KR101909797B1 - 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 유리 기판 표면의 청정성을 효율적으로 향상시킬 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다. 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판을 절단하는 절단 공정과, 절단 공정에서 절단된 유리 기판의 절단면인 절단 단부면을 가공하는 단부면 가공 공정과, 절단 공정에서 절단된 유리 기판의 주표면을 처리하는 표면 처리 공정을 구비한다. 단부면 가공 공정은, 절단 단부면에 연삭액을 공급하면서 절단 단부면의 형상을 가공한다. 표면 처리 공정은, pH10 미만의 알칼리성 액제를 주표면에 도포하면서, 단부면 가공 공정과 동시에 행해진다.

Description

유리 기판의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING GLASS SUBSTRATE}
본 발명은 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 사용되는 유리 기판은, 표면에 높은 평탄도가 요구된다. 통상, 이러한 유리 기판은 오버플로우 다운드로우법에 의해 제조된다. 오버플로우 다운드로우법에서는, 특허문헌 1(미국 특허 제3,338,696호)에 기재되어 있는 바와 같이, 성형체의 상면의 홈에 유입되어 홈으로부터 넘쳐나온 용융 유리가, 성형체의 양측면을 타고 흘러내려, 성형체의 하단부에서 합류하여 유리 리본이 성형된다. 성형된 유리 리본은 하방으로 인장되면서 서냉된다. 냉각된 유리 리본은, 소정의 치수로 절단되어 유리 기판이 얻어진다.
그 후, 유리 기판의 절단면을 연삭 및 연마하는 단부면 가공이 행해진다. 유리 기판의 단부면 가공에서는, 유리의 미소한 파편인 파유리가 단부면으로부터 발생하여, 유리 기판의 표면에 부착되는 경우가 있다. 유리 기판의 표면에 부착된 파유리는, 표면에 형성되는 TFT 배선 등의 단선 및 박리의 원인으로 되므로, 표면으로부터 가능한 한 제거되는 것이 바람직하다. 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2008-87135호 공보)에는, 유리 기판 표면의 중앙부로부터 단부면측을 향하여 커튼 형상으로 물을 분출시킴으로써, 단부면 가공시에 발생하는 파유리가 유리 기판 표면에 부착되는 것을 억제하는 방법이 개시되어 있다.
미국 특허 제3,338,696호 일본 특허 공개 제2008-87135호 공보
그러나, 상기 방법에서는 단부면 근방의 표면에 대한 파유리의 부착은 억제되지만, 표면의 중앙부에 대한 파유리의 부착이 충분히 억제되지 않을 우려가 있다. 또한, 유리 기판의 표면을 향하여 물을 분출시키므로, 단부면 가공 중에 유리 기판의 단부면이 진동하여, 단부면 가공의 정밀도가 저하될 우려가 있다.
또한, 최근, 유리 기판의 대형화 및 박형화가 진행되어, 한 변의 치수가 2000mm를 초과하는 대형 유리 기판이, 고정밀 디스플레이용 유리 기판으로서 제조되고 있다. 고정밀 디스플레이용 유리 기판의 표면에는, 종래보다 세선화 및 고밀도화된 TFT 배선 전극의 패턴이 형성되므로, 종래의 디스플레이용 유리 기판에서는 문제시되고 있지 않았던 레벨의 미소한 파유리가 표면에 부착되어도, 제품의 품질에 문제가 발생할 우려가 있다. 또한, 대형 유리 기판의 제조 공정에서는, 생산성 향상을 위해 유리 기판의 단부면을 고속으로 가공할 필요가 있으므로, 단부면 가공시에 파유리가 발생하여 비산하기 쉬워진다. 이와 같이, 고정밀 디스플레이용의 대형 유리 기판의 표면에는 높은 청정성이 요구되므로, 유리 기판의 제조 공정에 있어서 유리 기판의 표면에 부착된 파유리를 효율적으로 제거하는 방법이 필요해지고 있다.
