(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に１ショットで照射してピッチｐで加工痕を形成した後、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／２だけ直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて次順のショットでレーザ光を前記ガラス基板に照射することにより、距離ｐあたり２個の加工痕を等間隔で形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とするガラス基板のレーザ加工装置。
【請求項２】
波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に照射して第１ショットのピッチｐの加工痕を形成し、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させてレーザ光を前記ガラス基板に照射して第２ショットのピッチｐの加工痕を従前のショットの加工痕の中間の位置に形成し、以後、同様にして、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させてレーザ光を従前のショットの加工痕の中間の位置に照射する工程を繰り返すことにより、距離ｐあたり複数個の加工痕を形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とするガラス基板のレーザ加工装置。
【請求項３】
波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、ｎを整数として前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に照射した後、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／ｎだけ相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて次順のレーザ光の照射を行い、更に前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／ｎだけ相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて更に次順のレーザ光の照射を行うという工程を繰り返すことにより、距離ｐあたりｎ個の加工痕を等間隔で形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とするガラス基板のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記ガラス基板は、表面強化ガラス基板であり、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズによるレーザ光の焦点位置を、前記表面強化ガラス基板の厚さ方向の内部であって、前記表面強化ガラス基板の表面強化層よりも深い位置に設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス基板のレーザ加工装置。
【請求項５】
最初のレーザ光のショットは、波長が２６６ｎｍのパルスレーザ光を使用し、次順のレーザ光のショットは、波長が３５５ｎｍのパルスレーザ光を使用し、その焦点位置を、最初のショットのレーザ光の方が浅く、次順のショットのレーザ光の方が深くなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス基板のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面強化ガラス基板をダイシングするのに好適のガラス基板のレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルの製造に際し、ガラス基板上に露光及び現像を繰り返して、所定の画素及び回路からなるパターンを形成する。この場合に、１枚のガラス基板に対し、複数枚のパネル分のパターンを同時に形成し、その後、ガラス基板を分割することにより、個々のパネルを製造している。従来、このガラス基板の分割は、切断予定線を回転刃で線状に研削する機械的なダイシング加工により行っている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この機械的ダイシング加工においては、ダイシングブレードを低速度で切断予定線に沿って移動させる必要があり、１個のガラス基板当たりの処理時間が長くかかり、製造タクトが悪いという問題点がある。また、ダイシング工程の途中でガラス基板が割れやすく、歩留が低いと共に、回転刃による切削に際し、切削屑が発生するという問題点もある。特に、表面強化ガラスの場合は、上記問題点が更に著しくなる。