(57)【要約】【課題】透明材料の薄い基体を切断および分離するためのレーザ切断技術、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスの製造に主に用いられるディスプレイ用ガラス組成物の切断に関する。【解決手段】本発明のレーザ処理は、例えば＞１ｍ／秒の速度で直線の切断を行うために、急な半径の外側コーナー部（＜１ｍｍ）を切断するために、並びに、内孔およびスロットの形成を含む任意の曲線形状を生成するために用いられ得る。アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物をレーザ処理する方法は、パルスレーザビームを焦線に集光する工程を含む。焦線は、ガラス複合被加工物内へと向けられ、材料内において誘起吸収を生じる。輪郭に沿って、隣接する欠陥線が０．１〜２０マイクロメートルの間隔を有する複数の欠陥線を形成するために、被加工物およびレーザビームは互いに対して相対的に平行移動される。【選択図】図１Ａ
2020079196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物をレーザ処理する方法において、
ビーム伝搬方向に沿って配向され、前記アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物内へと向けられたレーザビーム焦線に、パルスレーザビームを集光する工程であって、前記レーザビーム焦線が前記材料内において誘起吸収を生じ、該誘起吸収が、前記被加工物内において前記レーザビーム焦線に沿って欠陥線を生成するものである工程と、
前記アルカリ土類ボロアルミノシリケート被加工物および前記レーザビームを輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動することにより、レーザが、前記被加工物内において前記輪郭に沿って、隣接する欠陥線間の周期性が０．１マイクロメートル〜２０マイクロメートルである複数の欠陥線を生成する工程と
を有し、
前記アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物がガラスシートの形態であり、前記パルスレーザビームを集光する前記工程と、前記被加工物および前記レーザビームを前記輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動する前記工程とが、前記ガラスシートがフュージョンドロープロセスの延伸工程にある状態で行われると共に、
当該ガラスシートは異なるアニーリング温度を有する少なくとも２つの層を含み、前記パルスレーザビームを集光する前記工程と、前記被加工物および前記レーザビームを前記輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動する前記工程とが、当該ガラスシートが前記異なるアニーリング温度の間の温度を有する状態で行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記輪郭に沿って前記被加工物を分離する工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記被加工物が、積み重ねられた複数のガラスシートを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記パルスレーザが、１０Ｗ〜１５０Ｗのレーザ出力を有し、少なくとも２パルス／パルスバーストのパルスバーストを生じる、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記レーザビーム焦線が、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内の長さを有する、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記レーザビーム焦線が、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲内の平均スポット径を有する、請求項１〜５のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
レーザが前記被加工物内において前記輪郭に沿って複数の前記欠陥線を形成する前記工程が、分離された表面を形成するために、前記輪郭によって定められる表面に沿って前記被加工物を分離することを容易にし、前記誘起吸収が、切断および分離されたエッジの約０．５マイクロメートル以下のＲａ表面粗さを生じる、請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、合衆国法典第３５巻第１２０条に基づき、２０１４年７月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／０２３４７１号、２０１４年７月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／０２２８８５号、２０１３年１２月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／９１７２０８号、および２０１３年１２月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／９１７２１３号による優先権を主張する２０１４年１０月３１日に出願された米国特許出願第１４／５２９５２０号による優先権を主張するものである。上記の特許出願の教示全体を参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本願は、ディスプレイ用ガラス組成物のレーザ切断に関する。
【背景技術】
【０００３】
材料のレーザ処理の分野は、切断、穴あけ、フライス削り、溶接、溶融等を含む広範な様々な用途、および様々な異なるタイプの材料を包含する。これらの用途の中で、特に関心が向けられるのは、複数の異なるタイプの基体の切断または分離、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用ガラス組成物を分離するための処理である。
【０００４】
プロセスの開発およびコストの観点からは、ガラス基体の切断および分離を改善するための多くの機会がある。今日の市場で実施されている現行の方法よりも、より高速で、よりクリーンで、より安価で、より再現性があり、より確実なガラス分離方法を有することに、大きな関心が寄せられている。幾つかの代替技術の中で、レーザ分離が、様々な異なる手法を用いて試行および実演されている。この技術の範囲は、１）所望の１または複数の部品とマトリクスとの境界間の材料の実際の除去、２）材料のバルクに、所望の外形の周囲に沿ったクラック開始点を脆弱化するまたは設けるための、材料のバルク内における欠陥の生成と、それに続く二次的な折り取り工程、並びに、３）熱応力分離による初期クラックの伝搬を含む。これらのレーザ切断処理は、精密さ、良好なエッジ仕上げ、および、競合する技術（機械的な罫書きおよび折り取り、高圧ウォータージェット、および超音波フライス削り等）と比較して低い残留応力等の、潜在的な経済的および技術的長所を示している。
【発明の概要】
【０００５】
本願は、透明材料の薄い基体を切断および分離するためのレーザ切断技術、より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスの製造に主に用いられるディスプレイ用ガラス組成物の切断を記載する。記載されるレーザ処理は、高々＞１ｍ／秒までの速度で直線状の切断を行うために、急な半径（＜１ｍｍ）の外側コーナー部を切断するために、並びに、内孔およびスロットの形成を含む任意の曲線形状を生成するために用いられ得る。
【０００６】
本願は、ガラスを切断し、次に、切断されたガラス部品のエッジ強度およびエッジの衝撃強度を、切断処理のみで達成されるよりも遥かに高いレベルまで高めるために、部品を様々な方法で処理する方法も記載する。また、本明細書に記載される方法は、積み重ねられたこれらのガラスを１回の通過で切断でき、処理時間および機械の稼働率を改善する。
【０００７】
一実施形態において、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物をレーザ処理する方法は、パルスレーザビームを、ビーム伝搬方向に沿って配向されたレーザビーム焦線に集光する工程を含む。レーザビーム焦線はガラス複合被加工物内へと向けられ、レーザビーム焦線は材料内において誘起吸収を生じ、誘起吸収は、被加工物内においてレーザビーム焦線に沿って欠陥線または損傷進路を生成する。本方法は、被加工物およびレーザビームを輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動することにより、レーザが被加工物内において輪郭に沿って、隣接する欠陥線間の周期性が０．１マイクロメートル〜２０マイクロメートルである複数の欠陥線を生成する工程も含む。他の実施形態は、この方法によって調製されたガラス物品を含む。
【０００８】
レーザが被加工物内において輪郭に沿って複数の欠陥線を形成する工程は、分離された表面を形成するために、輪郭によって定められる表面に沿って被加工物を分離することを容易にし得る。誘起吸収は、切断および分離されたエッジの約０．５マイクロメートル以下のＲａ表面粗さを生じ得る。誘起吸収は、分離された表面上に、３マイクロメートル未満の平均直径を有する粒子も生じ得る。
【０００９】
開発されたレーザ方法は、パネルからの部品の手作業によるもしくは機械的な分離、または所望の外形に熱応力を加えることによる完全なレーザ分離に合わせて調整できる。本方法は、超短パルスレーザの使用を含み、それに続いて、熱応力を生じるためにＣＯ２レーザを用いることもでき、場合によっては、完全に自動化された分離のために、高圧空気流と組み合わされる。
【００１０】
上記は、添付の図面に示されている例示的な複数の実施形態の以下のより具体的な説明から明らかとなり、図面中、類似の参照文字は、複数の異なる図面を通して同じ部分を参照する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、むしろ、例示的な実施形態を説明する際に強調され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】変性されたガラスの等間隔の欠陥線または損傷進路を有する断層線（または穿孔線）を示す図
【図１Ｂ】変性されたガラスの等間隔の欠陥線または損傷進路を有する断層線（または穿孔線）を示す図
【図１Ｃ】変性されたガラスの等間隔の欠陥線または損傷進路を有する断層線（または穿孔線）を示す図
【図２Ａ】レーザビーム焦線の配置、即ち、焦線に沿った誘起吸収による、レーザ波長に対して透明な材料の加工を示す図
【図２Ｂ】レーザビーム焦線の配置、即ち、焦線に沿った誘起吸収による、レーザ波長に対して透明な材料の加工を示す図
【図３Ａ】一実施形態によるレーザ処理のための光学アセンブリを示す図
【図３Ｂ−１】基体に対するレーザビーム焦線の異なる配置による基体の加工の様々な方法を示す図
【図３Ｂ−２】基体に対するレーザビーム焦線の異なる配置による基体の加工の様々な方法を示す図
【図３Ｂ−３】基体に対するレーザビーム焦線の異なる配置による基体の加工の様々な方法を示す図
【図３Ｂ−４】基体に対するレーザビーム焦線の異なる配置による基体の加工の様々な方法を示す図
【図４】レーザ処理のための光学アセンブリの第２の実施形態を示す図
【図５Ａ】レーザ処理のための光学アセンブリの第３の実施形態を示す図
【図５Ｂ】レーザ処理のための光学アセンブリの第３の実施形態を示す図
【図６】レーザ処理のための光学アセンブリの第４の実施形態を模式的に示す図
【図７】材料のレーザ加工のためのそれぞれ異なるレーザ強度レジームを示す図であり、図７Ａは非集光レーザビームを示し、図７Ｂは球面レンズを用いて集光されたレーザビームを示し、図７Ｃはアキシコンまたは回折フレネルレンズを用いて集光されたレーザビームを示す
【図８Ａ】各例示的なパルスバーストが３つのパルスを有する例示的なパルスバースト内の、時間に対するレーザパルスの相対的な強度を模式的に示す
【図８Ｂ】各例示的なパルスバーストが５つのパルスを含む例示的なパルスバースト内の、時間に対するレーザパルスの相対的な強度を模式的に示す
【図８Ｃ】０．０２４ｍｍおよび０．１３４ｍｍの厚さの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用ガラスの直線状の切断片の切断エッジ画像を示す
【図９】０．６００ｍｍの厚さのＥａｇｌｅＸＧ（登録商標）ガラスの直線状の切断片のエッジ画像を示す
【図１０】原子の電離エネルギーを示す
【図１１】連続フュージョンガラス製造プロセスのための機械的またはＣＯ２レーザによる罫書きを用いた既存のガラス切断手法を示す
【図１２】図１２Ａは、水平レーザ切断を用いてガラス板またはガラスシートが延伸工程から分離される、ガラス延伸工程におけるガラスのレーザに基づく切断方法を示し、図１２Ｂは、レーザを用いてガラスシートの複数の領域を通って切断し、ガラスの高品質の部分を延伸工程から除去する、ガラス延伸工程におけるガラスのレーザに基づく切断方法を示す
【図１３】延伸工程内の高い位置においてビードを切断し、延伸工程内の低い位置においてシートを水平に切断することによる、延伸工程におけるガラスのレーザに基づく切断を示す
【図１４】ガラスを延伸工程から除去するために水平に切断し、次に、ガラスエッジのビードを除去するために別途の垂直切断を行うことによる、延伸工程におけるガラスのレーザに基づく切断を示す
【図１５】トリミングされたガラスまたは廃棄ガラスをシートから除去するための、延伸工程から離れたガラスのレーザに基づく切断の使用を示す
【図１６】ガラスシートをそのアニール点に近い温度に保持する多段式の炉を用いた、延伸工程におけるレーザに基づく切断処理を示す
【図１７】延伸工程において切断されたガラスシートに所定の温度冷却プロファイルを付与するよう構成された多段式の炉を示す
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、例示的な実施形態を説明する。
【００１３】
本願は、ガラスの基体から、仕上がった部品を構成するものに合わせて、例えば、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス組成のガラス、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）用ガラス組成物（例えばＥａｇｌｅＸＧ、ＣｏｒｎｉｎｇＬｏｔｕｓ（商標）等）等のガラス組成物の精密な切断および分離のための処理を提供する。アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス組成物は、薄膜トランジスタ等の電子デバイスの用途の基体として作用するのに適するよう調製され得る。これは、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス組成物が、しばしば、ケイ素と類似の熱膨張係数（ＣＴＥ）（５ｐｐｍ／℃以下、好ましくは４ｐｐｍ／℃未満、例えば約３ｐｐｍ／℃、または２．５〜３．５ｐｐｍ／℃）を有すること、および、ガラス内に低レベルのアルカリを有することを意味する。アルカリドーパントは、或る条件下では、ガラスから浸出してシリコンプロセスを汚染することがあり、これは望ましくないため、低レベルまたは微量（即ち、０〜２％、好ましくは＜１重量％、例えば＜０．５重量％）のアルカリは、ＴＦＴ用途で用いられるガラスに好ましい。本レーザ切断処理は、ガラス部品を、無視できるデブリ、最小の欠陥、およびエッジに対する低い表面下損傷を有して部品強度を保持する、制御可能な方法で分離する。この開発されたレーザ方法は、選択されたレーザ波長に対して透明な材料によく適している。この波長は、例えば、１０６４、５３２、３５５、または２６６ナノメートルであり得る。被加工物またはＴＦＴ用ガラス組成物は、好ましくは、選択されたレーザ波長に対して略透明（即ち、材料深さ１ｍｍ当たり約１０％未満、好ましくは約１％未満の吸収）であるべきである。０．０２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の厚さのＥａｇｌｅＸＧ組成物を用いてこの方法の実演を行った。なお、コーニング社のＥａｇｌｅＸＧガラスには、本明細書に記載される方法によってガラスがより大きなシートから分離または切断された後、（２０１３年１２月１７日に出願された米国特許出願第６１／９１７，２１３号明細書（ここに参照することによって本明細書に組み込む）に記載されている）面取り方法が適用され得る。
