JP2015080800A - Method for forming through-hole through glass substrate by using laser beam - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a method for forming a through hole in a glass substrate using a laser beam.
従来より、レーザ光源からのレーザ光をガラス基板に照射することにより、ガラス基板に貫通孔を形成する技術が知られている（特許文献１）。 Conventionally, a technique for forming a through-hole in a glass substrate by irradiating the glass substrate with laser light from a laser light source is known (Patent Document 1).
レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成した場合、ガラス基板に残留応力が生じ、ガラス基板に反りが生じる場合がある。この傾向は、ガラス基板に形成される貫通孔の数が増えるほど顕著になる。 When a through-hole is formed in a glass substrate using laser light, residual stress may occur in the glass substrate, and the glass substrate may be warped. This tendency becomes more prominent as the number of through holes formed in the glass substrate increases.
また、このような反りは、ガラス基板の平坦度を低下させるため、反りが顕著になると、貫通孔を有するガラス基板を各種用途に適用することが難しくなるという問題が生じる。 Further, since such warpage lowers the flatness of the glass substrate, if the warpage becomes significant, there arises a problem that it becomes difficult to apply the glass substrate having a through hole to various uses.
なお、ガラス基板の反りを小さくするには、貫通孔形成後のガラス基板に対して熱処理を実施することが有効であると考えられる。しかしながら、これまで、貫通孔を有するガラス基板の反りを低減することを目的として熱処理を実施した文献は、ほとんど認められない。このため、貫通孔を有するガラス基板の反りを有効に低減できる熱処理条件については、十分に把握されていないのが実情である。 In order to reduce the warpage of the glass substrate, it is considered effective to perform heat treatment on the glass substrate after the through holes are formed. However, until now, there are hardly any documents in which heat treatment is performed for the purpose of reducing the warpage of the glass substrate having through holes. For this reason, the fact is that the heat treatment conditions that can effectively reduce the warpage of the glass substrate having through-holes are not sufficiently understood.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、ガラス基板に貫通孔を形成する方法において、ガラス基板の反りが有意に抑制される方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a background, and this invention aims at providing the method by which the curvature of a glass substrate is suppressed significantly in the method of forming a through-hole in a glass substrate. .
本発明では、レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
In the present invention, a method of forming a through hole in a glass substrate using laser light,
(1) irradiating a glass substrate having a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.) to form a through hole;
(2) heat-treating the glass substrate having the through hole;
Have
The heat treatment step (2) includes:
(A) heating the glass substrate to a maximum temperature Tmax (° C.), wherein the maximum temperature Tmax is in a range of Tg>Tmax>Ta;
(B) After the step (a), the step of lowering the temperature of the glass substrate from the Tmax to the strain point Ts over a period of 2 hours or more;
There is provided a method characterized by comprising:
ここで、本発明による方法において、前記（２）のステップは、大気雰囲気または不活性ガス雰囲気で実施されてもよい。 Here, in the method according to the present invention, the step (2) may be performed in an air atmosphere or an inert gas atmosphere.
また、本発明による方法において、前記（ｂ）のステップは、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を４時間以上の時間で降温するステップを有してもよい。 In the method according to the present invention, the step (b) may include a step of lowering the temperature of the glass substrate from Tmax to the strain point Ts in a time of 4 hours or more.
また、本発明による方法は、前記（ａ）のステップと前記（ｂ）のステップの間に、
（ｃ）前記ガラス基板を前記最高温度Ｔｍａｘに１時間以上保持するステップ
を有してもよい。
Further, the method according to the present invention includes a step between the step (a) and the step (b).
(C) The step of holding the glass substrate at the maximum temperature Tmax for 1 hour or more may be included.
また、本発明による方法において、前記（２）のステップの後の前記ガラス基板の反り量は、前記（２）のステップの前の前記ガラス基板の反り量の４０％以下であってもよい。 In the method according to the present invention, the warpage amount of the glass substrate after the step (2) may be 40% or less of the warpage amount of the glass substrate before the step (2).
また、本発明による方法は、前記（１）のステップと前記（２）のステップの間に、
（３）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ
を有してもよい。
In addition, the method according to the present invention, between the step (1) and the step (2),
(3) The method may include a step of generating a direct current discharge through the through hole of the glass substrate using a pair of electrode pairs.
本発明では、ガラス基板に貫通孔を形成する方法において、ガラス基板の反りが有意に抑制される方法を提供できる。 The present invention can provide a method in which the warpage of the glass substrate is significantly suppressed in the method of forming a through hole in the glass substrate.
以下、図面を参照して、本発明について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
（一般的な貫通孔形成方法について）
まず、図１を参照して、レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する際に用いられる、一般的な貫通孔形成方法について簡単に説明する。
(General through hole forming method)
First, with reference to FIG. 1, a general through-hole forming method used when forming a through-hole in a glass substrate using laser light will be briefly described.
図１には、そのような貫通孔形成方法に利用され得る貫通孔加工装置の一例を示す。 In FIG. 1, an example of the through-hole processing apparatus which can be utilized for such a through-hole formation method is shown.
図１に示すように、この貫通孔加工装置１００は、レーザ光源１１０と、ステージ１４０とを有する。 As shown in FIG. 1, the through-hole processing apparatus 100 includes a laser light source 110 and a stage 140.
ステージ１４０の上部には、被加工対象となるガラス基板１９０が置載される。ステージ１４０は、レーザ光源１１０から照射されるレーザ光１１３に対するガラス基板１９０の位置を調節する役割を有し、水平方向に移動できる。 A glass substrate 190 to be processed is placed on the stage 140. The stage 140 has a role of adjusting the position of the glass substrate 190 with respect to the laser light 113 emitted from the laser light source 110 and can move in the horizontal direction.
このような貫通孔加工装置１００を用いて、ガラス基板１９０に貫通孔を形成する際には、まず、第１および第２の表面１９２、１９４を有するガラス基板１９０がステージ１４０の上に配置される。さらに、ステージ１４０を水平（ＸＹ）方向に移動させることにより、ガラス基板１９０が所定の位置（第１の位置）に配置される。 When forming a through hole in the glass substrate 190 using such a through hole processing apparatus 100, first, the glass substrate 190 having the first and second surfaces 192 and 194 is placed on the stage 140. The Further, the glass substrate 190 is placed at a predetermined position (first position) by moving the stage 140 in the horizontal (XY) direction.
次に、レーザ光源１１０からガラス基板１９０の第１の表面１９２に向かって、レーザ光１１３が照射される。これにより、ガラス基板１９０のレーザ光１１３の第１の照射領域１８３の温度が局部的に上昇してガラス材料が昇華し、ここに第１の貫通孔１８５が形成される。 Next, laser light 113 is irradiated from the laser light source 110 toward the first surface 192 of the glass substrate 190. As a result, the temperature of the first irradiation region 183 of the laser beam 113 on the glass substrate 190 rises locally, the glass material is sublimated, and a first through hole 185 is formed here.
なお、ガラス基板１９０に複数の貫通孔を形成する場合には、ステージ１４０により、ガラス基板１９０をレーザ光１１３に対して別の位置（第２の位置）に移動せる。その後、ガラス基板１９０に向かってレーザ光１１３を再度照射することにより、レーザ光１１３の第２の照射領域に第２の貫通孔が形成される。 When a plurality of through holes are formed in the glass substrate 190, the glass substrate 190 is moved to another position (second position) with respect to the laser beam 113 by the stage 140. Thereafter, the second through hole is formed in the second irradiation region of the laser beam 113 by irradiating the laser beam 113 again toward the glass substrate 190.
