カバーガラスの製造方法及びカバーガラス
【課題】エッチングレートを向上させることによりカバーガラスの生産効率を向上し、さらには、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるカバーガラスの製造方法およびカバーガラスを提供する。
【解決手段】カバーガラスは、ダウンドロー法により成形されたガラス基板をエッチング加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように化学強化したカバーガラスである。前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含む。必要に応じて、ＣａＯを０〜２．６質量％含む。前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。
【解決手段】カバーガラスは、ダウンドロー法により成形されたガラス基板をエッチング加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように化学強化したカバーガラスである。前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含む。必要に応じて、ＣａＯを０〜２．６質量％含む。前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングで形状加工し、かつ、主表面に圧縮応力層を有するように化学強化したカバーガラス及びこのカバーガラスの製造方法に関する。本実施形態で製造されるカバーガラスは、例えば、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Data Assistance）、デジタルカメラ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）等の表示画面等を保護する部材として用いるガラス板に適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラス基板の強度を化学的に強化した強化ガラスが、例えば、携帯電話機、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ＦＰＤ等の液晶画面等を保護するカバー材として用いられている。ガラス基板の強化は、イオン交換処理により行われる。
【０００３】
近年、携帯電話機やＰＤＡ等は薄型、高機能化、形状の複雑化の傾向にある。このため、カバーガラスとして携帯電話機やＰＤＡ等に用いられる強化ガラスも、負の曲率を含む凹部や孔部を形成することが求められている。ここで、負の曲率とは、領域の縁に沿って常に左側に領域内部を見ながら進むとき、進むにつれて右側に曲がっていくとき、この輪郭の部分をいう。また、この場合、進むにつれて左側に曲がっていくとき、この輪郭の部分を正の曲率といい、真っ直ぐに進むとき、この輪郭の部分を０の曲率という。
しかし、強化ガラスは表面に圧縮応力層を有しているため、負の曲率の部分を含む凹部や孔部を形成するための外部形状加工が難しいといった問題がある。
【０００４】
これに対して、板厚が薄い状態で高い強度を示し、機器に装着した際に機器の薄型化を図ることが可能である携帯端末用カバーガラスが知られている（特許文献１）。
当該カバーガラスを製造するために、板状のガラス基板の主表面にレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして、フッ酸と、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１種の酸とを含む混酸水溶液のエッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜く。この後、エッチング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が施される。
この方法により、カバーガラスの端面は、溶解ガラス面で構成されてなり、且つ、前記端面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であるカバーガラスが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６７０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法では、板状ガラス基板を所定形状にエッチングすることにより、負の曲率を持った複雑な形状や孔を有する化学強化されたカバーガラスが得られる。上記方法で行うエッチングにおける処理時間は形状加工処理工程の大部分を占めてカバーガラスの生産効率に大きな影響を与えるため、エッチングの処理時間を短くすることは重要である。
また、上記方法で行うケミカルエッチング処理の際に、フッ酸を含有するエッチャント内で難溶性の化学物質が析出してカバーガラスに付着するため、エッチング処理後のカバーガラスの表面品質を悪化させるばかりか、大量の化学物質がガラス表面に付着する場合は、エッチングの進行を妨げ、処理時間が長くなったり形状精度が低下することがある。
【０００７】
そこで、本発明は、エッチングレートを向上させることによりカバーガラスの生産効率を向上することができるカバーガラスの製造方法およびカバーガラスを提供することを目的とする。また、本発明は、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるカバーガラスの製造方法およびカバーガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、カバーガラスの製造方法である。当該方法は、
ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含むガラス基板をエッチングして、形状加工を行う工程と、
形状加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【０００９】
本発明の他の一態様は、カバーガラスの製造方法である。当該方法は、
板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む前記ガラス基板の形状加工を行う工程と、
少なくとも形状加工した前記ガラス基板の端面を、ケミカルエッチングにより加工する工程と、
加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【００１０】
本発明の他の一態様は、カバーガラスである。当該カバーガラスは、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板である。
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、およびＬｉ２Ｏを０〜８質量％未満含む。
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。
【００１１】
本発明の他の一態様は、カバーガラスである。当該カバーガラスは、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板である。
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む。
【発明の効果】
【００１２】
上記カバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。また、上記カバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のカバーガラスの一例を示す図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったカバーガラスの断面を示す図である。
【図３】第１実施形態のガラスの組成とエッチングレートの関係を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、ガラス板のエッチングの加工精度を評価する方法を説明する図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、ガラス板の光学顕微鏡により得られる観察像の例である。
【図６】第２実施形態のガラスの組成とエッチングレートの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスについて第１実施形態及び第２実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において、ガラスを構成する成分の含有量を示す％（含有率）は、特に記載のない限り、質量％を示す。
【００１５】
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラスとは、携帯電話機、デジタルカメラ、携帯情報端末、フラットパネルディスプレイなどの表示画面の保護に用いられるものをいう。しかし、第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラスは、上記の用途に限定されるものではなく、例えば、タッチパネルディスプレイの基板、磁気ディスク用基板、太陽電池用カバーガラス、窓ガラスなどにも適用することができる。第１実施形態では、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。第２実施形態では、カバーガラスの生産効率を向上に加えて、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率をより向上することができる。
【００１６】
［第１実施形態のカバーガラス］
図１は、本実施形態の一例であるカバーガラス１０を示す図である。図１に示されるカバーガラス１０では、板状ガラスの図中の左右の両側において凹部１２が形成される。カバーガラス１０は、凹部１２において、一部分で上述した負の曲率を有する。また、カバーガラス１０には、スリット状の孔１４が設けられ、この孔１４に沿った縁において、上述した負の曲率を有する。
【００１７】
図２は、図１に示すカバーガラス１０のＡ−Ａ矢視断面図である。カバーガラス１０は、カバーガラス１０の主表面において圧縮応力層１６が形成され、さらに、カバーガラス１０の端面にも圧縮応力層１６が形成されている。このようにカバーガラス１０の主表面のみならず、端面において圧縮応力層１６が形成されるのは、カバーガラス１０の形状加工後に化学強化処理が施されるからである。
【００１８】
カバーガラス１０は、具体的には、ダウンドロー法により成形されたガラス基板をエッチングにより形状加工した後、イオン交換処理により化学強化処理を施して得られる。その際、ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０％、Ｎａ２Ｏを６〜３０％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８％未満含む。また、このガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、エッチングレートが３．７μｍ／分以上であるエッチング特性を有する。
以下、カバーガラス１０を構成するガラス基板の組成について詳細に説明する。
【００１９】
［第１実施形態におけるガラス基板の組成］
第１実施形態におけるカバーガラス１０に用いるガラス基板は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏを含有し、必要に応じて、Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳｎＯ2およびＳＯ３を含有することができる。
【００２０】
（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２は、ガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性を高める効果を有する。ＳｉＯ２の含有率が５０％未満では、ガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときのエッチングレートは向上する傾向にあるものの、ガラス化が困難であり、耐久性と耐熱性の効果も十分に得ることができない。他方、含有率が７０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、ガラス原料の熔融や成形が困難になるとともに、粘性が上昇してガラスの均質化が困難になるので、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、含有率が７０％を超えると、熱膨張率が過度に低下し金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、含有率が７０％を超えると、低温粘性が過度に上昇することによってイオン交換速度が低下するため、イオン交換により化学強化した場合にも十分な強度を得ることができない。したがって、ＳｉＯ２の含有率は、５０〜７０％であり、５３〜６７％が好ましく、５３〜６５％がより好ましく、５５〜６５％がより一層好ましく、５８〜６３％が特に好ましい。なお、低温粘性は１０７．６〜１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度であるが、本実施形態では１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度と定める。
【００２１】
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３はガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性、さらにはイオン交換性能やエッチングによって形状加工を行うときのエッチングレートを高める効果を有している。Ａｌ２Ｏ３の含有率が５％未満では、上記効果が十分に得られない。他方、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスの熔融が困難となり、ガラスの粘性が上昇して成形が困難になる。このため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると耐酸性が過剰に低下するので、カバーガラスとしては好ましくない。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有率は５〜２０％であり、５〜１７％が好ましく、７〜１６％がより好ましく、９〜１５％が特に好ましい。
【００２２】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２含有率をＸとし、Ａｌ２Ｏ３含有率をＹとしたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であることが好ましい。Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下である場合、ガラス基板のエッチングレートは効果的に向上し得る。Ｘ−１／２・Ｙの範囲は、５６％以下がより好ましく、５５％以下がより一層好ましい。
他方、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％未満である場合、エッチングレートは５μｍ／分以上であるものの、失透温度が高くなるため耐失透性が低下してしまう。したがって、耐失透性とエッチングレート向上の両立を実現させるために、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％以上であることが好ましく、４７％以上であることがより好ましく、５０％以上が特に好ましい。なお、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％〜５７．５％であることが好ましく、４７〜５６％であることがより好ましく、５０〜５５％であることがさらに好ましい。
【００２３】
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３はガラスの粘性を下げて、ガラス基板に用いるガラスの熔解および清澄を促進する成分である。その含有率が５％を超える場合、ガラスの耐酸性が低下するとともに、揮発量が増加してガラスの均質化が困難になる。また、揮発量が増加することでガラスの成分にムラが生じ、ガラス基板のエッチングにもムラが生じる。つまり、ガラスの領域によってエッチングレートが不均一となってしまうため、Ｂ２Ｏ３を過剰に含有したガラス基板は、高精度が求められる形状加工のためのエッチングなどには不向きである。さらに、Ｂ２Ｏ３の含有率が５％を超える場合、歪点も低下するので、ガラス基板に熱処理を施す際にガラスが変形してしまうという不都合が生じる。したがって、Ｂ２Ｏ３の含有率は０〜５％であることが好ましく、０〜３％がより好ましく、０〜２％未満がより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有率を０〜５％にすることにより、エッチングレートを向上させるという効果に加え、エッチングのムラを防止することができ、より品質の高いカバーガラスを得ることができる。
【００２４】
（Ｌｉ２Ｏ）
Ｌｉ２Ｏはイオン交換成分の一つであり、ガラス基板に用いるガラスの粘度を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる成分である。また、Ｌｉ２Ｏは、ガラス基板のヤング率を向上させる成分である。さらに、Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の応力値を高める効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化がはやくなるという不都合があるため、カバーガラスの製造コストが高くなってしまう。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、ガラスの熱膨張係数が高くなり過ぎて、ガラスの耐熱衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、耐熱性が低下することに加え、低温粘性が過度に低下することで、化学強化後の加熱工程で応力緩和が発生し、圧縮応力層の応力値が低下してしまうため、十分な強度のカバーガラスを得ることができない。したがって、Ｌｉ２Ｏの含有率は０〜８％未満であり、０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％がさらにより好ましく、０〜０．０２％がより一層好ましく、０．０１％未満が望ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００２５】
（Ｎａ２Ｏ）
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、ガラス基板に用いるガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる必須成分である。また、Ｎａ２Ｏは、ガラスの耐失透性を改善する成分である。Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合ガラスの熔融性が低下し、熔融のためのコストが高くなってしまう。また、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合イオン交換性能も低下してしまうため、十分な強度を得ることができない。また、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合熱膨張率が過度に低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。このため、安価なガラスの大量生産が困難となる。他方、Ｎａ２Ｏの含有率が３０％を超える場合、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｎａ２Ｏの含有率が３０％を超えると、ガラスバランスが悪化することによる耐失透性の低下も生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有率は、６〜３０％であり、７〜２７％が好ましく、１０〜２０％がより好ましく、１２〜２０％がより一層好ましく、１３〜１９％が特に好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が、−１０〜１５％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が−１０〜１５％の範囲内にある場合、カバーガラスの生産効率を向上することができるだけでなく、好適な熱膨張率や耐熱性を維持しつつ、ガラスの熔融性も向上させることができる。そのため、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。なお、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率のより好ましい範囲は、−５〜１３%であり、−５〜１０%がより一層好ましく、−３〜５％がさらにより一層好ましい。
【００２７】
（Ｋ２Ｏ）
Ｋ２Ｏは、イオン交換成分であり含有することでガラス基板のイオン交換性能を向上させることができる成分である。また、Ｋ２Ｏはガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させると同時に、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下するため、カバーガラスとして好ましくない。また、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｋ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、ガラスバランス悪化による耐失透性の低下も生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、Ｋ２Ｏの含有率は、１５％以下であり、１０％以下が好ましく、５．６％未満がより好ましく、５％未満がさらに好ましく、４％未満が特に好ましい。他方、Ｋ２Ｏの含有率の下限は、０％以上であり、０．１％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることがさらに好ましい。Ｋ２Ｏの含有率の下限を上記範囲とすることで、エッチングレートの向上に加え、イオン交換処理の時間を短縮することができ、カバーガラスの生産性を向上させることができる。なお、Ｋ２Ｏの含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０．１〜１０％であることがより好ましく、１〜５．６％未満であることがさらに好ましく、２〜５％未満であることがさらに好ましく、２〜４未満％であることが特に好ましい。
【００２８】
（Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｒ１２Ｏの含有率は６〜３０％であることが好ましい。Ｒ１２Ｏが６％未満ではイオン交換が十分に行われないため、強度を十分に得ることができず、カバーガラスに適用し難くなる。他方、Ｒ１２Ｏが３０％を超えるとガラスバランスの悪化により失透温度が上昇し、ダウンドロー法に適用し難くなるため、安価なガラスの大量生産が困難となる。機械的強度と耐失透性を両立し、生産性を向上させるために、Ｒ１２Ｏの含有率は、１０〜２８％とすることがより好ましく、１４〜２５％とすることがさらに好ましく、１５〜２４％とすることがさらにより好ましく、１７〜２３％とすることが特に好ましい。
Ｒ１２Ｏの含有率の上記範囲は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのうち含有する全ての元素について、その酸化物の上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００２９】
（Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比が、０〜０．３未満であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３は、アルカリ金属酸化物と結合してホウ酸アルカリとして揮発しやすく、特に、イオン半径の小さいＬｉ＋はガラス融液中での移動度が大きく融液表面から揮発しやすいことから、ガラス内部まで濃度勾配を形成してガラス表面に脈理を発生させやすい。つまり、Ｂ２Ｏ３の揮発量が増加することで、製造されるガラス基板が不均質化してしまい、当該ガラス基板にエッチング処理を施した場合には、ガラス基板の不均質化に基づくエッチングのムラが生じてしまう。しかしながら、イオン交換処理により化学強化されるガラスにはアルカリ金属酸化物は必須成分である。そこで、上記Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比（質量％の比）が、０〜０．３未満の範囲内であると、ガラスの不均質化やエッチングムラを効果的に改善することができる。これにより、上述したエッチングレートの向上だけでなく、エッチングレートのムラも防止することができるので、所望の形状の強化ガラスを歩留まりよく得ることができる。なお、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比のより好ましい範囲は、０〜０．１であり、０〜０．０７が好ましく、０〜０．０３がより好ましく、０〜０．００５がさらに好ましく、０が特に好ましい。また、上記したように、エッチングのムラの改善のために、Ｌｉ２Ｏの含有率は０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが最も好ましい。
【００３０】
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する成分である。また、ＭｇＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有効な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。さらに、ＭｇＯを含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてエッチングした際に形成される結晶物の生成速度は比較的遅いため、エッチング中のガラス表面に結晶物が付着することは相対的に少ない。よって、ガラスの熔解性を改善すると同時に速いエッチングレートを得るためにＭｇＯを含有させることが好ましい。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、ＭｇＯの含有率は、０〜１５％であり、１％超〜１５％が好ましく、１％超〜１２％が好ましく、１％超〜７％未満がより好ましく、３％〜７％未満がさらにより好ましく、４．５％超〜６％が特に好ましい。ＭｇＯを０〜１５％の範囲で含有することで、エッチングレートの向上に加え、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。また、イオン交換性能と歪点の向上を両立できるため、高い機械的強度が求められるカバーガラスに好適となる。これは、ガラス基板の表面に十分な圧縮応力層を形成することができ、熱処理を行った際にも、表面に形成された圧縮応力層の消失を防ぐことができるからである。
【００３１】
（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する成分である。また、ＣａＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる効果が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有利な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。さらに、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も悪化してしまうため、強度を十分に得ることができず、生産性も低下してしまう。さらに、ＣａＯを多量に含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてウェットエッチングした際に形成される結晶物は、エッチング液に不溶であるばかりか、析出速度が非常に速いため、エッチングするガラスの表面に付着し、その量が著しい場合、エッチング反応を阻害して、ガラスの加工品質を低下させてしまう。他方、ＣａＯを含有することで、失透温度を低下させ、耐失透性及び熔融性を向上させることができるので、ＣａＯの含有率は０％〜１０％であり、０％〜８％が好ましく、０％〜６％がより好ましく、０％〜４％がさらに好ましく、０％〜２％が特に好ましい。なお、極めて高いエッチング加工品質が求められる場合には、ＣａＯを実質的に含まないようにすることが好ましい。
さらに、熔融粘性を下げると共に失透温度を下げるには、ＭｇＯと共にＣａＯを共存させることがより好ましいが、ＣａＯについてはエッチングで生じる上述の結晶物の問題が生じない範囲で適宜調整する。
【００３２】
（ＳｒＯ）
ＳｒＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度は得がたくなる。したがって、ＳｒＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３３】
（ＢａＯ）
ＢａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度を得がたくなる。したがって、ＢａＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましい。なお、ＢａＯは環境への負荷が大きいことから０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３４】
（ＳｒＯ＋ＢａＯ）
本実施形態では、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率は１０％未満であることが好ましい。ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率が１０％未満であると、効果的にガラスの密度の上昇およびイオン交換速度の低下を防ぐことができる。つまり、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率を１０％未満とすることで、エッチングレートの向上に加え、カバーガラスなどを軽量化することができるという効果および生産性やガラスの強度を向上するという効果を得ることができる。なお、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率の好ましい範囲は、０〜８％であり、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜１％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３５】
（ＲＯ）(Ｒは、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素)
ここで、ＲＯの含有率は、０〜２０％であることが好ましい。ＲＯが２０％を超えると化学的耐久性が低下する。他方、ＲＯを含有することで、ガラスの熔融性及び耐熱性を向上させることができる。したがって、ＲＯの含有率は０〜１０％であることが好ましく、０％〜７％とすることがより好ましく、２〜７％とすることがさらに好ましく、３〜７％とすることがさらに好ましく、４〜７％がさらに一層好ましい。
ＲＯの含有率の上記範囲は、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうち含有する全ての元素について、その酸化物が上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００３６】
（Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ））
また、本実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ） (Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種以上の元素)の含有率比が、０．３未満であることが好ましい。上記範囲とすることで、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化を抑制することもでき、カバーガラスに適用される強化ガラスの製造コストを低減することができる。さらに、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、失透温度を効果的に低下させることができ、したがって耐失透性を効果的に向上させることができる。また、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、歪点を効果的に向上させることができ、耐熱性も向上させることができる。つまり、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であることは、エッチングレートを向上させることに加え、耐熱性も向上させることができ、化学強化処理中の応力緩和や他の熱処理時にガラスが変形してしまうという問題も防止することができる。なお、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比のより好ましい範囲は、０．０８以下であり、０．０５以下がより好ましく、０．０１以下がより一層好ましく、０が特に好ましい。
【００３７】
（ＺｎＯ）
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を高くする効果が大きい成分であるとともに、ガラスの低温粘性を低下させずに高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐失透性が低下する。また、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。したがって、ＺｎＯの含有率は、０〜６％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３８】
（ＺｒＯ２）