【００１４】
以下に述べる処理の基本的な工程は、所望の形状の輪郭を描くと共にクラックの伝搬のための、よって、基体マトリクスから形状を分離して切り離すための、抵抗が最も低い経路を確立する、垂直な断層線を生じることである。本レーザ分離方法は、元の基体からのガラスの形状の手作業によるもしくは機械的な分離、部分的な分離、または完全な分離を可能にするよう調整され、構成され得る。
【００１５】
最初の工程において、被加工物に、基体の厚さを貫通する高アスペクト比の線焦点に集光された（１０６４ｎｍ以下の波長の）超短パルス（１００ピコ秒未満のパルス幅の）レーザビームが照射される。この高エネルギー密度の体積内において、材料が非線形効果によって変性される。この高い光学強度が無ければ、非線形吸収はトリガされないことに留意することが重要である。この強度閾値より低いと、材料はレーザ放射に対して透明であり、その元の状態のままとなる。所望の線または経路にわたってレーザを走査することにより、狭い欠陥線、輪郭または経路（数マイクロメートルの幅）を生成し、次の工程で分離される周囲または形状を定める。
【００１６】
レーザ源は、ガラス複合被加工物等の略透明な材料内において、多光子吸収（ＭＰＡ）を生じ得る。ＭＰＡは、１つの状態（通常は接地状態）からより高いエネルギーの電子状態（電離）へと分子を励起するための、同一または異なる周波数の２以上の光子の同時吸収である。これに関与する、分子のより低い状態とより高い状態との間のエネルギー差は、２つの光子のエネルギーの合計に等しい。誘起吸収とも称されるＭＰＡは、例えば、線形吸収より数桁弱い二次または三次（またはより高次）のプロセスであり得る。これは、例えば、二次誘起吸収の強度は光強度の二乗に比例し得るという点で、線形吸収とは異なり、従って、これは非線形の光学プロセスである。
【００１７】
垂直な欠陥または穿孔を有する線または輪郭が生成されたら、１）穿孔された断層線上またはその周囲に手作業でまたは機械的に応力を加えることによって（この応力または圧力は、穿孔された断層線の両側を分離するよう引っ張って、依然として結合している領域を破る張力を生じるべきである）、２）熱源を用いて、垂直な断層線または穿孔された欠陥線を張力下に置くよう断層線の周囲に応力ゾーンを生じて、部分的なもしくは完全な分離を生じさせることによって、分離を行うことができる。いずれの場合にも、分離は、レーザ走査速度、レーザ出力、レンズのパラメータ、パルス幅、繰り返し率等の処理パラメータのうちの幾つかに依存する。
【００１８】
このレーザ切断処理は、超短パルスレーザを、ガラス組成物の或る範囲の本体に完全に穿孔する焦線を生じる光学系と組み合わせて用いる。一部の実施形態では、個々のパルスのパルス持続時間は、約１ピコ秒より大きく且つ約１００ピコ秒未満の範囲内（例えば、約５ピコ秒より大きく且つ約２０ピコ秒未満）であり、個々のパルスの繰り返し率は、約１ｋＨｚ〜４ＭＨｚの範囲内（例えば約１０ｋＨｚ〜６５０ｋＨｚの範囲内）であり得る。
【００１９】
上述の個々のパルス繰り返し率での単一パルス動作に加えて、パルスは、バースト内の個々のパルス間が約１ナノ秒〜約５０ナノ秒、例えば、１０〜３０ナノ秒（例えば約２０ナノ秒）の範囲内の或る持続時間だけ分離された、２以上のパルス（例えば、３つのパルス、４つのパルス、５つのパルス、１０個のパルス、１５個のパルス、２０個のパルス、またはそれ以上）のバーストとして生成され得るものであり、バースト繰り返し周波数は、約１ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚの範囲内であり得る。（バースト、またはパルスバーストの生成とは、パルスの発光が均一且つ安定した流れではなく、パルスの密集したクラスタである、１つのタイプのレーザ動作である。）パルスバーストレーザビームは、材料がその波長において略透明であるよう選択された波長を有し得る。材料において測定された平均レーザ出力／バーストは、材料の厚さ１ｍｍ当たり４０μＪより大きいものであり得る（例えば４０μＪ／ｍｍ〜２５００μＪ／ｍｍ、または５００〜２２５０μＪ／ｍｍ）。例えば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さのコーニング社のＥａｇｌｅＸＧガラスについては、ガラスを切断および分離するために、２００μＪのパルスバーストを用いてもよく、これは１０００〜２０００μＪ／ｍｍの例示的な範囲を与える。例えば、０．５〜０．７ｍｍの厚さのコーニング社のＥａｇｌｅＸＧガラスについては、ガラスを切断および分離するために、４００〜７００μＪのパルスバーストを用いてもよく、これは５７０μＪ／ｍｍ（４００μＪ／０．７ｍｍ）〜１４００μＪ／ｍｍ（７００μＪ／０．５ｍｍ）の例示的な範囲に対応する。
【００２０】
任意の所望の部品の形状をトレースする穿孔線を生成するために、ガラスはレーザビームに対して相対的に移動される（またはレーザビームがガラスに対して相対的に平行移動される）。レーザは、ガラスの深さ全体を貫通し直径が約１マイクロメートルの内部開口を有する孔状の欠陥ゾーン（または損傷進路、もしくは欠陥線）を生成する。これらの穿孔、欠陥領域、損傷進路、または欠陥線は、一般的に、１〜１５マイクロメートル（例えば、３〜１２マイクロメートル、または、より好ましくは５〜１０マイクロメートル）離間される。
【００２１】
本明細書において定義する欠陥線の直径または内径とは、ガラスまたは被加工物内の開いたチャネルまたは気孔の内径である。例えば、本明細書に記載される一部の実施形態では、欠陥線の内径は＜５００ｎｍ（例えば≦４００ｎｍ、または≦３００ｎｍ）である。更に、欠陥線の内径は、例えば、レーザビーム焦線のスポット径と同じくらいの大きさであってもよい。レーザビーム焦線は、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートル（例えば１．５〜３．５マイクロメートル）の範囲内の平均スポット径を有し得る。被加工物またはガラス部品が断層線または輪郭に沿って分離されたら、切断および分離された表面上の欠陥線は、まだ見ることができる可能性があり、例えば欠陥線の内径に相当する幅を有し得る。従って、本明細書に記載される実施形態の方法によって調製されたガラス物品の切断面上の欠陥線の幅は、例えば約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの幅を有し得る。
【００２２】
本処理は、ガラスの単一のシートだけでなく、積み重ねられたガラスの切断にも用いることができ、合計高さが数ミリメートルまでの積み重ねられたガラスを、レーザの１回の通過で完全に穿孔することができる。積み重ねられたガラスは、更に、様々な位置に空隙を有してもよく、本レーザ処理は依然として、そのような積み重ねられた上部および下部のガラス層の両方を１回の通過で完全に穿孔する。
【００２３】
ガラスが穿孔されたら、ガラスが十分な内部応力を有する場合には、穿孔線に沿ってクラックが伝搬し、ガラスシートは複数の所望の部分に分離する。ＴＦＴ用ガラス組成物は低い熱膨張係数（ＣＴＥ＜４ｐｐｍ／℃）および低い内部応力（例えば、＜１０ＭＰａ、ディスプレイとして用いられる場合には、歪みまたは複屈折を防止するために例えば＜５ＭＰａ）を有するガラスであるので、ガラス部品を分離するために更なる機械的分離力が加えられるのが一般的である（例えば、何らかの予めプログラムされた穿孔線に沿ってガラスを分離する熱応力を生じるために、次に、穿孔線に沿ってまたは穿孔線付近にＣＯ２レーザを通過させる）。
【００２４】
最後に、ＴＦＴディスプレイ用ガラスシートには、加工および輸送中の高レベルの信頼性が必要なため、丸みをつけられたまたは面取りされたエッジが典型的な要件である。本技術によって生じる切断されたままのエッジは、必要な高レベルの信頼性を提供し得る。それに加えて、更なるエッジ成形が必要な場合には、本明細書に記載されるレーザ切断方法は、エッジの面取りを可能にし、これは、エッジの信頼性（応力事象およびエッジ衝撃事象に耐える能力）のレベルを更に高め得る。最後に、長方形の切断されたままのエッジ、または面取りされたエッジのいずれも、エッジ強度、エッジ衝撃強度、またはエッジの全体的な信頼性を更に改善するために、更に精密研磨またはタッチポリッシュされ得る。ガラスの切断は、（ａ）フュージョンガラス製造ラインの延伸工程において（即ち製造ライン上で）、例えばそのような製造ライン延伸工程の最下部において、または（ｂ）製造ライン外で、即ち、延伸工程外での、いずれにおいても達成され得るものであり、それに続いてエッジの面取りまたは研磨が行われ得る。
【００２５】
本願は、透明基体、より具体的にはＴＦＴ用ガラス組成物（例えばＥａｇｌｅＸＧ（登録商標）、ＣｏｒｎｉｎｇＬｏｔｕｓ等）から、任意の形状を、デブリが無視できるものとなると共に部品のエッジに対する損傷が最小限となるよう、制御可能な方法で精密に切断および分離するためのレーザ方法および装置を記載し、これは、エッジ強度、エッジ衝撃強度を保って、ガラスエッジの高レベルの信頼性を可能にする。開発されたレーザ方法は、清浄で無傷の表面品質を維持することを可能にする線形レジーム（または低いレーザ強度）におけるレーザ波長に対する材料の透明性と、レーザ焦点の周囲の高強度領域によって生じる低減された表面下損傷とに依拠する。この処理の１つの成功への鍵は、超短パルスレーザによって生成される欠陥または欠陥線の高アスペクト比である。これは、切断される材料の上面から底面まで延びる断層線の生成を可能にする。原理的には、この欠陥は、単一のパルスによって生成でき、必要であれば、影響を受ける領域の範囲（深さおよび幅）を増加させるために、更なるパルスを用いることができる。
【００２６】
レーザビーム焦線は、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内（例えば約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、または約９ｍｍ）の長さ、または約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内の長さ、および約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲内の平均スポット径を有し得る。各孔または欠陥線は、０．１マイクロメートル〜１０マイクロメートル、例えば０．２５〜５マイクロメートル（例えば、０．２〜０．７５マイクロメートル）の直径を有し得る。
【００２７】
線焦点の生成は、ガウスレーザビームをアキシコンレンズ内へと送ることによって行われてもよく、この場合、ガウス−ベッセルビームとして知られるビーム形状が生成される。そのようなビームの回折は、ガウスビームより遙かに遅い（例えば、１マイクロメートルのスポット径を、数十マイクロメートル以下ではなく、数百マイクロメートルまたは数ミリメートルの範囲で維持し得る）。よって、焦点深度または材料との強い相互作用の長さは、ガウスビームのみを用いた場合よりも遙かに大きくなり得る。例えばエアリービーム等の他の形態の、回折が遅いビームまたは非回折ビームも用いられ得る。
【００２８】
図１Ａ〜図１Ｃに示されているように、透明材料、より具体的にはＴＦＴ用ガラス組成物を切断および分離する方法は、本質的に、超短パルスレーザ１４０を用いて、処理される材料または被加工物１３０内に複数の垂直な欠陥線１２０で形成された断層線１１０を生成することに基づくものである。欠陥線１２０は、例えばガラスシートの厚さを通って、ガラスシートの主要な（平坦な）表面に対して垂直に延びる。本明細書において、「断層線」は「輪郭」とも称される。断層線または輪郭は、図１Ａに示されている断層線１１０のように直線状であり得るが、断層線または輪郭は、曲率を有する非直線状とすることもできる。湾曲した断層線または輪郭は、被加工物１３０またはレーザビーム１４０を、互いに対して、例えば一次元ではなく二次元に平行移動することによって生成され得る。材料特性（吸収、ＣＴＥ、応力、組成等）および材料１３０を処理するために選択されたレーザパラメータによっては、断層線１１０の生成のみでも十分に自己分離を生じさせることができる。この場合には、張力／曲げ力、または例えばＣＯ２レーザによって生じる熱応力等の二次的な分離処理は必要無い。図１Ａに示されているように、複数の欠陥線が１つの輪郭を定め得る。欠陥線で分離されるエッジまたは表面は、輪郭によって定められる。欠陥線を生成する誘起吸収は、分離されたエッジまたは表面上に、３マイクロメートル未満の平均直径を有する粒子を生じ得るので、切断プロセスは非常にクリーンなものとなる。
【００２９】
幾つかのケースでは、生成された断層線は、材料を自発的に分離させるのに十分ではなく、二次的な工程が必要になり得る。穿孔されたガラス部品は、欠陥線に沿って部品を分離するための熱応力を生じるために、ガラス部品のバルク加熱または冷却を生じるために、オーブン等のチャンバ内に配置され得るが、そのような処理はゆっくりとしたものであり得、穿孔されたガラスの多くの部品または大きな部分を収容するには、大きなオーブンまたはチャンバを必要とし得る。そのように所望される場合には、それを分離するための熱応力を生成するために、例えば第２のレーザを用いることができる。ＴＦＴ用ガラス組成物の場合には、分離は、断層線の生成の後、機械的な力を加えることによって、または熱応力を生じて材料を分離させるために熱源（例えば赤外線レーザ、例えばＣＯ２レーザ）を用いることによって、達成できる。別の選択肢は、ＣＯ２レーザには単に分離を開始させ、分離を手作業で完了させることである。必要に応じて用いられるＣＯ２レーザ分離は、例えば、１０．６μｍで発光し、デューティサイクルを制御することによって調節された出力を有する、デフォーカスされた連続波（ｃｗ）レーザを用いて達成される。フォーカスの変更（即ち、集光されたスポット径までを含むデフォーカスの程度）を用いて、スポット径を変えることにより、生じる熱応力を変える。デフォーカスされたレーザビームは、ほぼレーザ波長のサイズの回折が制限された最小スポット径より大きいスポット径を生じるレーザビームを含む。例えば、ＣＯ２レーザ（例えば、１０．６μｍの波長のＣＯ２レーザ）に、１〜２０ｍｍ（例えば１〜１２ｍｍ、３〜８ｍｍ、または約７ｍｍ、２ｍｍ、および２０ｍｍ）のＣＯ２レーザスポット径が用いられ得る。例えば９〜１１マイクロメートルの範囲内の発光波長を有するレーザ等の、発光波長がガラスによっても吸収される他のレーザも用いられ得る。そのような場合には、１００〜４００ワットの出力レベルを有するＣＯ２レーザが用いられてもよく、ビームは、欠陥線に沿ってまたは欠陥線に隣接して５０〜５００ｍｍ／秒の速度で走査されてもよく、これにより、分離を生じさせるのに十分な熱応力が生じる。上記の特定された範囲内で選択される正確な出力レベル、スポット径、および走査速度は、使用される材料、その厚さ、熱膨張係数（ＣＴＥ）、弾性係数に応じて異なり得る。その理由は、これらの要因の全てが、所与の空間的に位置における特定の割合のエネルギーの配置によって付与される熱応力の量に影響するからである。スポット径が小さ過ぎる（即ち＜１ｍｍ）場合、ＣＯ２レーザ出力が高過ぎる（＞４００Ｗ）場合、または走査速度が遅過ぎる（１０ｍｍ／秒未満）場合には、ガラスは過熱されて、溶発、溶融、または熱によってガラス中に生じるクラックを生じることがあり、これは分離された部品のエッジ強度を低下させるので望ましくない。十分且つ確実な部品の分離を生じさせるために、ＣＯ２レーザビームの走査速度は＞５０ｍｍ／秒であるのが好ましい。しかし、ＣＯ２レーザによって生じるスポット径が大き過ぎる（＞２０ｍｍ）場合、レーザ出力が低すぎる（＜１０Ｗ、または一部のケースでは＜３０Ｗ）場合、または、走査速��が高過ぎる（＞５００ｍｍ／秒）には、加熱が不十分となり、熱応力が低過ぎて、確実な部品の分離を生じさせることができない。
