特許 6609251 ガラスシートを担体から分離する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6609251

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】ガラスシートを担体から分離する方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/09 20060101AFI20191111BHJP

   C03B 33/023 20060101ALI20191111BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   C03B33/09

   C03B33/023

   B23K26/38 Z

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-537795(P2016-537795)

(86)(22)【出願日】2014年8月27日

(65)【公表番号】特表2016-534971(P2016-534971A)

(43)【公表日】2016年11月10日

(86)【国際出願番号】US2014052831

(87)【国際公開番号】WO2015031435

(87)【国際公開日】20150305

【審査請求日】2017年8月25日

(31)【優先権主張番号】61/871,543

(32)【優先日】2013年8月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】リム，ゲウンシク

(72)【発明者】

【氏名】ワグナー，ロバート スティーヴン

(72)【発明者】

【氏名】ワトキンス，ジェイムズ ジョセフ

【審査官】 和瀬田 芳正

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１１９７３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１３８０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７５７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７４３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５４４１９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ２３／００ − ３５／２６

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｂ２８Ｄ １／００ − ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスシートを、担体プレートから、分離する方法であって、
ガラス基板と担体プレートとを備えたアセンブリを提供する工程であって、前記ガラス基板は、第１の表面と、第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間の厚さとを有し、該ガラス基板はさらに、エッジ部と中央部とを有し、前記エッジ部における該ガラス基板の該第２の表面は、前記担体プレートに接合され、前記中央部における該ガラス基板の該第２の表面は、該担体プレートに不接合である工程と、
パルス状のレーザ光で、不接合である前記中央部上の照射経路に沿って、前記ガラス基板の前記第１の表面を照射する工程であって、前記パルス状のレーザ光は１００ピコ秒以下のパルス持続時間を有し、前記照射が、該ガラス基板の前記厚さを貫通するように延びて、前記エッジ部から該中央部を分離するチャネルを形成する、前記ガラス基板のアブレーションを、前記照射経路に沿って生成し、前記チャネルは、前記第１の表面において、前記第２の表面における第２の幅より広い第１の幅を有するものであり、かつ、前記照射が、前記照射経路の方向に延びて前記照射経路の一部のみに亘る長さＬと該長さＬの方向と直交する方向の所定の幅Ｗとを有するラスターエンベロープ内の、前記照射経路と平行な複数の間隔を空けた走査経路に沿って、前記パルス状のレーザ光を移動させるステップを繰り返すことにより、実行されるものである工程と、
前記照射経路に沿って、前記ラスターエンベロープと前記ガラス基板との間の相対的な動作を生成する工程と、
ガラスシートを生成するために、前記アセンブリから、前記ガラス基板の前記中央部の少なくとも一部分を取り外す工程とを備え、
前記中央部の前記少なくとも一部分を取り外す間、前記ガラス基板の前記エッジ部が、前記担体プレートに接合したままであることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ガラス基板の前記厚さが、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記照射中に、前記レーザ光によって、前記担体プレートが分離されないことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記レーザ光の長手方向の軸に対し垂直な、該パルス状のレーザ光の強度プロファイルが、ガウス分布であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記チャネルの前記第２の幅が、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願との相互参照】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１３年８月２９日出願の米国仮特許出願第６１／８７１，５４３号の優先権の利益を主張し、その米国仮特許出願の内容は依拠され、参照により、全体として本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本発明は、ガラス基板を担体プレートから分離する方法に関し、より詳しくは、レーザアブレーションを用いて、薄いガラスシートを、担体プレートから、取り外す方法に関する。

