JP4672689B2 - Glass processing method and processing apparatus using laser - Google Patents
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Description
本発明は、レーザを用いたガラスの加工方法および加工装置に関する。 The present invention relates to a glass processing method and processing apparatus using a laser.
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、特開２０００−６１６６７号公報には、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、特開２００１−１０５３９８号公報には、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。この特開２００１−１０５３９８号公報では、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。 A method for producing a minute through hole in glass using a laser has been proposed. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-61667 discloses a method of forming holes in glass by irradiation with a fundamental wave (1064 nm) of an Nd: YAG laser. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-105398 discloses a method of processing a substrate by altering a part of the substrate, irradiating the part with a laser to form a minute processed hole, and then etching. ing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-105398 discloses a method of forming a minute hole by irradiating a part of a photosensitive glass plate with ultraviolet rays to cause alteration and irradiating the part with a YAG laser.
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（特開２００４−３５１４９４号公報および特開２００４−３５９４７５号公報）。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。 In addition, a method of processing glass using an ultrashort pulse laser is also disclosed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2004-351494 and 2004-359475). In these processing methods, a femtosecond laser is used as an ultrashort pulse laser.
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。
However, since it is difficult to condense the fundamental wave of the Nd: YAG laser, it is difficult to produce a fine hole by the irradiation. Moreover, it is difficult to control the shape of the hole formed in the glass by laser irradiation with good reproducibility.
また、特開２００１−１０５３９８号公報の方法では、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。
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の提供を目的の１つとする。 Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a processing method capable of easily and inexpensively forming minute holes and grooves in glass.
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。 Conventionally, glass other than photosensitive glass is processed by irradiating with an ultrashort pulse laser such as a femtosecond laser, or by using a lens having a large numerical aperture (for example, NA = 0.8), energy near the focal point. It has been considered necessary to concentrate. As a result of studies, the present inventors have found for the first time that glass other than photosensitive glass can be easily processed by condensing a predetermined laser with a predetermined lens. Although it has been conventionally considered that it is difficult to process glass other than photosensitive glass by the processing method as in the present invention, the effectiveness has been found for the first time by the inventors' investigation.
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少なくとも前記変質部をエッチングすることにより前記ガラスに孔を形成する工程とを含み、
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５０ｃｍ-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、ガラスの加工方法である。
That is, the processing method of the present invention is:
(I) a step of forming an altered portion in a portion of the glass irradiated with the laser pulse by condensing the laser pulse of wavelength λ with a lens and irradiating the glass;
(Ii) forming a hole in the glass by etching at least the altered part using an etchant having an etching rate for the altered part larger than the etching rate for the glass;
The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns to 200 ns,
The wavelength λ is 535 nm or less;
The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is 50 cm −1 or less,
In this glass processing method, the value obtained by dividing the focal length L (mm) of the lens by the beam diameter D (mm) of the laser pulse when entering the lens is 7 or more.
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。 In the method of the present invention, a predetermined laser pulse having a wavelength of 535 nm or less is condensed by a predetermined lens, and then irradiated to glass having a predetermined absorption coefficient to form an altered portion. And the glass is processed by etching the altered portion. In the method of the present invention, since the harmonics of the Nd: YAG laser can be used, glass can be processed with an inexpensive apparatus as compared with the conventional method using a femtosecond laser. In addition, in the method of the present invention, the deformation (debris, cracks, etc.) of the glass around the processed portion can be suppressed and holes with uniform shapes can be formed compared to the conventional method of processing glass only by laser pulse irradiation. .
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］を所定の値以上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。 Further, in the processing method of the present invention, by setting the ratio between the focal length L and the beam diameter D [L / D] with the predetermined Ne以, which prevents the laser is concentrated only in the vicinity of the focal point. For this reason, according to the method of the present invention, compared with the conventional method of forming an altered portion by concentrating energy near the focal point using a lens having a relatively large numerical aperture (for example, NA = 0.8 or more), A relatively long altered portion can be formed by one pulse irradiation. Therefore, it is possible to form a through hole only by one pulse irradiation and etching.
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。 In the method of the present invention, the size of the hole can be easily changed by changing the formation condition of the altered portion and the etching condition. Further, in the method of the present invention, many altered portions can be formed at a time by moving the spot of the high repetition pulse laser at a high speed by a galvano scanner. Therefore, in the method of the present invention, a large number of holes can be formed in a short time.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
［ガラス加工方法］
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。
[Glass processing method]
The inventive method for processing glass comprises the following steps. In the step (i), a laser pulse having a wavelength λ is condensed by a lens and irradiated to the glass, thereby forming an altered portion in a portion of the glass irradiated with the laser pulse.
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。 The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns (nanoseconds) to 200 ns, preferably in the range of 1 ns to 100 ns, for example, in the range of 5 ns to 50 ns. To make the pulse width less than 1 ns, an expensive processing device is required. Further, when the pulse width is larger than 200 ns, the peak value of the laser pulse is lowered, and there is a problem that processing cannot be performed well.
本発明の加工方法では、レーザパルスが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの高調波、またはＮｄ：ＹＬＦレーザの高調波であってもよい。高調波は、たとえば、第２高調波や第３高調波や第４高調波である。これらレーザの第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。 In the processing method of the present invention, the laser pulse may be a harmonic of an Nd: YAG laser, a harmonic of an Nd: YVO4 laser, or a harmonic of an Nd: YLF laser. The harmonic is, for example, a second harmonic, a third harmonic, or a fourth harmonic. The wavelength of the second harmonic of these lasers is in the vicinity of 532 nm to 535 nm, the wavelength of the third harmonic is in the vicinity of 355 nm to 357 nm, and the wavelength of the fourth harmonic is in the vicinity of 266 nm to 268 nm. By using these lasers, glass can be processed at low cost.
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。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。 The wavelength of the laser pulse is 535 nm or less, preferably 360 nm or less, for example in the range of 350 nm to 360 nm. On the other hand, when the wavelength of the laser pulse is larger than 535 nm, there are problems that the irradiation spot becomes large, making it difficult to produce micropores, and that the periphery of the irradiation spot is easily broken by the influence of heat.
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。レーザパルスのビーム品質Ｍ2値は、たとえば２以下であってもよい。Ｍ2値が２以下であるレーザパルスを用いることによって、微小な細孔や微小な溝の形成が容易になる。 A preferable value of the energy of the laser pulse is selected according to the material of the glass and what kind of deteriorated layer is formed. In one example, the range is 5 μJ / pulse to 100 μJ / pulse. In the method of the present invention, the length of the altered portion can be increased in proportion to the increase in the energy of the laser pulse. The beam quality M 2 value of the laser pulse may be 2 or less, for example. By using a laser pulse having an M 2 value of 2 or less, formation of minute pores and minute grooves is facilitated.
波長λにおけるガラスの吸収係数は、５０ｃｍ-1以下であり、好ましくは０．１ｃｍ-1〜２０ｃｍ-1の範囲である。吸収係数が５０ｃｍ-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。なお、実施例に示すように、吸収係数が０．１ｃｍ-1未満であっても、ガラス内部に変質部を形成することは可能である。 The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is at 50 cm -1 or less, preferably 0.1 cm -1 to 20 cm -1. When the absorption coefficient is larger than 50 cm −1 , the energy of the laser beam is absorbed in the vicinity of the surface of the glass, and it becomes difficult to form an altered portion inside the glass. In addition, as shown in the Examples, it is possible to form an altered portion in the glass even if the absorption coefficient is less than 0.1 cm −1 .
波長λにおけるガラスの吸収係数が５０ｃｍ-1以下であるガラスは、公知のガラスから選択することができる。 The glass having an absorption coefficient of 50 cm −1 or less at a wavelength λ can be selected from known glasses.
本発明の加工方法が適用されるガラスとしては、銀、金および銅を実質的に含まないガラス、いわゆる感光性ガラス以外のガラスが好ましい。具体的には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラスまたはチタン含有シリケートガラスが好適である。このようなガラス種であれば、その吸収係数は、少なくとも０．１ｃｍ-1である。 The glass to which the processing method of the present invention is applied is preferably glass other than so-called photosensitive glass, which is substantially free of silver, gold and copper. Specifically, quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, or titanium-containing silicate glass is suitable. For such glass species, the absorption coefficient is at least 0.1 cm −1 .
さらに、その吸収係数を効果的に高めるために、ガラスが、着色成分として、Ｂｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＶおよびＴｉから選ばれる金属の酸化物を少なくとも１種含んでいてもよい。 Further, in order to effectively increase the absorption coefficient, the glass has at least one metal oxide selected from Bi, W, Mo, Ce, Co, Fe, Mn, Cr, V and Ti as a coloring component. May be included.
