(57)【要約】  【課題】  ディンプルの成長を抑制してガラス基板を表面研磨し、平滑なガラス表面を有するガラス基板得ることができる研磨ガラス基板の製造方法、ならびにこれにより製造された研磨ガラス基板を提供する。  【解決手段】  ４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液６を満たした表面研磨液槽１に、ガラス基板２０をセットしたカセット２１を浸漬して表面研磨を行い、第１水洗槽２で水洗し、その後２〜３０重量％のフッ酸を含有する後研磨液を満たした後研磨液槽３に浸漬して、所定のガラス基板厚さになるまで後研磨することにより研磨ガラス基板を製造する。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ酸を含有する研磨液にガラス基板を浸漬し、表面を化学研磨する研磨ガラス基板の製造方法であって、
４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液にガラス基板を浸漬して表面研磨することを特徴とする研磨ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
フッ酸を含有する研磨液にガラス基板を浸漬し、表面を化学研磨する研磨ガラス基板の製造方法であって、
４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液にガラス基板を浸漬して表面研磨後、
２〜３０重量％のフッ酸を含有する後研磨液に前記ガラス基板を浸漬して、所定のガラス基板厚さになるまで後研磨することを特徴とする研磨ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
表面研磨液が、５０〜８５重量％の硫酸および０．５〜４重量％のフッ酸を含有する研磨液である請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ガラス基板が液晶ディスプレイ用ガラス基板である請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法により製造された研磨ガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ酸を含む化学研磨液によりガラス基板を浸漬し、所定のガラス基板厚さまで表面研磨する研磨ガラス基板の製造方法に関し、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に適した研磨ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ用ガラス基板（以下単に「ガラス基板」という）は、ディスプレイ製品のエネルギ−消費量を低減する目的から、ガラス基板の厚さ（以下単に「ガラス厚さ」という）をできるだけ薄くすることが望まれている。そのため従来から、フッ酸を含有する化学研磨液により、ガラス基板の片面もしくは両面を化学研磨して、ガラス厚さを薄型化する研磨ガラス基板の製造方法が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−２０２５５号公報）には、フッ酸と、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸から選ばれる１種以上の無機酸とを含有する化学加工液による研磨が示され、実施例として、フッ酸５％、塩酸１０％、硝酸５％を含有する化学加工液を使用して所定のガラス基板厚さになるまで研磨する例が示されている。しかしながら、このような従来技術においては、１工程で所定のガラス基板厚さになるまで研磨するので、所望のガラス厚さに研磨加工することは可能であるが、ガラス基板表面（以下単に「ガラス表面」という）の平滑性に問題があった。特に、ガラス表面に元々存在するマイクロクラックが、化学研磨の過程で大きな窪み（以下「ディンプル」という）に成長し、製品不良を起こすという大きな問題があり、上記の従来の技術ではこのようなディンプルの発生を抑制するのは困難であった。
【０００４】
このような問題点を解決するための手段として、例えば特許文献２（特開２００５−３４３７４２号公報）には、フッ酸１０〜３０重量％および硫酸２０〜５０重量％を含有する表面研磨液を用い、１μｍ／ｓｅｃ以上の研磨速度で数秒間研磨することにより、直径４０μｍ以上の傷が直径１００μｍ以上に拡大することを抑制する前研磨としての表面研磨を行い、その後中〜低濃度のフッ酸を含む後研磨液に浸漬して、所定のガラス基板厚さになるまで後研磨する方法が示されている。しかしこの方法によれば、前研磨としての表面研磨において傷の拡大を抑制することは可能であるが、研磨液との接触時間が短いため、ガラス基板全体を均一に研磨するようにコントロールするのが困難であり、平滑部分において数μｍの段差を生じ易く、これが後研磨において拡大するという問題点がある。
【０００５】
また特許文献３（特開２００４−７７６４０号公報）には、ガラス基板の化学研磨において化学研磨速度が異なる複数の研磨液を用い、研磨速度が早い液から遅い液の順で数回研磨処理することにより、ディンプルの発生を抑制する方法が提案されている。しかしこの方法によれば、ディンプルの発生を抑制することは可能であっても、多数の工程を踏む必要があり、生産性、設備コスト等の面から経済的に不利であるという問題点がある。
