表面粗糙度评价方法、表面粗糙度评价装置以及玻璃基板

摘要

在使玻璃基板(1)的评价表面粗糙度的评价面与基准玻璃基板(2)的基准平滑面接触的状态下，将玻璃基板(1)与基准玻璃基板(2)重叠而制作层叠体(3)。局部按压层叠体(3)的上表面，基于与按压相伴的玻璃基板(1)的评价面与基准玻璃基板(2)的基准平滑面的紧贴区域的变化形态，来评价玻璃基板(1)的评价面的表面粗糙度。紧贴区域的变化形态利用以按压部(A)为中心的紧贴区域的半径方向的扩展速度来测定。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于评价玻璃基板的表面粗糙度的技术。

背景技术

在液晶显示器、有机EL显示器等平板显示器(FPD)中使用玻璃基板。在FPD的制造工序之中，在玻璃基板上形成半导体元件、电极等各种元件。

玻璃基板在FPD的制造工序之中大多被置于容易带电的环境下。例如，在FPD的制造工序所包含的成膜等工序中，在由金属或者绝缘体构成的载置台之上载置有玻璃基板的状态下实施规定的处理，在处理后从载置台卸下玻璃基板。此时，若玻璃基板紧贴于载置台，则在剥离时在玻璃基板产生剥离带电，并积蓄静电。当导电性物质靠近这样带电的玻璃基板时产生放电，成为玻璃基板上的元件(电极线、半导体元件)发生静电破坏的原因。需要说明的是，这样的问题在玻璃基板由无碱玻璃形成的情况下变得尤其显著。

于是，例如，在专利文献1中公开了如下内容：为了防止剥离带电，在玻璃基板中，对与供元件形成的第一表面相反的第二表面进行粗糙面化处理，积极地形成表面凹凸。在该文献中，玻璃基板的第二表面的表面粗糙度通过Ra的值进行管理。详细来说，将玻璃基板的第二表面的Ra为0.3nm以上的情况设为合格。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：WO2010/128673

发明内容

发明要解决的课题

然而，在利用Ra来管理玻璃基板的表面粗糙度的情况下，可能产生以下那样的不良情况。即，Ra的测定需要使用AFM等，因此仅能评价玻璃基板表面中的极小的区域。因此，基于Ra进行的玻璃基板的表面粗糙度的评价有时无法准确地反映玻璃基板整体的实际的表面粗糙度，存在无法完全防止剥离带电这样的问题。

鉴于以上的实际情况，本发明的课题在于，准确地评价玻璃基板的表面粗糙度，尽可能地减少玻璃基板的剥离带电。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题而作出的本发明是玻璃基板的表面粗糙度评价方法，其特征在于，在使玻璃基板的评价表面粗糙度的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面接触的状态下，将玻璃基板与所述基准玻璃基板重叠而制作层叠体之后，局部按压层叠体的至少一方的表面，基于与按压相伴的玻璃基板的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面的紧贴区域的变化形态，来评价玻璃基板的评价面的表面粗糙度。

根据这样的结构，若玻璃基板的评价面的表面粗糙度足够粗糙，则玻璃基板的评价面难以紧贴于基准玻璃基板的基准平滑面。因此，在局部按压层叠体时，在玻璃基板的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面之间不形成紧贴区域，或者即便形成紧贴区域，紧贴区域的扩展也非常慢。与此相对，若玻璃基板的评价面的表面粗糙度不够粗糙，则玻璃基板的评价面容易紧贴于基准玻璃基板的基准平滑面。因此，在局部按压层叠体时，在玻璃基板的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面之间形成的紧贴区域的扩展非常快。因而，紧贴区域的变化形态准确地反映玻璃基板的评价面的表面粗糙度。另外，通过改变按压的部位，能够在玻璃基板的评价面的大范围内简单地测定紧贴区域的变化形态。因此，若基于紧贴区域的变化形态来评价玻璃基板的表面粗糙度，则能够适当评价玻璃基板的评价面的大范围的表面粗糙度，能够尽可能地减少玻璃基板的剥离带电。

