清潔玻璃基材的方法
【專利說明】清潔玻璃基材的方法 陽OOU優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119,要求2013年04月30日提交的美國臨時申請系列第 61/817532號的優(yōu)先權(quán)，本文W該申請的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過參考將其完整地結(jié)合于此。 柳的]背景 陽004]領(lǐng)域 陽0化]本發(fā)明總體設(shè)及清潔玻璃制品，尤其是用于制造高性能顯示面板的玻璃基材。
【背景技術(shù)】
[0006] 隨著玻璃基材上的薄膜晶體管的線寬變得更薄，日益需要有效地除去亞微米尺寸 的顆粒從而使晶體管不受存在的運些污染物的干擾的技術(shù)。對于濾色鏡工業(yè)亦是如此，因 為已知污染物不利地影響黑色矩陣粘附和所得的RGB像素完整性。例如，對于濾色鏡工業(yè)， 已知線寬越小，發(fā)生黑色矩陣剝離事件的頻率越高?，F(xiàn)有的工業(yè)信息表明對于19微米的黑 色矩陣線寬，剝離事件發(fā)生的頻率是約2. 8%，對于27微米的線寬，頻率是0. 3%。預(yù)期運 些頻率將隨著線寬的降低而增加。對于薄膜晶體管，還預(yù)期運種趨勢將會相同，且除去日益 更小的微粒污染物變得更重要。然而，對于亞微米顆粒除去，不像半導(dǎo)體工業(yè)存在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 那樣，顯示玻璃工業(yè)不存在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 概述
[0008] 目前，平板工業(yè)主要利用洗涂劑作為化學(xué)清潔試劑，并與一種或多種機(jī)械方法例 如超聲波、兆聲波、刷、噴涂等結(jié)合來清潔玻璃。洗涂劑的種類可變化并且可包含市售產(chǎn)品 如SemicleanKG,Parker225x等。運些洗涂劑可為堿或酸，并且可包含馨合劑、表面活性 劑和其它專有（因此是未知的）組分。因為已知洗涂劑留下殘留物，該殘留物可干擾黑色 矩陣粘附或?qū)е赂邼舛鹊膶Ρ∧ぞw管（TFT)裝置有害的移動離子，需要改善的清潔溶 液，其消除令人不安的殘留物問題或者更高的移動離子濃度。此外，現(xiàn)有的清潔過程步驟 沒有進(jìn)行優(yōu)化來除去不同類型的缺陷（有機(jī)，粘附的玻璃或金屬）或不同的粒度（亞微 米，微米或更大）。此外，因為不同的加工步驟可再次引入污染物，能總體在加工時間線的 單一位置處例如作為連續(xù)步驟的一個序列實施清潔過程，可得到基本上不含主污染物的 玻璃基材，該主要污染物包含有機(jī)，金屬和微粒污染物。
[0009]本文所述的是一種用于玻璃基材的清潔過程，從而制備原始的表面（有效直徑大 于約0.3微米尺寸的顆粒的顆粒密度低，金屬污染物濃度低和具有改善的靜電性能）。該 方法是化學(xué)驅(qū)動的和機(jī)械輔助的過程，其使用多種清潔溶液W及大尺寸LCD基材清潔和加 工過程。該過程利用一種方法，其中通過向表面施加在線的相繼的處理，從玻璃基材表面除 去有效直徑逐漸更小的顆粒。
[0010] 該過程可施加到任意玻璃組成（侶娃酸鹽，鋼巧等），任意厚度（例如小于約3mm) 和任意尺寸（最高達(dá)和包含3. 2米X3. 6米）。該過程可包含減少或完全除去玻璃基材表 面上或表面處（例如在約5nm表面之內(nèi)）的各種類型的缺陷，例如玻璃顆粒，金屬污染物， 有機(jī)污染物等。使用化學(xué)和機(jī)械方法的組合，該過程還可除去尺寸為約0. 3微米-約200 微米的缺陷。該過程優(yōu)化玻璃表面化學(xué)和玻璃的物理性質(zhì)例如粗糖度，W確保在下游的工 藝中具有優(yōu)異的性能，包括用于氧化物TFT,LTPS，和有機(jī)發(fā)光二極管（OLED)的沉積工藝。 示例過程順序可根據(jù)下述步驟順序和參考圖1來描述。
[0011] 根據(jù)圖1所示的過程順序，在第一預(yù)清潔步驟100中，可使用高壓液體排放（例 如去離子水）來除去設(shè)置在玻璃基材表面上的大的和松散的顆粒。如果有機(jī)層出現(xiàn)在玻璃 基材的一個或兩個主表面的至少一部分上，可將臭氧化的水添加到液體排放?；蛘?，可在 步驟100中使用水之前和之后，使用洗涂劑，該洗涂劑可與水一起使用或不與水一起使用 或者替代水使用。
[0012] 在第二步驟110中，使用第一堿溶液，例如SCl溶液（NH4OH+H2O2+H2O)，除去大的 玻璃顆粒（〉1微米）和有機(jī)污染物。可使用第一堿溶液的超聲攬拌來提供機(jī)械輔助作用。 機(jī)械輔助還可通過刷來提供，該刷可單獨使用或者與超聲攬拌第一堿溶液組合使用。
