JP6050002B2

JP6050002B2 - レーザ加工方法

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Publication number: JP6050002B2
Application number: JP2012018600A
Authority: JP
Inventors: 崇文常松; 飯田　哲也; 哲也飯田; 鈴木　達也; 達也鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013154604A

Description

本発明は、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から有効部を切り出すためのレーザ加工方法に関する。

上記技術分野のレーザ加工方法として、板状の加工対象物にレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成し、その改質領域から発生した亀裂を加工対象物の厚さ方向に伸展させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３４３００８号公報

しかしながら、上述したようなレーザ加工方法を実施することにより、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を切り出そうとすると、角部にバリ等が生じて、角部おいて切断品質が低下する場合がある。

そこで、本発明は、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を精度良く切り出すことができるレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工方法は、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を切り出すためのレーザ加工方法であって、少なくとも角部の面取り面に沿うように延在する第１切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、加工対象物の厚さ方向に伸展する第１亀裂を発生させる第１改質領域を、第１切断予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に形成する第１工程と、第１工程の後に、有効部の外側から角部に至るように延在する第２切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、加工対象物の厚さ方向に伸展する第２亀裂を発生させる第２改質領域を、第２切断予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に形成する第２工程と、を備える。

このレーザ加工方法では、角部の面取り面に沿うように延在する第１切断予定ラインに沿って第１改質領域を形成し、その後に、有効部の外側から角部に至るように延在する第２切断予定ラインに沿って第２改質領域を形成する。この順序で第１改質領域及び第２改質領域を形成すると、次の理由により、第１切断予定ラインに沿って精度良く第１亀裂が伸展し易くなる。すなわち、強化ガラス板は、引張応力層、及びその引張応力層の両側に形成された圧縮応力層を有するので、改質領域から亀裂が発生し易く且つ伸展し易い。そのため、第２改質領域を形成した後に第１改質領域を形成すると、第１改質領域から発生した第１亀裂の一部が第１切断予定ラインから外れて第２改質領域に向かって伸展し、角部にバリ等が生じ易くなる。これに対し、第１改質領域を形成した後に第２改質領域を形成すると、第１亀裂の一部が第２改質領域に向かって伸展するような事態が防止され、第１切断予定ラインに沿って精度良く第１亀裂が伸展し易くなる。よって、このレーザ加工方法によれば、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を精度良く切り出すことができる。

ここで、第１工程では、第１亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させ、第２工程では、第２亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させてもよい。これによれば、第１亀裂の一部が第２改質領域に向かって伸展するような事態をより確実に防止して、第１切断予定ラインに沿って第１亀裂を伸展させることができる。

また、第１切断予定ラインが、有効部の側面のうち面取り面に至る有効部の端面に沿うように延在する場合には、第１切断予定ラインにおいて端面に沿うように延在する部分と連続するように第２切断予定ラインを設定してもよい。また、面取り面が凸曲面である場合には、第１切断予定ラインにおいて面取り面に沿うように延在する部分と接するように第２切断予定ラインを設定してもよい。これらによれば、例えば有効部の周囲の部分を切り落とすための第２切断予定ラインにおいても、第２改質領域から発生した第２亀裂の一部が第２切断予定ラインから外れて第１改質領域に向かって伸展するのを抑制することができる。

また、上述したレーザ加工方法は、加工対象物から有効部を複数切り出す場合には、第１工程の前に、隣り合う有効部の間を通るように延在する第３切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、加工対象物の厚さ方向に伸展する第３亀裂を発生させる第３改質領域を、第３切断予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に形成する第３工程を更に備えてもよい。これによれば、隣り合う有効部の一方において、第１及び第２改質領域から発生した第１及び第２亀裂の一部が、第１及び第２切断予定ラインから外れて、隣り合う有効部の他方に向かって伸展したとしても、第３改質領域及び第３亀裂によってその伸展が止められるため、隣り合う有効部の他方が損傷するのを防止することができる。