在上述的结构中，也可以是，玻璃基板的评价面被进行了粗糙面化处理。

即，玻璃基板的评价面也可以是积极地形成有表面凹凸的面。在这种情况下，在玻璃基板的评价面的表面粗糙度被评价为不适当时，优选重新调整粗糙面化处理的条件。

在上述的结构中，也可以是，利用以进行按压的位置为中心的紧贴区域的半径方向的扩展速度来测定紧贴区域的变化形态。

这样，能够根据扩展速度来简单且可靠地掌握紧贴区域的变化形态。

在上述的结构中，优选的是，基准玻璃基板通过溢流法来成形，并且基准玻璃基板的基准平滑面未研磨，在紧贴区域的扩展速度为0.3m/s以下的情况下，将玻璃基板的评价面的表面粗糙度评价为适当。

即，本申请发明人反复深入实验，其结果是发现，在基准玻璃基板的基准平滑面是通过溢流法来成形的未研磨面的情况下，当紧贴区域的扩展速度为0.3m/s以下时，能够可靠地减少玻璃基板的剥离带电。因而，优选在满足上述的结构所规定的条件的情况下，将玻璃基板的评价面的表面粗糙度评价为适当。

在上述的结构中，优选的是，按压时的按压力为1N～30N。

这样，玻璃基板的评价面和基准玻璃基板的基准平滑面被施加适度的力，容易测定两者的紧贴区域的变化形态。

为了解决上述课题而作出的本发明是玻璃基板的表面粗糙度评价装置，其特征在于，具备：按压机构，其局部按压层叠体的表面背面中的至少一方的面，该层叠体是在使玻璃基板的评价表面粗糙度的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面接触的状态下，将玻璃基板与基准玻璃基板重叠而成的层叠体；拍摄机构，其对与按压相伴的玻璃基板的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面的紧贴区域的变化形态进行拍摄；以及评价机构，其基于拍摄到的紧贴区域的变化形态，来评价玻璃基板的评价面的表面粗糙度。

根据这样的结构，能够享受与上述的对应的结构相同的作用效果。

在上述的结构中，优选的是，评价机构测定以进行按压的部位为中心的紧贴区域的半径方向的扩展速度，来作为紧贴区域的变化形态。

在这种情况下，优选的是，基准玻璃基板通过溢流法来成形，并且基准玻璃基板的基准平滑面未研磨，评价机构在扩展速度为0.03m/s以下的情况下将玻璃基板的评价面的表面粗糙度评价为适当。

为了解决上述课题而作出的本发明是至少一方的表面被进行了粗糙面化处理的玻璃基板，其特征在于，以玻璃基板的被进行了粗糙面化处理的面作为评价面，在使玻璃基板的评价面与通过溢流法来成形的基准玻璃基板的未研磨的基准平滑面接触的状态下，将玻璃基板与基准玻璃基板重叠而制作层叠体，并且在局部按压层叠体的一方的表面的情况下，与按压相伴的玻璃基板的评价面与基准玻璃基板的基准平滑面的紧贴区域的扩展速度在以进行按压的部位为中心的半径方向上成为0.03m/s以下。

根据这样的结构，玻璃基板的被进行了粗糙面化处理的面的表面粗糙度成为适当的粗糙度，能够尽可能地减少剥离带电。

发明效果

如以上那样，根据本发明，能够准确地评价玻璃基板的表面粗糙度，尽可能地减少玻璃基板的剥离带电。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的表面粗糙度评价装置的俯视图。

图2是本发明的实施方式的表面粗糙度评价装置的主视图。

图3A是用于说明利用本发明的实施方式的表面粗糙度评价装置来评价玻璃基板的表面粗糙度的步骤的图，示出刚按压之后的紧贴区域的状态的一个例子。

图3B是用于说明利用本发明的实施方式的表面粗糙度评价装置来评价玻璃基板的表面粗糙度的步骤的图，示出从图3A的状态起经过时间时的紧贴区域的状态的一个例子。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

如图1以及图2所示，本发明的实施方式的表面粗糙度评价装置具备对将玻璃基板1与基准玻璃基板2重叠而成的层叠体3进行载置的载置台4。层叠体3载置于载置台4的载置面4a。需要说明的是，玻璃基板1和基准玻璃基板2在该实施方式中为矩形，但例如也可以是圆形等。