また、チタン含有シリケートガラスでは、例えば、ＴｉＯ2を５モル％以上含有することによって吸収係数を１以上に、さらに１０モル％以上含有することによって吸収係数を４以上にすることができる。さらに必要に応じて、上述した着色成分として機能する金属の酸化物を含んでいてもよい。 Further, in the titanium-containing silicate glass, for example, the absorption coefficient can be made 1 or more by containing 5 mol% or more of TiO 2, and the absorption coefficient can be made 4 or more by containing 10 mol% or more. Furthermore, the metal oxide which functions as a coloring component mentioned above may be included as needed.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるホウケイ酸ガラスとしては、コーニング社の＃７０５９やパイレックス（登録商標）、などを例示できる。 Examples of the borosilicate glass that is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied include Corning # 7059 and Pyrex (registered trademark).
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるアルミノシリケートガラスとしては、以下のような組成を有するとよい。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５８〜６６％、
Ａｌ2Ｏ3 １３〜１９％、
Ｌｉ2Ｏ ３〜４．５％、
Ｎａ2Ｏ ６〜１３％、
Ｋ2Ｏ ０〜５％、
Ｒ2Ｏ １０〜１８％（ただし、Ｒ2Ｏ＝Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）、
ＭｇＯ ０〜３．５％、
ＣａＯ １〜７％、
ＳｒＯ ０〜２％、
ＢａＯ ０〜２％、
ＲＯ ２〜１０％（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
ＴｉＯ2 ０〜 ２％、
ＣｅＯ2 ０〜２％、
Ｆｅ2Ｏ3 ０〜２％、
ＭｎＯ ０〜１％（ただし、ＴｉＯ2＋ＣｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋ＭｎＯ＝０．０１〜３％）、
ＳＯ3 ０．０５〜０．５％の組成を有するガラス組成物である。
The aluminosilicate glass, which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied, may have the following composition.
Expressed in mass%,
SiO 2 58~66%,
Al 2 O 3 13-19%,
Li 2 O 3 to 4.5%,
Na 2 O 6-13%,
K 2 O 0-5%,
R 2 O 10-18% (where R 2 O = Li 2 O + Na 2 O + K 2 O),
MgO 0-3.5%,
CaO 1-7%,
SrO 0-2%,
BaO 0-2%,
RO 2-10% (however, RO = MgO + CaO + SrO + BaO),
TiO 2 0-2%,
CeO 2 0-2%,
Fe 2 O 3 0-2%,
MnO 0 to 1% (however, TiO 2 + CeO 2 + Fe 2 O 3 + MnO = 0.01 to 3%),
A glass composition having a composition of SO 3 0.05 to 0.5%.
また、以下のような組成を有してもよい。
質量％で示して、本質的に
ＳｉＯ2 ６０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜２５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜 １％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜 ９％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５〜２０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜４．５％、
ＢａＯ ０〜１％、
ＴｉＯ2 ０〜１％、
ＺｒＯ2 ０〜１％、
からなる組成を有するガラス組成物である。
Moreover, you may have the following compositions.
Essentially SiO 2 60-70%, expressed in% by weight,
Al 2 O 3 5-20%,
Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-25%,
Li 2 O 0-1%,
Na 2 O 3-18%,
K 2 O 0-9%,
MgO + CaO + SrO + BaO 5-20%,
MgO 0-10%,
CaO 1-15%,
SrO 0-4.5%,
BaO 0-1%,
TiO 2 0-1%,
ZrO 2 0 to 1%,
It is a glass composition which has a composition consisting of.
さらに、以下のような組成を有してもよい。
質量％で示して、
ＳｉＯ2 ５９〜６８％、
Ａｌ2Ｏ3 ９．５〜１５％、
Ｌｉ2Ｏ ０〜 １％、
Ｎａ2Ｏ ３〜１８％、
Ｋ2Ｏ ０〜 ３．５％、
ＭｇＯ ０〜１５％、
ＣａＯ １〜１５％、
ＳｒＯ ０〜 ４．５％、
ＢａＯ ０〜 １％、
ＴｉＯ2 ０〜 ２％、
ＺｒＯ2 １〜１０％、
を含むガラス組成物である。
Furthermore, you may have the following compositions.
Indicated by mass%
SiO 2 59~68%,
Al 2 O 3 9.5-15%,
Li 2 O 0-1%,
Na 2 O 3-18%,
K 2 O 0 to 3.5%,
MgO 0-15%,
CaO 1-15%,
SrO 0 to 4.5%,
BaO 0 to 1%,
TiO 2 0-2%,
ZrO 2 1-10%,
Is a glass composition.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるソーダライムガラスは、例えば板ガラスに広く用いられるガラス組成物である。 Soda lime glass, which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied, is a glass composition widely used for, for example, plate glass.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるアルミノシリケートガラスは、例えば、
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５０〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 １４〜２８％、
Ｎａ2Ｏ １〜 ５％、
ＭｇＯ １〜１３％、および
ＺｎＯ ０〜１４％、
を含むガラス組成物が挙げられる。
The aluminosilicate glass which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied is, for example,
Expressed in mass%,
SiO 2 50~70%,
Al 2 O 3 14-28%,
Na 2 O 1-5%,
MgO 1-13%, and ZnO 0-14%,
The glass composition containing is mentioned.
さらに、以下の組成物も例示できる。
質量％で表して、
ＳｉＯ2 ５６〜７０％、
Ａｌ2Ｏ3 ７〜１７％、
Ｌｉ2Ｏ ４〜 ８％、
ＭｇＯ １〜１１％、
ＺｎＯ ４〜１２％、
Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ １４〜２３％、
Ｂ2Ｏ3 ０〜 ９％、および
ＣａＯ＋ＢａＯ ０〜３％
ＴｉＯ2 ０〜 ２％、
からなるガラス組成物である。
Furthermore, the following compositions can also be illustrated.
Expressed in mass%,
SiO 2 56~70%,
Al 2 O 3 7-17%,
Li 2 O 4-8%,
MgO 1-11%,
ZnO 4-12%,
Li 2 O + MgO + ZnO 14-23%,
B 2 O 3 0-9% and CaO + BaO 0-3%
TiO 2 0-2%,
It is the glass composition which consists of.
本発明の加工方法が適用されるガラスの一つであるチタン含有シリケートガラスは、以下のような組成を有するとよい。
モル％で表示して、
５０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
５≦（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）≦２５モル％、
５≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦２５モル％、
ただし、５≦ＴｉＯ2≦２５モル％である、ガラス組成物である。
The titanium-containing silicate glass which is one of the glasses to which the processing method of the present invention is applied may have the following composition.
Displayed in mol%
50 ≦ (SiO 2 + B 2 O 3 ) ≦ 79 mol%,
5 ≦ (Al 2 O 3 + TiO 2 ) ≦ 25 mol%,
5 ≦ (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO) ≦ 25 mol%,
However, it is a glass composition in which 5 ≦ TiO 2 ≦ 25 mol%.
また上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦０．９、
であることが好ましい。
In the titanium-containing silicate glass,
(Al 2 O 3 + TiO 2 ) / (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO) ≦ 0.9,
It is preferable that
さらに上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
７０≦（ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3）≦７９モル％、
１０≦ＴｉＯ2≦１５モル％、
１０≦Ｎａ2Ｏ≦１５モル％、
であることが好ましい。
Furthermore, in the titanium-containing silicate glass,
70 ≦ (SiO 2 + B 2 O 3 ) ≦ 79 mol%,
10 ≦ TiO 2 ≦ 15 mol%,
10 ≦ Na 2 O ≦ 15 mol%,
It is preferable that
加えて上記チタン含有シリケートガラスにおいて、
前記ガラスの熱膨張係数が１００×１０-7℃-1以下であることが好ましい。
In addition, in the titanium-containing silicate glass,
It is preferable that the glass has a thermal expansion coefficient of 100 × 10 −7 ° C. −1 or less.
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。 There is no limitation in the shape of glass, for example, a glass plate is used. In the processing method of the present invention, it is not necessary to use so-called photosensitive glass, and the range of glass that can be processed is wide. That is, in the processing method of the present invention, glass that does not substantially contain gold or silver can be processed.
特に剛性の高いガラスは、レーザ照射した際に、ガラスの上面と下面のどちらにおいても割れを発生しづらく、本発明の加工方法によって好適に加工できる。例えば、ヤング率が８０ＧＰａ以上のガラスが好ましい。 In particular, a glass having high rigidity is not easily cracked on both the upper surface and the lower surface of the glass when irradiated with a laser, and can be suitably processed by the processing method of the present invention. For example, a glass having a Young's modulus of 80 GPa or more is preferable.
