JP2022077918A - 貫通孔形成方法及び貫通孔を備える物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工部材としての物品をエッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングを可能として、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる貫通孔形成方法を提供する。【解決手段】超短パルスレーザー光を集光レンズを介して前記物品の前記貫通孔形成位置に照射することによって前記物品の一方の面から他方の面に達する改質層を形成する改質層形成工程（ステップＳＴ１）と、改質層が形成される際に改質層に沿って多段に生じたクラックを熱処理によって溶着させる熱処理工程（ステップＳＴ２）と、熱処理工程によってクラックが溶着された状態の物品をエッチングして、貫通孔形成位置に貫通孔を形成するエッチング工程（ステップＳＴ３）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工部材としての物品に貫通孔を形成する貫通孔形成方法及び貫通孔を備える物品の製造方法に関する。

板状基板の表面及び裏面に形成されている配線パターンの導通をとるための貫通電極が形成されているインターポーザーは、電子部品を高密度で実装可能であることから、電子機器において広く使用されている。インターポーザーの材料としては、ガラス、エポキシ樹脂、シリコンなどを例示できるが、これらの中でも、特に、ガラスは高周波特性に優れ、また、平面度が高い、反りが少ない、大面積での加工が可能、安価に大量生産が可能といった利点があることに加え、配線パターンを形成するためのフォトリソグラフィ技術も確立されていることからインターポーザーとして優れた材料であるとされている。

ガラスを用いてインターポーザーを作成するには、平板状のガラス基板に例えば１５０μｍ以下といった微細な貫通孔（ＴＧＶ：Through Glass Vias）を多数形成する必要がある。このような貫通孔を形成するにはレーザー光を使用することが一般であり、従来、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載されている貫通孔形成方法は、ピコ秒からナノ秒といったパルス幅を有するパルスレーザー光をガラス基板に照射することにより、局所的な破壊を生じさせてフィラメント状のチャネル（改質層と考えられる。）を形成し、その後、フィラメント状のチャネルの箇所を、対をなす電極で挟んで、当該対をなす電極に高電圧を印加することによって、当該フィラメント状のチャネルを所望とする孔径まで拡大する。ここで、対をなす電極は、例えば、３個の上側電極と３個の下側電極によって構成されており、上側電極のうちの１つの電極と下側電極のうちの１つの電極が必ず対をなすようにして、３個の上側電極と３個の下側電極が輪番でオンするようになっている。

特許文献１に記載の貫通孔形成方法においては、フィラメント状のチャネル（改質層）を所望とする孔径に拡大させるための装置として、複数対の電極と、当該複数の電極を制御する制御装置とを必要とし、上述したように、上側電極のうちの１つの電極と下側電極のうちの１つの電極が必ず対をなすようにして、３個の上側電極と３個の下側電極が輪番でオンさせるといった電気的な制御を行う必要がある。また、加工対象となるガラス基板を上側電極と下側電極との間に１枚１枚セットする必要があることから大量生産向きとはいえない。

ところで、特許文献１に記載の孔形成方法においては、ピコ秒からナノ秒といったパルス持続時間（パルス幅）を有するパルスレーザー光を用いて改質層を形成するようにしているが、パルスレーザー光の照射により発生する熱をより一層抑制するためには、さらに短いパルス幅を有するパルスレーザー光（例えば、フェムト秒パルスレーザー光）を用いることが好ましい。

フェムト秒パルスレーザー光はピコ秒パルスレーザー光とともに超短パルスレーザー光と呼ばれており、物品に対して熱によるダメージを与えにくくすることができる。このような超短パルスレーザー光を用いて、物品として例えばガラス基板に改質層を形成すると、短時間で改質層の形成が可能となることから、ガラス基板に与える熱の影響を抑制できる。その一方で、大きなエネルギーが短時間に与えられることによるストレスによって、改質層に沿ってクラック（crack）が多段に生じてしまうといった課題もある。

また、改質層が形成されている箇所に所望とする孔を形成する手段としては特許文献１に記載されている孔形成方法のように、対をなす電極に高電圧を印加するといった方法も一例ではあるが、より、簡素な方法でかつ大量生産が可能な方法として、フッ酸（フッ酸を含む酸）によるエッチングを採用することがなされている。

特表２０１３－５３４８６８号公報

しかしながら、ガラス基板をフッ酸によるエッチングによって貫通孔を形成しようとすると、フッ酸がクラック内に浸み込んでしまい、エッチングによって形成される貫通孔の開口の平面形状が円形とならない場合もあるといった課題が生じる。なお、以下の説明において、貫通孔の開口の平面形状を説明する場合には、例えば、「貫通孔の開口が円形」というように「平面形状」を省略して表記する。

図１０は、改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じているガラス基板１０に貫通孔３０を形成する例を説明する図である。図１０（ａ）は改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じているガラス基板１０の一方の面１０ａ（表面１０ａと表記する場合もある。）を写真で示す図である。当該図１０（ａ）は改質層２０に沿って多段に生じているクラックＣｒを合成して示している。また、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のａ－ａ矢視断面を写真で示す図であり、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）を模式的に示す図であり、図１０（ｄ）は図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のガラス基板１０をフッ酸でエッチングした場合に形成される貫通孔（ＴＧＶ）３０の開口を模式的に示す図である。なお、図１０においては、１つの改質層２０のみが示されているが、インターポーザーの場合には、多数の改質層２０が近接した状態で形成されている。

改質層２０にクラックＣｒが多段に生じているガラス基板１０（図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）参照。）をフッ酸によってエッチングすると、毛細管現象によってフッ酸がクラックＣｒ内に素早く浸み込んでしまい、エッチングによって形成される貫通孔の開口が円形とはならず、楕円形となったり、歪んだループ形状となったりしてしまう。

図１０（ｄ）において、破線で示す貫通孔３０は、改質層２０に対応した所望とする円形の開口を有する貫通孔を示しており、実線で示す貫通孔３０’は、開口が楕円形となっている貫通孔を示している。この場合、開口が楕円形となっている貫通孔３０’の開口のサイズは、所望とする円形の開口を有する貫通孔３０の開口のサイズよりも大きくなってしまうこととなる。

図１１は、開口が楕円形となっている貫通孔３０’が形成されている状態で配線パターンを形成した場合の問題を説明するために示す図である。図１１（ａ）は所望とする円形の開口を有する貫通孔３０（貫通孔３１，３２とする。）にランドＲ１，Ｒ２が形成されているガラス基板１０の表面１０ａ側の平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のｂ－ｂ矢視断面である。また、図１１（ｃ）は開口が楕円形となっている２つの貫通孔３０’（貫通孔３１’，３２’とする。）の開口にランドＲ１’，Ｒ２’が形成されているガラス基板１０における表面１０ａ側の平面図である。