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス基板の分割のための処理時間を短縮することができ、ゴミの発生が防止されたガラス基板のレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るガラス基板のレーザ加工装置は、波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に１ショットで照射してピッチｐで加工痕を形成した後、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／２だけ直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて次順のショットでレーザ光を前記ガラス基板に照射することにより、距離ｐあたり２個の加工痕を等間隔で形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る他のガラス基板のレーザ加工装置は、波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に照射して第１ショットのピッチｐの加工痕を形成し、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させてレーザ光を前記ガラス基板に照射して第２ショットのピッチｐの加工痕を従前のショットの加工痕の中間の位置に形成し、以後、同様にして、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させてレーザ光を従前のショットの加工痕の中間の位置に照射する工程を繰り返すことにより、距離ｐあたり複数個の加工痕を形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る更に他のガラス基板のレーザ加工装置は、波長が２５０〜４００ｎｍのパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、複数個のマイクロレンズが所定のピッチｐで一列又は円周上に配列され切断対象のガラス基板に対向するように設置されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを前記マイクロレンズの配列方向に前記ガラス基板に対して相対的に移動させる駆動装置と、前記レーザ光源及び駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、ｎを整数として前記マイクロレンズアレイによりレーザ光を前記ガラス基板に照射した後、前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／ｎだけ相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて次順のレーザ光の照射を行い、更に前記マイクロレンズアレイを前記ガラス基板に対して前記マイクロレンズの配列方向にｐ／ｎだけ相対的に直線移動させるか又は前記円の中心の周りに回転させて更に次順のレーザ光の照射を行うという工程を繰り返すことにより、距離ｐあたりｎ個の加工痕を等間隔で形成するものであり、
前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く設定することを特徴とする。
【０００９】
上述のガラス基板のレーザ加工装置において、前記マイクロレンズアレイは、前記レーザ光の焦点位置を、前記ガラス基板の厚さ方向の内部とすると共に、焦点深度を前記ガラス基板の厚さよりも短く、好ましくは前記ガラス基板の厚さの１／１００以下に設定することが好ましい。これにより、ガラス基板の内部にレーザ光の照射による加工痕を形成することができる。このため、レーザビームの照射により表面に割れが発生することが確実に防止される。
【００１０】
また、本発明のガラス基板のレーザ加工装置は、表面強化ガラス基板に適用すると、有益である。表面強化ガラス基板は、表面の性質が硬いため、ダイシング刃を使用した機械的ダイシングにおいてはなおさらのこと、レーザダイシングでもその焦点位置がガラス基板の表面である場合は、加工中に割れてしまう。本発明は、マイクロレンズによるレーザ光の焦点位置を、前記表面強化ガラス基板の厚さ方向の内部であって、前記表面強化ガラス基板の表面強化層よりも深い位置に設定しているので、表面強化ガラス基板でも、加工中に割れることが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、波長が２５０〜４００ｎｍのレーザ光を使用し、マイクロレンズアレイを使用して、レーザ光を、先ず、ピッチｐという大きな間隔で照射し、ピッチｐの間隔で加工痕を形成する。このレーザ光の照射間隔は大きいので、レーザ光の照射により、ガラス基板の表面に、不規則な割れが生じることはない。その後、マイクロレンズアレイをマイクロレンズの配列方向に、ｐ／２又はｐ／ｎ等の距離だけ移動させて、次順のレーザ光の照射を行う。このようにして、１ピッチあたり、複数個の加工痕を形成する。最初のパルスレーザ光の照射は、照射位置の間隔が大きいので、この最初のレーザ光の照射で、ガラス基板が不規則に割れることはなく、その後の１又は複数回のレーザショットで、ガラス基板にはより細かい間隔で加工痕が形成されるが、２ショット目以降は、最初のショットによる加工痕が形成されているので、２ショット目以降もガラス基板に不規則に割れが生じることはない。従って、本発明により、高精度で切断予定線に沿って、ガラス基板を割断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ加工装置を示す斜視図である。