在成为层叠体3的状态下，玻璃基板1的评价表面粗糙度的评价面1a与基准玻璃基板2的基准平滑面2a相互接触。需要说明的是，在该实施方式中，玻璃基板1的评价面1a构成玻璃基板1的下表面，基准玻璃基板2的基准平滑面2a构成基准玻璃基板2的上表面。

在玻璃基板1的评价面1a上预先通过粗糙面化处理来形成有表面凹凸。粗糙面化处理的方法没有特别限定，举出蚀刻等化学研磨、带研磨、刷研磨、磨粒研磨等机械研磨、化学机械研磨(CMP)等。在该实施方式中，仅对玻璃基板1的一方的面(评价面1a)实施粗糙面化处理，玻璃基板1的另一方的面保持为平滑面。玻璃基板1例如通过溢流法、流孔下拉(slot down)法、再拉法、浮动法等公知的方法来成形。

基准玻璃基板2的基准平滑面2a具有在与以相同条件制造的其它的基准玻璃基板的基准平滑面接触的情况下界面紧贴(例如光胶)的程度的平滑度。详细来说，基准玻璃基板2通过溢流法来成形，其基准平滑面2a是未研磨面。即，基准平滑面2a是火焰抛光面。基准平滑面2a的表面粗糙度Ra优选为0.2nm以下，更优选为0.08～0.19nm，进一步优选为0.16～0.18nm。Ra设为以JIS B0601：2001为依据而测定的值(以下相同)。需要说明的是，基准玻璃基板2的基准平滑面2a在具有与通过溢流法来成形的未研磨面相同程度的平滑度的情况下，也可以是通过浮动法来成形的面(未研磨面)或者对通过浮动法来成形的面进行研磨而成的研磨面。

基准玻璃基板2的尺寸可以与玻璃基板1的尺寸相同，但也可以比玻璃基板1的尺寸大，或者比玻璃基板1的尺寸小。例如，在玻璃基板1和基准玻璃基板2为矩形的情况下，玻璃基板1的一边优选为100～3050mm，更优选为200～1000mm，基准玻璃基板2的一边优选为100～3500mm，更优选为200～1000mm。

基准玻璃基板2的厚度可以与玻璃基板1的厚度相同，但也可以比玻璃基板1的厚度大，或者比玻璃基板1的厚度小。例如，玻璃基板1的厚度优选为0.1～2.0mm，更优选为0.2～1.5mm，基准玻璃基板2的厚度优选为0.1～2.0mm，更优选为0.2～1.1mm。

在载置台4上设置有局部按压玻璃基板1的上表面1b(层叠体3的上表面)的按压机构5、以及拍摄与按压相伴的玻璃基板1的评价面1a与基准玻璃基板2的基准平滑面2a的紧贴区域(参照图3A以及图3B)的变化形态的拍摄机构6。另外，在拍摄机构6上通过无线或者有线的方式连接有基于拍摄到的紧贴区域的变化形态来评价玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度的评价机构7。

按压机构5具备相对于玻璃基板1的上表面1b能够进退移动的工作缸5a、以及设于工作缸5a的前端且与玻璃基板1的上表面1b抵接的衬垫5b。衬垫5b由橡胶等弹性构件形成。

衬垫5b的按压力优选为1～30N，更优选为5～15N。需要说明的是，按压机构5具备省略图示的测定衬垫5b的按压力的压力测定部、以及控制衬垫5b的按压力的大小的压力控制部。

拍摄机构6由CCD摄像机等小型摄像机构成。

在载置台4的载置面4a的两侧，与玻璃基板1的侧边平行地配置有一对第一引导部8。在一对第一引导部8之间以与玻璃基板1的侧边正交的方式架设有第二引导部9。第二引导部9能够沿着一对第一引导部8在与玻璃基板1的侧边平行的X方向上移动。在第二引导部9上设有支承按压机构5以及拍摄机构6的支承部10。支承部10能够沿着第二引导部9在与玻璃基板1的侧边正交的Y方向上移动。因而，按压机构5以及拍摄机构6能够在与玻璃基板1的侧边平行的方向(X方向)、以及与玻璃基板1的侧边正交的方向(Y方向)上分别移动。