なお、吸収係数は、厚さｄ(たとえば約０．１ｃｍ)のサンプルの透過率および反射率を測定することによって算出した。まず、厚さｄ(ｃｍ)のサンプルについて、透過率Ｔ(％)と、入射角１２°における反射率Ｒ(％)とを測定した。透過率および反射率は、株式会社島津製作所製の分光光度計ＵＶ―３１００型を用いて測定した。そして、測定値から以下の式を用いて吸収係数αを算出した。 The absorption coefficient was calculated by measuring the transmittance and reflectance of a sample having a thickness d (for example, about 0.1 cm). First, the transmittance T (%) and the reflectance R (%) at an incident angle of 12 ° were measured for a sample having a thickness d (cm). The transmittance and reflectance were measured using a spectrophotometer UV-3100 type manufactured by Shimadzu Corporation. And absorption coefficient (alpha) was computed from the measured value using the following formula | equation.
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。 The focal length L (mm) of the lens is, for example, in the range of 50 mm to 500 mm, and may be selected from the range of 100 mm to 200 mm.
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。 The beam diameter D (mm) of the laser pulse is, for example, in the range of 1 mm to 40 mm, and may be selected from the range of 3 mm to 20 mm. Here, the beam diameter D is a beam diameter of a laser pulse when entering the lens, and means a diameter in a range where the intensity is [1 / e] times the intensity at the center of the beam.
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。 In the processing method of the present invention, the value obtained by dividing the focal length L by the beam diameter D, that is, the value of [L / D] is 7 or more, preferably 7 or more and 40 or less, for example, 10 or more and 20 or less. . This value is related to the light condensing property of the laser irradiated on the glass. The smaller this value is, the more the laser is focused locally, and the more difficult it is to produce a uniform and long altered portion. . If this value is less than 7, the laser power becomes too strong in the vicinity of the beam waist, causing a problem that cracks are likely to occur inside the glass.
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。 In the case of the processing method of the present invention, it is not necessary to pre-process the glass before the laser pulse irradiation, for example, to form a film that promotes absorption of the laser pulse. However, such a process may be performed as long as the effect of the present invention is obtained.
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。
この変質部は、レーザ照射によって光化学的な反応が起き、E'センターや非架橋酸素などの欠陥が生じた部位や、レーザ照射の急熱・急冷によって発生した、高温度域における疎なガラス構造を保持した部位である。これら変質部は通常部よりも所定のエッチング液に対して、エッチングされやすいために、エッチング液に浸すことによって微小な細孔や微小な溝が作製できる。
In the portion irradiated with the laser pulse, an altered portion different from the glass before irradiation is formed. This altered portion can usually be distinguished from other portions by observation using an optical microscope.
This altered part has a photochemical reaction caused by laser irradiation, a site where defects such as E 'center and non-bridging oxygen have occurred, and a sparse glass structure in the high temperature range that is generated by rapid heating / cooling of laser irradiation This is the part that holds Since these altered portions are more easily etched with a predetermined etching solution than the normal portion, minute pores and minute grooves can be produced by immersing them in the etching solution.
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。すなわち、本発明の方法では、照射位置が重ならないようにレーザパルスを照射することによって、変質部を形成できる。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。 In the conventional processing method using a femtosecond laser, the altered portion is formed while scanning the laser in the depth direction so that the irradiation pulses overlap. On the other hand, in the method of the present invention, it is possible to form an altered portion by one pulse irradiation. That is, in the method of the present invention, the altered portion can be formed by irradiating the laser pulse so that the irradiation positions do not overlap. However, the laser pulses may be irradiated so that the irradiation pulses overlap.
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、ガラス板の上面側(レーザパルスの入射側)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(レーザパルスの入射側とは反対側)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。ただし、ガラス変質部が形成できる限り、レーザパルスがガラスの外部にフォーカスされてもよい。たとえば、ガラス板の裏面から所定の距離(たとえば１．０ｍｍ)だけ離れた位置にレーザパルスがフォーカスされてもよい。換言すれば、ガラスに変質部が形成できる限り、レーザパルスは、ガラスの裏面から後方(ガラスを透過したレーザパルスが進行する方向)１．０ｍｍ以内にある位置(ガラスの裏面位置を含む)または内部にフォーカスされてもよい。 In the step (i), the laser pulse is usually condensed with a lens so that it is focused inside the glass. For example, when a through-hole is formed in a glass plate, the laser pulse is usually focused so as to be focused near the center in the thickness direction of the glass plate. When processing only the upper surface side (laser pulse incident side) of the glass plate, the laser pulse is usually focused so as to be focused on the surface side of the glass plate. Conversely, when processing only the back side of the glass plate (the side opposite to the laser pulse incident side), the laser pulse is usually focused so as to be focused on the back side of the glass plate. However, the laser pulse may be focused on the outside of the glass as long as the altered glass portion can be formed. For example, the laser pulse may be focused at a position away from the rear surface of the glass plate by a predetermined distance (for example, 1.0 mm). In other words, as long as an altered portion can be formed on the glass, the laser pulse is located behind the glass back surface (in the direction in which the laser pulse transmitted through the glass travels) within 1.0 mm (including the glass back surface position) or You may focus inside.
工程（ｉ）で形成される変質部の大きさは、レンズに入射する際のレーザのビーム径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。 The size of the altered portion formed in step (i) varies depending on the laser beam diameter D when entering the lens, the focal length L of the lens, the glass absorption coefficient, the power of the laser pulse, and the like. According to the processing method of the present invention, for example, it is possible to form a columnar altered portion having a diameter of 10 μm or less and a length of 100 μm or more.
工程（ｉ）で選択される条件の一例を、表１に示す。 An example of the conditions selected in step (i) is shown in Table 1.
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(フッ化水素(ＨＦ)の水溶液)を用いてもよい。また、硫酸(Ｈ2ＳＯ4)やその水溶液、硝酸(ＨＮＯ3)やその水溶液、または塩酸(塩化水素(ＨＣｌ)の水溶液)を用いてもよい。また、これらの酸の混合物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。 Next, as the step (ii), the altered portion is etched using an etchant having an etching rate for the altered portion larger than that for the glass. As such an etchant, for example, hydrofluoric acid (aqueous solution of hydrogen fluoride (HF)) may be used. Alternatively, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or an aqueous solution thereof, nitric acid (HNO 3 ) or an aqueous solution thereof, or hydrochloric acid (an aqueous solution of hydrogen chloride (HCl)) may be used. A mixture of these acids can also be used. When hydrofluoric acid is used, etching of the altered portion is easy to proceed, and holes can be formed in a short time. When sulfuric acid is used, the glass other than the altered portion is difficult to be etched, and a straight hole having a small taper angle can be produced.
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。 The etching time and the temperature of the etching solution are selected according to the shape of the deteriorated layer and the target processing shape. Note that the etching rate can be increased by increasing the temperature of the etching solution during etching. In addition, the diameter of the hole can be controlled by the etching conditions.
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(砂時計形)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。 When the altered portion is formed so as to be exposed only on the upper surface side of the glass plate, a hole can be formed only on the upper surface side of the glass plate by etching. Conversely, when the altered part is formed so as to be exposed only on the back side of the glass plate, a hole can be formed only on the back side of the glass plate by etching. Further, when the altered portion is formed so as to be exposed on the upper surface side and the back surface side of the glass plate, through holes can be formed by etching from both sides of the glass plate. In addition, a film for preventing etching may be formed on the upper surface side or the back surface side of the glass plate, and etching may be performed only from one side. Etching may be performed after forming an altered portion that is not exposed on the surface of the glass plate and then polishing the glass plate so that the altered portion is exposed. By changing the formation conditions and etching conditions of the altered part, cylindrical through-holes, hourglass-shaped through-holes, frustoconical through-holes, conical holes, frustoconical holes, cylindrical It is possible to form holes of various shapes such as holes.
また、複数の孔を、それらが連続するように形成することによって、溝を形成することも可能である。この場合、線状に並ぶように複数のレーザパルスを照射することによって、線状に配置された複数の変質部を形成する。その後、変質部をエッチングすることによって溝を形成する。複数のレーザパルスの照射位置は重なっていなくてもよく、エッチングによって形成された孔が、隣接する孔同士を結合すればよい。 Moreover, it is also possible to form a groove | channel by forming a some hole so that they may continue. In this case, a plurality of altered portions arranged in a line are formed by irradiating a plurality of laser pulses so as to be arranged in a line. Thereafter, a groove is formed by etching the altered portion. Irradiation positions of a plurality of laser pulses do not have to overlap, and holes formed by etching only need to connect adjacent holes.
本発明の加工方法でガラス板を加工する工程の５つの例を、図１〜図５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。図１（ｂ）に示すように、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。 Five examples of the process of processing a glass plate by the processing method of the present invention are schematically shown in FIGS. In the first processing method, first, as shown in FIG. 1A, the altered portion 13 is formed so as to penetrate the glass plate 12 by irradiation with the laser pulse 11. Next, the drum-shaped through hole 14 is formed by etching from both surfaces of the glass plate 12. As shown in FIG.1 (b), the through-hole 14 has a shape which connected two frustoconical holes.
