JP7066701B2 - シート状ガラス基体のレーザに基づく加工のための基体処理ステーション - Google Patents

Description

優先権の主張

本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１６年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／４１１，９３８号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。

本開示は、シート状基体を加工するための方法および装置に関し、より具体的には、シート状ガラス基体のレーザに基づく加工のための基体処理ステーションに関する。

ガラスシートを切り離すための様々な方法および装置が知られている。実例としての１つの方法は、レーザを用いるものであり、これは、ガラス材料によって強く吸収される波長およびパワーによって、または、材料の吸収性を強める最初の相互作用の後、材料を溶発させることができる。別の方法は、特に、レーザによって誘発されるクラック形成に関し、この方法では、まず、表面上の小さい部分がレーザによって強く加熱され、その直後に、この小さい部分が（例えば、ウォータージェットによって）迅速に冷却され、それによって達成される熱応力がクラック形成につながり、これが、材料を切り離すために材料の厚さを通って伝搬し得る（機械的応力）。

公知の幾つかの切断処理において、Ｘ／Ｙ（２Ｄと称する場合もある）位置決め台を含むガラス切断装置が用いられ得る。例えば、複数の処理位置間においてガラスシートを輸送するために、搬送器が用いられ得る。ガラス切断装置のＸ／Ｙ位置決め台には、搬送器が取り付けられて、その上にガラスシートが配置され得る。次に、レーザを含む静止処理ヘッドが、切断処理のためにレーザビームをガラスシート上に向けている間に、搬送器は、リニアアクチュエータによって水平平面内のＸ方向およびＹ方向に移動され得る。

上述の処理は、ガラスシートの切断に適したものであり得るが、搬送器上の個々のガラスシートの取り扱いは、時間がかかり得ると共に、大量処理にあまり適していない場合がある。切断処理から発生したスクラップは、典型的には搬送器上に留まり、それにより、搬送器からスクラップを除去しなければならない別の工程が生じる。

従って、本発明の目的は、顕著な粒子を生じず、顕著な縁部の溶融を生じず、縁部におけるクラック形成が抑制され、顕著な切断のずれ（即ち、材料損失）を生じず、可能な限りまっすぐな切断縁部を生じ、高速処理で、シート状基体（特に、脆い材料）を加工することができる（特に、完全に切り離すことができる）方法（およびそれに対応する装置）を提供することである。

一実施形態において、ガラスシート処理装置は、ガラスシートを横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリを含む。第１のガントリーアセンブリは、第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含み、加工ヘッドはレーザを含み、レーザは、レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける。第２のガントリーアセンブリは、ガラスシートを横断して幅方向に延びている。第２のガントリーアセンブリは、第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含む。

別の実施形態では、シート状基体を複数の部分に分離するための、シート状基体のレーザに基づく加工のための方法において、基体を加工するためのレーザのレーザビームが基体上に向けられる方法が提供される。本方法は、シート状基体を横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリを用いて、シート状基体を処理する工程を含む。第１のガントリーアセンブリは、第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含み、加工ヘッドはレーザを含み、レーザは、レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける。シート状基体は、シート状基体を横断して幅方向に延びている第２のガントリーアセンブリを用いて処理される。第２のガントリーアセンブリは、第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含む。

別の実施形態において、ガラスシート処理装置は、ガラスシートを横断して幅方向に延びているガントリーアセンブリを含む。ガントリーアセンブリは、ガントリーアセンブリの長さに沿って幅方向に移動する複数の加工ヘッドを含む。第１の加工ヘッドは、ガラスシートを複数の部分に分離するレーザを含み、レーザは、レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける。

更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、本明細書、その特許請求の範囲、および添付の図面に記載されているように実施形態を実施することによって認識される。

上記の概要説明および以下の詳細説明は、単に例示的なものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。

添付の図面は、更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は、１以上の実施形態を示しており、明細書と共に、様々な実施形態の原理および作用を説明する役割をするものである。

本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、シート状基体のレーザに基づく加工と共に用いるのに適した、ガラスシート処理装置の平面図を示す 図１のガラスシート処理装置の側面図を示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるためのガラス保持コンベアベルトの一部分を示す 図３の線４-４に沿ったガラス保持コンベアベルトの別の図を示す 図３のガラス保持コンベアベルトの別の図を示す 図３のガラス保持コンベアベルトの別の図を示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、ガラス保持コンベアベルトを取り外した状態の図１のガラスシート処理装置の断面図 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるためのレーザの光学構成を示す 図１のガラスシート処理装置を用いて加工された基体の表面を示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるための別のレーザの光学構成を示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるためのマルチガントリーアセンブリを示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、複数の加工ヘッドを含むガントリーアセンブリを示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置のためのビーム分割構成の模式的な図 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるためのガラス廃棄物処理装置を示す 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、ガラス切断処理の模式的な図 図１５のガラス切断処理の別の模式的な図 本明細書に示されていると共に記載されている１以上の実施形態による、図１のガラスシート処理装置と共に用いるためのガラス廃棄物処理装置を示す

本明細書に記載される実施形態は、一般的に、シート状ガラス基体のレーザに基づく加工と共に用いるのに適したガラスシート輸送装置に関する。ガラスシート輸送装置はガラスシート処理装置の一部であり得、ガラスシート処理装置は、一般的に、ガラスシートをガラスシート処理装置に積載するために用いられるガラスシート積載ステーション、ガラスシートを幅方向に位置決めするために用いられるガラスシートセンタリングステーション、切断工具（例えば、レーザ）を用いてガラスシートを切断するガラスシート処理ステーション、所望の部分を所望されていないスクラップから取り除くガラス積み下ろしステーション、および、所望されていないスクラップのサイズを小さくするために残りのガラススクラップを処理し、潰されたスクラップを保持場所に入れるガラス廃棄物処理ステーションのうちの１以上を含む。

図１を参照すると、１以上の実施形態によるガラスシート処理装置１０が示されている。ガラスシート処理装置１０は、ガラスシート積載ステーション１２、ガラスシートセンタリングステーション１４、ガラスシート処理ステーション１６、およびガラス廃棄物処理ステーション１８を含む。ガラスシート積載ステーション１２は、送り込み端部２０および送り出し端部２２を有する傾斜台構成を有する。ガラスシート積載ステーション１２は、その上に支持されるガラスシート４４のための支持面を画成するコンベアベルト２８のアレイ２６を含む台支持体２４を含み得る。コンベアベルト２８は、使用中に隣接するベルト２８間の接触を阻止しつつ、ガラスシートを輸送するのに適した任意の距離で（矢印３０によって示されている）幅方向に離間され得る。

台支持体２４は、積載構成および輸送構成を有し得る。積載構成では、台支持体２４の送り込み端部２０は、アクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ、モータ等）を用いて下降され得る（例えば、床または他の送り込み装置に近づけられる）ものであり、そこで、コンベアベルト２８によって画成された支持面上にガラスシートを容易に供給できる。コンベアベルト２８は、それらが（矢印３２によって示されている）縦方向に所定の速度で移動することによって、ガラスシートを台支持体２４上に引き上げるために用いられ得る。ガラスシート１４が台支持体２４上に配置されたら、コンベアベルト２８を用いてガラスシートをガラスシート積載ステーション１２からガラスシートセンタリングステーション１４へと供給するために、送り込み端部２０が上昇され、送り込み端部２０と送り出し端部２２とが略同じ高度になり、支持面が略水平になり得る。一部の実施形態では、送り込み端部２０は、ガラスシート送り込み処理を通して略水平のままであってもよく、下降および上昇されなくてもよい。

