(57)【要約】【課題】ガラス基板に貫通孔を形成する方法において、ガラス基板の反りが有意に抑制される方法を提供する。【解決手段】レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、を有し、前記（２）の熱処理するステップは、（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、を有することを特徴とする方法。【選択図】図２
2015080800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記（２）のステップは、大気雰囲気または不活性ガス雰囲気で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記（ｂ）のステップは、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を４時間以上の時間で降温するステップを有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記（ａ）のステップと前記（ｂ）のステップの間に、
（ｃ）前記ガラス基板を前記最高温度Ｔｍａｘに１時間以上保持するステップ
を有する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記（２）のステップの後の前記ガラス基板の反り量は、前記（２）のステップの前の前記ガラス基板の反り量の４０％以下である、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記（１）のステップと前記（２）のステップの間に、
（３）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ
を有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光源からのレーザ光をガラス基板に照射することにより、ガラス基板に貫通孔を形成する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５４９３０９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成した場合、ガラス基板に残留応力が生じ、ガラス基板に反りが生じる場合がある。この傾向は、ガラス基板に形成される貫通孔の数が増えるほど顕著になる。
【０００５】
また、このような反りは、ガラス基板の平坦度を低下させるため、反りが顕著になると、貫通孔を有するガラス基板を各種用途に適用することが難しくなるという問題が生じる。
【０００６】
なお、ガラス基板の反りを小さくするには、貫通孔形成後のガラス基板に対して熱処理を実施することが有効であると考えられる。しかしながら、これまで、貫通孔を有するガラス基板の反りを低減することを目的として熱処理を実施した文献は、ほとんど認められない。このため、貫通孔を有するガラス基板の反りを有効に低減できる熱処理条件については、十分に把握されていないのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、ガラス基板に貫通孔を形成する方法において、ガラス基板の反りが有意に抑制される方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
ここで、本発明による方法において、前記（２）のステップは、大気雰囲気または不活性ガス雰囲気で実施されてもよい。
【００１０】
また、本発明による方法において、前記（ｂ）のステップは、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を４時間以上の時間で降温するステップを有してもよい。
【００１１】
また、本発明による方法は、前記（ａ）のステップと前記（ｂ）のステップの間に、
（ｃ）前記ガラス基板を前記最高温度Ｔｍａｘに１時間以上保持するステップ
を有してもよい。
【００１２】
また、本発明による方法において、前記（２）のステップの後の前記ガラス基板の反り量は、前記（２）のステップの前の前記ガラス基板の反り量の４０％以下であってもよい。
【００１３】
また、本発明による方法は、前記（１）のステップと前記（２）のステップの間に、
（３）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ
を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、ガラス基板に貫通孔を形成する方法において、ガラス基板の反りが有意に抑制される方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の貫通孔形成方法を実施する際に利用される貫通孔加工装置の一構成例を概略的に示した図である。
【図２】本発明において貫通孔形成後のガラス基板に対して実施され得る熱処理条件の一例を模式的に示した図である。
【図３】本発明において貫通孔形成後のガラス基板に対して実施され得る熱処理条件の別の一例を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施例による貫通孔形成方法のフローを概略的に示した図である。
【図５】本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法のフローを概略的に示した図である。
