JP4832364B2

JP4832364B2 - Processing method of glass substrate

Info

Publication number: JP4832364B2
Application number: JP2007150291A
Authority: JP
Inventors: 猛日▲高▼; 慎也岡本; 敦史三木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: JP2008303093A

Description

本発明は、ガラス基材表面、又は、ガラス基材上に成膜された薄膜表面に凸部を形成するガラス基材の加工方法に関するものである。 The present invention is a glass substrate surface, or are those relating to the processing method of a glass substrate to form the projections on the formed thin film surface on a glass substrate.

従来より、ガラス基材表面に凹凸を形成するガラス基材の加工方法としては、種々のものが提供されている。その一例として、例えば、ガラス基材表面や薄膜表面に、所定の型や圧子を用いて局所的に圧力を付与して高密度化された圧縮応力部を形成し、この圧縮応力部とそれ以外の非圧縮応力部とで除去能力の異なる処理剤を使用して表面層を除去し、圧縮応力部を凸形状に加工する方法が知られている（特許文献１及び２参照）。
国際公開第ＷＯ２００４／０７８６６７号パンフレット国際公開第ＷＯ２００４／０７８６６８号パンフレット Conventionally, various methods of processing a glass substrate for forming irregularities on the surface of the glass substrate have been provided. As an example, for example, a compressive stress portion that is densified by locally applying pressure using a predetermined mold or indenter is formed on the glass substrate surface or thin film surface. A method is known in which a surface layer is removed using a treatment agent having a different removal capability from that of the non-compressive stress portion, and the compressive stress portion is processed into a convex shape (see Patent Documents 1 and 2).
International Publication No. WO2004 / 078667 Pamphlet International Publication No. WO2004 / 076668 Pamphlet

しかしながら、上記従来方法では、以下のような場合にさらなる改良が必要であった。
即ち、ガラス基材の表面に凸部をアレイ状に多数個形成する場合には、凸部を形成しようとする位置に対して加工工具を毎回押圧させて圧縮応力部を形成することがあった。また、加工工具をガラス基材の表面に押圧しながら掃引することで、土手状の凸部を形成することができるが、形状の異なる、例えば、線幅の異なる凸部を形成する場合には、所望の線幅となる加工工具にその都度交換する場合もあった。このように、凸部をアレイ状に形成したり、線幅の異なる凸部を形成したりする場合には、圧縮応力部の形成に手間と時間がかかってしまい、効率の良い作業を行えないことがあった。 However, the above conventional method requires further improvement in the following cases.
That is, when a large number of convex portions are formed in an array on the surface of the glass substrate, the processing tool may be pressed each time against the position where the convex portions are to be formed to form a compressive stress portion. . In addition, bank-like convex portions can be formed by sweeping while pressing the processing tool against the surface of the glass substrate, but when forming convex portions having different shapes, for example, different line widths In some cases, a machining tool having a desired line width is replaced each time. As described above, when the convex portions are formed in an array or when the convex portions having different line widths are formed, it takes time and effort to form the compressive stress portion, and the efficient work cannot be performed. There was a thing.

また、凸部形状は、加工工具のサイズに依存するため、微細なサイズの凸部を形成する場合には、加工工具そのものを微細にする必要がある。ところが、このような加工工具を調達することが困難な場合があり、微細なサイズの凸部を形成することができない場合があった。 Further, since the convex shape depends on the size of the processing tool, when forming the convex portion of a fine size, it is necessary to make the processing tool itself fine. However, there are cases where it is difficult to procure such a processing tool, and there are cases where it is impossible to form a convex portion having a fine size.

この発明の目的は、簡便な方法でアレイ状の凸部や線幅の異なる凸部や微細な凸部を、短時間で効率良くガラス基材表面や薄膜表面に形成することができるガラス基材の加工方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a glass substrate that can efficiently form array-shaped convex portions, convex portions having different line widths, or fine convex portions on a glass substrate surface or a thin film surface in a short time by a simple method. the method of processing is to the provide Hisage.

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るガラス基材の加工方法は、ガラス基材表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記ガラス基材表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記ガラス基材表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、該圧縮応力部形成工程後、前記ガラス基材に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記ガラス基材表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記ガラス基材又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
In the glass substrate processing method according to the present invention, a buffer layer forming step of forming a buffer layer that absorbs pressure applied by a processing tool in a predetermined pattern on the surface of the glass substrate, and after the buffer layer forming step, The glass substrate surface is scanned while applying pressure with the processing tool so as to pass over the buffer layer, and the compressive stress portion different from the portion where the etching rate with respect to the etching solution does not apply pressure is changed to the glass base. A compressive stress portion forming step formed on the surface of the material and the vicinity thereof, and after the compressive stress portion forming step, the glass base material is subjected to a chemical etching treatment with the etching solution to form a convex portion on the glass base material surface. And an etching step for forming a minimum dimension of the predetermined pattern in the buffer layer in a contact area between the glass substrate or the buffer layer and the processing tool, It is formed so as to be larger than the maximum dimension in the direction indicating the minimum dimension.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、まず、ガラス基材表面に緩衝層を所定のパターン形状、具体的には凸部を形成する領域以外の領域にパターン形成する緩衝層形成工程を行う。これにより、緩衝層に覆われておらずガラス基材が表面に露出している領域が、後に凸部となりうる部分となる。
次いで、パターン形成した緩衝層上を通過するようにガラス基材表面を加工工具で走査して、ガラス基材に圧力を付与する（圧縮応力部形成工程）。これにより、ガラス基材表面及びその近傍には、走査した軌跡に沿って、圧力が付与されていない他の部分とエッチング液に対するエッチングレートが異なる圧縮応力部、より具体的には他の部分よりエッチングレートが低い圧縮応力部が形成される。 In the processing method of the glass substrate according to the present invention, first, a buffer layer forming step of patterning the buffer layer on the surface of the glass substrate in a predetermined pattern shape, specifically in a region other than the region where the convex portion is formed. Do. Thereby, the area | region which is not covered with the buffer layer but the glass base material is exposed to the surface turns into a part which can become a convex part later.
Next, the surface of the glass substrate is scanned with a processing tool so as to pass over the patterned buffer layer, and pressure is applied to the glass substrate (compressive stress portion forming step). Thereby, on the surface of the glass substrate and the vicinity thereof, along the scanned trajectory, other portions not applied with pressure and compressive stress portions having different etching rates with respect to the etchant, more specifically than other portions. A compressive stress portion having a low etching rate is formed.

ところで、上記走査時に加工工具が緩衝層上を通過しているときには、該加工工具によって付与される圧力が緩衝層で吸収されている。より詳細に言えば、圧力の一部は緩衝層が変形等することによって減衰し、また一部は緩衝層の厚さ方向以外の方向に分散する。そのため、緩衝層下のガラス基材表面には十分な圧力が付与されず、圧縮応力部が十分に形成されない状態となる。従って、走査した軌跡に沿って一律に圧縮応力部が形成されるのではなく、緩衝層が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部が形成される。その結果、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けた状態で圧縮応力部が形成される。
特に緩衝層は、パターンの最小寸法が、ガラス基材又は緩衝層と加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成されている。そのため、加工工具によって緩衝層が押し潰されてしまうことがなく、加工工具から伝わる圧力を適切に吸収することができる。 By the way, when the processing tool passes over the buffer layer during the scanning, the pressure applied by the processing tool is absorbed by the buffer layer. More specifically, part of the pressure is attenuated by deformation or the like of the buffer layer, and part of the pressure is dispersed in a direction other than the thickness direction of the buffer layer. Therefore, sufficient pressure is not applied to the glass substrate surface under the buffer layer, and the compressive stress portion is not sufficiently formed. Accordingly, the compressive stress portion is not uniformly formed along the scanned trajectory, but the compressive stress portion is more remarkably formed in the region where the buffer layer is not formed. As a result, the compressive stress portion is formed in a state of being spaced along the scanned trajectory.
In particular, the buffer layer is formed such that the minimum dimension of the pattern is larger than the maximum dimension in the direction showing the minimum dimension of the contact area between the glass substrate or the buffer layer and the processing tool. Therefore, the buffer layer is not crushed by the processing tool, and the pressure transmitted from the processing tool can be appropriately absorbed.

上記圧縮応力部形成工程が終了した後、ガラス基材に対してエッチング液による化学的エッチング処理を行う（エッチング工程）。この際、ガラス基材にはエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部が既に形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部を中心に凸部が形成される。特に、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部が形成されているので、アレイ状の凸部を形成することができる。 After the compression stress portion forming step is completed, a chemical etching process using an etching solution is performed on the glass substrate (etching step). At this time, since the compressive stress part having an etching rate different from that of the other part is already formed on the glass substrate, the convex part is formed around the compressive stress part due to the difference in the etching rate. In particular, since the compressive stress portions are formed at intervals along the scanned trajectory, an array of convex portions can be formed.

