JP6424625B2 - ガラスフィルム積層体の製造方法、ガラスフィルム積層体、電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
そして、これらのフラットパネルディスプレイにおいては、更なる薄型化へのニーズが存在している。
ガラス基板に可撓性を付与するには、ガラス基板を薄化するのが有効であり、下記特許文献1には、厚み200μm以下のガラスフィルムが提案されている。
ところが、これら電子デバイスに使用されるガラス基板を薄化すると、ガラスは脆性材料であるため、多少の応力変化により破損に至り、上述した各種電子デバイスの製造関連処理を行う際に、取扱いが大変困難であるという問題がある。
加えて、厚み200μm以下のガラスフィルムは可撓性に富むため、処理を行う際に位置決めを行い難く、パターニング時にずれ等が生じるという問題もある。
このようなガラスフィルム積層体によれば、単体では強度や剛性のないガラスフィルムを用いても、支持ガラスの剛性が高いため、処理の際にガラスフィルム積層体全体として位置決めが容易となる。
また、処理終了後は、ガラスフィルムを支持ガラスから剥離することが可能となっている。
ガラスフィルム積層体の厚みを従来のガラス基板の厚みと同一とすれば、従来のガラス基板用の電子デバイス製造ラインを共用して、電子デバイスを製造することも可能になる。
また、オープン泡14aに入り込んだレジスト液はその後固化されるが、その固化したレジスト液によって、オープン泡14aが存在する部位のガラスフィルム10と支持ガラス12が固着するという問題があった。
さらに、レジスト液で固着したガラスフィルム積層体1は、支持ガラス12とガラスフィルム10を分離するときに、その固着した部位がうまく剥がせずに、ガラスフィルム10の破損を招き、ガラスフィルム10の歩留まりが悪化するとともに、ガラスフィルム積層体1から得たガラスフィルム10の良品率も悪化するという問題があった。
そこで、レジスト液による支持ガラスとガラスフィルムの固着を防止することにより、ガラスフィルムの剥離時における破損の発生を抑制して、ガラスフィルムの歩留まりおよび良品率の向上を図ることが望まれていた。
これにより、レジスト工程の際にガラスフィルムと支持体の界面にレジスト液が浸透するのを防止でき、ひいては、ガラスフィルムと支持体の固着を防止して、ガラスフィルムが剥離時に破損するのを防止することができる。
また、ガラスフィルムおよび支持体の周辺部以外の部位の異物を除去することによって、ガラスフィルムの良品率を向上させることができる。
これにより、製造関連処理後のガラスフィルムの歩留まりを向上させることができる。
これにより、製造関連処理後のガラスフィルムの歩留まりを確実に向上させることができる。
本発明に係るガラスフィルム積層体1の製造方法では、図1に示すように、第1の工程において、支持体11上にガラスフィルム10を積層することによりガラスフィルム積層体1が作製される。
ガラスフィルム10にアルカリ成分が含有されていると、表面において陽イオンの脱落が発生し、いわゆるソーダ吹きの現象が生じ、構造的に粗となる。この場合、ガラスフィルム10を湾曲させて使用していると、経年劣化により粗となった部分から破損する可能性がある。
尚、ここでいう無アルカリガラスとは、アルカリ成分(アルカリ金属酸化物)が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ成分が3000ppm以下のガラスのことである。
本発明で用いる無アルカリガラスのアルカリ成分の含有量は、好ましくは1000ppm以下であり、より好ましくは500ppm以下、更に好ましくは300ppm以下である。
これにより、ガラスフィルム10の厚みをより薄くして、適切な可撓性を付与することができる。
厚みをより薄くしたガラスフィルム10は、ハンドリング性が困難で、かつ、位置決めミスやパターニング時の撓み等の問題が生じやすいが、後述する支持体11を使用することでパターニング等の製造関連処理等を容易に行うことができる。
尚、ガラスフィルム10の厚みが5μm未満であると、ガラスフィルム10の強度が不足がちになり、支持体11からガラスフィルム10を剥離し難くなるおそれがある。
支持ガラス12は、ガラスフィルム10と同様、ケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が用いられる。
支持ガラス12については、ガラスフィルム10との30〜380℃における熱膨張係数の差が、5×10−7/℃以内のガラスを使用することが好ましい。
そして、膨張率の差を抑える観点から、支持ガラス12とガラスフィルム10とは、同一の組成を有するガラスを使用することが最も好ましい。