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に向上させるとともに、ガラスの失透温度付近の粘性や歪点を高くする成分である。また、ＺｒＯ２は、ガラスの耐熱性を向上させる成分でもある。しかし、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、失透温度が上昇し、耐失透性が低下する。したがって、耐失透性の低下を防止するために、ＺｒＯ２の含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０〜１０％であることがより好ましく、０〜６％であることがより一層好ましく、０〜４％であることがさらにより一層好ましい。また、ＺｒＯ２を含有することで、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスにおいて重要となる耐熱性や、ガラス基板の化学強化処理の時間短縮および機械的強度の向上に関わるイオン交換性能を効果的に向上させることができる。このため、ＺｒＯ２の含有率は、０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がより一層好ましく、２％以上であることが特に好ましい。つまり、ＺｒＯ２の含有率を０．１％以上とすることで、耐失透性を向上させつつ、耐熱性およびイオン交換性能も向上させることができる。これにより、イオン交換の処理時間を低減することができ、生産性を向上させることができる。また、化学強化処理や他の熱処理時にガラスが変形してしまうという問題も防止することができ、カバーガラスの歩留まりも向上させることができる。
一方、ガラスの密度を低減したい場合は、ＺｒＯ２の含有率を０．１％未満にすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３９】
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を向上させる成分であるとともに、ガラスの高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下してしまう。さらに、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下することによりガラスが着色状態になり、カバーガラスなどには好ましくない。また、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下するので、紫外線硬化樹脂を使用した処理を行う場合に、紫外線硬化樹脂を十分に硬化することができないという不都合が生じる。したがって、ＴｉＯ２の含有率は、０〜５％であることが好ましく、０〜３％未満であることがより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．０１％がさらにより一層好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４０】
（（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２）
本実施形態では、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が、０〜０．２％であることが好ましい。エッチングによりガラス基板の形状加工をする場合、エッチング処理の後にイオン交換処理を行う。ここで、イオン交換処理において、イオン交換が過剰になされるとガラス基板の内部応力に伴う形状変化が発生してしまう場合がある。つまり、過剰なイオン交換は、ガラス基板の変形を引き起こしてしまうため、エッチングによって高精度に加工された形状を維持できず、カバーガラスとして不適となってしまう。ここで、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、効果的に過剰なイオン交換を抑制することができる。なお、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比の好ましい範囲は、０〜０．１５であり、０〜０．１がより好ましく、０〜０．０７がより一層好ましく、０〜０．０１が特に好ましい。（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、過剰なイオン交換を防ぎつつ、耐失透性を向上させ、さらに耐熱性も向上させることができる。
【００４１】
（Ｐ２Ｏ５）
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする効果が大きい成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐水性が低下する。したがって、Ｐ２Ｏ５の含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４２】
ガラス基板は、上記各成分の他、以下の清澄剤を含有する。
【００４３】
（清澄剤）
清澄剤は、ガラス基板に用いるガラスの清澄のために必要な成分であり、０．００１％未満では清澄の効果が得られず、５％を超えると失透や着色などの原因となることから、その合計含有率は０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％が特に好ましい。
これら清澄剤としては、環境への負荷が小さく、ガラスの清澄性に優れたものであれば特に制限されないが、例えば、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｔｂ、ＭｏおよびＷの金属酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
【００４４】
ただし、上記各酸化物をそれぞれＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２で表した場合、下記の範囲が好ましい。
ＳｎＯ２はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０〜０．５％であり、０．０１〜０．５％であることが好ましく、０．０５〜０．３％であることがより好ましく、０．１〜０．２％であることがより一層好ましい。
また、Ｆｅ２Ｏ３はガラスを着色させる成分であるため、清澄性を高めつつ好適な透過率を得るためには、その含有率が０〜０．２％であり、０．０１〜０．２％であることが好ましく、０．０５〜０．１５％であることがより好ましく、０．０５〜０．１０％であることがより一層好ましい。ただし、特に、ガラスに透明性・紫外線透過性を求められる場合は、０．０２％未満とすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
ＣｅＯ２は、その含有率が０〜１．２％であることが好ましく、０．０１〜１．２％であることがより好ましく、０．０５〜１．０％であることがより一層好ましく、０．３〜１．０％であることが特に好ましい。
また、カバーガラスなどのように、特にガラスに高い透過率を要望される場合は、清澄剤として、ＳＯ３を適用することが望ましい。ＳＯ３の含有率は、０〜５％であり、０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％がさらにより一層好ましく、０．０５〜０．２０％であることが特に好ましい。また、清澄剤としてＳＯ３を適用する場合は、ＳＯ３源となる硫酸ナトリウム等の硫酸塩とカーボンとを熔融工程において共存させることで、より高い清澄効果を得ることができる。なお、上述したように、ＳＯ３と上記清澄剤とを共存させることも可能である。
また、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯは、熔融ガラス中で価数変動を伴う反応を生じ、ガラスを清澄する効果を有するが、これ等は環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のガラス基板においては、ガラス中にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯを実質的に含まないように制限する。なお、本明細書において、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯを実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。
【００４５】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラス基板に用いるガラスのヤング率を高める成分である。しかし、含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下する。したがって、上記Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物の含有率は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることがより一層好ましく、さらに０．１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
なお、本実施形態において、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような成分は、ガラス基板やイオン交換処理後の強化ガラスの透過率を低下させるため好ましくない。例えば、タッチパネルディスプレイに用いる場合、ガラス基板や強化ガラスの透過率が低下すると、タッチパネルディスプレイの視認性が損なわれるため好ましくない。したがって、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような遷移金属元素は、１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがより一層好ましく、さらに、０．０５％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４６】
［第１実施形態におけるカバーガラスの製造方法］
次に、本実施形態のカバーガラスの製造方法について説明する。カバーガラスの製造方法は、下記（１）〜（４）の工程を有する。すなわち、製造方法は、
（１）ガラス基板が上述したような組成になるように、各成分を調合したガラス原料を熔融する工程と、
（２）前記熔融工程により熔融したガラスを、ダウンドロー法により板状に成形する成形工程と、
（３）前記板状に成形されたガラスを、エッチングにより形状加工を行う工程と、
（４）前記形状加工されたガラスに化学強化を施してガラス表面に圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
上記（２）工程において用いるダウンドロー法には、オーバーフローダウンドロー法やスロットダウンドロー法等を含むが、この中でオーバーフローダウンドロー法が好適に用いられる。
【００４７】
（（１）工程）
当該（１）工程は、ガラス基板が、上で説明したガラス組成となるように各成分を調合したガラス原料を熔融する工程である。
具体的には、前記各成分に相当するガラス原料を秤量及び調合して、耐火レンガ、白金又は白金合金などの熔融容器に供給し、加熱・熔融した後に、清澄均質化して所望の組成を有する熔融ガラスを調製する。
【００４８】
（（２）工程）
当該（２）工程は、前記（１）工程で調製した所望組成の熔融ガラスを、ダウンドロー法により板状に成形する成形工程である。ダウンドロー法は、特開２００９−２０３０８０号公報等に記載される周知の方法である。ダウンドロー法では、溶融ガラスを樋状の流路の両側から溢れさせ、溢れた溶融ガラスを、流路の下側に位置するくさび状の成形体の両側の側面に沿って流して２つの溶融ガラスの流れを作り、成型体の最下端で２つの溶融ガラスの流れを合流させる。合流してできる帯状のガラスは、下方に設けられた引っ張りローラにより引っ張られる。これにより、溶融ガラスは所定の厚さの帯状ガラスに成形される。
板状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法、リドロー法、ロールアウト法などがあるが、本実施形態においては、ダウンドロー法を採用する。ダウンドロー法を採用するのは、フロート法など他の成形方法を用いた場合に比べ、ダウンドロー法を用いて成形したガラス基板はエッチングレートが向上するためである。また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有しているためである。
【００４９】
つまり、上記ガラス基板は、エッチングによる形状加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基板を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができる。つまり、均一な組成を有することで、エッチングの寸法精度もよくなり、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスの端面の断面形状も良好となる。
また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の両主表面は、均一な組成を有しており、後述のイオン交換において、主表面間でのイオン交換速度の差が無いため、組成差によるイオン交換後の反りを防止することができる。つまり、均質のカバーガラスを生産することが可能となり、生産能力を向上させ且つコストも低減することができる。
さらに、ダウンドロー法を使用してガラスを成形すると、成形後の研磨工程が不要となり、コストを低減し、さらに生産性も向上させることができる。また、ダウンドロー法を使用して成形することで、マイクロクラックのない表面状態を有するガラス基板を得ることができるため、ガラス基板自体の強度も向上させることができる。
【００５０】
（（３）工程）
当該（３）工程は、板状に成形されたガラス基板にエッチング処理を施し、所望の形状に加工する工程である。
以下に、イオン交換処理工程の前にエッチング処理を行ってカバーガラスの形状加工を行う場合について説明する。
まず、上述したように作製した板状のガラス基板の両主表面上にレジスト材料をコーティングする。次に、所望の外形形状のパターンを有するフォトマスクを介してレジスト材料を露光する。上記外形形状は特に限定されないが、例えば、図１に示す負の曲率を持つ部分を含む外形であってもよい。
【００５１】
次に、露光後のレジスト材料を現像して、ガラス基板の被エッチング領域以外の領域にレジストパターンを形成し、ガラス基板の被エッチング領域をエッチングする。このとき、エッチャントとしてウェットエッチャントを使用した場合、ガラス基板は、等方的にエッチングされる。これにより、ガラス基板の端面は、中央部が外方に向かって最も突出し、その中央部から両主表面側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面が形成される。なお、傾斜面と主表面との境界及び傾斜面同士の境界は、丸みを帯びた形状にすることが好ましい。
【００５２】
エッチング工程において用いるレジスト材料は特に限定されないが、レジストパターンをマスクにしてガラスを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を適用することができる。例えば、ガラスは一般的にフッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより腐食されるので、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などが好適である。また、上記エッチャントとしては、フッ酸、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１つの酸を含む混酸を適用することができる。エッチャントとしてフッ酸あるいは上記混酸水溶液を使用することにより、所望の形状のカバーガラスを得ることができる。
また、エッチングを利用して形状加工を行う際、マスクパターンを調整するだけで、複雑な外形形状も容易に実現することができる。さらに、エッチングにより形状加工を行うことで、より生産性も向上させることができ、加工コストも低減することができる。なお、レジスト材をガラス基板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できる。上記レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、ガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。
なお、エッチングの方法としては、単にエッチング液に浸漬する方法のみならず、エッチング液を噴霧するスプレーエッチング法などを用いることもできる。
上述したように、エッチングを利用してガラス基板を形状加工することで、表面粗さが高平滑性である端面を有するカバーガラスを得ることが可能となる。つまり、機械加工により形状加工された際に必ず生じるマイクロクラックの発生を防止することができ、カバーガラスの機械的強度をさらに向上させることができる。
本実施形態のガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。このようなエッチング特性は、上述したＳｉＯ2の含有量をＸ％とし、上述したＡｌ2Ｏ3の含有量をＹ％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であるようにガラス基板の組成を調整することにより達成することができる。
【００５３】
（（４）工程）
当該（４）工程は、前記（３）工程において形状加工されたガラス基板にイオン交換処理を施す工程である。
本実施形態に係るカバーガラスは、上述したように（３）工程で形状加工されたガラス基板をイオン交換処理することにより製造される。より具体的には、例えば、洗浄を終えた該ガラス基板を３５０〜５５０℃程度に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約１〜２５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンとイオン交換させ、化学強化することができる。なお、イオン交換処理時の温度、時間、イオン交換溶液などは適宜変更可能である。例えば、イオン交換溶液は２種類以上の混合溶液であってもよい。
【００５４】
以上が、第１実施形態のカバーガラスの説明である。
次に、第２実施形態のカバーガラスについて説明する。第２実施形態のカバーガラスに用いるガラス基板は、第１実施形態におけるガラス基板に対して、ＣａＯの含有率が限定された好ましい形態である。この限定により、形状加工として行うエッチングにおいて、第１実施形態と同様のエッチングレートの向上の他に、ガラス端面を均一なエッチング面にすることができる、すなわち、加工精度が向上する。
【００５５】
［第２実施形態のカバーガラス］
第２実施形態のカバーガラスも、第１実施形態のカバーガラスと同様に、図１に示される形態を示す。図１に示されるように、第２実施形態のカバーガラス１００も、板状ガラスの図中の左右の両側において凹部１０２が形成され、凹部１０２において、一部分で上述した負の曲率を有する。また、カバーガラス１００には、スリット状の孔１０４が設けられ、この孔１０４に沿った縁において、上述した負の曲率を有する。
カバーガラス１００は、図２に示されるように、カバーガラス１００の主表面において圧縮応力層１０６が形成され、さらに、カバーガラス１００の端面にも圧縮応力層１０６が形成されている。このようにカバーガラス１００の主表面のみならず、端面において圧縮応力層１０６が形成されるのは、カバーガラス１００の形状加工後に化学強化処理が施されるからである。
【００５６】
カバーガラス１００は、具体的には、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板を、ケミカルエッチングを含む加工法で形状加工した後、イオン交換処理により化学強化処理を施して得られたものである。その際、ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０％、Ｎａ２Ｏを６〜３０％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８％未満含み、ＣａＯを０〜２．６％含む。ＣａＯの含有率は、好ましくは１．５％以下であり、より好ましくは１．０％以下であり、更により好ましくは、０．２％以下である。特に好ましくは、ＣａＯを実質的に含まない。ＣａＯを実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。また、このガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、エッチングレートが３．７μｍ／分以上であるエッチング特性を有する。
以下、カバーガラス１００を構成するガラス基板の組成について詳細に説明する。
【００５７】
［第２実施形態におけるガラス基板の組成］
カバーガラス１００に用いるガラス基板は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏを含有し、必要に応じて、Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳｎＯ2およびＳＯ３を含有することができる。以降で記述する必須成分は、ガラス基板に必ず含まれる成分を表し、任意成分は、ガラス基板に成分が全く含まれなくてもよいことを表す。
【００５８】
（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２は、ガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性を高める効果を有する。ＳｉＯ２の含有率が５０％未満では、ガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときのエッチングレートは向上する傾向にあるものの、ガラス化が困難であり、耐久性と耐熱性の効果も十分に得ることができない。他方、含有率が７０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、ガラス原料の熔融や成形が困難になるとともに、粘性が上昇してガラスの均質化が困難になるので、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、含有率が７０％を超えると、熱膨張率が過度に低下し金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、含有率が７０％を超えると、低温粘性が過度に上昇することによってイオン交換速度が低下するため、イオン交換により化学強化した場合にも十分な強度を得ることができない。したがって、ＳｉＯ２の含有率は、５０〜７０％であり、５３〜６７％が好ましく、５５〜６７％がより好ましく、５８〜６５％がより一層好ましく、６０〜６５％が特に好ましい。なお、低温粘性とは１０７．６〜１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度を示すものであるが、本実施形態では、１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度を示すものと定める。
【００５９】
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３はガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性、さらにはイオン交換性能やエッチングによって形状加工を行うときのエッチングレートを高める効果を有している。Ａｌ２Ｏ３の含有率が５％未満では、上記効果が十分に得られない。他方、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスの熔融が困難となり、ガラスの粘性が上昇して成形が困難になる。このため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると耐酸性が過剰に低下するので、保護部材として用いられるカバーガラスとしては好ましくない。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有率は５〜２０％であり、５〜１７％が好ましく、７〜１６％がより好ましく、９〜１５％が特に好ましい。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２含有率をＸとし、Ａｌ２Ｏ３含有率をＹとしたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であることが好ましい。Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であると、ガラス基板のエッチングレートを効果的に向上させることができる。Ｘ−１／２・Ｙの好ましい範囲は、５６％以下がより好ましく、５５％以下がより一層好ましい。
他方、上記Ｘ−１／２・Ｙが４５％未満であると、エッチングレートは５μｍ／分以上であるものの、失透温度が高くなるため耐失透性が低下してしまう。したがって、耐失透性とエッチングレート向上の両立を実現させるためには、上記Ｘ−１／２・Ｙが４５％以上であることが好ましく、４７％以上であることがより好ましく、５０％以上が特に好ましい。なお、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％〜５７．５％であることが好ましく、４７〜５６％であることがより好ましく、５０〜５５％であることがさらに好ましい。
【００６１】
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３はガラスの粘性を下げて、ガラス基板に用いるガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。その含有率が５％を超えると、ガラスの耐酸性が低下するとともに、揮発が増加してガラスの均質化が困難になる。また、揮発が増加することでガラスにムラが生じ、ガラス基板のエッチングにもムラが生じる。つまり、ガラスの領域によってエッチングレートが不均一となってしまうため、Ｂ２Ｏ３を過剰に含有したガラス基板は、高精度が求められる形状加工のためのエッチングなどには不向きである。したがって、Ｂ２Ｏ３の含有率は０〜５％であることが好ましく、０〜３％がより好ましく、０〜２％未満がより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有率を０〜５％とすることで、エッチングレートを向上させるという効果に加え、エッチングのムラを防止することができ、より品質の高いカバーガラスを得ることができる。
【００６２】
（Ｌｉ２Ｏ）
Ｌｉ２Ｏはイオン交換成分の一つであり、ガラス基板に用いるガラスの粘度を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる任意成分である。また、Ｌｉ２Ｏは、ガラス基板のヤング率を向上させる成分である。さらに、Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の深さを深くする効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化がはやくなるという不都合があるため、カバーガラスの製造コストが高くなってしまう。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、耐熱性（歪点やガラス転移点）が過度に低下することに加え、低温粘性が過度に低下することで、化学強化後の加熱工程で応力緩和が発生し、圧縮応力層の応力値が低下してしまうため、十分な強度のカバーガラスを得ることができない。したがって、Ｌｉ２Ｏの含有率は０〜８％未満であり、０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％がさらにより好ましく、０〜０．０２％がより一層好ましく、０．０１％未満が望ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
他方、歪点やガラス転移点が高くなりすぎると、そのガラス組成に対応した所定の特性を有する圧縮応力層を確保し得るために最適なイオン交換処理温度を高くする必要がある。ただし、イオン交換処理温度が高くなりすぎると、イオン交換処理温度がイオン交換塩の分解温度を超えてしまうという不都合が生じる。ここで、Ｌｉ２Ｏは、熔融ガラス転移点や歪点などを効果的に低減することができることから、Ｌｉ２Ｏの含有率を高くすることによりイオン交換処理温度を低く調整することができる。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換処理後の強化ガラスにおいて、屈折率に起因する線条模様を観察することが難しく、応力計測装置を用いて、強化ガラスの形態を保持したまま圧縮応力層の応力値及び厚さを計測することが困難になる。そこで、圧縮応力層の計測の容易性とイオン交換処理温度の低減を両立させたい場合には、Ｌｉ２Ｏの含有率は０％より高く、つまり、Ｌｉ２Ｏをガラス組成として含有していることが適しており、０．００１％以上が好ましく、０．０１％以上がより好ましく、０．０２％以上がさらに好ましい。また、１．３％以下であることが適しており、０．５％未満が好ましく、０．４％未満がさらに好ましく、０．３％以下がより一層好ましく、０．２％以下が特に好ましい。なお、Ｌｉ２Ｏの含有率は、０．００１％〜１．３％であることが好ましく、０．０１％〜０．５％未満であることがより好ましく、０．０２％〜０．４％未満であることがさらに好ましく、０．０２％〜０．３％であることがより一層好ましく、０．０２％〜０．２％であることが特に好ましい。
【００６３】
（Ｎａ２Ｏ）
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、ガラス基板に用いるガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる必須成分である。また、Ｎａ２Ｏは、ガラスの耐失透性を改善する成分である。Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではガラスの熔融性が低下し、熔融のためのコストが高くなってしまう。また、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではイオン交換性能も低下してしまうため、十分な強度を得ることができない。また、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満では熱膨張率が過度に低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。このため、安価なガラスの大量生産が困難となる。他方、含有率が２５％を超えると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有率は、６〜３０％であり、１０〜２５％がより好ましく、１０〜２０％がより好ましく、１２〜２０％がより一層好ましく、１３〜１９％が特に好ましい。
【００６４】
また、本実施形態では、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が、−１０〜１５％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が−１０〜１５％の範囲内にある場合、上述した本発明の課題を解決するだけでなく、好適な熱膨張率や耐熱性を維持しつつ、ガラスの熔融性も向上させることができる。そのため、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。なお、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率のより好ましい範囲は、−５〜１３%であり、−５〜１０%がより一層好ましく、−３〜５％がさらにより一層好ましい。
【００６５】
（Ｋ２Ｏ）
Ｋ２Ｏは、含有することでガラス基板のイオン交換性能を向上させることができる任意成分である。また、Ｋ２Ｏはガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させると同時に、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下するため、カバーガラスとして好ましくない。また、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。したがって、Ｋ２Ｏの含有率は、１５％以下であり、１０％以下が好ましく、５．６％未満がより好ましく、５％未満がさらに好ましく、４％未満が特に好ましい。他方、Ｋ２Ｏの含有率の下限は、０％以上であり、０．１％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることがさらに好ましい。Ｋ２Ｏの含有率の下限を上記範囲とすることで、エッチングレートの向上に加え、イオン交換処理の時間を短縮することができ、カバーガラスの生産性を向上させることができる。なお、Ｋ２Ｏの含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０．１〜１０％であることがより好ましく、１〜５．６％未満であることがさらに好ましく、２〜５％未満であることがさらに好ましく、２〜４％未満であることが特に好ましい。
【００６６】
（Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｒ１２Ｏの含有率（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素の含有率の合計）は６〜３０％であることが好ましい。Ｒ１２Ｏが６％未満ではイオン交換が十分に行われないため、強度を十分に得ることができず、カバーガラスに適用し難くなる。他方、Ｒ１２Ｏが３０％を超えると、ガラスの化学的耐久性が劣化する。したがって、機械的強度と耐失透性を両立し、化学的耐久性や生産性を向上させるために、Ｒ１２Ｏの含有率は、１０〜２８％とすることがより好ましく、１４〜２５％とすることがさらに好ましく、１５〜２４％とすることがさらにより好ましく、１７〜２３％とすることが特に好ましい。
Ｒ１２Ｏの含有率の上記範囲は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのうち含有する全ての元素について、その酸化物の上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００６７】
（Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比が、０〜０．３未満であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３は、アルカリ金属酸化物と結合してホウ酸アルカリとして揮発しやすく、特に、イオン半径の小さいＬｉ＋はガラス融液中での移動度が大きく融液表面から揮発しやすいことから、ガラス内部まで濃度勾配を形成してガラス表面に脈理を発生させやすい。つまり、Ｂ２Ｏ３の揮発量が増加することで、製造されるガラス基板が不均質化してしまい、当該ガラス基板にエッチング処理を施した場合には、ガラス基板の不均質化に基づくエッチングのムラが生じてしまう。しかしながら、イオン交換処理により化学強化されるガラスにはアルカリ金属酸化物は必須成分である。そこで、上記Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比（質量％の比）が、０〜０．３未満の範囲内であると、ガラスの不均質化やエッチングのムラを効果的に改善することができる。これにより、エッチングレートの向上だけでなく、エッチングレートのムラも防止することができるので、所望の形状の強化ガラスを歩留まりよく得ることができる。なお、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比のより好ましい範囲は、０〜０．１であり、０〜０．０７が好ましく、０〜０．０３がより好ましく、０〜０．００５がさらに好ましく、０が特に好ましい。また、上記したように、エッチングのムラの改善のためには、Ｌｉ２Ｏの含有率は０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが好ましい。
