(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子またはカラーフィルタが形成されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板であって、
半導体素子またはカラーフィルタが形成される表面である第１表面と、
前記第１表面の反対側の表面である第２表面と、
を備え、
前記第２表面は、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さいＲｓｋ（原子間力顕微鏡により測定される表面の凹凸形状を表すパラメータの一種であり、表面の粗さ曲線のスキューネスである。）を有し、
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＢ2Ｏ3を含む組成を有するボロアルミノシリケートガラスを用いた基板である、
ガラス基板。
【請求項２】
前記組成は、５０質量％〜７０質量％のＳｉＯ2、１０質量％〜２５質量％のＡｌ2Ｏ3、５質量％〜１８質量％のＢ2Ｏ3、５質量％〜２０質量％のＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種である。）、および、０質量％〜２．０質量％のＲ’2Ｏ（Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。）を含む、
請求項１に記載のガラス基板。
【請求項３】
半導体素子またはカラーフィルタが形成されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法であって、
半導体素子またはカラーフィルタが形成されるガラス基板の表面である第１表面の反対側の表面である第２表面を表面処理する表面処理工程を備え、
前記表面処理工程において表面処理された前記第２表面が、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さいＲｓｋ（原子間力顕微鏡により測定される表面の凹凸形状を表すパラメータの一種であり、表面の粗さ曲線のスキューネスである。）を有するように、前記第２表面は、前記表面処理工程で表面処理され、
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＢ2Ｏ3を含む組成を有するボロアルミノシリケートガラスを用いた基板である、
ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記表面処理工程において、前記第２表面は、ロールエッチング処理により表面処理される、
請求項３に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記表面処理工程において、前記第２表面は、ブラシ研磨処理された後に、シャワーエッチング処理により表面処理される、
請求項３に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項６】
前記表面処理工程において、前記第２表面は、フッ化水素を含むエッチング液を用いてエッチングされる、
請求項３〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
前記表面処理工程において表面処理された前記第２表面において、前記第２表面の面粗さ中心面から１ｎｍ以上の高さを有する凸部が分散して設けられ、かつ、前記凸部の前記第２表面の面積に占める面積比率が０．５％〜１０％となるように、前記第２表面は、前記表面処理工程で表面処理される、
請求項３〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項８】
前記組成は、５０質量％〜７０質量％のＳｉＯ2、１０質量％〜２５質量％のＡｌ2Ｏ3、５質量％〜１８質量％のＢ2Ｏ3、５質量％〜２０質量％のＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種である。）、および、０質量％〜２．０質量％のＲ’2Ｏ（Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。）を含む、
請求項３〜７のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板、および、ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイの製造にガラス基板が用いられている。フラットパネルディスプレイの製造工程において、ガラス基板表面にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の半導体素子を形成するために、ガラス基板は、半導体製造装置の反応容器内のサセプタに載置されて、成膜処理される。ガラス基板に複数種類の薄膜を形成するため、成膜処理は、複数の半導体製造装置によって複数回行われる。成膜処理が行われる度に、ガラス基板はサセプタから取り外される。このとき、ガラス基板を載置するサセプタの金属表面と、ガラス基板表面との間において、摩擦による静電気、すなわち、剥離帯電が発生して、ガラス基板に静電気が蓄積される。このため、複数回の成膜処理が行われたガラス基板は、大量の静電気を蓄積する。特に、液晶表示装置に用いられる無アルカリガラスからなるガラス基板は、その表面が帯電されやすく、静電気が除去されにくい。そして、剥離帯電の発生が繰り返されると、ガラス基板は、サセプタの金属表面に対して、静電気によって貼り付きやすくなる。これにより、ガラス基板をサセプタから取り外す際に、ガラス基板に過度な力を与えることでガラス基板を破損させてしまう場合がある。また、剥離帯電によって蓄積された静電気に起因する電圧は、ガラス基板表面に形成された半導体素子を破壊してしまう場合がある。さらに、ガラス基板の静電気の帯電によって、ガラス基板の表面にパーティクルが引き付けられてしまう場合がある。
