WO2015182300A1 - 光学ガラスおよびガラス基板の切断方法 - Google Patents

光学ガラスおよびガラス基板の切断方法 Download PDF

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WO2015182300A1
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glass
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英尚 益田
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旭硝子株式会社
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    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the present invention relates to an optical glass and a method for cutting a glass substrate, and in particular, an optical glass used by being bonded to a housing such as a cover glass or a near infrared cut filter, and a method for cutting a glass substrate used for manufacturing the optical glass.
  • a housing such as a cover glass or a near infrared cut filter
  • a method for cutting a glass substrate used for manufacturing the optical glass is about.
  • Optical devices such as near-infrared cut filter glass and cover glass are used in semiconductor devices having solid-state imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) used in digital still cameras and the like. Yes.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Patent Document 1 it is proposed to chamfer the glass end face from the viewpoint of improving the bending strength of the glass. This is to increase the bending strength of the glass by removing the scratches on the glass end face, which is the starting point of cracking, by chamfering. It has also been proposed to remove scratches on the main surface of the glass plate by etching (see Patent Document 2).
  • the chamfering process of the glass end face and the operation of removing the scratch on the main glass surface deteriorate (decrease) the productivity of the optical glass.
  • a flaw may be formed in a glass end surface by chamfering. This is because the chamfering of the glass mechanically processes the glass with a grinding wheel. In other words, unintended scratches may be formed due to impacts during chamfering.
  • etching unevenness occurs on the main surface serving as the optical working surface, and the optical characteristics as the optical glass deteriorate ( May decrease).
  • a laser beam having a wavelength that transmits a semiconductor substrate for example, silicon (Si)
  • a semiconductor substrate for example, silicon (Si)
  • a modified region for example, silicon (Si)
  • a technique is known in which a semiconductor substrate is cracked by applying external stress such as tape expand to cause a crack in the semiconductor substrate starting from the modified region (see, for example, Patent Document 3).
  • the modified region can be locally and selectively formed inside the semiconductor substrate without damaging the main surface of the semiconductor substrate. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of defects such as chipping on the main surface of the semiconductor substrate, which is a problem in general blade dicing. Also, unlike cutting, there are few problems such as dust generation. For this reason, in recent years, not only semiconductor substrates but also glass substrates have been widely used.
  • the present inventor has confirmed that the cutting surface is smooth and scratches on the ridge line are difficult to form when the cutting method using laser light is applied in the production of optical glass. That is, it has been found that the optical glass produced by this cutting method can maintain a certain degree of strength without performing the operations such as chamfering and etching as described above.
  • the inventors have made the cracks generated from the modified region generated when the laser light is incident on the glass substrate a predetermined size, and can be operated in a simple manner, and The present inventors have found that an optical glass having higher bending strength and dimensional accuracy can be obtained.
  • the optical glass of the present invention is an optical glass having a cut surface cut along a modified region composed of a plurality of modified portions formed by light irradiated so as to focus inside.
  • the optical glass has a crack starting from the modified portion of the modified region, and the modified region tip depth from the cut surface to the tip of the crack is 3 to 3 mm of the thickness of the optical glass. It is characterized by being 20%.
  • the glass substrate cutting method of the present invention light is irradiated so as to focus on the inside of the glass substrate, and a modified region composed of a plurality of modified portions is selectively formed inside the glass substrate.
  • an optical glass having high bending strength and high dimensional accuracy can be obtained.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the cutting device of the glass substrate which concerns on one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing of the cutting method of the glass substrate using the cutting device of FIG. It is explanatory drawing of the cutting method of the glass substrate using the cutting device of FIG. It is explanatory drawing of the cutting method of the glass substrate using the cutting device of FIG. It is explanatory drawing of the cutting method of the glass substrate using the cutting device of FIG. It is a top view of the glass substrate for demonstrating the modification area
  • FIG. 1 is a schematic view of a glass substrate cutting apparatus 500 used in the glass substrate cutting method of the present embodiment.
  • the cutting device 500 includes a table 510, a drive mechanism 520, a laser light irradiation mechanism 530, an optical system 540, a distance measurement system 550, and a control mechanism 560.
  • the table 510 is a table on which the glass substrate 10 (a glass plate before cutting and manufacturing the optical glass 100) to be cut is placed.
  • the glass substrate 10 is placed on the table 510.
  • the table 510 is configured to be movable in the XYZ directions shown in FIG.
  • the table 510 is configured to be rotatable in the ⁇ direction shown in FIG. 1 in the XY plane.
  • the drive mechanism 520 is connected to the table 510 and moves the table 510 in the horizontal direction (XY direction), the vertical direction (Z direction), and the rotation direction ( ⁇ direction) based on an instruction from the control mechanism 560.
  • the laser beam irradiation mechanism 530 is a light source that irradiates the laser beam L.
  • a YAG laser is preferably used as the light source. This is because the YAG laser can obtain a high laser intensity, is power-saving, and is relatively inexpensive.
  • the center wavelength of the output laser beam L is 1064 nm.
  • a laser beam having a center wavelength of 532 nm (green) or a center wavelength of 355 nm (ultraviolet light) ) Laser light can also be obtained.
  • the light source which outputs a laser beam with a center wavelength of 532 nm is preferable. This is because laser light having a center wavelength of 532 nm is most easily transmitted through the glass substrate 10 and is suitable for cutting.
  • the laser beam irradiation mechanism 530 determines the wavelength, pulse width, repetition frequency, irradiation time, energy intensity, etc. of the laser beam L according to the thickness (plate thickness) of the glass substrate 10 and the size of the modified region to be formed. It is preferable to use what can be arbitrarily set.
  • the irradiation time of the pulse laser beam (the time during which the laser beam per pulse is applied to the glass substrate) is preferably 100 picoseconds to 100 nanoseconds.
  • a modified region suitable for cutting the glass substrate 10 can be formed. If the irradiation time with the pulse laser beam is less than 100 picoseconds, cracks do not occur even if the modified region is formed, and the glass substrate 10 may not be cut. Moreover, when the irradiation time by a pulse laser beam exceeds 100 nanoseconds, the crack which arises from a modification
  • the optical system 540 includes an optical lens and converges the laser light from the laser light irradiation mechanism 530 inside the glass substrate 10. That is, the optical system 540 can form the light condensing part P inside the glass substrate 10 and form the modified region R inside the glass substrate 10.
  • the distance measuring system 550 is a laser distance meter, for example, and measures the distance H to the main surface of the glass substrate 10 by a triangulation method. The distance measurement system 550 measures the distance H to the main surface of the glass substrate 10 at a predetermined time interval (for example, every several milliseconds), and outputs the distance H to the control mechanism 560.
  • the control mechanism 560 controls the drive mechanism 520 to move the table 510 so as to irradiate the laser beam along a scheduled cutting line (hereinafter, a scheduled cutting line) of the glass substrate 10, thereby moving the laser beam irradiation mechanism 530.
  • the glass substrate 10 is irradiated with laser light.
  • the control mechanism 560 adjusts the height of the table 510 based on the distance information output from the distance measurement system 550.
  • the control mechanism 560 may adjust the lens position of the optical system 540 based on the distance information output from the distance measurement system 550.
  • control mechanism 560 controls the drive mechanism 520 so that the distance H between the optical system 540 and the glass substrate 10 is within a certain range (for example, ⁇ 5 ⁇ m), so that the height direction (Z Adjust the (direction) position.
  • the position of the modified region R is adjusted in such a manner that the height of the glass substrate 10 is adjusted in this way, so that the condensing part P of the laser beam is at a desired position in the thickness direction of the glass substrate 10.
  • ⁇ Cut glass substrate> 2A to 2C are explanatory diagrams relating to the cutting of the glass substrate 10. FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2A to 2C.
  • the glass substrate 10 is attached to the expanding tape T1 and placed on the table 510 of the cutting device 500 described with reference to FIG. 1 (FIG. 2A).
  • the glass substrate 10 is attached to the tape T1, but any number of glass substrates 10 may be attached to the tape T1.
  • the laser light from the laser light irradiation mechanism 530 is irradiated onto the glass substrate 10 along the planned cutting line by the optical system 540 so as to focus on the inside of the glass substrate 10. Then, the modified region R is selectively formed inside the glass substrate 10 (FIG. 2B).
  • the cut-scheduled line is typically a grid-like scanning line such that the planar shape of the optical glass obtained by cutting is a square or a rectangle.
  • the condensing part P of the laser beam formed inside the glass substrate 10 may be dot-like or linear. Such a condensing part P is intermittently modified at a predetermined pitch interval to form a modified region R.
  • FIG. 2C shows an example in which lines to be cut are formed in a lattice shape so that a plurality of optical glasses 100 having a square planar shape can be obtained.
  • FIG. 3A is a plan view of the glass substrate 10
  • FIG. It is AA sectional drawing of the glass substrate 10 of FIG. 3A.
  • the modified region R is formed as an aggregate of a plurality of reformer R P.
  • Reforming section R P is formed in a shape corresponding to the condensing portion P of the laser beam.
  • the reforming section R P along the line to cut by intermittently plural number at a predetermined pitch, belt-shaped reformed region R is formed.
  • Figure 3B showing a modified region R in hatched punctate (provided that reforming unit R P was reformed directly modified with the laser beam was set to white for illustration).
  • the width of the modified region R in the thickness direction is preferably 13 to 50% of the thickness t of the glass substrate. If the width of the modified region R in the plate thickness direction is too small, the modified region R is far from the substrate surface, so that cracks that are extended in the cutting process do not reach the substrate surface and cannot be cut or meandering may increase. If the width of the modified region R in the plate thickness direction is too large, the bending strength may be reduced because it is close to the substrate surface.
  • Pitch between the reforming section R P is preferably in the range of 3.0 ⁇ 38 [mu] m, more preferably in the range of 7.5 ⁇ 20 [mu] m.
  • the narrower the pitch the slower the scanning speed of the laser beam and the lower the productivity.
  • the pitch is less than 3.0 ⁇ m, the reformed portions overlap each other and cracks do not occur well, and cutting may not be possible.
