(57)【要約】  透明被加工物を加工するための方法は：上記透明被加工物内に欠陥の輪郭を形成するステップ；及び赤外線レーザビームを用いて、上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップを含む。上記分割するステップの間、本方法は：上記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップ；上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットの上記基準位置との間の検出された距離及び角度オフセットを決定するステップ；上記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；上記検出された角度オフセットをプリセット角度オフセットと比較するステップ；並びに上記赤外線レーザビームの出力、及び上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、上記検出された距離と上記プリセット距離との間、及び上記検出された角度オフセットと上記プリセット角度オフセットとの間の差に応じて修正するステップを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明被加工物を加工するための方法であって、
前記方法は：
前記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、前記輪郭は、前記透明被加工物内の複数の欠陥を含む、ステップ；
前記輪郭に沿って前記透明被加工物を分割するステップ
を含み、
前記透明被加工物を分割する前記ステップは：
赤外線ビーム源が出力した赤外線レーザビームを、前記透明被加工物に向かって、前記輪郭線上又はその付近に配向することにより、前記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップであって、前記赤外線レーザビームは、赤外線ビームスポットを前記透明被加工物の表面上に投射する、ステップ；
前記輪郭線に沿って又はその付近において、前記透明被加工物及び前記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、前記輪郭に沿った前記割れの伝播を誘発するステップであって、前記割れの伝播中、前記割れは割れ先端部を含む、ステップ；
前記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する前記割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップ；
前記割れ先端部と前記赤外線ビームスポットの前記基準位置との間の検出された距離を決定するステップ；
前記割れ先端部の前記伝播方向と前記赤外線ビームスポットの前記伝播方向との間の検出された角度オフセットを決定するステップ；
前記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；
前記検出された角度オフセットをプリセット角度オフセットと比較するステップ；並びに
前記赤外線レーザビームの出力、及び前記赤外線レーザビームと前記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、前記検出された距離と前記プリセット距離との差、及び前記検出された角度オフセットと前記プリセット角度オフセットとの差に応じて修正するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記検出された距離が前記プリセット距離より大きい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームのレーザ出力を上昇させるステップを更に含み；
前記検出された距離が前記プリセット距離より小さい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームの前記レーザ出力を低下させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出された距離が前記プリセット距離より大きい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームと前記透明被加工物との間の前記相対並進移動の前記速度を上昇させるステップを更に含み；
前記検出された距離が前記プリセット距離より小さい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームと前記透明被加工物との間の前記相対並進移動の前記速度を低下させるステップを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出された角度オフセットが前記プリセット角度オフセットより大きい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームの前記レーザ出力を上昇させるステップを更に含み；
前記検出された角度オフセットが前記プリセット角度オフセットより小さい場合、前記方法は、前記赤外線レーザビームの前記レーザ出力を低下させるステップを更に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記赤外線ビームスポットの前記基準位置は、前記赤外線ビームスポットの中点である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記プリセット距離は約５０ｍｍ以下であり、前記プリセット角度オフセットは約２０°以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記割れ先端部の前記位置及び前記伝播方向を検出する前記ステップは、１つ以上の撮像装置を備えた撮像系を用いて、前記割れ先端部及び前記赤外線ビームスポットの画像データを生成するステップを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記撮像系は光源を更に備え、
前記割れ先端部の前記画像データを生成する前記ステップは、前記割れ先端部を前記光源で照明するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上の撮像装置は、前記透明被加工物に対して並進移動可能である、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の撮像装置は、前記赤外線レーザビーム源と同軸の周方向のアレイとして配設される、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２０１８年６月１９日出願の米国仮特許出願第６２／６８６９７６号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、その全体が参照により本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は一般に、透明被加工物をレーザ加工するための装置及び方法に関し、より詳細には、透明被加工物のアクティブ制御型レーザ加工に関する。
【背景技術】
【０００３】
材料のレーザ加工の領域は、様々なタイプの材料の切断、穿孔、フライス加工、溶接、溶融等を伴う広範な用途を包含する。これらのプロセスのうち特に関心の対象となるのは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用のガラス、サファイア若しくは溶融シリカ、又は電子デバイス用のディスプレイ材料といった材料の製造において利用され得るプロセスにおける、様々なタイプの透明基板の切断又は分割である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロセス開発及びコストの観点から、ガラス基板の切断及び分割を改善する多くの機会が存在する。現在市場において実施されているものよりも迅速であり、清潔であり、安価であり、再現性が高く、信頼性が高い、ガラス基板の分割方法を得ることが、大きな関心を集めている。従って、ガラス基板を分割するための代替的な改良された方法に対して需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施形態によると、透明被加工物を加工するための方法は：上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥を含む、ステップ；及び上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップを含む。上記透明被加工物を分割する上記ステップは：赤外線ビーム源が出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップであって、上記赤外線レーザビームは、赤外線ビームスポットを上記透明被加工物の表面上に投射する、ステップ；上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；並びに上記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する上記割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップを含む。上記透明被加工物を分割する上記ステップはまた：上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットの上記基準位置との間の検出された距離を決定するステップ；上記割れ先端部の上記伝播方向と上記赤外線ビームスポットの上記伝播方向との間の検出された角度オフセットを決定するステップ；上記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；上記検出された角度オフセットをプリセット角度オフセットと比較するステップ；並びに上記赤外線レーザビームの出力、及び上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、上記検出された距離と上記プリセット距離との差、及び上記検出された角度オフセットと上記プリセット角度オフセットとの差に応じて修正するステップを含む。
【０００６】
別の実施形態によると、透明被加工物を加工するための方法は：上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥と、湾曲輪郭部分とを含む、ステップ；及び上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップを含む。上記透明被加工物を分割する上記ステップは：赤外線ビーム源が赤外線ビーム経路に沿って出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップ；上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；並びに上記割れ先端部の位置、及び上記赤外線レーザビームの赤外線ビームスポットの位置を検出するステップを含む。上記透明被加工物を分割する上記ステップはまた：上記赤外線ビームスポットが、上記輪郭線に沿って配置された第１の基準点に到達したときに、上記赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を中断するステップ；上記透明被加工物及び上記赤外線ビーム経路を、上記第１の基準点から、上記輪郭線に沿って配置された第２の基準点まで、互いに対して並進移動させるステップであって、上記第１の基準点は上記第２の基準点の後方に位置し、また上記湾曲輪郭部分の少なくとも一部分は、上記第１の基準点と上記第２の基準点との間に配置される、ステップ；並びに上記割れ先端部が上記輪郭線に沿って配置された第３の基準点に到達したときに、上記赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射と、上記輪郭線に沿った又はその付近における上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームの互いに対する並進移動とを、再開するステップであって、上記第１の基準点は上記第３の基準点の後方に位置し、また上記湾曲輪郭部分の少なくとも一部分は、上記第１の基準点と上記第３の基準点との間に配置される、ステップを含む。
【０００７】
別の実施形態によると、透明被加工物を加工するための方法は：上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥を含む、ステップ；上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップを含み、上記透明被加工物を分割する上記ステップは：赤外線レーザビーム源が出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップであって、上記赤外線レーザビームは、赤外線ビームスポットを上記透明被加工物の表面上に投射する、ステップ；上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；上記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する上記割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップ；上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットの上記基準位置との間の検出された距離を決定するステップ；上記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；並びに上記赤外線レーザビームの出力、及び上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、上記検出された距離と上記プリセット距離との差に応じて修正するステップを含む。
【０００８】
本明細書に記載のプロセス及びシステムの追加の特徴及び利点を、以下の「発明を実施するための形態」に記載するが、その一部は、「発明を実施するための形態」から、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本出願に記載の実施形態を実践することによって、当業者には容易に明らかになるだろう。
【０００９】
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」の両方は、様々な実施形態を説明するものであり、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、これらの様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の上記様々な実施形態を図示し、本記載と併せて、請求対象の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。 
【００１０】
図面に記載の実施形態は説明的及び例示的な性質のものであり、特許請求の範囲によって定義される主題を限定することを意図したものではない。これらの説明的な実施形態に関する以下の「発明を実施するための形態」は、以下の図面と併せて読んだ場合に理解できるものであり、これらの図面では、同様の構造は同様の参照番号で示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、透明被加工物内の欠陥の輪郭の形成の概略図
【図１Ｂ】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、透明被加工物内の欠陥の輪郭の形成中のレーザビーム焦線の位置決めの概略図
【図２】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、透明被加工物内に欠陥の輪郭を形成するための光学アセンブリの概略図
【図３Ａ】時間に対するある例示的なパルスバースト内のレーザパルスの相対強度のグラフ
【図３Ｂ】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、別の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強度のグラフ
【図４】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、欠陥の輪郭を有する透明被加工物を分割するための例示的な光学アセンブリの概略図
