(57)【要約】【課題】  従来と比較して、脆性材料（液晶ガラス２）を確実に割断することが可能な割断方法と装置を提供する。【解決手段】  割断装置１は、第１レーザ光Ｌ１を発振する第１レーザ発振器８と、第１レーザ光Ｌ１よりも波長が長い第２レーザ光Ｌ２を発振する第２レーザ発振器９とを備えている。第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とを表面２Ａ側から液晶ガラス２の分割線に沿って照射する。  第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１は液晶ガラス２内の裏面２Ｂの近傍に合わせてあるので、裏面２Ｂに微小な亀裂Ｃが生じる。上記微小な亀裂Ｃに第２レーザ光Ｌ２が照射されることで、上記亀裂Ｃは液晶ガラス２の厚さ方向に成長して上記亀裂Ｃは裏面２Ｂから表面２Ａまで到達して、液晶ガラス２が割断される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の脆性材料にレーザ光を照射して割断する脆性材料の割断方法において、
脆性材料の裏面またはその近傍となる内部に焦点を合わせて表面側から脆性材料に第１レーザ光を照射して、脆性材料の裏面に亀裂を形成して脆性材料を割断することを特徴とする脆性材料の割断方法。
【請求項２】
上記第１レーザ光は、波長が紫外線領域であって、かつパルス幅が１ナノ秒未満であることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項３】
上記亀裂が生じた箇所に第２レーザ光を照射して加熱することにより、上記亀裂を裏面側から表面まで到達するように脆性材料の厚さ方向に成長させて割断することを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項４】
上記第２レーザ光を脆性材料の表面側から照射することを特徴とする請求項３に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項５】
脆性材料に亀裂を形成する第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、上記第１レーザ発振器と脆性材料とを相対移動させて第１レーザ光の照射位置を変更する移動手段とを備え、
上記第１レーザ光の焦点を脆性材料の裏面またはその近傍となる内部に合わせた状態で、上記第１レーザ発振器から発振した第１レーザ光を表面側から脆性材料に照射して、該脆性材料の裏面に亀裂を形成することにより脆性材料を割断することを特徴とする脆性材料の割断装置。
【請求項６】
上記第１レーザ発振器は、波長が紫外線領域で、かつパルス幅が１ナノ秒未満の第１レーザ光を照射することを特徴とする請求項５に記載の割断装置。
【請求項７】
上記脆性材料を加熱する第２レーザ光を発振する第２レーザ発振器を設けて、上記亀裂を形成した箇所に第２レーザ光を照射して、上記亀裂を裏面側から表面まで到達するように脆性材料の厚さ方向に成長させることを特徴とする請求項５に記載の割断装置。
【請求項８】
上記第２レーザ発振器は、脆性材料の表面側から第２レーザ光を照射することを特徴とする請求項７に記載の割断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料の割断方法とその装置に関し、より詳しくは、例えば脆性材料としての液晶ガラスにレーザ光を照射して所要の形状に割断する場合に好適な脆性材料の割断方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ガラスなどの脆性材料にレーザ光を照射して割断するようにした割断方法は知られている（例えば特許文献１〜特許文献４）。
特許文献１の割断方法においては、脆性材料の裏面に適宜な工具によりスクライビング線を形成し、その後に反対の面となる表面側から上記スクライビング線に沿ってレーザ光の照射点を移動するようにしている。これにより、裏面に形成されたスクライビング線の溝底から局部割れが厚さ方向に拡大して表面まで到達して液晶ガラスが割断されるようになっている。
次に特許文献２の割断方法においては、紫外線領域のレーザ光を脆性材料の表面に照射してスクライビングを施し、その後、赤外線領域のレーザ光を表面側から上記スクライビングを施した部位に照射してその部位に熱歪みを与えるようにしている。このようにすることで、スクライビングを施した部位に形成された溝に沿って割れが表面側から裏面側まで到達して脆性材料が割断されるようになっている。
