(57)【要約】【課題】  強化ガラス板を容易に刳り貫いて孔部を形成可能な強化ガラス板加工方法を提供する。【解決手段】  刳り貫きの対象となる加工領域１０の外形を規定するように環状に延びる第１の加工予定ライン５１を強化ガラス板１に設定する。次いで、その第１の加工予定ライン５１に沿ってレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を相対的に移動させることにより、第１の加工予定ライン５１に沿って強化ガラス板１の内部に第１の改質領域７１を形成する。その後、その第１の改質領域７１（第１の加工予定ライン５１）によって規定された（囲われた）加工領域１０に対して、ドライアイスペレットＢを吹き付ける。これにより、強化ガラス板１から加工領域１０を容易に刳り貫いて孔部を形成することができる。【選択図】図１４
2014189478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面を有する強化ガラス板から加工領域を刳り貫くことにより前記強化ガラス板に孔部を形成するための強化ガラス板加工方法であって、
前記表面及び前記裏面に交差する所定の方向からみて前記加工領域の外形を規定するように環状に延在する第１の加工予定ラインを前記強化ガラス板に設定する第１の工程と、
前記強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で前記第１の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、前記第１の加工予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に第１の改質領域を形成する第２の工程と、
前記第２の工程の後に、所定の冷媒を固化してなる冷媒粒子を前記加工領域に吹き付ける第３の工程と、
を備えることを特徴とする強化ガラス板加工方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、前記所定の方向からみて前記第１の加工予定ラインよりも前記加工領域の内側において環状に延在する第２の加工予定ラインを前記強化ガラス板に設定する第４の工程と、前記第１の加工予定ラインから前記第２の加工予定ラインに至るように直線状に延在する複数の第３の加工予定ラインを前記強化ガラス板に設定する第５の工程と、をさらに含み、
前記第２の工程は、前記強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で前記第２の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、前記第２の加工予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に第２の改質領域を形成する第６の工程と、前記強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で前記第３の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、前記第３の加工予定ラインに沿って前記強化ガラス板の内部に第３の改質領域を形成する第７の工程と、をさらに含み、
前記第３の工程においては、前記第２の加工予定ラインによって外形が規定される前記加工領域の内側部分に対して前記冷媒粒子を吹き付ける、
ことを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス板加工方法。
【請求項３】
前記第４の工程においては、前記第２の加工予定ラインとして、環状に延在する第４の加工予定ラインと、前記第４の加工予定ラインよりも前記強化ガラス板の前記表面側且つ前記加工領域の内側において環状に延在する第５の加工予定ラインと、を設定し、
前記第６の工程においては、前記第４及び第５の加工予定ラインのそれぞれに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、前記第２の改質領域として、前記第４の加工予定ラインに沿った第４の改質領域及び前記第５の加工予定ラインに沿った第５の改質領域を形成し、
前記第３の工程においては、前記強化ガラス板の前記表面側から前記加工領域の内側部分に対して前記冷媒粒子を吹き付ける、
ことを特徴とする請求項２に記載の強化ガラス板加工方法。
【請求項４】
前記第６の工程においては、前記第４の加工予定ラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより前記第４の改質領域を形成した後に、前記第５の加工予定ラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより前記第５の改質領域を形成する、ことを特徴とする請求項３に記載の強化ガラス板加工方法。
【請求項５】
前記第３の工程においては、前記第２の加工予定ラインに沿って前記冷媒粒子を吹き付ける、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の強化ガラス板加工方法。
【請求項６】