図１１（ｃ）に示すように、開口が楕円形となっている貫通孔３１’，３２’の開口のサイズが、所望とする円形の開口を有する貫通孔３１，３２（図１１（ａ）参照。）の開口のサイズよりも大きいと、配線パターンＰを形成した場合においては、開口が楕円形となっている貫通孔３１’，３２’の開口に形成されるランドＲ１’，Ｒ２’は、所望とする円形の開口を有する貫通孔３１，３２の開口に形成されるランドＲ１，Ｒ２よりも大きくならざるを得ない。このため、配線パターンＰが密の状態で配設されている場合においては、ランドＲ１’，Ｒ２’と近隣の配線パターンＰとに短絡部Ｓが生じてしまうといった問題が生じる（図１１（ｃ）参照。）。また、図示しないが、多数のランドが密に配設されている場合にも、隣り合うランド同士に短絡部が生じてしまうといった問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超短パルスレーザー光により被加工部材としての物品に改質層を形成したのちにエッチングして貫通孔を形成する貫通孔形成方法において、エッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングを可能として、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる貫通孔形成方法を提供することを目的とするとともに、所望とする円形の開口を有する貫通孔が形成された物品を製造することができる貫通孔を備える物品の製造方法を提供することを目的とする。

［１］本発明の貫通孔形成方法は、被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、超短パルスレーザー光を集光レンズを介して前記物品の前記貫通孔形成位置に照射することによって前記物品の一方の面から他方の面に達する改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層が形成される際に前記改質層に沿って多段に生じたクラックを熱処理によって溶着させる熱処理工程と、前記熱処理工程によって前記クラックが溶着された状態の前記物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とする。

［２］本発明の貫通孔形成方法においては、前記物品は、板状のガラス基板であることが好ましい。

［３］本発明の貫通孔形成方法においては、前記超短パルスレーザー光は、フェムト秒パルスレーザー光又はピコ秒パルスレーザー光であることが好ましい。

［４］本発明の貫通孔形成方法において、前記熱処理工程には、前記改質層に沿って多段に生じたクラックを包含できる範囲を前記物品における熱処理範囲として設定する工程と、前記熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を前記物品の一方の面から他方の面までの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックを、前記物品の一方の面から他方の面までの間において溶着させる工程と、が含まれており、前記エッチング工程は、前記改質層に沿って多段に生じたクラックが前記物品の一方の面から他方の面までの間において溶着された前記物品を所定のエッチング量でエッチングすることが好ましい。

［５］本発明の貫通孔形成方法においては、前記熱処理工程には、前記改質層に沿って多段に生じたクラックを包含できる範囲を前記物品における熱処理範囲として設定する工程と、当該熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を、前記物品の一方の面から第１熱処理深さまでの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックのうちの前記一方の面から前記第１熱処理深さまでの間に存在する前記クラックを溶着させて第１溶着層を形成する工程と、前記熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を、前記物品の他方の面から前記第１溶着層に達しない第２熱処理深さまでの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックのうちの前記他方の面から前記第２熱処理深さまでの間に存在する前記クラックを溶着させて第２溶着層を形成する工程と、が含まれており、前記エッチング工程は、前記第１溶着層及び前記第２溶着層が形成された前記物品の前記一方の面から前記第１熱処理深さに達しない所定深さ、及び、前記他方の面から前記第２熱処理深さに達しない所定深さをそれぞれエッチング可能なエッチング量で前記物品をエッチングすることも好ましい。

［６］本発明の貫通孔形成方法においては、前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光は、ナノ秒パルスレーザー光であることが好ましい。

［７］本発明の貫通孔形成方法においては、前記エネルギーは、パルス幅及び／又は印加エネルギーでコントロールされることが好ましい。

［８］本発明の貫通孔形成方法は、前記熱処理工程は、溶着炉により、前記物品の歪点又は軟化点以上の温度でアニール処理して前記クラックを溶着させることも好ましい。

［９］本発明の貫通孔形成方法は、被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、超短パルスレーザー光を前記物品の前記貫通孔形成位置に照射するレンズとしてアキシコンレンズを用い、当該アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームのセントラルローブを前記貫通孔形成位置に集光させるとともに、前記ベッセルビームのサイドローブを前記貫通孔形成位置の外周領域に集光させて、前記セントラルローブによって前記物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、前記サイドローブによって、前記セントラルローブによる改質層の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層を前記貫通孔形成位置の外周領域に形成する改質層形成工程と、前記改質層形成工程によって前記改質層の形成がなされるとともに、前記クラックの発生を抑制するための第２改質層が前記貫通孔形成位置の外周領域に形成された前物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とする。

なお、当該［９］に記載の本発明の貫通孔形成方法においても、上述の［２］及び［３］に記載の各特徴を有することが好ましい。

［１０］本発明の貫通孔を備える物品の製造方法は、被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成することによって貫通孔を備える物品を製造するための貫通孔を備える物品の製造方法であって、超短パルスレーザー光を集光レンズを介して前記物品の貫通孔形成位置に照射することによって前記物品の一方の面から他方の面に達する改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層が形成される際に前記改質層に沿って多段に生じたクラックを熱処理によって溶着させる熱処理工程と、前記熱処理工程によって前記クラックが溶着された状態の前記物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とする。

なお、当該［１０］に記載の本発明の貫通孔を備える物品の製造方法においても、上述の［２］～［８］に記載の各特徴を有することが好ましい。

［１１］本発明の貫通孔を備える物品の製造方法は、被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成することによって貫通孔を備える物品を製造するための貫通孔を備える物品の製造方法であって、超短パルスレーザー光を前記物品の前記貫通孔形成位置に照射するレンズとしてアキシコンレンズを用い、当該アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームのセントラルローブを前記貫通孔形成位置に集光させるとともに、前記ベッセルビームのサイドローブを前記貫通孔形成位置の外周領域に集光させて、前記セントラルローブによって前記物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、前記サイドローブによって、前記セントラルローブによる改質層の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層を前記貫通孔形成位置の外周領域に形成する改質層形成工程と、前記改質層形成工程によって前記改質層の形成がなされるとともに、前記クラックの発生を抑制するための第２改質層が前記貫通孔形成位置の外周領域に形成された前物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とする。

なお、当該［１１］に記載の本発明の貫通孔を備える物品の製造方法においても、上述の［２］及び［３］に記載の各特徴を有することが好ましい。

本発明の貫通孔形成方法（[１] ]に記載の貫通孔形成方法）は、超短パルスレーザー光によって改質層を形成する際に、改質層に沿って多段に発生したクラックを熱処理により溶着させたのちにエッチングして貫通孔を形成するようにしている。これにより、 [１] に記載の貫通孔形成方法によれば、被加工部材としての物品をエッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングがなされるため、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる。

また、本発明の貫通孔形成方法（[９] ]に記載の貫通孔形成方法）は、ベッセルビームのセントラルローブによって物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、サイドローブによって、クラックの発生を抑制するための第２改質層を貫通孔形成位置の外周領域に形成するようにしている。これにより、[９] に記載の貫通孔形成方法によれば、被加工部材としての物品をエッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングがなされるため、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる。

