(57)【要約】  【課題】  ガラスに微小な孔や溝を容易かつ安価に形成できる加工方法を提供する。  【解決手段】  （ｉ）波長λのレーザパルス１２をレンズで集光してガラス（ガラス板１２）に照射することによって、ガラスのうちレーザパルス１２が照射された部分に変質部１３を形成する工程と、（ii）ガラスに対するエッチングレートよりも変質部１３に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて変質部１３をエッチングする工程とを含む。レーザパルス１２のパルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、波長λが５３５ｎｍ以下であり、波長λにおけるガラスの吸収係数が１００ｃｍ-1以下であり、レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）を、レンズに入射する際のレーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値が７以上である。【選択図】  図１
2006290630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラスに照射することによって、前記ガラスのうち前記レーザパルスが照射された部分に変質部を形成する工程と、
（ii）前記ガラスに対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて前記変質部をエッチングする工程とを含み、
前記レーザパルスのパルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、
前記波長λが５３５ｎｍ以下であり、
前記波長λにおける前記ガラスの吸収係数が１００ｃｍ-1以下であり、
前記レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）を、前記レンズに入射する際の前記レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値が７以上である、ガラスの加工方法。
【請求項２】
前記レーザパルスが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波または第３高調波または第４高調波である請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記エッチング液がフッ酸である請求項１または２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記エッチング液が硫酸である請求項１または２に記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを用いたガラスの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザを使ってガラスに微小な貫通孔を作製する方法は、従来から提案されている。たとえば、特許文献１には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）の照射によってガラスに孔を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、基板の一部を変質させ、その部分にレーザを照射して微小な加工孔を形成したのち、エッチングをすることによって基板を加工する方法が開示されている。この特許文献２では、感光性ガラス板の一部に紫外線を照射して変質させ、その部分にＹＡＧレーザを照射して微小な孔を形成する方法が開示されている。
【０００３】
また、超短パルスレーザを用いてガラスを加工する方法も開示されている（特許文献３および４）。これらの加工方法では、超短パルスレーザとして、フェムト秒レーザが用いられている。
【特許文献１】特開２０００−６１６６７号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５３９８号公報
【特許文献３】特開２００４−３５１４９４号公報
【特許文献４】特開２００４−３５９４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波を小さく集光することは難しいため、その照射によって微細な孔を作製することは難しい。また、レーザ照射によってガラスに形成される孔の形状を、再現性よく制御することは困難である。
【０００５】
また、特許文献２の方法では、実際に使用できる基板が限られるとともに、工程が煩雑であるという問題がある。また、フェムト秒レーザを用いる方法では、加工装置が高価であるという問題がある。
【０００６】
このような状況において、本発明は、ガラスに微小な孔や溝を容易かつ安価に形成できる加工方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来、感光性ガラス以外のガラスの加工には、フェムト秒レーザのような超短パルスレーザを照射するか、あるいは、開口数が大きいレンズ（たとえばＮＡ＝０．８）を用いて焦点付近にエネルギーを集中させることが必要だと考えられてきた。本発明者らは、検討の結果、所定のレーザを所定のレンズで集光することによって、感光性ガラス以外のガラスを容易に加工できることを初めて見出した。本発明のような加工方法で感光性ガラス以外のガラスを加工することは従来困難だと考えられてきたが、本発明者らの検討によって、その有効性が初めて見出された。
【０００８】
すなわち本発明の加工方法は、（ｉ）波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラスに照射することによって、前記ガラスのうち前記レーザパルスが照射された部分に変質部を形成する工程と、（ii）前記ガラスに対するエッチングレートよりも前記変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて前記変質部をエッチングする工程とを含み、前記レーザパルスのパルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓの範囲にあり、前記波長λが５３５ｎｍ以下であり、前記波長λにおける前記ガラスの吸収係数が１００ｃｍ-1以下であり、前記レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）を、前記レンズに入射する際の前記レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）で除した値が７以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法では、波長が５３５ｎｍ以下の所定のレーザパルスを所定のレンズで集光してから所定の吸収係数を有するガラスに照射して変質部を形成する。そして、その変質部をエッチングすることによって、ガラスを加工する。本発明の方法では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高調波を用いることができるため、フェムト秒レーザを用いる従来の方法に比べて、安価な装置でガラスを加工できる。また、本発明の方法では、レーザパルスの照射のみによってガラスを加工する従来の方法に比べて、加工部周辺のガラスの変形（デブリやクラックなど）を抑制でき、形状のそろった孔を形成できる。