【０００３】
このような状況の下、フラットパネルディスプレイの製造工程における、表面の帯電が発生しにくいガラス基板の製造が提案されている。例えば、特許文献１（特開２００５−２５５４７８号公報）に開示されるガラス基板は、電極線や各種デバイスが形成される第１表面と、第１表面の反対側の第２表面とを有する。第２表面は、物理的研磨または化学処理された面であり、０．３ｎｍ〜１０ｎｍの算術平均粗さＲａを有する。第２表面の粗面化処理によって、ガラス基板の帯電が抑制される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガラス基板の粗面化された表面は、微小な凹凸形状を有している。また、ガラス基板と、ガラス基板が載置されるテーブルとの接触面積が小さいほど、剥離帯電が発生しにくい。そのため、ガラス基板表面の粗さ曲線の凸部の数が多いほど、ガラス基板とテーブルとの接触面積がより小さくなるので、ガラス基板の帯電がより効果的に抑制される。しかし、ガラス基板表面の粗面化の程度を表すパラメータの一種であるＲａは、ガラス基板表面の粗さ曲線の凸部の数と相関関係を有さない。そのため、Ｒａが所定の範囲になるようにガラス基板表面を粗面化した場合でも、ガラス基板の帯電が充分に抑制されない可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、表面の帯電が効果的に抑制されるガラス基板、および、ガラス基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るガラス基板は、半導体素子またはカラーフィルタが形成されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である。ガラス基板は、第１表面と、第２表面とを備える。第１表面は、半導体素子またはカラーフィルタが形成される表面である。第２表面は、第１表面の反対側の表面である。第２表面は、ゼロより小さいＲｓｋを有する。Ｒｓｋは、原子間力顕微鏡により測定される表面の凹凸形状を表すパラメータの一種であり、表面の粗さ曲線のスキューネスである。
【０００７】
このガラス基板は、研磨およびエッチング等による表面処理が行われた第２表面を有する。第２表面の粗さ曲線のスキューネスを表すパラメータＲｓｋは、ゼロより小さい。そのため、第２表面の粗さ曲線は、第２表面の面粗さ中心面に対する谷部よりも、山部が多い形状を有している。すなわち、第２表面に形成される凸部の比率は、凹部の比率よりも大きい。そのため、ガラス基板をテーブル上に載置した場合において、テーブル表面と接触する第２表面の面積は、表面処理によって低減されている。ガラス基板とテーブルとの接触面積が小さいほど、ガラス基板の帯電がより効果的に抑制される。従って、このガラス基板は、帯電が効果的に抑制される。
【０００８】
また、第２表面は、−０．３より小さいＲｓｋを有することが好ましい。
【０００９】
また、第２表面は、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さいＲｓｋを有することがより好ましい。
【００１０】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、半導体素子またはカラーフィルタが形成されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法である。ガラス基板の製造方法は、表面処理工程を備える。表面処理工程は、半導体素子またはカラーフィルタが形成されるガラス基板の表面である第１表面の反対側の表面である第２表面を表面処理する。表面処理工程において表面処理された第２表面が、ゼロより小さいＲｓｋを有するように、第２表面は、表面処理工程で表面処理される。Ｒｓｋは、原子間力顕微鏡により測定される表面の凹凸形状を表すパラメータの一種であり、表面の粗さ曲線のスキューネスである。
【００１１】
このガラス基板の製造方法では、ガラス基板の第２表面は、研磨およびエッチング等による表面処理が行われる。表面処理が行われた第２表面の粗さ曲線のスキューネスを表すパラメータＲｓｋは、ゼロより小さい。そのため、第２表面の粗さ曲線は、第２表面の面粗さ中心面に対する谷部よりも、山部が多い形状を有している。すなわち、第２表面に形成される凸部の比率は、凹部の比率よりも大きい。そのため、ガラス基板をテーブル上に載置した場合において、テーブル表面と接触する第２表面の面積は、表面処理によって低減されている。ガラス基板とテーブルとの接触面積が小さいほど、ガラス基板の帯電がより効果的に抑制される。従って、このガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板は、帯電が効果的に抑制される。
