JP4094552B2

JP4094552B2 - 脆性材料の加工方法及び加工装置

Info

Publication number: JP4094552B2
Application number: JP2003574402A
Authority: JP
Inventors: 英毅森田; 泰秀大津; 達雄枝
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd; Nagasaki Prefectural Government
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd; Nagasaki Prefectural Government
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: WO2003076151A1; TW200306240A; KR20040082386A; KR100614106B1; AU2003213332A1; EP1498243A1; US20050150254A1; TWI295205B; JPWO2003076151A1; CN1642704A; EP1498243A4; CN100575026C

Description

技術分野
本発明は、ガラス、セラミックあるいは半導体ウエハなどの脆性材料の加工方法及び加工装置に関する。
背景技術
レーザ光源からのレーザ光を加工対象の脆性材料の表面に照射し、その際に発生する加熱冷却変化による熱歪を利用して脆性材料を加工することが知られている。
例えば、特公平３−１３０４０号公報には、脆性材料の加工始点に形成した亀裂を、レーザ光照射による熱応力により加工ライン上に沿って誘導することによって、脆性材料を割断する加工方法が開示されている。また、特表平８−５０９９４７号（特許第３０２７７６８号）公報には、脆性材料へのレーザ光照射により発生する熱応力によって材料表面から所定深さまで達する亀裂を形成し、その亀裂を利用して脆性材料を分断する加工方法が開示されている。
この種の加工に用いられるレーザ光源の代表的なものとして、発振波長が２．９μｍのＨＦレーザ、発振波長が５．５μｍのＣＯレーザ、発振波長が１０μｍ付近のＣＯ_２・レーザ等のガスレーザが挙げられる。また、固体レーザとして、種々の波長を発振するルビーレーザ、半導体レーザ等が市販されている。
市販品として入手可能なレーザ光源のうち、１〜３μｍ付近の波長のレーザ光はシリコン等の半導体ウエハの加工に用いられており、５〜１０．６μｍ付近の波長のレーザ光はガラス等の脆性材料の加工に用いられている。また、１〜１０．６μｍ付近の波長のレーザ光を用いて各種セラミック材料を加工することが行われている。なお、レーザ光を用いた加工は金属加工にも応用されている。
ところで、特公平３−１３０４０号公報や特表平８−５０９９４７号（特許第３０２７７６８号）公報に開示されている加工方法によれば、使用するレーザ光源の波長の選択に対しては、特に配慮されておらず、照射するレーザ光の波長が切断対象の材料に対してその加熱エネルギがその中に十分吸収される最適な吸収波長となっていないことが多い。このため、材料内部の温度上昇は材料表面の加熱部分からの熱伝導に頼るしかなく、必要な温度上昇迄に多くの時間を要することから、レーザ光の照射時間を長くとる必要があり、加工速度を速くすることができない。また、照射時間を長くした際の別の問題として、材料内部が加工（亀裂の形成）に必要な温度に達する前に、照射部の表面付近の温度が材料の溶融温度近く、もしくはそれ以上に加熱されて材料表面付近が溶融してしまうと、精度が良好なスクライブラインを得ることが困難になるという問題がある。なお、特表平８−５０９９４７号（特許第３０２７７６８号）公報に開示の加工方法では、材料内部が十分に加熱されるまでに多くの時間を要することから、亀裂を材料の内部深くまで形成することができないという問題もある。