【図５】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、欠陥の輪郭を有する透明被加工物を分割するための別の例示的な光学アセンブリの概略図
【図６】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、図４及び５の光学アセンブリの撮像系の概略図
【図７Ａ】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、透明被加工物中に配置された輪郭に沿った透明被加工物の分割中の、赤外線ビームスポット及び割れ先端部の概略図
【図７Ｂ】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、上記輪郭に沿った透明被加工物の分割中の、上記輪郭に沿った異なる複数の位置に配置された、図７Ａの赤外線ビームスポット及び割れ先端部の概略図
【図８】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態による、割れ先端部と赤外線レーザビームの中心との間の距離に対してプロットされた、ガラスの完全な分割に必要な赤外線レーザビーム出力を示すチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
これより、透明被加工物のレーザ加工の実施形態について詳細に言及する。上記透明被加工物の例は添付の図面に図示されている。可能な限り、図面全体を通して、同一又は同様の部分を指すために同一の参照番号を使用する。透明被加工物のレーザ加工は：欠陥形成用レーザビーム（例えばパルスレーザビーム）を用いて、透明被加工物中に複数の欠陥を含む輪郭を形成するステップ；及び赤外線レーザビームを用いて上記透明被加工物を分割するステップを含んでよい。本明細書に記載の実施形態では、複数の欠陥を含む上記輪郭に赤外線レーザビームを照射するステップ、並びに上記赤外線レーザビーム及び上記透明被加工物を、上記輪郭に沿って互いに対して並進移動させるステップによって、上記輪郭に沿った割れの伝播を誘発することにより、上記透明被加工物を分割できる。分割中、上記割れは、一貫しない速度で伝播する場合があり、従って透明被加工物と赤外線レーザビームとの間の均一な相対並進移動速度、及び／又は均一なレーザ出力によって、割れが輪郭から逸脱する可能性があり、これは、寸断、分岐、及び他の望ましくない不規則部分を発生させる。よって、割れの安定した分割を促進するために、本出願は、割れ先端部を撮像し、上記割れ先端部と上記赤外線レーザビームの上記赤外線ビームスポットとの間の距離を決定し、上記透明被加工物と上記赤外線レーザビームとの間の上記相対並進移動速度、及び／又は上記赤外線レーザビームのレーザ出力を、測定された上記距離に基づいて変更するための、方法及びシステムを含む。
【００１３】
更に、上記輪郭は１つ以上の湾曲輪郭部分を含む場合があり、これによって分割プロセスが更に複雑になる。例えば上記割れ先端部が湾曲輪郭部分を横断する場合、上記割れ先端部の伝播方向は、赤外線レーザビームの伝播方向とは異なるものとなる場合があり、赤外線ビームスポットと割れ先端部との間の幾何学的関係が変化する。従って、寸断、分岐、及び他の望ましくない不規則部分を減少させる及び／又は防止するために、本明細書に記載の方法は更に、上記透明被加工物と上記赤外線レーザビームとの間の相対並進移動速度、及び／又は上記赤外線レーザビームのレーザ出力を、上記割れ先端部の伝播方向と上記赤外線ビームスポットの伝播方向との間の角度オフセットに基づいて変更するステップを含んでよい。更に、赤外線レーザビームが湾曲輪郭部分を横断する場合、湾曲部分の幾何学的形状によって、湾曲輪郭部分付近の材料内に過剰な熱が蓄積される場合があり、これは分割中に望ましくない欠け及び／又は割れを生成する。従って、本明細書に記載の透明被加工物を分割する方法はまた：割れが湾曲輪郭部分の一部又は全体を通って伝播するときに、赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を中断するステップ；潜熱の蓄積によって、湾曲輪郭部分を通る割れの伝播を推進するステップ：及び赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を、上記輪郭の、上記湾曲輪郭部分を越えた位置において、再開するステップを含んでよい。透明被加工物のレーザ加工の様々な実施形態を、添付の図面を具体的に参照しながら本明細書で説明する。
【００１４】
本明細書中で使用される場合、「レーザ加工（ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」は、レーザビームを透明被加工物上及び／又は透明被加工物内へと向けるステップを含む。いくつかの実施形態では、レーザ加工は更に、レーザビーム（又はレーザビームがそのビーム源によって出力されていないときにはレーザビーム経路）を、例えば輪郭線に沿って、輪郭に沿って、又は別の経路に沿って、透明被加工物に対して並進移動させるステップを含む。レーザ加工の例としては、欠陥形成用レーザビーム（例えばパルスレーザビーム）を用いて、透明被加工物内へと延在する一連の欠陥からなる輪郭を形成するステップ、及び赤外線レーザビームを用いて透明被加工物を加熱するステップが挙げられる。レーザ加工は、透明被加工物を、１つ以上の所望の分割線に沿って分割できる。しかしながらいくつかの実施形態では、追加の非レーザステップを利用して、透明被加工物を、１つ以上の所望の分割線に沿って分割できる。
【００１５】
本明細書中で使用される場合、「輪郭線（ｃｏｎｔｏｕｒ  ｌｉｎｅ）」は、１つ以上のレーザビームそれぞれが被加工物の平面内で移動する際に、上記１つ以上のレーザビームが横断する経路を画定する、透明被加工物の表面上の直線状、角度付き、多角形状、又は湾曲線を指し、上記移動は、対応する輪郭を形成して、上記輪郭及び輪郭線に沿って被加工物を分割するためのものである。
【００１６】
本明細書中で使用される場合、「輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒ）」は、輪郭線に沿ってレーザを並進移動させることによって形成される、被加工物内の欠陥のセットを指す。本明細書中で使用される場合、輪郭は、基板内又は基板上の仮想２次元形状又は経路を指す。よって輪郭自体は仮想形状であるものの、例えば断層線又は割れによって輪郭をはっきりと現すことができる。輪郭は、被加工物内に所望の分割面を画定する。輪郭は、様々な技法を用いて透明被加工物内に輪郭線に沿った複数の欠陥を形成することによって、例えばパルスレーザビームを輪郭線に沿った連続する複数の点に向けることによって、形成できる。複数の輪郭、及び／又は湾曲した焦線を有するレーザを用いて、面取りされた分割面等の複雑な形状を形成できる。
【００１７】
本明細書中で使用される場合、「欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）」は、透明被加工物内の、修正された材料領域（例えばバルク材料に比べて屈折率が修正された領域）、空隙、割れ、擦傷、傷、孔、穿孔、又は他の変形を指す。これらの欠陥は、本明細書中の様々な実施形態において、欠陥線又は損傷軌跡と呼ばれる場合もある。１つの欠陥線又は損傷軌跡は、単一のレーザパルス、又は同一の場所の複数のレーザパルスのために、透明被加工物のある単一の位置に向けられたレーザビームによって形成される。レーザを輪郭線に沿って並進移動させることによって、輪郭を形成する複数の欠陥線が得られる。線状焦点レーザに関しては、欠陥は直線状となり得る。
【００１８】
本明細書中で使用される場合、句「ビーム断面（ｂｅａｍ  ｃｒｏｓｓ  ｓｅｃｔｉｏｎ）」は、レーザビームのビーム伝播方向に対して垂直な平面に沿った、例えばビーム伝播方向がＺ方向である場合にはＸ‐Ｙ平面に沿った、レーザビームの断面を指す。
【００１９】
本明細書中で使用される場合、「ビームスポット（ｂｅａｍ  ｓｐｏｔ）」は、衝突面、即ちレーザ光学系に最も近接している透明被加工物の表面における、レーザビームの断面（例えばビーム断面）を指す。
【００２０】
本明細書中で使用される場合、「衝突面（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）」は、レーザ光学系に最も近接している透明被加工物の表面を指す。
【００２１】
本明細書中で使用される場合、「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」及び「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、ビーム源に関する、ビーム経路に沿った２つの場所又は構成部品の相対位置を指す。例えば、第２の構成部品に比べて第１の構成部品が、レーザビームが通過する経路に沿ってレーザ光学系に近接している場合、第１の構成部品は第２の構成部品の上流にある。
【００２２】
本明細書中で使用される場合、「レーザビーム焦線（ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｆｏｃａｌ  ｌｉｎｅ）」は、光軸に対して平行な、直線状の細長い集束領域を形成する、レーザビームの複数の光線が相互作用する（例えば交差する）パターンを指す。レーザビーム焦線は、レーザビームの光軸と、上記光軸に沿った異なる複数の位置において相互作用する（例えば交差する）、複数の収差光線を含む。更に、本明細書に記載のレーザビーム焦線は、数学的に後述のように詳細に定義される準非回折ビームを用いて形成される。
【００２３】
本明細書中で使用される場合、句「透明被加工物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）」は、透明なガラス、ガラスセラミック、又は他の材料から形成された被加工物を意味し、本明細書中で使用される場合、用語「透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」は、材料が、指定されたパルスレーザ波長に関して材料深さ１ｍｍあたり２０％未満の光吸収率、例えば材料深さ１ｍｍあたり１０％未満の光吸収率、又は例えば指定されたパルスレーザ波長に関して材料深さ１ｍｍあたり１％未満の光吸収率を有することを意味する。特段の指定がない限り、材料は、材料深さ１ｍｍあたり約２０％未満の光吸収率を有する。透明被加工物の深さ（例えば厚さ）は約５０マイクロメートル（μｍ）〜約１０ｍｍ（例えば約１００μｍ〜約５ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ）であってよい。透明被加工物は、ボロシリケートガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ土類アルミノシリケートガラス、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス、溶融シリカ、又はサファイア、ケイ素、ガリウムヒ素化合物若しくはこれらの組み合わせといった結晶質材料等の、ガラス組成物から形成された、ガラス被加工物を含んでよい。いくつかの実施形態では、透明被加工物のレーザ加工前又は後に、透明被加工物を熱強化によって強化してよい。いくつかの実施形態では、ガラスをイオン交換してよく、これによりガラス組成物は、上記透明被加工物のレーザ加工前又は後に、ガラス強化のためのイオン交換を受けることができる。例えば上記透明被加工物は、イオン交換済み及びイオン交換性ガラス、例えばＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（ニューヨーク州コーニング）から入手可能なＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス（例えばコード２３１８、コード２３１９及びコード２３２０）を含んでよい。更にこれらのイオン交換済みガラスは、約６ｐｐｍ／℃〜約１０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有してよい。他の例示的な透明被加工物としては、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（ニューヨーク州コーニング）から入手可能なＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）、及びＣＯＲＮＩＮＧ  ＬＯＴＵＳ（商標）が挙げられる。更に上記透明被加工物は、レーザの波長に対して透明である他の成分、例えばサファイア又はセレン化亜鉛等の結晶を含んでよい。
【００２４】
イオン交換プロセスでは、例えば透明被加工物をイオン交換浴中に部分的に又は完全に浸漬することによって、透明被加工物の表面層のイオンを、同一の価数又は酸化状態を有する更に大きなイオンで置換する。小さなイオンを大きなイオンで置換することによって、圧縮応力の層を、透明被加工物の１つ以上の表面から透明被加工物内のある特定の深さ（層深さと呼ばれる）まで延在させる。圧縮応力は（中央張力と呼ばれる）引張応力の層によって平衡化され、従ってガラスシート内の正味の応力はゼロとなる。ガラスシートの表面に圧縮応力を形成することによって、ガラスは強化され、機械的損傷に対する耐性が与えられ、これにより、上記層深さを通って延在しない傷に関して、ガラスシートの壊滅的な破損が緩和される。いくつかの実施形態では、透明被加工物の表面層の小さなナトリウムイオンを、大きなカリウムイオンと交換する。いくつかの実施形態では、表面層中のイオン及び大きなイオンは、１価アルカリ金属陽イオン、例えば（ガラス中に存在する場合は）Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋である。あるいは表面層中の１価陽イオンは、アルカリ金属陽イオン以外の１価陽イオン、例えばＡｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋等で置換してよい。
【００２５】
ここで図１Ａ及び１Ｂを参照すると、本明細書に記載の方法に従ってレーザ加工されている例示的な透明被加工物１６０が概略図で示されている。特に、図１Ａは、透明被加工物１６０の分割に使用できる複数の欠陥１７２を含む輪郭１７０の形成を概略図で示す。複数の欠陥１７２を含む輪郭１７０は、透明被加工物１６０を欠陥形成用レーザビーム１１２で加工することによって形成でき、この欠陥形成用レーザビーム１１２は、輪郭線１６５に沿って並進移動方向１０１に移動する超短パルスレーザビームを含んでよい。欠陥１７２は例えば透明被加工物１６０の深さを通って延在してよく、透明被加工物１６０の衝突面に対して直交していてよい。更に、欠陥形成用レーザビーム１１２はまず、衝突面上のある特定の位置である衝突位置１１５において、透明被加工物１６０に接触する。図１Ａ及び１Ｂに示すように、透明被加工物１６０の第１の表面１６２は衝突面を備えるが、他の実施形態ではその代わりに、欠陥形成用レーザビーム１１２は透明被加工物１６０の第２の表面１６４に照射されてよいことを理解されたい。更に図１Ａは、欠陥形成用レーザビーム１１２が、透明被加工物１６０の第１の表面１６２上に投射されたビームスポット１１４を形成することを示す。
【００２６】
図１Ａ及び１Ｂは、欠陥形成用レーザビーム１１２であって、ビーム経路１１１に沿って伝播し、また例えば非球面光学素子１２０（図２）、例えばアキシコン並びに１つ以上のレンズ（例えば以下で説明され図２で図示されているような第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２）を用いて、欠陥形成用レーザビーム１１２を透明被加工物１６０内のレーザビーム焦線１１３に集束させることができるように配向されている、欠陥形成用レーザビーム１１２を示す。例えばレーザビーム焦線１１３の位置は、Ｚ軸に沿って、及びＺ軸の周りで制御できる。更にレーザビーム焦線１１３の長さは、約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍ、又は約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍであってよい。長さｌが約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．７ｍｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、又は約５ｍｍ、例えば約０．５ｍｍ〜約５ｍｍであるレーザビーム焦線１１３が得られるように、様々な実施形態を構成してよい。更に、以下で更に詳細に定義するように、レーザビーム焦線１１３は準非回折ビームの一部分であってよい。