【図２】同じくそのレーザ光の照射による加工工程を示す模式図である。
【図３】表面強化ガラス基板の透過特性を示すグラフ図である。
【図４】（ａ）は本発明の第４実施形態のレーザ加工装置において、マイクロレンズアレイを示す図、（ｂ）はレーザ光の照射による加工工程を示す図、（ｃ）はガラス基板に形成された加工痕を示す図である。
【図５】図４に示すレーザ加工装置において、マイクロレンズアレイを回転した図であり、（ａ）はマイクロレンズアレイを示す図、（ｂ）はレーザ光の照射による加工工程を示す図、（ｃ）はガラス基板に形成された加工痕を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るガラス基板のレーザ加工装置を示す斜視図である。ステージ１上に、被加工物である露光現像処理後の表面強化ガラス基板等のガラス基板２が載置される。このステージ１に対し、このステージ１の幅方向の全域をまたぐ門型の移動部材３が、矢印ａ方向に往復移動可能に支持されている。そして、この移動部材３には、ステージ１の幅方向（矢印ｂ方向）に往復移動可能に、支持部４が設置されており、この支持部４にパルスレーザ発振器６が支持されている。このパルスレーザ発振器６の下方には、マイクロレンズアレイ４０が設けられており、パルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光を、ガラス基板２に集光させるようになっている。
【００１４】
このレーザ加工装置においては、ステージ１上に表面強化ガラス基板等のガラス基板２が載置され、移動部材３が矢印ａ方向に移動すると共に、パルスレーザ発振器６からパルスレーザ光が間欠的に出射され、マイクロレンズアレイ４０により集光されたパルスレーザ光がガラス基板２に照射される。これにより、ガラス基板２に対して、切断予定線上で、レーザ光が適宜間隔で照射される。この場合に、移動部材３が移動している間に、パルスレーザ発振器６からレーザ光を照射しても良いし、移動部材３を移動後一旦停止させた状態で、パルスレーザ発振器６からレーザ光を照射しても良い。このガラス基板２に対するパルスレーザ光の照射位置は、切断予定線に合わせるために、支持部４を移動部材３上で矢印ｂ方向に移動させて、調節することができる。また、支持部４に取り付けられるマイクロレンズアレイ５は、焦点距離が異なるものを交換できるようにすることができる。これにより、これらのマイクロレンズアレイ５から加工対象のガラス基板２の表面性状等に応じて焦点深度が最適のマイクロレンズアレイを選択して、レーザ加工を行うことができるようになっている。
【００１５】
図２は、このレーザ加工の工程を示す模式図であり、（ａ）はガラス基板２の平面図、（ｂ）はマイクロレンズアレイ４０の平面図、（ｃ）はマイクロレンズアレイによるレーザ光の照射動作を示す正面図である。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、マイクロレンズアレイ４０は、複数個のマイクロレンズ４１（図示は、簡略化のために４個のみ示す）を一列に配列して構成されている。このマイクロレンズアレイ４０の各マイクロレンズ４１は、パルスレーザ発振器６から出射されたパルスレーザ光４２をガラス基板２に集光させる。このパルスレーザ光４２は、波長が２５０〜４００ｎｍであり、マイクロレンズ４１により、その焦点位置が、ガラス基板２の厚さ方向の内部であり、焦点深度が前記ガラス基板の厚さよりも短く設定され、好ましくはガラス基板２の厚さの１／１００以下の範囲に設定されている。
【００１６】
また、マイクロレンズアレイ４０のマイクロレンズ４１はピッチがｐの等間隔で配置されており、マイクロレンズ４１に内蔵されている開口絞りにより、レーザ光４２を例えば正方形又は長方形の矩形等のビーム形状に成形して、ガラス基板２に照射する。このレーザ光４２は、図２（ａ）に破線にて示す切断予定線上に照射する。パルスレーザ発振器６のレーザ光の照射タイミング及び移動部材３の移動距離及び移動のタイミングは、制御装置（図示せず）により制御される。
【００１７】
パルスレーザ光４２の波長は、２５０〜４００ｎｍである。図３は、横軸に波長をとり、縦軸にレーザ光の透過率をとって、表面強化ガラスの透過特性を示すグラフ図である。波長が５３２ｎｍのレーザ光の場合、ガラス基板に対する透過率が高く、即ち、ガラス基板におけるエネルギの吸収率が悪く、ガラス基板に加工痕を形成しにくい。これに対し、水銀ランプでいうｉ線（波長３６５ｎｍ）付近で、エネルギの吸収が始まり、加工痕を形成できるようになる。また、波長が２６６ｎｍのレーザ光を使用することにより、極めて高いエネルギ吸収率を得ることができる。よって、本発明においては、２５０〜４００ｎｍの波長域において、ガラス基板に加工痕を形成する。
【００１８】