【００６８】
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。また、ＭｇＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有効な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。さらに、ＭｇＯを含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてエッチングした際に形成される析出物の溶解度が大きく、生成速度は比較的遅いため、エッチング中のガラス表面に析出物が付着することは相対的に少ない。よって、ガラスの熔解性を改善すると同時に速いエッチングレートを得るためにＭｇＯを含有させることが好ましい。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、ＭｇＯの含有率は、０〜１５％であり、１％超〜１５％が好ましく、１％超〜１２％が好ましく、１％超〜７％未満がより好ましく、３％〜７％未満がさらにより好ましく、４．５％超〜６％が特に好ましい。ＭｇＯを０〜１５％の範囲で含有することで、エッチングレートの向上に加え、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。また、イオン交換性能と歪点の向上を両立できるため、高い機械的強度が求められるカバーガラスに好適となる。これは、ガラス基板の表面に十分な圧縮応力層を形成することができ、熱処理を行った際にも、表面に形成された圧縮応力層の応力緩和や消失を防ぐことができるからである。
【００６９】
（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。また、ＣａＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有利な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下するため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。さらに、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も悪化してしまうため、強度を十分に得ることができず、生産性も低下してしまう。さらに、ＣａＯを多量に含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてウェットエッチングした際に生成される析出物（化学物質）は、エッチング液に不溶であるばかりか、析出速度が非常に速いため、エッチングするガラスの表面に付着し、その量が著しい場合、エッチング反応を阻害して、ガラスの加工生産性を低下させ、さらには、エッチング処理後のガラスの表面を悪化させてしまう。つまり、ＣａＯを含有することで、エッチング処理後のカバーガラスの表面品質を悪化させるばかりか、大量の析出物がガラス表面に付着する場合は、エッチングの進行を妨げてしまい、エッチング処理時間が長くなる場合や、形状精度（加工精度）が低下したりする場合もある。他方、ＣａＯを含有することで、失透温度を低下させ、耐失透性及び熔融性を向上させることができるので、ＣａＯの含有率は０％〜２．６％であり、０％〜１．５％が好ましく、０％〜１．０％がより好ましく、０％〜０．６％がさらに好ましく、０％〜０．２％がより更に好ましい。なお、極めて高いエッチング加工品質が求められる場合には、ＣａＯを実質的に含まないようにすることが好ましい。
さらに、熔融粘性を下げると共に失透温度を下げるには、ＭｇＯと共にＣａＯを共存させることがより好ましいが、ＣａＯについてはエッチングで生じる上述の析出物の問題が生じない範囲で適宜調整する。したがって、ＣａＯの含有率の上限は２．６％である。
【００７０】
（ＳｒＯ）
ＳｒＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する任意成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度は得がたくなる。したがって、ＳｒＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７１】
（ＢａＯ）
ＢａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する任意成分である。また、ＢａＯは、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度を得がたくなる。したがって、ＢａＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましい。なお、ＢａＯは環境への負荷が大きいことから０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７２】
（ＳｒＯ＋ＢａＯ）
本実施形態では、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率は１０％未満であることが好ましい。ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率が１０％未満であると、効果的にガラスの密度の上昇およびイオン交換速度の低下を防ぐことができる。つまり、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率を１０％未満とすることで、エッチングレートの向上に加え、カバーガラスなどを軽量化することができるという効果および生産性やガラスの強度を向上するという効果を得ることができる。なお、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率の好ましい範囲は、０〜８％であり、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜１％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７３】
（ＲＯ）(Ｒは、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素)
ここで、ＲＯの含有率(Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素の含有率の合計)は、０〜２０％であることが好ましい。ＲＯが２０％を超えると化学的耐久性が低下する。他方、ＲＯを含有することで、ガラスの熔融性及び耐熱性を向上させることができる。したがって、ＲＯの含有率は０〜１０％であることが好ましく、０％〜７％とすることがより好ましく、２〜７％とすることがさらに好ましく、３〜７％とすることがさらに好ましく、４〜７％がさらに一層好ましい。
ＲＯの含有率の上記範囲は、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうち含有する全ての元素について、その酸化物が上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００７４】
（Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ））
また、本実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ） (Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種以上の、ガラス基板に含有されるすべての元素)の含有率比が、０．３未満であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比を上記範囲とすることで、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化を抑制することもでき、カバーガラスに適用される強化ガラスの製造コストを低減することができる。さらに、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、失透温度を効果的に低下させることができ、したがって耐失透性を効果的に向上させることができる。また、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、歪点を効果的に向上させることができ、耐熱性も向上させることができる。つまり、エッチングレートを向上させることに加え、耐熱性も向上させることができ、化学強化処理中、応力が緩和するという問題も防止することができる。なお、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比のより好ましい範囲は、０．０８以下であり、０．０５以下がより好ましく、０．０１以下がより一層好ましく、０が特に好ましい。
【００７５】
（ＺｎＯ）
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める任意成分であり、特に圧縮応力値を高くする効果が大きい成分であるとともに、ガラスの低温粘性を低下させずに高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐失透性が低下する。また、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。したがって、ＺｎＯの含有率は、０〜６％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７６】
（ＺｒＯ２）
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に向上させるとともに、ガラスの失透温度付近の粘性や歪点を高くする任意成分である。また、ＺｒＯ２は、ガラスの耐熱性を向上させる成分でもある。しかし、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、失透温度が上昇し、耐失透性が低下する。したがって、耐失透性の低下を防止するために、ＺｒＯ２の含有率は、０〜１０％であることが好ましく、０〜６％であることがより好ましく、０〜４％であることがより一層好ましく、０〜２％であることがさらにより一層好ましい。また、ＺｒＯ２を含有することで、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスにおいて重要となる耐熱性や、ガラス基板の化学強化処理の時間短縮および機械的強度の向上に関わるイオン交換性能を効果的に向上させることができる。このため、ＺｒＯ２の含有率は、０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がより一層好ましく、２％以上であることが特に好ましい。つまり、ＺｒＯ２の含有率を０．１％以上とすることで、耐失透性を向上させつつ、耐熱性およびイオン交換性能も向上させることができる。これにより、イオン交換の処理時間を低減することができ、生産性を向上させることができる。
一方、ガラスの密度を低減したい場合は、ＺｒＯ２の含有率を０．１％未満にすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７７】
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を向上させる成分であるとともに、ガラスの高温粘性を低下させる任意成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下してしまう。さらに、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下することによりガラスが着色状態になり、カバーガラスなどには好ましくない。また、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下するので、紫外線硬化樹脂を使用した処理を行う場合に、紫外線硬化樹脂を十分に硬化することができないという不都合が生じる。したがって、ＴｉＯ２の含有率は、０〜５％であることが好ましく、０〜３％未満であることがより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．０１％がさらにより一層好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７８】
（（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２）
本実施形態では、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が、０〜０．２であることが好ましい。エッチングによりガラス基板の形状加工をする場合、エッチング処理の後にイオン交換処理を行う。ここで、イオン交換処理において、イオン交換が過剰になされるとガラス基板の内部応力に伴う形状変化が発生してしまう場合がある。つまり、過剰なイオン交換は、ガラス基板の変形を引き起こしてしまうため、エッチングによって高精度に加工された形状を維持できず、カバーガラスとして不適となってしまう。ここで、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、効果的に過剰なイオン交換を抑制することができる。なお、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比の好ましい範囲は、０〜０．１５であり、０〜０．１がより好ましく、０〜０．０７がより一層好ましく、０〜０．０１が特に好ましい。（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、過剰なイオン交換を防ぎつつ、耐失透性を向上させ、さらに耐熱性も向上させることができる。
【００７９】
（Ｐ２Ｏ５）
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める任意成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする効果が大きい成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐水性が低下する。したがって、Ｐ２Ｏ５の含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００８０】
ガラス基板は、上記各成分の他、以下の清澄剤を含有する。
【００８１】
（清澄剤）
清澄剤は、ガラス基板に用いるガラスの清澄のために必要な成分であり、０．００１％未満ではその効果が得られず、５％を超えると失透や着色などの原因となることから、その合計含有率は０．００１〜２％が好ましく、０．０１〜１％がより好ましく、０．０５〜０．５％がより一層好ましく、０．０５〜０．２％が特に好ましい。
これら清澄剤としては、環境への負荷が小さく、ガラスの清澄性に優れたものであれば特に制限されないが、例えば、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｔｂ、ＭｏおよびＷの金属酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
【００８２】
ただし、上記各酸化物をそれぞれＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２で表した場合、下記の範囲が好ましい。
ＳｎＯ２はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０〜０．５％であり、０．０１〜０．５％であることが好ましく、０．０５〜０．３％であることがより好ましく、０．１〜０．２％であることがより一層好ましい。
また、Ｆｅ２Ｏ３はガラスを着色させる成分であるため、清澄性を高めつつ好適な透過率を得るためには、その含有率が０〜０．２％であり、０．０１〜０．２％であることが好ましく、０．０５〜０．１５％であることがより好ましく、０．０５〜０．１０％であることがより一層好ましい。ただし、特に、ガラスに透明性・紫外線透過性を求められる場合は、０．０２％未満とすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
ＣｅＯ２は、その含有率が０〜１．２％であることが好ましく、０．０１〜１．２％であることがより好ましく、０．０５〜１．０％であることがより一層好ましく、０．３〜１．０％であることが特に好ましい。
特にガラスに高い透過率を要望されるカバーガラスの場合は、清澄剤として、ＳＯ３を適用することが望ましい。ＳＯ３の含有率は、０〜５％であり、０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％がさらにより一層好ましく、０．０５〜０．２０％であることが特に好ましい。また、清澄剤としてＳＯ３を適用する場合は、ＳＯ３源となる硫酸ナトリウム等の硫酸塩とカーボンとを熔融工程において共存させることで、より高い清澄効果を得ることができる。なお、上述したように、ＳＯ３と上記清澄剤とを共存させることも可能である。
また、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３は、熔融ガラス中で価数変動を伴う反応を生じ、ガラスを清澄する効果を有するが、これ等は環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のガラス基板においては、ガラス中にＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含まないように制限する。なお、本明細書において、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。また、ＰｂＯやＦは、ガラスの熔融性を向上させ、ガラスを清澄する効果を有するが、これらは環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のカバーガラスには、ＰｂＯ及びＦが実質的に含まれないことが好ましい。
【００８３】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラス基板に用いるガラスのヤング率を高める任意成分である。しかし、含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下する。したがって、上記Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物の含有率は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることがより一層好ましく、さらに０．１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
なお、本実施形態において、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような成分は、ガラス基板やイオン交換処理後の強化ガラスの透過率を低下させるため好ましくない。例えば、タッチパネルディスプレイに用いる場合、ガラス基板や強化ガラスの透過率が低下すると、タッチパネルディスプレイの視認性が損なわれるため好ましくない。したがって、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような遷移金属元素は、１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがより一層好ましく、さらに、０．０５％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００８４】
［第２実施形態におけるカバーガラスの製造方法］
次に、本実施形態のカバーガラスの製造方法について説明する。カバーガラスの製造方法は、下記（１）〜（４）の工程を有する。すなわち、製造方法は、
（１）ガラス基板が上述したような組成になるように、各成分を調合したガラス原料を熔融する工程と、
（２）前記熔融工程により熔融したガラスを、板状に成形する成形工程と、
（３）前記板状に成形されたガラス基板を、少なくともケミカルエッチングを含む加工法で、形状加工を行う工程と、
（４）前記形状加工されたガラス基板に化学強化を施してガラス表面に圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【００８５】
（（１）工程）
当該（１）工程は、ガラス基板が、上で説明したガラス組成となるように各成分を調合したガラス原料を熔融する工程である。
具体的には、前記各成分に相当するガラス原料を秤量及び調合して、耐火レンガ、白金又は白金合金などの熔融容器に供給し、加熱・熔融した後に、清澄均質化して所望の組成を有する熔融ガラスを調製する。
【００８６】
（（２）工程）
当該（２）工程は、前記（１）工程で調製した所望組成の熔融ガラスを、板状に成形する成形工程である。本実施形態において、この成形工程はダウンドロー法を用いることが好ましい。ダウンドロー法は、特開２００９−２０３０８０号公報等に記載される周知の方法である。ダウンドロー法では、熔融ガラスを樋状の流路の両側から溢れさせ、溢れた熔融ガラスを、流路の下側に位置するくさび状の成形体の両側の側面に沿って流して２つの熔融ガラスの流れを作り、成型体の最下端で２つの熔融ガラスの流れを合流させる。合流してできる帯状のガラスは、下方に設けられた引っ張りローラにより引っ張られる。これにより、熔融ガラスは所定の厚さの帯状ガラスに成形される。
ガラスを板状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法、リドロー法、ロールアウト法などがある。本実施形態においては、これらの方法を用いることができるが、その中で、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法を採用することが最適である。ダウンドロー法を採用するのは、フロート法など他の成形方法を用いた場合に比べ、ダウンドロー法を用いて成形したガラス基板はエッチングレートが向上するためである。また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有しているためである。
これに対して、周知のフロート法では表面に錫（Ｓｎ）の拡散層が形成されて化学強化時にガラスの主表面の表裏におけるアルカリイオンの拡散速度に差が生じ、安定した圧縮応力層の形成が困難である。また、プレス成形法では大きな板状基板が製造できない不都合があり、さらに、他のシート成形法では主表面を研磨しない限りカバーガラスとして使えないため加工コストが高騰するといった問題がある。本実施形態で用いるダウンドロー法は、上記問題は生じない。
【００８７】
ダウンドロー法によりシート成形された上記ガラス基板は、極めて平滑で薄く成形できるため、エッチングによる形状加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基板を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができる。つまり、均一な組成を有することで、エッチングの寸法精度もよくなり、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスの端面の断面形状も良好となる。
また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の両主表面は、均一な組成を有しており、後述のイオン交換において、主表面間でのイオン交換速度の差が無い。このため、組成差によるイオン交換後の反りを防止することができる。つまり、均質のカバーガラスを生産することが可能となり、生産能力を向上させ且つコストも低減することができる。
さらに、ダウンドロー法を使用してガラスを板状に成形すると、成形後の研磨工程が不要となり、コストを低減し、さらに生産性も向上させることができる。また、ダウンドロー法を使用して成形することで、マイクロクラックのない表面状態を有するガラス基板を得ることができるため、ガラス基板自体の強度も向上させることができる。
【００８８】
（（３）工程）
当該（３）工程は、板状に成形されたガラス基板に対して、少なくともケミカルエッチング処理を施して所望の形状に加工する工程である。形状加工は、成形されたガラス基板の両主表面における形状を成形することをいい、ガラス基板の端面のみの加工を含まない。
以下に、カバーガラスの形状加工のため、イオン交換処理工程の前にエッチング処理を行う場合について説明する。
まず、上述したように作製した板状のガラス基板の両主表面上にレジスト材料をコーティングする。次に、所望の外形形状のパターンを有するフォトマスクを介してレジスト材料を露光する。上記外形形状は特に限定されないが、例えば、図１に示す負の曲率を持つ部分を含む外形であってもよい。
【００８９】
次に、露光後のレジスト材料を現像して、ガラス基板の被エッチング領域以外の領域にレジストパターンを形成し、ガラス基板の被エッチング領域をエッチングする。このとき、エッチャントとしてウェットエッチャントを使用した場合、ガラス基板は、等方的にエッチングされる。これにより、ガラス基板の端面は、中央部が外方に向かって最も突出し、その中央部から両主表面側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面が形成される。なお、傾斜面と主表面との境界及び傾斜面同士の境界は、丸みを帯びた形状にすることが好ましい。
【００９０】
エッチング工程において用いるレジスト材料は特に限定されないが、レジストパターンをマスクにしてガラスを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を適用することができる。例えば、ガラスは一般的にフッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより腐食されるので、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などが好適である。また、上記エッチャントとしては、フッ酸あるいは、フッ酸に硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１つの酸を含む混酸を適用することができる。エッチャントとしてフッ酸あるいは上記混酸水溶液を使用することにより、所望の形状のカバーガラスを得ることができる。
【００９１】
ここで、ガラスを効果的に溶解するエッチャントはフッ化水素を含有するが、エッチングプロセスにおいて、フッ化水素（ＨＦ）中のフッ素（Ｆ）とガラス成分中の溶解金属イオンとが結合して、フッ素化合物がエッチャント内に析出する。このフッ素化合物は、フッ化カルシウムやフッ化マグネシウム、フッ化アルミニウムなどからなる。これらの析出物が生成されると、エッチング処理中にガラス表面に付着してしまい、エッチングの進行の妨げとなる。特に、フッ化カルシウムは生成速度が速く、一旦析出すると溶解度が非常に低いことから、エッチング処理工程におけるフッ化カルシウムの生成を抑止するために、ガラス成分中におけるＣａＯの導入量を低減、もしくは実質的に導入しないことが効果的である。
【００９２】
また、エッチングを利用して形状加工を行う際、マスクパターンを調整するだけで、複雑な外形形状も容易に実現することができる。さらに、エッチングにより形状加工を行うことで、より生産性も向上させることができ、加工コストも低減することができる。なお、レジスト材をガラス基板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できる。上記レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、ガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。
なお、エッチングの方法としては、単にエッチング液に浸漬する方法のみならず、エッチング液を噴霧するスプレーエッチング法などを用いることもできる。なお、エッチング液に浸漬する方法は、スプレーエッチング法に比較して装置やエッチング処理が容易であるため好ましい。しかし、エッチング液に浸漬する方法は、エッチング処理中にガラス表面にフッ化カルシウムなどの析出物が付着しやすいため、エッチングレートを向上させることの必要性が顕著となる。しかし、本実施形態のガラスの組成を適用することで、エッチング処理中にガラス表面にフッ化カルシウムなどの析出物が付着することを防止できる。つまり、本実施形態のガラスの組成を適用することで、より簡易な方法でカバーガラスの形状加工を速く、しかも高精度に行うことができる。
本実施形態のガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。このようなエッチング特性は、上述したＳｉＯ2の含有量をＸ％とし、上述したＡｌ2Ｏ3の含有量をＹ％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であるようにガラス基板の組成を調整することにより達成することができる。
【００９３】
なお、上記方法では、ケミカルエッチングのみを用いてガラス基板の形状加工を行う例について説明したが、本実施形態ではこれに限定されない。例えば、ケミカルエッチングと機械加工を組み合わせて、ガラス基板の形状加工を行ってもよい。例えば、エッチングで形状加工した後に、ガラス基板の一部（端面やエッジ等）を研削あるいは研磨加工する工程を設けていてもよい。あるいは、エッチングで形状加工を行う前に、予め機械加工でガラス基板を切断する工程や粗く形状加工を行う工程を設けてもよい。
【００９４】
なお、本実施形態のガラス基板は、ガラス基板端面のクラックを除去する目的でエッチングを行う工程を設けた場合にも好適も用いられる。これは、ガラス基板の形状加工を行う場合だけでなく、ガラス基板端面のクラックを除去する目的でエッチングを行う工程であっても、フッ素化合物などの化学物質が、エッチャント内に析出し、エッチング精度やエッチングレートを低下させることがあるためである。つまり、本実施形態におけるガラス基板は、少なくともケミカルエッチングによる加工工程を含む場合に、好適に用いられる。例えば、下記（ａ）〜（ｅ）のような形状加工工程及びガラス基板端面のクラック除去工程を含む加工方法であっても、本実施形態のガラス基板を適用することができる。
【００９５】
（ａ）レジスト膜を形成してサンドブラストで形状加工を行い、さらに外周部をダイヤモンドならびに各種砥石を用いて形状加工を施した後に、ガラス基板をエッチングして加工面の残留クラックを除去する加工方法。
（ｂ）ガラス主表面を保護するフィルムを貼り付けてからガラスを機械加工（切断、形状加工、穴あけ等）した後に、外周部分をエッチングして微小クラックを除去する工程を含む加工方法。
（ｃ）研削、研磨加工により形状加工した後に、ガラス基板全体（主表面および端面を含む）をエッチング加工することによって残留クラックを除去する加工方法。
（ｄ）機械加工した２枚のガラス基板をホットメルトワックスやＵＶ硬化樹脂で貼り合わせした後に、露出した外周部分をケミカルエッチングして残留クラックを除去する加工方法。
（ｅ）複数枚のガラス基板をホットメルトワックスやＵＶ硬化樹脂で積層、貼り合わせした、複数のガラス基板からなるブロックの切断、外周加工を行い、このブロックで露出した加工面（外周端面）をケミカルエッチングして残留クラックを除去する加工方法。
【００９６】
（（４）工程）
当該（４）工程は、前記（３）工程において形状加工されたガラス基板にイオン交換処理を施す工程である。
本実施形態に係るカバーガラスは、上述したように（３）工程で形状加工されたガラス基板をイオン交換処理することにより製造される。より具体的には、例えば、洗浄を終えた該ガラス基板を３５０〜５５０℃程度に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約１〜２５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンと交換させ、化学強化することができる。なお、イオン交換処理時の温度、時間、イオン交換塩などは適宜変更可能である。例えば、イオン交換塩はＫＮＯ３とＮａＮＯ３の混合塩など２種類以上の混合溶液であってもよい。
【００９７】
［ガラス基板の特性］
次に、第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いるガラス基板の特性について説明する。
【００９８】
（エッチングレート）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いるガラス基板は、後述する方法で計測したエッチングレートが３．７μｍ／分以上であり、４．３μｍ／分以上であることが好ましく、４．５μｍ／分以上であることがより好ましく、５μｍ／分以上であることが特に好ましい。エッチングレートを上記範囲とすることで、ガラスの形状加工やエッチングを利用した端面処理の速度を向上させることができ、カバーガラス１０，１００の生産能を向上させることができる。なお、エッチングレートが高いほどカバーガラス１０，１００の生産能は向上するが、エッチングレートを向上させるためにＡｌ２Ｏ３の含有率を増加することにより、失透温度も上昇する。そこで、耐失透性とエッチングレート向上を両立するために、本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、エッチングレートが１０μｍ／分以下であることが好ましく、８μｍ／分以下であることがより好ましく、７μｍ／分以下であることがさらに好ましい。なお、エッチングレートは、３．７μｍ／分〜１０μｍ／分であることが好ましく、４．３μｍ／分〜１０μｍ／分であることがより好ましく、４．５μｍ／分〜８μｍ／分であることがさらに好ましく、５μｍ／分〜７μｍ／分であることが特に好ましい。
エッチングレートは、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境において、２０分エッチングしたときのエッチング量（厚み変化）から測定される。
【００９９】