【００１２】
また、表面処理工程において表面処理された第２表面が、−０．３より小さいＲｓｋを有するように、第２表面は、表面処理工程で表面処理されることが好ましい。
【００１３】
また、表面処理工程において表面処理された第２表面が、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さいＲｓｋを有するように、第２表面は、表面処理工程で表面処理されることがより好ましい。
【００１４】
また、表面処理工程において、第２表面は、フッ化水素を含むエッチング液を用いてエッチングされることが好ましい。
【００１５】
また、表面処理工程において表面処理された第２表面において、第２表面の面粗さ中心面から１ｎｍ以上の高さを有する凸部が分散して設けられ、かつ、凸部の第２表面の面積に占める面積比率が所定の範囲内となるように、第２表面は、表面処理工程で表面処理されることが好ましい。これにより、ガラス基板をテーブル上に載置した場合において、テーブル表面と接触する第２表面の凸部の面積は、表面処理によって増加する。従って、このガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板は、帯電が効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガラス基板、および、ガラス基板の製造方法によって製造されたガラス基板は、表面の帯電が効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るガラス基板の断面図である。
【図２】実施形態に係るガラス基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】ドライエッチング装置の一例を示す図である。
【図４】ウエットエッチング装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１）ガラス基板の製造方法の概略
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態で用いられるガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板１０は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に用いられる。ガラス基板１０は、例えば、０.２ｍｍ〜０.８ｍｍの厚みを有し、かつ、縦６８０ｍｍ〜２２００ｍｍおよび横８８０ｍｍ〜２５００ｍｍのサイズを有する。
【００１９】
図１は、ガラス基板１０の断面図である。ガラス基板１０は、一方の主表面である素子形成表面１２ａと、他方の主表面である粗面化表面１２ｂとを有する。素子形成表面１２ａは、ＦＰＤの製造工程において、ＴＦＴ等の半導体素子、ポリシリコン薄膜、ＩＴＯ（Indium Thin Oxide）薄膜、および、カラーフィルタ等からなる複数層の薄膜が形成される面である。そのため、一般的に、素子形成表面１２ａは、算術平均粗さＲａが０．２ｎｍ以下である極めて滑らかな面である。一方、粗面化表面１２ｂは、後述するように、ガラス基板１０の製造工程において、エッチング処理によって微小な凹凸が形成される面である。本実施形態において、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、ドライエッチング、ウエットエッチング、パッド研磨、ＣＭＰ研磨およびテープ研磨等によって表面処理される。
【００２０】
ガラス基板１０の一例として、以下の組成を有するガラスが挙げられる。
【００２１】
（ａ）ＳｉＯ2：５０質量％〜７０質量％、
（ｂ）Ａｌ2Ｏ3：１０質量％〜２５質量％、
（ｃ）Ｂ2Ｏ3：５質量％〜１８質量％、
（ｄ）ＭｇＯ：０質量％〜１０質量％、
（ｅ）ＣａＯ：０質量％〜２０質量％、
（ｆ）ＳｒＯ：０質量％〜２０質量％、
（ｇ）ＢａＯ：０質量％〜１０質量％、
（ｈ）ＲＯ:５質量％〜２０質量％（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種である。）、
（ｉ）Ｒ’2Ｏ:０質量％〜２．０質量％（Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。）、
（ｊ）ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｅＯ2から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物。
なお、上記の組成を有するガラスは、０．１質量％未満の範囲で、その他の微量成分の存在が許容される。
【００２２】
