JP2020070206A - 孔を有するガラス基板の製造方法、およびアニール用ガラス積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
相互に対向する第1の表面と第2の表面を有するガラス基板を準備する工程と、
前記ガラス基板にレーザを用いて孔を形成する工程と、
前記ガラス基板を、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下である熱膨張係数を備えた第1の支持基板の上に設置し、前記第1の支持基板を、熱膨張係数が10ppm/K以下である、第2の支持基板上に設置し、前記ガラス基板をアニールする工程と、
を備えた、孔を有するガラス基板の製造方法を提供する。
まず、本発明の第1の実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法について、図3〜図4を参照にしながら説明する。第1の実施形態におけるレーザ照射では、使用するレーザは特に限られないが、以下では、ガラス基板の熱的影響が比較的大きなCO2レーザを使用する場合について説明する。
(工程S310)相互に対向する第1および第2の表面を有するガラス基板を準備する工程(ガラス基板準備工程と)、
(工程S320)前記ガラス基板の第1の表面に、CO2レーザを照射することにより、孔を形成する工程(孔形成工程)と、
(工程S330)前記ガラス基板を、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下である熱膨張係数を備えた第1の支持基板の上に設置し、前記第1の支持基板を、熱膨張係数が10ppm/K以下である、第2の支持基板上に設置し、前記ガラス基板をアニールする工程(アニール工程)と、
(工程S340)前記ガラス基板をエッチングする工程(エッチング工程)と、
を有する。
まず、被加工用のガラス基板20が準備される。ガラス基板は相互に対向する第1の表面20bおよび第2の表面20cを有する。
次に、レーザを用いてガラス基板に孔を形成する。孔形成工程には、例えば図4に示すレーザ照射装置を使用できる。図4に示すように、レーザ照射装置400は、ステージ410、レーザ発振器430、集光レンズ440を有する。ガラス基板20は、第2の表面20cをステージの側にして設置される。ガラス基板は、ステージに固定されても良い。固定方法は特に限られないが、冶具などで抑えられても良く、吸着固定または接着固定されても良い。吸着は、例えば真空吸着、または静電吸着等である。
そこで、前記ガラス基板を、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下である熱膨張係数を備えた第1の支持基板の上に設置し、前記第1の支持基板を、熱膨張係数が10ppm/K以下である、第2の支持基板上に設置し、前記ガラス基板をアニールする。
ガラス基板20をアニールすることで、孔22周辺の残留応力を取り除くことができる。孔22周辺の残留応力を取り除くことで、開口部周辺の割れ欠け、クラック発生を抑制することができる。
このようにすることで、孔周辺の残留応力によりエッチングの進行がばらつき、孔内壁が凹凸になることを防ぐことができる。
アニール工程後、ガラス基板20をエッチングしても良い。なお、この工程は必要が無ければ省略されても良い。エッチングすることにより、孔22の内壁を平滑化し、デブリを除去することができる。エッチング時間を調整することで、必要に応じて孔径を拡大することもできる。アニール工程をエッチング工程の前に実施したことにより、エッチングの進行が不均一になることを抑制できる。
次に、本発明の第2の実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法について、図5〜図7を用いて説明する。第2の実施形態は、ガラス基板に与える熱影響が比較的小さなレーザ照射工程を有する場合に有効である。特に、第2の実施形態ではエッチング工程を実施するが、第1の実施形態の工程S340でエッチングする場合に比べ、更に傷を抑制することができる。
(工程S510)相互に対向する第1および第2の表面を有するガラス基板を準備する工程(ガラス基板準備工程と)、
(工程S520)前記ガラス基板の第1の表面に、1100nm以下の波長を有するパルスレーザを照射し、ガラス基板に改質部を形成する工程(レーザ照射工程)と、
(工程S530)前記改質部をエッチングにより除去することで、前記ガラス基板に孔を形成する工程(エッチング工程)と、
(工程S540)前記ガラス基板を、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下である熱膨張係数を備えた第1の支持基板の上に設置し、前記第1の支持基板を、熱膨張係数が10ppm/K以下である、第2の支持基板上に設置し、前記ガラス基板をアニールする工程(アニール工程)と、
を有する。
まず、ガラス基板20が準備される。ガラス基板20は相互に対向する第1の表面20bおよび第2の表面20cを有する。
次に、ガラス基板に1100nm以下の波長を有するパルスレーザを照射することにより、ガラス基板20に改質部21を形成する。例えば、パルスレーザの照射には、例えば、図6に示すようなレーザ照射装置を使用できる。図6に示すように、レーザ照射装置600は、ステージ610、ファンクションジェネレータ620、レーザ発振器630、集光レンズ640を有する。ガラス基板20は、第2の表面20cをステージの側にして設置される。ガラス基板は、ステージに固定されても良い。固定方法は特に限られないが、冶具などで抑えられても良く、吸着固定または接着固定されても良い。吸着は、例えば真空吸着、または静電吸着等である。
次に、改質部21をエッチングにより除去することで、ガラス基板20に孔22を形成、拡大する。
