Método de procesamiento de sustrato de vidrio para elemento de visualización de cristal líquido
Descripción general
 De este modo, se reduce la concentración de impurezas superficiales del sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido y se mejora la planitud de la superficie. ] Después de realizar el tratamiento de pulido superficial en el paso S1, la limpieza habitual del sustrato se realiza en el paso S2. Posteriormente, el tratamiento de ataque superficial se realiza en la etapa S3 para eliminar los residuos de partículas abrasivas y similares. Con relleno de irregularidades o arañazos que queda en la etapa S4 para cubrir la superficie del sustrato de película de SiO2 para promover lisa y fue tratada térmicamente en el paso S5.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método para procesar un sustrato de vidrio utilizado como una parte componente de un elemento de visualización de cristal líquido de tipo plano. Y más particularmente a un método de tratamiento de superficie para mantener la limpieza y la suavidad de un sustrato de vidrio.
Antecedentes de la técnica
Convencionalmente, se ha usado un sustrato de vidrio como componente principal de diversos dispositivos de tipo plano. Por ejemplo, se usa un sustrato de matriz de transistores de película delgada (sustrato TFT) en el que se forman integralmente un transistor de película delgada (TFT) y un electrodo de píxeles como sustrato de accionamiento de un dispositivo de visualización de cristal líquido del tipo de matriz activa. La calidad del material de la lámina de vidrio que constituye el sustrato TFT refleja de forma sensible la calidad de la pantalla y afecta el proceso de fabricación del elemento. Por lo tanto, la mejora de la técnica de procesamiento del sustrato de vidrio juega un papel importante en el desarrollo de la pantalla de cristal líquido. Por lo tanto, las características y la calidad requerida para el sustrato de vidrio se describirán brevemente a continuación.
En primer lugar, se requiere suavidad y planitud de la superficie del sustrato. Los factores que inhiben la suavidad incluyen arañazos en la superficie o arañazos, por ejemplo. En el sustrato TFT, el patrón mínimo de cableado es 5 10 μm, y el defecto en el sustrato de vidrio también debe ser de 5 μm o menos en consecuencia. En los patrones de segmentos o patrón de matriz simple general ha sido aproximadamente 50 [mu] m, tiene recientemente patrón se han miniaturizado, sino que también puede ser un problema debajo de la herida 50 m [mu]. Además, las irregularidades finas en la superficie del sustrato de vidrio se pueden citar como un factor que impide la planitud. Las irregularidades finas son el cambio de superficie generalmente fina que la resolución del ojo humano, características de varias películas formadas sobre el substrato, la alineación del cristal líquido, afecta negativamente a la de corte o similar de Patan'ejji.
En segundo lugar, el sustrato de vidrio debe ser de alta pureza. Si un componente de metal impureza tal como un componente alcalino en el sustrato de vidrio eluye en la celda de cristal líquido, la resistencia específica del cristal líquido disminuye, lo que provoca un cambio en las características de visualización. Además, cuando las huellas alcalinos en el proceso de semiconductor de crear un TFT se eluye, hay una posibilidad de llevar el deterioro propiedad de la película funcional hecha de polisilicio o similar.
En tercer lugar, se requiere que el sustrato de vidrio tenga resistencia al calor. La temperatura máxima que un sustrato de vidrio puede soportar generalmente se expresa por la temperatura del punto de deformación. La temperatura del punto de deformación debe ser mayor que la temperatura máxima de procesamiento en el proceso de fabricación del elemento de visualización de cristal líquido. Por ejemplo, cuando se procesa una película delgada de polisilicio, la temperatura de procesamiento en el proceso de fabricación de semiconductores alcanza 1000 ° C o más. Por lo tanto, el material de sustrato de vidrio necesita una alta resistencia al calor.
Tarea de solución
Como resulta evidente de la descripción anterior, se exige la suavidad del sustrato de vidrio para un dispositivo de pantalla de cristal líquido, y de alta calidad se refiere pureza y resistencia al calor, etc., vidrio de sílice se emplea extensamente estos aspectos. Por ejemplo, se describe en 'Liquid Crystal Device Handbook' (editado por el Comité 142 de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, Nikkan Kogyo Co., 1989), página 222. Las propiedades del vidrio de cuarzo varían mucho según el método de fabricación, pero se pueden dividir en dos tipos. Uno es vidrio de cuarzo fundido obtenido al fundir un cuarzo natural a alta temperatura para obtener un lingote. El otro es un vidrio sintético de cuarzo obtenido por un proceso en fase vapor tipificado por un método CVD que utiliza SiCl 4, H 2, O 2 como materia prima. Con respecto a las impurezas a granel en particular, el vidrio de cuarzo sintético es más bajo en términos de Al, B, Cr, Na, Ti y similares y es más puro.
