JP6342648B2 - 化学強化ガラス基板の加工方法 - Google Patents
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Description
化学強化ガラス基板に、感光性樹脂組成物からなる塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
塗布膜を位置選択的に露光する露光工程と、
露光された塗布膜を現像して、所望の形状にパターン化されたエッチングマスクを得るエッチングマスク形成工程と、
エッチングマスクを備える化学強化ガラス基板をエッチングするエッチング工程と、
エッチングマスクを化学強化ガラス基板の表面から剥離させる剥離工程と、を含み、
化学強化ガラス基板のエッチングを施される面の、表面から深さ10μmまでの表層のナトリウムとカリウムの元素成分比率合計が、13質量%以下である、化学強化ガラス基板の加工方法に関する。
化学強化ガラス基板とは、表層にナトリウムを含むガラス基板をカリウムを含む溶融塩に接触させることで、ガラス基板の表層に対してナトリウムイオンと、カリウムイオンとのイオン交換を施したものである。強化の程度としてはこのイオン交換処理前よりも処理後の強度が向上しているものであればよく、その強度について特段限定されるものではないが、このイオン交換処理により、ガラス基板表面に圧縮層が形成され、ガラス基板の強度を、例えば、5倍以上に強化することができる。
後述する方法により化学強化ガラス基板を加工する際には、エッチングが行われる。このため、エッチングに先立って、化学強化ガラス基板の表面にはエッチングマスクが形成される。このエッチングマスクは、感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成される。
ポジ型感光性樹脂組成物は、(A1)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、及び(B1)キノンジアジド基含有化合物を少なくとも含有する。
フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「(A)成分」ともいう。)としては、例えば、ポリヒドロキシスチレン系樹脂を用いることができる。ポリヒドロキシスチレン系樹脂は、ヒドロキシスチレンに由来する構成単位を少なくとも有する。
このようにして得られるノボラック樹脂としては、具体的には、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール−ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂等が挙げられる。
(A)成分の含有量は、ポジ型感光性樹脂組成物の固形分に対して50〜95質量%であることが好ましく、60〜90質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
キノンジアジド基含有化合物(以下、「(B)成分」ともいう。)としては、特に限定されないが、フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物と、キノンジアジド基含有スルホン酸との完全エステル化物や部分エステル化物が好ましい。このようなキノンジアジド基含有化合物は、フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物とキノンジアジド基含有スルホン酸とを、ジオキサン等の適当な溶剤中において、トリエタノールアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ等のアルカリの存在下で縮合させ、完全エステル化又は部分エステル化することにより得ることができる。
2,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5−ヒドロキシフェノール、及び2,6−ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール等のリニア型3核体フェノール化合物;1,1−ビス〔3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル〕イソプロパン、ビス[2,5−ジメチル−3−(4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5−ジメチル−3−(4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、ビス[4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、及びビス[2,5−ジメチル−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン等のリニア型4核体フェノール化合物;
2,4−ビス[2−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルベンジル]−6−シクロヘキシルフェノール、2,4−ビス[4−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルベンジル]−6−シクロヘキシルフェノール、及び2,6−ビス[2,5−ジメチル−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシベンジル]−4−メチルフェノール等のリニア型5核体フェノール化合物;
ビス(2,3,−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、2,3,4−トリヒドロキシフェニル−4’−ヒドロキシフェニルメタン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2−(2’,4’−ジヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)−2−(3’−フルオロ−4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジメチルフェニル)プロパン、及び4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール等のビスフェノール型化合物;