（密度）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、２．７ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、２．６ｇ／ｃｍ３以下であることがより一層好ましく、２．５５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらにより一層好ましく、２．５ｇ／ｃｍ３以下であることが特に好ましい。ガラスの密度が小さいほどガラスの軽量化が可能であり、軽量化されたガラスはカバーガラスやタッチパネルディスプレイ基板などに好適に用いられる。
【０１００】
（線熱膨張係数）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、１００℃から３００℃までの線熱膨張係数が５０×１０−７〜１２０×１０−７／℃であることが好ましく、６０×１０−７〜１２０×１０−７／℃であることがより好ましく、７０×１０−７〜１１０×１０−７／℃であることがより一層好ましく、８０×１０−７〜１１０×１０−７／℃であることが特に好ましい。１００℃から３００℃までのガラスの線熱膨張係数を５０×１０−７〜１２０×１０−７／℃とすることで、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合しやすくなり、上記周辺材料の剥離などを防止することができる。
【０１０１】
（失透温度（Ｔｌ））
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、失透温度が１２００℃以下であることが好ましく、１１００℃以下であることがより好ましく、１０００℃以下であることがより一層好ましく、９６０℃以下であることが特に好ましい。失透温度が低いほど製板時のガラスの失透を防止することができる。つまり、失透温度が低いほど耐失透性を向上させることが可能となり、ダウンドロー法に好適となり、より低温度での成形が可能となるためガラス製造コストも低減することができる。また、失透温度が小さいほどガラスの成形性も向上させることができる。なお、本明細書でいう耐失透性は、失透温度を指標とする特性である。失透温度が小さいほど耐失透性は高い。
【０１０２】
（ガラス転移温度（Ｔｇ））
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、ガラス転移温度Ｔｇが５００℃以上であり、５１０℃以上であることが好ましく、５３０℃以上であることがより好ましく、５６０℃以上であることがより一層好ましく、５８０℃以上であることがさらにより一層好ましく、５９０℃以上であることが特に好ましい。Ｔｇを５００℃以上とすることで、耐熱性の低下やイオン交換処理によりガラス基板の主表面及び端面に形成された強化層の応力緩和や消失を防止することができる。また、Ｔｇを５００℃以上とすることで、熱処理時のガラス基板及び化学強化されたガラス基板の変形も抑制することができるが、Ｔｇが７００℃以上となるとイオン交換性能が低下してしまう。このため、Ｔｇは７００℃以下が好ましく、６５０℃以下がよりに好ましく、６２０℃以下がさらに好ましい。なお、Ｔｇは５００℃〜７００℃であることが好ましく、５１０℃〜７００℃であることがより好ましく、５３０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５６０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５８０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５９０℃〜６２０℃であることが特に好ましい。
また、失透温度とガラス転移点との差が小さいほど製板時のガラスの失透を防止する（耐失透性を向上させる）ことができる。つまり、失透温度とガラス転移点との差が小さいほど耐失透性を向上させることが可能となり、ダウンドロー法に好適となり、より低温度でのガラス基板の成形が可能となるためガラス製造コストも低減することができる。そこで、本実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、『失透温度−Ｔｇ』が５００℃以下であることが好ましく、４５０℃以下であることがより好ましく、４００℃以下であることがより一層好ましく、３８０℃以下であることがさらにより一層好ましく、３７０℃以下であることが特に好ましい。『失透温度−Ｔｇ』を５００℃以下とすることで、ガラス基板の成形性を向上させることができる。
【０１０３】
（高温粘性）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、高温粘性（２００ｄＰａ・ｓの温度）が１７００℃以下であることが好ましく、１６００℃以下であることがより好ましく、１５５０℃以下であることがより一層好ましく、１５２０℃以下であることが特に好ましい。ガラス基板における高温粘性を１７００℃以下とすることで、熔融温度の上昇や熔融炉などのガラス製造設備への熱負担増大を防止することができる。また、ガラスの泡品質（気泡の含有量）も改善することができる。これにより、安価にガラスを製造することが可能となる。
【０１０４】
（歪点）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、歪点が４６０℃以上であることが好ましく、４７０℃以上であることがより好ましく、４９０℃以上であることがより一層好ましく、５２０℃以上であることがさらにより一層好ましく、５６０℃以上であることが特に好ましい。歪点を４６０℃以上とすることで、耐熱性の低下を防止できず、またイオン交換処理によりガラス基板の主表面や端面に形成された強化層の応力緩和や消失を防止することができる。なお、歪点を４６０℃以上とすることで、熱処理時のガラス基板及び化学強化されたガラス基板の変形も抑制することができる。しかし、歪点が６６０℃以上となるとイオン交換性能が低下してしまうため、６６０℃以下が好ましく、６１０℃以下がよりに好ましく、５８０℃以下がさらに好ましい。なお、歪点は４６０℃〜６６０℃であることが好ましく、４７０℃〜６６０℃であることがより好ましく、４９０℃〜６１０℃であることがさらに好ましく、５２０℃〜６１０℃であることがさらに好ましく、５６０℃〜５８０℃であることが特に好ましい。
【０１０５】
（板厚）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、板厚が３．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．０ｍｍ以下であることがより好ましく、１．３ｍｍ以下であることがより一層好ましく、０．８ｍｍ以下であることがさらに一層好ましく、０．６ｍｍ以下であることが特に好ましい。ガラス基板や化学強化されたガラス基板の板厚が薄い程、カバーガラス１０，１００は軽量化することができ、カバーガラスやタッチパネルディスプレイ基板などに好適となる。なお、ガラス基板の撓みや剛性、強度等を考慮すると、板厚は０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上であることがより好ましい。また、イオン交換処理を施した化学強化ガラスは、板厚が薄くとも破損し難い。例えば、ダウンドロー法で成形すれば、研磨処理等を省略しても、機械的強度が高く、表面精度が良好でかつ薄いガラス基板を得ることができる。なお、ガラス基板や化学強化されたガラス基板の板厚は、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜１．３ｍｍであることがより好ましく、０．４ｍｍ〜１．３ｍｍであることがさらに好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍであることがさらに好ましく、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであることが特に好ましい。
【０１０６】
（圧縮応力値）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスに形成される圧縮応力値が１４０ＭＰａ以上であることが好ましく、３００ＭＰａ以上であることが好ましく、４００ＭＰａ以上であることがより好ましく、５００ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、６００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。圧縮応力値を１４０ＭＰａ以上、より好ましくは３００ＭＰａ以上とすることで、カバーガラス１０，１００は、例えばディスプレイなどを保護するために十分な強度を得ることができる。なお、圧縮応力値が高いほどガラスの強度は向上するが、強化されたガラスが破損した際の衝撃も大きくなる。本実施形態の化学強化されたカバーガラス１０は、圧縮応力値が９５０ＭＰａ以下であることが好ましく、８００ＭＰａ以下あることがより好ましく、７５０ＭＰａ以下であることがより好ましく、７００ＭＰａ以下であることがより一層好ましい。なお、本実施形態の化学強化されたカバーガラス１０は、圧縮応力値が１４０ＭＰａ〜９５０ＭＰａであり、３００ＭＰａ〜９５０ＭＰａであることが好ましく、４００ＭＰａ〜９００ＭＰａであることがより好ましく、４００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましく、５００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましい。
【０１０７】
（圧縮層深さ）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスは、圧縮層深さが１５〜９０μｍであり、２０〜８５μｍであることが好ましく、２５〜８０μｍであることがより好ましく、３０〜７０μｍであることがさらに好ましく、３０〜５０μｍであることがさらに好ましい。
【０１０８】
なお、近年カバーガラスは軽量化のために薄板化の傾向にあるが、これに伴い、圧縮応力層の深さが薄いものの、所定値以上の圧縮応力値を有することが求められている。具体的には、カバーガラスの板厚が０．２〜１．３ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが２０〜８５μｍ、圧縮応力値が３００ＭＰａ〜９５０ＭＰａであることが好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜１．３ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが２５〜８０μｍ、圧縮応力値が４００ＭＰａ〜９００ＭＰａであることがさらに好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜０．８ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが３０〜７０μｍ、圧縮応力値が４００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜０．６ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが３０〜５０μｍ、圧縮応力値が５００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましい。
【０１０９】
（液相粘度）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスは、液相粘度が１６０kpoise以上であり、３００kpoise以上であることが好ましく、４００kpoise以上であることがより好ましく、５００kpoise以上であることがさらに好ましい。液相粘度が１６０kpoise以上であると、ダウンドロー法に好適となり、製造コストも低減することが可能となる。
なお、ダウンドロー法（特に、オーバーフローダウンドロー法）で安定して製造を行うためには、液相粘度が１６０kpoise以上であり、失透温度（液相温度）が１２００℃以下であるとよい。失透の発生を抑制しつつ、より安定して化学強化したガラス基板やカバーガラスの製造を行うためには、液相粘度が３００kpoise以上であり、かつ失透温度（液相温度）が１０９０℃未満であることが好ましく、液相粘度が４００kpoise以上であり、かつ失透温度（液相温度）が１０５０℃以下であることがより好ましい。
【実施例】
【０１１０】
次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【０１１１】
（第１実施形態におけるガラスの作製）
まず、下記表１及び表２（サンプル１〜２８）、ならびに下記表３及び表４（サンプル２９〜３３）に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、硫酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムを用いてガラス原料（バッチ）を調合した。調合したバッチを、白金ルツボを用いて１５５０℃で４時間保持して電気炉内で加熱して溶融ガラスとし、それを炉外で鉄板上に流し出し冷却してガラスブロックとした。このガラスを電気炉中、６００℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷してガラス物性評価用の試料ガラスとした。
上述したように得られた試料ガラスについて、失透温度、歪点、熱膨張係数、ガラス転移温度、高温粘性、エッチングレートを評価した。
【０１１２】
【表１】
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
（失透温度の評価）
試料ガラスを粉砕し、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れ、８００〜１２００℃の温度勾配を持った電気炉内に２４時間保持した後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を４０倍の光学顕微鏡にて観察し、失透が観察された最高温度を失透温度とした。
【０１１７】
（歪点の評価）
歪点Ｐｓは、試料ガラスを３ｍｍ角、長さ５５ｍｍの角柱形状に切断・研削加工し、ビーム曲げ測定装置（東京工業株式会社製）を用いて測定した。ビーム曲げ法（ＡＳＴＭ Ｃ−５９８）に従い、歪点を計算により求めた。
【０１１８】
（熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇの評価）
試料ガラスをφ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工し、示差熱膨張計（Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ２ ＴＭＡ８３１０）を用いて、熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇを測定した。熱膨張係数の測定結果より、１００〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数を算出した。
【０１１９】
（密度の評価）
密度は、アルキメデス法によって測定した。
【０１２０】
（高温粘性の評価）
試料ガラスを１６００℃で４時間溶融・泡抜し、試料引き下げ式自動測定粘度測定装置を用いて高温粘性を測定した。より詳細には、溶融した試料ガラス中に白金球を吊るし、容器ごと試料を引き下げる時に球にかかる粘性抵抗を荷重として測定することにより、試料の粘度を求めた。下記表５，６にはガラスの粘度が２００ｄＰａ・ｓであるときの温度を記載した。
【０１２１】
（エッチングレートの評価）
試料ガラスを２０〜５０ｍｍ×２０〜４０ｍｍ×０．７ｍｍの大きさに切断・研削・研磨し、シート状サンプルを作製した。シート状サンプル洗浄後、容器に入れたＨＦ４００ｍｌ（濃度１０質量％ 温度２２℃）にシート状サンプルを、２０分浸漬した。水洗した後に、試験前後の厚み及び質量を測定し、試料ガラスのエッチングレートを算出した。
【０１２２】
（化学強化処理）
次に、洗浄を終えた試料ガラスを４００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約２．５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンとイオン交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した、強化ガラスを得た。なお、サンプル４，７，９〜１０については、５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して化学強化をおこなった。
【０１２３】
（圧縮応力値の評価）
上記のようにして得られた強化ガラスについて、表面応力計（ルケオＦＳＭ−６０００ＬＥ）で干渉縞の本数とその間隔を観察し、ガラス表面近傍の圧縮応力層の圧縮応力値と圧縮応力層の厚みを算出した。算出に際し、各試料の屈折率（ｎｄ）を１．５０、光弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。なお、サンプル４，７，９〜１０については、各試料の屈折率（ｎｄ）を１．５２とした。
【０１２４】
表１および表２に示す第１実施形態のサンプル１〜２８、および、表３および表４に示す第１実施形態のサンプル２９〜３３の特性は以下の表５，６のように得られた。
【０１２５】
【表５】
【０１２６】
【表６】
【０１２７】
表１，２に示すサンプル１〜２８および表３，４に示すサンプル２９〜３３について、表５，６に示すエッチングレートを縦軸に、上述したＸ−１／２・Ｙ（ＸはＳｉＯ2の含有率、ＹはＡｌ2Ｏ3の含有率）を横軸にとった散布図を作成した。図３は作成した散布図を示す。明らかなように、エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙの値を低くすることにより、増加する。エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下の領域では、大きな変化は見られない。このため、エッチングレートを３．７μｍ／分以上にするには、Ｘ−１／２・Ｙは５７．５％以下にすることが好ましい。しかし、Ｙの値を大きくして、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下としても、エッチングレートはそれ以上向上しないことに加え、失透温度が高くなるため耐失透性が低下する。この点から、Ｘ−１／２・Ｙの値の下限は４５％であることが好ましい。
【０１２８】
（連続式によるガラス基板の製造例）
ガラス基板がサンプル４（表１、２参照）に示す組成となるよう調合したガラス原料を、耐火煉瓦製の熔解槽と白金製の攪拌槽などを備えた連続熔解装置を用いて、１５２０℃で熔解し、１５５０℃で清澄、１３５０℃で攪拌した後にダウンドロー法により厚さ０．７ｍｍの薄板状に加工し、化学強化用ガラス基板を得た。また、以下のような方法で、エッチング及び化学強化を行った。
まず、作製された化学強化用ガラス基板を試料ガラス基板として、この基板の両主表面上に、メッシュスクリーン印刷法によりカバーガラス形状のフェノール系熱硬化性樹脂パターンを厚さ２０μｍで形成し、このフェノール系熱硬化性樹脂パターンに対して２００℃で１５分のベーキング処理を施した。フェノール系熱硬化樹脂パターンをマスクにして、エッチャントとしてフッ酸（１５質量％）と硫酸（２４質量％）の混酸水溶液（４０℃）を用いて、試料ガラスを両主表面側から被エッチング領域をエッチングして所定の形状に切り抜いた。その後、ＮａＯＨ溶液を用いてガラス上に残存したフェノール系熱硬化樹脂を溶解させてガラスから剥離し、リンス処理を行った。
続いて、洗浄を終えた試料ガラス基板を５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して、ガラス表層のＮａイオンを、前記処理浴中のＫイオンとイオン交換させ、化学強化した。化学強化を終えた試料ガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した。
その結果、品質も良好であり、エッチングレートも３．７μｍ／分以上に向上したガラス基板を得ることができた。
【０１２９】
（第２実施形態におけるガラスの作製）
まず、下記表７及び表８（サンプル３４〜６２）、ならびに下記表９及び表１０（サンプル６３〜７６）に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、硫酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムを用いてガラス原料（バッチ）を調合した。調合したバッチを、白金ルツボを用いて１５５０℃で４時間保持して電気炉内で加熱して熔融ガラスとし、それを炉外で鉄板上に流し出し冷却してガラスブロックとした。このガラスブロックを電気炉中、６００℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷して得られたガラスブロックを切断、研磨などの機械加工を施し、５０×４０ｍｍ、厚み約０．７ｍｍの試料ガラスとした。上述したように得られたガラス基板について、失透温度（Ｔｌ）、エッチングレート、ガラス転移温度（Ｔｇ）、平均線熱膨張係数、密度、圧縮応力値、表面圧縮層深さ、加工精度を評価した。
【０１３０】
【表７】
【０１３１】
【表８】
【０１３２】
【表９】
【０１３３】
【表１０】
【０１３４】
（失透温度の評価）
試料ガラスを粉砕し、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れ、８００〜１２００℃の温度勾配を持った電気炉内に２４時間保持した後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を４０倍の光学顕微鏡にて観察し、失透が観察された最高温度を失透温度とした。
【０１３５】
（エッチングレートの評価）
試料ガラスを洗浄後、容器に入れたＨＦ４００ｍｌ（濃度１０質量％ 温度２２℃）に２０分浸漬した。水洗した後に、試験前後の厚み及び質量を測定し、ガラス基板のエッチングレートを算出した。
【０１３６】
（エッチングを含む形状加工精度の評価）
さらに、図４（ａ）に示すように、機械加工を施した化学強化処理前のガラス基板であるガラス２０を２枚重ね、その両側のそれぞれにダミーガラス２２を３枚重ねてエッチングを行った。エッチング後のガラス端面のエッチング面を光学顕微鏡で観察した。
観察としては、図４（ａ）に示すように長辺のガラス端面を２００倍に拡大して目視観察をする観察Ａと、ガラス基板を短辺の中央部分を短辺に対し垂直に割った後に、図４（ｂ）に示すように短辺のガラス端面を２００倍に拡大して目視観察をする観察Ｂとを行った。観察Ａおよび観察Ｂにおいて略均一にエッチングされている場合良好と評価し、観察Ａおよび観察Ｂの一方のみにおいて略均一にエッチングされ他方が不均一な場合可と評価し、観察Ａおよび観察Ｂにおいて不均一にエッチングされている場合不可と評価した。例えば図５（ａ）に示すようなサンプルの像の場合、不可と評価され、図５（ｂ）に示すようなサンプルの像の場合、良好と評価される。図５（ａ）に示すサンプルの像では、ガラス端面が析出した析出物により凹凸を成して平滑な端面となっていない。このため、光学顕微鏡では、図５（ａ）に示すサンプルの観察Ａにおける像は、ガラス端面の平滑な面で光が鏡面反射する白い領域と、析出物による凹凸で光が拡散反射する黒い領域とが入り組んで混在している。図５（ａ）に示すサンプルの観察Ｂにおける像においても、凹状の断面形状を有する。これに対して、図５（ｂ）に示すサンプルにおける像は、観察ＡであれＢであれ、白い領域と黒い領域が明確な境界により分けられている。これより、図５（ｂ）に像を示すサンプルは、エッチングによる加工精度が高いと言える。
【０１３７】
（熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇの評価）
試料ガラスをφ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工し、示差熱膨張計（Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ２ ＴＭＡ８３１０）を用いて、熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇを測定した。熱膨張係数の測定結果より、１００〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数を算出した。
【０１３８】
（密度）
密度は、アルキメデス法によって測定した。
【０１３９】
（化学強化処理）
次に、洗浄を終えた試料ガラスを４００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約２．５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンと交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した、強化ガラスを得た。なお、サンプル３７，４０，４２，５２については、５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して化学強化をおこなった。
【０１４０】
（圧縮応力値と圧縮応力層の厚さ（深さ）の評価）
さらに、上記のようにして得られた強化ガラスについて、表面応力計（有限会社折原製作所ＦＳＭ−６０００ＬＥ）で干渉縞の本数とその間隔を観察し、ガラス表面近傍の圧縮応力層の圧縮応力値と圧縮応力層の厚さ（深さ）を算出した。算出に際し、各強化ガラスの屈折率（ｎｄ）は、屈折率計測計（株式会社島津デバイス製造 KPR-200）により計測した値を用いた。なお、ここでは光弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］として圧縮応力値を算出した。
【０１４１】
表７および表８に示す第２実施形態のサンプル３４〜６２、および、表９および表１０に示す第２実施形態のサンプル５３〜７６の評価結果及びその他の特性は以下の表１１，１２のように得られた。
【０１４２】
【表１１】
【０１４３】
【表１２】
【０１４４】
表１１，１２の比較より、ＣａＯが２．６％以下含むサンプル３４，３５、さらには、実質的にＣａＯを含まないサンプル３６〜６２は、ガラス基板のエッチングによる加工精度が高いことがわかる。なお、表１１，１２における「加工精度」は、機械加工後のガラス基板のガラス端面をエッチングしたときの評価であるが、図１に示すような形状にガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときの加工精度の評価は、機械加工後のガラス基板のガラス端面をエッチングしたときの評価と、同様の評価傾向となる。すなわち、ＣａＯが２．６％以下含むサンプル３４，３５、さらには、実質的にＣａＯを含まないサンプル３６〜６２は、形状加工を行ってもその加工精度は高いと言える。
表７，８に示すサンプル３４〜６２および表９，１０に示すサンプル６３〜７６について、表１１，１２に示すエッチングレートを縦軸に、上述したＸ−１／２・Ｙ（ＸはＳｉＯ2の含有率、ＹはＡｌ2Ｏ3の含有率）を横軸にとった散布図を作成した。図６は作成した散布図を示す。明らかなように、エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙの値を低くすることにより、増加する。エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下の領域では、大きな変化は見られない。このため、エッチングレートを３．７μｍ／分以上にするには、Ｘ−１／２・Ｙは５７．５％以下にすることが好ましい。しかし、Ｙの値を大きくして、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下としても、エッチングレートはそれ以上向上しないことに加え、失透温度が高くなるため耐失透性が低下する。この点から、Ｘ−１／２・Ｙの値の下限は４５％であることが好ましい。
【０１４５】
（連続式によるガラス基板の製造例）
ガラス基板がサンプル３６（表７，８参照）に示す組成となるよう調合したガラス原料を、耐火煉瓦製の熔解槽と白金製の攪拌槽などを備えた連続熔解装置を用いて、１５２０℃で熔解し、１５５０℃で清澄、１３５０℃で攪拌した後にダウンドロー法により厚さ０．７ｍｍの薄板状に加工し、ガラス基板を得た。また、以下のような方法で、エッチング及び化学強化を行った。
まず、作製されたガラス基板の両主表面上に、メッシュスクリーン印刷法によりカバーガラス形状のフェノール系熱硬化性樹脂パターンを厚さ２０μｍで形成し、このフェノール系熱硬化性樹脂パターンに対して２００℃で１５分のベーキング処理を施した。フェノール系熱硬化樹脂パターンをマスクにして、エッチャントとしてフッ酸（１５質量％）と硫酸（２４質量％）の混酸水溶液（４０℃）を用いて、ガラス基板を両主表面側から被エッチング領域をエッチングして所定の形状に切り抜いた。その後、ＮａＯＨ溶液を用いてガラス表面に残存したフェノール系熱硬化樹脂を溶解させてガラス基板から剥離し、リンス処理を行った。
続いて、洗浄を終えたガラス基板を５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して、ガラス表層のＮａイオンを、前記処理浴中のＫイオンと交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した。
その結果、形状精度が良好なカバーガラスを得ることができた。
【０１４６】
以上のように、第１実施形態のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。また、第２実施形態のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。
【０１４７】
以上、本発明のカバーガラス及びカバーガラスの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングで形状加工し、かつ、主表面に圧縮応力層を有するように化学強化したカバーガラス及びこのカバーガラスの製造方法に関する。本実施形態で製造されるカバーガラスは、例えば、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Data Assistance）、デジタルカメラ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）等の表示画面等を保護する部材として用いるガラス板に適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラス基板の強度を化学的に強化した強化ガラスが、例えば、携帯電話機、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ＦＰＤ等の液晶画面等を保護するカバー材として用いられている。ガラス基板の強化は、イオン交換処理により行われる。
【０００３】
近年、携帯電話機やＰＤＡ等は薄型、高機能化、形状の複雑化の傾向にある。このため、カバーガラスとして携帯電話機やＰＤＡ等に用いられる強化ガラスも、負の曲率を含む凹部や孔部を形成することが求められている。ここで、負の曲率とは、領域の縁に沿って常に左側に領域内部を見ながら進むとき、進むにつれて右側に曲がっていくとき、この輪郭の部分をいう。また、この場合、進むにつれて左側に曲がっていくとき、この輪郭の部分を正の曲率といい、真っ直ぐに進むとき、この輪郭の部分を０の曲率という。
しかし、強化ガラスは表面に圧縮応力層を有しているため、負の曲率の部分を含む凹部や孔部を形成するための外部形状加工が難しいといった問題がある。
【０００４】
これに対して、板厚が薄い状態で高い強度を示し、機器に装着した際に機器の薄型化を図ることが可能である携帯端末用カバーガラスが知られている（特許文献１）。
当該カバーガラスを製造するために、板状のガラス基板の主表面にレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして、フッ酸と、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１種の酸とを含む混酸水溶液のエッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜く。この後、エッチング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が施される。
この方法により、カバーガラスの端面は、溶解ガラス面で構成されてなり、且つ、前記端面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であるカバーガラスが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６７０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法では、板状ガラス基板を所定形状にエッチングすることにより、負の曲率を持った複雑な形状や孔を有する化学強化されたカバーガラスが得られる。上記方法で行うエッチングにおける処理時間は形状加工処理工程の大部分を占めてカバーガラスの生産効率に大きな影響を与えるため、エッチングの処理時間を短くすることは重要である。
また、上記方法で行うケミカルエッチング処理の際に、フッ酸を含有するエッチャント内で難溶性の化学物質が析出してカバーガラスに付着するため、エッチング処理後のカバーガラスの表面品質を悪化させるばかりか、大量の化学物質がガラス表面に付着する場合は、エッチングの進行を妨げ、処理時間が長くなったり形状精度が低下することがある。
【０００７】
そこで、本発明は、エッチングレートを向上させることによりカバーガラスの生産効率を向上することができるカバーガラスの製造方法およびカバーガラスを提供することを目的とする。また、本発明は、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるカバーガラスの製造方法およびカバーガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、カバーガラスの製造方法である。当該方法は、
ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含むガラス基板をエッチングして、形状加工を行う工程と、
形状加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【０００９】
本発明の他の一態様は、カバーガラスの製造方法である。当該方法は、
板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む前記ガラス基板の形状加工を行う工程と、
少なくとも形状加工した前記ガラス基板の端面を、ケミカルエッチングにより加工する工程と、
加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【００１０】
本発明の他の一態様は、カバーガラスである。当該カバーガラスは、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板である。
