[发明专利]无碱玻璃及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为各种显示器用基板玻璃或光掩模用基板玻璃的、实质上不含有碱金属氧化物、且能够浮法成形和熔融成形(下引成形)的无碱玻璃。

背景技术

一直以来，对于各种显示器用基板玻璃、特别是在表面形成金属或氧化物薄膜等的基板玻璃，要求具有以下所示的特性。

(1)若含有碱金属氧化物，则碱金属离子会扩散至薄膜中，使膜特性劣化，因此要求实质上不含碱金属离子。

(2)在薄膜形成工序中暴露于高温下时，为了将玻璃的变形和与玻璃的结构稳定化相关的收缩(热收缩)抑制至最小限度，要求具有较高的应变点。

(3)对半导体形成中使用的各种化学药品具有充分的化学耐久性。特别是对SiO_x或SiN_x的蚀刻中使用的缓冲氢氟酸(BHF：氢氟酸和氟化铵的混合液)、ITO的蚀刻中使用的含有盐酸的药液、金属电极的蚀刻中使用的各种酸(硝酸、硫酸等)、抗蚀膜剥离液的碱具有耐久性。

(4)内部和表面没有缺陷(气泡、波筋、夹杂物、凹坑、伤痕等)。除了上述要求外，近年来，还存在以下情况。

(5)要求显示器的轻量化，期望玻璃本身也是密度小的玻璃。

(6)要求显示器的轻量化，期望基板玻璃的薄板化。

(7)除了迄今为止的非晶硅(a-Si)型的液晶显示器外，还制作了热处理温度略高的多晶硅(p-Si)型的液晶显示器(a-Si：约350℃→p-Si：350～550℃)。

(8)为了加快液晶显示器制作热处理的升降温速度以提高生产率或提高耐热冲击性，要求玻璃的平均热膨胀系数小的玻璃。

另一方面，随着蚀刻的干蚀刻化的发展，对于耐BHF性的要求正在减弱。以往的玻璃为了改善耐BHF性而多使用含有6～10摩尔％B₂O₃的玻璃。但是，B₂O₃具有降低应变点的倾向。作为不含B₂O₃或B₂O₃含量少的无碱玻璃的例子，有以下的无碱玻璃。

专利文献1中公开了一种不含有B₂O₃的SiO₂-Al₂O₃-SrO玻璃，但由于含有77摩尔％以上的SiO₂，因而熔化所需要的温度高，难以制造。

专利文献2中公开了一种不含有B₂O₃的SiO₂-Al₂O₃-SrO晶质玻璃，但由于含有68摩尔％以上的SiO₂且含有18摩尔％以上的Al₂O₃，因而熔化所需要的温度高，难以制造。

专利文献3中公开了一种含有0～5重量％B₂O₃的玻璃，但由于含有11摩尔％以上的CaO，因而失透温度高，而且含有较多作为CaO的原料的石灰石中的杂质磷，在玻璃基板上制作的晶体管中可能会产生泄漏电流。

专利文献4中公开了一种含有0～3重量％B₂O₃的玻璃，但由于分别含有8摩尔％以上的SrO和CaO，因而50～300℃下的平均热膨胀系数超过40×10^-7/℃。

专利文献5中公开了一种含有0～5摩尔％B₂O₃的玻璃，但由于含有15摩尔％以上的SrO，因而50～300℃下的平均热膨胀系数超过50×10^-7/℃。

专利文献6中公开了一种含有0～5摩尔％B₂O₃的玻璃，但由于含有12摩尔％以上的BaO，因而热膨胀大，密度也大。