(57)【要約】【課題】ガラス基板のエッジ形状を制御することが可能なエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング装置１０は、搬送ローラ１４、エッチングチャンバ１８及び制御部５０を少なくとも備えている。搬送ローラ１４は、ガラス基板３０を搬送方向に沿って搬送するように構成される。エッチングチャンバ１８は、搬送ローラ１４によって搬送されているガラス基板３０に対してエッチング液を噴射するように構成される。制御部５０は、あらかじめ設定された複数の仕上がり形状に対応するエッチングモードに基づいてエッチング装置を制御し、選択されたエッチングモードに応じて、エッチングモードごとに設定されたガラス基板のエッチング速度、エッチング液の塩酸濃度、および前記エッチングチャンバにおけるエッチング液の噴射圧力の中から選択される少なくとも１つのエッチングファクタを制御する。【選択図】図１
2018125408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板にエッチング液を噴射することによってエッチング処理を行うエッチング装置であって、
ガラス基板を搬送方向に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送されているガラス基板に対してエッチング液を噴射するエッチングチャンバと、
あらかじめ設定された複数の仕上がり形状に対応するエッチングモードに基づいてエッチング装置を制御する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、選択されたエッチングモードに応じて、前記エッチングモードごとに設定されたガラス基板のエッチング速度、エッチング液の塩酸濃度、および前記エッチングチャンバにおけるエッチング液の噴射圧力の中から選択される少なくとも１つのエッチングファクタを制御することを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
ガラス基板のエッチング速度は、エッチング液のフッ酸濃度および液温によって調整されることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板のエッチング装置に関し、ガラス基板のエッチング面の形状を制御することが可能なエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、直感的な操作が可能になるという利点から、使用者が機器を操作する際のインターフェイスとして幅広い分野に利用されている。また、タッチパネルの使用者に露出する面には、カバーガラスが配置されている。カバーガラスは、タッチパネルを外部の衝撃から保護するだけではなく、その平坦性や高い透明度によりデザイン性も向上させている。
【０００３】
しかしながら、カバーガラスはフラットな形状のものが使用されることが多く、デザイン面での差別化が難しかった。さらに、視覚障害者が操作する場合や、操作領域を正確に視認することができない場合は、正確にタッチ操作を行うことが難しく、誤動作が発生することがあった。
【０００４】
そこで、従来技術の中には、カバーガラスに凹部を形成することで、触覚によりタッチした領域を認識できるようにする技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、カバーガラスに凹部を形成するため、操作性が向上し、誤動作を防止することが可能になる。また、エッチングにより形成された凹部の表面は、非常に滑らかなので、触り心地が向上し、凹部断面で手が傷ついたりすることがないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８８１４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カバーガラスに形成される凹部は、アイコンの表示領域だけではなく、用途によって異なる形状の凹部を形成することが必要な場合がある。例えば、タッチパネルの表面で使用者が触れる領域に形成される凹部は、触り心地を向上させるために凹部の側面の傾斜角度を小さくすることが好ましい。また、近年では、カバーガラスに形成された凹部に指紋認証センサ等の部材を配置することがあり、このような凹部の側面は、垂直に近い角度に形成することが好ましい。
