JP4267240B2

JP4267240B2 - ガラス構造物の製造方法

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Publication number: JP4267240B2
Application number: JP2002045667A
Authority: JP
Inventors: 広隆小用; 啓司常友
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: US20030217568A1; JP2003246638A; CA2419683A1; US7217448B2

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の製造方法に関し、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。
【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。
【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。
【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１１−２１７２３７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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。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。
【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。
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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５０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。
【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２４８ｎｍ）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。
【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。
【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。
【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。
【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／ｃｍ²）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１２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２０ａ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２８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：ＹＡＧ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。
【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１０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。
【００５３】
［実施例７］
実施例６で用いたガラス基板２１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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
【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。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ光照射装置の構成を示す模式図である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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

Claims

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により、テーパー状の孔あるいは内壁が階段状になった孔または窪みを有するガラス構造物を得ることを特徴とするガラス構造物の製造方法。
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により、テーパー状の孔あるいは内壁が階段状になった孔または窪みを有するガラス構造物を得ることを特徴とするガラス構造物の製造方法。
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１または２に記載のガラス構造物の製造方法。
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１または２に記載のガラス構造物の製造方法。
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により、円錐形の部位が除去された貫通孔もしくは窪み、または、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、くびれがある構造の孔、または、深さ方向に広がる形状の孔もしくは窪みを有するガラス構造物を得ることを特徴とするガラス構造物の製造方法。
請求項１，２，５のいずれか１項に記載のガラス構造物の製造方法において、
前記ガラス基板が、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ガラス構造物の製造方法。
請求項６に記載のガラス構造物の製造方法において、
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つであるガラス構造物の製造方法。
請求項６に記載のガラス構造物の製造方法において、
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しているガラス構造物の製造方法。