JPH05139787A - 感光性ガラスの加工方法 - Google Patents

感光性ガラスの加工方法

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JPH05139787A
JPH05139787A JP30344391A JP30344391A JPH05139787A JP H05139787 A JPH05139787 A JP H05139787A JP 30344391 A JP30344391 A JP 30344391A JP 30344391 A JP30344391 A JP 30344391A JP H05139787 A JPH05139787 A JP H05139787A
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JP
Japan
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photosensitive glass
laser
exposure
etching
exposing
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JP30344391A
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English (en)
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Yoshihiro Kondo
宣裕 近藤
Hirokazu Ono
裕和 大野
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Seikosha KK
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Seikosha KK
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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
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • 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
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/04Compositions for glass with special properties for photosensitive glass

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング面を滑らかにし、エッチング面よ
り第2の露光を行って三次元的な加工を可能にする。 【構成】 第1の露光工程として、感光性ガラス板10の
上方にエキシマレーザー発振器を配置して、XeClエ
キシマレーザーを露光マスクを介して感光性ガラス板の
表面10aに照射する。レーザーは感光性ガラスの感度波
長域を含むパルス発振制御型のレーザーを用い、レーザ
ーの1パルス当りのエネルギー強度を80mJ/cm2 とし、
2パルス程度照射し、総露光量を160mJ/cm2 程度と
した。これを熱処理,エッチングして溝部12を形成す
る。第2の露光工程として、上方にエキシマレーザー発
振器3を配置し、光ファイバ4を介して溝部12の壁面12
bにレーザーを導入して露光し、横方向に露光部13を形
成する。これを熱処理,エッチングして溝部を形成す
る。板厚方向の溝部12とこの溝部と直角方向の溝部との
三次元的な形状をエッチング加工により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、感光性ガラスをエッチ
ングにより加工する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、感光性ガラスにエッチングにより
加工を施し、インクジェットプリンタヘッドなど微細な
形状を形成する方法がある。この方法は、紫外線ランプ
等の光源により感光性ガラスの所望の部分を露光し(露
光工程)、感光性ガラスを500〜700℃に加熱して
露光部を結晶化させ(熱現像工程)、結晶化した露光部
をエッチング液(フッ化水素酸溶液)により溶解させて
除去する(エッチング工程)方法である。なお、紫外線
ランプとしては、高圧水銀ランプなどが用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、10
μm /min 程度の高速のエッチングで、かつ露光光源と
してレーザーを用いると2μm 程度の微細な加工も可能
であり、マイクロマシーンなどへの応用が期待されてい
るが、上記の従来の方法では、孔や溝などの加工はでき
たが、三次元的な複雑な形状の加工はできず、感光性ガ
ラスの用途を狭める原因となっていた。
【0004】そこで本発明の目的は、三次元的な複雑な
形状の加工を可能にし、感光性ガラスの用途をマイクロ
マシーンなどへも広げることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の感光性ガラスの加工方法は感光性ガラスをレ
ーザーによって所定のパターンに露光する露光工程と、
露光部を結晶化する熱現像工程と、結晶部を除去するエ
ッチング工程を経て、上記感光性ガラスに上記パターン
に対応した溝を形成する加工方法であって、露光工程は
第1及び第2の露光工程を含み、少なくとも第1の露光
工程は、露光手段として感光性ガラスの感度波長域を含
むパルス発振制御型のレーザーを用い、第2の露光工程
は、第1の露光工程による露光部を熱現像し、エッチン
グした後のエッチング面より露光するものであることを
特徴としている。
【0006】上記のレーザーは、XeClエキシマレー
ザーが望ましい。
【0007】上記の第1の露光工程の露光深さは、感光
性ガラスを露光方向に貫通しない深さであってもよい。
【0008】更に、上記の第2の露光工程は、第1の露
光工程の露光方向と異なる方向に、光学系を使用して露
光すると露光が容易になる。
【0009】図7に感光性ガラスの透過率と相対露光感
度を示す。例えば感光性ガラスの感度波長域の308nm
の発振波長を持つXeClエキシマレーザを使用する場
合、図7からかわるように感光性ガラスの透過率は約3
0%である。よって感光性ガラス板の裏面に及ぶ総露光
量は表面の30%である。
【0010】よって裏面ではエッチングを受けやすい結
晶部を形成するのに必要な総露光量に達しない。
【0011】よって露光量を決定し所定の深さだけエッ
チングを受けやすい結晶部を形成することができる。
【0012】感光性ガラスをレーザーで露光し熱現像し
露光部を結晶化し結晶部を非結晶部が露出するまでエッ
チングすると、エッチング面が滑らかになり、第1のエ
ッチングによるエッチング面より第2の露光を行って、
三次元的な形状を作ることが可能となった。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1に示すように、第1の露光工程では、
板厚2mmの感光性ガラス板10の表面10aを研磨し、