図示されている実施形態では、ガラスシートセンタリングステーション１２は、ガラスシート４４の一方の側縁部４２に配置された第１の側の位置調節機構４０と、ガラスシート４４の反対側の側縁部４７に配置された第２の側の位置調節機構４６とを含み得る。第１の側の位置調節機構４０および第２の側の位置調節機構４６は、端部駆動ローラ５０および５２に巻回された調節ベルト４８と、中心ベルト位置決めローラ５４とを含む。中心ベルト位置決めローラ５４は、上流の端部駆動ローラ２０から駆動経路Ｐの中心線に向かって機体の中心寄りに配置され、第１の側の位置調節領域４０および第２の側の位置調節領域４６のテーパ領域５６を生じている。テーパ領域５６は、駆動経路Ｐの使用可能な幅を減少させるものであり、これにより、ガラスシート４４がレーザ処理のためにガラス保持コンベアベルト６０によって受け取られる直前に、ガラスシート４４の幅方向位置を所望の位置に調節できる。

ガラス保持コンベアベルト６０は、ガラスシート処理ステーション１６を通してガラスシート４４を搬送し得る。ガラスシート処理ステーション１６は、互いに略平行に配置された、幅方向に延びる少なくとも２つのガントリーアセンブリ６４および６６を含む、マルチガントリータイプであり得る。ガントリーアセンブリ６４および６６は、ガラスシート処理ステーション１６に沿ってそれぞれ独立して縦方向３２に移動するよう、コントローラによって制御され得る。ガントリーアセンブリ６４および６６の移動は、ガラスシート４４から加工される部品の寸法および数によって決定され得る。より詳細に後述するように、ガントリーアセンブリ６４および６６の各々は、幅方向３０に直線移動可能な１以上の加工ヘッド６８および７０を含み得るものであり、加工ヘッド６８および７０の各々は、ガラスシート４４の部分を他の部分から切り離すために用いられ得るそれぞれのレーザ切断装置を含む。ガントリーアセンブリ６４および６６の縦方向３０への直線移動、並びに、加工ヘッド６８および７０の幅方向３２への直線移動は、ガラスシート４４を、最終製品の必要性に応じて、様々な複雑なおよび複雑でない形状に切断することを可能にする。更に加工ヘッド６８および７０は、多段階切断処理においてガラスシート４４を切断するために協働し得る。

図２を参照すると、ガラス保持コンベアベルト６０は、下流の駆動ローラ７６と上流の駆動ローラ７８との間において、ガラスシート４４を下流に搬送する搬送部８０と上流の駆動ローラ７８に向かって移動する戻り部８２とを画成する連続したループ状に延びている。図２によって示されているように、ガラス保持コンベアベルト６０は、搬送部８０においては、ガラスシート４４のための略平坦な支持面を設けるために、比較的ピンと張って保持される。それとは対照的に、戻り部８２は比較的緩く保持され、ガラス保持コンベアベルト６０の戻り部８２が上流の駆動ローラ７８に向かって移動する際に、戻り部８２がアイドル支持ローラ８４上に載ることを可能にする。アイドル支持ローラ８４ａおよび８４ｂ間には、下流の駆動ローラ７６に直に隣接して、搬送部８０から出て下流の駆動ローラ７６を巡って戻り部８２に入るガラス保持コンベアベルト６０のための一定の張力を維持するための引張ローラ８６が設けられ得る。下流の駆動ローラ７６および上流の駆動ローラ７８の各々は、ガラス保持コンベアベルト６０を連続して駆動するために、モータに接続され得る。一部の実施形態では、下流の駆動ローラ７６のみがモータによって駆動され得る。

図３を参照すると、ガラス保持コンベアベルト６０の一部分が示されており、連続したガラス保持コンベアベルト６０を設けるために相互接続されたコンベアベルトセグメント９０を含む。コンベアベルトセグメント９０ａおよび９０ｂは、コンベアベルトセグメント９０ａと９０ｂとの間の相対的な関節運動（例えば、回転）が可能になるように、接合線９２に沿って接続され得る。図４を簡単に参照すると、コンベアベルトセグメント９０ａは、略平面状の支持部９６ａから外に向かって延び、コンベアベルトセグメント９０ａの下面１０２ａに向かって戻るように延びることによって、開口部１００ａを有するループ部９８ａを形成する一体に形成されたループ部材の形態のインターロック部材９４ａを含み得る。同様に、コンベアベルトセグメント９０ｂは、略平面状の支持部９６ｂから外に向かって延び、コンベアベルトセグメント９０ｂの下面１０２ｂに向かって戻るように延びることによって、開口部１００ｂを有するループ部９８ｂを形成する一体に形成されたループ部材の形態のインターロック部材９４ｂを含み得る。インターロック部材９４ａおよび９４ｂは、横並び構成で係合し得るものであり、それらの開口部１００ａおよび１００ｂは、それらを通して接続ロッド１０４を受容するよう位置合わせされると共にそのようなサイズを有し、これにより、コンベアベルトセグメント９０ａおよび９０ｂの分離を阻止しつつ、コンベアベルトセグメント９０ａおよび９０ｂの矢印９５の方向への移動を可能にする。図５によって示されているように、隣接するコンベアベルトセグメント９０の幾つかのインターロック部材９４は、接続ロッド１０４を回転可能に受容するために、横並びの列に配置されている。各コンベアベルトセグメント９０が同様に接続されて、ガラス保持コンベアベルトの部分を取り外し／交換可能な、比較的高度な関節運動を行うガラス保持コンベアベルト６０が設けられ得る。

図６を参照すると、インターロック部材９４ａおよび９４ｂ間の相互接続およびサイズに起因して、各接続線９２に沿って一続きの真空開口部１１０が設けられている。真空開口部１１０は、ガラス保持コンベアベルト６０の厚さを貫通して設けられており、インターロック部材９４ａおよび９４ｂ間の相互接続を通る空気の流路を辿り、真空開口部１１０を通して空気を引くためにガラス保持コンベアベルト６０の下に負圧が生じるのを可能にする。一部の実施形態では、高々２８０ミリバールまたはそれ以上の負圧が生じ得る。この負圧は、ガラスシート４４が縦方向３２に搬送される際に、ガラス保持コンベアベルト６０に対してガラスシート４４を保持して、ガラスシート４４が動くのを阻止するために用いられ得る。

ガラス保持コンベアベルト６０は、高品質ガラスシート４４に接触するのに適した任意の材料で形成され得る。一例として、ガラスシート４４への接触に適していること、およびレーザ切断処理中の熱耐性から、ポリオキシメチレンＣ（ＰＯＭ Ｃ）が用いられ得る。ＰＯＭ Ｃの自然な色（着色成分が添加されていない状態）は白であり、これは、レーザとの干渉（あれば）を低減し、ガラスシート４４から製造される部品上の処理残渣量を低減し得る。また、ＰＯＭ Ｃは、広範囲のレーザ処理に適したものであり得る。

図７を参照すると、明確のためにガラス保持コンベアベルト６０が取り外された状態の、ガラスシート処理装置１０の断面図が示されている。ガラス保持コンベアベルトは、真空支持装置２００によって支持されている。真空支持装置２００は、ガラス保持コンベアベルト６０が搬送されている際に、ガラス保持コンベアベルト６０をコンベア支持面２０６に接触させて支持する。コンベア支持面２０６は、縦方向および横方向に互いに位置合わせされた複数の作業台支持部２０８によって設けられ、略水平に配置されたコンベア支持面２０６を含む略平面状の作業台アセンブリ２１０を画成する。図示されている実施形態では、個々の作業台支持部２０８は長方形の板として形成され得るが、横並び構成において互いに適合するよう成形された任意の適切な形状であってよい。