【０００７】
エッチング処理は、ガラス基板に対して等方的に進行するために、上記のような異なる形状の凹部をエッチング処理のみで形成することは困難であると考えられていた。このため、エッチング処理後に機械研磨等の後工程において、側面の傾斜角度を調整することがあった。しかし、機械研磨ではガラス基板の強度が低下したり、触感が悪化したりするといった不具合が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は、エッジ形状を制御することが可能なエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ガラス基板にエッチング液を噴射することによってエッチング処理を行うエッチング装置であり、搬送手段、エッチングチャンバ及び制御部を少なくとも備えている。搬送手段は、ガラス基板を搬送方向に沿って搬送するように構成される。エッチングチャンバは、搬送手段によって搬送されているガラス基板に対してエッチング液を噴射するように構成される。制御部は、あらかじめ設定された複数の仕上がり形状に対応するエッチングモードに基づいてエッチング装置を制御し、選択されたエッチングモードに応じて、エッチングモードごとに設定されたガラス基板のエッチング速度、エッチング液の塩酸濃度、および前記エッチングチャンバにおけるエッチング液の噴射圧力の中から選択される少なくとも１つのエッチングファクタを制御する。
【００１０】
本発明に係るエッチング装置は、例えばガラス基板の主面への凹部の形成処理において好適に使用することができる。使用者は、エッチング処理前に所望の形状に対応するエッチングモードを選択すると、エッチングモードに基づいて制御部がエッチングファクタを調整し、所望の形状の凹部を形成することが可能となる。凹部を形成するエッチングを行う際は、凹部側面の傾斜角度が３０〜７０°の間で、角度の異なる複数のエッチングモードを設定しておくことで、用途によって凹部の形状を変更することができる。本発明のエッチング装置はエッチングモードを選択するだけで、複数の形状に簡易に対応することが可能である。各エッチングファクタは、あらかじめエッチング装置にインプットされており、制御部は設定された値に基づいて処理を実行する。
【００１１】
また、エッチング速度は、エッチング液のフッ酸濃度および液温によって調整される。これらのエッチングファクタは、制御部によってあらかじめ定められた数値に調整されることで、所望の形状を形成することが可能である。なお、エッチング処理中にエッチングファクタが所定値から一定の割合以上に乖離すると、制御部によってエッチングファクタを設定値に修正するように構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エッジ形状を制御することが可能なエッチング装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エッチング装置の概要を示す図である。
【図２】凹部の形成プロセスについて示す図である。
【図３】エッチングモードごとの凹部の形状の違いを示す図である。
【図４】エッチング装置の制御機構を示すブロック図である。
【図５】エッチングモードごとのガラス基板の切断面の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置１０を示す図である。エッチング装置１０は、搬入部１２、搬送ローラ１４、前処理チャンバ１６、エッチングチャンバ１８、水洗チャンバ２０、乾燥部２２および搬出部２４を備えている。エッチング装置１０は、搬送ローラ１４によって順次搬送されるガラス基板に対して、エッチング液を噴射することによってエッチング処理を行うように構成される。本実施形態では、エッチング装置１０を用いてガラス基板３０の主面上に凹部を形成するエッチング処理について説明する。
【００１５】
搬入部１２は、ガラス基板３０を搬送ローラ１４に載置することによって、ガラス基板３０をエッチング装置１０に導入するように構成される。ガラス基板３０は、ロボットアームや作業員の手によってエッチング装置１０に導入される。
【００１６】