【００１０】
また、本発明の加工方法では、焦点距離Ｌとビーム径Ｄとの比［Ｌ／Ｄ］を所定の値以下とすることによって、レーザが焦点付近のみに集中することを防止している。このため、本発明の方法によれば、開口数が比較的大きいレンズ（たとえばＮＡ＝０．８以上）を用いて焦点付近にエネルギーを集中させて変質部を形成する従来の方法に比べて、１度のパルス照射で比較的長い変質部を形成できる。したがって、１度のパルス照射とエッチングのみで貫通孔を形成することも可能である。
【００１１】
また、本発明の方法では、変質部の形成条件とエッチング条件を変更することによって、孔の大きさを簡単に変えることができる。また、本発明の方法では、高繰り返しパルスレーザのスポットを、ガルバノスキャナによって高速に移動させることによって、一度に多くの変質部を形成できる。そのため、本発明の方法では、多数の孔を短時間で形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。ガラスを加工するための本発明の方法は、以下の工程を含む。工程（ｉ）では、波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラスに照射することによって、ガラスのうちレーザパルスが照射された部分に変質部を形成する。
【００１３】
レーザパルスのパルス幅は、１ｎｓ（ナノ秒）〜２００ｎｓの範囲にあり、好ましくは１ｎｓ〜１００ｎｓの範囲で、たとえば５ｎｓ〜５０ｎｓの範囲である。パルス幅を１ｎｓ未満にするには、高価な加工装置が必要になる。また、パルス幅が２００ｎｓより大きくなると、レーザパルスの尖頭値が低下してしまい、加工がうまくできないという問題が生じる。
【００１４】
レーザパルスの波長は、５３５ｎｍ以下であり、好ましくは３６０ｎｍ以下であり、たとえば３５０ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲である。後述するように、５３５ｎｍ以下の波長のレーザパルスは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高調波を用いることによって簡単に得られる。一方、レーザパルスの波長が５３５ｎｍよりも大きくなると、照射スポットが大きくなり、微小孔の作製が困難になるという問題、および熱の影響で照射スポットの周囲が割れやすくなるという問題が生じる。
【００１５】
レーザパルスのエネルギーは、ガラスの材質や、どのような変質層を形成するかに応じて好ましい値が選択される。一例では、５μＪ／パルス〜１００μＪ／パルスの範囲である。本発明の方法では、レーザパルスのエネルギーを増加させることによって、それに比例するように変質部の長さを長くすることが可能である。
【００１６】
波長λにおけるガラスの吸収係数は、１００ｃｍ-1以下であり、好ましくは０．１ｃｍ-1〜５０ｃｍ-1の範囲で、たとえば０．１ｃｍ-1〜２０ｃｍ-1の範囲である。吸収係数が１００ｃｍ-1よりも大きいと、レーザ光のエネルギーがガラスの表面近傍で吸収されてしまい、ガラス内部に変質部が形成されにくくなる。上記吸収係数を満たすガラスは、公知のガラスから選択することができ、たとえば、実施例で説明するようなガラスを用いることができる。ガラスの形状に限定はなく、たとえばガラス板が用いられる。なお、本発明の加工方法では、いわゆる感光性ガラスを用いる必要がなく、加工できるガラスの範囲が広い。すなわち、本発明の加工方法では、金や銀を実質的に含まないガラスを加工できる。
【００１７】
レンズの焦点距離Ｌ（ｍｍ）は、たとえば５０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲にあり、１００ｍｍ〜２００ｍｍの範囲から選択してもよい。
【００１８】
また、レーザパルスのビーム径Ｄ（ｍｍ）は、たとえば１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲にあり、３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲から選択してもよい。ここで、ビーム径Ｄは、レンズに入射する際のレーザパルスのビーム径であり、ビームの中心の強度に対して強度が［１／ｅ］倍となる範囲の直径を意味する。
【００１９】
本発明の加工方法では、焦点距離Ｌをビーム径Ｄで除した値、すなわち［Ｌ／Ｄ］の値が、７以上であり、好ましくは７以上４０以下であり、たとえば１０以上２０以下である。この値は、ガラスに照射されるレーザの集光性に関係する値であり、この値が小さいほど、レーザが局所的に集光され、均一で長い変質部の作製が困難になることを示す。この値が７未満であると、ビームウェスト近傍でレーザパワーが強くなりすぎてしまい、ガラス内部でクラックが発生しやすくなるという問題が生じる。
【００２０】
本発明の加工方法の場合、レーザパルスの照射前にガラスに対して前処理すること、たとえば、レーザパルスの吸収を促進するような膜を形成することは不要である。ただし、本発明の効果が得られる限り、そのような処理を行ってもよい。
【００２１】
レーザパルスが照射された部分には、照射前のガラスとは異なる変質部が形成される。この変質部は、通常、光学顕微鏡を用いた観察によって他の部分と見分けることが可能である。
【００２２】
フェムト秒レーザを用いる従来の加工方法では、照射パルスが重なるようにレーザを深さ方向にスキャンしながら変質部を形成していた。これに対して、本発明の方法では、１度のパルス照射で変質部を形成することが可能である。ただし、照射パルスが重なるようにレーザパルスを照射してもよい。
【００２３】
