JPH0867522A

JPH0867522A - 感光性ガラスの加工方法

Info

Publication number: JPH0867522A
Application number: JP6202220A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kondo; 宣裕近藤; Hirokazu Ono; 裕和大野
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2787039B2

Abstract

(57)【要約】【目的】感光性ガラスの加工精度を向上させる。【構成】感光性ガラスの透過分光特性は、エキシマレ
ーザの総露光量を大きくして照射した場合に、波長が４
００ｎｍ近辺の光の透過率が著しく低下してこのガラス
が変色することが認められる。この変色を利用して感光
性ガラス素材に位置決めマークを設けることにより、切
断または露光の精度を高くできるので、感光性ガラス製
品の加工歩留りを向上させることが可能である。また、
位置決めマークは露光用のフォトマスクに位置決めマー
ク用パターンを形成して、このパターンによって形成す
る方法もある。これは露光部と切断位置との関係が１つ
のマスク上で予め決まっているので、精度の高い切断が
可能になる。また、露光用光源としてエキシマレーザを
採用することにより、これらの位置決めマークと製品パ
ターニングとを同じ光源により形成することが可能であ
り、加工能率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性ガラスの加工方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】イン
クジェットヘッドの流路基板やノズルプレートあるいは
ワイヤドットプリンタのワイヤガイドなどは高精密かつ
高硬度を要求されている。上記両要求に応じるものとし
て感光性ガラスが多く採用されている。

【０００３】感光性ガラスの加工工程の概略は、（１）
露光、（２）熱現像、（３）再露光、（４）エッチン
グ、（５）結晶化（熱処理）、（６）積層・組立ての工
程を含んでいる。工程（２）において露光された感光性
ガラスは変色する。これらの工程において、インクジェ
ットヘッドのノズルプレートや流路基板などの小さい部
品を加工する場合には、図４に示すように１０ｃｍ角程
度の大きさの感光性ガラス素材４１に、多数のパターン
４２を有するフォトマスク４３を被せて上記の露光を行
う。その後に、２点鎖線で示す分離線４４に沿って分離
して複数の部品素材４５…を得ている。

【０００４】上記した分離の方法としては、まず感光性
ガラスに切断用の印をつけ、切断する方法が考えられ
る。この方法には（１）露光前に感光性ガラスに傷をつ
け、切断用目印とし、この目印を基準にパターニング用
マスクを感光性ガラスに載置し、露光し切断する、
（２）露光前に感光性ガラスにインク等を塗布すること
により切断用の印とし、切断する、（３）感光性ガラス
全面にフォトレジストを塗布し、マスクによりパターン
露光，現像（パターニング）し、残存したフォトレジス
トにより切断用目印を形成し、切断する、という（１）
〜（３）の各方法が考えられる。また他の分離方法とし
て次の各方法が考えられる。（４）各分離境界にマスク
を用いて露光，エッチングを施して切り離す、（５）感
光性ガラスに切断用目印をつけず、熱現像前に切断す
る、（６）感光性ガラスに切断用目印をつけず、熱現像
後に切断する。

【０００５】上記の従来技術によれば次のような問題点
がある。

【０００６】まず（１）の方法では、感光性ガラスに傷
をつける位置の位置出しが難しく精度が悪い。また露光
前に感光性ガラスに傷をつけるためその際の削り屑が感
光性ガラス面に付着しそのためパターニング用マスクを
感光性ガラスに載置するときにマスクが感光性ガラスに
密着せず露光精度が落ちる、また。削り屑によりマスク
損傷の原因になる。したがって実際には実施不可能であ
る。つぎに（２）の方法ではインク等塗布位置の位置出
しが難しく精度が悪い。（３）の方法では切断用目印の
ためにマスクを必要とし、このマスクの感光性ガラスに
対する位置合せも必要であり、また現像工程を必要とし
工程が多くなる。以上のように感光性ガラスに切断用の
印をつけ、切断する（１）〜（３）の方法は望ましくな
い。また（４）の方法ではエッチングの手間が面倒であ
り、かつ分離線が広くなるため素材の無駄が多くなる欠
点がある。また１ｍｍ厚程度の感光性ガラス基板をエッ
チングにより分離するには１時間程度の長時間を要する
など作業能率が上げられないという問題点がある。特に
インクジェットヘッドの流路基板を製造する場合、露光
により溝パターンを形成するため、貫通しない深さで孔
（溝）を形成することになる。そこで分離のためのエッ
チング時にはパターン部がエッチングされないような保
護が必要であり工程が増大する問題点がある。また
（５）の方法では切断工程が露光パターンが変色する熱
現像工程の前なので露光パターンが見えないために、基
準点が不明となり、切断のための位置決めが困難で分離
された部品素材が不良品となり、加工歩留りを低下させ
るという問題点がある。さらに（６）の方法では、熱現
像後に切断するので、切断時露光パターンはすでに変色
しておりこれが目印になり切断はしやすいが、熱現像時
の露光部，未露光部の熱膨張係数の違いにより未露光部
がガラス厚み方向に隆起し、切断がしにくいという問題
がある。上述のように従来の方法（１）〜（６）は、精
度，工程数，コスト等の点から、望ましくなく、分離方
法に適切な方法がなかった。

