JP2013087030A - 携帯機器用カバーガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる携帯機器用カバーガラスの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる携帯機器用カバーガラスの製造方法は、板状ガラスを等方性エッチングすることにより、携帯機器用カバーガラス形状のガラス基板に加工する形状加工工程と、ガラス基板を化学強化する化学強化工程と、を含み、形状加工工程における、板状ガラスの板厚とエッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法との第１の対応関係と、化学強化工程における、化学強化条件と化学強化条件で化学強化を行った場合におけるガラス基板の寸法の伸びとの第２の対応関係とを予め把握しておき、化学強化工程では、板状ガラスの板厚に基づいて、第１および第２の対応関係を参照して、化学強化工程後のガラス基板の寸法が携帯機器用カバーガラスに求められる寸法になる化学強化条件で、ガラス基板を化学強化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末装置の表示画面の保護に用いられる携帯機器用カバーガラスの製造方法に関する。

携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡなどの携帯端末装置では、液晶などの表示装置を保護するために、表示装置の外側に透明な保護板が配置される。保護板としては、アクリルなどの樹脂が多く用いられているが、樹脂の保護板は撓み易いため、板厚を厚くしたり、表示装置との間隙を多く取ったりする必要がある。

そこで、携帯端末装置の表示装置の保護のためには、ガラス素材からなるカバーガラスを用いることが好ましい。ガラスは、硬度が高いために撓みが少なく、薄型化に寄与することができる。

一般に、カバーガラスは、大きい一枚板の板状ガラスから任意の形状のガラス基板を複数枚抜き出し、この抜き出されたガラス基板を加工することにより製造される。これにより、カバーガラスを１枚１枚製造する場合よりも高い生産性が得られる。板状ガラスからガラス基板を抜き出す方法としては、機械加工だけでなく、エッチングを用いた方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、レジストパターンを主表面に形成した板状ガラスをエッチャントでエッチングして、板状ガラスから所望の形状のガラス基板を抜き出している。このようにエッチングで外形を形成することにより、端面は鏡面となって非常に高い平滑性を有し、機械加工では必ず生じるマイクロクラックが生じない。このため、携帯端末用カバーガラスに求められる高い強度を得ることができる。また、機械加工では困難な複雑な形状であっても、エッチングであれば容易に加工することができるという利点もある。

しかしながら、ガラスは割れるという特性を有しているため、強度を向上させる必要がある。これに対して、特許文献２では、カバーガラスの外形を抜き出した後に、抜き出されたガラス基板をイオン交換処理により化学強化することが提案されている。特許文献２によれば、化学強化して表面に圧縮応力が作用するイオン交換層を形成することで、撓みを抑え、また破損し難い携帯端末用のカバーガラスを製造できるとしている。また、特許文献２には、化学強化のために、例えば、硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなどの化学強化処理液を用い、温度４００℃〜５５０℃で処理を行うことが記載されている。

特開２００９−１６７０８６号公報 特開２００７−９９５５７号公報

ところで、携帯機器の需要増加に伴い、携帯機器用のカバーガラスの需要も急増している。このような背景の下、携帯機器用カバーガラスには、例えば携帯機器の表示画面を保護するために強度を高めるだけでなく、より高い寸法精度も求められている。このような要求を満たすべく、本発明者らは、板状ガラスから等方性エッチングにより小片のガラス基板を抜き出した後、化学強化を行い、携帯機器用カバーガラスを製造した。しかしながら、製造された携帯機器用カバーガラスは、製品として要求される所望の寸法を満たさない場合があるという問題が発生した。

本発明は、上記の課題に鑑み、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる携帯機器用カバーガラスの製造方法を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した。その結果、板状ガラスの主表面に形成されたレジストパターンを用いて板状ガラスを等方性エッチングして、小片のガラス基板を抜き出す場合に、抜き出されたガラス基板の寸法が板状ガラスの板厚に応じて変化することを見出した。また、高温の化学強化処理液にガラス基板を浸漬する化学強化に伴い、ガラス基板の寸法が伸びることを見出した。さらに検討した結果、本発明者らは、板状ガラスの板厚と等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法との対応関係、および、化学強化条件とこの化学強化条件で化学強化を行ったガラス基板の寸法の伸びとの対応関係を参照しつつ、板状ガラスの板厚に基づいて化学強化条件を決定することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

