特許 7260852 ガラス板のエッチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-11

(45)【発行日】2023-04-19

(54)【発明の名称】ガラス板のエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 15/00 20060101AFI20230412BHJP

【ＦＩ】

C03C15/00 B

C03C15/00 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019141057

(22)【出願日】2019-07-31

(65)【公開番号】P2021024747

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100129148

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 淳也

(72)【発明者】

【氏名】中堀 宏亮

(72)【発明者】

【氏名】坂出 喜之

【審査官】若土 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５５８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７９２８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０４４７５７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １５／００－２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リン酸塩系のガラス板をエッチング液に浸漬してエッチング処理を行うエッチング工程を備え、
前記エッチング液は、アルカリ成分としてキレート剤のアルカリ塩を含み、前記アルカリ塩の濃度は、アルカリ塩換算で、質量％で５％以上とされており、
前記エッチング工程において、複数の前記ガラス板を支持するホルダを前記エッチング液に浸漬し、前記ホルダを回転させるとともに、前記ホルダを超音波発生装置により振動させることを特徴とする、ガラス板のエッチング方法。

【請求項2】

前記エッチング工程では、１０℃以上の前記エッチング液に前記ガラス板を浸漬した状態で、前記エッチング液を前記ガラス板の表面と相対的に流動させることにより、前記エッチング処理を行う、請求項１に記載のガラス板のエッチング方法。

【請求項3】

前記エッチング工程における前記エッチング液の温度が１５℃以上２５℃以下であり、前記エッチング液における前記アルカリ塩の前記濃度が質量％で８％以上１８％以下である、請求項１又は２に記載のガラス板のエッチング方法。

【請求項4】

前記エッチング工程における前記エッチング液の温度が１５℃以上２０℃未満である、請求項１又は２に記載のガラス板のエッチング方法。

【請求項5】

前記ガラス板は、組成として質量％でＰ_２Ｏ_５を２５％以上含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス板のエッチング方法。

【請求項6】

前記エッチング工程において、前記エッチング液を振動させる、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス板のエッチング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リン酸塩系のガラス板をエッチングする方法に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタルカメラ等においては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子デバイスが用いられている。これらの固体撮像素子デバイスは、広範囲の受光感度を有しているので、人間の視覚に合わせるため、赤外域の光を除去する必要がある。下記の特許文献１では、赤外域の光を除去するための近赤外線カットフィルタとして、フツリン酸塩系ガラスからなる赤外線吸収ガラス板が開示されている。特許文献１では、両面研磨機を用いた物理研磨などによりガラス板の厚みが薄くされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１６８２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、固体撮像素子においては、より一層の小型化が求められている。そのため、固体撮像素子デバイスを構成する赤外線吸収ガラス板においても一層の薄型化が求められる。しかしながら、特許文献１のように物理研磨により薄くする方法では、ガラス板の厚みを薄くしすぎると、ガラス板の割れが生じる場合があった。

【0005】

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、ガラス板に割れを発生させることなく当該ガラス板の厚みを薄くすることを技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るガラス板のエッチング方法は上記の課題を解決するためのものであり、リン酸塩系のガラス板をエッチング液に浸漬してエッチング処理を行うエッチング工程を備え、前記エッチング液は、アルカリ成分としてキレート剤のアルカリ塩を含み、前記アルカリ塩の濃度は、アルカリ塩換算で、質量％で５％以上とされていることを特徴とする。

【0007】

アルカリ塩の濃度が５％以上とされたエッチング液にガラス板を浸漬させることで、前工程においてガラスに存在していたマイクロクラック等の欠陥が除去される。これにより、物理研磨の場合と比較して、ガラス板に割れを発生させることなく当該ガラス板の厚みを薄くすることが可能になる。また、偏肉が少なく、高い寸法精度を有する薄型ガラス板を形成できる。

【0008】

前記エッチング工程では、１０℃以上の前記エッチング液に前記ガラス板を浸漬した状態で、前記エッチング液を前記ガラス板の表面と相対的に流動させることにより、前記エッチング処理を行うことができる。

【0009】

かかる構成によれば、ガラス板の表面に沿ってエッチング液を相対的に流動させることにより、エッチング液を流動させない場合と比較して、ガラス板の表面に対して均一にエッチング処理を行うことができる。

【0010】

前記エッチング工程における前記エッチング液の温度は、１５℃以上２５℃以下であり、前記エッチング液における前記アルカリ塩の前記濃度は、８％以上１８％以下であってもよい。

【0011】

また、前記エッチング工程における前記エッチング液の温度は、１５℃以上２０℃未満であってもよい。

【0012】

本方法によりエッチング処理される前記ガラス板は、組成として質量％でＰ_２Ｏ_５を２５％以上含むものであってもよい。

【0013】

本発明に係るガラス板のエッチング方法では、前記エッチング工程において、前記エッチング液を振動させてもよい。これにより、ガラス板の表面に対するエッチング液の相対的な流動を促進させることができる。

