TWI833827B - 具有孔之玻璃基板之製造方法、及退火用玻璃積層體 - Google Patents
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Abstract
本發明之具有孔之玻璃基板抑制退火時對開孔玻璃基板表面產生損傷。
本發明之具有孔之玻璃基板之製造方法包括以下步驟：準備具有相互對向之第1表面及第2表面之玻璃基板；於上述玻璃基板形成孔；以及將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板上，並對上述玻璃基板進行退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10 ppm/K以下。
Description
本發明係關於一種具有孔之玻璃基板之製造方法、及退火用玻璃積層體。
作為於玻璃基板形成微細孔之方法，先前已知有使用雷射之方法。例如，於專利文獻1中，記載有使用CO2
雷射之方法及使用短脈衝雷射之方法。
於照射CO2
雷射而於玻璃基板形成孔之方法中，玻璃基板吸收CO2
雷射而熱熔融，藉此形成孔，因此，於孔周邊之區域，由於熱熔融而產生殘留應力。作為緩和殘留應力之方法，已知有對形成有孔之玻璃基板進行退火之方法(例如專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-107510號公報
[發明所欲解決之問題]
但，存在如下問題：於對玻璃基板進行退火時，因設置有玻璃基板之支持基板與玻璃基板之間產生摩擦，玻璃基板之表面會產生損傷。尤其是，由於在退火時玻璃基板膨脹、收縮而與支持基板摩擦，因此輻射狀之損傷顯著。
本發明係鑒於此種背景完成者，其提供一種於具有孔之玻璃基板之製造方法中不易於玻璃基板表面產生損傷之退火方法。
[解決問題之技術手段]
本發明提供一種具有孔之玻璃基板之製造方法，其包括以下步驟：
準備具有相互對向之第1表面及第2表面之玻璃基板；
使用雷射於上述玻璃基板形成孔；以及
將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板上，並對上述玻璃基板進行退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10 ppm/K以下。
[發明之效果]
根據本發明之製造方法，可抑制對玻璃基板表面產生損傷並且藉由進行退火來緩和孔周邊之殘留應力。
首先，使用圖1、圖2對本發明之製造方法中之退火步驟進行說明。
圖1係表示退火步驟中之玻璃基板20之設置形態的側視圖。如圖1所示，玻璃基板20係設置於第1支持基板110之上，第1支持基板110係設置於第2支持基板120之上，上述第1支持基板110具備與玻璃基板20之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板120之熱膨脹係數為10 ppm/K以下。於本說明書中，採用50℃～200℃之溫度範圍內之平均值作為玻璃之熱膨脹係數。50℃～200℃之溫度範圍通常作為測定玻璃之熱膨脹係數時之溫度範圍。又，當玻璃之溫度超過200℃時，存在抑制玻璃之熱膨脹之傾向。第1支持基板110具有第1表面110b及第2表面110c，第2支持基板120具有第1表面120b及第2表面120c。第1支持基板110之第1表面110b可位移地與玻璃基板20之第2表面20c相接，第1支持基板110之第2表面110c可位移地與第2支持基板120之第1表面120b相接。
第1支持基板110係選擇具備與玻璃基板20之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數者。藉由熱膨脹係數之差處於該範圍，於自室溫升溫至退火溫度之過程中，可抑制玻璃基板20之第2表面20c與第1支持基板110之第1表面110b之摩擦。又，於自退火溫度向室溫降溫之過程中，可抑制玻璃基板20之第2表面20c與第1支持基板110之第1表面110b之摩擦。其結果，可顯著地抑制因摩擦造成之損傷之產生。熱膨脹係數之差較佳為0.1 ppm/K以下、更佳為0.05 ppm/K以下時，可更進一步抑制損傷之產生。