このように、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、ガラス基材表面に簡便にアレイ状の凸部を形成することができる。特に、緩衝層をパターン形成した後、加工工具を単に走査するだけで、アレイ状の凸部を形成することができる。よって、従来のように凸部を形成しようとする位置に、加工工具を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部を形成することができ、効率良く凸部を形成することができる。
また、緩衝層のパターン次第で圧縮応力部の位置や形状を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具のサイズ等に依存されず、線幅の異なる凸部や微細な凸部等を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。 Thus, an array-like convex part can be simply formed on the glass substrate surface by performing the compressive stress part forming process and the etching process. In particular, after patterning the buffer layer, an array of convex portions can be formed by simply scanning the processing tool. Therefore, the compressive stress part can be formed at the position where the convex part is to be formed as in the prior art without the trouble of aligning the processing tool every time and applying pressure, thereby efficiently forming the convex part. can do.
Also, because the position and shape of the compressive stress part can be easily controlled depending on the pattern of the buffer layer, unlike conventional methods, it does not depend on the size of the processing tool, etc. Etc. can be formed easily. Therefore, the degree of freedom in design can be improved. In addition, since it is not necessary to replace the machining tool, it is possible to reduce labor and time spent for the replacement.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記緩衝層形成工程の際に、前記最大寸法よりも大きな間隔を有して前記緩衝層を複数形成することを特徴とするものである。 Further, the glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method according to the present invention, wherein the buffer layer is formed with a larger interval than the maximum dimension in the buffer layer forming step. A plurality of them are formed.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、ガラス基材表面に複数の緩衝層をパターン形成するので、加工工具を走査するだけでアレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を多数形成することができる。しかも、隣接する緩衝層の間隔は、ガラス基材又は緩衝層と加工工具が接触している領域の寸法のうち、緩衝層のパターンが最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きいので、緩衝層間において加工工具を確実にガラス基材に接触させて、圧縮応力部を形成することができる。よって、緩衝層を複数形成したとしても、これら緩衝層が凸部形成を邪魔することがない。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, a plurality of buffer layers are patterned on the surface of the glass substrate. Can be formed in large numbers. Moreover, the distance between adjacent buffer layers is larger than the maximum dimension in the direction in which the pattern of the buffer layer shows the minimum dimension among the dimensions of the area where the glass substrate or the buffer layer and the processing tool are in contact, so the buffer layers The compression stress portion can be formed by reliably bringing the processing tool into contact with the glass substrate. Therefore, even if a plurality of buffer layers are formed, these buffer layers do not interfere with the formation of the protrusions.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするものである。 The glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method according to the present invention, wherein the processing tool is placed on the glass substrate surface or the buffer layer in the compressive stress portion forming step. On the other hand, the sweeping is always performed in a contact state.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具をガラス基材表面又は緩衝層に所定の力で押し付けるように接触させ、この状態を維持したまま掃引を行うことで圧力を付与する。よって、圧力を均一に付与することができ、高さの揃った高精度な凸部を形成し易い。また、掃引時に加工工具の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。なお、本発明にて「掃引」とは「走査」の一形態を言い、常時圧力を付与した状態での走査を意味するものである。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, the processing tool is brought into contact with the surface of the glass substrate or the buffer layer so as to be pressed with a predetermined force, and pressure is applied by performing sweeping while maintaining this state. Therefore, it is possible to apply pressure uniformly, and it is easy to form a high-precision convex part having a uniform height. In addition, it is easy to control the machining tool during sweeping, and work efficiency can be increased. In the present invention, “sweep” refers to one form of “scanning” and means scanning in a state where pressure is always applied.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするものである。 The glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method according to the present invention, wherein the processing tool is placed on the glass substrate surface or the buffer layer in the compressive stress portion forming step. On the other hand, scanning is performed in a state of being intermittently pressed.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具でガラス基材表面又は緩衝層に対して断続的に押した状態で走査を行うことで圧力を付与する。そのため、緩衝層の厚みがあったとしても、走査時に加工工具が緩衝層に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部をより高精度に形成することができる。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, pressure is applied by performing scanning while the glass substrate surface or the buffer layer is intermittently pressed with a processing tool. Therefore, even if the buffer layer has a thickness, it is possible to prevent the processing tool from being caught by the buffer layer during scanning, and it is possible to reliably apply pressure. Therefore, the convex portion can be formed with higher accuracy.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程は、前記ガラス基材を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記ガラス基材を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするものである。 The glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method of the present invention, wherein the compressive stress portion forming step is performed in a state where the glass substrate is heated to a predetermined temperature or higher. A pressure applying step for applying pressure and a cooling step for cooling the glass substrate after the step are provided.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、ガラス基材を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与するので、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができる。そして、その後にガラス基材を冷却することにより圧縮応力部を形成する。このように、昇温させた状態で圧力を付与することで、ガラス基材に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部をより容易に形成することができる。 In the glass substrate processing method according to the present invention, since pressure is applied in a state where the glass substrate is heated to a predetermined temperature or higher, it is possible to prevent the occurrence of cracks and the like due to the application of pressure with a high probability. it can. And a compressive-stress part is formed by cooling a glass base material after that. As described above, by applying the pressure in a state where the temperature is raised, the compressive stress portion can be more easily formed in a state where the influence on the glass substrate is reduced as much as possible.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、ガラス基材上に成膜された一層以上の無機材料からなる薄膜の表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記薄膜表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記薄膜表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、該圧縮応力部形成工程後、前記薄膜に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記薄膜表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記薄膜又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするものである。 In the glass substrate processing method according to the present invention, a buffer layer that absorbs pressure applied by a processing tool is provided on a surface of a thin film made of one or more inorganic materials formed on a glass substrate. A buffer layer forming step of forming a pattern, and after the buffer layer forming step, the thin film surface is scanned while applying pressure by the processing tool so as to pass over the buffer layer, and an etching rate with respect to the etching solution is A compressive stress portion forming step for forming a compressive stress portion different from a portion to which no pressure is applied at and near the thin film surface, and after the compressive stress portion forming step, a chemical etching treatment with the etching solution is performed on the thin film. And performing an etching process to form a convex portion on the surface of the thin film, and a minimum dimension of the predetermined pattern in the buffer layer is added to the thin film or the buffer layer. The contact area between the tool, and is characterized in that formed to be greater than the maximum dimension in the direction indicated by the minimum dimension.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、まず、薄膜表面に緩衝層を所定のパターン形状、具体的には凸部を形成する領域以外の領域にパターン形成する緩衝層形成工程を行う。これにより、緩衝層に覆われておらず薄膜が表面に露出している領域が、後に凸部となりうる部分となる。
次いで、パターン形成した緩衝層上を通過するように薄膜表面を加工工具で走査して、薄膜に圧力を付与する（圧縮応力部形成工程）。これにより、薄膜表面及びその近傍には、走査した軌跡に沿って、圧力が付与されていない他の部分とエッチング液に対するエッチングレートが異なる圧縮応力部、より具体的には他の部分よりエッチングレートが低い圧縮応力部が形成される。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, first, a buffer layer forming step is performed in which a buffer layer is patterned on a thin film surface in a predetermined pattern shape, specifically, in a region other than a region where convex portions are formed. Thereby, the area | region which is not covered with the buffer layer but the thin film is exposed to the surface turns into a part which can become a convex part later.
Next, the surface of the thin film is scanned with a processing tool so as to pass over the patterned buffer layer, and pressure is applied to the thin film (compressive stress portion forming step). As a result, the thin film surface and the vicinity thereof have a compressive stress portion, which has a different etching rate with respect to the etchant, and more specifically, the etching rate from the other portions along the scanned trajectory and the other portions where no pressure is applied. A low compressive stress portion is formed.

ところで、上記走査時に加工工具が緩衝層上を通過しているときには、該加工工具によって付与される圧力が緩衝層で吸収されている。そのため、緩衝層下の薄膜表面には十分な圧力が付与されず、圧縮応力部が十分に形成されない状態となる。従って、走査した軌跡に沿って一律に圧縮応力部が形成されるのではなく、緩衝層が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部が形成される。その結果、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けた状態で圧縮応力部が形成される。
特に緩衝層は、パターンの最小寸法が、薄膜又は緩衝層と加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成されている。そのため、加工工具によって緩衝層が押し潰されてしまうことがなく、加工工具から伝わる圧力を適切に吸収することができる。 By the way, when the processing tool passes over the buffer layer during the scanning, the pressure applied by the processing tool is absorbed by the buffer layer. Therefore, sufficient pressure is not applied to the thin film surface under the buffer layer, and the compressive stress portion is not sufficiently formed. Accordingly, the compressive stress portion is not uniformly formed along the scanned trajectory, but the compressive stress portion is more remarkably formed in the region where the buffer layer is not formed. As a result, the compressive stress portion is formed in a state of being spaced along the scanned trajectory.
In particular, the buffer layer is formed such that the minimum dimension of the pattern is larger than the maximum dimension of the contact region between the thin film or the buffer layer and the processing tool in the direction indicating the minimum dimension. Therefore, the buffer layer is not crushed by the processing tool, and the pressure transmitted from the processing tool can be appropriately absorbed.

上記圧縮応力部形成工程が終了した後、薄膜に対してエッチング液による化学的エッチング処理を行う（エッチング工程）。この際、薄膜にはエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部が既に形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部を中心に凸部が形成される。特に、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部が形成されているので、アレイ状の凸部を形成することができる。 After the compressive stress portion forming step is completed, a chemical etching process using an etching solution is performed on the thin film (etching step). At this time, since the compressive stress portion having an etching rate different from that of the other portion is already formed on the thin film, a convex portion is formed around the compressive stress portion due to the difference in the etching rate. In particular, since the compressive stress portions are formed at intervals along the scanned trajectory, an array of convex portions can be formed.