【図６】図５に示した方法を実施する際に使用され得る放電補助式レーザ孔加工装置の構成を概略的に示した図である。
【図７】例１に係るガラス基板における残留応力の測定結果を示した図である。
【図８】ガラス基板の反り量の測定方法を概略的に示した図である。
【図９】例２に係るガラス基板における残留応力の測定結果を示した図である。
【図１０】例２における熱処理前後のガラス基板のプロファイル変化を示した図である。
【図１１】例３における熱処理前後のガラス基板のプロファイル変化を示した図である。
【図１２】例４における熱処理前後のガラス基板のプロファイル変化を示した図である。
【図１３】例５における熱処理前後のガラス基板のプロファイル変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明について説明する。
【００１７】
（一般的な貫通孔形成方法について）
まず、図１を参照して、レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する際に用いられる、一般的な貫通孔形成方法について簡単に説明する。
【００１８】
図１には、そのような貫通孔形成方法に利用され得る貫通孔加工装置の一例を示す。
【００１９】
図１に示すように、この貫通孔加工装置１００は、レーザ光源１１０と、ステージ１４０とを有する。
【００２０】
ステージ１４０の上部には、被加工対象となるガラス基板１９０が置載される。ステージ１４０は、レーザ光源１１０から照射されるレーザ光１１３に対するガラス基板１９０の位置を調節する役割を有し、水平方向に移動できる。
【００２１】
このような貫通孔加工装置１００を用いて、ガラス基板１９０に貫通孔を形成する際には、まず、第１および第２の表面１９２、１９４を有するガラス基板１９０がステージ１４０の上に配置される。さらに、ステージ１４０を水平（ＸＹ）方向に移動させることにより、ガラス基板１９０が所定の位置（第１の位置）に配置される。
【００２２】
次に、レーザ光源１１０からガラス基板１９０の第１の表面１９２に向かって、レーザ光１１３が照射される。これにより、ガラス基板１９０のレーザ光１１３の第１の照射領域１８３の温度が局部的に上昇してガラス材料が昇華し、ここに第１の貫通孔１８５が形成される。
【００２３】
なお、ガラス基板１９０に複数の貫通孔を形成する場合には、ステージ１４０により、ガラス基板１９０をレーザ光１１３に対して別の位置（第２の位置）に移動せる。その後、ガラス基板１９０に向かってレーザ光１１３を再度照射することにより、レーザ光１１３の第２の照射領域に第２の貫通孔が形成される。
【００２４】
このような操作を繰り返すことにより、ガラス基板１９０に複数の貫通孔を形成できる。
【００２５】
ところで、このような方法で、ガラス基板１９０に貫通孔１８５を形成した場合、ガラス基板１９０に残留応力が生じ、ガラス基板１９０に反りが生じる場合がある。反りは、図１において、ガラス基板１９０の第２の表面１９４側に向かって凸となるような形態で生じる。なお、反りは、ガラス基板１９０に形成される貫通孔１８５の数が増えるほど顕著になる。また、反りは、ガラス基板１９０の第１の表面１９２と第２の表面１９４における残留応力の差異によって生じるものと考えられる。
【００２６】
このようなガラス基板１９０の反りは、ガラス基板１９０の平坦度を低下させるため、反りが顕著になると、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０を各種用途に適用することが難しくなるという問題が生じる。
【００２７】
一方、このようなガラス基板１９０に生じる反りを抑制するためには、貫通孔１９０の形成後のガラス基板１９０に対して熱処理を実施することが有効であると考えられる。
【００２８】
しかしながら、これまで、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０の反りを低減することを目的として、ガラス基板１９０熱処理を実施した文献は、ほとんど認められない。このため、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０の反りを有効に低減できる熱処理条件については、十分に把握されていない。例えば、不適切な条件で、ガラス基板に対して熱処理を実施した場合、貫通孔の近傍にワレやクラックが生じるおそれがある。
【００２９】
このような背景の下、本願発明者らは、ガラス基板の反りを低減することが可能な適切な熱処理条件について鋭意研究開発を実施した。その結果、本願発明者らは、被加工対象であるガラス基板の物性値に基づいて、所定の熱処理を実施することにより、貫通孔加工によってガラス基板に生じた反りを有意に抑制することが可能であることを見出し、本発明に至った。
【００３０】
すなわち、本発明では、
レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【００３１】
図２には、本発明において貫通孔形成後のガラス基板に対して実施され得る熱処理条件（時間−温度曲線）の一例を示す。
【００３２】
図２に示すように、この時間−温度曲線２００は、（Ｉ）昇温領域Ｐ２１０、（ＩＩ）温度保持領域Ｐ２２０、および（ＩＩＩ）降温領域Ｐ２３０を有する。
【００３３】