在该实施方式中，在基准玻璃基板2的下表面2b(层叠体3的下表面)之下铺设有描绘了多个圆11a的辅助片11。层叠体3是透明的，因此，如图1所示，能够从上方观察辅助片11的各圆11a。多个圆11a描绘于与层叠体3的玻璃基板1的大致整面对应的区域。各圆11a的半径相同，邻接的圆11a彼此的圆周的一部分相互接触。圆11a的半径没有特别限定，在该实施方式中设定为100mm。需要说明的是，辅助片11的圆11a可以相互分离，也可以进行重叠。另外，辅助片11也可以铺设在玻璃基板1的上表面1b之上。

按压机构5的衬垫5b在与辅助片11的各圆11a的中心O对应的位置处按压玻璃基板1的上表面1b，形成衬垫5b与玻璃基板1的上表面1b接触的按压部A。衬垫5b在以上述的按压力暂时按压玻璃基板1的上表面1b后，远离玻璃基板1的上表面1b。拍摄机构6在从衬垫5b按压玻璃基板1的上表面1b起经过规定时间为止的期间内，拍摄各圆11a中的紧贴区域的变化形态。因此，在衬垫5b远离玻璃基板1的上表面1b的状态下也进行拍摄机构6的拍摄。按压部A的面积优选为0.1～20cm²，更优选为0.3～10cm²。

评价机构7根据在各圆11a中由拍摄机构6拍摄的拍摄数据来测定紧贴区域的半径方向的扩展速度，来作为紧贴区域的变化形态。扩展速度根据在利用衬垫5b按压玻璃基板1的上表面1b之后以按压部A为中心扩展的紧贴区域的外缘到达各圆11a的圆周为止的时间来测定(参照后述的图3A以及图3B)。

需要说明的是，载置台4的载置面4a是无接缝而连续的平面。载置面4a可以由金属、树脂等坚硬材质(例如弹性率为10000～206000MPa)形成，也可以由橡胶等柔软材质(例如弹性率为2～1000MPa)形成。存在如下优点：在采用坚硬材质的情况下，载置面4a的平面度变得良好，在采用柔软材质的情况下，在按压时玻璃不易破裂。

另外，在载置台4上设有省略图示的用于在载置面4a上对层叠体3进行定位的定位机构(例如为定位销等)。

接下来，对如上述那样构成的表面粗糙度评价装置所执行的玻璃基板的表面粗糙度评价方法进行说明。

首先，如图1以及图2所示，在向载置台4的铺设有辅助片11的载置面4a载置基准玻璃基板2之后，在所载置的基准玻璃基板2上载置玻璃基板1。即，在载置面4a上制作将基准玻璃基板2与玻璃基板1重叠而成的层叠体3。需要说明的是，玻璃基板1以及基准玻璃基板2的载置作业通过未图示的移动载置装置来进行。另外，也可以是在将玻璃基板1与基准玻璃基板2重叠而成的层叠体3的状态下，在载置台4上同时载置玻璃基板1和基准玻璃基板2。在这种情况下，也可以在将层叠体3与辅助片11重叠了的状态下，将玻璃基板1、基准玻璃基板2以及辅助片11同时载置在载置台4上。

玻璃基板1以及基准玻璃基板2优选在配置于载置台4之前进行清洗。作为清洗方法，例如举出使用了碱性清洁剂、离子水或者它们两者的清洗。玻璃基板1的评价面1a以及基准玻璃基板2的基准平滑面2a各自的接触角优选为1～50°，更优选为2～40°。

接下来，按压机构5在使衬垫5b从玻璃基板1的上表面1b朝上方退避的状态下沿X方向以及Y方向移动。通过该移动，按压机构5被依次定位于玻璃基板1的面内的与各圆11a的中心O对应的位置。此时，由于拍摄机构6也与按压机构5一并沿X方向以及Y方向移动，因此在与各圆11a对应的位置处也依次拍摄紧贴区域的变化形态。