【００２７】
動作時、欠陥形成用レーザビーム１１２を輪郭線１６５に沿って透明被加工物１６０に対して（例えば並進移動方向１０１に）並進移動させることによって、輪郭１７０の複数の欠陥１７２を形成できる。欠陥形成用レーザビーム１１２を透明被加工物１６０内へと向ける、又は局在化することにより、透明被加工物１６０内に誘起吸収を生成し、また輪郭線１６５に沿った複数の離間した場所に、透明被加工物１６０内の化学結合を破壊するために十分なエネルギを投入して、欠陥１７２を形成する。１つ以上の実施形態によると、透明被加工物１６０の運動（例えば図２に示すような、透明被加工物１６０に連結された並進移動ステージ１９０の運動）、欠陥形成用レーザビーム１１２の運動（例えばレーザビーム焦線１１３の運動）、又は透明被加工物１６０及びレーザビーム焦線１１３両方の運動によって、欠陥形成用レーザビーム１１２を、透明被加工物１６０を横断するように並進移動させることができる。レーザビーム焦線１１３を透明被加工物１６０に対して並進移動させることにより、透明被加工物１６０内に複数の欠陥１７２を形成できる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、欠陥１７２は一般に、約０．１μｍ〜約５００μｍ、例えば約１μｍ〜約２００μｍ、約２μｍ〜約１００μｍ、約５μｍ〜約２０μｍ等の輪郭１７０に沿った距離だけ、互いから離間していてよい。例えば、欠陥１７２間の好適な間隔は、ＴＦＴ／ディスプレイガラス組成物に関して、約０．１μｍ〜約５０μｍ、例えば約５μｍ〜約１５μｍ、約５μｍ〜約１２μｍ、約７μｍ〜約１５μｍ、又は約７μｍ〜約１２μｍであってよい。いくつかの実施形態では、隣接する欠陥１７２間の間隔は、約５０μｍ以下、４５μｍ以下、４０μｍ以下、３５μｍ以下、３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下等であってよい。
【００２９】
図１Ａに示すように、輪郭１７０の複数の欠陥１７２は透明被加工物１６０内へと延在して、例えば図４Ａ及び５Ａの光学アセンブリ２００、２００’、並びに図４Ａ〜６Ｂを参照して以下で説明する方法を用いて、透明被加工物１６０を輪郭１７０に沿って（例えば輪郭線１６５に沿って）複数の部分に分割するための割れ伝播のための経路を確立する。輪郭１７０を形成するステップは、欠陥形成用レーザビーム１１２を透明被加工物１６０に対して（例えば並進移動方向１０１に）輪郭線１６５に沿って並進移動させることによって、輪郭１７０の複数の欠陥１７２を形成するステップを含む。１つ以上の実施形態によると、例えば１つ以上の並進移動ステージ１９０（図２）を用いた、透明被加工物１６０の運動、欠陥形成用レーザビーム１１２の運動（例えばレーザビーム焦線１１３の運動）、又は透明被加工物１６０及び欠陥形成用レーザビーム１１２両方の運動によって、欠陥形成用レーザビーム１１２を、透明被加工物１６０を横断するように並進移動させることができる。レーザビーム焦線１１３を透明被加工物１６０に対して並進移動させることにより、複数の欠陥１７２を透明被加工物１６０内に形成できる。更に、図１Ａに示されている輪郭１７０は直線状であるものの、輪郭１７０は非直線状（即ち湾曲を有するもの）であってもよい。湾曲した輪郭は例えば、透明被加工物１６０又はレーザビーム焦線１１３を他方に対して、１次元ではなく２次元的に並進移動させることによって製造できる。例えば図４、５、７Ａ、及び７Ｂそれぞれに示されている輪郭１７０は、湾曲輪郭部分２７２を備える。
【００３０】
再び図１Ａ及び１Ｂを参照すると、欠陥１７２の形成に使用される欠陥形成用レーザビーム１１２は、強度分布Ｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を更に有し、ここで、これらの図面に図示されているように、Ｚは欠陥形成用レーザビーム１１２のビーム伝播方向であり、Ｘ及びＹは上記伝播の方向に対して垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は断面方向と呼ばれる場合もあり、Ｘ‐Ｙ平面は断面平面と呼ばれる場合がある。断面平面における欠陥形成用レーザビーム１１２の強度分布を、断面強度分布と呼ぶことができる。
【００３１】
ビームスポット１１４又は他の断面における欠陥形成用レーザビーム１１２は、準非回折ビーム、例えば図２に示す光学アセンブリ１００に関して以下で更に詳細に説明するように、非球面光学素子１２０を通して欠陥形成用レーザビーム１１２（例えばパルスビーム源等のビーム源１１０を用いたガウシアンビーム等の欠陥形成用レーザビーム１１２）を伝播させることにより、以下で数学的に定義される低いビーム発散を有するビームを含むことができる。ビーム発散は、ビーム伝播方向（即ちＺ方向）におけるビーム断面の拡大率を指す。本明細書で議論されるビーム断面の一例は、透明被加工物１６０上に投射された欠陥形成用レーザビーム１１２のビームスポット１１４である。例示的な準非回折ビームとしては、ガウス‐ベッセルビーム及びベッセルビームが挙げられる。
【００３２】
回折は、欠陥形成用レーザビーム１１２の発散につながる１つの因子である。他の因子としては、欠陥形成用レーザビーム１１２を形成する光学系によって引き起こされる集束若しくはデフォーカス、又は界面における屈折及び散乱が挙げられる。輪郭１７０の欠陥１７２を形成するための欠陥形成用レーザビーム１１２は、レーザビーム焦線１１３を形成でき、その発散は小さく、また回折は弱い。欠陥形成用レーザビーム１１２の発散はレイリー範囲ＺＲによって特性決定され、これは、欠陥形成用レーザビーム１１２の強度分布の分散σ２及びビーム伝播係数Ｍ２に関連する。以下の議論では、式は直交座標系を用いて提示される。他の座標系に関する対応する式は、当業者に公知の数学的技法を用いて得ることができる。ビーム発散に関する更なる情報は、Ａ．Ｅ．  Ｓｉｅｇｍａｎ「Ｎｅｗ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ」（ＳＰＩＥ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｖｏｌ．  １２２４，  ｐ．  ２  （１９９０））、並びにＲ．  Ｂｏｒｇｈｉ及びＭ．  Ｓａｎｔａｒｓｉｅｒｏ「Ｍ２  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  Ｂｅｓｓｅｌ‐Ｇａｕｓｓ  ｂｅａｍｓ」（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ２２（５），  ２６２  （１９９７））に見出すことができ、これらの開示はその全体が参照により本出願に援用される。更なる情報は、国際規格ＩＳＯ  １１１４６‐１：２００５（Ｅ）「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ‐ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ‐  Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，  ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ  ‐  Ｐａｒｔ  １：  Ｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ａｎｄ  ｓｉｍｐｌｅ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｂｅａｍｓ」、ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ‐ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ‐  Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，  ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ  ‐  Ｐａｒｔ  ２：  Ｇｅｎｅｒａｌ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｂｅａｍｓ」、及びＩＳＯ  １１１４６‐３：２００４（Ｅ）「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ‐ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ‐  Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，  ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ  ‐  Ｐａｒｔ  ３：  Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ａｎｄ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄｅｔａｉｌｓ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ」にも見出すことができ、これらの開示はその全体が参照により本出願に援用される。
【００３３】
時間平均強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を有する欠陥形成用レーザビーム１１２の強度プロファイルの重心の空間座標は、以下の式で与えられる：
【００３４】
【数１】
2021527616.tif 000003
【００３５】
【数２】
2021527616.tif 000004
【００３６】
これらはウィグナー分布の最初の瞬間としても知られており、ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）の第３．５節に記載されている。その測定については、ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）の第７節に記載されている。
【００３７】
分散は、ビーム伝播方向における位置ｚの関数としての、欠陥形成用レーザビーム１１２の強度分布の断面（Ｘ‐Ｙ）平面における幅の測定値である。任意のレーザビームに関して、Ｘ方向の分散はＹ方向の分散とは異なり得る。σｘ２（ｚ）及びσｙ２（ｚ）をそれぞれＸ方向及びＹ方向の分散とする。特に関心の対象となるのは、近接場及び遠距離場の極限における分散である。σ０ｘ２（ｚ）及びσ０ｙ２（ｚ）をそれぞれ、近接場の極限におけるＸ方向及びＹ方向の分散とし、σ∞ｘ２（ｚ）及びσ∞ｙ２（ｚ）をそれぞれ、遠距離場の極限におけるＸ方向及びＹ方向の分散とする。時間平均強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を有するレーザビームに関して、フーリエ変換
2021527616.tif 000005
【００３８】
（ここでνｘ及びνｙはそれぞれＸ方向及びＹ方向の空間周波数である）を用いると、Ｘ方向及びＹ方向の近接場及び遠距離場分散は、以下の式によって与えられる：
【００３９】
【数３】
2021527616.tif 000006
【００４０】
【数４】
2021527616.tif 000007
【００４１】
【数５】
2021527616.tif 000008
【００４２】
【数６】
2021527616.tif 000009
【００４３】
分散量σ０ｘ２（ｚ）、σ０ｙ２（ｚ）、σ∞ｘ２（ｚ）及びσ∞ｙ２（ｚ）は、ウィグナー分布の対角要素としても知られている（ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）を参照）。これらの分散は、ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）の第７節に記載の測定技法を用いて、実験用レーザビームに関して定量化できる。簡潔に述べると、この測定は、線形不飽和ピクセル化検出器を用いて、分散及び重心座標を定義する積分方程式の無限積分領域を近似する有限空間領域にわたって、Ｉ（ｘ，ｙ）を測定する。測定領域の適切な範囲、バックグラウンドの減算、及び検出器のピクセル分解能は、ＩＳＯ  １１１４６‐２：２００５（Ｅ）の第７節に記載されている反復測定手順の収束によって決定される。式１〜６によって与えられる以上の式の数値は、ピクセル化検出器によって測定される一連の複数の強度値から数値的に計算される。
【００４４】
任意の光ビームに関する横方向振幅プロファイル
2021527616.tif 000010
【００４５】
（ここで
2021527616.tif 000011
【００４６】
である）
と、任意の光ビームに関する空間周波数分布
2021527616.tif 000012
【００４７】
（ここで
2021527616.tif 000013
【００４８】
である）との間のフーリエ変換関係により、以下を示すことができる：
【００４９】
【数７】
2021527616.tif 000014
【００５０】
【数８】
2021527616.tif 000015
【００５１】
式（７）及び（８）において、σ０ｘ２（ｚ０ｘ）及びσ０ｙ２（ｚ０ｙ）はσ０ｘ２（ｚ）及びσ０ｙ２（ｚ）の最小値であり、これらはそれぞれｘ方向及びｙ方向におけるウエスト位置ｚ０ｘ及びｚ０ｙにおいて発生し、またλは欠陥形成用レーザビーム１１２の波長である。式（７）及び（８）は、σｘ２（ｚ）及びσｙ２（ｚ）が、欠陥形成用レーザビーム１１２のウエスト位置（例えばレーザビーム焦線１１３のウエスト部分）に関連付けられた最小値から各方向に、ｚの２次式として増加することを示している。更に、軸対称なビームスポット１１４を含み、従って軸対称な強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を有する、本明細書に記載の実施形態では、σｘ２（ｚ）＝σｙ２（ｚ）であり、また非軸対称なビームスポット１１４を含み、従って非軸対称な強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を有する、本明細書に記載の実施形態では、σｘ２（ｚ）≠σｙ２（ｚ）、即ちσｘ２（ｚ）＜σｙ２（ｚ）又はσｘ２（ｚ）＞σｙ２（ｚ）である。
【００５２】
式（７）及び（８）は、ビーム伝播係数Ｍ２に関して書き換えることができ、ここでｘ方向及びｙ方向に関して別個のビーム伝播係数Ｍ２ｘ及びＭ２ｙが以下のように定義される
【００５３】
【数９】
2021527616.tif 000016
【００５４】
【数１０】
2021527616.tif 000017
【００５５】
式（９）及び（１０）の再編成及び式（７）及び（８）への代入により：
【００５６】
【数１１】
2021527616.tif 000018
【００５７】
【数１２】
2021527616.tif 000019
【００５８】
が得られ、これらは：
【００５９】
【数１３】
2021527616.tif 000020
【００６０】
【数１４】
2021527616.tif 000021
【００６１】
として書き換えることができ、ここでｘ方向及びｙ方向それぞれのレイリー範囲ＺＲｘ及びＺＲｙは、以下によって与えられる：
【００６２】
【数１５】
2021527616.tif 000022
【００６３】
【数１６】
2021527616.tif 000023
【００６４】
上記レイリー範囲は、レーザビームの分散が（ビームのウエストの位置における分散に対して）２倍になる、（ＩＳＯ  １１１４６‐１：２００５（Ｅ）の第３．１２節で定義されるようなビームのウエストの位置に対する）距離に対応し、レーザビームの断面積の発散の尺度となる。更に、軸対称なビームスポット１１４を含み、従って軸対称な強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を有する、本明細書に記載の実施形態では、ＺＲｘ＝ＺＲｙであり、また非軸対称なビームスポット１１４を含み、従って非軸対称な強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を有する、本明細書に記載の実施形態では、ＺＲｘ≠ＺＲｙ、即ちＺＲｘ＜ＺＲｙ又はＺＲｘ＞ＺＲｙである。上記レイリー範囲はまた、光強度がビームのウエスト位置（最大強度位置）において観察される値の１／２まで減少する、ビーム軸に沿った距離としても観察できる。大きなレイリー範囲を有するレーザビームは発散が少なく、ビーム伝播方向における距離と共に、レイリー範囲が小さいレーザビームよりもゆっくりと拡散される。