このとき、第３工程では、第３亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させてもよい。これによれば、第１及び第２切断予定ラインから外れた第１及び第２亀裂の一部の伸展をより確実に止めることができる。

本発明によれば、強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を精度良く切り出すことができるレーザ加工方法を提供することが可能となる。

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。レーザ加工後の加工対象物の平面図である。図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。本発明の第１実施形態のレーザ加工方法の対象となる加工対象物及び有効部の平面図である。本発明の第１実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の平面図である。本発明の第１実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の平面図である。本発明の第２実施形態のレーザ加工方法の対象となる加工対象物及び有効部の平面図である。本発明の第２実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の平面図である。本発明の第２実施形態のレーザ加工方法が実施されている加工対象物の平面図である。本発明のレーザ加工方法の対象となる有効部の角部の例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本発明の一実施形態のレーザ加工方法では、切断予定ラインに沿って加工対象物にレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に切断の起点となる改質領域を形成する。そこで、加工対象物の材料を限定せずに、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の駆動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。

このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。

加工対象物１としては、種々の材料（例えば、ガラス、半導体材料、圧電材料等）からなる板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示すように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。

なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。

ちなみに、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。

ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック等）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、例えばシリコン、ガラス、ＬｉＴａＯ_３又はサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる基板やウェハ、又はそのような基板やウェハを含むものが挙げられる。

また、本実施形態においては、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。

この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することが好ましい。
［第１実施形態］

図７（ａ）に示すように、加工対象物１は、表面１ａ及び裏面１ｂを有する矩形板状の部材であり、強化ガラス板１０を備えている。強化ガラス板１０は、引張応力層、及びその引張応力層の両側に形成された圧縮応力層を有するガラス板である。強化ガラス板１０は、通常のガラス（フロートガラス）板を溶融塩に浸漬させ、イオン交換によってガラス板の表面層に圧縮応力層を形成したり（イオン交換法）、通常のガラス板を加熱した後、ガラス板の表面に空気を吹き付けるなどしてガラス板を急冷させたり（風冷強化法）することで製造される。強化ガラス板１０では、その厚さ方向が、引張応力層及び圧縮応力層の配列方向と一致している。

以上のように構成された加工対象物１から、以下のように、矩形板状の有効部１７を複数（ここでは、４枚）切り出す。なお、図７（ｂ）に示すように、有効部１７は、表面１７ａ及び裏面１７ｂ、並びに面取りされた４つの角部１８を有するものであり、各角部１８は、その面取り面１８ａが凸曲面となるようにＲ面取りされたものである。このような有効部１７は、携帯型端末のディスプレイの保護基板等に用いられる。

まず、加工対象物１をレーザ加工装置１００の支持台１０７上に載置する。このとき、加工対象物１の裏面１ｂにテープを貼ったり、或いは支持台１０７を多孔質状に形成して加工対象物１を真空吸着したりするなど、支持台１０７上において加工対象物１を保持する。そして、加工対象物１に対し、第１切断予定ライン５１（図７（ａ）における一点鎖線）、第２切断予定ライン５２（図７（ａ）における破線）及び第３切断予定ライン５３（図７（ａ）における二点鎖線）を設定する。

第１切断予定ライン５１は、各有効部１７の側面１９（すなわち、各有効部１７の４つの端面１７ｃ及び４つの面取り面１８ａ）に沿うように延在している。環状に閉じた第１切断予定ライン５１は、加工対象物１に対して複数行複数列（ここでは、２行２列）配置されている。各第１切断予定ライン５１は、加工対象物１の側面１ｃから離間しており、隣り合う第１切断予定ライン５１，５１同士は、互いに離間している。

第２切断予定ライン５２は、有効部１７の外側から各角部１８に至るように延在している。各第２切断予定ライン５２は、第１切断予定ライン５１において有効部１７の端面１７ｃに沿うように延在する部分５１ａと連続し、且つ第１切断予定ライン５１において面取り面１８ａに沿うように延在する部分５１ｂと接している。第２切断予定ライン５２は、各有効部１７の周囲の部分を切り落とすためのラインであるため、各第２切断予定ライン５２は、加工対象物１の側面１ｃに至るか、或いは第３切断予定ライン５３と交差している。