  • the pitch exceeds 38 ⁇ m, the modified portions are too far apart, and the generated cracks are not connected well, and there is a possibility that cutting cannot be performed.
  • glass can be cut
  • this modification step in forming intermittently reforming unit R P in laser beam, the reformer R P as a starting point, the thickness of the vertical and planar three directions (C1, C2 , C3) was found to tend to crack.
  • Figure 4 is the glass substrate 10 is a plan view showing an enlarged partially to explain crack generated from the reforming unit R P.
  • the crack C3 becomes a part of the actual cutting line, but the cracks C1 and C2 remain inside the glass after cutting.
  • C1 to C3 are usually formed inside the glass substrate 10.
  • the modified region tip depth Rd is the distance from the planned cutting line in the direction perpendicular to the planned cutting line to the tip of the crack C1, or the distance from the planned cutting line to the tip of the crack C2, and has a width of 5 mm. This is the maximum value in the measurement region including 100 or more modified portions.
  • FIG. 4 shows a diagram illustrating the modified regions distal depth R d. Then, the modified region distal depth R d is a length of 3 to 20% of the thickness t of the glass substrate 10. Modified regions distal depth R d is, if less than 3% of the plate thickness t, sufficiently crack can not be extended in the tensile stress is added in the cutting step, there may not be cut.
  • modified regions distal depth R d is too low is the bending strength exceeds 20% of the plate thickness t, in the cross section of when the optical glass after cutting, the glass is missing at the time when product manufacturing and use Or may peel off and may be difficult to apply to products.
  • Modified regions distal depth R d is, the type of glass substrate (in particular, hardness, fracture toughness, thermal expansion coefficient, etc.), laser light energy during modification, the shape of the condensing unit, the scanning speed, irradiation time, Therefore, the conditions may be appropriately selected so as to be within the above range.
  • the glass substrate is preferably 0.2 MPa ⁇ m 1/2 ⁇ fracture toughness value K 1c ⁇ 0.74 MPa ⁇ m 1/2 .
  • the condensing part P of the laser beam has a vertically long shape extending in the plate thickness direction. This makes it possible to cut easily and satisfactorily even if the number of times the laser beam is scanned along the scheduled cutting line is reduced.
  • a width of the modified region R it is difficult to separately control modified regions distal depth R d. Since both of them increase in proportion to the energy of the laser beam, if the width of the modified region R is increased to a desired range so as to be surely cut, the modified region tip depth Rd becomes excessive, The quality of the optical glass tends to deteriorate.
  • the width of the modified region R is too small, there is a risk that can not be cut.
  • the condensing part P is formed in a vertically long shape extending in the plate thickness direction in advance, the width of the modified region R can be increased by a method different from the energy of the laser beam. while increasing the width in the desired range, the modified region distal depth R d is facilitated be reduced to a desired range. Therefore, when the condensing part is not corrected, the condensing part is scanned a plurality of times while changing the position in the plate thickness direction to form the modified region R, even if cutting cannot be performed satisfactorily. In the method in which the optical portion is corrected to a vertically long shape, it can be sufficiently cut even if the number of times of scanning with laser light is reduced, and an optical glass having a desired shape can be easily manufactured by a simple operation.
  • a means for recording a hologram pattern that can be adjusted to a desired light condensing shape such as a diffraction lens and a spatial light modulator, may be provided in the optical path of the laser beam.
  • a desired light condensing shape such as a diffraction lens and a spatial light modulator
  • the diffractive lens used here there is a lens that can express a hologram pattern by processing an uneven shape on the surface of a quartz glass substrate or the like.
  • the processing of the concavo-convex shape includes, for example, a method of carving a groove into a desired shape by a photolithography technique.
  • the display method uses a liquid crystal display element, a digital micromirror device (micromirror array structure), a magneto-optical effect, etc. Is mentioned.
  • a method for creating a hologram pattern a method of directly photographing an interference fringe generated by irradiating a subject with laser light, a method of calculating by a computer (CGH), or an integral photography method is used.
  • CGH computer-generated hologram
  • a computer-generated hologram (CGH) is preferable in that a desired shape can be easily obtained.
  • the positions of the plurality of modified portions formed by the laser beam scan are shifted in the plate thickness direction. while, by such combining in the scanning direction can be formed reforming unit R P extending long in the thickness direction from the condensing section P.
  • the method of increasing the width of the modified region R in the plate thickness direction by increasing the number of scans while reducing the energy of the laser beam can be improved while increasing the width of the modified region R to a desired range.
  • quality region tip depth R d is possible to suppress the desired range.
  • the reformed region R is not particularly limited in its formation position as long as it can be satisfactorily cut in the cutting process.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship of the modified regions in the AA sectional view shown in FIG. 3B.
  • the modified region R is formed at a position where a distance from one main surface to the modified region R in the thickness direction of the glass substrate 10 is a, and a distance from the other main surface to the modified region R. Is b, the thickness of the glass substrate 10 is t, and the width of the modified region R is k.
  • the modified region R may be formed by one scan or a plurality of scans.
  • the modified region R is shown as a single band-shaped modified region.
  • the modified region R is scanned in the plate thickness direction by scanning the laser beam a plurality of times along the planned cutting line.
  • the reforming part may be formed in a separated state (that is, two or more strip-shaped reforming regions may be formed in parallel).
  • the distance a from one main surface of the reforming region R to the reforming region R is the reforming region closest to the one main surface.
  • the distance b from the other main surface of the reforming region R to the reforming region R refers to the distance from the other main surface to the nearest reforming region.
  • the distance a from one main surface to the modified region confirms the peak count value Pc (value measured in the direction parallel to the main surface) of the cut surface in the direction from one main surface to the other main surface. This is the distance between a point exceeding 20 for the first time and one main surface.
  • the distance b from the other main surface to the reformed region confirms the peak count value Pc of the cut surface in the direction from the other main surface to one main surface (value measured in a direction parallel to the main surface). The distance between the point exceeding 20 for the first time and the other main surface.
  • the distance a and the distance b are numerical values exceeding 0, which means that the modified region R is essential to be formed apart from each main surface (translucent surface) of the glass substrate. To do. Further, the modified region R is preferably formed apart from each main surface by a certain distance or more.
  • the distance a and the distance b are respectively the thickness t ⁇ 0.1 of the glass substrate 10 (that is, the plate thickness). X10%) or more.
  • the width k of the modified region is the same as the height (vertical width) of the modified region R in the plate thickness direction, and is also expressed as t ⁇ (a + b).
  • the modified region k is preferably provided at the center position of the plate thickness as much as possible.
  • the modified region k is preferably provided at a position where
  • / 2 is to satisfy the above relationship
  • the tips of the cracks C1 and C2 are also provided near the center position of the plate thickness.
  • the tips of the cracks C1 and C2 are more preferably within a range of ⁇ 10 ⁇ m from the center of the thickness of the glass substrate 10 in the thickness direction. By doing in this way, it is possible to reduce the unevenness of cracks, to ensure the strength of the optical glass at the time of cutting and manufacturing, and to prevent unnecessary chipping and peeling.
  • the plate thickness of the glass substrate 10 is not particularly limited, but for example, a glass substrate having a thickness of 100 ⁇ m to 1 mm is preferable, and 100 ⁇ m to 500 ⁇ m is more preferable. As the plate thickness increases, the required width k of the modified region R increases. However, if the plate thickness is 500 ⁇ m or more, two or more scans are required even if the focal point P is vertically long in the plate thickness direction. There is a risk of becoming. In the case of a cover glass used for a semiconductor device, it is preferably a relatively thin glass having a thickness of 100 to 300 ⁇ m because of demands for miniaturization and weight reduction.
  • the modified region R and other regions can be determined by the peak count value of the cut surface after the glass substrate 10 is cut into the optical glass 100.
  • the peak count value Pc is defined by the American Society of Mechanical Engineers ASME B46.1 (1995) and exceeds the negative reference level (-H) around the average line in the curve representing the surface condition (unevenness) of the measurement target. Means the number of peaks in the evaluation length counted by the method of setting one peak when the positive reference level (+ H) is exceeded.
  • the peak count value is measured in a direction parallel to each main surface. This measurement is performed a plurality of times while changing the position in the thickness direction of the optical glass 100. Then, using the peak count value at the position of the cut surface of the optical glass 100 in the thickness direction, the peak count value Pc measured from one main surface to the other main surface is confirmed, and the measurement position exceeding 20 for the first time. And the distance between one main surface and the distance a. Similarly, the peak count value Pc measured in the direction from the other main surface to the one main surface is confirmed using the peak count value at the position in the plate thickness direction of the cut surface of the optical glass 100, and the measurement exceeding 20 is performed for the first time. A distance between the position and the other main surface is a distance b.
  • This peak count value is measured by confirming the boundary position between the modified region R and the other region based on the optical micrograph of the cut surface. Can be determined.
  • the plate thickness t ⁇ 0.04 of the glass substrate 10 that is, plate thickness ⁇ 4%) is particularly near the boundary position between the modified region R and other regions. ) It is preferable to carry out at the following intervals. By doing so, it is possible to specify the boundary position more accurately.
  • the peak count value of the cut surface uses a measured waveform measured in a direction parallel to each main surface, provides a dead band width (maximum height of measured waveform ⁇ 0.05) around the average line, and is below the dead band.
  • the number of peaks is defined as one peak from the point at which the point appears to the point until it falls above the dead zone and then falls below the dead zone again.
  • Measurement is performed using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, shape measurement laser microscope VK-X100, analysis software: VK-H1XA), evaluation length (measurement width): 725 ⁇ m (magnification: 200 times), wavelength: 628 nm. In the analysis software, the measurement waveform was not corrected.
  • the modified region R is formed in the glass substrate 10, and the glass substrate 10 can be easily cut. Also, relatively small suppressed cracks generated starting from the reforming section R p of the modified region R. In this way, it is possible to obtain the optical glass 100 having good bending strength and good dimensional accuracy.
  • FIG. 6 shows a side view of the optical glass according to the embodiment of the present invention.