搬送ローラ１４は、エッチング装置１０の長さ方向に沿って等間隔に配置されており、ガラス基板３０を下方から支持することによって水平方向に搬送するように構成される。搬送ローラ１４は、ガラス基板３０が落下しない程度の間隔で配置されている。また、本実施形態では、搬送ローラを用いているが、ガラス基板３０を搬送することが可能であれば、ベルトコンベヤ等の別の搬送手段を用いても良い。
【００１７】
前処理チャンバ１６は、搬入部１２の後段に配置されている。前処理チャンバ１６は、搬送ローラ１４によって搬送されているガラス基板３０に対して洗浄液を噴射するように構成される。乾いた状態のガラス基板に対してエッチング液を噴射すると、表面に白曇りが発生するおそれがあるため、エッチング処理前にガラス基板３０を水洗する。洗浄液としては市水を使用することができるが、適宜変更しても良い。
【００１８】
前処理チャンバ１６において、搬送ローラ１４の上下には噴射ユニット４０が配置されている。噴射ユニット４０は、ガラス基板３０に均等に洗浄液を噴射するように複数の噴射ノズル４０１を備えている。噴射ノズル４０１の配置は、ガラス基板に均一に洗浄液を噴射することができるように適宜変更することが可能である。
【００１９】
エッチングチャンバ１８は、前処理チャンバ１６の後段に配置されており、ガラス基板３０にエッチング液を噴射するように構成される。なお、本実施形態におけるエッチング装置１０は、同一構成の２つのエッチングチャンバを有しているが、エッチングチャンバの数は適宜変更することが可能である。
【００２０】
エッチングチャンバ１８は、搬送ローラ１４の上下に配置された噴射ユニット４０によってエッチング液が噴射される。噴射ユニット４０の構成は、前処理チャンバ１６とほとんど同一である。なお、エッチングチャンバ１８の噴射ユニット４０は、揺動機構やスライド機構を備えていることが好ましい。このような機構を有することにより、ガラス基板上にエッチング液が滞留することなくエッチング処理を行うことが可能になる。
【００２１】
エッチング液は、少なくともフッ酸と塩酸を含んでおり、その他にも無機酸や界面活性剤が含まれていても良い。エッチング液は、エッチング液槽４２に所望の割合で調合された状態で収容されており、エッチング処理時にエッチングチャンバ１８に送液される。エッチング液槽４２は、フッ酸収容槽４４および塩酸収容槽４６と接続されており、それぞれの槽から薬液が供給される。また、エッチング液にその他の薬液を追加する場合は、別途薬液タンクを設けても良い。エッチング液の組成については後述する。
【００２２】
水洗チャンバ２０は、エッチングチャンバ１８の後段に配置されており、ガラス基板３０に対して洗浄液を噴射することによってガラス基板３０に付着したエッチング液を洗い流す。乾燥部２２は、エアナイフ４８によってガラス基板３０から水分を除去するように構成される。また、エアナイフ以外にも絞りローラやワイピングクロスを使用することも可能である。エッチング処理が行われたガラス基板３０は、搬出部２４においてエッチング装置１０から取り出される。
【００２３】
続いて、エッチング装置１０で処理されるガラス基板３０について説明する。ガラス基板３０は、薄板状のガラス基板であり、０．３〜８ｍｍの板厚を有することが好ましい。ガラス基板の種類は特に限定されず、アルミノシリケートガラス、ソーダガラス、無アルカリガラス等を使用することができる。凹部は、ガラス基板３０の主面上の任意の場所に形成することができる。
【００２４】
ここから、凹部の形成方法について説明する。最初に、ガラス基板３０の主面に保護フィルム３２を被覆する（図２（Ａ）参照。）。保護フィルム３２は、耐エッチング性を有する自己粘着型フィルムである。続いて、図２（Ｂ）に示すように凹部を形成すべき領域から保護フィルム３２を除去し、ガラス基板３０が露出するような開口部３４を形成する。開口部３４は、フォトリソグラフィやレーザ装置によるパターニング処理によって形成することが可能である。開口部３４が形成された状態で、ガラス基板３０をエッチング装置１０に投入することによって凹部が形成される。
【００２５】
エッチング装置１０は、ガラス基板３０の主面に形成される凹部の側面形状に応じて複数のエッチングモードが設定されている。エッチング処理時には、所望の形状に対応するエッチングモードを選択してからエッチング処理を行う。選択されるエッチングモードは、エッチング処理により形成する凹部側面の傾斜角度によって決定することができる。