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。 In the second processing method, first, the altered portion 13 is formed so as to penetrate the glass plate 12 by irradiation with the laser pulse 11 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 2B, one surface of the glass plate 12 is covered with a protective film 15. Next, by performing etching from the surface on which the protective film 15 is not formed, a truncated cone-shaped through hole 14 penetrating the glass plate 12 is formed as shown in FIG. Next, by removing the protective film 15, as shown in FIG. 2 (d), the through holes 14 are exposed on the surfaces of both surfaces of the glass plate 12.
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。 In the third processing method, first, an altered portion 13 is formed on the upper surface side of the glass plate 12 by irradiation with a laser pulse 11 as shown in FIG. The altered portion 13 is formed so as to extend from the upper surface of the glass plate 12 to the inside of the glass plate 12. Next, the altered portion 13 is removed by etching, and a truncated cone-shaped hole 16 is formed as shown in FIG.
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。 In the fourth processing method, first, as shown in FIG. 4A, the altered portion 13 is formed inside the glass plate 12 by irradiation with the laser pulse 11. Next, the altered portion 13 is exposed on both sides or one side of the glass plate 12 by polishing both sides or one side of the glass plate 12. Next, the exposed altered portion 13 is removed by etching to form a hole. FIGS. 4B and 4C show an example in which only one surface of the glass plate 12 is polished to expose the altered portion 13 to form a truncated cone-shaped hole 16.
第５の加工方法を図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す。図５（ａ）および（ｃ）は上面図であり、図５（ｂ）および（ｄ）は、それらの断面図である。まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス板１２に、複数のレーザパルスを線状に照射することによって、複数の変質部１３を線状に配置する。レーザパルスが重なるように連続して照射すると、照射部分が加熱されすぎてガラスにクラックが生じる場合がある。そのようなクラックの発生は、たとえば、レーザパルスが重ならないように照射することによって避けることができる。 The fifth processing method is shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d). 5A and 5C are top views, and FIGS. 5B and 5D are cross-sectional views thereof. First, as shown in FIGS. 5A and 5B, a plurality of altered portions 13 are linearly arranged by irradiating a glass plate 12 with a plurality of laser pulses. If the laser pulses are continuously irradiated so that the laser pulses overlap, the irradiated part may be heated too much and cracks may occur in the glass. Such cracks can be avoided by, for example, irradiating the laser pulses so that they do not overlap.
次に、変質部１３をエッチングによって除去する。エッチング時に変質部１３よりも広い範囲がエッチングされるため、変質部１３のエッチングによって生じた孔同士が連結される。その結果、図５（ｃ）および（ｄ）に示すように、溝５１が形成される。なお、エッチングを行う前に、ガラス基板１２の表面を研磨してもよい。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）では、直線上の溝を形成する場合について示したが、変質部の配置を変えることによって、任意の平面形状の溝を形成できる。 Next, the altered portion 13 is removed by etching. Since a wider range than the altered portion 13 is etched during etching, the holes generated by etching the altered portion 13 are connected. As a result, as shown in FIGS. 5C and 5D, a groove 51 is formed. Note that the surface of the glass substrate 12 may be polished before etching. 5A to 5D show the case where a straight groove is formed, a groove having an arbitrary planar shape can be formed by changing the arrangement of the altered portion.
以上のように、本発明の方法によって形成される孔は、有底孔であっても貫通孔であってもよい。 As described above, the hole formed by the method of the present invention may be a bottomed hole or a through hole.
また、レーザパルスを照射する工程（（ｉ）の工程）において複数の変質部を形成し、エッチング液を用いてエッチングする工程（（ii）の工程）において、上記複数の変質部を含む部分をエッチングして当該部分を孔としてもよい。 Further, in the step of irradiating a laser pulse (step (i)), a plurality of altered portions are formed, and in the step of etching using an etchant (step (ii)), a portion including the plurality of altered portions is formed. Etching may be used as a hole.
この場合、（ｉ）の工程において、複数の変質部を、当該複数の変質部がガラスの表面において互いに離間しつつ線状に配置されるように形成し、（ii）の工程におけるエッチングにより、孔として溝を形成することとしてもよい。 In this case, in the step (i), the plurality of altered portions are formed such that the plurality of altered portions are arranged linearly while being separated from each other on the surface of the glass, and by etching in the step (ii), It is good also as forming a groove | channel as a hole.
上記のように、複数の変質部をエッチングにより一つに接続して孔（溝）を形成する方法によれば、［深さ／幅］の比が高い溝を有するガラス板を得ることができる。この溝は、［深さ／幅］の値が好ましくは５以上、より好ましくは１０以上である。溝の幅は、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。このガラス板は、上記のとおり、好ましくは銀、金および銅を実質的に含まないガラスからなり、例えば石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラスまたはチタン含有シリケートガラスからなる。 As described above, according to the method of forming a hole (groove) by connecting a plurality of altered portions into one by etching, a glass plate having a groove with a high [depth / width] ratio can be obtained. . This groove has a depth / width value of preferably 5 or more, more preferably 10 or more. The width of the groove is preferably 500 μm or less, more preferably 100 μm or less. As described above, the glass plate is preferably made of glass substantially free of silver, gold, and copper, and is made of, for example, quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, or titanium-containing silicate glass.
また、（ii）の工程において変質部をエッチングにて除去する際に、孔の一部分が連結したところで、エッチングを止めることにより、例えば、周期的に幅の変化する溝を得ることができる。この幅の変化は、周期的である必要はなく、変質部を形成する間隔によって、部分的に幅の狭い箇所が形成されていればよい。このように、本発明によれば、溝が部分的に幅の狭い箇所を有するガラス板を得ることができる。この溝は、エッチングされたガラス板の表面に垂直な方向から見て、幅が狭い部分（箇所）を有する。この相対的に幅が狭い部分は、相対的に幅が広い部分を連結する。相対的に幅が広い部分は、レーザパルスの照射による複数の変質部がエッチングされて生成した部分である。 Further, when removing the altered portion by etching in the step (ii), for example, a groove whose width periodically changes can be obtained by stopping the etching when a part of the hole is connected. The change in the width does not need to be periodic, and it is only necessary that a portion having a narrow width is formed depending on the interval at which the altered portion is formed. Thus, according to this invention, the glass plate which has a location where a groove | channel has a partially narrow width | variety can be obtained. This groove has a narrow portion (location) when viewed from a direction perpendicular to the surface of the etched glass plate. This relatively narrow portion connects the relatively wide portions. The relatively wide portion is a portion generated by etching a plurality of altered portions by laser pulse irradiation.
本発明の方法によれば、レーザパルスの照射位置を適宜選択することにより、相対的に幅が狭い部分と相対的に幅が広い部分とが、交互に、例えば周期的に、配列した溝を形成することができる。また、本発明の方法によれば、相対的に幅が広い部分に局部的に幅が狭い部分が配置された溝を形成することも可能である。 According to the method of the present invention, by appropriately selecting the irradiation position of the laser pulse, a relatively narrow portion and a relatively wide portion are alternately arranged, for example, periodically arranged grooves. Can be formed. Further, according to the method of the present invention, it is possible to form a groove in which a portion having a narrow width is locally arranged in a relatively wide portion.
このような溝をマイクロ流路として利用すれば、通常の流路と液体の流れを場所によって変化させることができ、２層液の混合や反応性の向上が期待できる。 If such a groove is used as a micro-channel, the normal channel and the liquid flow can be changed depending on the location, and mixing of the two-layer liquid and improvement in reactivity can be expected.
［加工装置］
本発明の加工装置は、上述した本発明の加工方法の工程(i)を実施するための装置である。すなわち、その加工装置は、ガラスに孔を形成するために当該ガラスにレーザを照射するガラスの加工装置である。
[Processing equipment]
The processing apparatus of the present invention is an apparatus for carrying out step (i) of the above-described processing method of the present invention. That is, the processing apparatus is a glass processing apparatus that irradiates the glass with a laser in order to form holes in the glass.
その加工装置は、パルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓであり波長λのレーザパルスを出射する光源を含む。また、その加工装置は、レーザパルスを集光して加工対象のガラスに照射するためのレンズを含む。レーザパルスの波長λは、波長λが５３５ｎｍ以下である。上記レンズの焦点距離Ｌ(ｍｍ)を、そのレンズに入射する際のレーザパルスのビーム径Ｄ(ｍｍ)で除した値は７以上である。なお、波長λにおける、加工対象のガラスの吸収係数は、５０ｃｍ-1以下である。 The processing apparatus includes a light source that emits a laser pulse having a pulse width of 1 ns to 200 ns and a wavelength λ. The processing apparatus includes a lens for condensing the laser pulse and irradiating the processing target glass. The wavelength λ of the laser pulse is 535 nm or less. The value obtained by dividing the focal length L (mm) of the lens by the beam diameter D (mm) of the laser pulse incident on the lens is 7 or more. The absorption coefficient of the glass to be processed at the wavelength λ is 50 cm −1 or less.