  • the side surface of the optical glass 100 is the cut surface itself cut along the modified region R described above. That is, the optical glass 100 is formed by forming a modified region R with a laser beam inside the glass substrate and applying force from the outside so that the glass substrate before the cutting has a desired shape and size. It is obtained by cutting the glass substrate along the modified region R. Therefore, the modified region R is exposed on the side surface of the optical glass 100 and has a cut surface cut in the thickness direction of the glass along the modified region R.
  • the optical glass 100 is a plate-like glass obtained by cutting the glass substrate 10 as described above.
  • the optical glass 100 is one obtained by being cut by the cutting method of a glass substrate described above, in the reforming region R in which the cutting surface has, reformer R P by laser light of a predetermined as described above it is formed intermittently at a pitch, in which the size of the cracks generated the reforming unit R P as a starting point is formed by adjusting the processing conditions so as to have a predetermined range.
  • the modified region R is formed by exposing the modified region R formed inside the glass substrate 10 shown in FIG. 5 on the cut surface, and is formed by the above-described method for cutting the glass substrate.
  • the distances a and b and the width k of the modified region R have the same relationship.
  • FIG. 7 is a plan view of the optical glass 100 of FIG. 6, and a cut surface cut along a planned cutting line forms the contour of the optical glass 100.
  • the cut surface is to be cut along the modified region R, the crack C1 ⁇ 2 which does not contribute to the cutting out of cracks originating from the reforming unit R P will remain each side in both the cut optical glasses It will be.
  • the position of the modified region R on the cut surface has the same relationship as that described in the cutting method, and the distance a and the distance b are numerical values exceeding 0.
  • the distance a and the distance b are each a glass substrate.
  • the thickness is 10 or more, t ⁇ 0.1 (that is, plate thickness ⁇ 10%) or more.
  • Width k of the reformed region is the same as the thickness direction of the height of the reforming section R P (vertical width), it is preferable that a length from 13 to 50% the thickness t of the glass substrate.
  • the tip of the crack C formed a reforming unit R P as origin it is preferably within a range of ⁇ 10 [mu] m from a thickness of the center of the glass substrate 10 in the thickness direction. Further, the distance from the cutting surface to the tip of the crack C1 or C2, respectively, and modified region distal depth R d.
  • the modified region distal depth R d is a length of 3 to 20% of the thickness t of the glass substrate 10.
  • the reformed region tip depth R d described here is substantially the same as the modified region tip depth R d described in paragraph 0037.
  • the optical glass 100 is used as a cover glass, for example, bonded to the housing so as to cover the opening of the housing.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a semiconductor device 300 in which the optical glass 100 is applied to the housing 310.
  • the optical glass 100 is joined to the housing 310 so as to cover the opening 310 ⁇ / b> A of the housing 310.
  • the semiconductor device 300 shown here includes the semiconductor element 320 inside the housing 310, and is joined by covering the opening 310A of the housing 310 with the optical glass 100 of the present embodiment. It is sealed.
  • the joining is performed by sealing the joining region of one main surface of the optical glass 100 and the housing forming the opening 310A of the housing 310 with a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or the like.
  • the semiconductor element 320 can be used without particular limitation as long as it is a known element, and examples thereof include a solid-state imaging element (for example, a CCD or a CMOS).
  • a semiconductor device applied to a portable portable electronic device is preferable because it has a high possibility of receiving a drop impact or the like.
  • the optical glass 100 applied to the housing has a fracture toughness of the glass substrate 10 as a material within a range of 0.2 MPa ⁇ m 1/2 to 0.74 MPa ⁇ m 1/2 and a thermal expansion coefficient.
  • the dimensional accuracy of the optical glass 100 is poor, and the bending strength may be lowered. Further, if the fracture toughness is less than 0.2 MPa ⁇ m 1/2 , even if a crack present on the cut surface of the optical glass 100 is minute, it causes a break, and the bending strength of the optical glass 100 after cutting May not be practical.
  • the thermal expansion coefficient of the glass constituting the optical glass 100 exceeds 150 ⁇ 10 ⁇ 7 / K, cracks in the modified region R are excessively formed when the modified region R is formed inside the glass with laser light. The dimensional accuracy and bending strength of the optical glass 100 after cutting are significantly reduced.
  • the thermal expansion coefficient of the optical glass 100 is less than 75 ⁇ 10 ⁇ 7 / K, when the modified region R is formed inside the glass with a laser beam, the modified region R is not easily cracked, so that it is cut. Is difficult.
  • the fracture toughness of the glass substrate is a value (K1c) calculated by the following equation in the fracture toughness measurement method (IF method) defined in JIS R1607. Note that the fracture toughness of the glass substrate was measured using a Vickers hardness tester (Future Tech, ARS9000F, and analysis software: FT-026), at room temperature of 23 ° C. and humidity of about 30%. Do it below. In this measurement, a crack extends from the indentation formed by the indenter and grows with time. Therefore, the crack length is measured within 30 seconds after releasing the indenter from the glass substrate.
  • IF method fracture toughness measurement method
  • K1c 0.026 ⁇ E 1/2 ⁇ P 1/2 ⁇ a ⁇ C 3/2
  • E Young's modulus
  • P indentation load
  • a 1 ⁇ 2 of the average indentation diagonal length
  • C 1 ⁇ 2 of the average crack length.
  • the thermal expansion coefficient of the glass substrate is measured by a differential equation defined in JIS R3102, and is an average value of values measured at 50 ° C. to 300 ° C.
  • the optical glass 100 can be appropriately selected from transparent materials in the visible wavelength region.
  • borosilicate glass is preferable because it is easy to process and can suppress the occurrence of scratches and foreign matters on the optical surface, and glass that does not contain an alkali component is preferable because it has good adhesion and weather resistance.
  • a light absorption type glass having absorption in an infrared wavelength region in which CuO or the like is added to fluorophosphate glass or phosphate glass can also be used.
  • fluorophosphate glass or phosphate glass added with CuO has a high transmittance for light in the visible wavelength region, and CuO sufficiently absorbs light in the near infrared wavelength region.
  • fluorophosphate glass containing CuO examples include P 5+ 20 to 45%, Al 3+ 1 to 25%, R + 1 to 30% in terms of cation% (where R + is Li + , Na + , K + total amount), Cu 2+ 1 to 15%, R 2+ 1 to 50% (where R 2+ is the total amount of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ )
  • R + is Li + , Na + , K + total amount
  • R 2+ 1 to 50% where R 2+ is the total amount of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+
  • F ⁇ 10 to 65% and O 2 ⁇ 35 to 90% examples of commercially available products include NF-50 glass (manufactured by AGC Techno Glass).
  • phosphate-based glass containing CuO are P 2 O 5 25 to 74%, Al 2 O 3 0.1 to 10%, B 2 O 3 0 in terms of the following oxide% by mass. 3%, Li 2 O 0-10%, Na 2 O 0-10%, Li 2 O + Na 2 O 3-15%, MgO 0-2%, CaO 0-2%, SrO 0-5%, BaO 0 ⁇ 9%, MgO + CaO + SrO + BaO 0-15%, CuO 0.5-20%.
  • glass composition not only what was mentioned above but appropriate glass can be used.
  • the thickness of the optical glass 100 is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 1 mm, and more preferably in the range of 0.1 to 0.5 mm from the viewpoint of miniaturization and weight reduction.
  • an optical thin film can also be formed in the main surface of the optical glass 100 as needed.
  • the optical thin film include an infrared cut filter, an antireflection film, and the like.
  • alternating multilayer films of SiO 2 and TiO 2 are formed on the main surface of the optical glass 100 by a film forming method such as vacuum deposition or sputtering.
  • the optical thin film preferably has a physical film thickness of 0.2 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • examples of the optical thin film include a UVIR cut filter that cuts ultraviolet rays (UV) and infrared rays (IR).
  • a multilayer film in which dielectric films having different refractive indexes such as SiO 2 and TiO 2 are laminated or ultraviolet absorption. It is comprised with the resin film etc. which contain an agent and an infrared absorber.
  • These multilayer films can be formed on the main surface of the optical glass 100 by a known film forming method in which a resin film dispersed or dissolved in a solvent is applied and dried by a film forming method such as vacuum vapor deposition or sputtering.
  • the optical thin film preferably has a physical film thickness of 0.2 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • Example 1 to Example 21 In the following description, Examples 1, 2, 4 to 7, 9 to 17, and 19 to 21 are examples, and Examples 3, 8, and 18 are comparative examples.
  • glass substrates Two types of plate-like fluorophosphate glasses (manufactured by AGC Techno Glass, NF-50, plate thicknesses 150 ⁇ m, 300 ⁇ m, dimensions 100 mm ⁇ 100 mm) were prepared as glass substrates.
  • This glass substrate is a fluorophosphate glass containing CuO within the composition range described in paragraph 0069.
  • This glass substrate has a thermal expansion coefficient of 129 ⁇ 10 ⁇ 7 / K and a fracture toughness of 0.44 MPa ⁇ m 1/2 .
  • This glass substrate was cut into a 5 mm ⁇ 5 mm square shape under the following cutting conditions to produce an optical glass having a cut surface including a modified region on the side surface.
  • a YAG laser (center wavelength: 1064 nm) was used as a laser light source, and this was modulated so that laser light having a center wavelength of 532 nm was incident on the glass substrate.
  • the laser output was selected so that the modified region did not reach the main surface of the glass substrate and the average laser energy per pulse was 3 to 20 ⁇ J.
  • the laser beam was adjusted so as to be incident from one main surface side and to have a predetermined focal point in the thickness direction of the glass substrate.
  • the condensing shape by the laser light was adjusted to be vertically long in the thickness direction more than the aberration caused by the refractive index of the glass so as to obtain the modified region described in the table.
  • the glass substrate on which the modified region is formed is attached to a stretchable resin film, and the resin film is pulled in the plane direction of the glass substrate, so that the crack formed in the modified region of the glass substrate is glass substrate. It was extended to the main surface. As a result, cracks were generated in the thickness direction of the glass substrate, and the glass substrate was cut along the modified region to obtain optical glass.