このように、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、薄膜表面に簡便にアレイ状の凸部を形成することができる。特に、緩衝層をパターン形成した後、加工工具を単に走査するだけで、アレイ状の凸部を形成することができる。よって、従来のように凸部を形成しようとする位置に、加工工具を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部を形成することができ、効率良く凸部を形成することができる。
また、緩衝層のパターン次第で圧縮応力部の位置や形状を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具のサイズ等に依存されず、線幅の異なる凸部や微細な凸部等を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
なお、本発明において「薄膜」とは、その厚さで規定されるものではなく、「ガラス基材上に形成され、ガラス基材に代わって圧力を付与されるもの」の総称である。 As described above, by performing the compressive stress portion forming step and the etching step, it is possible to easily form an array of convex portions on the thin film surface. In particular, after patterning the buffer layer, an array of convex portions can be formed by simply scanning the processing tool. Therefore, the compressive stress part can be formed at the position where the convex part is to be formed as in the prior art without the trouble of aligning the processing tool every time and applying pressure, thereby efficiently forming the convex part. can do.
Also, because the position and shape of the compressive stress part can be easily controlled depending on the pattern of the buffer layer, unlike conventional methods, it does not depend on the size of the processing tool, etc. Etc. can be formed easily. Therefore, the degree of freedom in design can be improved. In addition, since it is not necessary to replace the machining tool, it is possible to reduce labor and time spent for the replacement.
In the present invention, the “thin film” is not defined by its thickness, but is a generic term for “formed on a glass substrate and applied with pressure instead of the glass substrate”.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜表面に複数の緩衝層をパターン形成するので、加工工具を走査するだけでアレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を多数形成することができる。しかも、隣接する緩衝層の間隔は、薄膜又は緩衝層と加工工具が接触している領域の寸法のうち、緩衝層のパターンが最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きいので、緩衝層間において加工工具を確実に薄膜に接触させて、圧縮応力部を形成することができる。よって、緩衝層を複数形成したとしても、これら緩衝層が凸部形成を邪魔することがない。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, since a plurality of buffer layers are patterned on the surface of the thin film, a large number of convex portions having different array shapes, shapes with different line widths, or fine shapes can be obtained simply by scanning a processing tool. Can be formed. In addition, since the distance between adjacent buffer layers is larger than the maximum dimension in the direction in which the pattern of the buffer layer indicates the minimum dimension among the dimensions of the region where the thin film or the buffer layer and the processing tool are in contact, processing between the buffer layers is performed. The compressive stress portion can be formed by reliably bringing the tool into contact with the thin film. Therefore, even if a plurality of buffer layers are formed, these buffer layers do not interfere with the formation of the protrusions.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするものである。 Moreover, the processing method of the glass base material which concerns on this invention WHEREIN: In the processing method of the glass base material of the said invention, in the case of the said compression stress part formation process, the said processing tool is made with respect to the said thin film surface or the said buffer layer. It is characterized by sweeping in a constantly contacted state.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具を薄膜表面又は緩衝層に所定の力で押し付けるように接触させ、この状態を維持したまま掃引を行うことで圧力を付与する。よって、圧力を均一に付与することができ、高さの揃った高精度な凸部を形成し易い。また、掃引時に加工工具の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, the processing tool is brought into contact with the surface of the thin film or the buffer layer so as to be pressed with a predetermined force, and pressure is applied by performing sweeping while maintaining this state. Therefore, it is possible to apply pressure uniformly, and it is easy to form a high-precision convex part having a uniform height. In addition, it is easy to control the machining tool during sweeping, and work efficiency can be increased.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするものである。 Moreover, the processing method of the glass base material which concerns on this invention WHEREIN: In the processing method of the glass base material of the said invention, in the case of the said compression stress part formation process, the said processing tool is made with respect to the said thin film surface or the said buffer layer. It scans in the state pressed intermittently.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具で薄膜表面又は緩衝層に対して断続的に押した状態で走査を行うことで圧力を付与する。そのため、緩衝層の厚みがあったとしても、走査時に加工工具が緩衝層に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部をより高精度に形成することができる。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, pressure is applied by scanning in a state where the processing tool is intermittently pressed against the surface of the thin film or the buffer layer. Therefore, even if the buffer layer has a thickness, it is possible to prevent the processing tool from being caught by the buffer layer during scanning, and it is possible to reliably apply pressure. Therefore, the convex portion can be formed with higher accuracy.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程は、前記薄膜を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記薄膜を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするものである。 Further, the glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method of the present invention, wherein the compressive stress portion forming step is performed by applying the pressure in a state where the thin film is heated to a predetermined temperature or more. And a cooling step for cooling the thin film after the step.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与するので、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができる。そして、その後に薄膜を冷却することにより圧縮応力部を形成する。このように、昇温させた状態で圧力を付与することで、薄膜に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部をより容易に形成することができる。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, the pressure is applied in a state where the temperature of the thin film is raised to a predetermined temperature or higher, so that the occurrence of cracks and the like due to the pressure application can be prevented with a high probability. And a compressive-stress part is formed by cooling a thin film after that. In this way, by applying pressure while the temperature is raised, the compressive stress portion can be more easily formed with the influence on the thin film reduced as much as possible.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記エッチング工程後、前記薄膜及び前記ガラス基材に対してエッチング処理を行って、前記薄膜表面に形成された前記凸部をガラス基材に反映させ、前記ガラス基材表面に凸部を形成する凸部反映工程を行うことを特徴とするものである。 Further, the glass substrate processing method according to the present invention is the glass substrate processing method according to the present invention, wherein after the etching step, the thin film and the glass substrate are etched, and the thin film surface is processed. The projecting part reflecting step of reflecting the projecting part formed on the glass substrate and forming the projecting part on the surface of the glass substrate is performed.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜表面に凸部を形成した後、薄膜及びガラス基材に対してエッチング処理を行うことで、薄膜表面に形成された凸部をそのままの状態でガラス基材表面に反映させることができる。これにより、ガラス基材表面に、アレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を形成することができる。 In the processing method of the glass substrate according to the present invention, after forming the projections on the surface of the thin film, the projections formed on the surface of the thin film are left as they are by etching the thin film and the glass substrate. Can be reflected on the surface of the glass substrate. Thereby, the convex part of an array shape, the shape from which line | wire width differs, or a fine shape can be formed in the glass substrate surface.

また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記ガラス基材が、前記薄膜よりもエッチングレートが高いものであることを特徴とするものである。 The glass substrate processing method according to the present invention is characterized in that, in the glass substrate processing method of the present invention, the glass substrate has a higher etching rate than the thin film. is there.

この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜よりもガラス基材の方が速くエッチングされるので、ガラス基材表面に高アスペクト比の凸部を形成し易くなる。 In the method for processing a glass substrate according to the present invention, the glass substrate is etched faster than the thin film, so that it becomes easy to form a convex portion having a high aspect ratio on the surface of the glass substrate.

本発明に係るガラス基材の加工方法によれば、加工工具を交換することなく、アレイ状の凸部や線幅の異なる凸部や微細な凸部を簡便な方法で形成することができる。よって、凸部形成に費やす手間と時間を低減することができ、短時間で効率良く凸部を作製することができる。 According to the method for processing a glass substrate according to the present invention, it is possible to form array-shaped convex portions, convex portions having different line widths, and fine convex portions by a simple method without exchanging the processing tool. Therefore, it is possible to reduce the time and effort spent on projection forming, as possible out to produce efficiently protrusion in a short time.

（第１実施形態）
以下、本発明に係るガラス基材の加工方法の第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態のガラス基材２の加工方法は、加工工具１によりガラス基材２に圧力を付与した後、酸性液であるフッ酸（ＨＦ）（エッチング液）による化学的エッチング処理を行って、ガラス基材表面２ａに凸部３を形成する方法であって、緩衝層形成工程と、圧縮応力部形成工程と、エッチング工程と、を行う方法である。 (First embodiment)
Hereinafter, 1st Embodiment of the processing method of the glass base material which concerns on this invention is described with reference to FIGS.
The processing method of the glass base material 2 of this embodiment performs the chemical etching process by the hydrofluoric acid (HF) (etching liquid) which is an acidic liquid, after giving a pressure to the glass base material 2 with the processing tool 1, It is a method of forming the convex part 3 in the glass substrate surface 2a, Comprising: It is a method of performing a buffer layer formation process, a compression stress part formation process, and an etching process.

緩衝層形成工程は、加工工具１によって付与される圧力を吸収する緩衝層４をガラス基材表面２ａにパターン形成する工程である。また、圧縮応力部形成工程は、加工工具１で圧力を付与しながら緩衝層４上を通過するようにガラス基材表面２ａを掃引し、ガラス基材表面２ａ及びその近傍にフッ酸に対するエッチングレートが他の部分（圧力を付与しない部分）と異なる圧縮応力部５を形成する工程である。また、エッチング工程は、ガラス基材２に対してフッ酸による化学的エッチング処理を行って、ガラス基材表面２ａに凸部３を形成する工程である。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。 The buffer layer forming step is a step of patterning the buffer layer 4 that absorbs the pressure applied by the processing tool 1 on the glass substrate surface 2a. Further, in the compressive stress portion forming step, the glass substrate surface 2a is swept so as to pass over the buffer layer 4 while applying pressure with the processing tool 1, and an etching rate for hydrofluoric acid on the glass substrate surface 2a and the vicinity thereof. Is a step of forming a compressive stress portion 5 different from other portions (portions to which no pressure is applied). Moreover, an etching process is a process of performing the chemical etching process by a hydrofluoric acid with respect to the glass base material 2, and forming the convex part 3 in the glass base material surface 2a.
Each of these steps will be described in detail below.

なお、本実施形態では、加工対象とするガラス基材２として、酸性液による化学的エッチング処理が行われることにより、表面に凸部３を効果的に形成させるのに有利なＳｉＯ₂及び１モル％以上のＡｌ₂Ｏ₃を含み、且つ、（ＳｉＯ₂含有率−Ａｌ₂Ｏ₃含有率）が４０〜６７モル％であるガラス母材を用いる。
このガラス母材は、多成分系ガラスであって、ＳｉＯ₂を主成分とし、且つ、１モル％以上のＡｌ₂Ｏ₃が含有されている。このようなガラス母材では、Ａｌ₂Ｏ₃が酸性溶液に溶出し易いため、エッチング処理が促進され、また、これに含まれるＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とのモル濃度の差（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃）が小さくなるに伴い（耐酸性の弱いＡｌ₂Ｏ₃が相対的に多くなるに伴い）、その溶出が促進されエッチングレートが飛躍的に大きくなる。 In the present embodiment, as the glass substrate 2 to be processed, a chemical etching process using an acidic solution is performed, so that SiO ₂ and 1 mol, which are advantageous for effectively forming the convex portions 3 on the surface, are used. % Of Al ₂ O ₃ and (SiO ₂ content-Al ₂ O ₃ content) is 40 to 67 mol%.
This glass base material is a multi-component glass, containing SiO ₂ as a main component and containing 1 mol% or more of Al ₂ O ₃ . In such a glass base material, Al ₂ O ₃ is easily eluted into the acidic solution, so that the etching process is promoted, and the difference in molar concentration between SiO ₂ and Al ₂ O ₃ contained therein (SiO ₂ − As (Al ₂ O ₃ ) becomes smaller (as Al ₂ O ₃ having weak acid resistance becomes relatively larger), the elution is promoted and the etching rate is dramatically increased.

また、本実施形態で使用する加工工具１は、単結晶ダイヤモンド製の加工工具である。この加工工具１の先端部の形状は、球の一部分をなしており、例えば、先端半径が３０μｍである。 Moreover, the processing tool 1 used in the present embodiment is a processing tool made of single crystal diamond. The shape of the tip portion of the processing tool 1 forms a part of a sphere, and the tip radius is, for example, 30 μm.

まず始めに、図１（ａ）及び図２に示すように、ガラス基材表面２ａに緩衝層４を所定のパターン形状、且つ、所定の厚みでパターン形成する。この際、凸部３を形成する領域を除く領域に緩衝層４をパターニングする。これにより、緩衝層４に覆われておらず、ガラス基材２が表面に露出している領域が、後に凸部３となりうる部分となる。なお、本実施形態では、上面視正方形状の緩衝層４を形成した場合を例にしている。 First, as shown in FIGS. 1A and 2, the buffer layer 4 is patterned on the glass substrate surface 2 a with a predetermined pattern shape and a predetermined thickness. At this time, the buffer layer 4 is patterned in a region excluding the region where the convex portion 3 is formed. Thereby, the area | region which is not covered with the buffer layer 4 and the glass base material 2 is exposed to the surface turns into a part which can become the convex part 3 later. In the present embodiment, a case where the buffer layer 4 having a square shape in a top view is formed is taken as an example.