工程（ｉ）では、通常、ガラスの内部にフォーカスされるようにレンズでレーザパルスを集光する。たとえばガラス板に貫通孔を形成する場合には、通常、ガラス板の厚さ方向の中央付近にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。なお、ガラス板の表面側のみを加工する場合には、通常、ガラス板の表面側にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。逆に、ガラス板の裏面側のみを加工する場合には、通常、ガラス板の裏面側にフォーカスされるようにレーザパルスを集光する。
【００２４】
工程（ｉ）で形成される変質部の大きさは、レーザのビーム径Ｄ、レンズの焦点距離Ｌ、ガラスの吸収係数、レーザパルスのパワーなどによって変化する。本発明の加工方法によれば、たとえば、直径が１０μｍ以下で長さが１００μｍ以上の円柱状の変質部を形成することが可能である。
【００２５】
工程（ｉ）で選択される条件の一例を、表１に示す。
【００２６】
【表１】
2006290630.tif 000003
【００２７】
次に、工程（ii）として、ガラスに対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて変質部をエッチングする。このようなエッチング液としては、たとえばフッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、またはそれらの混酸を用いることができる。フッ酸を用いた場合、変質部のエッチングが進みやすく、短時間に孔を形成できる。硫酸を用いた場合、変質部以外のガラスがエッチングされにくく、テーパ角の小さいストレートな孔を作製できる。
【００２８】
エッチング時間やエッチング液の温度は、変質層の形状や、目的とする加工形状に応じて選択される。なお、エッチング時のエッチング液の温度を高くすることによって、エッチング速度を高めることができる。また、エッチング条件によって、孔の直径を制御することが可能である。
【００２９】
変質部がガラス板の上面側にのみ露出するように形成された場合、エッチングによって、ガラス板の上面側のみに孔を形成できる。逆に、変質部がガラス板の裏面側にのみ露出するように形成された場合、エッチングによって、ガラス板の裏面側のみに孔を形成できる。また、変質部がガラス板の上面側および裏面側に露出するように形成された場合には、ガラス板の両側からエッチングを行うことによって、貫通孔を形成できる。なお、ガラス板の上面側または裏面側にエッチングを防止するための膜を形成し、一方のみからエッチングが起こるようにしてもよい。また、ガラス板の表面に露出しない変質部を形成し、次に、変質部が露出するようにガラス板を研磨してからエッチングを行ってもよい。変質部の形成条件およびエッチング条件を変化させることによって、円柱状の貫通孔、鼓形の貫通孔、円錐台状の貫通孔、円錐状の孔、円錐台状の孔、円柱状の孔といった様々な形状の孔を形成することが可能である。また、照射パルスをガラス表面と平行に重ならせることによって、溝を形成することも可能である。
【００３０】
本発明の加工方法でガラス板を加工する工程の４つの例を、図１〜図４に模式的に示す。第１の加工方法では、まず、図１（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２を貫通するように変質部１３を形成する。次に、ガラス板１２の両面からエッチングを行うことによって、鼓状の貫通孔１４を形成する。貫通孔１４は、２つの円錐台状の孔を連結したような形状を有する。
【００３１】
第２の加工方法では、まず、図２（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２を貫通するように変質部１３を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス板１２の片面を保護膜１５で覆う。次に、保護膜１５を形成していない面からエッチングを行うことによって、図２（ｃ）に示すように、ガラス板１２を貫通する円錐台状の貫通孔１４を形成する。次に、保護膜１５を除去することによって、図２（ｄ）に示すように、ガラス板１２の両面において貫通孔１４が表面に露出する。
【００３２】
第３の加工方法では、まず、図３（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２の上面側に変質部１３を形成する。変質部１３は、ガラス板１２の上面からガラス板１２の内部にまで伸びるように形成される。次に、エッチングによって変質部１３を除去し、図３（ｂ）に示すように、円錐台状の孔１６を形成する。
【００３３】
第４の加工方法では、まず、図４（ａ）に示すように、レーザパルス１１の照射によって、ガラス板１２の内部に変質部１３を形成する。次に、ガラス板１２の両面または片面を研磨することによって、ガラス板１２の両面または片面において変質部１３を露出させる。次に、露出した変質部１３をエッチングによって除去し、孔を形成する。図４（ｂ）および（ｃ）には、ガラス板１２の片面のみを研磨して変質部１３を露出させ、円錐台状の孔１６を形成した一例について示す。
【００３４】
本発明の加工方法では、レーザパルスが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波または第３高調波または第４高調波であってもよい。Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波の波長は、５３２ｎｍ〜５３５ｎｍ近傍であり、第３高調波の波長は、３５５ｎｍ〜３５７ｎｍ近傍であり、第４高調波の波長は、２６６ｎｍ〜２６８ｎｍの近傍である。これらのレーザを用いることによって、ガラスを安価に加工できる。
【００３５】
本発明に用いられるレーザ加工装置は、上述したレーザパルスを出射するレーザ装置と、レーザパルスを集光する上述したレンズを備える。これらは、公知の部材を組み合わせることによって形成できる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明について例を挙げて詳細に説明する。
【００３７】
［実施例１］
以下に、チタン含有シリケートガラスからなるガラス板（厚さ：０．３ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：８ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2006290630.tif 000004