支持ガラス12の厚みは、400μm以上であることが好ましい。支持ガラス12の厚みが400μm未満であると、支持ガラス12を単体で取り扱う場合に、強度の面で問題が生じるおそれがある。支持ガラス12の厚みは、400〜700μmであることが好ましく、500〜700μmであることが最も好ましい。
これにより、支持ガラス12でガラスフィルム10を確実に支持することが可能となるとともに、支持ガラス12からガラスフィルム10を剥離する際に生じ得るガラスフィルム10の破損を効果的に抑制することが可能となる。
尚、後述するレジスト液の塗布時(第3の工程)等に、図示しないセッター上に、ガラスフィルム積層体1を載置する場合は、支持ガラス12の厚みは400μm未満(例えば300μm等、ガラスフィルム10と同一の厚み)でも良い。
特に、図2に示すオーバーフローダウンドロー法は、成形時にガラス板の両面が、成形部材と接触しない成形法であり、得られたガラス板の両面(透光面)には傷が生じ難く、研磨しなくても高い表面品位を得ることができる。無論、本発明に使用されるガラスフィルム10および支持ガラス12は、フロート法やスロットダウンドロー法、ロールアウト法、アップドロー法、リドロー法等によって成形されたものであってもよい。
図2に示すオーバーフローダウンドロー法において、断面が楔型の成形体20の下端部21から流下した直後のガラスリボンGは、冷却ローラ22によって幅方向の収縮が規制されながら下方へ引き伸ばされて所定の厚みまで薄くなる。次に、前記所定厚みに達したガラスリボンGを図示しない徐冷炉(アニーラ)で徐々に冷却し、ガラスリボンGの熱歪を除き、ガラスリボンGを所定寸法に切断することにより、ガラスフィルム10および支持ガラス12が夫々成形される。
接触面10aは、支持ガラス12と積層するときに、該支持ガラス12と相対し接触する側の面である。
また、有効面10bは、接触面10aとは反対側の面であって、素子の形成等の製造関連処理が施される側の面である。
接触面12aは、ガラスフィルム10と積層するときに、該ガラスフィルム10と相対し接触する側の面である。
また、搬送面12bは、接触面12aとは反対側の面であって、ガラスフィルム積層体1が搬送ローラ上を搬送されるときに、該搬送ローラに接する側の面である。
この場合、支持ガラス12のガラスフィルム10からの食み出し量は、0.5〜10mmであることが好ましく、0.5〜1mmであることがより好ましい。
支持ガラス12の食み出し量を少なくすることで、ガラスフィルム10の有効面10bの面積をより広く確保することができる。
ガラスフィルム10と支持ガラス12とを接着剤無しで強固に積層するためには、本発明において使用するガラスフィルム10および支持ガラス12の夫々の接触面10a・12aの表面粗さRaは、夫々1.0nm以下であることが好ましく、0.5nm以下であることがより好ましく、0.2nm以下であることが最も好ましい。
本実施形態では、ガラスフィルム10と支持ガラス12の相互に接触する側の面の表面粗さRaを夫々2.0nm以下としており、第1の工程では、相互に接触する側の面の表面粗さRaが夫々2.0nm以下であるガラスフィルム10と支持ガラス12とを積層して、ガラスフィルム10を支持ガラス12に対して強固に固定することにより、ガラスフィルム積層体1が作製される。
図4(a)に示すように、ガラスフィルム10の表面(接触面10a)と支持ガラス12の表面(接触面12a)に形成された水酸基同士の水素結合により引き付けあうと考えられる。あるいは、図4(b)のようにガラスフィルム10と支持ガラス12の界面13に存在する水分子を介在して水素結合が形成されることによりガラスフィルム10と支持ガラス12とが互いに固着することもあると考えられている。
図16に示す如く、ガラスフィルム10と支持ガラス12を積層するときに界面13に異物があると、その異物によりガラスフィルム10と支持ガラス12が局所的に密着せず、ガラスフィルム積層体1の界面13に気泡14が形成される場合がある。
即ち、ガラスフィルム10の接触面10aおよび支持ガラス12の接触面12aにおける異物を確実に除去すれば、界面13に気泡14が形成されるのを防止できる。
オープン泡14aとは、ガラスフィルム積層体1におけるガラスフィルム10と支持ガラス12の界面13に存在する気泡14のうち、ガラスフィルム10の端辺10cに接している気泡のことをいい、外部と連通している。またクローズ泡14bは、ガラスフィルム10の端辺10cに接しておらず、外部とも連通していない。
