物薄
膜をオーバーコート膜として用い、応力緩和を行なうこ
とにより、ガラス基板と金属薄膜との密着性を保ってき
た。この表面コート膜はかなりラフな表面モフォロジー
を有し、これにより基板と金属膜との良好な密着性を得
てきた。しかし、このオーバーコート膜の成膜は工程の
増加、コストアップの要因になっていた。
は、図9に示すように、平坦なガラス基板1上に直接、
薄膜2を成膜する際、熱的歪または、基板およびこの基
板上に堆積した薄膜からの応力3が加わると、この応力
3は界面の終端部に内部応力4として集中し、薄膜2と
ガラス基板1の密着性の弱い部分5に歪が生じていた。
この歪が膜剥がれの原因となっていた。この膜剥がれは
Al,Ta,Mo,Mo−Ta,Tiなどの低抵抗金属
を用いた場合に特に顕著に見られる。また、同様な機構
によって、Si、Geなどの単元素の半導体およびGa
As,Si−Geなどの混晶系の半導体においても膜剥
がれが見られる。さらには、SiNx,SiOxなどの
窒化物系および酸化物系の絶縁膜においても同様であ
る。
で、オーバーコート膜を用いる必要がなく、金属薄膜、
半導体薄膜、絶縁物薄膜およびそれらの積層膜が、良好
な密着性をもって直接ガラス基板上に成膜できる薄膜付
きガラス基板を提供することを目的とする。
基板は、表面が凹凸形状を有すると共に微小亀裂を有す
るように、機械的研磨されたガラス基板上に、一部が該
微小亀裂内に入り込んでいる状態で薄膜を設けたもので
あり、そのことにより上記目的が達成される。
ス基板における微小亀裂の大きさは、ガラス基板の深さ
方向に対して1nm〜1000nmの大きさである。
ラス基板における薄膜は、金属薄膜、絶縁膜および半導
体膜のうち少なくともいずれかであるか、またはそれら
の積層膜である。
ラス基板における凹凸形状は、その高さが0.01μm
〜2μm、その幅が0.05μm〜1.2μmの範囲内
である。
ラス基板における薄膜は100nm以上の膜厚を有す
る。
状を有すると共に微小亀裂を有するように機械的研磨さ
れており、ガラス基板と薄膜との間の応力や、熱的歪に
よる応力は、その表面の凹凸や微小亀裂で分散させるこ
とが可能となる。また、表面の凹凸でガラス基板と薄膜
との接触面積が増加するとともに、薄膜の一部が微小亀
裂内に入り込んでいるので、ガラス基板と薄膜の安定し
た密着性が得られる。したがって、従来のようにオーバ
ーコート膜を用いる必要がなく、ガラス基板上に直接的
に金属薄膜、半導体薄膜または絶縁物薄膜の薄膜、また
はそれらの積層薄膜を密着性良く積層することが可能と
なり、製造コストのアップの要因となっていた工程の削
減が可能になると共に、膜剥がれによる歩留り低下や、
それによる性能低下が防止される。
に機械的研磨を用いたが、薬液処理であっても、上記微
小亀裂は生じないが、上記機械的研磨と同等以上の凹凸
形状が得られて上記機械的研磨の場合と同等以上の効果
が得られる。
ラス基板の断面図である。
共に微小亀裂(以下マイクロクラックという)11を有
するように、機械的に研磨されたガラス基板12上に、
一部がマイクロクラック11内に入り込んでいる状態で
薄膜13を設けている。
て、以下に説明する。
程度の酸化鉄パウダーにより研磨すると、図2aに示す
ような高さ0.5μm〜0.9μm、幅1μm〜1.2
μm程度の凹凸形状を持つ表面モフォロジー14を有す
るガラス基板12が得られる。これにより、これらガラ
ス基板12と、その上に設けられる薄膜13との接触面
積の増加が得られる。また、これと同時に機械的衝撃に
よってガラス基板12の表面にはマイクロクラック11
が生じる。
する密着性改善に関する応力緩和機構について、以下に
説明する。
って研磨を行った図2aのガラス基板12上に直接、T
a薄膜などの金属薄膜13aを堆積した際のものであ
る。この金属薄膜13aとガラス基板12との応力15
や、熱的歪により生じた応力15は、矢印16に示すよ
うにガラス基板12と金属薄膜13aの界面にまで進