【０００７】

【発明の目的】そこで本発明の目的は、露光や分離する
際の基準となる位置決めマークを設けることにより、感
光性ガラスの加工における工程数を少なくし加工性を向
上させ、かつ加工コストを下げ感光性ガラス製品の加工
における加工歩留りの向上を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、感光性ガラス素材に所定のエネルギー量
のエキシマレーザを照射すると、照射部分が波長領域が
４００ｎｍ近辺である可視光に対して、光透過率が低下
するため、この照射部が変色するのに着目して、切断前
にエキシマレーザを照射して変色させることにより、感
光性ガラスの切断や露光のための位置決めマークを設け
るようにしたところに特徴がある。

【０００９】これをさらに敷衍すると、同時に複数個の
部品素材を露光可能なパターンを形成したフォトマスク
を用いて感光性ガラス素材を露光し、露光された感光性
ガラス素材を切断して複数個の部品素材に分離し、分離
された部品素材を熱現像及びエッチングを含む工程によ
って所望の溝部等を形成する感光性ガラスの加工方法に
おいて、切断の前でありかつ露光を行う前または後に、
感光性ガラス素材の所定位置に所定のエネルギー量でエ
キシマレーザを照射し、照射した部分の光透過率を低下
させて感光性ガラス素材を変色させることにより、露光
または切断の際に使用する位置決めマークを設ける工程
を含むようにした。

【００１０】また、フォトマスクには、エキシマレーザ
の照射位置を決定する位置決めマスク用パターンが形成
してあり、フォトマスクにより露光と照射とを行うよう
にするとよい。

【００１１】さらにまた、露光はエキシマレーザを照射
することにより行われるようにすれば加工能率のなお一
層の向上が期待できる。

【００１２】

【作用】感光性ガラスに所定のエネルギー量でエキシマ
レーザを照射すると、熱現像無しで、４００ｎｍ近辺の
波長域の可視光に対して、照射部分の光透過率が低下し
てその部分が変色する。この変色部分を位置決めマーク
として使用することにより、製品パターンニング用のフ
ォトマスクの感光性ガラスへの載置または感光性ガラス
の切断・分離の際の基準とする。

【００１３】フォトマスクに露光用パターンと併せて位
置決めマーク用パターンを形成し、このフォトマスクに
よって紫外線による露光とエキシマレーザによる照射と
を行うようにすれば、露光パターンと切断位置との位置
関係が定まりまた１つのフォトマスクで露光と照射とが
可能となる。

【００１４】露光パターン形成のための光源として位置
決めマーク形成用の光源と同一の光源であるエキシマレ
ーザを使用すれば、露光エネルギーの調整だけで共通の
光源によって位置決めマークと露光パターンとを設ける
ことができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。本発明の特徴は、感光性ガラス素材にエキ
シマレーザを用いて位置決めマークを設け、この位置決
めマークを基準として露光や部品素材への分離を行うと
ころにあるので、初めに位置決めマークを設ける方法に
ついて重点的に説明する。

【００１６】図１は、厚さ１．６ｍｍのＡｇベース（感
光する原子として銀を含む）の感光性ガラスの波長と光
透過率との関係を示すもので、通常の状態では波長が約
３５０ｎｍ前後のところで透過率が急激に変化し、約３
２０ｎｍのときには透過率が約１８％であったものが、
波長が約３５０ｎｍになると約８５％以上に変化してい
ることが推察できる。