尚、ガラスフィルム10の周辺部10dとは、図7(a)に示すように、ガラスフィルム10の接触面10aにおける4つの各端辺10c・10c・・・から所定の幅Lの範囲(右上がりの斜線を付した範囲)を指し、支持ガラス12の周辺部12dとは、図7(b)に示すように、支持ガラス12の接触面12aにおける4つの各端辺12c・12c・・・から所定の幅Mの範囲(右下がりの斜線を付した範囲)を指す。
尚、ガラスフィルム10の周辺部10dと支持ガラス12の周辺部12dとは範囲が完全に一致している必要はなく、ガラスフィルム10の周辺部10dが支持ガラス12の周辺部12dよりも食み出していても良く、逆に、支持ガラス12の周辺部12dがガラスフィルム10の周辺部10dよりも食み出していても良い。
即ち、オープン泡14aを確実に防止するためには、周辺部1dにおけるクローズ泡14bの形成をも防止する必要がある。
このため、本発明に係るガラスフィルム積層体1の製造方法では、超音波印加工程(STEP−1−1)および洗浄工程(STEP−1−2)によって、周辺部10d・12dに存在する異物を確実に除去して、周辺部1dに異物がないようにする構成としている。そして、本発明に係るガラスフィルム積層体1は、周辺部1dにオープン泡14aが存在しないように作製され、図8(b)に示すように、ガラスフィルム10の端辺10c・10c・・・が、支持ガラス12の接触面12aに対して隙間なく接している。
具体的には、気泡の円換算時直径が5mm以上のものが、10000個/m2以下であることが好ましく、1000個/m2以下であることがより好ましく、100個/m2以下であることがさらに好ましく、10個/m2以下であることが最も好ましい。
これは、素子(電子デバイス)の製造関連処理等を行う際には平滑性が求められるため、周辺部10d以外のクローズ泡14bについても少ない方が好ましいことによる。
これは、周辺部10d以外のクローズ泡14bの個数を可及的に少なくしようとすると、洗浄等に時間を要するからであり、ガラスフィルム積層体の作製時にコストがアップするおそれがあることによる。周辺部10d以外のクローズ泡14b泡個数は、0.5個/m2以上であることが好ましく、1個/m2以上であることがより好ましく、2個/m2以上であることがさらに好ましい。
これは、ガラスフィルム10の端辺10cから10mm未満の位置で生じた気泡14は、オープン泡14aとなる可能性が特に高く、また、その範囲で生じたクローズ泡14bは、外部からの応力や経時変化等により位置がずれることでオープン泡14aに変化する可能性があることによる。
さらに、ガラスフィルム10の端辺10cから10mm以上内側に存在する異物は、オープン泡14aの要因となりにくいことによる。
これは、周辺部10d・12dよりもさらに内側に存在する異物まで除去しておくことで、ガラスフィルム10の良品率向上に寄与することができることによる。
ホーン型超音波発生器30は、槽タイプの超音波発生器に比して、局所的により強力な超音波USを印加することができるという点で、ガラスフィルム10および支持ガラス12の表面に付着している異物を除去する用途に好適である。特にホーン型超音波発生器30を使用した場合、通常の擦り洗いでは取り除くことができないような表面に付着したガラス粉等を除去することができる。
そして、ホーン型超音波発生器30を用いて、所定の幅LやMの範囲のみに超音波USを印加する構成とすれば、超音波USの印加作業に要する時間の短縮を図ることができ、効率良くオープン泡14aの発生を防止することができる。
本実施形態では、ガラスフィルム10および支持ガラス12を浸す液体31として純水を使用している。ガラスフィルム10および支持ガラス12を浸す液体31としては、純粋以外の液体を使用することも可能であり、例えば、エタノール等を使用してもよい。
このオープン泡検査工程(STEP−2)では、図10に示すような周辺部1dにオープン泡14aが存在するガラスフィルム積層体1を不良品として排除する。
このような構成により、オープン泡14aが生じているガラスフィルム積層体1を排除することができ、またこれにより、ガラスフィルム10の歩留まりを向上させることができる。
クローズ泡14bは、検査時においてガラスフィルム10の端辺10cに接していないが、経時変化や外力等の影響で、端辺10cに接する位置に移動する可能性があるものであり、検査後にオープン泡14aに変化する可能性を有しているものである。
このため、本発明に係るガラスフィルム積層体1の製造方法では、(STEP−2)において、図11に示すような周辺部1dにクローズ泡14bが存在するガラスフィルム積層体1も不良品として排除する構成としている。
尚、オープン泡検査工程(STEP−2)で不良品と判定されたガラスフィルム積層体1は、ガラスフィルム10と支持ガラス12に分離し、第1の工程に戻すことで、それぞれ再利用することができる。