【背景技術】

【0003】

一般的には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の、ガラス基板を用いて製造される電子機器では、約０．５から約０．７ｍｍの範囲の厚さを有するガラス基板が用いられてきた。しかし、ガラス製造における最近の進歩により、約０．３ｍｍ未満、場合によっては、０．１ｍｍ未満の厚さを有するガラス基板の生産が可能になった。そのような非常に薄いプロファイルのガラス基板の製造は、装置設計に重要な影響を与えうるものであり、より薄い装置を可能にし、場合によっては、曲げられるディスプレイを可能にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非常に薄いガラス基板によって、装置設計が容易になるという有利な点はあるが、そのような薄い基板を、基板を損傷することなく処理するのは難しい可能性がある。したがって、アセンブリを形成するためにガラス基板を担体プレートに接合させ、そのガラス基板を処理し、次に、処理したガラス基板を、担体プレートから取り外すという方法が考えられてきた。それでも、ガラス基板を、担体プレートから取り外すには、依然として困難な点がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に従って、担体プレートの重大な損傷なく、薄いガラス基板を、その担体プレートから、取り外す方法を記述する。その方法は、ガラス基板から、ガラスを融除して、ガラス基板中にチャネルを形成するために、ピコ秒の時間スケールのパルス持続時間および高繰り返しレートとを有するレーザ光で、ガラス基板のうちの不接合である部分を照射する工程を備える。チャネルが、ガラス基板の全厚みを貫通して延び、ガラス基板のうち担体プレートに不接合である部分に、そのチャネルが形成されれば、そのチャネルによって境界が形成された、不接合部分のうちの少なくとも一部分を、担体プレートから取り外すことができる。チャネルの幅は、その新たに取り外される部分が、ガラス基板のうち担体プレートに接合されたままの部分と接触することにより、その被取り外し部分が損傷される可能性を減らすように、選択することができる。レーザのパラメータ（例えば、パルスレート、パワーおよびパルス持続時間）は、レーザ光によって担体プレートが実質的に損傷されないように選択されるので、不接合である部分が除去された後に、必要に応じて、接合されている部分を除去することにより、担体プレートを再使用してもよい。

【0006】

このように、ガラスシートを、担体プレートから、分離する方法の一態様においては、ガラス基板と担体プレートとを備えたアセンブリを提供する工程であって、前記ガラス基板は、第１の表面と、第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間の厚さとを有し、該ガラス基板はさらに、エッジ部と中央部とを有し、前記エッジ部における該ガラス基板の該第２の表面は、前記担体プレートに接合され、前記中央部における該ガラス基板の該第２の表面は、該担体プレートに不接合である工程と、パルス状のレーザ光で、不接合である中央部上の照射経路に沿って、前記ガラス基板の前記第１の表面を照射する工程であって、前記照射が、該ガラス基板の前記厚さを貫通して延びて、前記エッジ部から該中央部を分離するチャネルを形成する、ガラス基板のアブレーションを、前記照射経路に沿って生成し、前記チャネルは、前記第１の表面において、前記第２の表面における第２の幅より広い第１の幅を有するものである工程と、ガラスシートを生成するために、前記アセンブリから、前記ガラス基板の前記中央部の少なくとも一部分を取り外す工程とを備え、前記中央部の前記少なくとも一部分を取り外す間、前記ガラス基板の前記エッジ部が、前記担体プレートに接合したままであることを特徴とする方法を開示する。照射中、レーザ光は、ラスターパターンで移動されてもよく、ラスターパターンは、ラスターエンベロープを定義するものである。ガラス基板の厚さは、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、または、０．０５ｍｍ以下であってもよい。また、チャネルの第２の幅は、２０μｍ以上、３０μｍ以上、または５０μｍ以上など、１０μｍ以上であることが好ましい。チャネルの幅は、前記中央部の少なくとも一部分を、前記エッジ部との接触が起きないように取り外すための隙間を提供するのに、十分であるべきである。ほとんどの場合において、チャネルの第２の幅は、１００μｍ以下、例えば、約４０μｍから約８０μｍの範囲でよい。

【0007】

レーザ光は、例えば、１００ピコ秒以下のパルス持続時間を有していてもよく、レーザ光の長手方向の軸に対し垂直な、レーザ光の強度分布は、ガウス分布であることが好ましい。照射中に、レーザ光によって、担体プレートは分離されない。