緩衝層４の形成は、本実施形態では、ガラス基材表面２ａ上を油性フェルトペン（溶剤７０％、顔料１０％、樹脂２０％）でなぞることにより行い、これにより、顔料＋樹脂からなる緩衝層４をガラス基材表面２ａ上に形成したが、緩衝層４の材質はこれに限られず、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などを主成分とするレジスト材を用いてもよい。
要は、緩衝層４が加工工具１からの圧力により破壊されることで加工工具１とガラス基材２とが直接接触するようなことがなければよいのであって、その限りにおいて、緩衝層４の材質や厚さは任意に設定することができる。 In this embodiment, the buffer layer 4 is formed by tracing the glass substrate surface 2a with an oil-based felt pen (solvent 70%, pigment 10%, resin 20%). Although the layer 4 is formed on the glass substrate surface 2a, the material of the buffer layer 4 is not limited to this. For example, a resist material mainly composed of an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or the like may be used. Good.
The point is that the buffer layer 4 may be destroyed by the pressure from the processing tool 1 so that the processing tool 1 and the glass substrate 2 do not come into direct contact with each other. The material and thickness can be arbitrarily set.

特に、緩衝層４を形成する際に、加工工具１からの圧力を確実に吸収するために、次の条件を満たすように形成する。即ち、加工工具１をガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に所定の力で接触させると、図３に示すように、その先端はガラス基材２又は緩衝層４内に若干押し込まれる。このとき、加工工具１が接触する領域内での最大寸法Ｈ１は、加工工具１の先端形状や押し付ける荷重によって変わるが、本実施形態の加工工具１の場合には約１０μｍである。そして、緩衝層４のパターンの最小寸法Ｈ２がこの最大寸法Ｈ１よりも大きくなるように、緩衝層４をパターン形成する。つまり、一辺が１０μｍよりも大きくなるように緩衝層４を形成する。 In particular, when the buffer layer 4 is formed, the buffer layer 4 is formed so as to satisfy the following conditions in order to reliably absorb the pressure from the processing tool 1. That is, when the processing tool 1 is brought into contact with the glass substrate surface 2a or the buffer layer 4 with a predetermined force, the tip thereof is slightly pushed into the glass substrate 2 or the buffer layer 4 as shown in FIG. At this time, the maximum dimension H1 in the region in contact with the processing tool 1 varies depending on the tip shape of the processing tool 1 and the pressing load, but is about 10 μm in the case of the processing tool 1 of the present embodiment. Then, the buffer layer 4 is patterned so that the minimum dimension H2 of the pattern of the buffer layer 4 is larger than the maximum dimension H1. That is, the buffer layer 4 is formed so that one side is larger than 10 μm.

緩衝層４を形成した後、図１（ｂ）に示すように、ガラス基材表面２ａの上方に加工工具１を位置させる。そして、図１（ｃ）及び図４に示すように、加工工具１を下降（矢印Ａ方向）させ、ガラス基材２に圧縮応力部５が形成されるように、加工工具１の先端を押圧して圧力を付与する。次いで、加工工具１を押圧したまま、図１（ｄ）及び図５に示すように、パターン形成した緩衝層４上を通過するようにガラス基材表面２ａを掃引して、ガラス基材２に圧力を付与する。これにより、ガラス基材表面２ａ及びその近傍には、掃引した軌跡に沿って圧縮応力部５が形成される。なお、実際にはこのときに加工工具１の押圧によってガラス基材表面２ａに凹部が形成されるが、該凹部の図示は省略している。 After forming the buffer layer 4, as shown in FIG.1 (b), the processing tool 1 is located above the glass base-material surface 2a. Then, as shown in FIGS. 1C and 4, the processing tool 1 is lowered (in the direction of arrow A), and the tip of the processing tool 1 is pressed so that the compressive stress portion 5 is formed on the glass substrate 2. And apply pressure. Next, while pressing the processing tool 1, the glass substrate surface 2 a is swept so as to pass over the patterned buffer layer 4 as shown in FIGS. Apply pressure. Thereby, the compressive stress part 5 is formed in the glass base-material surface 2a and its vicinity along the swept locus | trajectory. In practice, at this time, a depression is formed in the glass substrate surface 2a by pressing the processing tool 1, but the illustration of the depression is omitted.

このようにして形成された圧縮応力部５は、圧力が付与されていない他の部分（通常部、即ち非圧縮部分）と異なる化学的性質を示し、酸性液による化学的エッチング処理を行った際にエッチングレート差が生じる。詳しくは、圧縮応力部５では、他の部分に比べてエッチングレートが低くなる（エッチング速度が遅くなる）。このメカニズムは、完全には明らかになっていないが、圧縮応力部５では、ガラス構造の変化、相変態、密度上昇等が生じ、緻密化したシロキサンネットワークがその他の部分の溶出を妨げる一方、他の部分ではＡｌ₂Ｏ₃が酸性液により選択的にエッチングされるためと考えられる。 The compressive stress portion 5 formed in this way exhibits different chemical properties from other portions to which no pressure is applied (normal portion, that is, non-compressed portion), and is subjected to chemical etching treatment with an acid solution. The etching rate difference occurs. In detail, in the compressive stress part 5, an etching rate becomes low compared with another part (etching rate becomes slow). Although this mechanism is not completely clarified, in the compressive stress portion 5, a glass structure change, a phase transformation, a density increase, and the like occur, and the densified siloxane network prevents elution of other portions. This is probably because Al ₂ O ₃ is selectively etched by the acidic solution.

ところで、上記掃引時において、加工工具１が緩衝層４上を通過しているときには、該加工工具１によって付与される圧力が緩衝層４で吸収されている。つまり緩衝層４は、加工工具１からガラス基材２に伝わる圧力を極力低減させている。そのため、図１（ｅ）に示すように、緩衝層４下のガラス基材表面２ａには十分な圧力が付与されず、圧縮応力部５が十分な厚さで形成されないか、または全く形成されない状態となる。従って、掃引した軌跡に沿って一律に圧縮応力部５が形成されるのではなく、緩衝層４が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部５が形成される。その結果、掃引した軌跡に沿いながら、間隔を空けた状態で圧縮応力部５が形成される。 By the way, when the machining tool 1 passes over the buffer layer 4 during the sweep, the pressure applied by the machining tool 1 is absorbed by the buffer layer 4. That is, the buffer layer 4 reduces the pressure transmitted from the processing tool 1 to the glass substrate 2 as much as possible. Therefore, as shown in FIG.1 (e), sufficient pressure is not provided to the glass base-material surface 2a under the buffer layer 4, and the compressive-stress part 5 is not formed with sufficient thickness, or not formed at all. It becomes a state. Therefore, the compressive stress portion 5 is not uniformly formed along the swept locus, but the compressive stress portion 5 is more remarkably formed in a region where the buffer layer 4 is not formed. As a result, the compressive stress portion 5 is formed in a state of being spaced along the swept trajectory.

特に緩衝層４は、上述した条件に基づいて形成されているので、加工工具１によって押し潰されてしまうことがなく、加工工具１から伝わる圧力を適切に吸収している。仮に、図６に示すように、最大寸法Ｈ１よりも緩衝層４のパターンの最小寸法Ｈ２の方が小さい場合には、圧力を吸収すべき緩衝層４全体が加工工具１によって押し潰されてしまい、緩衝層４下のガラス基材表面２ａの圧力のほうがむしろ高くなることで、圧縮応力部５を適切に形成することができなくなってしまう虞がある。しかしながら、本実施形態ではこのような不都合が生じることがない。 In particular, since the buffer layer 4 is formed based on the above-described conditions, the buffer layer 4 is not crushed by the processing tool 1 and appropriately absorbs the pressure transmitted from the processing tool 1. As shown in FIG. 6, when the minimum dimension H2 of the pattern of the buffer layer 4 is smaller than the maximum dimension H1, the entire buffer layer 4 that should absorb pressure is crushed by the processing tool 1. If the pressure on the glass substrate surface 2a under the buffer layer 4 is rather high, the compressive stress portion 5 may not be properly formed. However, this embodiment does not cause such inconvenience.

圧縮応力部５の形成が終了した後、緩衝層４を除去する。そして、図１（ｆ）及び図１（ｇ）に示すように、エッチングにより凸部形成を行う。即ち、圧縮応力部５が形成されたガラス基材２をフッ酸（ＨＦ）に浸漬することによって、５００ｎｍの化学的エッチング処理を行う。この際、ガラス基材２には、上述したようにエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５が形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部５を中心に、高さ約４００ｎｍの凸部３が形成される。特に、掃引した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部５が形成されているので、図７に示すように、アレイ状の凸部３を形成することができる。
なお、緩衝層４を除去した後にエッチングを行ったが、仕様や用途に応じてエッチングにより凸部３を形成するのと同時に緩衝層４を除去しても構わない。 After the formation of the compressive stress portion 5 is completed, the buffer layer 4 is removed. And as shown in FIG.1 (f) and FIG.1 (g), a convex part formation is performed by an etching. That is, a chemical etching process of 500 nm is performed by immersing the glass substrate 2 on which the compressive stress portion 5 is formed in hydrofluoric acid (HF). At this time, since the compressive stress portion 5 having an etching rate different from that of the other portion is formed on the glass base material 2 as described above, the height of about 400 nm centering on the compressive stress portion 5 due to the difference in the etching rate. Is formed. In particular, since the compressive stress portions 5 are formed at intervals along the swept trajectory, the array-shaped convex portions 3 can be formed as shown in FIG.
Although the etching is performed after the buffer layer 4 is removed, the buffer layer 4 may be removed at the same time when the convex portions 3 are formed by etching according to specifications and applications.

上述したように、本実施形態のガラス基材の加工方法によれば、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、ガラス基材表面２ａに簡便にアレイ状の凸部３を形成することができる。特に、緩衝層４をパターン形成した後、加工工具１を単に掃引するだけで、アレイ状の凸部３を形成することができる。よって、従来のように凸部３を形成しようとする位置に、加工工具１を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部５を形成することができ、効率良く凸部３を形成することができる。 As described above, according to the glass substrate processing method of the present embodiment, the array-shaped convex portions 3 are simply formed on the glass substrate surface 2a by performing the compressive stress portion forming step and the etching step. Can do. In particular, after patterning the buffer layer 4, the array-shaped convex portions 3 can be formed simply by sweeping the processing tool 1. Therefore, the compressive stress portion 5 can be formed at the position where the convex portion 3 is to be formed as in the prior art without the trouble of aligning the processing tool 1 each time and applying pressure, thereby efficiently projecting the convex portion 3. Part 3 can be formed.