藉由第1支持基板110滿足上述條件，尤其發揮抑制輻射狀損傷之效果。玻璃基板20於退火時產生熱膨脹。圖2係模式性地表示玻璃基板20之熱膨脹方向的俯視圖。玻璃基板20於自室溫升溫至退火溫度之過程中，沿圖2之箭頭之方向熱膨脹。因此，玻璃基板20之第2表面20c與第1支持基板110之第1表面110b之間之摩擦尤其於圖2中之箭頭之方向上產生，因此於玻璃基板20之第2表面20c產生輻射狀之損傷。藉由使用與玻璃基板20之熱膨脹係數之差較小之第1支持基板110，可顯著地抑制該損傷。
第1支持基板110之材質只要為於退火溫度下保持形狀者即可，並無特別限制。例如，可為金屬、陶瓷、玻璃等。較佳為選擇玻璃，此時組成及物性與玻璃基板20相近，不僅容易抑制損傷之產生，而且容易抑制高溫下玻璃基板與支持基板之化學反應造成之表面之變質。更佳為選擇與玻璃基板20組成相同之玻璃。藉由使用與玻璃基板20組成相同之玻璃，幾乎可消除熱膨脹係數之差。
亦可對第1支持基板110之第1表面110b實施粗面化處理。較佳為表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計為0.1 μm以上，此時可抑制與玻璃基板20之第2表面20c密接而難以剝離之現象，故而較佳。更佳為Ra為0.2 μm以上，進而較佳為Ra為0.3 μm以上，此時有效。另一方面，Ra為2.0 μm以下時，可抑制於玻璃基板20之第2表面20c產生損傷，故而較佳。更佳為Ra為1.5 μm以下，進而較佳為Ra為1.0 μm以下，此時有效。
上述粗面化處理之方法並無特別限制。例如，可為利用噴砂之處理或利用毛絲面形成等之機械方法，亦可為藥液處理等化學方法。又，亦可將機械方法與化學方法組合。
又，亦可使用上述粗面化處理以外之方法，來防止第1支持基板110與玻璃基板20之密接。例如，亦可對第1支持基板110之第1表面110b實施塗佈來代替粗面化處理，亦可於第1支持基板110與玻璃基板20之間設置保護膜。
第1支持基板110較佳為選定大於玻璃基板20者。藉由如此設定，可避免未被支持基板支持之玻璃基板20之外周部由於加熱而軟化並由於自身重量而下垂變形。
第1支持基板110之第1表面110b之邊亦可進行倒角。藉由進行倒角，可抑制由於與第1支持基板之角或邊碰撞而於玻璃基板20之表面產生損傷之情況、或第1支持基板之角或邊缺損而由於碎片而於玻璃基板20之表面產生損傷之情況。
第2支持基板120係選擇熱膨脹係數為10 ppm/K以下者。藉由選擇熱膨脹處於該範圍之支持基板，第2支持基板於自室溫升溫至退火溫度之過程及自退火溫度向室溫降溫之過程中幾乎不會變形。因可抑制反覆使用(即，反覆進行加熱及冷卻)造成之第2支持基板120之變形，故可支持第1支持基板110及玻璃基板20並抑制該等之形狀變形。第2支持基板120之熱膨脹係數較佳為5 ppm/K以下，更佳為1 ppm/K以下，此時變形更少，而有效。
第2支持基板120之與第1支持基板110相接之第1表面120b之平面度較佳為600 μm以下。藉由第2支持基板120之平面度處於上述範圍，可保持設置於第2支持基板120上之第1支持基板110及玻璃基板20之平面度，因此可無變形地製造具有孔之玻璃基板。
第2支持基板120係選擇大於第1支持基板110者。藉由如此設定，可防止第1支持基板110、玻璃基板20之外周部自第2支持基板突出並由於加熱而軟化下垂，從而確保平面。
第2支持基板120之材質只要為於退火溫度下變形較小者即可，並無特別限定。例如，石英玻璃或陶瓷等於退火溫度下變形較小，而較佳。
於第2支持基板為石英玻璃等玻璃體之情形時，較佳為選擇其應變點為退火溫度以上者。