1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、及び1−[1−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン等の多核枝分かれ型化合物;
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等の縮合型フェノール化合物;が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、可塑剤としてポリビニルアルキルエーテル(以下、「(C1)成分」ともいう。)を含有していてもよい。可塑剤としてポリビニルアルキルエーテルを含有することにより、ポジ型感光性樹脂組成物のエッチング耐性を向上させることができる。
ポジ型感光性樹脂組成物は、希釈のための有機溶剤(以下、「(S)成分」ともいう。)を含有することが好ましい。
ポジ型感光性樹脂組成物は、所望により、付加的樹脂、安定剤、着色剤、界面活性剤、無機フィラー、シランカップリング剤等を含有していてもよい。
シランカップリング剤としては、従来公知のシランカップリング剤を用いることができるが、含有しないことが好ましい。シランカップリング剤を含有しないことにより、経時安定性を良好なものとすることができる。
第一のネガ型感光性樹脂組成物は、(A)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、(D)架橋剤、及び(E)酸発生剤を少なくとも含有する。
フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「(A)成分」ともいう。)としては、ポジ型感光性樹脂組成物において例示したものを用いることができる。
架橋剤(以下、「(D)成分」ともいう。)としては、特に限定されないが、アミノ化合物、例えばメラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、スクシニルアミド−ホルムアルデヒド樹脂、エチレン尿素−ホルムアルデヒド樹脂等を用いることができる。
酸発生剤(以下、「(E)成分」ともいう。)としては、特に限定されず、従来公知の酸発生剤を用いることができる。
第一のネガ型感光性樹脂組成物は、可塑剤としてポリビニルアルキルエーテル(以下、「(C)成分」ともいう。)を含有していてもよい。可塑剤としてポリビニルアルキルエーテルを含有することにより、第一のネガ型感光性樹脂組成物のエッチング耐性を向上させることができる。このポリビニルアルキルエーテルとしては、ポジ型感光性樹脂組成物において例示したものを用いることができる。
第一のネガ型感光性樹脂組成物は、希釈のための有機溶剤(以下、「(S)成分」ともいう。)を含有することが好ましい。この有機溶剤としては、ポジ型感光性樹脂組成物において例示したものを用いることができる。
〔その他の成分〕
第一のネガ型感光性樹脂組成物は、所望により、付加的樹脂、安定剤、着色剤、界面活性剤、無機フィラー、シランカップリング剤等を含有していてもよい。
第二のネガ型感光性樹脂組成物としては、(F)カルボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂、(G)光重合性化合物、及び(H)光重合開始剤を少なくとも含有する。
(F)カルボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「(F)成分」ともいう。)の好適な例としては、酸基含有アクリル系樹脂が挙げられる。酸基含有アクリル系樹脂としては、エチレン性不飽和酸と、(メタ)アクリル酸のエステル類、ビニル芳香族化合物、アミド系不飽和化合物、ポリオレフィン系化合物等のモノマーから選ばれる1種又は2種以上とを共重合した共重合体を用いることができる。具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、2−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、2−カルボキシプロピル(メタ)アクリレート、(無水)マレイン酸等のエチレン性不飽和酸を必須成分とし、これに、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のエステル類;例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−クロルスチレン等のビニル芳香族化合物;例えば(メタ)アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド等のアミド系不飽和化合物;例えばブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のポリオレフィン系化合物及び(メタ)アクリロニトリル、メチルイソプロペニルケトン、酢酸ビニル、ベオバモノマー(シェル化学製品)、ビニルプロピオネート、ビニルピバレート等のその他のモノマーから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを共重合させた共重合体が挙げられる。
(G)光重合性化合物(以下、「(G)成分」ともいう。)には、単官能化合物と多官能化合物とがある。