ここで、レーザ光の波長を考慮した加工方法がいくつか提案されている。例えば、米国特許第５，１３８，１３１号には、加工対象のガラスにレーザ光が十分吸収されるようにするため、加工対象のガラスのレーザ光透過率を測定し、その透過率がゼロ近くになる波長領域（４μｍ以上）を選択して、その波長領域にあるレーザ光をガラスに照射する加工方法が開示されている。
しかし、この加工方法では、レーザ光の波長に対する加工材料の吸収率があまりにも大き過ぎるため、照射レーザ光の大部分が材料の表面近傍で吸収されてしまい、照射レーザ光による直接加熱は材料表面から数μｍの深さまでしか及ばない。このため、材料の表面近くのみが加熱され、材料内部には表面付近で吸収された光エネルギが熱に変化した後の熱伝導によって伝わるのみである。その結果、表面付近の加熱時点から内部が十分に加熱されるまでに熱伝導時間に相当する時間遅れが発生する。このことは、熱歪によって形成される亀裂の発生が内部では遅れることを意味している。
また、材料の表面付近が集中して加熱されるため、レーザ光の照射エネルギが集中する表面付近では、上記した時間遅れも重なって必要以上に加熱されてしまう。これにより最悪の場合には一部が溶融温度近くまで加熱されてしまい、加工対象材料の切断後の品質にも影響が現れる。さらに、加熱時間の遅れによる切断速度の低下を補うために、大出力のレーザ光源からのレーザ光を材料に照射して、速やかに大量の加熱エネルギが材料内部へと移動していくようにする必要性も出てくる。
発明の開示
本発明は、そのような実情に鑑みてなされたもので、加工速度の速い脆性材料の加工方法及び加工装置の提供を目的とする。
本発明の加工方法は、加熱源としての光源からの光を脆性材料に照射するとともに、その照射位置を所定のライン上に沿って移動させることにより脆性材料を加工する方法において、加工対象となる脆性材料への照射光の吸収率を予め設定しておき、その吸収率の設定値と、加工対象の脆性材料と同じ材質の板状のサンプルの厚みとを用いて、サンプルに脆性材料と同一波長の光を照射したときのサンプルの吸収率を演算し、この吸収率の演算値と、サンプルに実際に光を照射することによって得られる吸収率の実測データに基づいて、加工対象の脆性材料の吸収率に適した光波長を選択することによって特徴づけられる。
本発明の加工方法において、互いに波長が異なる複数種の光をサンプルに順次照射し、その光照射によって得られる各波長ごとの透過光強度の測定値からサンプルの吸収率の実測データを算出し、それら実測データを用いて光波長の選択を行うようにしてもよい。
本発明の加工方法において、加工を行う脆性材料の光照射位置の裏面側に反射層を形成しておいてもよい。また、脆性材料をテーブル上に載置して加工を行う場合、そのテーブルの材料載置面に反射層を形成しておいてもよい。
本発明の加工方法で実施する演算処理（レーザ光波長選択演算）の詳細を以下に説明する。
なお、実際の脆性材料の場合には、入射面側である材料表面での反射があったり、透過する際に材料内部から出射側面へ透過する透過面である材料裏面での反射があったりする。しかし、ここでは議論を簡単にする為に、そうした材料の入射部分や透過部分での反射は小さいとして無視して議論することにする。
また、脆性材料が表示用の被切断パネル材料として用いられた場合には、入射面側の裏面側には画面表示用やその表示制御用の各種駆動・制御回路を形成するための表面加工がされていたりする。そうした場合においても、議論を簡単にするために、表面加工部分の影響は受けずに表面加工がされていない部分に対して光が入射し透過していくとして議論することにする。
まず、物体に真空中の波長λ_Ｏ、強度Ｉ_Ｏの光を照射したとき、深さｚの場所での光強度Ｉは、Ｉ＝Ｉ_Ｏ・ｅｘｐ（−α・ｚ）で表すことができる。ここで、αは吸収能と呼ばれる物理量で、α＝（４π／λ_Ｏ）ｋ＝（４π／λ_Ｏ）ｎκで表される。ただし、ｎはその物体の屈折率、ｋ，κは減衰係数である。