作業台支持部２０８は、高さ調節スペーサアセンブリ２１２を用いて垂直方向および水平方向に位置合わせされ得る。高さ調節スペーサアセンブリ２１２は、個々の作業台支持部２０８と真空チャンバの床２１４との間に配置されたスペーサ部材２１６を含み得る。スペーサ部材２１６は、作業台支持部２０８を垂直方向に位置合わせして略平面状のコンベア支持面２０６を設けるために、略同じ高さであり得る。高さ調節スペーサアセンブリ２１２は、真空チャンバの床２１４と作業台アセンブリ２１０との間に設けられた真空チャンバ容積２１８も設け得る。

各作業台支持部２０８は、ガラス保持コンベアベルト６０が作業台支持アセンブリ２１０に対して相対的に移動する際に、ガラス保持コンベアベルト６０を支持するために用いられるが、ガラス保持コンベアベルト６０の長さに沿って負圧を加えることも容易にする。具体的には、作業台支持部２０８は、作業台支持部２０８の厚さを貫通して設けられた真空開口部２２０を含む。一部の実施形態では、各作業台支持部２０８の真空開口部２２０は、縦横の列に位置合わせされて、コンベア支持面２０６の面積にわたって展開された真空開口部２２０のアレイを設け得る。真空開口部２２０は、真空チャンバ容積２１８からガラス保持コンベアベルト６０に負圧が加えられるように、作業台支持部２０８を貫通する連通経路を設ける。

ガラスシート４４をガラス保持コンベアベルト６０に積極的に接触させて保持することにより、例えば、コンベアベルトの縦方向への比較的高い加速および減速（例えば、少なくとも約２ｍ／秒^２、例えば、等少なくとも約５ｍ／秒^２）、ガラス保持コンベアベルト６０へのガラスシート４４の比較的速い移送速度（例えば、少なくとも約１ｍ／秒）、並びに、比較的低いタクトタイム（例えば、約３～７秒間）において、ガラス保持コンベアベルト６０上におけるガラスシート４４の位置を保つ等の、ガラスシート４４の取り扱いを改善できる。

再び図１を参照すると、上記に示したように、ガラスシート処理ステーション１６は、互いに略平行に配置され、ガラスシート４４の側縁部４２および４８間において幅方向に延びる少なくとも２つのガントリーアセンブリ６４および６６を含むマルチガントリータイプであり得る。ガントリーアセンブリ６４および６６は、リニアモータ１１５および１１７を用いて、軌道アセンブリ１２２に沿って縦方向３２に、ガラスシート処理ステーション１６に沿ってそれぞれ独立して移動し得る。各ガントリーアセンブリ６４および６６は、ガントリーアセンブリ６４および６６によって設けられる軌道アセンブリ１２６および１３６に沿って幅方向３０に直線移動可能な１以上の加工ヘッド６８および７０を含み得るものであり、各加工ヘッド６８および７０は、ガラスシート４４の部分を他の部分から切り離すために用いられ得るそれぞれのレーザ切断装置を含む。

ガラスシート４４は、加工ヘッド６８および７０のレーザを用いてガラスシート４４をレーザ加工する（例えば、切断する）ために、ガラスシート処理ステーション１６のガラス保持コンベアベルト６０上へと移送され得る。一般的に、レーザ加工は、レーザに対して透明なガラスシート４４（本明細書においては「透明材料」と称する場合もある）に穿孔し得るものであり、その穿孔は、穿孔箇所において透明材料を切断させ得る、または切断することに寄与し得る。レーザ加工は、所望の形状を形成するためにガラスシート４４の部分を分離するために用いられ得る。以下、基体を個々の部分に分離する一般的な機構について説明する。

このガラスシート処理装置１０の分離方法は、適切なレーザ光学系（以下、光学構成とも称される）を用いて、各レーザパルスについて、レーザ焦線（焦点ではなく）を生じる。焦線は、レーザとガラスシート４４の材料との間の相互作用のゾーンを決定する。焦線が、分離される材料内に含まれる場合には、レーザパラメータは、焦線に沿ってクラックゾーンを生じる、材料との相互作用が生じるように選択され得る。重要なレーザパラメータとしては、レーザの波長、レーザのパルス持続時間、レーザのパルスエネルギー、および、可能であればレーザの偏光が挙げられる。このレーザ光と材料との相互作用のために、以下が設けられ得る。

１）レーザの波長は、この波長においてガラスシート４４の材料が略透明であるように選択され得る（具体的には、例えば、吸収＜＜１０％／ｍｍ（材料深さ）⇒γ＜＜１／ｃｍであり、式中、γはランベルト・ベール吸収係数である）。

２）レーザのパルス持続時間は、相互作用の時間内に相互作用のゾーンの外において顕著な熱伝達（熱拡散）が生じないよう選択され得る（具体的には、例えば、τ＜＜ｄ^２／αであり、式中、ｄは焦点径であり、τはレーザパルス持続時間であり、αは材料の熱拡散定数である）。

３）レーザのパルスエネルギーは、相互作用のゾーン内における強度（即ち、焦線）が誘起吸収を生じ、これが焦線に沿ったガラスシート４４の材料の局所的加熱につながり、ひいては材料内に生じた熱応力の結果として焦線に沿ったクラック形成につながるよう選択され得る。

４）レーザの偏光は、ガラスシート４４の表面における相互作用（反射率）、および誘起吸収の際の材料内における相互作用のタイプの両方に影響する。誘起吸収は、熱励起後に、または多光子吸収および内部光電離によって、または直流電界電離（光の電界強度が電子結合を直接壊す）によって生じた自由電荷担体（典型的には電子）によって起こり得る。電荷担体の発生のタイプは、例えば、いわゆるケルディッシュパラメータによって評価できる。特定の材料（例えば複屈折材料）の場合には、レーザ光の更なる吸収/透過が偏光に応じて異なることがまさに重要であり得るので、ユーザによって（例えば、単純に発見的な方法で）、それぞれの材料の分離に貢献する適切な光学系（位相板）による偏光が選択されるべきである。従って、材料が光学的に等方性ではないが、例えば、複屈折材料である場合には、材料内におけるレーザ光の伝搬は、偏光によっても影響される。従って、偏光および偏光ベクトルの向きは、所望に応じて、２つ（常光線および異常光線）ではなく１つの焦線のみが生じるように選択され得る。光学的に等方性の材料の場合には、これは何の役割も果たさない。

５）更に、強度は、パルス持続時間、パルスエネルギー、および焦線直径に基づいて、好ましくは顕著な溶発または顕著な溶融が生じず、好ましくは固形物の微細構造内にクラックのみが生じるように、選択されるべきである。例えば、ガラスまたは透明結晶等の典型的な材料については、この要件は、ナノ秒台より小さい範囲、即ち、具体的には、例えば、１０～１００ピコ秒のパルス持続時間のパルスレーザを用いれば、最も容易に満たされ得る。

材料内において、ガラスシート４４の平面に対して垂直方向に延びるクラックを形成するための処理は、材料の構造的強度（ＭＰａを単位とする圧縮強度）を超える機械的応力である。この機械的応力は、ここでは、レーザエネルギーによる急速な不均質な加熱（熱誘起応力）によって達成される。ガラスシート４４が焦線に関して適切に配置されていることを前提とすると、クラック形成は、変形が最大となる箇所であるガラスシート４４の表面において開始する。この理由は、表面より上の半分の空間には、力を吸収し得る材料が存在しないからである。この議論は、硬化または強化された表面を有する材料にも（硬化または強化された層の厚さが、焦線に沿って急激に加熱される材料の直径と比較して大きい限りにおいて）該当する。

相互作用のタイプは、一部の実施形態では、１）表面または体積内において顕著な溶融が生じないように、且つ、２）表面において粒子形成を伴う顕著な溶発が生じないように、選択された焦線直径と共に、流束量（Ｊ／ｃｍ^２を単位とするエネルギー密度）およびレーザパルス持続時間を用いて設定され得る。略透明な材料内における幾つかのタイプの誘起吸収が知られている。