上方にレーザー発振器1を配置して、レーザー1aを露
光マスク2を介して感光性ガラス板の表面10aに照射
する。露光マスク2には感光性ガラス板10の表面に形
成される溝などの形状の露光パターン2aと、その他の
部分に遮光部2bとが形成してある。
【0014】使用されるレーザーとしては、感光性ガラ
スの感度波長域150〜400nmを含むパルス発振制御
型のレーザーが選ばれ、この例では、308nmの発振波
長を持つXeClエキシマレーザーを使用した。またこ
の露光の際のXeClエキシマレーザーの1パルス当り
のエネルギー強度は、80mJ/cm2 とし、2パルス程度
照射し、総露光量を160mJ/cm2 程度与えた。
【0015】この照射によって感光性ガラス板10の表
面10aには、露光パターン2aに対応した露光部11
が形成されるが、この露光部11は総露光量が少ないの
で、感光性ガラス板10を露光方向に裏面10bまで貫
通するに至らず、所定の露光の深さまでに止まる。
【0016】図2に示すように、感光性ガラス板10を
500〜700℃程度の高温に加熱し、露光部11を結
晶化する熱現像を行って、結晶部11aを形成する。結
晶部11aの下方は非結晶部11bである。
【0017】次に図3に示すように、この感光性ガラス
板10にフッ化水素酸(HF)6%溶液を25℃の液温
に保ったエッチング液を用いて、シャワー圧力3kgf/
cm2でエッチングを行い、結晶部11aを溶解除去させ
て溝部12を形成する。溝部12の底面12a及び壁面
12b,12bは、いずれも非結晶部が露出した滑らか
なエッチング面である。
【0018】次に図4に示すように、この滑らかなエッ
チング面である壁面12bから露光する第2の露光工程
を行う。感光性ガラス板10の上方に別のレーザー発振
器3を配置し、発射するレーザーを光ファイバ4により
所望の露光位置(この例では壁面12b)に導入する。
使用されるレーザーは上記と同じ308nmの発振波長を
持つXeClエキシマレーザーで、1パルス当りのエネ
ルギー強度は80mJ/cm2 とし、2パルス程度照射し、
総露光量を160mJ/cm2 程度与えた。第2の露光工程
の露光方向は、第1の露光工程の露光方向と直角方向で
あり、この照射によって感光性ガラス板10に形成した
溝12の壁面12bから、総露光量に対応した深さに露
光部13が形成されるが、総露光量が少ないので、所定
の深さまでに止まり、露光方向に所定の深さより遠い部
分には露光部は形成されない。
【0019】図5に示すように、感光性ガラス板10を
500〜700℃程度の高温に加熱し、露光部13を結
晶化する熱現像を行って、結晶部13aを形成する。結
晶部13aの右方は非結晶部13bである。
【0020】次に図6に示すように、上記と同様のエッ
チングを行い、結晶部13aを溶解除去させて溝部14
を形成する。溝部14の底面14a及び周面14bは、
いずれも非結晶部が露出した滑らかなエッチング面であ
る。すなわち2回の露光,熱現像,エッチングにより、
感光性ガラス板10の板厚方向の溝部12と、この溝部
12と直角方向の溝部14とが形成された。
【0021】第1及び第2のエッチング工程では、結晶
部11aまたは13aの下方または右方の非結晶部11
b,13bもエッチングされるが、そのエッチング速度
は結晶部の20分の1程度であるので、このエッチング
深さをも予め考慮して総露光量を定めれば良い。
【0022】上記実施例においては、レーザーとしてX
eClエキシマレーザーを用いているが、その他にもX
eF(発振波長351nm),KrF(発振波長248n
m),ArF(発振波長193nm)エキシマレーザー、
2 レーザー(発振波長337nm)等を用いてもよく、
また、Nd +とYAG(イットリウム・アルミニウム・
ガーネット)とを混合したレーザー,色素レーザー,K
rイオンレーザー,Arイオンレーザーまたは銅蒸気レ
ーザーの基本発振波長光を非線形光学素子などにより紫
外域に変換したレーザーを用いてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、感
光性ガラスを露光するのに感光性ガラスの感度波長域を
含むパルス発振制御型のレーザーが用いられるので、滑
らかなエッチング面が得られ、この滑らかなエッチング
面から所望の方向に第2の露光を行うことにより三次元
的な形状をエッチング加工により形成することが可能で
ある。レーザーが用いられるので総露光量の制御が容易
であり、総露光量を選択することによって、所望の露光
の深さにすることができ、底面,周面など全てのエッチ
ング面に非結晶部が現れて滑らかな面なり、所望の位
置,所望の方向に溝を形成することができ、インクジェ
ットプリンタヘッドのインク流路やマイクロマシーンの
加工などに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の露光工程を示す正面図である。
【図2】同上の熱現像工程後の感光性ガラスの正面図で
ある。
【図3】同上のエッチング工程後の感光性ガラスの断面
図である。
【図4】同上の第2の露光工程を示す正面図である。
【図5】同上の熱現像工程後の感光性ガラスの正面図で
ある。
【図6】同上のエッチング工程後の感光性ガラスの断面
図である。
【図7】感光性ガラスの透過率と相対露光感度を示す特
性図である。
【符号の説明】
1a レーザー 4 光学系(光ファイバ) 10 感光性ガラス板 11 第1の露光工程による露光部 12a,12b 第1の露光工程による露光部のエ
ッチング面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光性ガラスをレーザーによって所定の
    パターンに露光する露光工程と、露光部を結晶化する熱
    現像工程と、結晶部を除去するエッチング工程を経て、
    上記感光性ガラスに上記パターンに対応した溝を形成す
    る加工方法であって、 上記露光工程は第1及び第2の露光工程を含み、少なく
    とも上記第1の露光工程は、上記露光手段として上記感
    光性ガラスの感度波長域を含むパルス発振制御型のレー
    ザーを用い、 上記第2の露光工程は、上記第1の露光工程による露光
    部を現像し、エッチングした後のエッチング面より露光
    するものであることを特徴とする感光性ガラスの加工方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記レーザーは、X
    eClエキシマレーザーであることを特徴とする感光性
    ガラスの加工方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、上記第1の
    露光工程の露光深さは、上記感光性ガラスを露光方向に
    貫通しない深さであることを特徴とする感光性ガラスの
    加工方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2または3において、上
    記第2の露光工程は、上記第1の露光工程の露光方向と
    異なる方向に、光学系を使用して露光するものであるこ
    とを特徴とする感光性ガラスの加工方法。
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