따라서, 본 발명은 유리 기판 표면의 청정성을 효율적으로 향상시킬 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판을 절단하는 절단 공정과, 절단 공정에서 절단된 유리 기판의 절단면인 절단 단부면을 가공하는 단부면 가공 공정과, 절단 공정에서 절단된 유리 기판의 주표면을 처리하는 표면 처리 공정을 구비한다. 단부면 가공 공정은, 절단 단부면에 연삭액을 공급하면서 절단 단부면의 형상을 가공한다. 표면 처리 공정은, pH10 미만의 알칼리성 액제를 주표면에 도포하면서, 단부면 가공 공정과 동시에 행해진다.
또한, 알칼리성 액제는 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 연삭액은 알칼리성 액제이며, 또한 20℃에 있어서 30mN/m 내지 50mN/m의 표면 장력을 갖도록 계면 활성제의 함유량이 조정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 유리 기판의 제조 방법은, 표면 처리 공정 후, 알칼리성 액제와는 상이한 세정액을 사용하여 유리 기판을 세정하는 세정 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 유리 기판은, SiO2를 50질량％ 내지 70질량％ 포함하고, 또한 Al2O3을 10질량％ 내지 25질량％ 포함하는, 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리알루미노실리케이트 유리인 것이 바람직하다.
또한, 유리 기판은 오버플로우 다운드로우법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
또한, 유리 기판은, 한 쌍의 주표면인 소자 형성면 및 조면화면을 갖는 디스플레이용 유리 기판인 것이 바람직하다. 이 경우, 조면화면은, 습식 에칭 처리에 의해 산술 평균 조도 Ra가 0.3nm 내지 0.7nm로 되도록 조면화되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판 표면의 청정성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 유리 기판의 단면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 연삭된 절단 단부면을 갖는 유리 기판의 단면도이다.
도 4는 유리 기판의 소자 형성면측의 평면도이다.
도 5는 SiO2 및 Al2O3의 제타 전위의 pH 의존성을 나타내는 그래프이다.
(1) 유리 기판의 제조 방법의 개략
본 발명의 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법에 의해 제조되는 유리 기판(10)은, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 및 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조에 사용된다. 유리 기판(10)은 태양 전지 패널의 제조에도 사용된다. 유리 기판(10)은, 예를 들어 0.1mm 내지 1.1mm의 두께를 갖고, 또한 세로 360mm 내지 3000mm 및 가로 460mm 내지 3200mm의 사이즈를 갖는다.
도 1은 유리 기판(10)의 단면도이다. 유리 기판(10)은, 한쪽 주표면인 소자 형성면(12)과, 다른쪽 주표면인 조면화면(14)을 갖는다. 소자 형성면(12)은, FPD의 제조 공정에 있어서, TFT 등의 반도체 소자가 형성되는 면이다. 소자 형성면(12)은, 예를 들어 저온 폴리실리콘 반도체 또는 산화물 반도체가 형성되는 면이며, 저온 폴리실리콘 박막, ITO(Indium Thin Oxide) 박막, 및 컬러 필터 등을 포함하는 복수층의 박막이 형성되는 면이다. 고정밀ㆍ고해상도에 적합한 디스플레이용 TFT 패널에서는, TFT의 게이트 절연막의 두께는 100nm 미만이다. 예를 들어, 게이트 절연막의 두께가 50nm 미만인 TFT 패널의 개발ㆍ제조도 진행되고 있다. 이러한 TFT 패널에서는 게이트 절연막뿐만 아니라, 반도체 소자를 형성하는 각 층의 막 두께도 얇다. 그로 인해, 소자 형성면(12)은, Ra(산술 평균 조도: JIS B 0601:2001)가 0.2nm 이하인 극히 매끄러운 면이다. 소자 형성면(12)에 TFT가 형성된 유리 기판(10)은, 바람직하게는 배선의 최소 선폭이 4㎛ 미만이고, 게이트 절연막의 막 두께가 100nm 미만인 회로를 갖는다. TFT 패널에 사용되는 전극의 재료는 Ti-Cu 및 Mo-Cu 등의 Cu계 재료이다.