このうち、昇温領域Ｐ２１０は、時間０〜時間Ｔ１（分）の期間における、ガラス基板の温度が室温から最高温度Ｔｍａｘ（℃）に加熱される領域に相当する。温度保持領域Ｐ２２０は、時間Ｔ１（分）〜時間Ｔ２（分）の期間における、ガラス基板の温度が最高温度Ｔｍａｘ（℃）に維持される領域に相当する。また、降温領域Ｐ２３０は、時間Ｔ２（分）〜時間Ｔ４（分）の期間における、ガラス基板の温度が最高温度Ｔｍａｘ（℃）から室温まで冷却される領域に相当する。
【００３４】
ここで、本発明において適用される熱処理条件では、ガラス基板のガラス転移点をＴｇ（℃）とし、徐冷点をＴａ（℃）とし、歪点をＴｓ（℃）としたとき、
（ｉ）最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲にあり、および
（ｉｉ）（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０では、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、ガラス基板は、２時間以上の時間で降温される
という特徴を有する。
【００３５】
このような熱処理条件では、（ｉ）の特徴、特にガラス基板の最高温度Ｔｍａｘが徐冷点Ｔａを超えるという特徴により、貫通孔加工によってガラス基板に蓄積された残留応力を、有意に緩和／除去できる。従って、ガラス基板に生じた反りが低減する。また、ガラス基板の熱処理最高温度Ｔｍａｘがガラス転移点Ｔｇを超えないため、熱処理によってガラス基板が変質する危険性を抑制できる。
【００３６】
また、本発明に適用される熱処理条件では、（ｉｉ）の特徴により、最高温度Ｔｍａｘまで加熱することにより緩和／除去された残留応力が、ガラス基板の降温過程で再度蓄積されることを抑制できる。従って、降温過程でガラス基板に再度反りが生じることを有意に抑制できる。
【００３７】
特に、（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０において、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの間の降温に、４時間以上の時間をかけた場合、ガラス基板の反りをよりいっそう低減できる。
【００３８】
以上のような効果により、本発明において適用される熱処理条件では、貫通孔形成後のガラス基板に生じた反りを効果的に低減できる。
【００３９】
以上、図２に示した時間−温度曲線２００を用いて、本発明の特徴および効果について説明した。しかしながら、図２に示した時間−温度曲線２００は、単なる一例であって、本発明の貫通孔形成方法に適用される熱処理条件は、これに限られるものではない。
【００４０】
例えば、図３には、本発明の貫通孔形成方法に適用され得る別の時間−温度曲線を示す。
【００４１】
図３に示した時間−温度曲線３００では、図２に示した時間−温度曲線２００とは異なり、（ＩＩ）の温度保持領域Ｐ２２０が省略されている。すなわち、時間−温度曲線３００は、（Ｉ）昇温領域Ｐ３１０および（ＩＩＩ）降温領域Ｐ３３０で構成される。
【００４２】
ここで、図３の時間−温度曲線３００においても、
（ｉ）最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲にあり、
（ｉｉ）（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ３３０では、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、ガラス基板は、２時間以上の時間で降温される。
【００４３】
このような時間−温度曲線３００においても、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を適用した場合と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。
【００４４】
（熱処理条件の詳細について）
ここで、本発明において利用される熱処理条件のうち、上述した特徴以外の熱処理条件の細部について説明する。
【００４５】
なお、ここでは、熱処理条件の説明に、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を用いることとする。ただし、以下の説明の少なくとも一部は、図３に示した時間−温度曲線３００にも同様に適用できる。
【００４６】
（（Ｉ）昇温領域Ｐ２１０について）
昇温領域Ｐ２１０におけるガラス基板の昇温速度は、特に限られない。昇温速度は、例えば１５．２℃／分〜０．４℃／分の範囲である。昇温速度が１５．２℃／分を超えると、最高温度Ｔｍａｘを、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲に制御することが難しくなる場合がある。
【００４７】
なお、室温からＴｍａｘまでの昇温速度は、一定であっても、時間に対して変化してもよい。例えば、初期の間は大きな昇温速度とし、Ｔｍａｘに近づくにつれて、昇温速度を低下させてもよい。
【００４８】
（（ＩＩ）温度保持領域Ｐ２２０について）
温度保持領域Ｐ２２０では、ガラス基板の温度が保持される。
【００４９】
なお、本願では、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、必ずしもＴｍａｘで一定である必要はない。すなわち、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、Ｔａよりも大きくＴｇ未満の範囲であれば、変動してもよい。