前記冷媒粒子は、二酸化炭素を固化してなるドライアイスペレットである、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の強化ガラス板加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス板を刳り貫くことにより強化ガラス板に孔部を形成するための強化ガラス板加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、透明材料の切断加工方法が記載されている。この切断加工方法においては、透明材料のワークとして、立方体状の合成石英ガラスを使用する。そして、この切断加工方法においては、ワークの内部にエキシマレーザビームの焦点を合わせ、そのエキシマレーザビームの焦点の位置を、ワークを回転させながらワーク底面から引き上げる。これにより、エキシマレーザビームの照射に応じてワーク内部に発生する微細なクラックを連続させ、円筒形の孔部をワークに形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１１１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現在、強化ガラス板を刳り貫くことにより、強化ガラス板に孔部を形成する加工が望まれている。強化ガラス板は、引張応力層と、その引張応力層の両側に形成された圧縮応力層とを有しているガラス板である。このような強化ガラス板に対しては、上述したような特許文献１に記載の方法を適用しても、その一部分を刳り貫いて孔部を形成することが困難である。
【０００５】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、強化ガラス板を容易に刳り貫いて孔部を形成可能な強化ガラス板加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、強化ガラス板における刳り貫きの対象となる加工領域の外形に沿うように、レーザ光の照射によって強化ガラス板の内部に改質領域を形成したうえで、その加工領域に対して所定の冷媒を固化してなる冷媒粒子を吹き付ければ、強化ガラス板からその加工領域を刳り貫く（切除する）ことができることを見出した。これは、冷媒粒子の衝突による衝撃と、冷媒粒子の冷却効果によるサーマルショックとの両方の影響により、改質領域から生じた亀裂が強化ガラス板の表面及び裏面に伸展することが一因であると考えられる。本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明に係る強化ガラス板加工方法は、表面及び裏面を有する強化ガラス板から加工領域を刳り貫くことにより強化ガラス板に孔部を形成するための強化ガラス板加工方法であって、表面及び裏面に交差する所定の方向からみて加工領域の外形を規定するように環状に延在する第１の加工予定ラインを強化ガラス板に設定する第１の工程と、強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で第１の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、第１の加工予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に第１の改質領域を形成する第２の工程と、第２の工程の後に、所定の冷媒を固化してなる冷媒粒子を加工領域に吹き付ける第３の工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この強化ガラス板加工方法においては、まず、刳り貫きの対象となる加工領域の外形を規定するように環状に延びる第１の加工予定ラインを強化ガラス板に設定する。次いで、その第１の加工予定ラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、第１の加工予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に第１の改質領域を形成する。そして、その第１の改質領域（第１の加工予定ライン）によって規定された（囲われた）加工領域に対して、所定の冷媒を固化してなる冷媒粒子を吹き付ける。このため、この強化ガラス板加工方法によれば、強化ガラス板から加工領域を容易に刳り貫いて孔部を形成することができる。
【０００９】
本発明に係る強化ガラス板加工方法においては、第１の工程は、所定の方向からみて第１の加工予定ラインよりも加工領域の内側において環状に延在する第２の加工予定ラインを強化ガラス板に設定する第４の工程と、第１の加工予定ラインから第２の加工予定ラインに至るように直線状に延在する複数の第３の加工予定ラインを強化ガラス板に設定する第５の工程と、をさらに含み、第２の工程は、強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で第２の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、第２の加工予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に第２の改質領域を形成する第６の工程と、強化ガラス板の内部にレーザ光の集光点を合わせた状態で第３の加工予定ラインに沿って該集光点を相対的に移動させることにより、第３の加工予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に第３の改質領域を形成する第７の工程と、をさらに含み、第３の工程においては、第２の加工予定ラインによって外形が規定される加工領域の内側部分に対して冷媒粒子を吹き付けることができる。この場合には、第２の改質領域（第２の加工予定ライン）によって規定される（囲われる）加工領域の内側部分を、容易に選択的に刳り貫くことが可能となる。