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、およびＬｉ２Ｏを０〜８質量％未満含む。
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。
【００１１】
本発明の他の一態様は、カバーガラスである。当該カバーガラスは、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板である。
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む。
【発明の効果】
【００１２】
上記カバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。また、上記カバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のカバーガラスの一例を示す図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったカバーガラスの断面を示す図である。
【図３】第１実施形態のガラスの組成とエッチングレートの関係を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、ガラス板のエッチングの加工精度を評価する方法を説明する図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、ガラス板の光学顕微鏡により得られる観察像の例である。
【図６】第２実施形態のガラスの組成とエッチングレートの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスについて第１実施形態及び第２実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において、ガラスを構成する成分の含有量を示す％（含有率）は、特に記載のない限り、質量％を示す。
【００１５】
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラスとは、携帯電話機、デジタルカメラ、携帯情報端末、フラットパネルディスプレイなどの表示画面の保護に用いられるものをいう。しかし、第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラスは、上記の用途に限定されるものではなく、例えば、タッチパネルディスプレイの基板、磁気ディスク用基板、太陽電池用カバーガラス、窓ガラスなどにも適用することができる。第１実施形態では、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。第２実施形態では、カバーガラスの生産効率を向上に加えて、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率をより向上することができる。
【００１６】
［第１実施形態のカバーガラス］
図１は、本実施形態の一例であるカバーガラス１０を示す図である。図１に示されるカバーガラス１０では、板状ガラスの図中の左右の両側において凹部１２が形成される。カバーガラス１０は、凹部１２において、一部分で上述した負の曲率を有する。また、カバーガラス１０には、スリット状の孔１４が設けられ、この孔１４に沿った縁において、上述した負の曲率を有する。
【００１７】
図２は、図１に示すカバーガラス１０のＡ−Ａ矢視断面図である。カバーガラス１０は、カバーガラス１０の主表面において圧縮応力層１６が形成され、さらに、カバーガラス１０の端面にも圧縮応力層１６が形成されている。このようにカバーガラス１０の主表面のみならず、端面において圧縮応力層１６が形成されるのは、カバーガラス１０の形状加工後に化学強化処理が施されるからである。
【００１８】
カバーガラス１０は、具体的には、ダウンドロー法により成形されたガラス基板をエッチングにより形状加工した後、イオン交換処理により化学強化処理を施して得られる。その際、ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０％、Ｎａ２Ｏを６〜３０％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８％未満含む。また、このガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、エッチングレートが３．７μｍ／分以上であるエッチング特性を有する。
以下、カバーガラス１０を構成するガラス基板の組成について詳細に説明する。
【００１９】
［第１実施形態におけるガラス基板の組成］
第１実施形態におけるカバーガラス１０に用いるガラス基板は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏを含有し、必要に応じて、Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳｎＯ2およびＳＯ３を含有することができる。
【００２０】
（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２は、ガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性を高める効果を有する。ＳｉＯ２の含有率が５０％未満では、ガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときのエッチングレートは向上する傾向にあるものの、ガラス化が困難であり、耐久性と耐熱性の効果も十分に得ることができない。他方、含有率が７０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、ガラス原料の熔融や成形が困難になるとともに、粘性が上昇してガラスの均質化が困難になるので、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、含有率が７０％を超えると、熱膨張率が過度に低下し金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、含有率が７０％を超えると、低温粘性が過度に上昇することによってイオン交換速度が低下するため、イオン交換により化学強化した場合にも十分な強度を得ることができない。したがって、ＳｉＯ２の含有率は、５０〜７０％であり、５３〜６７％が好ましく、５３〜６５％がより好ましく、５５〜６５％がより一層好ましく、５８〜６３％が特に好ましい。なお、低温粘性は１０７．６〜１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度であるが、本実施形態では１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度と定める。
【００２１】
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３はガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性、さらにはイオン交換性能やエッチングによって形状加工を行うときのエッチングレートを高める効果を有している。Ａｌ２Ｏ３の含有率が５％未満では、上記効果が十分に得られない。他方、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスの熔融が困難となり、ガラスの粘性が上昇して成形が困難になる。このため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると耐酸性が過剰に低下するので、カバーガラスとしては好ましくない。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有率は５〜２０％であり、５〜１７％が好ましく、７〜１６％がより好ましく、９〜１５％が特に好ましい。
【００２２】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２含有率をＸとし、Ａｌ２Ｏ３含有率をＹとしたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であることが好ましい。Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下である場合、ガラス基板のエッチングレートは効果的に向上し得る。Ｘ−１／２・Ｙの範囲は、５６％以下がより好ましく、５５％以下がより一層好ましい。
他方、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％未満である場合、エッチングレートは５μｍ／分以上であるものの、失透温度が高くなるため耐失透性が低下してしまう。したがって、耐失透性とエッチングレート向上の両立を実現させるために、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％以上であることが好ましく、４７％以上であることがより好ましく、５０％以上が特に好ましい。なお、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％〜５７．５％であることが好ましく、４７〜５６％であることがより好ましく、５０〜５５％であることがさらに好ましい。
【００２３】
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３はガラスの粘性を下げて、ガラス基板に用いるガラスの熔解および清澄を促進する成分である。その含有率が５％を超える場合、ガラスの耐酸性が低下するとともに、揮発量が増加してガラスの均質化が困難になる。また、揮発量が増加することでガラスの成分にムラが生じ、ガラス基板のエッチングにもムラが生じる。つまり、ガラスの領域によってエッチングレートが不均一となってしまうため、Ｂ２Ｏ３を過剰に含有したガラス基板は、高精度が求められる形状加工のためのエッチングなどには不向きである。さらに、Ｂ２Ｏ３の含有率が５％を超える場合、歪点も低下するので、ガラス基板に熱処理を施す際にガラスが変形してしまうという不都合が生じる。したがって、Ｂ２Ｏ３の含有率は０〜５％であることが好ましく、０〜３％がより好ましく、０〜２％未満がより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有率を０〜５％にすることにより、エッチングレートを向上させるという効果に加え、エッチングのムラを防止することができ、より品質の高いカバーガラスを得ることができる。
【００２４】
（Ｌｉ２Ｏ）
Ｌｉ２Ｏはイオン交換成分の一つであり、ガラス基板に用いるガラスの粘度を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる成分である。また、Ｌｉ２Ｏは、ガラス基板のヤング率を向上させる成分である。さらに、Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の応力値を高める効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化がはやくなるという不都合があるため、カバーガラスの製造コストが高くなってしまう。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、ガラスの熱膨張係数が高くなり過ぎて、ガラスの耐熱衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎる場合、耐熱性が低下することに加え、低温粘性が過度に低下することで、化学強化後の加熱工程で応力緩和が発生し、圧縮応力層の応力値が低下してしまうため、十分な強度のカバーガラスを得ることができない。したがって、Ｌｉ２Ｏの含有率は０〜８％未満であり、０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％がさらにより好ましく、０〜０．０２％がより一層好ましく、０．０１％未満が望ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００２５】
（Ｎａ２Ｏ）
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、ガラス基板に用いるガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる必須成分である。また、Ｎａ２Ｏは、ガラスの耐失透性を改善する成分である。Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合ガラスの熔融性が低下し、熔融のためのコストが高くなってしまう。また、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合イオン交換性能も低下してしまうため、十分な強度を得ることができない。また、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合熱膨張率が過度に低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、Ｎａ２Ｏの含有率が６％未満の場合ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。このため、安価なガラスの大量生産が困難となる。他方、Ｎａ２Ｏの含有率が３０％を超える場合、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｎａ２Ｏの含有率が３０％を超えると、ガラスバランスが悪化することによる耐失透性の低下も生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有率は、６〜３０％であり、７〜２７％が好ましく、１０〜２０％がより好ましく、１２〜２０％がより一層好ましく、１３〜１９％が特に好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が、−１０〜１５％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が−１０〜１５％の範囲内にある場合、カバーガラスの生産効率を向上することができるだけでなく、好適な熱膨張率や耐熱性を維持しつつ、ガラスの熔融性も向上させることができる。そのため、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。なお、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率のより好ましい範囲は、−５〜１３%であり、−５〜１０%がより一層好ましく、−３〜５％がさらにより一層好ましい。
【００２７】
（Ｋ２Ｏ）
Ｋ２Ｏは、イオン交換成分であり含有することでガラス基板のイオン交換性能を向上させることができる成分である。また、Ｋ２Ｏはガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させると同時に、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下するため、カバーガラスとして好ましくない。また、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、Ｋ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、ガラスバランス悪化による耐失透性の低下も生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、Ｋ２Ｏの含有率は、１５％以下であり、１０％以下が好ましく、５．６％未満がより好ましく、５％未満がさらに好ましく、４％未満が特に好ましい。他方、Ｋ２Ｏの含有率の下限は、０％以上であり、０．１％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることがさらに好ましい。Ｋ２Ｏの含有率の下限を上記範囲とすることで、エッチングレートの向上に加え、イオン交換処理の時間を短縮することができ、カバーガラスの生産性を向上させることができる。なお、Ｋ２Ｏの含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０．１〜１０％であることがより好ましく、１〜５．６％未満であることがさらに好ましく、２〜５％未満であることがさらに好ましく、２〜４未満％であることが特に好ましい。
【００２８】
（Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｒ１２Ｏの含有率は６〜３０％であることが好ましい。Ｒ１２Ｏが６％未満ではイオン交換が十分に行われないため、強度を十分に得ることができず、カバーガラスに適用し難くなる。他方、Ｒ１２Ｏが３０％を超えるとガラスバランスの悪化により失透温度が上昇し、ダウンドロー法に適用し難くなるため、安価なガラスの大量生産が困難となる。機械的強度と耐失透性を両立し、生産性を向上させるために、Ｒ１２Ｏの含有率は、１０〜２８％とすることがより好ましく、１４〜２５％とすることがさらに好ましく、１５〜２４％とすることがさらにより好ましく、１７〜２３％とすることが特に好ましい。
Ｒ１２Ｏの含有率の上記範囲は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのうち含有する全ての元素について、その酸化物の上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００２９】
（Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比が、０〜０．３未満であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３は、アルカリ金属酸化物と結合してホウ酸アルカリとして揮発しやすく、特に、イオン半径の小さいＬｉ＋はガラス融液中での移動度が大きく融液表面から揮発しやすいことから、ガラス内部まで濃度勾配を形成してガラス表面に脈理を発生させやすい。つまり、Ｂ２Ｏ３の揮発量が増加することで、製造されるガラス基板が不均質化してしまい、当該ガラス基板にエッチング処理を施した場合には、ガラス基板の不均質化に基づくエッチングのムラが生じてしまう。しかしながら、イオン交換処理により化学強化されるガラスにはアルカリ金属酸化物は必須成分である。そこで、上記Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比（質量％の比）が、０〜０．３未満の範囲内であると、ガラスの不均質化やエッチングムラを効果的に改善することができる。これにより、上述したエッチングレートの向上だけでなく、エッチングレートのムラも防止することができるので、所望の形状の強化ガラスを歩留まりよく得ることができる。なお、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比のより好ましい範囲は、０〜０．１であり、０〜０．０７が好ましく、０〜０．０３がより好ましく、０〜０．００５がさらに好ましく、０が特に好ましい。また、上記したように、エッチングのムラの改善のために、Ｌｉ２Ｏの含有率は０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが最も好ましい。
【００３０】
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する成分である。また、ＭｇＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有効な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。さらに、ＭｇＯを含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてエッチングした際に形成される結晶物の生成速度は比較的遅いため、エッチング中のガラス表面に結晶物が付着することは相対的に少ない。よって、ガラスの熔解性を改善すると同時に速いエッチングレートを得るためにＭｇＯを含有させることが好ましい。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、ＭｇＯの含有率は、０〜１５％であり、１％超〜１５％が好ましく、１％超〜１２％が好ましく、１％超〜７％未満がより好ましく、３％〜７％未満がさらにより好ましく、４．５％超〜６％が特に好ましい。ＭｇＯを０〜１５％の範囲で含有することで、エッチングレートの向上に加え、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。また、イオン交換性能と歪点の向上を両立できるため、高い機械的強度が求められるカバーガラスに好適となる。これは、ガラス基板の表面に十分な圧縮応力層を形成することができ、熱処理を行った際にも、表面に形成された圧縮応力層の消失を防ぐことができるからである。
【００３１】
（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する成分である。また、ＣａＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる効果が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有利な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。さらに、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も悪化してしまうため、強度を十分に得ることができず、生産性も低下してしまう。さらに、ＣａＯを多量に含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてウェットエッチングした際に形成される結晶物は、エッチング液に不溶であるばかりか、析出速度が非常に速いため、エッチングするガラスの表面に付着し、その量が著しい場合、エッチング反応を阻害して、ガラスの加工品質を低下させてしまう。他方、ＣａＯを含有することで、失透温度を低下させ、耐失透性及び熔融性を向上させることができるので、ＣａＯの含有率は０％〜１０％であり、０％〜８％が好ましく、０％〜６％がより好ましく、０％〜４％がさらに好ましく、０％〜２％が特に好ましい。なお、極めて高いエッチング加工品質が求められる場合には、ＣａＯを実質的に含まないようにすることが好ましい。
さらに、熔融粘性を下げると共に失透温度を下げるには、ＭｇＯと共にＣａＯを共存させることがより好ましいが、ＣａＯについてはエッチングで生じる上述の結晶物の問題が生じない範囲で適宜調整する。
【００３２】
（ＳｒＯ）
ＳｒＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度は得がたくなる。したがって、ＳｒＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３３】
（ＢａＯ）
ＢａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度を得がたくなる。したがって、ＢａＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましい。なお、ＢａＯは環境への負荷が大きいことから０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３４】
（ＳｒＯ＋ＢａＯ）
本実施形態では、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率は１０％未満であることが好ましい。ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率が１０％未満であると、効果的にガラスの密度の上昇およびイオン交換速度の低下を防ぐことができる。つまり、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率を１０％未満とすることで、エッチングレートの向上に加え、カバーガラスなどを軽量化することができるという効果および生産性やガラスの強度を向上するという効果を得ることができる。なお、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率の好ましい範囲は、０〜８％であり、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜１％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３５】
（ＲＯ）(Ｒは、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素)
ここで、ＲＯの含有率は、０〜２０％であることが好ましい。ＲＯが２０％を超えると化学的耐久性が低下する。他方、ＲＯを含有することで、ガラスの熔融性及び耐熱性を向上させることができる。したがって、ＲＯの含有率は０〜１０％であることが好ましく、０％〜７％とすることがより好ましく、２〜７％とすることがさらに好ましく、３〜７％とすることがさらに好ましく、４〜７％がさらに一層好ましい。
ＲＯの含有率の上記範囲は、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうち含有する全ての元素について、その酸化物が上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００３６】
（Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ））
また、本実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ） (Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種以上の元素)の含有率比が、０．３未満であることが好ましい。上記範囲とすることで、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化を抑制することもでき、カバーガラスに適用される強化ガラスの製造コストを低減することができる。さらに、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、失透温度を効果的に低下させることができ、したがって耐失透性を効果的に向上させることができる。また、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、歪点を効果的に向上させることができ、耐熱性も向上させることができる。つまり、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であることは、エッチングレートを向上させることに加え、耐熱性も向上させることができ、化学強化処理中の応力緩和や他の熱処理時にガラスが変形してしまうという問題も防止することができる。なお、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比のより好ましい範囲は、０．０８以下であり、０．０５以下がより好ましく、０．０１以下がより一層好ましく、０が特に好ましい。
【００３７】
（ＺｎＯ）
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を高くする効果が大きい成分であるとともに、ガラスの低温粘性を低下させずに高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐失透性が低下する。また、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。したがって、ＺｎＯの含有率は、０〜６％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３８】
（ＺｒＯ２）
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に向上させるとともに、ガラスの失透温度付近の粘性や歪点を高くする成分である。また、ＺｒＯ２は、ガラスの耐熱性を向上させる成分でもある。しかし、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、失透温度が上昇し、耐失透性が低下する。したがって、耐失透性の低下を防止するために、ＺｒＯ２の含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０〜１０％であることがより好ましく、０〜６％であることがより一層好ましく、０〜４％であることがさらにより一層好ましい。また、ＺｒＯ２を含有することで、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスにおいて重要となる耐熱性や、ガラス基板の化学強化処理の時間短縮および機械的強度の向上に関わるイオン交換性能を効果的に向上させることができる。このため、ＺｒＯ２の含有率は、０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がより一層好ましく、２％以上であることが特に好ましい。つまり、ＺｒＯ２の含有率を０．１％以上とすることで、耐失透性を向上させつつ、耐熱性およびイオン交換性能も向上させることができる。これにより、イオン交換の処理時間を低減することができ、生産性を向上させることができる。また、化学強化処理や他の熱処理時にガラスが変形してしまうという問題も防止することができ、カバーガラスの歩留まりも向上させることができる。
一方、ガラスの密度を低減したい場合は、ＺｒＯ２の含有率を０．１％未満にすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００３９】
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を向上させる成分であるとともに、ガラスの高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下してしまう。さらに、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下することによりガラスが着色状態になり、カバーガラスなどには好ましくない。また、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下するので、紫外線硬化樹脂を使用した処理を行う場合に、紫外線硬化樹脂を十分に硬化することができないという不都合が生じる。したがって、ＴｉＯ２の含有率は、０〜５％であることが好ましく、０〜３％未満であることがより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．０１％がさらにより一層好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４０】
（（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２）
本実施形態では、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が、０〜０．２％であることが好ましい。エッチングによりガラス基板の形状加工をする場合、エッチング処理の後にイオン交換処理を行う。ここで、イオン交換処理において、イオン交換が過剰になされるとガラス基板の内部応力に伴う形状変化が発生してしまう場合がある。つまり、過剰なイオン交換は、ガラス基板の変形を引き起こしてしまうため、エッチングによって高精度に加工された形状を維持できず、カバーガラスとして不適となってしまう。ここで、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、効果的に過剰なイオン交換を抑制することができる。なお、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比の好ましい範囲は、０〜０．１５であり、０〜０．１がより好ましく、０〜０．０７がより一層好ましく、０〜０．０１が特に好ましい。（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、過剰なイオン交換を防ぎつつ、耐失透性を向上させ、さらに耐熱性も向上させることができる。
【００４１】
（Ｐ２Ｏ５）
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする効果が大きい成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐水性が低下する。したがって、Ｐ２Ｏ５の含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４２】
ガラス基板は、上記各成分の他、以下の清澄剤を含有する。
【００４３】
（清澄剤）
清澄剤は、ガラス基板に用いるガラスの清澄のために必要な成分であり、０．００１％未満では清澄の効果が得られず、５％を超えると失透や着色などの原因となることから、その合計含有率は０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％が特に好ましい。
これら清澄剤としては、環境への負荷が小さく、ガラスの清澄性に優れたものであれば特に制限されないが、例えば、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｔｂ、ＭｏおよびＷの金属酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
【００４４】
ただし、上記各酸化物をそれぞれＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２で表した場合、下記の範囲が好ましい。
ＳｎＯ２はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０〜０．５％であり、０．０１〜０．５％であることが好ましく、０．０５〜０．３％であることがより好ましく、０．１〜０．２％であることがより一層好ましい。
また、Ｆｅ２Ｏ３はガラスを着色させる成分であるため、清澄性を高めつつ好適な透過率を得るためには、その含有率が０〜０．２％であり、０．０１〜０．２％であることが好ましく、０．０５〜０．１５％であることがより好ましく、０．０５〜０．１０％であることがより一層好ましい。ただし、特に、ガラスに透明性・紫外線透過性を求められる場合は、０．０２％未満とすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
ＣｅＯ２は、その含有率が０〜１．２％であることが好ましく、０．０１〜１．２％であることがより好ましく、０．０５〜１．０％であることがより一層好ましく、０．３〜１．０％であることが特に好ましい。