このような操作を繰り返すことにより、ガラス基板１９０に複数の貫通孔を形成できる。 By repeating such an operation, a plurality of through holes can be formed in the glass substrate 190.
ところで、このような方法で、ガラス基板１９０に貫通孔１８５を形成した場合、ガラス基板１９０に残留応力が生じ、ガラス基板１９０に反りが生じる場合がある。反りは、図１において、ガラス基板１９０の第２の表面１９４側に向かって凸となるような形態で生じる。なお、反りは、ガラス基板１９０に形成される貫通孔１８５の数が増えるほど顕著になる。また、反りは、ガラス基板１９０の第１の表面１９２と第２の表面１９４における残留応力の差異によって生じるものと考えられる。 By the way, when the through-hole 185 is formed in the glass substrate 190 by such a method, the residual stress may arise in the glass substrate 190 and the glass substrate 190 may be warped. In FIG. 1, the warpage occurs in a form that is convex toward the second surface 194 side of the glass substrate 190. The warpage becomes more prominent as the number of through holes 185 formed in the glass substrate 190 increases. Further, the warpage is considered to be caused by a difference in residual stress between the first surface 192 and the second surface 194 of the glass substrate 190.
このようなガラス基板１９０の反りは、ガラス基板１９０の平坦度を低下させるため、反りが顕著になると、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０を各種用途に適用することが難しくなるという問題が生じる。 Such warpage of the glass substrate 190 lowers the flatness of the glass substrate 190. Therefore, when the warpage becomes significant, there is a problem that it is difficult to apply the glass substrate 190 having the through hole 185 to various uses.
一方、このようなガラス基板１９０に生じる反りを抑制するためには、貫通孔１９０の形成後のガラス基板１９０に対して熱処理を実施することが有効であると考えられる。 On the other hand, in order to suppress such warpage occurring in the glass substrate 190, it is considered effective to perform a heat treatment on the glass substrate 190 after the through-holes 190 are formed.
しかしながら、これまで、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０の反りを低減することを目的として、ガラス基板１９０熱処理を実施した文献は、ほとんど認められない。このため、貫通孔１８５を有するガラス基板１９０の反りを有効に低減できる熱処理条件については、十分に把握されていない。例えば、不適切な条件で、ガラス基板に対して熱処理を実施した場合、貫通孔の近傍にワレやクラックが生じるおそれがある。 However, until now, there are few documents that have been subjected to the heat treatment of the glass substrate 190 for the purpose of reducing the warp of the glass substrate 190 having the through holes 185. For this reason, the heat treatment conditions that can effectively reduce the warpage of the glass substrate 190 having the through holes 185 are not sufficiently grasped. For example, when heat treatment is performed on a glass substrate under inappropriate conditions, cracks or cracks may occur in the vicinity of the through hole.
このような背景の下、本願発明者らは、ガラス基板の反りを低減することが可能な適切な熱処理条件について鋭意研究開発を実施した。その結果、本願発明者らは、被加工対象であるガラス基板の物性値に基づいて、所定の熱処理を実施することにより、貫通孔加工によってガラス基板に生じた反りを有意に抑制することが可能であることを見出し、本発明に至った。 Under such a background, the inventors of the present application conducted intensive research and development on appropriate heat treatment conditions capable of reducing the warpage of the glass substrate. As a result, the inventors of the present application can significantly suppress the warpage generated in the glass substrate by the through-hole processing by performing a predetermined heat treatment based on the physical property value of the glass substrate to be processed. And found out that the present invention.
すなわち、本発明では、
レーザ光を用いてガラス基板に貫通孔を形成する方法であって、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
That is, in the present invention,
A method of forming a through hole in a glass substrate using laser light,
(1) irradiating a glass substrate having a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.) to form a through hole;
(2) heat-treating the glass substrate having the through hole;
Have
The heat treatment step (2) includes:
(A) heating the glass substrate to a maximum temperature Tmax (° C.), wherein the maximum temperature Tmax is in a range of Tg>Tmax>Ta;
(B) After the step (a), the step of lowering the temperature of the glass substrate from the Tmax to the strain point Ts over a period of 2 hours or more;
There is provided a method characterized by comprising:
図２には、本発明において貫通孔形成後のガラス基板に対して実施され得る熱処理条件（時間−温度曲線）の一例を示す。 In FIG. 2, an example of the heat processing conditions (time-temperature curve) which can be implemented with respect to the glass substrate after through-hole formation in this invention is shown.
図２に示すように、この時間−温度曲線２００は、（Ｉ）昇温領域Ｐ２１０、（ＩＩ）温度保持領域Ｐ２２０、および（ＩＩＩ）降温領域Ｐ２３０を有する。 As shown in FIG. 2, this time-temperature curve 200 has (I) temperature rising region P210, (II) temperature holding region P220, and (III) temperature falling region P230.
このうち、昇温領域Ｐ２１０は、時間０〜時間Ｔ１（分）の期間における、ガラス基板の温度が室温から最高温度Ｔｍａｘ（℃）に加熱される領域に相当する。温度保持領域Ｐ２２０は、時間Ｔ１（分）〜時間Ｔ２（分）の期間における、ガラス基板の温度が最高温度Ｔｍａｘ（℃）に維持される領域に相当する。また、降温領域Ｐ２３０は、時間Ｔ２（分）〜時間Ｔ４（分）の期間における、ガラス基板の温度が最高温度Ｔｍａｘ（℃）から室温まで冷却される領域に相当する。 Among these, the temperature rising region P210 corresponds to a region where the temperature of the glass substrate is heated from room temperature to the maximum temperature Tmax (° C.) in the period of time 0 to time T 1 (minutes). The temperature holding region P220 corresponds to a region where the temperature of the glass substrate is maintained at the maximum temperature Tmax (° C.) during the period of time T 1 (minutes) to time T 2 (minutes). Further, cooling area P230 is the period of time T 2 (min) ~ Time T 4 (min), corresponding to the area where the temperature of the glass substrate is cooled from the maximum temperature Tmax (° C.) to room temperature.
ここで、本発明において適用される熱処理条件では、ガラス基板のガラス転移点をＴｇ（℃）とし、徐冷点をＴａ（℃）とし、歪点をＴｓ（℃）としたとき、
（ｉ）最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲にあり、および
（ｉｉ）（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０では、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、ガラス基板は、２時間以上の時間で降温される
という特徴を有する。
Here, in the heat treatment conditions applied in the present invention, when the glass transition point of the glass substrate is Tg (° C.), the annealing point is Ta (° C.), and the strain point is Ts (° C.),
(I) The maximum temperature Tmax is in the range of Tg>Tmax> Ta, and (ii) In the temperature-lowering region P230 of (III), the glass substrate has a time of 2 hours or more from Tmax to the strain point Ts. It has the feature that the temperature is lowered.