次に、本実施形態の動作について、制御装置の制御態様と共に説明する。制御装置は、先ず、図２（ｃ）に示すように、移動装置３により、ガラス基板２に対して、マイクロレンズアレイ４０をガラス基板２の一端部上に移動させて配置し、パルスレーザ発振器６から出射されたレーザ光４２を、マイクロレンズアレイ４０のマイクロレンズ４１により、矩形ビーム形状のレーザ光４２に成形して、ガラス基板２に照射する。これにより、このレーザ光４２の照射により、ガラス基板２には、複数個の加工痕１２がピッチｐで形成される。その後、図２（ｃ）に示すように、制御装置は、マイクロレンズアレイ４０を矢印方向にガラス基板２に対して相対的に移動させ、マイクロレンズ４１の位置が、最初のレーザショットの位置からｐ／２だけ移動したときに、２回目のレーザ光の照射を行う。これにより、１ショット目の加工痕１２の中間の位置に、２ショット目の加工痕１３が形成される。このようにして、第１のショットの加工痕１２と第２ショットの加工痕１３とが、ｐ／２のピッチで、切断予定線上に並んで形成される。そして、マイクロレンズアレイ４０を更に移動させて、第１のショットの複数個の加工痕１２のうち端部の加工痕１２からｐだけ離隔した位置から、再度、マイクロレンズアレイ４０によりガラス基板２にレーザ光を照射して、この第３ショットにより、第１ショットの加工痕１２に対して同一のピッチｐで連なる加工痕１２を形成する。その後、マイクロレンズアレイ４０をｐ／２だけ移動させて、レーザ光４２を照射することにより、第３ショットの加工痕１２の中間位置に、第４ショットの加工痕１３を形成する。これを繰り返して、ガラス基板２の切断予定線の全域に、ｐ／２のピッチで加工痕１２，１３を形成する。
【００１９】
第１ショット、更には、繰り返される場合には、第３ショット及びその後の奇数回のショットにおいては、ピッチｐで加工痕１２が形成される。このピッチｐは、比較的大きな間隔であるので、レーザ光４２の照射により、ガラス基板２の表面に不規則な方向に亀裂が入り、乱雑な方向に割れが進行するということはない。換言すれば、ピッチｐは、ガラス基板２の表面に不規則な亀裂又は割れが発生しないのに十分な大きさに設定する。第２ショット、及び繰り返される場合には、その後の偶数回のショットにおいては、第１ショット及び奇数回のショットの加工痕１２に対して、ｐ／２の距離の位置に、レーザ光を照射する。この第２ショット及び偶数回のショットにより、ガラス基板２に割れが発生する可能性があるが、割れが発生する場合は、第１ショット及び奇数回のショットの加工痕１２が近傍に存在するので、第２ショット及び偶数回のショットの位置から加工痕１２に向かう方向に割れが進行し、不規則な方向に割れが発生することはない。これにより、ガラス基板２を、切断予定線に沿って、正確に割断することができる。第２ショットのレーザ照射によって、ガラス基板２に割れが発生しない場合は、加工痕１２及び１３が切断予定線上で交互にｐ／２のピッチで連なるように形成されるので、例えば、手で曲げ応力を印加することにより、ガラス基板２を切断予定線で割断することができる。
【００２０】
例えば、波長が５３２ｎｍのレーザ光を使用し、パルス幅を約７ｎｓｅｃとし、照射エネルギ密度を２５Ｊ／ｃｍ２として、表面強化ガラス基板の内部にレーザ光を照射した場合、ガラス基板にクラックが進展し、ガラス基板全体が乱雑に割れてしまう。これに対し、波長が３５５ｎｍのレーザ光を使用し、パルス幅を約７ｎｓｅｃとし、照射エネルギ密度を１０Ｊ／ｃｍ２として、表面強化ガラス基板の内部にレーザ光を照射した場合、ガラス基板の内部に加工痕が形成され、ガラス基板に手で曲げ応力を印加すると、この加工痕をもとに綺麗に直線状の切断線により割断することができる。
【００２１】
また、レーザ光４２の焦点位置は、ガラス基板の表面でも良い。レーザ光４２を相互に近傍の位置に照射していくと、即ち、図２に示すレーザ光４２の照射位置の間隔が短いと、レーザ光の照射によりガラス基板には乱雑な方向に亀裂が進展し、不規則な割れが発生してしまう。しかし、本実施形態においては、レーザ光４２の照射位置は、十分に大きな間隔（ピッチｐ）に設定されているので、焦点位置がガラス基板の表面であっても、レーザ光４２の照射により不規則な割れが発生することはない。
【００２２】
しかし、このレーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板２の内部とすることにより、このガラス基板の割れ発生をより一層確実に防止することができる。即ち、レーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板２の厚さ方向の内部とし、焦点深度をガラス基板２の厚さよりも短く設定し、好ましくはガラス基板２の厚さの１／１００以下に設定することにより、表面強化ガラス基板であっても、その表面の改質部を避けて、その内部にレーザ光のエネルギを集中することができる。ガラス基板２が表面強化ガラス基板である場合は、レーザビームの焦点位置がガラス基板２の内部でなく、表面強化ガラス基板の表面の改質部にレーザエネルギが集中すると、ガラス基板２に乱雑なクラックが発生して乱雑に割れやすくなる。また、このレーザ光の焦点深度が、ガラス基板の厚さ以上であると、レーザ光がガラス基板の裏面にまで到達して、ガラス基板が割れてしまう。このため、レーザ光の焦点深度は、ガラス基板の厚さよりも短くし、好ましくは、ガラス基板の厚さの１／１００以下の範囲とすることが望ましい。