조면화면(14)은, 유리 기판(10)의 제조 공정에 있어서, 에칭 처리에 의해 미소한 요철이 형성되는 면이다. 조면화면(14)은, 산술 평균 조도 Ra가 0.3nm 내지 0.7nm로 되도록 조면화되어 있다. 에칭 처리는, 예를 들어 건식 에칭 처리 및 습식 에칭 처리이다. 또한, 조면화면(14)은, 원하는 표면 상태를 형성할 수 있으면, 에칭 처리 이외의 표면 처리에 의해 요철이 형성되어도 된다. 예를 들어, 조면화면(14)은 테이프 연마, 브러시 연마, 패드 연마, 지립 연마 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 물리 연마에 의해 요철이 형성되어도 된다.
유리 기판(10)에 사용되는 유리는, 이하의 조성을 갖는 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리알루미노실리케이트 유리이다.
(a) SiO2: 50질량％ 내지 70질량％,
(b) Al2O3: 10질량％ 내지 25질량％,
(c) B2O3: 0질량％ 내지 18질량％,
(d) MgO: 0질량％ 내지 10질량％,
(e) CaO: 0질량％ 내지 20질량％,
(f) SrO: 0질량％ 내지 20질량％,
(g) BaO: 0질량％ 내지 10질량％,
(h) RO: 5질량％ 내지 20질량％(R은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 1종임),
(i) R'2O: 0질량％ 내지 2.0질량％(R'는 Li, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종임),
(j) SnO2, Fe2O3 및 CeO2로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 산화물.
또한, 상기 조성을 갖는 유리는, 0.1질량％ 미만의 범위에서, 그 밖의 미량 성분의 존재가 허용된다.
이어서, 오버플로우 다운드로우법을 사용하는 FPD용 유리 기판(10)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 도 2는 유리 기판(10)의 제조 공정을 나타내는 흐름도의 일례이다. 유리 기판(10)의 제조 공정은, 주로 성형 공정(스텝 S1)과, 서냉 공정(스텝2)과, 판 채취 공정(스텝 S3)과, 절단 공정(스텝 S4)과, 단부면 가공 공정(스텝 S5)과, 표면 처리 공정(스텝 S6)과, 조면화 공정(스텝 S7)과, 세정 공정(스텝 S8)과, 검사 공정(스텝 S9)과, 곤포 공정(스텝 S10)을 포함한다.
성형 공정 S1에서는, 유리 원료를 가열하여 얻어진 용융 유리로부터, 오버플로우 다운드로우법에 의해 시트 형상의 유리 리본이 성형된다. 구체적으로는, 성형 셀의 상부로부터 넘쳐 분류된 용융 유리가, 성형 셀의 양측면을 따라 하방으로 흘러, 성형 셀의 하단부에서 합류함으로써 유리 리본이 연속적으로 성형된다. 용융 유리는, 성형 공정 S1에 유입되기 전에, 오버플로우 다운드로우법에 의한 성형에 적합한 온도, 예를 들어 1200℃까지 냉각된다.
서냉 공정 S2에서는, 성형 공정 S1에서 성형된 유리 리본이, 변형 및 휨이 발생하지 않도록 온도 관리되면서, 유리 서냉점 이하까지 서냉된다. 서냉 공정 S2에서는, 유리 리본은 하방으로 반송되면서 냉각된다.
판 채취 공정 S3에서는, 서냉 공정 S2에서 서냉된 유리 리본이, 소정의 길이마다 절단되고, 또한 단부 영역이 절단되어, 소판 유리가 얻어진다. 단부 영역은, 유리 리본의 폭 방향의 양단부에 형성되며, 유리 리본의 폭 방향의 중앙 영역과 비교하여 두꺼운 영역이다. 판 채취 공정 S3에 의해 얻어진 소판 유리는, 합지와 함께 교대로 적층되어, 절단 공정 S4로 반송된다.
절단 공정 S4에서는, 판 채취 공정 S3에서 얻어진 소판 유리가, 소정의 크기로 절단되어, 제품 사이즈의 유리 기판(10)이 얻어진다. 소판 유리는, 예를 들어 레이저를 사용하여 절단된다.