み、その表面に生じた凹凸状の表面モフォロジー14お
よびマイクロクラック11により矢印17に示すように
分散させることが可能となり、ガラス基板12と金属薄
膜13aの安定した密着性を得ることができる。
ガラス基板と、図9に示したフラットな従来の薄膜付き
ガラス基板とに対して、テープピール試験を、図3に示
すピールテストポイント(中央部と各角部)P1〜P5
について行った。
ス基板の金属薄膜をカッタナイフにより1mm間隔の升
目状に縦横にライン状の傷を付けた後に、テープを貼り
付けてそのテープを剥がすことにより金属薄膜が剥がれ
るか否かを検査する試験である。この試験において、剥
がれた升目の割合を下記の(表1)に示している。
状)の場合においては膜が剥がれたポイントはほとんど
なかった。また、従来の基板構造(無研磨ガラス:フラ
ット状)の場合では全ポイントP1〜P5において全て
の試料で膜剥がれが生じた。
は、ガラス基板12の表面に機械的な研磨を行い、この
ガラス基板12の表面モフォロジー14の凹凸制御を行
うことにより、ガラス基板12表面とこの上に堆積する
薄膜13の接触面積を増加させる効果が得られて、応力
の分散効果が得られる。また、この機械的研磨工程によ
る機械的衝撃により、ガラス基板12の最表面にマイク
ロクラック11が生じ、ガラス基板12の表面モフォロ
ジー14の凹凸変化と共にガラス界面に生じた応力の集
中を分散する効果が得られる。これにより、本実施例の
薄膜付きガラス基板構造は、従来のようにオーバーコー
ト膜を用いる必要がなく、ガラス基板12上に直接、例
えば金属薄膜または半導体薄膜、絶縁物薄膜などの薄膜
13を密着性良く積層することが可能となって、製造コ
ストアップの要因となっていた工程を削減することが可
能になると共に、膜剥がれによる歩留り低下やそれによ
る性能低下も防止することができる。
実施例について、以下に説明する。この第2実施例は、
図4aに示すように表面が凹凸形状に薬液処理されたガ
ラス基板22上に薄膜23を設けた場合である。
以下に説明する。
より薬液処理すると、図4bに示すような高さ0.01
μm〜2.0μm、幅0.05μm〜1.0μm程度の
凹凸形状を持つ表面モフォロジー21を有するガラス基
板22が得られる。これによって、ガラス基板22と、
この上に設けられる薄膜23としてのTa薄膜などの金
属薄膜23aとの接触面積の増加が得られる。
2に対する密着性改善に関する応力緩和機構について、
以下に説明する。
ッ酸により薬液処理を行ったガラス基板22上に、Ta
薄膜などの金属薄膜23aを堆積した際のものである。
これらガラス基板22と金属薄膜23aの応力24や、
熱的歪により生じた応力24は、矢印25に示すように
ガラス基板22と金属薄膜23aの界面にまで進み、表
面に生じた凹凸形状により矢印26に示すように分散さ
せることが可能となり、安定した密着性を得ることがで
きる。
きガラス基板と、図9に示したフラットな従来の薄膜付
きガラス基板とに対して、テープピール試験を、第1実
施例と同様に、図3に示すピールテストポイントP1〜
P5について行った。
ス基板の金属薄膜をカッタナイフにより1mm間隔の升
目状に縦横にライン状の傷を付けた後に、テープを貼り
付けてそのテープを剥がすことにより金属薄膜が剥がれ
るか否かを検査する試験である。このテープピール試験
において、膜が剥がれた升目の割合を下記の(表2)に
示している。
る基板構造においては、膜剥がれの生じたポイントは数
ポイントにとどまっているが、これに対して、従来の基
板構造においては全ポイントにおいて膜剥がれが生じて
いる。また、上記した第1実施例のものに比べて、凹凸
形状の幅が小さくて高さが大きいことに起因してテープ
ピール試験においても良好な結果が得られた。
は、ガラス基板22の表面を薬液処理し、このガラス基
板22の表面モフォロジー21の凹凸制御を行うことに
より、ガラス基板22表面とこの上に堆積させる薄膜2