ａ）低いバンドギャップを有する半導体およびアイソレータでは、例えば、（材料中の微量の不純物に起因する、または、レーザ加工前の温度において既に熱励起されている電荷担体に起因する）低い残留吸収に基づいて、レーザパルス持続時間の最初の部分内における急速な加熱は、更なる電荷担体の熱励起につながり、これがひいては吸収の増加につながり、その結果、焦線におけるレーザ吸収の累積的な増加につながる。

ｂ）アイソレータでは、十分に高い光強度がある場合には、光吸収は、材料の原子との非線形光学相互作用に基づく電離につながり、その結果、自由電荷担体の発生につながり、その結果、レーザ光の線形吸収の増加につながる。

以下、所望の分離面の形状の生成（加工ヘッド６８および７０うちの一方のレーザビームとガラス保持コンベアベルト６０の基体との間の、基体表面上の線に沿った相対移動）について説明する。

ガラスシート４４との相互作用は、各レーザパルスについて、材料に、焦線に沿った、（基体表面に対して垂直な方向から見て）個々の連続したクラックゾーンを生じる。材料を完全に切り離すためには、各レーザパルスについて、一続きのこれらのクラックゾーンが、所望の分離線に沿って、クラックが横方向につながることにより材料に所望のクラック表面/輪郭を生じるよう互いに近接して設定される。このために、レーザは、特定の繰返し周波数でパルス化される。スポット径および間隔は、表面において、レーザスポットの線に沿って、所望の方向づけられたクラック形成が生じるように選択される。所望の分離面に沿った個々のクラックゾーンの間隔は、レーザパルス間の期間内における、材料との関係における焦線の移動によって得られる。

ガラスシート４４の材料に所望の分離面を生じるために、パルスレーザ光は、ガラスシート４４の平面に対して平行に移動可能な光学構成によって、所望の分離線が形成されるように、材料上を移動される。ガラスシート４４の表面との関係における焦線の向き（表面に対して垂直または或る角度を成す）は、固定値として選択されてもよく、または、回動可能な光学構成（以下、簡潔のために光学系とも称される）および／もしくはレーザの回動可能なビーム経路によって、所望の分離線に沿って変更されてもよい。

要するに、所望の分離線を形成するために、焦線は、高々５つの別々に可動な軸、即ち、焦線が材料に進入する点を調節する２つの空間軸（ｘ、ｙ）、焦線が材料に進入する点からの焦線の向きを調節する２つの角度軸（θ、φ）、および、焦線が表面に進入する点から材料内に届く深さを調節する更なる空間軸（ｚ’（必ずしもｘ、ｙに対して直角でない））において、材料を通過し得る。

ここで、一般的に、光学系およびレーザパラメータによって決まる制約がある。即ち、θおよびφの角度の向きは、材料内におけるレーザ光の屈折が可能にする範囲（材料内における全反射角度より小さい）までのみにおいて起こり得るものであり、レーザ焦線の進入の深さは、利用可能なレーザパルスエネルギーおよびそれに従って選択されたレーザ光学系によって制限され、これにより、利用可能なレーザパルスエネルギーでクラックゾーンを生じることができる或る長さの焦線しか形成されない。

生成されたクラック表面／輪郭に沿った材料の分離は、材料の内部応力によって、または、例えば機械的に（張力）または熱的に（不均等な加熱／冷却）生じた力によって起きる。顕著な量の材料の溶発は生じないので、一般的に、最初は、材料に連続した間隙は存在せず、非常に分散した割れ目のある表面領域（微細クラック）のみが存在し、これは、それ自体の中で噛み合っており、ある状況下では依然としてブリッジによって接続されている。次に加えられる力は、材料を分離面に沿って分離できるように、横方向のクラック成長（基体の平面に対して平行に生じる）により残りのブリッジを分離して、噛み合いを凌駕する効果を有する。

図８を参照すると、基体を複数の部分に分離するための、ガラスシート４４のレーザに基づく加工方法であって、ガラスシート４４を加工するためのレーザ１０３のレーザビーム１０２ａ、１０２ｂがガラスシート４４上に向けられる方法は、レーザ１０３の光線の経路内に配置された光学構成１０６を用いて、光学構成１０６に向けられたレーザビーム１０２ａから光学構成１０６のビーム出力側に（ビームの方向に沿って見たときに）拡張されたレーザビーム焦線１０２ｂが形成され、ガラスシート４４が、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、ガラスシート４４の材料内において（レーザのビーム焦線１０２ｂのビームの方向から見たときに）拡張部分１０２ｃに沿って誘起吸収が生じるように配置され、基体の材料に、この拡張部分１０２ｃに沿った誘起クラック形成を起こす効果を有することを特徴とする。

一部の実施形態では、ガラスシート４４は、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、材料内の（即ち、ガラスシート４４の内部における）誘起吸収の拡張部分１０２ｃが、２つの互いに反対側の基体表面１０１ａ、１０１ｂのうちの少なくとも一方まで延びるように配置される。

特定の実施形態では、ガラスシート４４は、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、材料内の（即ち、ガラスシート４４の内部における）誘起吸収の拡張部分１０２が、２つの互いに反対側の基体表面のうちの一方である１０１ａから２つの互いに反対側の基体表面のうちの他方である１０１ｂまで（即ち、ガラスシート４４の全層厚さｄにわたって）延びるように配置されるか、または、ガラスシート４４は、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、材料内の（即ち、ガラスシート４４の内部における）誘起吸収の拡張部分１０２が、２つの互いに反対側の基体表面のうちの一方である１０１ａからガラスシート４４内へと、但し２つの互いに反対側の基体表面のうちの他方である１０１ｂまでは至らずに延びる（即ち、ガラスシート４４の全層厚さｄにはわたらず、好ましくは、この層厚さの８０％～９８％にわたって、好ましくは８５～９５％にわたって、特に好ましくは９０％にわたって延びる）ように配置される。

一部の実施形態では、誘起吸収は、ガラスシート４４の材料の溶発および溶融を生じずに、ガラスシート４４の微細構造内においてクラック形成が起きるように生成される。

特定の実施形態では、各場合におけるビームの長手方向から見た、ガラスシート４４内の（即ち、ガラスシート４４の内部における）レーザビーム焦線１０２ｂの範囲および／または誘起吸収の部分１０２ｃの範囲は、０．１ｍｍ～１００ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ～１０ｍｍであり、および／または、２つの互いに反対側の基体表面１０１ａ、１０１ｂに対して垂直に測定されたガラスシート４４の層厚さｄは、３０μｍ～３０００μｍ、好ましくは１００μｍ～１０００μｍである。一部の実施形態では、レーザビーム焦線１０２ｂの平均直径δ（即ち、スポット径）は、０．５μｍ～５μｍ、好ましくは１μｍ～３μｍ、好ましくは２μｍであり、および／または、レーザ１０３のパルス持続時間τは、ガラスシート４４の材料との相互作用の時間内において、この材料内における熱拡散が無視できるものであるように、好ましくは熱拡散が起きないように選択され、ガラスシート４４の材料のτ、δ、および熱拡散定数αは、好ましくはτ＜＜δ^２／αに従って設定され、および／または、τは、好ましくは１０ナノ秒未満、好ましくは１００ピコ秒未満となるよう選択され、および／または、レーザ１０３のパルス繰返し周波数は、１０ｋＨｚ～１０００ｋＨｚ、好ましくは１００ｋＨｚであり、および／または、レーザ１０３は、シングルパルスレーザとして、またはバーストパルスレーザとして動作され、および／または、レーザ１０３のビームの出力側において直に測定された平均レーザパワーは、１０ワット～１００ワット、好ましくは３０ワット～５０ワットである。