【００２３】
加工痕１２を形成するレーザ光４２の焦点位置と、加工痕１３を形成するレーザ光４２の焦点位置とを、ガラス基板２の厚さ方向について異ならせても良いことは勿論である。例えば、加工痕１２を形成するためのレーザ光４２として、波長が２６６ｎｍのパルスレーザ光を使用し、加工痕１３を形成するためのレーザ光４２として、波長が３５５ｎｍのパルスレーザ光を使用し、その焦点位置を加工痕１２用のレーザ光の方が浅く、加工痕１３用のレーザ光の方が深くなるように設定することができる。このように、照射位置の相違により、レーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板の深さ方向に異ならせることにより、エネルギを集中させる位置がガラス基板２の深さ方向に異なり、エネルギを集中させる領域が重なってしまうことを防止できる。
【００２４】
なお、レーザ光４２のビーム形状は、上記実施形態のように、正方形に限らず、例えば、長方形、円形及び楕円形等、種々の形状を使用することができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２に示す第１実施形態においては、制御装置は、マイクロレンズアレイ４０によりレーザ光４２をガラス基板２に照射して第１ショットのピッチｐの加工痕１２を形成し、マイクロレンズアレイ４０をガラス基板２に対して移動させてレーザ光４２をガラス基板２に照射して第２ショットのピッチｐの加工痕１３を、第１ショットの加工痕１２の中間の位置に形成する。これにより、ｐ／２のピッチで、加工痕１２，１３が連なるようにレーザ加工することができる。本第２実施形態においては、更に、ｐ／２ピッチで配列された加工痕１２と加工痕１３との中間位置に、マイクロレンズアレイ４０により別のレーザショットを行う。このようにして、第１ショットのピッチｐの加工痕の中間位置に、第２ショットのピッチｐの加工痕を形成して、加工痕のピッチをｐ／２とし、更に、これらのｐ／２のピッチの加工痕の中間位置に、第３ショットのピッチｐの加工痕を形成して、加工痕のピッチをｐ／４とし、必要に応じて、更に、マイクロレンズアレイ４０を使用してレーザ光の照射を行うことにより、加工痕のピッチを、ｐ／８、ｐ／１６・・・と細かくすることができる。このように、ガラス基板２の同一領域に複数回のレーザショットを行うことにより、加工痕のピッチを細かくすることができ、これにより、切断予定線に沿ってより高精度で割断することができる。本実施形態も、レーザ光のショット時に、ガラス基板が割れる可能性があるが、この場合も、従前の加工痕に向かって割れるので、切断予定線に沿って割断することができる。
【００２６】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態においては、制御装置は、マイクロレンズアレイ４０によりレーザ光をガラス基板２に照射するが、１ショットの照射後、ｎを整数として、マイクロレンズアレイ４０をガラス基板２に対して、ｐ／ｎだけ移動させて次順のレーザ光の照射を行い、更に、このｐ／ｎだけ移動させて次順のレーザ光の照射を行うという工程を繰り返して、距離ｐ毎に、ｎ個の加工痕を形成する。これにより、ピッチがｐ／ｎの加工痕を等間隔で形成することができる。このようにして、極めて細かい加工痕を、切断予定線上に、等間隔で形成することができ、切断予定線に沿ってより高精度で割断することができる。本実施形態も、レーザ光のショット時に、ガラス基板が割れる可能性があるが、この場合も、従前の加工痕に向かって割れるので、切断予定線に沿って割断することができる。
【００２７】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、加工痕を同一円周上に形成し、ガラス基板を円形に切断するものである。図４（ａ）は本発明の第４実施形態のレーザ加工装置において、マイクロレンズアレイを示す図、図４（ｂ）はレーザ光の照射による加工工程を示す図、図４（ｃ）はガラス基板に形成された加工痕を示す図である。第１乃至第３実施形態においては、マイクロレンズアレイ４０のマイクロレンズ４１はピッチｐで一列に配置されていたが、本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ４３のマイクロレンズ４１は、同一円周上にピッチｐ（円周上の距離）で等間隔に配置されている。本実施形態においては、図１に示すレーザ加工装置には、更に、マイクロレンズアレイ４３をそのマイクロレンズ４１が配列された円の中心４４の周りに回転させる機構（図示せず）が設けられており、前記マイクロレンズアレイ４３を円の中心４４のまわりに矢印ｃ方向に回転させるように構成されている。制御装置は、パルスレーザ発振器６のレーザ光の照射タイミング、移動部材３の移動距離、及び移動のタイミングに加えて、マイクロレンズアレイ４３の回転角度及び回転のタイミングを制御するように構成されている。即ち、制御装置は、移動部材３の移動により、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３をガラス基板２上の所定の切断予定領域上に移動させ、パルスレーザ発振器６から１ショットのパルスレーザ光を照射して同一円周上に並ぶ複数個の加工痕を形成し、更に回転機構によりマイクロレンズアレイ４３を回転させて２ショット目のパルスレーザ光を照射するように回転機構等を制御する。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ４３を回転機構により回転させながら、各マイクロレンズ４１が所定のショット位置に到達したタイミングで、パルスレーザ発振器６から間欠的にパルスレーザ光を照射して加工痕を形成することもできる。
