JPH05193996A - ガラスの加工方法 - Google Patents
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- JPH05193996A JPH05193996A JP617692A JP617692A JPH05193996A JP H05193996 A JPH05193996 A JP H05193996A JP 617692 A JP617692 A JP 617692A JP 617692 A JP617692 A JP 617692A JP H05193996 A JPH05193996 A JP H05193996A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
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- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/0055—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by ion implantation
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- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 石英ガラス基板に直径２００nmに集束した珪
素イオンビームを線状に照射し、注入量を２×１０17 i
ons/cm2および１×１０16ions/cm2とした。この後、基
板を５％のフッ化水素酸水溶液に浸し、５分間のエッチ
ングを行った。イオンを照射していない部分のエッチン
グ深さは２００nmに達し、イオンを照射した部分のエッ
チング深さは、注入量２×１０17ions/cm2の部分で５０
nm、注入量１×１０16ions/cm2の部分で３００nmであっ
た。石英ガラス表面に、高さ１５０nm、幅２００nmの線
状突起と深さ１００nm、幅２００nmの線状溝が形成され
た。 【効果】 ガラス表面に任意のパターンを形成できる。
特に、集束イオンビームを用いることで、微細な加工が
可能である。
素イオンビームを線状に照射し、注入量を２×１０17 i
ons/cm2および１×１０16ions/cm2とした。この後、基
板を５％のフッ化水素酸水溶液に浸し、５分間のエッチ
ングを行った。イオンを照射していない部分のエッチン
グ深さは２００nmに達し、イオンを照射した部分のエッ
チング深さは、注入量２×１０17ions/cm2の部分で５０
nm、注入量１×１０16ions/cm2の部分で３００nmであっ
た。石英ガラス表面に、高さ１５０nm、幅２００nmの線
状突起と深さ１００nm、幅２００nmの線状溝が形成され
た。 【効果】 ガラス表面に任意のパターンを形成できる。
特に、集束イオンビームを用いることで、微細な加工が
可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラスを加工する技術
に関し、特にイオン注入と化学エッチングによりガラス
表面に任意の凹凸を形成する方法に関する。
に関し、特にイオン注入と化学エッチングによりガラス
表面に任意の凹凸を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のガラスの加工方法とし
て、フォトリソグラフィーによるパターンの形成方法が
一般的である。この方法は、次のような多数の工程を必
要とする。はじめに、エッチングしたい基板表面にフォ
トレジスト膜を塗布し、これを乾燥させる。次に所望の
パターンが形成されているフォトマスクを通して光を照
射し、前記フォトレジスト膜の一部を感光させる。これ
を現像液に浸すと感光した部分が残る（ネガレジスト使
用）かまたは感光した部分が溶解して消失する（ポジレ
ジスト使用）。この後、基板をエッチング液に浸し、露
出した部分がエッチングされることにより、前記基板表
面にパターンが形成される。エッチング終了後に、残留
しているフォトレジストを剥離溶解する。
て、フォトリソグラフィーによるパターンの形成方法が
一般的である。この方法は、次のような多数の工程を必
要とする。はじめに、エッチングしたい基板表面にフォ
トレジスト膜を塗布し、これを乾燥させる。次に所望の
パターンが形成されているフォトマスクを通して光を照
射し、前記フォトレジスト膜の一部を感光させる。これ
を現像液に浸すと感光した部分が残る（ネガレジスト使
用）かまたは感光した部分が溶解して消失する（ポジレ
ジスト使用）。この後、基板をエッチング液に浸し、露
出した部分がエッチングされることにより、前記基板表
面にパターンが形成される。エッチング終了後に、残留
しているフォトレジストを剥離溶解する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフォトリソグラフィーによる方法は、多数の工程を
必要とする。また、一度のフォトリソグラフィーでエッ
チングされる基板の深さは一定であり、異なる深さのパ
ターンを形成する際には複数回のフォトリソグラフィー
を行わなければならない。さらに、微細加工における加
工寸法の限界が光の波長で決定されるので、光の波長よ
り微細なパターンの形成は困難であるといった問題があ
った。
来のフォトリソグラフィーによる方法は、多数の工程を
必要とする。また、一度のフォトリソグラフィーでエッ
チングされる基板の深さは一定であり、異なる深さのパ
ターンを形成する際には複数回のフォトリソグラフィー
を行わなければならない。さらに、微細加工における加
工寸法の限界が光の波長で決定されるので、光の波長よ
り微細なパターンの形成は困難であるといった問題があ
った。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点を解決し、ガ
ラス表面に任意のパターンを形成し、微細加工を可能に
するガラスの加工方法を提供することを目的とする。
ラス表面に任意のパターンを形成し、微細加工を可能に
するガラスの加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１のガラスの加工