このような熱処理条件では、（ｉ）の特徴、特にガラス基板の最高温度Ｔｍａｘが徐冷点Ｔａを超えるという特徴により、貫通孔加工によってガラス基板に蓄積された残留応力を、有意に緩和／除去できる。従って、ガラス基板に生じた反りが低減する。また、ガラス基板の熱処理最高温度Ｔｍａｘがガラス転移点Ｔｇを超えないため、熱処理によってガラス基板が変質する危険性を抑制できる。 Under such heat treatment conditions, the residual stress accumulated in the glass substrate by the through-hole processing is significantly relieved / removed due to the feature (i), particularly the feature that the maximum temperature Tmax of the glass substrate exceeds the annealing point Ta. it can. Therefore, the warp generated in the glass substrate is reduced. Moreover, since the maximum heat treatment temperature Tmax of the glass substrate does not exceed the glass transition point Tg, it is possible to suppress the risk of the glass substrate being altered by the heat treatment.
また、本発明に適用される熱処理条件では、（ｉｉ）の特徴により、最高温度Ｔｍａｘまで加熱することにより緩和／除去された残留応力が、ガラス基板の降温過程で再度蓄積されることを抑制できる。従って、降温過程でガラス基板に再度反りが生じることを有意に抑制できる。 Moreover, in the heat treatment conditions applied to the present invention, the residual stress that has been relaxed / removed by heating up to the maximum temperature Tmax can be prevented from being accumulated again during the temperature lowering process of the glass substrate due to the feature (ii). . Therefore, it is possible to significantly suppress warpage of the glass substrate during the temperature lowering process.
特に、（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０において、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの間の降温に、４時間以上の時間をかけた場合、ガラス基板の反りをよりいっそう低減できる。 In particular, in the temperature drop region P230 of (III), when the temperature drop from Tmax to the strain point Ts takes 4 hours or more, the warp of the glass substrate can be further reduced.
以上のような効果により、本発明において適用される熱処理条件では、貫通孔形成後のガラス基板に生じた反りを効果的に低減できる。 Due to the effects as described above, under the heat treatment conditions applied in the present invention, it is possible to effectively reduce the warpage generated in the glass substrate after the through holes are formed.
以上、図２に示した時間−温度曲線２００を用いて、本発明の特徴および効果について説明した。しかしながら、図２に示した時間−温度曲線２００は、単なる一例であって、本発明の貫通孔形成方法に適用される熱処理条件は、これに限られるものではない。 The characteristics and effects of the present invention have been described above using the time-temperature curve 200 shown in FIG. However, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 is merely an example, and the heat treatment conditions applied to the through hole forming method of the present invention are not limited to this.
例えば、図３には、本発明の貫通孔形成方法に適用され得る別の時間−温度曲線を示す。 For example, FIG. 3 shows another time-temperature curve that can be applied to the through hole forming method of the present invention.
図３に示した時間−温度曲線３００では、図２に示した時間−温度曲線２００とは異なり、（ＩＩ）の温度保持領域Ｐ２２０が省略されている。すなわち、時間−温度曲線３００は、（Ｉ）昇温領域Ｐ３１０および（ＩＩＩ）降温領域Ｐ３３０で構成される。 In the time-temperature curve 300 shown in FIG. 3, unlike the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2, the temperature holding region P220 of (II) is omitted. That is, the time-temperature curve 300 includes (I) a temperature increase region P310 and (III) a temperature decrease region P330.
ここで、図３の時間−温度曲線３００においても、
（ｉ）最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲にあり、
（ｉｉ）（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ３３０では、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、ガラス基板は、２時間以上の時間で降温される。
Here, also in the time-temperature curve 300 of FIG.
(I) The maximum temperature Tmax is in the range of Tg>Tmax> Ta,
(Ii) In the temperature lowering region P330 of (III), the glass substrate is cooled in a period from Tmax to the strain point Ts in a time of 2 hours or more.
このような時間−温度曲線３００においても、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を適用した場合と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。 It will be apparent to those skilled in the art that such a time-temperature curve 300 can achieve the same effect as when the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 is applied.
（熱処理条件の詳細について）
ここで、本発明において利用される熱処理条件のうち、上述した特徴以外の熱処理条件の細部について説明する。
(Details of heat treatment conditions)
Here, among the heat treatment conditions used in the present invention, details of heat treatment conditions other than the above-described features will be described.
なお、ここでは、熱処理条件の説明に、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を用いることとする。ただし、以下の説明の少なくとも一部は、図３に示した時間−温度曲線３００にも同様に適用できる。 Here, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 is used for the description of the heat treatment conditions. However, at least a part of the following description can be similarly applied to the time-temperature curve 300 shown in FIG.
（（Ｉ）昇温領域Ｐ２１０について）
昇温領域Ｐ２１０におけるガラス基板の昇温速度は、特に限られない。昇温速度は、例えば１５．２℃／分〜０．４℃／分の範囲である。昇温速度が１５．２℃／分を超えると、最高温度Ｔｍａｘを、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲に制御することが難しくなる場合がある。
((I) About temperature rising region P210)
The temperature increase rate of the glass substrate in the temperature increase region P210 is not particularly limited. The temperature rising rate is, for example, in the range of 15.2 ° C./min to 0.4 ° C./min. If the rate of temperature rise exceeds 15.2 ° C./min, it may be difficult to control the maximum temperature Tmax in a range of Tg>Tmax> Ta.
なお、室温からＴｍａｘまでの昇温速度は、一定であっても、時間に対して変化してもよい。例えば、初期の間は大きな昇温速度とし、Ｔｍａｘに近づくにつれて、昇温速度を低下させてもよい。 Note that the rate of temperature increase from room temperature to Tmax may be constant or may vary with time. For example, the temperature rising rate may be large during the initial period, and the temperature rising rate may be decreased as the temperature approaches Tmax.
（（ＩＩ）温度保持領域Ｐ２２０について）
温度保持領域Ｐ２２０では、ガラス基板の温度が保持される。
((II) Temperature holding region P220)
In the temperature holding region P220, the temperature of the glass substrate is held.
なお、本願では、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、必ずしもＴｍａｘで一定である必要はない。すなわち、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、Ｔａよりも大きくＴｇ未満の範囲であれば、変動してもよい。 In the present application, the temperature of the glass substrate in the temperature holding region P220 is not necessarily constant at Tmax. That is, the temperature of the glass substrate in the temperature holding region P220 may vary as long as it is in the range larger than Ta and lower than Tg.
例えば、温度保持領域Ｐ２２０におけるガラス基板の温度は、Ｔｍａｘ±５℃の範囲で変動してもよい。 For example, the temperature of the glass substrate in the temperature holding region P220 may vary within a range of Tmax ± 5 ° C.
一方、温度保持領域Ｐ２２０の期間、すなわち時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、特に限られない。時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、例えば１時間以上、あるいは２時間以上であってもよい。あるいは、時間Ｔ１〜Ｔ２の期間は、０であってもよい。この場合、時間−温度曲線は、図３に示したような曲線３００となる。 On the other hand, the period of the temperature holding region P220, that is, the period of time T 1 to T 2 is not particularly limited. Period of time T 1 through T 2 may be for example 1 hour or more, or 2 hours or more. Alternatively, the period of time T 1 through T 2 may be 0. In this case, the time-temperature curve is a curve 300 as shown in FIG.
（（ＩＩＩ）降温領域Ｐ２３０について）
降温領域Ｐ２３０では、ガラス基板が降温される。
((III) About temperature fall region P230)
In the temperature fall region P230, the temperature of the glass substrate is lowered.