定位后的按压机构5使工作缸5a朝下方(图2的Z方向)伸展，利用衬垫5b按压玻璃基板1的上表面1b。当利用衬垫5b按压玻璃基板1的上表面1b时，在与圆11a的中心O对应的位置形成按压部A。于是，如图3A以及图3B所例示的那样，玻璃基板1的评价面1a与基准玻璃基板2的基准平滑面2a相互紧贴，形成以按压部A为中心的紧贴区域B。该紧贴区域B在按压后随着时间推移而沿着圆11a的半径方向逐渐扩展，例如从图3A所示的状态变化为图3B所示的状态。需要说明的是，衬垫5b在以规定的按压力瞬间按压玻璃基板1的上表面1b之后，通过工作缸5a的收缩而从玻璃基板1的上表面1b分离开。因此，拍摄机构6除了拍摄按压衬垫5b时的紧贴区域B的扩展之外，还拍摄衬垫5b分离后的紧贴区域B的扩展。

评价机构7基于拍摄机构6的拍摄数据，测定在使衬垫5b与玻璃基板1的上表面1b接触之后，紧贴区域B的外缘中的任一部分最先到达圆11a的圆周为止的到达时间。在图3B中，P地点是紧贴区域B的外缘中的最先到达圆11a的圆周的部分。评价机构7将测定出的到达时间(到达P地点为止的时间)为3秒以上(优选为10秒以上)的情况判断为玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度适当。换言之，在紧贴区域B的半径方向的扩展速度为0.03m/s以下(优选为0.01m/s以下)的情况下，判断为玻璃基板1合格。在此，在玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度非常粗糙的情况(例如玻璃基板1的评价面1a的Ra为0.7nm以上的情况)下，有时在玻璃基板1的评价面1a与基准玻璃基板2的基准平滑面2a的界面不形成紧贴区域B。在这种情况下，可以从防止玻璃基板1的剥离带电的观点出发将玻璃基板1判断为合格，但也可以也考虑到玻璃基板1的破损的风险等不良情况而判断为不合格。

然后，在形成于玻璃基板1的面内的全部的圆11a中结束表面粗糙度的评价之后，利用未图示的移动载置装置从载置台4上取出层叠体3。需要说明的是，也可以分别取出玻璃基板1和基准玻璃基板2。

根据上述那样的表面粗糙度的评价方法，能够享受下述那样的作用效果。即，若玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度足够粗糙，则紧贴区域B的扩展速度变慢，若玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度不粗糙，则紧贴区域B的扩展速度变快。因此，紧贴区域B的扩展速度准确地反映玻璃基板1的评价面1a的表面粗糙度。本申请发明人等反复深入研究，结果发现，在基准玻璃基板2的基准平滑面2a为通过溢流法来成形的未研磨面的情况下，若紧贴区域B的扩展速度为0.03m/s以下，则能够可靠地减少玻璃基板1的剥离带电。并且，通过使按压部A的形成位置变化，能够在玻璃基板1的评价面1a的大致整个范围简单地测定紧贴区域B的扩展速度。因而，根据上述那样的表面粗糙度的评价方法，能够适当地评价玻璃基板1的评价面1a的大致整个范围的表面粗糙度，能够尽可能地减少玻璃基板1的剥离带电。

在此，在玻璃基板1的制造工序之中进行上述那样的玻璃基板1的表面粗糙度的评价方法。即，利用溢流法等公知的成形方法来成形多片玻璃基板1。对成形的多片玻璃基板1的一方的面在相同条件下进行粗糙面化处理。从其中选择任意的一片或者多片玻璃基板1，利用上述的方法来评价表面粗糙度。其结果是，在玻璃基板1的粗糙面化处理后的面(相当于评价面1a)的表面粗糙度被评价为适当的情况(紧贴区域B的扩展速度为0.03m/s以下的情况)下，在相同条件下继续玻璃基板1的制造。另一方面，在玻璃基板1的粗糙面化处理后的面的表面粗糙度被评价为不适当的情况(紧贴区域B的扩展速度超过0.03m/s的情况)下，调整玻璃基板1的粗糙面化处理的条件，在调整后同样地评价玻璃基板1的粗糙面化处理后的面的表面粗糙度。反复进行该一系列的流程，直至玻璃基板1的粗糙面化处理后的面的表面粗糙度被判断为适当为止。需要说明的是，表面粗糙度的评价所使用的玻璃基板1被废弃。