上記課題を解決するために、本発明にかかる携帯機器用カバーガラスの製造方法の代表的な構成は、板状ガラスの主表面に形成されたレジストパターンを用いて板状ガラスを等方性エッチングすることにより、携帯機器用カバーガラス形状のガラス基板に加工する形状加工工程と、ガラス基板を化学強化処理液に接触させることにより、ガラス基板の中に含まれる一部のイオンを、そのイオンよりも大きなイオン半径である化学強化処理液中のイオンとイオン交換することによりガラス基板を化学強化する化学強化工程と、を含む携帯機器用カバーガラスの製造方法であって、形状加工工程における、板状ガラスの板厚とエッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法との第１の対応関係と、化学強化工程における、化学強化条件と化学強化条件で化学強化を行った場合におけるガラス基板の寸法の伸びとの第２の対応関係とを予め把握しておき、化学強化工程では、板状ガラスの板厚に基づいて、第１の対応関係および第２の対応関係を参照して、化学強化工程後のガラス基板の寸法が携帯機器用カバーガラスに求められる寸法になる化学強化条件で、ガラス基板を化学強化することを特徴とする。

ここで、製品として要求される携帯機器用カバーガラスの寸法は、製品毎に決められている。しかし、板状ガラスの板厚に起因して、形状加工工程で加工されたガラス基板の寸法が変化してしまう。そこで、上記構成では、化学強化条件を変更することで、ガラス基板の寸法精度を向上させている。

すなわち、形状加工工程では、板状ガラスの板厚が異なると、等方性エッチングにより加工されたガラス基板の寸法が変わる。また、化学強化工程でも化学強化条件により、ガラス基板の寸法が変わる。そこで上記構成によれば、板状ガラスの板厚と等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法との第１の対応関係と、化学強化条件とガラス基板の寸法の伸びとの第２の対応関係とを予め把握しておく。なお、第１の対応関係は、レジストパターンの形状とエッチング条件は一定であるという前提の下で成立している。その後で、化学強化工程では、板状ガラスの板厚に基づいて、第１の対応関係および第２の対応関係を参照して、化学強化後の寸法が携帯機器用カバーガラスに求められる寸法になるような化学強化条件で、ガラス基板を化学強化する。このように、板状ガラスの板厚に起因して生じる、等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法誤差を、化学強化によって調整できるので、化学強化後のガラス基板の寸法精度が向上する。

ガラス基板は、Ｌｉイオンを含有するアルミノシリケートガラスであり、化学強化条件とは、化学強化処理液中に含まれるＬｉイオンの濃度であると好ましい。この場合に、アルミノシリケートガラスでは、ガラスに含まれるＬｉイオンがＮａイオンと交換され、ＮａイオンがＫイオンと交換されることによって化学強化される。したがって、化学強化処理液に含まれるＬｉイオンの濃度が高いほど、化学強化処理液が疲労していて、化学強化の程度が小さくなる。そこで、例えば等方性エッチング後のガラス基板の寸法が、所望の寸法よりも小さいほど、Ｌｉイオンの濃度を低くすることで、化学強化の際のイオン交換度合いを高めて、化学強化によるガラス基板の寸法の伸びを大きくすることができる。このようにして、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる。

化学強化条件は、ガラス基板を化学強化処理液と接触させる時間であると好ましい。この場合には、例えばガラス基板を化学強化処理液と接触させる時間を長くすれば、化学強化の際のイオン交換度合いを高くすることができ、化学強化によるガラス基板の寸法の伸びを大きくすることができる。他方、ガラス基板を化学強化処理液と接触させる時間を短くすれば、化学強化の際のイオン交換度合いを低くすることができ、化学強化によるガラス基板の寸法の伸びを小さくすることができる。このようにして、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる。

化学強化条件は、化学強化処理液の温度であると好ましい。この場合には、例えば化学強化処理液の温度を高くすれば、化学強化の際のイオン交換度合いを高くすることができ、化学強化によるガラス基板の寸法の伸びを大きくすることができる。他方、化学強化処理液の温度を低くすれば、化学強化の際のイオン交換度合いを低くすることができ、化学強化によるガラス基板の寸法の伸びを小さくすることができる。このようにして、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる。

本発明によれば、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる携帯機器用カバーガラスの製造方法を提供することができる。

本実施形態における携帯機器用カバーガラスの製造方法を適用したガラス基板を説明する図である。 本実施形態における携帯機器用カバーガラスの製造システムの機能ブロック図である。 等方性エッチングで抜き出されたガラス基板の断面を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態における携帯機器用カバーガラスの製造方法を適用したガラス基板を説明する図である。ガラス基板１００は、携帯端末の表示画面を保護する携帯機器用カバーガラス（以下、カバーガラス）として用いられる。ガラス基板１００は、矩形の外形部分１０２を有する板状である。また、ガラス基板１００には、マイクやスピーカー用の開口１０４が設けられている。ガラス基板１００は、必要に応じて例えば、印刷等の加飾を施すことでカバーガラスとなる。カバーガラスは、携帯端末のフレーム等に装着され、表示画面を保護することから、強度だけでなく高い寸法精度が求められている。