ガラス基板１０は、フロート法およびダウンドロー法等により成形される。本実施形態では、オーバーフローダウンドロー法を用いるＦＰＤ用のガラス基板１０の製造工程について説明する。図２は、ガラス基板１０の製造工程を表すフローチャートの一例である。ガラス基板１０の製造工程は、主として、熔解工程（ステップＳ１０）と、清澄工程（ステップＳ２０）と、攪拌工程（ステップＳ３０）と、成形工程（ステップＳ４０）と、徐冷工程（ステップＳ５０）と、採板工程（ステップＳ６０）と、切断工程（ステップＳ７０）と、粗面化工程（ステップＳ８０）と、端面加工工程（ステップＳ９０）とからなる。熔解工程Ｓ１０と、清澄工程Ｓ２０と、攪拌工程Ｓ３０と、成形工程Ｓ４０と、徐冷工程Ｓ５０と、採板工程Ｓ６０と、切断工程Ｓ７０とは、ガラス原料からガラス基板１０が製造される基板製造工程である。粗面化工程Ｓ８０は、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂがドライエッチング処理、ウエットエッチング処理、パッド研磨処理、ＣＭＰ研磨処理およびテープ研磨処理等により粗面化される表面処理工程である。次に、各工程の概略の一例を説明する。
【００２３】
熔解工程Ｓ１０では、熔解槽において、バーナー等の加熱手段によりガラス原料が熔解され、１５００℃〜１６００℃の高温の熔融ガラスが生成される。ガラス原料は、所望の組成のガラスを実質的に得ることができるように調製される。ここで、「実質的に」とは、０．１質量％未満の範囲で、その他の微量成分の存在が許容されることを意味する。熔融ガラスは、熔解槽の底部に設けられた流出口から下流工程に送られる。
【００２４】
清澄工程Ｓ２０では、清澄槽において、熔解工程Ｓ１０で生成された熔融ガラスをさらに昇温させることで、熔融ガラスの清澄が行われる。清澄槽において、熔融ガラスの温度は、１６００℃〜１８００℃、好ましくは１６５０℃〜１７５０℃に上昇させられる。清澄槽では、熔融ガラスに含まれるＯ2、ＣＯ2およびＳＯ2の微小な泡が、ガラス原料に含まれるＳｎＯ2等の清澄剤の還元により生じたＯ2を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上する。
【００２５】
攪拌工程Ｓ３０では、攪拌槽において、清澄工程Ｓ２０で清澄された熔融ガラスが攪拌され、化学的および熱的に均質化される。攪拌槽では、熔融ガラスは鉛直方向に流れながら、軸回転するスターラーによって攪拌され、攪拌槽の底部に設けられた流出口から下流工程に送られる。また、攪拌工程Ｓ３０では、ジルコニアリッチの熔融ガラス等、熔融ガラスの平均的な比重と異なる比重を有するガラス成分が攪拌槽から除去される。
【００２６】
成形工程Ｓ４０では、オーバーフローダウンドロー法によって、攪拌工程Ｓ３０で攪拌された熔融ガラスからガラスリボンが成形される。具体的には、成形セルの上部から溢れて分流した熔融ガラスが、成形セルの側壁に沿って下方へ流れ、成形セルの下端で合流することでガラスリボンが連続的に成形される。熔融ガラスは、成形工程Ｓ４０に流入する前に、オーバーフローダウンドロー法による成形に適した温度、例えば、１２００℃まで冷却される。
【００２７】
徐冷工程Ｓ５０では、成形工程Ｓ４０で連続的に生成されたガラスリボンが、歪みおよび反りが発生しないように温度制御されながら、徐冷点以下まで徐冷される。
【００２８】
採板工程Ｓ６０では、徐冷工程Ｓ５０で徐冷されたガラスリボンが、所定の長さごとに切断される。
【００２９】
切断工程Ｓ７０では、採板工程Ｓ６０で所定の長さごとに切断されたガラスリボンが、所定の大きさに切断されて、ガラス基板１０が得られる。
【００３０】
粗面化工程Ｓ８０では、後述するように、切断工程Ｓ７０で得られたガラス基板１０の粗面化表面１２ｂの表面粗さを増加させる表面処理が行われる。粗面化工程Ｓ８０は、主として、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂを洗浄する洗浄工程と、洗浄工程で洗浄された粗面化表面１２ｂをエッチングするエッチング工程とからなる。
【００３１】
端面加工工程Ｓ９０では、粗面化工程Ｓ８０で粗面化表面１２ｂが表面処理されたガラス基板１０の端部を研磨および研削する。
【００３２】
なお、端面加工工程Ｓ９０の後に、ガラス基板１０の洗浄工程および検査工程が行われる。洗浄工程および検査工程の詳細は省略する。最終的に、ガラス基板１０は梱包されて、ＦＰＤの製造業者に出荷される。ＦＰＤ製造業者は、ガラス基板１０の素子形成面１２ａにＴＦＴ等からなる薄膜を形成して、ＦＰＤを製造する。
【００３３】
（２）粗面化工程の詳細
次に、粗面化工程Ｓ８０で行われる、粗面化表面１２ｂの洗浄工程およびエッチング工程について、それぞれ説明する。
【００３４】
（２−１）洗浄工程
洗浄工程では、粗面化表面１２ｂの洗浄処理が行われる。洗浄処理は、例えば、プラズマ洗浄処理である。プラズマ洗浄処理では、例えば、窒素および酸素の混合ガスである空気、および、アルゴンから生成される、プラズマ状態で活性化されたガスが用いられる。
【００３５】
プラズマ洗浄処理では、プラズマ状態で活性化されたガスを、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂに吹き付けることにより、粗面化表面１２ｂに付着している有機物の薄膜が除去される。有機物の薄膜は、後のエッチング処理において、マスクとして機能する。そのため、エッチング処理の前に、粗面化表面１２ｂから有機物の薄膜を除去する洗浄処理を行う。