【００１０】
本発明に係る強化ガラス板加工方法においては、第４の工程において、第２の加工予定ラインとして、環状に延在する第４の加工予定ラインと、第４の加工予定ラインよりも強化ガラス板の表面側且つ加工領域の内側において環状に延在する第５の加工予定ラインと、を設定し、第６の工程において、第４及び第５の加工予定ラインのそれぞれに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより、第２の改質領域として、第４の加工予定ラインに沿った第４の改質領域及び第５の加工予定ラインに沿った第５の改質領域を形成し、第３の工程においては、強化ガラス板の表面側から加工領域の内側部分に対して冷媒粒子を吹き付けることができる。この場合には、第２の改質領域としての第４及び第５の改質領域（第２の加工予定ラインとしての第４及び第５の加工予定ライン）によって、冷媒粒子が吹き付けられる加工領域の内側部分が、強化ガラス板の表面に向けて縮小するテーパ状に規定されることとなる。このため、その内側部分に対して表面側から冷媒粒子を吹き付けることにより、その内側部分を容易且つ迅速に刳り貫くことが可能となる。
【００１１】
本発明に係る強化ガラス板加工方法においては、第６の工程において、第４の加工予定ラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより第４の改質領域を形成した後に、第５の加工予定ラインに沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させることにより第５の改質領域を形成することができる。この場合、環状の第４の加工予定ラインに沿って環状の第４の改質領域が形成された後に、第４の加工予定ラインよりも表面側且つ内側に位置する環状の第５の加工予定ラインに沿って環状の第５の改質領域が形成される。このように第４及び第５の改質領域をこの順序で形成すると、例えば、所定の方向からみたときに互いに重なるように環状の第４及び第５の改質領域を形成する場合に比べて、第４の改質領域から生じる亀裂が環状の第４の加工予定ラインから外側に伸展したり、第５の改質領域から生じる亀裂が環状の第５の加工予定ラインから外側に伸展したりするのを抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る強化ガラス板加工方法においては、第３の工程において、第２の加工予定ラインに沿って前記冷媒粒子を吹き付けることができる。この場合には、少ない冷媒粒子で加工領域の内側部分を刳り貫くことが可能となる。
【００１３】
本発明に係る強化ガラス板加工方法においては、冷媒粒子は、二酸化炭素を固化してなるドライアイスペレットであるものとすることができる。この場合には、ドライアイスが昇華する際の膨張エネルギーにより洗浄効果が得られる。また、第３の工程がドライプロセスとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、強化ガラス板を容易に刳り貫いて孔部を形成可能な強化ガラス板加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。
【図３】図２の加工対象物のII−II線に沿っての断面図である。
【図４】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。
【図７】本実施形態に係る強化ガラス板加工方法における加工対象物である強化ガラス板を示す図である。
【図８】図７に示された加工領域の拡大図である。
【図９】第１の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。
【図１０】第１の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。
【図１１】第２の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。
【図１２】第２の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。
【図１３】第３の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。
【図１４】強化ガラス板から内側部分を刳り貫く工程を示す図である。
【図１５】孔部が形成された強化ガラス板を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る強化ガラス板加工方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る強化ガラス板加工方法は、加工予定ラインに沿って強化ガラス板にレーザ光を照射することにより、加工予定ラインに沿って強化ガラス板の内部に切断の起点となる改質領域を形成する。そこで、加工対象物の材料を強化ガラスに限定せずに、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１８】
図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するめの集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の駆動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
【００１９】
このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン（加工予定ライン）５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。
【００２０】
加工対象物１としては、種々の材料（例えば、ガラス、半導体材料、圧電材料等）からなる板状の部材（例えば、基板、ウエハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態において、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対移動させる。これにより、図４〜図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
【００２１】
なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は、列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面４、若しくは外周面）に露出していてもよい。
【００２２】
ちなみに、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面４側に進行する。
【００２３】
ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理特性が周囲と異なる状態になった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
【００２４】
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらに、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との境界に亀裂（割れ、マイクロクラック等）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、例えばシリコン、ガラス、ＬｉＴａＯ３又はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる基板やウエハ、又はそのような基板やウエハを含むものが挙げられる。
【００２５】
また、本実施形態においては、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット、若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。
【００２６】
この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することが好ましい。
【００２７】
引き続いて、本発明の一実施形態に係る強化ガラス板加工方法について説明する。図７は、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法における加工対象物である強化ガラス板を示す図である。特に、図７の（ａ）は、強化ガラス板の平面図であり、図７の（ｂ）は図７の（ａ）のVII−VII線に沿っての断面図である。図７に示されるように、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、まず、加工対象物である強化ガラス板１を用意する。強化ガラス板１は、その厚さを規定する表面３及び裏面４を有する略正方形の板状の部材である。強化ガラス板１は、引張応力層と、その引張応力層の両側に形成された圧縮応力層とを有するガラス板である。
【００２８】
強化ガラス板１は、通常のガラス（フロートガラス）板を溶融塩に浸漬させ、イオン交換によってそのガラス板の表面層に圧縮応力層を形成したり（イオン交換法）、通常のガラス板を加熱した後、そのガラス板の表面に空気を吹き付けるなどしてガラス板を急冷させたり（風冷強化法）することにより製造される。強化ガラス板１においては、その厚さ方向が、引張応力層及び圧縮応力層の配列方向と一致している。なお、強化ガラス板１の厚さは例えば０．７ｍｍ程度である。
【００２９】
本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、このように構成される強化ガラス板１から所望の加工領域を刳り貫く（切除する）ことにより、強化ガラス板１に孔部を形成する。そのために、まず、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、強化ガラス板１に複数の加工予定ラインを設定する。より具体的には、まず、第１の加工予定ライン５１を設定する（第１の工程）。第１の加工予定ライン５１は、強化ガラス板１の表面３及び裏面４に交差する所定の方向（強化ガラス板１の厚さ方向）からみて、刳り貫きの対象となる加工領域１０の外形を規定するように略矩形環状に設定される。
【００３０】
つまり、第１の加工予定ライン５１は、略矩形板状の加工領域１０の外形に沿って環状に設定される。第１の加工予定ライン５１は、互いに略平行な一対の直線部分５１ａと、互いに略平行な一対の直線部分５１ｂとを有している。直線部分５１ａと直線部分１ｂとは、互いに略直交する方向に沿って延びている。また、第１の加工予定ライン５１は、直線部分５１ａと直線部分５１ｂとを、その端部において互いに接続する４つの曲線部分５１ｃを有している。曲線部分５１ｃは、加工領域１０（強化ガラス板１）の外側に向かって凸となるように湾曲している。
【００３１】