特定の実施形態では、レーザ１０３の波長λは、ガラスシート４４の材料がこの波長に対して透明または略透明であるように選択され、これは、ガラスシート４４の材料内におけるビームの方向に沿って起きる進入の深さ１ｍｍ当たりのレーザビームの強度の減少が、１０％以下であることを意味するものと理解され、レーザは、特に、ガラスシート４４としての可視波長範囲において透明であるガラスまたは結晶については、１０６４ｎｍの波長λを有するＮｄ：ＹＡＧレーザもしくは１０３０ｎｍの波長λを有するＹ：ＹＡＧレーザであるのが好ましく、または、特に、赤外波長範囲において透明である半導体基体については、１．５μｍ～１．８μｍの波長λを有するＥｒ：ＹＡＧレーザであるのが好ましい。

一部の実施形態では、レーザビーム１０２ａ、１０２ｂは、ガラスシート４４上に垂直に向けられ、従って、ガラスシート４４は、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、レーザビーム焦線１０２ｂの拡張部分１０２ｃに沿った誘起吸収が基体の平面に対して垂直に起こるように配置されるか、または、レーザビーム１０２ａ、１０２ｂは、ガラスシート４４の平面に対する垂線に関して０°より大きい角度βでガラスシート４４上に向けられ、従って、ガラスシート４４は、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、レーザビーム焦線１０２ｂの拡張部分１０２ｃに沿った誘起吸収が基体の平面に対して９０°－β（好ましくはβ≦４５°、好ましくはβ≦３０°）の角度で起こるように配置される。

図９を参照すると、特定の実施形態では、レーザビーム１０２ａ、１０２ｂは、ガラスシート４４の表面１０１ａに関して、複数の部分を得るためにガラスシート４４が切り離される線１０５に沿って移動され、線１０５に沿ってガラスシート４４の内部における誘起吸収の複数の（１０２ｃ－１、１０２ｃ－２、…）拡張部分１０２ｃが生じ、好ましくは、誘起吸収の直に隣接する拡張部分１０２ｃ（即ち、次々と生じる部分）の平均間隔αと、レーザビーム焦線１０２ｂの平均直径δ（即ち、スポット径）との比率は、０．５～３．０、好ましくは１．０～２．０である。

一部の実施形態では、誘起吸収の直に隣接する（１０２ｃ－１、１０２ｃ－２）拡張部分１０２ｃのそれぞれの間において、基体を複数の部分に分離するためのクラック形成を生じさせるために、ガラスシート４４の内部における誘起吸収の複数の（１０２ｃ－１、１０２ｃ－２、…）拡張部分１０２ｃの生成中および／または生成後に、ガラスシート４４に対して機械的な力が及ぼされ、および／または、ガラスシート４４内に熱応力が生成され（具体的には、基体が不均等に加熱され、再び冷却される）、この熱応力は、線１０５に沿ってガラスシート４４にＣＯ_２レーザを照射することによって生成されるのが好ましい。

図１０を参照すると、基体を複数の部分に分離するための、ガラスシート４４のレーザに基づく加工のための装置であって、ガラスシート４４を加工するためのレーザ１０３のレーザビーム１０２ａ、１０２ｂがガラスシート４４上に向けられる装置は、レーザ１０３の光線の経路内に配置された光学構成１０６によって特徴付けられ、これを用いて、光学構成１０６に向けられたレーザビーム１０２ａから光学構成１０６のビーム出力側に（ビームの方向に沿って見たときに）拡張されたレーザビーム焦線１０２ｂを形成でき、ガラスシート４４が、レーザビーム焦線１０２ｂに関して、ガラスシート４４の材料内において（レーザのビーム焦線１０２ｂのビームの方向から見たときに）拡張部分１０２ｃに沿って誘起吸収が起こるように配置可能であり、または配置され、基体の材料に、この拡張部分１０２ｃに沿った誘起クラック形成を起こす効果を有する。

特定の実施形態では、光学構成１０６は、球面収差を有する集光光学要素（好ましくは球面状に研磨された凸レンズ１０７）と、レーザ１０３の光線の経路内においてこの集光光学要素１０７の前に配置された光学構成１０６の絞り１０８（例えば、環状絞り等）とを含み、レーザビーム１０２ａの中心にあって絞りに当たる光束（１０２ａＺ）を遮断でき、この中心の外側にある周辺光線（１０２ａＲ）のみがこの集光光学要素に当たるという効果を有する。

一部の実施形態では、光学構成１０６は、ビームの方向から見たときに、定められた範囲（即ち、定められた長さ）を有するレーザビーム焦線１０２ｂを生じる形状を有する非球面状の自由表面を有する光学要素を含み、非球面状の自由表面を有する光学要素は、円錐プリズムまたはアキシコンであるのが好ましい。

特定の実施形態では、光学構成１０６は、レーザ１０３の光線の経路内に、まず、拡張されたレーザビーム焦線１０２ｂを形成するための形状を有する非球面状の自由表面を有する第１の光学要素（好ましくは、円錐プリズムまたはアキシコン）と、この第１の光学要素のビーム出力側に、第２の集光光学要素（具体的には凸レンズ）とを含み、これら２つの光学要素は、第１の光学要素が、第２の光学要素に環状に当たるレーザ放射線を投影し、第２の光学要素のビーム出力側に拡張されたレーザビーム焦線が生じるように配置および位置合わせされる。

一部の実施形態では、レーザ１０３の光線の経路内において第１の光学要素と第２の光学要素との間に第３の集光光学要素（具体的には、平凸コリメーションレンズ）が配置され、第３の光学要素は、第１の光学要素によって環状に形成されたレーザ放射線が、定められた平均リング直径を有する第３の光学要素上に含まれ、第３の光学要素が、レーザ放射線を、第２の光学要素上に、このリング直径および定められたリング幅を有する環状に投影するように配置および位置合わせされるのが好ましい。

上述の方法または装置は、（例えば、約０．７ｍｍ以下の厚さを有する）ガラス（具体的には、石英ガラス、ボロシリケートガラス、サファイアガラス、もしくはソーダライムガラス、ナトリウム含有ガラス、硬化ガラスもしくは非硬化ガラス）、結晶質Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ（オパール）、もしくは半導体材料（具体的には、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ）の基体を分離するため、単層もしくは多層基体（具体的には、ガラス－ガラス複合材料、ガラス－フィルム複合材料、ガラス－フィルム－ガラス複合材料、またはガラス－空気－ガラス複合材料）を分離するため、コーティングされた基体（具体的には、金属コーティングされたサファイアウェハ、金属層もしくは金属酸化物層が設けられたシリコンウェハ、ＩＴＯもしくはＡｌＺｎＯでコーティングされた基体を分離するため、および／または、単層もしくは多層基体を完全に切り離すため、もしくは多層基体のうちの全ての層ではなく１以上の層を切り離すために用いられ得る。

上述の光学構成を用いて生成されるレーザビーム焦線は、上記および下記において、簡潔のために、レーザビームの焦線としても参照される。ガラスシート４４は、ガラスシート４４の平面において見たときに、クラック形成（基体の平面に対して垂直に延びる焦線に沿った誘起吸収）によって、複数の部分に分離されるかまたは個々に分離される。従って、クラック形成は、ガラスシート４４の平面に対して垂直に、ガラスシート４４内に向かってまたは基体の内部に向かって起こる（縦クラック形成）。既に説明したように、ガラスシート４４の個々の部分を互いから分離できるように、一般的に、基体表面上の線に沿って、複数の個々のレーザビーム焦線がガラスシート４４内に生成される。この目的で、ガラスシート４４が、レーザビームに関して、もしくは光学構成に関して、ガラスシート４４の平面に対して平行に移動されてもよく、または、逆に、光学構成が、ガラスシート４４に関して、ガラスシート４４の平面に対して平行に移動されてもよい。