また、カバーガラスなどのように、特にガラスに高い透過率を要望される場合は、清澄剤として、ＳＯ３を適用することが望ましい。ＳＯ３の含有率は、０〜５％であり、０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％がさらにより一層好ましく、０．０５〜０．２０％であることが特に好ましい。また、清澄剤としてＳＯ３を適用する場合は、ＳＯ３源となる硫酸ナトリウム等の硫酸塩とカーボンとを熔融工程において共存させることで、より高い清澄効果を得ることができる。なお、上述したように、ＳＯ３と上記清澄剤とを共存させることも可能である。
また、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯは、熔融ガラス中で価数変動を伴う反応を生じ、ガラスを清澄する効果を有するが、これ等は環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のガラス基板においては、ガラス中にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯを実質的に含まないように制限する。なお、本明細書において、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３およびＰｂＯを実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。
【００４５】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラス基板に用いるガラスのヤング率を高める成分である。しかし、含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下する。したがって、上記Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物の含有率は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることがより一層好ましく、さらに０．１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
なお、本実施形態において、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような成分は、ガラス基板やイオン交換処理後の強化ガラスの透過率を低下させるため好ましくない。例えば、タッチパネルディスプレイに用いる場合、ガラス基板や強化ガラスの透過率が低下すると、タッチパネルディスプレイの視認性が損なわれるため好ましくない。したがって、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような遷移金属元素は、１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがより一層好ましく、さらに、０．０５％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００４６】
［第１実施形態におけるカバーガラスの製造方法］
次に、本実施形態のカバーガラスの製造方法について説明する。カバーガラスの製造方法は、下記（１）〜（４）の工程を有する。すなわち、製造方法は、
（１）ガラス基板が上述したような組成になるように、各成分を調合したガラス原料を熔融する工程と、
（２）前記熔融工程により熔融したガラスを、ダウンドロー法により板状に成形する成形工程と、
（３）前記板状に成形されたガラスを、エッチングにより形状加工を行う工程と、
（４）前記形状加工されたガラスに化学強化を施してガラス表面に圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
上記（２）工程において用いるダウンドロー法には、オーバーフローダウンドロー法やスロットダウンドロー法等を含むが、この中でオーバーフローダウンドロー法が好適に用いられる。
【００４７】
（（１）工程）
当該（１）工程は、ガラス基板が、上で説明したガラス組成となるように各成分を調合したガラス原料を熔融する工程である。
具体的には、前記各成分に相当するガラス原料を秤量及び調合して、耐火レンガ、白金又は白金合金などの熔融容器に供給し、加熱・熔融した後に、清澄均質化して所望の組成を有する熔融ガラスを調製する。
【００４８】
（（２）工程）
当該（２）工程は、前記（１）工程で調製した所望組成の熔融ガラスを、ダウンドロー法により板状に成形する成形工程である。ダウンドロー法は、特開２００９−２０３０８０号公報等に記載される周知の方法である。ダウンドロー法では、溶融ガラスを樋状の流路の両側から溢れさせ、溢れた溶融ガラスを、流路の下側に位置するくさび状の成形体の両側の側面に沿って流して２つの溶融ガラスの流れを作り、成型体の最下端で２つの溶融ガラスの流れを合流させる。合流してできる帯状のガラスは、下方に設けられた引っ張りローラにより引っ張られる。これにより、溶融ガラスは所定の厚さの帯状ガラスに成形される。
板状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法、リドロー法、ロールアウト法などがあるが、本実施形態においては、ダウンドロー法を採用する。ダウンドロー法を採用するのは、フロート法など他の成形方法を用いた場合に比べ、ダウンドロー法を用いて成形したガラス基板はエッチングレートが向上するためである。また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有しているためである。
【００４９】
つまり、上記ガラス基板は、エッチングによる形状加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基板を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができる。つまり、均一な組成を有することで、エッチングの寸法精度もよくなり、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスの端面の断面形状も良好となる。
また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の両主表面は、均一な組成を有しており、後述のイオン交換において、主表面間でのイオン交換速度の差が無いため、組成差によるイオン交換後の反りを防止することができる。つまり、均質のカバーガラスを生産することが可能となり、生産能力を向上させ且つコストも低減することができる。
さらに、ダウンドロー法を使用してガラスを成形すると、成形後の研磨工程が不要となり、コストを低減し、さらに生産性も向上させることができる。また、ダウンドロー法を使用して成形することで、マイクロクラックのない表面状態を有するガラス基板を得ることができるため、ガラス基板自体の強度も向上させることができる。
【００５０】
（（３）工程）
当該（３）工程は、板状に成形されたガラス基板にエッチング処理を施し、所望の形状に加工する工程である。
以下に、イオン交換処理工程の前にエッチング処理を行ってカバーガラスの形状加工を行う場合について説明する。
まず、上述したように作製した板状のガラス基板の両主表面上にレジスト材料をコーティングする。次に、所望の外形形状のパターンを有するフォトマスクを介してレジスト材料を露光する。上記外形形状は特に限定されないが、例えば、図１に示す負の曲率を持つ部分を含む外形であってもよい。
【００５１】
次に、露光後のレジスト材料を現像して、ガラス基板の被エッチング領域以外の領域にレジストパターンを形成し、ガラス基板の被エッチング領域をエッチングする。このとき、エッチャントとしてウェットエッチャントを使用した場合、ガラス基板は、等方的にエッチングされる。これにより、ガラス基板の端面は、中央部が外方に向かって最も突出し、その中央部から両主表面側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面が形成される。なお、傾斜面と主表面との境界及び傾斜面同士の境界は、丸みを帯びた形状にすることが好ましい。
【００５２】
エッチング工程において用いるレジスト材料は特に限定されないが、レジストパターンをマスクにしてガラスを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を適用することができる。例えば、ガラスは一般的にフッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより腐食されるので、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などが好適である。また、上記エッチャントとしては、フッ酸、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１つの酸を含む混酸を適用することができる。エッチャントとしてフッ酸あるいは上記混酸水溶液を使用することにより、所望の形状のカバーガラスを得ることができる。
また、エッチングを利用して形状加工を行う際、マスクパターンを調整するだけで、複雑な外形形状も容易に実現することができる。さらに、エッチングにより形状加工を行うことで、より生産性も向上させることができ、加工コストも低減することができる。なお、レジスト材をガラス基板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できる。上記レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、ガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。
なお、エッチングの方法としては、単にエッチング液に浸漬する方法のみならず、エッチング液を噴霧するスプレーエッチング法などを用いることもできる。
上述したように、エッチングを利用してガラス基板を形状加工することで、表面粗さが高平滑性である端面を有するカバーガラスを得ることが可能となる。つまり、機械加工により形状加工された際に必ず生じるマイクロクラックの発生を防止することができ、カバーガラスの機械的強度をさらに向上させることができる。
本実施形態のガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。このようなエッチング特性は、上述したＳｉＯ2の含有量をＸ％とし、上述したＡｌ2Ｏ3の含有量をＹ％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であるようにガラス基板の組成を調整することにより達成することができる。
【００５３】
（（４）工程）
当該（４）工程は、前記（３）工程において形状加工されたガラス基板にイオン交換処理を施す工程である。
本実施形態に係るカバーガラスは、上述したように（３）工程で形状加工されたガラス基板をイオン交換処理することにより製造される。より具体的には、例えば、洗浄を終えた該ガラス基板を３５０〜５５０℃程度に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約１〜２５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンとイオン交換させ、化学強化することができる。なお、イオン交換処理時の温度、時間、イオン交換溶液などは適宜変更可能である。例えば、イオン交換溶液は２種類以上の混合溶液であってもよい。
【００５４】
以上が、第１実施形態のカバーガラスの説明である。
次に、第２実施形態のカバーガラスについて説明する。第２実施形態のカバーガラスに用いるガラス基板は、第１実施形態におけるガラス基板に対して、ＣａＯの含有率が限定された好ましい形態である。この限定により、形状加工として行うエッチングにおいて、第１実施形態と同様のエッチングレートの向上の他に、ガラス端面を均一なエッチング面にすることができる、すなわち、加工精度が向上する。
【００５５】
［第２実施形態のカバーガラス］
第２実施形態のカバーガラスも、第１実施形態のカバーガラスと同様に、図１に示される形態を示す。図１に示されるように、第２実施形態のカバーガラス１００も、板状ガラスの図中の左右の両側において凹部１０２が形成され、凹部１０２において、一部分で上述した負の曲率を有する。また、カバーガラス１００には、スリット状の孔１０４が設けられ、この孔１０４に沿った縁において、上述した負の曲率を有する。
カバーガラス１００は、図２に示されるように、カバーガラス１００の主表面において圧縮応力層１０６が形成され、さらに、カバーガラス１００の端面にも圧縮応力層１０６が形成されている。このようにカバーガラス１００の主表面のみならず、端面において圧縮応力層１０６が形成されるのは、カバーガラス１００の形状加工後に化学強化処理が施されるからである。
【００５６】
カバーガラス１００は、具体的には、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板を、ケミカルエッチングを含む加工法で形状加工した後、イオン交換処理により化学強化処理を施して得られたものである。その際、ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０％、Ｎａ２Ｏを６〜３０％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８％未満含み、ＣａＯを０〜２．６％含む。ＣａＯの含有率は、好ましくは１．５％以下であり、より好ましくは１．０％以下であり、更により好ましくは、０．２％以下である。特に好ましくは、ＣａＯを実質的に含まない。ＣａＯを実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。また、このガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、エッチングレートが３．７μｍ／分以上であるエッチング特性を有する。
以下、カバーガラス１００を構成するガラス基板の組成について詳細に説明する。
【００５７】
［第２実施形態におけるガラス基板の組成］
カバーガラス１００に用いるガラス基板は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＮａ２Ｏを含有し、必要に応じて、Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳｎＯ2およびＳＯ３を含有することができる。以降で記述する必須成分は、ガラス基板に必ず含まれる成分を表し、任意成分は、ガラス基板に成分が全く含まれなくてもよいことを表す。
【００５８】
（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２は、ガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性を高める効果を有する。ＳｉＯ２の含有率が５０％未満では、ガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときのエッチングレートは向上する傾向にあるものの、ガラス化が困難であり、耐久性と耐熱性の効果も十分に得ることができない。他方、含有率が７０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、ガラス原料の熔融や成形が困難になるとともに、粘性が上昇してガラスの均質化が困難になるので、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、含有率が７０％を超えると、熱膨張率が過度に低下し金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、含有率が７０％を超えると、低温粘性が過度に上昇することによってイオン交換速度が低下するため、イオン交換により化学強化した場合にも十分な強度を得ることができない。したがって、ＳｉＯ２の含有率は、５０〜７０％であり、５３〜６７％が好ましく、５５〜６７％がより好ましく、５８〜６５％がより一層好ましく、６０〜６５％が特に好ましい。なお、低温粘性とは１０７．６〜１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度を示すものであるが、本実施形態では、１０１４．５ｄＰａ・ｓにおける温度を示すものと定める。
【００５９】
（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３はガラス基板に用いるガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性、さらにはイオン交換性能やエッチングによって形状加工を行うときのエッチングレートを高める効果を有している。Ａｌ２Ｏ３の含有率が５％未満では、上記効果が十分に得られない。他方、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスの熔融が困難となり、ガラスの粘性が上昇して成形が困難になる。このため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると耐酸性が過剰に低下するので、保護部材として用いられるカバーガラスとしては好ましくない。また、Ａｌ２Ｏ３の含有率が２０％を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。したがって、Ａｌ２Ｏ３の含有率は５〜２０％であり、５〜１７％が好ましく、７〜１６％がより好ましく、９〜１５％が特に好ましい。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２含有率をＸとし、Ａｌ２Ｏ３含有率をＹとしたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であることが好ましい。Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であると、ガラス基板のエッチングレートを効果的に向上させることができる。Ｘ−１／２・Ｙの好ましい範囲は、５６％以下がより好ましく、５５％以下がより一層好ましい。
他方、上記Ｘ−１／２・Ｙが４５％未満であると、エッチングレートは５μｍ／分以上であるものの、失透温度が高くなるため耐失透性が低下してしまう。したがって、耐失透性とエッチングレート向上の両立を実現させるためには、上記Ｘ−１／２・Ｙが４５％以上であることが好ましく、４７％以上であることがより好ましく、５０％以上が特に好ましい。なお、上記Ｘ−１／２・Ｙの範囲が４５％〜５７．５％であることが好ましく、４７〜５６％であることがより好ましく、５０〜５５％であることがさらに好ましい。
【００６１】
（Ｂ２Ｏ３）
Ｂ２Ｏ３はガラスの粘性を下げて、ガラス基板に用いるガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。その含有率が５％を超えると、ガラスの耐酸性が低下するとともに、揮発が増加してガラスの均質化が困難になる。また、揮発が増加することでガラスにムラが生じ、ガラス基板のエッチングにもムラが生じる。つまり、ガラスの領域によってエッチングレートが不均一となってしまうため、Ｂ２Ｏ３を過剰に含有したガラス基板は、高精度が求められる形状加工のためのエッチングなどには不向きである。したがって、Ｂ２Ｏ３の含有率は０〜５％であることが好ましく、０〜３％がより好ましく、０〜２％未満がより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有率を０〜５％とすることで、エッチングレートを向上させるという効果に加え、エッチングのムラを防止することができ、より品質の高いカバーガラスを得ることができる。
【００６２】
（Ｌｉ２Ｏ）
Ｌｉ２Ｏはイオン交換成分の一つであり、ガラス基板に用いるガラスの粘度を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる任意成分である。また、Ｌｉ２Ｏは、ガラス基板のヤング率を向上させる成分である。さらに、Ｌｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の深さを深くする効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化がはやくなるという不都合があるため、カバーガラスの製造コストが高くなってしまう。また、Ｌｉ２Ｏの含有率が多くなり過ぎると、耐熱性（歪点やガラス転移点）が過度に低下することに加え、低温粘性が過度に低下することで、化学強化後の加熱工程で応力緩和が発生し、圧縮応力層の応力値が低下してしまうため、十分な強度のカバーガラスを得ることができない。したがって、Ｌｉ２Ｏの含有率は０〜８％未満であり、０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％がさらにより好ましく、０〜０．０２％がより一層好ましく、０．０１％未満が望ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
他方、歪点やガラス転移点が高くなりすぎると、そのガラス組成に対応した所定の特性を有する圧縮応力層を確保し得るために最適なイオン交換処理温度を高くする必要がある。ただし、イオン交換処理温度が高くなりすぎると、イオン交換処理温度がイオン交換塩の分解温度を超えてしまうという不都合が生じる。ここで、Ｌｉ２Ｏは、熔融ガラス転移点や歪点などを効果的に低減することができることから、Ｌｉ２Ｏの含有率を高くすることによりイオン交換処理温度を低く調整することができる。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換処理後の強化ガラスにおいて、屈折率に起因する線条模様を観察することが難しく、応力計測装置を用いて、強化ガラスの形態を保持したまま圧縮応力層の応力値及び厚さを計測することが困難になる。そこで、圧縮応力層の計測の容易性とイオン交換処理温度の低減を両立させたい場合には、Ｌｉ２Ｏの含有率は０％より高く、つまり、Ｌｉ２Ｏをガラス組成として含有していることが適しており、０．００１％以上が好ましく、０．０１％以上がより好ましく、０．０２％以上がさらに好ましい。また、１．３％以下であることが適しており、０．５％未満が好ましく、０．４％未満がさらに好ましく、０．３％以下がより一層好ましく、０．２％以下が特に好ましい。なお、Ｌｉ２Ｏの含有率は、０．００１％〜１．３％であることが好ましく、０．０１％〜０．５％未満であることがより好ましく、０．０２％〜０．４％未満であることがさらに好ましく、０．０２％〜０．３％であることがより一層好ましく、０．０２％〜０．２％であることが特に好ましい。
【００６３】
（Ｎａ２Ｏ）
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、ガラス基板に用いるガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させる必須成分である。また、Ｎａ２Ｏは、ガラスの耐失透性を改善する成分である。Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではガラスの熔融性が低下し、熔融のためのコストが高くなってしまう。また、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではイオン交換性能も低下してしまうため、十分な強度を得ることができない。また、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満では熱膨張率が過度に低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、Ｎａ２Ｏの含有率が１０％未満ではガラスが失透を起こしやすくなり、耐失透性も低下するので、ダウンドロー法に適用できない。このため、安価なガラスの大量生産が困難となる。他方、含有率が２５％を超えると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下し、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。したがって、Ｎａ２Ｏの含有率は、６〜３０％であり、１０〜２５％がより好ましく、１０〜２０％がより好ましく、１２〜２０％がより一層好ましく、１３〜１９％が特に好ましい。
【００６４】
また、本実施形態では、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が、−１０〜１５％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率が−１０〜１５％の範囲内にある場合、上述した本発明の課題を解決するだけでなく、好適な熱膨張率や耐熱性を維持しつつ、ガラスの熔融性も向上させることができる。そのため、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。なお、Ｎａ２Ｏ含有率−Ａｌ２Ｏ３含有率のより好ましい範囲は、−５〜１３%であり、−５〜１０%がより一層好ましく、−３〜５％がさらにより一層好ましい。
【００６５】
（Ｋ２Ｏ）
Ｋ２Ｏは、含有することでガラス基板のイオン交換性能を向上させることができる任意成分である。また、Ｋ２Ｏはガラスの高温粘性を低下させて、ガラスの熔融性や成形性を向上させると同時に、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、低温粘性が低下し、熱膨張率が過度に大きくなり、耐衝撃性が低下するため、カバーガラスとして好ましくない。また、Ｋ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。したがって、Ｋ２Ｏの含有率は、１５％以下であり、１０％以下が好ましく、５．６％未満がより好ましく、５％未満がさらに好ましく、４％未満が特に好ましい。他方、Ｋ２Ｏの含有率の下限は、０％以上であり、０．１％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましく、２％以上であることがさらに好ましい。Ｋ２Ｏの含有率の下限を上記範囲とすることで、エッチングレートの向上に加え、イオン交換処理の時間を短縮することができ、カバーガラスの生産性を向上させることができる。なお、Ｋ２Ｏの含有率は、０〜１５％であることが好ましく、０．１〜１０％であることがより好ましく、１〜５．６％未満であることがさらに好ましく、２〜５％未満であることがさらに好ましく、２〜４％未満であることが特に好ましい。
【００６６】
（Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｒ１２Ｏの含有率（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素の含有率の合計）は６〜３０％であることが好ましい。Ｒ１２Ｏが６％未満ではイオン交換が十分に行われないため、強度を十分に得ることができず、カバーガラスに適用し難くなる。他方、Ｒ１２Ｏが３０％を超えると、ガラスの化学的耐久性が劣化する。したがって、機械的強度と耐失透性を両立し、化学的耐久性や生産性を向上させるために、Ｒ１２Ｏの含有率は、１０〜２８％とすることがより好ましく、１４〜２５％とすることがさらに好ましく、１５〜２４％とすることがさらにより好ましく、１７〜２３％とすることが特に好ましい。
Ｒ１２Ｏの含有率の上記範囲は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのうち含有する全ての元素について、その酸化物の上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００６７】
（Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏ）（Ｒ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうちガラス基板に含有されるすべての元素）
本実施形態では、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比が、０〜０．３未満であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３は、アルカリ金属酸化物と結合してホウ酸アルカリとして揮発しやすく、特に、イオン半径の小さいＬｉ＋はガラス融液中での移動度が大きく融液表面から揮発しやすいことから、ガラス内部まで濃度勾配を形成してガラス表面に脈理を発生させやすい。つまり、Ｂ２Ｏ３の揮発量が増加することで、製造されるガラス基板が不均質化してしまい、当該ガラス基板にエッチング処理を施した場合には、ガラス基板の不均質化に基づくエッチングのムラが生じてしまう。しかしながら、イオン交換処理により化学強化されるガラスにはアルカリ金属酸化物は必須成分である。そこで、上記Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比（質量％の比）が、０〜０．３未満の範囲内であると、ガラスの不均質化やエッチングのムラを効果的に改善することができる。これにより、エッチングレートの向上だけでなく、エッチングレートのムラも防止することができるので、所望の形状の強化ガラスを歩留まりよく得ることができる。なお、Ｂ２Ｏ３／Ｒ１２Ｏの含有率比のより好ましい範囲は、０〜０．１であり、０〜０．０７が好ましく、０〜０．０３がより好ましく、０〜０．００５がさらに好ましく、０が特に好ましい。また、上記したように、エッチングのムラの改善のためには、Ｌｉ２Ｏの含有率は０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが好ましい。
【００６８】
（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。また、ＭｇＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有効な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。さらに、ＭｇＯを含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてエッチングした際に形成される析出物の溶解度が大きく、生成速度は比較的遅いため、エッチング中のガラス表面に析出物が付着することは相対的に少ない。よって、ガラスの熔解性を改善すると同時に速いエッチングレートを得るためにＭｇＯを含有させることが好ましい。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性の低下が生じるため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。したがって、ＭｇＯの含有率は、０〜１５％であり、１％超〜１５％が好ましく、１％超〜１２％が好ましく、１％超〜７％未満がより好ましく、３％〜７％未満がさらにより好ましく、４．５％超〜６％が特に好ましい。ＭｇＯを０〜１５％の範囲で含有することで、エッチングレートの向上に加え、より低い温度でガラスの熔融が可能となり、カバーガラス製造のコストをさらに低減することができる。また、イオン交換性能と歪点の向上を両立できるため、高い機械的強度が求められるカバーガラスに好適となる。これは、ガラス基板の表面に十分な圧縮応力層を形成することができ、熱処理を行った際にも、表面に形成された圧縮応力層の応力緩和や消失を防ぐことができるからである。
【００６９】
（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。また、ＣａＯは、アルカリ土類金属の中ではガラスの密度を上昇させる割合が小さいため、得られるガラスを軽量化しつつ熔融性を向上するためには有利な成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下するため、ダウンドロー法を利用した安価なガラスの大量生産が困難となる。さらに、ＣａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も悪化してしまうため、強度を十分に得ることができず、生産性も低下してしまう。さらに、ＣａＯを多量に含有するガラスを、例えばフッ酸を用いてウェットエッチングした際に生成される析出物（化学物質）は、エッチング液に不溶であるばかりか、析出速度が非常に速いため、エッチングするガラスの表面に付着し、その量が著しい場合、エッチング反応を阻害して、ガラスの加工生産性を低下させ、さらには、エッチング処理後のガラスの表面を悪化させてしまう。つまり、ＣａＯを含有することで、エッチング処理後のカバーガラスの表面品質を悪化させるばかりか、大量の析出物がガラス表面に付着する場合は、エッチングの進行を妨げてしまい、エッチング処理時間が長くなる場合や、形状精度（加工精度）が低下したりする場合もある。他方、ＣａＯを含有することで、失透温度を低下させ、耐失透性及び熔融性を向上させることができるので、ＣａＯの含有率は０％〜２．６％であり、０％〜１．５％が好ましく、０％〜１．０％がより好ましく、０％〜０．６％がさらに好ましく、０％〜０．２％がより更に好ましい。なお、極めて高いエッチング加工品質が求められる場合には、ＣａＯを実質的に含まないようにすることが好ましい。
さらに、熔融粘性を下げると共に失透温度を下げるには、ＭｇＯと共にＣａＯを共存させることがより好ましいが、ＣａＯについてはエッチングで生じる上述の析出物の問題が生じない範囲で適宜調整する。したがって、ＣａＯの含有率の上限は２．６％である。
【００７０】
（ＳｒＯ）
ＳｒＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する任意成分である。また、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＳｒＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度は得がたくなる。したがって、ＳｒＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７１】
（ＢａＯ）
ＢａＯは、ガラス基板に用いるガラスの粘性を下げて、ガラスの熔融および清澄を促進する任意成分である。また、ＢａＯは、成形性を向上させ、ガラスの歪点やヤング率を高める成分でもある。しかし、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。また、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張率が過度に大きくなり、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに、ＢａＯの含有量が多くなり過ぎると、イオン交換性能も低下するため、カバーガラスに求められる高い機械的強度を得がたくなる。したがって、ＢａＯの含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜０．５％がさらにより一層好ましい。なお、ＢａＯは環境への負荷が大きいことから０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７２】