【０００６】
また特許文献４（特開２００５−１１８９４号公報）には、ガラス基板を化学研磨する際、研磨液と反応しない液体（不活性液体）に浸漬して、ガラス表面に存在する細孔に不活性液体を充填してから化学研磨することにより、細孔がディンプルに成長するのを抑制する方法が提案されており、不活性液体の例としてペルフルオロアルキル化合物等が示されている。しかしこの方法によれば、ディンプルの発生を抑制することは可能であっても、有機化合物を含有する排水が発生するため、その排水処理が必要になるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００３−２０２５５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４３７４２号公報
【特許文献３】特開２００４−７７６４０号公報
【特許文献４】特開２００５−１１８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、かかる従来技術の問題点を解消し、ディンプルの成長を抑制してガラス基板を表面研磨し、平滑なガラス表面を有するガラス基板得ることができる研磨ガラス基板の製造方法、ならびにこれにより製造された研磨ガラス基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は次の研磨ガラス基板の製造方法、ならびに研磨ガラス基板である。
（１）  フッ酸を含有する研磨液にガラス基板を浸漬し、表面を化学研磨する研磨ガラス基板の製造方法であって、
４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液にガラス基板を浸漬して表面研磨することを特徴とする研磨ガラス基板の製造方法。
（２）  フッ酸を含有する研磨液にガラス基板を浸漬し、表面を化学研磨する研磨ガラス基板の製造方法であって、
４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液にガラス基板を浸漬して表面研磨後、
２〜３０重量％のフッ酸を含有する後研磨液に前記ガラス基板を浸漬して、所定のガラス基板厚さになるまで後研磨することを特徴とする研磨ガラス基板の製造方法。
（３）  表面研磨液が、５０〜８５重量％の硫酸および０．５〜４重量％のフッ酸を含有する研磨液である上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  ガラス基板が液晶ディスプレイ用ガラス基板である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５）  上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法により製造された研磨ガラス基板。
【０００９】
本発明で製造する研磨ガラス基板としては、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマパネルディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板があげられるが、特に液晶ディスプレイ用のガラス基板が適している。ガラス基板の材質としてはアルミノホウケイ酸ガラス基板など、上記のガラス基板に一般に用いられているものがすべて研磨の対象となる。
【００１０】
本発明の研磨ガラス基板の製造方法では、表面研磨液にガラス基板を浸漬して化学研磨により表面を研磨することにより、ディンプルの成長を抑制して平滑なガラス表面を有するガラス基板を形成する。このような表面研磨に使用できる表面研磨液としては、４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液があげられ、特に５０〜８５重量％の硫酸および０．５〜４重量％のフッ酸を含有する研磨液が好ましい。表面研磨液の残部は主として水であるが、他の溶媒、界面活性剤、安定剤等の添加剤を含有していてもよい。表面研磨液において、硫酸の濃度またはフッ酸の濃度が上記の下限値を下回ると、ディンプルの成長を抑制する作用が弱くなり、硫酸の濃度またはフッ酸の濃度が上記の上限値を越えると、ガラス表面に段差を生じやすくなり好ましくない。
【００１１】
表面研磨工程における表面研磨液の温度は特に限定されず、常温でよいが、温度が高い程ディンプルの抑制効果が高くなる。このため液温によっては、３０〜５０℃に加温して表面研磨工程を行うこともできる。研磨液の浸漬時間は１〜９０分（好ましくは５〜３０分）が適している。１分未満ではディンプルの成長抑制効果が十分でなく、９０分以上の長い時間浸漬する場合、ガラス基板の研磨加工の生産性が低下する。この表面研磨工程では、所定のガラス基板厚さになるまで研磨する必要はなく、平滑なガラス表面が得られればよい。
【００１２】
表面研磨液による表面研磨により、ディンプルの成長を抑制して平滑なガラス表面を有するガラス基板を形成することができる。そのメカニズムは明らかではないが、元々ガラス表面上に存在するマイクロクラックが、化学研磨の過程で大きく成長し、拡大するのを抑制するメカニズムとして、適度な濃度のフッ酸を含有する高粘性の研磨液と接触させ、マイクロクラック内にフッ化物を析出させて閉じ込めることにより、平坦部の研磨が先行してクラックが消滅するものと推測される。