前述のように、降温の際には、Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまでの期間、すなわち時間Ｔ２からＴ３までの期間が２時間以上となるようにして、ガラス基板が冷却される。 As described above, upon lowering the temperature, the period from Tmax to the strain point Ts, that is, so that from time T 2 to T 3 is 2 hours or more, the glass substrate is cooled.
なお、後述のように、時間Ｔ２からＴ３までの期間を長くするほど、ガラス基板の側面視プロファイルを平坦なものに近づけることができる。従って、時間Ｔ２からＴ３までの期間は、例えば、４時間以上であることが好ましい。 As will be described later, the longer the period from time T 2 to T 3 , the closer the side view profile of the glass substrate can be made to be flat. Therefore, from time T 2 to T 3, for example, is preferably at least 4 hours.
一方、（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０において、ガラス基板の温度が歪点Ｔｓまで低下した以降は、いかなる冷却速度でガラス基板を降温してもよい。歪点Ｔｓ未満の温度では、ガラス基板に歪みや残留応力が導入される危険性は少ないためである。 On the other hand, after the temperature of the glass substrate is lowered to the strain point Ts in the temperature drop region P230 of (III), the glass substrate may be cooled at any cooling rate. This is because at a temperature lower than the strain point Ts, there is little risk of strain or residual stress being introduced into the glass substrate.
例えば、ガラス基板の熱処理を、温度制御が可能な電気炉内で実施する場合、ガラス基板の温度が歪点Ｔｓ未満となった際に、ガラス基板を電気炉から取り出してもよい（ガラス基板のいわゆる「空冷」処理に相当する）。 For example, when the heat treatment of the glass substrate is performed in an electric furnace capable of controlling the temperature, the glass substrate may be taken out of the electric furnace when the temperature of the glass substrate becomes less than the strain point Ts (the glass substrate This corresponds to a so-called “air cooling” process).
（本発明の一実施例による貫通孔形成方法について）
次に、図４を参照して、本発明の一実施例による貫通孔形成方法について説明する。
(About the through-hole formation method by one Example of this invention)
Next, a through hole forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図４には、本発明の一実施例による貫通孔形成方法（以下、「（本発明による）第１の方法」と称する）のフローを概略的に示す。 FIG. 4 schematically shows a flow of a through hole forming method (hereinafter referred to as “(the first method)”) according to an embodiment of the present invention.
図４に示すように、本発明による第１の方法は、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップ（ステップＳ１１０）と、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップ（ステップＳ１２０）と、
を有する。
As shown in FIG. 4, the first method according to the present invention comprises:
(1) irradiating a glass substrate having a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.) to form a through hole (step S110);
(2) heat-treating the glass substrate having the through hole (step S120);
Have
以下、各ステップについて説明する。なお、ここでは、本発明による第１の方法を実施する際に、前述の図１に示した貫通孔加工装置１００を用いて、ガラス基板に貫通孔を形成するものとする。従って、各部材の説明の際には、図１に示した参照符号を使用する。 Hereinafter, each step will be described. Here, it is assumed that when the first method according to the present invention is performed, the through hole is formed in the glass substrate using the above-described through hole processing apparatus 100 shown in FIG. Accordingly, reference numerals shown in FIG. 1 are used in the description of each member.
（ステップＳ１１０）
まず、第１の表面１９２および第２の表面１９４を有する被加工用のガラス基板１９０が準備される。
(Step S110)
First, a glass substrate 190 to be processed having a first surface 192 and a second surface 194 is prepared.
ガラス基板１９０は、ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有する。 The glass substrate 190 has a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.).
なお、本願では、ガラス転移点Ｔｇには、熱膨張計（ＮＥＴＺＳＣＨ Ｊａｐａｎ製 ＴＤ５０１０ＳＡ）によって測定された値を使用するものとする。同様に、徐冷点Ｔａおよび歪点Ｔｓは、硝子徐冷点・ひずみ点自動測定装置（オプト企業製ＳＡＰＭ−１２Ｔ）によって測定された値を使用するものとする。 In the present application, a value measured by a thermal dilatometer (TD5010SA manufactured by NETZSCH Japan) is used as the glass transition point Tg. Similarly, as the annealing point Ta and the strain point Ts, values measured by a glass annealing point / strain point automatic measuring device (SAPM-12T manufactured by Opto Corporation) are used.
ガラス基板１９０の組成は、特に限られない。ガラス基板１９０は、例えば無アルカリガラス等で構成されても良い。ガラス基板１９０の厚さは、特に限られない。ガラス基板１９０は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さを有してもよい。 The composition of the glass substrate 190 is not particularly limited. The glass substrate 190 may be made of non-alkali glass, for example. The thickness of the glass substrate 190 is not particularly limited. The glass substrate 190 may have a thickness of 0.05 mm to 0.7 mm, for example.
次に、前述のような一般的な方法で、ガラス基板１９０に貫通孔１８５が形成される。必要な場合、ガラス基板１９０には、複数の貫通孔が形成されてもよい。 Next, the through hole 185 is formed in the glass substrate 190 by the general method as described above. If necessary, the glass substrate 190 may be formed with a plurality of through holes.
前述のように、貫通孔１８５を形成した後のガラス基板１９０には、反りが生じる。反り量は、貫通孔加工条件によって変化するが、顕著な場合、例えば最大１５μｍ〜２０μｍに達する。通常の場合、反りは、ガラス基板１９０の第２の表面１９４の側に向かって凸になるような形態で生じる。 As described above, the glass substrate 190 after the formation of the through hole 185 is warped. The amount of warpage varies depending on the through-hole machining conditions, but reaches a maximum of, for example, 15 μm to 20 μm if it is significant. In a normal case, the warpage occurs in a form that is convex toward the second surface 194 side of the glass substrate 190.
（ステップＳ１２０）
次に、ステップＳ１１０によって反りが生じたガラス基板１９０に対して、熱処理が実施される。
(Step S120)
Next, heat treatment is performed on the glass substrate 190 that has been warped in step S110.
熱処理は、例えば、大気雰囲気または不活性ガス雰囲気で実施される。また、熱処理は、例えば、温度制御可能な電気炉内で実施されてもよい。 The heat treatment is performed, for example, in an air atmosphere or an inert gas atmosphere. Further, the heat treatment may be performed, for example, in an electric furnace in which the temperature can be controlled.
なお、熱処理条件は、前述の通りである。すなわち、熱処理は、
（ａ）ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから歪点Ｔｓまで、ガラス基板を２時間以上で降温するステップと、
を有するように実施される。
The heat treatment conditions are as described above. That is, the heat treatment is
(A) heating the glass substrate to a maximum temperature Tmax (° C.), wherein the maximum temperature Tmax is in a range of Tg>Tmax>Ta;
(B) after the step (a), the step of lowering the temperature of the glass substrate from Tmax to the strain point Ts in 2 hours or more;
Is implemented.
熱処理の実施により、ガラス基板の反りが有意に低減される。例えば、熱処理の実施により、ガラス基板１９０の反り量を、熱処理の実施前に比べて、２０％以上、例えば４０％以上低減できる。 By performing the heat treatment, the warpage of the glass substrate is significantly reduced. For example, by performing the heat treatment, the warpage amount of the glass substrate 190 can be reduced by 20% or more, for example, 40% or more, compared to before the heat treatment.