【００２６】
本実施形態では、第１〜第３のエッチングモードを有しており、凹部の底面に対する立ち上がり面（側面）の傾斜角度がそれぞれ３０、４０、７０°になるように設定されている。第１のエッチングモードは、図３（Ａ）に示す傾斜角度が３０°になるように設定されたエッチングモードである。第２のエッチングモードは、傾斜角度が４０°になるように設定されている（図３（Ｂ）参照。）。第３のエッチングモードは、傾斜角度が７０°になるように設定されている（図３（Ｃ）参照。）。例えば、使用者が触れる領域に形成される凹部では、第１のエッチングモードや第２のエッチングモードを選択することが好ましい。また、凹部内に部材を配置する場合は、第３のエッチングモードを選択すると良い。
【００２７】
エッチングモードは、ガラス基板のエッチング速度、エッチング液の塩酸濃度、およびエッチングチャンバ１８におけるエッチング液の噴射圧力からなるエッチングファクタによって制御される。エッチングファクタは、エッチングモードごとにあらかじめ適正値が定められている。ガラス基板をエッチング装置に投入する前に所望のエッチングモードが選択され、エッチング装置１０は、選択されたエッチングモードに応じたエッチングファクタを適正値に調整するように構成される。
【００２８】
ここから、各エッチングファクタについて説明する。凹部のエッチング断面は、ガラス基板のエッチング速度が速くなるほど、傾斜角度が大きくなることが分かっている。好ましいエッチング速度の範囲としては、３〜７０μｍ/分である。エッチング速度が３μｍ/分よりも遅くなると、エッチング処理の生産性が低下する。また、７０μｍ/分よりも速くなると、エッチング面の表面粗さが増大してしまうおそれがある。
【００２９】
エッチング速度の制御は、エッチング液中のフッ酸濃度と液温を調整することによって行われる。エッチング液のフッ酸濃度は、１〜３０重量％になるように調整されることが好ましい。フッ酸濃度が高くなるほど、ガラス基板のエッチング速度が上昇する。一例としては、第１のエッチングモードでは、フッ酸の濃度は１〜１３重量％に、第２のエッチングモードでは、８〜１９重量％に、第３のエッチングモードでは、１７〜３０重量％に調整することができる。このように、フッ酸濃度を上昇させるほど、凹部側面の傾斜角度が増大する。
【００３０】
また、エッチング液の液温は、３５〜４５℃の間に調整されることが好ましい。エッチング液の液温を上昇させるほど、エッチング速度が上昇する。フッ酸濃度と液温の最適な組み合わせは、エッチング装置の構成やガラス基板の種類によって異なる。
【００３１】
続いて、エッチング液の塩酸濃度について説明する。塩酸は、エッチング液中の不溶性生成物（以下、スラッジともいう。）の発生を抑制する働きを有する。このため、エッチング液の塩酸濃度を低下させると、エッチング液中のスラッジ量が増加する。このような状態でエッチングを行うと、凹部側面付近で析出したスラッジによってエッチングが阻害され、側面の傾斜角度が大きくなる。塩酸濃度は、０．１〜２０重量％の範囲で調整することが好ましい。塩酸濃度が０．１重量％よりも低くなると、スラッジが大量に発生してしまい、ガラス基板の平坦性が悪化する。また、塩酸濃度が２０重量％よりも高くなると、エッチング速度が低下し、作業効率が悪くなる。本実施形態では、塩酸濃度が、第１のエッチングモードでは０．１〜９重量％、第２のエッチングモードでは７〜１６重量％、第３のエッチングモードでは、１２〜２０重量％になるように調整したが、塩酸濃度は適宜変更することは可能である。
【００３２】
また、エッチングチャンバ１８における噴射圧力も側面の傾斜角度に影響を及ぼす。噴射圧力が高くなるほど、凹部側面の傾斜角度は小さくなる。エッチング液の噴射圧力を高くすると、ガラス基板上にエッチング液が滞留することなく、常に新鮮なエッチング液が供給されるためである。噴射圧力を低下させると、凹部内にエッチング液が滞留し、側面のエッチングが進行しにくくなる。エッチング液の噴射圧力は、エッチング液槽４２からエッチングチャンバにエッチング液を供給する送液ポンプによって制御することが可能である。また、適正なエッチング液の噴射圧力は、噴射ノズル４０１とガラス基板３０の距離や噴射ノズル４０１の数によって調整することが可能である。
【００３３】