【００３０】
例えば、一部の実施形態では、上述のピコ秒レーザを用いて穿孔された０．７ｍｍの厚さのコーニング社のＥａｇｌｅＸＧガラスについては、部品の分離を生じさせるために、２００ワットのＣＯ２レーザ出力が、ガラス表面における約６ｍｍのスポット径、および２５０ｍｍ／秒の走査速度と共に、用いられ得る。例えば、より厚いコーニング社のＥａｇｌｅＸＧガラス基体は、分離のために、単位時間当たり、より薄いＥａｇｌｅＸＧ基体より多くのＣＯ２レーザ熱エネルギーを必要とし得る。或いは、より低いＣＴＥを有するガラスは、分離のために、より低いＣＴＥを有するガラスより多くのＣＯ２レーザ熱エネルギーを必要とし得る。穿孔線に沿った分離は、ＣＯ２のスポットが所与の位置を通過した後、非常に速く（１秒未満、例えば１００ミリ秒以内、５０ミリ秒以内、または２５ミリ秒以内で）生じる。
【００３１】
断層線１１０の方向に沿った隣接する欠陥線１２０間の距離または周期性は、例えば一部の実施形態では、０．１マイクロメートルより大きく且つ約２０マイクロメートル以下であり得る。例えば、一部の実施形態では、隣接する欠陥線１２０間の周期性は、０．５〜１５マイクロメートル、３〜１０マイクロメートル、または０．５マイクロメートル〜３．０マイクロメートルであり得る。例えば、一部の実施形態では、隣接する欠陥線１２０間の周期性は０．５マイクロメートル〜１．０マイクロメートルであり得る。
【００３２】
欠陥線を生成するための幾つかの方法がある。線焦点を形成する光学的方法は、ドーナツ形状のレーザビームと、球面レンズ、アキシコンレンズ、回折素子、または高強度の直線状領域を形成するための他の方法とを用いた複数の形態を取り得る。集光領域において、非線形光学効果による基体材料またはガラス被加工物の破壊を生じるのに十分な光学強度に到達する限り、レーザのタイプ（ピコ秒、フェムト秒等）および波長（ＩＲ、緑色、ＵＶ等）も変更され得る。レーザは、所与のバースト内のパルス数を調節することにより時間に伴うエネルギーの配置の制御を可能にするパルスバーストレーザであるのが好ましい。
【００３３】
本願においては、一貫した制御可能な再現可能な方法で高アスペクト比の垂直な欠陥線を生成するために、超短パルスレーザが用いられる。この垂直な欠陥線の生成を可能にする光学設定の詳細を以下で説明すると共に、これは２０１３年１月１５日に出願された米国特許出願第６１／７５２，４８９号明細書に記載されており、その内容の全体を参照して、本明細書において完全に述べられているかのごとく、本明細書に組み込む。この概念の本質は、光学系を用いて、透明な部分内に高強度レーザビームの線焦点を生じることである。この概念の１つのバージョンは、超短（ピコ秒またはフェムト秒の持続時間の）ベッセルビームを用いて、高アスペクト比の、テーパの無い微細チャネルの領域を生成するために、光学レンズアセンブリにおいてアキシコンレンズ要素を用いることである。換言すれば、アキシコンは、レーザビームを、円柱形状の高アスペクト比（長い長さおよび小さい直径）の高強度領域内へと集光する。集光されたレーザビームによって生じる高い強度により、レーザの電磁場と基体材料との非線形相互作用が生じ、レーザエネルギーが基体へと転移して、断層線の構成要素となる欠陥の形成が行われる。しかし、レーザエネルギー強度が高くない材料の領域（例えば、中心の輻輳線を囲むガラス基体の体積）においては、材料はレーザに対して透明であり、レーザから材料へとエネルギーを転移させる機構は存在しないことを理解することが重要である。その結果、レーザ強度が非線形閾値より低い場合には、ガラスまたは被加工物には何も生じない。
【００３４】
図２Ａおよび図２Ｂに移ると、材料をレーザ処理する方法は、パルスレーザビーム２を、ビーム伝搬方向に沿って配向されたレーザビーム焦線２ｂ内に集光することを含む。図３Ａに示されているように、レーザ３（図示せず）は、光学アセンブリ６に入射する部分２ａを有するレーザビーム２を発する。光学アセンブリ６は、入射レーザビームを、ビーム方向に沿った定められた拡張範囲（焦線の長さｌ）にわたる出力側の広範囲のレーザビーム焦線２ｂ内に向ける。平面状の基体１は、レーザビーム２のレーザビーム焦線２ｂに少なくとも部分的に重なるようビーム経路内に配置される。このように、レーザビーム焦線は基体内へと向けられる。参照符号１ａは、光学アセンブリ６またはレーザ側を向いた平面状の基体の表面を示し、参照符号１ｂは、基体１の反対側の表面を示す。（この実施形態では平面１ａおよび１ｂに対して垂直、即ち、基体平面に対して垂直に測定された）基体または被加工物の厚さは、ｄでラベリングされた寸法を有する。基体または被加工物は材料とも称され、例えば、レーザビーム２の波長に対して略透明なガラス物品であり得る。
【００３５】
図２Ａに示されているように、基体１（またはガラス複合被加工物）は、ビームの縦軸に対して略垂直に位置合わせされ、従って、光学アセンブリ６によって生じる同焦線２ｂの後方に位置合わせされる（基体は図面の平面に対して垂直である）。焦線はビーム方向に沿って配向または位置合わせされ、基体は、焦線２ｂに対して、焦線２ｂが基体の表面１ａより前で開始し、基体の表面１ｂより前で止まるよう、即ち、焦線２ｂが依然として基体内で終端し、表面１ｂを越えて延びないよう配置される。このレーザビーム焦線２ｂが基体１と重なる領域内、即ち、焦線２ｂによってカバーされる基体材料内では、（長さｌの部分、即ち、長さｌの線焦点上にレーザビーム２を集光することによって確保される、レーザビーム焦線２ｂに沿った適切なレーザ強度を想定すると、）広範囲のレーザビーム焦線２ｂは、（ビームの縦方向に沿って位置合わせされた）広範囲の部分２ｃを生じ、これに沿って基体材料内で誘起吸収が生じる。誘起吸収は、基体材料内において、部分２ｃに沿った欠陥線の形成を生じる。欠陥線は、略透明な材料、基体、または被加工物内に、複数のレーザパルスの単一の高エネルギーバーストを用いて生成された、顕微鏡的（例えば、＞１００ｎｍ、直径は＜０．５マイクロメートル）な細長い「孔」（穿孔または欠陥線とも称する）である。個々の穿孔は、例えば数百キロヘルツ（数十万個の穿孔／秒）の速度で生成され得る。レーザ源と材料とを相対移動させることで、これらの穿孔を互いに隣接させて配置できる（空間的分離は、所望に応じて１マイクロメートル未満から数マイクロメートルまで様々である）。この空間的分離（ピッチ）は、材料または被加工物の分離を容易にするために選択され得る。一部の実施形態では、欠陥線は「貫通孔」であり、これは、略透明な材料の上部から底部まで延びる孔または開いたチャネルである。欠陥線の形成は局所的のみならず、誘起吸収の広範囲の部分２ｃの全長にわたる。（レーザビーム焦線２ｂが基体１と重なる長さに対応する）部分２ｃの長さは、参照符号Ｌでラベリングされている。誘起吸収の部分２ｃ（または基体１の材料内の欠陥線の形成を受ける部分）の平均直径または範囲は、参照符号Ｄでラベリングされている。この平均の範囲Ｄは、基本的に、レーザビーム焦線２ｂの約０．１μｍ〜約５μｍの範囲内の平均直径δ、即ち平均スポット径に対応する。
【００３６】
図２Ａに示されているように、（レーザビーム２の波長λに対して透明な）基体材料は、焦線２ｂ内のレーザビームの高い強度と関連付けられた非線形効果から生じる焦線２ｂに沿った誘起吸収により、加熱される。図２Ｂは、加熱された基体材料が最終的に膨張し、それに対応して生じた、表面１ａにおいて最も高い張力が、微細クラックの形成につながることを示す。
【００３７】
レーザ源の選択は、透明材料内において多光子吸収（ＭＰＡ）を生じる能力に基づいて予測される。ＭＰＡは、１つの状態（通常は接地状態）からより高いエネルギーの電子状態（電離）へと分子を励起するための、同一または異なる周波数の２以上の光子の同時吸収である。これに関与する、分子のより低い状態とより高い状態との間のエネルギー差は、２つの光子のエネルギーの合計に等しい。ＭＰＡは誘起吸収とも称され、線形吸収より数桁弱い二次、三次、またはより高次のプロセスであり得る。ＭＰＡは、誘起吸収の強度が、光の強度自体に比例するのではなく、例えば、光の強度の二乗または三乗（またはより高次のべき法則）に比例するという点で、線形吸収とは異なる。従って、ＭＰＡは非線形の光学プロセスである。
【００３８】
焦線２ｂを生じるために適用され得る代表的な光学アセンブリ６、および、これらの光学アセンブリが適用され得る代表的な光学系設定を以下に説明する。全てのアセンブリまたは設定は、上記説明に基づくものであり、機能が等しい同一の構成要素または特徴には同一の参照符号が用いられる。従って、以下では違いのみを説明する。
【００３９】
分離された部品の表面（それに沿って分離が生じる）の（破壊強度、幾何学的精密さ、粗さ、および再加工の必要性の回避に関する）高品質を確保するために、分離の線に沿って基体表面に配置された個々の焦線は、以下に述べる光学アセンブリを用いて生成されるべきである（以下、光学アセンブリをレーザ光学系とも称する）。分離された表面（または切断されたエッジ）の粗さは、具体的には焦線のスポットサイズまたはスポット径から生じるものである。例えば、０．２５〜１マイクロメートルであり得る分離（切断）された表面の粗さは、例えば、Ｒａ表面粗さ統計値（焦線のスポット径から生じた高さおよび凹凸を含む、サンプリングされた表面の高さの絶対値の粗さの算術的平均）によって特徴づけられ得る。例えば、レーザ３の所与の波長λの場合において、０．５μｍ〜２μｍの小さいスポット径を達成するには（基体１の材料との相互作用）、通常、レーザ光学系６の開口数に対して特定の要件が課されなければならない。これらの要件は、以下に説明するレーザ光学系６によって満たされる。
【００４０】
必要な開口数を達成するために、光学系は、一方で、公知のアッベ式（Ｎ．Ａ．＝ｎ ｓｉｎ（θ）（ここで、ｎは加工されるガラスまたは複合被加工物の屈折率であり、θは開口角の半分であり、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／２ｆ）であり、Ｄは開口であり、ｆは焦点距離である））に従った、所与の焦点距離に必要な開口を設けなければならない。他方で、レーザビームは、光学系を必要な開口部まで照射しなければならず、これは、典型的にはレーザと集光光学系との間で拡大望遠鏡を用いてビームを広げることによって達成される。
【００４１】
スポット径は、焦線に沿った均一な相互作用の目的で、過剰に強く変化すべきでない。これは、例えば、ビーム開口、およびそれに従って開口数の割合の変化が僅かになるよう、小さい円形領域のみにおいて集光光学系を照射することによって確実にすることができる（以下の実施形態を参照）。
【００４２】
図３Ａによれば（レーザ放射２のレーザビーム光束における中心ビームの水準において基体平面に対して垂直な部分、ここではレーザビーム２は基体平面に垂直に入射し、即ち焦線の入射角θは約０°であり、焦線２ｂまたは誘起吸収の広範囲の部分２ｃは基体の垂線に対して平行となる）、レーザ３によって発せられたレーザ放射２ａは、まず、用いられるレーザ放射に対して完全に不透明な円形の開口部８に向けられる。開口部８はビームの縦軸に対して垂直に配向され、図示されているビーム光束２ａの中心ビームに中心合わせされる。開口部８の直径は、ビーム光束２ａの中心付近のビーム光束、即ち中心ビーム（ここでは２ａＺでラベリングされている）が開口部に当たって、開口部によって完全に吸収されるように選択される。ビーム光束２ａの外周範囲内のビーム（ここでは２ａＲでラベリングされている周辺光線）のみは、ビーム直径と比べて小さい開口部サイズに起因して吸収されないが、開口部８を横方向に通過して、光学アセンブリ６の、この実施形態では球面にカットされた両凸レンズ７として設計されている集光光学要素の周辺領域に当たる。
【００４３】
図３Ａに示されているように、レーザビーム焦線２ｂは、レーザビームの単一の焦点のみでなく、レーザビーム内の複数の異なる光線の一続きの焦点である。この一続きの焦点は、図３Ａにレーザビーム焦線２ｂの長さｌとして示されている定められた長さの細長い焦線を形成する。レンズ７は中心ビームに中心合わせされ、一般的な球面にカットされたレンズの形態である補正されていない両凸集光レンズとして設計されている。このようなレンズの球面収差は有利であり得る。その代わりに、理想的な焦点を形成せず、定められた長さのはっきりと細長い焦線を形成する、理想的に補正された系から逸脱した非球面レンズ系または多レンズ系（即ち、単一の焦点を持たないレンズまたは系）も用いることができる。従って、レンズのゾーンは、レンズの中心からの距離の影響を受ける焦線２ｂに沿って集光される。ビーム方向を横断する開口部８の直径は、（ビームの強度がピーク強度の１／ｅまで減少するのに必要な距離によって定められる）ビーム光束の直径の約９０％であり、光学アセンブリ６のレンズの直径の約７５％である。従って、収差補正されていない球面レンズ７の、中心においてビーム光束を遮断することによって生じる焦線２ｂが用いられる。図３Ａは、中心ビームを通る１つの平面における断面を示しており、図示されているビームが焦線２ｂ周りに回転されると完全な三次元光束を見ることができる。
【００４４】
このタイプの焦線の１つの潜在的な短所は、焦線に沿って（従って、材料内の所望の深さに沿って）条件（スポット径、レーザ強度）が変化し得ることであり、従って、所望のタイプの相互作用（溶融を生じず、誘起吸収、クラック形成までの熱可塑性変形）は、焦線の選択された部分のみにおいて生じる可能性がある。これは、ひいては、基体材料によって所望の方法で吸収されるのは入射レーザ光の一部のみである可能性があることを意味する。このようにして、処理の効率（所望の分離速度に必要な平均レーザ出力）が損なわれ得ると共に、レーザ光が望ましくない領域（基体または基体保持具に付着した部分または層）へと伝達されて、それらと望ましくない方法で相互作用（例えば、加熱、拡散、吸収、望ましくない変性）し得る。
【００４５】
図３Ｂ−１〜図３Ｂ−４は、（図３Ａの光学アセンブリについてだけではなく、基本的に他の任意の適用可能な光学アセンブリ６についても）レーザビーム焦線２ｂの位置は、光学アセンブリ６を基体１に対して適切に配置および／または位置合わせすると共に、光学アセンブリ６のパラメータを適切に選択することによって制御できることを示している。図３Ｂ−１に示されるように、焦線２ｂの長さｌは、基体の厚さｄを超える（ここでは２倍となる）よう調節され得る。基体１が（ビームの縦方向に見て）焦線２ｂに対して中心合わせして配置される場合には、誘起吸収の広範囲の部分２ｃは基体の厚さ全体にわたって生じる。レーザビーム焦線２ｂは、例えば約０．０１ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲内、または約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内の長さｌを有し得る。様々な実施形態は、例えば約０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ〜５ｍｍ（例えば０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、または５ｍｍ）の長さｌを有するよう構成され得る。