【００３６】
なお、粗面化表面１２ｂの洗浄工程において、プラズマ洗浄処理を行う代わりに、オゾンガスの吹き付け処理、および、紫外線の照射処理を行うことにより、有機物の薄膜を除去することもできる。洗浄工程では、少なくとも、有機物を酸化または改質させることにより、有機物の薄膜が除去されればよい。なお、エッチング工程での表面処理の前に行う洗浄工程は、必須の工程ではなく、表面処理される粗面化表面１２ｂの清浄度が高ければ行う必要はない。
【００３７】
（２−２）エッチング工程
エッチング工程では、粗面化表面１２ｂのエッチング処理が行われる。エッチング処理は、例えば、ドライエッチング処理およびウエットエッチング処理である。エッチング処理では、フッ素系のエッチャントが用いられ、特に、フッ化水素を含むエッチャントが用いられることが好ましい。
【００３８】
図３は、ドライエッチング装置の一例を示す図である。ドライエッチング装置３０は、主として、エッチングノズル３１と搬送ローラ３２とを備える。ガラス基板１０は、搬送ローラ３２により搬送される。ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、搬送ローラ３２と接触する表面である。エッチングノズル３１は、ガラス基板１０の幅方向に延びるスリット状のノズルである。エッチングノズル３１は、搬送されるガラス基板１０の粗面化表面１２ｂに、エッチャントを吹き付ける。エッチャントは、例えば、プラズマ状態のキャリアガス中に、四フッ化炭素および水の混合ガスを通過させることにより生成される、気体のフッ化水素である。キャリアガスとしては、窒素およびアルゴン等が用いられる。
【００３９】
図４は、ウエットエッチング装置の一例を示す図である。ウエットエッチング装置４０は、主として、搬送ローラ４２と、粗面化ローラ４４と、接触ローラ４６と、エッチャント槽４８とを備える。ガラス基板１０は、搬送ローラ４２および粗面化ローラ４４により搬送される。ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、搬送ローラ４２および粗面化ローラ４４と接触する表面である。粗面化ローラ４４の外周面は、スポンジで構成される。粗面化ローラ４４の外周面の一部は、エッチャント槽４８に貯留されているエッチング液４９に浸漬されている。エッチング液４９は、例えば、フッ化水素酸である。粗面化ローラ４４の表面は、エッチング液４９を吸収する。そのため、粗面化ローラ４４に吸収されたエッチング液４９は、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂと接触するので、エッチング液４９が粗面化表面１２ｂに塗布される。粗面化表面１２ｂに塗布されるエッチング液４９の量を調節するために、粗面化ローラ４４に吸収されたエッチング液４９の一部は、粗面化ローラ４４の表面を押圧する接触ローラ４６によって絞り取られる。また、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａにエアー等を吹き付けることにより、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂと粗面化ローラ４４との接触する圧力を高く保つことができる。
【００４０】
エッチング工程では、ガラス基板１０の搬送速度を調整することによって、エッチング処理に要する時間を調整し、また、粗面化表面１２ｂに付着するエッチャントの量を調整することができる。エッチング工程が行われる前に、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、洗浄工程において有機物の薄膜が除去されているので、粗面化表面１２ｂは均一にエッチングされる。
【００４１】
エッチング工程後の粗面化表面１２ｂのＲｓｋは、ゼロより小さい。なお、エッチング工程後の粗面化表面１２ｂのＲｓｋは、好ましくは、−０．３より小さく、さらに好ましくは、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さい。Ｒｓｋは、原子間力顕微鏡により測定される表面の凹凸形状を表すパラメータの一種であり、表面の粗さ曲線のスキューネスである。具体的には、Ｒｓｋは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠したスキューネスである。Ｒｓｋを算出するためには、最初に、表面の粗さ曲線の二乗平均平方根高さＲｑを、次の式に従って算出する。
【００４２】
【数１】
0005572196.tif 000002
【００４３】
ここで、Ｌは基準長さ、Ｚ（ｘ）は粗さ曲線である。Ｒｓｋは、基準長さにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の三乗平均を、二乗平均平方根高さＲｑの三乗で割った値であり、次の式に従って算出される。
【００４４】
【数２】
0005572196.tif 000003
【００４５】