【００３９】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（LightWave社製２１０Ｓ−ＵＶ）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数１０ｋＨｚ）を使用した。レーザ装置より出射されたレーザパルス（パルス幅９ｎｓ、パワー３７０ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで３６倍に広げ、これを直径１４ｍｍのアパーチャーで切り取り、焦点距離１６０ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は１４ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．１５ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、４００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００４０】
レーザ光照射後、ガラス板の上面（レーザ光入射側）および裏面のどちらにも、直径３μｍ、高さ１μｍ程度の凸部が等間隔に形成されていた。また、レーザ光が照射された部分のガラスには、他の部分とは異なる変質部が形成されていた。変質部がどのように変質されているかは明確ではないが、他の部分とは光学的に明らかに異なっていた。この変質部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、変質部は太さがほとんど変わらない円柱状に形成されており、ガラス板の上面から裏面まで到達していた。
【００４１】
次に、ガラス板の上面から１０μｍの深さまで、ガラス板を研磨した。研磨は、酸化セリウム粉末を用いて行った。この研磨によって、ガラス板の上面側の変質部の直径のばらつきが、より少なくなった。なお、この研磨工程は省略してもよい。
【００４２】
次に、エッチング工程において裏面側からのみエッチングされるようにするため、ガラス板の上面側にシリテクト−II（TrylanerInternational社製）を塗布して保護した。
【００４３】
次に、室温（約２０℃）の２．３％フッ酸にガラス板を１０分間浸漬することによって、ガラス板の裏面側をエッチングした。エッチングは、フッ酸に３８ｋＨｚの超音波を加えながら行った。
【００４４】
変質部がエッチングされることによって、上面側の直径が２０μｍで裏面側の直径が５５μｍ程度であるテーパを有する円錐台状の貫通孔が形成された。また、エッチングによって基板が２５μｍ程度薄くなった。基板のエッチング量（薄くなった量）は、表面の一部にシリテクト−IIを塗ったモニタ用のチタン含有シリケートガラスを用いて測定した。具体的には、モニタ用のガラスを上述した条件でエッチングした後にシリテクト−IIを除去し、シリテクト−IIによって保護された部分と保護されていない部分との段差を測定することによって、エッチング量を求めた。以下の実施例においても、それぞれのガラス板について、同様の方法でエッチング量を測定した。
【００４５】
なお、超音波を印加してエッチングを行った場合には１０分以下で貫通孔が形成されたが、超音波を印加しないでエッチングを行った場合には貫通孔が形成されるまでに６０分程度を要した。
【００４６】
［実施例２］
以下に、ソーダライムガラスからなるガラス板（厚さ：０．４１ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：０．３ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００４７】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（PhotonicsIndustries社製）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数２０ｋＨｚ）を使用した。レーザ装置から出射されたレーザパルス（パルス幅２４ｎｓ、パワー４５０ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）をビームエキスパンダーで６倍に広げ、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は６ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．２０ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、１０００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００４８】
レーザ光の照射によって、ガラス板の上面（レーザ光入射側）には、直径２μｍ程度の凹部が等間隔に形成された。また、レーザ光が照射された部分のガラスには、他の部分とは異なる変質部が形成されていた。変質部は、長さが２５０μｍ程度で太さがほとんど変わらない円柱状に形成されていた。この変質部は、裏面には達していなかった。
【００４９】
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、３０℃の２．３％フッ酸にガラス板を２５分間浸漬してエッチングを行った。続いて、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、室温の２．３％フッ酸に１０分間ガラス板を浸漬してエッチングを行った。エッチングによって、ガラス板の上面および裏面が、それぞれ１５μｍ程度薄くなった。また、エッチングによって、ガラス板の上面側に、表面から徐々に径が小さくなるようなテーパを有する、円錐状の孔が形成された。この孔は、深さが２５０μｍ程度で、ガラス板の表面における直径が３０μｍ程度であった。
【００５０】
次に、エッチング後のガラス板に対して、さらに、２．３％フッ酸で３８ｋＨｚの超音波を印加して室温で２０分間エッチングを行った。その結果、基板の上面と裏面とが、さらに５μｍ程度薄くなった。エッチング後の孔の深さは２５０μｍ程度であり、エッチング前と変わらなかった。エッチング後の孔の形状は、表面の直径が４５μｍ程度で深さ方向に直径があまり変化しない円錐台状の形状になった。
【００５１】
［実施例３］