(H)光重合開始剤(以下、「(H)成分」ともいう。)としては、特に限定されないが、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、エタノン−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル−3−イル]−1−(o−アセチルオキシム)、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、4−ベンゾイル−4’−メチルジメチルスルフィド、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ−2−エチルヘキシル安息香酸、4−ジメチルアミノ−2−イソアミル安息香酸、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテン、2−メチルチオキサンテン、2−イソプロピルチオキサンテン、2−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、2−メルカプトベンゾイミダール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メトキシフェニル)−イミダゾリル二量体、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、α,α−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、p−メトキシトリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン等が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(H)成分の含有量は、(G)成分の含有量にあわせて適宜調整すればよいが、アルカリ可溶性樹脂(F)100質量部に対して1〜25質量部であることが好ましく、2〜15質量部がより好ましく、5〜15質量部がさらに好ましい。上記の範囲とすることにより、十分な耐熱性、耐薬品性を得ることができ、また塗膜形成能を向上させ、光硬化不良を抑制することができる。
第二のネガ型感光性樹脂組成物は、希釈のための有機溶剤(以下、「(S)成分」ともいう。)を含有することが好ましい。この有機溶剤としては、ポジ型感光性樹脂組成物において例示したものを用いることができる。
〔その他の成分〕
第二のネガ型感光性樹脂組成物は、所望により、付加的樹脂、安定剤、着色剤、界面活性剤、無機フィラー、シランカップリング剤等を含有していてもよい。
化学強化ガラス基板の加工方法は、
前述の化学強化ガラス基板の表面に、感光性樹脂組成物からなる塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
形成された塗布膜を位置選択的に露光する露光工程と、
露光された塗布膜を現像して、所望の形状にパターン化されたエッチングマスクを得るエッチングマスク形成工程と、
エッチングマスクを備える化学強化ガラス基板をエッチングするエッチング工程と、
エッチング工程に次いで、エッチングマスクを前記化学強化ガラス基板の表面から剥離させる剥離工程と、を含む。
以下、各工程について順に説明する。
塗布膜形成工程では、例えば、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置やスピンナー、カーテンフローコーター、スリットコーター等の非接触型塗布装置を用いて、化学強化ガラス基板上に上述した感光性樹脂組成物を塗布して、塗布膜を形成する。形成された塗布膜は、必要に応じて加熱(プレベーク)されてもよい。
露光工程では、遮光パターンを介して紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより、塗布膜を位置選択的に露光する。露光には、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯等の紫外線を発する光源を用いることができる。照射するエネルギー線量は、感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、例えば30〜3000mJ/cm2程度が好ましい。露光には、必要に応じて塗布膜に加熱(PEB)を施してもよい。その場合の加熱条件は、特に限定されないが、例えば80〜150℃で3〜20分間程度である。
エッチングマスク形成工程では、露光工程において位置選択的に露光された塗布膜を、現像液を用いて現像することによりエッチングマスクを得る。現像方法は、特に限定されず、浸漬法、スプレー法、シャワー法、パドル法等を用いることができる。現像液は、感光性樹脂組成物の種類に応じて適宜選択される。現像液としては、例えば0.25〜3質量%の水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、有機アミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエタノールアミン、N―メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。現像時間は、特に限定されないが、例えば1〜120分間程度である。なお、現像液は、25〜40℃程度に加温されていてもよい。現像後に、エッチングマスクに対して加熱(ポストベーク)を施してもよい。加熱条件は、特に限定されないが、例えば70〜300℃で2〜120分間程度である。
エッチングマスクを備える化学強化ガラス基板に対して、エッチング加工が行われる。エッチングによる基板の加工の例としては、基板表面への点状又は線状の凹部の形成、厚さ方向に基板を貫通する貫通孔の形成、基板の切断等が挙げられる。エッチング方法としては、一般的に行われている、エッチング液に浸漬するウェットエッチングが挙げられる。エッチング液としては、フッ酸単独、フッ酸とフッ化アンモニウム、フッ酸と他の酸(塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等)との混酸等が挙げられる。エッチング処理時間は、特に限定されないが、例えば10〜60分間程度である。なお、エッチング液は、25〜60℃程度に加温してもよい。
