JP2001089192A - 石英ガラスエッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング加工方法 - Google Patents

石英ガラスエッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング加工方法

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JP2001089192A
JP2001089192A JP27256599A JP27256599A JP2001089192A JP 2001089192 A JP2001089192 A JP 2001089192A JP 27256599 A JP27256599 A JP 27256599A JP 27256599 A JP27256599 A JP 27256599A JP 2001089192 A JP2001089192 A JP 2001089192A
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JP
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quartz glass
etching
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Koichi Fukuda
宏一 福田
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/38Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal at least one coating being a coating of an organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英ガラスを55%程度の高濃度の弗化水素
酸により数時間に及ぶ長時間に亘って数100μmレベ
ルのエッチング加工を施して加速度計のペンジュラムの
ヒンジ部を構成する様な場合に適用される石英ガラスエ
ッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング加工
方法を提供する。 【解決手段】 石英ガラス1の表面に形成される金属蒸
着層61およびこの金属蒸着層の表面に形成される耐薬
品性有機物膜63の複合層より成る石英ガラスエッチン
グ加工用マスク。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、石英ガラスエッ
チング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング加工方
法関し、特に、石英ガラスを55%程度の高濃度の弗化
水素酸により数時間に及ぶ長時間に亘って数100μm
レベルのエッチング加工を施して加速度計のペンジュラ
ムのヒンジ部を構成する様な場合に適用される石英ガラ
スエッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング
加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例を図2を参照して説明する。図2
(a)は加速度計を下から視たところを示す図であり、
図2(b)は図2(a)の加速度計の断面を示す図であ
る。図2において、1は加速度計が構成される基になっ
た長方形の石英ガラス基板を示す。2は石英ガラス基板
1に形成したペンジュラムである。3はペンジュラム2
を取り囲む枠部である。ペンジュラム2と枠部3とはヒ
ンジ部4により接続されている。即ち、これらペンジュ
ラム2および枠部3は、長方形の石英ガラス基板1にコ
字状貫通溝5を形成すると共に、ヒンジ部4を形成する
ことにより構成される。ヒンジ部4は、図2(b)に示
される如く、石英ガラス基板1下面を加工して切除部7
を形成し厚さを薄くして形成される。ヒンジ部4をこの
通りに形成することにより、ペンジュラム2に作用する
慣性力に起因して枠部3を基準として上下に容易に屈曲
することができる。R1 、R4 はピエゾ抵抗部である。
ピエゾ抵抗部R1 およびR4 はヒンジ部41 表面と枠部
3表面に跨って形成されている。
【0003】加速度計に矢印の向きの加速度が入力され
ると、これに起因してペンジュラム2に矢印の向きの慣
性力が作用する結果、ペンジュラム2は矢印の向きに変
位してヒンジ部4は下向きに屈曲せしめられる。ヒンジ
部4が下向きに屈曲せしめられると、上面に形成されて
いるピエゾ抵抗部R1 およびR4 に引張力が加わる。ピ
エゾ抵抗部R1 およびR4 に引張力が加わったことによ
りこれら抵抗部の抵抗値は変化する。この抵抗値の変化
は入力加速度に比例し、これにより入力加速度を検出す
ることができる。