また、緩衝層４のパターン次第で圧縮応力部５の形成される位置や間隔を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具１のサイズ等に依存されず、所望の位置に凸部３を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具１を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
また、加工工具１をガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に押し付けたまま掃引するので、圧力を均一に付与することができる。よって、高さの揃った高精度な凸部３を形成し易い。また、掃引時に加工工具１の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。 Further, since the position and interval at which the compressive stress portion 5 is formed can be easily controlled depending on the pattern of the buffer layer 4, unlike the conventional method, it is not dependent on the size or the like of the processing tool 1 and protrudes to a desired position. The part 3 can be easily formed. Therefore, the degree of freedom in design can be improved. In addition, since it is not necessary to replace the machining tool 1, labor and time spent for replacement can be reduced.
Moreover, since the processing tool 1 is swept while being pressed against the glass substrate surface 2a or the buffer layer 4, the pressure can be uniformly applied. Therefore, it is easy to form the high-precision convex part 3 having a uniform height. Further, it is easy to control the processing tool 1 during sweeping, and work efficiency can be increased.

また、本実施形態の加工方法により作製されたガラス基材２は、上述したようにアレイ状の凸部３を有しているので、様々な用途に適用可能で使い易いガラス部品となる。 Moreover, since the glass base material 2 produced by the processing method of this embodiment has the array-shaped convex part 3 as mentioned above, it becomes an easy-to-use glass part applicable to various uses.

なお、本実施形態において、ガラス基材２の（ＳｉＯ₂含有率−Ａｌ₂Ｏ₃含有率）は、耐水性を劣化させないガラス基材とする観点から４０モル％以上とするのが好ましく、更にはエッチング量に対して効率良く高い突起が得られるガラス基材とする観点から、４７モル％以上とするのが好ましい。
一方、Ａｌ₂Ｏ₃のガラス基材２中への多量の添加によって生じる耐酸性の低下を抑制し、且つ、ガラス基材２の溶融温度の上昇を抑制し、比較的低い溶融温度で組成均質性の高いガラス基材とする観点から、上述の（ＳｉＯ₂含有率−Ａｌ₂Ｏ₃含有率）は、６７モル％以下とするのが好ましく、更にはエッチング量に対して効率良く高い突起が得られるガラス基材とする観点から５７モル％以下とするのが好ましい。 In the present embodiment, the glass substrate 2 (SiO ₂ content -Al ₂ O ₃ content) is preferably from the viewpoint that the glass substrate does not degrade the water resistance of 40 mol% or more, further Is preferably 47 mol% or more from the viewpoint of providing a glass substrate that can provide a high protrusion efficiently with respect to the etching amount.
On the other hand, the decrease in acid resistance caused by the addition of a large amount of Al ₂ O _{3 into} the glass substrate 2 is suppressed, and the increase in the melting temperature of the glass substrate 2 is suppressed, so that the composition is homogeneous at a relatively low melting temperature. From the viewpoint of providing a highly glass substrate, the above (SiO ₂ content-Al ₂ O ₃ content) is preferably 67 mol% or less, and moreover, protrusions that are efficiently high with respect to the etching amount are formed. It is preferable to set it as 57 mol% or less from a viewpoint of setting it as the glass base material obtained.

また、ＳｉＯ₂含有率は、４０モル％以上が好ましく、一方、Ａｌ₂Ｏ₃含有率は１モル％以上が肝要であるが、上限としては１５モル％以下が好ましい。ＳｉＯ₂は、ガラス基材２の基本的構成成分であり、化学的耐久性の付与及び突起形成性の点から４０モル％以上が好ましい。また、Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラス基材２の溶解性を確保し、均質なガラス基材２とし、これにより突起形成の場所によるばらつきを小さくし得る点から、１５モル％以下が好ましい。 The SiO ₂ content is preferably 40 mol% or more, while the Al ₂ O ₃ content is preferably 1 mol% or more, but the upper limit is preferably 15 mol% or less. SiO ₂ is a basic constituent of the glass substrate 2 and is preferably 40 mol% or more from the viewpoint of imparting chemical durability and forming protrusions. In addition, Al ₂ O ₃ is preferably 15 mol% or less from the viewpoint that the solubility of the glass substrate 2 is ensured and the glass substrate 2 is made homogeneous, thereby reducing variation depending on the location of protrusion formation.

このように、ガラス基材２は、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を上述したような割合で含み、加工工具１により圧力を付与することで、エッチングレートが低い圧縮応力部５を容易に形成でき、その後エッチング処理を行うことによって突起が形成できるものであれば良く、特に制限は無い。
このようなガラス基材２の種類の例を挙げれば、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス等から選択できる。なお、ホウケイ酸塩ガラス等に含まれているＢ₂Ｏ₃は、ガラス基材２中でＡｌ₂Ｏ₃と同様の作用を示すと考えられ、これがガラス基材２に含まれていても何ら差し支えない。 Thus, the glass substrate 2 contains SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in the proportions described above, and by applying pressure with the processing tool 1, the compressive stress portion 5 having a low etching rate can be easily formed. There is no particular limitation as long as the protrusion can be formed by performing an etching process thereafter.
If the example of the kind of such glass base material 2 is given, it can select from aluminosilicate glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass, etc. Incidentally, B ₂ O ₃ contained in the borosilicate glass and the like is considered to show the same action as the Al ₂ O ₃ in the glass substrate 2, which is no be included in the glass substrate 2 There is no problem.

また、本実施形態においては、エッチング液としてフッ酸（ＨＦ）を使用したが、その理由は以下の通りである。
即ち、使用される酸性液はガラス基材２からＳｉＯ₂以外の成分を選択的に溶出することが必要であり、更にエッチング液による化学的エッチング処理により、圧縮応力部５とそれ以外の通常部との間に上述の選択的溶出量が異なることが求められる。そのため、エッチング液はｐＨ５以下の水溶液であることが好ましい。エッチング処理によりガラス基材２中から選択的に溶出されるのは、Ａｌ₂Ｏ₃等の耐酸性の低い成分であることから、エッチング液は酸性寄りであることが求められる。このようなエッチング液として、フッ素イオンを含有する酸性の水溶液、例えば、フッ酸を用いることができる。また、この酸性のエッチング液には、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸及びクエン酸の中から選ばれる少なくとも一種が添加されたものを使用することができる。 In the present embodiment, hydrofluoric acid (HF) is used as an etching solution for the following reason.
That is, the acidic solution used is required to be selectively eluting the components other than SiO ₂ glass substrate 2, further by chemical etching treatment with an etching solution, usually part of the rest compressive stress portion 5 And the above-mentioned selective elution amount is required to be different. Therefore, the etching solution is preferably an aqueous solution having a pH of 5 or less. It is selectively eluted from the glass substrate 2 by etching, since an acid-resistant low component such as Al ₂ O _3, the etching solution is required to be acidic closer. As such an etchant, an acidic aqueous solution containing fluorine ions, for example, hydrofluoric acid can be used. The acidic etching solution may be one containing at least one selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfamic acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid and citric acid. .

（第２実施形態）
次に、本発明に係るガラス基材の加工方法の第２実施形態を説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、緩衝層４を１つだけ形成したが、第２実施形態では、緩衝層４を２つ形成する点である。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the glass substrate processing method according to the present invention will be described. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that only one buffer layer 4 is formed in the first embodiment, but two buffer layers 4 are formed in the second embodiment.

即ち、図８に示すように、緩衝層形成工程の際に、ガラス基材表面２ａに２つの緩衝層４をパターン形成する。なお、本実施形態では、平面視長方形状の緩衝層４を形成した場合を例にしているが、緩衝層４の形成方法は第１実施形態と同様である。また、緩衝層４を形成する際に、図９に示すように、ガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に対して加工工具１が接触する領域内での最大寸法Ｈ１よりも、互いの間隔Ｈ３が大きくなるように緩衝層４を形成する。 That is, as shown in FIG. 8, in the buffer layer forming step, two buffer layers 4 are patterned on the glass substrate surface 2a. In the present embodiment, the case where the buffer layer 4 having a rectangular shape in plan view is formed as an example, but the method of forming the buffer layer 4 is the same as in the first embodiment. Further, when the buffer layer 4 is formed, as shown in FIG. 9, the distance H3 between the glass substrate surface 2a or the buffer layer 4 is larger than the maximum dimension H1 in the region where the processing tool 1 contacts. The buffer layer 4 is formed so as to be large.

緩衝層４を形成した後、図１０に示すように、これら２つの緩衝層４上を通過するように加工工具１を掃引して、圧縮応力部５を形成する。この際、隣接する２つの緩衝層４の間隔が上述したように規定されているので、緩衝層４間において加工工具１が浮くことなく確実にガラス基材２に接触した状態で圧縮応力部５を形成することができる。よって、加工工具１を直線的に掃引するだけで、間隔を空けて３つの圧縮応力部５を形成することができる。
その後、エッチング工程を行うことで、図１１に示すように、３つの凸部３をアレイ状に形成することができる。このように、緩衝層４を２つ形成するだけで３つの凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。 After forming the buffer layer 4, as shown in FIG. 10, the processing tool 1 is swept so as to pass over the two buffer layers 4 to form the compressive stress portion 5. At this time, since the interval between the two adjacent buffer layers 4 is defined as described above, the compressive stress portion 5 is reliably in contact with the glass substrate 2 without the processing tool 1 floating between the buffer layers 4. Can be formed. Therefore, the three compressive stress portions 5 can be formed at intervals by simply sweeping the machining tool 1 linearly.
Then, by performing an etching process, as shown in FIG. 11, the three convex portions 3 can be formed in an array. As described above, the three convex portions 3 can be easily formed in an array only by forming two buffer layers 4.