方法は、ガラスにイオン注入を行い、イオン注入量を増
減させて、イオン注入した領域のガラスの化学エッチン
グ速度を変化させることにより、ガラス表面に任意の深
さのパターンを形成することを特徴とする。
方法は、ガラスにイオン注入を行い、イオン注入量を増
減させて、イオン注入した領域のガラスの化学エッチン
グ速度を変化させることにより、ガラス表面に任意の深
さのパターンを形成することを特徴とする。
【０００６】請求項２のガラスの加工方法は、請求項１
のガラスの加工方法において、イオン注入を集束イオン
ビームにより行い、微細パターンを形成することを特徴
とする。
のガラスの加工方法において、イオン注入を集束イオン
ビームにより行い、微細パターンを形成することを特徴
とする。
【０００７】本発明は、ガラス表面にイオンを注入し、
イオン注入した領域のエッチング速度が変化することを
利用してガラス表面に任意のパターンを形成した。本発
明によれば、加工工程はイオン注入とエッチングの２工
程のみとなる。また、集束イオンビームを用いることに
より、微細加工を行うことが可能であり、その加工限界
は、集束されたイオンビームの直径または注入イオンの
飛程の横方向の分散により決定され、光の波長より微細
なパターンの形成も可能である。更に、エッチング速度
はイオンの注入量により容易に制御できるため、深さが
異なるパターンの形成を一度に行うことができる。
イオン注入した領域のエッチング速度が変化することを
利用してガラス表面に任意のパターンを形成した。本発
明によれば、加工工程はイオン注入とエッチングの２工
程のみとなる。また、集束イオンビームを用いることに
より、微細加工を行うことが可能であり、その加工限界
は、集束されたイオンビームの直径または注入イオンの
飛程の横方向の分散により決定され、光の波長より微細
なパターンの形成も可能である。更に、エッチング速度
はイオンの注入量により容易に制御できるため、深さが
異なるパターンの形成を一度に行うことができる。
【０００８】
【作用】注入するイオンは、エッチング速度を増加させ
る場合特に制限はないが、エッチング速度を大きく減少
させる場合は金属元素を用いることが効果的である。例
えば、珪酸塩系ガラスの加工において、珪素、炭素、ゲ
ルマニウム等のＩＶ族元素やホウ素、ＡｌといったＩＩ
Ｉ族元素を注入することで、注入量が少ない場合はエッ
チング速度を増加させ、注入量が多い場合はエッチング
速度を減少させることが可能である。非金属元素を多量
に注入すると、バブルを発生し、表面を著しく粗すこと
がある。
る場合特に制限はないが、エッチング速度を大きく減少
させる場合は金属元素を用いることが効果的である。例
えば、珪酸塩系ガラスの加工において、珪素、炭素、ゲ
ルマニウム等のＩＶ族元素やホウ素、ＡｌといったＩＩ
Ｉ族元素を注入することで、注入量が少ない場合はエッ
チング速度を増加させ、注入量が多い場合はエッチング
速度を減少させることが可能である。非金属元素を多量
に注入すると、バブルを発生し、表面を著しく粗すこと
がある。
【０００９】イオンの注入エネルギーに特に制限はない
が、１００eV〜１０MeVが実用的である。イオンの注入
量に制限はないが、１×１０13〜１×１０18ions/cm2が
実用的である。イオンの注入量が、１×１０13ions/cm2
以下では本発明の効果が現れにくく、１×１０18ions/c
m2以上では表面スパッタの効果により注入量を増加させ
ても注入したイオンの濃度は増加しにくい。
が、１００eV〜１０MeVが実用的である。イオンの注入
量に制限はないが、１×１０13〜１×１０18ions/cm2が
実用的である。イオンの注入量が、１×１０13ions/cm2
以下では本発明の効果が現れにくく、１×１０18ions/c
m2以上では表面スパッタの効果により注入量を増加させ
ても注入したイオンの濃度は増加しにくい。
【００１０】エッチング液は、ガラスを溶解する能力が
あれば特に制限はないが、フッ化水素酸系のエッチング
液が実用的である。本発明において、ガラスへのイオン
注入は、注入量が少ない場合、ガラスネットワーク中に
欠陥を誘起し、エッチング速度を増加させるよう作用す
る。一方、イオン注入量が多い場合、ガラス組成のう
ち、アルカリ金属元素がイオン注入領域から選択的に除
去され、エッチング速度を減少させるよう作用する。金
属元素の多量注入は、注入領域の組成を変化させ、エッ
チング速度を更に減少させるよう作用する。
あれば特に制限はないが、フッ化水素酸系のエッチング
液が実用的である。本発明において、ガラスへのイオン
注入は、注入量が少ない場合、ガラスネットワーク中に
欠陥を誘起し、エッチング速度を増加させるよう作用す
る。一方、イオン注入量が多い場合、ガラス組成のう
ち、アルカリ金属元素がイオン注入領域から選択的に除
去され、エッチング速度を減少させるよう作用する。金
属元素の多量注入は、注入領域の組成を変化させ、エッ
チング速度を更に減少させるよう作用する。
【００１１】
【実施例】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明によるガラス表面の凹凸の形
成方法を表す概念図である。図２は、石英ガラスについ
て調べたガラスのエッチング深さのイオン注入量依存性
を表すグラフである。
成方法を表す概念図である。図２は、石英ガラスについ
て調べたガラスのエッチング深さのイオン注入量依存性
を表すグラフである。
【００１３】図１は、本発明による線状突起と線状溝の
形成工程を示す断面図である。図１において、１は石英
ガラス基板、２は集束イオンビーム、３はイオン注入領
域、４はエッチングされた領域、５は線状突起、６は線
状溝を示す。
形成工程を示す断面図である。図１において、１は石英
ガラス基板、２は集束イオンビーム、３はイオン注入領
域、４はエッチングされた領域、５は線状突起、６は線
状溝を示す。
【００１４】図１（ａ）に示すように、鏡面研磨を施し
た石英ガラス基板を用意し、基板表面の汚れを除去する
ために、０．５％フッ化水素酸水溶液中に１０分間浸漬
し、その後水洗処理を行った。この基板に集束イオンビ
ーム装置により、直径２００nmに集束した珪素イオンビ
ームを５０keVのエネルギーで線状に照射し、注入量を
２×１０17 ions/cm2および１×１０16ions/cm2とし
た。