【００２８】
次に、本実施形態の動作について、制御装置の制御態様と共に説明する。制御装置は、先ず、図４（ｂ）に示すように、移動装置３により、マイクロレンズアレイ４３をガラス基板２上の切断予定領域の上方に移動させて配置し、パルスレーザ発振器６から出射されたレーザ光４２を、マイクロレンズアレイ４３のマイクロレンズ４１により、ガラス基板２に照射する。これにより、このレーザ光４２の照射により、ガラス基板２には、複数個の加工痕１４が同一円周上にピッチｐで形成される。その後、図５（ａ）に示すように、制御装置は、マイクロレンズアレイ４３を円の中心４４まわりに矢印ｃ方向に回転させ、マイクロレンズアレイ４３の各マイクロレンズ４１をガラス基板２に対して中心４４の周りに相対的に回転させる。そして、マイクロレンズ４１の位置が、最初のレーザショットの位置から円周上でｐ／２ピッチだけ移動したときに、２回目のレーザ光の照射を行う（図５（ｂ））。これにより、図５（ｃ）に示すように、１ショット目の加工痕１４の中間の位置に、２ショット目の加工痕１５が形成される。このようにして、第１のショットの加工痕１４と第２のショットの加工痕１５とが、ｐ／２のピッチで、同一円周の切断予定線上に並んで形成される。
【００２９】
その後、制御装置は、移動部材３の移動により、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３をガラス基板２上の次の切断予定領域上に移動させ、この位置で、同様に、パルスレーザ発振器６から１ショットのレーザ光を照射して同一円周上に並ぶ複数個の加工痕１４を形成した後、回転機構によりマイクロレンズアレイ４３を回転させて２ショット目のパルスレーザ光を照射して加工痕１５を形成するように、パルスレーザ発振器及び回転機構等を制御する。
【００３０】
本実施形態においても、第１ショットにおいては、同一円周上にピッチｐで加工痕１４が形成される。このピッチｐは、比較的大きな間隔であるので、レーザ光４２の照射により、ガラス基板２の表面に不規則な方向に亀裂が入り、乱雑な方向に割れが進行するということはない。換言すれば、ピッチｐは、ガラス基板２の表面に不規則な亀裂又は割れが発生しないのに十分な大きさに設定する。第２ショットにおいては、第１ショットの加工痕１４に対して、ｐ／２の距離の位置に、レーザ光を照射する。この第２ショットにより、ガラス基板２に割れが発生する可能性があるが、割れが発生する場合は、第１ショットの加工痕１４が近傍に存在するので、第２ショットの位置から加工痕１４に向かう方向に割れが進行し、不規則な方向に割れが発生することはない。これにより、ガラス基板２を、円形の切断予定線に沿って、正確に切断することができる。第２ショットのレーザ照射によって、ガラス基板２に割れが発生しない場合は、加工痕１４及び１５が同一円周の切断予定線上で交互にｐ／２のピッチで連なるように形成されるので、例えば、手で押圧力を印加することにより、ガラス基板２を切断予定線で円形に切断することができる。
【００３１】
本実施形態においても、例えば波長が３５５ｎｍのレーザ光を使用し、パルス幅を約７ｎｓｅｃとし、照射エネルギ密度を１０Ｊ／ｃｍ２として、表面強化ガラス基板の内部にレーザ光を照射した場合、ガラス基板の内部に加工痕が形成され、ガラス基板に手で押圧力を印加すると、この加工痕をもとに綺麗に円形の切断線により切断することができる。
【００３２】
また、本実施形態においても、レーザ光４２の焦点位置は、ガラス基板の表面でも良く、レーザ光４２の照射位置が、十分に大きな間隔（ピッチｐ）に設定されているので、焦点位置がガラス基板の表面であっても、レーザ光４２の照射により不規則な割れが発生することはない。しかし、このレーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板２の内部とすることにより、ガラス基板の割れ発生をより一層確実に防止することができる。即ち、レーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板２の厚さ方向の内部とし、焦点深度をガラス基板２の厚さよりも短く設定し、好ましくはガラス基板２の厚さの１／１００以下に設定する。これにより、表面強化ガラス基板であっても、その表面の改質部を避けて、その内部にレーザ光のエネルギを集中することができる。
【００３３】