第３切断予定ライン５３は、隣り合う有効部１７，１７の間を通るように延在している。行方向において隣り合う有効部１７，１７の間を通るように延在する第３切断予定ライン５３は、列方向において対向する加工対象物１の側面１ｃ，１ｃのそれぞれに至るように加工対象物１を横切っている。列方向において隣り合う有効部１７，１７の間を通るように延在する第３切断予定ライン５３は、行方向において対向する加工対象物１の側面１ｃ，１ｃのそれぞれに至るように加工対象物１を横切っている。

続いて、図８（ａ）に示すように、加工対象物１の表面１ａをレーザ光入射面として強化ガラス板１０の内部にレーザ光Ｌの集光点を位置させ、各第３切断予定ライン５３に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、第３切断予定ライン５３に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動（スキャン）させる。これにより、加工対象物１の厚さ方向に伸展する第３亀裂８３を発生させる第３改質領域７３を（図８（ｂ）参照）、第３切断予定ライン５３に沿って強化ガラス板１０の内部に形成する（第３工程）。このとき、第３切断予定ライン５３に対する第３改質領域７３の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、第３改質領域７３から発生した第３亀裂８３を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させる。

第３改質領域７３を形成した後に、図８（ｂ）に示すように、加工対象物１の表面１ａをレーザ光入射面として強化ガラス板１０の内部にレーザ光Ｌの集光点を位置させ、各第１切断予定ライン５１に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、第１切断予定ライン５１に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動（スキャン）させる。これにより、加工対象物１の厚さ方向に伸展する第１亀裂８１を発生させる第１改質領域７１を（図９（ａ）参照）、第１切断予定ライン５１に沿って強化ガラス板１０の内部に形成する（第１工程）。このとき、第１切断予定ライン５１に対する第１改質領域７１の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、第１改質領域７１から発生した第１亀裂８１を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させる。

第１改質領域７１を形成した後に、図９（ａ）に示すように、加工対象物１の表面１ａをレーザ光入射面として強化ガラス板１０の内部にレーザ光Ｌの集光点を位置させ、各第２切断予定ライン５２に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、第２切断予定ライン５２に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動（スキャン）させる。これにより、加工対象物１の厚さ方向に伸展する第２亀裂８２を発生させる第２改質領域７２を（図９（ｂ）参照）、第２切断予定ライン５２に沿って強化ガラス板１０の内部に形成する（第２工程）。このとき、第２切断予定ライン５２に対する第２改質領域７２の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、第２改質領域７２から発生した第２亀裂８２を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させる。

以上の順序で第１改質領域７１、第２改質領域７２及び第３改質領域７３を形成することにより、図７（ｂ）に示すように、各有効部１７の周囲の部分を切り落として、矩形板状の有効部１７を複数切り出す。なお、各切断予定ライン５１，５２，５３に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動させるために、加工対象物１側（支持台１０７等）を移動させてもよいし、レーザ光Ｌ側（レーザ光源１０１、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５等）を移動させてもよいし、或いは、加工対象物１側及びレーザ光Ｌ側の両方を移動させてもよい。また、支持台１０７上における加工対象物１の保持は、全ての改質領域７１，７２，７３を形成した後に解除する。