Un sustrato de vidrio de cuarzo se llama oblea obtenida cortando un lingote. En un estado en rodajas y los arañazos y daños permanecen en la superficie, realizar el pulido de precisión usando tales suavidad deseada para obtener, por ejemplo, CeO2 abrasivo. A continuación, se elimina el residuo abrasivo y se realiza un proceso de limpieza para limpiar la superficie. En general, se usa un tensioactivo, un disolvente alcalino débil, un disolvente débilmente ácido o similares como un líquido de limpieza. La limpieza ultrasónica, la limpieza con burbujas, la limpieza con vapor y similares se utilizan como medios de limpieza. Sin embargo, es difícil eliminar completamente el residuo abrasivo habiendo entrado en las irregularidades de la parte de cero y la porción achaflanada de la repetición incluso el tratamiento de limpieza de superficies realizado. Por esta razón, incluso con material de vidrio de cuarzo sintético de alta pureza a granel, las impurezas de la superficie permanecen porque el efecto de limpieza es insuficiente. Por lo tanto, por ejemplo, en el caso del sustrato de película transistor matriz delgada, hay un problema o un problema que causa el aumento de la corriente de fuga y la tensión de umbral de desplazamiento V de la TFT.
Además, incluso cuando se realiza un pulido de precisión, es difícil eliminar por completo los rasguños finos en la superficie del sustrato de vidrio, arañazos, micro irregularidades y similares, y es imposible lograr la suavidad deseada. Por lo tanto, hay un problema o un problema que afecta negativamente a las características de la TFT.
Solución
En consideración a los problemas o problemas de las técnicas convencionales descritas anteriormente, la presente invención se dirige a un proceso de tratamiento superficial para mejorar la lisura y planitud de la superficie de un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido, y para eliminar impurezas superficiales y mejorar la limpieza Y un método de eso. Para lograr este objetivo, después del tratamiento de pulido del sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido, se lleva a cabo un tratamiento de grabado de superficie para eliminar el residuo abrasivo, y después se forma una película de SiO2 para hacer que la superficie del vidrio Tomé medidas Por ejemplo, la película de SiO2 está formada por un método de deposición de vapor químico a baja presión para tener una estructura de película densa. Además, cuando se aplica tratamiento térmico a una temperatura igual o mayor que el punto de reblandecimiento de la película de SiO _ {2}, la suavidad y la planicidad pueden mejorarse adicionalmente. El método de procesamiento de acuerdo con la presente invención se puede aplicar a, por ejemplo, un sustrato de vidrio de cuarzo. Se puede obtener un sustrato de matriz de transistores de película delgada formando un grupo de transistores de película delgada y un grupo de electrodos de píxeles en la superficie de un sustrato de vidrio de cuarzo limpio y planarizado. Se puede fabricar un elemento de visualización de cristal líquido superponiendo el sustrato TFT y el contra sustrato con un espacio predeterminado entre ellos y llenando y sellando el cristal líquido entre ambos sustratos.
En la presente invención, después de un proceso de pulido final de un sustrato de vidrio hecho de cuarzo o similar, se realiza un proceso de limpieza habitual y luego se realiza un proceso de grabado superficial. En este proceso una solución que tiene, por ejemplo, la acción de ataque químico leve contra el cuarzo, para eliminar las sustancias extrañas, tales como granos abrasivos que quedan en los arañazos en la superficie y parte irregular micro. Posteriormente, se deposita una película de SiO2 para rellenar los arañazos y micro irregularidades y realizar el proceso de planarización. Además, se supone aplanamiento más completo y alisado Por estado una vez fluido y se trató térmicamente a una temperatura por encima del punto de la película de SiO2 de reblandecimiento. Con una serie de tratamientos superficiales de este tipo, es posible preparar un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido que tiene una concentración de impurezas superficiales muy baja y arañazos superficiales, irregularidades y similares suprimidos.