以如上所述之構成，對玻璃基板20進行退火。玻璃基板20較佳為於應變點以上且軟化點以下之溫度下保持100分鐘以上。更佳為保持時間為300分鐘以上。進而，較佳為以200分鐘以上之時間降溫至40℃，更佳為以400分鐘以上之時間降溫至40℃。藉由如此設定，可充分消除玻璃基板20之孔22周邊之殘留應力。
藉由如上述般進行退火步驟，可抑制損傷之產生而製造具有孔之玻璃基板。
此外，藉由進行如上所述之退火步驟，發揮於後續步驟中不易產生熱收縮之效果。於將藉由本發明製造之具有孔之玻璃基板製成中介層之情形時，設置在後續步驟中於孔22中填充導電材料並進行熱處理之步驟。但，存在於該熱處理時玻璃基板20產生熱收縮而變形之問題。其原因在於：由於在玻璃基板之製造後進行再加熱，產生玻璃之微小之結構變化。但，藉由設置如本發明之退火步驟，於退火時上述結構產生變化，因此於在後續步驟中進行熱處理之情形時，不會引起結構變化，而玻璃基板不易熱收縮。
其次，對本發明之製造方法中之各步驟之詳情進行說明。第1實施形態係可應用使用任意種類之雷射形成孔之情形之方法。尤其是，第1實施形態對使用對玻璃基板之熱影響較大之雷射形成孔之情形有效。另一方面，第2實施形態對使用對玻璃基板之熱影響較小之雷射形成孔或改質部之情形有效，與第1實施形相比，可進一步減小損傷之影響。
(第1實施形態)
首先，一面參照圖3～圖4，一面對本發明之第1實施形態之具有孔之玻璃基板之製造方法進行說明。於第1實施形態中之雷射照射中，使用之雷射並無特別限定，以下，對使用玻璃基板之熱影響相對較大之CO2
雷射之情形進行說明。
於圖3中，模式性地表示本發明之第1實施形態之具有孔之玻璃基板的製造方法之流程。
如圖3所示，本發明之第1實施形態中之具有孔之玻璃基板之製造方法包括以下步驟：
(步驟S310)準備具有相互對向之第1及第2表面之玻璃基板(玻璃基板準備步驟)；
(步驟S320)藉由對上述玻璃基板之第1表面照射CO2
雷射而形成孔(孔形成步驟)；
(步驟S330)將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板上，並對上述玻璃基板退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10 ppm/K以下(退火步驟)；以及
(步驟S340)對上述玻璃基板進行蝕刻(蝕刻步驟)。
再者，步驟S340(蝕刻步驟)係任意步驟，亦可不實施。
以下，參照圖4，對各步驟進行說明。
(步驟S310)
首先，準備被加工用之玻璃基板20。玻璃基板具有相互對向之第1表面20b及第2表面20c。
(步驟S320)
然後，使用雷射於玻璃基板形成孔。孔形成步驟可使用例如圖4所示之雷射照射裝置。如圖4所示，雷射照射裝置400具有載台410、雷射振盪器430、聚光透鏡440。玻璃基板20係設置為以第2表面20c為載台側。玻璃基板亦可固定於載台。固定方法並無特別限定，可利用治具等固定，亦可吸附固定或接著固定。吸附例如為真空吸附或靜電吸附等。
然後，自雷射振盪器430振盪出雷射光束435。雷射可連續振盪，亦可脈衝振盪。
雷射光束435入射至聚光透鏡440，聚光而成為雷射光束445。再者，雷射照射裝置400之構成並不限定於此，例如，亦可於雷射振盪器430與聚光透鏡440之間具有光束調整光學系統。
雷射光束445入射至玻璃基板20之第1表面20b，而形成孔22。
此處，第1實施形態中之雷射振盪器430例如選擇CO2
雷射。再者，如上所述，雷射振盪器430並不限定於此。雷射振盪器430亦可為例如He-Ne雷射、Ar離子雷射、準分子XeF雷射、Er：YAG雷射、Nd：YAG雷射、Nd：YAG雷射之第2高頻、第3高頻、紅寶石雷射、光纖雷射等。
CO2
雷射等具有紅外區域之波長之雷射具有被玻璃基板吸收之特徵。於使用此種雷射進行加工之情形時，由於雷射光束445之入射，玻璃基板20熱熔融，藉此形成孔22。又，由於熱熔融，於加工後之玻璃基板20之孔22之周邊產生殘留應力。形成後之孔22之周邊之殘留應力例如為50 MPa以上。