た石英ガラス基板を用意し、基板表面の汚れを除去する
ために、０．５％フッ化水素酸水溶液中に１０分間浸漬
し、その後水洗処理を行った。この基板に集束イオンビ
ーム装置により、直径２００nmに集束した珪素イオンビ
ームを５０keVのエネルギーで線状に照射し、注入量を
２×１０17 ions/cm2および１×１０16ions/cm2とし
た。
【００１５】図１（ｂ）に示すように、この後、基板を
５％のフッ化水素酸水溶液に浸し、５分間のエッチング
を行った。イオンを照射していない部分のエッチング深
さは２００nmに達し、イオンを照射した部分のエッチン
グ深さは、注入量２×１０17ions/cm2の部分で５０nm、
注入量１×１０16ions/cm2の部分で３００nmであった
（図２データ参照）。
５％のフッ化水素酸水溶液に浸し、５分間のエッチング
を行った。イオンを照射していない部分のエッチング深
さは２００nmに達し、イオンを照射した部分のエッチン
グ深さは、注入量２×１０17ions/cm2の部分で５０nm、
注入量１×１０16ions/cm2の部分で３００nmであった
（図２データ参照）。
【００１６】この試料を走査型電子顕微鏡により観察し
たところ、図１（ｃ）に示すように、石英ガラス表面
に、注入量２×１０17 ions/cm2の部分で高さ１５０n
m、幅２００nmの線状突起が形成され、注入量１×１０
16ions/cm2の部分で深さ１００nm、幅２００nmの線状溝
が形成された。
たところ、図１（ｃ）に示すように、石英ガラス表面
に、注入量２×１０17 ions/cm2の部分で高さ１５０n
m、幅２００nmの線状突起が形成され、注入量１×１０
16ions/cm2の部分で深さ１００nm、幅２００nmの線状溝
が形成された。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス表面に任意のパ
ターンを形成できる。特に、集束イオンビームを用いる
ことで、微細な加工が可能である。この技術は、回折格
子や導波路の形成など光学の分野を含む幅広い利用が可
能である。
ターンを形成できる。特に、集束イオンビームを用いる
ことで、微細な加工が可能である。この技術は、回折格
子や導波路の形成など光学の分野を含む幅広い利用が可
能である。
【図１】本発明によるガラス表面の凹凸の形成方法を表
す概念図である。
す概念図である。
【図２】石英ガラスについて調べたガラスのエッチング
深さのイオン注入量依存性を表すグラフである。
深さのイオン注入量依存性を表すグラフである。
１ 石英ガラス基板 ２ 集束イオンビーム ３ イオン注入領域 ４ エッチングされた領域 ５ 線状突起 ６ 線状溝
Claims (2)
- 【請求項１】 ガラスにイオン注入を行い、イオン注入
量を増減させて、イオン注入した領域のガラスの化学エ
ッチング速度を変化させることにより、ガラス表面に任
意の深さのパターンを形成することを特徴とするガラス
の加工方法。 - 【請求項２】 請求項１のガラスの加工方法において、
イオン注入を集束イオンビームにより行い、微細パター
ンを形成することを特徴とするガラスの加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP617692A JPH05193996A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | ガラスの加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP617692A JPH05193996A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | ガラスの加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193996A true JPH05193996A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11631243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP617692A Pending JPH05193996A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | ガラスの加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05193996A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008024543A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Ulvac Seimaku Kk | 微細加工用ガラス基板、及びガラス基板の加工方法 |
| JP2013256395A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | ガラス表層部の微細曲面加工方法 |
| JP2023105151A (ja) * | 2016-10-05 | 2023-07-28 | マジック リープ， インコーポレイテッド | 不均一回折格子の加工 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP617692A patent/JPH05193996A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008024543A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Ulvac Seimaku Kk | 微細加工用ガラス基板、及びガラス基板の加工方法 |
| JP2013256395A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | ガラス表層部の微細曲面加工方法 |
| JP2023105151A (ja) * | 2016-10-05 | 2023-07-28 | マジック リープ， インコーポレイテッド | 不均一回折格子の加工 |
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