Descripción de las realizaciones preferidas Las realizaciones preferidas de la presente invención se describirán ahora en detalle con referencia a los dibujos. La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra un método de procesamiento de un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido según la presente invención. En primer lugar, en el paso S1, se lleva a cabo el tratamiento de pulido superficial del sustrato de vidrio. Como sustrato de vidrio, por ejemplo, se puede citar un lingote de cuarzo fundido o un sustrato de vidrio de cuarzo cortado a partir de un lingote de cuarzo sintético. Obsérvese que la presente invención no se limita a vidrio de cuarzo, sino que también se puede aplicar a materiales de sustrato tales como vidrio de sosa cálcica, vidrio de borosilicato, vidrio exento de álcali y similares. El tratamiento de pulido de superficie se realiza usando, por ejemplo, un abrasivo CeO2. Las impurezas que afectan negativamente a las características de los transistores de película delgada o similares se mezclan en el agente de pulido.
A continuación, la limpieza del sustrato se realiza en el paso S2. A medida que el líquido de limpieza, tales como tensioactivos, disolvente alcalino débil, disolvente débilmente ácida o similar se utiliza para limpiar la superficie del sustrato de vidrio mediante la repetición de una pluralidad de veces a limpieza por ultrasonidos, lavado de burbujas o de limpieza a vapor o similares. Sin embargo, los rasguños finos en la superficie del sustrato y los residuos de partículas abrasivas atrapados por la irregularidad y similares no se pueden eliminar por completo.
Posteriormente, se lleva a cabo un proceso de ataque superficial en el paso S3. Este tratamiento se realiza en un proceso húmedo, y se usa una solución que tiene una acción de grabado sobre un sustrato de vidrio de cuarzo. En este ejemplo, el tratamiento con una solución mixta HF / NH 4 F con una concentración de HF del 2,5% se realizó a temperatura ambiente durante 5 minutos. Y no la solución de ataque no se limita al ejemplo utilizado, por ejemplo HF acuoso, solución de HF / H2 O2, solución de KOH o similar también se puede utilizar. Además, el tiempo de procesamiento y la temperatura de procesamiento pueden ajustarse apropiadamente de acuerdo con las condiciones finales de pulido y similares del sustrato de vidrio. Siempre que sea suficiente para eliminar los residuos capturados por arañazos y micro desigualdades sin un grabado excesivo en la superficie del sustrato de vidrio.
Posteriormente, en la etapa S4, se realizaron el lavado y el secado usando agua pura y alcohol isopropílico, y luego se revistió una película de SiO2 con un espesor de película de aproximadamente 500 nm. Mediante este proceso de deposición de película de SiO 2, los arañazos en la superficie del sustrato de vidrio de cuarzo y las micro irregularidades se llenan y planan. Además, se puede recuperar la suavidad de la superficie de pulido de precisión incluso por este tratamiento de revestimiento que la superficie del sustrato de vidrio de cuarzo por el tratamiento de ataque químico superficial en el paso S3 está infestado ligeramente. En este ejemplo, se formó una película mediante un método de deposición de vapor químico a baja presión. Se introdujo una fuente de gas de SiH _ {4} y N _ {2} O a presión reducida mientras se mantenía la temperatura del sustrato a 800ºC. Se realizó un proceso de deposición durante 100 minutos a una velocidad de crecimiento de 5 nm / min para obtener un espesor de película de 500 nm. La película de SiO2 formada por el método de deposición de vapor químico a baja presión es excelente como película de recubrimiento porque tiene una composición densa y una buena cobertura. Obsérvese que la presente invención no se limita a esto, y se puede usar un método de deposición de vapor químico a presión atmosférica en lugar del método de deposición de vapor químico a presión reducida. Por ejemplo, se puede introducir un gas de materia prima mezclado con SiH4, O2 y N2 mientras se mantiene la temperatura del sustrato a 450ºC y el proceso de deposición se puede realizar durante aproximadamente 30 minutos. La película de revestimiento para planarización superficie es la perspectiva de una película de deposición de vapor químico tal como índice de refracción y la cobertura (película CVD) óptimo que el espesor de la dimensiones de la cero o la cantidad de ataque químico similar y que queda en el tratamiento de ataque químico superficial Según sea necesario
Más preferiblemente, el tratamiento térmico se realiza en la etapa S5. Por ejemplo, el sustrato se calienta en una atmósfera de gas nitrógeno a una temperatura mayor que el punto de reblandecimiento (900 1000ºC) de la película de SiO2 durante aproximadamente 20 minutos. Este tratamiento térmico o recocido aumenta la viscosidad de la película de SiO2 y produce fluidez, por lo que los arañazos y las micro irregularidades se llenan completamente. Obsérvese que en el caso de que se obtenga una lisura y lisura sustancialmente completa mediante el tratamiento de revestimiento de la película de SiO2, puede omitirse el tratamiento térmico en la etapa S5. El sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido que tiene una baja concentración de impurezas superficiales y una excelente planicidad se puede obtener mediante el tratamiento de tratamiento de superficie en el paso S1, paso S5 descrito anteriormente.
