JP2003246638A - ガラス構造物およびその製造方法 - Google Patents
ガラス構造物およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ加工により、ガラス基板に貫通孔を開
け、さらにその壁面のテーパ角を調整するなど、ガラス
内部に及ぶ3次元的加工を高い自由度をもって行うこと
は、従来、困難であった。本発明は、ガラス基板に自由
度の高い形状の貫通孔や窪みを形成したガラス構造物を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のガラス構造物は、ガラス基板の
表面の限定された部分にレーザ光を照射し、ガラス基板
の当該部分を除去することにより製造する。ガラス基板
は、レーザ光のエネルギーを吸収するチタン、鉄、バナ
ジウム、ビスマス、鉛、タリウム、スズ、セリウム、ロ
ジウム、コバルトなどを含有し、レーザ光１パルス当た
り１．０Ｊ／ｃｍ2以下の加工エネルギーしきい値を有
している。このようなガラス基板２１を用いることによ
り、レーザ光１０の照射により各種の断面形状を有する
貫通孔６１や窪みをもつガラス構造物が形成できる。
け、さらにその壁面のテーパ角を調整するなど、ガラス
内部に及ぶ3次元的加工を高い自由度をもって行うこと
は、従来、困難であった。本発明は、ガラス基板に自由
度の高い形状の貫通孔や窪みを形成したガラス構造物を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のガラス構造物は、ガラス基板の
表面の限定された部分にレーザ光を照射し、ガラス基板
の当該部分を除去することにより製造する。ガラス基板
は、レーザ光のエネルギーを吸収するチタン、鉄、バナ
ジウム、ビスマス、鉛、タリウム、スズ、セリウム、ロ
ジウム、コバルトなどを含有し、レーザ光１パルス当た
り１．０Ｊ／ｃｍ2以下の加工エネルギーしきい値を有
している。このようなガラス基板２１を用いることによ
り、レーザ光１０の照射により各種の断面形状を有する
貫通孔６１や窪みをもつガラス構造物が形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、貫通孔や窪みを有
するガラス構造物に関し、とくにレーザ光照射によって
製造されるガラス構造物およびその製造方法に関する。
するガラス構造物に関し、とくにレーザ光照射によって
製造されるガラス構造物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信等に用いる光学部品やディスプレ
イ装置に組み込むマイクロレンズとしてガラス基板に微
細加工を施したガラス構造物が用いられている。このよ
うなガラス基板に微細加工を施す方法としては、従来、
フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチング、
あるいは反応性イオンエッチング等のドライエッチング
が一般的に用いられてきた。
イ装置に組み込むマイクロレンズとしてガラス基板に微
細加工を施したガラス構造物が用いられている。このよ
うなガラス基板に微細加工を施す方法としては、従来、
フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチング、
あるいは反応性イオンエッチング等のドライエッチング
が一般的に用いられてきた。
【０００３】しかしながら、ウェットエッチングにあっ
ては、エッチング液の管理と処理の問題があり、ドライ
エッチングにあっては真空容器等の設備が必要となり装
置自体が大がかりとなる。さらにこれらのエッチング方
法においては、複雑なフォトリソグラフィー技術によっ
てパターンマスク等を形成しなければならず効率的でな
いという問題もあった。
ては、エッチング液の管理と処理の問題があり、ドライ
エッチングにあっては真空容器等の設備が必要となり装
置自体が大がかりとなる。さらにこれらのエッチング方
法においては、複雑なフォトリソグラフィー技術によっ
てパターンマスク等を形成しなければならず効率的でな
いという問題もあった。
【０００４】他方、レーザ光を材料に照射し、加熱、溶
融、蒸発、アブレーションなどの物理的変化を起こし、
その変化を利用する直接加工も進展している。レーザ技
術の発展により、レーザパルス幅の短縮化、短波長化が
実現され、ポリイミド等の有機物や金属の加工において
はマイクロメートルオーダで加工が進められている。レ
ーザ光は極めて小さなスポットに絞ることができるの
で、微細加工に適している。
融、蒸発、アブレーションなどの物理的変化を起こし、
その変化を利用する直接加工も進展している。レーザ技
術の発展により、レーザパルス幅の短縮化、短波長化が
実現され、ポリイミド等の有機物や金属の加工において
はマイクロメートルオーダで加工が進められている。レ
ーザ光は極めて小さなスポットに絞ることができるの
で、微細加工に適している。
【０００５】しかしながら、ガラスは脆性材料であるた
め、加工時にクラックが発生しやすい。そのため微細加
工の用途にレーザ加工を用いることは容易でなかった。
このような問題を解決するため、例えば特開平１１−２
１７２３７号公報に開示されているように、ガラスに銀
をイオン交換で導入することにより、レーザの加工しき
い値を低減させ、クラック等の発生を抑制したガラスの
微細加工技術も開発されている。
め、加工時にクラックが発生しやすい。そのため微細加
工の用途にレーザ加工を用いることは容易でなかった。
このような問題を解決するため、例えば特開平１１−２
１７２３７号公報に開示されているように、ガラスに銀
をイオン交換で導入することにより、レーザの加工しき
い値を低減させ、クラック等の発生を抑制したガラスの
微細加工技術も開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多くの
アルカリ金属を含むガラスでは、イオン交換によって銀
イオンを内部に導入できるものの、銀イオンはガラス表
面近傍で還元され、ガラス内部への拡散が阻害されると
いう現象が生じる。このため有効なレーザ加工領域がガ
ラス表面近傍に限られる。このため、ガラス基板に貫通
孔を開け、さらにその壁面のテーパ角を調整するなど、
ガラス内部に及ぶ3次元的加工を高い自由度をもって行
うことは依然として困難である。
アルカリ金属を含むガラスでは、イオン交換によって銀
イオンを内部に導入できるものの、銀イオンはガラス表
面近傍で還元され、ガラス内部への拡散が阻害されると
いう現象が生じる。このため有効なレーザ加工領域がガ
ラス表面近傍に限られる。このため、ガラス基板に貫通
