JP2015051897A - 放電補助式レーザ孔加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔にネッキングが生じ難く、加工後の貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が生じ難い、ガラス基板への貫通孔の形成方法。
【解決手段】（１）ガラス基板の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムを貼り付けるステップと、（２）前記ガラス基板に、前記樹脂フィルムの側からレーザ光を照射し、前記ガラス基板に貫通孔を形成するステップと、（３）前記貫通孔が形成された後であって、前記レーザ光の照射を停止する操作を行うまでの間に、前記貫通孔を介した放電を発生させるステップと、（４）前記レーザ光の照射が停止した後、前記粘着層に紫外線を照射することにより、または前記粘着層を濡らすことにより、前記粘着層の粘着力を低下させるステップと、（５）前記粘着層を有する前記樹脂フィルムを前記ガラス基板から剥離するステップと、を有する、放電補助式レーザ孔加工方法。
【選択図】図４

Description

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。

従来より、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。

また、最近では、レーザ溶融式放電除去技術を利用して、ガラス基板に貫通孔を開ける技術が開示されている（例えば特許文献１）。このレーザ溶融式放電除去技術では、レーザ光を用いてガラス基板の所望の位置を加熱、溶融した後、誘導式放電により溶融材料を除去することにより、レーザ光照射位置に貫通孔が形成される。

国際公開第ＷＯ２０１１／０３８７８８号

前述のように、レーザ溶融式放電除去技術では、レーザ光照射でガラス基板を溶融した後、電極間放電現象によって溶融した絶縁材料を除去し、ガラス基板に貫通孔を形成できる。

ここで、従来のレーザ溶融式放電除去方法では、しばしば、加工後のガラス基板において、貫通孔内にネッキングが生じる場合がある。ネッキングとは、貫通孔内に形成された狭窄部を意味する。このようなネッキングは、貫通孔内に銅などの金属をめっきして、貫通電極を形成する際に、適正なめっきの妨げとなる場合がある。従って、ネッキングは、できる限り抑制することが望ましい。

また、従来のレーザ溶融式放電除去技術では、加工後の貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が生じる場合がある。このようなリング状の突起は、その後、貫通孔に導電性部材を充填し、ガラス基板の表面に電気的な配線を形成する際などに問題となり得る。すなわち、ガラス基板の表面にこのようなリング状の突起が存在すると、導電性部材が充填された貫通孔の近傍で、連続的な配線を形成することが難しくなり、配線が断線してしまうという問題が生じ得る。

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、従来に比べて、貫通孔にネッキングが生じ難く、さらに加工後の貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が生じ難い、ガラス基板への貫通孔の形成方法を提供することを目的とする。

本発明では、レーザ光照射によってガラス基板に貫通孔を形成し、該貫通孔を介した放電現象により前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
（１）第１の表面および該第１の表面に対向する第２の表面を有するガラス基板の前記第１の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムを貼り付けるステップと、
（２）前記ガラス基板に、前記樹脂フィルムの側からレーザ光を照射し、前記ガラス基板に貫通孔を形成するステップと、
（３）前記貫通孔が形成された後であって、前記レーザ光の照射を停止する操作を行うまでの間に、前記貫通孔を介した放電を発生させるステップと、
（４）前記レーザ光の照射が停止した後、前記粘着層に紫外線を照射することにより、または前記粘着層を濡らすことにより、前記粘着層の粘着力を低下させるステップと、
（５）前記粘着層を有する前記樹脂フィルムを前記ガラス基板から剥離するステップと、
を有する、放電補助式レーザ孔加工方法が提供される。

ここで、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記レーザ光の照射を停止する操作を実施したタイミングを時間ゼロと定めた場合、前記貫通孔を介した放電は、−６０μ秒〜０μ秒の間の時間で発生してもよい。

また、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層を有してもよい。

また、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法は、さらに、前記（２）のステップの前に、
（１'）前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の粘着層を有する第２の樹脂フィルムを貼り付けるステップ
を有し、
さらに、前記（５）のステップの前に、
（４'）前記レーザ光の照射が停止した後、前記第２の粘着層に紫外線を照射することにより、または前記第２の粘着層を濡らすことにより、前記第２の粘着層の粘着力を低下させるステップ
を有してもよい。

本発明では、従来に比べて、貫通孔にネッキングが生じ難く、さらに加工後の貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が生じ難い、ガラス基板への貫通孔の形成方法を提供できる。

従来のレーザ溶融式放電除去技術に利用される、一般的なレーザ溶融式放電除去装置の構成の一例を概略的に示した図である。 従来のレーザ溶融式放電除去方法において、ガラス基板に生じるリング状の突起の一例を示した図である。 本発明の一実施例による放電補助式レーザ孔加工方法に使用される放電補助式レーザ孔加工装置の一例を概略的に示した図である。 本発明による放電補助式レーザ孔加工方法における各工程のタイミングの一例を模式的に示した図である。 本発明の一実施例による第１の放電補助式レーザ孔加工方法のフローを概略的に示した図である。 実施例１に係るガラス基板の表面の一部を拡大して示した平面図である。 比較例１に係るガラス基板の表面の一部を拡大して示した平面図である。