  • modified regions distal depth R d is, after the cut surface a predetermined amount polishing, an operation for etching was performed until the cracks can not be confirmed. Specifically, after polishing 5 ⁇ m in a direction perpendicular to the cut surface of the obtained optical glass, after immersing in 5% by mass hydrochloric acid for 15 minutes, and observing with an optical microscope (magnification 100 times), a length of 5 mm is obtained. In the meantime, it was confirmed whether or not there were any latent injuries. If there was a latent scar, another piece cut under the same conditions was polished by 10 ⁇ m, and the presence of latent scratch was confirmed in the same manner. After that, samples with increased polishing amount every 15 ⁇ m, 20 ⁇ m, etc. Observed (note that each polishing amount sample is a separate piece cut under the same conditions). In the above method, the polishing amount of lost latent scratches that can be checked during the length of 5 mm, and a modified region distal depth R d.
  • the 4-point bending strength was measured with reference to the “4-point bending strength test” defined in JIS R 1601 (2008).
  • the test piece has a square size of 5 mm ⁇ 5 mm, the fulcrum pitch is 3 mm, the load point pitch is 1 mm, and the radius of curvature of the tip that becomes the fulcrum and the load point in the support is 0.25 mm. .
  • bending strength measured 16 sheets on one condition, and computed them as the average value.
  • the measuring machine used was AGS-J manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the term “ratio” of the four-point bending strength is shown as a relative ratio when the four-point bending strength in Example 3 is 1.0.
  • the meandering amount of the side was defined as the maximum amplitude of meandering of each ridge line of the glass substrate (5 mm square), and the amplitude was observed and measured with a length measuring microscope (magnification 50 times).
  • the maximum amplitude is a virtual square between the point most protruding from the side of the corresponding virtual square and the most concave point on each edge of the actual optical glass when a virtual square of 5 mm ⁇ 5 mm is considered. Is the vertical distance to the side of.
  • Table 1 shows that the condensing shape is not corrected (the amount of aberration caused by the refractive index of the glass is vertically long in the thickness direction), the width k of the modified region is substantially the same, and the laser energy and the irradiation pitch are It is the changed experimental result.
  • modified regions distal depth R d is bending strength 4 points 20% of the plate thickness, deteriorated significantly with the amount of meandering of the sides. Glass substrates of Example 3, the ratio thickness t of the modified region distal depth R d is above 20%, lower four-point bending strength.
  • Table 2 shows experimental results in which the laser energy and the irradiation pitch are not changed, and only the light condensing shape is adjusted to change the width k in the thickness direction of the modified region.
  • the modified region tip depth Rd is smaller.
  • the four-point bending strength and the meandering amount of the side tended to improve.
  • the data of Example 3 are also shown.
  • Table 3 shows the experimental results in which the irradiation pitch is not changed, the combination of laser energy, the number of scans, and the condensing shape is changed, and the width k in the thickness direction of the modified region is changed.
  • Examples 2,11,13 and 16 is the number of scans once in substantially the same modified region distal depth R d, which is the result of began to increase only the width k of the reformed region.
  • the width k in the thickness direction of the modified region is increased, the four-point bending strength is not greatly different, but the tendency of the side meandering amount to be improved is observed.
  • the data of Examples 2 and 11 are also shown.
  • Example 17 in Table 3 the number of scans is increased, and the width k in the thickness direction of the modified region is increased, while the modified region tip depth Rd is further decreased.
  • both the 4-point bending strength and the amount of meandering were good.
  • the width k in the thickness direction of the modified region is 53% of the thickness, and the meandering amount of the side is as good as 7 ⁇ m.
  • the bending strength ratio (relative ratio when the 4-point bending strength in Example 3 was 1.0) was as low as 0.80.
  • Example 18 was scanned twice, but could not be cut. The reason, Example 18 has a low laser energy as compared with Example 17, it is readily envisioned that a modified region distal depth R d (percentage against the thickness t) becomes less than 3%.
  • Table 4 shows the experimental results when the thickness of the glass substrate is 150 ⁇ m. Even if the plate thickness is reduced, the ratio of the width k in the plate thickness direction of the modified region to the plate thickness can be cut equally regardless of the plate thickness, and thus the width k can be substantially reduced. As a result, the modified region distal depth R d can also be reduced, 4-point bending strength could be increased considerably as compared with the plate thickness of the glass substrate is 300 [mu] m.
  • the optical glass of the present invention is suitably used for a cover glass or a near-infrared cut filter of a semiconductor device (for example, a device having a solid-state imaging device (CCD, CMOS, etc.)) incorporated in an electronic device.