本実施形態では、カバーガラスを製造する際に、後述するエッチング工程および化学強化工程でガラス基板の寸法が変化することに着目し、化学強化後のガラス基板の寸法が製品として要求される所望の目標寸法となるような高い寸法精度を得ることを目的としている。以下、エッチング工程および化学強化工程を含む一連の工程を実施可能なカバーガラスの製造システムを説明する。

図２は、本実施形態における携帯機器用カバーガラスの製造システムの機能ブロック図である。制御システム１１０は、大きい一枚板の板状ガラス１２０から小片のガラス基板を抜き出した後、化学強化を行い、カバーガラスに用いられる上記ガラス基板１００を製造する。製造システム１１０は、エッチング加工装置１３０と、化学強化処理槽１４０と、板厚測定装置１５０と、強化条件決定装置１６０と、把握装置１７０と、第１テーブルおよび第２テーブルを記憶するメモリ１８０とを備えている。

板状ガラス１２０は、溶融ガラスから直接シート状に成型したもの、あるいは、ある厚さに成型されたガラス体を所定の厚さに成型し、主表面を研磨して所定の厚さに仕上げたものを使用することができる。特に、溶融ガラスから直接シート状に成型する場合には、板状ガラス１２０の主表面がマイクロクラックのない表面状態となるため好ましい。溶融ガラスから直接シート状に成型する方法としては、ダウンドロー法、フロート法などが挙げられる。また、プレス法によって板状ガラスを形成してもよい。

板状ガラス１２０としては、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラス等が挙げられ、強い圧縮応力を形成できる観点からアルミノシリケートガラスがより好ましい。特に、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及び／又はＮａ_２Ｏを含有するアルミノシリケートガラスであることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３は、後述する化学強化においてイオン交換性能を向上させるために有用である。Ｌｉ_２Ｏは、化学強化においてＮａ＋イオンとイオン交換させるための成分である。Ｎａ_２Ｏは、化学強化においてＫ＋イオンとイオン交換させるための成分である。ＺｒＯ_２は、機械的強度を高めるために有用である。

エッチング加工装置１３０は、板状ガラス１２０から等方性エッチングによって、カバーガラス形状の小片のガラス基板を抜き出すエッチング工程を行う。エッチング工程では、板状ガラス１２０の主表面にレジストパターンを形成し、このレジストパターンを用いて、エッチャントでエッチングして、小片のガラス基板の外形および開口を形成する。エッチングにより外形および開口が形成されることで、外形の端面および開口の内壁面は鏡面で非常に高い平滑性を有し、機械加工では必ず生じるマイクロクラックが生じず、カバーガラスに求められる高い強度を得ることができる。また、機械加工では困難な複雑な形状であっても、容易に形成することができる。

レジストパターンを形成する際には、まず、板状ガラス１２０の両主表面上にレジスト材をコーティングする。レジスト材としては、エッチングする際に使用するエッチャントに対して耐性を有する材料であればよい。一例として、フッ酸を含む水溶液の湿式エッチング（ウェットエッチング）による等方性エッチングで板状ガラス１２０を食刻する場合には、フッ酸耐性に優れたレジスト材などを用いることができる。

次に、所望のマスクパターンを有するフォトマスクを板状ガラス１２０の両主表面と平行に配置して、レジスト材の両面から光を照射して露光する。露光後のレジスト材を現像すると、エッチングされる領域以外の領域（残る領域）にレジストパターンが形成される（ネガ型）。

ウェットエッチングに使用するエッチャントは、板状ガラス１２０を食刻できるものであればよい。例えば、フッ酸を主成分とする酸性溶液や、フッ酸に硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも一つの酸を含む混酸などを用いることができる。

ウェットエッチングでは、板状ガラス１２０は等方的にエッチングされる。したがってレジストパターンによってマスクされていない領域は、両面から溝が掘り下げられるように溶解し、やがて板厚のほぼ中央部で両側の溝同士が繋がることによって、ガラス基板の外形ないし開口が形成される。このようにして、エッチング加工装置１３０によるエッチング工程が実施される。