さらに、特許文献３及び特許文献４の割断方法においては、脆性材料の内部における厚さ方向の中央部あるいは厚さの半分の位置より入射面に近い位置または遠い位置にレーザ光の焦点を合わせてから、脆性材料にレーザ光を照射するようにしている。それにより、脆性材料の内部における厚さ方向の中央部に改質領域を形成するようにしている。その後、改質領域を基点とした割れを、外力を加えるか、あるいは自然に成長させて脆性材料を割断するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２６４３５号公報
【特許文献２】特許掲載公報第３０３６９０６号
【特許文献３】特許掲載公報第３４０８８０５号
【特許文献４】特開２００２−１９２３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来の割断方法においては、それぞれ次のような欠点があった。
すなわち、上記特許文献１の割断方法においては、脆性材料の裏面にスクライビング線形成用の工具を配置し、さらにそれを移動させる移動装置が必要となるので、装置全体が複雑になるという問題があった。しかも、工具を用いてスクライビング線を形成しているので、割断作業終了後の割断面の品質が良くないという欠点があった。
次に、特許文献２の割断方法においては、脆性材料に照射するレーザ光の照射条件を調節しても、脆性材料に生じる割れがレーザ光の照射位置より先行して、割断予定である分割線からはずれることがあった。
さらに、特許文献３及び特許文献４の割断方法においては、脆性材料の内部に改質領域を基点とした割れを形成しているが、割れが自然成長したとしても脆性材料の表裏両面まで完全に到達しないこともあり、割断不良部分が生じるという欠点があった。しかも、厚さのある脆性材料を割断する場合には、割断作業に時間掛かるという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した事情に鑑み、第１の本発明は、板状の脆性材料にレーザ光を照射して割断する脆性材料の割断方法において、
脆性材料の裏面またはその近傍となる内部に焦点を合わせて表面側から脆性材料に第１レーザ光を照射して、脆性材料の裏面に亀裂を形成して脆性材料を割断するようにしたものである。
また、第２の本発明は、脆性材料に亀裂を形成する第１レーザ光を発振する第１レーザ発振器と、上記第１レーザ発振器と脆性材料とを相対移動させて第１レーザ光の照射位置を変更する移動手段とを備え、
上記第１レーザ光の焦点を脆性材料の裏面またはその近傍となる内部に合わせた状態で、上記第１レーザ発振器から発振した第１レーザ光を表面側から脆性材料に照射して、該脆性材料の裏面に亀裂を形成することにより脆性材料を割断するようにした脆性材料の割断装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
このような構成によれば、脆性材料を短時間で確実に割断することが可能であり、かつ構成が簡略な脆性材料の割断方法とその装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は割断装置であり、この割断装置１により脆性材料である透明な液晶ガラス２を割断線Ｑに沿って割断できるようになっている。
この割断装置１は、板状の液晶ガラス２を支持する加工テーブル３と、この加工テーブル３の上方側に配置されて該加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を照射する照射手段４と、この照射手段４を加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して相対移動させる移動手段５と、さらに上記照射手段４および上記移動手段５の作動を制御する制御装置６とを備えている。
【０００７】
加工テーブル３は所定位置に固定して配置してあり、かつ液晶ガラス２を支持する支持面に図示しない吸着手段を備えている。脆性材料としての液晶ガラス２は加工テーブル３の支持面上に水平に支持されるとともに、液晶ガラス２の裏面２Ｂが上記図示しない吸着手段によって吸着保持されるようになっている。それによって液晶ガラス２が加工テーブル３上で位置ずれしないようになっている。
照射手段４は、箱型のケーシング７内に収納した第１レーザ発振器８および第２レーザ発振器９を備えるとともに、ケーシング７内に第１集光レンズ１１及び第２集光レンズ１２を備えており、さらにダイクロイックミラー１３とベンドミラー１４を備えている。
