[发明专利]无碱玻璃的制造方法

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和光掩模用基板玻璃的无碱玻璃的制造方法。

以下，本说明书中，在提及“无碱”的情况下，是指碱金属氧化物(Li₂O、Na₂O、K₂O)的含量为2000ppm以下。

背景技术

以往，对于各种显示器用基板玻璃、特别是在表面上形成金属或氧化物薄膜等的基板玻璃而言，要求以下所示的特性。

(1)含有碱金属氧化物时，碱金属离子会向薄膜中扩散而使膜特性劣化，因此，碱金属氧化物的含量极低，具体而言，碱金属氧化物的含量为2000ppm以下。

(2)在薄膜形成工序中暴露于高温时，为了将玻璃的变形和伴随玻璃的结构稳定化产生的收缩(热收缩)抑制在最小限度，应变点要高。

(3)要对半导体形成中使用的各种化学品具有充分的化学耐久性。特别是要对用于蚀刻SiO_x或SiN_x的缓冲氢氟酸(BHF，氢氟酸与氟化铵的混合液)和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)、抗蚀剂剥离液的碱具有耐久性。

(4)内部和表面要没有缺陷(气泡、波筋、夹杂物、麻点、伤痕等)。

在上述要求的基础上，近年来处于如下所述的情况。

(5)要求显示器轻量化，并且期望玻璃本身也是密度小的玻璃。

(6)要求显示器轻量化，并且期望基板玻璃薄板化。

(7)除了迄今为止的非晶硅(a-Si)型液晶显示器以外，已经开始制作热处理温度稍高的多晶硅(p-Si)型液晶显示器(a-Si：约350℃→p-Si：350～550℃)。

(8)为了加快制作液晶显示器的热处理的升温和降温速度而提高生产率或者提高耐热冲击性，要求玻璃的平均热膨胀系数小的玻璃。

另一方面，随着蚀刻向干蚀刻发展，对耐BHF性的要求减弱。对于到目前为止的玻璃而言，为了使耐BHF性良好，多使用含有6～10摩尔％的B₂O₃的玻璃。但是，B₂O₃存在使应变点降低的倾向。作为不含B₂O₃或B₂O₃含量少的无碱玻璃的例子，有如下所述的玻璃。

专利文献1中公开了含有0～5重量％的B₂O₃的玻璃，专利文献2中公开了含有0～5摩尔％的B₂O₃的玻璃，专利文献3中公开了含有0～8摩尔％的B₂O₃的玻璃。

但是，专利文献1中记载的玻璃含有11摩尔％以上的CaO，因此失透温度高，并且含有大量CaO的原料即石灰石中的杂质磷，在玻璃基板上制作的晶体管可能会产生漏电流。

另外，专利文献2中记载的玻璃含有15摩尔％以上的SrO，因此，50～300℃下的平均热膨胀系数超过50×10^-7/℃。

另外，专利文献3中记载的玻璃分为“含有55～67重量％的SiO₂且含有6～14重量％的Al₂O₃的玻璃”(a组)和“含有49～58重量％的SiO₂且含有16～23重量％的Al₂O₃的玻璃”(b组)，但a组中SiO₂的含量高，因此存在作为SiO₂原料的硅砂未完全熔化于熔液中而以未熔化硅砂的形式残留的问题，b组中Al₂O₃的含量高，因此存在失透温度显著增高的问题。

为了解决专利文献1～3中记载的玻璃所存在的问题，提出了专利文献4中记载的无碱玻璃。专利文献4中记载的无碱玻璃的应变点高，能够通过浮法进行成形，被认为适于显示器用基板、光掩模用基板等用途。

用于显示器用基板、光掩模用基板等用途的无碱玻璃，具体而言，无碱玻璃组成的板玻璃可以通过如下步骤得到：以达到目标成分的方式将各成分的原料进行调制，将其连续投入到熔窑中，加热至规定的温度进行熔化。将该熔融玻璃成形为规定的板厚，退火后进行切割。