また、エッチング処理は、ガラス基板の組成によって影響を受ける。このため、エッチングするガラス基板の種類ごとにエッチングファクタを設定することにより、より正確にエッチング処理を行うことが可能になる。ガラス基板ごとにエッチングファクタを定めた場合は、エッチングモードを選択する際に、ガラス基板の種類を同時に選択することが好ましい。
【００３４】
上記のエッチングファクタは、制御部５０によって管理される。制御部５０は、ＣＰＵ５２およびＲＯＭ５４を備えている。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に格納されたプログラムに基づいて各エッチングモードの制御を行う。
【００３５】
使用者は、エッチング装置１０を用いて凹部の形成等のエッチング処理を行う場合、エッチング処理が行われるガラス基板の種類および所望のエッチングモードを選択する。ＣＰＵ５２は、選択されたガラス基板の種類とエッチングモードに基づいて、少なくとも１つのエッチングファクタの調整を行う。
【００３６】
エッチングモードが選択されると、フッ酸収容槽４４および塩酸収容槽４６に接続された自動開閉弁の開閉動作が制御されることによってフッ酸収容槽４４および塩酸収容槽４６から所定量の薬液がエッチング槽４２に供給される。すでにエッチング液がエッチング液槽４２内にある場合は、エッチング液槽４２内のエッチング液のフッ酸および塩酸の濃度に基づいて、ＣＰＵ５２がそれぞれ薬液の供給量が決定する。この際、フッ酸や塩酸以外にも、水、その他の無機酸、界面活性剤、キレート剤等のエッチング液に含まれる薬液をエッチング液槽４２に供給することが好ましい。
【００３７】
エッチング液の調合が行われた後に、エッチング液槽４２に備えられた温度センサによって測定された液温に基づいて、ＣＰＵ５２から熱交換器５６に指示が送られ、液温が調整される。エッチング液槽４２にて、組成および液温が調整されたエッチング液は、エッチングチャンバ１８に供給される。エッチング液の供給圧力は、送液ポンプ５８によって制御される。送液ポンプ５８は、エッチング液槽４２とエッチングチャンバ１８の間に配置されており、エッチングモードによって設定されている圧力で、送液処理を行うように構成される。
【００３８】
また、エッチング処理が進行すると、ガラス基板とエッチング液が反応し、エッチング液の組成が変わってしまう。その場合は、適宜フッ酸および塩酸をエッチング液槽４２に供給することによって、エッチングファクタが選択されたエッチングモードの範囲から外れない範囲に制御される。
【００３９】
ガラス基板３０は、エッチング装置１０に投入されると、選択されたエッチングモードに応じたエッチング処理が行われ、所望の形状の凹部を形成することが可能になる。エッチングモードを切り替える際は、ＣＰＵ５２からの指示により、エッチング液槽４２内で再び組成や液温の調整が行われる。また、エッチングモードの数は所望の形状に応じて変化させることができる。エッチング装置１０は、複数のエッチングモードを有することにより、凹部側面の形状の変化に柔軟に対応することが可能になる。
【００４０】
また、別の実施形態としては、ガラス基板の切断に利用することも可能である。通常のエッチング処理を行った場合は、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板の切断面３６の中央部が突出してしまう。しかし、上述の第３のエッチングモードのような凹部の傾斜角度が大きくなるエッチングモードを選択することにより、図５（Ｂ）に示すように切断面３６の突出量が抑制されたエッチング処理を行うことができる。切断面３６の突出量を抑制することにより、後工程におけるチッピングを防止することができる。
【００４１】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１０‐エッチング装置
１４‐搬送ローラ
１８‐エッチングチャンバ
３０‐ガラス基板
４０‐噴射ユニット
４２‐エッチング液槽
４４-フッ酸収容槽
４６-塩酸収容槽
５０‐制御部
５８‐送液ポンプ
【図１】
2018125408.tif 000003
【図２】
2018125408.tif 000004
【図３】
2018125408.tif 000005
【図４】
2018125408.tif 000006
【図５】
2018125408.tif 000007