【0004】以上のペンジュラムを石英ガラス基板にエ
ッチング加工を施して構成する仕方を図3を参照して説
明する。長方形の石英ガラス基板1にエッチング加工を
施してペンジュラム2を構成するには、先ず、石英ガラ
ス基板1の下面に、コ字状貫通溝5が形成されるべき領
域およびヒンジ部4が形成されるべき領域を除いて、エ
ッチングマスク6を形成する。この場合に使用されるエ
ッチングマスク6の材質としては一般に、ワックスの如
き耐薬品性有機物が使用されている。即ち、ペンジュラ
ム2が形成されるべき領域を2’により示し、枠部3が
形成されるべき領域を3’により示すと、これらの領域
2’および3’の表面にワックスの如き耐薬品性有機物
より成るエッチングマスク6が形成される。ヒンジ部4
が形成されるべき領域を4’により示し、コ字状貫通溝
5が形成されるべき領域を5’により示すと、これらの
領域4’および領域5’の表面にエッチングマスクは形
成しない。
【0005】実際に、ペンジュラム2が形成されるべき
領域を2’および枠部3が形成されるべき領域3’のみ
にワックスよりなるエッチングマスクを形成するには、
長方形の石英ガラス基板1の内のエッチングマスクを形
成しない領域4’および領域5’の表面を、形成しよう
とするエッチングマスク6の厚さに匹敵する厚さの被覆
9により、予め被覆しておく。この状態の石英ガラス基
板1を溶融したワックス中に浸漬することにより、被覆
9の形成された領域以外の領域、即ち、ペンジュラム2
が形成されるべき領域を2’および枠部3が形成される
べき領域3’を含んで、石英ガラス基板1の表面および
端面にもワックスが被着成膜される。
【0006】図4を参照して表面にエッチングマスク6
が形成された領域と形成されない領域の境界におけるエ
ッチングついて説明する。図4(a)は石英ガラス基板
1のエッチングマスク6が形成された領域と形成されな
い領域の境界における断面を示す図である。ここで、ペ
ンジュラム2が形成されるべき領域を2’および枠部3
が形成されるべき領域3’を含んで上面および端面にも
ワックスが被着成膜された石英ガラス基板1を、被覆9
を除去してから、55%程度の高濃度の弗化水素酸エッ
チング槽に浸漬し、数時間に亘ってエッチング加工を施
し、切除部7を形成してペンジュラム2を枠部3に接続
する薄肉のヒンジ部4が構成される。図4(b)はエッ
チング加工を施した後の断面を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した通り、ワック
スの如き耐薬品性有機物より成るエッチングマスク6を
使用して石英ガラス基板1を長時間に亘って高濃度の弗
化水素酸によりエッチング加工すると、図4(b)に示
される如く、石英ガラス基板1とこれを覆う耐薬品性有
機物より成るエッチングマスク6の界面において、石英
ガラス基板1が選択的にエッチングされる現象が生起
し、石英ガラス基板1の表面における法線方向のエッチ
ング距離に対してその数倍ないし数10倍に相当するの
距離までサイドエッチング効果が進行する。11はこの
サイドエッチング効果によりエッチング除去されたサイ
ドエッチング部を示す。特に、石英ガラス基板1の内の
エッチング除去される領域とこれに連続する残存すべき
領域の境界において、傾斜が形成されることを許容され
ない場合、以上のエッチング加工を適用することはでき
ない。
【0008】一方、金を使用した金属蒸着層をエッチン
グマスク6として使用すると、耐薬品性有機物より成る
エッチングマスク6を使用する場合と比較して、サイド
エッチング効果は遥かに小さいことが確認されている。
しかし、石英ガラス基板1を数100μm以上もエッチ
ングするに必要とされる55%程度の高濃度の弗化水素
酸による数時間にも及ぶ長時間の過酷なエッチング条件
下においては、金属蒸着層がエッチング中に石英ガラス
基板1の表面から剥離するという問題がある。そして、
金属蒸着層にピンホールが形成されることは避け難く、
このピンホールを介して弗化水素酸エッチング液が浸透
し、保護されるべき石英ガラス基板1の表面が侵食され
る問題もある。
【0009】この発明は、上述の問題を解消した石英ガ
ラスエッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチン
グ加工方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1:石英ガラスの
表面に形成される金属蒸着層およびこの金属蒸着層の表
面に形成される耐薬品性有機物膜の複合層より成る石英
ガラスエッチング加工用マスクを構成した。そして、請
求項2:請求項1に記載される石英ガラスエッチング加
工用マスクにおいて、複合層は金属蒸着層の表面に第2
の金属蒸着層を形成し、第2の金属蒸着層の表面に耐薬
品性有機物膜を形成したものである石英ガラスエッチン
グ加工用マスクを構成した。
【0011】また、請求項3:請求項1および請求項2