続いて、第２の加工予定ライン５２を設定する（第４の工程）。第２の加工予定ライン５２は、強化ガラス板１の厚さ方向からみて、第１の加工予定ライン５１よりも加工領域１０（強化ガラス板１）の内側において略円環状に設定される。したがって、第２の加工予定ライン５２によって、加工領域１０の内側部分１１が規定される。また、第２の加工予定ライン５２と第１の加工予定ライン５１との間の部分として、第２の加工予定ライン５２と第１の加工予定ライン５１とによって加工領域１０の環状の外側部分１２が規定される。
【００３２】
図８は、図７に示された加工領域の拡大図である。特に、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のVIII−VIII線に沿っての断面図である。図８に示されるように、この工程においては、複数（ここでは２つ）の第２の加工予定ライン５２を設定する。より具体的には、この工程においては、第２の加工予定ライン５２として、第４の加工予定ライン５４と第５の加工予定ライン５５とを設定する。第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５は、強化ガラス板１の内部に設定される。第４の加工予定ライン５４は、略円環状に延在している。第５の加工予定ライン５５は、第４の加工予定ライン５４よりも強化ガラス板１の表面３側であり、且つ、強化ガラス板１の厚さ方向からみて第４の加工予定ライン５４よりも加工領域１０の内側に位置している。第５の加工予定ライン５５は、第４の加工予定ライン５４と略同心の円環状に延在している。
【００３３】
したがって、内側部分１１は、第４の加工予定ライン５４と第５の加工予定ライン５５とによって、裏面４から表面３に向けて縮径するようなテーパを有する円錐台形状に規定される。第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５を含む内側部分１１の側面１１ｓ（すなわち、第４の加工予定ライン５４と第５の加工予定ライン５５とを最短で結ぶ直線）と強化ガラス板１の厚さ方向との成す角（内側部分１１のテーパ角度）θは、例えば５°程度とすることができる。
【００３４】
続いて、図７に示されるように、複数（ここでは８つ）の第３の加工予定ライン５３を設定する（第５の工程）。第３の加工予定ライン５３は、それぞれ、第１の加工予定ライン５１から第２の加工予定ライン５２に至るように直線状に延在している。特に、第３の加工予定ライン５３は、第２の加工予定ライン５２から第１の加工予定ライン５１に向けて略放射状に設定される。したがって、加工領域１０の外側部分１２は、これらの第３の加工予定ライン５３によって、内側部分１１の外周に沿って配列された複数（ここでは８つ）の部分に区画される。なお、以上の第１〜５の加工予定ライン５１〜５５は、どのような順序で設定してもよい。
【００３５】
続く工程では、以上のように設定した加工予定ライン５１〜５５に沿ってレーザ光を照射することにより、強化ガラス板１の内部に加工予定ライン５１〜５５に沿った改質領域を形成する。図９及び図１０は、第１の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。特に、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）のIX−IX線に沿っての断面図である。図９及び図１０に示されるように、まず、第１の加工予定ライン５１に沿ってレーザ光Ｌ１を照射することにより、第１の加工予定ライン５１に沿った第１の改質領域７１を形成する（第２の工程）。
【００３６】
より具体的には、まず、図９に示されるように、加工領域１０の外側から第１の加工予定ライン５１の直線部分５１ａに進入するように、レーザ光Ｌ１の集光点位置（レーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１が合わせられる位置）ＣＰ１を相対的に移動させて、直線部分５１ａの一端を始点ＳＰ１としてレーザ光Ｌ１の照射を開始する。このとき、強化ガラス板１の裏面４をレーザ光入射面として強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１が位置させられている。なお、強化ガラス板１の表面３をレーザ光入射面としてもよい。
【００３７】
そして、その状態において、図１０の（ａ）に示されるように、第１の加工予定ライン５１に沿って強化ガラス板１にレーザ光Ｌ１を照射する。すなわち、強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ１の集光点Ｐ１を合わせた状態において、第１の加工予定ライン５１に沿って集光点Ｐ１を相対的に移動（スキャン）させる。その後、図１０の（ｂ）に示されるように、直線部分５１ａの一端を終点ＥＰ１として、レーザ光Ｌ１の照射を終了する。これにより、強化ガラス板１の内部に第１の加工予定ライン５１に沿った第１の改質領域７１が形成される。なお、この工程においては、強化ガラス板１の厚さ方向における位置を違えながら複数列の第１の改質領域７１を形成してもよい。
【００３８】
続いて、第２の加工予定ライン５２に沿ってレーザ光Ｌ２を照射することにより、第２の加工予定ライン５２に沿った第２の改質領域７２を形成する（第６の工程）。図１１及び図１２は、第２の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。特に、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）のXI−XI線に沿った断面図であり、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）のXII−XII線に沿っての断面図である。