【００５０】
例えば、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、Ｔｍａｘ±５℃の範囲で変動してもよい。
【００５１】
一方、温度保持領域Ｐ２２０の期間、すなわち時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、特に限られない。時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、例えば１時間以上、あるいは２時間以上であってもよい。あるいは、時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、０であってもよい。この場合、時間−温度曲線は、図３に示したような曲線３００となる。
【００５２】
（（ＩＩＩ）降温領域Ｐ２３０について）
降温領域Ｐ２３０では、ガラス基板が降温される。
【００５３】
前述のように、降温の際には、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、すなわち時間Ｔ２からＴ３までの期間が２時間以上となるようにして、ガラス基板が冷却される。
【００５４】
なお、後述のように、時間Ｔ２からＴ３までの期間を長くするほど、ガラス基板の側面視プロファイルを平坦なものに近づけることができる。従って、時間Ｔ２からＴ３までの期間は、例えば、４時間以上であることが好ましい。
【００５５】
一方、（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０において、ガラス基板の温度が歪点Ｔｓまで低下した以降は、いかなる冷却速度でガラス基板を降温してもよい。歪点Ｔｓ未満の温度では、ガラス基板に歪みや残留応力が導入される危険性は少ないためである。
【００５６】
例えば、ガラス基板の熱処理を、温度制御が可能な電気炉内で実施する場合、ガラス基板の温度が歪点Ｔｓ未満となった際に、ガラス基板を電気炉から取り出してもよい（ガラス基板のいわゆる「空冷」処理に相当する）。
【００５７】
（本発明の一実施例による貫通孔形成方法について）
次に、図４を参照して、本発明の一実施例による貫通孔形成方法について説明する。
【００５８】
図４には、本発明の一実施例による貫通孔形成方法（以下、「（本発明による）第１の方法」と称する）のフローを概略的に示す。
【００５９】
図４に示すように、本発明による第１の方法は、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップ（ステップＳ１１０）と、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップ（ステップＳ１２０）と、
を有する。
【００６０】
以下、各ステップについて説明する。なお、ここでは、本発明による第１の方法を実施する際に、前述の図１に示した貫通孔加工装置１００を用いて、ガラス基板に貫通孔を形成するものとする。従って、各部材の説明の際には、図１に示した参照符号を使用する。
【００６１】
（ステップＳ１１０）
まず、第１の表面１９２および第２の表面１９４を有する被加工用のガラス基板１９０が準備される。
【００６２】
ガラス基板１９０は、ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有する。
【００６３】
なお、本願では、ガラス転移点Ｔｇには、熱膨張計（ＮＥＴＺＳＣＨ  Ｊａｐａｎ製  ＴＤ５０１０ＳＡ）によって測定された値を使用するものとする。同様に、徐冷点Ｔａおよび歪点Ｔｓは、硝子徐冷点・ひずみ点自動測定装置（オプト企業製ＳＡＰＭ−１２Ｔ）によって測定された値を使用するものとする。
【００６４】
ガラス基板１９０の組成は、特に限られない。ガラス基板１９０は、例えば無アルカリガラス等で構成されても良い。ガラス基板１９０の厚さは、特に限られない。ガラス基板１９０は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さを有してもよい。
【００６５】
次に、前述のような一般的な方法で、ガラス基板１９０に貫通孔１８５が形成される。必要な場合、ガラス基板１９０には、複数の貫通孔が形成されてもよい。
【００６６】
前述のように、貫通孔１８５を形成した後のガラス基板１９０には、反りが生じる。反り量は、貫通孔加工条件によって変化するが、顕著な場合、例えば最大１５μｍ〜２０μｍに達する。通常の場合、反りは、ガラス基板１９０の第２の表面１９４の側に向かって凸になるような形態で生じる。
【００６７】
（ステップＳ１２０）
次に、ステップＳ１１０によって反りが生じたガラス基板１９０に対して、熱処理が実施される。
【００６８】
熱処理は、例えば、大気雰囲気または不活性ガス雰囲気で実施される。また、熱処理は、例えば、温度制御可能な電気炉内で実施されてもよい。
【００６９】
なお、熱処理条件は、前述の通りである。すなわち、熱処理は、
（ａ）ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまで、ガラス基板を２時間以上で降温するステップと、
を有するように実施される。
【００７０】