【００４６】
図３Ｂ−２に示されているケースでは、多かれ少なかれ基体の厚さｄに対応する長さｌの焦線２ｂが生じる。基体１は線２ｂに対して、線２ｂが基体の外側の点で開始するよう配置されるので、誘起吸収の広範囲の部分２ｃの長さＬ（ここでは基体表面から定められた基体深さまで延びているが、反対側の表面１ｂまでは延びていない）は、焦線２ｂの長さｌより小さい。図３Ｂ−３は、（ビーム方向に対して垂直な方向に沿って見たときに）基体１が焦線２ｂの開始点より上に配置され、図３Ｂ−２のように、線２ｂの長さｌが基体１内の誘起吸収の部分２ｃの長さＬより大きくなっているケースを示す。従って、焦線は基体内で開始し、反対側の表面１ｂを越えて延びる。図３Ｂ−４は、焦線の長さｌが基体の厚さｄよりも小さいケースを示しており、入射方向に見たときに基体が焦線に対して中心合わせされて配置されるケースにおいては、焦線は基体内の表面１ａ付近で開始して、基体内の表面１ｂ付近で終わる（例えばｌ＝０．７５・ｄ）。
【００４７】
誘起吸収の部分２ｃが基体の少なくとも一方の表面上で開始するよう、表面１ａ、１ｂの少なくとも一方が焦線によってカバーされるように、焦線２ｂを配置するのが特に有利である。このようにして、表面における溶発、毛羽立ち、および粒子発生を回避しつつ、実質的に理想的な切断を達成することが可能になる。
【００４８】
図４は、別の適用可能な光学アセンブリ６を示す。基本的な構成は図３Ａに記載されているものに従うため、以下では違いのみを説明する。図示されている光学アセンブリは、定められた長さｌの焦線が形成されるような形状の、焦線２ｂ生じるための非球面の自由表面を有する光学系の使用に基づく。この目的で、光学アセンブリ６の光学要素として非球面が用いられ得る。図４では、例えば、しばしばアキシコンとも称される、いわゆる円錐プリズムが用いられる。アキシコンは、円錐状にカットされた特殊なレンズであり、光軸に沿った線上にスポット源を構成する（または、レーザビームをリング状に変換する）。そのようなアキシコンのレイアウトは、一般的に当業者に知られており、この例では円錐角は１０°である。アキシコンの他の範囲の円錐角も用いられ得る。ここでは参照符号９でラベリングされているアキシコンの頂点は、入射方向に向けられ、ビームの中心と中心合わせされている。アキシコン９によって生じる焦線２ｂは、その内部で開始するので、基体１（ここではビーム主軸に対して垂直に位置合わせされている）は、ビーム経路上のアキシコン９の直後に配置され得る。図４に示されているように、アキシコンの光学特性により、基体１を、焦線２ｂの範囲内に留めつつビーム方向に沿ってシフトさせることも可能である。従って、基体１の材料内の誘起吸収の部分２ｃは、基体の深さｄ全体にわたって延びる。
【００４９】
しかし、図示されているレイアウトは以下の制約を受ける。アキシコン９によって形成される焦線２ｂの領域はアキシコン９内で開始するので、アキシコン９と基体またはガラス複合被加工物材料との間に離間ａがある状況では、レーザエネルギーのかなりの部分が、材料の内部に位置する焦線２ｂの誘起吸収の部分２ｃに集光されない。更に、焦線２ｂの長さｌは、アキシコン９の複数の屈折率および円錐角を通るビーム直径に関係する。これが、比較的薄い材料（数ミリメートル）の場合には、合計の焦線が基体またはガラス複合被加工物の厚さよりも遙かに長く、レーザエネルギーの大半が材料内に集光されないという効果を有する理由である。
【００５０】
この理由から、アキシコンおよび集光レンズの両方を有する光学アセンブリ６を用いるのが望ましい場合がある。図５Ａはそのような光学アセンブリ６を示しており、広範囲のレーザビーム焦線２ｂを形成するよう設計された非球面の自由な表面を有する第１の光学要素が、レーザ３のビーム経路上に配置されている。図５Ａに示されているケースでは、この第１の光学要素は、５°の円錐角を有するアキシコン１０であり、ビーム方向に対して垂直に配置され、レーザビーム３に中心合わせされている。アキシコンの頂点はビーム方向に向けて配向されている。ここでは平凸レンズ１１である第２の集光光学要素（その曲率はアキシコンに向けて配向されている）が、ビーム方向にアキシコン１０から距離ｚ１に配置されている。このケースでは約３００ｍｍである距離ｚ１は、アキシコン１０によって形成されるレーザ放射が、レンズ１１の半径方向外側部分に円形に入射するように選択される。レンズ１１は、この円形放射を、出力側の距離ｚ２（このケースではレンズ１１から約２０ｍｍ）にある定められた長さ（このケースでは１．５ｍｍ）の焦線２ｂ上に集光する。この実施形態では、レンズ１１の実効焦点距離は２５ｍｍである。アキシコン１０によるレーザビームの円形変形は、参照符号ＳＲでラベリングされている。
【００５１】
図５Ｂは、図５Ａに従った基体１の材料内における焦線２ｂまたは誘起吸収２ｃの形成を詳細に示す。両方の要素１０、１１の光学特性およびそれらの配置は、ビーム方向における焦線の２ｂ長さｌが、基体１の厚さｄと正確に同一となるよう選択される。その結果、図５Ｂに示されているように、基体１の２つの表面１ａおよび１ｂ間に焦線２ｂを正確に配置するために、基体１のビーム方向に沿った正確な配置が必要となる。
【００５２】
従って、焦線がレーザ光学系から特定の距離に形成され、レーザ放射のより大きい部分が焦線の所望の端部まで集光されれば、有利である。上述のように、これは、主たる集光要素１１（レンズ）を特定の半径方向外側領域にわたって円形に（環状に）のみ照射することによって達成でき、これは、一方では、必要な開口数、およびそれに従って必要なスポット径を実現するよう働き、他方では、しかし、スポットの中心における非常に短い距離にわたる必要な焦線２ｂが基本的に円形のスポットとして形成された後には、拡散の円の強度が弱まる。このようにして、欠陥線の形成は、必要な基体深さ内の短い距離以内で止まる。アキシコン１０と集光レンズ１１との組合せはこの要件を満たすものである。アキシコンには、２つの異なる作用がある。即ち、アキシコン１０により、通常は丸いレーザスポットがリングの形状で集光レンズ１１に送られ、アキシコン１０の非球面性により、レンズの焦点面内の焦点ではなく、焦点面を越えた焦線が形成されるという効果を有する。焦線２ｂの長さｌは、アキシコン上のビーム直径によって調節できる。他方、焦線に沿った開口数は、アキシコン−レンズ間の距離ｚ１およびアキシコンの円錐角によって調節できる。このようにして、全レーザエネルギーを焦線に集中させることができる。
【００５３】
欠陥線の形成が、基体の裏側まで連続することが意図される場合には、円形（環状）の照射は依然として、（１）大半のレーザ光が焦線の必要な長さに集中されたままになるという意味で、レーザ出力が最適に用いられる、および、（２）他の光学関数を用いて設定された所望の収差と併せて、円形に照射されたゾーンにより、焦線に沿って均一スポット径を達成することが可能になり、従って、基体からの部品の焦線に沿った均一な分離が可能になるという長所を有する。
【００５４】
図５Ａに示されている平凸レンズの代わりに、集光メニスカスレンズ、または他のより高度に補正された集光レンズ（非球面、多レンズ系）を用いることも可能である。
【００５５】
図５Ａに示されているアキシコンとレンズとの組合せを用いて非常に短い焦線２ｂを生じるために、アキシコンに入射するレーザビームの非常に小さいビーム径を選択することが必要となる。これは、アキシコンの頂点に対するビームの中心合わせを非常に正確に行わなければならず、その結果はレーザの方向的なばらつきの影響を非常に受けやすい（ビームドリフト安定性）という、実用上の短所を有する。更に、厳密にコリメートされたレーザビームは非常に発散する、即ち、光の偏向に起因して、ビーム光束が短い距離でぼやける。
【００５６】
図６に示されているように、光学アセンブリ６に別のレンズ、即ちコリメートレンズ１２を含むことにより、両方の影響を回避することができる。この更なる正レンズ１２は、集光レンズ１１の円形照射を非常に厳密に調節する役割をする。コリメートレンズ１２の焦点距離ｆ’は、ｆ’と等しいアキシコンからコリメートレンズ１２までの距離ｚ１ａによって、所望の円の直径ｄｒが生じるよう選択される。リングの所望の幅ｂｒは、（コリメートレンズ１２から集光レンズ１１までの）距離ｚ１ｂによって調節できる。純粋な幾何学の問題として、円形照射の幅が小さいと、焦線は短くなる。最小値は、距離ｆ’において達成され得る。
【００５７】
従って、図６に示されている光学アセンブリ６は、図５Ａに示されているものに基づくものであり、以下では違いのみを説明する。ここでは（ビーム方向に向いた曲率を有する）平凸レンズとして設計されているコリメートレンズ１２が、一方の側の（頂点をビーム方向に向けた）アキシコン１０と他方の側の平凸レンズ１１との間のビーム経路に中心合わせして、更に配置される。アキシコン１０からコリメートレンズ１２までの距離は参照符号ｚ１ａで示されており、コリメートレンズ１２から集光レンズ１１までの距離はｚ１ｂで示されており、集光レンズ１１から焦線２ｂまでの距離はｚ２で示されている（常にビーム方向に見た場合）。図６に示されているように、アキシコン１０によって形成される、コリメートレンズ１２に円の直径ｄｒで発散して入射する円形放射ＳＲは、集光レンズ１１において少なくともほぼ一定の円の直径ｄｒとするために、距離ｚ１ｂに沿って必要な円の線幅ｂｒに合わせて調節される。図示されているケースでは、レンズ１２における約４ｍｍの円の線幅ｂｒ（この例では円の直径ｄｒは２２ｍｍ）が、レンズ１２の集光特性によって、レンズ１１において約０．５ｍｍまで縮小されるよう、非常に短い焦線２ｂが生じることが意図される。
【００５８】
図示されている例では、２ｍｍの典型的なレーザビーム直径、焦点距離ｆ＝２５ｍｍを有する集光レンズ１１、焦点距離ｆ’＝１５０ｍｍを有するコリメートレンズを用い、距離Ｚ１ａ＝Ｚ１ｂ＝１４０ｍｍおよびＺ２＝１５ｍｍを選択することによって、０．５ｍｍ未満の焦線の長さｌを達成することが可能である。
【００５９】
図７Ａ〜図７Ｃは、異なるレーザ強度レジームにおけるレーザと物質との相互作用を示す。図７Ａに示されている第１のケースでは、非集光レーザビーム７１０は、透明基体７２０に何も変性を生じることなく透明基体７２０を通過する。この特定のケースでは、レーザエネルギー密度（またはビームによって照射される単位面積当たりのレーザエネルギー）が非線形効果を生じるのに必要な閾値よりも低いので、非線形効果は存在しない。エネルギー密度が高いほど、電磁場の強度が高くなる。従って、図７Ｂに示されているように、レーザビームが球面レンズ７３０によってより小さいスポット径に集光される場合には、図７Ｂに示されているように、照射面積が縮小されてエネルギー密度が増加し、材料を変性させる非線形効果がトリガされて、条件が満たされた体積内のみにおいて断層線の形成が可能になる。このようにして、集光されたレーザのビームウエストが基体の表面に位置する場合には、表面の変性が生じる。それとは対照的に、集光されたレーザのビームウエストが基体の表面より下に位置する場合には、エネルギー密度が非線形光学効果の閾値より低いと、表面においては何も起こらない。しかし、基体７２０のバルク内に位置する焦点７４０においては、レーザ強度は多光子非線形効果をトリガするのに十分高く、従って、材料に対する損傷を生じる。最後に、図７Ｃに示されているように、アキシコンのケースでは、図７Ｃに示されているように、アキシコンレンズ７５０或いはフレネルアキシコンの回折パターンは、ベッセル形状の強度分布（高強度の円柱７６０）を生じる干渉を生じ、その体積内のみにおいて、強度が材料７２０に対する非線形吸収および変性を生じるのに十分高くなる。ベッセル形状の強度分布が非線形吸収および材料７２０の変性を生じるのに十分に高い円柱７６０の直径は、本明細書で参照されるレーザビーム焦線のスポット径でもある。ベッセルビームのスポット径Ｄは、Ｄ＝（２．４０４８λ）／（２πＢ）として表すことができ、式中、λはレーザビームの波長であり、Ｂはアキシコン角の関数である。
【００６０】
レーザおよび光学系
幾つかのアルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス組成物を切断する目的で、ガラス組成物内に損傷線（欠陥線）を生成するために、複数のパルスのバーストを生じるピコ秒パルスレーザ（例えば、１０６４ｎｍまたは５３２ｎｍのピコ秒パルスレーザ）が、線焦点ビーム形成光学系と組み合わせて用いられ得る。高々０．７ｍｍまでの厚さを有するガラス組成物を、上記の光学系によって生じる焦線の領域内になるよう配置した。約１ｍｍの長さを有する焦線、およびガラス組成物において測定された約２４Ｗ以上の出力を２００ｋＨｚのバースト繰り返し率で生じる（約１２０μＪ／バースト）１０６４ｎｍのピコ秒レーザを用いると、焦線領域における光学強度は、ガラス組成物内において非線形吸収を生じるのに十分高くなる。パルスレーザビームは、材料において測定された、材料の厚さ１ｍｍ当たり４０μＪより大きい平均レーザバーストエネルギーを有し得る。用いられる平均レーザバーストエネルギーは、材料の厚さ１ｍｍ当たり２５００μＪまで高くすることができ、例えば４０〜２５００μＪ／ｍｍであり、５００〜２２５０μＪ／ｍｍが好ましく、５５０〜２１００μＪ／ｍｍがより好ましい。その理由は、このエネルギー密度はガラスを貫通する損傷進路を設けるのに十分に強く、一方で、穿孔線または切断エッジに対して直交する微小クラックの範囲を最小限にするからである。一部の例示的な実施形態では、レーザバーストエネルギーは４０〜１０００μＪ／ｍｍである。この１ｍｍ当たりの「平均パルスバーストレーザエネルギー」は、１バースト当たりの平均の線形エネルギー密度、即ち、材料の厚さ１ｍｍ当たりの平均エネルギー／レーザパルスバーストとも称することができる。ガラス組成物内において、レーザビーム焦線によって生じる高い光強度の線形領域にほぼ従う損傷、溶発、蒸発、または別様で変性された材料の領域が生成された。
【００６１】