【００３９】
図１１及び図１２に示されるように、ここでは、第２の加工予定ライン５２としての第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５のそれぞれに沿って強化ガラス板１にレーザ光Ｌ２を照射することにより、第２の改質領域７２として、第４の加工予定ライン５４に沿った第４の改質領域７４と、第５の加工予定ライン５５に沿った第５の改質領域７５とを形成する。より具体的には、まず、レーザ光Ｌ２の集光点位置ＣＰ２を相対的に移動させて、第４の加工予定ライン５４の一端を始点ＳＰ２としてレーザ光Ｌ２の照射を開始する。
【００４０】
このとき、強化ガラス板１の裏面４をレーザ光入射面として強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２が位置させられている。そして、その状態において、第４の加工予定ライン５４に沿って強化ガラス板１にレーザ光Ｌ２を照射する。すなわち、強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を合わせた状態において、第４の加工予定ライン５４（第２の加工予定ライン５２）に沿って集光点Ｐ２を相対的に移動（スキャン）させる。その後、第４の加工予定ライン５４の一端を終点ＥＰ２として、レーザ光Ｌ２の照射を終了する。これにより、強化ガラス板１の内部に第４の加工予定ライン５４に沿った第４の改質領域７４が形成される。
【００４１】
続いて、レーザ光Ｌ２の集光点位置ＣＰ２を相対的に移動させて、第５の加工予定ライン５５の一端を始点ＳＰ２としてレーザ光Ｌ２の照射を開始する。このとき、強化ガラス板１の裏面４をレーザ光入射面として強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２が位置させられている。そして、その状態において、第５の加工予定ライン５５に沿って強化ガラス板１にレーザ光Ｌ２を照射する。すなわち、強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を合わせた状態において、第５の加工予定ライン５５（第２の加工予定ライン５２）に沿って集光点Ｐ２を相対的に移動（スキャン）させる。その後、第５の加工予定ライン５５の一端を終点ＥＰ２として、レーザ光Ｌ２の照射を終了する。これにより、強化ガラス板１の内部に第５の加工予定ライン５５に沿った第５の改質領域７５が形成される。
【００４２】
ここでは、第５の加工予定ライン５５が、第４の加工予定ライン５４よりも強化ガラス板１の表面３側であり、且つ、強化ガラス板１の厚さ方向からみて第４の加工予定ライン５４よりも加工領域１０の内側に設定されている。したがって、この工程では、まず、相対的に強化ガラス板１の裏面４側且つ外側に第４の改質領域７４を形成し、次いで、相対的に強化ガラス板１の表面３側且つ内側に第５の改質領域７５を形成することとなる。なお、この工程においては、強化ガラス板１の厚さ方向における位置、及び、厚さ方向に交差する方向における位置を違えつつ、第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５を含む３列以上の第２の改質領域７２を形成してもよい。
【００４３】
続いて、第３の加工予定ライン５３のそれぞれに沿ってレーザ光Ｌ３を照射することにより、第３の加工予定ライン５３に沿った第３の改質領域７３を形成する（第７の工程）。図１３は、第３の加工予定ラインに沿って改質領域を形成する工程を示す図である。図１３に示されるように、ここでは、レーザ光Ｌ３の集光点位置ＣＰ３を相対的に移動させて、一の第３の加工予定ライン５３の一端を始点ＳＰ３としてレーザ光Ｌ３の照射を開始する。
【００４４】
このとき、強化ガラス板１の裏面４をレーザ光入射面として強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ３の集光点が位置させられている。そして、その状態において、一の第３の加工予定ライン５３に沿って強化ガラス板１にレーザ光Ｌ３を照射する。すなわち、強化ガラス板１の内部にレーザ光Ｌ３の集光点を合わせた状態で一の第３の加工予定ライン５３に沿って集光点を相対的に移動（スキャン）させる。その後、その第３の加工予定ライン５３に内側部分１１を介して対向する別の第３の加工予定ライン５３の他端を終点ＥＰ３として、レーザ光Ｌ３の照射を終了する。これにより、強化ガラス板１の内部に第３の加工予定ライン５３のそれぞれに沿った第３の改質領域７３が形成される。
【００４５】
なお、レーザ光Ｌ３の照射は、一の第３の加工予定ライン５３の一端の始点ＳＰ３から開始すると共に、その第３の加工予定ライン５３の他端と第２の加工予定ライン５２との交点で一旦停止し、その第３の加工予定ライン５３と内側部分１１を介して対向する別の第３の加工予定ライン５３の一端と第２の加工予定ライン５２の交点において再開することができる。また、この工程においては、強化ガラス板１の表面３をレーザ光入射面としてもよい。さらに、この工程においては、強化ガラス板１の厚さ方向における位置を違えながら、１つの第３の加工予定ライン５３に沿って複数列の第３の改質領域７３を形成してもよい。
【００４６】