这样制造出的玻璃基板(除表面粗糙度的评价所使用的玻璃基板以外)在进行表面粗糙度的评价的情况下，紧贴区域的扩展速度为0.03m/s以下。并且，例如被用作液晶显示器等FPD用的玻璃基板。需要说明的是，当玻璃基板的粗糙面化处理后的面过于粗糙时，存在玻璃基板的破损的风险升高、或者粗糙面化处理的时间长达必要程度以上这样的缺点，因此制造出的玻璃基板的紧贴区域的扩展速度优选为0.0001m/s以上，更优选为0.001m/s以上。

实施例

本申请发明人等为了验证本申请发明的有效性，进行了比较试验。比较试验的条件如下所述。

首先，准备十片评价表面粗糙度的玻璃基板。接下来，通过蚀刻对该玻璃基板的一方的表面实施了粗糙面化处理。通过(1)以往的将由AFM测定出的Ra的值为0.3nm以上的情况设为合格的方法、以及(2)本申请发明的将紧贴区域的半径方向的扩展速度为0.03m/s以下的情况设为合格的方法这样的两种方法，来分别评价各玻璃基板进行粗糙面化处理后的面的表面粗糙度。之后，将由各个方法评价了表面粗糙度的玻璃基板放入实际的液晶显示器的制造工序，测定了带电量。需要说明的是，若带电量为1.7kV以上，则存在静电破坏的风险。

比较试验的结果是，在上述(1)的以往的方法中，在设为合格的玻璃基板中的30％的玻璃基板中，带电量成为1.7kV以上，遗漏了存在静电破坏的风险的玻璃基板。与此相对，在上述(2)的本申请发明的方法中，在设为合格的玻璃基板之中，不存在带电量为1.7kV以上的玻璃基板。由此也可知，若使用本申请发明的评价方法，则能够尽可能地减少玻璃基板的剥离带电，有效地防止形成于玻璃基板的元件的静电破坏。

需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，能够通过各种方式来实施。

例如，在上述的实施方式中，说明了设有一组按压机构和拍摄机构的情况，但按压机构与拍摄机构也可以设置多组。

另外，在上述的实施方式中，说明了在使重叠玻璃基板与基准玻璃基板而成的层叠体静止的状态下使按压机构和拍摄机构移动的情况，但只要使层叠体相对于按压机构和拍摄机构相对移动即可。例如，也可以在使按压机构和拍摄机构静止的状态下移动层叠体。

另外，在上述的实施方式中，说明了机械按压层叠体的上表面的情况，但也可以利用人的手指等按压层叠体的上表面。

另外，在上述的实施方式中，说明了仅按压层叠体的上表面的情况，但也可以仅按压层叠体的下表面，或者也可以从上下两侧按压层叠体的上表面和下表面的对应位置。

另外，在上述的实施方式中，说明了在玻璃基板为上、基准玻璃基板为下的状态下制作层叠体的情况，但也可以在玻璃基板为下、基准玻璃基板为上的状态下制作层叠体。

另外，在上述的实施方式中，说明了使用描绘了多个圆的辅助片的情况，但也可以省略辅助片。在这种情况下，例如可以将多个圆直接描绘于载置台的载置面，也可以将多个假想圆数据直接反映于由拍摄机构拍摄到的拍摄数据。

另外，在上述的实施方式中，说明了利用紧贴区域的半径方向的扩展速度来测定紧贴区域的变化形态的情况，但也可以利用紧贴区域的面积来测定紧贴区域的变化形态。在这种情况下，在从按压起经过规定时间后(例如3秒后，优选为10秒后)测定紧贴区域的面积。

附图标记说明如下：

1 玻璃基板

1a 评价面

2 基准玻璃基板

2a 基准平滑面

3 层叠体

4 载置台

4a 载置面

5 按压机构

5a 工作缸

5b 衬垫

6 拍摄机构

7 评价机构

8 第一引导部

9 第二引导部10 支承部11 辅助片11a 圆A 按压部B 紧贴区域