また、前記（ｂ）のステップにおいて、より遅い時間（例えば４時間以上）をかけることにより、ガラス基板１９０のプロファイルをより平坦なものに近づけることができる。 In the step (b), the profile of the glass substrate 190 can be made closer to a flatter one by taking a later time (for example, 4 hours or more).
（本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法について）
次に、図５および図６を参照して、本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法について説明する。
(About another through-hole formation method by one Example of this invention)
Next, another through hole forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図５には、本発明の一実施例による別の貫通孔形成方法（以下、「（本発明による）第２の方法」と称する）のフローを概略的に示す。 FIG. 5 schematically shows a flow of another through hole forming method (hereinafter referred to as “(the second method)”) according to one embodiment of the present invention.
図５に示すように、本発明による第２の方法は、
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップ（ステップＳ２１０）と、
（２）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ（ステップＳ２２０）と、
（３）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップ（ステップＳ２３０）と、
を有する。
As shown in FIG. 5, the second method according to the present invention comprises:
(1) irradiating a glass substrate having a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.) to form a through hole (step S210);
(2) generating a direct current discharge through the through hole of the glass substrate using a set of electrode pairs (step S220);
(3) heat-treating the glass substrate having the through hole (step S230);
Have
ここで、図５に示した本発明による第２の方法のうち、ステップＳ２１０およびステップＳ２３０は、それぞれ、前述の第１の方法におけるステップＳ１１０およびステップＳ１２０と同様である。従って、本発明による第２の方法は、前述の第１の方法において、ステップＳ１１０とステップＳ１２０の間に、ステップＳ２２０を追加導入したものと言える。 Here, step S210 and step S230 of the second method according to the present invention shown in FIG. 5 are the same as step S110 and step S120 in the first method described above, respectively. Therefore, it can be said that the second method according to the present invention is obtained by additionally introducing step S220 between step S110 and step S120 in the first method described above.
このような本発明による第２の方法は、例えば「放電補助式レーザ孔加工方法」を用いて実施される。 Such a second method according to the present invention is performed using, for example, a “discharge assist type laser hole machining method”.
ここで、「放電補助式レーザ孔加工方法」とは、以降に示すような、レーザ光照射によってガラス基板に貫通孔を形成した後、第１および第２の電極間での放電現象を利用して貫通孔の形状を調整する技術の総称を意味する。 Here, the “discharge assisting laser hole machining method” refers to a discharge phenomenon between the first and second electrodes after forming a through hole in a glass substrate by laser light irradiation as described below. This is a general term for technologies that adjust the shape of through-holes.
以下、図６を参照して、この放電補助式レーザ孔加工方法について説明する。 Hereinafter, the discharge assist type laser hole machining method will be described with reference to FIG.
図６には、放電補助式レーザ孔加工方法を実施する際に使用され得る放電補助式レーザ孔加工装置の一例を概略的に示す。 FIG. 6 schematically shows an example of a discharge-assisted laser hole machining apparatus that can be used when performing the discharge-assisted laser hole machining method.
図６に示すように、この放電補助式レーザ孔加工装置６００は、レーザ光源６１０と、直流高電圧電源６２５と、第１の電極６４０および第２の電極６４５とを有する。 As shown in FIG. 6, the discharge assist type laser hole machining apparatus 600 includes a laser light source 610, a DC high voltage power source 625, a first electrode 640, and a second electrode 645.
第１の電極６４０および第２の電極６４５は、それぞれ、導体６５０および６５５と電気的に接続されており、これらの導体６５０および６５５は、直流高電圧電源６２５と接続されている。 The first electrode 640 and the second electrode 645 are electrically connected to conductors 650 and 655, respectively, and these conductors 650 and 655 are connected to a DC high voltage power source 625.
なお、図６の例では、第１の電極６４０と第２の電極６４５は、形状および配置形態が異なっている。すなわち、第１の電極６４０は、針状の形状を有し、ガラス基板６９０から離して配置されている。これに対して、第２の電極６４５は、略平板状の形状を有し、ガラス基板６９０の直下に、ガラス基板６９０と接するように配置されている。第２の電極６４５は、ガラス基板６９０を置載するステージとしての機能を兼ねることができる。 In the example of FIG. 6, the first electrode 640 and the second electrode 645 are different in shape and arrangement form. In other words, the first electrode 640 has a needle shape and is arranged away from the glass substrate 690. On the other hand, the second electrode 645 has a substantially flat plate shape and is disposed immediately below the glass substrate 690 so as to be in contact with the glass substrate 690. The second electrode 645 can also serve as a stage on which the glass substrate 690 is placed.
ただし、これは、単なる一例であって、例えば、第２の電極６４５は、ガラス基板６９０の底面側に、ガラス基板６９０から離して配置してもよい。また、第２の電極６４５は、第１の電極６４０と同様の針状の形状を有してもよい。この場合、第１の電極６４０と、ガラス基板６９０を挟んで対向する位置にある第２の電極との間で、一組の電極対が構成される。 However, this is merely an example, and for example, the second electrode 645 may be disposed on the bottom surface side of the glass substrate 690 and separated from the glass substrate 690. Further, the second electrode 645 may have a needle shape similar to that of the first electrode 640. In this case, a pair of electrode pairs is formed between the first electrode 640 and the second electrode located opposite to each other with the glass substrate 690 interposed therebetween.
このような放電補助式レーザ孔加工装置６００を用いて、ガラス基板６９０に貫通孔を形成する際には、まず、ガラス基板６９０が両電極６４０、６４５の間に配置される。さらに、第２の電極６４５（または別個のステージ）を水平方向に移動させることにより、ガラス基板６９０が所定の位置に配置される。 When the through hole is formed in the glass substrate 690 using such a discharge assist type laser hole processing apparatus 600, the glass substrate 690 is first disposed between the electrodes 640 and 645. Furthermore, the glass substrate 690 is placed at a predetermined position by moving the second electrode 645 (or a separate stage) in the horizontal direction.
次に、レーザ光源６１０からガラス基板６９０に向かって、レーザ光６１３が照射される。これにより、ガラス基板６９０のレーザ光６１３の照射領域６８３の温度が局部的に上昇して絶縁材料が昇華し、ここに貫通孔６８５が形成される。 Next, laser light 613 is irradiated from the laser light source 610 toward the glass substrate 690. Thereby, the temperature of the irradiation region 683 of the laser beam 613 on the glass substrate 690 is locally increased, the insulating material is sublimated, and a through hole 685 is formed here.
貫通孔６８５の形成後、直流高電圧電源６２５を用いて、両電極６４０、６４５間に直流高電圧が印加される。これにより、電極６４０、６４５間において、放電が生じる。放電は、貫通孔６８５を介して生じる傾向にある。これは、この位置では、抵抗が他の部分よりも低くなっているためである。 After the through hole 685 is formed, a DC high voltage is applied between the electrodes 640 and 645 using a DC high voltage power source 625. Thereby, discharge occurs between the electrodes 640 and 645. Discharge tends to occur through the through hole 685. This is because at this position, the resistance is lower than the other parts.
放電の発生により、貫通孔６８５の寸法精度が向上する。 Due to the occurrence of discharge, the dimensional accuracy of the through hole 685 is improved.