El sustrato de vidrio de cuarzo así obtenido se usa, por ejemplo, para fabricar un sustrato de matriz de transistores de película delgada. Es decir, en el paso L1, un grupo de transistores de película delgada se forma de manera integrada en un sustrato de vidrio de cuarzo al hacer uso completo de la tecnología de fabricación de película delgada ordinaria y la tecnología de fabricación de semiconductores. Dado que se suprime la concentración de impurezas superficiales y tiene una excelente planaridad, se puede obtener un sustrato de matriz de transistores de película delgada altamente fiable sin afectar negativamente a las características eléctricas del transistor de película delgada formado.
Se puede fabricar un elemento de pantalla de cristal líquido de matriz activa usando este sustrato. Esto es, después de una película conductora transparente, tal como de ITO se modela para formar un grupo de electrodos de píxeles en el paso L2, el dispositivo de visualización de cristal líquido en el paso L3 rellenando cristal líquido sellado en el hueco entre ambos superpone un delgado sustrato de la matriz de transistor de película y el sustrato contador Está montado.
La figura 2 muestra la estructura en sección transversal del sustrato de vidrio sometido al procesamiento de tratamiento de superficie descrito anteriormente. En la superficie del sustrato de cristal de cuarzo sintético 1, quedan algunos rasguños y daños como el arañazo 2. Los arañazos incluyen aquellos generados o expandidos por, por ejemplo, tratamiento de pulido superficial o tratamiento de grabado superficial. En la porción de extremo del sustrato 1, se dejan las irregularidades finas 3 generadas durante el procesamiento de estrechamiento o achaflanado. Estos rasguños e irregularidades están incrustados por la película 4 de CVD SiO 2, y el estado de la superficie del sustrato es extremadamente plano y liso. El estado superficial del sustrato se midió con un comprobador de rugosidad superficial del tipo de retardo óptico (Wyko TOPO 2D), y se encontró que el estado superficial del sustrato y la parte cónica eran iguales o superiores a los del tratamiento de grabado superficial. Grado fue obtenido. Por lo tanto, incluso si la superficie del sustrato es ligeramente rugosa por el tratamiento de grabado superficial, puede repararse suficientemente recubriendo con película de SiO2 y tratamiento térmico.
La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre el tiempo de tratamiento de ataque superficial en el paso S3 y la concentración de impureza residual de Fe. Como se describió anteriormente, el tratamiento de grabado superficial se llevó a cabo usando solución mixta al 2,5% (HF / NH 4 F, la impureza Fe se mezcló en el agente de pulido CeO 2 como Fe 2 O 3, el hierro impuro era polisilicio difundirse en la película delgada o de película delgada de silicio amorfo es tanto como sea posible debe ser eliminado para provoca un aumento del nivel de profundidad de corriente formada película delgada transistor fugas. el gráfico de la Fig. 3 los resultados de la concentración de Fe residual superficial se midió por analizador de fluorescencia de rayos X de reflexión total los espectáculos son. tiempo de eliminación de impurezas superficie capacidad de grabado es en unos 5 minutos se comprueba que la saturación. Así, el tratamiento de grabado de superficie no es preferible porque el grabado rugosidad o similares se genera no debe efectuarse durante más de cinco minutos.