エッチング工程後に、剥離工程において、エッチングマスクを化学強化ガラス基板の表面から剥離させる。エッチングマスクを化学強化ガラス基板の表面から剥離される方法は特に限定されないが、典型的には、剥離液を用いてエッチングマスクの剥離が行われる。
樹脂80質量部、硫酸バリウム微粒子30質量部、架橋剤10質量部、酸発生剤0.5質量部、及び可塑剤10質量部を、固形分濃度が50質量%となるように有機溶剤中に均一に混合して組成物1を得た。
樹脂としては、m−クレゾールとp−クレゾールを、m−クレゾール/p−クレゾール=60/40(質量比)でホルマリンにより縮合させて得られたクレゾールノボラック樹脂を用いた。当該クレゾールノボラック樹脂の質量平均分子量は5000であった。
架橋剤としては、2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジンを用いた。
酸発生剤としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジンを用いた。
可塑剤としては、ポリビニルメチルエーテル(質量平均分子量:100000)を用いた。
有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた。
アクリル樹脂50質量部、エポキシアクリレート50質量部、光重合性モノマー100質量部、硫酸バリウム微粒子15質量部、シリカ微粒子15質量部、及び光重合開始剤2質量部を、固形分濃度が50質量%となるように有機溶剤中に均一に混合して組成物2を得た。
アクリル樹脂としては、メタクリル酸(MAA)、メタクリル酸メチル(MMA)、及びメタクリル酸イソブチル(iBMA)を、MAA/MMA/iBMA=20/50/30(質量比)の比率で共重合させた共重合体(質量平均分子量:60000)を用いた。
エポキシアクリレートとしては、ビスフェノールA型エポキシアクリレート(質量平均分子量;10000)を用いた。
光重合性モノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いた。
光重合開始剤としては、Irgacure 651(BASF社製)を用いた。
有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた。
処理液1:濃度1質量%の硫酸水溶液に、濃度1質量%の硫酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液2:濃度1質量%の硫酸水溶液。
処理液3:濃度1質量%の塩酸水に、濃度1質量%の塩化ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液4:濃度1質量%の塩酸水。
処理液5:濃度1質量%の硝酸水溶液に、濃度1質量%の硝酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液6:濃度1質量%の硝酸水溶液。
処理液7:濃度1質量%のシュウ酸水溶液に、濃度1質量%のシュウ酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液8:濃度1質量%のシュウ酸水溶液。
処理液9:濃度1質量%の蟻酸水溶液に、濃度1質量%の蟻酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液10:濃度1質量%の蟻酸水溶液。
処理液11:濃度1質量%のクエン酸水溶液に、濃度1質量%のクエン酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液12:濃度1質量%のクエン酸水溶液。
処理液13:濃度1質量%の酢酸水溶液に、濃度1質量%の酢酸ナトリウム水溶液を加えて調製されたpH5の処理液。
処理液14:濃度1質量%の酢酸水溶液。
処理液15:濃度1質量%のp−トルエンスルホン酸水溶液。
処理液16:濃度1質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液。
処理系17:アセチルアセトン。
まず、表面にMo−Al−Mo積層体からなる金属配線のパターンを備える、ビッカース硬度が570kgf/mm2である厚さ0.55mmの化学強化ガラス基板を、表1又は2に記載の種類の処理液に、室温(約23℃)にて、表1又は2に記載の時間浸漬させた。なお、表1又は2に記載の処理液の、実施例で用いた化学強化ガラス基板の表面に対する接触角は概ね5〜10°の範囲内であり、処理液の化学強化ガラス基板の表面に対する濡れ性は良好であった。次いで、化学強化ガラス基板の表面をイオン交換水でリンスした。リンス後、化学強化ガラス基板を乾燥させ、表層のカリウム及びナトリウムの含有量が低減された化学強化ガラス基板を得た。なお、処理液を用いる処理による、化学強化ガラス基板のビッカース硬度の低下は見られなかった。
得られた化学強化ガラス基板について、表面から深さ10μmまでの表層のナトリウム及びカリウムの元素成分比率を、XPS法(X線光電子分光分析法)で測定した。測定された、化学強化ガラス基板の表層のナトリウム及びカリウムの元素成分比率(質量%)を表1及び2に記す。
得られた化学強化ガラス基板の表面に、後述するエッチングマスク耐性の評価方法に従って、感光性樹脂組成物を用いてエッチングマスクを形成した後に、エッチング加工後を施した。
エッチング加工後には、後述する剥離時間の評価方法に従って、化学強化ガラス基板の表面からエッチングマスクを剥離させた。
上記の化学強化ガラス基板の加工方法の過程において、下記の方法に従って、処理液による配線ダメージと、エッチングマスクのエッチング耐性と、エッチングマスクの剥離時間と、エッチングマスクの残渣の量と、エッチングマスクの剥離時の配線ダメージとを評価した。処理液による配線ダメージの評価結果を表1及び表2に記し、エッチングマスク耐性、剥離時間、エッチングマスクの残渣の量、及びエッチングマスクの剥離時の配線ダメージの評価結果を表3及び4に記す。
化学強化ガラス基板として、表層のカリウム及びナトリウムの元素成分比率を低減させる処理を施されていない化学強化ガラス基板を用いることの他は、実施例1〜48と同様にして、化学強化ガラス基板のエッチング加工と、化学強化ガラス基板の表面からのエッチングマスクの剥離とを行った。