(步驟S330)
於是，將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板上，對上述玻璃基板進行退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10 ppm/K以下。
藉由對玻璃基板20進行退火，可消除孔22周邊之殘留應力。藉由消除孔22周邊之殘留應力，可抑制開口部周邊之破裂缺損、龜裂產生。
此外，退火步驟發揮抑制玻璃基板20於後續步驟中熱收縮之效果。於將藉由本發明製造之具有孔之玻璃基板製成中介層之情形時，設置在後續步驟中於孔22中填充導電材料並進行熱處理之步驟。但，存在於該熱處理時玻璃基板20產生熱收縮而變形之問題。其原因在於：由於將玻璃基板再加熱，產生玻璃之微小之結構變化。但，藉由實施本發明中之退火步驟，於退火時上述結構產生變化，因此於在後續步驟中進行熱處理之情形時，不會引起結構變化，而玻璃基板不易熱收縮。
又，於為了使孔內壁平滑化或擴大孔徑而繼利用雷射之孔形成步驟設置蝕刻步驟之情形時，較佳為於蝕刻步驟之前進行退火步驟。藉由如此設定，可防止由於孔周邊之殘留應力導致蝕刻之進行不均而使孔內壁變得凹凸。
藉由本發明中之退火步驟，如上所述，可緩和玻璃基板之孔周邊之殘留應力，防止於後續步驟中玻璃基板熱收縮，並抑制損傷之產生。
(步驟S340)
退火步驟後，亦可對玻璃基板20進行蝕刻。再者，該步驟若無需要亦可省略。藉由進行蝕刻，可使孔22之內壁平滑化並將碎片去除。亦可藉由調整蝕刻時間，視需要擴大孔徑。藉由於蝕刻步驟之前實施退火步驟，可抑制蝕刻之進行不均一。
(第2實施形態)
其次，使用圖5～圖7，對本發明之第2實施形態之具有孔之玻璃基板之製造方法進行說明。第2實施形態對具有對玻璃基板造成之熱影響相對較小之雷射照射步驟之情形有效。尤其是，雖於第2實施形態中實施蝕刻步驟，但與於第1實施形態之步驟S340中進行蝕刻之情形相比，可進一步抑制損傷。
於圖5中，模式性地表示本發明之第2實施形態之具有孔之玻璃基板之製造方法之流程。圖7係模式性地表示於玻璃基板藉由雷射照射步驟形成改質部(b)並藉由蝕刻步驟形成孔(c)之情況的玻璃基板之剖視圖。
如圖5所示，本發明之第2實施形態中之具有孔之玻璃基板之製造方法包括以下步驟：
(步驟S510)準備具有相互對向之第1及第2表面之玻璃基板(玻璃基板準備步驟)；
(步驟S520)對上述玻璃基板之第1表面照射具有1100 nm以下之波長之脈衝雷射而於玻璃基板形成改質部(雷射照射步驟)；
(步驟S530)藉由將上述改質部利用蝕刻去除而於上述玻璃基板形成孔(蝕刻步驟)；以及
(步驟S540)將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板上，對上述玻璃基板進行退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10 ppm/K以下(退火步驟)。
(步驟S510)
首先，準備玻璃基板20。玻璃基板20具有相互對向之第1表面20b及第2表面20c。
(步驟S520)
然後，藉由對玻璃基板照射具有1100 nm以下之波長之脈衝雷射，於玻璃基板20形成改質部21。例如，脈衝雷射之照射例如可使用如圖6所示之雷射照射裝置。如圖6所示，雷射照射裝置600具有載台610、函數產生器620、雷射振盪器630、聚光透鏡640。玻璃基板20係設置為以第2表面20c為載台側。玻璃基板亦可固定於載台。固定方法並無特別限定，可利用治具等固定，亦可吸附固定或接著固定。吸附例如為真空吸附或靜電吸附等。
首先，向函數產生器620輸入閘極信號。函數產生器620針對輸入之閘極信號，輸出特定之矩形波信號。矩形波信號被輸入至雷射振盪器630，雷射振盪器630基於矩形波信號振盪出脈衝雷射光束635。
脈衝雷射光束635入射至聚光透鏡640，聚光而成為脈衝雷射光束645。再者，雷射照射裝置600之構成並不限定於此，例如，亦可於雷射振盪器630與聚光透鏡640之間具有光束調整光學系統。