図２に示すように、加工対象の脆性材料と同じ材質で厚さが数分の１である、厚みｄの板状のサンプルＳに、波長が既知のレーザ光（強度Ｉ_Ｏ）を照射したときに、サンプルＳ中でレーザ光がＡ％吸収されたとすると、以下の関係が成立する。

また、図３に示すように、厚みＤの脆性材料Ｗに、サンプルＳと同一波長の光を照射したときの出射光強度Ｉ′で透過率がＢ％になったとすると、以下の関係が成立する。

そして、以上の関係式と、厚みｄの板状のサンプルＳの透過光強度の実測データを用いて、加工対象の脆性材料に最適な波長のレーザ光を選択することができる。その手法を以下に詳述する。
まず、加工対象である厚みＤの脆性材料に対して、何％の吸収率のレーザ光を照射して加工を行うのが良いのかを決定しておく。
いま、吸収率をＢ％と決定したとすると、その吸収率Ｂ％と上記の（５）式に基づいて、加工対象の脆性材料と同一の材質で厚みｄのサンプルに、加工対象と同一のレーザ光を照射した場合に、どの位の吸収率になるかを演算する。その演算結果を吸収率Ａ％とする。
次に、厚みｄのサンプルＳに実際にレーザ光を照射して、上記演算で求めた吸収率Ａ％に近い吸収率の値（実測データ）が、どの波長領域で得られるかを調べる。具体的には、サンプルＳにレーザ光を波長を変更しながら照射するか、あるいは波長が異なる複数種のレーザ光を照射する。次いで、レーザ光照射によって得られる各波長ごとの透過光強度の実測データを用いてサンプルＳの実際の吸収率を求め（上記した（１）式を使用）、それら実際の吸収率（実測データ）と、上記演算で求めた吸収率Ａ％とを比較し、吸収率Ａ％に対応する値のレーザ光波長を見つける。
以上の処理により、加工対象の脆性材料の吸収特性に最適な波長に近いレーザ光波長を選定することができる。
このようなレーザ光波長の選択により、加工速度を従来よりも高めることができる。その理由を以下に述べる。
まず、レーザ光波長の選択が不適切な場合、加工対象の材料内での吸収率がゼロ％でほとんど吸収されず透過していく場合がある。逆に、材料内の吸収率が１００％近くであると、図４に示すように、脆性材料Ｗに照射されたレーザ光Ｌは、脆性材料Ｗの表面近くで吸収される。これにより脆性材料Ｗの表面部分は瞬時に加熱されるが、材料内部では熱伝導によって内部温度が上昇していくので、その熱伝導に要する時間分だけ材料内部の温度上昇が遅れる。
これに対し、本発明の加工方法のように、加工対象の脆性材料の吸収特性に最適な波長に近い波長のレーザ光を選択すると、図５に示すように、脆性材料Ｗへのレーザ光Ｌの照射により、脆性材料Ｗの表面付近と材料内部の領域が吸収領域となり、広い体積が同時に加熱される。これにより材料内部の加熱は光伝播速度の遅れ時間だけ遅れるだけで済み、脆性材料Ｗの表面付近が加熱されるのとほぼ同時に材料の内部深くまで加熱されることになり、短時間で必要とする温度上昇が得られる。その結果として、加工速度を速くすることが可能になる。また、脆性材料の表面付近から内部深くまで熱歪を発生させることができるので、亀裂を脆性材料Ｗの内部深くまで形成することができる。
さらに、図６に示すように、加熱スポット付近の温度上昇により発生する熱応力（実線）の変化が、レーザ光波長の選択が不適切な場合（従来の加工方法：破線）よりも急峻となり、材料中の狭い領域に熱応力が集中する結果、熱応力の強度も強くなる。
ここで、本発明において、照射部の材料表面と内部の温度勾配を小さくする加熱方法が実現されるように配慮することにより、板厚方向に比較的均一な加熱帯を発生させることができる。例えば、予め所定の温度で加工材料を予熱しておくとか、板厚方向材料の光吸収率の小さい光源を用いることで熱勾配は板厚方向で小さくなる状況になる。従って、種々の材料を切断加工対象とした場合に、吸収率の小さい波長の光で割断加工可能な材料が多く対象に当てはまる。場合によっては、照射エネルギの一部が材料を透過してくる場合であっても切断性能それ自体には問題はない。材料の底面やテーブル面に反射層を形成して、底面やテーブル面にて入射光を反射させる方法なども有効な方策となる。このような方法を採用することで板厚方向に比較的均一な加熱帯を発生させることができる。
