用于形成蚀刻掩模的玻璃基板的前处理方法_5

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17] 亲液化工序中,对于玻璃基板的表面,实施针对玻璃基板上的露出玻璃的部分的 提高碱金属除去用的处理液的浸润性的亲液化处理。作为碱金属除去用的处理液,使用含 有酸或螯合剂的处理液。作为碱金属除去用的处理液,从处理液的均匀性的方面考虑,优选 酸或螯合剂的水溶液、酸或螯合剂的高极性有机溶剂的溶液、液状的有机酸、及液状的螯合 剂。这些处理液当中,由于制备容易且廉价,因此优选酸的水溶液、液状的有机酸、螯合剂的 水溶液、及液状的螯合剂。
[0218] 在碱金属除去用的处理液为酸的水溶液、液状的有机酸、螯合剂的水溶液、及液状 的螯合剂之类的极性高的处理液的情况下,通过对于玻璃基板上的露出玻璃的部分实施 UV/臭氧清洗之类的UV清洗、O2等离子体处理之类的等离子体处理,可以提高碱金属除去 用的处理液对于玻璃基板上的露出玻璃的部分的浸润性。
[0219] 碱金属除去用的处理液对于玻璃基板上的露出玻璃的部分的浸润性是否得到提 高,可以通过比较亲液化处理前后的、碱金属除去用的处理液与玻璃基板上的露出玻璃的 部分的接触角来确认。如果亲液化处理后的接触角低于亲液化处理前的接触角,则判断为 良好地进行了亲液化处理。
[0220] 在碱金属除去用的处理液为极性高的处理液的情况下,不是比较亲液化处理前后 的碱金属除去液的接触角,而是比较亲液化处理前后的水的接触角,由此也可以判断是否 良好地进行了亲液化处理。
[0221] 在作为碱金属除去用的处理液使用酸的水溶液、液状的有机酸、螯合剂的水溶液、 或液状的螯合剂的情况下,利用亲液化处理,水与玻璃基板上的露出玻璃的部分的接触角 优选降低为30°以下,更优选降低为20°以下,进一步优选降低为10°以下。
[0222] 作为处理液中所含的溶媒,也可以选择低极性的有机溶剂。在使用以低极性的有 机溶剂为主体的低极性的处理液的情况下,通过使用作为各种材料的疏水化剂而使用的公 知的甲硅烷化剂来处理玻璃基板上的露出玻璃的部分,可以提高低极性的处理液对玻璃的 浸润性。
[0223] <碱金属除去工序>
[0224] 继亲液化工序之后,通过使玻璃基板的表面与碱金属除去用的处理液接触,而对 玻璃基板实施使玻璃基板的表面的露出玻璃的部分的表层的碱金属量减少的碱金属除去 处理。
[0225] 如前所述,在碱金属除去工序中,使用含有酸或螯合剂的碱金属除去用的处理液。 在碱金属除去用的处理液含有用于溶解酸或螯合剂的溶媒的情况下,该溶媒既可以是水, 也可以是不具有酸性基团的有机溶剂,还可以是不具有酸性基团的有机溶剂的水溶液。作 为碱金属除去用的处理液,从处理液的均匀性的方面考虑,优选酸或螯合剂的水溶液、酸或 螯合剂的高极性有机溶剂的溶液、或液状的有机酸、及液状的螯合剂。这些处理液当中,由 于制备容易且廉价,因此优选酸的水溶液、液状的有机酸、螯合剂的水溶液、及液状的螯合 剂。
[0226] 含有螯合剂的碱金属除去用的处理液中的螯合剂没有特别限定,可以从公知的螯 合剂中适当地选择。螯合剂通常以水或有机溶剂的溶液形式使用,然而例如乙酰丙酮、二 丙酮醇、及乙酰乙酸乙酯之类的在室温附近为液状的螯合剂可以不用溶解于水或有机溶剂 中,而直接作为碱金属除去用的处理液使用。由室温附近为液状的螯合剂构成的碱金属除 去用的处理液基本上不会使金属配线腐蚀,从这一点考虑有用。