また、本発明の貫通孔を備える物品の製造方法（［１０］に記載の貫通孔を備える物品の製造方法）は、超短パルスレーザー光によって改質層を形成する際に、改質層に沿って多段に発生したクラックを熱処理により溶着させたのちにエッチングして貫通孔を形成するようにしている。これにより、［１０］に記載の貫通孔を備える物品の製造方法によれば、被加工部材としての物品をエッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングがなされるため、所望とする円形の開口を有する貫通孔が形成された物品を製造できる。

また、本発明の貫通孔を備える物品の製造方法（[１１] ]に記載の貫通孔を備える物品の製造方法）は、ベッセルビームのセントラルローブによって物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、サイドローブによって、クラックの発生を抑制するための第２改質層を貫通孔形成位置の外周領域に形成するようにしている。これにより、[１１] に記載の貫通孔を備える物品の製造方法によれば、被加工部材としての物品をエッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングがなされるため、所望とする円形の開口を有する貫通孔が形成された物品を製造することができる。

このように、本発明の貫通孔形成方法及び貫通孔を備える物品の製造方法によれば、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができるため、貫通孔に配線パターンのランドを形成したときに、当該ランドが必要以上に大きなサイズとなってしまうことを防止できる。これによって、ランドと当該ランドに近接した配線パターンとの短絡及び近接したランド同士の短絡を確実に防止できる。

実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法における各工程を説明するフローチャートである。 実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法においてガラス基板１０に改質層を形成する際に用いられるレーザー加工装置１００Ａの一例を模式的に示す図である。 実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法における熱処理工程を説明するために示す図である。 実施形態１に係る貫通孔形成方法によって形成された貫通孔３０及び実施形態１に係る貫通孔を有する物品の製造方法によって製造された貫通孔３０を備える物品１０Ａをそれぞれ説明するための図である。 図４に示すガラス基板１０に配線パターンを形成した場合の一例を示す図である。 実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態２に係る貫通孔形成方法によって形成された貫通孔３０及び実施形態２に係る貫通孔を有する物品の製造方法によって製造された貫通孔３０を備える物品１０Ｂをそれぞれ説明するための図である。 アキシコンレンズについて概略的に説明するために示す図である。 実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法における改質層形成工程を説明するために示す図である。 改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じているガラス基板１０に貫通孔３０を形成する例を説明する図である。 楕円形の開口を有する貫通孔３０’が形成されている状態で配線パターンを形成した場合の問題を説明するために示す図である。

以下、本発明の各実施形態について説明する。

[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法の各工程を説明するフローチャートである。
図２は、実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法においてガラス基板１０に改質層を形成する際に用いられるレーザー加工装置１００Ａの一例を模式的に示す図である。

まず、図２に示すレーザー加工装置１００Ａの基本的な構成について説明する。レーザー加工装置１００Ａは、図２に示すように、図示しないテーブルに載置された物品としてのガラス基板１０にレーザー光を照射するレーザー発振器１２０と、レーザー発振器１２０から照射されるレーザー光をガラス基板１０の照射位置に導く導光光学系１３０とを有している。

物品としてのガラス基板１０は、平板状をなしており、図示しないテーブルによってｘ軸とｙ軸とで形成されるｘｙ平面上で移動と、ｚ軸に沿った移動とが可能となっている。そして、テーブルをｘｙ平面上で移動制御することによって、ガラス基板１０のｘｙ平面上におけるレーザー光の照射位置を設定することができる。また、テーブルをｚ軸方向に移動制御することよってガラス基板１０の厚み方向（深さ方向）におけるレーザー光の集光位置を設定することができる。

レーザー発振器１２０は、超短パルスレーザー光を発振するレーザー発振器（フェムト秒パルスレーザー発振器又はピコ秒パルスレーザー発振器）であり、波長は８００ｎｍ～２０００ｎｍのレーザー光を出力する。例えば、ＲＡＹＤＩＡＮＣＥ社製のＲシリーズ発振器（波長１５５３ｎｍ、出力１０ｗ～１５ｗ、パルス幅５００ｆｓｅｃ～８００ｆｓｅｃ）、ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製のＭｏｎａｃｏシリーズ発振器（波長１０３５ｎｍ、出力２０ｗ～４０ｗ、パルス幅４００ｆｓｅｃ～１０ｐｓｅｃ）、ＴＲＵＭＰＦ社製のＴｒｕＭｉｃｒｏシリーズ発振器（波長１０３０ｎｍ、出力１０Ｗ～５０Ｗ、パルス幅４００ｆｓｅｃ～２０ｐｓｅｃ）などを使用することができる。ここでは、パルス幅が５００ｆｓｅｃ～８００ｆｓｅｃのフェムト秒パルスレーザー光を使用するものとし、当該フェムト秒パルスレーザー光は、波長１５５２ｎｍ、ビーム径３ｍｍ～６ｍｍ、平均出力１０ｗ～１５ｗであるとする。

導光光学系１３０は、ミラー１３１、凸レンズなどで構成される集光レンズ１３２及び収差制御板１３３を有し、レーザー発振器１２０から発せられるレーザー光をミラー１３１で９０度の角度で反射させて、９０度に反射したレーザー光の光軸が集光レンズ１３２、収差制御板１３３を介してガラス基板１０に垂直に照射するように設定されている。収差制御板１３３は、集光レンズ１３２を通過したレーザー光に収差を与えて焦点深度を伸ばして、ガラス基板１０に形成する改質層のｚ軸方向の長さＬ１を制御する機能を有している。なお、図２において、レーザー発振器１２０及び導光光学系１３０を含めてレーザー照射ユニット１５０とする。

改質層２０の長さ及び径などのサイズは、レーザー光のガラス基板１０内での集光の状態により決まる。具体的には、改質層２０のｚ軸方向（ガラス基板１０の厚み方向）の長さＬ１は、この場合、収差制御板１３３の厚みを適宜設定することによりコントロール可能である。また、改質層２０のｚ軸方向の位置は、レーザー照射ユニット１５０の高さ（ｚ軸方向の位置）を調整することによって設定することができ、また、図示しないテーブルの高さを調整することによっても変更できる。なお、ここでは、収差制御板１３３とガラス基板１０との間の距離を、レーザー高さとする。

ガラス基板１０に照射されたレーザー光は、当該レーザー光の振動エネルギーを熱エネルギーに変えて、ガラス基板１０に例えば図１０に示したような改質層２０を形成する。ここでは、レーザー光はフェムト秒パルスレーザー光であるため、熱伝導が抑制された非熱加工による改質層２０の形成が可能となる。