以上により、図１３の（ｂ）に示されるように、強化ガラス板１の内部に加工予定ライン５１〜５５に沿った改質領域７１〜７５が形成される。なお、改質領域７１〜７５の形成順序は、上述したとおりでなくてもよい。また、改質領域７１〜７５から生じる亀裂は、強化ガラス板１の表面３及び裏面４に達していなくてもよいし、表面３及び／又は裏面４に達していてもよいが、ここでは、表面３及び裏面４に達していないものとする。
【００４７】
続く工程においては、強化ガラス板１に対してドライアイスブラスト処理を行うことにより、強化ガラス板１から内側部分１１を刳り貫く（切除する）（第３の工程）。図１４は、強化ガラス板から内側部分を刳り貫く工程を示す図である。ここでのドライアイスブラスト処理とは、二酸化炭素（冷媒）を固化してなるドライアイスペレット（冷媒粒子）を圧縮空気と共に所望の箇所に吹き付ける処理である。図１４の（ａ）に示されるように、まず、強化ガラス板１を所定の作業チャンバー内に配置した後に、強化ガラス板１の表面３側に、ドライアイスペレットＢを噴出するノズルＣを配置する。
【００４８】
そして、強化ガラス板１の加工領域１０における内側部分１１に対して、強化ガラス板１の表面３側から強化ガラス板１の厚さ方向に沿って、選択的に、ノズルＣから噴出されたドライアイスペレットＢを吹きつける。これにより、図１４の（ｃ）に示されるように、強化ガラス板１から内側部分１１が刳り貫かれて（切除されて）強化ガラス板１に孔部Ｈ１が形成される。これは、内側部分１１に対してドライアイスペレットＢを吹き付けることにより、ドライアイスペレットＢ及び圧縮空気が衝突する衝撃と、ドライアイスペレットＢの冷却効果によるサーマルショックとが同時に内側部分１１に印加されること等に起因して、第２の改質領域７２（第４の改質領域７４及び第５の改質領域７５）から生じる亀裂（例えばマイクロクラック）Ｄが、強化ガラス板１の表面３及び裏面４に至るように伸展することが一因であると考えられる。
【００４９】
なお、厚さ約０．７ｍｍの強化ガラス板１に対して、内側部分１１のテーパ角度θが５°程度となるように、以下の条件によって、第２の改質領域７２として第４の改質領域７４及び第５の改質領域７５を含む５列の改質領域ＳＤ１〜ＳＤ５を形成した場合、約３秒のドライアイスブラスト処理によって強化ガラス板１から内側部分１１を刳り貫く（切除）することができた。なお、以下の条件における形成位置は、強化ガラス板１の表面３を基準とした強化ガラス板１の厚さ方向における位置である。また、出力は、レーザ光Ｌ２の出力である。さらに、加工速度は、レーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２の強化ガラス板１に対する相対速度である。
【００５０】
改質領域ＳＤ１：形成位置３３０μｍ，出力０．４５Ｗ，加工速度５００ｍｍ／ｓ
改質領域ＳＤ２：形成位置２８０μｍ，出力０．４５Ｗ，加工速度５００ｍｍ／ｓ
改質領域ＳＤ３：形成位置２３０μｍ，出力０．４５Ｗ，加工速度５００ｍｍ／ｓ
改質領域ＳＤ４：形成位置１８０μｍ，出力０．４５Ｗ，加工速度５００ｍｍ／ｓ
改質領域ＳＤ４：形成位置１３０μｍ，出力０．４５Ｗ，加工速度５００ｍｍ／ｓ
【００５１】
なお、ドライアイスブラスト処理のための装置としては、例えば、株式会社協同インターナショナル製ドライアイス（ＣＯ２）洗浄機（商品名「スーパーブラストＤＳＣ−Ｉ」）等を用いることができる。また、ここでのドライアイスブラスト処理の条件は、例えば、ブラストの流量を３．６ｍ３／ｍｉｎとし、ドライアイスペレットの粒径を０．３ｍｍとすることができる。
【００５２】
図１５の（ａ）に示されるように、以上のようにして強化ガラス板１から加工領域１０の内側部分１１を刳り貫いた（切除した）後には、任意の方法によって加工領域１０の外側部分１２に応力を加え、図１５の（ｂ）に示されるように加工領域１０の外側部分１２を切除する。これにより、加工領域１０の全体が強化ガラス板１から刳り貫かれて強化ガラス板１に加工領域１０に応じた孔部Ｈ２が形成される。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、まず、刳り貫きの対象となる加工領域１０の内側部分１１の外形を規定するように環状に延びる第２の加工予定ライン５２を強化ガラス板１に設定する。次いで、その第２の加工予定ライン５２に沿ってレーザ光Ｌ２の集光点Ｐ２を相対的に移動させることにより、第２の加工予定ライン５２に沿って強化ガラス板１の内部に第２の改質領域７２を形成する。そして、その第２の改質領域７２（第２の加工予定ライン５２）によって規定された（囲われた）加工領域１０の内側部分１１に対して、ドライアイスペレットＢを吹き付ける。これにより、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法によれば、強化ガラス板１から加工領域１０を容易に刳り貫いて孔部を形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、加工領域１０の内側部分１１が、第２の加工予定ライン５２（第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５）によって、強化ガラス板１の裏面から表面に向けて縮径するようなテーパ状に規定されている。そして、それらの第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５に沿って第４の改質領域７４及び第５の改質領域７５を形成した後に、強化ガラス板１の表面３側からドライアイスペレットＢを吹き付ける。