以上説明したように、第１実施形態のレーザ加工方法では、有効部１７の側面１９（すなわち、有効部１７の端面１７ｃ及び面取り面１８ａ）に沿うように延在する第１切断予定ライン５１に沿って第１改質領域７１を形成し、その後に、有効部１７の外側から角部１８に至るように延在する第２切断予定ライン５２に沿って第２改質領域７２を形成する。この順序で第１改質領域７１及び第２改質領域７２を形成すると、次の理由により、第１切断予定ライン５１において角部１８の面取り面１８ａに沿うように延在する部分５１ｂに沿って精度良く第１亀裂８１が伸展し易くなる。すなわち、強化ガラス板１０は、引張応力層、及びその引張応力層の両側に形成された圧縮応力層を有するので、改質領域７１〜７３から亀裂８１〜８３が発生し易く且つ伸展し易い。そのため、第２改質領域７２を形成した後に第１改質領域７１を形成すると、第１切断予定ライン５１の部分５１ｂでは、第１改質領域７１から発生した第１亀裂８１の一部が第１切断予定ライン５１から外れて第２改質領域７２に向かって伸展し（第２亀裂８２に引っ張られるように伸展し）、角部１８にバリ等が生じ易くなる。これに対し、第１改質領域７１を形成した後に第２改質領域７２を形成すると、第１亀裂８１の一部が第２改質領域７２に向かって伸展するような事態が防止され、第１切断予定ライン５１に沿って精度良く第１亀裂８１が伸展し易くなる。よって、第１実施形態のレーザ加工方法によれば、強化ガラス板１０を備える板状の加工対象物１から、面取りされた角部１８を有する有効部１７を精度良く切り出すことができる。

特に、第１実施形態のレーザ加工方法では、第１改質領域７１の形成に伴って第１亀裂８１を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させ、第２改質領域７２の形成に伴って第２亀裂８２を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させているので、第１亀裂８１の一部が第２改質領域７２に向かって伸展するような事態がより確実に防止される。

また、第１実施形態のレーザ加工方法では、第１切断予定ライン５１において有効部１７の端面１７ｃに沿うように延在する部分５１ａと連続し、且つ第１切断予定ライン５１において角部１８の面取り面１８ａに沿うように延在する部分５１ｂと接するように、第２切断予定ライン５２を設定する。これにより、有効部１７の周囲の部分を切り落とすための第２切断予定ライン５２においても、第２改質領域７２から発生した第２亀裂８２の一部が第２切断予定ライン５２から外れて第１改質領域７１に向かって伸展するのを抑制することができる。

また、第１実施形態のレーザ加工方法では、第１改質領域７１を形成する前に、隣り合う有効部１７，１７の間を通るように延在する第３切断予定ライン５３に沿って第３改質領域７３を形成する。これにより、隣り合う有効部１７，１７の一方において、第１及び第２改質領域７１，７２から発生した第１及び第２亀裂８１，８２の一部が、第１及び第２切断予定ライン５１，５２から外れて、隣り合う有効部１７，１７の他方に向かって伸展したとしても、第３改質領域７３及び第３亀裂８１によってその伸展が止められるため、隣り合う有効部１７，１７の他方が損傷するのを防止することができる。

特に、第１実施形態のレーザ加工方法では、第３改質領域７３の形成に伴って第３亀裂８３を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させているので、第１及び第２切断予定ライン５１，５２から外れた第１及び第２亀裂８１，８２の一部の伸展がより確実に止められる。

ところで、第１実施形態のレーザ加工方法では、第１切断予定ライン５１に沿って環状にレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動させる場合、次のように、レーザ光Ｌの繰返し周波数、及びレーザ光Ｌの集光点の相対的移動速度が調整される。すなわち、直線である部分５１ａでは、繰返し周波数Ｆａで加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すると共に、相対的移動速度Ｖａで集光点を相対的に移動させ、曲線である部分５１ｂでは、繰返し周波数Ｆａよりも低い繰返し周波数Ｆｂで加工対象物１にレーザ光Ｌを照射すると共に、相対的移動速度Ｖａよりも低い相対的移動速度Ｖｂで集光点を相対的に移動させる。これにより、周波数Ｆａが５０ｋＨｚであり、速度Ｖａが５００ｍｍ／ｓであれば、部分５１ａにおけるレーザ光Ｌのパルスピッチ（速度Ｖａ／周波数Ｆａ）は１０μｍとなる。また、周波数Ｆｂが１ｋＨｚであり、速度Ｖｂが１０ｍｍ／ｓであれば、部分５１ｂにおけるレーザ光Ｌのパルスピッチ（速度Ｖｂ／周波数Ｆｂ）は１０μｍとなる。