本発明において、加工時に得られるクラックの深さが照射する光の波長を変える（すなわち、加工材料内の吸収率を変化させる）ことにより制御可能である。さらに、照射光の走査方向に左右の照射表面の片方の面に近づける形で照射角度を傾けることにより、傾斜する面で加工材料を切断することが可能となる。この切断面においても、通常の切断面と同様面取り加工が不要な平滑面が切断後に得られる。
本発明において、加工材料の所定照射位置の裏面側やテーブルの材料載置面に適切な反射層を形成しておくことによって、加工材料の奥深くにまで照射エネルギが十分に行き渡るようにしておけば、クラックが表面から裏面側まで浸透する程度に進展する形で加工が行われるフルボディカットに本発明を有効に活用可能である。
また、本発明は、レーザ光による照射熱が照射部の下方向に熱伝導よりも早く吸収されるという特徴をもっている。その結果、加工対象となる脆性材料の表面に向かってある所定の角度の照射角度でレーザビームを照射させると、クラックが表面から所定の角度で傾斜する形で内部に形成されるので加工の自由度が増すという利点がある。
本発明の加工装置は、以上の特徴をもつ脆性材料の加工方法の実施に適した装置であって、互いに異なる波長の光を発振する複数の光源と、これら光源と脆性材料とを相対的に移動させる走査手段と、予め設定された吸収率の設定値とサンプルの厚みデータとを用いて、サンプルに脆性材料と同一波長の光を照射したときのサンプルの吸収率を演算する吸収率演算手段と、各光源からの光をサンプルに照射したときの透過光強度を測定するための光強度測定手段と、光強度測定手段にて測定された各波長ごとの透過光強度の測定値からサンプルの吸収率の実測データを求める実測データ算出手段と、これら吸収率の実測データと上記吸収率の演算結果に基づいて加工対象の脆性材料の吸収率に適した光波長を選択する選択手段を備え、その選択された波長に該当する光を発振する光源を、複数の光源の中から選択して、脆性材料の加工を実行するように構成されていることによって特徴づけられる。
本発明において、光強度測定手段を用いて、加工前の段階で予め加工材料の表面付近の光強度Ｉ_Ｏを測定しておく。その後、サンプルと加工材料の裏面側で透過光の光強度を測定し、Ｉ_Ｏと比較することにより各材料内での吸収率を算定する。
本発明は、光源からの光（レーザ光等）の照射により、脆性材料に深い亀裂を入れる切断加工、あるいは光照射のみで脆性材料を加工線（スクライブ線）の左右に完全に分離する割断加工のいずれの加工にも適用できる。
また、本発明において加熱源としての光源は、材料表面で吸収されてしまわないで材料内部に進入し内部で熱に変換される波長の光であれば特に限定されず、レーザ光のほか、可視光、紫外光など種々の波長を持つ光、または、波長の異なるレーザを複数組み合わせた光源を挙げることができ、これらの光源を用いて、照射部の材料表面と内部の温度勾配を小さくする加熱方法を用いて加工することによって速度と精度を向上させ、また傾斜割断が可能となる特徴点が得られる。レーザ以外の光源としては、紫外線ランプや赤外線ランプが使用可能であり、レーザ光源では白色レーザも適用可能である。
さらに、本発明に用いる光源としては、単一波長の発光源であるレーザ光源以外に、赤外線ランプとかいった加熱ランプなど複数の波長を放出する熱光源も含まれるが、これまでの上記説明では記述を簡単にするために、単一の波長を発生するレーザ光源を代表的な加熱源として説明した。
加熱ランプを用いる場合には、多数ある市販品の中から、予めそれらの分光特性に関するデータをそれらのランプの製造メーカーから入手しておくか、そうしたデータを自ら測定して入手する。