に記載される石英ガラスエッチング加工用マスクにおい
て、金属蒸着層はその原材料をクロム或いはチタンと
し、第2の金属蒸着層はその原材料を金或いは銅とした
ものである石英ガラスエッチング加工用マスクを構成し
た。ここで、請求項4:石英ガラス表面の内のエッチン
グを保護されるべき領域に金属蒸着層を形成し、金属蒸
着層の表面に耐薬品性有機物膜を複合形成し、石英ガラ
スを弗化水素酸エッチング液に浸漬する石英ガラスエッ
チング加工方法を構成した。
【0012】そして、請求項5:請求項4に記載される
石英ガラスエッチング加工方法において、金属蒸着層の
表面に第2の金属蒸着層を形成し、第2の金属蒸着層の
表面に耐薬品性有機物膜を形成した石英ガラスエッチン
グ加工方法を構成した。また、請求項6:請求項4およ
び請求項5の内の何れかに記載される石英ガラスエッチ
ング加工方法において、金属蒸着層はその原材料をクロ
ム或いはチタンとし、第2の金属蒸着層はその原材料を
金或いは銅としたものである石英ガラスエッチング加工
方法を構成した。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を説明す
る。この発明は、金属蒸着層の表面に耐薬品性有機物の
薄膜を形成した複合薄膜をエッチングマスクとして使用
して高濃度弗化水素酸をエッチング液とする石英ガラス
のエッチング加工を実施する。以下、図1を参照して具
体的に説明する。図1(a)は石英ガラス基板のエッチ
ングマスクが形成された領域と形成されない領域の境界
における断面を示す図、図1(b)はエッチング加工を
施した後の断面を示す図である。図1において、従来例
における部材と共通する部材には共通する参照符号を付
与している。
【0014】図1(a)を参照するに、61は石英ガラ
ス基板1の表面に形成される第1の金属蒸着層であり、
原材料であるクロム或はチタンを数100A°の膜厚に
成膜したものより成る。62は第2の金属蒸着層であ
り、原材料である金或は銅を第1の金属蒸着層61の表
面に数1000A°の膜厚に成膜したものより成る。こ
こで、第1の金属蒸着層61は、石英ガラス基板1の表
面と第2の金属蒸着層62の表面の間に介在して両表面
に強固にボンディングする接合層として作用する層であ
る。63は耐薬品性有機物層であり、第2の金属蒸着層
62の表面に形成される。耐薬品性有機物層の原材料と
してはワックスが使用される。この発明のエッチングマ
スクは、上述した通り、石英ガラス基板1の表面に形成
される第1の金属蒸着層61、第1の金属蒸着層61の
表面に形成される第2の金属蒸着層62、および第2の
金属蒸着層62の表面に形成される耐薬品性有機物層6
3より成る。
【0015】実際に、以上のエッチングマスク6を形成
するには、長方形の石英ガラス基板1の内のエッチング
マスクを形成しない領域4’の表面を、これから形成し
ようとするエッチングマスク6の厚さに匹敵する厚さの
被覆9により予め被覆しておく。この状態の石英ガラス
基板1のペンジュラム2が形成されるべき領域を2’を
含む表面に一般的な金属蒸着技術を適用して順次に第1
の金属蒸着層61、第2の金属蒸着層62を形成する。
次いで、第1の金属蒸着層61および第2の金属蒸着層
62を形成した状態の石英ガラス基板1を溶融したワッ
クス中に浸漬することにより、被覆9の形成された領域
以外の領域、即ち、ペンジュラム2が形成されるべき領
域を2’を含む石英ガラス基板1の表面および端面にワ
ックス層63が被着成膜される。
【0016】ここで、以上のエッチングマスク6が形成
された石英ガラス基板1を、被覆9を除去してから、5
5%程度の高濃度の弗化水素酸エッチング槽に浸漬し、
数時間に亘ってエッチング加工を施し、切除部7を形成
してペンジュラム2を枠部3に接続する薄肉のヒンジ部
4が構成される。図1(b)はエッチング加工を施した
後の断面を示す。石英ガラス基板1を数100μm以上
エッチング除去するには、エッチング液として55%の
高濃度の弗化水素酸が必要であり、エッチング時間も数
時間を必要とする。
【0017】
【発明の効果】以上の通りであって、エッチングマスク
6を使用してエッチング加工を実施することにより、図
1(b)に示される如く、サイドエッチング部11を従
来例と比較して著しく小さくすることができる。そし
て、エッチングマスク6を第1の金属蒸着層61の表面
に耐薬品性有機物膜を形成した複合層より成るものとす
ることにより、金属蒸着層61に不可避的に形成される
ピンホールを介して高濃度の弗化水素酸エッチング液が
透過して石英ガラス基板1の表面に到達してこれを侵食
する問題はほぼ解消される。
【0018】また、各別に成膜される第1の金属蒸着層
61と第2の金属蒸着層62に連通してピンホールが生
起することは統計的に極く僅かである。従って、金属蒸
着層を第1の金属蒸着層61と第2の金属蒸着層62の
2層を積層することにより、ピンホールを介して高濃度