단부면 가공 공정 S5에서는, 절단 공정 S4에서 얻어진 유리 기판(10)의 단부면을 가공한다. 단부면 가공 공정 S5에서 가공되는 단부면은, 절단 공정 S4에 있어서 절단된 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)이다. 단부면 가공 공정 S5는, 주로 연삭 공정과 연마 공정을 포함한다. 연삭 공정은, 절단 단부면(16)에 연삭액을 공급하면서 절단 단부면(16)을 연삭하여, 절단 단부면(16)을 R 형상으로 가공하는 공정이다. 도 3은 연삭 공정에 있어서 연삭된 절단 단부면(16)을 갖는 유리 기판(10)의 단면도이다. 연마 공정은, 연삭 공정에서 연삭된 절단 단부면(16)의 산술 평균 조도 Ra가 0.1㎛ 이하로 되도록 절단 단부면(16)을 연마하는 공정이다.
표면 처리 공정 S6에서는, 절단 공정 S4에서 얻어진 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에, pH10 미만의 알칼리성 액제를 도포하여 소자 형성면(12)을 표면 처리한다. 표면 처리 공정 S6은, 단부면 가공 공정 S5와 동시에 행해진다. 구체적으로는, 표면 처리 공정 S6에 있어서 알칼리성 액제를 소자 형성면(12)에 도포하는 공정과, 단부면 가공 공정 S5에 있어서 연삭액을 사용하여 절단 단부면(16)을 연삭하는 연삭 공정이 동시에 행해진다. 또한, 표면 처리 공정 S6에서는, 단부면 가공 공정 S5의 연삭 공정 완료 후, 소자 형성면(12)에 도포된 알칼리성 액제가 제거된다.
조면화 공정 S7에서는, 단부면 가공 공정 S5 및 표면 처리 공정 S6을 거친 유리 기판(10)의 조면화면(14)의 표면 조도를 증가시키는 표면 처리가 행해진다. 조면화 공정 S7에서 행해지는 표면 처리는, 예를 들어 습식 에칭 처리이다.
세정 공정 S8에서는, 조면화 공정 S7을 거친 유리 기판(10)을 세정액으로 세정한다. 세정액은, 표면 처리 공정 S6에서 사용되는 알칼리성 액제와는 상이한 액제이다. 또한, 단부면 가공 공정 S5에 있어서 유리 기판(10)의 주표면에 연삭액이 부착되어 젖은 상태로 된 유리 기판(10)은, 세정 공정 S8이 종료될 때까지 건조시키지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 세정 공정 S8이 종료되기 전에 건조시켜 버리면, 연삭액에 포함되는 성분이 석출되어 유리 기판(10)의 주표면에 고착될 우려가 있기 때문이다.
검사 공정 S9에서는, 세정 공정 S8에서 세정된 유리 기판(10)이 검사된다. 구체적으로는, 유리 기판(10)의 주표면이 광학적으로 측정되어, 유리 기판(10)의 결함이 검지된다. 유리 기판(10)의 결함은, 예를 들어 유리 기판(10)의 주표면에 형성되는 맥리, 유리 기판(10)의 주표면에 존재하는 흠집 및 크랙, 유리 기판(10)의 주표면에 부착되어 있는 이물, 및 유리 기판(10)의 내부에 존재하고 있는 미소한 기포 등이다.
곤포 공정 S10에서는, 검사 공정 S9에서의 검사에 합격한 유리 기판(10)이, 유리 기판(10)을 보호하기 위한 합지와 교대로 팔레트 상에 적층되어, 곤포된다. 곤포된 유리 기판(10)은, FPD의 제조업자 등에 출하된다. FPD 제조업자는, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에 TFT 등의 반도체 소자를 형성하여, FPD를 제조한다.
(2) 표면 처리 공정의 상세
표면 처리 공정 S6에서 행해지는 소자 형성면(12)의 표면 처리에 대하여 설명한다. 표면 처리 공정 S6에서는, 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제가 도포된다. 알칼리성 액제는 pH10 미만의 액제이며, 또한 계면 활성제를 포함하는 액제이다. 알칼리성 액제의 pH는 8 내지 9인 것이 바람직하다. 알칼리성 액제는, 예를 들어 암모니아수이다. 또한, 알칼리성 액제는 트리에탄올아민 등의 아민계 액제여도 된다. 계면 활성제는, 예를 들어 비이온계 계면 활성제이다.