脈衝雷射光束645入射至玻璃基板20之第1表面20b，而形成改質部21。圖7(b)模式性地表示藉由脈衝雷射光束645之照射於玻璃基板20形成改質部21之情況。
再者，根據雷射之照射條件，亦可形成孔來代替改質部，亦可於改質部之中心附近形成微細孔。孔可貫通玻璃基板20，亦可為形成有不連續之空腔部之孔隙狀。若為伴有改質部之加工，則熱影響尤其少，而較佳。
此處，可藉由脈衝振盪使用具有玻璃基板20中之吸收率較低之波長之雷射，形成上述改質部或孔。
脈衝雷射光束645之波長較佳為1100 nm以下，更佳為850 nm以下，進而較佳為360 nm以下。藉由使用玻璃中之吸收率較低之波長域之雷射進行加工，可抑制孔形成時之玻璃基板之熱熔融，因此可減小孔周邊之應力，而較佳。又，以紫外光為代表之短波長雷射具有較高之能量，因此容易於玻璃中產生多光子吸收現象，適於在玻璃基板形成孔或改質部。因此，當脈衝雷射光束645之波長為如上所述之範圍時，熱影響較少，可形成改質部或孔。
作為具有1100 nm以下之波長之雷射，例如可列舉Nd：YAG雷射(波長約1064 nm)、Nd：YAG雷射之第2高頻(波長約532 nm)、第3高頻(波長約355 nm)、第4高頻(波長約266 nm)、準分子XeF雷射(波長約351 nm)、準分子XeCl雷射(波長約308 nm)、準分子KrF雷射(波長約248 nm)、準分子ArF雷射(波長約193 nm)、光纖雷射(波長約1060 nm)等。再者，該等雷射係一例，亦可使用其他種類之雷射。
脈衝雷射光束645之脈衝寬度較佳為未達1 nsec，更佳為100 psec以下，進而較佳為10 psec以下。脈衝寬度為上述範圍時，1脈衝內之雷射光束之波峰為足以使玻璃內產生多光子吸收現象之強度，因此容易形成改質部或孔，熱影響較小。又，通常使用100 fsec以上之脈衝寬度。此為通用雷射技術之下限值。
(步驟S530)
然後，藉由將改質部21利用蝕刻去除，於玻璃基板20形成、擴大孔22。
於第2實施形態中，藉由對玻璃基板之熱影響較小之方法進行雷射照射，因此無須於蝕刻步驟之前進行退火步驟。雷射照射後之改質部或孔周邊之殘留應力例如為30 MPa以下，更佳為20 MPa以下。若殘留應力為該範圍，則於在不設置退火步驟之情況下進行蝕刻步驟之情形時，蝕刻亦均一地進行。
於圖7(c)中，模式性地表示藉由蝕刻將改質部21去除而形成孔22之情況。圖7(c)中之虛線表示蝕刻前之玻璃基板20與改質部21之交界，實線表示蝕刻後之玻璃基板20與將改質部21去除而形成之孔22之交界。
於玻璃基板20具有改質部21之情形時，改質部21之蝕刻速率高於非改質部，因此改質部21被選擇性地去除而於玻璃基板形成孔22。又，於玻璃基板形成孔22後，繼續進行蝕刻，藉此使孔22之直徑擴大。
蝕刻液係選擇對改質部之蝕刻速率快於對玻璃之蝕刻速率者。例如，可為氫氟酸、硫酸、硝酸、鹽酸等化合物、上述化合物之水溶液、或將上述化合物中之2種以上混合而成之溶液。
蝕刻時間係根據改質部之大小及目標孔徑進行選擇。可藉由調節蝕刻時間來控制孔徑。
(步驟S540)
然後，對形成有孔22之玻璃基板20進行退火。先前，於使用短波長之脈衝雷射形成改質部21之方法中，如上所述，不易產生因熱熔融造成之孔周邊之殘留應力，因此作為無須退火之製程被眾所周知。但，即便為該製程，亦存在如下問題：如上所述，於中介層製造過程中，於將導電性材料填充至孔中並進行熱處理之步驟中，玻璃基板熱收縮而變形。因此，即便為使用短波長之脈衝雷射之方法，亦可藉由設置對玻璃基板進行退火之步驟，來抑制於後續熱處理步驟中熱收縮。
進而，於第2實施形態中，藉由於蝕刻步驟之後進行退火步驟，可抑制對玻璃基板表面產生較深之損傷。以下對此進行說明。
於如第1實施形態般利用CO2