そうした、複数の波長成分を含む光を放射する光源を用いる場合には、光源からの光の中に含まれる波長成分のうちスペクトル成分の光強度が一番強いもの又はそれに準ずる強さである波長成分に注目して、予め定めた所定の波長幅の光成分について光強度を測定することにより、吸収率とか透過率の目安とする。
その方法としては、例えば、加工対象の材料の所定厚みのサンプルを用いて、各光源の光をそのサンプルに照射した場合の吸収特性や透過率に関するデータを収集する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態を、以下、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態の構成を模式的に示す図である。
図１の加工装置は、互いに異なる波長を発振する複数のレーザ光源１１、１２…１ｎを備えている。これらレーザ光源１１、１２…１ｎには、半導体レーザ、ガスレーザ、固体レーザあるいはエキシマレーザ等の各種レーザが適用される。
なお、レーザ光源１１、１２…１ｎとして半導体レーザを用いる場合、各レーザ光源（素子）の配置は特に問題はないが、ガスレーザ、固体レーザやエキシマレーザを複数用いる場合、レーザ光源の形状寸法が大きくなるので、複数のレーザ光源の全てを、加工対象である脆性材料Ｗの上方となる場所に配置することが困難になる場合がある。この場合、複数のレーザ光源１１、１２…１ｎを設置する場所から、レーザ光Ｌを光ファイバ等の光学手段を用いて、加工対象となる脆性材料Ｗの表面に導くようにすればよい。
加工対象となる脆性材料Ｗは、Ｘ−Ｙテーブル等の走査機構２によって、Ｘ−Ｙ方向に移動される。脆性材料Ｗには複数のレーザ光源１１、１２…１ｎのうちの１つのレーザ光源１１（または１２…１ｎ）からのレーザ光Ｌが照射される。このレーザ光源１１（または１２…１ｎ）の選択・駆動、及び走査機構２の駆動制御は、後述する演算処理装置４によって実行される。
複数のレーザ光源１１、１２…１ｎの下方（脆性材料Ｗの下方）に光強度測定装置３が配置されている。光強度測定装置３は、各レーザ光源１１，１２…１ｎからのレーザ光Ｌを、後述するサンプルＳに照射したときの透過光強度を測定するものである。光強度測定装置３の測定値は演算処理装置４に採り込まれる。
演算処理装置４は、吸収率演算部４１、実測データ算出部４２、選択部４３、並びに駆動制御部４４などを備えている。演算処理装置４には、加工形状データ、加工対象の脆性材料Ｗの厚み、サンプルＳの厚み、並びにレーザ光Ｌの吸収率の設定値などを入力するための入力装置５が接続されている。
吸収率演算部４１は、入力装置５の操作にて入力された加工対象の脆性材料Ｗの厚み、サンプルＳの厚み、及び吸収率の設定値を用いて、サンプルＳに加工対象の脆性材料Ｗと同一波長のレーザ光Ｌを照射したときのサンプルＳの吸収率を演算する。具体的には、脆性材料Ｗの厚みＤ、サンプルＳの厚みｄ及び吸収率の設定値Ｂ％の各値を、先に述べた（５）式に代入して、サンプルＳの吸収率Ａ％を演算する。
駆動制御部４４には、実際の加工を行う加工モードと実験モードが設定されており、入力装置５の操作にて実験モードが指定されたときには、各レーザ光源１１、１２…１ｎを順に駆動する。
実測データ算出部４２は、各レーザ光源１１、１２…１ｎからのレーザ光ＬがサンプルＳに照射されたときに、光強度測定装置３にて測定される、各波長ごとの透過光測定値からサンプルＳの吸収率の実測データを算出する。なお、吸収率の実測データの計算には、上記した（１）式を用いる。
選択部４３は、吸収率演算部４１で演算されたサンプルＳの吸収率Ａ％と、実測データ算出部４２にて算出された複数の吸収率実測データとを比較し、演算による吸収率Ａ％に一致もしくは近い値を示す実測データを見つけ出すという処理により、吸収率Ａ％に近い値を示す波長のレーザ光源を選択する。