本発明者らは、等方性エッチングでは板状ガラス１２０の板厚が異なると、抜き出されたガラス基板の寸法（外形寸法）が変わることに着目した（図３参照）。図３は、等方性エッチングで抜き出されたガラス基板の断面を示す図である。ここでは、板状ガラス１２０がウェットエッチングにより等方的にエッチングされた場合のガラス基板１００Ａ、１００Ｂの断面形状を示している。図中、ガラス基板１００Ａ、１００Ｂの両主表面に形成されたレジストマスク２０４ａ、２０４ｂを斜線で示している。ここでは、一種類のフォトマスクを用いた露光工程で形成されたレジストパターンの上記レジストマスク２０４ａ、２０４ｂの主表面の寸法（主表面方向の幅）を、それぞれＬａ、Ｌｂ（但しＬａ＝Ｌｂ）で示している。さらに、ガラス基板１００Ａ、１００Ｂの板厚を、図示のようにそれぞれＤａ、Ｄｂ（但し、Ｄａ＜Ｄｂ）で示している。

ガラス基板１００Ａの端面は、図３（ａ）に示すように、中央部が外方に向かって突出した突出部１０６ａを有していて、その突出部１０６ａから両方の主表面側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面１０６ｂ、１０６ｃが形成されている。なお、傾斜面１０６ｂ、１０６ｃと主表面との境界、および傾斜面１０６ｂ、１０６ｃ同士の突出部１０６ａは、半径数十μｍの丸みを帯びた形状にすることが好ましい。このような端面形状とすることで、携帯端末装置のフレーム等に当該カバーガラスを装着する際、カジリや欠けが生じることなく容易に装着することができる。また同様に、図３（ｂ）に示すように、ガラス基板１００Ｂの端面も等方性エッチングにより、突出部１０８ａおよび傾斜面１０８ｂ、１０８ｃが形成される。

また、ガラス基板１００Ａ、１００Ｂの外形寸法は、それぞれ両端面の突出部１０６ａ、１０６ａ間の距離、突出部１０８ａ、１０８ａ間の距離で規定される。ここでは、ガラス基板１００Ａ、１００Ｂの外形寸法を、図示のようにそれぞれＷａ、Ｗｂ（但し、Ｗａ＜Ｗｂ）で示している。

等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の外形寸法が板厚に応じて異なる理由について説明する。理由としては、板厚が大きいほどガラス基板が板状ガラスから分離するまでに時間を要すること、また、エッチング工程では、板厚の大きいガラス基板が板状ガラスから確実に分離されるように等方性エッチングの処理時間が設定されていることが挙げられる。

例えば、設定された処理時間で等方性エッチングを行った場合、板厚の小さいガラス基板１００Ａは分離され突出部が形成された後も、板厚の大きいガラス基板１００Ｂが分離されるまでは引き続きエッチングされ続ける。つまり、エッチング工程では、板厚が小さいほど、突出部が形成されてからエッチングが終了するまでの時間が長くなり、端面の突出部および傾斜面がより多くエッチング処理され、結果的に基板寸法が小さくなる。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）において一点鎖線で示す複数の円弧形状は、等方性エッチングが進行する様子を模式的に示したものである。

第１テーブルは、図２に示すようにメモリ１８０に格納されていて、例えば、板状ガラスの板厚Ｄと、等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法Ｗとの対応関係（以下、第１の対応関係）を示す。なお、第１テーブルが示す第１の対応関係は、実施例の表１にて詳述するが、前記の理由から板状ガラスの板厚が大きくなるほど、抜き出されたガラス基板の寸法が大きくなる。また、上記の第１の対応関係は、レジストマスクの形状およびエッチング条件が一定であることが前提となる。

エッチング後には、レジスト剥離が行われる。例えばレジスト材をガラス基板１００Ａ、１００Ｂから剥離するための剥離液としては、ＫＯＨやＮａＯＨなどのアルカリ溶液を用いることが好ましい。なお、レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、被エッチング材料である板状ガラス１２０の材料に応じて適宜選択することができる。

次に、エッチング工程後のガラス基板に対して実施される化学強化工程について説明する。図２に示す化学強化処理槽１４０は、エッチングによる形状加工工程により板状ガラス１２０から抜き出されたガラス基板に対して、イオン交換処理により化学強化を行う。化学強化は、ガラスの表層面のイオンをイオン半径の大きな他のイオンと交換することにより、ガラス表面に圧縮応力層を形成し、機械的強度をさらに高める処理である。化学強化には、例えば、硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなどの化学強化処理液が用いられ、温度３００〜４５０（℃）、１〜３０時間の処理が行われる。これにより、ガラス中のＬｉ＋イオンが化学強化処理液中のＮａ＋イオンと交換されるとともに、ガラス中のＮａ＋イオンが化学強化処理液中のＫ＋イオンと交換される。

化学強化により形成する圧縮応力層は５（μｍ）以上あればよい。好ましくは、圧縮応力層の厚みは、３５（μｍ）以上、より好ましくは５０（μｍ）以上、さらに好ましくは１００（μｍ）以上が望ましい。また、ガラス基板を抜き出した後に化学強化を行うことで、ガラス基板の端面も化学強化される。このため、図１に示すガラス基板１００を携帯端末装置に装着する際、および携帯機器の使用中にガラス基板１００の欠けや割れが生じることを抑制できる。