  • a semiconductor device for example, a device having a solid-state imaging device (CCD, CMOS, etc.)
  • SYMBOLS 10 Glass substrate, 100 ... Optical glass, 300 ... Semiconductor device, 310 ... Housing, 320 ... Semiconductor element, 500 ... Glass substrate cutting device, 510 ... Table, 520 ... Drive mechanism, 530 ... Laser light irradiation mechanism, 540 ... optical system, 550 ... distance measuring system, 560 ... control mechanism, T1 ... tape, L ... laser light, R ... modified region, R P ... reforming section, C ... crack, R d ... reformed region tip depth .

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Abstract

　より簡便な操作で、確実に切断できるガラス基板の切断方法および該方法により得られる高い曲げ強度と寸法精度を有する光学ガラスを提供する。ガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして光を照射し、該ガラス基板の内部に複数の改質部ＲＰからなる改質領域Ｒを選択的に形成する改質工程と、その改質領域Ｒに沿って、ガラス基板の厚み方向に割れを生じさせて光学ガラスとする切断工程と、を備え、上記改質工程において、改質部ＲＰを起点として生じたクラックの切断面からクラックの先端までの改質領域先端深さがガラス基板の板厚の３～２０％であるガラス基板の切断方法およびこの切断方法により得られる光学ガラス１００。

Description

光学ガラスおよびガラス基板の切断方法
　本発明は、光学ガラスおよびガラス基板の切断方法に係り、特に、カバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の筐体に接合されて使用される光学ガラスおよび該光学ガラスの製造に用いるガラス基板の切断方法に関する。
　デジタルスチルカメラなどに使用されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子を有する半導体装置には、近赤外線カットフィルタガラスやカバーガラス等の光学ガラスが用いられている。近年では、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に搭載される固体撮像素子モジュールやデジタルスチルカメラの薄型化の要請から、板厚の薄い光学ガラスが求められている。
　しかし、光学ガラスの板厚が薄くなると、光学ガラスに曲げ応力が作用した場合、ガラスの稜線（ガラスの主面と側面との境界）に存在する欠けや微小なクラックを起点として割れが進展し破損に至る可能性が高くなる。
　このため、ガラスの曲げ強度を向上させる観点から、ガラス端面を面取加工することが提案されている（特許文献１参照）。これは、割れの起点となるガラス端面の傷を面取加工にて除去することでガラスの曲げ強度を高めるものである。また、エッチングによって、ガラス板の主面の傷を除去することも提案されている（特許文献２参照）。
　しかしながら、ガラス端面の面取加工やガラス主面のキズを除去する操作は、光学ガラスの生産性を悪化（低下）させる。また、面取加工により、却ってガラス端面に傷が形成されることもある。これは、ガラスの面取加工が、研削砥石にて機械的にガラスを加工することによるものである。つまり、面取加工時の衝撃等で意図しない傷が新たに形成されるおそれがある。また、ガラスの主面の傷を除去するために、ガラスの主面を保持してエッチングを行うと、光学作用面となる主面にエッチングむらが生じて、光学ガラスとしての光学特性が悪化（低下）するおそれがある。
　一方、半導体基板等の切断方法として、半導体基板（例えば、シリコン（Ｓｉ））を透過する波長のレーザー光を半導体基板内部に集光させて半導体基板内部に改質領域（キズ領域）を形成し、その後、テープエキスパンドなど外部応力を加えることにより、改質領域を起点として半導体基板に亀裂を生じさせて半導体基板を切断する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
　この切断方法では、半導体基板の主面にダメージを与えずに半導体基板内部に局所的・選択的に改質領域を形成できる。そのため、一般的なブレードダイシングで問題となる半導体基板の主面におけるチッピング等の不具合の発生を低減することができる。また、切削加工と異なり発塵などの問題も少ない。このため、近年では、半導体基板に限られず、ガラス基板の切断など広く用いられるようになっている。
特開２０００－１６９１６６号公報 特開２０１０－１６８２６２号公報 特開２００９－１３５３４２号公報
　本発明者は、レーザー光による切断方法を光学ガラスの製造に際して適用したところ、その切断面が滑らかで、稜線における傷等が形成されにくいことを確認した。すなわち、この切断方法により製造された光学ガラスは、上記のような面取加工やエッチング等の操作をしなくても、強度がある程度保持できることがわかった。
　本発明は、さらに、この切断方法を用いた光学ガラスの製造の際に、簡便な操作で得られる、より高い曲げ強度と寸法精度を備える光学ガラスおよびガラス基板の切断方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、レーザー光をガラス基板に入射した際に生じる改質領域から生じるクラックを所定の大きさとすることで、簡便な操作で、かつ、より高い曲げ強度と寸法精度を備えた光学ガラスが得られることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、本発明の光学ガラスは、内部に焦点を結ぶようにして照射された光により形成された複数の改質部から構成される改質領域に沿って切断された切断面を有する光学ガラスであって、前記光学ガラスが、改質領域の改質部を起点としたクラックを有し、前記切断面から前記クラックの先端までの改質領域先端深さが前記光学ガラスの板厚の３～２０％であることを特徴とするものである。
　また、本発明のガラス基板の切断方法は、ガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして光を照射し、前記ガラス基板の内部に複数の改質部から構成される改質領域を選択的に形成する改質工程と、前記改質領域に沿って、前記ガラス基板の厚み方向に割れを生じさせて光学ガラスとする切断工程と、を備え、前記改質工程で生じた前記改質領域の前記改質部を起点としたクラックにおいて、前記切断工程による切断面から前記クラックの先端までの改質領域先端深さが前記ガラス基板の板厚の３～２０％であることを特徴とするものである。
　本発明の光学ガラスおよびガラス基板の切断方法によれば、高い曲げ強度と高い寸法精度を備える光学ガラスを得ることができる。
本発明の一実施形態に係るガラス基板の切断装置の模式図である。 図１の切断装置を用いたガラス基板の切断方法の説明図である。 図１の切断装置を用いたガラス基板の切断方法の説明図である。 図１の切断装置を用いたガラス基板の切断方法の説明図である。 本実施形態の改質領域を説明するためのガラス基板の平面図である。 図３Ａのガラス基板のＡ－Ａ断面図である。 図３Ａのガラス基板におけるクラックを説明する平面図である。 図３Ａのガラス基板における改質領域の位置関係を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る光学ガラスの側面図である。 図６の光学ガラスの平面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の側断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るガラス基板の切断方法および光学ガラスについて詳細に説明する。
［ガラス基板の切断方法］
　まず、本実施形態の光学ガラスを製造するためのガラス基板の切断方法について、図面を参照しながら説明する。
〈ガラス基板の切断装置〉
　図１は、本実施形態のガラス基板の切断方法に用いるガラス基板の切断装置５００の模式図である。図１に示すように、切断装置５００は、テーブル５１０と、駆動機構５２０と、レーザー光照射機構５３０と、光学系５４０と、距離測定系５５０と、制御機構５６０とを備える。
　テーブル５１０は、切断対象であるガラス基板１０（光学ガラス１００を切断して製造する前のガラス板）を載置するための台である。ガラス基板１０は、テーブル５１０上に載置される。なお、テーブル５１０は、図１に示すＸＹＺ方向に移動可能に構成されている。また、テーブル５１０は、ＸＹ平面内において、図１に示すθ方向に回転可能に構成されている。
　駆動機構５２０は、テーブル５１０に連結されており、制御機構５６０からの指示に基づいてテーブル５１０を水平方向（ＸＹ方向）、垂直方向（Ｚ方向）および回転方向（θ方向）に移動させる。レーザー光照射機構５３０は、レーザー光Ｌを照射する光源である。なお、光源には、ＹＡＧレーザーを使用することが好ましい。ＹＡＧレーザーは、高いレーザー強度を得ることができ、省電力で、比較的安価であるためである。
　ＹＡＧレーザーの場合、出力されるレーザー光Ｌの中心波長は、１０６４ｎｍであるが、非線形光学結晶を用いて高調波を発生させることにより、中心波長５３２ｎｍ（緑色）のレーザー光や中心波長３５５ｎｍ（紫外線）のレーザー光を得ることもできる。本実施形態では、ガラス基板１０を切断するため、中心波長が５３２ｎｍのレーザー光を出力する光源が好ましい。中心波長が５３２ｎｍのレーザー光が、ガラス基板１０をもっとも透過しやすく、切断に適しているためである。
　なお、レーザー光照射機構５３０には、パルスレーザー光を照射できるものを使用することが好ましい。また、レーザー光照射機構５３０は、ガラス基板１０の厚み（板厚）や形成する改質領域の大きさに応じて、レーザー光Ｌの波長、パルス幅、繰り返し周波数、照射時間、エネルギー強度等を任意に設定できるものを使用することが好ましい。また、パルスレーザー光の照射時間（１パルスあたりのレーザー光がガラス基板に照射されている時間）は、１００ピコ秒～１００ナノ秒であることが好ましい。パルスレーザー光による改質時間を前述の範囲内とすることで、ガラス基板１０の切断に好適な改質領域を形成できる。パルスレーザー光による照射時間が、１００ピコ秒未満であると、改質領域を形成してもクラックが発生せず、ガラス基板１０を切断できないおそれがある。また、パルスレーザー光による照射時間が、１００ナノ秒を超えると、改質領域から生じるクラックが過大となり、ガラス基板１０の切断後の曲げ強度が低くなるおそれがある。
　光学系５４０は、光学レンズを備え、レーザー光照射機構５３０からのレーザー光をガラス基板１０内部で収束させる。つまり、光学系５４０は、ガラス基板１０の内部に集光部Ｐを形成し、ガラス基板１０内部に改質領域Ｒを形成できる。距離測定系５５０は、例えば、レーザー距離計であり、三角測距方式によりガラス基板１０主面までの距離Ｈを測定する。距離測定系５５０は、所定の時間間隔で（例えば、数ミリ秒ごと）ガラス基板１０主面までの距離Ｈを測定し、制御機構５６０へ出力する。
　制御機構５６０は、ガラス基板１０の予定された切断ライン（以下、切断予定ライン）に沿ってレーザー光を照射するように、駆動機構５２０を制御してテーブル５１０を移動させ、レーザー光照射機構５３０からレーザー光をガラス基板１０に対して照射する。また、制御機構５６０は、距離測定系５５０から出力される距離情報に基づいて、テーブル５１０の高さを調整する。なお、制御機構５６０は、距離測定系５５０から出力される距離情報に基づいて、光学系５４０のレンズ位置を調整するようにしてもよい。
　すなわち、制御機構５６０は、光学系５４０とガラス基板１０との距離Ｈが一定の範囲内（例えば、±５μｍ）となるように、駆動機構５２０を制御し、ガラス基板１０の高さ方向（Ｚ方向）の位置を調整する。改質領域Ｒの位置は、このようにガラス基板１０の高さを調整し、レーザー光の集光部Ｐが、ガラス基板１０の厚み方向において所望の位置となるようにする。
〈ガラス基板の切断〉
　図２Ａ～図２Ｃは、ガラス基板１０の切断に関する説明図である。以下、図２Ａ～図２Ｃを参照して説明する。
（準備工程）
　この工程では、まず、ガラス基板１０をエキスパンド用のテープＴ１に貼りつけて、図１を参照して説明した切断装置５００のテーブル５１０上に載置する（図２Ａ）。なお、図２Ａでは、１枚のガラス基板１０をテープＴ１に貼り付けているが、テープＴ１に貼り付けるガラス基板１０の枚数は何枚であってもよい。