[0013] 在第=步驟120中，使用通過高壓液體排放注射的第二堿溶液例如SCl實施除 去亞微米顆粒（例如有效直徑為約0. 3-約1. 0微米的顆粒），其中可任選地通過兆聲波 (megasonic)攬拌第二堿溶液來輔助除去顆粒。
[0014] 在任選的第四步驟130中，實施為了玻璃基材的更好的靜電放電巧SD)特征的表 面處理。在該步驟中，將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體排 放，W增加施加該酸溶液的玻璃基材表面的粗糖度。
[0015] 在第五步驟140中，使用稀鹽酸（肥1)溶液實現(xiàn)除去金屬污染物。可任選地向溶 液施加兆聲波攬拌。
[0016] 在第六步驟150中，使用氣體排放刀系統(tǒng)干燥玻璃基材，并調(diào)整玻璃基材表面用 于檢查和封裝。如本文所使用，氣體排放刀系統(tǒng)指氣體排放系統(tǒng)，其中從排放頭的狹窄的槽 或縫高速排放氣體。氣體可為例如空氣，但可使用任意合適的惰性氣體，包括但不限于氮 氣、氣氣、氯氣、氮氣、氛氣及其組合。如果因為某種原因不能使用空氣，氮氣是空氣的成本 有效的替代。玻璃基材可任選地用ESD離子化儀進(jìn)行處理，來中和靜電。
[0017] 上述的過程順序可在玻璃基材上提供原始的表面，其隨后可進(jìn)行檢查、封裝和運 輸?shù)娇蛻?，或者如果在其中可進(jìn)行額外的加工（如沉積上述的層）的工廠中實施該過程，可 將玻璃基材移動到額外的工位用于進(jìn)一步加工。
[0018] 因此，本文所述的是一種從玻璃基材表面除去污染物的在線方法，所述方法包含 下述步驟：使用傳送裝置沿著傳送方向傳送玻璃基材，其中在傳送時對該玻璃基材的至少 一個表面進(jìn)行表面處理，該表面處理依次包含：a)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于包 含臭氧化的水的液體排放；b)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于第一堿溶液的液體排 放；C)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于第二堿溶液的液體排放；d)將該玻璃基材的 至少一個表面暴露于第一酸溶液的液體排放，W從該玻璃基材的至少一個表面除去金屬離 子，其中第一酸溶液包含HCl;和e)干燥該玻璃基材的至少一個表面。所述方法還可包含 在步驟C)之后但在步驟e)之前，將玻璃基材暴露于第二酸溶液的液體排放。
[0019] 在一些實施方式中，第二酸溶液包含HF。在其它實施方式中，第二酸溶液包含氣化 氨錠溶液，其摩爾濃度是約0. 2M-約2M。
[0020] 在步驟e)之后，玻璃基材的平均表面粗糖度Ra可為等于或大于約0.2nm-約 0.8nm〇
[0021] 例如，第一堿溶液可包含NH4OH: &〇2: 其W體積計的混合物比例為約 1:1:5-約1:2:200,和溫度為約40°C-約80°C?？蓪⒉ＡЩ谋┞队诘谝粔A溶液約1分 鐘-約30分鐘的時間。第一堿溶液的抑通常大于約10。
[0022] 所述方法還可包含向第一堿溶液施加超聲波能量，其頻率是約20曲Z-約200曲Z。
[0023] 所述方法還可包含向第二堿溶液施加兆聲波能量，其頻率是約850曲Z-約 1. 2MHz〇
[0024] 在步驟e)之后，在5nm至少一個表面之內(nèi)，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]在步驟e)之后，該玻璃基材的至少一個表面通常包含小于0.02個顆粒/cm2,該顆 粒的有效直徑大于0.3微米。
[00%] 在另一種實施方式中，一種從玻璃基材表面除去污染物的在線方法，所述方法包 含下述步驟：使用傳送裝置沿著傳送方向傳送玻璃基材，其中在傳送時對該玻璃基材的至 少一個表面進(jìn)行表面處理，該表面處理依次包含：a)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于 包含臭氧化的水的液體排放；b)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于第一堿溶液的液體 排放；C)將該玻璃基材的至少一個表面暴露于第二堿溶液的液體排放；d)將該玻璃基材的 至少一個表面暴露于第一酸溶液的液體排放，W從該玻璃基材的至少一個表面除去金屬離 子，其中第一酸溶液包含HCl;e)干燥該玻璃基材的至少一個表面；和其中在步驟e)之前， 將玻璃基材暴露于第二酸溶液的液體排放。
[0027] 可在步驟C)之前和之后，實施第二酸溶液的液體排放。
[0028] 第二酸溶液可包含HF,或者，第二酸溶液可包含氣化氨錠溶液，其摩爾濃度為約 0. 2M-約 2M。
[0029] 在步驟e)之后，在IOnm至少一個表面之內(nèi)，玻璃基材通常包含小于1.6xl〇i2原子 /cm