[0227] 如前所述,在螯合剂在室温附近为固体的情况下,将螯合剂以水或有机溶剂的溶 液的形式使用。作为在室温附近为固体的螯合剂,例如可以举出连苯三酚、邻苯二酚。作为 使螯合剂溶解的有机溶剂,例如可以使用醇系溶剂或二醇系溶剂。作为使螯合剂溶解的有 机溶剂的具体例,可以举出甲醇、及乙醇等。
[0228] 在上述的碱金属除去用的处理液当中,从钠及钾的减少效果的方面、和处理玻璃 基板的表面后的、处理液的废弃或提纯的容易性的方面考虑,优选由选自无机酸及有机酸 中的酸性化合物、和水构成的处理液。
[0229] 作为无机酸及有机酸,通常使用布朗斯特酸。作为无机酸的例子,可以举出:盐酸、 氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸、次氯酸、高氯酸、亚硫酸、过硫酸、亚硝酸、亚磷酸、次磷酸、及次膦 酸。它们当中,优选盐酸、硫酸、硝酸、及磷酸。作为有机酸,可以举出:乙酸、甲酸、丙酸、丁 酸、乳酸、草酸、富马酸、马来酸、柠檬酸、琥珀酸、酒石酸、苯甲酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、 及对甲苯磺酸。
[0230] 对于由酸性化合物和水构成的碱金属除去用的处理液,处理液中的酸性化合物的 浓度没有特别限定,然而优选为50质量%以下,更优选为10质量%以下,特别优选为5质 量%以下,最优选为3质量%以下。
[0231] 对于含有选自无机酸及有机酸中的酸性化合物、和水的碱金属除去用的处理液, 以缓冲化为目的,处理液还可以含有处理液中所含的酸性化合物的盐。作为酸性化合物的 盐,优选碱金属盐,优选钠盐或钾盐。对于被缓冲化了的碱金属除去用的处理液,其PH优选 为3以上且小于7,更优选为4以上且6以下。
[0232] 使用碱金属除去用的处理液的玻璃基板的处理多为对从表面到深度10 μ m的表 层的钠及钾的元素成分比率的合计量大于13质量%的玻璃基板进行。这是因为,在作为优 选的玻璃基板的化学强化玻璃基板中,从表面到深度10 μ m的表层的钠及钾的元素成分比 率的合计量一般大于13质量%。
[0233] 而且,使用碱金属除去用的处理液的玻璃基板的处理是在玻璃基板上的露出玻璃 的部分中,以使从表面到深度10 ym的表层的钠及钾的元素成分比率的合计量达到13质 量%以下的方式进行。通过如此操作,在玻璃基板上的露出玻璃的部分中,可以几乎不残留 残渣地使得使用抗蚀剂组合物形成的蚀刻掩模快速地剥离。
[0234] 需要说明的是,在不进行前述的亲液化处理、对玻璃基板实施碱金属除去处理的 情况下,很难将玻璃基板上的露出玻璃的部分的表层中存在的碱金属以所需的程度除去。
[0235] 对于碱金属除去处理后的、玻璃基板上的露出玻璃的部分中的、从表面到深度 IOym的表层的钠及钾的元素成分比率的合计而言,从可以在更短时间内使蚀刻掩模从基 板表面剥离的方面考虑,优选为10质量%以下,更优选为8质量%以下,特别优选为3质 量%以下。
[0236] 碱金属除去处理后的、玻璃基板上的露出玻璃的部分中的、从表面到深度10 ym 的表层的钾的元素成分比率优选为10质量%以下,更优选为8. 5质量%以下,特别优选为 3质量%以下。
[0237] 碱金属除去处理后的、玻璃基板上的露出玻璃的部分中的、从表面到深度10 ym 的表层的钠的元素成分比率优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下,特别优选为0. 5 质量%以下。