（ＳｒＯ＋ＢａＯ）
本実施形態では、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率は１０％未満であることが好ましい。ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率が１０％未満であると、効果的にガラスの密度の上昇およびイオン交換速度の低下を防ぐことができる。つまり、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率を１０％未満とすることで、エッチングレートの向上に加え、カバーガラスなどを軽量化することができるという効果および生産性やガラスの強度を向上するという効果を得ることができる。なお、ＳｒＯ含有率＋ＢａＯ含有率の好ましい範囲は、０〜８％であり、０〜５％がより好ましく、０〜２％がより一層好ましく、０〜１％がさらにより一層好ましく、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７３】
（ＲＯ）(Ｒは、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素)
ここで、ＲＯの含有率(Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうちガラス基板に含有されるすべての元素の含有率の合計)は、０〜２０％であることが好ましい。ＲＯが２０％を超えると化学的耐久性が低下する。他方、ＲＯを含有することで、ガラスの熔融性及び耐熱性を向上させることができる。したがって、ＲＯの含有率は０〜１０％であることが好ましく、０％〜７％とすることがより好ましく、２〜７％とすることがさらに好ましく、３〜７％とすることがさらに好ましく、４〜７％がさらに一層好ましい。
ＲＯの含有率の上記範囲は、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａのうち含有する全ての元素について、その酸化物が上述した含有率を満たした上での範囲である。
【００７４】
（Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ））
また、本実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ） (Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種以上の、ガラス基板に含有されるすべての元素)の含有率比が、０．３未満であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比を上記範囲とすることで、ガラス基板の強化を行う工程であるイオン交換処理におけるイオン交換塩の劣化を抑制することもでき、カバーガラスに適用される強化ガラスの製造コストを低減することができる。さらに、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、失透温度を効果的に低下させることができ、したがって耐失透性を効果的に向上させることができる。また、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比が０．３未満であると、歪点を効果的に向上させることができ、耐熱性も向上させることができる。つまり、エッチングレートを向上させることに加え、耐熱性も向上させることができ、化学強化処理中、応力が緩和するという問題も防止することができる。なお、Ｌｉ２Ｏ／（ＲＯ＋Ｌｉ２Ｏ）の含有率比のより好ましい範囲は、０．０８以下であり、０．０５以下がより好ましく、０．０１以下がより一層好ましく、０が特に好ましい。
【００７５】
（ＺｎＯ）
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める任意成分であり、特に圧縮応力値を高くする効果が大きい成分であるとともに、ガラスの低温粘性を低下させずに高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐失透性が低下する。また、ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの密度が上昇するため、軽量化が求められるカバーガラスなどには不適となる。したがって、ＺｎＯの含有率は、０〜６％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７６】
（ＺｒＯ２）
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に向上させるとともに、ガラスの失透温度付近の粘性や歪点を高くする任意成分である。また、ＺｒＯ２は、ガラスの耐熱性を向上させる成分でもある。しかし、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、失透温度が上昇し、耐失透性が低下する。したがって、耐失透性の低下を防止するために、ＺｒＯ２の含有率は、０〜１０％であることが好ましく、０〜６％であることがより好ましく、０〜４％であることがより一層好ましく、０〜２％であることがさらにより一層好ましい。また、ＺｒＯ２を含有することで、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスにおいて重要となる耐熱性や、ガラス基板の化学強化処理の時間短縮および機械的強度の向上に関わるイオン交換性能を効果的に向上させることができる。このため、ＺｒＯ２の含有率は、０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がより一層好ましく、２％以上であることが特に好ましい。つまり、ＺｒＯ２の含有率を０．１％以上とすることで、耐失透性を向上させつつ、耐熱性およびイオン交換性能も向上させることができる。これにより、イオン交換の処理時間を低減することができ、生産性を向上させることができる。
一方、ガラスの密度を低減したい場合は、ＺｒＯ２の含有率を０．１％未満にすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７７】
（ＴｉＯ２）
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を向上させる成分であるとともに、ガラスの高温粘性を低下させる任意成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下してしまう。さらに、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下することによりガラスが着色状態になり、カバーガラスなどには好ましくない。また、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、紫外線透過率が低下するので、紫外線硬化樹脂を使用した処理を行う場合に、紫外線硬化樹脂を十分に硬化することができないという不都合が生じる。したがって、ＴｉＯ２の含有率は、０〜５％であることが好ましく、０〜３％未満であることがより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．０１％がさらにより一層好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００７８】
（（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２）
本実施形態では、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が、０〜０．２であることが好ましい。エッチングによりガラス基板の形状加工をする場合、エッチング処理の後にイオン交換処理を行う。ここで、イオン交換処理において、イオン交換が過剰になされるとガラス基板の内部応力に伴う形状変化が発生してしまう場合がある。つまり、過剰なイオン交換は、ガラス基板の変形を引き起こしてしまうため、エッチングによって高精度に加工された形状を維持できず、カバーガラスとして不適となってしまう。ここで、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、効果的に過剰なイオン交換を抑制することができる。なお、（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比の好ましい範囲は、０〜０．１５であり、０〜０．１がより好ましく、０〜０．０７がより一層好ましく、０〜０．０１が特に好ましい。（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）／ＳｉＯ２の含有率比が０〜０．２であると、過剰なイオン交換を防ぎつつ、耐失透性を向上させ、さらに耐熱性も向上させることができる。
【００７９】
（Ｐ２Ｏ５）
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める任意成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする効果が大きい成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなり過ぎると、ガラスが分相し、耐水性が低下する。したがって、Ｐ２Ｏ５の含有率は、０〜１０％が好ましく、０〜４％がより好ましく、０〜１％がより一層好ましく、０〜０．１％がさらにより一層好ましく、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００８０】
ガラス基板は、上記各成分の他、以下の清澄剤を含有する。
【００８１】
（清澄剤）
清澄剤は、ガラス基板に用いるガラスの清澄のために必要な成分であり、０．００１％未満ではその効果が得られず、５％を超えると失透や着色などの原因となることから、その合計含有率は０．００１〜２％が好ましく、０．０１〜１％がより好ましく、０．０５〜０．５％がより一層好ましく、０．０５〜０．２％が特に好ましい。
これら清澄剤としては、環境への負荷が小さく、ガラスの清澄性に優れたものであれば特に制限されないが、例えば、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｔｂ、ＭｏおよびＷの金属酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
【００８２】
ただし、上記各酸化物をそれぞれＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２で表した場合、下記の範囲が好ましい。
ＳｎＯ２はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０〜０．５％であり、０．０１〜０．５％であることが好ましく、０．０５〜０．３％であることがより好ましく、０．１〜０．２％であることがより一層好ましい。
また、Ｆｅ２Ｏ３はガラスを着色させる成分であるため、清澄性を高めつつ好適な透過率を得るためには、その含有率が０〜０．２％であり、０．０１〜０．２％であることが好ましく、０．０５〜０．１５％であることがより好ましく、０．０５〜０．１０％であることがより一層好ましい。ただし、特に、ガラスに透明性・紫外線透過性を求められる場合は、０．０２％未満とすることが好ましく、さらに、不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
ＣｅＯ２は、その含有率が０〜１．２％であることが好ましく、０．０１〜１．２％であることがより好ましく、０．０５〜１．０％であることがより一層好ましく、０．３〜１．０％であることが特に好ましい。
特にガラスに高い透過率を要望されるカバーガラスの場合は、清澄剤として、ＳＯ３を適用することが望ましい。ＳＯ３の含有率は、０〜５％であり、０．００１〜５％が好ましく、０．０１〜３％がより好ましく、０．０５〜１％がより一層好ましく、０．０５〜０．５％がさらにより一層好ましく、０．０５〜０．２０％であることが特に好ましい。また、清澄剤としてＳＯ３を適用する場合は、ＳＯ３源となる硫酸ナトリウム等の硫酸塩とカーボンとを熔融工程において共存させることで、より高い清澄効果を得ることができる。なお、上述したように、ＳＯ３と上記清澄剤とを共存させることも可能である。
また、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３は、熔融ガラス中で価数変動を伴う反応を生じ、ガラスを清澄する効果を有するが、これ等は環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のガラス基板においては、ガラス中にＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含まないように制限する。なお、本明細書において、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を実質的に含まないとは、０．０１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことを意味する。また、ＰｂＯやＦは、ガラスの熔融性を向上させ、ガラスを清澄する効果を有するが、これらは環境への負荷が大きい物質であることから、本実施形態のカバーガラスには、ＰｂＯ及びＦが実質的に含まれないことが好ましい。
【００８３】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラス基板に用いるガラスのヤング率を高める任意成分である。しかし、含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が低下する。したがって、上記Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物の含有率は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましく、０．５％以下であることがより一層好ましく、さらに０．１％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
なお、本実施形態において、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような成分は、ガラス基板やイオン交換処理後の強化ガラスの透過率を低下させるため好ましくない。例えば、タッチパネルディスプレイに用いる場合、ガラス基板や強化ガラスの透過率が低下すると、タッチパネルディスプレイの視認性が損なわれるため好ましくない。したがって、Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを着色するような遷移金属元素は、１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがより一層好ましく、さらに、０．０５％未満であって不純物を除き意図的に含有させないことが特に好ましい。
【００８４】
［第２実施形態におけるカバーガラスの製造方法］
次に、本実施形態のカバーガラスの製造方法について説明する。カバーガラスの製造方法は、下記（１）〜（４）の工程を有する。すなわち、製造方法は、
（１）ガラス基板が上述したような組成になるように、各成分を調合したガラス原料を熔融する工程と、
（２）前記熔融工程により熔融したガラスを、板状に成形する成形工程と、
（３）前記板状に成形されたガラス基板を、少なくともケミカルエッチングを含む加工法で、形状加工を行う工程と、
（４）前記形状加工されたガラス基板に化学強化を施してガラス表面に圧縮応力層を形成する工程と、を有する。
【００８５】
（（１）工程）
当該（１）工程は、ガラス基板が、上で説明したガラス組成となるように各成分を調合したガラス原料を熔融する工程である。
具体的には、前記各成分に相当するガラス原料を秤量及び調合して、耐火レンガ、白金又は白金合金などの熔融容器に供給し、加熱・熔融した後に、清澄均質化して所望の組成を有する熔融ガラスを調製する。
【００８６】
（（２）工程）
当該（２）工程は、前記（１）工程で調製した所望組成の熔融ガラスを、板状に成形する成形工程である。本実施形態において、この成形工程はダウンドロー法を用いることが好ましい。ダウンドロー法は、特開２００９−２０３０８０号公報等に記載される周知の方法である。ダウンドロー法では、熔融ガラスを樋状の流路の両側から溢れさせ、溢れた熔融ガラスを、流路の下側に位置するくさび状の成形体の両側の側面に沿って流して２つの熔融ガラスの流れを作り、成型体の最下端で２つの熔融ガラスの流れを合流させる。合流してできる帯状のガラスは、下方に設けられた引っ張りローラにより引っ張られる。これにより、熔融ガラスは所定の厚さの帯状ガラスに成形される。
ガラスを板状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法、リドロー法、ロールアウト法などがある。本実施形態においては、これらの方法を用いることができるが、その中で、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法を採用することが最適である。ダウンドロー法を採用するのは、フロート法など他の成形方法を用いた場合に比べ、ダウンドロー法を用いて成形したガラス基板はエッチングレートが向上するためである。また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有しているためである。
これに対して、周知のフロート法では表面に錫（Ｓｎ）の拡散層が形成されて化学強化時にガラスの主表面の表裏におけるアルカリイオンの拡散速度に差が生じ、安定した圧縮応力層の形成が困難である。また、プレス成形法では大きな板状基板が製造できない不都合があり、さらに、他のシート成形法では主表面を研磨しない限りカバーガラスとして使えないため加工コストが高騰するといった問題がある。本実施形態で用いるダウンドロー法は、上記問題は生じない。
【００８７】
ダウンドロー法によりシート成形された上記ガラス基板は、極めて平滑で薄く成形できるため、エッチングによる形状加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基板を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができる。つまり、均一な組成を有することで、エッチングの寸法精度もよくなり、携帯電話機等に適用されるカバーガラスやタッチパネルディスプレイに適用されるカバーガラスの端面の断面形状も良好となる。
また、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の両主表面は、均一な組成を有しており、後述のイオン交換において、主表面間でのイオン交換速度の差が無い。このため、組成差によるイオン交換後の反りを防止することができる。つまり、均質のカバーガラスを生産することが可能となり、生産能力を向上させ且つコストも低減することができる。
さらに、ダウンドロー法を使用してガラスを板状に成形すると、成形後の研磨工程が不要となり、コストを低減し、さらに生産性も向上させることができる。また、ダウンドロー法を使用して成形することで、マイクロクラックのない表面状態を有するガラス基板を得ることができるため、ガラス基板自体の強度も向上させることができる。
【００８８】
（（３）工程）
当該（３）工程は、板状に成形されたガラス基板に対して、少なくともケミカルエッチング処理を施して所望の形状に加工する工程である。形状加工は、成形されたガラス基板の両主表面における形状を成形することをいい、ガラス基板の端面のみの加工を含まない。
以下に、カバーガラスの形状加工のため、イオン交換処理工程の前にエッチング処理を行う場合について説明する。
まず、上述したように作製した板状のガラス基板の両主表面上にレジスト材料をコーティングする。次に、所望の外形形状のパターンを有するフォトマスクを介してレジスト材料を露光する。上記外形形状は特に限定されないが、例えば、図１に示す負の曲率を持つ部分を含む外形であってもよい。
【００８９】
次に、露光後のレジスト材料を現像して、ガラス基板の被エッチング領域以外の領域にレジストパターンを形成し、ガラス基板の被エッチング領域をエッチングする。このとき、エッチャントとしてウェットエッチャントを使用した場合、ガラス基板は、等方的にエッチングされる。これにより、ガラス基板の端面は、中央部が外方に向かって最も突出し、その中央部から両主表面側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面が形成される。なお、傾斜面と主表面との境界及び傾斜面同士の境界は、丸みを帯びた形状にすることが好ましい。
【００９０】
エッチング工程において用いるレジスト材料は特に限定されないが、レジストパターンをマスクにしてガラスを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を適用することができる。例えば、ガラスは一般的にフッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより腐食されるので、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などが好適である。また、上記エッチャントとしては、フッ酸あるいは、フッ酸に硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１つの酸を含む混酸を適用することができる。エッチャントとしてフッ酸あるいは上記混酸水溶液を使用することにより、所望の形状のカバーガラスを得ることができる。
【００９１】
ここで、ガラスを効果的に溶解するエッチャントはフッ化水素を含有するが、エッチングプロセスにおいて、フッ化水素（ＨＦ）中のフッ素（Ｆ）とガラス成分中の溶解金属イオンとが結合して、フッ素化合物がエッチャント内に析出する。このフッ素化合物は、フッ化カルシウムやフッ化マグネシウム、フッ化アルミニウムなどからなる。これらの析出物が生成されると、エッチング処理中にガラス表面に付着してしまい、エッチングの進行の妨げとなる。特に、フッ化カルシウムは生成速度が速く、一旦析出すると溶解度が非常に低いことから、エッチング処理工程におけるフッ化カルシウムの生成を抑止するために、ガラス成分中におけるＣａＯの導入量を低減、もしくは実質的に導入しないことが効果的である。
【００９２】
また、エッチングを利用して形状加工を行う際、マスクパターンを調整するだけで、複雑な外形形状も容易に実現することができる。さらに、エッチングにより形状加工を行うことで、より生産性も向上させることができ、加工コストも低減することができる。なお、レジスト材をガラス基板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できる。上記レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、ガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。
なお、エッチングの方法としては、単にエッチング液に浸漬する方法のみならず、エッチング液を噴霧するスプレーエッチング法などを用いることもできる。なお、エッチング液に浸漬する方法は、スプレーエッチング法に比較して装置やエッチング処理が容易であるため好ましい。しかし、エッチング液に浸漬する方法は、エッチング処理中にガラス表面にフッ化カルシウムなどの析出物が付着しやすいため、エッチングレートを向上させることの必要性が顕著となる。しかし、本実施形態のガラスの組成を適用することで、エッチング処理中にガラス表面にフッ化カルシウムなどの析出物が付着することを防止できる。つまり、本実施形態のガラスの組成を適用することで、より簡易な方法でカバーガラスの形状加工を速く、しかも高精度に行うことができる。
本実施形態のガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する。このようなエッチング特性は、上述したＳｉＯ2の含有量をＸ％とし、上述したＡｌ2Ｏ3の含有量をＹ％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５％以下であるようにガラス基板の組成を調整することにより達成することができる。
【００９３】
なお、上記方法では、ケミカルエッチングのみを用いてガラス基板の形状加工を行う例について説明したが、本実施形態ではこれに限定されない。例えば、ケミカルエッチングと機械加工を組み合わせて、ガラス基板の形状加工を行ってもよい。例えば、エッチングで形状加工した後に、ガラス基板の一部（端面やエッジ等）を研削あるいは研磨加工する工程を設けていてもよい。あるいは、エッチングで形状加工を行う前に、予め機械加工でガラス基板を切断する工程や粗く形状加工を行う工程を設けてもよい。
【００９４】
なお、本実施形態のガラス基板は、ガラス基板端面のクラックを除去する目的でエッチングを行う工程を設けた場合にも好適も用いられる。これは、ガラス基板の形状加工を行う場合だけでなく、ガラス基板端面のクラックを除去する目的でエッチングを行う工程であっても、フッ素化合物などの化学物質が、エッチャント内に析出し、エッチング精度やエッチングレートを低下させることがあるためである。つまり、本実施形態におけるガラス基板は、少なくともケミカルエッチングによる加工工程を含む場合に、好適に用いられる。例えば、下記（ａ）〜（ｅ）のような形状加工工程及びガラス基板端面のクラック除去工程を含む加工方法であっても、本実施形態のガラス基板を適用することができる。
【００９５】
（ａ）レジスト膜を形成してサンドブラストで形状加工を行い、さらに外周部をダイヤモンドならびに各種砥石を用いて形状加工を施した後に、ガラス基板をエッチングして加工面の残留クラックを除去する加工方法。
（ｂ）ガラス主表面を保護するフィルムを貼り付けてからガラスを機械加工（切断、形状加工、穴あけ等）した後に、外周部分をエッチングして微小クラックを除去する工程を含む加工方法。
（ｃ）研削、研磨加工により形状加工した後に、ガラス基板全体（主表面および端面を含む）をエッチング加工することによって残留クラックを除去する加工方法。
（ｄ）機械加工した２枚のガラス基板をホットメルトワックスやＵＶ硬化樹脂で貼り合わせした後に、露出した外周部分をケミカルエッチングして残留クラックを除去する加工方法。
（ｅ）複数枚のガラス基板をホットメルトワックスやＵＶ硬化樹脂で積層、貼り合わせした、複数のガラス基板からなるブロックの切断、外周加工を行い、このブロックで露出した加工面（外周端面）をケミカルエッチングして残留クラックを除去する加工方法。
【００９６】
（（４）工程）
当該（４）工程は、前記（３）工程において形状加工されたガラス基板にイオン交換処理を施す工程である。
本実施形態に係るカバーガラスは、上述したように（３）工程で形状加工されたガラス基板をイオン交換処理することにより製造される。より具体的には、例えば、洗浄を終えた該ガラス基板を３５０〜５５０℃程度に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約１〜２５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンと交換させ、化学強化することができる。なお、イオン交換処理時の温度、時間、イオン交換塩などは適宜変更可能である。例えば、イオン交換塩はＫＮＯ３とＮａＮＯ３の混合塩など２種類以上の混合溶液であってもよい。
【００９７】
［ガラス基板の特性］
次に、第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いるガラス基板の特性について説明する。
【００９８】
（エッチングレート）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いるガラス基板は、後述する方法で計測したエッチングレートが３．７μｍ／分以上であり、４．３μｍ／分以上であることが好ましく、４．５μｍ／分以上であることがより好ましく、５μｍ／分以上であることが特に好ましい。エッチングレートを上記範囲とすることで、ガラスの形状加工やエッチングを利用した端面処理の速度を向上させることができ、カバーガラス１０，１００の生産能を向上させることができる。なお、エッチングレートが高いほどカバーガラス１０，１００の生産能は向上するが、エッチングレートを向上させるためにＡｌ２Ｏ３の含有率を増加することにより、失透温度も上昇する。そこで、耐失透性とエッチングレート向上を両立するために、本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、エッチングレートが１０μｍ／分以下であることが好ましく、８μｍ／分以下であることがより好ましく、７μｍ／分以下であることがさらに好ましい。なお、エッチングレートは、３．７μｍ／分〜１０μｍ／分であることが好ましく、４．３μｍ／分〜１０μｍ／分であることがより好ましく、４．５μｍ／分〜８μｍ／分であることがさらに好ましく、５μｍ／分〜７μｍ／分であることが特に好ましい。
エッチングレートは、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境において、２０分エッチングしたときのエッチング量（厚み変化）から測定される。
【００９９】
（密度）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、２．７ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、２．６ｇ／ｃｍ３以下であることがより一層好ましく、２．５５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらにより一層好ましく、２．５ｇ／ｃｍ３以下であることが特に好ましい。ガラスの密度が小さいほどガラスの軽量化が可能であり、軽量化されたガラスはカバーガラスやタッチパネルディスプレイ基板などに好適に用いられる。
【０１００】
（線熱膨張係数）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、１００℃から３００℃までの線熱膨張係数が５０×１０−７〜１２０×１０−７／℃であることが好ましく、６０×１０−７〜１２０×１０−７／℃であることがより好ましく、７０×１０−７〜１１０×１０−７／℃であることがより一層好ましく、８０×１０−７〜１１０×１０−７／℃であることが特に好ましい。１００℃から３００℃までのガラスの線熱膨張係数を５０×１０−７〜１２０×１０−７／℃とすることで、金属や有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数が整合しやすくなり、上記周辺材料の剥離などを防止することができる。
【０１０１】
（失透温度（Ｔｌ））
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、失透温度が１２００℃以下であることが好ましく、１１００℃以下であることがより好ましく、１０００℃以下であることがより一層好ましく、９６０℃以下であることが特に好ましい。失透温度が低いほど製板時のガラスの失透を防止することができる。つまり、失透温度が低いほど耐失透性を向上させることが可能となり、ダウンドロー法に好適となり、より低温度での成形が可能となるためガラス製造コストも低減することができる。また、失透温度が小さいほどガラスの成形性も向上させることができる。なお、本明細書でいう耐失透性は、失透温度を指標とする特性である。失透温度が小さいほど耐失透性は高い。
【０１０２】
（ガラス転移温度（Ｔｇ））
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、ガラス転移温度Ｔｇが５００℃以上であり、５１０℃以上であることが好ましく、５３０℃以上であることがより好ましく、５６０℃以上であることがより一層好ましく、５８０℃以上であることがさらにより一層好ましく、５９０℃以上であることが特に好ましい。Ｔｇを５００℃以上とすることで、耐熱性の低下やイオン交換処理によりガラス基板の主表面及び端面に形成された強化層の応力緩和や消失を防止することができる。また、Ｔｇを５００℃以上とすることで、熱処理時のガラス基板及び化学強化されたガラス基板の変形も抑制することができるが、Ｔｇが７００℃以上となるとイオン交換性能が低下してしまう。このため、Ｔｇは７００℃以下が好ましく、６５０℃以下がよりに好ましく、６２０℃以下がさらに好ましい。なお、Ｔｇは５００℃〜７００℃であることが好ましく、５１０℃〜７００℃であることがより好ましく、５３０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５６０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５８０℃〜６５０℃であることがさらに好ましく、５９０℃〜６２０℃であることが特に好ましい。
また、失透温度とガラス転移点との差が小さいほど製板時のガラスの失透を防止する（耐失透性を向上させる）ことができる。つまり、失透温度とガラス転移点との差が小さいほど耐失透性を向上させることが可能となり、ダウンドロー法に好適となり、より低温度でのガラス基板の成形が可能となるためガラス製造コストも低減することができる。そこで、本実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、『失透温度−Ｔｇ』が５００℃以下であることが好ましく、４５０℃以下であることがより好ましく、４００℃以下であることがより一層好ましく、３８０℃以下であることがさらにより一層好ましく、３７０℃以下であることが特に好ましい。『失透温度−Ｔｇ』を５００℃以下とすることで、ガラス基板の成形性を向上させることができる。
【０１０３】
（高温粘性）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、高温粘性（２００ｄＰａ・ｓの温度）が１７００℃以下であることが好ましく、１６００℃以下であることがより好ましく、１５５０℃以下であることがより一層好ましく、１５２０℃以下であることが特に好ましい。ガラス基板における高温粘性を１７００℃以下とすることで、熔融温度の上昇や熔融炉などのガラス製造設備への熱負担増大を防止することができる。また、ガラスの泡品質（気泡の含有量）も改善することができる。これにより、安価にガラスを製造することが可能となる。
【０１０４】
（歪点）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、歪点が４６０℃以上であることが好ましく、４７０℃以上であることがより好ましく、４９０℃以上であることがより一層好ましく、５２０℃以上であることがさらにより一層好ましく、５６０℃以上であることが特に好ましい。歪点を４６０℃以上とすることで、耐熱性の低下を防止できず、またイオン交換処理によりガラス基板の主表面や端面に形成された強化層の応力緩和や消失を防止することができる。なお、歪点を４６０℃以上とすることで、熱処理時のガラス基板及び化学強化されたガラス基板の変形も抑制することができる。しかし、歪点が６６０℃以上となるとイオン交換性能が低下してしまうため、６６０℃以下が好ましく、６１０℃以下がよりに好ましく、５８０℃以下がさらに好ましい。なお、歪点は４６０℃〜６６０℃であることが好ましく、４７０℃〜６６０℃であることがより好ましく、４９０℃〜６１０℃であることがさらに好ましく、５２０℃〜６１０℃であることがさらに好ましく、５６０℃〜５８０℃であることが特に好ましい。