孔を開け、さらにその壁面のテーパ角を調整するなど、
ガラス内部に及ぶ3次元的加工を高い自由度をもって行
うことは依然として困難である。
【０００７】また、たとえガラス表面近傍で銀イオンが
還元されず、ガラス内部まで銀イオンが拡散できる場合
でも、銀イオンはガラス表面から拡散過程によりガラス
中に導入されるので、必ずガラス表面の銀イオン濃度が
高くなり、ガラス内部の銀イオン濃度をガラス表面と同
程度まで上昇させるには、非常に長時間の処理が必要と
なるため生産性の点でも問題がある。
還元されず、ガラス内部まで銀イオンが拡散できる場合
でも、銀イオンはガラス表面から拡散過程によりガラス
中に導入されるので、必ずガラス表面の銀イオン濃度が
高くなり、ガラス内部の銀イオン濃度をガラス表面と同
程度まで上昇させるには、非常に長時間の処理が必要と
なるため生産性の点でも問題がある。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、ガラス基板に自由度の高い形状の貫
通孔や窪みを形成したガラス構造物およびその製造方法
を提供することを目的とする。
になされたもので、ガラス基板に自由度の高い形状の貫
通孔や窪みを形成したガラス構造物およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によって提供され
るガラス構造物は平行平板状ガラス基板に厚み方向に貫
通する孔もしくは窪みが形成されたものである。形成す
る孔が、ガラス基板を貫通しない場合を以下、「窪み」
と言う。
るガラス構造物は平行平板状ガラス基板に厚み方向に貫
通する孔もしくは窪みが形成されたものである。形成す
る孔が、ガラス基板を貫通しない場合を以下、「窪み」
と言う。
【００１０】貫通孔においてはガラス基板表面に平行な
断面形状が、このガラス基板の一方の表面から他方の表
面に至る間で変化しているのが特徴である。この変化の
一態様としては、断面形状の面積が、前記ガラス基板の
一方の表面から他方の表面に向かって単調に減少してい
る場合がある。他の態様として、ガラス基板の両表面間
で極小値を有する場合がある。
断面形状が、このガラス基板の一方の表面から他方の表
面に至る間で変化しているのが特徴である。この変化の
一態様としては、断面形状の面積が、前記ガラス基板の
一方の表面から他方の表面に向かって単調に減少してい
る場合がある。他の態様として、ガラス基板の両表面間
で極小値を有する場合がある。
【００１１】上記の態様において各断面形状の重心を結
ぶ線が、ガラス基板の一方の表面から他方の表面に至る
間で直線であり、かつガラス基板の表面の法線に対して
傾斜していることを特徴とする場合がある。また、断面
形状の重心を結ぶ線が屈折した直線もしくは曲線である
ことを特徴とする場合もある。また、断面形状の特別な
場合として、ガラス基板の一方の表面から他方の表面に
至る間で相似形である場合がある。
ぶ線が、ガラス基板の一方の表面から他方の表面に至る
間で直線であり、かつガラス基板の表面の法線に対して
傾斜していることを特徴とする場合がある。また、断面
形状の重心を結ぶ線が屈折した直線もしくは曲線である
ことを特徴とする場合もある。また、断面形状の特別な
場合として、ガラス基板の一方の表面から他方の表面に
至る間で相似形である場合がある。
【００１２】窪みにおいてもガラス基板表面に平行な断
面形状が、このガラス基板の一方の表面から窪みの底面
近傍に至る間で変化しているのが特徴である。窪みにつ
いても貫通孔と同様な態様がある。ただし、窪みの底面
は形状についての特異部分であり、この底面を除いた底
面近傍までの形状で特徴を規定する。
面形状が、このガラス基板の一方の表面から窪みの底面
近傍に至る間で変化しているのが特徴である。窪みにつ
いても貫通孔と同様な態様がある。ただし、窪みの底面
は形状についての特異部分であり、この底面を除いた底
面近傍までの形状で特徴を規定する。
【００１３】形状変化の一態様としては、断面形状の面
積が、前記ガラス基板の一方の表面から窪みの底面近傍
に向かって単調に減少していることを特徴とする場合が
ある。他の態様として、ガラス基板の一方の表面と窪み
の底面近傍の間で極小値を有することを特徴とする場合
がある。
積が、前記ガラス基板の一方の表面から窪みの底面近傍
に向かって単調に減少していることを特徴とする場合が
ある。他の態様として、ガラス基板の一方の表面と窪み
の底面近傍の間で極小値を有することを特徴とする場合
がある。
【００１４】上記の態様において各断面形状の重心を結
ぶ線が、ガラス基板の一方の表面から窪みの底面近傍に
至る間で直線であり、かつガラス基板の表面の法線に対
して傾斜していることを特徴とする場合がある。また、
断面形状の重心を結ぶ線が屈折した直線もしくは曲線で
あることを特徴とする場合もある。また、断面形状の特
別な場合として、ガラス基板の一方の表面から窪みの底
面近傍に至る間で相似形である場合がある。
ぶ線が、ガラス基板の一方の表面から窪みの底面近傍に
至る間で直線であり、かつガラス基板の表面の法線に対
して傾斜していることを特徴とする場合がある。また、
断面形状の重心を結ぶ線が屈折した直線もしくは曲線で
あることを特徴とする場合もある。また、断面形状の特
別な場合として、ガラス基板の一方の表面から窪みの底
面近傍に至る間で相似形である場合がある。
【００１５】上記のガラス構造物は、ガラス基板の表面
の限定された部分にレーザ光を照射し、ガラス基板の当
該部分をアブレーションもしくは蒸発によって除去する
ことにより製造するのが望ましい。その場合、ガラス基
板は、レーザ光のエネルギーを吸収する１種類以上の元
素を均一に含有していることが望ましい。
の限定された部分にレーザ光を照射し、ガラス基板の当
該部分をアブレーションもしくは蒸発によって除去する
ことにより製造するのが望ましい。その場合、ガラス基
板は、レーザ光のエネルギーを吸収する１種類以上の元
素を均一に含有していることが望ましい。
【００１６】この元素は、チタン、鉄、バナジウム、ビ
スマス、鉛、タリウム、スズ、セリウム、ロジウム、コ
バルトのうちの少なくともいずれか１つであることが好
ましい。このガラス基板は、レーザ光１パルス当たり
１．０Ｊ／ｃｍ2以下の加工エネルギーしきい値を有す
ることがとくに好ましい。
スマス、鉛、タリウム、スズ、セリウム、ロジウム、コ
バルトのうちの少なくともいずれか１つであることが好
ましい。このガラス基板は、レーザ光１パルス当たり
１．０Ｊ／ｃｍ2以下の加工エネルギーしきい値を有す
ることがとくに好ましい。
【００１７】上記のガラス構造物はつぎのような方法に