[0238] 玻璃基板上的露出玻璃的部分中的、从表面到深度10 μm的表层的钠及钾的元素 成分比率可以使用XPS法(X射线光电子分光分析法)测定。
[0239] 也可以对从表面到深度10 μm的表层的钠及钾的元素成分比率的合计为13质 量%以下的玻璃基板实施使用碱金属除去用的处理液的玻璃基板的处理。该情况下,即使 不进行碱金属除去处理,也可以在玻璃基板表面的露出玻璃的部分中良好地剥离蚀刻掩 模,然而通过进行碱金属除去处理,可以更加快速地使蚀刻掩模剥离。
[0240] 碱金属除去处理的方法只要是可以将玻璃基板的表层的钾及钠的元素含有比率 减少到所需的程度,就没有特别限定。该处理中,使玻璃基板的表面与处理液接触,使钾及 钠向碱金属除去用的处理液中溶出。作为使碱金属除去用的处理液与玻璃基板的表面接触 的方法,可以举出:将玻璃基板浸渍在处理液中后对基板的表面进行水洗的方法、在玻璃基 板的表面堆积上述的处理液后对基板的表面进行水洗的方法、向玻璃基板的表面喷射处理 液后对基板的表面进行水洗的方法、或向玻璃基板的表面流下处理液后对基板的表面进行 水洗的方法等。
[0241] 使玻璃基板的表面与处理液接触的时间优选为45秒以上,更优选为1分钟以上, 特别优选为2分钟以上。另外,接触时间优选为10分钟以下。虽然即使使玻璃基板的表面 与处理液接触超过10分钟,也不会产生明显的不佳状况,然而对于蚀刻掩模的剥离性的改 善并不会获得特别优异的效果。需要说明的是,根据处理液的种类、PH,在使处理液与玻璃 基板接触超过10分钟的长时间的情况下,金属配线有可能腐蚀。
[0242] <疏水化工序>
[0243] 在碱金属除去工序后,对玻璃基板的表面实施使玻璃基板的表面疏水化的疏水化 处理。通过对玻璃基板的表面实施疏水化处理,可以在维持蚀刻掩模与玻璃基板的密合性 的同时,提高玻璃基板表面的露出永久膜的部分和露出金属配线的部分的、蚀刻掩模的剥 离性。
[0244] 疏水化处理通常是使疏水化剂与玻璃基板的表面接触而进行。疏水化剂可以没有 特别限制地从以往被用于各种材料的疏水化的疏水化剂中选择。作为优选的疏水化剂,可 以举出在疏水化的用途中所用的各种硅烷偶联剂、N,N-二烷基氨基硅烷化合物、非环状二 硅氮烷化合物、及环状硅氮烷化合物等。
[0245] 作为N,N-二烷基氨基硅烷化合物的例子,可以举出:N,N -二甲基氨基三甲基硅 烷、N,N -二甲基氨基二甲基硅烷、N,N -二甲基氨基单甲基硅烷、N,N -二乙基氨基三甲 基硅烷、叔丁基氨基三甲基硅烷、烯丙基氨基三甲基硅烷、三甲基甲硅烷基乙酰胺、N,N-二 甲基氨基二甲基乙烯基硅烷、N,N -二甲基氨基二甲基丙基硅烷、N,N -二甲基氨基二甲基 辛基硅烷、N,N -二甲基氨基二甲基苯基乙基硅烷、N,N -二甲基氨基二甲基苯基硅烷、N, N -二甲基氨基二甲基叔丁基硅烷、N,N -二甲基氨基三乙基硅烷、及三甲基硅烷胺等。
