清洁玻璃基材的方法
【专利说明】清洁玻璃基材的方法 阳OOU优先权
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119,要求2013年04月30日提交的美国临时申请系列第 61/817532号的优先权，本文W该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。 柳的]背景 阳004]领域 阳0化]本发明总体设及清洁玻璃制品，尤其是用于制造高性能显示面板的玻璃基材。
【背景技术】
[0006] 随着玻璃基材上的薄膜晶体管的线宽变得更薄，日益需要有效地除去亚微米尺寸 的颗粒从而使晶体管不受存在的运些污染物的干扰的技术。对于滤色镜工业亦是如此，因 为已知污染物不利地影响黑色矩阵粘附和所得的RGB像素完整性。例如，对于滤色镜工业， 已知线宽越小，发生黑色矩阵剥离事件的频率越高。现有的工业信息表明对于19微米的黑 色矩阵线宽，剥离事件发生的频率是约2. 8%，对于27微米的线宽，频率是0. 3%。预期运 些频率将随着线宽的降低而增加。对于薄膜晶体管，还预期运种趋势将会相同，且除去日益 更小的微粒污染物变得更重要。然而，对于亚微米颗粒除去，不像半导体工业存在工业标准 那样，显示玻璃工业不存在工业标准。
[0007] 概述
[0008] 目前，平板工业主要利用洗涂剂作为化学清洁试剂，并与一种或多种机械方法例 如超声波、兆声波、刷、喷涂等结合来清洁玻璃。洗涂剂的种类可变化并且可包含市售产品 如SemicleanKG,Parker225x等。运些洗涂剂可为碱或酸，并且可包含馨合剂、表面活性 剂和其它专有（因此是未知的）组分。因为已知洗涂剂留下残留物，该残留物可干扰黑色 矩阵粘附或导致更高浓度的对薄膜晶体管（TFT)装置有害的移动离子，需要改善的清洁溶 液，其消除令人不安的残留物问题或者更高的移动离子浓度。此外，现有的清洁过程步骤 没有进行优化来除去不同类型的缺陷（有机，粘附的玻璃或金属）或不同的粒度（亚微 米，微米或更大）。此外，因为不同的加工步骤可再次引入污染物，能总体在加工时间线的 单一位置处例如作为连续步骤的一个序列实施清洁过程，可得到基本上不含主污染物的 玻璃基材，该主要污染物包含有机，金属和微粒污染物。
[0009]本文所述的是一种用于玻璃基材的清洁过程，从而制备原始的表面（有效直径大 于约0.3微米尺寸的颗粒的颗粒密度低，金属污染物浓度低和具有改善的静电性能）。该 方法是化学驱动的和机械辅助的过程，其使用多种清洁溶液W及大尺寸LCD基材清洁和加 工过程。该过程利用一种方法，其中通过向表面施加在线的相继的处理，从玻璃基材表面除 去有效直径逐渐更小的颗粒。
[0010] 该过程可施加到任意玻璃组成（侣娃酸盐，钢巧等），任意厚度（例如小于约3mm) 和任意尺寸（最高达和包含3. 2米X3. 6米）。该过程可包含减少或完全除去玻璃基材表 面上或表面处（例如在约5nm表面之内）的各种类型的缺陷，例如玻璃颗粒，金属污染物， 有机污染物等。使用化学和机械方法的组合，该过程还可除去尺寸为约0. 3微米-约200 微米的缺陷。该过程优化玻璃表面化学和玻璃的物理性质例如粗糖度，W确保在下游的工 艺中具有优异的性能，包括用于氧化物TFT,LTPS，和有机发光二极管（OLED)的沉积工艺。 示例过程顺序可根据下述步骤顺序和参考图1来描述。
[0011] 根据图1所示的过程顺序，在第一预清洁步骤100中，可使用高压液体排放（例 如去离子水）来除去设置在玻璃基材表面上的大的和松散的颗粒。如果有机层出现在玻璃 基材的一个或两个主表面的至少一部分上，可将臭氧化的水添加到液体排放。或者，可在 步骤100中使用水之前和之后，使用洗涂剂，该洗涂剂可与水一起使用或不与水一起使用 或者替代水使用。
[0012] 在第二步骤110中，使用第一碱溶液，例如SCl溶液（NH4OH+H2O2+H2O)，除去大的 玻璃颗粒（〉1微米）和有机污染物。可使用第一碱溶液的超声揽拌来提供机械辅助作用。 机械辅助还可通过刷来提供，该刷可单独使用或者与超声揽拌第一碱溶液组合使用。
[0013] 在第=步骤120中，使用通过高压液体排放注射的第二碱溶液例如SCl实施除 去亚微米颗粒（例如有效直径为约0. 3-约1. 0微米的颗粒），其中可任选地通过兆声波 (megasonic)揽拌第二碱溶液来辅助除去颗粒。