【００６５】
上述の式は、レーザビームを説明する強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を用いることにより、（ガウシアンビームだけではない）いずれのレーザビームに適用できる。ガウシアンビームのＴＥＭ００モードでは、強度プロファイルは：
【００６６】
【数１７】
2021527616.tif 000024
【００６７】
によって与えられ、ここでｗ０は、（ビーム強度がビームのウエスト位置ｚ０における該ビームのピークビーム強度の１／ｅ２まで低下する半径として定義される）半径である。式（１７）及び上述の式から、ＴＥＭ００ガウシアンビームに関して以下の結果が得られる：
【００６８】
【数１８】
2021527616.tif 000025
【００６９】
【数１９】
2021527616.tif 000026
【００７０】
【数２０】
2021527616.tif 000027
【００７１】
【数２１】
2021527616.tif 000028
【００７２】
【数２２】
2021527616.tif 000029
【００７３】
【数２３】
2021527616.tif 000030
【００７４】
【数２４】
2021527616.tif 000031
【００７５】
ここでＺＲ＝ＺＲｘ＝ＺＲｙである。ガウシアンビームに関して、Ｍ２＝Ｍｘ２＝Ｍｙ２＝１であることに更に留意されたい。
【００７６】
ビーム断面は、形状及び寸法によって特性決定される。ビーム断面の寸法は、ビームのスポットサイズによって特性決定される。ガウシアンビームに関して、スポットサイズは多くの場合、式（１７）でｗ０として表されるように、ビームの強度がその最大値の１／ｅ２まで低下する径方向範囲として定義される。ガウシアンビームの最大強度は、強度分布の中央（ｘ＝０及びｙ＝０（直交座標系）又はｒ＝０（円柱座標系））において発生し、スポットサイズの決定に使用される径方向範囲は、この中央に対して測定される。
【００７７】
軸対称の（即ちビーム伝播軸Ｚに関して回転対称の）断面を有するビームは、ＩＳＯ  １１１４６‐１：２００５（Ｅ）の第３．１２節に明記されているように、ビームのウエスト位置において測定される単一の寸法又はスポットサイズによって特性決定できる。ガウシアンビームに関して、式（１７）は、スポットサイズがｗ０に等しいことを示しており、これは式（１８）から、２σ０ｘ又は２σ０ｙに対応する。円形断面等の軸対称断面を有する軸対称ビームに関して、σ０ｘ＝σ０ｙである。従って軸対称ビームに関して、断面寸法は単一のスポットサイズパラメータを用いて特性決定でき、ここでｗ０ｘ＝２σ０である。スポットサイズは、軸対称ビームと違ってσ０ｘ≠σ０ｙである非軸対称ビーム断面に関しても同様に定義できる。よって、ビームのスポットサイズが非軸対称である場合、非軸対称ビームの断面寸法を、それぞれｘ方向及びｙ方向のｗ０ｘ及びｗ０ｙという２つのスポットサイズパラメータを用いて特性決定することが必要となり、ここで：
【００７８】
【数２５】
2021527616.tif 000032
【００７９】
【数２６】
2021527616.tif 000033
【００８０】
である。
【００８１】
更に、非軸対称ビームに関して、軸対称性（即ち任意の回転角度での対称性）が欠如していることは、σ０ｘ及びσ０ｙの計算結果がＸ軸及びＹ軸の配向の選択に左右されることを意味する。ＩＳＯ  １１１４６‐１：２００５（Ｅ）はこれらの基準軸を力密度分布の主軸と呼んでおり（第３．３〜３．５節）、以下の議論において、Ｘ及びＹ軸はこれらの主軸と整列されていると仮定する。更に、断面平面においてＸ軸及びＹ軸が回転する角度φ（例えばＸ軸及びＹ軸それぞれに関する基準位置に対する、Ｘ軸及びＹ軸の角度）を用いて、非軸対称ビームに関するスポットサイズパラメータの最小値（ｗ０，ｍｉｎ）及び最大値（ｗ０，ｍａｘ）：
【００８２】
【数２７】
2021527616.tif 000034
【００８３】
【数２８】
2021527616.tif 000035
【００８４】
を定義してよく、ここで２σ０，ｍｉｎ＝２σ０ｘ（φｍｉｎ，ｘ）＝２σ０ｙ（φｍｉｎ，ｙ）、かつ２σ０，ｍａｘ＝２σ０ｘ（φｍａｘ，ｘ）＝２σ０ｙ（φｍａｘ，ｙ）である。ビーム断面の軸対称性の強さは、アスペクト比によって定量化でき、ここでアスペクト比は、ｗ０，ｍｉｎに対するｗ０，ｍａｘの比として定義される。非軸対称ビーム断面のアスペクト比は１．０であり、楕円形及び他の非軸対称ビーム断面のアスペクト比は、１．０超、例えば１．１超、１．２超、１．３超、１．４超、１．５超、１．６超、１．７超、１．８超、１．９超、２．０超、３．０超、５．０超、１０．０超等である。
【００８５】
ビーム伝播方向（例えば透明被加工物１６０の深さ寸法）における欠陥１７２の均一性を促進するために、発散が小さい欠陥形成用レーザビーム１１２を使用してよい。１つ以上の実施形態では、発散が小さい欠陥形成用レーザビーム１１２を、欠陥１７２の形成に利用してよい。上述のように、発散はレイリー範囲によって特性決定できる。非軸対称ビームに関して、主軸Ｘ及びＹに関するレイリー範囲は、Ｘ軸及びＹ軸それぞれに関する式（１５）及び（１６）によって定義され、ここでいずれの実際のビームに関して、Ｍｘ２＞１及びＭｙ２＞１であることを示すことができ、またσ０ｘ２及びσ０ｙ２は、レーザビームの強度分布によって決定される。対称ビームに関して、レイリー範囲はＸ方向及びＹ方向において同一であり、式（２２）又は式（２３）によって表される。発散が小さいことは、レイリー範囲の値が大きいこと、及びレーザビームの回折が弱いことと相関する。
【００８６】
ガウス強度プロファイルを有するビームは、欠陥１７２を形成するためのレーザ加工には比較的好ましくない場合がある。というのは、利用可能なレーザパルスエネルギによってガラス等の材料を修正できるように、十分に小さいスポットサイズ（例えば約１〜５μｍ又は約１〜１０μｍといった、数マイクロメートル範囲のスポットサイズ）に収束させた場合、上記ビームは強く回折して、短い伝播距離にわたって強く発散するためである。低発散を達成するために、パルスレーザビームの強度分布を制御又は最適化することにより、回折を低減することが望ましい。パルスレーザビームは、非回折性又は弱回折性とすることができる。弱回折レーザビームとしては、準非回折レーザビームが挙げられる。代表的な弱回折レーザビームとしては、ベッセルビーム、ガウス‐ベッセル、エアリービーム、ウェーバービーム、及びマシュービームが挙げられる。
【００８７】
非軸対称ビームに関して、レイリー範囲ＺＲｘ及びＺＲｙは等しくない。式（１５）及び（１６）は、ＺＲｘ及びＺＲｙがそれぞれσ０ｘ及びσ０ｙに依存することを示しており、また上述のように、σ０ｘ及びσ０ｙの値は、Ｘ軸及びＹ軸の配向に左右される。従ってＺＲｘ及びＺＲｙの値は変動することになり、これらはそれぞれ、上記主軸に対応する最小値及び最大値を有することになり、ＺＲｘの最小値はＺＲｘ，ｍｉｎとして表され、ＺＲｙの最小値はＺＲｙ，ｍｉｎとして表される。任意のビームに関して、プロファイルＺＲｘ，ｍｉｎ及びＺＲｙ，ｍｉｎは：
【００８８】
【数２９】
2021527616.tif 000036
【００８９】
及び
【００９０】
【数３０】
2021527616.tif 000037
【００９１】
によって与えられることを示すことができる。
【００９２】
レーザビームの発散は、最小のレイリー範囲を有する方向において比較的短い距離にわたって発生するため、欠陥１７２の形成に使用される欠陥形成用レーザビーム１１２の強度分布を制御することにより、ＺＲｘ及びＺＲｙの最小値（又は軸対称ビームについてはＺＲの値）を可能な限り大きくすることができる。ＺＲｘの最小値ＺＲｘ，ｍｉｎ及びＺＲｙの最小値ＺＲｙ，ｍｉｎは、非軸対称ビームに関しては異なるため、損傷領域の形成時にＺＲｘ，ｍｉｎ及びＺＲｙ，ｍｉｎのうちの小さい方を可能な限り大きくする強度分布を有する欠陥形成用レーザビーム１１２を使用してよい。
【００９３】
異なる実施形態では、ＺＲｘ，ｍｉｎ及びＺＲｙ，ｍｉｎのうちの小さい方（又は軸対称ビームについてはＺＲの値）は、５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上、５００μｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、５０μｍ〜１０ｍｍ、１００μｍ〜５ｍｍ、２００μｍ〜４ｍｍ、３００μｍ〜２ｍｍ等である。
【００９４】
本明細書で明記したＺＲｘ，ｍｉｎ及びＺＲｙ，ｍｉｎのうちの小さい方の値及び範囲（又は軸対称ビームについてはＺＲの値）は、式（２７）で定義されたスポットサイズパラメータｗ０，ｍｉｎの調整によって、上記被加工物がそれに対して透明となるような様々な波長に関して達成できる。異なる実施形態では、スポットサイズパラメータｗ０，ｍｉｎは、０．２５μｍ以上、０．５０μｍ以上、０．７５μｍ以上、１．０μｍ以上、２．０μｍ以上、３．０μｍ以上、５．０μｍ以上、０．２５μｍ〜１０μｍ、０．２５μｍ〜５．０μｍ、０．２５μｍ〜２．５μｍ、０．５０μｍ〜１０μｍ、０．５０μｍ〜５．０μｍ、０．５０μｍ〜２．５μｍ、０．７５μｍ〜１０μｍ、０．７５μｍ〜５．０μｍ、０．７５μｍ〜２．５μｍ等である。
【００９５】
非回折又は準非回折ビームは一般に、半径に対して非単調減少するもの等の、複雑な強度プロファイルを有する。ガウシアンビームと同様に、有効スポットサイズＷｏ，ｅｆｆは、非軸対称ビームに関して、最大強度の径方向位置（ｒ＝０）からの、強度が最大強度の１／ｅ２まで低下するいずれの方向における最短径方向距離として定義できる。更に、軸対称ビームに関して、Ｗｏ，ｅｆｆは、最大強度の径方向位置（ｒ＝０）からの、最大強度の１／ｅ２まで低下する径方向距離である。非軸対称ビームに関する有効スポットサイズＷｏ，ｅｆｆ、又は軸対称ビームに関するスポットサイズＷｏに基づくレイリー範囲に関する基準は、非軸対称ビームに関する式（３１）又は軸対称ビームに関する式（３２）を用いて、損傷領域の形成のための非回折又は準非回折ビームとして：
【００９６】
【数３１】
2021527616.tif 000038
【００９７】
【数３２】
2021527616.tif 000039
【００９８】
のように具体化でき、ここでＦＤは、少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２５０、少なくとも５００、少なくとも１０００、１０〜２０００、５０〜１５００、１００〜１０００の値を有する無次元発散係数である。式（３１）を式（２２）又は（２３）と比較することにより、非回折又は準非回折ビームに関して、有効ビームサイズが２倍になる距離、即ち式（３１）中の「ＺＲｘ，ｍｉｎ、ＺＲｙ，ｍｉｎのうちの小さい方」が、仮に典型的なガウシアンビームを使用する場合に予想される距離のＦＤ倍となることを確認できる。無次元発散係数ＦＤは、レーザビームが準非回折性であるかどうかを決定するための基準を提供する。本明細書中で使用される場合、「欠陥形成用レーザビーム１１２（ｄｅｆｅｃｔ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  １１２）」は、該レーザビームが、ＦＤの値≧１０において式（３１）又は式（３２）を満たす場合に、準非回折性とみなされる。ＦＤの値が増加するに従って、欠陥形成用レーザビーム１１２は、更に完璧に近い非回折状態に近づく。更に、式（３２）は式（３１）を単に簡略化したものであるため、式（３２）は、軸対称欠陥形成用レーザビーム１１２及び非軸対称欠陥形成用レーザビーム１１２の両方に関する無次元発散係数ＦＤを数学的に記述していることを理解されたい。
【００９９】
ここで図２を参照すると、欠陥形成用レーザビーム１１２を生成するための光学アセンブリ１００が概略図で示されており、この欠陥形成用レーザビーム１１２は準非回折レーザビームであり、非球面光学素子１２０（例えばアキシコン１２２）を用いて透明被加工物１６０にレーザビーム焦線１１３を形成する。光学アセンブリ１００は、欠陥形成用レーザビーム１１２を出力するビーム源１１０、第１のレンズ１３０、及び第２のレンズ１３２を含む。ビーム源１１０は、欠陥形成用レーザビーム１１２、例えばパルスレーザビーム又は連続波レーザビームを出力するよう構成された、いずれの既知の又はまだ開発されていないビーム源１１０を含んでよい。いくつかの実施形態では、ビーム源１１０は、例えば１０６４ｎｍ、１０３０ｎｍ、５３２ｎｍ、５３０ｎｍ、３５５ｎｍ、３４３ｎｍ、２６６ｎｍ、又は２１５ｎｍの波長を有する欠陥形成用レーザビーム１１２を出力してよい。更に、透明被加工物１６０中に欠陥１７２を形成するために使用される欠陥形成用レーザビーム１１２は、選択されたパルスレーザ波長に対して透過性を有する材料に十分に好適なものであってよい。
【０１００】
更に透明被加工物１６０は、ビーム源１１０が出力した欠陥形成用レーザビーム１１２が、例えば非球面光学素子１２０と、それに続いて第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２の両方とを横断した後で、透明被加工物１６０に照射されるように、位置決めされていてよい。光軸１０２は、ビーム源１１０が欠陥形成用レーザビーム１１２を出力する際に、欠陥形成用レーザビーム１１２のビーム経路１１１が光軸１０２に沿って延在するように、ビーム源１１０と透明被加工物１６０との間に（図２に示す実施形態ではＺ軸に沿って）延在する。
【０１０１】
欠陥１７２の形成に好適なレーザ波長は、透明被加工物１６０による線形吸収と散乱とを合わせた損失が十分に小さい波長である。実施形態では、該波長における、透明被加工物１６０による線形吸収と散乱とを合わせた損失は、２０％／ｍｍ未満、又は１５％／ｍｍ未満、又は１０％／ｍｍ未満、又は５％／ｍｍ未満、又は１％／ｍｍ未満であり、ここで寸法「／ｍｍ」は、欠陥形成用レーザビーム１１２のビーム伝播方向（例えばＺ方向）における透明被加工物１６０内の距離１ミリメートルあたりを意味する。多くのガラス被加工物に関する代表的な波長としては、Ｎｄ３＋（例えば１０６４ｎｍ付近の基本波長並びに５３２ｎｍ、３５５ｎｍ及び２６６ｎｍ付近の高次高調波長を有するＮｄ３＋：ＹＡＧ又はＮｄ３＋：ＹＶＯ４）の基本波長及び高調波長が挙げられる。所与の基板材料に関して線形吸収と散乱とを合わせた損失の要件を満たす、スペクトルの紫外部分、可視部分及び赤外部分の他の波長も、使用できる。
【０１０２】
動作時、ビーム源１１０が出力した欠陥形成用レーザビーム１１２は、透明被加工物１６０内に多光子吸収（ｍｕｌｔｉ‐ｐｈｏｔｏｎ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＭＰＡ）を生成できる。ＭＰＡは、分子をある状態（通常はグランド状態）からより高いエネルギの電子的状態（即ちイオン化）に励起する、同一の又は異なる周波数の２つ以上の光子の同時吸収である。これに関与する分子の低エネルギ状態と高エネルギ状態との間のエネルギの差は、関与する光子のエネルギの合計に等しい。誘起吸収とも呼ばれるＭＰＡは、２次又は３次（又はより高次）プロセスであってよく、これは例えば、線形吸収よりも数桁弱い。これは、２次誘起吸収の強度が光強度の２乗に比例し得、従って非線形光学プロセスであるという点で、線形吸収とは異なる。
【０１０３】
輪郭１７０（図１Ａ及び１Ｂ）を形成する穿孔ステップは、ビーム源１１０（例えば超短パルスレーザ等のパルスビーム源）を、非球面光学素子１２０、第１のレンズ１３０、及び第２のレンズ１３２と組み合わせて利用して、透明被加工物１６０を照射してレーザビーム焦線１１３を生成できる。レーザビーム焦線１１３は、上で定義したような非軸対称ガウス‐ベッセルビーム又はベッセルビーム等の準非回折ビームを含み、透明被加工物１６０を完全に又は部分的に穿孔して、透明被加工物１６０内に欠陥１７２を形成でき、これらの欠陥１７２は輪郭１７０を形成できる。欠陥形成用レーザビーム１１２がパルスレーザビームを含む実施形態では、個々のパルスのパルス持続時間は、約１フェムト秒〜約２００ピコ秒、例えば１ピコ秒〜約１００ピコ秒、約５ピコ秒〜約２０ピコ秒等であり、また個々のパルスの繰り返し数は、約１ｋＨｚ〜４ＭＨｚ、例えば約１０ｋＨｚ〜約３ＭＨｚ、又は約１０ｋＨｚ〜約６５０ｋＨｚであってよい。
【０１０４】