なお、図１による説明においては、１つの改質層２０の形成について示されているが、多数の改質層を連続的に形成することも可能である。この場合、ガラス基板１０を一方向（例えばｘ方向）に所定ピッチで移動させながらレーザー光を照射すれば、多数の改質層を連続的に形成できる。レーザー光の照射ピッチは、レーザー発振器１２０の発振周波数とガラス基板１０の移動速度とによって任意に設定できる。例えば、発振周波数を１００Ｈｚ、ガラス基板１０の移動速度を５０ｍｍ／ｓｅｃとすれば、５００μｍのピッチで改質層を形成できる。また、発振周波数又はガラス基板の移動速度をそれぞれ変えながら照射すれば、等ピッチではなく任意のピッチで改質層を形成できる。

ここで、超短パルスレーザー光によって改質層を形成すると、大きなエネルギーで短時間に改質層を形成することができるが、そのときの急激な熱膨張及び冷却時のストレスによって、クラックＣｒ（例えば図１０参照。）が発生してしまい、クラックＣｒが存在した状態で、フッ酸によるエッチングを行うと、エッチングによって形成される貫通孔の開口の平面形状が円形とはならずに、例えば楕円形となってしまうといった課題があることは前述した通りである。このような課題を解決するための貫通孔形成方法について以下に説明する。

実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法の工程は、図１に示すように、被過去部材としての物品１０（ガラス基板１０とする。）の貫通孔形成位置に改質層２０を形成する改質層形成工程（ステップＳＴ１）と、改質層２０が形成される際に当該改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒを熱処理によって溶着させる熱処理工程（ステップＳＴ２）と、熱処理工程（ステップＳＴ２）によってクラックＣｒが溶着されたガラス基板１０をエッチングして、貫通孔形成位置（改質層が形成されている位置）に貫通孔（ＴＧＶ）を形成するエッチング工程（ステップＳＴ３）と、を有している。なお、「貫通孔形成位置」を指し示す符号は各図において示されていないが、改質層２０が示されている各図においては、当該改質層２０が示されている位置が「貫通孔形成位置」である。このことは他の実施形態においても同様である。

改質層形成工程（ステップＳＴ１）は、図２に示したレーザー加工装置１００Ａによって、超短パルスレーザー光を集光レンズ１３２を介してガラス基板１０の貫通孔形成位置に照射する。このとき、改質層２０のｚ軸方向の長さＬ１は 、収差制御板１３３の厚みを適宜設定することによりコントロール可能であり、ここでは、ガラス基板１０の一方の面すなわち表面１０ａから他方の面すなわち裏面１０ｂに達する改質層２０を形成する。

続いて、クラックＣｒを溶着するための熱処理工程について説明する。実施形態１においては、クラックＣｒの溶着が可能なエネルギーを有するレーザー光（第２レーザー光とする。）を、クラックＣｒを包含する範囲を熱処理範囲として照射する。ここで、クラックＣｒの溶着が可能なエネルギーは、パルスレーザー光のパルス幅及び／又は印加エネルギーによってコントロールすることができる。このように、パルスレーザー光のパルス幅及び／又は印加エネルギーによってコントロールすることにより、クラックＣｒを適切に溶着することができる。なお、クラックＣｒの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光としては、例えば、ナノ秒パルスレーザー光を用いることができる。このようなレーザー光としては、ＹＡＧレーザー光を例示できる。また、このとき用いるレーザー光は、クラックＣｒを溶着できるエネルギーを有していればよいため、連続波ＣＷ（Continuous Wave）タイプのレーザー光であってもよい。

図３は、実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法における熱処理工程を説明するために示す図である。図３（ａ）は改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じているガラス基板１０の表面１０ａを写真で示す図であり、これは、前述した図１０（ａ）と同じものであり、改質層２０に沿って多段に生じているクラックＣｒを合成して示している。なお、図３（ａ）において破線枠Ａで囲まれる範囲は熱処理範囲Ａを示しており、当該熱処理範囲Ａについては後述する。また、図３（ｂ）は改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じている様子を模式的に示す図であり、これは、前述した図１０（ｃ）と同じ図である。図３（ｃ）は、一部のクラックＣｒを拡大して模式的に示す図である。また、図３（ｄ）はクラックＣｒを包含する範囲を熱処理範囲Ａとして熱処理（溶着）を行った状態を模式的に示す図である。

クラックＣｒは、図３（ｃ）の模式図に示すように、改質層２０（径Φ１を２μｍ～５μｍとしている。）を中心に、例えば、放射状に複数方向（図３（ｃ）において２方向）に発生しており、図３（ｃ）に示す例においては、当該クラックＣｒの長さ（改質層２０を挟んだ長さ）Ｌ２は約２０数μｍ程度であるとする。

実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法における熱処理工程（ステップＳＴ２）には、下記に示すような工程が含まれている。
すなわち、改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒを包含できる平面的な範囲（図３（ａ）の破線枠Ａで示す範囲）をガラス基板１０における熱処理範囲Ａとして設定する工程と、熱処理範囲Ａを照射範囲として、クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光をガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に集光させて照射し、改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒを、ガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間において溶着させる工程と、が含まれている。

改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒを溶着させる工程は、例えば、ＹＡＧレーザー光などのナノ秒パルスレーザー光を熱処理範囲Ａを照射範囲として、ガラス基板１０表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に集光させて照射する。これにより、改質層２０に沿って多段に形成される各クラックＣｒが溶着される。図３（ｄ）は熱処理工程（ステップＳＴ２）による熱処理を行った状態を模式的に示す図であり、薄い灰色で塗りつぶした領域が熱処理を行った領域である。なお、上述したように、このとき用いるレーザー光は、クラックＣｒを溶着できるエネルギーを有していればよいため、連続波ＣＷ（Continuous Wave）タイプのレーザー光であってもよい。

このような熱処理工程（ステップＳＴ２）を行った後にフッ酸によるエッチング工程（ステップＳＴ３）を行う。エッチング工程は、改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒがガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間において溶着されたガラス基板１０を所定のエッチング量でエッチングする。このようなエッチング工程を行う際には、クラックＣｒはすでに溶着された状態となっているため、フッ酸がクラック内に侵み込むことを抑制できる。これにより、エッチング工程によって形成される貫通孔３０は、ほぼ円筒形状となり、当該貫通孔３０の開口（ガラス基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂの各開口）を円形とすることができる。

ところで、エッチングがなされる際には、フッ酸を含むエッチング液によりガラス基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂを腐食させてガラス基板を薄板化するエッチングがなされるとともに、改質層２０にエッチング液が浸み込むことにより改質層２０を腐食させるエッチングがなされる。

なお、改質層２０にエッチング液が浸み込むことにより改質層２０を腐食させるエッチングがなされる際には、ガラス基板１０の厚み方向（ｚ軸方向）にエッチングが進む異方性エッチングと、改質層２０からガラス基板１０の横方向（ｘｙ平面に沿った方向）にもエッチングが進む等方性エッチングとがなされる。このとき、等方性エッチングと異方性エッチングとのエッチングレートの差によって、貫通孔の中央部付近の径が、貫通孔の開口の径よりも小さくなる傾向にある。このため、貫通孔の中央部付近の径を所望とする径（Φ１とする。）とするには、より多くのエッチング量（エッチング時間ともいえる）でエッチングを施す必要があり、その分だけ、開口の径が中心部付近の径よりも大きくなる。