レーザパルスを出射する光源には特に限定はなく、たとえば、ガラスの加工方法の説明において例示した光源を適用できる。レンズには、公知のレンズを適用できる。 There is no limitation in particular in the light source which radiate | emits a laser pulse, For example, the light source illustrated in description of the processing method of glass is applicable. A known lens can be applied to the lens.
本発明の加工装置の一例の構成を、図６に模式的に示す。図６の加工装置６０は、レーザ装置６１と、アッティネータ６２と、ビームエキスパンダー６３と、アイリス６４と、ガルバノミラー６５と、ｆθレンズ６６と、ステージ６７とを備える。これらの光学素子には、公知の光学素子を適用できる。レンズに入射する際のビーム径Ｄは、レーザ装置６１、ビームエキスパンダー６３およびアイリス６４によって調整できる。 The configuration of an example of the processing apparatus of the present invention is schematically shown in FIG. The processing device 60 of FIG. 6 includes a laser device 61, an attenuator 62, a beam expander 63, an iris 64, a galvano mirror 65, an fθ lens 66, and a stage 67. Known optical elements can be applied to these optical elements. The beam diameter D when entering the lens can be adjusted by the laser device 61, the beam expander 63 and the iris 64.
レーザ装置６１から出射されたレーザパルスは、アッティネータ６２で減衰され、ビームエキスパンダー６３で拡大され、アイリス６４で絞られ、ガルバノミラー６５に入射する。レーザパルスは、ガルバノミラー６５によって光軸を調整され、ｆθレンズ６６に入射する。ガルバノミラーを用いることによって、レーザの照射位置を高速(数千ｍｍ／ｓ)で動かすことができる。そのため、高繰り返しのレーザパルスでも１パルス毎に異なる位置に照射することができ、変質部を等間隔に並べることも可能である。図６に示すように、ガルバノミラー６５を用いてレーザパルスの経路を光軸ａ、光軸ｂおよび光軸ｃと変化させることが可能である。一例では、以下のように光軸ａ〜ｃにレーザパルスが振り分けられる。最初のパルスは、ガルバノミラーによって光軸ａに沿って、ｆθレンズの中心からずれた部位を通過し、ガラス板６８の一方の端部に照射される。その次のパルスは、光軸ｂに沿ってｆθレンズの中心を通過し、ガラス板６８の中央付近に照射される。さらに次のパルスは、光軸ｃに沿ってｆθレンズの中心からずれた所に入射し、ガラス板６８の他方の端部に照射される。 The laser pulse emitted from the laser device 61 is attenuated by the attenuator 62, magnified by the beam expander 63, narrowed by the iris 64, and enters the galvanometer mirror 65. The optical axis of the laser pulse is adjusted by the galvano mirror 65 and is incident on the fθ lens 66. By using a galvanometer mirror, the laser irradiation position can be moved at high speed (several thousand mm / s). Therefore, also can be irradiated in different positions for each pulse at a high repetition laser pulses, it is also possible to arrange the altered portions at regular intervals. As shown in FIG. 6, it is possible to change the path of the laser pulse with the optical axis a, the optical axis b, and the optical axis c using the galvanometer mirror 65. In one example, laser pulses are distributed to the optical axes a to c as follows. The first pulse, along Hence the optical axis a galvanometer mirror, passes through a portion displaced from the center of the fθ lens and irradiates one end of the glass plate 68. The next pulse passes through the center of the fθ lens along the optical axis b and is irradiated near the center of the glass plate 68. Further, the next pulse is incident along the optical axis c at a position shifted from the center of the fθ lens, and is irradiated to the other end of the glass plate 68.
本発明の加工装置は、上述したガラスの加工方法の工程（ｉ）を実施するための制御装置を備える。制御装置は、プログラムおよびデータを記憶するためのメモリと、プログラムおよびデータに基づいて処理を実行する演算処理装置とを備える。これらの制御装置には、一般的なコンピュータを適用してもよい。 The processing apparatus of this invention is equipped with the control apparatus for implementing process (i) of the processing method of the glass mentioned above. The control system includes a memory for storing programs and data, and a processing unit that executes processing based on the profile grams and data. A general computer may be applied to these control devices.
以下、本発明について例を挙げて詳細に説明する。なお、以下の説明において、エッチング液の濃度は、「質量％」で示されている。 Hereinafter, an example is given and the present invention is explained in detail. In the following description, the concentration of the etching solution is indicated by “mass%”.
［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。実施例１のガラスのヤング率は、８５ＧＰａであった。
[Example 1]
Hereinafter, an example in which a glass plate made of titanium-containing silicate glass (thickness: 0.3 mm, absorption coefficient at 355 nm: 8 cm −1 ) is described. The component ratio of this glass is shown in Table 2. The Young's modulus of the glass of Example 1 was 85 GPa.
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、繰り返し周波数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。 The laser used was a high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 10 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (210S-UV manufactured by LightWave). The laser pulse emitted from the laser device (pulse width 9 ns, power 370 mW, beam diameter 1 mm) is expanded 36 times with a beam expander, cut out with an aperture with a diameter of 14 mm, and inside the glass plate with an fθ lens with a focal length of 160 mm. Was condensed. The beam diameter when entering the lens was 14 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.15 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 400 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 After laser light irradiation, convex portions having a diameter of about 3 μm and a height of about 1 μm were formed at equal intervals on both the upper surface (laser light incident side) and the back surface of the glass plate. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion of the glass irradiated with the laser light. It is not clear how the altered part has been altered, but it was clearly optically different from the other parts. When the cross section of the altered portion was observed with an optical microscope, the altered portion was formed in a columnar shape with almost no change in thickness, and reached from the upper surface to the back surface of the glass plate.
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。 Next, the glass plate was polished from the upper surface of the glass plate to a depth of 10 μm. Polishing was performed using cerium oxide powder. By this polishing, the variation in the diameter of the altered portion on the upper surface side of the glass plate was further reduced. This polishing step may be omitted.
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。 Next, in order to etch only from the back surface side in the etching step, Protect II (manufactured by Trylaner International) was applied and protected on the upper surface side of the glass plate.
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。実験に使用したフッ酸は、４．５％フッ酸(松野園製薬所製)を純水で薄めることによって作製した。エッチングは、フッ酸に３８ｋＨｚの超音波を加えながら行った。 Next, the back side of the glass plate was etched by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at room temperature (about 20 ° C.) for 10 minutes. The hydrofluoric acid used in the experiment was prepared by diluting 4.5% hydrofluoric acid (Matsunoen Pharmaceutical) with pure water. Etching was performed while applying ultrasonic waves of 38 kHz to hydrofluoric acid.
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。 By etching the altered portion, a truncated cone-shaped through-hole having a taper with a diameter on the upper surface side of 20 μm and a diameter on the rear surface side of about 55 μm was formed. In addition, the substrate was thinned by about 25 μm by etching. The etching amount (thinning amount) of the substrate was measured using a titanium-containing silicate glass for monitoring, in which a part of the surface was coated with silicate II. Specifically, after etching the monitor glass under the above-mentioned conditions, the Protect-II is removed, and the amount of etching is measured by measuring the level difference between the portion protected by the Protect-II and the portion not protected. Asked. Also in the following examples, the etching amount was measured for each glass plate by the same method.
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。 In addition, when etching was performed by applying an ultrasonic wave, a through hole was formed in 10 minutes or less. However, when etching was performed without applying an ultrasonic wave, 60 minutes were passed until the through hole was formed. It took a degree.
［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。実施例２のガラスのヤング率は、７２ＧＰａであった。
[Example 2]
An example in which a glass plate made of soda lime glass (thickness: 0.41 mm, absorption coefficient at 355 nm: 0.3 cm −1 ) is described below. The component ratio of this glass is shown in Table 2. The Young's modulus of the glass of Example 2 was 72 GPa.
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、繰り返し周波数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。 As the laser, a high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 20 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (manufactured by Photonics Industries) was used. A laser pulse (pulse width 24 ns, power 450 mW, beam diameter 1 mm) emitted from the laser device was expanded 6 times by a beam expander, and condensed inside the glass plate by an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the lens was 6 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.20 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 1000 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 By the laser light irradiation, concave portions having a diameter of about 2 μm were formed at equal intervals on the upper surface (laser light incident side) of the glass plate. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion of the glass irradiated with the laser light. The altered portion was formed in a columnar shape having a length of about 250 μm and a thickness almost unchanged. This altered portion did not reach the back surface.