雷射等熱加工於玻璃基板形成孔之方法中，需要藉由退火步驟緩和由於雷射照射而於孔周邊產生之殘留應力，從而抑制蝕刻步驟中對孔內壁之蝕刻進行之不均。另一方面，於第2實施形態中，使用短波長之脈衝雷射，藉由熱影響較小之方法形成改質部，因此殘留應力較小，可於蝕刻步驟之後進行退火步驟。
因於蝕刻步驟之後進行退火步驟，故與於退火步驟之後進行蝕刻步驟之情形不同，可防止退火步驟中由於操作或與支持基板之摩擦產生之損傷因蝕刻步驟而深化、擴大。藉此，(1)可防止退火步驟後較淺且問題不大之程度的損傷由於其後之蝕刻步驟而明顯，因此可減少損傷之數量。其原因在於：於蝕刻步驟之後進行退火步驟。
進而，(2)亦可防止於退火步驟後明顯之損傷由於其後之蝕刻步驟而深化、擴大。其原因在於：於蝕刻步驟之後進行退火步驟。於將玻璃基板用作中介層之情形時，玻璃基板上之損傷有使形成於玻璃基板上之配線產生斷線等不良情況之虞，故而不期望。尤其是，較大損傷或較深損傷使不良情況產生之可能性較高。因此，於在中介層生產中提昇製品品質或提昇滿足一定品質之製品之良率的方面，較為重要的是不僅減少損傷之數量而且抑制損傷之深化、擴大。
如此，於第2實施形態中，藉由於蝕刻步驟之後進行退火步驟，可減少明顯之損傷之數量，進而可防止損傷之深化、擴大，因此可製造損傷影響更少之玻璃基板。
(退火用玻璃積層體)
本發明體之退火用玻璃積層體係圖1所示之構成之玻璃積層體，於第1、第2實施形態中之退火步驟中使用。如圖1所示，具備具有孔之玻璃基板20、設置於上述玻璃基板之下之第1支持基板110、及設置於上述第1支持基板110之下之第2支持基板120，且上述第1支持基板110具備與上述玻璃基板20之熱膨脹係數之差為1 ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板120之熱膨脹係數為10 ppm/K以下。
[實施例]
(實施例1)
使用上述第1實施形態中記載之方法，按照以下順序製造具有孔之玻璃基板。
首先，準備具有對向之表面之玻璃基板。玻璃基板係使用400 mm×300 mm×厚度0.4 mm之矩形狀之無鹼玻璃。玻璃基板之熱膨脹係數為3.8 ppm/K。應變點為670℃，軟化點為950℃。
然後，使用圖4所示之構成之雷射照射裝置，對玻璃基板照射雷射，形成複數個貫通孔。雷射振盪器係使用波長10.6 μm之CO2
雷射，雷射係連續振盪。
然後，進行退火步驟。退火步驟係使用徐冷爐進行。玻璃基板係以如圖1所示之構成設置，並進行退火。即，玻璃基板係設置於第1支持基板上，第1支持基板係設置於第2支持基板上。玻璃基板係設置為以第2表面為第1支持基板側，第1支持基板係設置為以第2表面為第2支持基板側。
第1支持基板係使用與形成有孔之玻璃基板組成相同之玻璃。因此，玻璃基板與第1支持基板之熱膨脹係數不存在差。第1支持基板之尺寸為830 mm×700 mm×厚度0.6 mm。第1支持基板之與玻璃基板相接之第1表面藉由蝕刻而粗面化，表面粗糙度Ra為0.45 μm。
第2支持基板係使用熱膨脹係數為0.55 ppm/K之石英玻璃。又，第2支持基板之尺寸為940 mm×750 mm×厚度3 mm。
玻璃基板於徐冷爐內於711℃下保持2小時後，以12℃/h降溫至650℃，然後自然放冷。
藉由以上步驟，製造具有孔之玻璃基板。將退火步驟後之玻璃基板之第2表面之照片示於圖8。於圖9中示出損傷之擴大照片。
(實施例2)
對實施例1中所獲得之具有孔之玻璃基板實施蝕刻步驟。將形成有孔之玻璃基板浸漬於氫氟酸溶液中，進行蝕刻。藉由於退火步驟之後實施蝕刻步驟，可防止孔內壁變得凸凹並且使孔內壁平滑化並擴大孔徑。
(實施例3)
其次，對藉由第2實施形態中記載之製造方法製造具有孔之玻璃基板之方法進行說明。
玻璃基板係準備與實施例1相同者。
然後，使用圖6所示之雷射照射裝置，對玻璃基板照射雷射，形成複數個改質部。雷射係使用波長532 nm之脈衝雷射，脈衝寬度係設為10 ps。
然後，進行蝕刻步驟。將形成有改質部之玻璃基板浸漬於5%濃度之氫氟酸溶液中，進行蝕刻。藉此，將改質部去除，而於玻璃基板形成孔。
然後，進行退火步驟。退火步驟係於與實施例1相同之條件下進行。