よって製造するのが望ましい。第１の方法は、平行平板
状ガラス基板の一方の表面の限定された部分にレーザ光
を照射し、アブレーションあるいは蒸発によって当該部
分を除去する際に、レーザ光のエネルギーを製造過程に
おいて連続的にもしくは断続的に変化させる。
よって製造するのが望ましい。第１の方法は、平行平板
状ガラス基板の一方の表面の限定された部分にレーザ光
を照射し、アブレーションあるいは蒸発によって当該部
分を除去する際に、レーザ光のエネルギーを製造過程に
おいて連続的にもしくは断続的に変化させる。
【００１８】第２の方法は、レーザ光のガラス基板上の
照射位置におけるビームスポット径を製造過程において
連続的にもしくは断続的に変化させる。
照射位置におけるビームスポット径を製造過程において
連続的にもしくは断続的に変化させる。
【００１９】上記第１、第２の方法はレーザ光の光源と
ガラス基板の距離を変化させることによるのが望まし
い。あるいはレーザ光照射時にガラス基板表面近傍にマ
スクもしくは絞りを配設し、マスクまたは絞りの開口面
積を変化させるのが望ましい。
ガラス基板の距離を変化させることによるのが望まし
い。あるいはレーザ光照射時にガラス基板表面近傍にマ
スクもしくは絞りを配設し、マスクまたは絞りの開口面
積を変化させるのが望ましい。
【００２０】さらに第３の方法は、レーザ光をガラス基
板の法線に対して傾斜した方向から照射し、かつレーザ
光の光軸に対してガラス基板を回転させる。
板の法線に対して傾斜した方向から照射し、かつレーザ
光の光軸に対してガラス基板を回転させる。
【００２１】本発明によれば、イオン交換せずに溶融時
にガラス中に導入でき、且つ、レーザ光エネルギーを吸
収して加工しきい値を低くするような元素を均一に含ん
だレーザ加工用ガラスを被加工物とするので、ガラスの
内部においても良好な加工性が得られ、その結果、ガラ
ス内部においても形状制御性がよくなり、３次元的に自
由度の高いガラス加工物が得られるようになる。
にガラス中に導入でき、且つ、レーザ光エネルギーを吸
収して加工しきい値を低くするような元素を均一に含ん
だレーザ加工用ガラスを被加工物とするので、ガラスの
内部においても良好な加工性が得られ、その結果、ガラ
ス内部においても形状制御性がよくなり、３次元的に自
由度の高いガラス加工物が得られるようになる。
【００２２】また、本発明の製造方法によれば、３次元
的に照射するレーザ光のエネルギーを制御すれば、所定
の３次元形状を有するガラス構造物が容易に制御性良く
製造できるようになる。
的に照射するレーザ光のエネルギーを制御すれば、所定
の３次元形状を有するガラス構造物が容易に制御性良く
製造できるようになる。
【００２３】3次元的に自由度の高い複雑なガラス加工
物を得るには、レーザ光が発振されてから試料に照射さ
れるまでに通過する光学系も複雑になり、レーザ光のエ
ネルギーは大幅に減衰する。大出力レーザを使用せず
に、より汎用のレーザ光源で加工を行おうとすれば、加
工しきい値は低いほど望ましい。現状では上記のように
レーザ光パルス当たり１．０Ｊ／ｃｍ2以下であると使
用できるレーザの範囲が広げられる効果がある。
物を得るには、レーザ光が発振されてから試料に照射さ
れるまでに通過する光学系も複雑になり、レーザ光のエ
ネルギーは大幅に減衰する。大出力レーザを使用せず
に、より汎用のレーザ光源で加工を行おうとすれば、加
工しきい値は低いほど望ましい。現状では上記のように
レーザ光パルス当たり１．０Ｊ／ｃｍ2以下であると使
用できるレーザの範囲が広げられる効果がある。
【００２４】本発明では、レーザ加工用ガラスに、チタ
ン、鉄、バナジウム、ビスマス、鉛、タリウム、スズ、
セリウム、ロジウム、コバルトのうちの少なくともいず
れか１つを含ませた。これは、これらの元素が、本発明
で使用しているレーザ光の波長範囲に大きな吸収を持っ
ているため、ガラスのレーザ加工しきい値を下げる効果
を有する。
ン、鉄、バナジウム、ビスマス、鉛、タリウム、スズ、
セリウム、ロジウム、コバルトのうちの少なくともいず
れか１つを含ませた。これは、これらの元素が、本発明
で使用しているレーザ光の波長範囲に大きな吸収を持っ
ているため、ガラスのレーザ加工しきい値を下げる効果
を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の要旨は、ガラスを3次元
的に自由に加工できるようにすることにある。以下、本
発明を用いた実施例を示すが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
的に自由に加工できるようにすることにある。以下、本
発明を用いた実施例を示すが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
【００２６】レーザ光照射によるガラス基板の加工は図
１に示すようなレーザ光照射装置１を用い、以下のよう
にして行った。レーザ光源１２から出射されたレーザ光
１０はレンズ（図示しない）で絞られてステージ２４上
の基板ホルダー２２に固定したガラス基板２０に照射さ
れる。アッテネータ５０は、それを通過するレーザ光の
エネルギーを変える装置であり、マイクロメータを操作
することにより、通過するレーザ光のエネルギーを調整
することができる。レーザ光１０はこのアッテネータ５
０でパワーを調整してガラス基板２０に照射した。
１に示すようなレーザ光照射装置１を用い、以下のよう
にして行った。レーザ光源１２から出射されたレーザ光
１０はレンズ（図示しない）で絞られてステージ２４上
の基板ホルダー２２に固定したガラス基板２０に照射さ
れる。アッテネータ５０は、それを通過するレーザ光の
エネルギーを変える装置であり、マイクロメータを操作
することにより、通過するレーザ光のエネルギーを調整
することができる。レーザ光１０はこのアッテネータ５
０でパワーを調整してガラス基板２０に照射した。
【００２７】ステージ２４、レーザ光の光軸と平行な方
向に1軸、レーザ光の光軸に垂直な面内に2軸の3次元的
に自由に移動させることができるステージである。移動
は電気信号によって行うことができ、予め定めたように
制御が可能である。この他に、レーザ光の光軸方向と平
行な方向に移動でき、さらに基板を回転することができ
るステージを用いた。これについては後述する。
向に1軸、レーザ光の光軸に垂直な面内に2軸の3次元的
に自由に移動させることができるステージである。移動
は電気信号によって行うことができ、予め定めたように
制御が可能である。この他に、レーザ光の光軸方向と平
行な方向に移動でき、さらに基板を回転することができ
るステージを用いた。これについては後述する。