【0008】

他の態様においては、ガラスシートを担体プレートから分離する方法であって、ガラス基板と担体プレートとを備えたアセンブリを提供する工程であって、前記ガラス基板は、第１の表面と、第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間の厚さとを有し、該ガラス基板はさらに、エッジ部と中央部とを有し、前記エッジ部における該ガラス基板の該第２の表面は、前記担体プレートに接合され、前記中央部における該ガラス基板の該第２の表面は、該担体プレートに不接合である工程と、パルス状のレーザ光で、前記ガラス基板の前記第１の表面を照射する工程であって、前記レーザ光が、ラスターエンベロープ内の複数の平行な走査経路に沿って移動するものである工程と、前記ラスターエンベロープが、照射経路に沿って、不接合である中央部上で移動するように、該ラスターエンベロープとガラス基板との間の相対的動作を生成する工程であって、前記照射が、該ガラス基板の前記厚さを貫通して延びて、前記エッジ部から該中央部の少なくとも一部分を分離するチャネルを形成する、ガラス基板のアブレーションを、前記照射経路に沿って生成し、前記チャネルは、前記第１の表面において、前記第２の表面における幅Ｗ_２より広い幅Ｗ_１を有するものである工程と、ガラスシートを生成するために、前記アセンブリから、前記ガラス基板の前記不接合である中央部の少なくとも一部分を取り外す工程とを備え、該照射中に、レーザ光により、担体プレートが分離されないことを特徴とする方法が開示される。複数の走査経路は、照射経路に平行であることが好ましい。また、レーザ光が、ガラス基板の第１の表面上に、スポットを形成し、スポットの半値全幅の直径は、隣接する走査経路間の垂直な距離以上であることが好ましい。本実施形態によれば、中央部の少なくとも一部分を取り外す間、ガラス基板のエッジ部は担体プレートに接合されたままであるが、アセンブリから、不接合である中央部の少なくとも一部分が取り外された後は、エッジ部が、担体プレートに不接合になってもよい。

【0009】

さらに他の態様においては、ガラスシートを担体プレートから分離する方法であって、ガラス基板と担体プレートとを備えたアセンブリを提供する工程であって、前記ガラス基板は、第１の表面と、第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間の厚さとを有し、該ガラス基板はさらに、エッジ部と中央部とを備え、前記エッジ部における該ガラス基板の該第２の表面は、前記担体プレートに接合され、前記中央部における該ガラス基板の該第２の表面は、該担体プレートに不接合である工程と、パルス状のレーザ光で、前記ガラス基板の前記第１の表面を照射する工程であって、前記レーザ光が、ラスターエンベロープ内の複数の平行な走査経路に沿って移動するものである工程と、前記ラスターエンベロープが、前記複数の平行な走査経路と平行な照射経路に沿って、不接合である中央部上で移動するように、該ラスターエンベロープとガラス基板との間の相対的動作を生成する工程であって、前記照射が、該第２の表面における幅Ｗ_２より広い該第１の表面における幅Ｗ_１を有し、該ガラス基板の前記厚さを貫通して延びるチャネルを形成する、該ガラス基板のアブレーションを、前記照射経路に沿って生成するものである工程と、前記アセンブリから、該ガラス基板の不接合である中央部の少なくとも一部分を、取り外す工程とを備え、該照射中に、レーザ光により、担体プレートが分離されないことを特徴とする方法が開示される。複数の走査経路は、照射経路に平行であることが好ましい。また、レーザ光が、ガラス基板の第１の表面上にスポットを形成し、スポットの半値全幅の直径は、隣接する走査経路間の垂直な距離以上であることが好ましい。開示された本実施形態によれば、中央部の少なくとも一部分を取り外す間、ガラス基板のエッジ部は、担体プレートに接合されたままである。

【0010】

開示された実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な記載で明らかにされ、また、部分的には、その記載から、当業者にとって容易に明らかであるか、または、添付された図面だけでなく、以下の詳細な記載および特許請求の範囲を含む、記載されたような実施形態を実施することにより、理解されるだろう。

【0011】

上記の概略的な記載および以下の詳細な記載は、どちらも、請求された実施形態の性質および特徴を理解する為の、概観および枠組みを提供しようとするものであると、理解されるべきである。添付された図面は、実施形態のさらなる理解の為に含められ、この明細書に繰り込まれて、その部分を構成するものである。図面は、その関連記載と共に、開示された実施形態の原理および動作を説明するものである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】担体プレートに少なくとも部分的に接合された薄いガラス基板を含む、アセンブリの分解エッジ図