以下に、チタン含有シリケートガラスからなるガラス板（厚さ：０．３ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：８ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００５２】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（PhotonicsIndustries社製）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数２０ｋＨｚ）を使用した。レーザ装置から出射されたレーザパルス（パルス幅２４ｎｓ、パワー８００ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで６倍に広げ、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は６ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．１５ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光は、１０００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００５３】
レーザ光の照射によって、ガラスの上面（レーザ光入射側）には、直径９μｍで深さ１μｍ程度の凹部が等間隔に形成された。裏面には、直径１μｍ程度の凹部が形成されていた。また、レーザ光が照射された部分には、他の部分とは異なる変質部が形成されていた。変質部は、太さがほとんど変わらない円柱状に形成されており、ガラス板の上面から裏面にまで到達していた。
【００５４】
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、３０℃の２．３％フッ酸にガラス板を５分間浸漬してエッチングを行った。続いて、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、室温の２．３％フッ酸にガラス板を１５分間浸漬してエッチングを行った。エッチングによって、ガラス板の上面および裏面が、それぞれ４０μｍ程度薄くなった。また、変質部がエッチングされることによって、表面直径が６０μｍ程度で、裏面直径が約５０μｍ程度で、ガラス板の中央部付近で直径が小さくなる鼓型の貫通孔が形成された。この貫通孔は、裏面から約５０μｍのところで最も細くなっていた。
【００５５】
［実施例４］
以下に、パイレックス（登録商標）からなるガラス板（厚さ：０．７ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：０．１ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００５６】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（PhotonicsIndustries社製）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数２０ｋＨｚ）を用いた。レーザ装置から出射されたレーザパルス（パルス幅２４ｎｓ、パワー８００ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで６倍に広げ、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は６ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．３５ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、１０００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００５７】
レーザ光の照射によるガラス板の表面の変形は観察されなかった。また、レーザ光が照射された部分には、他の部分とは異なる変質部が形成されていた。変質部は、太さがほとんど変わらない円柱状に形成されていた。この変質部は長さが２００μｍであり、ガラス板の上面から深さが２００μｍの位置から深さが４００μｍの位置まで形成されていた。
【００５８】
次に、エッチング後のガラス板の上面から約２１０μｍの深さまで、平板研削および酸化セリウム粉末を用いた研磨で除去し、変質部を露出させた。表面に露出した変質部の直径は約３μｍであり、変質部の周囲にはクラックが観察された。
【００５９】
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、室温で２．３％フッ酸にガラス板を４０分間浸漬してエッチングを行った。エッチングによって、ガラス板の上面および裏面が、それぞれ２μｍ程度薄くなった。また、変質部がエッチングされることによって、ガラス板の上面側に、深さ２００μｍ程度の孔が形成された。この孔の形状は、ガラス板上面における直径が３０μｍ程度で、底にいくほど細くなるテーパ形状であった。しかし、他の実施例では孔の表面形状が円形であったのに対し、実施例４では、孔の周囲のクラックが進展して孔の表面形状が星型のようになった。
【００６０】
［実施例５］
以下に、チタン含有シリケートガラスからなるガラス板（厚さ：０．３ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：８ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００６１】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（LightWave社製２１０Ｓ−ＵＶ）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数１０ｋＨｚ）を使用した。レーザ装置より出射されたレーザパルス（パルス幅９ｎｓ、パワー２００ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで３６倍に広げ、これを直径１４ｍｍのアパーチャーで切り取り、焦点距離１６０ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は１４ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．１５ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、４００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００６２】