도 4는 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)측의 평면도이다. 표면 처리 공정 S6에서는, 소자 형성면(12)의 적어도 중앙 영역(12a)에 알칼리성 액제가 도포된다. 중앙 영역(12a)은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 소자 형성면(12)의 주위의 단부를 제외한 사각형의 영역이다. 중앙 영역(12a)의 단부와 소자 형성면(12)의 단부의 사이의 거리 L은, 2mm 내지 20mm이다.
소자 형성면(12)에 도포된 알칼리성 액제는, 단부면 가공 공정 S5의 연삭 공정이 완료된 후, 제거된다. 소자 형성면(12)에 부착되어 있던 알칼리성 액제는, 소자 형성면(12)에 유체를 분사함으로써, 소자 형성면(12)으로부터 제거되어도 된다. 예를 들어, 소정의 압력으로 순수를 노즐로부터 소자 형성면(12)을 향하여 분사함으로써, 알칼리성 액제가 소자 형성면(12)으로부터 제거되어도 된다. 또한, 소자 형성면(12)을 브러시로 세정함으로써, 알칼리성 액제가 소자 형성면(12)으로부터 제거되어도 된다. 어느 경우든, 알칼리성 액제를 소자 형성면(12)으로부터 제거한 후, 소자 형성면(12)에 순수를 샤워하는 등, 소자 형성면(12)의 건조를 방지하는 것이 바람직하다. 소자 형성면(12)으로부터 제거된 알칼리성 액제는 회수된다. 회수된 알칼리성 액제는, 필터를 통과시켜, 알칼리성 액제에 포함되어 있는 이물이 제거된 후에 재이용되어도 된다.
(3) 단부면 가공 공정의 상세
단부면 가공 공정 S5에서 행해지는 절단 단부면(16)의 연삭 공정에 대하여 설명한다. 단부면 가공 공정 S5의 연삭 공정에서는, 원기둥 형상의 연삭 휠을 회전시켜, 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)에 연삭 휠의 측주위면을 접촉시킨다. 이에 의해, 도 3에 도시되는 바와 같이, 절단 단부면(16)의 한 쌍의 코너부는 R 형상을 갖도록 연삭된다. 연삭 공정에서의 절단 단부면(16)의 파지 여유부는 30㎛ 내지 150㎛인 것이 바람직하다.
연삭 휠은 메탈 본드 지석으로 성형되어 있다. 메탈 본드 지석은, 복수 종류의 금속 분말 또는 합금 분말을 철계 또는 구리계 결합제로 굳혀 소결하고, 소결체의 표면에 지립을 고정하여 제조되는 지석이다. 지립은 다이아몬드, 산화알루미늄 및 탄화규소 등의 미소한 입자이다. 연삭 휠의 지립의 입도는 ＃500 내지 #600인 것이 바람직하다. 연삭 휠은 전동 모터에 의해 회전축 주위로 회전 구동한다.
연삭 공정에서는, 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)에 연삭액을 공급하면서, 연삭 휠에 의해 절단 단부면(16)이 연삭된다. 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)과, 회전하는 연삭 휠이 접촉하는 영역에는, 마찰열이 발생한다. 마찰열은, 절단 단부면(16)을 가열하여 유리 기판(10)을 변질시키는 원인으로 된다. 연삭액은, 절단 단부면(16)의 가열을 억제하는 냉각제로서 기능한다.
단부면 가공 공정 S5에서는, 연삭액으로서, 표면 처리 공정 S6에서 사용되는 알칼리성 액제와 동일한 액제가 사용된다. 연삭액이 알칼리성인 경우, 절단 단부면(16)과 연삭 휠의 간극에 연삭액이 침투되기 쉬우므로, 연삭액의 냉각 효과가 향상된다. 또한, 연삭액이 계면 활성제를 함유하는 경우, 연삭액의 표면 장력이 저하되므로, 연삭액의 침투성이 커져, 연삭액의 냉각 효과가 보다 향상된다. 또한, 연삭액의 침투성 향상의 관점에서는, 연삭액은 20℃에 있어서 30mN/m 내지 50mN/m의 표면 장력을 갖도록 계면 활성제의 함유량이 조정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 연삭액은 20℃에 있어서 30mN/ｍ 이상, 또한 48mN/m 미만의 표면 장력을 갖도록 계면 활성제의 함유량이 조정되어 있는 것이 바람직하다.