Ｒｓｋは、ガラス基板１０の面粗さ中心面に対する粗さ曲線分布の偏りを表すパラメータである。Ｒｓｋがゼロである場合、粗さ曲線分布は、面粗さ中心面に対して対称である。Ｒｓｋがゼロより大きい場合、粗さ曲線分布は、面粗さ中心面より下側に偏る。Ｒｓｋがゼロより小さい場合、粗さ曲線分布は、面粗さ中心面より上側に偏る。
【００４６】
ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂのＲｓｋがゼロより小さい場合、粗面化表面１２ｂの粗さ曲線は、粗面化表面１２ｂの面粗さ中心面に対する谷部よりも、山部が多い形状を有している。すなわち、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂに形成される凸部の比率は、凹部の比率よりも大きくなる。
【００４７】
（３）特徴
本実施形態に係るガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板１０は、エッチング処理によって粗面化された粗面化表面１２ｂを有している。粗面化表面１２ｂのＲｓｋをゼロより小さくするエッチング処理によって、粗面化表面１２ｂは、凸部の比率が凹部の比率よりも大きい形状を有している。そのため、ガラス基板１０をテーブル上に載置した場合において、テーブル表面と接触する粗面化表面１２ｂの面積は、エッチング処理によって低減されている。そして、ガラス基板１０とテーブルとの接触面積が小さいほど、ガラス基板１０の帯電がより効果的に抑制される。従って、Ｒｓｋをゼロより小さくする粗面化処理によって、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂの帯電が効果的に抑制される。
【００４８】
また、粗面化表面１２ｂのＲｓｋが小さいほど、粗面化表面１２ｂの帯電は、より効果的に抑制される。粗面化表面１２ｂのＲｓｋは、−０．３より小さいことが好ましく、また、−１．５より大きく、かつ、−０．５より小さいことがより好ましい。なお、粗面化表面１２ｂのＲｓｋを−１．３以下にするためには、エッチング処理の他に、例えば、粗面化表面１２ｂの研磨工程が必要になり、表面状態のコントロールが難しくなる
。そのため、粗面化表面１２ｂの表面処理の工程が長くなることがある。また、粗面化表面１２ｂの表面処理の工程の管理が複雑になるおそれがある。
【００４９】
なお、粗面化表面１２ｂのＲｓｋが−１．５以下である場合、粗面化表面１２ｂに形成される凸部の数が増えることにより、ガラス基板１０とテーブルとの接触面積が大きくなり、ガラス基板１０の帯電性が下がりにくくなる傾向が見られる。
【００５０】
フラットパネルディスプレイの製造工程において、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａには、ＴＦＴ等の半導体素子、ポリシリコン薄膜およびＩＴＯ薄膜等からなる複数層の薄膜が形成される。素子形成表面１２ａに成膜処理が行われる度に、ガラス基板１０は、半導体製造装置の反応容器内のサセプタから取り外される。このとき、ガラス基板１０を載置するサセプタの金属表面と、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂとの間において、剥離帯電が発生する。剥離帯電によってガラス基板１０に静電気が蓄積されると、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、サセプタの金属表面に対して、静電気によって貼り付きやすくなる。これにより、ガラス基板１０をサセプタから取り外す際に、ガラス基板１０に過度な力を与えることでガラス基板１０を破損させてしまう場合がある。また、剥離帯電によって蓄積された静電気に起因する電圧は、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａに形成された半導体素子等を破壊してしまう場合がある。
【００５１】
本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂの帯電が効果的に抑制される。従って、フラットパネルディスプレイの製造工程において、ガラス基板１０の破損、および、ガラス基板１０の表面に形成された半導体素子等の破壊を効果的に抑制することができる。また、ガラス基板１０の静電気の帯電に起因してガラス基板１０の表面にパーティクルが付着することが防止され、パーティクルの付着によるカラーフィルタ剥がれ、および、配線電極剥がれを抑制することができる。
【００５２】
（４）変形例
以上、本発明に係るガラス基板の製造方法について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および変更が施されてもよい。当然、本発明は、半導体素子が表面に形成されるガラス基板だけでなく、カラーフィルタが表面に形成されるガラス基板にも効果を奏する。
【００５３】
（４−１）変形例Ａ