化学強化後のガラス基板は、化学強化処理槽１４０から取り出され、空中と水中で冷却された後、ガラス基板に付着している溶融塩やその他の付着物を取り除くために洗浄され、図１に示すガラス基板１００となる。洗浄方法としては、水などの洗浄液で洗い流す方法や、洗浄液に浸漬する浸漬法、洗浄液を流しながら回転するロール体をガラス基板に接触させるスクラブ洗浄法などを利用することができる。浸漬法では、洗浄液に超音波を印加した状態で実施してもよい。その後、ガラス基板１００に、必要に応じて印刷等の加飾を施すことでカバーガラスが製造される。

ここで、本発明者らは、化学強化工程での化学強化条件により、ガラス基板１００の外形寸法が変わることに着目した。化学強化では、ガラスの表層面のイオンがイオン半径のより大きな他のイオンと交換されることにより、ガラス表面に圧縮応力層が形成される。この圧縮応力層は、ガラス基板を膨張させるため、ガラス基板の基板寸法が大きくなる。

このガラス基板の外形寸法の伸びは、化学強化工程における化学強化条件によって変化する。そこで、化学強化条件と化学強化によるガラス基板の外形寸法の伸び（伸びを定量的に表すための基板寸法変動比）との対応関係（以下、第２の対応関係）を示す第２テーブルを用意すればよい。なお、第２テーブルが示す第２の対応関係は、実施例の表２、表３にて詳述する。

第２テーブルは、図２に示すようにメモリ１８０に格納されていて、化学強化条件と化学強化によるガラス基板の外形寸法の伸びとの第２の対応関係を示している。化学強化条件としては、例えば、化学強化処理液中に含まれるＬｉイオンの濃度（ｐｐｍ）や、ガラス基板を化学強化処理液と接触させる時間である浸漬時間（ｈｒ）や、化学強化処理液の温度（℃）などが挙げられる。

化学強化工程では、ガラス基板に含まれているＬｉイオンがＮａイオンと交換されるとともに、ＮａイオンがＫイオンと交換される。このため、化学強化処理液に含まれるＬｉイオンの濃度が高いほど、化学強化処理液が疲労し、イオン交換の速度が低下するので化学強化の程度が小さくなる。なお、Ｌｉ濃度の変更は、化学強化処理液の交換もしくは溶融塩の継ぎ足しによって実行可能である。

化学強化は浸漬時間が長いほど、また化学強化処理液の温度が高いほどイオン交換が進行しガラス基板の外形寸法の伸びが大きくなる傾向がある。ただし、時間や温度に関する上記の傾向は、ガラス基板の応力緩和現象などにより単調に外形寸法の伸びが大きくならない場合もある。なお、温度の変更は、化学強化処理槽のヒーターを調整することで実行可能である。

次に、制御システム１１０での情報の流れについて説明する。メモリ１８０は、上記の第１テーブルおよび第２テーブルを記憶しており、図２に示す把握装置１７０の要求に応じて、第１テーブルおよび第２テーブルの内容を把握装置１７０に参照させる。把握装置１７０は、エッチング工程での板状ガラスの板厚と基板寸法との第１の対応関係を第１テーブルから把握し、また、化学強化条件と化学強化工程に伴うガラス基板の外形寸法の伸びとの第２の対応関係を第２テーブルから把握する。さらに、把握装置１７０は、強化条件決定装置１６０の要求に応じて第１のおよび２の対応関係を参照させる。

一方、板厚測定装置１５０は、板状ガラス１２０の板厚を測定し、その測定データを強化条件決定装置１６０の要求に応じて参照させる。但し、板状ガラス１２０の供給元などから板厚の測定データを予め取得してもよく、この場合には、板厚測定装置１５０は不要となる。

強化条件決定装置１６０は、例えば板厚測定装置１５０が測定した板厚の測定データに基づいて、第１テーブルの第１の対応関係および第２テーブルの第２の対応関係を参照し、化学強化工程後のガラス基板の外形寸法が所望の外形寸法、すなわち製品として要求される目標寸法になるように、化学強化条件を決定する。なお、ガラス基板の目標寸法は、例えばメモリ１８０に適宜記憶させてもよい。

具体的には、強化条件決定装置１６０は、実際に使用する板状ガラス１２０の板厚の測定データに基づいて、第１テーブルを参照することで、エッチング工程後のガラス基板１００の外形寸法を把握する。次に、強化条件決定装置１６０は、把握されたガラス基板１００の外形寸法と目標寸法との差分を把握する。