第１レーザ発振器８はケーシング７内の下方側に配置してあり、第２レーザ発振器９はケーシング７内における第１レーザ発振器８の上方位置に配置している。  第１レーザ発振器８および第２レーザ発振器９は、制御装置６によって作動を制御されるようになっており、制御装置６によって両レーザ発振器８、９が作動されると、上下位置となる両レーザ発振器８、９から水平方向における同一方向に向けて第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２が発振されるようになっている。
後に詳述するが、第１レーザ発振器８からは液晶ガラスに対して吸収率の低い短波長の第１レーザ光Ｌ１を発振する一方、第２レーザ発振器９からは上記第１レーザ光Ｌ１よりも波長が長く液晶ガラスに対して吸収率の高い第２レーザ光Ｌ２を発振するようにしている。
【０００８】
第１レーザ発振器８から発振される第１レーザ光Ｌ１の光路上に、上記第１集光レンズ１１を配置するとともに、ビームコンバイナーとしての上記ダイクロイックミラー１３を第１レーザ光Ｌ１の光軸に対して４５度傾斜させて配置している。
ダイクロイックミラー１３はレーザ光の波長の違いによって選択的にレーザ光を透過させ、あるいは反射するものである。本実施例においては、短波長である第１レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー１３により下方側の液晶ガラス２に向けて反射されるようになっている。他方、第１レーザ光Ｌ１よりも波長が長い第２レーザ光Ｌ２は、上方側からこのダイクロイックミラー１３に照射されると、該ダイクロイックミラー１３を透過して液晶ガラス２に向けて照射されるようになっている。
そのため、第１レーザ発振器８から第１レーザ光Ｌ１が発振されると、該第１レーザ光Ｌ１は第１集光レンズ１１を通過することによって収束されてダイクロイックミラー１３によって下方に向けて反射されてからケーシング７の開口部７ａを介して液晶ガラス２に照射されるようになっている。
なお、第１集光レンズ１１は、第１レーザ光Ｌ１の光軸方向に図示しない移動手段によって移動可能となっており、焦点の位置を調節できるようになっている。
【０００９】
本実施例の第１レーザ発振器８は短波長のＵＶＱ スイッチの第１レーザ光Ｌ１を発振させるものであり、上記第１集光レンズ１１およびダイクロイックミラー１３を経由して第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射することにより、その集光点において該液晶ガラス２に多光子吸収を起こさせるようになっている。
本実施例においては、第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１を液晶ガラス２の内部における裏面２Ｂの近傍に位置させるようにしている（図２参照）。その状態から波長３５５ｎｍ、平均出力０．５〜１０Ｗでパルス幅５〜１００ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０〜１００ｋＨｚの範囲内で条件設定したＵＶＱ スイッチの第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２に照射するようにしている。これにより、液晶ガラス２内における焦点Ｆ１の位置（裏面２Ｂの近傍）に多光子吸収が起こって、その部分に微小な亀裂Ｃが生じるようになっている（図３参照）。
このように、本実施例においては、第１レーザ光Ｌ１を分割線に沿って液晶ガラス２の表面２Ａ側から照射して、反対側の裏面２Ｂに分割線に沿って亀裂Ｃを形成させるようになっている。
【００１０】
次に、上記第２レーザ発振器９から発振される第２レーザ光Ｌ２の光路上で、かつ上記ダイクロイックミラー１３の上方位置に、第２レーザ光Ｌ２の光軸に対して４５度傾斜させて上記ベンドミラー１４を配置している。ベンドミラー１４と上記ダイクロイックミラー１３とが上下位置で相互に平行な状態で配置されている。これにより、第２レーザ発振器９から第２レーザ光Ｌ２が発振されると、該第２レーザ光Ｌ２はベンドミラー１４によって下方のダイクロイックミラー１３に向けて反射されるようになっている。
上記ベンドミラー１４とダイクロイックミラー１３との間に、ベンドミラー１４によって反射された第２レーザ光Ｌ２を集光する上記第２集光レンズ１２を配置している。上述したように波長が長い第２レーザ光Ｌ２はダイクロイックミラー１３を透過することができるので、第２レーザ発振器９から第２レーザ光Ｌ２が発振されると、ベンドミラー１４によって下方に向けて反射されてから第２集光レンズ１２によって集光され、その後にダイクロイックミラー１３を透過した後、開口部７ａを介して表面２Ａ側から液晶ガラス２に照射されるようになっている。