図４は、実施形態１に係る貫通孔形成方法によって形成された貫通孔３０及び実施形態１に係る貫通孔を有する物品の製造方法によって製造された貫通孔３０を備える物品１０Ａをそれぞれ説明するための図である。図４においては、貫通孔３０は２個の貫通孔（貫通孔３１，３２とする。）が並んで存在している状態が示されている。また、貫通孔３０を備える物品１０Ａは、その一部が示されている。なお、「貫通孔３０を備える物品１０Ａ」は、この場合、ガラス基板１０に貫通孔３０が形成されたものであるため、「貫通孔３０を備えるガラス基板１０Ａ」として説明する。また、図４において、図４（ａ）は貫通孔３０を備えるガラス基板１０Ａの平面（表面１０ａ）を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ－ｂ矢視断面図である。なお、図４は図３に示すガラス基板１０に対して各部のサイズなどが同じ基準で描かれているものではない。

図４に示すように、貫通孔３０（２つの貫通孔３１，３２）の開口はそれぞれ円形となり（図４（ａ）参照。）、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる。但し、ガラス基板１０の厚み方向の中央部付近の径Φ１に比べて、表面１０ａ及び裏面１０ｂのそれぞれの開口の径Φ２がやや大きくなり、貫通孔３０の断面（貫通孔の中心軸Ｏｚに沿った断面）がテーパー形状となる傾向にある（図４（ｂ）参照。）。

一方、当該貫通孔３０（２つの貫通孔３１，３２）のそれぞれ開口のサイズは、クラックＣｒが存在した状態でエッチングされることによって形成された貫通孔（例えば、図１１（ｃ）に示す開口が楕円形となっている貫通孔３０’）の開口に比べれば小さいものとなる。これにより、図４に示す貫通孔３０（２つの貫通孔３１，３２）の開口に配線パターンのランドを形成した場合においては、ランドを必要以上に大きくしないで済む。なお、図４に示すガラス基板１０の厚みｔ２は、エッチング工程による薄板化された後の厚みを示しており、エッチング工程前の厚みｔ１よりも多少薄くなっている。

図５は、図４（ａ）に示す貫通孔３０を備えるガラス基板１０Ａに配線パターンを形成した場合の一例を示す図である。図４によって説明したように、貫通孔３０の開口の径Φ２が貫通孔の中央部付近の径Φ１よりも多少大きくなったとしても、当該貫通孔３０の開口の径は、クラックＣｒの影響を受けて楕円形となった場合（例えば図１１（ｄ）参照。）に比べて、必要以上に大きくはならない。このため、図５に示すように、当該貫通孔３１，３２の開口に配線パターンＰのランドＲ１，Ｒ２が形成された場合においては、当該ランドＲ１，Ｒ２が近接する配線パターンＰに接触してしまったり、ランドＲ１，Ｒ２同士が接触してしまったりすることがなくなる。

［実施形態２］
前述の実施形態１に係る貫通孔形成方法及び実施形態１に係る貫通孔を備える物品の製造方法においては、熱処理工程（図１のステップＳＴ２）は、ＹＡＧレーザー光などのナノ秒パルスレーザー光を、ガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に集光させて照射することによって、改質層２０に沿って多段に存在するクラックＣｒ全体に対して熱処理するようにした。

これに対して、実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法においては、熱処理工程は、ガラス基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂからそれぞれ所定の深さまでを熱処理する。なお、実施形態２に係る貫通孔形成方法の各工程及び貫通孔を備える物品の製造方法を説明する際にも、図１に示すフローチャートを用いることとする。ここで、改質層形成工程（ステップＳＴ１）は実施形態１に係る貫通孔形成方法における改質層形成工程と同じであるため、改質層形成工程についての説明は省略し、熱処理工程（ステップＳＴ２）及びエッチング工程（ステップＳＴ３）について説明を行う。

図６は、実施形態２に係る物品の貫通孔形成方及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法法を説明するために示す図である。図６（ａ）は改質層形成工程（ステップＳＴ３）により、改質層２０に沿ってクラックＣｒが多段に生じている様子を模式的に示す図であり、前述した図３（ｂ）と同じ状態を示している。また、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すガラス基板１０の表面１０ａから所定の深さｄ１及び裏面１０ｂから所定の深さｄ２までを、熱処理工程（ステップＳＴ２）による熱処理（溶着）を行った状態を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は熱処理工程（ステップＳＴ２）の後にエッチング工程（ステップＳＴ３）を行った状態を示す図である。

実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法における熱処理工程（ステップＳＴ２）には、下記に示すような工程が含まれている。
すなわち、熱処理工程（ステップＳＴ２）は、改質層２０に沿って多段に生じたクラックを包含できる範囲をガラス基板１０における熱処理範囲Ａ（図３（ａ）参照。）として設定する工程と、当該熱処理範囲Ａを照射範囲としてクラックＣｒの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光（例えば、ＹＡＧレーザー光などのナノ秒パルスレーザー光）を、ガラス基板１０の表面１０ａから第１熱処理深さｄ１までの間に集光させて照射し、改質層２０に沿って多段に生じたクラックのうちの表面１０ａから第１熱処理深さｄ１までの間に存在するクラックＣｒを溶着させて第１溶着層１１を形成する工程と、熱処理範囲Ａを照射範囲としてクラックＣｒの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光（例えば、ＹＡＧレーザー光などのナノ秒パルスレーザー光）を、ガラス基板１０の裏面１０ｂから第２熱処理深さｄ２までの間に集光させて照射し、改質層２０に沿って多段に生じたクラックのうちの裏面１０ｂから第２熱処理深さｄ２までの間に存在するクラックＣｒを溶着させて第２溶着層１２を形成する工程と、が含まれている。ここで、第２熱処理深さｄ２は第１熱処理深さｄ１に達しない深さである。

なお、実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法における熱処理工程においても、第２レーザー光はクラックＣｒを溶着できるエネルギーを有していればよいため、連続波ＣＷ（Continuous Wave）タイプのレーザー光であってもよい。

図６（ｂ）において、薄い灰色で示した領域が第１溶着層１１及び第２溶着層１２であり、第１溶着層１１及び第２溶着層１２を形成することによって、第１溶着層１１と第２溶着層１２との間には、クラックＣｒが溶着されない非溶着層１３が形成される。すなわち、非溶着層１３に存在するクラックＣｒ（第１熱処理深さｄ１と第２熱処理深さｄ１との間に存在するクラックＣｒ）は、熱処理がなされないこととなる。なお、非溶着層１３に存在するクラックＣｒを非溶着クラックＣｒとする。