例
例えば、平坦なガラスを切り離すために適しているのは、以下のパラメータ、即ち、１０６４ｎｍの波長、１０ピコ秒間のパルス持続時間、１００ｋＨｚのパルス繰返し周波数、（レーザの直後において測定された）高々５０Ｗの平均パワーを有する、市販されているピコ秒レーザ１０３である。レーザビームは、最初は、（１３％のピーク強度、即ち、ガウス光束の１／ｅ^２の直径において測定された）約２ｍｍのビーム径を有し、（ＤＩＮ／ＩＳＯ１１１４６に従って決定された）ビーム品質は少なくともＭ^２＜１．２である。ビーム径は、ビーム拡大光学系（市販されているケプラー式ビームテレスコープ）を用いて、１０倍に約２０～２２ｍｍまで増加される（２１、２３、２４、および２５はビーム偏向ミラーである）。９ｍｍの直径を有するいわゆる環状絞り８を用いて、光束の内側の部分が遮断され、環状ビームが形成される。この環状ビームを、例えば、２８ｍｍの焦点距離を有する平凸レンズ（１３ｍｍの半径を有する石英ガラス）に照射する。このレンズの強い（所望の）球面収差が、焦線を生じる効果を有する。

図１１を参照すると、第１のガントリーアセンブリ６４および第２のガントリーアセンブリ６６が示されている。ガントリーアセンブリ６４および６６のうちの一方または両方は、一例として、例えば上述のようなガラスシート４４を切り離す際に用いるのに適したレーザ切断アセンブリ１２３、１２５を含み得る。第１のガントリーアセンブリ６４は、ガラスシート処理ステーション１６に沿って延びる軌道アセンブリ１２２にスライド可能に接続されたベースアセンブリ１２０を含む。軌道アセンブリ１２２は、第１のガントリーアセンブリ６４の縦方向３０への直線移動を可能にする。加工ヘッド支持アセンブリ１２４は、ベースアセンブリ１２０によって支持されている。加工ヘッド支持アセンブリ１２４は、リニアアクチュエータを用いた加工ヘッド６８の幅方向３２への直線移動を可能にする軌道アセンブリ１２６を設ける。従って、縦方向軌道アセンブリ１２２および幅方向軌道アセンブリ１２６を用いて、加工ヘッド６８およびそれと関連付けられたレーザ切断アセンブリ１２３を、Ｘ－Ｙ平面内のどこにでも配置することができる。

第２のガントリーアセンブリ６６は、ガラスシート処理ステーション１６に沿って延びる軌道アセンブリ１２２にスライド可能に接続されたベースアセンブリ１３０（説明のために、ベースアセンブリのベースプレートは取り外されている）を含む。軌道アセンブリ１２２は、第２のガントリーアセンブリ６６の縦方向３０への直線移動を可能にする。加工ヘッド支持アセンブリ１３４は、ベースアセンブリ１３０によって支持されている。加工ヘッド支持アセンブリ１３４は、リニアアクチュエータを用いた加工ヘッド７０の幅方向３２への直線移動を可能にする軌道アセンブリ１３６を設ける。従って、縦方向軌道アセンブリ１３２および幅方向軌道アセンブリ１３６を用いて、加工ヘッド７０およびそれと関連付けられたレーザ切断アセンブリ１２５を、Ｘ－Ｙ平面内のどこにでも配置することができる。

図１１によって示されているガントリーアセンブリ実施形態は、単一の加工ヘッド（各ガントリーアセンブリにつき１つ）を含むものであるが、一部の実施形態では、ガントリーアセンブリ１４０は、図１２によって示されているように、全てが同じガントリーアセンブリ１４０上に設けられている２以上の加工ヘッド１４２、１４４、および１４６を含み得る。上述のように、加工ヘッド１４２、１４４、および１４６のうちのいずれか１以上は、ガラスシート４４を切り離す際に用いられるレーザ切断アセンブリを含み得る。加工ヘッド１４２、１４４、および１４６のうちのいずれか１以上は、レーザ切断アセンブリを含み得るが、それらは、基体の分離以外の処理のための他の工具（例えば、染料およびコーティング用のスプレー、クリーニングノズル、および他の加工工具等）を含んでもよい。更なる加工ヘッド１４２、１４４、および１４６は、同じまたは複数のガラスシート１４からの更なる部分の加工を可能にし得る。これらの部分は略同じであってもよく、または異なっていてもよい。複数の加工ヘッド１４２、１４４、１４６は、加工ヘッド１４２、１４４、１４６の独立制御を可能にするために、それぞれの専用のリニアアクチュエータを用い得る。異なる加工ヘッドの光学系に同時にレーザビームを供給するために、レーザビームの分割が用いられ得る。

図１３を簡単に参照すると、例えば、ビーム分割装置３００は、レーザ源３０２のレーザビーム経路内に配置され得る。ビーム分割装置３００は、レーザ源３０２によって供給される最初のレーザビーム３０４を２つの別々のレーザビーム３０６ａおよび３０６ｂに分割するのに適した光学構成を含み得る。各レーザビーム３０６ａおよび３０６ｂは、それぞれの加工ヘッドおよびレーザ切断アセンブリ（例えば、加工ヘッド６８および７０、並びにレーザ切断アセンブリ１２３および１２５等）に送出され得る。一部の実施形態では、レーザ源３０２は、ガラスシートを穿孔する際に有用であり得ると共に複数のレーザビーム３０６ａおよび３０６ｂに分割され得るレーザビーム３０４のエネルギープロファイルを変える光学構成３１２を用い得る。一部の実施形態では、光学構成３１２は、レーザビーム３０４のエネルギープロファイルを変えるために用いられるワキシコン光学構成を含み得る。そのような光学構成は、別々のレーザビーム３０６ａおよび３０６ｂを発生させるための複数のレーザ源と関連付けられるコストおよび複雑さを低減し得る。

例えば、図１４を参照すると、図１のガラスシート処理装置１０と共に用いるための基体処理ステーション３２０の図は、マルチガントリー処理装置３２２を含む。マルチガントリー処理装置３２２は、第１のガントリーアセンブリ３２４および第２のガントリーアセンブリ３２６を含み、第１および第２のガントリーアセンブリ３２４および３２６の各々は、ガラスシート４４を幅方向３０に横断して延びている。上述のように、第１のガントリーアセンブリ３２４は、第１のガントリーアセンブリ３２４の縦方向３２への移動を達成するために第１のガントリーアセンブリ３２４に動作可能に接続されたリニアモータ３２８を有し得る。同様に、第２のガントリーアセンブリ３２６も、第２のガントリーアセンブリ３２６の縦方向への移動を達成するために第２のガントリーアセンブリ３２６に動作可能に接続されたリニアモータ３３０を含み得る。コントローラ３３２は、第１のガントリーアセンブリ３２４および第２のガントリーアセンブリ３２６を協働するように同時に移動させるまたは別様で制御する論理を含み得る。

第１のガントリーアセンブリ３２４は、複数の加工ヘッド３３４、３３６、および３３８を含み得る。各加工ヘッド３３４、３３６、および３３８は、第１のガントリーアセンブリ３２４の長さに沿った加工ヘッド３３４、３３６、および３３８の幅方向３０への移動を達成するために加工ヘッド３３４、３３６、および３３８に動作可能に接続されたリニアモータ３４０、３４２、および３４４を有し得る。同様に、第２のガントリーアセンブリ３２６は、複数の加工ヘッド３４８、３５０、および３５２を含み得る。各加工ヘッド３４８、３５０、および３５２は、第２のガントリーアセンブリ２２６の長さに沿った加工ヘッド３４８、３５０、および３５２の幅方向への移動を達成するために加工ヘッド３４８、３５０、および３５２に動作可能に接続されたリニアモータ３５４、３５６、および３５８を有し得る。コントローラ３３２は、加工ヘッド３３４、３３６、３３８、３４８、３５０、および３５２を協働するように同時に移動させるまたは別様で制御する論理を含み得る。