以下、図面を参照して、本発明について説明する。

（従来のレーザ溶融式放電除去技術について）
本発明についてより良く理解するため、まず初めに、図１を参照して、従来のレーザ溶融式放電除去技術について簡単に説明する。

図１には、レーザ溶融式放電除去技術に利用される、一般的なレーザ溶融式放電除去装置の構成の一例を概略的に示す。

図１に示すように、このレーザ溶融式放電除去装置１００は、レーザ光源１１０と、高周波高電圧電源１２０と、直流高電圧電源１２５と、切り替えユニット１３０と、第１の電極１４０および第２の電極１４５とを有する。

第１の電極１４０および第２の電極１４５は、それぞれ、導体１５０および１５５と電気的に接続されており、これらの導体１５０および１５５は、切り替えユニット１３０を介して、高周波高電圧電源１２０および直流高電圧電源１２５と接続されている。

図１の例では、第１の電極１４０は、針状の形状を有し、ガラス基板１９０から離して配置されている。これに対して、第２の電極１４５は、平板状の形状を有し、ガラス基板１９０の直下に、ガラス基板１９０と接するように配置されている。

切り替えユニット１３０は、導体１５０および１５５の接続先を、高周波高電圧電源１２０／直流高圧電源１２５の間で切り替える役割を有する。

このようなレーザ溶融式放電除去装置１００を用いて貫通孔を形成する際には、被加工対象となるガラス基板１９０が、電極１４０、１４５の間に配置される。さらに、ステージ（図示されていない）を水平方向に移動させることにより、ガラス基板１９０が電極１４０、１４５に対して所定の位置に配置される。

次に、レーザ光源１１０からガラス基板１９０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の照射位置１８３の温度が上昇する。また、ガラス基板１９０の照射位置１８３が局部的に溶融する。

次に、レーザ光１１３の照射中、または照射後、短時間の内に、切り替えユニット１３０により、導体１５０および１５５が高周波高電圧電源１２０に接続される。

次に、切り替えユニット１３０により、導体１５０および１５５が直流高圧電源１２５に接続され、両電極１４０、１４５間に、直流高電圧が印加される。これにより、電極１４０、１４５間において、放電が生じる。放電は、ちょうど、レーザ光１１３の照射位置１８３において生じる。これは、この位置では、レーザ光１１３の照射により温度が局部的に上昇しており、抵抗が他の部分よりも低くなっているためである。

直流高電圧の印加により、ガラス基板１９０の照射位置１８３の溶融物が除去され、ガラス基板１９０の所望の位置に、貫通孔１８５を形成できる。

ここで、このようなレーザ溶融式放電除去技術を利用して、ガラス基板１９０に貫通孔１８５を形成した場合、加工後の貫通孔１８５内にネッキングと呼ばれる狭窄部が生じる場合がある。このようなネッキングは、貫通孔内に銅などの金属をめっきして、貫通電極を形成する際に、適正なめっきの妨げとなる場合がある。従って、ネッキングは、できる限り抑制することが望ましい。

また、従来のレーザ溶融式放電除去技術を適用して、ガラス基板１９０に対して貫通孔加工を実施すると、しばしば、加工後の貫通孔１８５の開口の周囲に、リング状の突起が生じる場合がある。

図２には、従来のレーザ溶融式放電除去技術を適用して貫通孔が形成されたガラス基板の表面の一形態を示す。図２に示すように、ガラス基板に設けられた貫通孔の開口の周囲には、リング状の突起が形成されている。リング状の突起の高さは、約１．０μｍ以上である。

このようなリング状の突起は、その後、ガラス基板を各種製品の部材として適用する際に、問題となり得る。例えば、ガラス基板をインターポーザとして使用する場合、貫通孔に導電性部材を充填した後、ガラス基板の表面に電気的な配線を形成する必要が生じる。しかしながら、ガラス基板の表面に図２に示すようなリング状の突起が存在すると、導電性部材が充填された貫通孔の近傍で、連続的な配線を形成することが難しくなり、配線が断線してしまうという問題が生じ得る。

本願発明者らは、このような従来のネッキングおよびリング状の突起の問題に対処するため、鋭意研究開発を実施してきた。その結果、本願発明者らは、ガラス基板に貫通孔を形成する方法として、「放電補助式レーザ孔加工方法」を用いることにより、加工後の貫通孔内に生じるネッキングを有意に抑制できることを見出した。また、本願発明者らは、「放電補助式レーザ孔加工方法」において、ガラス基板へのレーザ光の照射が停止される前に、放電過程を実施することにより、リング状の突起の発生を抑制し得ることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明では、レーザ光照射によってガラス基板に貫通孔を形成し、該貫通孔を介した放電現象により前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
（１）ガラス基板の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムを貼り付けるステップと、
（２）前記ガラス基板に、前記樹脂フィルムの側からレーザ光を照射し、前記ガラス基板に貫通孔を形成するステップと、
（３）前記貫通孔が形成された後であって、前記レーザ光の照射を停止する操作を行うまでの間に、前記貫通孔を介した放電を発生させるステップと、
（４）前記レーザ光の照射が停止した後、前記粘着層に紫外線を照射することにより、または前記粘着層を濡らすことにより、前記粘着層の粘着力を低下させるステップと、
（５）前記粘着層を有する前記樹脂フィルムを前記ガラス基板から剥離するステップと、
を有する、放電補助式レーザ孔加工方法が提供される。