(4) 특징
유리 기판(10)으로부터 FPD를 제조하는 공정에 있어서, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에는 TFT 등의 반도체 소자, 구체적으로는 폴리실리콘 박막 및 ITO 박막 등을 포함하는 복수층의 박막이 형성된다. 반도체 소자의 배선 전극이 소자 형성면(12)에 형성될 때, 소자 형성면(12)에 이물이 부착되어 있으면, 소자 형성면(12)에 형성되는 배선 전극의 단선 및 박리의 원인으로 된다. 그로 인해, 유리 기판(10)의 제조 공정에 있어서, 소자 형성면(12)으로부터 이물을 가능한 한 제거해 두는 것이 바람직하다. 이물의 대표예로서는, 유리의 미소한 조각인 파유리를 들 수 있다. 파유리는, 주로 판 채취 공정 S3 및 절단 공정 S4에서의 유리 리본의 절단시에 있어서, 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)으로 되는 절단면에서 발생한다. 절단 단부면(16)으로부터 발생한 파유리의 일부는, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에 부착된다. 소자 형성면(12)에 부착된 파유리의 높이(소자 형성면(12)으로부터의 최대 거리)가 높을수록, 반도체 소자의 배선 전극의 형성 불량이 발생하기 쉽다. 또한, 다른 이물의 예로서는, 분위기 중에 존재하는 티끌, 먼지 및 유기물 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법에서는, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에 부착된 이물을 제거하기 위해, 표면 처리 공정 S6에 있어서, 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제가 도포된다. 알칼리성 액제의 pH는 10 미만이다. 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제가 도포됨으로써, 소자 형성면(12)에 부착된 파유리가 소자 형성면(12)으로부터 박리되어 제거된다. 이어서, 파유리가 제거되는 기구에 대하여 설명한다.
유리 기판(10)은, 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 유리 기판(10)의 유리 조성의 주성분은 SiO2 및 Al2O3이다. 그로 인해, 유리 기판(10)의 절단 단부면(16)으로부터 발생하는 파유리는, 주로 SiO2 및 Al2O3을 포함한다. 특히, 파유리의 유리 조성에서 차지하는 SiO2의 비율이 크다. 소자 형성면(12) 및 파유리가 모두 대전되어 있고, 또한 소자 형성면(12)의 전하의 부호와, 파유리의 전하의 부호가 반대로 되어 있는 경우, 파유리는, 전자기력에 의한 척력에 의해 소자 형성면(12)에 부착되기 쉬워진다.
도 5는 파유리의 주성분인 SiO2 및 Al2O3의 제타 전위(계면 동전 전위)의 pH 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 5에 있어서, 종축은 제타 전위(단위는 mV)를 나타내고, 횡축은 pH를 나타낸다. 도 5에 도시되는 바와 같이, SiO2 및 Al2O3의 제타 전위는 pH가 증가함에 따라 작아진다. 특히, SiO2의 제타 전위는, pH5 내지 6에 있어서 크게 저하되고, pH6 이상에서는 거의 일정한 음의 값(-40mV)으로 된다.
그로 인해, 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제를 도포함으로써, 소자 형성면(12)에 존재하는 SiO2, 및 파유리에 존재하는 SiO2의 제타 전위가 음의 값으로 되므로, 소자 형성면(12) 및 파유리의 표면이 음으로 대전된다. 그로 인해, 동일한 부호를 갖는 전하끼리 작용하는 전자기력의 반발력에 의해, 파유리가 소자 형성면(12)으로부터 박리되기 쉬워진다.
또한, SiO2의 제타 전위는, pH6 이상에 있어서 거의 일정하게 된다. 그러나, 소자 형성면(12)에 도포되는 알칼리성 액제를, 단부면 가공 공정 S5에서 사용되는 연삭액으로서 또 사용하는 경우, 연삭액의 침투성의 관점에서는, 연삭액은 알칼리성인 것이 바람직하다. 또한, 절단 단부면(16)에서의 유리의 변질을 억제하는 관점에서는, 연삭액은 강한 알칼리성이 아닌 것이 바람직하다. 그로 인해, 연삭액의 pH는 10 미만의 알칼리성인 것이 바람직하고, 8 내지 9의 알칼리성인 것이 보다 바람직하다. 또한, 소자 형성면(12)에 도포되는 액제도 알칼리성인 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 파유리의 주성분 중 하나인 Al2O3의 제타 전위는, pH8 이상에 있어서 음의 값으로 된다. 그로 인해, 주로 Al2O3을 포함하는 파유리를 소자 형성면(12)으로부터 박리하기 위해서는, 소자 형성면(12)에 도포되는 알칼리성 액제의 pH는 8 내지 9인 것이 바람직하다.