【0014】

また、前記エッチング工程において、複数の前記ガラス板を支持するホルダを前記エッチング液に浸漬してもよい。これにより、多数のガラス板に対して効率良くエッチング処理を施すことができる。

【0015】

また、前記エッチング工程において、前記エッチング液に浸漬される前記ホルダを振動させてもよい。これにより、ガラス板の表面に対するエッチング液の相対的な流動を促進させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ガラス板に割れを発生させることなく当該ガラス板の厚みを薄くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】エッチング処理装置の斜視図である。

【図2】エッチング処理装置の正面断面図である。

【図3】ホルダの正面図である。

【図4】ホルダの側面図である。

【図5】ホルダの平面図である。

【図6】図３のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

【図7】ガラス板のエッチング方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図７は、本発明に係るガラス板のエッチング方法の一実施形態を示す。

【0019】

図１及び図２に示すように、本方法に使用されるエッチング処理装置１は、ガラス板Ｇを保持するホルダ２と、エッチング液Ｅを収容するエッチング槽３と、振動発生装置４とを備える。また、エッチング処理装置１は、エッチング槽３にエッチング液Ｅを供給する供給装置と、エッチング液Ｅの温度を調整する温度調節装置とを備える。

【0020】

ガラス板Ｇは、四角形状に構成されるが、この形状に限定されない。ガラス板Ｇは、表裏二面からなる主表面（以下、単に「表面」という）ＭＳと、表面ＭＳ同士を繋ぐ端面ＥＳとを有する。端面ＥＳは、四角形状のガラス板Ｇの各辺において、表面ＭＳとほぼ直交するように形成される。

【0021】

本実施形態では、赤外線吸収機能に優れるリン酸塩系のガラス板Ｇにエッチング処理を施す例を示す。

【0022】

エッチング処理後のガラス板Ｇの厚みは、０．２ｍｍ以下であり、好ましくは０．１９ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１２ｍｍ以下である。ガラス板Ｇは、例えば固体撮像素子デバイスの赤外線カットフィルタとして使用される。ガラス板Ｇは、厚みが０．２ｍｍ以下と薄いため、固体撮像素子デバイスの小型化に大きく寄与し得る。なお、厚みが薄すぎると、搬送工程でガラス板Ｇを持ち上げる際に割れが生じ易くなる場合がある。このため、ガラス板Ｇの厚みは、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０８ｍｍ以上であることがより好ましい。

【0023】

ガラス板Ｇにおける各表面ＭＳの面積は、１００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下とすることができる。各表面ＭＳの面積の好ましい範囲は、４００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下、より好ましくは１０００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下、さらに好ましくは２５００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下、特に好ましくは５０００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下である。

【0024】

以下、赤外線吸収機能を有するガラス板Ｇの特徴について、詳細に説明する。ガラス板Ｇに用いられるリン酸塩系ガラスは、Ｆ（フッ素）を実質的に含んでいないことが望ましい。ここで、「実質的に含んでいない」とは、質量％で０．１％以下のフッ素を含んでいてもよいことを意味している。

【0025】

このようなリン酸塩系ガラスとしては、例えば、質量％で、Ｐ_２Ｏ_５ ２５～６０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ２～１９％、ＲＯ（ただしＲは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも一種） ５～４５％、ＺｎＯ ０～１３％、Ｋ_２Ｏ ８～２０％、Ｎａ_２Ｏ ０～１２％、及びＣｕＯ ０．３～２０％を含有し、フッ素を実質的に含んでいない、ガラスを用いることができる。

【0026】

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラス骨格を形成する成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、質量％で、好ましくは２５～６０％であり、より好ましくは３０～５５％であり、さらに好ましくは４０～５０％である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量が少なすぎると、ガラス化が不安定になる場合がある。一方、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、耐候性が低下し易くなることがある。

【0027】

Ａｌ_２Ｏ_３は、耐候性をより一層向上させる成分である。Ａ１_２Ｏ_３の含有量は、質量％で、好ましくは２～１９％であり、より好ましくは２～１５％であり、さらに好ましくは２．８～１４．５％であり、特に好ましくは３．５～１４．０％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、耐候性が十分でないことがある。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、溶融性が低下して溶融温度が上昇する場合がある。なお、溶融温度が上昇すると、Ｃｕイオンが還元されてＣｕ^２＋からＣｕ^＋にシフトし易くなるため、所望の光学特性が得られ難くなる場合がある。具体的には、近紫外～可視域における光透過率が低下したり、赤外線吸収特性が低下し易くなったりすることがある。