ここで、本願において、「放電補助式レーザ孔加工方法」とは、以下に示すような、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。

このような「放電補助式レーザ孔加工方法」では、レーザ光照射により貫通孔が形成された後、この貫通孔を介して放電処理が行われる。この放電処理によって、貫通孔内のネッキングが有意に除去される。このため、処理後には、貫通孔のネッキングが有意に抑制され、所望の寸法の貫通孔を精度良く形成できる。

また、本発明では、直流高電圧の印加による放電は、レーザ光照射が完了した後ではなく、レーザ光の照射が停止されるまでの間に実施されるという特徴を有する。

この場合、放電によって貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が形成されたとしても、このリング状の突起は、放電後も継続されるレーザ光の照射によって、再溶融され得る。このため、本発明では、加工後に貫通孔の開口の周囲に生じるリング状の突起の高さを有意に抑制することが可能となる。

ここで、通常の場合、ガラス基板の表面には、貫通孔加工時に生じるデブリ（加工屑）がガラス基板の表面に付着することを防止するため、樹脂フィルムが設置されている。

本発明では、レーザ光の照射が停止されるまでの間に放電工程を実施することを一つの特徴としているが、このような方法では、処理の間、レーザ光の照射工程と放電工程の２工程の重複により、ガラス基板には一度に大きなエネルギーが投与されることになる。このため、ガラス基板の表面から樹脂フィルムが剥離し、両者の間に隙間が形成される場合がある。

処理中に、ガラス基板と樹脂フィルムの間にこのような隙間が生じると、ガラス基板からの飛散物が隙間に進入し、ガラスの表面に飛散物が付着するという問題が生じ得る。

しかしながら、本発明では、樹脂フィルムは、粘着層を有し、この粘着層は、所定の処理によって粘着力が変化するという特徴を有する。例えば粘着層は、紫外線を照射したり、水で濡らしたりすることにより、粘着力が低下する性質を有する。

このような粘着層を使用した場合、例えば、ガラス基板の加工中は、粘着層の粘着力を高めておくことにより、ガラス基板と樹脂フィルムの間に隙間が発生することを有意に抑制することができる。また、ガラス基板に対する処理が完了した後には、粘着層の粘着力を低下させる処理を実施することにより、樹脂フィルムをガラス基板から容易に剥離することができるようになる。

従って、本発明では、ガラス基板の加工中に、ガラス基板からの飛散物が樹脂フィルムとガラス基板の間の隙間に進入し、ガラスの表面に飛散物が付着するという問題を有意に抑制することができる。

以上の特徴および効果により、本発明では、貫通孔にネッキングが生じ難く、さらに加工後の貫通孔の開口の周囲にリング状の突起が生じ難い、ガラス基板への貫通孔の形成方法を提供できる。また、本発明による方法では、加工後のガラス基板の表面に、飛散物が付着するという問題も、有意に抑制することが可能となる。

（放電補助式レーザ孔加工方法について）
次に、図３を参照して、本発明に利用される放電補助式レーザ孔加工方法について説明する。

図３には、本発明に利用される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。

図３に示すように、この放電補助式レーザ孔加工装置２００は、レーザ光源２１０と、直流高電圧電源２２５と、第１の電極２４０および第２の電極２４５とを有する。

第１の電極２４０および第２の電極２４５は、それぞれ、導体２５０および２５５と電気的に接続されており、これらの導体２５０および２５５は、直流高電圧電源２２５と接続されている。

なお、図３の例では、第１の電極２４０と第２の電極２４５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２４０は、針状の形状を有し、ガラス基板２９０から離して配置されている。これに対して、第２の電極２４５は、略平板状の形状を有し、ガラス基板２９０の直下に、ガラス基板２９０と接するように配置されている。第２の電極２４５は、ガラス基板２９０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。

ただし、これは、単なる一例であって、例えば、第２の電極２４５は、ガラス基板２９０の底面側に、ガラス基板２９０から離して配置してもよい。また、第２の電極２４５は、第１の電極２４０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２４０と、ガラス基板２９０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。

このような放電補助式レーザ孔加工装置２００を用いて、ガラス基板２９０に貫通孔を形成する際には、まず、ガラス基板２９０が両電極２４０、２４５の間に配置される。さらに、第２の電極２４５（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２９０が所定の位置に配置される。