図３Ａ及び３Ｂも参照すると、上述の個々のパルス繰り返し数における単一パルスの動作に加えて、パルスレーザビームを含む実施形態では、パルスを、２個以上のサブパルス５００Ａ（例えば１回のパルスバーストあたり、３個のサブパルス、４個のサブパルス、５個のサブパルス、１０個のサブパルス、１５個のサブパルス、２０個のサブパルス、又はより多数のパルス、例えば１回のパルスバースト５００あたり１〜３０個のサブパルス、又は１回のパルスバースト５００あたり５〜２０個のサブパルス）のパルスバースト５００で生成してよい。理論による制限を意図するものではないが、パルスバーストは、単一パルスでの操作を用いた場合には容易にアクセスできないタイムスケールにおいて、材料との光エネルギ的相互作用（即ち透明被加工物１６０の材料中のＭＰＡ）を生成する、サブパルスの短く迅速なグループ分けである。これもまた理論による制限を意図するものではないが、パルスバースト（即ちパルスのグループ）内のエネルギは保存される。ある実例として、１００μＪ／バーストのエネルギ及び２個のサブパルスを有するパルスバーストに関して、１００μＪ／バーストのエネルギは上記２個のサブパルスの間で、サブパルス１個あたり５０μＪの平均エネルギに分割され、１００μＪ／バーストのエネルギ及び１０個のサブパルスを有するパルスバーストに関して、１００μＪ／バーストのエネルギは上記１０個のサブパルスの間で、サブパルス１個あたり１０μＪの平均エネルギに分割される。更に、あるパルスバーストの複数のサブパルス間のエネルギ分布は、均一である必要はない。実際にいくつかの例では、あるパルスバーストの複数のサブパルス間のエネルギ分布は、指数関数的減衰の形式を取り、該パルスバーストの第１のサブパルスが最も高いエネルギを含有し、該パルスバーストの第２のサブパルスがわずかに低いエネルギを含有し、該パルスバーストの第３のサブパルスが更に低いエネルギを含有し、それ以降も同様となる。しかしながら、個々のパルスバースト内での他のエネルギ分布も可能であり、各サブパルスの正確なエネルギを調整することによって、透明被加工物１６０に対して様々な量の修正を実行できる。
【０１０５】
これもまた理論による制限を意図するものではないが、１つ以上の輪郭１７０の欠陥１７２を、少なくとも２個のサブパルスを有するパルスバーストを用いて形成する場合、輪郭１７０に沿って透明被加工物１６０を分割するために必要な力（即ち最大破壊耐性）は、同一の透明被加工物１６０中に単一パルスレーザを用いて形成された、隣接する欠陥１７２間の間隔が同一である輪郭１７０の最大破壊耐性に比べて低下する。例えば、単一のパルスを用いて形成された輪郭１７０の最大破壊耐性は、２個以上のサブパルスを有するパルスバーストを用いて形成された輪郭１７０の最大破壊耐性の少なくとも２倍大きくなる。更に、単一のパルスを用いて形成された輪郭１７０と、２個のサブパルスを有するパルスバーストを用いて形成された輪郭１７０との間の、最大破壊耐性の差は、２個のサブパルスを有するパルスバーストを用いて形成された輪郭１７０と、３個のサブパルスを有するパルスバーストを用いて形成された輪郭１７０との間の、最大破壊耐性の差より大きい。よって、パルスバーストを用いて、単一パルスレーザを用いて形成された輪郭１７０よりも容易に分割される輪郭１７０を形成できる。
【０１０６】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、パルスバースト５００内のサブパルス５００Ａは、約１ｎｓｅｃ〜約５０ｎｓｅｃ、例えば約１０ｎｓｅｃ〜約３０ｎｓｅｃ、例えば約２０ｎｓｅｃの持続時間によって隔てられていてよい。他の実施形態では、パルスバースト５００内のサブパルス５００Ａは、最高１００ｐｓｅｃ（例えば、０．１ｐｓｅｃ、５ｐｓｅｃ、１０ｐｓｅｃ、１５ｐｓｅｃ、１８ｐｓｅｃ、２０ｐｓｅｃ、２２ｐｓｅｃ、２５ｐｓｅｃ、３０ｐｓｅｃ、５０ｐｓｅｃ、７５ｐｓｅｃ、又はこれらの間のいずれの範囲）の持続時間によって隔てられていてよい。所与のレーザに関して、パルスバースト５００内の隣接するサブパルス５００Ａの間の時間間隔Ｔｐ（図４Ｂ）は、比較的均一（例えば互いの約１０％以内）であってよい。例えばいくつかの実施形態では、パルスバースト５００内の各サブパルス５００Ａは、後続のサブパルスからおよそ２０ｎｓｅｃ（５０ＭＨｚ）だけ時間的に隔てられている。更に、各パルスバースト５００間の時間は、約０．２５マイクロ秒〜約１０００マイクロ秒、例えば約１マイクロ秒〜約１０マイクロ秒、又は約３マイクロ秒〜約８マイクロ秒であってよい。
【０１０７】
本明細書に記載のビーム源１１０の例示的な実施形態のうちのいくつかでは、時間間隔Ｔｂ（図３Ｂ）は、バースト繰り返し数が約２００ｋＨｚである欠陥形成用レーザビーム１１２を出力するビーム源１１０に関して、約５マイクロ秒である。レーザバースト繰り返し数は、あるバースト内の最初のパルスから、次のバースト内の最初のパルスまでの時間Ｔｂに関連する（レーザバースト繰り返し数＝１／Ｔｂ）。いくつかの実施形態では、レーザバースト繰り返し数は約１ｋＨｚ〜約４ＭＨｚであってよい。実施形態では、レーザバースト繰り返し数は例えば約１０ｋＨｚ〜６５０ｋＨｚであってよい。各バースト内の最初のパルスから、次のバースト内の最初のパルスまでの時間Ｔｂは、約０．２５マイクロ秒（４ＭＨｚのバースト繰り返し数）〜約１０００マイクロ秒（１ｋＨｚのバースト繰り返し数）、例えば約０．５マイクロ秒（２ＭＨｚのバースト繰り返し数）〜約４０マイクロ秒（２５ｋＨｚのバースト繰り返し数）、又は約２マイクロ秒（５００ｋＨｚのバースト繰り返し数）〜約２０マイクロ秒（５０ｋＨｚのバースト繰り返し数）であってよい。正確なタイミング、パルス持続時間、及びバースト繰り返し数は、レーザの設計に応じて変動し得るが、高強度の短パルス（Ｔｄ＜２０ｐｓｅｃ、及びいくつかの実施形態では、Ｔｄ≦１５ｐｓｅｃ）が特に良好に動作することが分かっている。
【０１０８】
バースト繰り返し数は、約１ｋＨｚ〜約２ＭＨｚ、例えば約１ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚであってよい。バースト形成又はパルスバースト５００の生成は、サブパルス５００Ａの放出が均一かつ安定した流れにならず、パルスバースト５００の密集したクラスタとなるような、レーザ動作の１タイプである。パルスバーストレーザビームは、透明被加工物１６０の材料に基づいて、透明被加工物１６０の材料が該波長において略透明となるように動作するよう選択された、波長を有してよい。材料において測定されるバーストあたりの平均レーザ出力は、材料の厚さ１ｍｍあたり少なくとも約４０μＪであってよい。例えば実施形態では、バーストあたりの平均レーザ出力は、約４０μＪ／ｍｍ〜約２５００μＪ／ｍｍ、又は約５００μＪ／ｍｍ〜約２２５０μＪ／ｍｍであってよい。ある具体例では、厚さ０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ  ＥＡＧＬＥ  ＸＧ透明被加工物に関して、約３００μＪ〜約６００μＪのパルスバーストが被加工物を切断及び／又は分割でき、これは約４２８μＪ／ｍｍ〜約１２００μＪ／ｍｍ（即ち０．７ｍｍのＥＡＧＬＥ  ＸＧガラスに関して３００μＪ／０．７ｍｍ、及び０．５ｍｍのＥＡＧＬＥ  ＸＧガラスに関して６００μＪ／０．５ｍｍ）という例示的な範囲に対応する。
【０１０９】
透明被加工物１６０の修正に必要なエネルギは、パルスエネルギであり、これは、パルスバーストエネルギ（即ちあるパルスバースト５００内に内包されたエネルギ（ここで各パルスバースト５００は一連のサブパルス５００Ａを内包する））に関して、又は単一のレーザパルス（これが多数集まって１つのバーストを構成できる）内に内包されるエネルギに関して、記述できる。パルスエネルギ（例えばパルスバーストエネルギ）は、約２５μＪ〜約７５０μＪ、例えば約５０μＪ〜約５００μＪ、又は約５０μＪ〜約２５０μＪであってよい。いくつかのガラス組成物に関して、パルスエネルギ（例えばパルスバーストエネルギ）は約１００μＪ〜約２５０μＪであってよい。しかしながら、ディスプレイ又はＴＦＴ用ガラス組成物に関して、パルスエネルギ（例えばパルスバーストエネルギ）はより高くなり得る（例えば、透明被加工物１６０の具体的なガラス組成に応じて、約３００μＪ〜約５００μＪ、又は約４００μＪ〜約６００μＪ）。
【０１１０】
理論による制限を意図するものではないが、パルスバーストを生成できるパルスレーザビームを含む欠陥形成用レーザビーム１１２の使用は、例えばガラス（例えば透明被加工物１６０）である透明材料の切断又は修正に有利である。単一パルスレーザの繰り返し数によって時間的に隔てられた単一パルスの使用とは対照的に、バースト内の複数のパルスの迅速なシーケンスにわたってパルスエネルギを拡散するバーストシーケンスの使用により、材料との高強度の相互作用のタイムスケールを、単一パルスレーザによって可能なものよりも大きくすることができる。パルスバーストの使用は（単一パルスでの動作とは反対に）欠陥１７２のサイズ（例えば断面サイズ）を増大させ、これにより、透明被加工物１６０を１つ以上の輪郭１７０に沿って分割する際に、隣接する欠陥１７２が容易につながるようになり、意図しない割れの形成を最小限に抑える。更に、パルスバーストを用いて欠陥１７２を形成すると、各欠陥１７２から外向きに透明被加工物１６０のバルク材料内へと延在する割れの配向のランダム性が向上し、これにより、欠陥１７２から外向きに延在する個々の割れが、輪郭１７０の分割に影響を与える、又は輪郭１７０の分割を付勢することがなくなり、従って欠陥１７２の分割が輪郭１７０をたどるようになり、意図しない割れの形成が最小限に抑えられる。
【０１１１】
再び図２を参照すると、非球面光学素子１２０は、ビーム源１１０と透明被加工物１６０との間において、ビーム経路１１１内に位置決めされる。動作時、欠陥形成用レーザビーム１１２、例えば入射してくるガウシアンビームを、非球面光学素子１２０を通して伝播させることにより、非球面光学素子１２０を越えて伝播する欠陥形成用レーザビーム１１２の部分が上述のように準非回折性となるように、欠陥形成用レーザビーム１１２を変化させることができる。非球面光学素子１２０は、非球面形状を備えるいずれの光学素子を含んでよい。いくつかの実施形態では、非球面光学素子１２０は、アキシコンレンズ、例えば負屈折アキシコンレンズ、正屈折アキシコンレンズ、反射アキシコンレンズ、回折アキシコンレンズ、プログラマブル空間光変調器アキシコンレンズ（例えば位相アキシコン）等の、円錐波面生成光学素子を含んでよい。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、非球面光学素子１２０は少なくとも１つの非球面表面を備え、その形状は数学的に：ｚ’＝（ｃｒ２／１）＋（１−（１＋ｋ）（ｃ２ｒ２））１／２＋（ａ１ｒ＋ａ２ｒ２＋ａ３ｒ３＋ａ４ｒ４＋ａ５ｒ５＋ａ６ｒ６＋ａ７ｒ７＋ａ８ｒ８＋ａ９ｒ９＋ａ１０ｒ１０＋ａ１１ｒ１１＋ａ１２ｒ１２のように記述され、ここでｚ’は上記非球面表面の表面サグであり、ｒは、径方向における（例えばＸ方向又はＹ方向における）、上記非球面表面と光軸１０２の距離であり、ｃは上記非球面表面の表面曲率（即ちｃｉ＝１／Ｒｉ（ここでＲは上記非球面表面の表面半径である））であり、ｋは円錐定数であり、係数ａｉは、上記非球面表面を記述する１次〜１２次非球面係数又はより高次の非球面係数（多項式非球面）である。例示的な一実施形態では、非球面光学素子１２０の少なくとも１つの非球面表面は、それぞれ：−０．０８５２７４７８８；０．０６５７４８８４５；０．０７７５７４９９５；−０．０５４１４８６３６；０．０２２０７７０２１；−０．００５４９８７４７２；０．０００６６８２９５５である係数ａ１〜ａ７を含み、また非球面係数ａ８〜ａ１２は０である。この実施形態では、少なくとも１つの非球面表面は、円錐定数ｋ＝０を有する。しかしながら、ａ１の係数は非ゼロ値を有するため、これは非ゼロ値の円錐定数ｋを有することと同等である。従って、非ゼロの円錐定数ｋ、非ゼロの係数ａ１、又は非ゼロのｋと非ゼロの係数ａ１との組み合わせを指定することによって、同等の表面を記述できる。更にいくつかの実施形態では、少なくとも１つの非球面表面は、非ゼロ値を有する少なくとも１つの高次非球面係数ａ２〜ａ１２（即ちａ２、ａ３、…ａ１２のうちの少なくとも１つ≠０）によって記述又は定義される。例示的な一実施形態では、非球面光学素子１２０は、立方体状の光学素子等の３次非球面光学素子を含み、これは非ゼロの係数ａ３を備える。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、非球面光学素子１２０が（図２に示すような）アキシコン１２２からなる場合、アキシコン１２２は、約１．２°、例えば約０．５°〜約５°、又は約１°〜約１．５°、又は約０．５°〜約２０°でさえある角度を有するレーザ出力表面１２６（例えば円錐表面）を備え、上記角度は、欠陥形成用レーザビーム１１２がアキシコン１２２に入るレーザ入力表面１２４（例えば平坦表面）に対して測定される。更に、レーザ出力表面１２６は、円錐の頂点で終端する。更に、非球面光学素子１２０は、レーザ入力表面１２４からレーザ出力表面１２６まで延在して円錐の頂点で終端する、中心線軸１２５を含む。他の実施形態では、非球面光学素子１２０はワキシコン、空間光変調器等の空間位相変調器、又は光回折格子からなってよい。動作時、非球面光学素子１２０は、入射する欠陥形成用レーザビーム１１２（例えば入射するガウシアンビーム）を準非回折ビームに成形し、続いてこれは、第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２を通るように向けられる。
【０１１４】
引き続き図２を参照すると、第１のレンズ１３０は第２のレンズ１３２の上流に位置決めされ、第１のレンズ１３０と第２のレンズ１３２との間のコリメート空間１３４内において、欠陥形成用レーザビーム１１２をコリメートしてよい。更に第２のレンズ１３２は欠陥形成用レーザビーム１１２を透明被加工物１６０内へと集束させてよく、これは撮像平面１０４に位置決めしてよい。いくつかの実施形態では、第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２はそれぞれ平凸レンズからなる。第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２がそれぞれ平凸レンズからなる場合、第１のレンズ１３０及び第２のレンズ１３２の曲率はそれぞれ、コリメート空間１３４に向かって配向してよい。他の実施形態では、第１のレンズ１３０は他のコリメートレンズからなってよく、また第２のレンズ１３２は、メニスカスレンズ、非球面レンズ、又は別の高次補正集束レンズからなってよい。
【０１１５】
ここで図４及び５を参照すると、いくつかの実施形態では、湾曲輪郭部分２７２を含んでよい輪郭１７０に沿った（及び輪郭線１６５に沿った）透明被加工物１６０の分割を誘発するために、後続の分割ステップにおいて透明被加工物１６０に対して更に動作を行うことができる。例えば図４及び５は、赤外線レーザビーム２１２を用いて輪郭１７０に沿った熱応力を生成することによって、透明被加工物１６０を輪郭１７０に沿って分割するための、光学アセンブリ２００、２００’を示し、上記熱応力は、輪郭１７０に沿った割れ２７０の形成を誘発することによって、透明被加工物１６０を分割する。光学アセンブリ２００、２００’はそれぞれ、赤外線レーザビーム２１２を出力する赤外線ビーム源２１０、撮像系２５０、プロセスコントローラ２０５、及び任意にビーム操縦装置２２０を備える（図４）。プロセスコントローラ２０５は、コンピュータ、又はスタンドアロン型制御インタフェース等の他のいずれの計算デバイスを備えてよい。赤外線レーザビーム２１２は、制御ライン２０６を通してプロセスコントローラ２０５に通信可能に結合して、プロセスコントローラ２０５によって制御でき、また撮像系２５０は、制御ライン２０７を通してプロセスコントローラ２０５に通信可能に結合して、プロセスコントローラ２０５によって制御できる。
【０１１６】
図４の光学アセンブリ２００では、撮像系２５０及び赤外線ビーム源２１０は同軸に位置決めされておらず、図５の光学アセンブリ２００’では、撮像系２５０及び赤外線ビーム源２１０は同軸に位置決めされて直列の系を形成している。更に、赤外線ビーム源２１０、ビーム操縦装置２２０、及び／又は撮像系２５０は、例えば並進移動ステージ、移動用アーム等を用いることによって、透明被加工物１６０に対して並進移動可能であってよい。透明被加工物１６０内に輪郭１７０を形成するための図３の光学アセンブリ１００は、図４及び５の光学アセンブリ２００、２００’とは別個に図示されているものの、これらの光学アセンブリの構成部品は、単一の光学アセンブリに集積できることを理解されたい。図示されていないが、光学アセンブリ２００、２００’は、レンズ、ミラー等といった更なる光学部品を更に備える場合もある。
【０１１７】
