JPH0664939A - ガラス系素材のエッチング加工方法 - Google Patents

ガラス系素材のエッチング加工方法

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JPH0664939A
JPH0664939A JP24419992A JP24419992A JPH0664939A JP H0664939 A JPH0664939 A JP H0664939A JP 24419992 A JP24419992 A JP 24419992A JP 24419992 A JP24419992 A JP 24419992A JP H0664939 A JPH0664939 A JP H0664939A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 パターンエッヂがシャープでパターン精度の
高い凹凸パターンを与えるガラス系素材へのエッチング
加工方法の提供。 【構成】 ガラス系素材1を新しい室温の反応液6に浸
漬反応させる操作を2〜3回繰り返した後、室温の新し
い反応液6にガラス系素材1を浸漬して100℃付近に
加温しながら反応させた後反応液6を廃棄する操作を、
7〜8回繰り返して、銀鏡反応によりガラス系素材1の
エッチング面の全面に銀皮膜層2を形成し、その表面を
研磨した後、フォトレジスト層3を形成してフォトマス
ク4を通しパターン状に露光し、現像、固化してエッチ
ングパターンを形成する。フッ酸を用いて所望の深さに
エッチングを行い、しかる後フォトレジスト層3と銀皮
膜層2を除去して凹凸パターンを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガラス系素材にフッ酸に
よるエッチングを行って凹凸パターンを形成するエッチ
ング加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス系素材の表面を加工して凹
凸パターンを設ける手段の一つとして、フッ酸がガラス
を腐食する点を利用したエッチング(蝕刻)方法が知ら
れている。上記エッチング方法は、通常形成しようとす
る凹凸パターンに対応するエッチングパターンをエッチ
ング不要の部分に耐フッ酸性の層を形成して、フッ酸を
用いて所望の部分のみ腐食して凹凸パターンを形成する
ものである。上記エッチングパターンの形成方法とし
て、ガラス系素材の表面にフォトレジスト層を形成して
フォトマスクを通しパターン状に露光し、現像、固化し
てエッチングパターンを設ける方法が用いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレジストによるエッチングパターンの形成方法を用
いたエッチングは、レジスト層の耐フッ酸性があまりよ
くないために、エッチングの深さを深く形成しようとす
ると、エッチングパターンの部分がフッ酸により剥離し
てしまうために、パターン幅の太さに係わらず通常せい
ぜい十数μm程度の深さまでしかエッチングを行うこと
が出来ず、特に十μm程度以上のエッチングを行うとパ
ターンエッヂがシャープにならないという問題があっ
た。
【0004】上記欠点を解消するために、レジスト膜の
下にニッケル、銀、クローム等のレジスト膜との密着が
良く、フッ酸に対して長時間耐えうる金属を真空蒸着や
スパッタリングにより設けて、これらの金属薄膜を介し
て上記フォトレジストをパターニングした後、上記金属
薄膜をエッチング、パターン状とし、該パターン状金属
薄膜をガラスエッチング用マスクとしてガラス系素材を
エッチング形成する方法が知られている。しかしこの方
法によっても、金属皮膜を真空蒸着やスパッタリングに
より設けるため、金属皮膜の膜厚が薄すぎてガラスエッ
チング用のフッ酸に充分に耐えられず、エッチング可能
な深さは、パターン幅の太さに係わらずせいぜい十数μ
m止まりであり、又エッヂのキレは良くないものであっ
た。
【0005】また金属皮膜の膜厚を厚くすると、ガラス
エッチング用のフッ酸に充分に耐えるので、エッチング
深さを深くすることはできるが、金属皮膜自体のエッチ
ング速度が遅く、エッチングに時間が掛かるためにパタ
ーン部分がアンダーカット状となり、パターン幅が設計
値を大幅に超えてしまい、精度の高いパターンが得られ
ず、その結果ガラス系素材はパターン幅の設計値を大幅
に超えてエッチングされてしまい、精度の高いパターン
が得られないという問題があった。上記従来の方法によ
れば、ガラス系素材は、エッチングされた深さとパター