【００２８】また、基板ホルダー２２はレーザ光の光軸
方向に対して自由に傾けることができる。レーザ光の種
類は、レーザ光源１２を変えることで、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザの第3高調波（波長３５５ｎｍ）、第4高調波（波長
２６６ｎｍ）とＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
ｍ）のレーザ光を選択することができる。また、マスク
（図示しない）を必要に応じてガラス基板２０近傍の光
軸上に入れることによりレーザ光の径あるいはサイズを
変更した。
方向に対して自由に傾けることができる。レーザ光の種
類は、レーザ光源１２を変えることで、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザの第3高調波（波長３５５ｎｍ）、第4高調波（波長
２６６ｎｍ）とＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
ｍ）のレーザ光を選択することができる。また、マスク
（図示しない）を必要に応じてガラス基板２０近傍の光
軸上に入れることによりレーザ光の径あるいはサイズを
変更した。
【００２９】なお、レーザ光源１２は高エネルギービー
ムを発生するので、安全確保のため、遠隔操作可能と
し、レーザ光源１２への電源・冷却水供給装置１４をリ
モートコントローラ１６により操作する。特に図示して
いないが、レーザ光源１２自身もシャッタを内蔵し、こ
れも遠隔操作が可能である。またガラス基板２０を透過
したレーザ光はビームダンパ１８で吸収する。
ムを発生するので、安全確保のため、遠隔操作可能と
し、レーザ光源１２への電源・冷却水供給装置１４をリ
モートコントローラ１６により操作する。特に図示して
いないが、レーザ光源１２自身もシャッタを内蔵し、こ
れも遠隔操作が可能である。またガラス基板２０を透過
したレーザ光はビームダンパ１８で吸収する。
【００３０】加工しきい値の測定は、以下のようにして
行った。レーザ光源１２としてはＮｄ：ＹＡＧレーザの
波長２６６ｎｍ（第４高調波）および３５５ｎｍ（第３
高調波）の紫外光を用いた。このレーザの繰り返し周波
数は２０Ｈｚで、パルス幅は５〜８ｎｍとした。レーザ
光は焦点距離１００ｍｍのレンズ（図示しない）で集光
し、ステージ２４上の基板ホルダー２２に固定したガラ
ス基板２０に照射した。照射時間は照射シャッタ３０で
制御し、２秒とした。
行った。レーザ光源１２としてはＮｄ：ＹＡＧレーザの
波長２６６ｎｍ（第４高調波）および３５５ｎｍ（第３
高調波）の紫外光を用いた。このレーザの繰り返し周波
数は２０Ｈｚで、パルス幅は５〜８ｎｍとした。レーザ
光は焦点距離１００ｍｍのレンズ（図示しない）で集光
し、ステージ２４上の基板ホルダー２２に固定したガラ
ス基板２０に照射した。照射時間は照射シャッタ３０で
制御し、２秒とした。
【００３１】レーザ光のエネルギーは照射シャッタを閉
じた状態で、パワーメータ４０をレーザ光の光路に入れ
て測定した。このエネルギーをアッテネータ５０で変え
てガラス基板２０に照射し、アブレーションが起こる限
界のエネルギーを求め、加工しきい値とした。なお、以
下の実施例の試験はチタン（Ｔｉ）を２５ｍｏｌ％程度
含有する珪酸塩系ガラスで、加工しきい値がレーザ光パ
ルス当たり１．０Ｊ／ｃｍ2以下のガラス基板について
行った。
じた状態で、パワーメータ４０をレーザ光の光路に入れ
て測定した。このエネルギーをアッテネータ５０で変え
てガラス基板２０に照射し、アブレーションが起こる限
界のエネルギーを求め、加工しきい値とした。なお、以
下の実施例の試験はチタン（Ｔｉ）を２５ｍｏｌ％程度
含有する珪酸塩系ガラスで、加工しきい値がレーザ光パ
ルス当たり１．０Ｊ／ｃｍ2以下のガラス基板について
行った。
【００３２】［実施例1］基板ホルダー２２をレーザ光
１０の光軸に対して垂直な方向から一定角度θだけ傾け
ておくことによって、ガラス基板２０の厚み方向に対し
て角度を持った斜め孔を作製した。試料を傾ける角度θ
を調整することによって、斜め孔の角度を調整すること
ができる。
１０の光軸に対して垂直な方向から一定角度θだけ傾け
ておくことによって、ガラス基板２０の厚み方向に対し
て角度を持った斜め孔を作製した。試料を傾ける角度θ
を調整することによって、斜め孔の角度を調整すること
ができる。
【００３３】厚み０．３ｍｍのガラス基板２０をレーザ
光１０の光軸に対する傾斜角θ＝１５度に固定し、レー
ザ光の単位面積当りの照射エネルギーを一定（８Ｊ／ｃ
ｍ2）とした場合に形成された貫通孔６０の断面図およ
び平面図を模式的に図２に示す（基板の厚みに比べて孔
径を実際より大きな倍率で示している）。
光１０の光軸に対する傾斜角θ＝１５度に固定し、レー
ザ光の単位面積当りの照射エネルギーを一定（８Ｊ／ｃ
ｍ2）とした場合に形成された貫通孔６０の断面図およ
び平面図を模式的に図２に示す（基板の厚みに比べて孔
径を実際より大きな倍率で示している）。
【００３４】なお、レーザ光１０の基板表面でのビーム
径は約１００μｍとした。孔を基板表面（レーザ光源１
２に対向する面）２０ａおよび基板裏面２０ｂにおける
孔６０ａ、６０ｂの形状は略円形であり、基板表面２０
ａから裏面２０ｂに至る間で、基板面に平行に切った孔
断面の形状も略円形である。断面の面積はガラス基板の
表面に比べて裏面側で小さくなっており、深さ方向に対
して徐々に減少するテーパ状を呈している。
径は約１００μｍとした。孔を基板表面（レーザ光源１
２に対向する面）２０ａおよび基板裏面２０ｂにおける
孔６０ａ、６０ｂの形状は略円形であり、基板表面２０
ａから裏面２０ｂに至る間で、基板面に平行に切った孔
断面の形状も略円形である。断面の面積はガラス基板の
表面に比べて裏面側で小さくなっており、深さ方向に対
して徐々に減少するテーパ状を呈している。
【００３５】レーザ光照射を貫通前に停止すれば、図３
のような窪み７０が形成できる。窪み７０の底面７０ｄ
は図示するように凹状曲面となるが、底面近傍までは貫
通孔の場合と同様な断面が略円形の孔が形成される。
のような窪み７０が形成できる。窪み７０の底面７０ｄ
は図示するように凹状曲面となるが、底面近傍までは貫
通孔の場合と同様な断面が略円形の孔が形成される。
【００３６】レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧの第3高調
波、第４高調波、ＫｒＦのいずれを用いた場合も作製す
ることができた。レーザ光の照射角度、照射パワーを一
定にして加工することにより、形成される孔の断面形状