【図2】図１のアセンブリの上面図

【図3】図１および２のガラス基板のうち不接合である部分の少なくとも一部分を、担体プレートから分離するための分離装置の概略図

【図4】ガラス基板上で、照射経路に沿って、かつ、照射経路に対して相対的に移動するラスターエンベロープを示す、例示的なラスターパターンの概略図

【図5A】担体プレートなしで見た、図１および２のガラス基板の断面図をであって、パルス状レーザ光の照射により形成されたアブレーションチャネルを示した図

【図5B】図５Ａのチャネルを近くから見た図

【図6】レーザ光による照射後に、ガラス基板のうち不接合である中央部の少なくとも一部分を取り外す間の、図１および２のアセンブリのエッジ図

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、添付された図面に例が示された本実施形態を、詳細に記載する。全ての図面において、同じ、または、類似した部分に言及するには、可能な限り同じ参照番号を用いる。

【0014】

従来からのレーザによるガラス切断処理では、ガラスから個々のガラス片を分離するのに、レーザスクライビングと、力学的または熱的に発生させられた応力による亀裂の伝播を通した分離とに、依存している。ほぼ全ての現在のレーザ切断技術は、以下の一つ以上の欠点を示している。（１）それらは、長い（ナノ秒のスケールの）レーザパルスに伴う大きな熱影響部（ｈｅａｔ−ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ；ＨＡＺ）により、担体プレート上の薄いガラスから、自由な形状を切断する能力に、限界がある。（２）それらは、衝撃波および制御されない材料除去により、レーザ照射領域の近くの表面に亀裂を生じさせることが多い、熱応力を発生させる。並びに／若しくは、（３）それらは、担体プレートを損傷させやすい。

【0015】

熱的な亀裂伝播によるレーザ切断処理は、担体プレート上の薄いガラスに適用できる。しかし、このアプローチは、別の欠点を含みうるものである。薄いガラス基板を、担体プレートから取り出す時に、隣接する縁部間に十分な隙間がないと、新たに形成されたガラス片の縁部間の接触により、欠け、または、微小亀裂という形で、薄いガラスが損傷される可能性がある。そのような欠けや微小亀裂は、ガラスの縁部の強度を低下させ、分離された基板の無欠さを損なう可能性がある。さらに、望ましくない方向に亀裂が生じる可能性があり、それにより、ガラス基板を破壊する可能性がある。

【0016】

薄いガラスのレーザアブレーションによる切断は、低い出力とパルスエネルギーにより、相対的に遅い処理速度を示すが、アブレーション領域の近くにおいて、亀裂の形成を、ほとんどまたは全く生じさせないものとすることと、切断を自由形状にできることと、レーザ光の焦点距離の調節により切断深さを制御可能とし、それにより下にある担体プレートの表面への損傷を避けることとを、結果として実現することもできる。フラットパネルディスプレイのような電子機器用のガラス基板等の、ある種のガラス基板においては、縁部の亀裂および残留縁部応力を避けることが望ましい。なぜなら、ガラスの最初の欠陥は、縁部で起きやすいので、中央に応力が掛かった時でも、一般的に、ガラスの縁部で損傷が始まるからである。ガラスに対して測定可能な熱影響のない、コールドアブレーション切断を採用することで、超高速パルス状レーザの高ピークパワーを、これらの問題を避けるために用いることができる。超高速パルス状レーザを用いたレーザ切断は、ガラス内に、残留応力を実質的に発生させず、結果として、縁部の強度を高めることになる。