続いて、強化条件決定装置１６０は、第２テーブルを参照して、化学強化工程で上記差分を補正するガラス基板の外形寸法の伸びを得るための化学強化条件を選択して決定する。そして、化学強化処理槽１４０では、決定された化学強化条件でガラス基板を化学強化する。このようにすれば、化学強化工程後のガラス基板の外形寸法が目標寸法とほぼ一致するようになる。

化学強化工程では、化学強化処理液中に含まれるＬｉイオンの濃度や、ガラス基板を化学強化処理液と接触させる浸漬時間や、化学強化処理液の温度などの化学強化条件と、化学強化によるガラス基板の外形寸法の伸び（伸び量）とがそれぞれ対応関係を有している。このため、強化条件決定装置１６０は、１つの化学強化条件に限らず、これらの群から選択された２以上の化学強化条件を変更して、化学強化によるガラス基板の外形寸法の伸びを調整することで、化学強化後のガラス基板の外形寸法を目標寸法に近付けるようにしてもよい。

ここで、化学強化条件の選択基準について説明する。Ｌｉイオンの濃度は、化学強化処理液の寿命に影響を与えるため、化学強化処理液の寿命を考慮してＬｉイオンの濃度を調整しない場合には、化学強化条件として、浸漬時間および温度のいずれか一方または両方を調整すればよい。

また、浸漬時間は、その調整をすることによって化学強化の終了時刻が変わるため、製造工程全体の時間コントロールを考慮して、浸漬時間の調整をしない場合には、化学強化条件として、Ｌｉ濃度および温度のいずれか一方または両方を調整すればよい。

さらに、加熱温度は、化学強化処理槽１４０や化学強化処理液の使用可能温度の制約を受けるため、加熱温度の調整をしない場合には、化学強化条件として、Ｌｉ濃度および浸漬時間のいずれか一方または両方を調整すればよい。

上記のような本実施形態における携帯機器用カバーガラスの製造方法では、板状ガラスの板厚と等方性エッチングにより抜き出されるガラス基板の外形寸法との第１の対応関係、および、化学強化工程での化学強化条件とガラス基板の外形寸法の伸びとの第２の対応関係を参照して、板状ガラスの板厚に基づいて、化学強化条件を決定する。よって、板状ガラスの板厚に起因して生じる、等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の外形寸法誤差を、化学強化によって調整することなり、化学強化後のガラス基板の寸法精度を向上できる。

なお、ガラス基板の開口寸法に関しても、上記の調整を同様に適用できる。よって、板状ガラスの板厚に起因して生じる、等方性エッチングにより抜き出されたガラス基板の開口の寸法誤差を、化学強化によって調整することができ、ガラス基板の開口の寸法精度が向上する。これに加えて、ガラス基板の外形寸法及び開口寸法の両方を調整することによって、ガラス基板の外周端面と開口の内壁面との間で生じうる寸法変化を小さくすることができ、開口の位置ずれが抑えられることから、開口の位置精度が向上する。

[実施例]
以下、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。例１〜例３は板状ガラスの板厚とエッチング工程後の基板寸法（基板寸法変動比）との対応関係を把握するための実験結果を示す例である。この対応関係は上記実施形態での第１テーブルに相当する。

まず、板状ガラスの板厚を測定し、例１〜例３の３種類の板厚の板状ガラスを準備した。ガラス組成は、６２．５〜６４．５重量％のＳｉＯ_２と、１３〜１５重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、５〜７重量％のＬｉ_２Ｏと、９．５〜１１．５重量％のＮａ_２Ｏと、５〜７重量％のＺｒＯ_２とを含むガラス材料を使用した。

上記各板状ガラスの両面にそれぞれレジストを塗布し、１種類のフォトマスクを使用して所定の露光、現像を行って、レジストパターンを形成した。そして、このレジストパターンをマスクとして、ガラス素材をエッチングするエッチング液（フッ酸を含有する酸性溶液）を用いて、各板状ガラスに対してウェットエッチングを行った。ウェットエッチングにより各板状ガラスからガラス基板を切り出し、残ったレジストを除去し洗浄した。

その後、各板状ガラスから切り出されたガラス基板の基板寸法を測定した。この携帯機器用カバーガラスに用いる矩形状のガラス基板での、製品として要求される目標寸法は長辺１０１（ｍｍ）、短辺４８（ｍｍ）であり、本例では短辺寸法を測定した。測定は（株）ニコン製のＣＮＣ画像測定システム「ＮＥＸＩＶ」を使用した。測定枚数は、例１〜例３ともに各１０枚である。表１に結果を示す。