そして、駆動制御部４４は、加工モード時において、選択部４３で選択された１台のレーザ光源１１（または１２…１ｎ）のみを駆動するとともに、走査機構２を加工形状データに基づいて駆動制御する。これらレーザ光源１１（または１２…１ｎ）及び走査機構２の駆動制御により、加工対象である脆性材料Ｗの表面にレーザ光Ｌが走査される。
次に、脆性材料Ｗの加工手順を説明する。
まず、加工対象の脆性材料Ｗと同じ材質で厚さが数分の１の板状のサンプルＳを用意しておく。
入力装置５を操作して、加工形状データ、サンプルＳの厚みｄ、及び加工対象の脆性材料Ｗの厚みＤ等の各データを演算処理装置４に入力する。また、厚みＤの脆性材料に対して、何％の吸収率のレーザ光を照射して加工を行うのが良いのかを決め、その決定値Ｂ％を演算処理装置４に設定しておく。
次に、光強度測定装置３の上方にサンプルＳを配置し、演算処理装置４に実験モードを指示する。この操作により、レーザ光源１１、１２…１ｎが順に駆動され、各レーザ光源１１、１２…１ｎからのレーザ光ＬがサンプルＳに照射され、そのレーザ光照射ごとに、光強度測定装置３にて測定されるサンプルＳの透過光強度が演算処理装置４に採り込まれる。
全てのレーザ光源１１、１２…１ｎからのレーザ光Ｌによる透過光強度の測定値が採取された時点で、演算処理装置４は、上記したサンプルＳの吸収率Ａ％の演算と、サンプルＳの吸収率の実測データの算出を行って、それらの結果から、複数のレーザ光源１１、１２…１ｎのうち、加工対象の脆性材料Ｗの吸収特性に最適な波長に近いレーザ光源１１（または１２…１ｎ）を選択する。
以上の処理が完了した後、レーザ光源１１、１２…１ｎの下方に加工対象である脆性材料Ｗを配置し、演算処理装置４に加工モードを指定する。これにより、演算処理装置４が、上記の処理にて選択されたレーザ光源１１（または１２…１ｎ）を駆動するとともに、加工形状データに基づいて走査機構２を駆動制御することにより、脆性材料Ｗが所定の形状に加工される。
ここで、本実施形態では、レーザ光源１１、１２…１ｎからのレーザ光Ｌの照射により、脆性材料Ｗの内部深くまで亀裂を入れる切断加工、あるいは脆性材料Ｗの加工始点に形成した亀裂をレーザ光照射により進展させて脆性材料Ｗを完全に分離する割断加工のいずれの加工も可能である。
以上の実施形態では、複数のレーザ光源を配置した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば発振波長が可変の自由電子レーザを用いても実施することができる。
自由電子レーザを用いる場合、レーザ光波長の選択処理として、サンプルＳに自由電子レーザからのレーザ光を照射した状態で、レーザ光の波長を連続的に変化させて、吸収率が最適な状況になる波長領域を見つけるという処理が可能になる。そして、最適な波長領域が判明した後、その波長領域に含まれるか、あるいは、その波長領域に近い波長のレーザ光を発振するレーザ光源を選択して脆性材料の加工を行えばよい。なお、レーザ光波長の選択処理つまりレーザ光の吸収率の測定後においても、自由電子レーザ設備が利用可能な場合は、自由電子レーザの発振波長を、吸収率測定で見つけた最適な波長に近い値に設定して、レーザ光を脆性材料に照射するという加工も可能である。
なお、加熱源としての光源は、レーザ光源のほか、可視光、紫外光など種々の波長の光を出力する紫外線ランプや赤外線ランプ等の各種の光源を適用してもよい。
また、光源から加工材料に伝送するエネルギ量が大きな場合は、光ファイバの代わりとして、伝送時の損失が最小になる形で適切な伝送手段を選択することにより目的を達成することが可能である。その具体的な伝送手段としては、低損失な伝送が可能な中空光ファイバ及び中空導波路等（松浦祐司、宮城光信：応用物理、第６８巻、ｐｐ．４１−４３１９９３年及び同第６２巻、ｐｐ．４４−４６１９９３年）を挙げることができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、従来の表面付近の加熱のみの場合と比較して、材料内部の加熱の温度上昇が速くなり、短時間で必要とする温度上昇が得られる結果、加工速度を速くすることが可能となり、有益である。