次に、レーザ光源２１０からガラス基板２９０に向かって、レーザ光２１３が照射される。これにより、ガラス基板２９０のレーザ光２１３の照射位置２８３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２８５が形成される。

貫通孔２８５の形成後、直流高電圧電源２２５を用いて、両電極２４０、２４５間に直流高電圧が印加される。これにより、電極２４０、２４５間において、放電が生じる。放電は、貫通孔２８５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。

放電の発生により、貫通孔２８５内に形成され得るネッキングが低減され、貫通孔２８５の寸法精度が向上する。

次に、第２の電極２４５（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２９０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。

このような工程を繰り返すことにより、ガラス基板２９０に複数の貫通孔が形成される。

ここで、前述のように、本発明では、直流高電圧の印加による放電は、レーザ光照射が完了した後ではなく、貫通孔２８５が形成されてからレーザ光２１３の照射が停止されるまでの間に実施されるという特徴を有する。このようなタイミングで放電工程を実施することにより、加工後に貫通孔２８５の開口の周囲に生じるリング状の突起の高さを有意に抑制することが可能となる。

ところで、実際の放電補助式レーザ孔加工装置２００では、該装置２００に対して、レーザ光２１３の照射を停止する操作が行われた時間（タイミング）と、実際にレーザ光２１３の照射がされなくなる（すなわち、照射領域２８３においてレーザ光２１３の出力がゼロになる）時間（タイミング）の間には、例えば６０μ秒〜７５μ秒程度のタイムラグ（ずれ）が生じる。

本願では、明確化のため、レーザ光２１３の照射を停止する操作が行われた時間を時間軸の０（ゼロ）と規定することにする。この規定では、時間のゼロ点以降の間も、しばらくの間は、レーザ光２１３は、強度を下げながらも、ガラス基板２９０に照射され続けることになる。

また、この規定に基づくと、本発明では、直流高電圧の印加による放電は、時間軸上、レーザ光２１３の照射により貫通孔２８５が形成された時間（以下、「貫通時間Ｔ_ｐ」と称する）以降、０秒以下の間のタイミングで実施されることになる。

以下、図面を参照して、本発明の特徴の一つである放電工程のタイミングについて、より具体的に説明する。

図４には、本発明に適用され得る、レーザ光照射工程および放電工程の模式的なタイミングチャートを示す。

図４の上側のバーに示すように、（Ｉ）のレーザ光照射工程は、時間Ｔ_ｏｎからＴ_ｏｆｆの間実施される。ここで、Ｔ_ｏｎは、レーザ光の照射を開始する操作が行われた時間を意味し、Ｔ_ｏｆｆは、レーザ光の照射を停止する操作が行われた時間を意味する。従って、Ｔ_ｏｆｆ＝０（時間軸の原点）である。また、Ｔ_Ｐは、レーザ光照射によって、ガラス基板に貫通孔が形成された時間、すなわち貫通時間Ｔ_Ｐを意味する。

前述のように、レーザ光の照射を停止する操作が行われてから、実際にレーザ光の出力が０になるまでは、タイムラグがある。同様に、レーザ光の照射を開始する操作が行われてから、実際にレーザ光の出力が所定の値に到達するまでは、タイムラグがある。従って、実際の（Ｉ）のレーザ光照射工程において、レーザ光の出力の経時変化は、図４において、（Ｉ）の欄の下側に示すような台形状のプロファイルとなる。

また、（ＩＩ）の直流高電圧印加による放電工程は、貫通時間Ｔ_ｐ（μ秒）以降、０（μ秒）以前のいずれかの時間で実施される。図４の（ＩＩ）の欄には、放電工程の実施され得るタイミング（Ｔｅ）が示されている。

なお、図４では、放電が可能なタイミングＴｅ（μ秒）の下限および上限が明確となるように、（ＩＩ）の直流高電圧印加による放電工程において、Ｔｅ（μ秒）は、両端が●で表示されている。すなわち、放電が可能なタイミングＴｅ（μ秒）の左端（下限値）は、Ｔ_ｐ（μ秒）であり、放電が可能なタイミングＴｅ（μ秒）の右端（上限値）は、０（μ秒）である。

特に、（ＩＩ）の直流高電圧印加による放電工程における放電発生のタイミングＴｅ（μ秒）は、時間軸上、−６０μ秒以上、０以下のタイミングで発生させることが好ましい。このようなタイミングで放電を発生させた場合、貫通孔の開口の周囲に形成されるリング状の突起の高さを、よりいっそう抑制することが可能になる。

（本発明の一実施例による放電補助式レーザ孔加工方法について）
次に、図５を参照して、本発明の一実施例による放電補助式レーザ孔加工方法（第１の放電補助式レーザ孔加工方法）について説明する。