【0028】

ＲＯ（ただしＲは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも一種）は、耐候性を改善するとともに、溶融性を向上させる成分である。ＲＯの含有量は、質量％で、好ましくは５～４５％であり、より好ましくは７～４０％であり、さらに好ましくは１０～３５％である。ＲＯの含有量が少なすぎると、耐候性及び溶融性が十分でない場合がある。一方、ＲＯの含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易く、ＲＯ成分起因の結晶が析出し易くなることがある。

【0029】

なお、ＲＯの各成分の含有量の好ましい範囲は以下の通りである。

【0030】

ＭｇＯは、耐候性を改善させる成分である。ＭｇＯの含有量は、質量％で、好ましくは０～１５％であり、より好ましくは０～７％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなることがある。

【0031】

ＣａＯは、ＭｇＯと同様に耐候性を改善させる成分である。ＣａＯの含有量は、質量％で、好ましくは０～１５％であり、より好ましくは０～７％である。ＣａＯの含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなることがある。

【0032】

ＳｒＯは、ＭｇＯと同様に耐候性を改善させる成分である。ＳｒＯの含有量は、質量％で、好ましくは０～１２％であり、より好ましくは０～５％である。ＳｒＯの含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなることがある。

【0033】

ＢａＯは、ガラスを安定化するとともに、耐候性を向上させる成分である。ＢａＯの含有量は、質量％で、好ましくは１～３０％であり、より好ましくは２～２７％であり、さらに好ましくは３～２５％である。ＢａＯの含有量が少なすぎると、十分にガラスを安定化できなかったり、十分に耐候性を向上できなかったりする場合がある。一方、ＢａＯの含有量が多すぎると、成形中にＢａＯ起因の結晶が析出し易くなることがある。

【0034】

ＺｎＯは、ガラスの安定性及び耐候性を改善させる成分である。ＺｎＯの含有量は、質量％で、好ましくは０～１３％であり、より好ましくは０～１２％であり、さらに好ましくは０～１０％である。ＺｎＯの含有量が多すぎると、溶融性が低下して溶融温度が高くなり、結果として所望の光学特性が得られ難くなる場合がある。また、ガラスの安定性が低下し、ＺｎＯ成分起因の結晶が析出し易くなる場合がある。

【0035】

以上のように、ＲＯ及びＺｎＯはガラスの安定化を改善する効果があり、特にＰ_２Ｏ_５が少ない場合に、その効果を享受し易い。

【0036】

なお、ＲＯに対するＰ_２Ｏ_５の含有量の比（Ｐ_２Ｏ_５／ＲＯ）は、好ましくは１．０～１．９であり、より好ましくは、１．２～１．８である。比（Ｐ_２Ｏ_５／ＲＯ）が小さすぎると、液相温度が高くなってＲＯ起因の失透が析出し易くなる場合がある。一方、Ｐ_２Ｏ_５／ＲＯが大きすぎると、耐候性が低下し易くなる場合がある。

【0037】

Ｋ_２Ｏは、溶融温度を低下させる成分である。Ｋ_２Ｏの含有量は、質量％で、好ましくは８～２０％であり、より好ましくは１２．５～１９．５％である。Ｋ_２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融温度が高くなって所望の光学特性が得られ難くなることがある。一方、Ｋ_２Ｏの含有量が多すぎると、Ｋ_２Ｏ起因の結晶が成形中に析出し易くなり、ガラス化が不安定になることがある。

【0038】

Ｎａ_２Ｏも、Ｋ_２Ｏと同様に溶融温度を低下させる成分である。Ｎａ_２Ｏの含有量は、質量％で、好ましくは０～１２％であり、より好ましくは０～７％である。Ｎａ_２Ｏの含有量が多すぎると、ガラス化が不安定になることがある。

【0039】

ＣｕＯは、近赤外線を吸収するための成分である。ＣｕＯの含有量は、質量％で、好ましくは０．３～２０％であり、より好ましくは０．３～１５％であり、さらに好ましくは０．４～１３％である。ＣｕＯの含有量が少なすぎると、所望の近赤外線吸収特性が得られない場合がある。一方、ＣｕＯの含有量が多すぎると、紫外～可視域の光透過性が低下し易くなることがある。また、ガラス化が不安定になる場合がある。なお、所望の光学特性を得るためのＣｕＯの含有量は、板厚によって適宜調整することが好ましい。

【0040】

また、上記成分以外にも、Ｂ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＣｅＯ_２又はＳｂ_２Ｏ_３等を本発明の効果を損なわない範囲で含有させてもよい。具体的には、これらの成分の含有量は、それぞれ、質量％で、好ましくは０～３％であり、より好ましくは０～２％である。

【0041】

また、ガラスは、組成としてカチオン％表示で、Ｐ^５＋ ５～５０％、Ａｌ^３＋ ２～３０％、Ｒ’^＋（Ｒ’は、Ｌｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも一種） １０～５０％、及び、Ｒ^２＋（Ｒ^２＋は、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋及びＺｎ^２＋から選択される少なくとも一種） ２０～５０％、Ｃｕ^２＋ ０．５～１５％かつ、アニオン％表示で、Ｆ^－ ５～８０％、及び、Ｏ^２－ ２０～９５％を含有する。