更に、加工痕１４を形成するレーザ光４２の焦点位置と、加工痕１５を形成するレーザ光４２の焦点位置とを、ガラス基板２の厚さ方向について異ならせても良い。例えば、加工痕１４を形成するためのレーザ光４２として、波長が２６６ｎｍのパルスレーザ光を使用し、加工痕１５を形成するためのレーザ光４２として、波長が３５５ｎｍのパルスレーザ光を使用し、その焦点位置を加工痕１４用のレーザ光の方が浅く、加工痕１５用のレーザ光の方が深くなるように設定することができる。このように、照射位置の相違により、レーザ光４２の焦点位置を、ガラス基板の深さ方向に異ならせることにより、エネルギを集中させる位置がガラス基板２の深さ方向に異なり、エネルギを集中させる領域が重なってしまうことを防止できる。
【００３４】
なお、本実施形態においても、レーザ光４２のビーム形状は、上記実施形態のように、円形に限らず、例えば、正方形、長方形及び楕円形等、種々の形状を使用することができる。
【００３５】
次に、本実施形態の変形例について説明する。上記第４実施形態においては、ガラス基板２上の１の切断予定領域上にパルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３を配置し、パルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光の照射と回転機構によるマイクロレンズアレイ４３の回転とを交互に行うことにより、１の切断予定領域における加工痕の形成を行った後、移動部材３の移動により、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３をガラス基板２上の次の切断予定領域上に移動させて、移動後の切断予定領域における加工痕の形成を行う場合のものである。これに対し、本変形例においては、制御装置は、１の切断予定領域において１ショット目のパルスレーザ光の照射が完了した後、移動部材３の移動により、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３を次の切断予定領域上に移動させ、この移動後の切断予定領域において、パルスレーザ発振器６から１ショット目のパルスレーザ光を照射させて加工痕を形成するようにパルスレーザ発振器６、マイクロレンズアレイ４３及び移動部材３を制御する。そして、これを繰り返すことにより、全ての切断予定領域に１ショット目のパルスレーザ光を照射して加工痕を形成する。その後、全ての切断予定領域に対する１ショット目のパルスレーザ光の照射が終了した後、制御装置は、回転機構により、マイクロレンズアレイ４３を回転させる。そして、制御装置は、上記の場合と同様に、移動部材３によるパルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３の移動とパルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光の照射とを繰り返すように、パルスレーザ発振器６等を制御し、各切断予定領域に対して、２ショット目のパルスレーザ光の照射による加工痕の形成を行う。この場合においても、第４実施形態と同様に加工痕１４，１５が交互に並ぶ加工痕をガラス基板２上に形成することができ、第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
次に、第４実施形態の他の変形例について説明する。本第２変形例においては、制御装置は、移動装置３を移動させながら、パルスレーザ発振器６から間欠的にパルスレーザ光を照射するように移動装置３等を制御する。即ち、パルスレーザ光をショットする時間（照射時間）に比して、移動装置３の移動速度が十分遅い場合においては、パルスレーザ光をショットする間にパルスレーザ光の照射位置が移動する距離は、加工痕の大きさに対して十分に小さい。よって、移動装置３を移動させながら、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３が各切断予定領域上に到達したタイミングでパルスレーザ光を照射しても、加工痕を高精度で形成することができる。本変形例においても、全ての切断予定領域に対する１ショット目のパルスレーザ光の照射が終了した後、制御装置は、回転機構により、マイクロレンズアレイ４３を回転させる。そして、上記の場合と同様に、移動装置３を移動させながら、パルスレーザ発振器６から間欠的にパルスレーザ光を照射するように移動装置３等を制御し、２ショット目のパルスレーザ光の照射による加工痕の形成を行う。この場合においても、第４実施形態と同様の加工痕１４，１５をガラス基板２上に形成することができ、第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００３７】
次に、第４実施形態の更に他の変形例について説明する。本第３変形例においては、上記第２変形例のレーザ加工装置において、制御装置は、移動装置３の移動速度を変化させるように構成されている。そして、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３は、一の切断予定領域から次の切断予定領域に移動する間の大部分を高速で移動し、各切断予定領域上に近づいたときに、移動装置３の移動速度を遅くして、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３の移動速度を十分に低下させ、第２変形例と同様の速度で移動中にレーザ光を照射する。本変形例においては、移動装置３の移動によるパルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３の移動の速度変化と、パルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光の照射タイミングとを同期させて、第２変形例と同様に、全ての切断予定領域の１ショット目のレーザ光照射と、全ての切断予定領域の２ショット目のレーザ光照射とにより加工痕１４，１５を形成する。本変形例は、第４実施形態と同様の効果が得られると共に、第２変形例に比して、加工痕の形成に必要な処理時間を短くできる。
