JP6403715B2 - 感光性ガラス体の連続的製造 - Google Patents
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Description
Ce3++Ag++hν→Ce4++Ag0 (式I)。
a. 所望のガラスのための原材料の混合物を、特に溶融容器内部に準備するステップ、
b. 該混合物を、特に該容器内部で溶融するステップ、
c. 該溶融物を型中に移動するステップ、
d. 該ガラスを該型内でプレス成形してガラス体とするステップ、
を含み、
前記溶融物は、それを型中に移動する時点で、1000℃を上回る温度を有し、ここで該溶融物は該型中で、990℃〜600℃の温度範囲を15分未満の時間で通り過ぎるように冷やされ、かつ前記ガラスは、Si4+、少なくとも1種の結晶作動体(crystal−agonist)、少なくとも1種の結晶拮抗体(crystal−antagonist)および少なくとも1つの成核剤の組を含み、
− 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
− 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
− 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、かつ
前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85である。
a. 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
b. 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
c. 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、
前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85であり、かつ前記ガラスは、高くても200℃/hの冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの定常冷却に相当する冷却状態を有し、ここで温度T1は、該ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回る、前記ガラス体である。「定常」とは、この文脈においては、ガラスがある一定の温度レベルに保たれることなくT1からT2へと連続的に冷却されることを意味する。特に、それは、実質的に一定な冷却速度での冷却を意味する。T2まで冷却した後に室温へと冷却される限りで、この更なる冷却はまた定常的に行われうるが、T2未満の更なる冷却は決定的なものではない。室温は好ましくは20℃である。
R2O3Si R=アルカリ金属イオン。
・ まずはガラスを溶融させるステップ、
・ 引き続き熱間成形するステップ、
・ 熱間成形の間にガラスを増感するステップ、または引き続き
・ 前記のように引き続き構造化するステップ
を含む。
1. 微細技術における構成要素における、またはその構成要素としての、
2. 微細反応技術における構成要素における、またはその構成要素としての、
3. 電子工学のパッケージングにおける構成要素における、またはその構成要素としての、
4. マイクロ流体構成要素のための、
5. FEDスペーサーにおける、またはFEDスペーサーとしての、
6. バイオテクノロジーのための(例えばタイタープレート)、
7. インターポーザとしての、
8. 三次元構造化可能なアンテナにおける、または三次元構造化可能なアンテナとしての、
使用である。
a. マイクロ流体技術/バイオテクノロジー、例えば
i. ラボオンチップ/臓器チップ、
ii. マイクロミキサー、
iii. マイクロリアクター、
iv. プリンタヘッド、
v. タイタープレート、
iv. チップ電気泳動、
b. 半導体、例えば
i. 論理回路/集積回路、
ii. メモリ、
iii. 接触式イメージセンサ、
iv. 電界発光ディスプレイ(FED)スペーサー、
v. 集積能動素子(IPD)、
vi. コンデンサ、
vii. インダクタ、
viii. 抵抗体
c. センサ、例えば
i. 流量センサ/温度センサ、
ii. ジャイロスコープ/加速度計、
d. 無線周波数微細電子機械システム(RF/MEMS)、例えば
i. アンテナ、
ii. コンデンサ、
iii. フィルタ/デュプレクサ、
iv. スイッチ、
v. オシレータ、
e. 電気通信、例えば
i. 光軸調整チップ、
ii. 光学的導波路、
iii. 光学的相互接続
における基板またはガラス回路基板(GCB)として使用することができる。
ガラスB1を型中でプレス成形することによって、厚さ15mmを有するガラス体を製造した。そのために、溶融物は前記型中で、990℃から600℃の間の温度範囲を11分間以内で通過するように冷却した。引き続いての増感によって、該ガラスを、500℃から240℃への80℃/hの平均冷却速度での冷却に相当する冷却状態に調整した。該ガラスをソーイングし、研削し、そして研磨し、こうして0.5mmの厚さへと調節した。該ガラスの様々な位置で、透過率を280nmの波長で測定した。40の測定を行い、透過率の平均値は30%であった。該ガラスは、透過率の標準偏差が、透過率の平均値のたった約0.4%であるほど均質であった。
ガラス体を、例1に記載されるようにして製造し、露光した。しかしながら、強化温度は、そのエッチング速度に対する影響を調査するために変動させた。最も高いエッチング比は、580℃の強化温度で得られる。
ガラス体を、例1に記載されるようにして製造し、加工した。しかしながら、計画孔径を変動させた。標準偏差は計画孔径とは無関係であることが分かった。
ガラスB2を型中でプレス成形することによって、厚さ45mmを有するガラス体を製造した。そのために、溶融物は前記型中で、990℃から600℃の間の温度範囲を8分間以内で通過するように冷却した。引き続いての増感によって、該ガラスを、550℃から300℃への40℃/hの冷却速度での冷却に相当する冷却状態に調整した。該ガラスは、280nmの波長での50の測定において、透過率の標準偏差が、それぞれの透過率値のたった約0.5%であるほど均質であった。
本発明のガラス体を幾つかの部分に分けて、幾つかの試料を得た。その試料の幾つかは未処理のままにし、比較例として用い、その一方で他の試料は増感ステップに供した。280nmでの透過率における増加は、増感されていない比較例と比べて増感された試料において検出された。透過率の増加は、増感の間の温度T1のレベルと確実に相関していることが判明した。