【0042】

上記組成に加えさらに、アニオン％表示で、Ｆ^－ ５～８０％を含有する組成としても良い。

【0043】

より好ましくは、組成としてカチオン％表示で、Ｐ^５＋ ４０～５０％、Ａｌ^３＋ ７～１２％、Ｋ^＋ １５～２５％、Ｍｇ^２＋ ３～１２％、Ｃａ^２＋ ３～６％、Ｂａ^２＋ ７～１２％、Ｃｕ^２＋ １～１５％かつ、アニオン％表示で、Ｆ^－ ５～８０％、及び、Ｏ^２－ ２０～９５％を含有するリン酸塩ガラスを用いることができる。

【0044】

好ましい他の組成のガラスとしては、カチオン％表示で、Ｐ^５＋ ２０～３５％、Ａｌ^３＋ １０～２０％、Ｌｉ^＋ ２０～３０％、Ｎａ^＋ ０～１０％、Ｍｇ^２＋ １～８％、Ｃａ^２＋ ３～１３％、Ｓｒ^２＋ ２～１２％、Ｂａ^２＋ ２～８％、Ｚｎ^２＋ ０～５％、Ｃｕ^２＋ ０．５～５％かつ、アニオン％表示で、Ｆ^－ ３０～６５％、及び、Ｏ^２－ ３５～７５％を含有するフツリン酸ガラスを用いることができる。

【0045】

好ましい他の組成のガラスとしては、カチオン％表示で、Ｐ^５＋ ３５～４５％、Ａｌ^３＋ ８～１２％、Ｌｉ^＋ ２０～３０％、Ｍｇ^２＋ １～５％、Ｃａ^２＋ ３～６％、Ｂａ^２＋ ４～８％、Ｃｕ^２＋ １～６％かつ、アニオン％表示で、Ｆ^－ １０～２０％、及び、Ｏ^２－ ７５～９５％を含有するフツリン酸ガラスを用いることができる。

【0046】

好ましい他の組成のガラスとしては、カチオン％表示で、Ｐ^５＋ ３０～４５％、Ａｌ^３＋ １５～２５％、Ｌｉ^＋ １～５％、Ｎａ^＋ ７～１３％、Ｋ^＋ ０．１～５％、Ｍｇ^２＋ １～８％、Ｃａ^２＋ ３～１３％、Ｂａ^２＋ ６～１２％、Ｚｎ^２＋ ０～７％、Ｃｕ^２＋ １～５％かつ、アニオン％表示で、Ｆ^－ ３０～４５％、及び、Ｏ^２－ ５０～７０％を含有するフツリン酸ガラスを用いることができる。

【0047】

ガラス板Ｇを上記組成とすることにより、可視域におけるより一層高い光透過率と赤外域におけるより一層優れた光吸収特性の両者を達成することが可能となる。具体的には、波長４００ｎｍにおける光透過率は、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上であり、波長５００ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８３％以上、より好ましくは８５％以上である。一方、波長７００ｎｍにおける光透過率は、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下であり、波長８００ｎｍにおける光透過率は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下である。

【0048】

上記の組成のガラス板Ｇは、例えば、鋳込み法、ロールアウト法、ダウンドロー法、又はリドロー法等の成形方法によって板状に成形される。

【0049】

以下、エッチング処理装置１の詳細な構成について説明する。図１乃至図５に示すように、ホルダ２は、複数のガラス板Ｇを所定の間隔をおいて保持するように構成される。ホルダ２は、エッチング液Ｅに対する耐食性に優れた金属（例えばステンレス鋼）により構成されるが、この材質に限定されるものではない。ホルダ２は、昇降装置及び移動機構（図示せず）を介して上下方向及び水平方向に移動可能に構成される。ホルダ２は、複数のガラス板Ｇを保持した状態で、エッチング槽３に収容されたエッチング液Ｅに浸漬される。ホルダ２は、エッチング液Ｅに浸漬された状態で、その自転により各ガラス板Ｇを回転させる。

【0050】

図３乃至図５に示すように、ホルダ２は、一対のベース部材５と、当該一対のベース部材５を繋ぐ連結部材６と、ガラス板Ｇを保持する保持部７，８と、保持部７を固定するロック部９と、当該ホルダ２を回転（自転）させる軸部１０と、を備える。

【0051】

一対のベース部材５は、長方形状の板部材により構成される。各ベース部材５は、連結部材６を介して、所定の間隔をおいて互いに対向するように配置される。以下、各ベース部材５において、互いに向き合う面を内面５ａといい、内面５ａとは反対側の面を外面５ｂという。