本実施形態では、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、ゼロより小さいＲｓｋを有するように、エッチングによる表面処理が行われる。しかし、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂは、他の表面処理が行われてもよい。例えば、粗面化表面１２ｂは、最初に、酸化セリウム研磨剤を用いて粗面化表面１２ｂを研磨する研磨処理を行い、次に、フッ化水素酸を用いて、粗面化表面１２ｂに付着している酸化セリウム研磨剤を除去する除去処理が行われてもよい。研磨処理および除去処理からなる表面処理によって、粗面化表面１２ｂはエッチングされるので、表面処理が行われた粗面化表面１２ｂは、ゼロより小さいＲｓｋを有する。
【００５４】
（４−２）変形例Ｂ
本実施形態では、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂのみが、エッチングによる粗面化処理が行われる。しかし、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａおよび粗面化表面１２ｂが、エッチングによる粗面化処理が行われてもよい。これにより、粗面化表面１２ｂの帯電だけでなく、素子形成表面１２ａの帯電も効果的に抑制される。
【００５５】
なお、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａには、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の半導体素子が形成されるので、素子形成表面１２ａは、半導体素子の形成が阻害されない程度に粗面化されることが好ましい。具体的には、粗面化された素子形成表面１２ａは、２．０ｎｍ未満の算術平均粗さＲａを有することが好ましい。
【００５６】
（４−３）変形例Ｃ
本実施形態では、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂのウエットエッチング処理の例として、粗面化ローラ４４を用いて粗面化表面１２ｂにエッチング液を塗布するローラエッチング処理について説明した。しかし、粗面化表面１２ｂのウエットエッチング処理は、例えば、シャワーエッチング処理およびディップエッチング処理であってもよい。
【００５７】
シャワーエッチング処理では、ガラス基板１０の粗面化表面１２ｂに、エッチング液の微小な液滴が吹き付けられる。これにより、エッチング液が粗面化表面１２ｂに均一に付着して、粗面化表面１２ｂが粗面化される。
【００５８】
ディップエッチング処理では、ガラス基板１０全体を、エッチング液が貯留されているエッチング液槽に浸漬する。これにより、ガラス基板１０の素子形成表面１２ａおよび粗面化表面１２ｂが粗面化される。
【００５９】
（５）実施例
本発明に係るガラス基板の製造方法の実施例として、複数のガラス基板に対して、互いに異なる条件下で表面処理を行い、表面処理された表面の表面粗さおよび帯電性を測定した。ガラス基板として、ボロアルミノシリケートガラスを用いた液晶表示装置用のガラス基板を使用した。ガラス基板の帯電性の評価は、７３０ｍｍ×９２０ｍｍのサイズを有し、厚さが０．５ｍｍのガラス基板を用いた。
【００６０】
最初に、ガラス基板の一方の主表面を、プラズマ洗浄装置を用いて洗浄した。洗浄工程では、プラズマ状態のアルゴンガスを、毎分所定の量、ガラス基板の表面に吹き付けて、ガラス基板の表面を洗浄した。
【００６１】
次に、洗浄したガラス基板の表面を、ドライエッチング処理またはウエットエッチング処理によって粗面化した。ドライエッチング処理では、プラズマ状態のアルゴンからなるキャリアガス中に、四フッ化炭素および水の混合ガスを通過させることにより、エッチングガスであるフッ化水素を生成した。そして、生成されたエッチングガスをガラス基板の表面に吹き付けて、ガラス基板の表面をエッチングした。ウエットエッチング処理では、シャワーエッチング処理が行われた。
【００６２】
次に、表面処理されたガラス基板から、一辺が５０ｍｍである正方形の試料を切り出して、エッチングされたガラス基板表面の評価を行った。
【００６３】
第一に、エッチング処理されたガラス基板表面のＲｓｋを算出した。具体的には、原子間力顕微鏡を用いて、ガラス基板試料の１μｍ×１μｍのスキャン範囲を、２５６ポイント×２５６ポイント測定して得られた３次元データから、試料表面の凹凸形状を測定した。そして、表面の凹凸形状から、表面の粗さ曲線を求め、上記の式を用いてＲｓｋを算出した。また、表面の粗さ曲線から、試料表面の算術平均粗さＲａを算出した。Ｒａは、基準長さＬにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の絶対値の平均であり、次の式に従って算出される。
【００６４】
【数３】
0005572196.tif 000004
【００６５】
第二に、ガラス基板表面の帯電性を評価した。帯電性の評価は、温度２５℃、湿度５０％の環境下で行った。具体的には、最初に、ガラス基板をテーブルに載置して、真空吸着によって、所定の時間、ガラス基板とテーブル表面とを密着させた。次に、ピンを用いて、ガラス基板を持ち上げてテーブル表面から剥離した。次に、表面電位計（オムロン株式会社製）を使用して、ガラス基板表面の帯電量を測定した。以上の工程を、所定のインターバルを置いて４回繰り返して、ガラス基板表面の最大帯電量を測定した。そして、ガラス基板表面の最大帯電量の絶対値が小さいほど、ガラス基板表面の帯電性が低いと判定した。
【００６６】