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。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at 30 ° C. for 25 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. Subsequently, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at room temperature for 10 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. By etching, the upper surface and the rear surface of the glass plate were each reduced by about 15 μm. Moreover, the conical hole which has a taper from which the diameter becomes small gradually from the surface was formed in the upper surface side of the glass plate by the etching. The hole had a depth of about 250 μm and a diameter on the surface of the glass plate of about 30 μm.
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。 Next, the etched glass plate was further etched at room temperature for 20 minutes by applying an ultrasonic wave of 38 kHz with 2.3% hydrofluoric acid. As a result, the upper surface and the back surface of the substrate were further reduced by about 5 μm. The depth of the hole after the etching was about 250 μm, which was the same as that before the etching. The shape of the hole after etching was a truncated cone shape with a surface diameter of about 45 μm and a diameter that did not change much in the depth direction.
［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。
[Example 3]
Hereinafter, an example in which a glass plate made of titanium-containing silicate glass (thickness: 0.3 mm, absorption coefficient at 355 nm: 8 cm −1 ) is described. The component ratio of this glass is shown in Table 2.
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、繰り返し周波数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。 As the laser, a high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 20 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (manufactured by Photonics Industries) was used. A laser pulse (pulse width 24 ns, power 800 mW, beam diameter 1 mm) emitted from the laser device was expanded 6 times with a beam expander and condensed inside the glass plate with an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the lens was 6 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.15 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 1000 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 By laser light irradiation, concave portions having a diameter of 9 μm and a depth of about 1 μm were formed at equal intervals on the upper surface (laser light incident side) of the glass. On the back surface, a recess having a diameter of about 1 μm was formed. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion irradiated with the laser beam. The altered portion is formed in a columnar shape whose thickness is hardly changed, and has reached the back surface from the upper surface of the glass plate.
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。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at 30 ° C. for 5 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. Subsequently, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at room temperature for 15 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. By etching, the upper surface and the rear surface of the glass plate were each thinned by about 40 μm. Further, the altered portion was etched to form a drum-shaped through hole having a surface diameter of about 60 μm, a back surface diameter of about 50 μm, and a small diameter near the center of the glass plate. This through-hole was thinnest at about 50 μm from the back surface.
［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。実施例４のガラスのヤング率は、６５ＧＰａであった。
[Example 4]
An example of processing a glass plate (thickness: 0.7 mm, absorption coefficient at 355 nm: 0.1 cm −1 ) made of Pyrex (registered trademark) will be described below. The component ratio of this glass is shown in Table 2. The Young's modulus of the glass of Example 4 was 65 GPa.
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、繰り返し周波数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。 A high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 20 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (manufactured by Photonics Industries) was used as the laser. A laser pulse (pulse width 24 ns, power 800 mW, beam diameter 1 mm) emitted from the laser device was expanded 6 times with a beam expander and condensed inside the glass plate with an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the lens was 6 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.35 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 1000 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 No deformation of the surface of the glass plate due to laser light irradiation was observed. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion irradiated with the laser beam. The altered portion was formed in a cylindrical shape whose thickness hardly changed. This altered part has a length of 200 μm, and was formed from the position of the depth of 200 μm to the position of the depth of 400 μm from the upper surface of the glass plate.
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。 Next, from the upper surface of the etched glass plate to a depth of about 210 μm, it was removed by flat grinding and polishing using cerium oxide powder to expose the altered portion. The diameter of the altered portion exposed on the surface was about 3 μm, and cracks were observed around the altered portion.
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。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at room temperature for 40 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. By etching, the upper surface and the rear surface of the glass plate were each thinned by about 2 μm. In addition, by etching the altered portion, a hole having a depth of about 200 μm was formed on the upper surface side of the glass plate. The shape of the hole was a tapered shape having a diameter on the upper surface of the glass plate of about 30 μm and becoming thinner toward the bottom. However, in the other examples, the surface shape of the hole was circular, whereas in Example 4, the cracks around the hole progressed and the surface shape of the hole became a star shape.
［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。
[Example 5]
Hereinafter, an example in which a glass plate made of titanium-containing silicate glass (thickness: 0.3 mm, absorption coefficient at 355 nm: 8 cm −1 ) is described. The component ratio of this glass is shown in Table 2.
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、繰り返し周波数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。 The laser used was a high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 10 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (210S-UV manufactured by LightWave). The laser pulse (pulse width 9 ns, power 200 mW, beam diameter 1 mm) emitted from the laser device is expanded 36 times with a beam expander, cut out with a 14 mm diameter aperture, and the inside of the glass plate with an fθ lens with a focal length of 160 mm. Was condensed. The beam diameter when entering the lens was 14 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.15 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 400 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 After laser light irradiation, convex portions having a diameter of about 2 μm and a height of about 1 μm were formed at equal intervals on the upper surface (laser light incident side) of the glass plate. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion irradiated with the laser beam. The altered portion was formed in a columnar shape having a length of about 200 μm and a thickness that hardly changed. This altered portion did not reach the back surface.
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、室温の１０％硫酸水溶液にガラス板を７０分間浸漬してエッチングを行った。実験に使用した１０％硫酸水溶液は、９５％硫酸水溶液(双葉化学薬品社製)を純水で薄めることによって作製した。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。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in a 10% aqueous sulfuric acid solution at room temperature for 70 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. The 10% sulfuric acid aqueous solution used in the experiment was prepared by diluting a 95% sulfuric acid aqueous solution (Futaba Chemical Co., Ltd.) with pure water. By etching, the upper surface and the back surface of the glass plate were each thinned by about 1 μm. Further, by etching the altered portion, a substantially vertical hole having a surface diameter of about 4 μm and a depth of about 40 μm and almost the same diameter was formed. When the etched glass plate was further etched with 10% sulfuric acid at room temperature for 140 minutes while applying an ultrasonic wave of 38 kHz, the upper surface and the back surface of the glass plate were each thinned by about 3 μm. Further, by etching the altered portion, a substantially vertical hole having a surface diameter of about 9 μm and a depth of about 85 μm and almost the same diameter was formed.
エッチング後のガラス断面の光学顕微鏡写真を図７に示す。図７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。 An optical micrograph of the cross section of the glass after etching is shown in FIG. In the photograph of FIG. 7, two vertical holes are formed on the upper surface of the glass plate.
［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。
[Comparative Example 1]
Hereinafter, an example in which a titanium-containing silicate glass (thickness: 0.57 mm, absorption coefficient at 355 nm: 104 cm −1 ) is processed will be described. The component ratio of this glass is shown in Table 2.
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、繰り返し周波数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。 A high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 20 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (manufactured by Photonics Industries) was used as the laser. A laser pulse (pulse width 24 ns, power 800 mW, beam diameter 1 mm) emitted from the laser device was expanded 6 times with a beam expander and condensed inside the glass plate with an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the lens was 6 mm. At this time, the laser beam was condensed at a position separated by 0.28 mm in physical length from the upper surface of the glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 1000 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap.
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。 By irradiation with laser light, concave portions having a diameter of about 11 μm were formed at equal intervals on the upper surface of the glass plate. However, the altered portion as observed in the examples was not formed.
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／分程度であった。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 2.3% hydrofluoric acid at room temperature for 5 minutes while applying a 38 kHz ultrasonic wave. Etching slightly increased the processing marks on the surface, but no other changes were observed. The etching rate of the glass of Comparative Example 1 was about 0.5 μm / min.
［実施例６］
この実施例では、サンプル１〜サンプル８までの８種類のガラス板を、波長２６６ｎｍのレーザパルスで加工した一例について説明する。波長２６６ｎｍにおけるサンプルの吸収係数を表３に示す。
[Example 6]
In this example, an example in which eight types of glass plates from Sample 1 to Sample 8 are processed with a laser pulse having a wavelength of 266 nm will be described. Table 3 shows the absorption coefficient of the sample at a wavelength of 266 nm.
サンプル１は、石英ガラスである。なお、上述の方法で測定した結果、サンプル１の吸収係数は、小数点以下第１位までの範囲ではゼロであった。サンプル３および５は、それぞれ、ＮＨテクノグラス株式会社製のディスプレイパネル用ガラスＮＡ３２およびＮＡ３５である。サンプル４は、旭テクノグラス株式会社製のガラス基板である。サンプル６は、パイレックス(登録商標)である。サンプル８は、実施例１で用いたチタン含有シリケートガラスであり、その成分は表２に示される。サンプル２および７の組成を表４に示す。サンプル２は、アルミノシリケートガラスの１種として分類されるアルミノホウケイ酸ガラスである。サンプル７も、基本的にはアルミノホウケイ酸ガラスであるが、Tiを含むため、本明細書では、Ti含有シリケートガラスとして取り扱う（Tiを含有する各種シリケートガラスはTi含有シリケートガラスとして取り扱う）。 Sample 1 is quartz glass. In addition, as a result of measuring by the above-mentioned method, the absorption coefficient of Sample 1 was zero in the range up to the first decimal place. Samples 3 and 5 are display panel glasses NA32 and NA35 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd., respectively. Sample 4 is a glass substrate manufactured by Asahi Techno Glass Co., Ltd. Sample 6 is Pyrex (registered trademark). Sample 8 is the titanium-containing silicate glass used in Example 1, and its components are shown in Table 2. The compositions of Samples 2 and 7 are shown in Table 4. Sample 2 is an aluminoborosilicate glass classified as a kind of aluminosilicate glass. Sample 7 is also basically an aluminoborosilicate glass, but since it contains Ti, it is treated as Ti-containing silicate glass in the present specification (various silicate glasses containing Ti are handled as Ti-containing silicate glass).