熱処理の実施により、ガラス基板の反りが有意に低減される。例えば、熱処理の実施により、ガラス基板１９０の反り量を、熱処理の実施前に比べて、２０％以上、例えば４０％以上低減できる。
【００７１】
また、前記（ｂ）のステップにおいて、より遅い時間（例えば４時間以上）をかけることにより、ガラス基板１９０のプロファイルをより平坦なものに近づけることができる。
【００７２】
（本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法について）
次に、図５および図６を参照して、本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法について説明する。
【００７３】
図５には、本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法（以下、「（本発明による）第２の方法」と称する）のフローを概略的に示す。
【００７４】
図５に示すように、本発明による第２の方法は、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップ（ステップＳ２１０）と、
（２）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ（ステップＳ２２０）と、
（３）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップ（ステップＳ２３０）と、
を有する。
【００７５】
ここで、図５に示した本発明による第２の方法のうち、ステップＳ２１０およびステップＳ２３０は、それぞれ、前述の第１の方法におけるステップＳ１１０およびステップＳ１２０と同様である。従って、本発明による第２の方法は、前述の第１の方法において、ステップＳ１１０とステップＳ１２０の間に、ステップＳ２２０を追加導入したものと言える。
【００７６】
このような本発明による第２の方法は、例えば「放電補助式レーザ孔加工方法」を用いて実施される。
【００７７】
ここで、「放電補助式レーザ孔加工方法」とは、以降に示すような、レーザ光照射によってガラス基板に貫通孔を形成した後、第１および第２の電極間での放電現象を利用して貫通孔の形状を調整する技術の総称を意味する。
【００７８】
以下、図６を参照して、この放電補助式レーザ孔加工方法について説明する。
【００７９】
図６には、放電補助式レーザ孔加工方法を実施する際に使用され得る放電補助式レーザ孔加工装置の一例を概略的に示す。
【００８０】
図６に示すように、この放電補助式レーザ孔加工装置６００は、レーザ光源６１０と、直流高電圧電源６２５と、第１の電極６４０および第２の電極６４５とを有する。
【００８１】
第１の電極６４０および第２の電極６４５は、それぞれ、導体６５０および６５５と電気的に接続されており、これらの導体６５０および６５５は、直流高電圧電源６２５と接続されている。
【００８２】
なお、図６の例では、第１の電極６４０と第２の電極６４５は、形状および配置形態が異なっている。すなわち、第１の電極６４０は、針状の形状を有し、ガラス基板６９０から離して配置されている。これに対して、第２の電極６４５は、略平板状の形状を有し、ガラス基板６９０の直下に、ガラス基板６９０と接するように配置されている。第２の電極６４５は、ガラス基板６９０を置載するステージとしての機能を兼ねることができる。
【００８３】
ただし、これは、単なる一例であって、例えば、第２の電極６４５は、ガラス基板６９０の底面側に、ガラス基板６９０から離して配置してもよい。また、第２の電極６４５は、第１の電極６４０と同様の針状の形状を有してもよい。この場合、第１の電極６４０と、ガラス基板６９０を挟んで対向する位置にある第２の電極との間で、一組の電極対が構成される。
【００８４】
このような放電補助式レーザ孔加工装置６００を用いて、ガラス基板６９０に貫通孔を形成する際には、まず、ガラス基板６９０が両電極６４０、６４５の間に配置される。さらに、第２の電極６４５（または別個のステージ）を水平方向に移動させることにより、ガラス基板６９０が所定の位置に配置される。
【００８５】
次に、レーザ光源６１０からガラス基板６９０に向かって、レーザ光６１３が照射される。これにより、ガラス基板６９０のレーザ光６１３の照射領域６８３の温度が局部的に上昇して絶縁材料が昇華し、ここに貫通孔６８５が形成される。
【００８６】
貫通孔６８５の形成後、直流高電圧電源６２５を用いて、両電極６４０、６４５間に直流高電圧が印加される。これにより、電極６４０、６４５間において、放電が生じる。放電は、貫通孔６８５を介して生じる傾向にある。これは、この位置では、抵抗が他の部分よりも低くなっているためである。
【００８７】
放電の発生により、貫通孔６８５の寸法精度が向上する。
【００８８】
次に、第２の電極６４５（または別個のステージ）を水平方向に移動させ、ガラス基板６９０を所定の場所に配置する。その後、同様の工程により、第２の貫通孔が形成される。
【００８９】
このような工程を繰り返すことにより、ガラス基板６９０に複数の貫通孔が形成される。
【００９０】
図５に示したステップＳ２１０〜ステップＳ２２０までの工程は、このような「放電補助式レーザ孔加工方法」で実施されてもよい。
【００９１】
その後は、第１の方法と同様の方法で、貫通孔６８５を有するガラス基板６９０に対して熱処理が実施される。熱処理条件は、前述の通りである。
【００９２】
これにより、ガラス基板６９０に生じた反りを低減できる。