なお、本明細書に記載されるそのようなピコ秒レーザの典型的な動作は、パルス５００Ａの「バースト」５００を生成する。（例えば、図８Ａおよび図８Ｂ参照）。各「バースト」（本明細書では「パルスバースト」５００とも称する）は、非常に短い持続時間の複数の個々のパルス５００Ａ（例えば少なくとも２つのパルス、少なくとも３つのパルス、少なくとも４つのパルス、少なくとも５つのパルス、少なくとも１０個のパルス、少なくとも１５個のパルス、少なくとも２０個のパルス、またはそれ以上）を含む。即ち、パルスバーストはパルスの「ポケット」であり、バーストは、各バースト内の個々の隣接するパルスの分離より長い持続時間だけ互いから分離される。パルス５００Ａは、高々１００ピコ秒まで（例えば、０．１ピコ秒、５ピコ秒、１０ピコ秒、１５ピコ秒、１８ピコ秒、２０ピコ秒、２２ピコ秒、２５ピコ秒、３０ピコ秒、５０ピコ秒、７５ピコ秒、またはそれらの間）のパルス持続時間Ｔｄを有する。バースト内の各レーザパルス５００Ａのエネルギーまたは強度は、バースト内の他のパルスと等しくなくてもよく、バースト５００内の複数のパルスの強度分布は、レーザ設計によって支配される時間的な指数関数的減衰にしばしば従う。好ましくは、本明細書に記載される例示的な実施形態のバースト５００内の各パルス５００Ａは、バースト内の後続のパルスから１ナノ秒〜５０ナノ秒（例えば１０〜５０ナノ秒、または１０〜３０ナノ秒であり、この時間はレーザキャビティの設計によってしばしば支配される）の持続時間Ｔｐだけ時間的に分離される。所与のレーザについて、バースト５００内の隣接するパルス間の時間的分離Ｔｐ（パルスとパルスとの間の分離）は比較的均一（±１０％）である。例えば、一部の実施形態では、バースト内の各パルスは、後続のパルスから約２０ナノ秒だけ時間的に分離される（５０ＭＨｚ）。例えば、約２０ナノ秒のパルス間分離Ｔｐを生じるレーザでは、バースト内のパルス間分離Ｔｐは約±１０％以内または約±２ナノ秒に維持される。パルスの各「バースト」間の時間（即ち、バースト間の時間的分離Ｔｂ）は、それより遥かに長くなる（例えば０．２５≦Ｔｂ≦１０００マイクロ秒、例えば１〜１０マイクロ秒、または３〜８マイクロ秒）。本明細書に記載されるレーザの例示的な一部の実施形態では、時間的分離Ｔｂは、約２００ｋＨｚのバースト繰り返し率または周波数を有するレーザに対して、５マイクロ秒前後である。レーザバースト繰り返し率は、バースト内の最初のパルスと後続のバースト内の最初のパルスとの間の時間Ｔｂに関係する（レーザバースト繰り返し率＝１／Ｔｂ）。一部の実施形態では、レーザバースト繰り返し周波数は、約１ｋＨｚ〜約４ＭＨｚの範囲内であり得る。より好ましくは、レーザバースト繰り返し率は、例えば、約１０ｋＨｚ〜６５０ｋＨｚの範囲内であり得る。各バースト内の最初のパルスと後続のバースト内の最初のパルスとの間の時間Ｔｂは、０．２５マイクロ秒（４ＭＨｚのバースト繰り返し率）〜１０００マイクロ秒（１ｋＨｚのバースト繰り返し率）、例えば０．５マイクロ秒（２ＭＨｚのバースト繰り返し率）〜４０マイクロ秒（２５ｋＨｚのバースト繰り返し率）、または２マイクロ秒（５００ｋＨｚのバースト繰り返し率）〜２０マイクロ秒（５０ｋＨｚのバースト繰り返し率）であり得る。正確なタイミング、パルス持続時間、およびバースト繰り返し率は、レーザ設計に応じて変わり得るが、高い強度の短いパルス（Ｔｄ＜２０ピコ秒、および好ましくはＴｄ≦１５ピコ秒）が良好に働くことが示されている。
【００６２】
材料を変性するのに必要なエネルギーは、バーストエネルギー、即ち（各バースト５００が一続きのパルス５００Ａを含む）１つのバースト内に含まれるエネルギーに関して、または（その多くがバーストを構成し得る）単一のレーザパルスに含まれるエネルギーに関して説明できる。これらの用途では、エネルギー／バーストは、２５〜７５０μＪ、より好ましくは５０〜５００μＪ、または５０〜２５０μＪであり得る。一部の実施形態では、エネルギー／バーストは１００〜２５０μＪである。パルスバースト内の個々のパルスのエネルギーはそれより低く、図８Ａおよび図８Ｂに示されているように、正確な個々のレーザパルスエネルギーは、パルスバースト５００内のパルス５００Ａの数およびレーザパルスの経時的な減衰率（例えば、指数関数的減衰率）に応じて異なる。例えば、一定のエネルギー／バーストについて、１つのパルスバーストが１０個のレーザパルス５００Ａを含む場合、各レーザパルス５００Ａは、２個のレーザパルスのみを有する同じパルスバースト５００の場合よりも低いエネルギーを含む。
【００６３】
そのようなパルスバーストを発生することができるレーザの使用は、透明材料（例えばガラス）を切断または変性するのに有利である。単一パルスレーザの繰り返し率によって時間的に離間された単一パルスの使用とは対照的に、バースト５００内の高速パルスシーケンスにわたってレーザエネルギーを広げるパルスバーストシーケンスの使用は、単一パルスレーザで可能なものよりも大きな時間スケールでの材料との高強度の相互作用を利用することを可能にする。単一パルスを時間的に延ばすことも可能であるが、それを行うと、パルス内の強度はパルス幅に対しておよそ１桁低下せざるを得ない。よって、１０ピコ秒の単一パルスが１０ナノ秒のパルスまで延ばされると、強度はおよそ３桁低下する。そのような低下は、光学強度を、非線形吸収がもはや有意でない点まで下げ、光と材料との相互作用はもはや切断を可能にするのに十分に強いものではなくなる。これとは対照的に、パルスバーストレーザでは、バースト５００内の各パルス５００Ａの持続時間における強度は非常に高いままとすることができ、例えば、約１０ナノ秒だけ時間的に離間された３つの１０ピコ秒のパルス５００Ａでも、依然として、１０ピコ秒の単一パルスより約３倍高い各パルス内の強度を可能にし、レーザは３桁大きい時間スケールにわたって材料と相互作用することができる。従って、このバースト内の複数のパルス５００Ａの調節は、既存のプラズマプルームとのより大きいまたは小さい光の相互作用、最初または以前のレーザパルスによって既に励起されている原子および分子を有する材料とのより大きいまたは小さい光の相互作用、並びに、材料内における微小クラックの制御された成長を促進し得るより大きいまたは小さい加熱効果を容易にし得るように、レーザと材料との相互作用の時間スケールを操作することを可能にする。材料を変性するのに必要なバーストエネルギーの量は、基体材料の組成、および基体と相互作用するために用いられる線焦点の長さに依存する。相互作用領域が長いほど、エネルギーがより大きく広がり、より高いバーストエネルギーが必要となる。正確なタイミング、パルス持続時間、およびバースト繰り返し率は、レーザ設計に応じて様々であり得るが、この技術では、高い強度の短いパルス（＜１５ピコ秒、または≦１０ピコ秒）が良好に働くことが示されている。単一のパルスバーストがガラス上の実質的に同じ位置に当たると、材料内に欠陥線または孔が形成される。即ち、単一のバースト内の複数のレーザパルスは、ガラス内の単一の欠陥線または孔の位置に対応する。当然ながら、（例えば、一定速度で移動する台によって）ガラスは平行移動されるので、またはビームがガラスに対して相対移動されるので、バースト内の個々のパルスは、ガラス上の正確な同じ空間的位置にあることはできない。しかし、それらは互いに１μｍ以内にあり、即ち、実質的に同じ位置においてガラスに当たる。例えば、パルスは、互いから０＜ｓｐ≦５００ｎｍの間隔ｓｐでガラスに当たり得る。例えば、ガラスの或る位置に２０個のパルスのバーストが当たると、バースト内の個々のパルスは互いから２５０ｎｍ以内でガラスに当たる。従って、一部の実施形態では１ｎｍ＜ｓｐ＜２５０ｎｍである���一部の実施形態では１ｎｍ＜ｓｐ＜１００ｎｍである。
【００６４】
孔または損傷進路の形成
基体が十分な応力を有する場合（例えばイオン交換ガラスを用いた場合）には、部品は、レーザ処理によってトレースされた穿孔された損傷の経路に沿って自発的にクラックを生じて分離する。しかし、（コーニング社のＥａｇｌｅＸＧ組成物の場合のように）基体に内在する応力が多くない場合は、ピコ秒レーザは被加工物内に単に損傷進路を形成する。これらの損傷進路は、一般的に、約０．１〜１．５μｍ、または０．２マイクロメートル〜２マイクロメートル（例えば、一部の実施形態では、０．２〜０．７マイクロメートル、または０．３〜０．６マイクロメートル）の内部寸法を有する孔の形態をとる。孔の寸法は非常に小さい（１マイクロメートル以下）のが好ましい。
【００６５】
各孔または欠陥線は、材料の全厚さを貫通し得るものであり、材料の深さにわたって連続した開口であってもまたはなくてもよい。図９は、６００マイクロメートルの厚さのＥａｇｌｅＸＧ基体の被加工物の全厚さを穿通するそのような進路または欠陥線の一例を示す。穿孔または損傷進路は、劈開されたエッジの側から観察されたものである。材料を通る進路は必ずしも貫通孔ではない。孔を塞ぐガラスの領域がしばしば存在するが、それらは一般的に、例えばマイクロメートル台の小さいサイズである。
【００６６】
積み重ねられたガラスシートに穿孔することも可能である。このケースでは、焦線の長さは積み重ねられたガラスシートの高さより長い必要がある。
【００６７】
孔（または欠陥線）間の横方向の間隔（ピッチ）は、集光されたレーザビームの下で基体が平行移動される際のレーザのパルス速度によって決定される。通常は、１つの孔全体を形成するのに単一のピコ秒レーザパルスバーストが必要であるが、所望であれば複数のバーストを用いてもよい。複数の孔を異なるピッチで形成するには、レーザはより長いまたはより短い間隔で発射するようトリガされ得る。切断動作のために、レーザのトリガは、ビームの下で台によって駆動される被加工物の動きと同期されるのが一般的であるので、レーザパルスバーストは、例えば１マイクロメートル毎、または５マイクロメートル毎等の一定の間隔でトリガされる。断層線の方向に沿った隣接する穿孔または欠陥線間の距離または周期性は、一部の実施形態では、例えば０．１マイクロメートルより大きく且つ約２０マイクロメートル以下であり得る。例えば、隣接する穿孔または欠陥線間の間隔または周期性は、０．５〜１５マイクロメートル、３〜１０マイクロメートル、または０．５マイクロメートル〜３．０マイクロメートルである。例えば、一部の実施形態では、周期性は０．５マイクロメートル〜１．０マイクロメートルであり得る。
【００６８】
隣接する穿孔または欠陥線間の正確な間隔は、基体内の応力レベルを所与とすると、穿孔された孔間のクラックの伝搬を容易にする材料特性によって決定される。しかし、基体の切断ではなく、材料に穿孔するためだけに同じ方法を用いることも可能である。本明細書に記載される方法では、孔または欠陥線（または損傷進路、もしくは穿孔）は、より大きい間隔（例えば７μｍ以上のピッチ）で分離され得る。
【００６９】
レーザ出力およびレンズの焦点距離（これは焦線長さを決定し、従ってパワー密度を決定する）は、ガラスの完全な貫通および低い微小クラックを確実にするために特に重要なパラメータである。
【００７０】
一般的に、利用可能なレーザ出力が高いほど、上述の処理で材料をより速く切断できる。本明細書において開示される処理は、ガラスを０．２５ｍ／秒またはそれ以上の切断速度で切断できる。切断速度（または切断する速度）は、レーザビームが複数の孔または変性された領域を生じつつ透明材料（例えばガラス）の表面に対して相対移動する速度である。製造のための設備投資を最小限にするために、および設備の稼働率を最適化するために、例えば４００ｍｍ／秒、５００ｍｍ／秒、７５０ｍｍ／秒、１ｍ／秒、１．２ｍ／秒、１．５ｍ／秒、２ｍ／秒、または３．４ｍ／秒〜４ｍ／秒等の高い切断速度がしばしば所望される。レーザ出力は、レーザのバーストエネルギー×バースト繰り返し周波数（率）に等しい。一般的に、そのようなガラス材料を高い切断速度で切断するために、損傷進路は典型的には１〜２５μｍ離間され、一部の実施形態では、この間隔は好ましくは３μｍ以上（例えば３〜１２μｍ、または例えば５〜１０μｍ）である。
【００７１】
例えば、３００ｍｍ／秒の直線切断速度を達成するために、３μｍの孔のピッチは、少なくとも１００ｋＨｚのバースト繰り返し率を有するパルスバーストレーザに対応する。６００ｍｍ／秒の切断速度については、３μｍのピッチは、少なくとも２００ｋＨｚのバースト繰り返し率を有するバーストパルスレーザに対応する。２００ｋＨｚで少なくとも４０μＪ／バーストを生じ、６００ｍｍ／秒の切断速度で切断するパルスバーストレーザは、少なくとも８ワットのレーザ出力を有する必要がある。従って、より高い切断速度は、より高いレーザ出力を必要とする。
【００７２】
例えば、３μｍのピッチおよび４０μＪ／バーストでの０．４ｍ／秒の切断速度は、少なくとも５Ｗのレーザを必要とし、３μｍピッチおよび４０μＪ／バーストでの０．５ｍ／秒の切断速度は、少なくとも６Ｗのレーザを必要とする。従って、パルスバーストピコ秒レーザのレーザ出力は６Ｗ以上であるのが好ましく、少なくとも８Ｗ以上であるのがより好ましく、少なくとも１０Ｗ以上であるのが更に好ましい。例えば４μｍピッチ（欠陥線間隔、または損傷進路間隔）および１００μＪ／バーストで０．４ｍ／秒の切断速度を達成するには、少なくとも１０Ｗのレーザが必要となり、４μｍのピッチおよび１００μＪ／バーストで０．５ｍ／秒の切断速度を達成するには、少なくとも１２Ｗのレーザが必要となる。例えば、３μｍのピッチおよび４０μＪ／バーストで１ｍ／秒の切断速度を達成するには、少なくとも１３Ｗのレーザが必要となる。また、例えば、４μｍのピッチおよび４００μＪ／バーストでの１ｍ／秒の切断速度は、少なくとも１００Ｗのレーザを必要とする。損傷進路間の最適なピッチおよび正確なバーストエネルギーは、材料に依存し、経験的に決定され得る。しかし、レーザパルスエネルギーを上げる、または損傷進路をより密なピッチにすることは、必ずしも、基体材料がより良好に分離されるまたは改善されたエッジ品質を有する条件ではないことに留意すべきである。損傷進路間のピッチが密過ぎると（例えば＜０．１マイクロメートル、一部の例示的な実施形態では＜１μｍ、または一部の実施形態では＜２μｍ）、隣接した後続の損傷進路の形成を阻害することがあり、穿孔された輪郭の周囲の材料の分離をしばしば阻害し得ると共に、ガラス内における望ましくない微小クラックの増加が生じ得る。ピッチが長過ぎると（例えば＞５０μｍ、および一部のガラスでは＞２５μｍまたは＞２０μｍ）、「制御されていない微小クラック」を生じ得る。即ち、微小クラックが孔から孔へと伝搬せず、異なる経路に沿って伝搬し、ガラスに、異なる（望ましくない）方向へのクラックを生じさせる。これは、残存する微小クラックがガラスを脆弱化する傷として作用するので、最終的に、分離されたガラス部品の強度を低下させ得る。各損傷進路を形成するために用いられるバーストエネルギーが高過ぎると（例えば、＞２５００μＪ／バースト、および一部の実施形態では＞５００μＪ／バースト）、隣接する損傷進路の既に形成された微小クラックの「ヒーリング」または再溶融が生じて、ガラスの分離を阻害する。従って、バーストエネルギーは＜２５００μＪ／バースト、例えば、≦５００μＪ／バーストであるのが好ましい。また、高過ぎるバーストエネルギーを用いると、非常に大きな微小クラックの形成を生じて、分離後の部品のエッジ強度を低下させる傷を生じ得る。バーストエネルギーが低過ぎると（＜４０μＪ／バースト）、ガラス内に感知可能な損傷進路が形成されないことがあり得、よって、非常に高い分離強度となり得るか、または、穿孔された輪郭に沿った分離が全くできなくなり得る。
【００７３】
この処理によって可能になる典型的な例示的な切断速度は、例えば、０．２５ｍ／秒以上である。一部の実施形態では、切断速度は少なくとも３００ｍｍ／秒である。本明細書に記載される一部の実施形態では、切断速度は少なくとも４００ｍｍ／秒（例えば、５００ｍｍ／秒〜２０００ｍｍ／秒、またはそれ以上）である。一部の実施形態では、ピコ秒（ｐｓ）レーザは、パルスバーストを用いて、０．５μｍ〜１３μｍ（例えば０．５〜３μｍ）の周期性を有する欠陥線を生じる。一部の実施形態では、パルスレーザは１０Ｗ〜１００Ｗのレーザ出力を有し、材料および／またはレーザビームは少なくとも０．２５ｍ／秒の速度で（例えば、０．２５ｍ／秒〜０．３５ｍ／秒、または０．４ｍ／秒〜５ｍ／秒の速度で）互いに相対的に平行移動される。好ましくは、パルスレーザビームの各パルスバーストは、被加工物において測定された、被加工物の厚さの１ミリメートル当たり４０μＪ／バーストより大きい平均レーザエネルギーを有する。好ましくは、パルスレーザビームの各パルスバーストは、被加工物において測定される、被加工物の厚さの１ミリメートル当たり２５００μＪ／バースト未満、好ましくは被加工物の厚さの１ミリメートル当たり約２０００μＪ／バースト未満、および一部の実施形態では被加工物の厚さの１ミリメートル当たり１５００μＪ／バースト未満（例えば、被加工物の厚さの１ミリメートル当たり５００μＪ／バーストを超えない）平均レーザエネルギーを有する。
【００７４】