の弗化水素酸エッチング液が透過して石英ガラス基板1
の表面に到達してこれを侵食する問題はより確実に解消
される。更に、第2の金属蒸着層62の表面をワックス
層の如き耐薬品性有機物層63が被覆しているので、長
時間のエッチングにおいても、第1の金属蒸着層61お
よび第2の金属蒸着層62に形成されるピンホールを介
する高濃度の弗化水素酸エッチング液の透過は一層確実
に阻止される。
【0019】更に、第1の金属蒸着層61および第2の
金属蒸着層62を形成する金属材料の組み合わせを、ク
ロム:金、チタン:金、クロム:銅、チタン:銅とす
る。この組み合わせによる2重の金属蒸着層を構成する
ことにより、クロム、チタンが石英ガラス基板1の表面
とボンディングすると共に、金、銅ともボンディングす
るので、特に高濃度の弗化水素酸エッチング液中におけ
る長時間エッチング加工によっても、金、銅の薄膜が剥
離することはない。
【0020】以上の通りにして、従来は困難であった溶
融石英ガラス基板1の高精度の形状出しを必要とするエ
ッチング加工をも実施することができるに到った。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】加速度計を説明する図。
【図3】エッチング加工工程を説明する図。
【図4】従来例を説明する図。
【符号の説明】
1 石英ガラス基板 2 ペンジュラム 2’ペンジュラムが形成されるべき領域 3 枠部 3’枠部が形成されるべき領域 4 ヒンジ部 4’ヒンジ部が形成されるべき領域 5 コ字状貫通溝 5’コ字状貫通溝が形成されるべき領域 6 エッチングマスク 61 第1の金属蒸着層 62 第2の金属蒸着層 63 耐薬品性有機物層 7 切除部 9 被覆 R1 、R4 ピエゾ抵抗部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英ガラスの表面に形成される金属蒸着
    層およびこの金属蒸着層の表面に形成される耐薬品性有
    機物膜の複合層より成ることを特徴とする石英ガラスエ
    ッチング加工用マスク。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載される石英ガラスエッチ
    ング加工用マスクにおいて、 複合層は金属蒸着層の表面に第2の金属蒸着層を形成
    し、第2の金属蒸着層の表面に耐薬品性有機物膜を形成
    したものであることを特徴とする石英ガラスエッチング
    加工用マスク。
  3. 【請求項3】 請求項1および請求項2に記載される石
    英ガラスエッチング加工用マスクにおいて、 金属蒸着層はその原材料をクロム或いはチタンとし、第
    2の金属蒸着層はその原材料を金或いは銅としたもので
    あることを特徴とする石英ガラスエッチング加工用マス
    ク。
  4. 【請求項4】 石英ガラス表面の内のエッチングを保護
    されるべき領域に金属蒸着層を形成し、金属蒸着層の表
    面に耐薬品性有機物膜を複合形成し、石英ガラスを弗化
    水素酸エッチング液に浸漬することを特徴とする石英ガ
    ラスエッチング加工方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載される石英ガラスエッチ
    ング加工方法において、 金属蒸着層の表面に第2の金属蒸着層を形成し、第2の
    金属蒸着層の表面に耐薬品性有機物膜を形成したことを
    特徴とする石英ガラスエッチング加工方法。
  6. 【請求項6】 請求項4および請求項5の内の何れかに
    記載される石英ガラスエッチング加工方法において、 金属蒸着層はその原材料をクロム或いはチタンとし、第
    2の金属蒸着層はその原材料を金或いは銅としたもので
    あることを特徴とする石英ガラスエッチング加工方法。
JP27256599A 1999-09-27 1999-09-27 石英ガラスエッチング加工用マスクおよび石英ガラスエッチング加工方法 Withdrawn JP2001089192A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114685057A (zh) * 2022-03-30 2022-07-01 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 一种玻璃基板的纳米金属诱导蚀刻方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114685057A (zh) * 2022-03-30 2022-07-01 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 一种玻璃基板的纳米金属诱导蚀刻方法

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