【００３８】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図４及び図５に示す第４実施形態においては、制御装置は、マイクロレンズアレイ４３によりレーザ光４２をガラス基板２に照射して第１ショットのピッチｐの加工痕１４を形成し、マイクロレンズアレイ４３を各マイクロレンズ４１が配列された円の中心４４のまわりに矢印ｃ方向に回転させてレーザ光４２をガラス基板２に照射して第２ショットのピッチｐの加工痕１５を、第１ショットの加工痕１４の中間の位置に形成する。これにより、ｐ／２のピッチで、加工痕１４，１５が連なるようにレーザ加工することができる。本第５実施形態においては、更に、ｐ／２ピッチで配列された加工痕１４と加工痕１５との中間位置に、マイクロレンズアレイ４０により別のレーザショットを行う。このようにして、第１ショットのピッチｐの加工痕の中間位置に、第２ショットのピッチｐの加工痕を形成して、加工痕のピッチをｐ／２とし、更に、これらのｐ／２のピッチの加工痕の中間位置に、第３ショットのピッチｐの加工痕を形成して、加工痕のピッチをｐ／４とし、必要に応じて、更に、マイクロレンズアレイ４３を使用してレーザ光の照射を行うことにより、加工痕のピッチを、ｐ／８、ｐ／１６・・・と細かくすることができる。このように、ガラス基板２の同一領域に複数回のレーザショットを行うことにより、加工痕のピッチを細かくすることができ、これにより、ガラス基板２を円形の切断予定線に沿ってより高精度で切断することができる。本実施形態も、レーザ光のショット時に、ガラス基板が割れる可能性があるが、この場合も、従前の加工痕に向かって割れるので、切断予定線に沿って切断することができる。
【００３９】
なお、本実施形態においても、第４実施形態と同様の種々の変形が可能である。例えば、制御装置は、１の切断予定領域における加工痕の形成を行った後、移動部材３の移動により、パルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３をガラス基板２上の次の切断予定領域上に移動させて、移動後の切断予定領域における加工痕の形成を行うように、移動部材３等を制御してもよく、移動装置３を移動させながら、パルスレーザ発振器６から間欠的にパルスレーザ光を照射するように、パルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光の照射タイミング等を制御してもよい。また、例えば制御装置は、移動装置３の移動によるパルスレーザ発振器６及びマイクロレンズアレイ４３の移動の速度変化と、パルスレーザ発振器６からのパルスレーザ光の照射タイミングとを同期させるように移動装置３等を制御してもよい。
【００４０】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本第６実施形態においては、制御装置は、マイクロレンズアレイ４３によりレーザ光をガラス基板２に照射するが、１ショットの照射後、ｎを整数として、マイクロレンズアレイ４３を各マイクロレンズ４１が配列された円の中心４４のまわりに回転させることにより、各マイクロレンズ４１を円周上でｐ／ｎだけ移動させて次順のレーザ光の照射を行い、更に、このｐ／ｎだけ移動させて次順のレーザ光の照射を行うという工程を繰り返して、距離ｐ毎に、ｎ個の加工痕を形成する。これにより、ピッチがｐ／ｎの加工痕を等間隔で形成することができる。このようにして、極めて細かい加工痕を、切断予定線上に、等間隔で形成することができ、ガラス基板２を円形の切断予定線に沿ってより高精度で切断することができる。本実施形態も、レーザ光のショット時に、ガラス基板が割れる可能性があるが、この場合も、従前の加工痕に向かって割れるので、切断予定線に沿って切断することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においても、第４実施形態及び第５実施形態と同様の種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：ステージ
２：ガラス基板
３：移動部材
４：支持部材
６：パルスレーザ発振器
１２，１３，１４，１５：加工痕
４０，４３：マイクロレンズアレイ
４１：マイクロレンズ
４２：レーザ光
４４：（円の）中心
【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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