コーニング社のＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）等のガラスに相当する、アルカリ含量の低いまたはアルカリを含まないアルカリ土類ボロアルミノシリケートガラスを穿孔するには、遙かに高い（５〜１０倍高い）体積パルスエネルギー密度（μＪ／μｍ３）が必要であることを見出した。これは、例えば、少なくとも２パルス／バーストのパルスバーストレーザを用いて、（低アルカリまたは無アルカリの）アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス内における約０．０５μＪ／μｍ３以上（例えば、少なくとも０．１μＪ／μｍ３、例えば０．１〜０．５μＪ／μｍ３）の体積エネルギー密度を提供することによって達成できる。
【００７５】
従って、レーザは少なくとも２パルス／バーストのパルスバーストを発生することが好ましい。例えば、一部の実施形態では、パルスレーザは１０Ｗ〜１５０Ｗ（例えば、１０Ｗ〜１００Ｗ）の出力を有し、少なくとも２パルス／バースト（例えば、２〜２５パルス／バースト）のパルスバーストを発生する。一部の実施形態では、パルスレーザは２５Ｗ〜６０Ｗの出力を有し、少なくとも２〜２５パルス／バーストのパルスバーストを発生し、レーザバーストによって生じる隣接する欠陥線間の周期性または距離は２〜１０μｍである。一部の実施形態では、パルスレーザは１０Ｗ〜１００Ｗの出力を有し、少なくとも２パルス／バーストのパルスバーストを発生し、被加工物とレーザビームとは少なくとも０．２５ｍ／秒の速度で互いに相対的に平行移動される。一部の実施形態では、被加工物および／またはレーザビームは、少なくとも０．４ｍ／秒の速度で互いに相対的に平行移動される。
【００７６】
例えば、０．７ｍｍ厚のイオン交換されていないコーニング社の製品コード２３１９または製品コード２３２０の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスを切断するには、３〜７μｍのピッチで、約１５０〜２５０μＪ／バーストのパルスバーストエネルギー、および２〜１５の範囲のバーストパルス数、好ましくは３〜５μｍのピッチおよび２〜５のバーストパルス数（パルス数／バースト）が良好に作用できることが観察される。
【００７７】
１ｍ／秒の切断速度では、ＥａｇｌｅＸＧガラスの切断は、典型的には１５〜８４Ｗのレーザ出力の使用を必要とし、しばしば３０〜４５Ｗが十分である。一般的に、様々なガラスおよび他の透明材料にわたって、出願人は、０．２〜１ｍ／秒の切断速度を達成するには１０Ｗ〜１００Ｗのレーザ出力が好ましく、多くのガラスには２５〜６０Ｗのレーザ出力が十分（または最適）であることを見出した。０．４ｍ／秒〜５ｍ／秒の切断速度では、４０〜７５０μＪ／バーストのバーストエネルギー、２〜２５パルス／バースト（切断される材料に依存する）、および３〜１５μｍまたは３〜１０μｍの孔間分離（またはピッチ）で、レーザ出力は好ましくは１０Ｗ〜１５０Ｗであるべきである。これらの切断速度には、ピコ秒パルスバーストレーザの使用が、高い出力および必要なパルス数／バーストを生じるので好ましい。従って、一部の例示的な実施形態によれば、パルスレーザは、１０Ｗ〜１００Ｗ（例えば２５Ｗ〜６０Ｗ）の出力を生じ、少なくとも２〜２５パルス／バーストのパルスバーストを生じ、欠陥線間の距離は２〜１５μｍであり、レーザビームおよび／または被加工物は、少なくとも０．２５ｍ／秒の速度、一部の実施形態では少なくとも０．４ｍ／秒（例えば０．５ｍ／秒〜５ｍ／秒、またはそれ以上）の速度で互いに相対的に平行移動される。
【００７８】
低アルカリまたは無アルカリガラスの切断および分離
図８Ｃおよび図９に示されるように、広範囲の基体の厚さについての、直線状の切断またはより複雑な形状のガラス（例えばＥａｇｌｅＸＧ）の分離を可能にする複数の異なる条件が見出された。図８Ｃ中の画像は、０．０２４ｍｍの厚さのＥａｇｌｅＸＧガラス（上の画像）および０．１３４ｍｍの厚さのＥａｇｌｅＸＧガラス（下の画像）の切断エッジを示している。ＥａｇｌｅＸＧは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用基体として用いられるために設計されたガラス組成物であり、よって、ケイ素の熱膨張係数と適切に一致することを可能にする約３ｐｐｍ／℃の適切な熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。本レーザ処理は、類似のガラス組成物、即ち、ＥａｇｌｅＸＧと類似のＣＴＥ（例えば、２ｐｐｍ／℃〜５ｐｐｍ／℃のＣＴＥ）を有するガラス組成物、並びに、他の組成およびＣＴＥのガラスを切断および分離するためにも用いられ得る。第１の方法は、ピコ秒（パルスバースト）レーザを用いて、複数の欠陥線または孔を生成して、所望の形状に沿った断層線または欠陥線を形成し、次に、機械的分離を用いることである。欠陥線または孔の形成後、機械的分離は、折り取りプライヤを用いて手作業で、手でもしくは専用の道具を用いて部品を曲げることによって、または穿孔された断層線に沿った分離を開始および伝搬させるのに十分な張力を生じる任意の方法を用いることによって達成できる。別の方法は、ピコ秒（パルスバースト）レーザを用いて、複数の欠陥線または孔を生成して、所望の形状に沿った断層線または欠陥線を形成し、次に、好ましくはＣＯ２レーザによる熱的分離工程を行うことである。
【００７９】
分離前の欠陥線の直径または内径は、ガラス材料または被加工物内のチャネルまたは気孔の内径である。被加工物が分離された後も、例えば図８Ｃに示されているように、欠陥線は依然として目に見えるものであり得る。分離された被加工物上に見える個々の欠陥線の幅は、例えば顕微鏡を用いて測定でき、幅は、分離前の欠陥線の内径に相当し得る。例えば、欠陥線の直径が０．１マイクロメートル〜５マイクロメートルである場合には、切断後の分離された表面上の個々の欠陥線の対応する幅は、約０．１マイクロメートル〜５マイクロメートルの範囲内であり得る。
【００８０】
以下に、高々７００μｍまでの厚さの材料に、周囲の切断を設けるため、および貫通孔を生成するために必要な例示的なピコ秒レーザおよびＣＯ２レーザのパラメータを示す。表１は、様々なガラスの厚さについてのレーザパラメータのリストである。
【００８１】
【表１】
2020079196.tif 000003
【００８２】
ＥａｇｌｅＸＧガラスおよび低アルカリまたは無アルカリガラスのファミリーの類似の組成物は、「壊す」ために高いパルスエネルギーを必要とする強い分子および原子の結合に起因して、従来技術のレーザ分離手法に課題を示す。図１０は、原子の電離エネルギーを示す。Ｎａ、Ｃａ、Ｋ、および類似の元素を、典型的なアルカリガラス組成物（例えばコーニング社の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス等）で一般的に用いられているものと比較して低減すると、低電離元素が除去され、それと比例して、（透明レジームのレーザ波長によって照射された際に）電離に多光子吸収を必要とする、より多くの元素が残る。本実施形態は、材料の小さい円柱形の体積を、原子および分子の結合を切り離すのに十分なレーザエネルギーで均一に照射して、低いデブリおよび低い表面下損傷を生じる手段を提供する。
【００８３】
ディスプレイ用ガラス組成物と「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス組成物との違い
−ＥａｇｌｅＸＧガラスおよびディスプレイ用ガラス：
ｉ．    ＣＴＥがより低く、約３ｐｐｍ／℃
ｉｉ．  アルカリを含まない（または微量）
ｉｉｉ．低い熱拡散率
−Ｃｏｒｉｎｇ「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスおよび他のイオン交換可能なガラス：
ｉ．    ＣＴＥは一般的に約７〜９ｐｐｍ／℃
ｉｉ．  組成物中にナトリウムのような高いアルカリ含有量（イオン交換が可能）
ｉｉｉ．より高い熱拡散率
ＴＦＴ用ガラス組成物の低い熱膨張および低い熱拡散率は、そのようなガラスを非透明レジーム（例えば、１０．６マイクロメートルのＣＯ２）のレーザのみを用いて切断する場合に、熱によるクラックの伝搬のための応力を生じて管理する必要性に起因する、難しい熱管理問題を生じる。例えば、ＴＦＴ用ガラスは１０．６マイクロメートルの波長に対して透明ではなく、そのようなレーザのエネルギーは、ガラスの高いところにある層によって吸収される（ガラス内部の下方にはあまり届かない）。しかし、穿孔線を生成することで、クラックの開始、伝搬、および方向づけに必要なレーザエネルギーの量が低減され、それによって熱管理問題が簡単になり、ピコ秒パルスレーザを用いてガラスが穿孔された後に、１０．６マイクロメートルのＣＯ２レーザ等のＩＲレーザを用いてガラスを加熱することで、欠陥線間において、速く、効率的で、制御されたクラックの伝搬が有利に生じ、従って、速く、効率的なアルカリ土類ボロアルミノシリケートガラスの切断を行うことができることを見出した。
【００８４】
従って、本明細書に記載される方法は、板またはシート状の任意の形状の非アルカリガラスを、（「延伸工程」と称する連続フュージョンガラス製造プロセスで必要なように）連続的に切断する効果的な手段を提供する。（例えば、コーニング社のＷｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラスの）小さい厚さ（約１００〜２００マイクロメートル、または１００〜１５０マイクロメートル）のピコ秒レーザによる穿孔を、例えば、２００〜３００ｍｍ／秒の速度で、１マイクロメートル〜２０マイクロメートルのパルス間隔で実演した（より高い速度も可能である）。
【００８５】
延伸工程におけるガラスの切断
連続フュージョンガラス製造プロセスでは、機械的罫書きおよび折り取りが従来のガラス切断手法である。このプロセスは速く、直線の切断については１ｍ／秒を達成するが、ガラス形状の輪郭を切断する場合には、そのような用途については、遅い速度、ガラスエッジの欠け、切断エッジの高い粗さ等によって非常に困難になるので、非常に制限される。これらの用途は、表面下損傷（ＳＳＤ）を低減するために、複数の研削および研磨工程並びに洗浄工程を必要とし、これは、低い収率に起因するより高い資本要求およびより高いコストによってプロセスのコストを増加させるのみならず、単純に、技術的な要求を満たすことができない。
【００８６】
ディスプレイ用ガラス組成物を切断するために、二酸化炭素（ＣＯ２）レーザによる罫書き、および折り取りの手法が試行されてきた。この技術は、機械的にクラックを開始させ、次に、ＣＯ２レーザによって熱的にクラックの伝搬を生じさせることに依拠している。ほとんどの場合、精密な熱源として、１０．６マイクロメートルの波長のＣＯ２レーザ放射が用いられ、次に、冷却材を噴射して熱衝撃を生じて、直線に沿ってクラックを伝搬させる。この手法の困難な問題は、特に輪郭の周囲におけるクラックの方向および伝搬速度の制御である。機械的またはＣＯ２レーザによる罫書きおよび折り取りの技術による直線の切断は、一部の用途では良好に働くが、非常に精密で、クリーンで、柔軟な（即ち、直線に沿った切断だけではない）ガラス切断の解決法が必要である。
【００８７】
機械的およびＣＯ２に基づく罫書きの困難な問題の一例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラスのフュージョンドロープロセスである。ＬＣＤフュージョンドロープロセスにおいては、高い延伸タワーから発する連続した帯状の薄い平坦なガラスが形成される。この薄いガラスは、ほとんどの場合、０．０５０ｍｍ〜２ｍｍの厚さおよび２４インチ〜１５０インチの幅（６０．９６ｃｍ〜３８１ｃｍの幅）に形成される。この帯状のガラスは、ガラス窓の罫書きまたは切断と類似した機械的な罫書きホイールによって罫書きされる。次に、この罫書きされたガラスは、延伸タワーの最下部において、機械的に曲げられて帯状ガラスから折り取られ、例えば、２４インチ〜１５０インチの幅（約６１ｃｍ〜３８１ｃｍの幅）×２４インチ〜１５０インチの高さ（即ち、約６１ｃｍ〜３８１ｃｍの高さ）のシートが設けられる。ガラスのシートは、その最も外側の端部を、ローラによって機械的に把持されて引っ張られるので、そのようなシートは、シートの左右の側に非常に粗くて厚い部分を有し、これらの部分は「ビード」または「エッジビード」と称される。機械的罫書きは、ガラスシートの厚いビードを有する部分では行われずに、ガラスシートの高品質領域内のみにおいて行われ得る。ロボットがガラスのシートを把持して、曲げ、罫書きされたシートを帯状のガラスから折り取る。この折り取り動作が、帯状ガラスから上に延伸タワー内へと伝わる高い振幅の震動を生じ、これにより、最終的なシートに平坦度のばらつきが生じる。また、振動は延伸工程の上へと伝搬する微小クラックを生じさせ得るので、連続シート形成プロセスの「境界」、即ち大きな断絶も生じる。また、ガラスの機械的な罫書きおよび折り取りは、非常に小さくて軽く、空気によって運ばれて付近の表面に付着し得るガラス片も生じ得る。これらのガラス片は、時に、１０〜２００マイクロメートルのサイズおよび３〜２０マイクロメートルの厚さであり得る。機械的罫書きによって生じるこれらのガラス片は、延伸タワーの上へと流れて、シートの表面に付着する。「貝殻状の」ガラス片と称されるこれらの粒子の一部は、非常に平坦な面を有するため、他のガラス表面にぴったり付着し得ると共に、帯状ガラスの表面に永久的に付着し得る。機械的罫書きによって生じたそのような付着したガラス片は、そのような汚染は洗い落とすのが非常に困難であり、ＬＣＤおよびＴＦＴの用途で必要なガラス上のコーティングおよびパターニングを乱すので、ガラスシートの不合格部分を生じる。
【００８８】
延伸後、このガラスシートは帯状領域から二次的な切断領域へと移動され、そこで、ガラスシートはしばしば、垂直ビード罫書き機と称される別の機械上に配置され、ガラスのビードを有する部分、即ち非高品質領域が機械的に罫書きされ、次に、元のシートからビード部が機械的に折り取られる。ここでも、小さな貝殻状のガラス片がシートから飛んで欠陥領域に付着して、ガラスの不合格部分を生じ得る。
【００８９】
次に、一部の場合においては、全てのシートがクレート内に梱包され、仕上げが行われる場所へと出荷される。ここでも、貝殻状のガラス片がガラスのエッジから表面へと移動して、ガラスの不合格部分を生じ得る。このガラスのクレートが荷降ろしされて仕上げラインに配置され、そこで、シートは機械的にまたはＣＯ２によって罫書きされ、機械的に折り取られて、僅かに小さいガラスのシートになる。このライン外での罫書き処理は、延伸工程における罫書き処理よりも遙かに精密である。ここでも、更なる貝殻状のガラス片がガラス表面へと飛んで、これらのガラスシートの不合格部分を生じる。
【００９０】
次に、そのようなシートは、薄いガラスシートを最終的な長さおよび幅に粗削りおよび精密削りするエッジグラインダまで移動され、所望のエッジ外形または斜角を生じるために用いられ得る。次に、シートは、４つのコーナー部を削る別のグラインダまで移動される。次に、シートはライン上の洗浄機まで移動され、表面から大半のゆるく付着した粒子がクリーニングされるが、貝殻状の粒子はクリーニングされない。
【００９１】
従来の機械的罫書きおよび折り取り方法とは対照的に、本明細書において開示されるレーザによるガラス切断技術は、薄いガラス等のガラスを、非常に正確に、非常に速く、所定の輪郭に沿って、大量のまたはかなりの量のガラス片を生じることなく、切断できるのが有利である。また、ガラスを非常に高速（例えば、１〜２メートル／秒）で穿孔できる。テストケースでは、ガラスのエッジ上にガラス片は観察されなかった。本レーザ処理は、大きいガラスのシートから、携帯電話サイズ（７０ｍｍ×１５０ｍｍ）の形状のような小さいガラス物品を穿孔および分離できる。この薄いガラスの穿孔および分離処理により、４００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）および＜６０マイクロメートルの表面下微小クラックを有するエッジが残る。このエッジ品質は、研削されたガラスシートの品質に近い。この能力を前提として、薄いガラスシートを製造するフュージョンドロープロセスにおいて、熱いガラスをレーザ切断できる。従って、本明細書に記載される技術の実施形態は、収率の向上、粒子の発生の低減または解消、および、ガラスを延伸ライン（または所望であれば、その直後の仕上げライン）において最終的な形状に切断可能にすることによるコストの改善を提供するという長所を有する。