レーザ光照射後、ガラス板の上面（レーザ光入射側）には、直径２μｍ、高さ１μｍ程度の凸部が等間隔に形成されていた。また、レーザ光が照射された部分には、他の部分とは異なる変質部が形成されていた。変質部は、長さが２００μｍ程度で太さがほとんど変わらない円柱状に形成されていた。この変質部は、裏面には達していなかった。
【００６３】
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、室温の１０％硫酸にガラス板を７０分間浸漬してエッチングを行った。エッチングによって、ガラス板の上面および裏面が、それぞれ１μｍ程度薄くなった。また、変質部がエッチングされることによって、表面直径が４μｍ程度で深さが４０μｍ程度で、直径がほとんど変わらないほぼ垂直の孔が形成された。エッチング後のガラス板を、さらに、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら室温の１０％硫酸で１４０分間エッチングすると、ガラス板の上面および裏面がそれぞれ３μｍ程度薄くなった。また、変質部がエッチングされることによって、表面直径が９μｍ程度で深さが８５μｍ程度で、直径がほとんど変わらないほぼ垂直の孔が形成された。
【００６４】
エッチング後のガラス断面の光学顕微鏡写真を図５に示す。図５の写真では、ガラス板の上面に２本の垂直な孔が形成されている。
【００６５】
［比較例１］
以下に、チタン含有シリケートガラス（厚さ：０．５７ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：１０４ｃｍ-1）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００６６】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（PhotonicsIndustries社製）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数２０ｋＨｚ）を用いた。レーザ装置から出射されたレーザパルス（パルス幅２４ｎｓ、パワー８００ｍＷ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで６倍に広げ、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は６ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．２８ｍｍだけ離れた位置にレーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、１０００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００６７】
レーザ光の照射によって、ガラス板の上面には、直径１１μｍ程度の凹部が等間隔に形成された。しかし、実施例で観察されたような変質部は形成されなかった。
【００６８】
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら室温の２．３％フッ酸にガラス板を５分間浸漬してエッチングを行った。エッチングによって表面の加工痕が少し大きくなったが、それ以外の変化は観察されなかった。比較例１のガラスのエッチングレートは０．５μｍ／ｍｉｎ程度であった。
【００６９】
［比較例２］
以下に、合成石英（厚さ：１．０７ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：０．１ｃｍ-1未満）を加工した一例について説明する。このガラスの成分比率を表２に示す。
【００７０】
レーザには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（PhotonicsIndustries社製）から出射される高繰り返しパルスレーザ（波長３５５ｎｍ、繰返し周波数２０ｋＨｚ）を用いた。レーザ装置から出射されたレーザパルス（パルス幅２４ｎｓ、パワー３．６Ｗ、ビーム径１ｍｍ）を、ビームエキスパンダーで６倍に広げ、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズでガラス板の内部に集光させた。レンズに入射する際のビーム径は６ｍｍであった。このとき、ガラス板の上面から物理長で０．５３ｍｍだけ離れた位置に、レーザ光を集光させた。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、１０００ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。
【００７１】
レーザ光の照射によって、ガラス上面の所々に割れが生じた。しかし、実施例で観察されたような変質部は形成されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の加工方法によれば、様々なガラスに微細な孔を簡単に形成できる。この加工方法は、配線用の基板、エマルジョン作製用の貫通孔を含むフィルター、インクジェットプリンタのプリンタヘッド、光ファイバのアライメント用冶具などの形成に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の加工方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の加工方法の他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の加工方法のその他の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の加工方法のその他の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の加工方法で形成された孔の一例を示す光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００７４】
１１  レーザパルス
１２  ガラス板
１３  変質部
１４  貫通孔
１５  保護膜
１６  孔
【図１】
2006290630.tif 000005
【図２】
2006290630.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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