【実施例】
【００９３】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００９４】
（例１）
前述の図６に示したような放電補助式レーザ孔加工装置６００を用いて、前述の図５におけるステップＳ２１０〜ステップＳ２２０を実施して、ガラス基板に多数の貫通孔を形成した。
【００９５】
ガラス基板には、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの寸法の無アルカリガラス基板を使用した。このガラス基板におけるガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）は、それぞれ、７２０℃、７１０℃、および６７０℃である。
【００９６】
レーザ光源には、ＣＯ２レーザ源を使用し、レーザパワーは、５０Ｗとした。また、放電電圧は、５０００Ｖとした。
【００９７】
貫通孔は、ガラス基板に２次元マトリクス状に、合計４８００個形成した。
【００９８】
貫通孔加工後のガラス基板（以下、「例１に係るガラス基板」と称する）には、反りが形成されていることが確認された。
【００９９】
（評価）
例１に係るガラス基板を用いて、残留応力測定および反り量の測定を行った。
【０１００】
（残留応力測定）
残留応力の測定は、光学顕微鏡（ＢＸ５１：オリンパス社製）の透過光源と偏光板を用いたクロスニコル観察により実施した。この測定方法では、光学顕微鏡写真における偏光板からの透過光の状態から、ガラス基板に存在する残留応力の強弱を定性的に判断できる。
【０１０１】
図７には、例１に係るガラス基板の残留応力測定結果を示す。この図から、各貫通孔の周囲には、光の輝度むらが生じていることがわかる。この結果から、例１に係るガラス基板では、貫通孔の周囲に大きな残留応力が残存していることが確認された。
【０１０２】
（反り量の測定）
ガラス基板の反り量は、レーザ変位計（Ｋ−Ｇ５０００：キーエンス社製）を使用し、以下のように測定した。
【０１０３】
（反り量の測定方法）
図８には、ガラス基板の反り量の測定方法を概略的に示す。
【０１０４】
ガラス基板の反り量を測定する際には、まず、図８（ａ）に示すように、ガラス基板８９０を第１の表面８９２の側が上側となるようにして、平坦な台８６０の上に置載する（第１の状態）。なお、ガラス基板８９０の第１の表面８９２は、貫通孔形成の際に、レーザ光が照射される側の表面である。
【０１０５】
この第１の状態で、ガラス基板８９０の第１の端部８６６の高さレベルＨ１と、ガラス基板８９０の第２の端部８６９の高さレベルＨ２が等しくなっていることを確認する。もし、両者にズレが生じている場合は、高さレベルＨ１およびＨ２が等しくなるように台８６０を調整する（またはレーザ変位計のゼロ点を補正する）。
【０１０６】
次に、この第１の状態で、ガラス基板８９０の両端部８６６、８６９を結ぶ水平レベルを０（ゼロ）として、このレベルからのガラス基板８９０の中心部分８６３における最大深さを測定する。得られた値をＡ１とする。
【０１０７】
次に、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板８９０の第２の表面８９４の側が上側となるようにして、平坦な台８６０の上にガラス基板８９０を置載する（第２の状態）。
【０１０８】
この第２の状態で、ガラス基板８９０の第１の端部８６６における台８６０との接点の高さレベルと、ガラス基板８９０の第２の端部８６９における台８６０との接点の高さレベルが等しく（ともに０に）なっていることを確認する。もし、両者にズレが生じている場合は、両高さレベルがともに０になるように、台８６０を調整する（またはレーザ変位計のゼロ点を補正する）。
【０１０９】
次に、この第２の状態で、ガラス基板８９０の中心部分８６３における最大高さを測定する。得られた値をＡ２とする。
【０１１０】
このようにして測定されたＡ１とＡ２から、以下の式（１）により、反り量Ｐを算定する：
反り量Ｐ＝（Ａ１−Ａ２）／２                  式（１）
反り量の測定の結果、例１に係るガラス基板において、反り量は、１７．０μｍであった。
【０１１１】
（例２）
例１と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１１２】
熱処理条件として、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝１２０分。
【０１１３】
なお、本例２では、時間Ｔ３以降の時間−温度曲線は、特に規定しなかった。
【０１１４】
また、熱処理は、大気中で実施した。
【０１１５】
熱処理後のガラス基板（「例２に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１１６】
図９には、例２に係るガラス基板の残留応力測定結果を示す。この図から、各貫通孔の周囲には、光の輝度むらが生じていないことがわかる。この結果から、例２に係るガラス基板では、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど存在しないことが確認された。
【０１１７】
また、例２に係るガラス基板において、ガラス基板の反り量の測定を実施した結果、反り量Ｐは、１０．７μｍであった。熱処理前のガラス基板の反り量Ｐは、１７．０μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、３７．１％が得られた。