【００９２】
図１１は、連続フュージョンガラス製造プロセスのための既存のガラス切断手法を示す。既存のプロセスにおいて、ガラスシート１１６４は延伸タワー１１６２から流れ落ちる。ガラスシート１１６４のシェーディングが濃いほど高い温度を示す。例えばフュージョンドロー装置上でガラスのシートが形成される際、高温の柔らかいガラスシートは、ローラ等の把持機構によって引っ張られ、これは、ガラスシートの２つの外側エッジに跡を形成する。跡がつけられたエッジは「ビード」と称され、これらのエッジはガラスシートの全長にわたって延びる。これらのビードを有する領域は、ガラスシートの中心部分と比較して、しばしば歪められて、平坦ではないので、ビード（またはビードを有する領域）は、ガラスが最終的なデバイスの製造において用いられる前に除去される。延伸の動き１１６５によって示されるように、ガラスシートは、ローラホイールを用いて下方に延伸され、これにより、ガラスシート１１６４のエッジに沿ってガラスビード１１６６が生じる。罫書き線１１６８に沿って機械的またはＣＯ２レーザによる罫書きが施され、ガラスシート１１６４からの罫書きされたシート１１７０の折り取りを容易にする。
【００９３】
本明細書に記載される方法は、製造ライン上および製造ライン外の両方におけるガラス切断の必要性に対する、ディスプレイ用ガラス組成物のガラス切断の解決法を提供する。製造ライン上では、これらの方法は、特に、ガラスの形成温度からの冷却が始まる延伸最下部（Bottom of the Draw：BOD）として知られる領域において、延伸工程から来るガラスシートの切断およびビード除去の両方に適用できる。例えばフュージョンドロー装置上でガラスのシートが形成される際、高温の柔らかいガラスシートは、ローラ等の把持機構によって引っ張られ、これは、ガラスシートの２つの外側エッジに跡を形成する。跡がつけられたエッジは「ビード」と称され、これらのエッジはガラスシートの全長にわたって延びる。これらのビードを有する領域は、ガラスシートの中心部分と比較して、しばしば歪められて、平坦ではないので、ビード（またはビードを有する領域）は、ガラスが最終的なデバイスの製造において用いられる前に除去される。本明細書に記載される方法は、ガラスシートの厚さ全体を通る本体全体（全厚さ）の穿孔を生じ得るガラス切断の解決法を提供する。一続きの全厚さの穿孔は、断層線に沿ったシート分離の際に、ガラスシートに非常に精密で制御可能な切断を形成することができる断層線を形成し得る。
【００９４】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、本明細書に記載される方法に従った、図２〜図６に関して本明細書に記載したもののようなレーザ光学系を用いた、延伸工程におけるレーザガラス切断の２通りの方法を示す。レーザ切断処理１２００Ａによれば、延伸タワー１１６２によって形成されたガラスシート１１６４に、一続きの欠陥線で構成されるレーザ切断線１１６８’が施される。処理１２００Ａでは、レーザ（図示せず）は、ガラスシート１１６４の全厚さを通して切断するよう構成されている。レーザ切断線１１６８’は、延伸工程において新たに形成されたガラスシート１１６４の全幅を横断して延び、帯状ガラスを振動させることなく、またはガラス片もしくは粒子を生じることなく、ビード１１６６を切断することを含む。
【００９５】
図１２Ｂは、延伸工程におけるレーザガラス切断の別の方法１２００Ｂを示しており、ここでは、レーザを用いて、ガラスシートの高品質領域を通して切断し、大きな長方形のガラスシート１１７０’を除去する。廃棄ガラス１１７２は、延伸領域の最下部１１７２においてガラスシートから除去される。他の実施形態においては、除去されるガラスシート１１７０’は必ずしも長方形ではないことを認識されたい。ガラスシート１１７０’は、正方形、円形、または他の任意の必要な形状を有し得る。
【００９６】
図１３は、延伸工程におけるレーザガラス切断の更に別の方法を示す。図１３では、延伸経路内の比較的高い位置において、ガラスビード１１６６に隣接して垂直なレーザ切断線１１６８’が施される。次に、延伸経路内の比較的低い位置において、水平なレーザ切断線１１６８’が施され、ガラスシート１１７０’が延伸工程から切断および除去される。
【００９７】
図１４は、延伸工程におけるレーザガラス切断の更に別の方法を示す。図１４では、延伸工程において、ガラスシート１１６４の全幅にわたって水平なレーザ切断線１１６８’が施され、レーザ切断されたシート１１７０’が延伸工程から除去される。これに続き、切断されたシート１１７０’に垂直なレーザ切断線１１６８が施され、延伸工程の最下部において切断されたシートからビードが除去される。
【００９８】
図１５は、延伸工程から離れたシート１１７０’から、トリミングされたガラスまたは廃棄ガラス１１７２を除去するための、本明細書に記載されるレーザ方法の使用を示す。仕上げ領域において、レーザ切断されたガラスシート１１７０’から、廃棄ガラス１１７２の水平および垂直な部分を除去するために、水平および垂直なレーザ切断線１１６８’が施される。
【００９９】
本明細書に開示されるレーザガラス処理技術は、薄いガラスを非常に正確に、非常に速く、ガラス片を生じずに切断できる。このレーザに基づく技術は、非常に小さい孔（例えば直径が＜１マイクロメートル）を短いピッチ間隔（例えば１マイクロメートル）でガラスに穿孔できる。また、本明細書に開示される方法を用いて、非常に高速（例えば、１〜２メートル／秒）でガラスを穿孔できる。ガラスのエッジ上にガラス片は見られなかった。大きなガラスシートから、例えば携帯電話用（例えば、７０ｍｍ×１５０ｍｍ）の小さいガラス物品を穿孔して除去できる。この薄いガラスの穿孔および分離処理により、４００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）および＜６０マイクロメートルの表面下微小クラックまたは微小クラックを有するエッジが残る。このエッジ品質は、研削されたガラスシートの品質に近い。これらの能力を前提に、レーザに基づく処理を用いて、薄いガラスシートを製造するフュージョンドロープロセスにおいて、熱いガラスをレーザ切断できる。
【０１００】
一部の用途、特に、高い応力を有するガラスシートまたは積層されたガラスシートを用いた用途では、ガラスの応力も特に関心事である。そのような状況下で、従来の方法を用いてシートを切断することは、かなりの困難を示す。例えば、フュージョンドロープロセスにおけるＬＣＤガラスシートの延伸中に、かなりの量の応力が生じる。シートとビードとの界面における応力は、シートとビードとの厚さの差およびそれに伴う異なる冷却速度によって、ガラスの冷却中に更に大きくなる。フュージョンドローされた積層シートの場合には、応力レベルはかなり大きくなり得るものであり（＞３００ＭＰａ）、隣接するシート層間の粘度およびＣＴＥの差によって、外側の層に非常に高い圧縮応力が生じる。この高い圧縮応力の層の特性は、積層ガラスシートのガラス強度を大きく向上させ得る。しかし、このガラスシートを従来の方法で切断するのは、高い応力レベルを有するシートにおいては困難であり得る。
【０１０１】
当該技術分野で理解されているように、フュージョンドロープロセスで製造されたＬＣＤガラスシートは、ガラスがその軟化点より高い温度から、歪み点より遙かに低い温度まで冷却される際に生じた高い応力を有する。また、応力は、ガラスビード界面においては、厚さおよび熱質量の差に起因して、かなり高い。積層ガラスシートの場合には、応力は遙かに高く（＞３００ＭＰａ）、複数のガラス層のＣＴＥおよび粘度の不一致が、強化ガラスの用途に必要な高い圧縮応力を生じ得る。これらの高い応力レベルが、ガラスの歪み点（＜３００℃）より遙かに低い温度におけるガラスシートの切断を非常に困難にする。
【０１０２】
ガラスシートの厚さを単一ショットで貫通することを伴うレーザ技術を用いた、シートを切断してシートからビードを分離するための複数の方法および異なる実施形態が開示される。本明細書において開示される方法は、延伸工程におけるシートのレーザに基づく切断およびビードの分離を可能にして、フュージョンドロープロセスの製造効率を改善する。更に、一部の実施形態では、単一層のシートおよび積層シートを（ガラスのアニール点に近い）高い温度で切断でき、生じる応力を遙かに小さくできる。高温のシートを切断し、次に、所定の温度プロファイルを通してシートを後処理する能力は、より低いガラスの圧縮を有するシート、より低い残存応力、分離仕上げ工程のコストをなくす可能性、より高い歪み点のガラスを処理する能力、および、ガラスがアニール温度により長く留まることに起因する製造スループットの向上にも対応できる。
【０１０３】
図１６は、（切断される）ガラスシートの部分１１７０’を、そのアニール点に近い温度に保持するよう設計された多段式の炉１６７１を用いた処理の一例を示す。延伸工程の下部において、（切断される）ガラスシート１１７０’は、ガラスのアニール温度前後に保たれた炉１６７１ａに導入される。アニール点に近い高温における、より低い応力レベルは、シートの切断を助ける。シート１１６４は、まず、ガラスに複数の欠陥線を生じるために、レーザビームの水平な平行移動１６７６が行われる延伸工程において、レーザビーム１６７４によって水平に切断される。
【０１０４】
次に、ガラスシート１１７０’は、同じくガラスのアニール温度に保たれた炉１６７１ｂへと平行移動される。ガラスシート１１７０’に、ビード１１６６に隣接したレーザ罫書きを行うために、垂直な平行移動１６７４を行うよう構成されたレーザビーム１６７４を用いて、ガラスビード１１６６が分離される。この水平および垂直方向の切断工程は、ガラスを延伸工程から分離し、必要であれば切断されたガラスシート１１７０’からガラスビードを分離するために、レーザによって損傷された輪郭に沿って引張り応力または曲げ応力を加えることを含み得る。この応力は、例えばロボットを用いて加えられ得る。
【０１０５】
ガラスビードの除去に続き、切断されたガラスシート１１７０’は第３の炉１６７１ｃへと平行移動され、そこで、ガラス板１１７０’の切断されたエッジに熱を送るために熱源１６８０の垂直な平行移動１６８２が行われる。垂直な切断エッジを平滑化して丸みをつけるために熱が加えられると共に、図１６には図示しないが、板１１７０’の水平な切断エッジにも、平滑化して丸みをつけるために熱が加えられ得る。熱源は、ガスの炎、ＣＯ２レーザ等を含み得る。
【０１０６】
ガラスシート１１６４は、異なる材料特性（例えばＣＴＥ等）を各々が有する複数の層で構成された積層シートであり得る。そのような積層シートは、各アイソパイプが積層体の異なる層のガラスを設けるために用いられるダブルアイソパイプ延伸タワーを用いて形成され得る。積層体のガラス層間のＣＴＥの差は、ガラスシートが、軟化点より高い温度から、歪み点より遙かに低い温度まで冷却する際に、かなりの量の応力を生じる。例えば、積層体の全厚さに対する内側の層の厚さの比率が０．８〜１の範囲内であるとき、内側の層と表面の層との間に６０×１０−７／℃より大きいＣＴＥの差を有することにより、積層シートの表面に、４００ＭＰａより大きい圧縮応力が生じ得る（例えば、Tandonらの米国特許出願第２０１１０３１８５５５号明細書を参照（その全体を参照して本明細書に組み込む））。
【０１０７】
ガラスシート１１６４が積層体である場合には、炉１６７１ａおよび１６７１ｂは、積層体を、積層体の２つの層のアニール温度の間の温度に保持するよう構成され得る。高い表面圧縮応力が必要な用途（高強度の用途の積層ガラス）では、アニール温度において時間を設けることで、応力の大きさが低減され、レーザビーム１６７４を用いた切断が容易になる。これらの場合には、切断後の冷却においてガラスをクエンチすることにより、仕上げられたガラスシート内における依然として高い応力を達成できる。
【０１０８】
図１７は、シート１１７０’を、徐々に温度が低くなる段階１７７１ａ、１７７１ｂ、および１７７１ｃを有する多段式の炉１７７１を通して物理的に横断させることにより、シート１１７０’がガラスの歪み点より遙かに低い温度まで冷却される処理を示す。一続きの炉は、残存応力、形成後の圧縮を最小化し、ガラスシートの属性を改善し、ガラスの特性を調整するために、所定の温度プロファイルを適用する。なお、他の実施形態においては、時間と共に変化する温度プロファイルを有する単段式の炉を用いることにより、類似の制御された冷却プロファイルが達成されることを理解されたい。
【０１０９】
他の実施形態では、延伸工程内のガラスに、ガラスのアニール点より高い温度において、欠陥線間が特定の距離だけ分離されたレーザ穿孔が行われる。これは、この延伸の場所におけるガラス強度に対する大きな影響は無い。しかし、これは、（例えば、積層ガラスに関して）延伸工程の下流の位置においてＣＴＥ応力が生じた際の、ガラスシートの自発的な分離、または弱い外部摂動による分離を生じ得る。自発的な分離、または弱い外部摂動による分離は、ガラスビードの除去およびガラスの回収には有用であり得る。
【０１１０】
また、高温でシートを切断してから、所定の温度プロファイルを通してシートを後処理する能力は、より低いガラスの圧縮およびより低い残存応力を有するシートを可能にする。そのような能力は、分離仕上げ工程のコストをなくすことができ、より高い歪み点でのガラスの処理を可能にし、ガラスがアニール温度により長く留まることにより製造スループットを高める。
【０１１１】
全厚さの切断に沿ったガラスの分離は、２つの欠陥線間のピッチによって制御される。多くのディスプレイ用ガラス組成物を切断するための典型的な例示的なピッチは、約１〜５マイクロメートル（例えば、２〜５マイクロメートル）である。しかし、高々８マイクロメートルまで（５〜８マイクロメートル）のピッチでも、良好な品質の切断を提供することが示された。また、ピッチを制御する能力は、切断速度（これは、レーザパルス周波数またはバースト繰り返し率、バーストモード内のパルス数、並びに利用可能な１パルスおよび／または１バースト毎の平均エネルギーによっても影響される）を決定するので、重要である。
【０１１２】
穿孔された欠陥線の孔の周囲の微小クラックは、隣の最も近い孔に向かって配向され、これは、１つの孔から隣の最も近い孔への切断方向へのクラックの伝搬が、切断線に沿った微小クラックによって更に強化されるという意味で、ガラスの切断を補助する。そのような場合には、ガラスの完全な分離のために、孔または欠陥線間のピッチがより大きい（例えば３〜５０マイクロメートル、例えば３〜２０マイクロメートル）ことが好ましい。或いは、微小クラックが形成されない、または隣接する欠陥線に向かって配向されない幾つかのガラスのタイプにおいては、ガラスの完全な分離のために、孔（または欠陥線）間のピッチはより小さい（０．１〜３マイクロメートル、例えば、１〜３マイクロメートル）ことが好ましい。
【０１１３】