3の接触面積を増加させる効果が得られるとともに、そ
の凹凸によって応力分散効果が得られる。これにより、
本実施例の薄膜付きガラス基板構造は、従来のようにオ
ーバーコート膜を用いる必要がなく、ガラス基板22上
に直接、例えば金属薄膜または半導体薄膜、絶縁物薄膜
などの薄膜23を密着性良く積層することが可能となっ
て、製造コストアップの要因となっていた工程を削減す
ることが可能になると共に、膜剥がれによる歩留り低下
や、それによる性能低下も防止することができる。
ウダーによる研磨ガラスとTa薄膜との組み合わせの場
合について説明を行ったが、この凹凸状の基板表面構造
は酸化鉄の他にアルミナパウダー、研磨布、酸化亜鉛、
セシウムなどによっても実現することができる。
ードフッ酸による薬液処理を行ったガラス基板22とT
a薄膜などの金属薄膜23との組み合わせの場合につい
て説明を行ったが、この凹凸状の基板表面構造は、フッ
酸、硝酸、塩酸、有機酸などの酸およびそれらを含む混
酸によっても得ることができて、安定した密着性の得ら
れる基板構造を提供することができる。また、酸および
混酸だけではなく、アルカリによっても薬液処理を行え
て基板表面に凹凸形状を生じさせることができ、これに
より、機械的研磨を行った際と同様以上にガラス基板
と、この上に堆積する薄膜との接触面積の増加が得られ
るとともに応力の分散効果が得られる。
モフォロジー14,21の凹凸変化は、基板表面の原子
間力顕微鏡像により確認することができる。この基板表
面の様子を図5〜図8に示している。また、上記第1実
施例のマイクロクラック11の存在は透過型電子顕微鏡
像により確認することができる。
板表面の凹凸形状によって薄膜との接触面積を増加させ
ることができるとともに、応力緩和効果を得ることがで
きるため、ガラス基板上に金属薄膜、半導体薄膜および
絶縁物薄膜などの薄膜や、それらの積層薄膜を、良好な
密着性をもって直接ガラス基板上に成膜することができ
て、従来、製造コストのアップ要因となっていた工程を
削減することができると共に、膜剥がれによる歩留り低
下や、それによる性能低下をも防止することができる。
の断面図である。
はaの研磨ガラス基板を用いた薄膜付きガラス基板の断
面図である。
を示す図である。
薄膜付きガラス基板の断面図、bはaの薬液処理ガラス
基板の断面図である。
面の原子間力顕微鏡像を示す図である。
像を示す図である。
薄膜を成膜した場合の従来の薄膜付きガラス基板の断面
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 表面が凹凸形状を有すると共に微小亀裂
を有するように、機械的研磨されたガラス基板上に、一
部が該微小亀裂内に入り込んでいる状態で薄膜を設けた
薄膜付きガラス基板。 - 【請求項2】 前記微小亀裂の大きさは、前記ガラス基
板の深さ方向に対して1nm〜1000nmの大きさで
ある請求項1記載の薄膜付きガラス基板。 - 【請求項3】 前記薄膜は、金属膜、絶縁膜および半導
体膜のうち少なくともいずれかであるか、またはそれら
の積層膜である請求項1または2記載の薄膜付きガラス
基板。 - 【請求項4】 前記凹凸形状は、その高さが0.01μ
m〜2μm、その幅が0.05μm〜1.2μmの範囲
内である請求項1〜3の何れかに記載の薄膜付きガラス
基板。 - 【請求項5】 前記薄膜は100nm以上の膜厚を有す
る請求項1〜4の何れかに記載の薄膜付きガラス基板。
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- 1995-06-29 JP JP07163987A patent/JP3092902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1996
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