図５には、本発明による第１の放電補助式レーザ孔加工方法の概略的なフロー図を示す。

図５に示すように、この第１の放電補助式レーザ孔加工方法は、
（１）第１の表面および該第１の表面に対向する第２の表面を有するガラス基板の前記第１の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムを貼り付けるステップ（ステップＳ１１０）と、
（２）前記ガラス基板に、前記樹脂フィルムの側からレーザ光を照射し、前記ガラス基板に貫通孔を形成するステップ（ステップＳ１２０）と、
（３）前記貫通孔が形成された後であって、前記レーザ光の照射を停止する操作を行うまでの間に、前記貫通孔を介した放電を発生させるステップ（ステップＳ１３０）と、
（４）前記レーザ光の照射が停止した後、前記粘着層に紫外線を照射することにより、または前記粘着層を濡らすことにより、前記粘着層の粘着力を低下させるステップ（ステップＳ１４０）と、
（５）前記粘着層を有する前記樹脂フィルムを前記ガラス基板から剥離するステップ（ステップＳ１５０）と、
を有する。

以下、図５に示した各ステップについて、詳しく説明する。

なお、ここでは、前述の図３に示した放電補助式レーザ孔加工装置２００を用いて、第１の放電補助式レーザ孔加工方法を実施する場合を例に、各ステップを説明することにする。従って、各部材を表す際には、図３に示した参照符号を使用する。

（ステップＳ１１０）
まず、貫通孔形成用のガラス基板２９０が準備される。

ガラス基板２９０は、レーザ光２１３が照射される側となる第１の表面と、該第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する。ガラス基板２９０の種類は、ガラスである限り、特に限られない。また、ガラス基板２９０の厚さは、特に限られず、ガラス基板２９０は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さを有してもよい。

次に、ガラス基板２９０の第１の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムが貼り付けられる。樹脂フィルムを設置することにより、加工後のガラス基板２９０の第１の表面に、加工屑（デブリ）が付着することを抑制できる。

樹脂フィルムは、樹脂層と、粘着層とを有する。樹脂フィルムの樹脂層は、樹脂製である限り特に限られない。樹脂層は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で構成されても良い。また、樹脂フィルムの厚さは、特に限られない。樹脂フィルムの厚さは、例えば１０μｍ〜１５０μｍの範囲であっても良い。

ここで、樹脂フィルムは、粘着層を介してガラス基板２９０の第１の表面に貼り付けられ、この粘着層は、所定の処理によって粘着力が変化するという特徴を有する。

粘着層は、例えば、紫外線の照射によって粘着力が低下する性質を有してもよい。あるいは、粘着層は、湿潤させることにより、粘着力が低下する性質を有してもよい。

粘着層は、例えば、所定の処理を実施する前に、３Ｎ／２０ｍｍ〜３０Ｎ／２０ｍｍの範囲の粘着力を有してもよい。また、粘着層は、例えば、所定の処理を実施した後に、０．０１Ｎ／２０ｍｍ〜０．３Ｎ／２０ｍｍの範囲の粘着力を有してもよい。

なお、粘着力は、ＪＩＳ Ｚ０２３７準拠の１８０°剥離試験によって評価することができる。

所定の処理を実施する前後で、粘着力は、例えば、１００倍〜１０００倍、変化してもよい。

このような粘着層としては、これに限られるものではないが、例えばダイシングテープ等が挙げられる。

さらに、ガラス基板２９０の第２の表面にも、第２の樹脂フィルムを設置してもよい。

第２の樹脂フィルムは、第２の樹脂層と、第２の粘着層とを有する。

この第２の樹脂フィルムは、第２の粘着層を介してガラス基板２９０の第２の表面に貼り付けられる。第２の粘着層は、第１の表面側の粘着層のような、所定の処理によって粘着力が変化するという特徴を有してもよい（以下、このような第２の粘着層を、特に「第２の粘着力変化粘着層」と称する）。あるいは、第２の粘着層は、紫外線照射などの処理を実施しても、実質的に粘着力が変化しないタイプのものであってもよい。

（ステップＳ１２０）
次に、樹脂フィルムが設置されたガラス基板２９０が放電補助式レーザ孔加工装置２００内に設置される。

次に、レーザ光源２１０から、ガラス基板２９０の第１の表面に向かってレーザ光２１３が照射される。レーザ光源２１０は、例えばＣＯ_２レーザ源であっても良い。

レーザ光源２１０からのレーザ光２１３は、ガラス基板２９０の照射位置２８３に照射される。照射位置２８３におけるレーザ光２１３の焦点スポット径は、例えば１０μｍ〜３００μｍの範囲である。

これにより、ガラス基板２９０の照射位置２８３の温度が局部的に上昇してガラスが昇華し、ここに貫通孔２８５が形成される。

（ステップＳ１３０）
次に、直流高圧電源２２５により、第１の電極２４０と第２の電極２４５の間に、直流高電圧が印加される。印加される電圧は、例えば、３０００Ｖ〜６０００Ｖの範囲である。これにより、貫通孔２８５を介した放電が生じ、貫通孔２８５内のネッキングが低減される。