連続フュージョンガラス製造プロセス、および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のディスプレイの用途は、ガラスを特定の形状、寸法に切断し、特定のエッジ仕上げを有することを必要とする。例えば、ディスプレイ用ガラスシートを、顧客に送る前に、角の丸いエッジを有するよう仕上げることが業界標準である。これは、そのような仕上げを施されていないガラスエッジは輸送中にしばしば破損するので、信頼性の理由から好ましい。本明細書に記載される方法は、ディスプレイ用ガラスシートを切断して、エッジの外形、面取りを有するよう仕上げることを可能にし、これによって輸送中の高い信頼性も提供され、コストがかかる機械的研削および研磨処理を必要としない。そのようなエッジは、高い信頼性の業界標準を達成するために、多くとも、精密タッチポリッシュのみを必要とし得る。
【０１１４】
最後に、本明細書に記載される方法は、フュージョン法によって製造される０．０２５ｍｍ以下から数ミリメートルの厚さまでの様々な厚さのＴＦＴ用ガラス組成物のガラスシート、または積み重ねられたガラスシートを完全に分離／切断できる。ＴＦＴ用ガラス組成物等の被加工物は、例えば約０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さを有し得る。例えば図２〜図６に記載されている装置によって生じるレーザビーム焦線は、必要に応じて、被加工物の全厚さを通って延びる欠陥線を形成するために、被加工物の厚さの範囲をカバーする範囲内の長さを有し得る。
【０１１５】
本願は、高められたレーザ処理能力およびコストの節約、並びに、それに従ってより低コストの製造に繋がり得る以下の利益を提供する。本実施形態において、切断処理は以下を提供する。
【０１１６】
低減されたレーザ出力で切断された部品の完全な分離：本開示の実施形態は、例えばフュージョン法によって製造される０．０２５ｍｍ以下から数ミリメートルの厚さまでの様々な厚さのＴＦＴ用ガラス組成物のガラスシート、または積み重ねられたガラスシートを完全に分離／切断できる。
【０１１７】
低減された表面下欠陥：超短パルスレーザと材料との相互作用により、熱的相互作用はほとんどなく、従って、望ましくない応力および微小クラックを生じ得る熱の影響を受けたゾーンが最小限になる。更に、レーザビームをガラス上に集光する光学系は、部品の表面に、典型的には直径が２〜５マイクロメートルの欠陥線を生成する。分離後の表面下欠陥は、１００マイクロメートル未満、例えば＜７５マイクロメートル、＜５０マイクロメートル、＜３０マイクロメートル、または２０マイクロメートル以下である。強度は、欠陥の数と、サイズおよび深さに関するそれらの統計的な分布とによって支配されるので、これは、部品のエッジ強度に対する大きな影響を有する。これらの数値が高いほど、部品のエッジは脆弱になる。本明細書によって開示される実施形態によって可能になる処理では、切断されたままのエッジの表面下損傷は２０マイクロメートル以下であった。
【０１１８】
任意の切断処理によって生じ、切断面に対しておよそ垂直に配向される表面下損傷、または小さい微小クラックおよび材料変性は、ガラスまたは他の脆弱な材料のエッジ強度についての関心事である。表面下損傷の深さは、切断面を見るために、数ｎｍの光学解像力を有する共焦点顕微鏡を用いて測定できる。表面反射は無視し、材料内の下方へと、輝線として現れるクラックを探し出す。次に、顕微鏡の焦点を、「スパーク」が生じなくなるまで、即ち、散乱の特徴が観察されなくなるまで、材料内へと進め、一定の間隔で画像を収集する。次に、それらの画像を手作業で処理して、クラックを探し、ガラスの深さにわたってクラックをトレースすることにより、表面下損傷の最大深さ（典型的にはマイクロメートル（μｍ）単位で測定される）を得る。典型的には無数の微小クラックが存在するので、典型的には最大の微小クラックのみが測定される。この処理を切断エッジの約５箇所について繰り返すのが典型的である。微小クラックは切断面に対しておよそ垂直であるが、この方法では、切断面に対してまっすぐに垂直なクラックは検出されない場合がある。
【０１１９】
処理のクリーンさ：本明細書に記載される方法は、ＥａｇｌｅＸＧ、ＣｏｒｎｉｎｇＬｏｔｕｓ等のＴＦＴ用ガラス組成物のクリーン且つ制御された分離および／または切断を可能にする。従来の溶発または熱的レーザ処理は、微小クラックおよび基体を複数の小片にする断片化を生じる熱の影響を受けたゾーンをトリガする傾向があるので、それらを用いるのは非常に難しい。本開示の方法の、レーザパルスの特性および生じる材料との相互作用は、それらが非常に短い時間スケールで生じると共に、レーザ放射に対する基体材料の透明性が、生じる熱的効果を最小限にするので、これらの問題の全てが回避される。欠陥線が基体内に生成されるので、切断工程中のデブリおよび粒子状物質の存在が実質的に解消される。生成された欠陥線から生じた粒子が存在する場合には、それらは部品が分離されるまで十分に内包される。本明細書に記載されるレーザに基づく方法によって切断および分離された表面上の粒子は、約３マイクロメートル未満の平均直径を有し得る。
【０１２０】
異なるサイズの複雑な外形および形状の切断
本レーザ処理方法は、他の競合技術の限界であった、多くの形および形状に沿ったガラス、サファイア、並びに他の基体およびガラス被加工物の切断／分離を可能にする。本方法を用いれば、ＴＦＴ用ガラス組成物内において、狭い半径（例えば、＜２ｍｍ）も切断され得るので、曲線のエッジが可能になると共に、本方法を用いれば、（例えば携帯電話用途のスピーカー／マイクで必要な）例えば、約５ｍｍ未満の小さい孔およびスロットの生成も可能になる。また、欠陥線は、任意のクラックの伝搬の位置を強く制御するので、この方法は、切断の空間的位置に対する高い制御を与え、数百マイクロメートルほどの小さい構造および特徴の切断および分離も可能にする。
【０１２１】
処理工程の削減
供給されるガラスパネルから、ガラス板を最終的なサイズおよび形状に作り上げるための処理は、パネルの切断、サイズに合わせた切断、仕上げおよびエッジ成形、部品の目標の厚さへの薄化、およびＴＦＴ用ガラス組成物の研磨を包含する幾つかの工程を含む。これらの工程のいずれかを削減することで、処理時間および資本経費に関する製造コストが改善される。本方法は、例えば以下によって工程数を低減し得る。
・デブリおよびエッジ欠陥の発生の低減―洗浄および乾燥ステーションがなくなる可能性。
・サンプルを最終的なサイズ、形状、および厚さに直接切断する―仕上げラインの必要性をなくす。
・延伸工程においてガラスを直接切断する―仕上げラインの必要性をなくす。
【０１２２】
本明細書において引用された全ての特許、公開出願、および参考文献の関連する教示を参照して、その全体を組み込む。
【０１２３】
本明細書に複数の例示的な実施形態を記載したが、当業者には、添付の特許請求の範囲に包含される範囲から逸脱することなく、形状および詳細に様々な変更が行われ得ることが理解されよう。
【０１２４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１２５】
実施形態１
アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物をレーザ処理する方法であって、
ビーム伝搬方向に沿って配向され、前記アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物内へと向けられたレーザビーム焦線に、パルスレーザビームを集光する工程であって、前記レーザビーム焦線が前記材料内において誘起吸収を生じ、該誘起吸収が、前記被加工物内において前記レーザビーム焦線に沿って欠陥線を生成する、工程と、
前記アルカリ土類ボロアルミノシリケート被加工物および前記レーザビームを輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動することにより、レーザが、前記被加工物内において前記輪郭に沿って、隣接する欠陥線間の周期性が０．１マイクロメートル〜２０マイクロメートルである複数の欠陥線を生成する工程と
を含む方法。
【０１２６】
実施形態２
実施形態１記載の方法によって調製されたガラス物品。
【０１２７】
実施形態３
前記輪郭に沿って前記被加工物を分離する工程を更に含む、実施形態１または２記載の方法または物品。
【０１２８】
実施形態４
前記輪郭に沿って前記被加工物を分離する工程が、熱応力によって生じる前記輪郭に沿った前記被加工物の分離を容易にするために、前記輪郭に沿ってまたは前記輪郭付近において二酸化炭素（ＣＯ２）レーザビームを前記被加工物内へと向けることを含む、実施形態１〜３のいずれか記載の方法または物品。
【０１２９】
実施形態５
前記被加工物が、積み重ねられた複数のディスプレイ用ガラス複合基体を含む、実施形態１〜４のいずれか記載の方法または物品。
【０１３０】
実施形態６
前記パルスレーザが、１０Ｗ〜１５０Ｗのレーザ出力を有し、少なくとも２パルス／パルスバーストのパルスバーストを生じる、実施形態１〜５のいずれか記載の方法または物品。
【０１３１】
実施形態７
前記パルスレーザビームのバースト繰り返し率が約１ｋＨｚ〜約４ＭＨｚの範囲内である、実施形態１〜６のいずれか記載の方法または物品。
【０１３２】
実施形態８
前記パルスレーザビームの各パルスが、前記被加工物において測定された、該被加工物の厚さ１ｍｍ当たり４０μＪより大きい平均レーザバーストエネルギーを有する、実施形態１〜７のいずれか記載の方法または物品。
【０１３３】
実施形態９
前記パルスレーザビームが、前記被加工物がその波長において略透明であるよう選択された波長を有する、実施形態１〜８のいずれか記載の方法または物品。
【０１３４】
実施形態１０
前記レーザビーム焦線が、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内の長さを有する、実施形態１〜９のいずれか記載の方法または物品。
【０１３５】
実施形態１１
前記レーザビーム焦線が、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲内の平均スポット径を有する、実施形態１〜１０のいずれか記載の方法または物品。
【０１３６】
実施形態１２
前記誘起吸収が、前記被加工物内において、約１００マイクロメートル以下の深さまでの表面下損傷を生じる、実施形態１〜１１のいずれか記載の方法または物品。
【０１３７】
実施形態１３
レーザが前記被加工物内において前記輪郭に沿って複数の前記欠陥線を形成する前記工程が、分離された表面を形成するために前記輪郭によって定められる表面に沿って前記被加工物を分離することを容易にし、前記誘起吸収が、切断および分離されたエッジの約０．５マイクロメートル以下のＲａ表面粗さを生じる、実施形態１〜１２のいずれか記載の方法または物品。
【０１３８】
実施形態１４
前記被加工物が約０．０１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内の厚さを有する、実施形態１〜１３のいずれか記載の方法または物品。
【０１３９】
実施形態１５
前記アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合被加工物がガラスシートの形態であり、前記パルスレーザビームを集光する前記工程と、前記被加工物および前記レーザビームを前記輪郭に沿って互いに対して相対的に平行移動する前記工程とが、前記ガラスシートが製造ライン上の延伸工程にある状態で行われる、実施形態１〜１４のいずれか記載の方法または物品。
【０１４０】
実施形態１６
集光する前記工程および平行移動する前記工程が、前記ガラスシートが該ガラスシートのアニール温度の前後の温度にある状態で行われる、実施形態１５記載の方法または物品。
【０１４１】
実施形態１７
前記ガラスシートが、少なくとも２つのそれぞれ異なるアニール温度を有する少なくとも２つの層を含み、集光する前記工程および平行移動する前記工程が、前記ガラスシートが前記少なくとも２つのそれぞれ異なるアニール温度の間の温度にある状態で行われる、実施形態１５または１６記載の方法または物品。
【０１４２】
実施形態１８
前記ガラスシートが、少なくとも２つの層を含み、集光する前記工程および平行移動する前記工程が、前記ガラスシートが該ガラスシートのアニール温度より高い温度にある状態で行われる、実施形態１５〜１７のいずれか記載の方法または物品。
【０１４３】
実施形態１９
前記延伸工程からの前記ガラスシートの前記輪郭に沿った分離を容易にするために、前記輪郭の領域内の前記ガラスシートに熱源、引張応力、または曲げ応力のうち少なくとも１つを適用する工程を更に含む、実施形態１５〜１８のいずれか記載の方法または物品。
【０１４４】
実施形態２０
アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス複合体を含むガラス物品において、少なくとも１つのエッジを含み、該少なくとも１つのエッジが、少なくとも２５０マイクロメートル延びる複数の欠陥線であって、各欠陥線が約５マイクロメートル以下の直径を有する複数の欠陥線を有する、ガラス物品。
【０１４５】
実施形態２１
隣接する欠陥線の間隔が０．１マイクロメートル〜２０マイクロメートルである、実施形態２０記載のガラス物品。
【０１４６】
実施形態２２
前記少なくとも１つのエッジが、約０．５マイクロメートル以下のＲａ表面粗さを有する分離されたエッジである、実施形態２０〜２１記載のガラス物品。
【０１４７】
実施形態２３
前記エッジが、約１００マイクロメートル以下の深さまでの表面下損傷を有する、実施形態２０〜２２記載のガラス物品。
【０１４８】
実施形態２４
約１０マイクロメートル〜約５ｍｍの厚さを有する、実施形態２０〜２３記載のガラス物品。
【０１４９】
実施形態２５
前記パルスレーザが、２５Ｗ〜６０Ｗのレーザ出力を有し、少なくとも２〜２５パルス／バーストのパルスバーストを生じ、前記欠陥線間の周期性が２〜１０マイクロメートルであり、前記被加工物または前記レーザビームが少なくとも０．２５ｍ／秒の速度で互いに対して相対的に平行移動される、実施形態１〜２２記載の方法。
【符号の説明】
【０１５０】
１  基体
２  パルスレーザビーム
２ｂ  レーザビーム焦線
２ｃ  誘起吸収の部分
３  レーザ
６  光学アセンブリ
１１０  断層線
１２０  欠陥線
１３０  材料、被加工物
１４０  超短パルスレーザ
【図１Ａ】
2020079196.tif 000004
【図１Ｂ】
2020079196.tif 000005
【図１Ｃ】
2020079196.tif 000006
【図２Ａ】
2020079196.tif 000007
【図２Ｂ】
2020079196.tif 000008
【図３Ａ】
2020079196.tif 000009
【図３Ｂ−１】
2020079196.tif 000010
【図３Ｂ−２】
2020079196.tif 000011
【図３Ｂ−３】
2020079196.tif 000012
【図３Ｂ−４】
2020079196.tif 000013
【図４】
2020079196.tif 000014
【図５Ａ】
2020079196.tif 000015
【図５Ｂ】
2020079196.tif 000016
【図６】
2020079196.tif 000017
【図７】
2020079196.tif 000018
【図８Ａ】
2020079196.tif 000019
【図８Ｂ】
2020079196.tif 000020
【図８Ｃ】
2020079196.tif 000021
【図９】
2020079196.tif 000022
【図１０】
2020079196.tif 000023
【図１１】
2020079196.tif 000024
【図１２】
2020079196.tif 000025
【図１３】
2020079196.tif 000026
【図１４】
2020079196.tif 000027
【図１５】
2020079196.tif 000028
【図１６】
2020079196.tif 000029
【図１７】
2020079196.tif 000030