【0052】

連結部材６は、断面視円形の棒状部材であるが、この形状に限定されるものではない。本実施形態では、複数の連結部材６によって一対のベース部材５が連結される。

【0053】

保持部７，８は、四角形状のガラス板Ｇにおいて対向する二辺（平行な二辺）を保持する第一保持部７と、他の二辺（平行な二辺）を保持する第二保持部８とを含む。

【0054】

ベース部材５には、複数（図例では四個）の第一保持部７が設けられる。第一保持部７は、ベース部材５に回動自在に支持される。各第一保持部７は、一対の基板１１と、基板１１同士を繋ぐ連結部材１２ａ，１２ｂと、ガラス板Ｇの位置決めを行う第一固定部１３とを備える。

【0055】

基板１１は、ベース部材５の外面５ｂ側に配置される。図３に示すように、基板１１は、長尺状に構成される第一の部分１１ａと、この第一の部分１１ａの一端部から、直角に突出する第二の部分１１ｂとを備える。

【0056】

第一の部分１１ａは、ロック部９の一部が係合する開口部１１ｃを有する。開口部１１ｃは、四角形状に構成されるが、この形状に限定されない。

【0057】

第二の部分１１ｂは、その一端部が第一の部分１１ａと一体に構成され、他端部がベース部材５に固定される。詳細には、第二の部分１１ｂは、支持軸１４を介してベース部材５に回動自在に支持される。これにより、第一保持部７は、図３に示すように、実線で示す第一の姿勢と、二点鎖線で示す第二の姿勢とに姿勢変更可能に構成される。第一の姿勢は、ガラス板Ｇを保持可能な姿勢（保持姿勢）であり、第二の姿勢は、ガラス板Ｇの保持を解除するとともに、ホルダ２の内側の空間（一対のベース部材５における内面５ａ間の空間）に対してガラス板Ｇを出し入れすることを可能にする姿勢（退避姿勢）である。

【0058】

図３に示すように、支持軸１４は、第一保持部７を所定の方向に付勢する付勢部材１５を支持する。付勢部材１５は、ねじりコイルばねにより構成されるが、これに限定されるものではない。付勢部材１５は、一端部が第一保持部７の連結部材１２ｂに固定され、他端部が第二保持部８の一部（後述する連結部材１７）に固定されている。付勢部材１５は、第一の部分１１ａがベース部材５から離れるように、第一保持部７を付勢する。すなわち、付勢部材１５は、第一保持部７が第一の姿勢（保持姿勢）から第二の姿勢（退避姿勢）に向かうように、当該第一保持部７を付勢する。

【0059】

連結部材１２ａ，１２ｂは、断面視円形の棒状部材により構成されるが、この形状に限定されない。連結部材１２ａ，１２ｂは、一対の基板１１に係る第一の部分１１ａ同士を連結する。本実施形態では二本の連結部材１２ａ，１２ｂによって基板１１同士が連結されるが、連結部材１２ａ，１２ｂの数はこれに限定されない。連結部材１２ａ，１２ｂは、第一の部分１１ａの一端部同士を連結する第一連結部材１２ａと、他端部（第二の部分１１ｂ側の端部）同士を連結する第二連結部材１２ｂとを含む。

【0060】

第一固定部１３は、第一連結部材１２ａに設けられる。第一固定部１３は、合成樹脂により構成されるが、この材質に限定されない。第一固定部１３は、第一連結部材１２ａの長手方向に沿う長尺状の板部材として構成される。図４に示すように、第一固定部１３は、ガラス板Ｇの一辺に接触可能な複数の凹部１６を有する。各凹部１６は、ホルダ２の長手方向に沿って一定の間隔（ピッチ）で形成される。

【0061】

図４及び図５に示すように、第二保持部８は、一対のベース部材５の間に設けられる。第二保持部８は、一対のベース部材５を繋ぐ一対の連結部材１７と、ガラス板Ｇの位置決めを行う第二固定部１８と、を備える。

【0062】

一対の連結部材１７は、軸部１０の中心を通る軸線Ｏに対して線対称となるように配置される（図５参照）。第二固定部１８は、合成樹脂により板状に構成されるが、この材質に限定されない。第二固定部１８は、各連結部材１７に固定される。一方の連結部材１７に固定される第二固定部１８と、他方の連結部材１７に固定される第二固定部１８とは、互いに対向するように配置される（図５参照）。

【0063】

図５に示すように、第二固定部１８は、ガラス板Ｇの端部に接触する複数の凹部１９を有する。凹部１９は、第一固定部１３の凹部１６と同じ構成を有する。すなわち、複数の凹部１９は、ホルダ２の長手方向に沿って一定の間隔（ピッチ）で形成されており、この間隔は、第一固定部１３における凹部１６の間隔と等しい。