表１の例１〜例３により、板状ガラスの板厚と基板寸法との第１の対応関係が得られた。ここで、基板寸法変動比は、化学強化による基板寸法の伸びを定量的に表すためのものである。また、基板寸法変動比は、各板厚の基板寸法を、板厚０．５（ｍｍ）の基板寸法で割った値であり、基準の板厚０．５（ｍｍ）の板状ガラスの基板寸法変動比は１となる。なお、各板厚の基板寸法は測定した１０枚の平均値である。上記実験結果から、板状ガラスの板厚が厚いと基板寸法変動比は大きくなり、板状ガラスの板厚が薄いと基板寸法変動比が小さくなるという第１の対応関係が確認された。

例４〜例９は、化学強化条件と基板寸法（基板寸法変動比）の第２の対応関係を把握するための実験結果を示す例である。この対応関係は、上記実施形態での第２テーブルに相当する。

例４〜例６は、例２のエッチング工程後のガラス基板の寸法を測定し、そのガラス基板を化学強化処理液のＬｉ濃度を、０（ｐｐｍ）、９００（ｐｐｍ）、１８００（ｐｐｍ）の３種類に設定して化学強化したガラス基板である。化学強化処理液は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合塩、温度３６０（℃）、浸漬時間は３時間である。Ｌｉ濃度は、イオンクロマトクラフィー（Ｄｉｏｎｅｘ製 ＩＣＳ−２０００）により測定した。使用した交換カラムはＣＳ−１２Ａ、また溶離液はメタンスルホン酸である。化学強化後、所定の洗浄を実施し、ガラス基板寸法を測定した。基板寸法の測定方法、測定枚数は例１〜３と同じである。結果を表２に示す。表中の化学強化による基板寸法変動比は、化学強化後基板寸法／化学強化前基板寸法である。なお基板寸法変動比は測定した１０枚の平均値である。

例７〜例９は、例２のエッチング工程後のガラス基板の寸法を測定し、そのガラス基板を化学強化処理液の温度を、３４０（℃）、３６０（℃）、３８０（℃）の３種類に設定して化学強化した。化学強化処理液は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合塩、Ｌｉ濃度は９００（ｐｐｍ）、浸漬時間は３時間である。化学強化処理液のＬｉ濃度の測定方法は、例４〜例６と同じである。化学強化後、所定の洗浄を実施し、ガラス基板寸法を測定した。基板寸法の測定方法、測定枚数、および化学強化による基板寸法変動比の算出方法は例４〜６と同じである。結果を表３に示す。

表２の例４〜例６から、化学強化条件（Ｌｉ濃度）と基板寸法の第２の対応関係が得られた。化学強化処理溶液のＬｉ濃度が小さいと、化学強化による基板寸法変動比（基板寸法の増加率）は大きくなり、Ｌｉ濃度が大きいと化学強化による基板寸法変動比は小さくなることが分かる。

表３の例７〜例９から、化学強化条件（処理液の温度）と基板寸法の第２の対応関係が得られた。化学強化処理溶液の温度が高いと、化学強化による基板寸法変動比は大きくなり、温度が低いと化学強化による基板寸法変動比は小さくなることが分かる。

（実施例）
実施例では、表１の板状ガラスの板厚とガラス基板寸法との第１の対応関係、および表２、表３の化学強化処理液のＬｉ濃度、化学強化処理液の温度とガラス基板の外形寸法の伸びとの第２の対応関係を参照し化学強化した。

本例では、標準の板厚０．５（ｍｍ）に対し板厚０．５１５（ｍｍ）の板状ガラスを使用した。上記板状ガラスの板厚は０．５１１（ｍｍ）以上、０．５１９（ｍｍ）以下に分布し、その平均値が０．５１５（ｍｍ）であった。板状ガラスのガラス組成は例１〜３と同じである。板状ガラスの両面にそれぞれネガ型のレジストを塗布し、標準（ここでは標準板厚０．５（ｍｍ）用）のフォトマスクを使用して、所定の露光、現像処理をすることにより、レジストパターンを形成した。つぎに上記レジストパターンを用いてエッチング処理によりガラス基板に切り出し、残ったレジストを除去し洗浄した。

ここで、エッチングによる外形加工時の板状ガラス移動速度は、１．０４（ｍ／分）とした。板状ガラス移動速度とは、搬送型のエッチング処理装置での板状ガラスの移動速度であり、移動速度が小さいほどエッチング処理時間が長くなることを意味する。その後、表２と表３を参照し化学強化処理液のＬｉ濃度１８００（ｐｐｍ）、温度３４０（℃）により化学強化した。化学強化の浸漬時間は３時間である。化学強化後のガラス基板の寸法を表４に示す。ガラス基板の寸法は、７００枚測定した。