ここで、前述のように、放電工程は、ガラス基板２９０に貫通孔２８５が形成された後であって、レーザ光２１３の照射を停止する操作を行うまでの間に実施されることに留意する必要がある。

その後、レーザ光２１３の照射を停止する操作が実施される（あるいは、放電工程とレーザ光２１３の照射の停止操作は同時に実施されても良い）。

このようなタイミングで放電を実施した場合、前述のように、放電によって貫通孔２８５の開口の周囲に生じたリング状の突起は、継続するレーザ光２１３の照射によって再溶融する。

従って、ステップＳ１３０後には、貫通孔２８５の開口の周囲に生じ得るリング状の突起の高さを有意に低下させることができる。例えば、リング状の突起の高さは、１．０μｍ未満、例えば０．５μｍ以下にまで低減され得る。

なお、ガラス基板２９０に複数の貫通孔２８５を形成する場合、照射位置２８３を変えて、ステップＳ１２０におけるレーザ光１１３による照射と、ステップＳ１３０における電極間放電が再度実施される。

（ステップＳ１４０）
その後、ガラス基板２９０の照射位置２８３でのレーザ光２１３の照射が完全に停止されてから、ガラス基板２９０が放電補助式レーザ孔加工装置２００から取り出される。

なお、この段階では、粘着層の良好な粘着性のため、ガラス基板２９０の第１の表面には、樹脂フィルムが依然として密着していることに留意する必要がある（ただし、レーザ光２１３の照射位置２８３、すなわち貫通孔２８５の上部では、当然、樹脂フィルムは消失している）。

なお、第２の表面に、「第２の粘着力変化粘着層」を有する第２の樹脂フィルムを貼り付けている場合も、第２の樹脂フィルムは、同様に、ガラス基板２９０の第２の表面に依然として密着している。

次に、粘着層（および第２の粘着力変化粘着層）の粘着力を低下させる処理が実施される。この処理は、例えば、樹脂フィルムが設置されたガラス基板２９０に紫外線を照射することにより、実施されても良い。あるいは、例えば、樹脂フィルムが設置されたガラス基板２９０を水中に浸漬させることにより、実施されても良い。

（ステップＳ１５０）
次に、ガラス基板２９０の第１の表面から樹脂フィルムが剥離され、貫通孔２８５を有するガラス基板２９０が得られる。

ここで、ステップＳ１４０での処理により、粘着層の粘着力は低下している。このため、ガラス基板２９０の第１の表面から、樹脂フィルムを容易に剥離することができる。同様に、第２の樹脂フィルムとして第２の粘着力変化粘着層を使用した場合も、第２の粘着力変化粘着層の粘着力の低下のため、ガラス基板２９０の第２の表面から、第２の樹脂フィルムを容易に剥離することができる。

このような第１の放電補助式レーザ孔加工方法では、ガラス基板２９０に対する処理の実施中は、粘着層の良好な粘着性のため、放電工程とレーザ光照射工程が重畳されても、樹脂フィルムに剥離が生じ難い。従って、ガラス基板２９０と樹脂フィルムの間に、隙間が生じ難い。このため、ガラス基板２９０からの飛散物がガラス基板２９０と樹脂フィルムの間の隙間に進入し、ガラス基板２９０の表面に飛散物が付着するという問題を有意に抑制することができる。

以上のように、第１の放電補助式レーザ孔加工方法では、貫通孔２８５にネッキングが生じ難く、さらに加工後の貫通孔２８５の開口の周囲にリング状の突起が生じることを有意に抑制することができる。また、ガラス基板２９０の表面に飛散物が付着するという問題も有意に抑制することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

（予備試験）
まず、放電補助式レーザ孔加工方法において、直流高電圧の印加による放電のタイミングが貫通孔の開口の周囲に生じるリング状の突起に及ぼす影響を把握するため、以下の方法で、予備試験を実施した。

予備試験では、前述の図３に示した放電補助式レーザ孔加工装置２００を用いて、放電のタイミングを変化させて、ガラス基板に貫通孔を形成した。

ガラス基板として、厚さ０．３ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス）を使用した。

ガラス基板の第１の表面（レーザ光照射側）および第２の表面（第１の表面の反対側）のそれぞれに、一般的な粘着性樹脂フィルムを設置した。この樹脂フィルムは、総厚さが約１３０μｍで、ＰＥＴ層の片面に、粘着力が変化しないアクリル系粘着が設置されているものである。

レーザ光源には、ＣＯ_２レーザ源を使用した。レーザ光の出力は、５０Ｗとした。また、レーザ光の照射時間、すなわちＴ_ｏｎからＴ_ｏｆｆの間の時間は、７４０μ秒とした。