各サンプルにおけるヤング率は、以下のようであった。
サンプル１（石英ガラス）：７３ＧＰａ
サンプル２（シリケート）：８２ＧＰａ
サンプル３（ＮＡ３２）：７１ＧＰａ
サンプル４（ＳＷ−ＹＹ）：８２ＧＰａ
サンプル５（ＮＡ３５）：７０ＧＰａ
サンプル７（Ｔｉ含有シリケート）：８２ＧＰａ
The Young's modulus in each sample was as follows.
Sample 1 (quartz glass): 73 GPa
Sample 2 (silicate): 82 GPa
Sample 3 (NA32): 71 GPa
Sample 4 (SW-YY): 82 GPa
Sample 5 (NA35): 70 GPa
Sample 7 (Ti-containing silicate): 82 GPa
上記サンプル１〜８のガラスに、波長２６６ｎｍのレーザパルス(パルス幅：３．５ｎｓ)を照射した。 The glass of Samples 1 to 8 was irradiated with a laser pulse with a wavelength of 266 nm (pulse width: 3.5 ns).
レーザパルスの照射によって、サンプル１〜６に変質部が形成できた。特にサンプル２および４には、明瞭に変質部を形成できた。一方、波長２６６ｎｍにおける吸収係数が５０ｃｍ-1を超えるサンプル７および８には、変質部は形成できなかった。 Altered portions could be formed in samples 1 to 6 by laser pulse irradiation. Particularly in Samples 2 and 4, an altered portion could be clearly formed. On the other hand, an altered portion could not be formed in Samples 7 and 8 having an absorption coefficient at a wavelength of 266 nm exceeding 50 cm −1 .
変質部が形成されたサンプル１〜６のガラスについて、２．３％フッ酸に１０〜３０分間浸漬した。その結果、いずれのサンプルにも、細孔を形成できた。 About the glass of the samples 1-6 in which the altered part was formed, it was immersed for 10 to 30 minutes in 2.3% hydrofluoric acid. As a result, pores could be formed in any sample.
［実施例７］
実施例６のサンプル３のガラス(ＮＡ３２、３５５ｎｍにおける吸収係数：０．２)、サンプル４のガラス(ＳＷ−ＹＹ、３５５ｎｍにおける吸収係数：０．４)および以下の表５に示す組成を有するサンプル９のガラス(３５５ｎｍにおける吸収係数：１０．９)に対して、実施例４と同様の方法で、変質部の形成およびエッチングを行った。その結果、いずれのガラスにも細孔を形成できた。なお、サンプル９のヤング率は、８７ＧＰａであった。
[Example 7]
Sample 6 of Example 6 (NA32, absorption coefficient at 355 nm: 0.2), Sample 4 glass (SW-YY, absorption coefficient at 355 nm: 0.4), and sample having the composition shown in Table 5 below For the glass No. 9 (absorption coefficient at 355 nm: 10.9), the altered portion was formed and etched in the same manner as in Example 4. As a result, pores could be formed in any glass. Sample 9 had a Young's modulus of 87 GPa.
［実施例８］
実施例１のチタン含有シリケートガラスに対して、波長３５５ｎｍのレーザパルス(パルス幅：２５ｎｓ)を照射した。
[Example 8]
The titanium-containing silicate glass of Example 1 was irradiated with a laser pulse having a wavelength of 355 nm (pulse width: 25 ns).
［実施例９］
実施例１のチタン含有シリケートガラスに対して、波長３５５ｎｍのレーザパルス(パルス幅：２５ｎｓ)を照射し、変質部を形成した。次に、変質部が形成されたガラスを、様々なエッチング液に浸漬した。その結果、１０％硫酸水溶液、１０％硝酸水溶液、１０％塩酸のいずれのエッチング液を用いた場合でも、変質部を除去して細孔を形成できた。実験に使用した１０％硫酸水溶液は、６０％硫酸水溶液(双葉化学薬品社製)を純水で薄めることによって作製した。１０％塩酸は、３５％塩酸を純水で薄めることによって作製した。
[Example 9]
The titanium-containing silicate glass of Example 1 was irradiated with a laser pulse having a wavelength of 355 nm (pulse width: 25 ns) to form an altered portion. Next, the glass on which the altered portion was formed was immersed in various etching solutions. As a result, even when any etching solution of 10% sulfuric acid aqueous solution, 10% nitric acid aqueous solution, and 10% hydrochloric acid was used, the altered portion was removed and pores could be formed. The 10% sulfuric acid aqueous solution used in the experiment was prepared by diluting a 60% sulfuric acid aqueous solution (Futaba Chemical Co., Ltd.) with pure water. 10% hydrochloric acid was prepared by diluting 35% hydrochloric acid with pure water.
［実施例１０］
実施例１のチタン含有シリケートガラスに対して、波長３５５ｎｍのレーザパルス(パルス幅：２５ｎｓ)を照射し、変質部を形成した。このとき、複数のパルスを、隣接するように線状に照射した。レーザパルスの照射によって、図５（ａ）および（ｂ）に示すように配置された変質部を形成した。
[Example 10]
The titanium-containing silicate glass of Example 1 was irradiated with a laser pulse having a wavelength of 355 nm (pulse width: 25 ns) to form an altered portion. At this time, a plurality of pulses were irradiated linearly so as to be adjacent to each other. Altered portions arranged as shown in FIGS. 5A and 5B were formed by laser pulse irradiation.
次に、変質部が形成された側の表面から１００μｍ程度まで、研磨によって除去した。次に、１０％硫酸水溶液によって３時間エッチングした。エッチングによって、幅が約８μｍで深さが約１００μｍの溝を作製できた。この溝の［深さ／幅］の値は、１０以上であった。この溝を上方から撮影した走査型電子顕微鏡写真を図８に示す。 Next, it removed by grinding | polishing to about 100 micrometers from the surface of the side in which the altered part was formed. Next, it was etched with a 10% aqueous sulfuric acid solution for 3 hours. By etching, a groove having a width of about 8 μm and a depth of about 100 μm could be produced. The value of [depth / width] of this groove was 10 or more. A scanning electron micrograph of the groove taken from above is shown in FIG.
［実施例１１］
この実施例では、ガラスの外部にレーザパルスを集光させて変質部を形成した。
[Example 11]
In this example, the altered portion was formed by condensing the laser pulse outside the glass.
まず、実施例１のチタン含有シリケートガラス(厚さ：０．３ｍｍ)に対して、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（Coherent社製ＡＶＩＡ３５５）から出射される高繰り返しパルスレーザ(波長３５５ｎｍ、繰り返し周波数２５ｋＨｚ)を照射した。具体的には、レーザ装置から出射されたレーザパルス(パルス幅＜３０ｎｓ、パワー：５Ｗ、ビーム径：３．５ｍｍ)に対して、アッティネータによる出力の調整、ビームエキスパンダーによるビーム径の拡大(３倍)、アパーチャー(経路の直径７ｍｍ)によるビームの切り取り、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズによる集光、を行った。ｆθレンズに入射する際のビーム径は７ｍｍであった。ｆθレンズによって。レーザパルスをガラス板の裏面の外側に集光するように、ガラス板を配置した。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、３７５０ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。ｆθレンズを通った後のレーザパルスのエネルギーを測定すると、６０μＪ／パルスであった。 First, for the titanium-containing silicate glass of Example 1 (thickness: 0.3 mm), a high repetition pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 25 kHz) emitted from an Nd: YAG laser device (AVIA355 manufactured by Coherent) is used. Irradiated. Specifically, for laser pulses emitted from the laser device (pulse width <30 ns, power: 5 W, beam diameter: 3.5 mm), output adjustment by an attenuator, and beam diameter expansion by a beam expander (three times) ), Cutting out the beam with an aperture (diameter of path 7 mm), and focusing with an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the fθ lens was 7 mm. By fθ lens. The glass plate was arrange | positioned so that a laser pulse might be condensed on the outer side of the back surface of a glass plate. The laser beam was scanned at a speed of 3750 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap. The energy of the laser pulse after passing through the fθ lens was measured and found to be 60 μJ / pulse.