は貫通孔の場合は全体にわたって相似な形状となり、窪
みの場合は底面近傍まで相似形となる。また断面の面積
は基板の深さ方向に向かって徐々に減少するテーパを有
する孔となる。
波、第４高調波、ＫｒＦのいずれを用いた場合も作製す
ることができた。レーザ光の照射角度、照射パワーを一
定にして加工することにより、形成される孔の断面形状
は貫通孔の場合は全体にわたって相似な形状となり、窪
みの場合は底面近傍まで相似形となる。また断面の面積
は基板の深さ方向に向かって徐々に減少するテーパを有
する孔となる。
【００３７】レーザビームの光軸に垂直な断面は特別な
処理をしない場合、ほぼ円形であるので、傾斜角が小さ
ければ、形成される孔の断面はほぼ円形となる。その中
心を結ぶ線８０は図示するように直線で照射したレーザ
光の方向に対応して基板表面に対してほぼθの角度をも
つ。
処理をしない場合、ほぼ円形であるので、傾斜角が小さ
ければ、形成される孔の断面はほぼ円形となる。その中
心を結ぶ線８０は図示するように直線で照射したレーザ
光の方向に対応して基板表面に対してほぼθの角度をも
つ。
【００３８】［実施例2］レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧ
の第3高調波、第4高調波を用い、加工中にレーザ光の照
射パワーをアッテネータ５０を用いて変えて加工を行っ
た。加工中、ステージ２４は固定し、レーザ光源１２と
ガラス基板２０の距離は一定とした。単位面積当りの照
射エネルギーの初期値を１５Ｊ／ｃｍ2とし、時間とと
もに減少させて孔の貫通時に５Ｊ／ｃｍ2となるように
連続的に変化させた。照射パワーの減少に伴い、レーザ
光のビーム径も減少する。
の第3高調波、第4高調波を用い、加工中にレーザ光の照
射パワーをアッテネータ５０を用いて変えて加工を行っ
た。加工中、ステージ２４は固定し、レーザ光源１２と
ガラス基板２０の距離は一定とした。単位面積当りの照
射エネルギーの初期値を１５Ｊ／ｃｍ2とし、時間とと
もに減少させて孔の貫通時に５Ｊ／ｃｍ2となるように
連続的に変化させた。照射パワーの減少に伴い、レーザ
光のビーム径も減少する。
【００３９】このような条件下では、照射パワーが一定
の場合に比べて大きな約１０°のテーパ角をもつ貫通孔
が得られた。加工部分が基板を貫通する前にレーザ光照
射を停止すれば、同様な窪みを形成できる。
の場合に比べて大きな約１０°のテーパ角をもつ貫通孔
が得られた。加工部分が基板を貫通する前にレーザ光照
射を停止すれば、同様な窪みを形成できる。
【００４０】レーザ光の照射パワーの変化率を変えるこ
とにより、貫通孔または窪みの側壁面のテーパ角は変更
可能であった。なお、テーパ角とは孔壁面のガラス基板
表面の法線に対する角度であり、テーパ角＝０°は、ガ
ラス表面に対して垂直な壁面を有する孔を意味する。そ
の他の特徴は実施例１と同様であった。
とにより、貫通孔または窪みの側壁面のテーパ角は変更
可能であった。なお、テーパ角とは孔壁面のガラス基板
表面の法線に対する角度であり、テーパ角＝０°は、ガ
ラス表面に対して垂直な壁面を有する孔を意味する。そ
の他の特徴は実施例１と同様であった。
【００４１】なお、上記の例では照射パワーを連続変化
させたが、階段状に変化させることもできる。一定照射
パワーで一定時間照射した後、照射を停止し、照射パワ
ーを変更して再度照射を行うことを繰り返すことによっ
てもテーパ状の孔あるいは内壁が階段状になった孔を作
製できる。
させたが、階段状に変化させることもできる。一定照射
パワーで一定時間照射した後、照射を停止し、照射パワ
ーを変更して再度照射を行うことを繰り返すことによっ
てもテーパ状の孔あるいは内壁が階段状になった孔を作
製できる。
【００４２】［実施例3］レーザ光としてＮｄ：ＹＡＧ
の第3高調波、第４高調波を用い、加工中にレーザ光１
０の、光軸方向と平行にステージ２４を移動させ、レー
ザ光源１２とガラス基板２０の距離Ｌを変えることによ
って、ガラス基板２０に照射されるレーザ光の径を変
え、貫通孔もしくは窪みを作製した。レーザ光の照射パ
ワーは加工中一定とした。
の第3高調波、第４高調波を用い、加工中にレーザ光１
０の、光軸方向と平行にステージ２４を移動させ、レー
ザ光源１２とガラス基板２０の距離Ｌを変えることによ
って、ガラス基板２０に照射されるレーザ光の径を変
え、貫通孔もしくは窪みを作製した。レーザ光の照射パ
ワーは加工中一定とした。
【００４３】試料をレンズで絞った際にできるビームウ
ェストよりも手前に置いたので、光源と被照射面の距離
Ｌが大きくなるにつれ、単位面積当りの照射エネルギー
が増加し、照射面積は減少する。
ェストよりも手前に置いたので、光源と被照射面の距離
Ｌが大きくなるにつれ、単位面積当りの照射エネルギー
が増加し、照射面積は減少する。
【００４４】加工開始時のレーザ光源１２とガラス基板
２０の距離をＬ＝９５ｍｍとし、貫通時に１００ｍｍに
なるように調整した。単位面積当りの照射エネルギーの
初期値を８Ｊ／ｃｍ2とした。
２０の距離をＬ＝９５ｍｍとし、貫通時に１００ｍｍに
なるように調整した。単位面積当りの照射エネルギーの
初期値を８Ｊ／ｃｍ2とした。
【００４５】このような条件下では、照射パワーが一定
の場合に比べて大きな約１０°のテーパ角をもつ貫通孔
または窪みが得られた。ステージ２４を移動させる速さ
を変化させることで、ここで作製した貫通孔または窪み
にできたテーパ角の角度は変更可能であった。さらに距
離を断続的に変化させることも可能である。
の場合に比べて大きな約１０°のテーパ角をもつ貫通孔
または窪みが得られた。ステージ２４を移動させる速さ
を変化させることで、ここで作製した貫通孔または窪み
にできたテーパ角の角度は変更可能であった。さらに距
離を断続的に変化させることも可能である。
【００４６】［実施例4］加工中にレーザ光に対するマ
スクの開口面積を徐々に変えていくことによって、試料
に照射されるレーザ光の径を変え、加工される部位の大
きさを変更して、貫通孔もしくは窪みを作製した。レー
ザ光としてＮｄ：ＹＡＧの第3高調波、第4高調波を用
い、マスクの前での照射パワー、レーザ光源１２とガラ
ス基板２０の距離Ｌは加工中一定とした。マスクの開口
の大きさは機械的に絞りを変えることで変化させた。変
化の速さを変えることで、貫通孔または窪みにできたテ
ーパ角は変更可能であった。
スクの開口面積を徐々に変えていくことによって、試料
に照射されるレーザ光の径を変え、加工される部位の大
きさを変更して、貫通孔もしくは窪みを作製した。レー
ザ光としてＮｄ：ＹＡＧの第3高調波、第4高調波を用
い、マスクの前での照射パワー、レーザ光源１２とガラ