【０１１８】
図１０には、熱処理前後におけるガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１０から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。
【０１１９】
なお、例２に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。
【０１２０】
（例３）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１２１】
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝２５２分。
【０１２２】
なお、本例３では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。
【０１２３】
熱処理後のガラス基板（「例３に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１２４】
残留応力測定の結果、例３に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。
【０１２５】
また、例３に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、６．５μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１２．８μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、４９．２％が得られた。
【０１２６】
図１１には、例３における熱処理前後のガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１１から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。
【０１２７】
なお、例３に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。
【０１２８】
（例４）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１２９】
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝３２６分。
【０１３０】
なお、本例４では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。
【０１３１】
熱処理後のガラス基板（「例４に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１３２】
残留応力測定の結果、例４に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。
【０１３３】
また、例４に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、５．９μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１３．１μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、５５．０％が得られた。
【０１３４】
図１２には、例４における熱処理前後のガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１２から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。
【０１３５】
なお、例４に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。
【０１３６】
（例５）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１３７】
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝１１３６分。
【０１３８】
なお、本例５では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。
【０１３９】
熱処理後のガラス基板（「例５に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１４０】
残留応力測定の結果、例５に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。
【０１４１】
また、例５に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、４．４μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１５．５μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、７１．６％が得られた。
【０１４２】
図１３には、例５において、熱処理前後におけるガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１３から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがわかる。