（改質工程）
　次に、切断装置５００を用いて、切断予定ラインに沿って、ガラス基板１０にレーザー光照射機構５３０からのレーザー光を光学系５４０により、ガラス基板１０の内部に焦点を結ぶように光を照射し、ガラス基板１０の内部に選択的に改質領域Ｒを形成する（図２Ｂ）。
　切断予定ラインは、典型的には、切断して得られる光学ガラスの平面形状が正方形状または矩形状となるような格子状の走査ラインである。ここで、ガラス基板１０の内部に形成されるレーザー光の集光部Ｐは、点状であっても線状であってもよい。このような集光部Ｐを所定のピッチ間隔で断続的に改質させていき、改質領域Ｒを形成する。
（切断工程）
　切断予定ラインの改質が終わったら、次に、テープＴ１を白抜き矢印の方向に拡張することで、ガラス基板１０に引張切断応力を加える。これにより、ガラス基板１０に形成された改質領域Ｒを起点として、切断予定ラインに沿ってガラス基板１０が個片化され、光学ガラス１００が得られる（図２Ｃ）。この図２Ｃは、平面形状が正方形状の光学ガラス１００が複数個得られるように、切断予定ラインを格子状に形成した例を示したものである。
　なお、本発明の特徴である改質工程について、以下、さらに詳細に説明する。
　図３Ａおよび図３Ｂは、ガラス基板１０の内部に形成される改質領域Ｒを説明するためにガラス基板を概略的に示したものであり、図３Ａがガラス基板１０の平面図、図３Ｂが図３Ａのガラス基板１０のＡ－Ａ断面図である。
　この図３Ａおよび図３Ｂに示したように、改質領域Ｒは、複数の改質部ＲＰの集合体として形成される。改質部ＲＰは、レーザー光の集光部Ｐに対応した形状に形成される。この改質部ＲＰを、切断予定ラインに沿って所定のピッチで断続的に複数個形成することで、帯状の改質領域Ｒが形成される。図３Ｂにおいて、改質領域Ｒを点状のハッチングパターンで示した（ただし、レーザー光で直接改質された改質部ＲＰは説明のため白抜きとした）。
　このとき、改質領域Ｒの板厚方向の幅はガラス基板の板厚ｔに対して１３～５０％の長さであることが好ましい。改質領域Ｒの板厚方向の幅が小さすぎると基板表面まで遠いため、切断工程で伸展させるクラックが基板表面まで到達せず切断できないか、蛇行が大きくなるおそれがある。改質領域Ｒの板厚方向の幅が大きすぎると、基板表面に近いため曲げ強度が低下するおそれがある。
　改質部ＲＰ間のピッチは３．０～３８μｍの範囲とすることが好ましく、７．５～２０μｍの範囲がより好ましい。ピッチが狭いほどレーザー光の走査速度が遅くなり生産性が下がると同時に、ピッチが３．０μｍ未満では、改質部同士が重なり合って上手くクラックが発生せず、切断することができないおそれがある。またピッチが３８μｍ超では、改質部同士が遠すぎて、発生したクラックが上手く繋がらず、切断することができないおそれがある。このように、上記範囲内であれば、ガラスの切断を効率的にでき、所望の形状の光学ガラスを得ることができる。
　なお、この改質工程により、レーザー光で断続的に改質部ＲＰを形成する際には、その改質部ＲＰを起点として、板厚の上下方向および平面の三方向（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）にクラックが発生する傾向があることがわかった。図４は、ガラス基板１０において、改質部ＲＰから発生したクラックを説明するために部分的に拡大して示した平面図である。このクラックＣ１～３は、図４に示したように、クラックＣ１およびＣ２については改質部ＲＰを起点に切断予定ラインからレーザー光の走査方向側に左右に広がるように発生し、クラックＣ３についてはレーザー光の走査方向と逆向きに発生する傾向がある。このとき、クラックＣ３は実際の切断ラインの一部となるが、クラックＣ１およびＣ２は切断後のガラス内部に残留することになる。なお、Ｃ１～Ｃ３は、通常、いずれもガラス基板１０内部に形成される。
　ここで、改質領域先端深さＲｄとは切断予定ラインに直交する方向の切断予定ラインからクラックＣ１の先端までの距離もしくは切断予定ラインからクラックＣ２の先端までの距離であって、幅５ｍｍ以上もしくは改質部を１００点以上含む測定領域における最大値をいう。図４には、この改質領域先端深さＲｄを説明する図を示した。
　そして、この改質領域先端深さＲｄは、ガラス基板１０の板厚ｔの３～２０％の長さとする。改質領域先端深さＲｄが、板厚ｔの３％未満となると、切断工程で加える引張応力では十分にクラックが伸展できず、切断できないおそれがある。一方、改質領域先端深さＲｄが、板厚ｔの２０％を超えると曲げ強度が低下しすぎ、切断後の光学ガラスとしたときの断面において、製品製造時や使用時においてガラスが欠けたり、剥離したりするおそれがあり、製品への適用が難しい場合がある。
　改質領域先端深さＲｄは、ガラス基板の種類（特に、硬度、破壊靭性値、熱膨張係数等）、改質時のレーザー光のエネルギー、集光部の形状、走査速度、照射時間、等により影響を受けるため、上記範囲となるように条件を適宜選択すればよい。ガラス基板としては、０．２ＭＰａ・ｍ１／２＜破壊靭性値Ｋ１ｃ＜０．７４ＭＰａ・ｍ１／２のものが好ましい。
　この改質工程は、レーザー光の集光部Ｐを板厚方向に伸びる縦長の形状とすることが望ましい。このことにより、切断予定ラインに沿ってレーザー光を走査する回数を減らしても、容易かつ良好に切断することができる。集光部Ｐの形状を補正せずにレーザー光を走査した場合、改質領域Ｒの幅と、改質領域先端深さＲｄを別々に制御することは難しい。両者ともレーザー光のエネルギーに比例して大きくなるため、確実に切断できるように改質領域Ｒの幅を所望の範囲に大きくすると、改質領域先端深さＲｄが過大になり、切断後の光学ガラスの品質が悪くなる傾向となる。一方、切断後の光学ガラスの品質を高めるために改質領域先端深さＲｄを所望の範囲に小さくすると、改質領域Ｒの幅が過小になり、切断できないおそれが生じる。しかし、予め集光部Ｐを板厚方向に伸びる縦長形状とすることで、レーザー光のエネルギーとは別の方法で改質領域Ｒの幅を広げることが可能になるため、改質領域Ｒの幅を所望の範囲に大きくしつつ、改質領域先端深さＲｄは所望の範囲に小さく抑えることが容易になる。したがって、集光部を補正しない場合には、その集光部を板厚方向に位置を変えながら複数回走査して改質領域Ｒを形成しなければ切断が良好に行えなかった場合でも、集光部を縦長形状に補正した方法では、レーザー光の走査回数を減らしても十分に切断可能とでき、簡便な操作で、所望の形状の光学ガラスを容易に製造できる。
　なお、集光部Ｐの形状をガラス基板１０の板厚方向に伸びる縦長の形状とするには、例えば、ホログラフィ技術を利用して調整することができる。
　ホログラフィ技術を利用するには、例えば、レーザー光の光路に回折レンズ、空間光変調機器等の、所望の集光形状に調整可能なホログラムパターンを記録した手段を設ければよい。例えば、ここで用いる回折レンズとしては、石英ガラス基板等の表面に凹凸形状を加工し、ホログラムパターンを表現可能としたものが挙げられる。ここで、凹凸形状の加工は、例えば、フォトリソグラフィ技術により所望の形状に溝を彫る方法が挙げられる。また、レーザー光の光路に空間光変調機器を設けてホログラムパターンを表示する場合、その表示方式としては、液晶表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス（微小ミラーアレイ構造）、磁気光学効果等を用いたものが挙げられる。
　いずれの方法でも、ホログラムパターンを作成する方法としては、レーザー光を被写体に照射して生じた干渉縞を直接撮影する方法や、計算機により算出する方法（ＣＧＨ）や、インテグラルフォトグラフィ方式を利用した方法が挙げられる。計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）が容易に所望の形状が得られる点で好ましい。
　なお、本実施形態において、ガラス基板１０の板厚方向に位置を変えてレーザー光を複数回走査する場合、レーザー光の走査により形成される複数の改質部の位置を、板厚方向にずらしつつ、走査方向では合わせるようにすることで、集光部Ｐより板厚方向に長く伸びた改質部ＲＰを形成できる。このように、レーザー光のエネルギーを低くしつつ、走査回数を増やして改質領域Ｒの板厚方向の幅を大きくする方法でも、改質領域Ｒの幅を所望の範囲に大きくしつつ、改質領域先端深さＲｄは所望の範囲に小さく抑えることが可能である。
　改質領域Ｒは、切断工程において良好な切断ができれば特にその形成位置が限定されるものではない。図５は、図３Ｂに示したＡ－Ａ断面図において、改質領域の位置関係を説明する図である。この図５において、改質領域Ｒの形成位置は、ガラス基板１０の板厚方向における、一方の主面から改質領域Ｒまでの距離をａ、他方の主面から改質領域Ｒまでの距離をｂ、ガラス基板１０の板厚をｔ、改質領域Ｒの幅をｋ、とする。このとき、改質領域Ｒは１回の走査で形成しても複数回の走査で形成してもよい。また、図５では改質領域Ｒは１つの帯状の改質領域として示しているが、改質領域Ｒはレーザー光を切断予定ラインに沿って複数回走査することで、板厚方向に複数の改質部が分離された状態で形成されてもよい（すなわち、帯状の改質領域が平行に２以上形成されるような場合でもよい）。板厚方向に複数の改質部が分離して形成された場合、改質領域Ｒの一方の主面から改質領域Ｒまでの距離ａとは、一方の主面から一番近い改質領域までの距離をいう。また、同様に改質領域Ｒの他方の主面から改質領域Ｒまでの距離ｂとは、他方の主面から一番近い改質領域までの距離をいう。
　ここで、一方の主面から改質領域までの距離ａは、一方の主面から他方の主面の方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と一方の主面との距離をいう。同様に、他方の主面から改質領域までの距離ｂは、他方の主面から一方の主面の方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と他方の主面との距離をいう。
　ここで、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、これはすなわち改質領域Ｒはガラス基板の各主面（透光面）とは離れて形成されることが必須であることを意味する。また、改質領域Ｒは各主面とは一定距離以上離れて形成されていることが好ましく、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基板１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。
　改質領域の幅ｋは、改質領域Ｒの板厚方向の高さ（縦幅）と同じであり、ｔ－（ａ＋ｂ）としても表される。この改質領域の幅ｋは、上記改質部ＲＰの説明で記載したように、ガラス基板の板厚ｔに対して１３～５０％の長さとなることが好ましい。この改質領域の幅ｋが１３％未満となると、切断できないか、切断できても辺の蛇行量が大きくなるおそれがあり、５０％を超えると改質領域が基板表面に近づきすぎるため曲げ強度が低下するおそれがある。
　また、この改質領域ｋは、できるだけ板厚の中心位置に設けられることが好ましく、例えば、｜ａ－ｂ｜／２を０．０５ｔ以下とする位置に設けることが好ましい。このとき、改質部ＲＰを起点として形成されるクラックＣの先端は、改質領域の幅ｋのほぼ真ん中の位置にくるため、｜ａ－ｂ｜／２が上記の関係を満たすことで、クラックＣ１およびＣ２の先端も板厚の中心位置近くに設けられる。このクラックＣ１およびＣ２の先端は、ガラス基板１０の板厚の中心から板厚方向に±１０μｍの範囲内であることがより好ましい。このようにすることで、クラックの偏りが少ないものとでき、切断時および製造時において、光学ガラスの強度を確保するとともに、不要な欠けや剥離を生じないものとできる。
　ガラス基板１０の板厚は、特に限定されるものではないが、例えば１００μｍ～１ｍｍの厚さのガラス基板が好ましく、１００μｍ～５００μｍがより好ましい。板厚が厚くなるにつれ、必要な改質領域Ｒの幅ｋが大きくなるが、５００μｍ以上の板厚では、集光点Ｐを板厚方向に縦長形状としても、２回以上の走査回数が必要になるおそれがある。半導体装置に使用するカバーガラスである場合には、その微細化や軽量化等の要請のため、１００～３００μｍの比較的薄いものであることが好ましい。
　なお、この改質領域Ｒとそれ以外の領域は、ガラス基板１０を切断し光学ガラス１００とした後、その切断面のピークカウント値によって決めることができる。ピークカウント値Ｐｃは、アメリカ機械工学会　ＡＳＭＥ　Ｂ４６．１（１９９５年）に定義され、測定対象の表面状態（凹凸）を表す曲線における平均線を中心とし、負基準レベル（－Ｈ）を超えてから正基準レベル（＋Ｈ）を超えたとき１山とする方法で計数する評価長さ中の山数を意味する。