また、光照射により発生する亀裂が、材料表面から内部を通過して反対面まで達する形で延びて行くので、亀裂が材料内部深くまで形成され、これにより、レーザスクライブの後のブレーク工程での分断作業が容易になる。
さらに、材料の厚みによるが、光照射工程のみで脆性材料をスクライブラインの左右に完全に分断する割断加工も高速に行うことが可能になる。この場合、後工程として、カレットが多く発生するブレーキング工程を採用する必要がなくなるので、カレットと無縁な１つの工程でスクライブと分断作業を進行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態の構成を模式的に示す図である。
図２は、厚みｄの板状のサンプルにレーザ光を照射した様子を示す模式図である。
図３は、厚みＤの脆性材料にレーザ光を照射した様子を示す模式図である。
図４は、レーザ光照射により脆性材料の表面付近のみが加熱される状況を模式的に示す図である。
図５は、本発明の作用説明図で、レーザ光照射により脆性材料の表面付近と内部の領域が同時に加熱される状況を模式的に示す図である。
図６は、本発明の作用説明図で、加熱スポット付近の温度上昇により発生する熱応力の大きさの変化を示す図である。

Claims

加熱源としての光源からの光を脆性材料に照射するとともに、その照射位置を所定のライン上に沿って移動させることにより脆性材料を加工する方法において、
加工対象となる脆性材料への照射光の吸収率を予め設定しておき、その吸収率の設定値と、加工対象の脆性材料と同じ材質の板状のサンプルの厚みとを用いて、サンプルに脆性材料と同一波長の光を照射したときのサンプルの吸収率を演算し、この吸収率の演算値と、サンプルに実際に光を照射することによって得られる吸収率の実測データに基づいて、加工対象の脆性材料の吸収率に適した光波長を選択することを特徴とする脆性材料の加工方法。
互いに波長が異なる複数種の光をサンプルに順次照射し、その光照射によって得られる各波長ごとの透過光強度の測定値からサンプルの吸収率の実測データを算出し、それら実測データを用いて光波長の選択を行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の脆性材料の加工方法。
加工を行う脆性材料の光照射位置の裏面側に反射層を形成しておくことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の脆性材料の加工方法。
脆性材料をテーブル上に載置して加工を行う際に、そのテーブルの材料載置面に反射層を形成しておくことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の脆性材料の加工方法。
加熱源としての光源からの光を脆性材料に照射するとともに、その照射位置を所定のライン上に沿って移動させることにより脆性材料を加工する加工装置において、
互いに異なる波長の光を発振する複数の光源と、これら光源と脆性材料とを相対的に移動させる走査手段と、予め設定された吸収率の設定値とサンプルの厚みを用いて、サンプルに脆性材料と同一波長の光を照射したときのサンプルの吸収率を演算する吸収率演算手段と、各光源からの光をサンプルに照射したときの透過光強度を測定するための光強度測定手段と、光強度測定手段にて測定された各波長ごとの透過光強度の測定値からサンプルの吸収率の実測データを求める実測データ算出手段と、これら吸収率の実測データと上記吸収率の演算結果に基づいて加工対象の脆性材料の吸収率に適した光波長を選択する選択手段を備え、その選択された波長に該当する光を出力する光源を、複数の光源の中から選択して、脆性材料の加工を実行するように構成されていることを特徴とする脆性材料の加工装置。