또한, 알칼리성 액제는 계면 활성제를 포함한다. 계면 활성제는, 소자 형성면(12)에 부착되어 있는 티끌, 먼지 및 유기물 등의, 파유리 이외의 이물을 소자 형성면(12)으로부터 박리하여 제거하는 효과를 갖는다.
또한, 소자 형성면(12)에 도포된 알칼리성 액제는, 단부면 가공 공정 S5 및 표면 처리 공정 S6의 완료 후에 브러시 등에 의해 제거된다. 세정 공정 S8에 있어서 유리 기판(10)을 세정하기 위해 사용되는 세정액은, 표면 처리 공정 S6에서 사용되는 알칼리성 액제와는 상이한 액제이다. 그로 인해, 후속 공정에의 영향을 방지하기 위해, 단부면 가공 공정 S5의 종료 후, 또한 후속 공정의 개시 전에, 소자 형성면(12)에 도포된 알칼리성 액제는 소자 형성면(12)으로부터 가능한 한 제거해 두는 것이 바람직하다. 또한, 후속 공정의 조면화 공정 S7에 있어서, 소자 형성면(12)의 반대측의 주표면인 조면화면(14)을 산성 액제를 사용하여 습식 에칭 처리하는 경우, 조면화면(14)에 부착된 알칼리성 액제는 순수에 의해 제거해 두는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제를 도포함으로써, 소자 형성면(12)에 부착되어 있는 파유리를 효율적으로 제거할 수 있다. 그로 인해, 유리 기판(10)으로부터 FPD를 제조하는 공정에 있어서, 소자 형성면(12)에 형성되는 반도체 소자의 Cu계 재료의 배선 전극의 파손 및 단선 등의 문제 발생이 억제된다.
또한, 최근, 유리 기판의 대형화 및 박형화가 진행되어, 한 변의 치수가 2000mm를 초과하는 대형 유리 기판이, 고정밀 디스플레이용 유리 기판으로서 제조되고 있다. 고정밀 디스플레이용 유리 기판의 표면에는, 종래보다 세선화 및 고밀도화된 배선 전극이 형성되므로, 종래의 디스플레이용 유리 기판에서는 문제시되고 있지 않았던 레벨의 미소한 파유리가 표면에 부착되어도, 제품의 품질에 문제가 발생할 우려가 있다. 또한, 대형 유리 기판의 제조 공정에서는, 생산성 향상을 위해 유리 기판의 단부면을 고속으로 가공할 필요가 있으므로, 단부면 가공시에 파유리가 발생하기 쉬워진다.
본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법에서는, 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제를 도포하는 공정에 의해, 유리 기판(10)이 대형이어도, 소자 형성면(12)에의 파유리의 부착을 억제할 수 있고, 또한 파유리가 부착된 경우라도 파유리를 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 소자 형성면(12) 및 파유리를 음으로 대전시킴으로써 소자 형성면(12)에의 파유리의 부착을 억제하고, 미소한 파유리여도 소자 형성면(12)에의 파유리의 부착량을 저감할 수 있다. 또한, 파유리가 소자 형성면(12)에 부착된 경우라도, 후속 공정에서의 세정 공정 S8에서 파유리를 제거할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법은, 종래의 디스플레이용 유리 기판에서는 문제시되고 있지 않았던 레벨의 미소한 파유리나 유리 파티클을, 소자 형성면(12)으로부터 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 표면 처리 공정 S6에 있어서, 계면 활성제를 포함하는 알칼리성 액제를 사용함으로써, 소자 형성면(12)에 부착된 유기물도 제거할 수 있다.