なお、本実施形態では、２つの緩衝層４を形成した場合を例にしたが、３つ以上の複数の緩衝層４を形成しても構わない。こうすることで、より多数の凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。
また、上記実施形態では、平面視長方形状の緩衝層４を形成したが、緩衝層４の形状は自由に形成して構わない。例えば、図１２に示すように、帯状の緩衝層４を均一な間隔で２つ形成しても構わない。この場合において、図１３に示すように、２つの緩衝層４上を通過するように加工工具１をジグザグに掃引することで、図１４に示すように、寸法や形状の異なる凸部３をアレイ状に形成することができる。このように、用途に応じて緩衝層４のパターンを形成すると共に、掃引する方向を変化させることで、様々な数、寸法、形状の凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。 In the present embodiment, the case where two buffer layers 4 are formed is taken as an example. However, three or more buffer layers 4 may be formed. By doing so, a larger number of convex portions 3 can be easily formed in an array.
Moreover, in the said embodiment, although the buffer layer 4 of planar view rectangular shape was formed, you may form the shape of the buffer layer 4 freely. For example, as shown in FIG. 12, two band-shaped buffer layers 4 may be formed at a uniform interval. In this case, as shown in FIG. 13, the machining tool 1 is swung in a zigzag manner so as to pass over the two buffer layers 4, so that the projections 3 having different dimensions and shapes are arrayed as shown in FIG. Can be formed. Thus, by forming the pattern of the buffer layer 4 according to the application and changing the sweeping direction, the convex portions 3 having various numbers, sizes, and shapes can be easily formed in an array.

また、均一な間隔ではなく、図１５に示すように途中で間隔が変化するような２つの緩衝層４を形成した後、加工工具１を比較的小さいピッチでジグザグに掃引させることで、図１６に示すように異なる幅の部分を有する帯状の凸部３を一体として形成することも可能である。 In addition, after forming two buffer layers 4 whose intervals change in the middle as shown in FIG. 15 instead of uniform intervals, the processing tool 1 is swept in a zigzag manner at a relatively small pitch, so that FIG. It is also possible to integrally form the belt-like convex portions 3 having different width portions as shown in FIG.

（第３実施形態）
次に、本発明に係るガラス基材の加工方法の第３実施形態を説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ガラス基材表面２ａに直接凸部３を形成したが、第３実施形態では、ガラス基材１０上に薄膜１１を成膜し、該薄膜１１の表面に一旦凸部３を形成した後に、該凸部３をガラス基材１０に反映させてガラス基材表面１０ａに凸部３を形成する点である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the glass substrate processing method according to the present invention will be described. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the convex portion 3 is formed directly on the glass substrate surface 2a. However, in the third embodiment, the thin film 11 is formed on the glass substrate 10. Is formed, and once the convex portion 3 is formed on the surface of the thin film 11, the convex portion 3 is reflected on the glass substrate 10 to form the convex portion 3 on the glass substrate surface 10a.

特に、本実施形態のガラス基材の加工方法は、加工対象となるガラス基材１０が、熱変形加工が困難なものである場合等に特に好適である。このようなガラス基材１０としては、例えば、熱膨張が小さく高い透明性を有する結晶化ガラスや石英ガラス、アサーマルガラス等がある。 In particular, the glass substrate processing method of the present embodiment is particularly suitable when the glass substrate 10 to be processed is difficult to be thermally deformed. Examples of such a glass substrate 10 include crystallized glass, quartz glass, athermal glass and the like that have low thermal expansion and high transparency.

なお、熱変形加工とは、ガラスを加熱軟化させた後に、例えば、所望の形状を加工した成形型で押圧して形状を転写させ、その後冷却してガラスを固化し、所望の形状を得る方法をいう。よって、プレス成形困難なものの中には、上述したような圧力を付与するか、又は、熱を加えた状態で圧力を付与した後冷却することで圧縮応力部５を形成することが困難なもの等も含まれる。 The heat deformation process is a method in which a glass is heated and softened, and then, for example, a desired shape is pressed with a molding die to transfer the shape, and then cooled to solidify the glass to obtain a desired shape. Say. Therefore, among those that are difficult to press-mold, it is difficult to form the compressive stress portion 5 by applying the pressure as described above or by cooling after applying the pressure in a heated state. Etc. are also included.

本実施形態のガラス基材１０の加工方法は、加工工具１によりガラス基材１０上に成膜された一層以上の無機材料からな薄膜１１に圧力を付与した後、酸性液であるフッ酸による化学的エッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに凸部３を形成する方法であって、緩衝層形成工程と、圧縮応力部形成工程と、エッチング工程と、凸部反映工程と、を行う方法である。 The processing method of the glass substrate 10 of the present embodiment is based on hydrofluoric acid which is an acidic liquid after applying pressure to the thin film 11 made of one or more inorganic materials formed on the glass substrate 10 by the processing tool 1. A method of forming a convex portion 3 on the thin film surface 11a by performing a chemical etching process, which includes a buffer layer forming step, a compressive stress portion forming step, an etching step, and a convex portion reflecting step. is there.

緩衝層形成工程は、加工工具１によって付与される圧力を吸収する緩衝層４を薄膜表面１１ａにパターン形成する工程である。また、圧縮応力部形成工程は、加工工具１で圧力を付与しながら緩衝層４上を通過するように薄膜表面１１ａを掃引し、薄膜表面１１ａ及びその近傍にフッ酸に対するエッチングレートが他の部分（圧力を付与しない部分）と異なる圧縮応力部５を形成する工程である。また、エッチング工程は、薄膜１１に対してフッ酸による化学的エッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに凸部３を形成する工程である。また、凸部反映工程は、薄膜１１及びガラス基材１０に対してエッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに形成された凸部３をガラス基材１０に反映させ、ガラス基材表面１０ａに凸部３を形成する工程である。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。 The buffer layer forming step is a step of patterning the buffer layer 4 that absorbs the pressure applied by the processing tool 1 on the thin film surface 11a. Further, in the compressive stress portion forming step, the thin film surface 11a is swept so as to pass over the buffer layer 4 while applying pressure with the processing tool 1, and the etching rate for hydrofluoric acid on the thin film surface 11a and the vicinity thereof is another portion. This is a step of forming a compressive stress portion 5 different from (a portion to which no pressure is applied). The etching process is a process of forming the convex portion 3 on the thin film surface 11a by performing a chemical etching process with hydrofluoric acid on the thin film 11. Moreover, a convex part reflection process performs the etching process with respect to the thin film 11 and the glass base material 10, reflects the convex part 3 formed in the thin film surface 11a on the glass base material 10, and is convex on the glass base material surface 10a. This is a step of forming part 3.
Each of these steps will be described in detail below.

なお、本実施形態では、最終的に表面に凸部３が形成されるガラス基材１０として、結晶化ガラスを用いる（以下、結晶化ガラス１０とする）。
このような結晶化ガラス１０の表面に凸部３を形成させるため、まず、結晶化ガラス１０上に加工層となる無機材料からなる薄膜１１を成膜する。この薄膜１１は、熱を加えると共に圧力を局所的に付与して冷却することで、エッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５を形成可能なものであって、例えば、上記第１実施形態において加工対象となったガラス基材２と同じ材質のものである。 In the present embodiment, crystallized glass is used as the glass substrate 10 on which the convex portions 3 are finally formed on the surface (hereinafter referred to as crystallized glass 10).
In order to form the convex portion 3 on the surface of the crystallized glass 10, first, a thin film 11 made of an inorganic material to be a processed layer is formed on the crystallized glass 10. The thin film 11 is capable of forming a compressive stress portion 5 having an etching rate different from that of other portions by applying heat and locally applying pressure and cooling. For example, in the first embodiment, The same material as the glass substrate 2 to be processed in FIG.

続いて、図１７（ａ）に示すように、薄膜表面１１ａに緩衝層４を所定のパターン形状、且つ、所定の厚みでパターン形成する。この際、凸部３を形成する領域を除く領域に緩衝層４をパターニングするが、緩衝層４の形成方法は第１実施形態と同様である。これにより、緩衝層４に覆われておらず、薄膜１１が表面に露出している領域が後に凸部３となりうる部分となる。 Subsequently, as shown in FIG. 17A, the buffer layer 4 is patterned on the thin film surface 11a with a predetermined pattern shape and a predetermined thickness. At this time, the buffer layer 4 is patterned in the region excluding the region where the convex portion 3 is formed. The method of forming the buffer layer 4 is the same as that in the first embodiment. Thereby, the area | region which is not covered with the buffer layer 4 and the thin film 11 is exposed to the surface turns into a part which can become the convex part 3 later.

緩衝層４を形成した後、図１７（ｂ）に示すように、薄膜表面１１ａの上方に加工工具１を位置させる。そして、図１７（ｃ）に示すように、加工工具１を下降（矢印Ａ方向）させ、薄膜１１に圧縮応力部５が形成されるように、加工工具１の先端を押圧して圧力を付与する。次いで、加工工具１を押圧したまま、図１７（ｄ）及び図１８に示すように、パターン形成した緩衝層４上を通過するように薄膜表面１１ａを掃引して、薄膜１１に圧力を付与する。これにより、薄膜表面１１ａ及びその近傍には、掃引した軌跡に沿って圧縮応力部５が形成される。なお、実際にはこのときに加工工具１の押圧によって薄膜表面１１ａに凹部が形成されるが、該凹部の図示は省略している。 After forming the buffer layer 4, as shown in FIG. 17B, the processing tool 1 is positioned above the thin film surface 11a. Then, as shown in FIG. 17C, the processing tool 1 is lowered (in the direction of arrow A), and pressure is applied by pressing the tip of the processing tool 1 so that the compressive stress portion 5 is formed on the thin film 11. To do. Next, as shown in FIGS. 17 (d) and 18, while pressing the processing tool 1, the thin film surface 11 a is swept so as to pass over the patterned buffer layer 4 to apply pressure to the thin film 11. . Thereby, the compressive stress part 5 is formed in the thin film surface 11a and its vicinity along the swept locus | trajectory. Actually, a concave portion is formed on the thin film surface 11a by pressing the processing tool 1 at this time, but the concave portion is not shown.

ところで、上記掃引時において、加工工具１が緩衝層４上を通過しているときには、該加工工具１によって付与される圧力が緩衝層４で吸収されている。つまり緩衝層４は、加工工具１からガラス基材１０に伝わる圧力を極力低減させている。そのため、図１７（ｅ）に示すように、緩衝層４下の薄膜表面１１ａには十分な圧力が付与されず、圧縮応力部５が十分な厚さで形成されないか、または全く形成されない状態となる。従って、掃引した軌跡に沿って一律に圧縮応力部５が形成されるのではなく、緩衝層４が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部５が形成される。その結果、掃引した軌跡に沿いながら、間隔を空けた状態で圧縮応力部５が形成される。 By the way, when the machining tool 1 passes over the buffer layer 4 during the sweep, the pressure applied by the machining tool 1 is absorbed by the buffer layer 4. That is, the buffer layer 4 reduces the pressure transmitted from the processing tool 1 to the glass substrate 10 as much as possible. Therefore, as shown in FIG. 17 (e), a sufficient pressure is not applied to the thin film surface 11a under the buffer layer 4, and the compressive stress portion 5 is not formed with a sufficient thickness or not formed at all. Become. Therefore, the compressive stress portion 5 is not uniformly formed along the swept locus, but the compressive stress portion 5 is more remarkably formed in a region where the buffer layer 4 is not formed. As a result, the compressive stress portion 5 is formed in a state of being spaced along the swept trajectory.