【0017】

その熱領域において、励起した電子がガラス格子にエネルギーを再分配した後に、溶融およびアブレーションが発生し、電子と格子とは、レーザパルスの持続時間中、平衡状態のままでいる。材料が共通の温度に達するための時間スケールは、電子‐フォノン結合定数により決まる。電子から格子への熱拡散（電子‐フォノン緩和時間）は、１から１０ピコ秒程度の典型的な値を有する材料特性である。レーザのフルエンスによっては、結果としての材料の温度が、表面で溶融が始まり、それが、ほぼ同じ時間スケール内で内側に移動する時の温度である、溶融温度を超える可能性がある。ピコ秒およびフェムト秒のパルスを用いてエネルギー密度が約１Ｊ／ｃｍ^２等の、もっと高いフルエンスの時は、材料の沸点を超えて、その気相が、過熱された液体中で、均一に、核を形成することになる。液体の冷却速度と比べて気泡形成の速度が速いと、表面から材料が爆発的に放出され、結果として、相爆発、つまり、アブレーションが起きる。ナノ秒時間スケールのパルス持続時間を有するパルス状のレーザを用いて、材料が局所的に沸点近くまで加熱される熱アブレーションによって、材料が除去される。

【0018】

しかし、ピコ秒時間スケールの超高速パルスが用いられると、そのパルスは、レーザ光からのエネルギーが、熱として、ほとんど材料に結びつかないような十分に短い持続時間のものである。その短周期パルスエネルギーは、電子を励起状態にするのに使われ、それは次に、材料の小さな部分を融除して、後には、典型的にはマイクロメートルより非常に小さい、非常に限られた熱影響部（ＨＡＺ）、つまり、浅い熱浸透深さを残す。損傷閾値より低くても、サブピコ秒の持続時間のパルスについては、格子が担体と平衡状態になる前に、材料は非熱的に不規則になる。例えば、電子とイオンとの混合物からなる材料中の準自由電荷担体であるプラズマの形成につながる、多光子電離およびアバランシェ電離のような、多光子過程等の非線形吸収を通して、レーザパルスからのエネルギーが、局所的な領域に蓄積され得る。したがって、レーザ光のプロファイルにわたり、材料の除去位置が非常に繊細に制御される結果となるように、材料が除去される。材料およびレーザのパラメータに依存する閾値より上のプラズマ形成速度が、増加するので、このパラメータの範囲内で、非常に強い光学破壊が発生する。非線形吸収による機械加工の間に、高い精密さを実現するには、空間的に局在し、再現可能な少量のエネルギーが、ガラス材料に導入される必要がある。このコールドアブレーションは、好ましくない熱伝達をほぼ完全に避け、したがって、超高速レーザを、特に、数マイクロおよびナノメートル領域までの加工精度を要求される高精細処理にとって、非常に有望な手段にする。

【0019】

本実施形態で示されると共に図１の分解断面図に図示されているように、アセンブリ１０は、担体プレート１４上に位置決めされたガラス基板１２を備えていることがわかる。ガラス基板１２は、第１の表面１６と、第１の表面１６に全体的に平行な第２の表面１８とを備えている。さらに、ガラス基板１２は、エッジ部２０と中央部２２とを備えている。図１に示された実施形態では、ガラス基板１２は、矩形の形状で、中央部２２の周囲の境界を形成するエッジ部２０を、備えている。第１の表面１６と第２の表面１８とは、ガラス基板１２の反対側ではあるが、エッジ部２０と中央部２２との両方にわたって広がっている。エッジ部２０は、例えば、ガラス基板１２の外縁部２４から内側に向かって、約１ｍｍから約２０ｍｍの範囲、約１ｍｍから約１０ｍｍの範囲、または、約１ｍｍから約５ｍｍの範囲の「ｒ」の距離で、広がっていてもよい。さらに、ガラス基板１２は、第１の表面１６と第２の表面１８との間に垂直に延びる厚さδ_１を有する。ガラス基板１２の厚さδ_１は、例えば、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、または、０．０５ｍｍ以下であってもよい。実施形態によっては、アセンブリは、層２３で示されているように、シリコン層、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層、または、発光ダイオード等の１つ以上の電子機器等の、ガラス基板の第１の表面に付与された追加の層を、備えていてもよい。