尚、図13に示す形態では、カバーガラス43とガラスフィルム10とを直接接着しているが、適宜公知のガラスフリットやスペーサ等を使用してカバーガラス43とガラスフィルム10とを接着しても良い。
これにより、作製された電子デバイス50の周辺環境の温度が変化したとしても、膨張率の差による熱反りやガラスフィルム10およびカバーガラス43の割れ等が生じ難く、破損し難い電子デバイス50とすることが可能となる。
そして、膨張率の差を抑える観点から、カバーガラス43とガラスフィルム10とは、同一の組成を有するガラスを使用することが最も好ましい。
支持ガラス12から電子デバイス50を剥離するときには、ガラスフィルム10と支持ガラス12との界面13に楔体(図示せず)を挿入しながら、ガラスフィルム10の端部を支持ガラス12から離間する方向に引っ張ることで、電子デバイス50(ガラスフィルム10)を剥離することができる。
そして、本発明に係るガラスフィルム積層体1の製造方法のように、ガラスフィルム10の破損を抑制する構成とすることによって、支持ガラス12の再利用率も向上させることができ、ガラスフィルム積層体1のコスト削減にも寄与することができる。
このような構成により、ガラスフィルム積層体1の周辺部1dにオープン泡14aが生じるのを防止することができる。
これにより、レジスト工程(第3の工程)の際にガラスフィルム10と支持ガラス12の界面13にレジスト液42が浸透するのを防止でき、ひいては、ガラスフィルム10と支持ガラス12の固着を防止して、剥離時にガラスフィルム10が破損するのを防止することができる。
本実験では、日本電気硝子株式会社製の薄板ガラス(製品名:OA−10G)を用いて、350mm×450mm×0.2mmのものをガラスフィルムとして使用し、360mm×460mm×0.5mmのものを支持ガラスとして使用した。
そして、上記仕様のガラスフィルムおよび支持ガラスを用いて、実施例1〜実施例3に係るガラスフィルム積層体1と、比較例1に係るガラスフィルム積層体1が任意の割合で混在した合計4種類のガラスフィルム積層体をそれぞれ100枚作製した。
また各接触面10a・12aの洗浄は、ガラスフィルム10および支持ガラス12にアルカリ性洗剤を添加した洗浄液を掛けながら、ウレタン製スポンジで擦り洗いすることで行った。
そして、実施例1に係るガラスフィルム積層体1に対しては、界面13内の気泡14の個数のみにより、良否判定を行った。
尚、界面13内の気泡14の個数による検査では、気泡14の個数が100個/m2以下の場合に良品と判定した(以下同じ)。
そして、実施例2に係るガラスフィルム積層体1に対しては、界面13内の気泡14の個数のみにより、良否判定を行った。
そして、実施例3に係るガラスフィルム積層体1に対しては、まず、界面13内の気泡14の個数をカウントして、良否判定を行うとともに、周辺部1d(L=10mm)におけるオープン泡14aおよびクローズ泡14bの有無を検査することで、さらに良否の判定を行った。
そして、比較例1に係るガラスフィルム積層体1に対しては、界面13内の気泡14の個数のみによって、良否判定を行った。
1d 周辺部
10 ガラスフィルム
10c 端辺
10d 周辺部
12 支持ガラス
12d 周辺部
14 気泡
14a オープン泡
14b クローズ泡
30 ホーン型超音波発生器
31 液体
32 槽(超音波洗浄槽)
Claims (12)
- 支持体上にガラスフィルムを積層して作製されるガラスフィルム積層体の製造方法であって、
前記ガラスフィルムと前記支持体の少なくとも周辺部に液体を介して超音波を印加する超音波印加工程と、
前記超音波印加工程を経た前記ガラスフィルムと前記支持体を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程を経た前記支持体上に前記ガラスフィルムを積層してガラスフィルム積層体を作製する積層工程と、
を備え、
前記支持体は、支持ガラスであり、
前記超音波印加工程において、ホーン型超音波発生器を用いて、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスの前記周辺部のみに超音波を印加する、