なお、レーザ光Ｌの繰返し周波数の調整は、例えば、レーザ光源１０１及びレーザ光源制御部１０２に超音波光変調器（ＡＯＭ）等の光学素子を付加することにより実現される。この場合、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌの繰返し周波数をＡＯＭによって間引くことで、加工対象物１に照射されるレーザ光Ｌの繰返し周波数を低くすることができる。

このように、曲線である部分５１ｂに沿って（すなわち、有効部１７の面取り面１８ａに沿って）第１改質領域７１を形成する場合には、直線である部分５１ａに沿って（すなわち、有効部１７の端面１７ｃに沿って）第１改質領域７１を形成する場合に比べ、レーザ光Ｌの集光点の相対的移動速度を低くする。これにより、有効部１７に対して面取り面１８ａの外側をレーザ光Ｌの集光点が通るような事態を防止し、第１改質領域７１を面取り面１８ａに沿って精度良く形成することができる。

更に、曲線である部分５１ｂに沿って第１改質領域７１を形成する場合には、直線である部分５１ａに沿って第１改質領域７１を形成する場合に比べ、レーザ光Ｌの集光点の相対的移動速度を低くすることに加えて、レーザ光Ｌの繰返し周波数を低くする。レーザ光Ｌの繰返し周波数を低くせずにレーザ光Ｌの集光点の相対的移動速度を低くすると、パルスピッチが短くなるため、改質スポット（レーザ光Ｌの１パルスの照射で形成される改質部分）が密の状態で第１改質領域７１が形成され、その結果、加工対象物１の厚さ方向に第１亀裂８１が伸展し難くなるおそれがある。レーザ光Ｌの集光点の相対的移動速度を低くすると共にレーザ光Ｌの繰返し周波数を低くすることで、パルスピッチが短くなるのを防止し、有効部１７の面取り面１８ａに沿った第１改質領域７１を、第１亀裂８１を伸展させ易いものとして形成することができる。

また、第１実施形態のレーザ加工方法では、直線的に連続する第２切断予定ライン５２及び第１切断予定ライン５１の部分５１ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動させる場合、第２切断予定ライン５２上を通過するときには、加工対象物１に対するレーザ光Ｌの照射をＯＮとし、第１切断予定ライン５１の部分５１ａ上を通過するときには、加工対象物１に対するレーザ光Ｌの照射をＯＦＦとする。これにより、第１切断予定ライン５１の部分５１ａに沿って既に形成された第１改質領域７１及び第１亀裂８１にレーザ光Ｌが再度照射されることが防止される。従って、第１切断予定ライン５１の部分５１ａに対応する有効部１７の端面１７ｃの切断品質が低下したり、有効部１７の抗折強度が低下したりするのを防止することができる。なお、加工対象物１に対するレーザ光Ｌの照射のＯＮ／ＯＦＦの切替えも、例えば、上述した超音波光変調器（ＡＯＭ）等の光学素子によって実現される。
［第２実施形態］

第２実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物１に対して第３切断予定ライン５３を設定しない点で、上述した第１実施形態のレーザ加工方法と主に相違している。第２実施形態のレーザ加工方法では、まず、図１０（ａ）に示すように、加工対象物１に対し、第１切断予定ライン５１（図１０（ａ）における一点鎖線）及び第２切断予定ライン５２（図１０（ａ）における破線）を設定する。

第１切断予定ライン５１は、各有効部１７の側面１９（すなわち、各有効部１７の４つの端面１７ｃ及び４つの面取り面１８ａ）に沿うように延在している。環状に閉じた第１切断予定ライン５１は、加工対象物１に対して複数行複数列（ここでは、２行２列）配置されている。各第１切断予定ライン５１は、加工対象物１の側面１ｃから離間しており、隣り合う第１切断予定ライン５１，５１同士は、互いに十分に（例えば、平面視における有効部１７の幅以上）離間している。