このため、内側部分１１を容易且つ迅速に刳り貫くことができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、強化ガラス板１に対して、刳り貫きの対象となる加工領域１０を規定する第１の加工予定ライン５１に加え、その内側において環状に延びて内側部分１１を規定する第２の加工予定ライン５２と、第１の加工予定ライン５１を第２の加工予定ライン５２とを互いに接続するように直線状に延びる複数の第３の加工予定ライン５３とを設定する。そして、それらの加工予定ライン５１〜５３に沿ってレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を照射して改質領域７１〜７３を形成する。このようなパターンで改質領域を形成すれば、先に内側部分１１のみを選択的に刳り貫くことが可能になり、結果的に、加工領域１０の全体の刳り貫きがより容易となる。
【００５６】
また、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、第４の加工予定ライン５４に沿って第４の改質領域７４を形成した後に、第４の加工予定ライン５４よりも表面３側且つ内側に位置する第５の加工予定ライン５５に沿って第５の改質領域７５を形成する。このように第４の改質領域７４及び第５の改質領域７５をこの順序で形成すると、例えば、強化ガラス板１の厚さ方向からみたときに互いに重なるように第４の改質領域７４及び第５の改質領域７５を形成する場合に比べて、第４の改質領域７４から生じる亀裂が環状の第４の加工予定ライン５４から外側に伸展したり、第５の改質領域７５から生じる亀裂が環状の第５の加工予定ライン５５から外側に伸展したりすることを抑制できる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、強化ガラス板１から内側部分１１を刳り貫く際に、ドライアイスペレットＢを用いたドライアイスブラスト処理を行う。このため、ドライアイスが昇華する際の膨張エネルギーにより洗浄効果が得られるうえに、その工程がドライプロセスとなる。
【００５８】
以上の実施形態は、本発明に係る強化ガラス板加工方法の一実施形態を示した説明したものである。したがって、本発明に係る強化ガラス板加工方法は、上述したものに限定されない。本発明に係る強化ガラス板加工方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更したものとすることができる。
【００５９】
例えば、上記実施形態に係る強化ガラス板加工方法においては、加工領域１０の内側部分１１がテーパを有する円錐台状に規定されるように第２の加工予定ライン５２（第４の加工予定ライン５４及び第５の加工予定ライン５５）を設定し、その第２の加工予定ライン５２に沿って第２の改質領域７２を形成したが、内側部分１１がテーパを有しない円柱状に規定されるように第２の加工予定ライン５２を設定して第２の改質領域７２を形成してもよい。この場合には、内側部分１１に対してドライアイスブラスト処理を施してから内側部分１１が刳り貫かれるまでの時間を相対的に長くすることができる。
【００６０】
例えば、上述した条件によって、内側部分１１を円柱状に規定する第２の加工予定ライン５２に沿って改質領域ＳＤ１〜ＳＤ５を形成した場合には、ドライアイスブラスト処理を施してから２００秒程度で内側部分１１が刳り貫かれた。
【００６１】
また、加工予定ラインの設定及び改質領域の形成の態様は、上述したものに限定されない。例えば、強化ガラス板１の厚さ方向からみた第１の加工予定ライン５１〜第２の加工予定ライン５２（すなわち第１の改質領域７１〜第３の改質領域７３）の形状は、所望する加工の態様（形成したい孔部の形状や寸法等）に応じて任意に設定することができる。第１の加工予定ライン５１及び第２の加工予定ライン５２の一方のみを設定したうえで、第１の改質領域７１及び第２の改質領域７２の一方のみを形成してもよい。
【００６２】
また、ドライアイスブラスト処理は、内側部分１１のみならず加工領域１０の全体に施してもよいし、内側部分１１と外側部分１２との境界部分に沿って（すなわち、第２の加工予定ライン５２に沿って）施してもよい。
【００６３】
さらに、強化ガラス板１から内側部分１１を刳り貫く工程においては、ドライアイスペレットＢに限らず、内側部分１１に対して衝撃と冷却によるサーマルショックとを与えられる任意の冷媒を固化してなる冷媒粒子を用いることができる。例えば、冷媒粒子として、水等を固化してなる氷等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…強化ガラス板、３…表面、４…裏面、１０…加工領域、１１…内側部分、５１…第１の加工予定ライン、５２…第２の加工予定ライン、５３…第３の加工予定ライン、５４…第４の加工予定ライン、５５…第５の加工予定ライン、７１…第１の改質領域、７２…第２の改質領域、７３…第３の改質領域、７４…第４の改質領域、７５…第５の改質領域、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レーザ光、Ｂ…ドライアイスペレット（冷媒）、Ｈ２…孔部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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