【００１７】本出願人は、この感光性ガラスに対し、Ｘ
ｅＣｌエキシマレーザ（発振波長λ＝３０８ｎｍ）を照
射したものについて各波長における光透過率を測定し
た。なお、この実験におけるエキシマレーザのエネルギ
ーの強さは１．３ｍＪ／ｃｍ²／パルスで、総エネルギ
ー量を６．５〜１３００ｍＪ／ｃｍ² の間で段階的に透
過率の変化の状態を求めた。

【００１８】この実験結果によれば、波長が５００ｎｍ
以上の領域では総エネルギー量を変えても透過率は殆ど
変化しないが、５００ｎｍ以下の領域、殊に青−紫の可
視光範囲となる３８０〜４２０ｎｍでは、総エネルギー
量が大きい程透過率が低下していることがわかる。例え
ば総エネルギー量が６５０〜１３００ｍＪ／ｃｍ² のと
きは、波長が３８０ｎｍのところにおける透過率は約６
５％となっており、この時の感光性ガラスの被照射部分
は不透明化して黄色〜茶色を帯びた色に変色する。これ
はこの被照射部分が青色の光を透過しなくなるので被照
射部分を透過する光としては赤，緑等の光が相対的に強
くなり黄〜茶色に色がついて見えるためである。そこで
本出願人は、熱現像なしにこのようにエキシマレーザに
よる露光だけで、感光性ガラス素材に着色可能となるこ
とに着目し、感光性ガラス素材の切断における位置決め
や、露光の際の位置決めマークとして利用することとし
たものである。

【００１９】次に図２の工程図に沿って、上記した位置
決めマークを設ける工程を含む感光性ガラスの加工方法
について説明する。ここで使用する感光性ガラス素材
は、従来技術で採用したものと同じものであり、厚さが
１ｍｍ、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形のも
のとする（図４参照）。図３に示すように、感光性ガラ
ス素材１の各辺に沿ってそれぞれ４等分するための切断
用マーク２ａ及び対角付近に十字状に設けた２つの露光
用マーク２ｂとを設けるものとする。位置決めマーク２
は、図示しないマスクを用いこれを付すべき位置にエネ
ルギー量が１０００ｍＪ／ｃｍ² のエキシマレーザを照
射して設ける。マスクにはマーク２ａ，２ｂのためのパ
ターンが形成してある。上記したすべてのマークの形成
は、エキシマレーザを照射して所定位置を変色させるこ
とにより行われる（図２参照）。

【００２０】次にこれらの位置決めマークのうちの露光
用マーク２ｂに合わせて露光用フォトマスク３を設置す
る（同図参照）。フォトマスク３には、位置決めマー
クと合わせるための印３ｂと露光用マスクパターン３ａ
とが形成してあり、露光用マーク２ｂと印３ｂとを位置
合わせしてフォトマスク３を設けるようにしてあるの
で、後述の露光用パターンの位置が正確になる。次に、
フォトマスク３の上方から従来技術により紫外線を照射
して露光する。フォトマスク３に形成された露光用パタ
ーン３ａを通して感光性ガラス１の孔明け等の加工をす
べき部分１ａに紫外線が透過し、これらの透過部分（露
光部）を変質させ露光パターンが正確な位置に形成され
る。

【００２１】次に従来技術によりフォトマスク３を除去
して、切断用マーク２ａに合わせてスライシングマシン
によって切断し、それぞれの部品素材４…に分離する
（同図参照）。

【００２２】続いて、分離した各部品素材４を熱現像す
る。熱現像は５００〜７００℃程度の温度に加熱して行
う。熱現像によって露光部１ａはエッチングされ易い性
質となった結晶部１ｂに変化する（同図参照）。

【００２３】最後に、熱現像された部品素材５に対し、
エッチングを施して溝部１ｃとなる部分を除去する。エ
ッチングは従来技術により行われる。例えば、フッ化水
素（ＨＦ）５〜１０％溶液からなるエッチング液をシャ
ワー状に浴びせ、結晶部１ｂを所定の深さまで除去して
溝部１ｃとすることによりそれぞれの完成部品を得る
（同図参照）。

【００２４】以上の工程により得られる感光性ガラス製
部品は、位置決めマークを基準にして露光や切断が行わ
れるために、孔明け位置や切断位置が正確となり、不良
品が極めて少なくなり製造歩留りが向上する。