レーザ光の照射を開始してから、所定の時間経過後に、２電極間に５０００Ｖの直流電圧を圧印し、照射位置に放電を発生させた。

同様の操作により、ガラス基板の３箇所の照射位置に貫通孔を形成した。

その後、レーザ光の照射を停止し、照射位置におけるレーザ光の照射が完全に停止されてから、ガラス基板を装置から取り出した。

なお、この予備試験では、レーザ光によってガラス基板に貫通孔が形成される時間、すなわちＴ_ｐは、レーザ光の照射を開始する操作が行われた時間Ｔ_ｏｎから、約６５０μ秒後であると予想される。また、レーザ光の照射を停止する操作が行われた時間Ｔ_ｏｆｆから、ガラス基板の照射位置で実際にレーザ光の出力がゼロとなるまでの時間は、約６０μ秒である。

これにより、ガラス基板にネッキングが抑制された貫通孔が形成された。貫通孔の開口部の直径は、約７０μｍであった。

放電のタイミング、すなわちＴｅは、Ｔ_ｏｎから６６０μ秒後（試験１）、Ｔ_ｏｎから７００μ秒後（試験２）、Ｔ_ｏｎから７２０μ秒後（試験３）、Ｔ_ｏｎから７４０μ秒後（試験４）、およびＴ_ｏｎから８３０μ秒後（試験５）とした。

以下の表１には、各試験（試験１〜５）における放電発生のタイミングＴｅをまとめて示した。なお、表１には、前述の定義に従い、レーザ光の照射を停止する操作を実施したタイミングを時間軸の０（ゼロ）と規定した場合の、放電発生のタイミングＴｅについても示した。

次に、各試験後のガラス基板において、貫通孔の開口の周囲に生じたリング状の突起の高さを測定した。測定には、レーザ顕微鏡（ＶＫ−Ｘ２００ＳＥＲＩＥＳ；キーエンス社製）を使用し、ガラス基板の第１の表面からレーザ光を照射して、リング状の突起の高さを測定した。

なお、いずれのガラス基板においても、リング状の突起の高さ測定は、３つの貫通孔のそれぞれの周囲に形成されたリング状の突起に対して実施した。この際には、各貫通孔において、測定されたリング状の突起の高さのうち最大の値を、その貫通孔のリング状の突起の高さＨとした。さらに、３つのリング状の突起の高さＨを平均して得た値Ｈ_ａｖｅを、そのガラス基板のリング状の突起の高さと規定した。

前述の表１の「Ｈ_ａｖｅ」の欄には、得られたリング状の突起の高さＨ_ａｖｅの測定結果をまとめて示す。

この結果から、試験１〜試験４では、試験５に比べて、リング状の突起の高さＨ_ａｖｅが有意に抑制されていることがわかる。すなわち、試験５では、リング状の突起の高さＨ_ａｖｅは、約１．０μｍ程度となっているのに対して、試験１〜試験４では、リング状の突起の高さＨ_ａｖｅは、最大でも０．７５μｍ以下となった。

このように、放電発生のタイミングＴｅ（μ秒）を、貫通時間Ｔ_ｐ（μ秒）〜０秒の間とすることにより、リング状の突起の高さを有意に抑制できることが確認された。

（実施例１）
次に、前述の図３に示したような放電補助式レーザ孔加工装置２００を用いて、前述の図５に示したような本発明による第１の放電補助式レーザ孔加工方法により、ガラス基板に貫通孔を形成した。また、貫通孔加工後のガラス基板の表面の飛散物の付着状態について評価した。

より具体的に説明すると、まず、厚さが０．３ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス）と、第１の樹脂フィルムと、第２の樹脂フィルムとを準備した。

第１の樹脂フィルムには、ＰＥＴ層の片面に第１の粘着層を有するもの（総厚さ１３０μｍ）（ダイシングテープ：デンカ社製）を使用した。第２の樹脂フィルムには、ＰＥＴ層の片面に第２の粘着層を有するもの（総厚さ２８μｍ）（保護フィルム：リンテック社製）を使用した。

第１の粘着層は、紫外線照射によって粘着力が変化（低下）する性質を有する。紫外線照射前の第１の粘着層の粘着力は、２８Ｎ／２０ｍｍであり、紫外線照射後の第１の粘着層の粘着力は、０．０５Ｎ／２０ｍｍである（カタログ値）。

これに対して、第２の粘着層には、紫外線照射によって粘着力が変化しない、アクリル系接着剤を使用した。この第２の粘着層の粘着力は、０．３Ｎ／３０ｍｍ（カタログ値）である。

次に、ガラス基板の第１の表面に第１の樹脂フィルムを接着し、第２の表面に第２の樹脂フィルムを接着することにより、被加工体を調製した。

次に、この被加工体を図３に示した構成の放電補助式レーザ孔加工装置２００に設置した。また、図５に示した第１の放電補助式レーザ孔加工方法のステップＳ１２０〜ステップＳ１３０の工程を複数回実施し、被加工体に対して、放電補助式レーザ孔加工方法により、合計１００００個の貫通孔を形成した。なお、レーザ光は、ガラス基板の第１の表面側（すなわち第１の樹脂フィルム側）に照射した。