次に、孔22が形成されたガラス基板20をアニールする。従来、短波長のパルスレーザ用いて改質部21を形成する方法では、上述のように熱溶融による孔周辺の残留応力が発生しにくいため、アニールが不要なプロセスとして知られていた。しかし、このプロセスであっても、上述のように、インターポーザ製造過程において導電性材料を孔に充填し熱処理を行う工程で、ガラス基板が熱収縮し、歪むという問題が生じる。そのため、短波長のパルスレーザを用いる方法であっても、ガラス基板をアニールする工程を設けることにより、後の熱処理工程で熱収縮を抑制できる。
本発明体のアニール用ガラス積層体は、図1に示した構成のガラス積層体であり、第1、第2の実施形態におけるアニール工程で用いられる。図1に示すように、孔を有するガラス基板20と、前記ガラス基板の下に設置された第1の支持基板110と、前記第1の支持基板110の下に設置された第2の支持基板120を備え、前記第1の支持基板110は、前記ガラス基板20との熱膨張係数の差が1ppm/K以下の熱膨張係数を備え、前記第2の支持基板120の熱膨張係数は10ppm/K以下である。
前述の第1の実施形態に記載の方法を用いて、以下の手順で孔を有するガラス基板を製造した。
実施例1において得られた孔を有するガラス基板について、エッチング工程を実施する。孔が形成されガラス基板を、フッ酸溶液に浸漬し、エッチングを行う。アニール工程の後にエッチング工程を実施することにより、孔内壁が凸凹になるのを防ぎつつ、孔内壁を平滑化し、孔径を拡大できる。
次に、第2の実施形態に記載の製造方法で、孔を有するガラス基板を製造する方法について説明する。
実施例4では、実施例3と同様にレーザ照射工程により改質部を形成した後、実施例3とは異なりエッチング工程の前にアニール工程を行う。アニール工程は、実施例1と同様の条件下で行う。
次に、比較例について説明する。まず、実施例1と同様のガラス基板を準備し同様のレーザ照射工程を実施することで、ガラス基板に複数の貫通孔を形成した。
20b ガラス基板の第1の表面
20c ガラス基板の第2の表面
21 改質部
22 孔
110 第1の支持基板
110b 第1の支持基板の第1の表面
110c 第1の支持基板の第2の表面
120b 第1の支持基板の第1の表面
120c 第1の支持基板の第2の表面
400 レーザ照射装置
410 ステージ
430 レーザ発振器
435 レーザビーム
440 集光レンズ
445 レーザビーム
600 レーザ照射装置
610 ステージ
620 ファンクションジェネレータ
630 レーザ発振器
635 レーザビーム
640 集光レンズ
645 レーザビーム
Claims (11)
- 相互に対向する第1の表面と第2の表面を有するガラス基板を準備する工程と、
前記ガラス基板にレーザを用いて孔を形成する工程と、
前記ガラス基板を、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下である熱膨張係数を備えた第1の支持基板の上に設置し、前記第1の支持基板を、熱膨張係数が10ppm/K以下である、第2の支持基板上に設置し、前記ガラス基板をアニールする工程と、
を備えた、孔を有するガラス基板の製造方法。 - 前記ガラス基板にレーザを用いて孔を形成する工程は、
前記ガラス基板の前記第1の表面に、レーザを照射することにより、前記ガラス基板に孔を形成する、請求項1に記載の孔を有するガラス基板の製造方法。 - 前記アニールする工程の後、前記ガラス基板をエッチングする工程を有する、請求項2に記載の孔を有するガラス基板の製造方法。
- 前記孔を形成する工程の後、前記アニールする工程の前において、前記ガラス基板の、前記孔の周辺の残留応力が、50MPa以上である、請求項2又は3に記載の孔を有するガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板にレーザを用いて孔を形成する工程は、
前記ガラス基板の前記第1の表面に、1100nm以下の波長を有するパルスレーザを照射し、前記ガラス基板に改質部を形成する工程と、
前記改質部をエッチングにより除去することで、前記ガラス基板に孔を形成する工程を含む、請求項1に記載の孔を有するガラス基板の製造方法。 - 前記孔を形成する工程の後、前記アニールする工程の前において、前記ガラス基板の、前記孔の周辺の残留応力が、30MPa以下である、請求項5に記載の孔を有するガラス基板の製造方法。
- 前記第1の支持基板の、前記ガラス基板と接する第1の表面の、算術平均粗さRaが0.1μm以上、2.0μm以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記第1の支持基板は、前記ガラス基板より大きく、前記第2の支持基板は、前記第1の支持基板より大きいことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記第2の支持基板の、前記第1の支持基板と接する第1の表面の、平面度が600μm以下である、請求項1〜8のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記第1の支持基板は、前記ガラス基板と同組成のガラスである、請求項1〜9のいずれか一つに記載の製造方法。
- 孔を有するガラス基板と、
前記ガラス基板の下に設置された第1の支持基板と、
前記第1の支持基板の下に設置された第2の支持基板を備え、
前記第1の支持基板は、前記ガラス基板との熱膨張係数の差が1ppm/K以下の熱膨張係数を備え、
前記第2の支持基板の熱膨張係数は10ppm/K以下である、アニール用ガラス積層体。
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