【００１３】
こうして表面研磨液による表面研磨により、ディンプルの成長を抑制して平滑なガラス表面が形成されたガラス基板を、後研磨工程として、中〜低濃度のフッ酸を含有する後研磨液に浸漬して、所定のガラス基板厚さになるまで後研磨することにより、目的とするガラス基板厚さを有する研磨ガラス基板を製造することができる。この後研磨液は、２〜３０重量％のフッ酸を含有する研磨液であるが、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等のフッ酸以外の無機酸を含有することができる。後研磨液の残部は主として水であるが、他の溶媒、界面活性剤、安定剤等の添加剤を含有していてもよい。
【００１４】
後研磨工程は従来より行われている研磨であり、所定のガラス基板厚さになるまで研磨することによる研磨ガラス基板を製造する方法である。従って後研磨工程には、従来より行われている所定のガラス基板厚さになるまで研磨する方法における条件、操作等が採用できる。後研磨工程における後研磨液の温度は特に限定されず、常温でよいが、一般的には１５〜５０℃で後研磨工程を行うことができる。後研磨液の浸漬時間は３０〜１５０分
程度であるが、目的とするガラス基板厚さになるまでの研磨に要する時間である。
【００１５】
後研磨工程で所定のガラス基板厚さになるまで研磨することにより、目的とするガラス基板厚さの研磨ガラス基板を製造することができる。この場合、本発明では表面研磨工程により、ディンプルの成長を抑制して表面研磨することにより、平滑なガラス表面が得られているので、この状態で後研磨工程で所定のガラス基板厚さになるまで研磨しても、ガラス表面にディンプルや段差が生じることはなく、平滑なガラス表面を有する研磨ガラス基板が得られる。このため上記の方法で液晶ディスプレイ用ガラス基板を化学研磨することにより、ディンプルの発生を抑制しかつ良好な表面状態を維持した高品質の製品を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、４０〜９０重量％の硫酸および０．４〜４重量％のフッ酸を含有する表面研磨液にガラス基板を浸漬して表面研磨することにより、ディンプルの成長を抑制してガラス基板を表面研磨し、平滑なガラス表面を有するガラス基板を得ることができる。
また表面研磨した表面研磨ガラス基板を、後研磨工程で所定のガラス基板厚さになるまで研磨することにより、ガラス表面にディンプルや段差が生じることがなく、平滑なガラス表面を有する研磨ガラス基板を製造することができる。
本発明で得られる研磨ガラス基板は、ガラス表面にディンプルや段差が生じることがなく、平滑なガラス表面を有し、所定のガラス基板厚さを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明における実施形態として液晶ディスプレイ用のガラス基板の製造方法の一例を図１により説明するが、実施形態に用いるガラス基板の種類、研磨液槽の形態、ガラス基板の保持具等の各種器具、装置類の運用方法は本発明を限定するものではない。
図１において、１は表面研磨液槽、２は第１水洗槽、３は後研磨液槽、４は第２水洗槽、
５は最終水洗槽である。
【００１８】
液晶ディスプレイ用のガラス基板２０の大きさは様々である。化学研磨は、表面研磨液６を満たした表面研磨液槽１と、洗浄水７を満たした第１水洗槽２と、後研磨液８を満たした後研磨液槽３と、洗浄水９を満たした第２水洗槽４と、洗浄水１０を満たした最終水洗槽５を図１の順に配置し、ガラス基板２０を収納したカセット容器２１を、表面研磨液槽１、第１水洗槽２、後研磨液槽３、第２水洗槽４および最終水洗槽５に順次出し入れして行う。
【００１９】
まず、表面研磨液６を満たした表面研磨液槽１にカセット２１を浸漬し、散気装置１１から窒素または空気のガスバブリング等の手段により表面研磨液６を攪拌して表面研磨を行う。表面研磨液槽１の浸漬時間は１〜９０分（好ましくは５〜３０分）が適している。１分以下ではディンプルの成長抑制効果が十分でなく、９０分以上の長い時間浸漬するのは、ガラス基板２０の研磨加工の生産性が低下するので好ましくない。また、表面研磨液の温度は特に限定しないが、温度が高い程ディンプルの抑制効果が高くなることが分かっている。液温によっては３０〜５０℃に加温して行うことができる。
【００２０】
次に、表面研磨液槽１からカセット２１を取り出し、直ちに第１水洗槽２に浸漬して、散気装置１２からガスバブリング等の手段により攪拌して、ガラス表面２０に付着した表面研磨液を洗浄水７により洗浄除去する。引き続き第１水洗槽２からカセット２１を取り出し、後研磨液８を満たした後研磨液槽３に浸漬し、後研磨を行う。このとき後研磨液８は散気装置１３からガスバブリング等の手段もしくは研磨液を循環する等の手段により、均一な流動を保つことが好ましい。流動が不十分であると、ガラス基板２０の表面に析出物が蓄積し、研磨速度にむらが生じ研磨厚さが不均一になったり、表面仕上がりの不良をまねくことになる。後研磨液８による処理は、あらかじめ定められたガラス厚さに応じて、研磨時間を設定して行う。
【００２１】
後研磨液槽３で化学研磨が終了したら直ちにカセット２１を取り出し、洗浄水９を満たした第２水洗槽４に浸漬してガラス基板２０を水洗する。洗浄水は散気装置１４からガスバブリングで攪拌したり、洗浄水を循環して水洗効果を高めることができる。最後にカセット２１を最終水洗槽５に移し、第１、第２水洗槽２、４と同様の操作を行って化学研磨を完了する。