次に、第２の電極６４５（または別個のステージ）を水平方向に移動させ、ガラス基板６９０を所定の場所に配置する。その後、同様の工程により、第２の貫通孔が形成される。 Next, the second electrode 645 (or a separate stage) is moved in the horizontal direction, and the glass substrate 690 is placed in a predetermined place. Thereafter, the second through hole is formed by the same process.
このような工程を繰り返すことにより、ガラス基板６９０に複数の貫通孔が形成される。 By repeating such a process, a plurality of through holes are formed in the glass substrate 690.
図５に示したステップＳ２１０〜ステップＳ２２０までの工程は、このような「放電補助式レーザ孔加工方法」で実施されてもよい。 The processes from step S210 to step S220 shown in FIG. 5 may be performed by such a “discharge assist type laser hole machining method”.
その後は、第１の方法と同様の方法で、貫通孔６８５を有するガラス基板６９０に対して熱処理が実施される。熱処理条件は、前述の通りである。 Thereafter, heat treatment is performed on the glass substrate 690 having the through holes 685 by the same method as the first method. The heat treatment conditions are as described above.
これにより、ガラス基板６９０に生じた反りを低減できる。 Thereby, the curvature which arose in the glass substrate 690 can be reduced.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
（例１）
前述の図６に示したような放電補助式レーザ孔加工装置６００を用いて、前述の図５におけるステップＳ２１０〜ステップＳ２２０を実施して、ガラス基板に多数の貫通孔を形成した。
(Example 1)
Using the discharge assist type laser hole machining apparatus 600 as shown in FIG. 6 described above, Steps S210 to S220 in FIG. 5 described above were performed to form a number of through holes in the glass substrate.
ガラス基板には、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの寸法の無アルカリガラス基板を使用した。このガラス基板におけるガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）は、それぞれ、７２０℃、７１０℃、および６７０℃である。 As the glass substrate, an alkali-free glass substrate having dimensions of 50 mm × 50 mm × 0.3 mm was used. The glass transition point Tg (° C.), annealing point Ta (° C.), and strain point Ts (° C.) of this glass substrate are 720 ° C., 710 ° C., and 670 ° C., respectively.
レーザ光源には、ＣＯ２レーザ源を使用し、レーザパワーは、５０Ｗとした。また、放電電圧は、５０００Ｖとした。 A CO 2 laser source was used as the laser light source, and the laser power was 50 W. The discharge voltage was 5000V.
貫通孔は、ガラス基板に２次元マトリクス状に、合計４８００個形成した。 A total of 4800 through holes were formed in a two-dimensional matrix on the glass substrate.
貫通孔加工後のガラス基板（以下、「例１に係るガラス基板」と称する）には、反りが形成されていることが確認された。 It was confirmed that warpage was formed in the glass substrate after the through hole processing (hereinafter referred to as “glass substrate according to Example 1”).
（評価）
例１に係るガラス基板を用いて、残留応力測定および反り量の測定を行った。
(Evaluation)
Using the glass substrate according to Example 1, residual stress measurement and warpage amount measurement were performed.
（残留応力測定）
残留応力の測定は、光学顕微鏡（ＢＸ５１：オリンパス社製）の透過光源と偏光板を用いたクロスニコル観察により実施した。この測定方法では、光学顕微鏡写真における偏光板からの透過光の状態から、ガラス基板に存在する残留応力の強弱を定性的に判断できる。
(Residual stress measurement)
The residual stress was measured by crossed Nicols observation using a transmission light source and a polarizing plate of an optical microscope (BX51: Olympus). In this measurement method, the strength of residual stress existing in the glass substrate can be qualitatively determined from the state of transmitted light from the polarizing plate in the optical micrograph.
図７には、例１に係るガラス基板の残留応力測定結果を示す。この図から、各貫通孔の周囲には、光の輝度むらが生じていることがわかる。この結果から、例１に係るガラス基板では、貫通孔の周囲に大きな残留応力が残存していることが確認された。 In FIG. 7, the residual-stress measurement result of the glass substrate which concerns on Example 1 is shown. From this figure, it can be seen that uneven brightness of light occurs around each through hole. From this result, it was confirmed that in the glass substrate according to Example 1, a large residual stress remained around the through hole.
（反り量の測定）
ガラス基板の反り量は、レーザ変位計（Ｋ−Ｇ５０００：キーエンス社製）を使用し、以下のように測定した。
(Measurement of warpage)
The warpage amount of the glass substrate was measured as follows using a laser displacement meter (K-G5000: manufactured by Keyence Corporation).
（反り量の測定方法）
図８には、ガラス基板の反り量の測定方法を概略的に示す。
(Measurement method of warpage)
In FIG. 8, the measuring method of the curvature amount of a glass substrate is shown roughly.
ガラス基板の反り量を測定する際には、まず、図８（ａ）に示すように、ガラス基板８９０を第１の表面８９２の側が上側となるようにして、平坦な台８６０の上に置載する（第１の状態）。なお、ガラス基板８９０の第１の表面８９２は、貫通孔形成の際に、レーザ光が照射される側の表面である。 When measuring the amount of warpage of the glass substrate, first, as shown in FIG. 8A, the glass substrate 890 is placed on a flat table 860 so that the first surface 892 side is on the upper side. Put (first state). Note that the first surface 892 of the glass substrate 890 is a surface on the side irradiated with laser light when the through hole is formed.
この第１の状態で、ガラス基板８９０の第１の端部８６６の高さレベルＨ１と、ガラス基板８９０の第２の端部８６９の高さレベルＨ２が等しくなっていることを確認する。もし、両者にズレが生じている場合は、高さレベルＨ１およびＨ２が等しくなるように台８６０を調整する（またはレーザ変位計のゼロ点を補正する）。 In this first state, it is confirmed that the height level H 1 of the first end 866 of the glass substrate 890 is equal to the height level H 2 of the second end 869 of the glass substrate 890. . If there is a deviation between them, the stage 860 is adjusted so that the height levels H 1 and H 2 are equal (or the zero point of the laser displacement meter is corrected).
次に、この第１の状態で、ガラス基板８９０の両端部８６６、８６９を結ぶ水平レベルを０（ゼロ）として、このレベルからのガラス基板８９０の中心部分８６３における最大深さを測定する。得られた値をＡ１とする。 Next, in this first state, the horizontal level connecting the both ends 866 and 869 of the glass substrate 890 is set to 0 (zero), and the maximum depth in the central portion 863 of the glass substrate 890 from this level is measured. The obtained value as A 1.
次に、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板８９０の第２の表面８９４の側が上側となるようにして、平坦な台８６０の上にガラス基板８９０を置載する（第２の状態）。 Next, as shown in FIG. 8B, the glass substrate 890 is placed on the flat base 860 so that the second surface 894 side of the glass substrate 890 is on the upper side (second state). ).
この第２の状態で、ガラス基板８９０の第１の端部８６６における台８６０との接点の高さレベルと、ガラス基板８９０の第２の端部８６９における台８６０との接点の高さレベルが等しく（ともに０に）なっていることを確認する。もし、両者にズレが生じている場合は、両高さレベルがともに０になるように、台８６０を調整する（またはレーザ変位計のゼロ点を補正する）。 In this second state, the height level of the contact with the table 860 at the first end 866 of the glass substrate 890 and the height level of the contact with the table 860 at the second end 869 of the glass substrate 890 are Confirm that they are equal (both 0). If there is a deviation between the two, the table 860 is adjusted (or the zero point of the laser displacement meter is corrected) so that both height levels become zero.