図４に示すように、第２レーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２は、液晶ガラス２の表面２Ａの上方に位置させるようにしてあり、したがって、液晶ガラス２の表面２Ａに第２レーザ光Ｌ２が照射される。これにより、デフォーカスされた第２レーザ光Ｌ２が円形でかつ５〜１０ｍｍのスポット径で液晶ガラス２の表面２Ａに照射されるようになっている（図５参照）。なお、第２レーザ光Ｌ２の焦点を液晶ガラス２の表面２Ａより下方に位置させるようにして、第２レーザ光Ｌ２を液晶ガラス２に照射しても良い。
本実施例においては、制御装置６によって両レーザ発振器８、９を同期して作動させることで、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を同期して発振させるようにしてあり、しかも液晶ガラス２に照射される際の両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を一致させるようにしている（図２、図５参照）。これによって、ダイクロイックミラー１３によって反射されて液晶ガラス２へ照射される第１レーザ光Ｌ１と、ダイクロイックミラー１３を透過して液晶ガラス２に照射される第２レーザ光Ｌ２とを重畳させるようにしている。
【００１１】
第２レーザ発振器９は、液晶ガラス２に対して吸収率の高いＣＯ２レーザ光である第２レーザ光Ｌ２を連続発振するようになっており、液晶ガラスの表面２Ａにおけるレーザパワー密度は１〜１０Ｗ／ｍｍ２の範囲内に設定している。また、第２集光レンズ１２は、第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に照射された際に、図５に示した液晶ガラス２の表面２Ａにおける第２レーザ光Ｌ２の円形のスポット径が５〜１０ｍｍとなる高さ位置に支持されるようになっている。なお、第２集光レンズ１２も第１集光レンズ１１と同様に、第２レーザ光Ｌ２の光軸方向に移動可能にしても良い。
これにより、第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に吸収されることにより、照射位置を中心に内部が加熱されて温度勾配が発生し、この温度勾配が発生した領域に残留引張応力が生じる（図４（ａ）参照）。そして、照射位置を分割線に沿って移動させることによって分割線を中心として左右対称な残留引張応力となり、第１レーザ光Ｌ１によって形成されていた微小な亀裂Ｃが液晶ガラス２の厚さ方向に成長して、液晶ガラス２の裏面２Ｂから表面２Ａまで到達することで液晶ガラス２が割断されるようになっている。
【００１２】
本実施例においては、移動手段５によって、照射手段４を加工テーブル３上の液晶ガラス２に対して水平面のＸＹ方向に相対移動させるようにしている。より詳細には、照射手段４の両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の照射位置を１００〜６０００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定した速度で液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って移動させることで、該分割線Ｑに沿って液晶ガラス２を割断するようにしている。また、移動手段５は照射手段４をＺ方向にも移動可能となっている。
なお、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２の各光路の長さは、照射手段４を移動させても一定となっている。また、本実施例では、被加工物である液晶ガラス２の厚さや材質が変更された場合には、制御装置６は移動手段５を介して照射手段４を所要量だけ昇降させたり、集光レンズ１１、１２の位置を移動させたりすることで、第１レーザ光Ｌ１の焦点の位置と第２レーザ光Ｌ２のスポット径を所定の位置や大きさに合わせるようにしている。
【００１３】
以上の構成において、液晶ガラス２を楕円形の分割線Ｑに沿って割断する場合について作動を説明する。
この場合には、液晶ガラス２を加工テーブル３上に載置することにより、図示しない吸着手段によって液晶ガラスの裏面２Ｂが吸着保持されて、水平に支持される。そして、両レーザ発振器８，９が作動されていない状態において、移動手段５によって照射手段４をＸＹ方向に所要量だけ移動させて、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を分割線Ｑの始点Ｑ１と一致する位置に位置させる。