ここで、第１熱処理深さｄ１と第２熱処理深さｄ２は、は、同じ（ｄ１＝ｄ２）であってもよく、また、ｄ１≒ｄ２であってもよい。なお、図６（ｂ）においては、熱処理の深さｄ１と第２熱処理深さｄ２は同じ（ｄ１＝ｄ２）とした場合を例示している。また、熱処理の深さｄ１及び第２熱処理深さｄ２は任意に設定可能であり、図６（ｂ）に示す領域よりも浅くしてもよく、また、深くしてもよい。

このようにして、熱処理工程が終了すると、熱処理工程が終了したガラス基板１０に対してエッチング工程（ステップＳＴ３）を行う。実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法におけるエッチング工程は、第１溶着層１１及び第２溶着層１２が形成されたガラス基板１０の表面１０ａから第１熱処理深さｄ１に達しない所定深さ、及び、裏面１０ｂから第２熱処理深さｄ２に達しない所定深さをそれぞれエッチング可能なエッチング量ｄ３でガラス基板１０をエッチングする。

このようなエッチングが行われることによって、ガラス基板１０はエッチング量ｄ３だけ薄板化され、薄板化されたガラス基板１０の厚みをｔ３とする（図６（ｃ）参照。）。ここで、当該エッチング量ｄ３は、ｄ３＜ｄ１，ｄ２である。また、同時に、フッ酸を含むエッチング液が浸み込むことにより改質層２０を腐食させる。

改質層２０にエッチング液が浸み込む際には、ガラス基板１０の厚み方向（ｚ軸方向）にエッチングが進む異方性エッチングと、改質層２０からガラス基板１０の横方向（ｘｙ平面に沿った方向）にもエッチングが進む等方性エッチングとがなされる。このとき、等方性エッチングと異方性エッチングとのエッチングレートの差によって、貫通孔の開口が大きくなるが、エッチングが第１溶着層１１及び第２溶着層１２を超えて非溶着層１３に達すると、当該非溶着層１３に存在する非溶着クラックＣｒは溶着されていないため、フッ酸が素早く非溶着クラックＣｒに浸み込んで、当該非溶着クラックＣｒが延びている方向（主にｘｙ平面に沿った方向）にエッチングが進む。このため、非溶着層１３においては、貫通孔３０の内周面には径が大きい広がり部が生じることとなる。

上述したように、実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法においても、等方エッチングの影響によって貫通孔３０の開口は径が大きくなるが、これは、エッチング量ｄ３をｄ３＜ｄ１，ｄ２の範囲で、適宜、コントロールすることによって、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる。

すなわち、エッチング量ｄ３をｄ３＜ｄ１，ｄ２の範囲で、より大きく設定すれば、等方性エッチングの影響をより大きく受けるため、開口の径はより大きくなり、かつ、ガラス基板１０の中央部付近（非溶着層１３）に存在する非溶着クラックＣｒへのエッチング液の浸み込み量も増える。このため、貫通孔３０の中央部付近（非溶着層１３）は、横方向への広がりが大きくなる。

一方、エッチング量をｄ３＜ｄ１，ｄ２の範囲で、より小さく設定すれば、等方性エッチングの影響がより小さくなるため、開口の径をより小さく抑えることができ、かつ、ガラス基板１０の中央部付近（非溶着層１３）に存在する非溶着クラックＣｒへのエッチング液の浸み込みを量も減る。このため、貫通孔３０の中央部付近（非溶着層１３）が横方向に広がることを抑制できる。

従って、エッチング量ｄ３をｄ３＜ｄ１及びｄ３＜ｄ２の範囲内で、最適な値にコントロールすることによって、所望とする円形の開口を有する貫通孔３０を形成することができる。具体的には、貫通孔３０の開口の径を所望とする径に近い径とし、かつ、当該開口の径と中央部付近（非溶着層１３）の径とがあまり差のない、ほぼストレート状の貫通孔とすることが可能となる。

このようにしてエッチングされたガラス基板１０、すなわち、開口の径と中央部の径とがあまり差のない、ほぼストレート状の貫通孔が形成されているガラス基板１０を模式的に示したものが図６（ｃ）である。なお、図６は模式図であるため、ストレート状の貫通孔が示されているが、実際には、貫通孔３０の内周面には多少の凹凸が存在したり、開口には多少のテーパー部が存在したりする場合もある。

図７は、実施形態２に係る貫通孔形成方法によって形成された貫通孔３０及び実施形態２に係る貫通孔を有する物品の製造方法によって製造された貫通孔３０を備える物品１０Ｂをそれぞれ説明するための図である。図７においても、貫通孔３０は２個の貫通孔（貫通孔３１，３２とする。）が並んで存在している状態が示されている。また、貫通孔３０を備える物品１０Ｂは、その一部が示されている。なお、「貫通孔３０を備える物品１０Ｂ」は、この場合、ガラス基板１０に貫通孔３０が形成されたものであるため、「貫通孔３０を備えるガラス基板１０Ｂ」として説明する。また、図７において、図７（ａ）は貫通孔３０を備えるガラス基板１０Ｂの平面（表面１０ａ）を示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ－ｂ矢視断面図を写真で示す図である。なお、図７（ｂ）に示す写真は要部が拡大されている。

図７（ａ）に示すように、エッチング工程（ステップＳＴ３）によって形成された貫通孔３１，３２の開口は円形となっている。また、図７（ｂ）に示すように、貫通孔３１，３２の内部には、非溶着クラックＣｒによる広がり部が存在するが、貫通孔３１，３２の開口にはテーパー部は殆ど形成されておらず、所望とする円形の開口の径に近い径を有するものとなる。これにより、微細な径を有する開口の形成が可能となる。このような貫通孔３１，３２の開口にランドを形成する場合、ランドが近接する配線パターンと接触してしまったり、ランド同士が接触してしまったりすることを防止できる。

このように、実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法においては、エッチングによって形成された貫通孔３０の開口は円形となり、しかも、当該貫通孔３０の開口の径は、所望とする円形の開口の径に近い径を有するものとなる。一方、貫通孔３０の内部には、非溶着層１３に存在する非溶着クラックＣｒによる広がり部が存在する場合もある。非溶着クラックＣｒによる広がり部が存在する場合、貫通孔３０の内部の断面形状（ｘｙ平面に沿った断面形状）が円形とはならずに、例えば、楕円形となったり、歪んだループ形状となったりしてしまう場合もあるが、貫通孔３０の内部は、ランドや配線パターンが形成されることはないため、貫通孔３０の内部の径は、開口の径と同じであることの必要性は特にはない。このため、貫通孔３０の内部には、非溶着クラックＣｒによる広がり部が存在していても特に問題はない。

なお、実施形態２に係る貫通孔形成方法及び実施形態２に係る貫通孔を備える物品の製造方法においても、熱処理工程を行う際のレーザー光は、クラックＣｒの溶着が可能なレーザー光として、例えばＹＡＧレーザー光を用いることが可能であるが、熱溶着深さｄ１がガラス基板１０表面１０ａ及び裏面１０ｂから浅くて済む場合には、ＣＯ２レーザー光であってもよい。すなわち、ＣＯ２レーザー光は波長がガラスを透過しにくい波長であるため、ガラス基板１０の深い位置までを溶着する場合には不向きであるが、ガラス基板１０の表面１０ａ又は裏面１０ｂから浅い位置までを溶着する場合には使用可能となる場合もある。