ン幅との関係において、通常、〔深さ/パターン幅〕が
0.8程度にまでしかエッチングできない。
【0006】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、深
さが数十μm以上の深いエッチングを行い、しかも〔深
さ/パターン幅〕が0.8〜1.5程度の深くて且つパ
ターンエッヂがシャープなパターン精度の高い凹凸パタ
ーンを設けることが可能なガラス系素材のエッチング加
工方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明ガラス系素材のエ
ッチング加工方法は、ガラス系素材にエッチングパター
ンを形成した後、フッ酸を用いエッチングを行い素材表
面に凹凸パターンを設けるエッチング加工方法におい
て、銀鏡反応を利用し、ガラス系素材を新しい室温の反
応液に浸漬して反応させた後該反応液を廃棄する操作を
2〜3回繰り返した後、次いで反応液の温度が100℃
付近に達するまで室温から徐々に加温した上記の新しい
反応液に上記ガラス系素材を浸漬して反応させた後該反
応液を廃棄する操作を、上記反応液の温度が室温から1
00℃付近に達するまで7〜8回繰り返して、銀鏡反応
により上記ガラス系素材のエッチング面の全面に銀皮膜
層を形成し、該銀皮膜層の表面を研磨した後、上記銀皮
膜層の表面にフォトレジスト層を形成してフォトマスク
を通しパターン状に露光し、現像、固化してエッチング
パターンを形成した後、パターン状に露出した上記銀皮
膜層をエッチングして銀皮膜層をパターン状に形成し、
上記パターン状に形成されたフォトレジスト層と銀皮膜
層とをガラスエッチング用マスクとしてフッ酸を用いて
所望の深さにエッチングを行い、しかる後フォトレジス
ト層と銀皮膜層を除去して凹凸パターンを設ける方法で
ある。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図面は本発明の1例を示し、図1は本発明エ
ッチング加工方法の工程を示す説明図である。図1に示
すように本発明方法は、先ず加工を行なおうとするガラ
ス系素材1を投入した耐熱性反応槽7の中に室温の新し
い2液からなる銀鏡反応用の反応液6を供給してガラス
系素材1の表面で反応させ、次いで上記反応液6を廃棄
する操作を2〜3回繰り返し(同図(a))、その後、
室温から徐々に加温された新しい反応液6を耐熱性反応
槽7に供給し、更にヒーター8で反応液6を徐々に加温
しながら該反応液6を供給して上記新しい反応液6を上
記ガラス系素材1の表面で反応させ、次いで該反応液6
を廃棄する操作を、上記反応液6の温度が室温から10
0℃付近に達するまで7〜8回繰り返して行い(同図
(b))、銀鏡反応により上記ガラス系素材1のエッチ
ング面の全面に銀皮膜層2を形成する(同図(c))。
その後該銀皮膜層2の表面を研磨し、次いで該銀皮膜層
2の表面にフォトレジスト層3を形成し、該フォトレジ
スト層3にフォトマスク4を介して図中矢印のように紫
外線を照射し、フォトマスク4の紫外線照射部分を反応
させる(同図(d))。その後フォトマスク4の未反応
部分を現像除去してパターンを形成する。ここにおいて
銀皮膜層2はパターン状に露出している(同図
(e))。次いで、パターン状に露出している銀皮膜層
2をエッチングする(同図(f))。その後上記パター
ン状のフォトレジスト層3と銀皮膜層2をマスクとし
て、ガラス系素材1をフッ酸でエッチングした後、ガラ
ス系素材1の表面に残っているパターン状のフォトレジ
スト層3と銀皮膜層2をそれぞれ除去してガラス系素材
1の表面に凹凸形状が形成される(同図(g))。
【0009】本発明方法によれば、銀皮膜層2は、厚さ
数十μm程度に厚く形成されるので、該銀皮膜層2をパ
ターン状に形成してガラスエッチング用マスクとしてガ
ラス系素材1をフッ酸でエッチングする際、フッ酸に長
時間充分に耐えて、上記銀皮膜層が剥離することなく上
記ガラス系素材1を数十μm以上の深さにエッチングす
ることができる。
【0010】また本発明方法によれば、形成された銀皮
膜層2の表面を研磨して銀皮膜の構造を密にするので、
上記銀皮膜層2をエッチングする際、上記銀皮膜は非常
に素早く短時間にエッチングされることによりエッチン
グのキレが良く、シャープなパターンを形成することが
できる。そのため、上記銀皮膜層2をガラスエッチング
用マスクとしてガラス系素材1をフッ酸でエッチングす
る際、上記ガラス系素材1を、〔深さ/パターン幅〕が
0.8〜1.5程度に深くて且つ線画のギザギザ等もな
くパターンエッヂがシャープで、パターン幅の精度の高