【０１０５】
（板厚）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００に用いられるガラス基板は、板厚が３．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．０ｍｍ以下であることがより好ましく、１．３ｍｍ以下であることがより一層好ましく、０．８ｍｍ以下であることがさらに一層好ましく、０．６ｍｍ以下であることが特に好ましい。ガラス基板や化学強化されたガラス基板の板厚が薄い程、カバーガラス１０，１００は軽量化することができ、カバーガラスやタッチパネルディスプレイ基板などに好適となる。なお、ガラス基板の撓みや剛性、強度等を考慮すると、板厚は０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上であることがより好ましい。また、イオン交換処理を施した化学強化ガラスは、板厚が薄くとも破損し難い。例えば、ダウンドロー法で成形すれば、研磨処理等を省略しても、機械的強度が高く、表面精度が良好でかつ薄いガラス基板を得ることができる。なお、ガラス基板や化学強化されたガラス基板の板厚は、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜１．３ｍｍであることがより好ましく、０．４ｍｍ〜１．３ｍｍであることがさらに好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍであることがさらに好ましく、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであることが特に好ましい。
【０１０６】
（圧縮応力値）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスに形成される圧縮応力値が１４０ＭＰａ以上であることが好ましく、３００ＭＰａ以上であることが好ましく、４００ＭＰａ以上であることがより好ましく、５００ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、６００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。圧縮応力値を１４０ＭＰａ以上、より好ましくは３００ＭＰａ以上とすることで、カバーガラス１０，１００は、例えばディスプレイなどを保護するために十分な強度を得ることができる。なお、圧縮応力値が高いほどガラスの強度は向上するが、強化されたガラスが破損した際の衝撃も大きくなる。本実施形態の化学強化されたカバーガラス１０は、圧縮応力値が９５０ＭＰａ以下であることが好ましく、８００ＭＰａ以下あることがより好ましく、７５０ＭＰａ以下であることがより好ましく、７００ＭＰａ以下であることがより一層好ましい。なお、本実施形態の化学強化されたカバーガラス１０は、圧縮応力値が１４０ＭＰａ〜９５０ＭＰａであり、３００ＭＰａ〜９５０ＭＰａであることが好ましく、４００ＭＰａ〜９００ＭＰａであることがより好ましく、４００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましく、５００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましい。
【０１０７】
（圧縮層深さ）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスは、圧縮層深さが１５〜９０μｍであり、２０〜８５μｍであることが好ましく、２５〜８０μｍであることがより好ましく、３０〜７０μｍであることがさらに好ましく、３０〜５０μｍであることがさらに好ましい。
【０１０８】
なお、近年カバーガラスは軽量化のために薄板化の傾向にあるが、これに伴い、圧縮応力層の深さが薄いものの、所定値以上の圧縮応力値を有することが求められている。具体的には、カバーガラスの板厚が０．２〜１．３ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが２０〜８５μｍ、圧縮応力値が３００ＭＰａ〜９５０ＭＰａであることが好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜１．３ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが２５〜８０μｍ、圧縮応力値が４００ＭＰａ〜９００ＭＰａであることがさらに好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜０．８ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが３０〜７０μｍ、圧縮応力値が４００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましく、カバーガラスの板厚が０．４〜０．６ｍｍであり、かつ圧縮応力層の深さが３０〜５０μｍ、圧縮応力値が５００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがさらに好ましい。
【０１０９】
（液相粘度）
第１実施形態及び第２実施形態のカバーガラス１０，１００を構成するガラスは、液相粘度が１６０kpoise以上であり、３００kpoise以上であることが好ましく、４００kpoise以上であることがより好ましく、５００kpoise以上であることがさらに好ましい。液相粘度が１６０kpoise以上であると、ダウンドロー法に好適となり、製造コストも低減することが可能となる。
なお、ダウンドロー法（特に、オーバーフローダウンドロー法）で安定して製造を行うためには、液相粘度が１６０kpoise以上であり、失透温度（液相温度）が１２００℃以下であるとよい。失透の発生を抑制しつつ、より安定して化学強化したガラス基板やカバーガラスの製造を行うためには、液相粘度が３００kpoise以上であり、かつ失透温度（液相温度）が１０９０℃未満であることが好ましく、液相粘度が４００kpoise以上であり、かつ失透温度（液相温度）が１０５０℃以下であることがより好ましい。
【実施例】
【０１１０】
次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【０１１１】
（第１実施形態におけるガラスの作製）
まず、下記表１及び表２（サンプル１〜２８）、ならびに下記表３及び表４（サンプル２９〜３３）に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、硫酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムを用いてガラス原料（バッチ）を調合した。調合したバッチを、白金ルツボを用いて１５５０℃で４時間保持して電気炉内で加熱して溶融ガラスとし、それを炉外で鉄板上に流し出し冷却してガラスブロックとした。このガラスを電気炉中、６００℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷してガラス物性評価用の試料ガラスとした。
上述したように得られた試料ガラスについて、失透温度、歪点、熱膨張係数、ガラス転移温度、高温粘性、エッチングレートを評価した。
【０１１２】
【表１】
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
（失透温度の評価）
試料ガラスを粉砕し、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れ、８００〜１２００℃の温度勾配を持った電気炉内に２４時間保持した後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を４０倍の光学顕微鏡にて観察し、失透が観察された最高温度を失透温度とした。
【０１１７】
（歪点の評価）
歪点Ｐｓは、試料ガラスを３ｍｍ角、長さ５５ｍｍの角柱形状に切断・研削加工し、ビーム曲げ測定装置（東京工業株式会社製）を用いて測定した。ビーム曲げ法（ＡＳＴＭ Ｃ−５９８）に従い、歪点を計算により求めた。
【０１１８】
（熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇの評価）
試料ガラスをφ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工し、示差熱膨張計（Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ２ ＴＭＡ８３１０）を用いて、熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇを測定した。熱膨張係数の測定結果より、１００〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数を算出した。
【０１１９】
（密度の評価）
密度は、アルキメデス法によって測定した。
【０１２０】
（高温粘性の評価）
試料ガラスを１６００℃で４時間溶融・泡抜し、試料引き下げ式自動測定粘度測定装置を用いて高温粘性を測定した。より詳細には、溶融した試料ガラス中に白金球を吊るし、容器ごと試料を引き下げる時に球にかかる粘性抵抗を荷重として測定することにより、試料の粘度を求めた。下記表５，６にはガラスの粘度が２００ｄＰａ・ｓであるときの温度を記載した。
【０１２１】
（エッチングレートの評価）
試料ガラスを２０〜５０ｍｍ×２０〜４０ｍｍ×０．７ｍｍの大きさに切断・研削・研磨し、シート状サンプルを作製した。シート状サンプル洗浄後、容器に入れたＨＦ４００ｍｌ（濃度１０質量％ 温度２２℃）にシート状サンプルを、２０分浸漬した。水洗した後に、試験前後の厚み及び質量を測定し、試料ガラスのエッチングレートを算出した。
【０１２２】
（化学強化処理）
次に、洗浄を終えた試料ガラスを４００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約２．５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンとイオン交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した、強化ガラスを得た。なお、サンプル４，７，９〜１０については、５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して化学強化をおこなった。
【０１２３】
（圧縮応力値の評価）
上記のようにして得られた強化ガラスについて、表面応力計（ルケオＦＳＭ−６０００ＬＥ）で干渉縞の本数とその間隔を観察し、ガラス表面近傍の圧縮応力層の圧縮応力値と圧縮応力層の厚みを算出した。算出に際し、各試料の屈折率（ｎｄ）を１．５０、光弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。なお、サンプル４，７，９〜１０については、各試料の屈折率（ｎｄ）を１．５２とした。
【０１２４】
表１および表２に示す第１実施形態のサンプル１〜２８、および、表３および表４に示す第１実施形態のサンプル２９〜３３の特性は以下の表５，６のように得られた。
【０１２５】
【表５】
【０１２６】
【表６】
【０１２７】
表１，２に示すサンプル１〜２８および表３，４に示すサンプル２９〜３３について、表５，６に示すエッチングレートを縦軸に、上述したＸ−１／２・Ｙ（ＸはＳｉＯ2の含有率、ＹはＡｌ2Ｏ3の含有率）を横軸にとった散布図を作成した。図３は作成した散布図を示す。明らかなように、エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙの値を低くすることにより、増加する。エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下の領域では、大きな変化は見られない。このため、エッチングレートを３．７μｍ／分以上にするには、Ｘ−１／２・Ｙは５７．５％以下にすることが好ましい。しかし、Ｙの値を大きくして、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下としても、エッチングレートはそれ以上向上しないことに加え、失透温度が高くなるため耐失透性が低下する。この点から、Ｘ−１／２・Ｙの値の下限は４５％であることが好ましい。
【０１２８】
（連続式によるガラス基板の製造例）
ガラス基板がサンプル４（表１、２参照）に示す組成となるよう調合したガラス原料を、耐火煉瓦製の熔解槽と白金製の攪拌槽などを備えた連続熔解装置を用いて、１５２０℃で熔解し、１５５０℃で清澄、１３５０℃で攪拌した後にダウンドロー法により厚さ０．７ｍｍの薄板状に加工し、化学強化用ガラス基板を得た。また、以下のような方法で、エッチング及び化学強化を行った。
まず、作製された化学強化用ガラス基板を試料ガラス基板として、この基板の両主表面上に、メッシュスクリーン印刷法によりカバーガラス形状のフェノール系熱硬化性樹脂パターンを厚さ２０μｍで形成し、このフェノール系熱硬化性樹脂パターンに対して２００℃で１５分のベーキング処理を施した。フェノール系熱硬化樹脂パターンをマスクにして、エッチャントとしてフッ酸（１５質量％）と硫酸（２４質量％）の混酸水溶液（４０℃）を用いて、試料ガラスを両主表面側から被エッチング領域をエッチングして所定の形状に切り抜いた。その後、ＮａＯＨ溶液を用いてガラス上に残存したフェノール系熱硬化樹脂を溶解させてガラスから剥離し、リンス処理を行った。
続いて、洗浄を終えた試料ガラス基板を５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して、ガラス表層のＮａイオンを、前記処理浴中のＫイオンとイオン交換させ、化学強化した。化学強化を終えた試料ガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した。
その結果、品質も良好であり、エッチングレートも３．７μｍ／分以上に向上したガラス基板を得ることができた。
【０１２９】
（第２実施形態におけるガラスの作製）
まず、下記表７及び表８（サンプル３４〜６２）、ならびに下記表９及び表１０（サンプル６３〜７６）に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、硫酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムを用いてガラス原料（バッチ）を調合した。調合したバッチを、白金ルツボを用いて１５５０℃で４時間保持して電気炉内で加熱して熔融ガラスとし、それを炉外で鉄板上に流し出し冷却してガラスブロックとした。このガラスブロックを電気炉中、６００℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷して得られたガラスブロックを切断、研磨などの機械加工を施し、５０×４０ｍｍ、厚み約０．７ｍｍの試料ガラスとした。上述したように得られたガラス基板について、失透温度（Ｔｌ）、エッチングレート、ガラス転移温度（Ｔｇ）、平均線熱膨張係数、密度、圧縮応力値、表面圧縮層深さ、加工精度を評価した。
【０１３０】
【表７】
【０１３１】
【表８】
【０１３２】
【表９】
【０１３３】
【表１０】
【０１３４】
（失透温度の評価）
試料ガラスを粉砕し、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れ、８００〜１２００℃の温度勾配を持った電気炉内に２４時間保持した後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を４０倍の光学顕微鏡にて観察し、失透が観察された最高温度を失透温度とした。
【０１３５】
（エッチングレートの評価）
試料ガラスを洗浄後、容器に入れたＨＦ４００ｍｌ（濃度１０質量％ 温度２２℃）に２０分浸漬した。水洗した後に、試験前後の厚み及び質量を測定し、ガラス基板のエッチングレートを算出した。
【０１３６】
（エッチングを含む形状加工精度の評価）
さらに、図４（ａ）に示すように、機械加工を施した化学強化処理前のガラス基板であるガラス２０を２枚重ね、その両側のそれぞれにダミーガラス２２を３枚重ねてエッチングを行った。エッチング後のガラス端面のエッチング面を光学顕微鏡で観察した。
観察としては、図４（ａ）に示すように長辺のガラス端面を２００倍に拡大して目視観察をする観察Ａと、ガラス基板を短辺の中央部分を短辺に対し垂直に割った後に、図４（ｂ）に示すように短辺のガラス端面を２００倍に拡大して目視観察をする観察Ｂとを行った。観察Ａおよび観察Ｂにおいて略均一にエッチングされている場合良好と評価し、観察Ａおよび観察Ｂの一方のみにおいて略均一にエッチングされ他方が不均一な場合可と評価し、観察Ａおよび観察Ｂにおいて不均一にエッチングされている場合不可と評価した。例えば図５（ａ）に示すようなサンプルの像の場合、不可と評価され、図５（ｂ）に示すようなサンプルの像の場合、良好と評価される。図５（ａ）に示すサンプルの像では、ガラス端面が析出した析出物により凹凸を成して平滑な端面となっていない。このため、光学顕微鏡では、図５（ａ）に示すサンプルの観察Ａにおける像は、ガラス端面の平滑な面で光が鏡面反射する白い領域と、析出物による凹凸で光が拡散反射する黒い領域とが入り組んで混在している。図５（ａ）に示すサンプルの観察Ｂにおける像においても、凹状の断面形状を有する。これに対して、図５（ｂ）に示すサンプルにおける像は、観察ＡであれＢであれ、白い領域と黒い領域が明確な境界により分けられている。これより、図５（ｂ）に像を示すサンプルは、エッチングによる加工精度が高いと言える。
【０１３７】
（熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇの評価）
試料ガラスをφ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工し、示差熱膨張計（Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ２ ＴＭＡ８３１０）を用いて、熱膨張係数及びガラス転移温度Ｔｇを測定した。熱膨張係数の測定結果より、１００〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数を算出した。
【０１３８】
（密度）
密度は、アルキメデス法によって測定した。
【０１３９】
（化学強化処理）
次に、洗浄を終えた試料ガラスを４００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約２．５時間浸漬して、ガラス表層部のＮａ＋イオンを、前記処理浴中のＫ＋イオンと交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した、強化ガラスを得た。なお、サンプル３７，４０，４２，５２については、５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して化学強化をおこなった。
【０１４０】
（圧縮応力値と圧縮応力層の厚さ（深さ）の評価）
さらに、上記のようにして得られた強化ガラスについて、表面応力計（有限会社折原製作所ＦＳＭ−６０００ＬＥ）で干渉縞の本数とその間隔を観察し、ガラス表面近傍の圧縮応力層の圧縮応力値と圧縮応力層の厚さ（深さ）を算出した。算出に際し、各強化ガラスの屈折率（ｎｄ）は、屈折率計測計（株式会社島津デバイス製造 KPR-200）により計測した値を用いた。なお、ここでは光弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］として圧縮応力値を算出した。
【０１４１】
表７および表８に示す第２実施形態のサンプル３４〜６２、および、表９および表１０に示す第２実施形態のサンプル５３〜７６の評価結果及びその他の特性は以下の表１１，１２のように得られた。
【０１４２】
【表１１】
【０１４３】
【表１２】
【０１４４】
表１１，１２の比較より、ＣａＯが２．６％以下含むサンプル３４，３５、さらには、実質的にＣａＯを含まないサンプル３６〜６２は、ガラス基板のエッチングによる加工精度が高いことがわかる。なお、表１１，１２における「加工精度」は、機械加工後のガラス基板のガラス端面をエッチングしたときの評価であるが、図１に示すような形状にガラス基板を形状加工するためにエッチングを行うときの加工精度の評価は、機械加工後のガラス基板のガラス端面をエッチングしたときの評価と、同様の評価傾向となる。すなわち、ＣａＯが２．６％以下含むサンプル３４，３５、さらには、実質的にＣａＯを含まないサンプル３６〜６２は、形状加工を行ってもその加工精度は高いと言える。
表７，８に示すサンプル３４〜６２および表９，１０に示すサンプル６３〜７６について、表１１，１２に示すエッチングレートを縦軸に、上述したＸ−１／２・Ｙ（ＸはＳｉＯ2の含有率、ＹはＡｌ2Ｏ3の含有率）を横軸にとった散布図を作成した。図６は作成した散布図を示す。明らかなように、エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙの値を低くすることにより、増加する。エッチングレートは、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下の領域では、大きな変化は見られない。このため、エッチングレートを３．７μｍ／分以上にするには、Ｘ−１／２・Ｙは５７．５％以下にすることが好ましい。しかし、Ｙの値を大きくして、Ｘ−１／２・Ｙが５２％以下としても、エッチングレートはそれ以上向上しないことに加え、失透温度が高くなるため耐失透性が低下する。この点から、Ｘ−１／２・Ｙの値の下限は４５％であることが好ましい。
【０１４５】
（連続式によるガラス基板の製造例）
ガラス基板がサンプル３６（表７，８参照）に示す組成となるよう調合したガラス原料を、耐火煉瓦製の熔解槽と白金製の攪拌槽などを備えた連続熔解装置を用いて、１５２０℃で熔解し、１５５０℃で清澄、１３５０℃で攪拌した後にダウンドロー法により厚さ０．７ｍｍの薄板状に加工し、ガラス基板を得た。また、以下のような方法で、エッチング及び化学強化を行った。
まず、作製されたガラス基板の両主表面上に、メッシュスクリーン印刷法によりカバーガラス形状のフェノール系熱硬化性樹脂パターンを厚さ２０μｍで形成し、このフェノール系熱硬化性樹脂パターンに対して２００℃で１５分のベーキング処理を施した。フェノール系熱硬化樹脂パターンをマスクにして、エッチャントとしてフッ酸（１５質量％）と硫酸（２４質量％）の混酸水溶液（４０℃）を用いて、ガラス基板を両主表面側から被エッチング領域をエッチングして所定の形状に切り抜いた。その後、ＮａＯＨ溶液を用いてガラス表面に残存したフェノール系熱硬化樹脂を溶解させてガラス基板から剥離し、リンス処理を行った。
続いて、洗浄を終えたガラス基板を５００℃に保ったＫＮＯ３１００％の処理浴中に約５時間浸漬して、ガラス表層のＮａイオンを、前記処理浴中のＫイオンと交換させ、化学強化した。化学強化を終えたガラス基板は、洗浄槽に順次浸漬して洗浄し、乾燥した。
その結果、形状精度が良好なカバーガラスを得ることができた。
【０１４６】
以上のように、第１実施形態のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、エッチングレートを上げることができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。また、第２実施形態のカバーガラスの製造方法およびカバーガラスによれば、複雑な形状であっても、形状精度の高いカバーガラスを形成することができるので、カバーガラスの生産効率を向上することができる。
【０１４７】
以上、本発明のカバーガラス及びカバーガラスの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバーガラスの製造方法であって、
ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含むガラス基板をエッチングして、形状加工を行う工程と、
形状加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する、カバーガラスの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基板は、成分としてさらに、ＣａＯを０〜２．６質量％含む、請求項１に記載のがバーガラスの製造方法。
【請求項３】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１または２に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項４】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項３に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングは、ケミカルエッチングである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項６】
カバーガラスの製造方法であって、
板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む前記ガラス基板の形状加工を行う工程と、
少なくとも形状加工した前記ガラス基板の端面を、ケミカルエッチングにより加工する工程と、
加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する、カバーガラスの製造方法。
【請求項７】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項６に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項８】
カバーガラスであって、
前記カバーガラスは、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板であり、
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、およびＬｉ２Ｏを０〜８質量％未満含み、
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する、カバーガラス。
【請求項９】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項８に記載のカバーガラス。
【請求項１０】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項９に記載のカバーガラス。
【請求項１１】
前記カバーガラスの端面に圧縮応力層が形成されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【請求項１２】
カバーガラスであって、
前記カバーガラスは、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するようにガラス基板を化学強化した板状のガラス基板であり、
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む、カバーガラス。
【請求項１３】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１２に記載のカバーガラス。
【請求項１４】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項１３に記載のカバーガラス。
【請求項１５】
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【請求項１６】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１５に記載のカバーガラス。
【請求項１７】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項１６に記載のカバーガラス。
【請求項１８】
前記ガラス基板は、ダウンドロー法により板状に成形される、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載に記載のカバーガラス。
【請求項１９】
前記カバーガラスの端面に圧縮応力層が形成されている、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【請求項１】
カバーガラスの製造方法であって、
ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、および、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満含むガラス基板をエッチングして、形状加工を行う工程と、
形状加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する、カバーガラスの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基板は、成分としてさらに、ＣａＯを０〜２．６質量％含む、請求項１に記載のがバーガラスの製造方法。
【請求項３】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１または２に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項４】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項３に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングは、ケミカルエッチングである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項６】
カバーガラスの製造方法であって、
板状に成形されたガラス基板であって、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む前記ガラス基板の形状加工を行う工程と、
少なくとも形状加工した前記ガラス基板の端面を、ケミカルエッチングにより加工する工程と、
加工された前記ガラス基板に化学強化を施して圧縮応力層を形成する工程と、を有する、カバーガラスの製造方法。
【請求項７】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項６に記載のカバーガラスの製造方法。
【請求項８】
カバーガラスであって、
前記カバーガラスは、ダウンドロー法により板状に成形されたガラス基板であって、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するように前記ガラス基板を化学強化した板状のガラス基板であり、
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、およびＬｉ２Ｏを０〜８質量％未満含み、
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する、カバーガラス。
【請求項９】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項８に記載のカバーガラス。
【請求項１０】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項９に記載のカバーガラス。
【請求項１１】
前記カバーガラスの端面に圧縮応力層が形成されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【請求項１２】
カバーガラスであって、
前記カバーガラスは、エッチングで形状加工し、かつ、ガラス主表面に圧縮応力層を有するようにガラス基板を化学強化した板状のガラス基板であり、
前記ガラス基板は、成分としてＳｉＯ２を５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２０質量％、Ｎａ２Ｏを６〜３０質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜８質量％未満、およびＣａＯを０〜２．６質量％含む、カバーガラス。
【請求項１３】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１２に記載のカバーガラス。
【請求項１４】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項１３に記載のカバーガラス。
【請求項１５】
前記ガラス基板は、濃度１０質量％のフッ化水素を含む２２℃のエッチング環境で、３．７μｍ／分以上のエッチングレートのエッチング特性を有する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【請求項１６】
前記ＳｉＯ２の含有率をＸ質量％とし、前記Ａｌ２Ｏ３の含有率をＹ質量％としたとき、Ｘ−１／２・Ｙが５７．５質量％以下である、請求項１５に記載のカバーガラス。
【請求項１７】
前記Ｘ−１／２・Ｙが４５質量％以上である、請求項１６に記載のカバーガラス。
【請求項１８】
前記ガラス基板は、ダウンドロー法により板状に成形される、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載に記載のカバーガラス。
【請求項１９】
前記カバーガラスの端面に圧縮応力層が形成されている、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載のカバーガラス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４８９５５（Ｐ２０１２−１４８９５５Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５６７９（Ｐ２０１１−２１５６７９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５９８０５５９１０）ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 (81)
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５９８０５５９１０）ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 (81)
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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