［実施形態３］
実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法は、ガラス基板１０に改質層を形成する際に用いられるレーザー加工装置（レーザー加工装置１００Ｂとする。）における集光レンズとして、アキシコンレンズ１３５を用いる。

図８は、アキシコンレンズ１３５について概略的に説明するために示す図である。図８（ａ）は実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法においてガラス基板１０に改質層を形成する際に用いられるレーザー加工装置１００Ｂの一例を模式的に示す図であり、図８（ｂ）はアキシコンレンズ１３５によって形成されるベッセルビームＢＢの一例であり、図８（ｃ）はベッセルビームＢＢのエネルギー分布の一例を示す図である。

実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法の工程は、改質層形成工程とエッチング工程とを有している。改質層形成工程は、アキシコンレンズ１３５により形成されるベッセルビームＢＢのセントラルローブＣＲを貫通孔形成位置に集光させるとともに、ベッセルビームＢＢのサイドローブＳＲを貫通孔形成位置の外周領域に集光させて、セントラルローブＣＲによってガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に改質層２０を形成するとともに、サイドローブＳＲによって、セントラルローブＣＲによる改質層の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層（図９（ｂ）において薄い灰色で示す領域）を貫通孔形成位置の外周領域に形成する。なお、第２改質層を形成する領域としての貫通孔形成位置の外周領域は、例えば、図３において示した熱処理範囲Ａに対応する範囲とすることが好ましい。

また、エッチング工程は、改質層形成工程によって改質層の形成がなされるとともに、クラックの発生を抑制するための第２改質層が貫通孔形成位置の外周領域に形成された物品をエッチングして、貫通孔形成位置に貫通孔を形成する。

図９は、実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法における改質層形成工程を説明するために示す図である。図９（ａ）はセントラルローブＣＲによってガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に改質層を形成する例を模式的に示すであり、図９（ｂ）はサイドローブによってクラックの発生を抑制するための第２改質層（図９（ｂ）において薄い灰色で示す領域）を貫通孔形成位置の外周領域に形成する例を模式的に示す図である。なお、セントラルローブＣＲ及びサイドローブＳＲは同時にガラス基板１０に与えられるが、図９においては、セントラルローブＣＲ及びサイドローブＳＲのそれぞれの作用を区別して示すために、セントラルローブＣＲの作用とサイドローブＳＲの作用とを別々に図示している。

図９に示すように、実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法においては、ベッセルビームＢＢのサイドローブＳＲを積極的に利用するものである。すなわち、ベッセルビームＢＢのセントラルローブＣＲを貫通孔形成位置に集光させるとともに、サイドローブＳＲを貫通孔形成位置の外周領域に集光させる。これにより、セントラルローブＣＲによってガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間に改質層２０が形成されるとともに、サイドローブＳＲによって、セントラルローブＣＲによる改質層２０の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層が貫通孔形成位置の外周領域に形成される。図９（ｂ）において、薄い灰色で示した領域が、サイドローブＳＲによってクラックの発生を抑制するための第２改質層が形成された領域である。

図９（ｂ）に示すように、セントラルローブによって、貫通孔形成位置の外周領域に、クラックの発生を抑制するための第２改質層が形成された領域が存在することにより、改質層２０の外周領域にクラックが生じることを抑制することができる。なお、「改質層２０の外周領域にクラックが生じることを抑制する」というのは、改質層２０の外周領域にクラックが生じにくくすることと、改質層２０の外周領域にクラックが生じたとしても当該クラックの大きさを最小限にとどめることとを含むものである。

このように、実施形態３に係る貫通孔形成方法及び実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法においては、改質層２０の外周領域にクラックが生じることを抑制することができる。このため、エッチングする際には、改質層の形成時に生じるクラックの影響が抑制されたエッチングがなされるため、所望とする円形の開口を有する貫通孔を形成することができる。なお、実施形態３に係る貫通孔を備える物品の製造方法によって製造された貫通孔を備える物品としては、例えば、図４に示すような物品１０Ａを例示できる。

ところで、アキシコンレンズ１３５によって形成されるサイドローブＳＲのエネルギー強度及びサイドローブＳＲの形成領域などは、アキシコンレンズ１３５のアキシコン角度θ（図８（ａ）参照。）を変えることによって種々変更できる。従って、被加工部材としての物品（ガラス基板１０）の材質、厚み、熱処理を行う範囲及び熱処理の度合いなどに応じた最適なサイドローブＳＲのエネルギー強度及びサイドローブの形成領域を得ることができるように、アキシコンレンズ１３５のアキシコン角度θを設定すればよい。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。たとえば、下記に示すような変形実施も可能である。

（１）前述の実施形態１及び実施形態２においては、熱処理工程（ステップＳＴ２）は、クラックＣｒの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光（例えば、ナノ秒パルスレーザー光）を用いてクラックＣｒを溶着する場合を例示したが、溶着炉によるアニール処理によってクラックＣｒを溶着することも可能である。すなわち、超短パルスレーザー光による改質層形成工程（ステップＳＴ１）が終了した後に、改質層２０が形成されたガラス基板１０を溶着炉などに収納してアニール処理する。このとき、ガラス基板１０の歪点又は軟化点以上の温度でアニール処理する。このようにしても、前述の実施形態１及び実施形態２と同様に、クラックＣｒを溶着できる。そして、熱処理工程としてアニール処理を終了した後に、エッチング工程（ステップＳＴ３）を行う。このエッチング工程は、実施形態１に係る貫通孔形成方法と同様に、改質層２０に沿って多段に生じたクラックＣｒがガラス基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂまでの間において溶着されたガラス基板１０を所定のエッチング量でエッチングする。

（２）前述の各実施形態においては、加工対象となる材料はガラス基板としたが、ガラス基板に限られるものではなく、例えば、エポキシ樹脂基板、シリコン基板であってもよい。

（３）前述の各実施形態においては、インターポーザーの製造において好適な貫通孔形成方法及びインターポーザーのような貫通孔を備える物品の製造方法について説明したが、インターポーザーに限られるものではなく、種々の貫通孔、特に、多数の微細な貫通孔を隣接して形成する場合及び多数の微細な貫通孔が近接して配置されているような物品の製造に広く適用でできるものとなる。

（４）前述の各実施形態においては、改質層２０を形成するための超短パルスレーザー光としては、フェムト秒パルスレーザー光を例示したが、ピコ秒パルスレーザー光であってもよい。ピコ秒パルスレーザー光であっても熱伝導が抑制された非熱加工による改質層２０の形成が可能となる。