【0020】

さらに、図１を参照すると、担体プレート１４は、第１の表面２６と、全体的に第１の表面２６に平行な第２の表面２８とを備えている。担体プレート１４は、例えば、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、または他の材料であって、反り若しくはサイズの重大な変化を受けることなく、少なくとも７００℃までの温度に曝されることができる、堅く、サイズが安定したガラス基板１２のための支持体を形成できる他の材料で、形成されてもよい。若しくは、担体プレート１４は、ガラス基板１２と同じ材料、または、別の材料から形成されてもよく、ガラス基板と担体プレートは、同じまたは類似の熱膨張係数を有する。さらに、担体プレート１４は、第１の表面２６と第２の表面２８との間に、それらに垂直に延びる厚さδ_２を有する。担体プレート１４の厚さは、ガラス基板が担体プレートに接合されている間、層２３の形成等の、ガラス基板の後の処理が、ガラス基板を損傷せずに問題なく行われるように、適した剛性をガラス基板に提供するように選択されればよい。このように、担体プレートの厚さは、後の処理の性質およびアセンブリの取扱いにより決定されるが、例示する実施形態においては、例えば、０．７ｍｍから１ｍｍまでの間等の、約０．５ｍｍから２ｍｍの範囲であってよい。

【0021】

図２の上面図に最もよく示されているように、ガラス基板１２のエッジ部２０において、ガラス基板１２は、担体プレート１４に接合されており、それにより、アセンブリ１０を形成している。つまり、ガラス基板１２のエッジ部２０において、第２の表面１８は、担体プレート１４の第１の表面２６に接合され、中央部２２においては、第２の表面１８は、担体プレートに不接合である。例えば、図２に示された実施形態では、ガラス基板１２は、矩形の形状で、エッジ部２０が、中央部２２の周囲に広がる全体的に矩形の周辺領域を定義している。このようにして、不接合である中央部２２が、接合されたエッジ部２０に境界を接している。接合は、例えば、有機接着剤（例えば、ポリアミド）を用いて、または、無機材料（例えば、ガラスフリット）によって実現してもよい。担体プレートを再利用することが望ましい場合は、ガラス基板を、担体プレートに取り外し自在に接合するために、有機接着剤を用いることができる。例えば、実施形態によっては、レーザ光で、接着剤を照射することによって、担体プレートから、基板のうち接合された部分を、離すことができる。

【0022】

図３を参照すると、パルス状のレーザ光３４を提供するように構成されたレーザ光源３２と、レーザ光ステアリング装置３６と、アセンブリ１０を支持すると共にレーザ光３４とガラス基板１２との間の相対的な動きを発生させる支持装置３８とを備えた分離装置３０と併せて、アセンブリ１０が示されている。

【0023】

レーザ光源３２は、毎秒１００，０００（１００ｋ）パルス以上、毎秒２００ｋ以上、または、毎秒３００ｋ以上のパルス繰り返し率のパルス状のレーザ光を提供するように構成されている。パルス持続時間は、約１０ピコ秒から約１５ピコ秒の範囲であってもよい。レーザ光の光学エネルギーは、パルスレートに従って、４０マイクロジュール（μＪ）以上、４５μＪ以上、または、５０μＪ以上であってよい。レーザ光は、光の伝播方向に対し垂直な面において、ガウス状の強度分布を有していてもよい。適切なレーザ光源は、例えば、コヒレント社（登録商標）製造のＳｕｐｅｒ Ｒａｐｉｄピコ秒レーザであってもよい。但し、ここに記載のアブレーションは、ガラスの非線形吸収特性に依存するので、レーザの動作波長は、ガラス基板の組成によって異なっていてもよく、動作波長におけるガラス基板のガラス内における高い度合の吸収と相関関係がなくてもよい。実施形態によっては、レーザの波長は、例えば、５３２ｎｍ等の、約３５５ｎｍから約１０６４ｎｍの範囲であってもよい。場合によっては、例えば３５５ｎｍ等の、より短い波長のレーザは、例えば１０６４ｎｍ等の、より長い波長のレーザよりも、切断されたガラス基板の縁部の強度を高めることができることが示された。