【0064】

図６に示すように、ロック部９は、ロック部材２０と、このロック部材２０を回動自在に支持する支持部材２１とを有する。

【0065】

ロック部材２０は、棒状部材により構成されるが、この形状に限定されない。ロック部材２０は、一端部がベース部材５の一辺から突出し、他端部がベース部材５の外面５ｂと重なるように配置される。ロック部材２０は、第一保持部７を固定する姿勢（固定姿勢、図６において実線で示す）と、第一保持部７の固定を解除するように固定姿勢から退避する姿勢（退避姿勢、図６において二点鎖線で示す）とに姿勢変更可能に構成される。ロック部材２０は、付勢部材２１ｂによって、退避姿勢から固定姿勢に向かう方向に付勢されている。したがって、ロック部材２０は、第一保持部７を保持していない状態であっても、固定姿勢を維持するように構成される。

【0066】

ロック部材２０は、第一保持部７を退避姿勢から固定姿勢へと姿勢変更する場合に当該第一保持部７の第一の部分１１ａに接触する傾斜面２２と、第一の部分１１ａの開口部１１ｃに挿入されて当該第一の部分１１ａを係止する係止面２３と、支持部材２１の一部が挿入される孔２４とを備える。

【0067】

傾斜面２２は、第一保持部７を固定する場合に、ロック部材２０を固定姿勢から退避姿勢へと姿勢変更させるための案内面である。傾斜面２２は、係止面２３と繋がっている。係止面２３は、傾斜面２２に対して所定の角度を為すように構成される面である。この構成により、係止面２３と傾斜面２２との間には、突起部２５が形成される。

【0068】

ロック部材２０に形成される孔２４は、ベース部材５の厚さ方向に直交する方向において、当該支持部材２１を貫通するように形成される円形の孔である。

【0069】

支持部材２１は、ベース部材５の外面５ｂに固定される。支持部材２１は、ロック部材２０を支持する軸部２１ａを有する。軸部２１ａは、ロック部材２０の孔２４に挿通されている。軸部２１ａは、ロック部材２０を付勢する付勢部材２１ｂを支持する。付勢部材２１ｂは、ねじりコイルばねにより構成されるが、これに限定されるものではない。付勢部材２１ｂは、その一端部がロック部材２０に接触し、その他端部がベース部材５の外面５ｂに接触している。付勢部材２１ｂは、ロック部材２０を退避姿勢から固定姿勢へと向かう方向に付勢する。

【0070】

ホルダ２を回転させるための軸部１０は、一対のベース部材５に固定される。一対の軸部１０は、各ベース部材５の外面５ｂから突出するように設けられる。各軸部１０は、電動モータその他の駆動源に接続される。駆動源によって軸部１０が回転することで、ホルダ２は、当該軸部１０まわりに回転（自転）する。

【0071】

エッチング槽３は、ホルダ２をエッチング液Ｅに浸漬したときに、当該ホルダ２及び軸部１０と接触しない程度の容積を有する。エッチング槽３に収容されるエッチング液Ｅは、処理対象のガラス板Ｇが上述のようなリン酸塩系ガラスである場合には、例えばアルカリ洗剤により構成される。アルカリ洗剤としては、特に限定されないが、例えば、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ成分や、トリエタノールアミン、ベンジルアルコール又はグリコール等の界面活性剤や、水又はアルコール等を含有する洗剤を使用できる。

【0072】

アルカリ洗剤に含まれるアルカリ成分として、アミノポリカルボン酸などのキレート剤のアルカリ塩が含まれることが好ましい。アミノポリカルボン酸のアルカリ塩としては、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、ニトリロ三酢酸などのナトリウム塩及びカリウム塩が挙げられる。これらの中でも、ジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、トリエチレンテトラアミン六酢酸六ナトリウム、ニトリロ三酢酸三ナトリウムが好ましく使用され、特にジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウムが好ましく使用される。

【0073】

エッチング液Ｅにおけるアルカリ塩の濃度は、アルカリ塩換算で、質量％で５％以上とされることが好ましく、より好ましくは、８％以上１８％以下である。エッチング液Ｅの残部は、水であることが望ましいが、これに限らず、他の成分が含まれても良い。エッチング液Ｅは、強酸、強アルカリとならないことが望ましい。エッチング液ＥのｐＨは、好ましくは７．１以上、より好ましくは８．０以上１１．０以下である。

【0074】

振動発生装置４は、超音波発生装置により構成されるが、この構成に限定されるものではない。振動発生装置４は、エッチング槽３の外面に固定されているが、この態様に限定されず、ホルダ２に固定されてもよい。振動発生装置４は、エッチング槽３の外面に固定される場合には、エッチング槽３内のエッチング液Ｅに超音波振動を生じさせる。振動発生装置４は、ホルダ２に固定される場合には、当該ホルダ２に振動を生じさせる。ホルダ２は、その振動により、保持している複数のガラス板Ｇを振動させる。