圧縮応力部５の形成が終了した後、緩衝層４を除去する。そして、図１７（ｆ）及び図１７（ｇ）に示すように、エッチングにより凸部形成を行う。即ち、圧縮応力部５が形成された薄膜１１をフッ酸（ＨＦ）に浸漬することによって、５００ｎｍの化学的エッチング処理を行う。この際、薄膜１１には、上述したようにエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５が形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部５を中心に、高さ約４００ｎｍの凸部３が形成される。特に、掃引した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部５が形成されているので、図１９に示すように、薄膜表面１１ａにアレイ状の凸部３を形成することができる。
なお、緩衝層４を除去した後にエッチングを行ったが、仕様や用途に応じてエッチングにより凸部３を形成するのと同時に緩衝層４を除去しても構わない。 After the formation of the compressive stress portion 5 is completed, the buffer layer 4 is removed. Then, as shown in FIGS. 17 (f) and 17 (g), a convex portion is formed by etching. That is, a chemical etching process of 500 nm is performed by immersing the thin film 11 on which the compressive stress portion 5 is formed in hydrofluoric acid (HF). At this time, since the compressive stress portion 5 having an etching rate different from that of other portions is formed on the thin film 11 as described above, the convex portion having a height of about 400 nm is mainly formed around the compressive stress portion 5 due to the difference in the etching rate. Part 3 is formed. In particular, since the compressive stress portions 5 are formed at intervals along the swept locus, as shown in FIG. 19, the array-shaped convex portions 3 can be formed on the thin film surface 11a.
Although the etching is performed after the buffer layer 4 is removed, the buffer layer 4 may be removed at the same time when the convex portions 3 are formed by etching according to specifications and applications.

続いて、結晶化ガラス１０への凸部反映を行う。即ち、凸部３が形成された薄膜１１が成膜されている結晶化ガラス１０に対し、図１７（ｈ）に示すように、イオンエッチングを行う。このイオンエッチングは、再現性及び均一性に優れ、活性でない材料（酸性液による化学的エッチング処理によってエッチングされ難い材料）のエッチングに有効であり、また、複合材料のエッチングにも有効である等といった特徴を有している。このようなことから、表面に凸部３が形成された薄膜１１及びこれが成膜されている結晶化ガラス１０に対しイオンエッチングを行うことによって、図１７（ｉ）及び図２０に示すように、薄膜表面１１ａに形成されていた凸部３が結晶化ガラス１０にそのまま反映され、結晶化ガラス表面１０ａに凸部３が形成される。 Subsequently, the projection is reflected on the crystallized glass 10. That is, ion etching is performed on the crystallized glass 10 on which the thin film 11 having the protrusions 3 is formed as shown in FIG. This ion etching is excellent in reproducibility and uniformity, and is effective for etching inactive materials (materials that are difficult to be etched by chemical etching treatment using an acid solution), and is also effective for etching composite materials. It has characteristics. For this reason, by performing ion etching on the thin film 11 having the convex portions 3 formed on the surface and the crystallized glass 10 on which the thin film 11 is formed, as shown in FIG. 17 (i) and FIG. The convex portion 3 formed on the thin film surface 11a is directly reflected on the crystallized glass 10, and the convex portion 3 is formed on the crystallized glass surface 10a.

上述したように、本実施形態のガラス基材の加工方法によれば、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、薄膜表面１１ａに簡便にアレイ状の凸部３を形成することができる。特に、緩衝層４をパターン形成した後、加工工具１を単に掃引するだけで、アレイ状の凸部３を形成することができる。よって、従来のように凸部３を形成しようとする位置に、加工工具１を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部５を形成することができ、効率良く凸部３を形成することができる。 As described above, according to the glass substrate processing method of the present embodiment, the array-shaped convex portions 3 can be easily formed on the thin film surface 11a by performing the compressive stress portion forming step and the etching step. . In particular, after patterning the buffer layer 4, the array-shaped convex portions 3 can be formed simply by sweeping the processing tool 1. Therefore, the compressive stress portion 5 can be formed at the position where the convex portion 3 is to be formed as in the prior art without the trouble of aligning the processing tool 1 each time and applying pressure, thereby efficiently projecting the convex portion 3. Part 3 can be formed.

また、緩衝層４のパターン次第で圧縮応力部５の形成される位置や間隔を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具１のサイズ等に依存されず、所望の位置に凸部３を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具１を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
また、加工工具１を薄膜表面１１ａ又は緩衝層４に押し付けたまま掃引するので、圧力を均一に付与することができる。よって、高さの揃った高精度な凸部３を形成し易い。また、掃引時に加工工具１の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。 Further, since the position and interval at which the compressive stress portion 5 is formed can be easily controlled depending on the pattern of the buffer layer 4, unlike the conventional method, it is not dependent on the size or the like of the processing tool 1 and protrudes to a desired position. The part 3 can be easily formed. Therefore, the degree of freedom in design can be improved. In addition, since it is not necessary to replace the machining tool 1, labor and time spent for replacement can be reduced.
Further, since the processing tool 1 is swept while being pressed against the thin film surface 11a or the buffer layer 4, the pressure can be uniformly applied. Therefore, it is easy to form the high-precision convex part 3 having a uniform height. Further, it is easy to control the processing tool 1 during sweeping, and work efficiency can be increased.

加えて、凸部３の反映を行うので、他の部分とエッチングレートが異なる圧縮応力部５を形成困難な結晶化ガラス１０であっても、結晶化ガラス表面１０ａに凸部３を形成することができる。なお、本実施形態においては、薄膜表面１１ａに形成された凸部３を結晶化ガラス１０にそのまま反映させるために、イオンエッチングによって薄膜１１をすべて除去したが、必要に応じて薄膜１１の一部を残すようにしても良い。 In addition, since the projection 3 is reflected, the projection 3 is formed on the crystallized glass surface 10a even if the crystallized glass 10 is difficult to form the compressive stress portion 5 having an etching rate different from that of other portions. Can do. In the present embodiment, the thin film 11 is entirely removed by ion etching in order to reflect the convex portion 3 formed on the thin film surface 11a on the crystallized glass 10 as it is. However, a part of the thin film 11 is necessary if necessary. You may leave it.

また請求項１１に係る発明において、「反映させ」とは、図１７（ｈ）に示した形態に限られるものではない。例えば、本実施形態において、結晶化ガラス１０として、薄膜１１よりも上述したイオンエッチングに対するエッチングレートが高いものを使用した形態でも構わない。こうすることで、薄膜１１よりも結晶化ガラス１０の方が速くエッチングされるので、結晶化ガラス表面１０ａに高アスペクト比形状の凸部３を形成し易くなる。 In the invention according to claim 11, “reflecting” is not limited to the form shown in FIG. For example, in the present embodiment, the crystallized glass 10 may have a form having a higher etching rate for the above-described ion etching than the thin film 11. By doing so, since the crystallized glass 10 is etched faster than the thin film 11, it becomes easy to form the high-aspect-ratio convex portion 3 on the crystallized glass surface 10a.

また、本実施形態においては、凸部反映に用いられるエッチング処理手段としてイオンエッチングといったドライエッチング処理を採用したが、薄膜１１及び結晶化ガラス１０が共に除去可能であればウエットエッチングであっても良く、薄膜１１への凸部３形成に用いられる化学的エッチング処理をそのまま引き続いて行っても良い。 In this embodiment, dry etching processing such as ion etching is employed as the etching processing means used for reflecting the convex portions. However, wet etching may be used as long as both the thin film 11 and the crystallized glass 10 can be removed. The chemical etching process used for forming the convex portion 3 on the thin film 11 may be performed as it is.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記各実施形態において、緩衝層４を平面視正方形状や長方形状や帯状等にパターン形成したが、形成したい凸部３の形状に応じて自由にパターン形成して構わない。この緩衝層４のパターン次第で、複雑な形状の凸部３を容易に形成することが可能である。例えば、図２１に示すように、ガラス基材表面２ａに星型が刳り貫かれた緩衝層４を形成し、加工工具１をジグザグに掃引することで、図２２に示すように星型形状の凸部３を容易に形成することも可能である。 For example, in each of the embodiments described above, the buffer layer 4 is formed in a square shape, a rectangular shape, a belt shape, or the like in plan view. However, the buffer layer 4 may be freely formed according to the shape of the projection 3 to be formed. Depending on the pattern of the buffer layer 4, it is possible to easily form the convex portion 3 having a complicated shape. For example, as shown in FIG. 21, a buffer layer 4 in which a star is punched is formed on the glass substrate surface 2a, and the processing tool 1 is swept in a zigzag manner, thereby forming a star-shaped shape as shown in FIG. The convex part 3 can also be easily formed.

また、上記各実施形態では、加工工具１を走査する際に、加工工具１をガラス基材表面２ａや薄膜表面１１ａ等に常に押し付けた状態で掃引させたが、断続的に表面を押した状態で走査を行っても構わない。こうすることで、緩衝層４の厚みがあったとしても、走査時に加工工具１が緩衝層４に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部３をより高精度に形成することができる。 Moreover, in each said embodiment, when scanning the processing tool 1, although the processing tool 1 was always swept in the state pressed against the glass base-material surface 2a, the thin film surface 11a, etc., the state which pressed the surface intermittently You may scan with By doing so, even if the buffer layer 4 is thick, it is possible to prevent the processing tool 1 from being caught by the buffer layer 4 during scanning, and it is possible to reliably apply pressure. Therefore, the convex part 3 can be formed with higher accuracy.

また、上記各実施形態において、基板加熱装置等によりガラス基材２や薄膜１１を加熱しながら圧力を付与しても構わない。この場合には、圧縮応力部形成工程の際に、ガラス基材２又は薄膜１１を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与する圧力付与工程と、該圧力付与工程後、ガラス基材２又は薄膜１１を冷却する冷却工程と、を行えば良い。 Moreover, in each said embodiment, you may provide a pressure, heating the glass base material 2 or the thin film 11 with a substrate heating apparatus etc. In this case, in the compressive stress portion forming step, the glass substrate 2 or the thin film 11 is applied with a pressure in a state where the temperature is raised to a predetermined temperature or more, and after the pressure applying step, the glass substrate 2 or a cooling process for cooling the thin film 11 may be performed.