１０・・・ガラス基板、１０ａ・・・ガラス基板１０の一方の面（表面）、１０ｂ・・・ガラス基板１０の他方の面（裏面）、１０Ａ，１０Ｂ・・・貫通孔を備える物品、１１・・・第１溶着層、１２・・・第２溶着層、１３・・・非溶着層、２０・・・改質層、３０，３１，３２・・・貫通孔（開口が円形の貫通孔）、３０’，３１’，３２’・・・貫通孔（開口が楕円形の貫通孔）、１００Ａ，１００Ｂ・・・レーザー加工装置、１２０・・・レーザー発振器、１３０・・・導光光学系、１３１・・・ミラー、１３２・・・集光レンズ、１３５・・・アキシコンレンズ、１５０・・・レーザー照射ユニット、Ａ・・・照射範囲（熱処理範囲）、ＢＢ・・・ベッセルビーム、ＣＲ・・・セントラルローブ、ｄ１・・・第１熱処理の深さ、ｄ２・・・第２熱処理の深さ、ｄ３・・・エッチング量、Ｐ・・・配線パターン、Ｒ１，Ｒ２・・・ランド、ＳＲ・・・サイドローブ、ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ガラス基板１０の厚み

Claims (11)

1. 被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、
   超短パルスレーザー光を集光レンズを介して前記物品の前記貫通孔形成位置に照射することによって前記物品の一方の面から他方の面に達する改質層を形成する改質層形成工程と、
   前記改質層が形成される際に前記改質層に沿って多段に生じたクラックを熱処理によって溶着させる熱処理工程と、
   前記熱処理工程によって前記クラックが溶着された状態の前記物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、
   を有することを特徴とする貫通孔形成方法。
2. 請求項１に記載の貫通孔形成方法において、
   前記物品は、板状のガラス基板であることを特徴とする貫通孔形成方法。
3. 請求項１又は２に記載の貫通孔形成方法において、
   前記超短パルスレーザー光は、フェムト秒パルスレーザー光又はピコ秒パルスレーザー光であることを特徴とする貫通孔形成方法。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の貫通孔形成方法において、
   前記熱処理工程には、
   前記改質層に沿って多段に生じたクラックを包含できる範囲を前記物品における熱処理範囲として設定する工程と、
   前記熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を前記物品の一方の面から他方の面までの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックを、前記物品の一方の面から他方の面までの間において溶着させる工程と、
   が含まれており、
   前記エッチング工程は、
   前記改質層に沿って多段に生じたクラックが前記物品の一方の面から他方の面までの間において溶着された前記物品を所定のエッチング量でエッチングすることを特徴とする貫通孔形成方法。
5. 請求項１～３のいずれかにに記載の貫通孔形成方法において、
   前記熱処理工程には、
   前記改質層に沿って多段に生じたクラックを包含できる範囲を前記物品における熱処理範囲として設定する工程と、
   当該熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を、前記物品の一方の面から第１熱処理深さまでの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックのうちの前記一方の面から前記第１熱処理深さまでの間に存在する前記クラックを溶着させて第１溶着層を形成する工程と、
   前記熱処理範囲を照射範囲として前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光を、前記物品の他方の面から前記第１溶着層に達しない第２熱処理深さまでの間に集光させて照射し、前記改質層に沿って多段に生じたクラックのうちの前記他方の面から前記第２熱処理深さまでの間に存在する前記クラックを溶着させて第２溶着層を形成する工程と、
   が含まれており、
   前記エッチング工程は、
   前記第１溶着層及び前記第２溶着層が形成された前記物品の前記一方の面から前記第１熱処理深さに達しない所定深さ、及び、前記他方の面から前記第２熱処理深さに達しない所定深さをそれぞれエッチング可能なエッチング量で前記物品をエッチングすることを特徴とする貫通孔形成方法。
6. 請求項４又は５に記載の貫通孔形成方法において、
   前記クラックの溶着が可能なエネルギーを有する第２レーザー光は、ナノ秒パルスレーザー光であることを特徴とする貫通孔形成方法。
7. 請求項４～６のいずれかに記載の貫通孔形成方法において、
   前記エネルギーは、パルス幅及び／又は印加エネルギーでコントロールされることを特徴とする貫通孔形成方法。
8. 請求項１～３のいずれかに記載の貫通孔形成方法において、
   前記熱処理工程は、溶着炉により、前記物品の歪点又は軟化点以上の温度でアニール処理して前記クラックを溶着させ、
   前記エッチング工程は、
   前記改質層に沿って多段に生じたクラックが前記物品の一方の面から他方の面までの間において溶着された前記物品を所定のエッチング量でエッチングすることを特徴とする貫通孔形成方法。
9. 被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、
   超短パルスレーザー光を前記物品の前記貫通孔形成位置に照射するレンズとしてアキシコンレンズを用い、当該アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームのセントラルローブを前記貫通孔形成位置に集光させるとともに、前記ベッセルビームのサイドローブを前記貫通孔形成位置の外周領域に集光させて、前記セントラルローブによって前記物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、前記サイドローブによって、前記セントラルローブによる改質層の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層を前記貫通孔形成位置の外周領域に形成する改質層形成工程と、
   前記改質層形成工程によって前記改質層の形成がなされるとともに、前記クラックの発生を抑制するための第２改質層が前記貫通孔形成位置の外周領域に形成された前物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、
   を有することを特徴とする貫通孔形成方法。
10. 被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成することによって貫通孔を備える物品を製造するための貫通孔を備える物品の製造方法であって、
    超短パルスレーザー光を集光レンズを介して前記物品の貫通孔形成位置に照射することによって前記物品の一方の面から他方の面に達する改質層を形成する改質層形成工程と、
    前記改質層が形成される際に前記改質層に沿って多段に生じたクラックを熱処理によって溶着させる熱処理工程と、
    前記熱処理工程によって前記クラックが溶着された状態の前記物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、
    を有することを特徴とする貫通孔を備える物品の製造方法。
11. 被加工部材としての物品の貫通孔形成位置に改質層を形成したのちに、当該改質層が形成された前記物品をエッチングして前記貫通孔形成位置に貫通孔を形成することによって貫通孔を備える物品を製造するための貫通孔を備える物品の製造方法であって、
    超短パルスレーザー光を前記物品の前記貫通孔形成位置に照射するレンズとしてアキシコンレンズを用い、当該アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームのセントラルローブを前記貫通孔形成位置に集光させるとともに、前記ベッセルビームのサイドローブを前記貫通孔形成位置の外周領域に集光させて、前記セントラルローブによって前記物品の一方の面から他方の面までの間に改質層を形成するとともに、前記サイドローブによって、前記セントラルローブによる改質層の形成時にクラックの発生を抑制するための第２改質層を前記貫通孔形成位置の外周領域に形成する改質層形成工程と、
    前記改質層形成工程によって前記改質層の形成がなされるとともに、前記クラックの発生を抑制するための第２改質層が前記貫通孔形成位置の外周領域に形成された前物品をエッチングして、前記貫通孔形成位置に前記貫通孔を形成するエッチング工程と、
    を有することを特徴とする貫通孔を備える物品の製造方法。

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