そのようなマルチガントリー処理装置は、同じまたは異なる処理として、単一のガラスシート４４の複数の部分を同時に加工すること、または、複数のガラスシート４４を同時に加工することを可能にし得る。例えば、複数のガントリーアセンブリ３２４および３２６と、それらと関連付けられた複数の加工ヘッド３３４、３３６、３３８、３４８、３５０、および３５２とは、分割パターン処理において、複数の個別の部分を同時にまたは別様で加工することを可能にし得るものであり、これは、ガラスシートから複数の部品を加工することと関連付けられた切断時間を短縮し得る。一部の実施形態では、各レーザ切断アセンブリは、所望の部品形状を形成するために用いられ得る複数のレーザビームを供給するよう構成され得る。高々５０００ｍｍ×５０００ｍｍ（例えば、約１００ｍｍ×１００ｍｍ～約５０００ｍｍ×５０００ｍｍ等）の、約２５μｍ～約１０ｍｍの厚さのガラスシートが加工され得る。

ここで図１５を参照すると、ガラスシート４４の外側部分３６０および３６２がガラスシート４４の内側部分３６４から分離されるガラスシート切断処理が示されている。この例では、外側部分３６０および３６２はスクラップと見なされ、内側部分３６４は、ガラスシート４４を切り離すことによって形成される（最終的に３つの切り離された部分３６０、３６２、および３６４を形成する）品質部分であり得る。上述のように負圧を用いて、ガラスシートがガラス保持コンベアベルト６０に対して平坦に保持された状態で、上述のレーザ切断アセンブリのうちの１つおよびそれと関連付けられた加工ヘッドによって供給されるレーザビーム３６６は、ガラスシート４４から離間した位置において、切断処理を開始し得る。レーザビーム３６６は、ガラスシート４４から離間した位置において、破線Ｃによって示されている切断経路を開始するので、レーザビーム３６６は、ガラスシート４４上へと向けられて切断経路Ｃを辿る前に、上部コンベアベルト表面３６８上へと向けられる。

図１６を参照すると、レーザ切断アセンブリは、レーザ切断アセンブリがガラスシート４４に向かって移動する際に、ガラス保持コンベアベルト６０に直に衝撃を与える一続きのレーザビーム３６６を供給する。上述のように、ガラス保持コンベアベルト６０は、ガラスシート４４に接触するのに適していると共に、レーザ切断処理中のガラス保持コンベアベルト６０の改変を低減し得る耐熱性を有する、ＰＯＭ Ｃで形成され得る。一例として、上述の例に記載されているレーザによって供給されるようなレーザビーム３６６は、ガラス保持コンベアベルト６０に、約３００μｍ以下の深さｄおよび約３００μｍ以下の幅ｗを有する凹部３７２を生成し得る。そのような構成は、ガラス保持コンベアベルト６０の各部分を交換する必要なしに、ガラス保持コンベアベルト６０を複数のガラスシート４４のために繰り返し再使用することを可能にし得る。

再び図１を参照すると、ガラスシート処理装置１０はガラス積み下ろしステーション１５０を含み得るものであり、そこで、ガラスシート４４から形成された所望のガラス部品がガラス保持コンベアベルト６０から除去され得る。ガラス部品は、手作業でまたは自動的に（例えば、ロボットによって）除去され、ガラス保持コンベアベルト６０上にはガラススクラップが残され得る。次に、ガラススクラップは、ガラス保持コンベアベルト６０上においてガラス廃棄物処理ステーション１８まで搬送され得る。

図１７を参照すると、ガラス廃棄物処理ステーション１８は、ガラス廃棄物を保持場所１５４（例えば、容器）内に入れるためにより小さいサイズに更に破砕し得るガラス廃棄物処理装置１５２を含む。ガラス廃棄物処理装置１５２は、第１のガラス破砕アセンブリ１５５および第２のガラス破砕アセンブリ１５６を含む。第１のガラス破砕アセンブリ１５５は、ガラス保持コンベアベルト６０からガラス廃棄物１６２を受け取る第１の破砕ローラ１５８および第２の破砕ローラ１６０を含む。図示されている例では、第１の破砕ローラ１５８は、一対のブレード１６４および１６６を含み、これらは、幅方向の破砕において、（例えば、１８０度回転する毎に）第２の破砕ローラ１６０に接触して係合し、ガラス廃棄物１６２を破砕する。ガラス廃棄物１６２に対する第１のガラス破砕アセンブリ１５５の衝撃を減衰させると共に、破砕されたガラス粒子からベルト表面を保護するために、ブラシローラ１７６が設けられ得る。ガラス保持コンベアベルト６０の表面をクリーニングするために、別のブラシローラ１７８が設けられ得る。次に、破砕されたガラス廃棄物１６８は、傾斜路構造１７０を滑り落ちて第２のガラス破砕アセンブリ１５６に向かう。第２のガラス破砕アセンブリ１５６は、第１の破砕ローラ１７２および第２の破砕ローラ１７４を含み得る。第１の破砕ローラ１７２および第２の破砕ローラ１７４は、破砕されたガラス廃棄物１６８を更に縦方向に破砕する鋸状の歯を含み得る。次に、破砕されたガラス廃棄物１６８は保持場所１５４内に入れられ得る。

ガラス状基体の取り扱いは、部品の分離中および分離後の平坦さおよび安定性を保つ観点では、厄介で複雑であり得る。上述のガラスシート処理装置は、基体に、切断処理または基体品質と干渉しない真空力を加えることによって、基体をコンベアベルトに接触させて保持できるガラス保持コンベアベルトを提供し得る。ガラスシート処理ステーションは、繰り返される（即ち、次々と行われる）複数の切断および切り離し処理のために、複数のガラスシートをレーザ切断装置へと搬送するために用いられ得る、ガラス保持コンベアベルトの表面に対する影響をマイクロメートルサイズに抑制したガラス保持コンベアベルトを用いる。基体がまだ分離されていないので、比較的小さい個々のベルトによって基体をガラス保持コンベアベルトへと移送できる傾斜可能台支持体を含むガラスシート積載ステーションが設けられ得る。処理のための適正な位置決めのために基体をＸＹ方向の向きに位置合わせできるガラスシートセンタリングステーションが設けられ得る。部品から除去された廃棄物のサイズを更に減少させることができるガラス廃棄物処理ステーションが設けられ得る。

特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要すると解釈されることは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。

本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本発明の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本発明は、添付の特許請求の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラスシート処理装置において、
ガラスシートを横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリであって、該第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含み、該加工ヘッドがレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける、第１のガントリーアセンブリと、
前記ガラスシートを横断して前記幅方向に延びている第２のガントリーアセンブリであって、該第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含む、第２のガントリーアセンブリと
を含むことを特徴とするガラスシート処理装置。

実施形態２
前記第１のガントリーアセンブリを縦方向に移動させる、該第１のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第１のリニアアクチュエータを更に含む、実施形態１に記載のガラスシート処理装置。

実施形態３
前記第２のガントリーアセンブリを前記縦方向に移動させる、前記第２のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第２のリニアアクチュエータを更に含む、実施形態２に記載のガラスシート処理装置。

実施形態４
前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドの前記レーザとは異なる加工工具を含む、実施形態１～３のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態５
前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドがレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態６
前記第１のガントリーアセンブリおよび前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドの動きを制御するコントローラを更に含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態７
前記第１のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第１のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態８
前記第２のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第２のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第２のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態９
前記レーザの傍を通ってガラスシートを搬送するガラス保持コンベアベルトを更に含み、前記ガラスシートが前記ガラス保持コンベアベルト上にある状態で、前記レーザビーム焦線が前記ガラスシート上に位置するようになっている、実施形態１～８のいずれか１つに記載のガラスシート処理装置。