下記の表１には、実施例１〜５、比較例１，２からなる７枚のガラス基板に関して、エッチング処理の方法、Ｒｓｋ、および、Ｒａの測定結果が示されている。表１において、「処理方法」は、ガラス基板表面のエッチング処理の方法を表す。なお、エッチング処理に使用されたエッチャントは、フッ化水素である。表１において、「帯電性」は、ガラス基板表面の帯電量の評価において、ガラス基板表面の最大帯電量の絶対値が小さい順に、「◎」、「○」、「△」および「×」で表される。
【００６７】
実施例１では、ドライエッチング処理を行い、実施例２〜５では、ウエットエッチング処理を行った。実施例２〜５で使用されたエッチング液の濃度は、全て同じであった。実施例４，５では、エッチング処理の前に、酸化セリウム研磨剤を用いてガラス基板の表面をブラシで研磨する処理を行った。実施例５のシャワーエッチング処理の時間は、実施例４のシャワーエッチング処理の時間より長くした。比較例１では、砥粒によるパッド研磨処理を行った。比較例２では、ガラス基板表面のエッチング処理を行わなかった。
【００６８】
【表１】
0005572196.tif 000005
【００６９】
表１によると、実施例１〜５に示されるように、Ｒｓｋがゼロより小さい表面を有するガラス基板は、帯電性が抑制されていることが確認された。また、実施例４，５に示されるように、最初に、ガラス基板の研磨処理を行い、次に、フッ酸による研磨面の洗浄処理を行うことによって、研磨面がエッチングされて、研磨面のＲｓｋが大きな負の値になることが確認された。一方、実施例５よりもさらにシャワーエッチング処理時間を長くすると、研磨面のＲｓｋが実施例５よりも大きくなることが確認された。これは、研磨処理とエッチング処理によって、ガラス基板の研磨面に凸部が形成されるが、過剰なエッチング処理によって、形成された凸部が減少したためであると考えられる。
【００７０】
実施例１〜５の表面処理が行われたガラス基板は、静電気が蓄積される問題を有さないことが確認された。また、表１に示されるように、ＲｓｋとＲａとの間には相関関係が確認されなかった。
【００７１】
なお、比較例１では、実施例１と同様に、ガラス基板の帯電性が低くなることが確認された。しかし、研磨面に研磨ムラが生じやすく、ガラス基板の表面内において帯電性にムラが生じるという問題が生じた。
【００７２】
以上より、ガラス基板のＲｓｋがゼロより小さくなるように、ガラス基板の表面処理を行うことで、ガラス基板表面の帯電が効果的に抑制されることが確認された。
【００７３】
また、原子間力顕微鏡による測定結果から得られた試料表面の凹凸形状から、試料表面全体に占める凸部の面積比率を算出した。ここで、凸部は、表面処理された試料表面の面粗さ中心面から１ｎｍ以上の高さを有する部分である。以下、凸部の面積比率を算出する方法について説明する。
【００７４】
最初に、ガラス基板から、５０ｍｍ×５０ｍｍの試料を作製した。次に、作製した各試料の凹凸形状を、原子間力顕微鏡（ParkSystems社製、モデルＸＥ−１００）を用いて、ノンコンタクトモードで計測した。計測の前に、算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満のような面粗さの小さい表面凹凸を計測できるように、原子間力顕微鏡を調整した。計測の際、スキャンエリアを１μｍ×１μｍ（サンプリング数は２５６ポイント×２５６ポイント）、および、スキャンレートを０．８Ｈｚとした。また、原子間力顕微鏡のノンコンタクトモードにおけるサーボゲインを１．５として、セットポイントを自動設定とした。この計測により、試料の表面凹凸に関する２次元の表面プロファイル形状を得た。次に、この表面プロファイル形状から、表面凹凸のヒストグラムを得、面粗さ中心面からの高さが１ｎｍの高さでスライスを行い、高さが１ｎｍ以上である画像中の画素数をカウントして凸部の面積を求めた。次に、求めた凸部の面積から、凸部の面積比率（％）を算出した。
【００７５】
その結果、実施例１〜５では、１ｎｍ以上の高さを有する凸部は、表面全体に分散して形成され、かつ、凸部の面積比率が少なくとも２％であることが確認された。なお、凸部の面積比率が大きいほど、ガラス基板表面の帯電は、より効果的に抑制される。実施例１〜５に示されるように、ガラス基板のＲｓｋがゼロより小さくなるようにガラス基板の表面処理を行うことで、ガラス基板表面の帯電が効果的に抑制される程度まで、凸部が分散して形成され、かつ、凸部の面積比率が増加することが確認された。また、凸部の面積比率についてさらに確認したところ、Ｒｓｋがゼロより小さく、かつ、面積比率が０．５％〜１０％の場合において、ガラス基板の表面内の帯電が効果的に抑制されることが確認された。
【符号の説明】
【００７６】
１０      ガラス基板
１２ａ    素子形成表面（第１表面）
１２ｂ    粗面化表面（第２表面）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２００５−２５５４７８号公報
【図１】
0005572196.tif 000006
【図２】
0005572196.tif 000007
【図３】
0005572196.tif 000008
【図４】
0005572196.tif 000009