次に、この第２の状態で、ガラス基板８９０の中心部分８６３における最大高さを測定する。得られた値をＡ２とする。 Next, in this second state, the maximum height at the central portion 863 of the glass substrate 890 is measured. The obtained value as A 2.
このようにして測定されたＡ１とＡ２から、以下の式（１）により、反り量Ｐを算定する：
反り量Ｐ＝（Ａ１−Ａ２）／２ 式（１）
反り量の測定の結果、例１に係るガラス基板において、反り量は、１７．０μｍであった。
The warpage amount P is calculated from A 1 and A 2 measured in this way by the following equation (1):
Warpage P = (A 1 −A 2 ) / 2 Formula (1)
As a result of measuring the amount of warpage, the amount of warpage in the glass substrate according to Example 1 was 17.0 μm.
（例２）
例１と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 2)
After forming a through-hole in the glass substrate by the same method as in Example 1, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件として、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝１２０分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 718 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 3 = 120 minutes.
なお、本例２では、時間Ｔ３以降の時間−温度曲線は、特に規定しなかった。 In this example 2, the time period T 3 after - temperature curve is not specifically defined.
また、熱処理は、大気中で実施した。 Moreover, heat processing was implemented in air | atmosphere.
熱処理後のガラス基板（「例２に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 2").
図９には、例２に係るガラス基板の残留応力測定結果を示す。この図から、各貫通孔の周囲には、光の輝度むらが生じていないことがわかる。この結果から、例２に係るガラス基板では、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど存在しないことが確認された。 In FIG. 9, the residual-stress measurement result of the glass substrate which concerns on Example 2 is shown. From this figure, it can be seen that there is no uneven brightness of light around each through hole. From this result, in the glass substrate which concerns on Example 2, it was confirmed that there is almost no residual stress around a through-hole.
また、例２に係るガラス基板において、ガラス基板の反り量の測定を実施した結果、反り量Ｐは、１０．７μｍであった。熱処理前のガラス基板の反り量Ｐは、１７．０μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、３７．１％が得られた。 Moreover, as a result of measuring the curvature amount of a glass substrate in the glass substrate which concerns on Example 2, curvature amount P was 10.7 micrometer. Since the warp amount P of the glass substrate before the heat treatment was 17.0 μm, 37.1% was obtained as a reduction rate of the warp amount by the heat treatment.
図１０には、熱処理前後におけるガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１０から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。 FIG. 10 shows a side profile change of the glass substrate before and after the heat treatment. FIG. 10 shows that the flatness of the glass substrate is improved by the heat treatment.
なお、例２に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。 In addition, in the glass substrate which concerns on Example 2, abnormality, such as a crack and a crack, was not recognized by the through-hole after heat processing.
（例３）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 3)
After forming a through hole in the glass substrate by the same method as in Example 2, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝２５２分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 718 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 3 = 252 minutes.
なお、本例３では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。 In Example 3, when the temperature of the glass substrate reached Ts (= 670 ° C.), the glass substrate was taken out from the electric furnace.
熱処理後のガラス基板（「例３に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 3").
残留応力測定の結果、例３に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。 As a result of the residual stress measurement, it was confirmed that almost no residual stress remained around the through hole in the glass substrate according to Example 3.
また、例３に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、６．５μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１２．８μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、４９．２％が得られた。 Further, in the glass substrate according to Example 3, the warp amount P after the heat treatment was 6.5 μm. Since the warpage amount P before the heat treatment was 12.8 μm, 49.2% was obtained as the reduction rate of the warpage amount by the heat treatment.
図１１には、例３における熱処理前後のガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１１から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。 In FIG. 11, the side view profile change of the glass substrate before and behind heat processing in Example 3 is shown. FIG. 11 shows that the flatness of the glass substrate is improved by the heat treatment.
なお、例３に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。 In addition, in the glass substrate which concerns on Example 3, abnormality, such as a crack and a crack, was not recognized by the through-hole after heat processing.
（例４）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 4)
After forming a through hole in the glass substrate by the same method as in Example 2, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝３２６分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 718 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 3 = 326 minutes.
なお、本例４では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。 In Example 4, when the temperature of the glass substrate reached Ts (= 670 ° C.), the glass substrate was taken out from the electric furnace.
熱処理後のガラス基板（「例４に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 4").
残留応力測定の結果、例４に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。 As a result of the residual stress measurement, it was confirmed that almost no residual stress remained around the through hole in the glass substrate according to Example 4.
また、例４に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、５．９μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１３．１μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、５５．０％が得られた。 Further, in the glass substrate according to Example 4, the warp amount P after the heat treatment was 5.9 μm. Since the warpage amount P before the heat treatment was 13.1 μm, 55.0% was obtained as a reduction rate of the warpage amount by the heat treatment.
図１２には、例４における熱処理前後のガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１２から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがかわかる。 In FIG. 12, the side view profile change of the glass substrate before and behind heat processing in Example 4 is shown. FIG. 12 shows that the flatness of the glass substrate is improved by the heat treatment.
なお、例４に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。 In addition, in the glass substrate which concerns on Example 4, abnormality, such as a crack and a crack, was not recognized by the through-hole after heat processing.
（例５）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 5)
After forming a through hole in the glass substrate by the same method as in Example 2, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝７１８℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ３＝１１３６分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 718 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 3 = 1136 minutes.
なお、本例５では、ガラス基板の温度がＴｓ（＝６７０℃）に達した時点で、ガラス基板を電気炉から取り出した。 In Example 5, when the temperature of the glass substrate reached Ts (= 670 ° C.), the glass substrate was taken out from the electric furnace.
熱処理後のガラス基板（「例５に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 5").
残留応力測定の結果、例５に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に残留応力はほとんど残存していないことが確認された。 As a result of the residual stress measurement, it was confirmed that almost no residual stress remained around the through hole in the glass substrate according to Example 5.
また、例５に係るガラス基板において、熱処理後の反り量Ｐは、４．４μｍであった。熱処理前の反り量Ｐは、１５．５μｍであったことから、熱処理による反り量の低減率として、７１．６％が得られた。 Further, in the glass substrate according to Example 5, the warp amount P after the heat treatment was 4.4 μm. Since the warpage amount P before the heat treatment was 15.5 μm, 71.6% was obtained as a reduction rate of the warpage amount by the heat treatment.
図１３には、例５において、熱処理前後におけるガラス基板の側面視プロファイル変化を示す。図１３から、熱処理によって、ガラス基板の平坦性が改善されていることがわかる。 In FIG. 13, the side view profile change of the glass substrate in Example 5 before and after heat processing is shown. FIG. 13 shows that the flatness of the glass substrate is improved by the heat treatment.
なお、例５に係るガラス基板において、熱処理後に貫通孔にワレやクラック等の異常は認められなかった。 In addition, in the glass substrate which concerns on Example 5, abnormality, such as a crack and a crack, was not recognized by the through-hole after heat processing.
（例６）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 6)
After forming a through hole in the glass substrate by the same method as in Example 2, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝５２０℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ４＝０分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 520 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 4 = 0 minutes.