引き続き図４及び５を参照すると、赤外線ビーム源２１０は、制御された熱源であり、これは赤外線レーザビーム２１２を出力し、この赤外線レーザビーム２１２は、透明被加工物１６０に衝突して、透明被加工物１６０の表面（例えば第１の表面１６２）上に赤外線ビームスポット２１４を形成し、例えば輪郭１７０又はその付近の透明被加工物１６０の温度を急速に上昇させる。特に、赤外線レーザビーム２１２のレーザエネルギは、透明被加工物１６０によって吸収されて、透明被加工物１６０の材料（例えばガラス材料）を加熱する。加熱された透明被加工物１６０の表面の面積は、透明被加工物１６０全体の表面積に比べると比較的小さいため、加熱されたエリアは比較的急速に冷却される。理論によって束縛されるものではないが、透明被加工物１６０の、局所的温度が高い部分において、ガラスの膨張（即ち変化する密度）によって引張応力が発生し得ると考えられる。この引張応力は、輪郭１７０又はその付近に蓄積すると、輪郭１７０に沿った割れ２７０の形成を推進し、これによって透明被加工物１６０を輪郭１７０に沿って分割する。動作時、割れ２７０の伝播中には、割れ２７０は割れ先端部２７１を備え、これは割れ２７０の前方の縁部である。
【０１１８】
赤外線ビーム源２１０は、赤外線レーザビーム２１２を出力するよう構成された、いずれの既知の又はまだ開発されていない赤外線ビーム源２１０を含んでよい。ガラス内に熱応力を生成するための好適な赤外線レーザビーム２１２は典型的には、ガラスが容易に吸収する波長、例えば１．２μｍ〜１３μｍ、例えば４μｍ〜１２μｍの波長を有する。更に、赤外線レーザビーム２１２の出力は、約１０Ｗ〜約１０００Ｗ、例えば１００Ｗ、２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ等であってよい。更に、赤外線レーザビーム２１２の１／ｅ２ビーム直径は、約２０ｍｍ以下、例えば１５ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍ、５ｍｍ、２ｍｍ、又はそれ未満であってよい。動作時、赤外線レーザビーム２１２の１／ｅ２ビーム直径が大きいほど、より迅速なレーザ加工及びより高い出力を促進でき、その一方で赤外線レーザビーム２１２の１／ｅ２ビーム直径が小さいほど、輪郭１７０付近の透明被加工物１６０の部分に対する損傷が限定されることで、高精度の分割を促進できる。例示的な赤外線ビーム源２１０としては、二酸化炭素レーザ（「ＣＯ２レーザ」）、一酸化炭素レーザ（「ＣＯレーザ」）、ソリッドステートレーザ、レーザダイオード、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【０１１９】
ここで図４〜６を参照すると、赤外線レーザビーム２１２を用いて透明被加工物１６０の輪郭１７０を分割する際、撮像系２５０を用いて、割れ先端部２７１の位置及び伝播方向を検出でき、これにより、以下で更に詳細に説明されるように、プロセスコントローラ２０５はこのデータを分析して、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力、及び／又は赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度を、割れ先端部２７１の位置及び伝播方向に基づいて修正できる。
【０１２０】
図６に示すように、撮像系２５０は、カメラ等の１つ以上の撮像装置２５４、及びいくつかの実施形態では光源２５２を備える。光源２５２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱灯光源、赤外線ビーム源２１０とは別個のレーザ源等を含んでよい。光源２５２が出力する光、及び撮像装置２５４が受信する光（例えば画像データ）は、撮像経路２５１に沿って伝播し得る。いくつかの実施形態では、光源２５２が出力する光を、輪郭１７０及び割れ先端部２７１に向けることによって、割れ先端部２７１を撮像装置２５４による撮像のために照明できる。更に、撮像装置２５４は周方向のアレイとして位置決めでき、従って撮像装置２５４は、撮像経路２５１が透明被加工物１６０の第１の表面１６２の赤外線ビーム経路２１１と整列した、又はほとんど整列したときに、割れ先端部２７１及び赤外線ビームスポット２１４を取り囲むことができる。撮像装置２５４の周方向のアレイにより、撮像装置２５４が受信した画像データから、位置情報及び方向情報の両方を決定できる。例えば、割れ先端部２７１の伝播方向は、各撮像装置２５４が受信した画像データの相対強度に基づいて決定できる。図６では４つの撮像装置２５４が図示されているが、いずれの個数の撮像装置２５４も考えられることを理解されたい。更に、撮像系２５０が赤外線ビーム源２１０と同軸に配置されている図５の光学アセンブリ２００’では、撮像装置２５４は、ある断面方向間隔（例えば直径）を有する周方向アレイとして配設されていてよく、これにより赤外線ビーム源２１０は、撮像装置２５４が割れ先端部２７１を撮像するのを阻害しない。
【０１２１】
再び図４を参照すると、光学アセンブリ２００では、撮像系２５０及び赤外線ビーム源２１０は同軸に位置決めされておらず、それぞれビーム操縦装置２２０に光学的に結合される。ビーム操縦装置２２０は部分反射板２２２を備えてよく、これは、赤外線レーザビーム２１２と光源２５２が出力する光との両方を、割れ先端部２７１及び赤外線ビームスポット２１４上又はその付近に向けることによって、赤外線ビーム経路２１１及び撮像経路２５１を、透明被加工物１６０の第１の表面１６２において整列させるか又はほとんど整列させるよう構成される。特に部分反射板２２２は、赤外線レーザビーム２１２を透過させ、光源２５２の光、及び１つ以上の撮像装置２５４が受信可能な画像データを反射するよう構成される。他の実施形態では、例えば図４に示されている撮像系２５０及び赤外線ビーム源２１０の位置を交換した実施形態では、部分反射板２２２は、赤外線レーザビーム２１２を反射し、光源２５２の光、及び１つ以上の撮像装置２５４が受信可能な画像データを透過させるよう構成できる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、部分反射板２２２は、ＺｎＳｅコーティング、又は他のいずれの既知の若しくはまだ開発されていない部分反射板を含んでよい。図４に示されている実施形態では、ビーム操縦装置２２０は部分反射板２２２を備えるが、ビーム操縦装置２２０は、光源２５２の光、撮像系２５０の１つ以上の撮像装置２５４が受信可能な画像データ、及び赤外線レーザビーム２１２を、選択的に方向決定するよう構成された、いずれの光学部品又は光学系を備えてよいことを理解されたい。
【０１２３】
再び図４〜６を参照すると、透明被加工物１６０を輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿って分割する方法は：赤外線レーザビーム２１２を透明被加工物１６０上の輪郭１７０（及び輪郭線１６５）上又はその付近に向けることによって、透明被加工物１６０内での割れ２７０の形成を誘発するステップ；並びに透明被加工物１６０と赤外線レーザビーム２１２とを、輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿って又はこれらの付近で互いに対して並進移動させるステップを含む。割れ２７０の形成中、割れ先端部２７１及び赤外線ビームスポット２１４はそれぞれ、輪郭１７０に沿って並進移動方向２０１に前進する。更に、透明被加工物１６０を輪郭１７０に沿って分割する際、割れ先端部２７１が、赤外線レーザビーム２１２及び透明被加工物１６０の輪郭１７０に沿った相対運動と同期した一定の速度で、輪郭１７０に沿って前進するのが理想的であり得る。
【０１２４】
しかしながらいくつかの状況では、割れ先端部２７１は一定の速度で伝播しない場合がある。例えばレーザ加熱プロセス中に生成される過渡応力は、透明被加工物１６０の折れ及び変形を生成する場合があり、これは割れ先端部２７１周辺の応力分布を変化させ、不安定な割れ伝播を引き起こす。これにより、割れ先端部２７１が停止する、及び／又は輪郭１７０から逸れる場合があり、これは、新たに形成された端面上に寸断及び分岐を発生させる。このような不規則部分は、分割後の透明被加工物の強度を低下させる場合があり、従って、分割後の透明被加工物の新たに形成された端面が、曲げ等によって張力下に置かれると、これらの不規則部分から割れが発生する可能性があり、分割後の透明被加工物が破損する可能性がある。強度が低下したこのような縁部は、下流の製品、特に得られた個々の透明被加工物が曲げを受ける可能性がある製品に組み込まれる場合に問題となる。よって、強度を制限するこのような欠陥の発生を排除又は低減し、分割後の透明被加工物の縁部強度を最大化するために、追加の方法ステップを用いて、輪郭１７０に沿った割れ先端部２７１の定速での伝播を促進してよい。
【０１２５】
特に、透明被加工物１６０及び赤外線レーザビーム２１２を輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿って互いに対して並進移動させる際、透明被加工物１６０を分割する方法は更に、赤外線レーザビーム２１２の赤外線ビームスポット２１４の基準位置及び伝播方向に対する、割れ先端部２７１の位置及び伝播方向を検出するステップを含んでよい。上記基準位置は、赤外線ビームスポット２１４のいずれの部分、例えば赤外線ビームスポット２１４の前端、赤外線ビームスポット２１４の後端、赤外線ビームスポット２１４の中央点等を含んでよい。
【０１２６】
割れ先端部２７１の位置及び伝播方向を検出するステップは、撮像系２５０を用いて割れ先端部２７１の画像データを生成するステップを含んでよい。例えば、光源２５２からの光を割れ先端部２７１が反射でき、これによって撮像装置２５４が割れ先端部２７１を撮像できる。割れ先端部２７１の画像データを撮像装置２５４で取得した後、割れ先端部２７１の位置及び伝播方向を、プロセスコントローラ２０５を用いて撮像装置２５４の出力を分析することによって取得する。更に、赤外線ビームスポット２１４の位置及び伝播方向を：赤外線ビームスポット２１４の画像データを生成するための撮像系２５０を用いて；プロセスコントローラ２０５が赤外線ビーム源２１０から受信したデータを用いて；又はこれらの組み合わせによって決定してよい。
【０１２７】
割れ先端部２７１及び赤外線ビームスポット２１４両方の位置及び伝播方向を決定した後、割れ先端部２７１と赤外線ビームスポット２１４の基準位置との間の検出された距離、及び割れ先端部２７１の伝播方向と赤外線ビームスポット２１４の伝播方向との間の検出された角度オフセットを決定できる。例えば、プロセスコントローラ２０５は、保存されている命令セットを用いて、赤外線ビームスポット２１４の選択された部分（例えば基準位置）と割れ先端部２７１との間の距離を計算できる。例えば、プロセスコントローラ２０５は、取得した画像データの強度マップを生成し、この強度マップを、プロセスコントローラ２０５に保存されていてよい所定の閾値入力と比較してよい。この強度マップの中で、その強度が、プロセスコントローラ２０５のメモリに保存された所定の閾値を超える場所を使用して、割れ先端部２７１の位置を指定できる。更に、プロセスコントローラ２０５は、保存された別の命令を用いて、割れ先端部２７１の伝播方向と赤外線ビームスポット２１４の伝播方向との間の角度オフセットを計算できる。
【０１２８】
続いてプロセスコントローラ２０５は、割れ先端部２７１と赤外線ビームスポット２１４の基準位置との間の検出された距離を、プリセット距離と比較してよく、また割れ先端部２７１の伝播方向と赤外線ビームスポット２１４の伝播方向との間の検出された角度オフセットを、プリセット角度オフセットと比較してよい。この比較の後、赤外線レーザビーム２１２の出力、及び赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、検出された距離とプリセット距離との差、及び検出された角度オフセットとプリセット角度オフセットとの差に応じて、例えばプロセスコントローラ２０５を用いて制御信号を生成及び提供することにより、修正してよい。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、検出された距離がプリセット距離を超える場合、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力、赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度、又はこれら両方を、増大させてよい。反対に、検出された距離がプリセット距離未満である場合、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力、赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度、又はこれら両方を、低減してよい。更に、検出された角度オフセットがプリセット角度オフセットを超える場合、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力、赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度、又はこれら両方を、増大させてよい。反対に、検出された角度オフセットがプリセット角度オフセット未満である場合、赤外線レーザビーム２１２と透明被加工物１６０との間の相対並進移動の速度を低減してよい。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、プリセット距離は、約０．５ｍｍ〜約１００ｍｍ、例えば約１ｍｍ〜約７５ｍｍ、約１ｍｍ〜約５０ｍｍ、約１ｍｍ〜約４０ｍｍ、約１ｍｍ〜約３０ｍｍ、約１ｍｍ〜約２５ｍｍ、約１ｍｍ〜約２０ｍｍ、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲を含んでよい。例えばプリセット距離は、約１００ｍｍ以下、約７５ｍｍ以下、約５０ｍｍ以下、約２５ｍｍ以下、約２０ｍｍ以下、約１５ｍｍ以下、約１０ｍｍ以下、約５ｍｍ以下等を含んでよい。いくつかの実施形態では、プリセット角度オフセットは、約１°〜約１８０°、例えば約５°〜約９０°、約５°〜約６０°、約５°〜約４５°、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲を含んでよい。例えばプリセット角度オフセットは、約１０°以上、約２０°以上、約３０°以上、約４５°以上、約６０°以上、約９０°以上等を含んでよい。
【０１３１】
ここで図７Ａ及び７Ｂを参照すると、割れ２７０の伝播を誘発して透明被加工物１６０を分割するために、湾曲輪郭部分２７２を含む輪郭１７０（及び輪郭線１６５）を横断する、赤外線ビームスポット２１４が図示されている。赤外線レーザビーム２１２が湾曲輪郭部分２７２を横断すると、湾曲輪郭部分２７２の幾何学的形状によって、湾曲輪郭部分２７２付近の透明被加工物１６０の材料内に過剰な熱が蓄積される場合がある。特に、湾曲輪郭部分２７２の曲げは、湾曲輪郭部分２７２の複数のセグメントを、これらのセグメントに赤外線レーザビーム２１２が直接衝突しない場合であっても、赤外線ビームスポット２１４に近づける。この過剰な熱、及び／又は潜在的な応力は、割れ先端部２７１が輪郭１７０の湾曲輪郭部分２７２に沿って伝播すると、望ましくない欠け、割れ、寸断、及び／又は分岐を生成する場合がある。上述のように、このような不規則部分は、分割後の透明被加工物の強度を低下させる場合がある。
【０１３２】
従って、強度を制限するこのような欠陥の発生を排除又は低減し、分割後の透明被加工物の縁部強度を最大化するために、追加の方法ステップを用いて、湾曲輪郭部分２７２を通る割れ先端部２７１の伝播を依然として誘発しながら、輪郭１７０の湾曲輪郭部分２７２に沿った過剰な熱の蓄積を低減できる。例えばこれらの方法ステップとしては：割れ先端部２７１が湾曲輪郭部分２７２の一部又は全体を通して伝播しているときに、赤外線レーザビーム２１２による透明被加工物１６０の割れ誘発性照射を一時的に中断するステップ；並びに割れ先端部２７１が湾曲輪郭部分２７２を越えた後、輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿った、湾曲輪郭部分２７２を越えた位置において、透明被加工物１６０の割れ誘発性照射を再開するステップが挙げられる。本明細書中で使用される場合、「割れ誘発性照射（ｃｒａｃｋ‐ｉｎｄｕｃｉｎｇ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）」は、輪郭１７０に沿った透明被加工物１６０の分割を誘発するために十分なレーザ出力を有する照射（例えば赤外線レーザビーム２１２による照射）を指す。