[0014] 在任选的第四步骤130中，实施为了玻璃基材的更好的静电放电巧SD)特征的表 面处理。在该步骤中，将玻璃基材暴露于酸溶液例如包含氨氣酸化巧的酸溶液的液体排 放，W增加施加该酸溶液的玻璃基材表面的粗糖度。
[0015] 在第五步骤140中，使用稀盐酸（肥1)溶液实现除去金属污染物。可任选地向溶 液施加兆声波揽拌。
[0016] 在第六步骤150中，使用气体排放刀系统干燥玻璃基材，并调整玻璃基材表面用 于检查和封装。如本文所使用，气体排放刀系统指气体排放系统，其中从排放头的狭窄的槽 或缝高速排放气体。气体可为例如空气，但可使用任意合适的惰性气体，包括但不限于氮 气、氣气、氯气、氮气、氛气及其组合。如果因为某种原因不能使用空气，氮气是空气的成本 有效的替代。玻璃基材可任选地用ESD离子化仪进行处理，来中和静电。
[0017] 上述的过程顺序可在玻璃基材上提供原始的表面，其随后可进行检查、封装和运 输到客户，或者如果在其中可进行额外的加工（如沉积上述的层）的工厂中实施该过程，可 将玻璃基材移动到额外的工位用于进一步加工。
[0018] 因此，本文所述的是一种从玻璃基材表面除去污染物的在线方法，所述方法包含 下述步骤：使用传送装置沿着传送方向传送玻璃基材，其中在传送时对该玻璃基材的至少 一个表面进行表面处理，该表面处理依次包含：a)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于包 含臭氧化的水的液体排放；b)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于第一碱溶液的液体排 放；C)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于第二碱溶液的液体排放；d)将该玻璃基材的 至少一个表面暴露于第一酸溶液的液体排放，W从该玻璃基材的至少一个表面除去金属离 子，其中第一酸溶液包含HCl;和e)干燥该玻璃基材的至少一个表面。所述方法还可包含 在步骤C)之后但在步骤e)之前，将玻璃基材暴露于第二酸溶液的液体排放。
[0019] 在一些实施方式中，第二酸溶液包含HF。在其它实施方式中，第二酸溶液包含氣化 氨锭溶液，其摩尔浓度是约0. 2M-约2M。
[0020] 在步骤e)之后，玻璃基材的平均表面粗糖度Ra可为等于或大于约0.2nm-约 0.8nm〇
[0021] 例如，第一碱溶液可包含NH4OH: &〇2: 其W体积计的混合物比例为约 1:1:5-约1:2:200,和溫度为约40°C-约80°C。可将玻璃基材暴露于第一碱溶液约1分 钟-约30分钟的时间。第一碱溶液的抑通常大于约10。
[0022] 所述方法还可包含向第一碱溶液施加超声波能量，其频率是约20曲Z-约200曲Z。
[0023] 所述方法还可包含向第二碱溶液施加兆声波能量，其频率是约850曲Z-约 1. 2MHz〇
[0024] 在步骤e)之后，在5nm至少一个表面之内，玻璃基材通常包含小于1.6xl〇i2原子 /cm2的化,K,Fe,化和化。
[00巧]在步骤e)之后，该玻璃基材的至少一个表面通常包含小于0.02个颗粒/cm2,该颗 粒的有效直径大于0.3微米。
[00%] 在另一种实施方式中，一种从玻璃基材表面除去污染物的在线方法，所述方法包 含下述步骤：使用传送装置沿着传送方向传送玻璃基材，其中在传送时对该玻璃基材的至 少一个表面进行表面处理，该表面处理依次包含：a)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于 包含臭氧化的水的液体排放；b)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于第一碱溶液的液体 排放；C)将该玻璃基材的至少一个表面暴露于第二碱溶液的液体排放；d)将该玻璃基材的 至少一个表面暴露于第一酸溶液的液体排放，W从该玻璃基材的至少一个表面除去金属离 子，其中第一酸溶液包含HCl;e)干燥该玻璃基材的至少一个表面；和其中在步骤e)之前， 将玻璃基材暴露于第二酸溶液的液体排放。
[0027] 可在步骤C)之前和之后，实施第二酸溶液的液体排放。
[0028] 第二酸溶液可包含HF,或者，第二酸溶液可包含氣化氨锭溶液，其摩尔浓度为约 0. 2M-约 2M。
[0029] 在步骤e)之后，在IOnm至少一个表面之内，玻璃基材通常包含小于1.6xl〇i2原子 /cm