上記の化学強化ガラス基板の加工方法の過程において、実施例1〜48と同様にして、処理液による配線ダメージと、エッチングマスクのエッチング耐性と、エッチングマスクの剥離時間と、エッチングマスクの残渣の量と、エッチングマスクの剥離時の配線ダメージとを評価した。処理液による配線ダメージの評価結果を表2に記し、エッチングマスク耐性、剥離時間、エッチングマスクの残渣の量、及びエッチングマスクの剥離時の配線ダメージの評価結果を表4に記す。
以下の方法に従って、表面に金属配線を備える化学強化ガラス基板の表面を、前述の処理液1〜17を用いて処理する際の、金属配線のダメージの程度を評価した。
具体的には、処理液による処理前後の、化学強化ガラス基板表面の金属配線部分のシート抵抗値の変化から、処理後の金属配線の膜厚の減少量(nm)を測定した。測定された金属配線の膜厚の減少量を表1及び2に記す。
以下の方法に従って、化学強化ガラス基板上に形成されたエッチングマスクのエッチング耐性を評価した。
まず、表1又は2に記載の化学強化ガラス基板上に、表1又は2に記載の種類の感光性樹脂組成物を塗布して、膜厚50μmの塗布膜を形成した。形成された塗布膜を、位置選択的に露光した後に現像して、孔径2mmのホールを備えるエッチングマスクを形成した。
エッチングマスク形成後、55℃のエッチング液(組成:フッ化水素酸/硫酸/水=15/15/70(質量比))を用いて、90分間、化学強化ガラス基板を搖動させるエッチング処理を行い、化学強化ガラス基板に貫通孔を形成させた。
エッチング処理後に、エッチングマスクと貫通孔とを観察し、以下の基準に従い、化学強化ガラス基板上に形成されたエッチングマスクのエッチング耐性を評価した。
○:エッチングマスクの剥離と、サイドエッチとが観察されなかった。
△:エッチングマスクの剥離は観察されなかったが、サイドエッチが観察された。
×:エッチングマスクの剥離と、サイドエッチとが観察された。
エッチング耐性の試験後の、エッチングマスクを備える化学強化ガラス基板を、60℃に温められた剥離液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド/ジメチルスルホキシド/プロピレングリコール=2/90/8(質量%))に浸漬し、化学強化ガラス基板からエッチングマスクを剥離させた。浸漬開始時から、化学強化ガラス基板の表面からエッチングマスクが剥離された時までの時間を計測した。剥離完了の時間は、目視にて判断した。計測されたエッチングマスクの剥離に要した時間に基づいて、以下の基準に従い、各実施例、比較例の剥離時間を評価した。
A:10分以下。
B:10分超、15分以下。
C:15分超、30分以下。
D:30分超、45分以下。
E:45分超。
剥離時間評価において、エッチングマスクを剥離された化学強化ガラス基板の表面について、エッチングマスクの残渣の有無を目視にて観察した。目視観察で残渣が確認されなかった場合、化学強化ガラス基板の表面を、光学顕微鏡を用いて倍率100倍にて観察した。化学強化ガラス基板の、目視観察、及び顕微鏡観察に基づき、以下の基準に従い、各実施例、比較例のエッチングマスク残渣の程度を評価した。
◎:基板表面にエッチングマスク残渣が観察されなかった。
○:顕微鏡観察時に、基板表面にエッチングマスク残渣がわずかに観察された。
×:顕微鏡観察時、又は目視観察時に、基板表面にエッチングマスク残渣が多量に観察された。
以下の方法に従って、剥離液を用いて化学強化ガラス基板の表面からエッチングマスクを剥離させる際の、金属配線のダメージの程度を評価した。
具体的には、上記の剥離時間の評価を行う際の剥離液による処理前後の、化学強化ガラス基板表面の金属配線部分のシート抵抗値の変化から、処理後の金属配線の膜厚の減少量(nm)を測定した。測定された膜厚の減少量から、剥離液による配線ダメージの程度を以下の基準に従って評価した。
○:5nm以下。
×:5nm超。
また、処理液が緩衝化されたものである場合、処理液を用いて化学強化ガラス基板の表面のカリウム及びナトリウムを除去する際の、基板表面の金属配線の腐食が顕著に抑制される。
Claims (5)
- ビッカース硬度が500kgf/mm2以上である化学強化ガラス基板の加工方法であって、
前記化学強化ガラス基板に、感光性樹脂組成物からなる塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
前記塗布膜を位置選択的に露光する露光工程と、
露光された前記塗布膜を現像して、所望の形状にパターン化されたエッチングマスクを得るエッチングマスク形成工程と、
前記エッチングマスクを備える前記化学強化ガラス基板をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングマスクを前記化学強化ガラス基板の表面から剥離させる剥離工程と、を含み、
前記化学強化ガラス基板のエッチングを施される面の、表面から深さ10μmまでの表層のナトリウムとカリウムの元素成分比率合計が、13質量%以下である、化学強化ガラス基板の加工方法。 - 前記感光性樹脂組成物が、水酸基又はカルボキシル基を有する高分子化合物を含む、請求項1に記載の化学強化ガラス基板の加工方法。
- 前記剥離工程において、塩基性化合物と有機溶剤とを含む剥離液を用いる、請求項1又は2に記載の化学強化ガラス基板の加工方法。
- 前記塩基性化合物が含窒素塩基性有機化合物である、請求項3に記載の化学強化ガラス基板の加工方法。
- 前記化学強化ガラス基板が、エッチングを施される面上に金属配線を備えるものであり、前記エッチング工程におけるエッチングが、ガラスが露出している部分に対して行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化学強化ガラス基板の加工方法。
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