【００２５】上記実施例では、位置決めマークと露光パ
ターンとを別の工程で形成するようにしているが、他の
実施例として同一のフォトマスクに露光用パターンの他
に位置決めマーク用パターンを設け、露光用パターンに
は紫外線で露光を行い、位置決めマーク用パターンでは
エキシマレーザの照射によってガラス切断のための位置
決めマークを設けるようにしてもよい。これによりフォ
トマスクが１つですみまたフォトマスクを設ける際にお
ける感光性ガラスに対する位置合せも１回ですみ加工能
率が向上する。なお、本実施例ではガラス切断のための
位置決めマークの形成を孔明け用の露光の前に行うよう
にしてあるが、これをこの露光の後に行うようにしても
よい。

【００２６】また、エキシマレーザの総エネルギー量を
１０００ｍＪ／ｃｍ ²としているが、これは感光性ガラ
ス素材を熱現像なしに変色可能な強さのエネルギー量で
あれば数字には拘らない。

【００２７】また、孔明け用の露光の光源として紫外線
を用いているが、これをエキシマレーザによって露光す
るようにすれば、同一の露光装置によって連続操作で位
置決めマークの形成と孔明け用露光との２つを行うこと
が可能になるので、加工能率の向上が可能である。

【００２８】なお、上記実施例ではエキシマレーザとし
てＸｅＣｌ（発振波長３０８ｎｍ）を採用しているが、
このほかにもＸｅＦ（発振波長３５０ｎｍ），ＫｒＦ
（発振波長２４８ｎｍ），ＡｒＦ（発振波長１９３ｎ
ｍ）等でもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、少ない工程によって感光性ガ
ラス素材に切断用位置決めマークや露光用の位置決めマ
ークを設けることができるため、切断や露光の際の位置
精度が高くできるので不良品が少なくなり、感光性ガラ
ス製品の製造歩留りが向上する。

【００３０】また、露光用パターンの形成されたフォト
マスクにエキシマレーザの照射位置を決定する位置決め
マーク用パターンを設けるようにすれば、切断線に対す
る露光位置が正確に決まるため、正確な切断が可能にな
る。またフォトマスクが１つですみフォトマスクの感光
性ガラスに対する位置合せも１回ですみ加工能率が向上
する。

【００３１】さらに、露光にエキシマレーザを使用する
ようにすれば、露光能率が向上する他、位置決めマーク
を設けるためのエキシマレーザの照射と露光とを同一装
置によって行うことができるので加工工数が少なくな
り、感光性ガラスの加工能率向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＸｅＣｌエキシマレーザ照射による透過分光特
性の変化の状態を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例の工程の概要を示す工程図で
ある。

【図３】感光性ガラス素材に位置決めマークを設けた状
態を示す平面図である。

【図４】感光性ガラス素材と部品素材との関係を示す平
面図である。

【符号の説明】

１感光性ガラス素材１ｃ溝部２位置決めマーク３フォトマスク４部品素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０３Ｃ 15/00 ＦＧ０３Ｆ 7/26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同時に複数個の部品素材を露光可能なパ
ターンを形成したフォトマスクを用いて感光性ガラス素
材を露光し、上記露光された上記感光性ガラス素材を切
断して複数個の部品素材に分離し、上記分離された上記
部品素材を熱現像及びエッチングを含む工程によって所
望の溝部等を形成する感光性ガラスの加工方法におい
て、上記切断の前でありかつ上記露光を行う前または後に、
上記感光性ガラス素材の所定位置に所定のエネルギー量
でエキシマレーザを照射し、上記照射した部分の光透過
率を低下させて上記感光性ガラス素材を変色させること
により、上記露光または切断の際に使用する位置決めマ
ークを設ける工程を含むことを特徴とする感光性ガラス
の加工方法。
【請求項２】請求項１において、上記フォトマスクに
は、上記エキシマレーザの照射位置を決定する位置決め
マーク用パターンが形成してあり、上記フォトマスクに
より上記露光と上記照射とを行うことを特徴とする感光
性ガラスの加工方法。
【請求項３】請求項１において、上記露光はエキシマ
レーザを照射することにより行われることを特徴とする
感光性ガラスの加工方法。