【0075】

以下、上記構成のエッチング処理装置１によって、ガラス板Ｇをエッチング処理する方法（エッチング方法）について説明する。

【0076】

本方法は、図７に示すように、ガラス板Ｇをホルダ２内に収容する準備工程Ｓ１と、ガラス板Ｇを保持するホルダ２をエッチング槽３内のエッチング液Ｅに浸漬してエッチング処理を行うエッチング工程Ｓ２と、エッチング処理されたガラス板Ｇを洗浄する洗浄工程Ｓ３と、を主に備える。

【0077】

準備工程Ｓ１では、図３に示すように、近接する二個（一対）の第一保持部７を二点鎖線で示す第二の姿勢に設定し、残りの二個の第一保持部７を第一の姿勢に設定する。このように、一部の第一保持部７が第二の姿勢となることで、ホルダ２は、その内部（一対のベース部材５の内面５ａ間の空間）にガラス板Ｇを収容することが可能な状態となる。

【0078】

次に、ホルダ２内にエッチング処理の対象となるガラス板Ｇを収容する。ガラス板Ｇをホルダ２に収容するには、四角形状のガラス板Ｇの一辺を、第一の姿勢となっている二個の第一保持部７に支持させるとともに、当該一辺に直交する二辺を一対の第二保持部８に支持させる。より具体的には、第一の姿勢にある第一保持部７における第一固定部１３の凹部１６と、一対の第二保持部８における第二固定部１８の凹部１９とによって、ガラス板Ｇの三辺を支持する。所定数のガラス板Ｇがホルダ２に収容されると、第二の姿勢とされていた二個の第一保持部７が第一の姿勢に変更される。このとき、ロック部９のロック部材２０は、突起部２５が第一保持部７の開口部１１ｃに係合することで、当該第一保持部７を第一の姿勢（保持姿勢）に固定する。

【0079】

上記のように第一保持部７が第一の姿勢に設定されると、当該第一保持部７における第一固定部１３の凹部１６に、ガラス板Ｇの残りの一辺が接触する。以上により、四角形状のガラス板Ｇの全ての辺が、第一保持部７に係る四個の第一固定部１３及び第二保持部８に係る二個の第二固定部１８によって支持される。この場合、各ガラス板Ｇは、ホルダ２における一対の軸部１０を結ぶ軸線Ｏに対してほぼ直交する方向に沿う直立姿勢となって、当該ホルダ２に保持される。これにより、複数のガラス板Ｇは、一定の間隔でホルダ２に支持される。以上により準備工程Ｓ１が終了し、次のエッチング工程Ｓ２が実行される。なお、ガラス板Ｇは、エッチング工程Ｓ２前において、０．２ｍｍよりも大きな厚み寸法を有する。ガラス板Ｇの厚み寸法は、このエッチング工程Ｓ２を経て、０．２ｍｍ以下となる。

【0080】

図２に示すように、エッチング工程Ｓ２では、ホルダ２をエッチング槽３内のエッチング液Ｅに浸漬する。この場合において、ガラス板Ｇの全体がエッチング液Ｅに浸漬されるように、ホルダ２全体をエッチング液Ｅに浸漬させることが望ましい。エッチング工程Ｓ２におけるエッチング液Ｅの温度は、温度調節装置により、１０℃以上２５℃以下とされ、好ましくは１５℃以上２５℃以下とされる。また、エッチング液Ｅの温度は、１０℃以上１９℃未満とされてもよい。

【0081】

その後、エッチング処理装置１は、振動発生装置４を始動させ、エッチング槽３内のエッチング液Ｅに超音波振動を生じさせる。あるいは、エッチング処理装置１は、振動発生装置４がホルダ２に固定されている場合には、当該振動発生装置４の始動によってホルダ２に振動を生じさせる。

【0082】

さらにエッチング処理装置１は、軸部１０を駆動することにより、ホルダ２を回転させる。これにより、ガラス板Ｇはホルダ２とともに回転する。このとき、ガラス板Ｇは、その表面ＭＳに直交する軸線（一対の軸部１０を結ぶ軸線Ｏ）まわりに回転する。これにより、エッチング液Ｅは、ガラス板Ｇの表面ＭＳに沿って、当該表面ＭＳに対して相対的に流動することになる。

【0083】

なお、エッチング液Ｅをガラス板Ｇの表面ＭＳに対して相対的に流動させる速度は、１０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましく、より好ましくは、５ｍ／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは３ｍ／ｓｅｃ以下である。

【0084】

ガラス板Ｇの回転速度は、１０ｒｐｍ以下とされることが望ましいが、この範囲に限定されず、ガラス板Ｇの大きさや板厚、処理枚数等の各種条件に応じて適宜調整される。本実施形態では、ガラス板Ｇは、例えば一時間当たり一回転（約０．０１７ｒｐｍ、３６０°／ｈ）の速度で回転駆動される。ガラス板Ｇの回転は連続的に行われてもよく、間欠的に行われてもよい。