第２切断予定ライン５２は、有効部１７の外側から各角部１８に至るように延在している。各第２切断予定ライン５２は、第１切断予定ライン５１において有効部１７の端面１７ｃに沿うように延在する部分５１ａと連続し、且つ第１切断予定ライン５１において面取り面１８ａに沿うように延在する部分５１ｂと接している。第２切断予定ライン５２は、各有効部１７の周囲の部分を切り落とすためのラインであるため、各第２切断予定ライン５２は、加工対象物１の側面１ｃに至っている。

続いて、図１１に示すように、加工対象物１の表面１ａをレーザ光入射面として強化ガラス板１０の内部にレーザ光Ｌの集光点を位置させ、各第１切断予定ライン５１に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、第１切断予定ライン５１に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動（スキャン）させる。これにより、加工対象物１の厚さ方向に伸展する第１亀裂８１を発生させる第１改質領域７１を（図１２（ａ）参照）、第１切断予定ライン５１に沿って強化ガラス板１０の内部に形成する（第１工程）。このとき、第１切断予定ライン５１に対する第１改質領域７１の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、第１改質領域７１から発生した第１亀裂８１を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させる。

第１改質領域７１を形成した後に、図１２（ａ）に示すように、加工対象物１の表面１ａをレーザ光入射面として強化ガラス板１０の内部にレーザ光Ｌの集光点を位置させ、各第２切断予定ライン５２に沿って加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。つまり、第２切断予定ライン５２に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動（スキャン）させる。これにより、加工対象物１の厚さ方向に伸展する第２亀裂８２を発生させる第２改質領域７２を（図１２（ｂ）参照）、第２切断予定ライン５２に沿って強化ガラス板１０の内部に形成する（第２工程）。このとき、第２切断予定ライン５２に対する第２改質領域７２の形成に伴って（加工対象物１に何ら外力を作用させずに）、第２改質領域７２から発生した第２亀裂８２を加工対象物１の表面１ａ及び裏面１ｂに到達させる。

以上の順序で第１改質領域７１及び第２改質領域７２を形成することにより、図１０（ｂ）に示すように、各有効部１７の周囲の部分を切り落として、矩形板状の有効部１７を複数切り出す。なお、各切断予定ライン５１，５２に沿ってレーザ光Ｌの集光点を相対的に移動させるために、加工対象物１側を移動させてもよいし、レーザ光Ｌ側を移動させてもよいし、或いは、加工対象物１側及びレーザ光Ｌ側の両方を移動させてもよい。また、支持台１０７上における加工対象物１の保持は、全ての改質領域７１，７２を形成した後に解除する。

以上説明したように、第２実施形態のレーザ加工方法では、有効部１７の側面１９（すなわち、有効部１７の端面１７ｃ及び面取り面１８ａ）に沿うように延在する第１切断予定ライン５１に沿って第１改質領域７１を形成し、その後に、有効部１７の外側から角部１８に至るように延在する第２切断予定ライン５２に沿って第２改質領域７２を形成する。よって、第２実施形態のレーザ加工方法によれば、第１実施形態のレーザ加工方法と同様の効果が奏される。

また、第２実施形態のレーザ加工方法では、隣り合う第１切断予定ライン５１，５１同士が互いに十分に（例えば、平面視における有効部１７の幅以上）離間している。これにより、隣り合う有効部１７，１７の一方において、第１及び第２改質領域７１，７２から発生した第１及び第２亀裂８１，８２の一部が、第１及び第２切断予定ライン５１，５２から外れて、隣り合う有効部１７，１７の他方に向かって伸展したとしても、隣り合う有効部１７，１７の他方に到達し難くなるため、隣り合う有効部１７，１７の他方が損傷するのを防止することができる。