ここで、この例６では、最高温度Ｔｍａｘ＜Ｔｓであるため、時間Ｔ２〜時間Ｔ３の時間を規定することはできなかった。 Here, in Example 6, since the maximum temperature Tmax <Ts, the time from time T 2 to time T 3 could not be defined.
熱処理後のガラス基板（「例６に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 6").
残留応力測定の結果、例６に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に、大きな残留応力が残存していることが確認された。 As a result of the residual stress measurement, it was confirmed that a large residual stress remained around the through hole in the glass substrate according to Example 6.
なお、例６に係るガラス基板では、大きな残留応力が認められたため、例６に係るガラス基板において、反り量の測定は実施しなかった。 In addition, since the big residual stress was recognized in the glass substrate which concerns on Example 6, the measurement of the curvature amount was not implemented in the glass substrate which concerns on Example 6.
（例７）
例２と同様の方法でガラス基板に貫通孔を形成した後、ガラス基板に対して、熱処理を実施した。貫通孔の形成条件は、例１の場合と同様である。
(Example 7)
After forming a through hole in the glass substrate by the same method as in Example 2, the glass substrate was subjected to heat treatment. The formation conditions of the through holes are the same as in Example 1.
熱処理条件には、前述の図２に示した時間−温度曲線２００を採用した。図２における各パラメータは、以下の通りである：
最高温度Ｔｍａｘ＝６７０℃；
時間０〜Ｔ１＝４５分；
時間Ｔ１〜時間Ｔ２＝１２５分；
時間Ｔ２〜時間Ｔ４＝０分。
As the heat treatment condition, the time-temperature curve 200 shown in FIG. 2 described above was adopted. Each parameter in FIG. 2 is as follows:
Maximum temperature Tmax = 670 ° C .;
Time 0-T 1 = 45 minutes;
Time T 1 -Time T 2 = 125 minutes;
Time T 2 to time T 4 = 0 minutes.
ここで、この例７では、最高温度Ｔｍａｘ≒Ｔｓであるため、時間Ｔ２〜時間Ｔ３の時間を規定することはできなかった。 Here, in Example 7, since the maximum temperature Tmax≈Ts, the time from time T 2 to time T 3 could not be defined.
熱処理後のガラス基板（「例７に係るガラス基板」と称する）を用いて、例１の場合と同様の評価を行った。 Evaluation similar to the case of Example 1 was performed using the glass substrate after heat processing (it is called "the glass substrate which concerns on Example 7").
残留応力測定の結果、例７に係るガラス基板には、貫通孔の周囲に、大きな残留応力が残存していることが確認された。 As a result of the residual stress measurement, it was confirmed that a large residual stress remained around the through hole in the glass substrate according to Example 7.
なお、例７に係るガラス基板では、大きな残留応力が認められたため、例７に係るガラス基板において、反り量の測定は実施しなかった。 In addition, in the glass substrate which concerns on Example 7, since the big residual stress was recognized, the measurement of the curvature amount was not implemented in the glass substrate which concerns on Example 7.
以下の表１には、各例におけるガラス基板に対する主要熱処理条件および評価結果等をまとめて示した。 Table 1 below collectively shows main heat treatment conditions and evaluation results for the glass substrate in each example.
また、図１０〜図１３の比較から、図２に示した（ＩＩＩ）の降温領域Ｐ２３０における冷却時間を長くすることにより、熱処理後のガラス基板の側面視プロファイルがより平坦に近くなることがわかった。 10 to 13, it can be seen that the side view profile of the glass substrate after the heat treatment becomes closer flat by increasing the cooling time in the temperature drop region P230 of (III) shown in FIG. It was.
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。 The present invention can be used for a technique for forming a through hole in a glass substrate.
１００ 貫通孔加工装置
１１０ レーザ光源
１１３ レーザ光
１４０ ステージ
１８３ 照射領域
１８５ 貫通孔
１９０ ガラス基板
１９２ 第１の表面
１９４ 第２の表面
２００、３００ 時間−温度曲線
６００ 放電補助式レーザ孔加工装置
６１０ レーザ光源
６１３ レーザ光
６２５ 直流高電圧電源
６４０ 第１の電極
６４５ 第２の電極
６５０、６５５ 導体
６８３ 照射領域
６８５ 貫通孔
６９０ ガラス基板
８６０ 台
８９０ ガラス基板
８９２ 第１の表面
８９４ 第２の表面
８６３ 中心部分
８６６ 第１の端部
８６９ 第２の端部
Ｐ２１０、Ｐ３１０ 昇温領域
Ｐ２２０ 温度保持領域
Ｐ２３０、Ｐ３３０ 降温領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Through-hole processing apparatus 110 Laser light source 113 Laser light 140 Stage 183 Irradiation area 185 Through-hole 190 Glass substrate 192 1st surface 194 2nd surface 200, 300 Time-temperature curve 600 Discharge-assisted laser hole processing apparatus 610 Laser light source 613 Laser light 625 DC high voltage power source 640 First electrode 645 Second electrode 650, 655 Conductor 683 Irradiation region 685 Through hole 690 Glass substrate 860 units 890 Glass substrate 892 First surface 894 Second surface 863 Central portion 866 1st edge part 869 2nd edge part P210, P310 Temperature rising area P220 Temperature holding area P230, P330 Temperature falling area
Claims (6)
（１）ガラス転移点Ｔｇ（℃）、徐冷点Ｔａ（℃）、および歪点Ｔｓ（℃）を有するガラス基板にレーザ光を照射して、貫通孔を形成するステップと、
（２）前記貫通孔を有する前記ガラス基板を熱処理するステップと、
を有し、
前記（２）の熱処理するステップは、
（ａ）前記ガラス基板を最高温度Ｔｍａｘ（℃）まで加熱するステップであって、前記最高温度Ｔｍａｘは、Ｔｇ＞Ｔｍａｘ＞Ｔａの範囲であるステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップの後、前記Ｔｍａｘから前記歪点Ｔｓまで、前記ガラス基板を２時間以上の時間で降温するステップと、
を有することを特徴とする方法。 A method of forming a through hole in a glass substrate using laser light,
(1) irradiating a glass substrate having a glass transition point Tg (° C.), a slow cooling point Ta (° C.), and a strain point Ts (° C.) to form a through hole;
(2) heat-treating the glass substrate having the through hole;
Have
The heat treatment step (2) includes:
(A) heating the glass substrate to a maximum temperature Tmax (° C.), wherein the maximum temperature Tmax is in a range of Tg>Tmax>Ta;
(B) After the step (a), the step of lowering the temperature of the glass substrate from the Tmax to the strain point Ts over a period of 2 hours or more;
A method characterized by comprising:
（ｃ）前記ガラス基板を前記最高温度Ｔｍａｘに１時間以上保持するステップ
を有する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。 Between the step (a) and the step (b),
The method according to claim 1, further comprising: (c) holding the glass substrate at the maximum temperature Tmax for 1 hour or more.
（３）一組の電極対を用いて、前記ガラス基板の前記貫通孔を介した直流放電を発生させるステップ
を有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の方法。 Between the step (1) and the step (2),
(3) The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising: generating a direct current discharge through the through hole of the glass substrate using a set of electrode pairs.
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