【０１３３】
引き続き図７Ａ及び７Ｂを参照すると、湾曲輪郭部分２７２は、第１の端点２７７、中点２７５、及び第２の端点２７９を備える。更に、湾曲輪郭部分２７２に関して多数の基準点が輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿って図示されており、これは、第１の基準点２７４、第２の基準点２７６、及び第３の基準点２７８を含む。第１の基準点２７４は第２の基準点２７６及び第３の基準点２７８の後方に位置し、従って輪郭１７０（及び輪郭線１６５）を並進移動方向２０１にたどると、第１の基準点２７４に到達した後で第２の基準点２７６及び第３の基準点２７８に到達する。いくつかの実施形態では、第２の基準点２７６及び第３の基準点２７８は同一の位置にある。他の実施形態では、第２の基準点２７６は第３の基準点２７８から離間している。図７Ａ及び７Ｂに示す実施形態では、第２の基準点２７６は第３の基準点２７８の後方に位置決めされ、従って輪郭１７０（及び輪郭線１６５）を並進移動方向２０１にたどると、第２の基準点２７６に到達した後で第３の基準点２７８に到達する。他の実施形態では、第３の基準点２７８は第２の基準点２７６の後方に位置決めされていてよく、従って輪郭１７０（及び輪郭線１６５）を並進移動方向２０１にたどると、第３の基準点２７８に到達した後で第２の基準点２７６に到達する。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、図７Ａ及び７Ｂに示すように、第１の基準点２７４は、湾曲輪郭部分２７２の中点２７５の後方、例えば第１の端点２７７と中点２７５との間、中点２７５、第１の端点２７７、又は第１の端点２７７の後方に位置する。他の実施形態では、第１の基準点２７４は、中点２７５を越えた位置、例えば第２の端点２７９と中点２７５との間に位置してよい。いくつかの実施形態では、第２の基準点２７６、第３の基準点２７８、又はこれら両方は、中点２７５を越えた位置、例えば第２の端点２７９と中点２７５との間、中点２７５、第２の端点２７９、又は第２の端点２７９を越えた位置に位置してよい。他の実施形態では、第１の基準点２７４は、中点２７５の後方、例えば第１の端点２７７と中点２７５との間に位置してよい。多様な基準点の配置が考えられるが、各実施形態において、第１の基準点２７４は第２の基準点２７６及び第３の基準点２７８の後方に位置し、湾曲輪郭部分２７２の少なくとも一部は第１の基準点２７４と第２の基準点２７６との間に配置され、また湾曲輪郭部分２７２の少なくとも一部は第１の基準点２７４と第３の基準点２７８との間に配置される。
【０１３５】
上述のように、透明被加工物１６０を分割するステップは：赤外線ビーム源２１０（図４及び５）が出力した赤外線レーザビーム２１２を、赤外線ビーム経路２１１に沿って、透明被加工物１６０上の輪郭１７０又はその付近に向けることにより、透明被加工物１６０内での割れ２７０の形成を誘発するステップ；透明被加工物１６０及び赤外線レーザビーム２１２を、輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿って又はその付近で、互いに対して並進移動させることによって、輪郭１７０に沿った割れ２７０及び割れ先端部２７１の伝播を誘発するステップ；並びに割れ先端部２７１の位置、及び赤外線レーザビーム２１２の赤外線ビームスポット２１４の位置を、例えば図４Ａ〜５Ｂに関連して上述した方法及びシステムのうちのいずれかを用いて、検出するステップを含む。
【０１３６】
従って、輪郭１７０が湾曲輪郭部分２７２を備える場合に、強度を制限する欠陥の発生を排除又は低減し、分割後の透明被加工物の縁部強度を最大化するために、透明被加工物１６０を分割するステップは更に、赤外線ビームスポットが第１の基準点２７４に到達したときに、赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を中断するステップを含んでよい。例えば、赤外線レーザビーム２１２からの割れ誘発性照射を中断する上記ステップは：赤外線ビーム源２１０による赤外線レーザビーム２１２の出力を中断するステップ；赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力が、輪郭１７０に沿った透明被加工物１６０の分割を誘発するために十分なものではなくなるように、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力を低下させるステップ；又は１つ以上の追加の光学部品を用いて、赤外線レーザビーム２１２を透明被加工物１６０から離れるように方向転換するステップを含んでよい。
【０１３７】
赤外線レーザビーム２１２からの割れ誘発性照射を中断する上記ステップの後、透明被加工物１６０及び赤外線ビーム経路２１１を、第１の基準点２７４から第２の基準点２７６まで、互いに対して並進移動させてよい。透明被加工物１６０及び赤外線ビーム経路２１１の、第１の基準点２７４から第２の基準点２７６までの相対並進移動は：透明被加工物１６０の並進移動；赤外線ビーム源２１０の並進移動；赤外線ビーム源２１０に光学的に結合された光学部品の並進移動；及び／又は赤外線ビーム源２１０に光学的に結合された光学部品の再位置合わせを含んでよく、これにより、割れ誘発性照射の再開時に赤外線レーザビーム２１２が第２の基準点２７６を照射する。動作時、透明被加工物１６０及び赤外線ビーム経路２１１は、ジャンプ経路２８０に沿って並進移動方向２８２に、第１の基準点２７４から第２の基準点２７６まで、互いに対して並進移動する。いくつかの実施形態では、ジャンプ経路２８０は直線経路である。更に、割れ誘発性照射が中断されている間、透明被加工物１６０の材料内での潜熱の蓄積により、湾曲輪郭部分２７２に沿った割れ先端部２７１の伝播が推進される。
【０１３８】
次に、割れ先端部２７１が第３の基準点２７８に到達した（これは、赤外線ビーム経路２１１が第２の基準点２７６に到達した後に起こる場合もあり、又は到達するのと同時に起こる場合もある）とき、本方法は更に、赤外線レーザビーム２１２からの割れ誘発性照射を再開するステップ、並びに透明被加工物１６０及び赤外線レーザビーム２１２の、輪郭１７０（及び輪郭線１６５）に沿った又はその付近での、互いに対する並進移動を再開するステップを含む。例えば赤外線レーザビーム２１２からの割れ誘発性照射を再開する上記ステップは：赤外線ビーム源２１０による赤外線レーザビーム２１２の出力を再開するステップ；赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力が、輪郭１７０に沿った透明被加工物１６０の分割を誘発するために十分なものとなるように、赤外線レーザビーム２１２のレーザ出力を増大させるステップ；又は例えば１つ以上の追加の光学部品を用いて、赤外線レーザビーム２１２を再び透明被加工物１６０上に向けるステップを含んでよい。
【０１３９】
実験：長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、及び厚さ０．７ｍｍのＮＩＯＸ２３２０ガラスの正方形片を、基板キャリア上に置き、−５５ｍｂａｒｒの真空によって所定の位置に保持する。１／ｅ２ビーム直径が５．２ｍｍの赤外線レーザビームを、上記ガラスの第１の縁部に向ける。ガラスを２つの片に完全に分割するためには、割れ先端部が第１の縁部の反対側の第２の縁部に到達しなければならない。赤外線レーザビームは第１の縁部から第２の縁部まで移動して、第２の縁部から距離ｘの位置で停止する。２７．５ｍｍである距離ｘにおいて、赤外線レーザビーム出力１５０Ｗを用いたガラスの完全な分割が達成される。１７０Ｗ以上の出力は、ガラスの表面を損傷する（熱亀裂）。図８は、割れ先端部と赤外線レーザビームの中心との間の距離に対してプロットされた、ガラスの完全な分割に必要な赤外線レーザビーム出力を示すチャートを示す。
【０１４０】
以上の説明に鑑みて、透明被加工物のレーザ加工は：欠陥形成用レーザビーム（例えばパルスレーザビーム）を用いて、透明被加工物内に、複数の欠陥を含む輪郭を形成するステップ；及び赤外線レーザビームを用いて、透明被加工物を分割するための輪郭に沿った割れの伝播を誘発することによって、透明被加工物を分割するステップを含み得ることを理解されたい。更に、透明被加工物のレーザ加工は、透明被加工物と赤外線レーザビームとの間の相対並進移動速度、及び／又は赤外線レーザビームのレーザ出力を、割れ先端部の測定された位置及び伝播方向に応じて変更することによって、割れの安定した分割を促進し、分割後の透明被加工物内での、強度を制限するような特徴の形成を制限するステップを含んでよい。更に、透明被加工物のレーザ加工は：割れが輪郭の湾曲輪郭部分を通って伝播しているときに、赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を中断するステップ；潜熱の蓄積によって、湾曲輪郭部分を通る割れの伝播を推進するステップ；輪郭の、湾曲輪郭部分を越えた位置において、赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を再開するステップも含んでよい。
【０１４１】
本明細書中で使用される場合、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、量、サイズ、処方、パラメータ、並びに他の量及び特性が正確でなく、また正確である必要がなく、許容誤差、変換係数、丸め、測定誤差等、及び当業者に公知の他の因子を反映して、必要に応じて概数であってよく、及び／又は大きく若しくは小さくなってよいことを意味する。ある値、又はある範囲の端点を記述する際に、用語「約」が使用されている場合、言及されている特定の値又は端点は含まれる。本明細書中の数値又は範囲の端点が「約」として記載されているかどうかに関わらず、「約」で修飾された実施形態と「約」で修飾されていない実施形態との２つの実施形態が記述される。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関連でも、他方の端点とは独立しても、重要であることが理解されるだろう。
【０１４２】
本明細書中で使用される方向に関する用語、例えば上方（ｕｐ）、下方（ｄｏｗｎ）、右（ｒｉｇｈｔ）、左（ｌｅｆｔ）、前方（ｆｒｏｎｔ）、後方（ｂａｃｋ）、頂部（ｔｏｐ）、底部（ｂｏｔｔｏｍ）は、ここで図示されている状態の図面に関してのみ使用され、絶対的な配向を暗示することを意図したものではない。
【０１４３】
特段の記載がない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、そのステップを特定の順序で実施すること、又はいずれの装置の特定の配向を必要とするものとして解釈されることは、全く意図されていない。従って、ある方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に列挙していない場合、又はいずれの装置クレームが、個々の構成部品に関する順序若しくは配向を実際に列挙していない場合、又はステップをある特定の順序に限定するべきであることが、特許請求の範囲若しくは説明中で具体的に言明されていない場合、又は装置の構成部品に関する特定の順序又は配向が列挙されていない場合、いかなる点においても、順序又は配向が推定されることは全く意図されていない。これは：ステップの構成、動作フロー、構成部品の順序、又は構成部品の配向に関する論理の問題；文法的な編成又は句読点に由来する単純な意味；及び本明細書に記載の実施形態の数又はタイプを含む、解釈のためのいずれの可能な非明示的根拠にも当てはまる。
【０１４４】
本明細書中で使用される場合、単数形「ある（ａ、ａｎ）」及び「上記（ｔｈｅ）」は、文脈がそうでないことを明らかに指示していない限り、複数の指示対象を含む。従って例えば、「ある」構成部品に関する言及は、文脈がそうでないことを明らかに指示していない限り、２つ以上の上記構成部品を有する態様を含む。
【０１４５】
請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変形を実施できることは、当業者には理解されるだろう。よって本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態に対する上記修正及び変形が、添付の請求項及びその均等物の範囲内である限りにおいて、上記修正及び変形を包含することを意図している。
【０１４６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１４７】
実施形態１
透明被加工物を加工するための方法であって、
上記方法は：
上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥を含む、ステップ；
上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップ
を含み、
上記透明被加工物を分割する上記ステップは：
赤外線ビーム源が出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップであって、上記赤外線レーザビームは、赤外線ビームスポットを上記透明被加工物の表面上に投射する、ステップ；
上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；
上記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する上記割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップ；
上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットの上記基準位置との間の検出された距離を決定するステップ；
上記割れ先端部の上記伝播方向と上記赤外線ビームスポットの上記伝播方向との間の検出された角度オフセットを決定するステップ；
上記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；
上記検出された角度オフセットをプリセット角度オフセットと比較するステップ；並びに
上記赤外線レーザビームの出力、及び上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、上記検出された距離と上記プリセット距離との差、及び上記検出された角度オフセットと上記プリセット角度オフセットとの差に応じて修正するステップ
を含む、方法。
【０１４８】
実施形態２
上記検出された距離が上記プリセット距離より大きい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームのレーザ出力を上昇させるステップを更に含み；
上記検出された距離が上記プリセット距離より小さい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームの上記レーザ出力を低下させるステップを更に含む、実施形態１に記載の方法。
【０１４９】
実施形態３
上記検出された距離が上記プリセット距離より大きい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の上記相対並進移動の上記速度を上昇させるステップを更に含み；
上記検出された距離が上記プリセット距離より小さい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の上記相対並進移動の上記速度を低下させるステップを更に含む、実施形態１又は２に記載の方法。
【０１５０】
実施形態４
上記検出された角度オフセットが上記プリセット角度オフセットより大きい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームの上記レーザ出力を上昇させるステップを更に含み；
上記検出された角度オフセットが上記プリセット角度オフセットより小さい場合、上記方法は、上記赤外線レーザビームの上記レーザ出力を低下させるステップを更に含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【０１５１】
実施形態５
上記赤外線ビームスポットの上記基準位置は、上記赤外線ビームスポットの中点である、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【０１５２】
実施形態６
上記プリセット距離は約５０ｍｍ以下であり、上記プリセット角度オフセットは約２０°以上である、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【０１５３】