藉此，製造具有孔之玻璃基板。
(實施例4)
於實施例4中，與實施例3同樣地藉由雷射照射步驟形成改質部後，與實施例3不同地於蝕刻步驟之前進行退火步驟。退火步驟係於與實施例1相同之條件下進行。
退火步驟之後，進行蝕刻步驟。蝕刻步驟係於與實施例2相同之條件下進行。
藉此，製造具有孔之玻璃基板。
(比較例1)
其次，對比較例進行說明。首先，準備與實施例1相同之玻璃基板，並實施相同之雷射照射步驟，藉此於玻璃基板形成複數個貫通孔。
然後，進行退火步驟。玻璃基板係直接設置於第2支持基板之上。玻璃基板係設置為以第2表面為第2支持基板側。
第2支持基板係使用與實施例1相同者。即，為熱膨脹係數為0.55 ppm/K、尺寸940 mm×750 mm×厚度3 mm之石英玻璃基板。因此，玻璃基板與第2支持基板之熱膨脹係數之差為3.25 ppm/K。
玻璃基板於徐冷爐內於711℃下保持2小時後，以12℃/h降溫650℃，然後自然放冷。
將退火步驟後之具有孔之玻璃基板之第2表面之照片示於圖10。
將實施例1之結果(圖8)、比較例1之結果(圖10)加以比較時，可知於實施例1中，與比較例1相比，玻璃基板之第2表面之損傷之數量減少。尤其是，可知輻射狀之損傷顯著地得到抑制。如此，本發明之製造方法可顯著地抑制玻璃基板之表面之損傷。
將實施例2～4中所製造之玻璃基板之第2表面與比較例1中所製造之玻璃基板之第2表面加以比較時，於實施例2～4中所製造之玻璃基板之第2表面中，損傷大幅減少。
又，將實施例3中所製造之玻璃基板之第2表面與實施例2、實施例4中所製造之玻璃基板之第2表面加以比較時，實施例3與實施例2、實施例4相比，損傷之數量較少而且深且大之損傷較少。與實施例2、4相比，實施例3中損傷之數量少、深且大之損傷較少之原因在於：於實施例3與實施例2、4中，蝕刻步驟與退火步驟之順序不同。於實施例3中，於蝕刻步驟之後進行退火步驟，於實施例2、4中，於退火步驟之後進行蝕刻步驟。
如此，根據本發明中記載之製造方法，可製造抑制對玻璃基板表面產生損傷，並且藉由退火緩和孔周邊或玻璃基板整面之殘留應力，不易於後續步驟中產生熱收縮或變形的玻璃基板。
進而，藉由於蝕刻步驟之後進行退火步驟，可抑制損傷之深化、擴大，減少更明顯之損傷之數量。
20:玻璃基板
20b:玻璃基板之第1表面
20c:玻璃基板之第2表面
21:改質部
22:孔
110:第1支持基板
110b:第1支持基板之第1表面
110c:第1支持基板之第2表面
120:第2支持基板
120b:第1支持基板之第1表面
120c:第1支持基板之第2表面
400:雷射照射裝置
410:載台
430:雷射振盪器
435:雷射光束
440:聚光透鏡
445:雷射光束
600:雷射照射裝置
610:載台
620:函數產生器
630:雷射振盪器
635:雷射光束
640:聚光透鏡
645:雷射光束
圖1係模式性地表示本發明之退火時之玻璃基板之設置形態的側視圖。
圖2係表示本發明之退火時之玻璃基板之熱收縮方向的俯視圖。
圖3係模式性地表示本發明之第1實施形態之具有孔之玻璃基板之製造流程的圖。
圖4係概略性地表示本發明之第1實施形態中之雷射照射裝置的圖。
圖5係模式性地表示本發明之第2實施形態之具有孔之玻璃基板之製造流程的圖。
圖6係概略性地表示本發明之第2實施形態中之雷射照射裝置的圖。
圖7(a)～(c)係模式性地表示本發明之第2實施形態中於玻璃基板形成改質部、孔之情況的側視圖。
圖8係本發明之實施例1中之玻璃基板表面整體之損傷的圖。
圖9係本發明之實施例1中之玻璃基板表面之損傷的放大圖。
圖10係本發明之比較例1中之玻璃基板表面整體之損傷的圖。
20:玻璃基板
20b:玻璃基板之第1表面
20c:玻璃基板之第2表面
110:第1支持基板
110b:第1支持基板之第1表面
110c:第1支持基板之第2表面
120:第2支持基板
120b:第2支持基板之第1表面
120c:第2支持基板之第2表面
Claims (11)