い状態にエッチングすることができる。
【0011】図2はエッチングしたガラス系素材のエッ
チング面の凹凸形状において、本発明方法を用いた場合
の例と従来方法を用いた場合の例とを比較した縦断面斜
視図である。図2に示すように、凹凸形状5は本発明方
法を用いて形成した場合、パターン状に形成された銀皮
膜層2は膜厚が数十μmと厚く、耐フッ酸性が良好で長
時間のエッチングに充分に耐えるので、凹凸形状5の深
さd1 は数十μm以上にできる。しかも上記銀皮膜層2
の構造が密なので、該銀皮膜層2をエッチングして形成
されたパターンはパターンエッヂがシャープで線画のギ
ザギザ等のない状態にできる(同図(a))。一方凹凸
形状5を従来の方法で形成した場合、ニッケル、銀、ク
ローム等の金属皮膜9の膜厚は厚くてもせいぜい0.数
μmと薄く、そのためフッ酸が浸透して長時間のエッチ
ングに対しては金属皮膜9の全部、もしくはその一部が
剥離したり、パターンエッヂにギザギザ10を生じたり
して、凹凸形状5の深さd2 を数十μm程度以上にする
ことは不可能である(同図(b))。
【0012】本発明方法において、反応液6は2液から
なる銀鏡反応用の反応液であり、従来公知のものが使用
できる。上記2液の反応液は、還元剤を主成分とする溶
液、及び銀イオンを主成分とする溶液であって、上記還
元剤としては例えば、ヒドラジン、ヒドラジン塩、ホル
ムアルデヒド、アセトアルデヒド、蟻酸、グリオキザー
ル、ロッシェル塩、ヒドロキシルアミン、ブドウ等、ア
スコルビン酸、シュウ酸、ナトリウムボロハイドライ
ド、カリウムボロハイドライド、ジメチルアミンボラ
ン、ジエチルアミンボラン、水素、次亜燐酸、次亜燐酸
塩等が挙げられる。また上記銀イオンを有する化合物と
しては、硝酸銀等が挙げられる。
【0013】耐熱性反応槽7は、本発明方法において、
ガラス系素材1と反応液6を収容して、その中で上記ガ
ラス系素材1の表面で銀鏡反応を起こさせるための反応
用容器、及び予め加温した反応液6を保温しかつ該反応
液6を上記耐熱性反応槽7の中で更に加温するための容
器及び加熱媒体であり、従来公知のものを用いることが
できる。特に、上記耐熱性反応槽7の内面は該内面表面
で不都合な化学反応が起きないものが好ましい。また上
記耐熱性反応槽7本体の材質としては、熱伝導性と保温
性に優れた材質であることが好ましい。このような材質
としては例えば、中空構造FRP、FRPコーティング
鉛、FRPコーティング鉄、FRPコーティング銅、塩
ビコーティング鉛、塩ビコーティング鉄、塩ビコーティ
ング銅、ガラスコーティング鉛、ガラスコーティング
鉄、ガラスコーティング銅等のガラス含有樹脂、樹脂コ
ーティング金属材料、ガラスコーティング金属材料等が
挙げられる。また更に、上記耐熱性反応槽7のヒーター
8によって加熱される部分は、熱伝導性に優れ、かつ部
分的で急激な繰り返しの加熱、冷却によって容易に破壊
されない程度の材質、例えば熱膨張係数の小さい材質な
どであることが好ましい。このような材質としては例え
ば、鉄、銅、黄銅、鉛等の金属材料等が挙げられる。
【0014】ヒーター8は上記耐熱性反応槽7を介して
上記反応液6を加温するための加熱装置であり、上記耐
熱性反応槽7に供給される反応液6の容量に対応して該
反応液6を室温から100℃まで加温及び保温できる能
力を有していれば良く、市販のものが使用できる。この
ようなものとしては例えば、電熱ヒーター、石英ヒータ
ー、及びガス、灯油、アルコール類、重油、水蒸気等を
熱源とした各種の加熱用機器等が挙げられる。またヒー
ター8は投げ込み型のものでも良く、その場合は石英ヒ
ーター等を用いることができる。更にヒーター8には温
度コントロール用のサーモスタットが接続されていれ
ば、耐熱性反応槽7中の反応液の温度をより精密に制御
できて好ましい。
【0015】ガラス系素材1は、フッ酸でエッチングす
ることの可能な材質であればいずれでもよく、ガラス、
石英等のガラス類、セラミック類等の材料が用いられ
る。又、フッ酸は、フッ酸溶液に限らずフッ酸の各種化
合物の溶液や、硫酸等との混合物でもよい。
【0016】フォトレジスト層3は上記銀皮膜層2をエ
ッチングしてパターン状に形成するための銀皮膜エッチ
ング用マスクとして用いられるもので、従来公知のもの
が使用できる。上記フォトレジスト層3を上記銀皮膜層
2の表面に塗布するには、カーテンコート、ディップコ
ート、スピンコート、スプレーコート、スクリーンベタ
印刷、もしくはドライフィルムフォトレジストを用いる
場合は、これを銀皮膜層2の表面に熱圧着させる等、従
来公知の方法を用いることができる。上記方法で塗布さ