[0246] 作为非环状二硅氮烷化合物的例子,可以举出:六甲基二硅氮烷、N -甲基六甲基 二硅氮烷、1,1,3,3 -四甲基二硅氮烷、1,3 -二甲基二硅氮烷、1,3 -二正辛基一 1,1,3, 3-四甲基二硅氮烷、1,3-二乙烯基一 1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、三(二甲基甲硅烷基) 胺、二(二甲基甲娃烷基)胺、1 一乙基一 1,1,3, 3, 3 -五甲基二娃氮烧、1 一乙烯基一 1,1, 3, 3, 3 -五甲基二娃氮烧、1 一丙基一 1,1,3, 3, 3 -五甲基二娃氮烧、1 一苯基乙基一 1,1, 3, 3, 3 -五甲基二娃氮烧、1 一叔丁基一 1,1,3, 3, 3 -五甲基二娃氮烧、1 一苯基一 1,1,3, 3,3 -五甲基二硅氮烷、及1,1,1 一三甲基一 3,3,3 -三乙基二硅氮烷等。
[0247] 作为环状娃氮烧化合物的例子,可以举出:2, 2, 5, 5 -四甲基一 2, 5 -二娃基一 1 一杂氮环戊烷、2,2,6,6 -四甲基一 2,6 -二硅基一 1 一杂氮环己烷等环状二硅氮烷化 合物;2,2,4,4,6,6-六甲基环三硅氮烷、2,4,6-三甲基一2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷 等的环状三硅氮烷化合物;2, 2,4,4,6,6,8,8 -八甲基环四硅氮烷等的环状四硅氮烷化合 物。
[0248] 在疏水化剂为固体或粘度高的液体的情况下,也可以将疏水化剂用不具有与疏水 化剂的反应性的有机溶剂稀释后使用。
[0249] 作为使疏水化剂与玻璃基板接触的方法,例如可以举出:将玻璃基板浸渍在液状 的疏水化剂中的方法、在玻璃基板的表面堆积液状的疏水化剂的方法、向玻璃基板的表面 喷雾液状的疏水化剂的方法、使疏水化剂的蒸气与玻璃基板的表面接触的方法、向玻璃基 板的表面流下液状的疏水化剂的方法等。
[0250] 在使疏水化剂与玻璃基板接触时,也可以出于促进疏水化剂与玻璃基板的表面的 反应的目的,将疏水化剂、或玻璃基板加热。该情况下的加热温度典型地为30~150°C左 右。使玻璃基板与疏水化剂接触的时间没有特别限定,然而典型地为1~30分钟,优选为 1~10分钟。
[0251] 疏水化处理优选以使水与玻璃基板上的永久膜的表面的接触角为30°以上的方 式进行。在像这样进行了疏水化处理的玻璃基板上设置蚀刻掩模的情况下,容易在玻璃基 板上的露出永久膜的部分、和露出金属配线的部分中不残留残渣地迅速地使蚀刻掩模剥 离。
[0252] 在进行疏水化处理后,将玻璃基板的表面根据需要进行冲洗、干燥,得到进行了前 处理的基板。
[0253] 《蚀刻掩模的形成方法》
[0254] 在利用前述的方法进行了前处理的玻璃基板上,使用抗蚀剂组合物形成蚀刻掩 模。
[0255] 具体而言,利用如下方法形成蚀刻掩模,该方法包括:
[0256] 涂布膜形成工序,在利用前述的方法进行了前处理的玻璃基板的表面,涂布抗蚀 剂组合物而形成涂布膜;
[0257] 曝光工序,将涂布膜位置选择性地曝光;以及
[0258] 显影工序,将曝光了的涂布膜显影而形成蚀刻掩模。
[0259] 以下,对涂布膜形成工序、曝光工序、及显影工序依次进行说明。
[0260] <涂布膜形成工序>
[0261] 涂布膜形成工序中,例如使用辊涂机、反向涂料器、棒涂机等接触转印型涂布装置 或旋涂机、幕帘式涂布机、狭缝涂布机等非接触型涂布装置,在玻璃基板上涂布上述的抗蚀 剂组合物,形成涂布膜。也可以根据需要将所形成的涂布膜加热(预烘烤)。
[0262] 所形成的涂布膜的膜厚没有特别限定,然而例如为20~200 μ m左右。预烘烤时的 加热条件没有特别限定,然而例如为在70~150°C下2~60分钟左右。需要说明的是,为 了可以形成所需的膜厚的涂布膜,也可以将抗蚀剂组合物的涂布及预烘烤反复进行多次。