これにより、第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１は、液晶ガラス２における分割線Ｑの始点Ｑ１の位置で、かつ液晶ガラス２の裏面２Ｂの近傍に合わせられている。しかも、第２集光レンズ１２によって集光される際の第２レーザ光Ｌ２の焦点Ｆ２は表面２Ａよりも少し上方に合わせられている。
この状態から制御装置６によって両レーザ発振器８、９を同期して作動させる。これにより、上記第１レーザ光Ｌ１と重畳して第２レーザ光Ｌ２が始点Ｑ１となる液晶ガラス２の表面２Ａに照射される。
すると、第１レーザ光Ｌ１によって液晶ガラス２内の焦点Ｆ１の位置、つまり裏面２Ｂの近傍の位置に多光子吸収が起こり、裏面２Ｂに微小な亀裂Ｃが発生する（図３参照）。
これと同時に第２レーザ光Ｌ２が液晶ガラス２に照射されているので、上記微小な亀裂Ｃが生じた始点Ｑ１とその周辺が第２レーザ光Ｌ２によって加熱されて、そこに大きな温度勾配を発生する（図４（ａ））。この後、移動手段５によって照射手段４が液晶ガラス２に対してＸＹ方向に移動されることで、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸が液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って相対移動される。この移動によって分割線上に第１レーザ光Ｌ１による亀裂が形成されていく。また、第２レーザ光Ｌ２の照射位置の相対移動に遅れて第２レーザ光Ｌ２により上記分割線Ｑに沿って上記微小な亀裂Ｃが液晶ガラス２の裏面２Ｂ側から表面２Ａ側へ成長されて、表面２Ａまで到達することで分割線Ｑの始点Ｑ１から割断される。
このように両レーザ光Ｌ１、Ｌ２が液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って相対移動されることで、第１レーザ光Ｌ１による微小な亀裂Ｃの発生と、第２レーザ光Ｌ２による加熱が行われるので、始点Ｑ１から分割線Ｑに沿って連続して割断されていき、したがって、液晶ガラス２は、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２によって分割線Ｑに沿って所定の形状に割断されるようになっている。
【００１４】
以上のように本実施例においては、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させて同時に液晶ガラス２に照射することで、該液晶ガラス２を分割線Ｑに沿って割断するようにしている。つまり、亀裂を生じさせる工程と、亀裂を成長させる工程とを同時に行うことができる。そのため、本実施例の割断装置１及びそれによる上述した割断方法によれば、上記従来の加工方法と比較して、割断作業に要する作業時間を短縮させることができる。
しかも、本実施例においては、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させて、かつ光軸を一致させた状態において液晶ガラス２を分割線Ｑに沿って割断するので、分割線Ｑが曲線であっても支障なく割断することができる。したがって、本実施例の割断装置１及びそれによる上述した割断方法によれば、従来と比較して汎用性が高い割断装置を提供することができる。
また、本実施例においては、液晶ガラス２にスクライビング溝を形成しないため、上記特許文献１及び特許文献２に開示された従来の方法と比較して、割断面をきれいに仕上げることができる。
さらに、本実施例においては、液晶ガラス２に対してその表面２Ａ側から第１レーザ光Ｌ１を照射して、裏面２Ｂに微小な亀裂Ｃを生じさせてあり、それとともに第２レーザＬ２で亀裂Ｃの箇所を加熱して割断するので、亀裂Ｃは裏面２Ｂから表面２Ａまで到達して液晶ガラス２が完全に割断される。そのため、上記特許文献３及び４に開示された従来の方法と比較して、脆性材料を短時間で確実に割断することが可能である。
なお、液晶ガラス２の分割線Ｑが一直線である場合には、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸を一致させる必要は無く、図６に示すように、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２が重畳する範囲内で両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸をずらしても良い。
【００１５】
次に、図７は本発明の第２実施例を示したものである。上述した第１実施例においては両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させて同時に液晶ガラス２に照射するようにしていたが、この第２実施例は両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を重畳させないで少しタイミングをずらして照射するようにしたものである。
すなわち、この第２実施例においては、上記第１実施例におけるダイクロイックミラーの代わりに単に第１レーザ光Ｌ１を反射するだけの機能を有する第１ベンドミラー１３を配置している。そして、第２集光レンズ１２および第２ベンドミラー１４を、上記第１ベンドミラー１３の上方位置からずれたケーシング７の外方寄りの位置に配置している。これにより、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２は重畳することなく、表面２Ａ側から液晶ガラス２に照射されるようになっている。
このように第２実施例においては、両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸が所定量だけずれて液晶ガラス２に照射されるようになっているので、本実施例においては、加工テーブル３を図示しない回動手段により、加工テーブル３を中心として水平面で９０度の範囲内で正逆に回転できるようにしている。
その他の構成は、上記第１実施例に示した割断装置１の構成と同じであり、同一部分の構成の説明は省略する。
【００１６】
このような第２実施例の割断装置１においては、先ず先行して第１レーザ光Ｌ１を表面２Ａ側から液晶ガラス２に照射して分割線Ｑに沿って液晶ガラス２の裏面２Ｂに微小な亀裂Ｃを生じさせる。
移動手段５によって第１レーザ光Ｌ１を液晶ガラス２の分割線Ｑに沿って相対移動させるとともに、第１レーザ光Ｌ１の移動に追随して第２レーザ光Ｌ２を移動させつつ、該第２レーザ光Ｌ２を表面２Ａ側から先に亀裂Ｃが生じた箇所に照射するようにしている。これにより、微小な亀裂Ｃが厚さ方向に成長して、裏面２Ｂから表面２Ａまで到達して液晶ガラス２が割断されるようになっている。
なお、２つの直線からなる分割線Ｑが直交するような場合には、図示しない回動手段によって加工テーブル３を９０°回転させることによって、所望の割断が可能である。
【００１７】
このような第２実施例においても、液晶ガラス２に対してその表面２Ａ側から第１レーザ光Ｌ１を照射して、裏面２Ｂに微小な亀裂Ｃを生じさせてあり、それとともに第２レーザＬ２で亀裂Ｃの箇所を加熱して亀裂Ｃを厚さ方向に成長させているので、亀裂Ｃは裏面２Ｂから表面２Ａまで到達して液晶ガラス２が完全に割断される。そのため、上記特許文献３及び４に開示された従来の方法と比較して、脆性材料を確実に短時間で割断することが可能である。
【００１８】
次に図８ないし図９は、本発明の第３実施例を示したものである。上述した第１実施例及び第２実施例の割断装置１においては、二種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を液晶ガラス２に表面２Ａ側から照射して割断するようにしていたが、この第３実施例においては、第１レーザ光Ｌ１のみを表面２Ａ側から液晶ガラス２に照射することで液晶ガラス２を割断するように構成したものである。
すなわち、第３実施例の割断装置１は、上記第２実施例における第２レーザ発振器９、第２集光レンズ１２および第２ベンドミラー１４を省略する一方、第１集光レンズ１１と第１レーザ発振器８との間の第１レーザ光Ｌ１の光路上にビーム径を拡大するためのビームエキスパンダー１７を配置している。このビームエキスパンダー１７によって第１レーザ光Ｌ１のスポット径を小さくするようにしている。
そして、この第３実施例においては、第１レーザ発振器８から第１レーザ光Ｌ１としてのピコ秒パルスレーザを発振するようにしている。ピコ秒パルスレーザは、波長３５５ｎｍ、平均出力２〜１０Ｗ、パルス幅５ピコ〜５００ピコ秒、パルス周波数は５ＫＨｚ〜２００ＭＨｚの範囲内で条件設定するようにしている。また、第１集光レンズ１１の焦点距離１０〜５０ｍｍのものを使用し、ビームエキスパンダー１７によってビーム径を２〜１０倍の範囲内で設定して第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１のスポット径を１０μｍとして、液晶ガラス２の裏面２Ｂの近傍に第１レーザ光Ｌ１を照射するようにしている。その他の構成は、上記第２実施例のものと同じである。