（比較例）
比較例は、実施例と同様な板厚分布で同じ平均値である板厚０．５１５（ｍｍ）の板状ガラスを使用し実施例と同じエッチング条件で外形加工した。その後、化学強化処理液のＬｉ濃度および温度とガラス基板の外形寸法の伸びとの対応関係を参照せず、化学強化した。化学強化条件は、Ｌｉ濃度９００（ｐｐｍ）、温度３６０（℃）、浸漬時間３時間である。化学強化後のガラス基板の寸法を表４に示す。ガラス基板の寸法は、７００枚測定した。

表４から、表１の第１の対応関係を参照して板状ガラスの板厚が標準よりも厚い場合、切断加工後の基板寸法が大きくなることを把握し、これを補正するために表２と表３の第２の対応関係を参照して化学強化条件を伸びが標準よりも小さい条件、具体的にはＬＩ濃度１８００（ｐｐｍ）、温度３４０（℃）で実施した実施例のガラス基板の寸法は、４８．００４（ｍｍ）となり、目標寸法４８（ｍｍ）とほぼ一致した。一方、表１〜表３の第１の対応関係および第２の対応関係を参照せず、板状ガラスの板厚が標準よりも厚い場合に標準条件の化学強化を実施した比較例のガラス基板の寸法は４８．０２８（ｍｍ）となり、目標寸法４８（ｍｍ）に対して０．０２８（ｍｍ）ずれていた。

このように、使用する板状ガラスの板厚を把握し、ガラス基板の伸び量を考慮した化学強化条件にて化学強化工程を実施した実施例では、ガラス基板の寸法精度がより向上することが確かめられた。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

特に、実施例では短辺寸法の測定結果を示したが、このほかにガラス基板の長辺寸法および開口寸法などを必要に応じて測定し、長辺寸法および開口寸法のいずれかの寸法と板厚との第１の対応関係、及び当該寸法の化学強化による伸びと化学強化条件との第２の対応関係を参照して、化学強化条件を決定してもよい。あるいは、各種寸法を複数組み合わせて、この組み合わせと板厚・化学強化条件との対応関係を参照して、化学強化条件を決定してもよい。

本発明は、携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡなどの携帯端末装置やデジタルスチルカメラ等の携帯機器（携帯型電子機器）の表示画面の保護や、携帯機器の筐体に用いられる携帯機器用カバーガラスの製造方法に利用することができる。

１００、１００Ａ、１００Ｂ…ガラス基板、１０２…外形部分、１０４…開口、１０６ａ、１０８ａ…突出部、１０６ｂ、１０６ｃ、１０８ｂ、１０８ｃ…傾斜面、１１０…制御システム、１２０…板状ガラス、１３０…エッチング加工装置、１４０…化学強化処理槽、１５０…板厚測定装置、１６０…強化条件決定装置、１７０…把握装置、１８０…メモリ

Claims (4)

1. 板状ガラスの主表面に形成されたレジストパターンを用いて当該板状ガラスを等方性エッチングすることにより、携帯機器用カバーガラス形状のガラス基板に加工する形状加工工程と、
   前記ガラス基板を化学強化処理液に接触させることにより、ガラス基板の中に含まれる一部のイオンを、そのイオンよりも大きなイオン半径である前記化学強化処理液中のイオンとイオン交換することによりガラス基板を化学強化する化学強化工程と、を含む携帯機器用カバーガラスの製造方法であって、
   前記形状加工工程における、板状ガラスの板厚とエッチングにより抜き出されたガラス基板の寸法との第１の対応関係と、
   前記化学強化工程における、化学強化条件と当該化学強化条件で化学強化を行った場合におけるガラス基板の寸法の伸びとの第２の対応関係とを予め把握しておき、
   前記化学強化工程では、前記板状ガラスの板厚に基づいて、前記第１の対応関係および前記第２の対応関係を参照して、化学強化工程後のガラス基板の寸法が携帯機器用カバーガラスに求められる寸法になる化学強化条件で、前記ガラス基板を化学強化することを特徴とする携帯機器用カバーガラスの製造方法。
2. 前記ガラス基板は、Ｌｉイオンを含有するアルミノシリケートガラスであり、
   前記化学強化条件とは、化学強化処理液中に含まれるＬｉイオンの濃度であることを特徴とする請求項１に記載の携帯機器用カバーガラスの製造方法。
3. 前記化学強化条件は、ガラス基板を化学強化処理液と接触させる時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯機器用カバーガラスの製造方法。
4. 前記化学強化条件は、化学強化処理液の温度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯機器用カバーガラスの製造方法。

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