ス基板２０の距離Ｌは加工中一定とした。マスクの開口
の大きさは機械的に絞りを変えることで変化させた。変
化の速さを変えることで、貫通孔または窪みにできたテ
ーパ角は変更可能であった。
【００４７】［実施例5］図１に示すレーザ光照射装置
１において、ステージ２４の替わりに図４に示すような
ステージ２６を用いて加工を行った。このステージ２６
上に回転駆動機構２７を設け、回転軸２８に基板ホルダ
ー２２を取り付ける。基板ホルダー２２は回転軸２８に
対して傾斜して固定することができる。
１において、ステージ２４の替わりに図４に示すような
ステージ２６を用いて加工を行った。このステージ２６
上に回転駆動機構２７を設け、回転軸２８に基板ホルダ
ー２２を取り付ける。基板ホルダー２２は回転軸２８に
対して傾斜して固定することができる。
【００４８】図４に示している状態では、レーザ光１０
の光軸方向に平行に回転軸２８を設定し、この回転軸２
８に基板ホルダー２２を傾斜させて取り付けてある。こ
の状態では、レーザ光１０はガラス基板２０に対して角
度をもち、回転軸を回転させると、基板に対して軸対称
なあらゆる方向から照射される。
の光軸方向に平行に回転軸２８を設定し、この回転軸２
８に基板ホルダー２２を傾斜させて取り付けてある。こ
の状態では、レーザ光１０はガラス基板２０に対して角
度をもち、回転軸を回転させると、基板に対して軸対称
なあらゆる方向から照射される。
【００４９】この方法により、基板ホルダー２２の傾斜
角に依存した頂角をもつ円錐形の部位が除去された貫通
孔または窪みが作製できる。レーザ光としてＮｄ：ＹＡ
Ｇの第3高調波、第4高調波を用いた。
角に依存した頂角をもつ円錐形の部位が除去された貫通
孔または窪みが作製できる。レーザ光としてＮｄ：ＹＡ
Ｇの第3高調波、第4高調波を用いた。
【００５０】なお、ステージ２６は基板位置をレーザ光
１０の光軸に平行な方向に動かすことができるととも
に、回転軸２８をレーザ光１０の光軸に対して傾斜させ
る機構２９も備えている。レーザ光１０の光軸と回転軸
２８を傾斜させることにより、中心軸が基板表面の法線
に対して傾斜した円錐状の貫通孔または窪みも形成でき
る。
１０の光軸に平行な方向に動かすことができるととも
に、回転軸２８をレーザ光１０の光軸に対して傾斜させ
る機構２９も備えている。レーザ光１０の光軸と回転軸
２８を傾斜させることにより、中心軸が基板表面の法線
に対して傾斜した円錐状の貫通孔または窪みも形成でき
る。
【００５１】［実施例６］実施例５で用いた方法によ
り、貫通孔の径が孔の途中で極小になりまた径が増加し
ていくという、くびれがある構造を作製した。上記実施
例のガラス基板よりも厚いガラス基板２１を用いて、レ
ーザ光１０が回転軸２８の回転中心６１ａとレーザ光１
０の交点６１ｂがガラス基板内部になるようにすること
で、図５に示すようなくびれ６１ｃがある貫通孔６１を
作製できた。
り、貫通孔の径が孔の途中で極小になりまた径が増加し
ていくという、くびれがある構造を作製した。上記実施
例のガラス基板よりも厚いガラス基板２１を用いて、レ
ーザ光１０が回転軸２８の回転中心６１ａとレーザ光１
０の交点６１ｂがガラス基板内部になるようにすること
で、図５に示すようなくびれ６１ｃがある貫通孔６１を
作製できた。
【００５２】また、回転中心６２ａとレーザ光１０の交
点６２ｂがガラス基板の上部（レーザを照射する面側）
にあれば、図６（ａ）のような深さ方向に広がる形状の
孔６２も作製が可能である。もちろん、窪み７２（図６
（ｂ））の作製も可能である。さらに、レーザ光１０の
光軸と回転軸２８を傾斜させることにより、断面の中心
が基板表面の法線に対して傾斜した孔も形成できる。
点６２ｂがガラス基板の上部（レーザを照射する面側）
にあれば、図６（ａ）のような深さ方向に広がる形状の
孔６２も作製が可能である。もちろん、窪み７２（図６
（ｂ））の作製も可能である。さらに、レーザ光１０の
光軸と回転軸２８を傾斜させることにより、断面の中心
が基板表面の法線に対して傾斜した孔も形成できる。
【００５３】［実施例7］実施例6で用いたガラス基板２
１と同様の基板を用い、まず実施例5で得られた円錐形
の部位が除去された窪み６３ｅを作製した後に、ステー
ジの回転を止め、窪みの最下点にレーザ光を照射するこ
とにより試料を貫通させ、図７（ａ）に示すような漏斗
状の構造６３を作製した。
１と同様の基板を用い、まず実施例5で得られた円錐形
の部位が除去された窪み６３ｅを作製した後に、ステー
ジの回転を止め、窪みの最下点にレーザ光を照射するこ
とにより試料を貫通させ、図７（ａ）に示すような漏斗
状の構造６３を作製した。
【００５４】漏斗状構造６３の下部の管６３ｆの部分が
円錐形の窪み部６３ｅとなす角度は、基板ホルダー22の
傾きを変えることで図７（ｂ）のように傾斜させること
も可能であった。この場合、基板面に平行な孔の断面は
基板表面から裏面まで円形であるが、その中心を結ぶ線
８３は途中で屈曲している。基板ホルダー２２の傾きを
徐々に変えることにより中心線８３の屈曲を滑らかな曲
線状にすることもできる。ただしレーザ光１０を円錐形
の窪み６３ｅの縁に沿った線より傾けて円錐の頂点部分
を照射することはできないので、管６３ｆの傾きは制限
される。
円錐形の窪み部６３ｅとなす角度は、基板ホルダー22の
傾きを変えることで図７（ｂ）のように傾斜させること
も可能であった。この場合、基板面に平行な孔の断面は
基板表面から裏面まで円形であるが、その中心を結ぶ線
８３は途中で屈曲している。基板ホルダー２２の傾きを
徐々に変えることにより中心線８３の屈曲を滑らかな曲
線状にすることもできる。ただしレーザ光１０を円錐形
の窪み６３ｅの縁に沿った線より傾けて円錐の頂点部分
を照射することはできないので、管６３ｆの傾きは制限
される。
【００５５】［実施例8］円形、矩形のマスクをそれぞ
れ用いてＫｒＦエキシマレーザ光の照射を行い、マスク
の形状を反映したそれぞれ円形、矩形断面をもつ直穴を
作製した。図８の例は、この方法で矩形の窪み６４ｅを
形成した後、実施例７同様に窪みの底面にレーザ光を照
射していくことにより試料を円形断面の管６４ｆで貫通
させた構造６４である。
れ用いてＫｒＦエキシマレーザ光の照射を行い、マスク
の形状を反映したそれぞれ円形、矩形断面をもつ直穴を
作製した。図８の例は、この方法で矩形の窪み６４ｅを
形成した後、実施例７同様に窪みの底面にレーザ光を照
射していくことにより試料を円形断面の管６４ｆで貫通
させた構造６４である。
【００５６】実施例７同様に管６４ｆを基板表面の法線
に対して傾斜させることは可能である。また管部の加工
にもマスクを用いれば、断面を矩形等の形状とすること