【0085】

なお、エッチング工程Ｓ２における、ガラス板Ｇのエッチングレートは、１μｍ／ｈ以上１００μ／ｈ以下に設定されることが望ましい。

【0086】

所定時間が経過し、十分なエッチング処理が行われると、エッチング工程Ｓ２が終了し、次の洗浄工程Ｓ３が実行される。

【0087】

洗浄工程Ｓ３では、ホルダ２は、エッチング槽３から取り出され、別途用意される洗浄槽に移動する。洗浄槽では、洗浄液（例えば純水）を、ノズルを通じてホルダ２に向かって噴射することで、ホルダ２に保持されているガラス板Ｇを洗浄する。

【0088】

以上説明した本実施形態に係るエッチング方法によれば、エッチング工程Ｓ２中に、ガラス板Ｇの表面ＭＳに直交する軸線Ｏ（軸部１０）まわりに当該ガラス板Ｇを回転させることで、ガラス板Ｇの表面ＭＳに沿ってエッチング液Ｅを相対的に流動させることが可能になる。これにより、エッチング液Ｅを流動させない場合と比較して、ガラス板Ｇの表面ＭＳに対して均一にエッチング処理を行うことができる。このエッチング処理によって、前工程においてガラス板Ｇに形成されるマイクロクラック等の欠陥を除去できる。これにより、物理研磨の場合と比較して、ガラス板Ｇに割れを発生させることなく当該ガラス板Ｇの厚みを薄くすることが可能になる。

【0089】

また、エッチング液Ｅにおけるアルカリ塩の濃度を５％以上とし、１０℃以上のエッチング液にガラス板Ｇを浸漬させることで、従来の研磨では実現し得なかった薄肉のガラス板Ｇを形成できる。例えば、上述した組成を有するリン酸塩系のガラス板Ｇは、珪酸塩ガラスに比べ脆く、研磨加工により０．２ｍｍ以下に薄肉化することは困難であったが、本発明のエッチング方法によれば、平均厚さを０．２ｍｍ以下、好ましくは０．０７～０．１５ｍｍ程度に薄肉化可能である。

【0090】

また、本発明に係るエッチング方法によれば、エッチング処理後のガラス板Ｇの偏肉を極めて小さくすることができ、例えば、１５μｍ以下、好ましくは９μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下とすることができる。また、エッチング処理前後の偏肉の変化量は、１５μｍ以下、好ましくは９μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下とすることができる。なお、偏肉の値は、ガラス板Ｇにおける最大肉厚と最小肉厚との差により求めることができる。

【0091】

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0092】

上記の実施形態に係るエッチング処理装置１では、ホルダ２（ガラス板Ｇ）を回転させ、エッチング液Ｅを当該ガラス板Ｇの表面ＭＳに対して相対的に流動させることでエッチング処理を行う例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ホルダ２（ガラス板Ｇ）をエッチング液Ｅに浸漬させた状態で、ガラス板Ｇの表面ＭＳと平行な方向に沿って直線的に往復移動させることで、エッチング液Ｅを当該ガラス板Ｇの表面ＭＳに対して相対的に流動させてもよい。あるいは、ホルダ２をエッチング液Ｅ内で停止させた状態で、エッチング液Ｅを攪拌することで、ガラス板Ｇの表面ＭＳに対して当該エッチング液Ｅを相対的に流動させてもよい。

【0093】

上記の実施形態では、エッチング工程Ｓ２において、振動発生装置４によって、エッチング液Ｅ又はホルダ２を振動させる例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。エッチング工程Ｓ２は、振動発生装置４を使用することなく実行されてもよい。

【実施例】

【0094】

以下、本発明に係る実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0095】

本発明者は、本発明の効果を確認するための試験を行った。この試験では、上記構成のエッチング装置を使用し、エッチング液の温度、エッチング液におけるアルカリ塩の濃度、及びエッチングレートを異ならせ、複数のリン酸系のガラス板にエッチング処理を施した。エッチング液としては、キレスト株式会社製、キレスト（登録商標）Ｐの水溶液を使用した。

【0096】

また、本発明者は、エッチング処理後の各ガラス板について、割れの有無を確認するとともに偏肉値を測定した。各実施例に係るエッチング処理前のガラス板は、一辺が７０ｍｍの正方形であり、厚みが２００μｍである。この試験では、厚みが１００μｍとなるように、各ガラス板に対してエッチング処理が行われた。試験結果を表１に示す。

【表1】

【0097】

この試験により、本発明を実施することで、実施例１～４のように、割れを生じることなく偏肉の少ないガラス板を製造できることが確認された。

【符号の説明】

【0098】

２ ホルダ
Ｅ エッチング液
Ｇ ガラス板
ＭＳ ガラス板の表面
Ｓ２ エッチング工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】