(5) 변형예
(5-1) 변형예 A
본 실시 형태의 표면 처리 공정 S6에서는, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)에 알칼리성 액제가 도포된다. 그러나, 표면 처리 공정 S6에 있어서, 유리 기판(10)의 조면화면(14)에도 알칼리성 액제가 도포되어도 된다. 조면화면(14)에 알칼리성 액제를 도포함으로써, 조면화면(14)에 부착되어 있는 파유리가 제거된다. 또한, 유리 기판(10)의 소자 형성면(12) 및 조면화면(14)에 알칼리성 액제를 도포하기 위해, 유리 기판(10)을 알칼리성 액제 중에 침지해도 된다.
본 변형예에서는 소자 형성면(12)의 반대측의 주표면인 조면화면(14)에 알칼리성 액제를 도포함으로써, 조면화면(14)에의 파유리의 부착을 억제할 수 있고, 조면화 공정 S7에 있어서, 조면화면(14)에서의 국소적인 에칭 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 계면 활성제를 포함하는 알칼리성 액제를 사용함으로써, 조면화면(14)에 부착된 유기물도 제거할 수 있고, 유기물이 마스크로서 작용함으로써 발생하는 에칭 불균일의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의해, 조면화면(14)의 중앙 영역의 산술 평균 조도 Ra를 0.4nm 내지 0.6nm의 범위 내로 하는 것이 가능하게 된다. 조면화면(14)의 중앙 영역은, 소자 형성면(12)의 중앙 영역(12a)의 반대측의 영역이다.
또한, 조면화면(14)의 조면화 처리는, 산성 액제를 사용한 습식 에칭 처리에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 조면화면(14)의 조면화 처리에 있어서, 유리 기판(10)의 온도가 상승하여 유리 기판(10)의 소자 형성면(12)이 건조되지 않도록, 조면화면(14)에 도포되는 산성 액제의 온도는 50℃ 이하인 것이 바람직하고, 30℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(5-2) 변형예 B
본 실시 형태의 단부면 가공 공정 S5의 연삭 공정은, 절단 단부면(16)에 연삭액을 공급하면서 절단 단부면(16)을 연삭하여, 절단 단부면(16)을 R 형상으로 가공하는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 연삭액으로서, 표면 처리 공정 S6에서 사용되는 알칼리성 액제와 동일한 액제가 사용된다. 그러나, 연삭액은, 표면 처리 공정 S6에서 사용되는 알칼리성 액제와 상이한 액제가 사용되어도 된다. 예를 들어, 연삭액으로서 순수가 사용되어도 된다.
10: 유리 기판
12: 소자 형성면(주표면)
14: 조면화면(주표면)
16: 절단 단부면

Claims (7)

  1. 유리 기판을 절단하는 절단 공정과,
    상기 절단 공정에서 절단된 상기 유리 기판의 절단면인 절단 단부면을 가공하는 단부면 가공 공정과,
    상기 절단 공정에서 절단된 상기 유리 기판의 주표면을 처리하는 표면 처리 공정과,
    상기 표면 처리 공정 후에, 세정액을 사용하여 상기 유리 기판을 세정하는 세정 공정
    을 구비하고,
    상기 단부면 가공 공정은, 상기 절단 단부면에 연삭액을 공급하면서 상기 절단 단부면의 형상을 가공하고,
    상기 표면 처리 공정은, pH10 미만의 알칼리성 액제를 상기 주표면에 도포하면서, 상기 단부면 가공 공정과 동시에 행해지고,
    상기 연삭액은 상기 알칼리성 액제이고,
    상기 세정액은 상기 알칼리성 액제와는 상이한, 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알칼리성 액제는 계면 활성제를 포함하는, 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판은, SiO2를 50질량％ 내지 70질량％ 포함하고, 또한 Al2O3을 10질량％ 내지 25질량％ 포함하는, 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리알루미노실리케이트 유리인, 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판은 오버플로우 다운드로우법에 의해 제조되는, 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판은, 한 쌍의 상기 주표면인 소자 형성면 및 조면화면을 갖는 디스플레이용 유리 기판이며,
    상기 조면화면은, 습식 에칭 처리에 의해 산술 평균 조도 Ra가 0.3nm 내지 0.7nm로 되도록 조면화되어 있는, 유리 기판의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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