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加工対象物及び有効部の形状としては、矩形板状に限定されず、様々な形状を適用することができる。また、加工対象物から一つの有効部を切り出してもよい。

また、各切断予定ラインに対して、加工対象物の厚さ方向に並ぶように複数列の改質領域を形成してもよい。その場合にも、本発明によれば、面取りされた角部を有する有効部を板状の加工対象物から精度良く切り出すことができる。１本の切断予定ラインに対する改質領域の列数は、加工対象物の厚さ等に応じて適宜決定することができるものである。

また、上記実施形態では、各切断予定ラインに対する改質領域の形成に伴って（加工対象物に何ら外力を作用させずに）、改質領域から発生した亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させたが、これに限定されない。つまり、改質領域の形成に伴って亀裂を発生されるだけで、加工対象物の表面及び裏面のいずれか一方に亀裂を到達させるだけでもよいし、或いは、加工対象物の表面及び裏面の両方に亀裂を到達させなくてもよい。これらの場合には、改質領域を形成した後に、切断予定ラインに沿って外力を作用させて、改質領域から発生した亀裂を加工対象物の表面及び裏面に到達させ、それにより、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断すればよい。

また、図１３に示すように、有効部１７の角部１８は、一つ又は複数の略平面である面取り面１８ａから構成されたものであってもよい。それらの場合にも、本発明によれば、面取り面から不要な方向に亀裂が伸展するのを防止し、面取りされた角部を有する有効部を板状の加工対象物から精度良く切り出すことができる。

また、加工対象物は、強化ガラス板の表面及び裏面の少なくとも一方に樹脂膜等が形成されたものであってもよい。また、改質領域としては、レーザ光の照射条件等によって、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等や、これらが混在した領域が形成される。

１…加工対象物、１ａ…表面、１ｂ…裏面、１０…強化ガラス板、１７…有効部、１７ｃ…端面、１８…角部、１８ａ…面取り面、１９…側面、５１…第１切断予定ライン、５２…第２切断予定ライン、５３…第３切断予定ライン、７１…第１改質領域、７２…第２改質領域、７３…第３改質領域、８１…第１亀裂、８２…第２亀裂、８３…第３亀裂、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

Claims

強化ガラス板を備える板状の加工対象物から、面取りされた角部を有する有効部を切り出すためのレーザ加工方法であって、
少なくとも前記角部の面取り面に沿うように延在する第１切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、前記加工対象物の厚さ方向に伸展する第１亀裂を発生させる第１改質領域を、前記第１切断予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に形成する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記有効部の外側から前記角部に至るように延在する第２切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、前記加工対象物の厚さ方向に伸展する第２亀裂を発生させる第２改質領域を、前記第２切断予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に形成する第２工程と、を備え、
前記加工対象物から前記有効部を複数切り出す場合には、前記第１工程の前に、隣り合う前記有効部の間を通るように延在する第３切断予定ラインに沿って、レーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、前記加工対象物の厚さ方向に伸展する第３亀裂を発生させる第３改質領域を、前記第３切断予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に形成する第３工程を更に備える、レーザ加工方法。
前記第１工程では、前記第１亀裂を前記加工対象物の表面及び裏面に到達させ、
前記第２工程では、前記第２亀裂を前記加工対象物の前記表面及び前記裏面に到達させる、請求項１記載のレーザ加工方法。
前記第１切断予定ラインが、前記有効部の側面のうち前記面取り面に至る前記有効部の端面に沿うように延在する場合には、前記第１切断予定ラインにおいて前記端面に沿うように延在する部分と連続するように前記第２切断予定ラインを設定する、請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
前記面取り面が凸曲面である場合には、前記第１切断予定ラインにおいて前記面取り面に沿うように延在する部分と接するように前記第２切断予定ラインを設定する、請求項１〜３のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
前記第３工程では、前記第３亀裂を前記加工対象物の表面及び裏面に到達させる、請求項１〜４のいずれか一項記載のレーザ加工方法。