- 一種具有孔之玻璃基板之製造方法，其包括以下步驟：準備具有相互對向之第1表面及第2表面之玻璃基板；使用雷射於上述玻璃基板形成孔；以及將上述玻璃基板設置於第1支持基板之上，將上述第1支持基板設置於第2支持基板之上，並對上述玻璃基板進行退火，上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10ppm/K以下；且上述第1支持基板設置於上述第2支持基板之平面之上，上述第2支持基板之上述平面大於上述第1支持基板之下表面，並與上述第1支持基板之下表面整體相接。
- 如請求項1之具有孔之玻璃基板之製造方法，其中使用雷射於上述玻璃基板形成孔之步驟係藉由對上述玻璃基板之上述第1表面照射雷射而於上述玻璃基板形成孔。
- 如請求項2之具有孔之玻璃基板之製造方法，其中於上述退火步驟之後，具有對上述玻璃基板進行蝕刻之步驟。
- 如請求項2或3之具有孔之玻璃基板之製造方法，其中於上述孔形成步驟之後且上述退火步驟之前，上述玻璃基板之上述孔之周邊之殘留應力 為50MPa以上。
- 如請求項1之具有孔之玻璃基板之製造方法，其中使用雷射於上述玻璃基板形成孔之步驟包括：對上述玻璃基板之上述第1表面照射具有1100nm以下之波長之脈衝雷射而於上述玻璃基板形成改質部之步驟；以及藉由將上述改質部利用蝕刻去除而於上述玻璃基板形成孔之步驟。
- 如請求項5之具有孔之玻璃基板之製造方法，其中於上述孔形成步驟之後且上述退火步驟之前，上述玻璃基板之上述孔之周邊之殘留應力為30MPa以下。
- 如請求項1~3、5及6中任一項之製造方法，其中上述第1支持基板之與上述玻璃基板相接之第1表面之算術平均粗糙度Ra為0.1μm以上2.0μm以下。
- 如請求項1~3、5及6中任一項之製造方法，其中上述第1支持基板大於上述玻璃基板。
- 如請求項1~3、5及6中任一項之製造方法，其中上述第2支持基板之上述平面之平面度為600μm以下。
- 如請求項1~3、5及6中任一項之製造方法，其中上述第1支持基板係 與上述玻璃基板組成相同之玻璃。
- 一種退火用玻璃積層體，其具備：具有孔之玻璃基板；設置於上述玻璃基板之下之第1支持基板；及設置於上述第1支持基板之下之第2支持基板；且上述第1支持基板具備與上述玻璃基板之熱膨脹係數之差為1ppm/K以下之熱膨脹係數，上述第2支持基板之熱膨脹係數為10ppm/K以下；且上述第1支持基板設置於上述第2支持基板之平面之上，上述第2支持基板之上述平面大於上述第1支持基板之下表面，並與上述第1支持基板之下表面整體相接。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018204276A JP7139886B2 (ja) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 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 |
| JP2018-204276 | 2018-10-30 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016129255A1 (ja) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 日本板硝子株式会社 | レーザ加工用ガラス及びそれを用いた孔付きガラスの製造方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016129255A1 (ja) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 日本板硝子株式会社 | レーザ加工用ガラス及びそれを用いた孔付きガラスの製造方法 |
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