この第３実施例においては、上述したように、表面２Ａ側から第１レーザ光Ｌ１が液晶ガラス２に照射されると、図９（ａ）に示すように、第１レーザ光Ｌ１は液晶ガラス２の内部を通って焦点Ｃの位置で多光子吸収され、液晶ガラス２の裏面２Ｂ上に微小な改質硬化部Ｈが形成される。この改質硬化部Ｈとそれよりも表面２Ａ側となる第１レーザ光Ｌ１が照射された部分（図９（ａ）に斜線で表示した部分）では、第１レーザ光Ｌ１がわずかに吸収されて発熱し、内部応力が発生している。
このようにして、分割線の始点から第１レーザ光Ｌ１を分割線に沿って照射することで、分割線に沿って改質硬化部Ｈを形成していくと、若干遅れて、改質硬化部Ｈとその改質硬化部と接する非硬化部との境界部に微小な亀裂Ｃが発生し、上記内部応力によって微小な亀裂Ｃが分割線に沿って、裏面２Ｂ側から表面２Ａ側に成長し割断される（図９（ｂ）参照）。
なお、移動手段５は分割線に沿って第１レーザ光Ｌ１の照射位置を液晶ガラス２に対して１００〜２０００ｍｍ/ｍｉｎで相対移動させるようにしている。これに伴って、改質硬化部Ｈは液晶ガラス２から分離される（図９（ｃ））。
このような第３実施例であっても、上記第１、２実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
上記第３実施例においては、液晶ガラス２が割断されると、改質硬化部Ｈは液晶ガラス２から分離するようになっていたが、割断後において最初に発生した亀裂Ｃの位置に付着する場合もある。
また、この第３実施例において、被加工物である液晶ガラス２の材質や厚さが変更された場合には、第１レーザ光Ｌ１の焦点Ｆ１を裏面２Ｂ近傍の位置に合わせるために、移動手段５によって照射手段４をＺ方向に昇降させるようにしても良いし、第１集光レンズ１１を光軸方向に移動させるようにしても良く、さらには、照射手段４を昇降させるとともに第１集光レンズ１１を光軸方向に移動させるようにしても良い。
なお、上記各実施例の割断装置１においては、被加工物である液晶ガラス２としてアニーリングなどの特別な処理をしないものを想定したが、脆性材料にアニ−リングを施したもや、ＰＤＰ基板、有機ＥＬ基板やシリコンウエハ、化合物半導体などであっても上記本実施例の割断装置１によって割断することができる。
さらに、上記実施例において、分割線Ｑの下方側となる加工テーブル３に冷却手段としての流体を流通させるようにしても良い。それによって、液晶ガラス２の分割線Ｑに両レーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射する際に照射スポットの後方を流体で冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図２に示した割断装置１の要部による処理工程を示す図。
【図４】図２に示した割断装置１の要部による処理工程を示す図。
【図５】図２に示した両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸の関係を示す図。
【図６】本発明の他の実施例における両レーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸の関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図９】図８に示した第３実施例の割断装置１による割断作業の進行状況を示す断面図。
【符号の説明】
【００２０】
１…割断装置                      ２…液晶ガラス（脆性材料）
２Ａ…表面                        ２Ｂ…裏面
４…移動手段                      ８…第１レーザ発振器
Ｌ１…第１レーザ光                Ｑ…分割線
Ｆ１…Ｌ１の焦点
【図１】
2005179154.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005179154.tif 000006
【図５】
2005179154.tif 000007
【図６】
2005179154.tif 000008
【図７】
2005179154.tif 000009
【図８】
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【図９】
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