実施形態１０
シート状基体を複数の部分に分離するために、前記基体に対してレーザに基づく加工を行う方法であって、前記基体を加工するためのレーザのレーザビームが前記基体上に向けられる、方法において、
前記シート状基体を横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリを用いて、前記シート状基体を処理する工程であって、前記第１のガントリーアセンブリが、該第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含み、該加工ヘッドがレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける、工程と、
前記シート状基体を横断して前記幅方向に延びている第２のガントリーアセンブリを用いて、前記シート状基体を処理する工程であって、前記第２のガントリーアセンブリが、該第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する加工ヘッドを含む、工程と
を含むことを特徴とする方法。

実施形態１１
前記第１のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第１のリニアアクチュエータを用いて、前記第１のガントリーアセンブリを縦方向に移動させる工程を更に含む、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１２
前記第２のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第２のリニアアクチュエータを用いて、前記第２のガントリーアセンブリを縦方向に移動させる工程を更に含む、実施形態１０または１１に記載の方法。

実施形態１３
前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドの前記レーザとは異なる加工工具を含む、実施形態１０～１２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１４
前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドがレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける、実施形態１０～１２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１５
コントローラを用いて前記第１のガントリーアセンブリおよび前記第２のガントリーアセンブリの前記加工ヘッドの動きを制御する工程を更に含む、実施形態１０～１４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１６
前記第１のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第１のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、実施形態１０～１４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１７
前記第２のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第２のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第２のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、実施形態１０～１６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１８
ワキシコン光学構成を用いて、前記レーザによって供給されるレーザビームのエネルギープロファイルを変える工程と、
前記第１のガントリーアセンブリおよび前記第２のガントリーアセンブリのうちの少なくとも一方の前記複数の加工ヘッドに供給される複数のレーザビームを設けるために、前記レーザビームを分割する工程と
を更に含む、実施形態１０～１７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１９
前記レーザの傍を通って前記シート状基体を搬送するガラス保持コンベアベルトを更に含み、前記シート状基体が前記ガラス保持コンベアベルト上にある状態で、前記レーザビーム焦線が前記シート状基体上に位置するようになっている、実施形態１０～１８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態２０
ガラスシート処理装置において、
ガラスシートを横断して幅方向に延びているガントリーアセンブリを含み、該ガントリーアセンブリが、該ガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する複数の加工ヘッドを含み、
第１の加工ヘッドが、前記ガラスシートを複数の部分に分離するレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける
ことを特徴とするガラスシート処理装置。

実施形態２１
前記複数の加工ヘッドが、リニアアクチュエータを用いて、前記ガントリーアセンブリの前記長さに沿って移動する、実施形態２０記載のガラスシート処理装置。

１０ ガラスシート処理装置
１４、４４ ガラスシート
１６ ガラスシート処理ステーション
２８ コンベアベルト
３０ 縦方向
３２ 幅方向
６０ ガラス保持コンベアベルト
６４、６６、１４０、３２４、３２６ ガントリーアセンブリ
６８、７０、１４２、１４４、１４６、３３４、３３６、３３８ 加工ヘッド
１０１ａ、１０１ｂ 基体表面
１０２ａ レーザビーム
１０２ｂ レーザビーム焦線
１０２ｃ 拡張部分
１０３ レーザ
１０６ 光学構成
１０８ 絞り
１１５、１１７、３２８、３３０ リニアモータ
１２３、１２５ レーザ切断アセンブリ
３００ ビーム分割装置
３０２ レーザ源
３０４、３０６ａ、３０６ｂ レーザビーム
３２２ マルチガントリー処理装置
３３２ コントローラ

Claims (9)

1. ガラスシート処理装置において、
   ガラスシートを横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリであって、該第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する第１及び第２の加工ヘッドを含み、該第１及び第２の加工ヘッドがレーザビームを供給するレーザを含む、第１のガントリーアセンブリと、
   前記ガラスシートを横断して前記幅方向に延びている第２のガントリーアセンブリであって、該第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する第３の加工ヘッドを含む、第２のガントリーアセンブリと
   を含み、
   前記レーザは、該レーザのビーム経路内に配置されると共に、前記第１の加工ヘッドに供給される第１のレーザビームと前記第２の加工ヘッドに供給される第２のレーザビームとに前記レーザビームを分割するよう構成された光学構成を含み、
   前記第１及び第２のレーザビームは、前記ガラスシートにクラックを形成するよう構成されたレーザビーム焦線をそれぞれ供給することを特徴とするガラスシート処理装置。
2. 前記第１のガントリーアセンブリを縦方向に移動させる、該第１のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第１のリニアアクチュエータと、
   前記第２のガントリーアセンブリを前記縦方向に移動させる、前記第２のガントリーアセンブリに動作可能に接続された第２のリニアアクチュエータと
   を更に含む、請求項１記載のガラスシート処理装置。
3. 前記第２のガントリーアセンブリの前記第３の加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの前記第１及び第２の加工ヘッドの前記レーザとは異なる加工工具を含む、請求項１および２のいずれか一項に記載のガラスシート処理装置。
4. 前記第２のガントリーアセンブリの前記第３の加工ヘッドがレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含み、該光学構成のビーム出力側に形成されるレーザビーム焦線を設ける、請求項１および２のいずれか一項に記載のガラスシート処理装置。
5. 前記第１のガントリーアセンブリの前記第１及び第２の加工ヘッド、および前記第２のガントリーアセンブリの前記第３の加工ヘッドの動きを制御するコントローラを更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のガラスシート処理装置。
6. 前記第１のガントリーアセンブリの前記第１及び第２の加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向にそれぞれ移動し、前記第２のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第２のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第２のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、請求項１～５のいずれか一項に記載のガラスシート処理装置。
7. 前記レーザの傍を通ってガラスシートを搬送するガラス保持コンベアベルトを更に含み、前記ガラスシートが前記ガラス保持コンベアベルト上にある状態で、前記レーザビーム焦線が前記ガラスシート上に位置するようになっている、請求項１～６のいずれか一項に記載のガラスシート処理装置。
8. シート状基体を複数の部分に分離するために、前記基体に対してレーザに基づく加工を行う方法であって、前記基体を加工するためのレーザのレーザビームが前記基体上に向けられる、方法において、
   前記シート状基体を横断して幅方向に延びている第１のガントリーアセンブリを用いて、前記シート状基体を処理する工程であって、前記第１のガントリーアセンブリが、該第１のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する第１及び第２の加工ヘッドを含み、該第１及び第２の加工ヘッドがレーザビームを供給するレーザを含み、該レーザが、該レーザのビーム経路内に配置された光学構成を含む、工程と、
   前記シート状基体を横断して前記幅方向に延びている第２のガントリーアセンブリを用いて、前記シート状基体を処理する工程であって、前記第２のガントリーアセンブリが、該第２のガントリーアセンブリの長さに沿って移動する第３の加工ヘッドを含む、工程と、
   前記レーザビームを、前記第１の加工ヘッドに供給される第１のレーザビームと前記第２の加工ヘッドに供給される第２のレーザビームとに分割する工程であって、前記第１及び第２のレーザビームは、前記シート状基体にクラックを形成するレーザビーム焦線をそれぞれ供給する、工程と
   を含むことを特徴とする方法。
9. 前記第１のガントリーアセンブリの前記第１及び第２の加工ヘッドが、前記第１のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向にそれぞれ移動し、前記第２のガントリーアセンブリが複数の加工ヘッドを含み、前記第２のガントリーアセンブリの各前記加工ヘッドが、前記第２のガントリーアセンブリの長さに沿って前記幅方向に移動する、請求項８記載の方法。

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