[发明专利]在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃表面处理方法，尤其涉及一种采用等离子体刻蚀设备在玻璃表面形成纹理结构的方法。

背景技术

玻璃属于无机硅物质中的一种，非晶态固体，易碎、透明，现代人已不再满足于物理式机械手段进行表面纹理的制作，主要是因为机械刻蚀手段的效率低且不易加工微纳米量级的表面纹理，所以，目前人们主要致力于采用化学、等离子体刻蚀或激光等方式对玻璃表面进行表面纹理的加工。

现有的对玻璃表面采用化学方式进行刻蚀的方法主要包括化学粗化法、化学深蚀刻法、化学抛光及其它工艺等，其中，采用化学粗化法如蒙砂、玉砂等；化学深蚀刻法如凹蒙、冰雕等。然而，要达到化学刻蚀的目的，则需要采用能够与玻璃起氧化反应的物质，例如，硫酸、硝酸和盐酸等，它们能与玻璃中的硅原子发生氧化作用形成SiO₂，在刻蚀液中加入络合剂氢氟酸能将SiO₂再次分解，达到对玻璃刻蚀的目的。另一种化学刻蚀技术采用的试剂为强碱腐蚀液，如NaOH溶液。但是无论是何种化学刻蚀技术都要用到强酸或强碱，刻蚀剂的生产和使用都存在强烈的腐蚀问题，使生产和使用的安全性低，而且污染环境。而等离子体刻蚀技术与化学刻蚀技术原理基本相同，采用含氟气体与氢气混合，产生等离子体，在等离子体中形成氟化氢而达到对玻璃的刻蚀作用，该方法同样存在对设备系统的腐蚀和含氟气体的大气排放而污染环境。另外，激光刻蚀技术虽然可以解决环境污染问题，但其存在生产效率低、成本高、技术难度大，表面纹理难于达到微纳米量级等问题。

关于在玻璃表面形成纹理结构的设备及方法方面的专利文献报道也有不少，例如，申请号为“200710048906.0”、发明名称为“能随视角变换图案的深度刻蚀玻璃的生产方法”的发明专利申请公开的生产方法，包括如下步骤：1)将预先设计好的图案丝网印刷在透明平板玻璃的一面上并烘干或晾干，印刷油墨采用防腐油墨；2)用保护膜将平板玻璃上的另一面封闭并清洗、晾干；3)将晾干后印有图案的平板玻璃放入有刻蚀液的池中进行刻蚀60～120分钟；4)将刻蚀后的玻璃放入清水池浸泡后取出再移入盛有氢氧化钠溶液的池中浸泡后清洗掉防腐油墨并去掉其上的保护膜后再清洗干净,烘干或晾干；5)在玻璃未刻蚀面上将和刻蚀面图案相同的丝网的图案对准刻蚀面上的图案并用蒙砂膏印刷在未刻蚀面上，保持1～2分钟；6)用水冲洗掉蒙砂膏、清洗晾干即为成品，其中，上述步骤中的刻蚀液按重量百分比由重量百分比浓度为55％的氢氟 酸20～24％，重量百分比浓度为98％的酸液20～31％，和水48～58％组成，其中酸液为硝酸或硫酸；该发明专利提供的方法简单，图案晶莹剔透、立体感强，能随视角变化。又如，申请号为“201410532673.1”、发明名称为“一种大气压下对硅系材料进行无掩膜微细加工的方法”的发明专利申请公开的加工的方法，其工作气体选择氩气或氦气，刻蚀气体选择含氟气体或含氯气体，另外还需通入少量辅助气体如氧气或氢气。射流发生器采用微细射流发生器，生成直径在毫米至微米级的微细射流，射流中富含多种活性成分，包括能和硅系材料发生反应的氟自由基或氯自由基。本发明提供的方法可在不使用传统掩膜的情况下，在硅系材料上实现毫米至微米级的微细加工。大气压等离子体射流宏观温度低，对硅系材料的热损伤低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法，以解决上述问题。

本发明提供一种在玻璃工件表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法，包括以下步骤：

步骤一、将玻璃工件置于等离子体发生室中，并使所述等离子体发生室内的真空压力低于5×10^-3 Pa；

步骤二、向所述等离子体发生室中通入Ar气至所述等离子体发生室内的真空压力至0.4～0.6 Pa，保持Ar气流量不变，对所述玻璃工件表面进行等离子清洗；

步骤三、保持Ar气流量不变，向所述等离子体发生室通入刻蚀气体，所述刻蚀气体为碳氢气体和H₂的混合气体，所述等离子体发生室中的各气体的分压保持在Ar：碳氢气体：H₂=1:2:10的状态，在清洗后的玻璃工件表面形成含碳的纹理结构。