　本実施形態においては、まず光学ガラス１００の切断面において、各主面と平行な方向にピークカウント値を測定する。この測定を光学ガラス１００の板厚方向に位置を変えて複数回行う。そして、光学ガラス１００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、一方の主面から他方の主面の方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と一方の主面との距離を距離ａとする。同様に、光学ガラス１００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、他方の主面から一方の主面の方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と他方の主面との距離を距離ｂとする。
　このピークカウント値の測定は、切断面の光学顕微鏡写真に基づいて、改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置を確認して行うと、距離ａおよび距離ｂを効率的にかつ正確に決定できる。また、測定位置を板厚方向に変える際には、特に改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置付近は、ガラス基板１０の板厚ｔ×０．０４（すなわち、板厚×４％）以下の間隔で行うことが好ましい。このようにすることで、より正確な境界位置の特定が可能となる。
　なお、切断面のピークカウント値は、各主面と平行な方向に測定した測定波形を用い、平均線を中心として不感帯幅（測定波形の最大高さ×０．０５）を設け、不感帯より下に出た点からいったん不感帯の上に出た後、もう一度不感帯より下に出るまでを１つのピークとし、その数を表したものである。
　測定は、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、形状測定レーザマイクロスコープ　ＶＫ－Ｘ１００、解析ソフト：ＶＫ－Ｈ１ＸＡ）を用いて行い、評価長さ（測定幅）：７２５μｍ（倍率：２００倍）、波長：６２８ｎｍ、解析ソフトにおいて測定波形の補正なし、とした。
　以上のように、本実施形態に係るガラス基板の切断方法によれば、ガラス基板１０は、その内部に改質領域Ｒが形成されており、ガラス基板１０を容易に切断することができる。また、改質領域Ｒの改質部Ｒｐを起点として発生したクラックを比較的小さく抑えられている。このようにすれば、良好な曲げ強度かつ、良好な寸法精度の光学ガラス１００を得ることができる。
［光学ガラス］
　図６は、本発明の実施形態に係る光学ガラスの側面図を示したものである。この光学ガラス１００の側面は、上記した改質領域Ｒに沿って切断された切断面そのものである。すなわち、この光学ガラス１００は、その切断前のガラス基板を、所望の形状、大きさになるように、ガラス基板の内部にレーザー光により改質領域Ｒを形成し、外部から力を加えることで改質領域Ｒに沿ってガラス基板を切断して得られるものである。そのため、この光学ガラス１００の側面には、改質領域Ｒが露出しており、かつ、その改質領域Ｒに沿って、ガラスの板厚方向に切断された切断面を有する。また、この光学ガラス１００は、上記したようにガラス基板１０を切断して得られる板状のガラスである。
　この光学ガラス１００は、上記したガラス基板の切断方法により切断されて得られるものであり、その切断面が有する改質領域Ｒにおいて、レーザー光による改質部ＲＰは、上記したように所定のピッチで断続的に形成されており、この改質部ＲＰを起点として発生するクラックの大きさが所定の範囲となるようにその加工条件を調節して形成されたものである。
　また、この改質領域Ｒは、図５に示したガラス基板１０の内部に形成された改質領域Ｒが切断面上に露出してなるもので、上記したガラス基板の切断方法により形成される改質領域Ｒにおける、距離ａ、ｂ、改質領域Ｒの幅ｋ、と同一の関係を有するものである。
　なお、同様に、改質部ＲＰを起点として形成されるクラックＣ１～２も、上記説明と同一のものである。図７は、図６の光学ガラス１００の平面図であり、切断予定ラインに沿って切断された切断面が光学ガラス１００の輪郭を形成してなる。この切断面は、改質領域Ｒに沿って切断されるため、改質部ＲＰを起点とするクラックのうち切断に寄与しないクラックＣ１～２は、切断された光学ガラスの両方に片側ずつ残ることとなる。
　すなわち、改質領域Ｒの切断面における位置は、上記切断方法で説明したものと同一の関係で、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基板１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。改質領域の幅ｋは、改質部ＲＰの板厚方向の高さ（縦幅）と同じであり、ガラス基板の板厚ｔに対して１３～５０％の長さとなることが好ましい。さらに、改質部ＲＰを起点として形成されるクラックＣの先端は、ガラス基板１０の板厚の中心から板厚方向に±１０μｍの範囲内にあることが好ましい。また、切断面からクラックＣ１もしくはＣ２の先端までの距離を、それぞれ改質領域先端深さＲｄとする。この改質領域先端深さＲｄは、ガラス基板１０の板厚ｔの３～２０％の長さとする。なお、ここで述べる改質領域先端深さＲｄは、段落００３７で説明した改質領域先端深さＲｄと実質的に同義である。
　この光学ガラス１００は、例えば、筐体の開口部を覆うように筐体に接合し、カバーガラスとして使用される。図８には、光学ガラス１００を筐体３１０に適用した半導体装置３００の断面図を示した。ここで、光学ガラス１００は、筐体３１０の開口部３１０Ａを覆うように、筐体３１０に接合されている。
　なお、ここで示した半導体装置３００は、筐体３１０の内部に半導体素子３２０を収容してなり、筐体３１０の開口部３１０Ａを本実施形態の光学ガラス１００で覆うように接合して、気密封着されている。ここで、接合は光学ガラス１００の一方の主面の接合領域と筐体３１０の開口部３１０Ａを形成する筐体とを、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等により封着してなされる。また、半導体素子３２０は、公知のものであれば特に限定されずに使用でき、例えば、固体撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ）等が挙げられる。特に、可搬型の携帯用の電子機器に適用される半導体装置は落下衝撃等を受ける可能性が高く好ましい。
　このように筐体に適用される光学ガラス１００は、その素材となるガラス基板１０の破壊靭性を０．２ＭＰａ・ｍ１／２から０．７４ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内、熱膨張係数を７５×１０－７／Ｋから１５０×１０－７／Ｋの範囲内、のガラスで形成されていることが好ましい。
　ガラス基板１０の破壊靱性が０．７４ＭＰａ・ｍ１／２を超えると、レーザー光にてガラス基板１０に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいためガラス基板１０の切断が難しい。さらに、改質領域Ｒを起点としてガラス基板１０を切断する際に、クラックが板厚方向に伸展しにくいため、無理に切断することになり、光学ガラス１００の切断面が粗くなるとともに、寸法精度が悪くなる。また、クラックが十分伸展するように改質領域Ｒに生じるクラックを大きく形成したとしても、板厚方向以外に伸展するクラックも大きくなるため、切断後の光学ガラス１００の切断面が粗くなる。これにより、光学ガラス１００の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。
　一方、ガラス基板１０の破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、レーザー光にてガラス基板１０に改質領域Ｒを形成する際、改質部ＲＰを起点としたクラックが生じ易すぎるため、ガラス基板１０の改質部ＲＰからガラス基板１０の表面に達するクラックが形成されてしまい、切断された光学ガラス１００が欠けたり割れたりしやすくなる問題が生じる。また、改質部ＲＰから光学ガラス１００の表面に達するクラックが形成されないようクラックを小さく形成したとしても、改質部ＲＰを起点としてクラックが過度に伸展しやすいため、板厚方向以外の方向にもクラックが伸展してしまい、光学ガラス１００の切断面が粗くなる。これにより、光学ガラス１００の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。また、破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、光学ガラス１００の切断面に存在するクラックが微小であっても破壊原因になってしまい、切断後の光学ガラス１００の曲げ強度が実用に満たないおそれがある。
　光学ガラス１００を構成するガラスの熱膨張係数が１５０×１０－７／Ｋを超えると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒのクラックが過大に形成され、切断後の光学ガラス１００の寸法精度や曲げ強度が著しく低下する。一方、光学ガラス１００の熱膨張係数が、７５×１０－７／Ｋ未満であると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいため切断が難しい。
　ガラス基板の破壊靭性は、ＪＩＳ　Ｒ１６０７で規定された破壊靱性測定法（ＩＦ法）において、次式によって算出される値（Ｋ１ｃ）である。なお、ガラス基板の破壊靭性の測定は、ビッカース硬度計（Ｆｕｔｕｒｅ　Ｔｅｃｈ社製、ＡＲＳ９０００Ｆ、及び解析ソフト：ＦＴ－０２６）を用い、室温が２３℃であって、湿度が約３０％である環境条件下で行う。また、この測定においては、圧子により形成された圧痕から、亀裂が伸長して、時間経過とともに成長する。そのため、ガラス基板から圧子を離した後、３０秒以内に、亀裂長さの測定を行う。
　Ｋ１ｃ＝０．０２６・Ｅ１／２・Ｐ１／２・ａ・Ｃ３／２
　上式において、Ｅは、ヤング率であり、Ｐは、押し込み荷重であり、ａは、圧痕対角線長さの平均の１／２であり、Ｃは、亀裂長さの平均の１／２である。
　ガラス基板の熱膨張係数は、ＪＩＳ　Ｒ３１０２で規定された示差式によって測定されたものであって、５０℃～３００℃で測定された値の平均値である。
　光学ガラス１００は、可視波長領域で透明な材料から適宜選択して使用できる。例えば、ホウケイ酸ガラスは、加工が容易で、光学面における傷や異物等の発生を抑制できるために好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が良好なために好ましい。
　ここで使用するガラスとしては、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにＣｕＯ等を添加した赤外波長領域に吸収を有する光吸収型のガラスも使用できる。特に、ＣｕＯを添加したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスは、可視波長領域の光に対し高い透過率を有するとともに、ＣｕＯが近赤外波長領域の光を十分に吸収するため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。
　ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスの具体例としては、カチオン％表示で、Ｐ５＋　２０～４５％、Ａｌ３＋　１～２５％、Ｒ＋　１～３０％（但し、Ｒ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の合計量）、Ｃｕ２＋　１～１５％、Ｒ２＋　１～５０％（但し、Ｒ２＋は、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋の合計量）含有するとともに、アニオン％表示で、Ｆ－　１０～６５％、Ｏ２－　３５～９０％含有してものが挙げられる。市販品としては、ＮＦ－５０ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製）等が例示される。
　ＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスの具体例としては、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｐ２Ｏ５　２５～７４％、Ａｌ２Ｏ３　０．１～１０％、Ｂ２Ｏ３　０～３％、Ｌｉ２Ｏ　０～１０％、Ｎａ２Ｏ　０～１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ　３～１５％、ＭｇＯ　０～２％、ＣａＯ　０～２％、ＳｒＯ　０～５％、ＢａＯ　０～９％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　０～１５％、ＣｕＯ　０．５～２０％のものが挙げられる。