ことを特徴とするガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルムと前記支持ガラスを超音波洗浄槽の内部において液体に浸し、前記超音波洗浄槽により、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスの全体に超音波洗浄を行う超音波洗浄工程を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルムと前記支持ガラスの界面に存在する気泡であって、前記ガラスフィルムの端辺に接する気泡であるオープン泡の有無を検査するオープン泡検査工程をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記オープン泡検査工程において、
前記ガラスフィルムの周辺部に対応した前記ガラスフィルム積層体の周辺部における前記オープン泡以外の気泡の有無をさらに検査する、
ことを特徴とする請求項3に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルム積層体の周辺部は、
前記ガラスフィルムの端辺から10mm以上の幅である、
ことを特徴とする請求項4に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルム積層体の周辺部以外の気泡の個数が、
0.1個/m2以上かつ10000個/m2以下である、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 支持体上にガラスフィルムを積層して作製されるガラスフィルム積層体の製造方法であって、
前記ガラスフィルムと前記支持体の少なくとも周辺部に液体を介して超音波を印加する超音波印加工程と、
前記超音波印加工程を経た前記ガラスフィルムと前記支持体を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程を経た前記支持体上に前記ガラスフィルムを積層してガラスフィルム積層体を作製する積層工程と、
を備え、
前記支持体は、支持ガラスであり、
前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルムと前記支持ガラスの界面に存在する気泡であって、前記ガラスフィルムの端辺に接する気泡であるオープン泡の有無を検査するオープン泡検査工程をさらに備える、
ことを特徴とするガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記オープン泡検査工程において、
前記ガラスフィルムの周辺部に対応した前記ガラスフィルム積層体の周辺部における前記オープン泡以外の気泡の有無をさらに検査する、
ことを特徴とする請求項7に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルム積層体の周辺部は、
前記ガラスフィルムの端辺から10mm以上の幅である、
ことを特徴とする請求項8に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - 前記ガラスフィルム積層体の周辺部以外の気泡の個数が、
0.1個/m 2 以上かつ10000個/m 2 以下である、
ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載のガラスフィルム積層体の製造方法。 - ガラスフィルムと支持ガラスとを直接積層して作製されるガラスフィルム積層体であって、
前記ガラスフィルムは、
前記ガラスフィルムの全ての端辺から10mm以上の幅で、隙間なく前記支持ガラスと接しており、
前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルムと前記支持ガラスが隙間なく接している部位以外の部位における気泡の個数が、
0.1個/m 2 以上かつ10000個/m 2 以下である、
ことを特徴とするガラスフィルム積層体。 - 電子デバイス製造関連処理前に支持体上にガラスフィルムを積層してガラスフィルム積層体を作製する積層工程と、
前記ガラスフィルム積層体における前記ガラスフィルムへ電子デバイス製造関連処理を行うことで前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルム上に素子を形成し、封止基板で前記素子を封止して支持体付電子デバイスを作製する工程と、
前記支持体付電子デバイスにおける電子デバイス製造関連処理後の前記ガラスフィルムを前記支持体から剥がして電子デバイスを製造する工程と、
を有する電子デバイスの製造方法であって、
前記積層工程は、
請求項1〜請求項10のいずれかに記載のガラスフィルム積層体の製造方法によりガラスフィルム積層体を作製する工程である、
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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