このようにガラス基材２又は薄膜１１を昇温させた状態で圧力を付与することで、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができ、ガラス基材２又は薄膜１１に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部５をより容易に形成することができる。なお、加熱された加工工具１を用いることで、加熱と圧力付与とを同時に行えるようにしても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。 In this way, by applying the pressure while the glass substrate 2 or the thin film 11 is heated, the occurrence of cracks and the like due to the application of pressure can be prevented with high probability, and the glass substrate 2 or the thin film 11 can be prevented. The compressive stress portion 5 can be more easily formed in a state where the influence on the surface is reduced as much as possible. In addition, you may enable it to perform heating and pressure provision simultaneously by using the heated processing tool 1. FIG. Even in this case, the same effects can be achieved.

また、上記各実施形態では加工工具１の先端部を球の一部分をなす形状としたが、これに限られるものではなく、所望する圧縮応力部５の形状に応じて、例えば、角錐、円錐やドリル状に変えても構わない。また、加工工具１を単結晶ダイヤモンド製としたが、所望の圧縮応力部５を形成できるように適宜変更して構わない。
なお、上記各実施形態では加工工具１は、固定された圧子としたが、これに限られることなく、加工工具がドリルのように回転しても構わない。このとき、回転する加工工具の先端部の表面粗さ（Ｒａ）は０．１５μｍ以上が好ましい。 In each of the above embodiments, the tip of the processing tool 1 has a shape that forms a part of a sphere. However, the present invention is not limited to this. For example, depending on the desired shape of the compressive stress portion 5, a pyramid, a cone, You may change it into a drill shape. Further, although the processing tool 1 is made of single crystal diamond, it may be appropriately changed so that a desired compressive stress portion 5 can be formed.
In each of the above embodiments, the processing tool 1 is a fixed indenter. However, the processing tool 1 is not limited to this, and the processing tool may rotate like a drill. At this time, the surface roughness (Ra) of the tip of the rotating processing tool is preferably 0.15 μm or more.

本発明の第１実施形態に係るガラス基材の加工方法により、ガラス基材表面に凸部が形成されたガラス部品を作製する際の各工程の流れを示す工程図である。It is process drawing which shows the flow of each process at the time of producing the glass component by which the convex part was formed in the glass substrate surface with the processing method of the glass substrate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示す一工程を示す図であって、ガラス基材表面に緩衝層をパターン形成した状態を示す図である。It is a figure which shows one process shown in FIG. 1, Comprising: It is a figure which shows the state which pattern-formed the buffer layer on the glass substrate surface. 図２に示す緩衝層と加工工具との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the buffer layer shown in FIG. 2, and a processing tool. 図２に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which pressed the processing tool on the glass substrate surface from the state shown in FIG. 図４に示す状態から、押圧させた加工工具を緩衝層上を通過するように直線状に掃引させた状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the pressed processing tool is swept linearly so as to pass over the buffer layer from the state illustrated in FIG. 4. 図３に示す緩衝層と加工工具との関係の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the relationship between the buffer layer shown in FIG. 3, and a processing tool. 図５に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 5, and formed the convex part on the glass substrate surface. 本発明の第２実施形態に係るガラス基材の加工方法の一工程を示す図であって、ガラス基材表面に２つの緩衝層をパターン形成した状態を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the processing method of the glass base material which concerns on 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state which pattern-formed two buffer layers on the glass base material surface. 図８に示す緩衝層と加工工具との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the buffer layer shown in FIG. 8, and a processing tool. 図８に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた後、緩衝層上を通過するように直線状に掃引させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state swept linearly so that it may pass on a buffer layer, after pressing a processing tool on the glass substrate surface from the state shown in FIG. 図１０に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 10, and formed the convex part on the glass substrate surface. 図８に示す緩衝層の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に２つの緩衝層を帯状にパターン形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the modification of the buffer layer shown in FIG. 8, Comprising: It is a figure which shows the state which pattern-formed two buffer layers on the glass substrate surface in the strip | belt shape. 図１２に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた後、緩衝層上を通過するようにジグザグに掃引させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state swept by the zigzag so that it may pass on a buffer layer, after pressing a processing tool on the glass substrate surface from the state shown in FIG. 図１３に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 13, and formed the convex part on the glass substrate surface. 図８に示す緩衝層の他の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に途中で間隔が変化する２つの緩衝層をパターン形成した後、緩衝層上を通過するように加工工具をジグザグに掃引させた状態を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the buffer layer shown in FIG. 8, Comprising: After forming two buffer layers which a space | interval changes on the glass substrate surface on the way, a processing tool is passed so that it may pass on a buffer layer. It is a figure which shows the state swept by the zigzag. 図１５に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 15, and formed the convex part on the glass substrate surface. 本発明の第３実施形態に係るガラス基材の加工方法により、ガラス基材表面に凸部が形成されたガラス部品を作製する際の各工程の流れを示す工程図である。It is process drawing which shows the flow of each process at the time of producing the glass component by which the convex part was formed in the glass substrate surface with the processing method of the glass substrate which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１７に示す一工程を示す図であって、ガラス基材上に成膜された薄膜表面に緩衝層をパターン形成した後、緩衝層上を通過するように押圧した加工工具を直線状に掃引させた状態を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating one process shown in FIG. 17, in which a buffer layer is patterned on the surface of a thin film formed on a glass substrate, and then a processing tool pressed so as to pass over the buffer layer is linearly swept. It is a figure which shows the state made to do. 図１８に示す状態から、エッチング工程を行って、薄膜表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 18, and formed the convex part on the thin film surface. 図１９に示す状態から、薄膜表面に形成された凸部を、ガラス基材表面に反映させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which reflected the convex part formed in the thin film surface on the glass substrate surface from the state shown in FIG. 本発明に係るガラス基材の加工方法の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に星型が刳り貫かれた緩衝層をパターン形成した後、加工工具をジグザグに掃引させた状態を示す図である。It is a figure which shows the modification of the processing method of the glass base material which concerns on this invention, Comprising: After forming the buffer layer by which the star shape was penetrated on the glass base material surface, the state which swept the processing tool zigzag FIG. 図２１に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performed the etching process from the state shown in FIG. 21, and formed the convex part on the glass substrate surface.

Explanation of symbols

１加工工具
２、１０ガラス基材
２ａ、１０ａガラス基材表面
３凸部
４緩衝層
５圧縮応力部
１１薄膜
１１ａ薄膜表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing tool 2, 10 Glass base material 2a, 10a Glass base material surface 3 Convex part 4 Buffer layer 5 Compressive stress part 11 Thin film 11a Thin film surface

Claims

A buffer layer forming step of forming a buffer layer that absorbs pressure applied by a processing tool in a predetermined pattern on the glass substrate surface;
After the buffer layer forming step, the glass substrate surface is scanned while applying pressure with the processing tool so as to pass over the buffer layer, and the etching rate with respect to the etching solution is different from the portion where pressure is not applied. A compressive stress portion forming step for forming a stress portion on the surface of the glass substrate and in the vicinity thereof;
After the compressive stress portion forming step, the glass substrate is subjected to a chemical etching treatment with the etching solution to form a convex portion on the glass substrate surface, and
Forming a minimum dimension of the predetermined pattern in the buffer layer to be larger than a maximum dimension in a direction indicating the minimum dimension of a contact area between the glass base material or the buffer layer and the processing tool. A method for processing a glass substrate, which is characterized.

In the processing method of the glass base material of Claim 1,
In the buffer layer forming step, a plurality of the buffer layers are formed with a larger interval than the maximum dimension.

In the processing method of the glass base material of Claim 1 or 2,
In the compressive stress portion forming step, the processing tool is swept in a state in which the processing tool is always in contact with the glass substrate surface or the buffer layer.

In the processing method of the glass base material of Claim 1 or 2,
In the compressive stress portion forming step, the processing tool is scanned in a state where the processing tool is intermittently pressed against the glass substrate surface or the buffer layer.

In the processing method of the glass base material of any one of Claim 1 to 4,
The compressive stress portion forming step includes a pressure applying step for applying the pressure in a state where the glass substrate is heated to a predetermined temperature or more, and a cooling step for cooling the glass substrate after the step. A method for processing a glass substrate, wherein:

A buffer layer forming step of forming, in a predetermined pattern, a buffer layer that absorbs pressure applied by a processing tool on the surface of a thin film made of one or more inorganic materials formed on a glass substrate;
After the buffer layer forming step, the compressive stress part is different from the part where the etching rate with respect to the etching solution does not apply pressure by scanning the thin film surface while applying pressure by the processing tool so as to pass over the buffer layer. A compressive stress portion forming step for forming the thin film surface and the vicinity thereof,
After the compressive stress portion forming step, the thin film is subjected to a chemical etching treatment with the etchant to form a convex portion on the thin film surface, and
The minimum dimension of the predetermined pattern in the buffer layer is formed to be larger than the maximum dimension in a direction indicating the minimum dimension of a contact area between the thin film or the buffer layer and the processing tool. A method for processing a glass substrate.

In the processing method of the glass base material of Claim 6,
In the buffer layer forming step, a plurality of the buffer layers are formed with a larger interval than the maximum dimension.

In the processing method of the glass base material of Claim 6 or 7,
In the compressive stress part forming step, the processing tool is swept in a state where the processing tool is always in contact with the thin film surface or the buffer layer.

In the processing method of the glass base material of Claim 6 or 7,
In the compressive stress portion forming step, the processing tool is scanned in a state where the processing tool is intermittently pressed against the thin film surface or the buffer layer.

In the processing method of the glass base material of any one of Claim 6 to 9,
The compressive stress portion forming step includes a pressure applying step of applying the pressure in a state where the thin film is heated to a predetermined temperature or more, and a cooling step of cooling the thin film after the step. A method for processing a glass substrate, which is characterized.

In the processing method of the glass base material of any one of Claim 6 to 10,
After the etching step, the thin film and the glass base material are etched to reflect the convex portions formed on the thin film surface to the glass base material, and the convex portions are formed on the glass base material surface. A method for processing a glass substrate, comprising performing a convex reflection process.

In the processing method of the glass base material of Claim 11,
The method for processing a glass substrate, wherein the glass substrate has a higher etching rate than the thin film.