レーザ光の照射によって、ガラス板の上面(レーザパルス入射側の面)には、直径７ｍｍ程度の凹部が等間隔で形成された。裏面には、直径３ｍｍ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で到達していた。 By laser beam irradiation, recesses having a diameter of about 7 mm were formed at equal intervals on the upper surface of the glass plate (the surface on the laser pulse incident side). A concave portion having a diameter of about 3 mm was formed on the back surface. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion irradiated with the laser beam. The altered portion is formed in a columnar shape whose thickness is hardly changed, and has reached the back surface from the upper surface of the glass plate.
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、３０℃の０．５％フッ酸にガラス板を浸漬してエッチングを行った。実験に使用したフッ酸は、０．５％フッ酸(松野園製薬所製)を純水で薄めることによって作製した。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３０μｍ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、貫通孔が形成された。ガラス板の上面および裏面における貫通孔の直径はともに５０μｍ程度であった。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 0.5% hydrofluoric acid at 30 ° C. while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. The hydrofluoric acid used in the experiment was prepared by diluting 0.5% hydrofluoric acid (manufactured by Matsunoen Pharmaceutical) with pure water. By etching, the upper surface and the back surface of the glass plate were each thinned by about 30 μm. Moreover, the through hole was formed by etching the altered part. The diameters of the through holes on the upper and back surfaces of the glass plate were both about 50 μm.
[実施例１２]
この実施例では、ガラスの外部にレーザパルスを集光させて変質部を形成した。
[Example 12]
In this example, the altered portion was formed by condensing the laser pulse outside the glass.
まず、表６に示す組成を有するガラス（厚さ：０．７５ｍｍ、３５５ｎｍにおける吸収係数：５．４ｃｍ-1）に対して、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ装置（Coherent社製ＡＶＩＡ３５５）から出射される高繰り返しパルスレーザ(波長３５５ｎｍ、繰り返し周波数１０ｋＨｚ)を照射した。具体的には、レーザ装置から出射されたレーザパルス(パルス幅＜３０ｎｓ、パワー：２Ｗ、ビーム径：３．５ｍｍ)に対して、アッティネータによる出力の調整、ビームエキスパンダーによるビーム径の拡大(３倍)、アパーチャー(経路の直径１１ｍｍ)によるビームの切り取り、焦点距離１００ｍｍのｆθレンズにより集光した。ｆθレンズに入射する際のビーム径は１１ｍｍであった。ｆθレンズによってレーザパルスをガラス板の裏面の外側に集光するように、ガラス板を配置した。照射パルスが重ならないように、レーザ光を、３７５０ｍｍ／ｓの速度でスキャンした。ｆθレンズを通った後のレーザパルスのエネルギーを測定すると、１６０μＪ／パルスであった。
なお、実施例１２のガラスのヤング率は、８５ＧＰａであった。
First, for glass having a composition shown in Table 6 (thickness: 0.75 mm, absorption coefficient at 355 nm: 5.4 cm −1 ), high repetition emitted from an Nd: YAG laser device (AVIA355 manufactured by Coherent). Pulse laser (wavelength 355 nm, repetition frequency 10 kHz) was irradiated. Specifically, for laser pulses emitted from the laser device (pulse width <30 ns, power: 2 W, beam diameter: 3.5 mm), output adjustment by an attenuator, and beam diameter expansion by a beam expander (three times) ), The beam was cut out by an aperture (the diameter of the path was 11 mm), and condensed by an fθ lens having a focal length of 100 mm. The beam diameter when entering the fθ lens was 11 mm. The glass plate was arranged so that the laser pulse was condensed outside the back surface of the glass plate by the fθ lens. The laser beam was scanned at a speed of 3750 mm / s so that the irradiation pulses did not overlap. The energy of the laser pulse after passing through the fθ lens was measured and found to be 160 μJ / pulse.
In addition, the Young's modulus of the glass of Example 12 was 85 GPa.
レーザ光の照射によって、ガラス板の上面(レーザパルス入射側の面)には、直径１０ｍｍ程度の凹部が等間隔で形成された。裏面には、直径３ｍｍ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。 By laser light irradiation, concave portions having a diameter of about 10 mm were formed at equal intervals on the upper surface (the surface on the laser pulse incident side) of the glass plate. A concave portion having a diameter of about 3 mm was formed on the back surface. In addition, an altered portion different from other portions was formed in the portion irradiated with the laser beam. The altered portion is formed in a columnar shape whose thickness is hardly changed, and has reached the back surface from the upper surface of the glass plate.
次に、３８ｋＨｚの超音波を印加しながら、３０℃の４．５％フッ酸にガラス板を浸漬してエッチングを行った。実験には、４．５％フッ酸(松野園製薬所製)を使用した。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２３０μｍ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、貫通孔が形成された。ガラス板の上面および裏面における貫通孔の直径はともに３４０μｍ程度であった。 Next, etching was performed by immersing the glass plate in 4.5% hydrofluoric acid at 30 ° C. while applying an ultrasonic wave of 38 kHz. For the experiment, 4.5% hydrofluoric acid (manufactured by Matsunoen Pharmaceutical) was used. By etching, the upper surface and the back surface of the glass plate were each reduced by about 230 μm. Moreover, the through hole was formed by etching the altered part. The diameters of the through holes on the upper surface and the back surface of the glass plate were both about 340 μm.
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、エマルシ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治具などの形成に利用できる。
特に、図１（ｂ）に示した断面の微細な孔を有するガラス基板では、テーパのついた部分がガイドとして機能し、光ファイバのアライメント用治具として、有用である。
According to the processing method of the present invention, fine holes can be easily formed in various glasses. This processing method can be used for forming a wiring board, a filter including a through-hole for emulsion preparation, a printer head of an ink jet printer, an optical fiber alignment jig, and the like.
In particular, in the glass substrate having fine holes with a cross section shown in FIG. 1B, the tapered portion functions as a guide and is useful as an optical fiber alignment jig.
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
６１ レーザ装置
６２ アッティネータ
６３ ビームエキスパンダー
６４ アイリス
６５ ガルバノミラー
６６ ｆθレンズ
６７ ステージ
６８ ガラス板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser pulse 12 Glass plate 13 Alteration part 14 Through-hole 15 Protective film 16 Hole 61 Laser apparatus 62 Attenuator 63 Beam expander 64 Iris 65 Galvano mirror 66 f (theta) lens 67 Stage 68 Glass plate
Claims (13)
（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少なくとも前記変質部をエッチングすることにより前記ガラスに孔を形成する工程とを含み、
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５０ｃｍ-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。 (I) a step of forming an altered portion in a portion of the glass irradiated with the laser pulse by condensing the laser pulse of wavelength λ with a lens and irradiating the glass;
(Ii) forming a hole in the glass by etching at least the altered part using an etchant having an etching rate for the altered part larger than the etching rate for the glass;
The pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns to 200 ns,
The wavelength λ is 535 nm or less;
The absorption coefficient of the glass at the wavelength λ is 50 cm −1 or less,
A glass processing method, wherein a value obtained by dividing a focal length L (mm) of the lens by a beam diameter D (mm) of the laser pulse when entering the lens is 7 or more.
前記（ii）の工程において前記複数の変質部を含む部分をエッチングして前記部分を孔とする、請求項１に記載の加工方法。 Forming a plurality of altered portions in the step (i),
The processing method according to claim 1, wherein in the step (ii), the portion including the plurality of altered portions is etched to make the portion a hole.
前記（ii）の工程におけるエッチングにより、前記孔として溝を形成する、請求項１１に記載の加工方法。 In the step (i), the plurality of altered portions are formed such that the plurality of altered portions are arranged linearly while being separated from each other on the surface of the glass,
The processing method according to claim 11, wherein a groove is formed as the hole by etching in the step (ii).
パルス幅が１ｎｓ〜２００ｎｓであり波長λのレーザパルスを出射する光源と、
前記レーザパルスを集光して前記ガラスに照射するためのレンズとを含み、
前記波長λが５３５ｎｍ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以上であり、
所定のエッチング液について、前記変質部のエッチングレートが、前記ガラスのエッチングレートよりも大きい、加工装置。 A glass processing apparatus for irradiating the glass with a laser to form an altered portion in the glass,
A light source having a pulse width of 1 ns to 200 ns and emitting a laser pulse of wavelength λ;
A lens for condensing the laser pulse and irradiating the glass,
The wavelength λ is 535 nm or less;
Focal length L (mm) of the lens, Ri said der beam diameter D (mm) divided by the value of 7 or more at a laser pulse at the time of entering the lens,
A processing apparatus in which an etching rate of the altered portion is higher than an etching rate of the glass for a predetermined etching solution .
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