【実施例】
【００２２】
実施例１：
適度な粗さのサンドペ−パ−を敷き、その上にアルミノホウケイ酸ガラスを１０ｃｍ角に切断したものを水平に置き、さらにその上から一定荷重をかけてガラス表面に人工的なキズを付与したものを試料として、ディンプル抑制効果を検証した。
試験装置は、図１を模擬した小型の基板収納カセット２１および研磨液槽、水洗槽を作成し、前記試料を図１の方法に従って研磨した。研磨後、試料表面を顕微鏡観察して人工キズを起点に成長したディンプルの大きさを観察，数を計測した。また、ガラス基板の表面の状態について目視により観察した。
【００２３】
比較例１：
比較例１は同一試料を用い、表面研磨液槽１における表面研磨液６による処理、および第１水洗槽２における水洗を行わず、後研磨液槽３おける後研磨液８による処理と、第２および最終水洗槽４、５における水洗のみを行って比較した。なお、実施例１および比較例１の後研磨液槽３における後研磨液８による研磨はいずれも、フッ酸１０重量％および硫酸５重量％を含む研磨液により、常温で約５０分間加工した。
【００２４】
評価の方法：
評価の方法は、直径５０μｍ以上のディンプル数が比較例１に対し減少していること、および前述した段差が存在しないこと、をそれぞれ満たすものを抑制効果の判定とした。
【００２５】
表１の結果から、まず、ディンプル数の減少傾向と段差の発生傾向は、硫酸濃度とフッ酸濃度および表面研磨液への浸漬時間とのバランスによって決まってくることが読み取れる。すなわち、ＲＵＮ１、２、６、８および９の結果から、硫酸濃度６０〜８５重量％、フッ酸濃度１．１〜３．９重量％の条件においては、径が１５０μｍ以上の大きなディンプルは認められず、ディンプル合計数も比較例１のほぼ１／２〜１／７以下に減少し、段差も発生していない。
【００２６】
また、硫酸７０重量％でフッ酸濃度が低い（０．９重量％）のＲＵＮ３においては、浸漬時間を延ばすことにより、ディンプル数が比較例１の１／１０まで減少しており、浸漬時間を長く設定することによって、ディンプル抑制効果が向上することが示唆される。
【００２７】
さらにフッ酸濃度が低い（０．５重量％）のＲＵＮ４と、硫酸濃度が低い（５０重量％）ＲＵＮ５およびＲＵＮ７においても、径が１５０μｍ以上のディンプルは無く、合計数で４／５程度までの低減が可能である。
【００２８】
一方、硫酸濃度が９０重量％を越えるＲＵＮ１２や、フッ酸濃度が４重量％を越えるＲＵＮ１０，１１、さらに硫酸濃度が３０重量％と低くてフッ酸濃度が５．５重量％と高いＲＵＮ１３では、
いずれもディンプル発生抑制効果は認められるものの、段差を生じ易く好ましくない。
以上から、段差を生じさせずにディンプルを抑制するためには、硫酸４０〜９０重量％（好ましくは５０〜８５重量％）、フッ酸０．４〜４重量％（好ましくは０．５〜４重量％）の濃度範囲で研磨を行う必要がある。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実施例２（実基板によるテスト結果）：
アルミノホウケイ酸ガラス基板（第４世代サイズ）を用いて試験を行った。表面研磨液６として硫酸７０重量％，フッ酸１．３重量％の水溶液を使用し、この表面研磨液にガラス基板を浸漬することにより、ガラス表面の研磨を行った。このとき、表面研磨液の温度を１５℃、ガラス基板を研磨液に浸漬する時間を約１５分とし、表面研磨液はエアバブリングにより攪拌を行った。表面研磨終了後、ガラス基板を水洗した。その後、フッ酸１０重量％および硫酸５重量％を含む後研磨液により、所定のガラス厚さまで加工した。その結果、実用評価基準における不適合率が１／３まで減少した。
【００３１】
実施例３（実基板によるテスト結果）：
アルミノホウケイ酸ガラス基板（第４世代サイズ）を用いて試験を行った。表面研磨液６として硫酸６０重量％，フッ酸１．４重量％の水溶液を使用し、この表面研磨液にガラス基板を浸漬することにより、ガラス表面の表面研磨を行った。このとき、表面研磨液の温度を１５℃、ガラス基板を表面研磨液に浸漬する時間を約７０分とし、表面研磨液はエアバブリングにより攪拌を行った。表面研磨終了後、ガラス基板を水洗した。その後、フッ酸１０重量％および硫酸５重量％を含む後研磨液により、所定のガラス厚さまで加工した。その結果、実用評価基準における不適合率が１／２０まで減少した。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
フッ酸を含む化学研磨液によりガラス基板を浸漬し、所定のガラス基板厚さまで表面研磨する研磨ガラス基板、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態として液晶ディスプレイ用のガラス基板の製造方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  表面研磨液槽
２  第１水洗槽
３  後研磨液槽
４  第２水洗槽
５  最終水洗槽
６  表面研磨液
７、９，１０  洗浄水
８  後研磨液
１１、１２、１３、１４、１５  散気装置
２０  ガラス基板
２１  カセット
【図１】
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