もできる。
に対して傾斜させることは可能である。また管部の加工
にもマスクを用いれば、断面を矩形等の形状とすること
もできる。
【００５７】特開平１１−２１７２３７号公報に示され
ているのと同様な方法でイオン交換により銀を導入した
ガラスと本発明によるチタンを含む溶融法により作製さ
れたガラスの比較を行った。
ているのと同様な方法でイオン交換により銀を導入した
ガラスと本発明によるチタンを含む溶融法により作製さ
れたガラスの比較を行った。
【００５８】図1に示した装置を用い、単純に板状の試
料にレーザ光を照射し続けることによって各ガラス基板
に貫通孔を作製し、そのテーパ角を比較したところ、銀
を導入したガラスに作製した貫通孔のテーパ角が約７°
であったのに対し、本発明のガラスに作製した貫通孔の
テーパ角は５°と小さくなった。
料にレーザ光を照射し続けることによって各ガラス基板
に貫通孔を作製し、そのテーパ角を比較したところ、銀
を導入したガラスに作製した貫通孔のテーパ角が約７°
であったのに対し、本発明のガラスに作製した貫通孔の
テーパ角は５°と小さくなった。
【００５９】なお、この結果はレーザ光としてＫｒＦエ
キシマレーザの波長２４８ｎｍを用いたときの値であ
り、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第3高調波（３５５ｎｍ）、
第4高調波（２６６ｎｍ）を用いたときも本発明のガラ
スの方がテーパ角が小さいという結果となった。テーパ
角が小さい方がガラス中に3次元構造を作製する際にそ
の形状を制御しやすく、本発明のガラスは3次元構造を
作製するのに適していることが示された。
キシマレーザの波長２４８ｎｍを用いたときの値であ
り、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第3高調波（３５５ｎｍ）、
第4高調波（２６６ｎｍ）を用いたときも本発明のガラ
スの方がテーパ角が小さいという結果となった。テーパ
角が小さい方がガラス中に3次元構造を作製する際にそ
の形状を制御しやすく、本発明のガラスは3次元構造を
作製するのに適していることが示された。
【００６０】本発明により、レーザ光の光軸もしくは試
料を移動させることにより、自由度高く3次元ガラス構
造物を作製することができる。なお、上記の実施例にお
いては加工に用いるガラス基板がチタンを含んでおり、
そのため加工しきい値が低く、加工できる形状の自由度
が大幅に改善された。
料を移動させることにより、自由度高く3次元ガラス構
造物を作製することができる。なお、上記の実施例にお
いては加工に用いるガラス基板がチタンを含んでおり、
そのため加工しきい値が低く、加工できる形状の自由度
が大幅に改善された。
【００６１】ただしガラス基板が含有する元素はチタン
に限られない。使用するレーザ光の波長である可視域も
しくは紫外域の光を吸収する作用のある元素であれば同
様な効果が生じる。鉄、バナジウム、ビスマス、鉛、タ
リウム、スズ、セリウム、ロジウム、コバルト等が有効
で、チタンを含め、これらのうちの少なくともいずれか
１つを含有することが望ましい。
に限られない。使用するレーザ光の波長である可視域も
しくは紫外域の光を吸収する作用のある元素であれば同
様な効果が生じる。鉄、バナジウム、ビスマス、鉛、タ
リウム、スズ、セリウム、ロジウム、コバルト等が有効
で、チタンを含め、これらのうちの少なくともいずれか
１つを含有することが望ましい。
【００６２】また、本発明の３次元形状を有するガラス
構造物は、産業的には、たとえば以下の用途に使用され
るが、それらの用途に対して形状自由度の高いガラス製
部品を供給できるようになる。
構造物は、産業的には、たとえば以下の用途に使用され
るが、それらの用途に対して形状自由度の高いガラス製
部品を供給できるようになる。
【００６３】・光ファイバーを差し込み２次元的に配列
するための２次元孔アレイ。 ・インクジェットプリンタのインク噴射用の穴および穴
アレイ ・顔料あるいはインクあるいは導電物を含むペーストあ
るいは有機物を含む溶液を印刷する際のマスク ・電気配線をガラス基板を貫通させて行なう際の配線用
の穴 ・化学分析用ガラスチップ ・X線用コリメータ ・光部品（回折格子、回折光学素子あるいはレンズ）形
成用の金型 ・固体、液体あるいは気体用のフィルタ ・触媒（金属など）を保持するための担体 ・光の光路制限用の絞り
するための２次元孔アレイ。 ・インクジェットプリンタのインク噴射用の穴および穴
アレイ ・顔料あるいはインクあるいは導電物を含むペーストあ
るいは有機物を含む溶液を印刷する際のマスク ・電気配線をガラス基板を貫通させて行なう際の配線用
の穴 ・化学分析用ガラスチップ ・X線用コリメータ ・光部品（回折格子、回折光学素子あるいはレンズ）形
成用の金型 ・固体、液体あるいは気体用のフィルタ ・触媒（金属など）を保持するための担体 ・光の光路制限用の絞り
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、イオン交換せずに溶融
時にガラス中に導入でき、且つ、レーザ光エネルギーを
吸収して加工しきい値を低くするような元素を均一に含
んだレーザ加工用ガラスを被加工物とするので、ガラス
の内部においても良好な加工性が得られ、その結果、ガ
ラス内部においても形状制御性がよくなり、３次元的に
自由度の高いガラス加工物が得られるようになる。ま
た、本発明の製造方法によれば、３次元的に照射するレ
ーザ光のエネルギーを制御できるので、所定の３次元形
状を有するガラス構造物が容易に制御性良く製造できる
ようになる。
時にガラス中に導入でき、且つ、レーザ光エネルギーを
吸収して加工しきい値を低くするような元素を均一に含
んだレーザ加工用ガラスを被加工物とするので、ガラス
の内部においても良好な加工性が得られ、その結果、ガ
ラス内部においても形状制御性がよくなり、３次元的に
自由度の高いガラス加工物が得られるようになる。ま
た、本発明の製造方法によれば、３次元的に照射するレ
ーザ光のエネルギーを制御できるので、所定の３次元形
状を有するガラス構造物が容易に制御性良く製造できる
ようになる。
【図１】 レーザ光照射装置の構成を示す模式図であ
る。
る。
【図２】 本発明の実施例１における貫通孔を形成した
ガラス構造体を示す模式図である。
ガラス構造体を示す模式図である。
【図３】 本発明の実施例１における窪みを形成したガ
ラス構造体を示す模式図である。
ラス構造体を示す模式図である。
【図４】 レーザ光照射装置用ステージの変形例を示す
模式図である。
模式図である。