各回のレーザ光の照射時間（すなわちＴ_ｏｎ〜Ｔ_ｏｆｆの期間）は、７４０μ秒とした。また、各回の放電のタイミングＴｅは、時間のゼロ時点、すなわちＴ_ｏｆｆのタイミングとした。

なお、レーザ光源には、ＣＯ_２レーザ源を使用した。レーザ光の出力は、５０Ｗとした。また、２電極間の放電電圧は、５０００Ｖとした。

貫通孔加工完了後、被加工体を装置から取り出した。

次に、被加工体に対して、第１の樹脂フィルムの側から紫外線照射を行った。

紫外線照射には、高圧水銀灯を使用し、被加工体に波長３６５ｎｍの紫外線を照射した。紫外線の出力は、１５０ｍＪ／ｃｍ^２以上とした。

その後、被加工体のそれぞれの側に接着されていた第１および第２のフィルムを剥離した。何れの側の樹脂フィルムも、容易にガラス基板から剥離できた。得られたガラス基板において、リング状の突起、および飛散物の付着状態について観察を行った。

図６には、加工後のガラス基板の第１の表面の上面図を示す。

この図６から明らかなように、ガラス基板の第１の表面には、飛散物はほとんど認められなかった。なお、リング状の突起の高さＨ_ａｖｅは、約０．２１μｍであった。

（比較例１）
実施例１と同様の方法により、ガラス基板に貫通孔を形成した。

ただし、この比較例１では、ガラス基板の第１の表面には、前述の第１の樹脂フィルムの代わりに、上記予備実験で用いた一般的な粘着性樹脂フィルムを用いた。この樹脂フィルムは、総厚さが約１３０μｍで、ＰＥＴ層の片面に、粘着力が変化しないアクリル系粘着が設置されているものである。その他の条件は、実施例１の場合と同様である。

貫通孔加工完了後、被加工体を装置から取り出した。その後、被加工体に対して紫外線照射を行わずに、被加工体のそれぞれの側に接着されていた樹脂フィルムを剥離した。また、得られたガラス基板において、リング状の突起、および飛散物の付着状態について観察を行った。

図７には、加工後のガラス基板の第１の表面の上面図を示す。

この図７から明らかなように、貫通孔の開口の近傍には、多くの飛散物が認められた。
なお、リング状の突起の高さＨ_ａｖｅは、約０．１８μｍであった。

このように、紫外線照射により粘着力が低下する粘着層を有する樹脂フィルムをガラス基板の第１の表面に貼り付けることにより、ガラス基板の表面に飛散物が付着することを抑制できることが確認された。

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。

１００ レーザ溶融式放電除去装置
１１０ レーザ光源
１１３ レーザ光
１２０ 高周波高電圧電源
１２５ 直流高圧電源
１３０ 切り換えユニット
１４０ 第１の電極
１４５ 第２の電極
１５０、１５５ 導体
１８３ 照射位置
１８５ 貫通孔
１９０ ガラス基板
２００ 放電補助式レーザ孔加工装置
２１０ レーザ光源
２１３ レーザ光
２２５ 直流高電圧電源
２４０ 第１の電極
２４５ 第２の電極
２５０、２５５ 導体
２８３ 照射位置
２８５ 貫通孔
２９０ ガラス基板

Claims (4)

1. レーザ光照射によってガラス基板に貫通孔を形成し、該貫通孔を介した放電現象により前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
   （１）第１の表面および該第１の表面に対向する第２の表面を有するガラス基板の前記第１の表面に、粘着層を有する樹脂フィルムを貼り付けるステップと、
   （２）前記ガラス基板に、前記樹脂フィルムの側からレーザ光を照射し、前記ガラス基板に貫通孔を形成するステップと、
   （３）前記貫通孔が形成された後であって、前記レーザ光の照射を停止する操作を行うまでの間に、前記貫通孔を介した放電を発生させるステップと、
   （４）前記レーザ光の照射が停止した後、前記粘着層に紫外線を照射することにより、または前記粘着層を濡らすことにより、前記粘着層の粘着力を低下させるステップと、
   （５）前記粘着層を有する前記樹脂フィルムを前記ガラス基板から剥離するステップと、
   を有する、放電補助式レーザ孔加工方法。
2. 前記レーザ光の照射を停止する操作を実施したタイミングを時間ゼロと定めた場合、前記貫通孔を介した放電は、−６０μ秒〜０μ秒の間の時間で発生する、請求項１に記載の放電補助式レーザ孔加工方法。
3. 前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層を有する、請求項１または２に記載の放電補助式レーザ孔加工方法。
4. さらに、前記（２）のステップの前に、
   （１'）前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の粘着層を有する第２の樹脂フィルムを貼り付けるステップ
   を有し、
   さらに、前記（５）のステップの前に、
   （４'）前記レーザ光の照射が停止した後、前記第２の粘着層に紫外線を照射することにより、または前記第２の粘着層を濡らすことにより、前記第２の粘着層の粘着力を低下させるステップ
   を有する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放電補助式レーザ孔加工方法。