実施形態７
上記割れ先端部の上記位置及び上記伝播方向を検出する上記ステップは、１つ以上の撮像装置を備えた撮像系を用いて、上記割れ先端部及び上記赤外線ビームスポットの画像データを生成するステップを含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【０１５４】
実施形態８
上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットとの間の上記距離は、上記撮像系及び上記赤外線ビーム源に通信可能に結合されたプロセスコントローラを用いて、上記画像データに基づいて決定される、実施形態７に記載の方法。
【０１５５】
実施形態９
上記撮像系は光源を更に備え、
上記割れ先端部の上記画像データを生成する上記ステップは、上記割れ先端部を上記光源で照明するステップを含む、実施形態７又は８に記載の方法。
【０１５６】
実施形態１０
上記１つ以上の撮像装置は、上記透明被加工物に対して並進移動可能である、実施形態７〜９のいずれか１つに記載の方法。
【０１５７】
実施形態１１
上記１つ以上の撮像装置は、上記赤外線レーザビーム源と同軸の周方向のアレイとして配設される、実施形態７〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【０１５８】
実施形態１２
上記撮像系及び上記赤外線レーザビーム源は、ビーム操縦装置に光学的に結合される、実施形態７〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【０１５９】
実施形態１３
上記ビーム操縦装置は部分反射板を備える、実施形態１２に記載の方法。
【０１６０】
実施形態１４
上記部分反射板は上記赤外線レーザビームを透過させ、上記画像データを反射する、実施形態１３に記載の方法。
【０１６１】
実施形態１５
上記部分反射板は上記赤外線レーザビームを反射し、上記画像データを透過させる、実施形態１３に記載の方法。
【０１６２】
実施形態１６
上記部分反射板はＺｎＳｅコーティングを備える、実施形態１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【０１６３】
実施形態１７
上記赤外線レーザビームは、ＣＯレーザビーム又はＣＯ２レーザビームを含む、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【０１６４】
実施形態１８
上記透明被加工物内に上記輪郭を形成する上記ステップは：
欠陥形成用レーザビームを上記透明被加工物内へと向けることによって、上記透明被加工物内に誘起吸収を生成し、上記誘起吸収が、上記透明被加工物内に欠陥を形成する、ステップ；並びに
上記透明被加工物及び上記欠陥形成用レーザビームを、上記輪郭線に沿って、互いに対して並進移動させるステップ
を含む、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【０１６５】
実施形態１９
上記欠陥形成用レーザビームは、準非回折ビームを含み、
上記準非回折ビームは：
波長λ；
スポットサイズｗ０；及び
レイリー範囲ＺＲ
を有し、
上記レイリー範囲ＺＲは
2021527616.tif 000040
【０１６６】
より大きく、
ここでＦＤは、１０以上の値を有する無次元発散係数である、実施形態１８に記載の方法。
【０１６７】
実施形態２０
上記無次元発散係数ＦＤは、約５０〜約１５００の値を有する、実施形態１９に記載の方法。
【０１６８】
実施形態２１
上記欠陥形成用レーザビームは、上記欠陥形成用レーザビームの、上記透明被加工物内へと向けられた部分が、上記透明被加工物内にレーザビーム焦線を形成するように、１つ以上のレンズを通して配向され、
ここで上記レーザビーム焦線は、上記透明被加工物内に上記誘起吸収を生成し、上記誘起吸収は、上記透明被加工物内に上記欠陥を形成する、実施形態１８に記載の方法。
【０１６９】
実施形態２２
上記１つ以上のレンズのうちの少なくとも１つは、非球面光学素子を含む、実施形態２１に記載の方法。
【０１７０】
実施形態２３
上記欠陥形成用レーザビームは、パルスバースト１個あたり２個以上のサブパルスを含むパルスバーストを生成するビーム源によって出力された、パルスレーザビームを含む、実施形態１８に記載の方法。
【０１７１】
実施形態２４
隣接する欠陥の間の間隔は、約５０μｍ以下である、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【０１７２】
実施形態２５
上記透明被加工物は、アルカリアルミノシリケートガラス材料を含む、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載の方法。
【０１７３】
実施形態２６
透明被加工物を加工するための方法であって、
上記方法は：
上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥と、湾曲輪郭部分とを含む、ステップ；及び
上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップ
を含み、
上記透明被加工物を分割する上記ステップは：
赤外線ビーム源が赤外線ビーム経路に沿って出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップ；
上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；
上記割れ先端部の位置、及び上記赤外線レーザビームの赤外線ビームスポットの位置を検出するステップ；
上記赤外線ビームスポットが、上記輪郭線に沿って配置された第１の基準点に到達したときに、上記赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射を中断するステップ；
上記透明被加工物及び上記赤外線ビーム経路を、上記第１の基準点から、上記輪郭線に沿って配置された第２の基準点まで、互いに対して並進移動させるステップであって、上記第１の基準点は上記第２の基準点の後方に位置し、また上記湾曲輪郭部分の少なくとも一部分は、上記第１の基準点と上記第２の基準点との間に配置される、ステップ；並びに
上記割れ先端部が上記輪郭線に沿って配置された第３の基準点に到達したときに、上記赤外線レーザビームからの割れ誘発性照射と、上記輪郭線に沿った又はその付近における上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームの互いに対する並進移動とを、再開するステップであって、上記第１の基準点は上記第３の基準点の後方に位置し、また上記湾曲輪郭部分の少なくとも一部分は、上記第１の基準点と上記第３の基準点との間に配置される、ステップ
を含む、方法。
【０１７４】
実施形態２７
上記第２の基準点は上記第３の基準点と同一位置である、実施形態２６に記載の方法。
【０１７５】
実施形態２８
上記第２の基準点は上記第３の基準点の後方である、実施形態２６に記載の方法。
【０１７６】
実施形態２９
上記第１の基準点は、上記湾曲輪郭部分の中点の後方に位置し、
上記第２の基準点は、上記湾曲輪郭部分の上記中点を超えた位置にある、実施形態２６に記載の方法。
【０１７７】
実施形態３０
上記透明被加工物及び上記赤外線ビーム経路は、上記第１の基準点から上記第２の基準点へのジャンプ経路に沿って、互いに対して並進移動し；
上記ジャンプ経路は、直線経路を含む、実施形態２６〜２９のいずれか１つに記載の方法。
【０１７８】
実施形態３１
上記赤外線レーザビームからの上記割れ誘発性照射を中断する上記ステップは、上記赤外線ビーム源による上記赤外線レーザビームの出力を中断させるステップを含む、実施形態２６〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【０１７９】
実施形態３２
上記赤外線レーザビームからの上記割れ誘発性照射を中断する上記ステップは、上記赤外線レーザビームのレーザ出力を低下させるステップを含む、実施形態２６〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【０１８０】
実施形態３３
上記赤外線レーザビームからの上記割れ誘発性照射を中断する上記ステップは、上記赤外線レーザビームを、上記透明被加工物から離れた方向に向けるステップを含む、実施形態２６〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【０１８１】
実施形態３４
上記割れ先端部の上記位置を検出する上記ステップは、１つ以上の撮像装置を備えた撮像系を用いて、上記割れ先端部の画像データを生成するステップを含む、実施形態２６〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【０１８２】
実施形態３５
上記撮像系は光源を更に備え、
上記割れ先端部の上記画像データを生成する上記ステップは、上記割れ先端部を上記光源で照明するステップを含む、実施形態３４に記載の方法。
【０１８３】
実施形態３６
上記１つ以上の撮像装置は、上記透明被加工物に対して並進移動可能である、実施形態いずれか１つ３４又は３５に記載の方法。
【０１８４】
実施形態３７
上記１つ以上の撮像装置は、上記赤外線ビーム源と同軸の周方向のアレイとして配設される、実施形態３４〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【０１８５】
実施形態３８
上記撮像系及び上記赤外線ビーム源は、ビーム操縦装置に光学的に結合される、実施形態３４〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【０１８６】
実施形態３９
上記ビーム操縦装置は部分反射板を備える、実施形態３８に記載の方法。
【０１８７】
実施形態４０
上記部分反射板は上記赤外線レーザビームを透過させ、上記画像データを反射する、実施形態３９に記載の方法。
【０１８８】
実施形態４１
上記部分反射板は上記赤外線レーザビームを反射し、上記画像データを透過させる、実施形態３９に記載の方法。
【０１８９】
実施形態４２
上記部分反射板はＺｎＳｅコーティングを備える、実施形態３９〜４１のいずれか１つに記載の方法。
【０１９０】
実施形態４３
上記赤外線レーザビームは、ＣＯレーザビーム又はＣＯ２レーザビームを含む、実施形態２４〜４２のいずれか１つに記載の方法。
【０１９１】
実施形態４４
上記透明被加工物内に上記輪郭を形成する上記ステップは：
欠陥形成用レーザビームを上記透明被加工物内へと向けることによって、上記透明被加工物内に誘起吸収を生成し、上記誘起吸収が、上記透明被加工物内に欠陥を形成する、ステップ；並びに
上記透明被加工物及び上記欠陥形成用レーザビームを、上記輪郭線に沿って、互いに対して並進移動させるステップ
を含む、実施形態２６〜４３のいずれか１つに記載の方法。
【０１９２】
実施形態４５
上記欠陥形成用レーザビームは、準非回折ビームを含み、
上記準非回折ビームは：
波長λ；
スポットサイズｗ０；及び
レイリー範囲ＺＲ
を有し、
上記レイリー範囲ＺＲは
2021527616.tif 000041
【０１９３】
より大きく、
ここでＦＤは、１０以上の値を有する無次元発散係数である、実施形態４４に記載の方法。
【０１９４】
実施形態４６
上記無次元発散係数ＦＤは、約５０〜約１５００の値を有する、実施形態４５に記載の方法。
【０１９５】
実施形態４７
上記欠陥形成用レーザビームは、上記欠陥形成用レーザビームの、上記透明被加工物内へと向けられた部分が、上記透明被加工物内にレーザビーム焦線を形成するように、１つ以上のレンズを通して配向され、
ここで上記レーザビーム焦線は、上記透明被加工物内に上記誘起吸収を生成し、上記誘起吸収は、上記透明被加工物内に上記欠陥を形成する、実施形態４４〜４６のいずれか１つに記載の方法。
【０１９６】
実施形態４８
上記１つ以上のレンズのうちの少なくとも１つは、非球面光学素子を含む、実施形態４７に記載の方法。
【０１９７】
実施形態４９
上記欠陥形成用レーザビームは、パルスバースト１個あたり２個以上のサブパルスを含むパルスバーストを生成するビーム源によって出力された、パルスレーザビームを含む、実施形態４４〜４８のいずれか１つに記載の方法。
【０１９８】
実施形態５０
隣接する欠陥の間の間隔は、約５０μｍ以下である、実施形態２６〜４９のいずれか１つに記載の方法。
【０１９９】
実施形態５１
上記透明被加工物は、アルカリアルミノシリケートガラス材料を含む、実施形態２６〜５０のいずれか１つに記載の方法。
【０２００】
実施形態５２
透明被加工物を加工するための方法であって、
上記方法は：
上記透明被加工物内に、輪郭線に沿って輪郭を形成するステップであって、上記輪郭は、上記透明被加工物内の複数の欠陥を含む、ステップ；
上記輪郭に沿って上記透明被加工物を分割するステップ
を含み、
上記透明被加工物を分割する上記ステップは：
赤外線レーザビーム源が出力した赤外線レーザビームを、上記透明被加工物に向かって、上記輪郭線上又はその付近に配向することにより、上記透明被加工物内において割れの形成を誘発するステップであって、上記赤外線レーザビームは、赤外線ビームスポットを上記透明被加工物の表面上に投射する、ステップ；
上記輪郭線に沿って又はその付近において、上記透明被加工物及び上記赤外線レーザビームを互いに対して並進移動させることによって、上記輪郭に沿った上記割れの伝播を誘発するステップであって、上記割れの伝播中、上記割れは割れ先端部を含む、ステップ；
上記赤外線ビームスポットの基準位置及び伝播方向に対する上記割れ先端部の位置及び伝播方向を検出するステップ；
上記割れ先端部と上記赤外線ビームスポットの上記基準位置との間の検出された距離を決定するステップ；
上記検出された距離をプリセット距離と比較するステップ；並びに
上記赤外線レーザビームの出力、及び上記赤外線レーザビームと上記透明被加工物との間の相対並進移動の速度のうちの少なくとも一方を、上記検出された距離と上記プリセット距離との差に応じて修正するステップ
を含む、方法。
【符号の説明】
【０２０１】
１０１      並進移動方向
１０２      光軸
１１０      ビーム源
１１１      ビーム経路
１１２      欠陥形成用レーザビーム
１１３      レーザビーム焦線
１１４      ビームスポット
１１５      衝突位置
１２０      非球面光学素子
１２２      アキシコン
１２４      レーザ入力表面
１２５      中心線軸
１２６      レーザ出力表面
１３０      第１のレンズ
１３２      第２のレンズ
１３４      コリメート空間
１６０      透明被加工物
１６２      第１の表面
１６４      第２の表面
１６５      輪郭線
１７０      輪郭
１７２      欠陥
１９０      並進移動ステージ
２００，２００’      光学アセンブリ
２０１      並進移動方向
２０５      プロセスコントローラ
２１０      赤外線ビーム源
２１１      赤外線ビーム経路
２１２      赤外線レーザビーム
２１４      赤外線ビームスポット
２２０      ビーム操縦装置
２２２      部分反射板
２５０      撮像系
２５１      撮像経路
２５２      光源
２５４      撮像装置
２７０      割れ
２７１      割れ先端部
２７２      湾曲輪郭部分
２７４      第１の基準点
２７５      中点
２７６      第２の基準点
２７７      第１の端点
２７８      第３の基準点
２７９      第２の端点
５００      パルスバースト
５００Ａ    サブパルス
【図１Ａ】
2021527616.tif 000042
【図１Ｂ】
2021527616.tif 000043
【図２】
2021527616.tif 000044
【図３Ａ】
2021527616.tif 000045
【図３Ｂ】
2021527616.tif 000046
【図４】
2021527616.tif 000047
【図５】
2021527616.tif 000048
【図６】
2021527616.tif 000049
【図７Ａ】
2021527616.tif 000050
【図７Ｂ】
2021527616.tif 000051
【図８】
2021527616.tif 000052
【国際調査報告】
2021527616.tif 000053
2021527616.tif 000054