[0263] 在抗蚀剂组合物可以作为干式膜使用的情况下,也可以将抗蚀剂组合物的干式膜 粘贴在玻璃基板的表面而形成涂布膜。抗蚀剂组合物的干式膜可以通过在脱模薄膜上涂布 抗蚀剂组合物后,根据需要使抗蚀剂组合物干燥而形成。
[0264] <曝光工序>
[0265] 曝光工序中,通过隔着遮光图案照射紫外线等活性能量射线,而将涂布膜位置选 择性地曝光。在曝光中,可以使用高压水银灯、超高压水银灯、氙灯、碳弧灯等发出紫外线的 光源。照射的能量线量虽然也会根据抗蚀剂组合物的组成而不同,然而例如优选为30~ 3000mJ/cm 2左右。在曝光中,根据需要也可以对涂布膜实施加热(PEB)。该情况下的加热 条件没有特别限定,然而例如为在80~150°C下3~20分钟左右。
[0266] <显影工序>
[0267] 显影工序中,通过使用显影液将在曝光工序中被位置选择性地曝光了的涂布膜显 影而得到蚀刻掩模。显影方法没有特别限定,可以使用浸渍法、喷雾法、喷淋法、浸轧法等。 显影液可以根据抗蚀剂组合物的种类适当地选择。作为显影液,例如可以举出〇. 25~3质 量%的氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、有机胺、氢氧化四甲铵、三乙醇胺、N-甲基吡咯 烷酮、二甲亚砜等。显影时间没有特别限定,然而例如为1~120分钟左右。需要说明的是, 显影液也可以被加温到25~40°C左右。在显影后,可以对蚀刻掩模实施加热(后烘烤)。 加热条件没有特别限定,然而例如为在70~300°C下2~120分钟左右。
[0268] 另外,在抗蚀剂组合物为正型的情况下,可以在显影后,对蚀刻掩模在照射紫外线 等活性能量射线的同时实施加热的后固化(after-cure)。后固化中,利用活性能量射线,抗 蚀剂组合物中所含的含有醌二叠氮基的化合物形成中间体(indene ketene),它与具有酚 性羟基的碱可溶性树脂或含有醌二叠氮基的化合物键合而高分子化。
[0269] 需要说明的是,在对玻璃基板的表背两面实施后述的蚀刻加工的情况下,在对玻 璃基板的表背两面实施前述的前处理后,在玻璃基板的表背两面形成蚀刻掩模。该情况下, 玻璃基板只要至少在一面具备金属配线和永久膜即可。
[0270] 《玻璃基板的加工方法》
[0271 ] 对具备利用前述的方法形成的蚀刻掩模的玻璃基板进行借助蚀刻的加工。
[0272] 具体而言,利用如下的方法加工玻璃基板,该方法包括:
[0273] 蚀刻工序,对具备蚀刻掩模的玻璃基板的、具备蚀刻掩模的面上的露出玻璃的部 分实施蚀刻;和
[0274] 剥离工序,在蚀刻工序后,使蚀刻掩模从玻璃基板的表面剥离。
[0275] 以下,对蚀刻工序、及剥离工序依次进行说明。
[0276] <蚀刻工序>
[0277] 作为借助蚀刻的玻璃基板的加工的例子,可以举出:在基板表面上的点状或线状 的凹部的形成、在厚度方向上贯穿基板的贯穿孔的形成、基板的切断等。作为蚀刻方法,可 以举出一般采用的浸渍到蚀刻液中的湿式蚀刻。作为蚀刻液,可以举出单独氢氟酸、氢氟酸 与氟化铵、氢氟酸与其他的酸(盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等)的混酸等。蚀刻处理时间没有特 别限定,然而例如为10~60
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