　なお、ガラス組成については、上述したものに限らず、適宜のガラスを用いることができる。
　光学ガラス１００の厚みは、特に限定されないが、小型化、軽量化を図る点からは、０．１～１ｍｍの範囲が好ましく、０．１～０．５ｍｍの範囲がより好ましい。
　また、本実施形態の光学ガラスとしては、光学ガラス１００の主面に必要に応じて光学薄膜を形成することもできる。光学薄膜としては、例えば、赤外線カットフィルタ、反射防止膜等が挙げられ、例えば、ＭｇＦ２の単層膜やＡｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２とＺｒＯ２との混合物膜・ＭｇＦ２を積層した多層膜やＳｉＯ２・ＴｉＯ２の交互多層膜などが挙げられる。これらの単層・多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて光学ガラス１００の主面に形成されている。この光学薄膜は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
　また、光学薄膜としては、紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）をカットするＵＶＩＲカットフィルタも挙げられ、例えば、ＳｉＯ２・ＴｉＯ２等、屈折率の異なる誘電体膜を積層した多層膜や紫外線吸収剤や赤外線吸収剤を含有する樹脂膜等で構成される。これら多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて、樹脂膜は溶剤に分散または溶解させた樹脂を塗布し、乾燥させる公知の成膜方法にて、光学ガラス１００の主面に形成できる。また、この光学薄膜は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
　以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（例１～例２１）
　以下の説明において、例１、２、４～７、９～１７、１９～２１が実施例、例３、８、１８が比較例である。
　ガラス基板として２種類の厚さの板状のフツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ－５０、板厚１５０μｍ、３００μｍ、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用意した。このガラス基板は、段落００６９に記載されている組成範囲内のＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスである。このガラス基板の熱膨張係数は、１２９×１０－７／Ｋ、破壊靱性が０．４４ＭＰａ・ｍ１／２である。
　このガラス基板を以下に示す切断条件により、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状に切断し、側面に改質領域を含む切断面を有してなる光学ガラスを製造した。
　ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程では、以下の条件を用いた。レーザー光源としてＹＡＧレーザー（中心波長１０６４ｎｍ）を用い、それを変調して中心波長５３２ｎｍのレーザー光をガラス基板に入射させた。また、レーザー出力は改質領域がガラス基板主面に達しない程度で、１パルスあたりの平均レーザーエネルギーが３～２０μＪとなるよう、適切な出力を選択した。レーザー光は、ガラス基板の板厚方向において、一方の主面側より入射し、所定の焦点となるように調整した。
　なお、このとき、レーザー光による集光形状を、表に記載の改質領域が得られるようガラスの屈折率により生じる収差以上に、板厚方向に縦長になるよう調整した。この集光形状により、ガラス基板内部に、改質部ＲＰを所定のピッチで、切断予定ラインに沿って断続的に形成し改質領域を形成した。
　次いで、改質領域を形成したガラス基板を、延伸性を有する樹脂フィルムに貼り付け、その樹脂フィルムをガラス基板の平面方向に引っ張ることで、ガラス基板の改質領域に形成されたクラックをガラス基板の主面にまで伸展させた。これによりガラス基板の厚み方向に割れを生じさせ、改質領域に沿ってガラス基板を切断し、光学ガラスを得た。
　このときの加工条件、得られた光学ガラスの切断面における改質領域の位置関係のパラメータ（図５におけるｔ、ａ、ｂ、ｋ）、改質領域先端深さＲｄ、光学ガラスの４点曲げ強度（例３の強度を１．０とした場合の相対比）、辺の蛇行量、を表１～４にまとめて示した。なお、改質領域の位置、辺の蛇行量は、条件毎に８枚ずつ測定し、その平均値を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、改質領域先端深さＲｄは、切断面を所定量ポリッシングした後、エッチング処理する操作を、クラックが確認できなくなるまで行った。具体的には、得られた光学ガラスの切断面と直交する方向に５μｍポリッシングした後、５質量％塩酸に１５分間浸漬した後、光学顕微鏡（倍率１００倍）で観察し、５ｍｍの長さの間の、顕在化された潜傷の有無を確認した。潜傷があった場合、同条件で切断した別の個片を１０μｍポリッシング後、同様に潜傷の有無を確認し、以降、１５μｍ、２０μｍ・・・と５μｍおきにポリッシング量を増やしたサンプルを観察した（各ポリッシング量のサンプルは、同条件で切断した別の個片である点に注意）。上記の方法で、５ｍｍの長さの間に確認できる潜傷が無くなったポリッシング量を、改質領域先端深さＲｄとした。
　また、４点曲げ強度は、ＪＩＳ　Ｒ　１６０１（２００８年）において規定された「４点曲げ強さ試験」を参考にして測定を行った。ここでは、試験片は、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状のサイズであり、支点ピッチを３ｍｍとし、荷重点ピッチを１ｍｍとし、支持具において支点および荷重点になる先端の曲率半径を０．２５ｍｍとした。また、曲げ強度は、１つの条件について１６枚測定し、それらの平均値として算出した。測定機は、島津製作所製ＡＧＳ－Ｊを使用した。なお、４点曲げ強度の「比」の項は、例３の４点曲げ強度を１．０としたときの相対比として各々記載した。
　辺の蛇行量は、ガラス基板（５ｍｍ角）の各稜線の蛇行の最大振幅と定義し、振幅は測長顕微鏡（倍率５０倍）により観察・測定した。最大振幅とは、５ｍｍ×５ｍｍの仮想的な正方形を考えた時に、実際の光学ガラスの各稜線の、対応する仮想正方形の辺から最も突出した点と、最も凹んだ点の間の、仮想正方形の辺に対する垂直距離である。
　表１は、集光形状は補正せず（ガラスの屈折率により生じる収差分だけ、板厚方向に縦長になっている）、改質領域の幅ｋをほぼ同一とし、レーザーエネルギーおよび照射ピッチを変えた実験結果である。レーザーエネルギーが大きい程、改質領域先端深さＲｄが大きくなっている。また、改質領域先端深さＲｄが板厚の２０％超では４点曲げ強度、辺の蛇行量とも大きく悪化した。例３のガラス基板は、改質領域先端深さＲｄの板厚ｔに対する割合が２０％を超えており、４点曲げ強度が低かった。
　表２は、レーザーエネルギーと照射ピッチは変えず、集光形状のみを調整して改質領域の板厚方向の幅ｋを変えた実験結果である。改質領域の板厚方向の幅ｋが大きいほど、改質領域先端深さＲｄは小さくなっている。この時、改質領域先端深さＲｄが小さくなるほど４点曲げ強度、辺の蛇行量とも良化する傾向が見られた。なお、参考のため例３のデータも併せて示した。
　表３は、照射ピッチは変えず、レーザーエネルギー・走査回数・集光形状の組合せを変え、改質領域の板厚方向の幅ｋを変えた実験結果である。例２、１１、１３～１６は走査回数１回とし、改質領域先端深さＲｄをほぼ同一にして、改質領域の幅ｋのみを大きくしていった結果である。改質領域の板厚方向の幅ｋが大きくなるのに伴い、４点曲げ強度は大きく相違しないものの、辺の蛇行量が良化する傾向が見られた。なお、参考のため例２，１１のデータも併せて示した。
　表３の例１７は、走査回数を増やし、改質領域の板厚方向の幅ｋは大きくなる一方で、改質領域先端深さＲｄをさらに小さくするようにしたものである。２回走査した場合は、４点曲げ強度・蛇行量とも良好であった。なお、表には記載していないが、３回走査した場合、改質領域の板厚方向の幅ｋが板厚の５３％であり、辺の蛇行量が７μｍと良好であるが、４点曲げ強度の比（例３の４点曲げ強度を１．０としたときの相対比）が０．８０と低かった。また、例１８は、２回走査しているものの、切断ができなかった。理由として、例１８は例１７と比較してレーザーエネルギーが低く、改質領域先端深さＲｄ（板厚ｔの対する割合）が３％未満となっていることが容易に想定される。
　表４は、ガラス基板の板厚が１５０μｍの場合の実験結果である。板厚が薄くなっても、改質領域の板厚方向の幅ｋの板厚に対する割合は、板厚に関わらず同等で切断可能なため、実質的に幅ｋを小さくすることができる。その結果、改質領域先端深さＲｄも小さくすることができ、４点曲げ強度はガラス基板の板厚が３００μｍの場合と比較してかなり高くすることができた。
　本発明の光学ガラスは、電子機器に内蔵される半導体装置（例えば、固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等）を有する装置）のカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等に好適に用いられる。
　１０…ガラス基板、１００…光学ガラス、３００…半導体装置、３１０…筐体、３２０…半導体素子、５００…ガラス基板の切断装置、５１０…テーブル、５２０…駆動機構、５３０…レーザー光照射機構、５４０…光学系、５５０…距離測定系、５６０…制御機構、Ｔ１…テープ、Ｌ…レーザー光、Ｒ…改質領域、ＲＰ…改質部、Ｃ…クラック、Ｒｄ…改質領域先端深さ。

Claims (11)

  1. 　内部に焦点を結ぶようにして照射された光により形成された複数の改質部から構成される改質領域に沿って切断された切断面を有する光学ガラスであって、
    　前記光学ガラスが、前記改質領域の前記改質部を起点としたクラックを有し、前記切断面から前記クラックの先端までの改質領域先端深さが前記光学ガラスの板厚の３～２０％であることを特徴とする光学ガラス。
  2. 　前記改質領域の板厚方向の幅が、前記光学ガラスの板厚の１３～５０％であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
  3. 　前記改質領域は、前記光学ガラスの主面と離間して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
  4. 　前記複数の改質部が、３．０～３８μｍの間隔で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  5. 　前記光学ガラスの破壊靭性が０．２～０．７４ＭＰａ・ｍ１／２であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  6. 　前記光学ガラスの熱膨張係数が７５～１５０×１０－７／Ｋであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  7. 　ガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして光を照射し、前記ガラス基板の内部に複数の改質部から構成される改質領域を選択的に形成する改質工程と、前記改質領域に沿って、前記ガラス基板の厚み方向に割れを生じさせて光学ガラスとする切断工程と、を備え、
    　前記改質工程で生じた前記改質領域の前記改質部を起点としたクラックにおいて、前記切断工程による切断面から前記クラックの先端までの改質領域先端深さが前記ガラス基板の板厚の３～２０％であることを特徴とするガラス基板の切断方法。
  8. 　前記改質工程において、前記ガラス基板の内部に焦点を結ぶ光の形状が、前記ガラス基板の板厚方向に伸びる縦長の形状であることを特徴とする請求項７に記載のガラス基板の切断方法。
  9. 　前記光により形成される改質領域の幅が前記光学ガラスの板厚の１３～５０％であることを特徴とする請求項７または８に記載のガラス基板の切断方法。
  10. 　前記光による単位パルスあたりの照射時間が１００ピコ秒～１００ナノ秒であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のガラス基板の切断方法。
  11. 　前記光の中心波長が５３２ｎｍであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のガラス基板の切断方法。
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