【図５】 本発明の実施例６におけるガラス構造体の形
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
【図６】 本発明の実施例６におけるガラス構造体の他
の形態を示す模式図である。
の形態を示す模式図である。
【図７】 本発明の実施例７におけるガラス構造体の形
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
【図８】 本発明の実施例８におけるガラス構造体の形
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
１ レーザ光照射装置
１０ レーザ光
１２ レーザ光源
２０、２１ ガラス基板
２２ 基板ホルダー
２４，２６ ステージ
２８ 回転軸
３０ シャッタ
５０ アッテネータ
６０、６１、６２、６３、６４ 貫通孔
７０、７２ 窪み
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4E068 AC01 CA02 CA07 CA08 CA12
CD07 CD10 CE04 DB13
4G015 AB02 AB03 FA07 FC01
4G062 AA04 BB20 MM02 NN01 NN13
NN40
Claims (21)
- 【請求項１】 平行平板状ガラス基板に厚み方向に貫通
する孔が形成されたガラス構造物において、前記孔の前
記ガラス基板表面に平行な断面形状が前記ガラス基板の
一方の表面から他方の表面に至る間で変化していること
を特徴とするガラス構造物。 - 【請求項２】 前記断面形状の面積が、前記ガラス基板
の一方の表面から他方の表面に向かって単調に減少して
いることを特徴とする請求項１に記載のガラス構造物。 - 【請求項３】 前記断面の面積が、前記ガラス基板の両
表面間で極小値を有することを特徴とする請求項１に記
載のガラス構造物。 - 【請求項４】 前記断面形状の重心を結ぶ線が、前記ガ
ラス基板の一方の表面から他方の表面に至る間で直線で
あり、かつ前記ガラス基板の表面に対する法線に対して
傾斜していることを特徴とする請求項１、２または３に
記載のガラス構造物。 - 【請求項５】 前記断面形状の重心を結ぶ線が屈折した
直線もしくは曲線であることを特徴とする請求項１、２
または３に記載のガラス構造物。 - 【請求項６】 前記断面形状が、前記ガラス基板の一方
の表面から他方の表面に至る間で相似形であることを特
徴とする請求項１ないし５に記載のガラス構造物。 - 【請求項７】 平行平板状ガラス基板に厚み方向に窪み
が形成されたガラス構造物において、前記窪みの前記ガ
ラス基板表面に平行な断面形状が前記ガラス基板の表面
から前記窪みの底面近傍に至る間で変化していることを
特徴とするガラス構造物。 - 【請求項８】 前記断面形状の面積が、前記ガラス基板
の表面から前記窪みの底面近傍に向かって単調に減少し
ていることを特徴とする請求項７に記載のガラス構造
物。 - 【請求項９】 前記断面形状の面積が、前記ガラス基板
の表面から前記窪みの底面近傍に至る間で極小値を有す
ることを特徴とする請求項７に記載のガラス構造物。 - 【請求項１０】 前記断面形状の重心を結ぶ線が、前記
ガラス基板の表面から前記窪みの底面近傍に至る間で直
線であり、かつ前記ガラス基板の表面に対する法線に対
して傾斜していることを特徴とする請求項７、８または
９に記載のガラス構造物。 - 【請求項１１】 前記断面形状の重心を結ぶ線が屈折し
た直線もしくは曲線であるることを特徴とする請求項
７，８または９に記載のガラス構造物。 - 【請求項１２】 前記断面形状が、前記ガラス基板の表
面から前記窪みの底面近傍に至る間で相似形であること
を特徴とする請求項７ないし１１に記載のガラス構造
物。 - 【請求項１３】 前記ガラス基板の表面の限定された部
分にレーザ光を照射し、前記ガラス基板の当該部分をア
ブレーションもしくは蒸発によって除去することにより
製造された請求項１ないし１２に記載のガラス構造物。 - 【請求項１４】 前記ガラス基板が、前記レーザ光のエ
ネルギーを吸収する１種類以上の元素を均一に含有して
いることを特徴とする請求項１３に記載のガラス構造
物。 - 【請求項１５】 前記元素がチタン、鉄、バナジウム、
ビスマス、鉛、タリウム、スズ、セリウム、ロジウム、
コバルトのうちの少なくともいずれか１つであることを
特徴とする請求項１４に記載のガラス構造物。 - 【請求項１６】 前記ガラス基板が、レーザ光パルス当
たり１．０Ｊ／ｃｍ2以下の前記レーザ光の加工エネル
ギーしきい値を有することを特徴とする請求項１５に記
載のガラス構造物。 - 【請求項１７】 平行平板状ガラス基板の一方の表面の
限定された部分にレーザ光を照射し、アブレーションあ
るいは蒸発によって当該部分を除去するガラス構造物の
製造方法において、前記レーザ光のエネルギーを製造過
程において連続的にもしくは断続的に変化させることを
特徴とするガラス構造物の製造方法。 - 【請求項１８】 平行平板状ガラス基板の一方の表面の
限定された部分にレーザ光を照射し、アブレーションあ
るいは蒸発によって当該部分を除去するガラス構造物の
製造方法において、前記レーザ光のガラス基板上の照射
位置におけるビームスポット径を製造過程において連続
的にもしくは断続的に変化させることを特徴とするガラ
ス構造物の製造方法。 - 【請求項１９】 前記レーザ光の光源とガラス基板の距
離を変化させる請求項１７または１８に記載のガラス構
造物の製造方法。 - 【請求項２０】 前記レーザ光照射時にガラス基板表面
近傍にマスクもしくは絞りを配設し、該マスクまたは絞
りの開口面積を変化させる請求項１７または１８に記載
のガラス構造物の製造方法。 - 【請求項２１】 平行平板状ガラス基板の一方の表面の
限定された部分にレーザ光を照射し、アブレーションあ
るいは蒸発によって当該部分を除去するガラス構造物の
製造方法において、前記レーザ光をガラス基板の法線に
対して傾斜した方向から照射し、かつ前記レーザ光の光
軸に対して前記ガラス基板を回転させることを特徴とす
るガラス構造物の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2002045667A JP4267240B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | ガラス構造物の製造方法 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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