透過率特性に対するアンチモンの影響を測定するために、アンチモン含量に関してのみ異なる本発明の2種類のガラスを比較した。アンチモン含量は、それぞれ0.15cat%および0.2cat%であった。透過率は、より高いアンチモン含量の場合は、1mmの厚さのガラス体において260nmの波長で1.2%であった。それに対して、驚くべきことに、より低いアンチモン含量の場合は、1mmの厚さのガラス体において260nmでの透過率は、1.9%であることが判明した。紫外領域における透過率のこの増加によって、十分な結晶化のために必要とされる露光時間は、より高いアンチモン含量を有するガラスにおける14分間から、より低いアンチモン含量を有するガラスにおいて5分間にまで低下された。より厚いガラス体では、達成可能な構造深さも、高いアンチモン含量を有するガラスにおける1.7mmから、より低いアンチモン含量を有するガラスにおける3mmにまで増加した。
Claims (18)
- 感光性ガラス体の製造方法であって、
a. 所望のガラスのための原材料の混合物を準備するステップ、
b. 該混合物を溶融するステップ、
c. 該溶融物を型中に移動するステップ、
d. 該ガラスを該型内でプレス成形してガラス体とするステップ、
を含み、
前記溶融物は、それを型中に移動する時点で、1000℃を上回る温度を有し、ここで該溶融物は該型中で、990℃〜600℃の温度範囲を15分未満の時間で通り過ぎるように冷やされ、かつ
前記ガラスは、Si4+、少なくとも1種の結晶作動体、少なくとも1種の結晶拮抗体および少なくとも1つの成核剤の組を含み、
− 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
− 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
− 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、かつ
前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85であり、
前記ガラスは、ステップb.および/またはステップc.の後に、10℃/h〜200℃/hの平均冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの冷却に相当する増感ステップに供され、ここで温度T1は、該ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回り、
前記ガラスは、以下の成分(cat%)
- 前記結晶拮抗体の含量は、最大9cat%である、請求項1に記載の方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、該ガラスは、0.02cat%から0.2cat%の間のSb3+を含む、前記方法。
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法であって、前記ガラスは、前記カチオンに加えてアニオンを含み、ここで、O2-のモル割合は該アニオンに対して少なくとも99%である、前記方法。
- ガラス体であって、
前記ガラス体を構成するガラスは、Si4+、少なくとも1種の結晶作動体、少なくとも1種の結晶拮抗体および少なくとも1つの成核剤の組を含み、
− 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
− 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
− 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、かつ
前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85であり、
前記ガラスは、10℃/h〜200℃/hの平均冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの冷却に相当する冷却状態を有し、ここで温度T1は、該ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回り、
前記ガラスは、以下の成分(cat%)
- 請求項5に記載のガラス体であって、260nmおよび/または280nmの波長での透過率の標準偏差は、透過率のそれぞれの平均値の高くても15%であり、ここで、平均値および標準偏差は、多くとも100の独立して測定された値から決定される、前記ガラス体。
- 請求項5又は6に記載のガラス体の、
− 該ガラス体を紫外光で露光するステップ、
− 露光されたガラス体を強化するステップ、
− 該ガラス体をエッチング溶液により構造化するステップ、
を有するガラスの構造化法における使用。 - 請求項7に記載の使用であって、少なくとも1mmの露光深さを達成できる、前記使用。
- 請求項5又は6に記載のガラス体を露光および強化する工程を含む、結晶化されたガラス体の製造方法。
- 請求項5又は6に記載のガラス体を切断する工程を含むガラスウェハの製造方法であって、1mmのウェハの厚さで280nmの波長での透過率値は、少なくとも8%である、前記ガラスウェハの製造方法。
- 前記ガラス体を構成するガラスは金を含まない、請求項5又は6に記載のガラス体。
- 前記ガラス体を構成するガラスは、260nmおよび/または280nmの波長で透過率の標準偏差が、それぞれの透過率の平均値の、高くても10%であり、平均値および標準偏差は、多くとも100の独立して測定された値から決定される、請求項5、6又は11に記載のガラス体。
- 前記ガラス体を構成するガラスの試料厚さ1mmにおける260nmでの透過率値が、少なくとも0.2%であり、かつ、高くても5%である、請求項5、6、11又は12に記載のガラス体。
- 前記ガラス体を構成するガラスの試料厚さ1mmにおける280nmでの透過率値が、少なくとも8%であり、かつ、高くても30%である、請求項5、6、11、12又は13に記載のガラス体。
- 前記ガラス体を構成するガラスが、546.1nmおよび25℃での屈折率ηd少なくとも1.500を有する、請求項5、6又は11から14までのいずれか1項に記載のガラス体。
- 前記結晶拮抗体の含量は、最大9cat%である、請求項5、6又は11から15までのいずれか1項に記載のガラス体。
- 前記ガラスが、20℃/h〜200℃/hの平均冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの冷却に相当する冷却状態を有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記ガラスが、20℃/h〜150℃/hの平均冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの冷却に相当する冷却状態を有する、請求項17に記載の方法。
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