れたフォトレジスト3をパターン形成するには、フォト
レジスト層3の表面にフォトマスク4を介して紫外線等
のフォトレジスト層3の感光波長光を照射して、ネガ型
レジストの場合はパターン状に反応硬化させ、未硬化部
分を現像除去したのち乾燥してパターン形成する等の従
来公知の方法を用いることができる。尚、ネガ型レジス
トの代わりにポジ型レジストを用いてパターン形成する
こともでき、ポジ型レジストを用いた場合は上記ネガ型
レジストを用いた場合とは逆になる。
【0017】フォトマスク4は上記フォトレジスト層3
をパターン状に形成するために用いられるフォトレジス
ト層3の感光波長光に対するマスクであり、ポリエステ
ル、塩ビ等のフィルム、又はアクリル板、ガラス板等、
フォトレジスト層3の感光波長光を充分に透過する素材
の表面に上記フォトレジスト層3の感光波長光を完全に
遮蔽する材質(塩化銀等が一般的である)を用いて所望
のパターンを描画したもの等従来公知のものを用いるこ
とができる。
【0018】尚、本発明方法によれば、パターンは銀皮
膜層の表面にフォトレジスト層を形成した後、フォトマ
スクを通し露光し、現像、固化する所謂フォト法によっ
て形成されるので、最小パターン幅が数μm程度の繊細
なパターンを形成することができる。例えば上記フォト
レジスト層として液状タイプフォトレジストを前記の方
法により銀皮膜層の表面に厚さ数μm〜十数μmに均一
に塗布した場合、形成可能な最小パターン幅は数μm〜
十数μm程度であり、またフォトレジスト層として厚さ
数十μm程度のドライタイプフォトレジスト(ドライフ
ィルム)を銀皮膜層の表面に熱圧着させた場合は、最小
パターン幅を数十μm程度に形成可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、銀皮
膜層が、厚さ数十μm程度に厚く形成され、該銀皮膜層
の表面を研磨して銀皮膜の構造を密にするので、上記銀
皮膜層をエッチングする際、エッチングの速度が速いた
め、銀皮膜層の厚さが厚くてもエッチングのキレが良
く、シャープなパターンを形成することができる。その
ため、上記銀皮膜層をガラスエッチング用マスクとして
ガラス系素材をフッ酸でエッチングする際、上記ガラス
系素材を、〔深さ/パターン幅〕が0.8〜1.5程度
であって、数十μm以上の深さで且つ線画のギザギザ等
を生じずパターンエッヂをシャープに、パターン幅を高
精度にエッチングすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の1例の工程を示す説明図である。
【図2】エッチングしたガラス系素材のエッチング面の
凹凸形状において、本発明方法を用いた場合と従来方法
を用いた場合とを比較した縦断面斜視図である。
【符号の説明】
1 ガラス系素材 2 銀皮膜層 3 フォトレジスト層 4 フォトマスク 5 凹凸形状 6 反応液 7 耐熱性反応槽 8 ヒーター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス系素材にエッチングパターンを形
    成した後、フッ酸を用いエッチングを行い素材表面に凹
    凸パターンを設けるエッチング加工方法において、銀鏡
    反応を利用し、ガラス系素材を新しい室温の反応液に浸
    漬して反応させた後該反応液を廃棄する操作を2〜3回
    繰り返した後、次いで反応液の温度が100℃付近に達
    するまで室温から徐々に加温した上記の新しい反応液に
    上記ガラス系素材を浸漬して反応させた後該反応液を廃
    棄する操作を、上記反応液の温度が室温から100℃付
    近に達するまで7〜8回繰り返して、銀鏡反応により上
    記ガラス系素材のエッチング面の全面に銀皮膜層を形成
    し、該銀皮膜層の表面を研磨した後、上記銀皮膜層の表
    面にフォトレジスト層を形成してフォトマスクを通しパ
    ターン状に露光し、現像、固化してエッチングパターン
    を形成した後、パターン状に露出した上記銀皮膜層をエ
    ッチングして銀皮膜層をパターン状に形成し、上記パタ
    ーン状に形成されたフォトレジスト層と銀皮膜層とをガ
    ラスエッチング用マスクとしてフッ酸を用いて所望の深
    さにエッチングを行い、しかる後フォトレジスト層と銀
    皮膜層を除去して凹凸パターンを設けることを特徴とす
    るガラス系素材のエッチング加工方法。
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