【０１４３】
なお、例５に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。
【０１４４】
（例６）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１４５】
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝５２０℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ４＝０分。
【０１４６】
ここで、この例６では、最高温度Ｔｍａｘ＜Ｔｓであるため、時間Ｔ２〜時間Ｔ３の時間を規定することはできなかった。
【０１４７】
熱処理後のガラス基板（「例６に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１４８】
残留応力測定の結果、例６に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に、大きな残留応力が残存していることが確認された。
【０１４９】
なお、例６に係るガラス基板では、大きな残留応力が認められたため、例６に係るガラス基板において、反り量の測定は実施しなかった。
【０１５０】
（例７）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
【０１５１】
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝６７０℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ４＝０分。
【０１５２】
ここで、この例７では、最高温度Ｔｍａｘ≒Ｔｓであるため、時間Ｔ２〜時間Ｔ３の時間を規定することはできなかった。
【０１５３】
熱処理後のガラス基板（「例７に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。
【０１５４】
残留応力測定の結果、例７に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に、大きな残留応力が残存していることが確認された。
【０１５５】
なお、例７に係るガラス基板では、大きな残留応力が認められたため、例７に係るガラス基板において、反り量の測定は実施しなかった。
【０１５６】
以下の表１には、各例におけるガラス基板に対する主要熱処理条件および評価結果等をまとめて示した。
【０１５７】
【表１】
2015080800.tif 000003
この結果から、例２〜例５では、熱処理によって、ガラス基板の反り量Ｐが、有意に低減されることがわかった。特に、例３〜例５では、熱処理によるガラス基板の反り量の低減率は、約５０％以上に達し、反り量Ｐが大きく低減されることがわかった。
【０１５８】
また、図１０〜図１３の比較から、図２に示した（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０における冷却時間を長くすることにより、熱処理後のガラス基板の側面視プロファイルがより平坦に近くなることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、ガラス基板に貫通孔を形成する技術等に利用できる。
【符号の説明】
【０１６０】
１００        貫通孔加工装置
１１０        レーザ光源
１１３        レーザ光
１４０        ステージ
１８３        照射領域
１８５        貫通孔
１９０        ガラス基板
１９２        第１の表面
１９４        第２の表面
２００、３００  時間−温度曲線
６００        放電補助式レーザ孔加工装置
６１０        レーザ光源
６１３        レーザ光
６２５        直流高電圧電源
６４０        第１の電極
６４５        第２の電極
６５０、６５５  導体
６８３        照射領域
６８５        貫通孔
６９０        ガラス基板
８６０        台
８９０        ガラス基板
８９２        第１の表面
８９４        第２の表面
８６３        中心部分
８６６        第１の端部
８６９        第２の端部
Ｐ２１０、Ｐ３１０  昇温領域
Ｐ２２０      温度保持領域
Ｐ２３０、Ｐ３３０  降温領域
【図１】
2015080800.tif 000004
【図２】
2015080800.tif 000005
【図３】
2015080800.tif 000006
【図４】
2015080800.tif 000007
【図５】
2015080800.tif 000008
【図６】
2015080800.tif 000009
【図８】
2015080800.tif 000010
【図１０】
2015080800.tif 000011
【図１１】
2015080800.tif 000012
【図１２】
2015080800.tif 000013
【図１３】
2015080800.tif 000014
【図７】
2015080800.tif 000015
【図９】
2015080800.tif 000016