Finalmente, con referencia a la figura 4, se muestra la estructura del elemento de visualización de cristal líquido producido por la etapa L 3 mostrada en la figura 1. Como se muestra en la figura, un elemento de pantalla de cristal líquido del tipo de matriz activa se ensambla en un sustrato 1 de vidrio de cuarzo sintético. El sustrato 1 se cubre con la película de CVD SiO2 4 para la planarización como se describió anteriormente. Un TFT 5 está formado en el mismo. El TFT 5 está formado sobre la película delgada semiconductora 6 modelada en forma de isla. La película delgada de semiconductor tiene una región de drenaje D y una región de fuente S y una región de canal entre ellas. Un electrodo G de puerta está formado en la región del canal con una película aislante de puerta interpuesta entre ellos. Las impurezas como el Fe se eliminan casi por completo del sustrato 1, por lo que no hay posibilidad de que afecte negativamente al TFT 5. Sobre el sustrato de vidrio 1, un electrodo de píxeles transparente 8, un condensador auxiliar 9, un electrodo de cableado 10 y similares se forman adicionalmente a través de una película aislante 7 de capa intermedia.
Por otra parte, en la superficie interna del contratrato 11, un contraelectrodo 12, una película de protección contra la luz 13, una película de filtro de color 14 y similares están laminadas en este orden. La abertura 15 de la película de protección contra la luz 13 está alineada con el electrodo de píxeles 8. El sustrato opuesto 11 está unido al sustrato de matriz de matriz activa 1 con un espacio predeterminado entre ellos. Una capa de cristal líquido 16 se sella y se llena en el espacio entre los sustratos.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, sometido a un tratamiento de ataque químico con una solución que tiene un efecto de grabado sobre el cuarzo después de que el pulido final del sustrato de vidrio de cuarzo o similar, seguido de SiO2 profundidad película de irregularidades residuales y arañazos en la superficie , Y luego el tratamiento térmico se realiza a una temperatura alta igual o superior al punto de reblandecimiento de la película de SiO2. Mediante dicho método de procesamiento, es posible reducir notablemente las impurezas superficiales, suprimir el aumento de las irregularidades superficiales y similares, y proporcionar un sustrato de vidrio para un dispositivo de visualización de cristal líquido con alta fiabilidad.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra un método de procesamiento de un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido según la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática que muestra una forma en sección transversal de un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido procesado por un método de procesamiento según la presente invención.
La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre el tiempo de tratamiento de ataque superficial y la concentración de impureza residual de Fe.
La figura 4 es una vista en sección transversal esquemática que muestra un elemento de pantalla de cristal líquido del tipo de matriz activa fabricado usando el sustrato de vidrio para un elemento de pantalla de cristal líquido según la presente invención.
1 sustrato de vidrio de cuarzo sintético
2 Scratch
3 Falta de uniformidad
4 película CVD SiO 2
5 TFT
6 Película delgada semiconductora
Electrodo de 8 pixeles
11 sustrato de contador
16 cristal líquido
Reclamo
se lleva a cabo procedimiento de tratamiento de un sustrato de vidrio para un elemento de visualización de cristal líquido caracterizado por formar una película de SiO2 con el fin de aplanar la superficie de vidrio al sustrato de vidrio según la reivindicación 1 de pulido y ataque químico.
Después de formar una película de SiO2 en la reivindicación 2 presión de deposición química de vapor, según la reivindicación 1 método de procesamiento de un sustrato de vidrio para un dispositivo de visualización de cristal líquido según, caracterizado porque la realización del tratamiento térmico.
La reivindicación 3 de pulido y ataque químico se realiza la superficie de cristal de cuarzo del sustrato, después de formar la película de SiO2 por CVD a fin de llenar las irregularidades causadas por el procesamiento, SiO2 temperatura de la película por encima del punto de ablandamiento En el que el sustrato de vidrio de cuarzo se somete a tratamiento térmico a una temperatura inferior al punto de fusión del sustrato de vidrio de cuarzo.
Thin-film transistor array, caracterizado porque la reivindicación 4 pulido y la superficie de vidrio para formar una película de SiO2 para aplanar que se realiza el proceso de grabado sustrato de vidrio, y formando además una delgada grupo transistor de película sobre el sustrato de vidrio Un método de fabricación de un sustrato.
La superficie de vidrio para formar una película de SiO2 con el fin de aplanar el sustrato de vidrio según la reivindicación 5 de pulido y ataque químico se ha realizado, un grupo transistor de película delgada más para el accionamiento del electrodo de pixel y el electrodo de píxel en el sustrato de vidrio Y un paso para formar el elemento de visualización de cristal líquido.
Dibujo :
Application number :1994-003656
Inventors :ソニー株式会社
Original Assignee :滝澤律夫