【0024】

レーザ光ステアリング装置３６は、レーザ光源３２から受光したレーザ光３４を、ガラス基板１２の第１の表面１６に向けるように構成された第１のステアリングミラー４０と、そのレーザ光をガラス基板１２上に合焦させるのに用いることができるレンズ４２とを備えている。レンズ４２は、例えば、フラットフィールドレンズ（例えば、Ｆ−シータレンズ）であってよい。あるいは、レーザ光ステアリング装置３６は、さらに、第２のステアリングミラー４４を備えて、第１のステアリングミラー４０は、レーザ光３４を第２のステアリングミラーに向けるように構成され、第２のステアリングミラー４４は、第１のステアリングミラー４０から受光したレーザ光３４を、ガラス基板１２の第１の表面１６に向けるように構成されてもよい。第１と第２のステアリングミラー４０、４４は、それぞれ、ガルバノメーター４６，４８により駆動され、ガラス基板１２の第１の表面１６上に入射するレーザ光３４のラスタースキャン（「ラスターリング」）を生成するために、別々に、若しくは、併せて使用されてもよい。図４を参照すると、ラスタースキャンにおいて、レーザ光は、走査経路に沿って左から右に水平に掃引して、ＯＦＦになり、次に、急速で左に戻り、そこで、ＯＮに戻り、直前の走査ラインから移動された次の走査経路を掃引する。このようにして、レーザ光３４のラスターリングは、結果として、鋸歯状のパターンを生成でき、ラスター走査経路５０ａは、ガラス基板の活発なアブレーションが起きる「ＯＮ」の期間中、レーザ光の経路を描き、例えば、１ｍｍから１０ｍｍの間の長さＬ分、延びていてもよい。別段の記載がない限り、ここで用いるレーザ／レーザ光に関する「ＯＮ」および「ＯＦＦ」という用語は、パルス間隔とは区別されるものであり、アブレーションの文脈において、最もよく理解されるものであり、「ＯＮ」が、ガラス基板から材料を融除するパルスレーザ光を意味し、「ＯＦＦ」が、アブレーションが起きない期間を意味する。レーザ光ステアリング装置３６は、レーザ光を、隣接した平行な複数の走査経路５０ａを通って掃引するために、第１と第２のステアリングミラー４０、４４を、それぞれのガルバノメーターを通して制御する。一方、ラスター走査経路５０ｂは、「ＯＮ」の状態ならばレーザ光が照射されるはずである、「ＯＦＦ」の経路を描いており、レーザ光ステアリング装置は、レーザ光を、一つの「ＯＮ」のラスター走査経路５０ａの終了位置から、隣接する「ＯＮ」のラスター走査経路５０ａの開始位置へ戻すように構成されている。但し、実施形態によっては、ラスターパターンを構成する走査経路５０ａ、５０ｂの両方にわたって、活発なアブレーションが起きるように、レーザは、ラスター走査経路５０ｂ中にわたっても、「ＯＮ」の状態であってもよい。図４からわかるように、複数の走査経路５０ａが、幅Ｗにわたって広がっている。幅Ｗは、約０．０５ｍｍから約０．２ｍｍの範囲であってもよいが、アブレーション領域、つまり、切断の望ましい幅によっては、もっと広いか、または、もっと狭くてもよい。以下では、長さＬと幅Ｗで示される矩形のボックスを、ラスターエンベロープ５２と称することとする。図４に示されるように、長さＬは照射経路６６の方向にあり、幅Ｗは長さＬの方向と直交する方向にある。尚、望ましい量の材料の除去を行うために、必要に応じて、他のラスターエンベロープの長さおよび幅が選択されてもよいと、留意すべきである。さらに、鋸歯状のラスターパターンの前述された記載は、他のラスターリングパターンを用いてもよいものであるから、限定を課すものと考えられるべきではない。例えば、ラスターパターンは、方形波状であってもよい。適切な走査速度は、例えば、約４０ｃｍ／秒から約８０ｃｍ／秒の範囲で、例えば、６０cm／秒であってもよい。

【0025】

支持装置３８は、アセンブリ１０を支持し、任意の１方向、または、直交する２方向、若しくは、３方向に、アセンブリ１０を移動するように構成されている。支持装置３８は、真空ライン５８を通して真空ポンプ５６と流体連通している、真空プラテン５４を備え、例えば、ｘ−ｙ平行移動ステージ６０を備えていてもよい。さらに、支持装置３８は、たとえば異なった厚さのアセンブリ１０（例えば、様々な厚さδ_１）を収容し、レーザ光のガラス基板上への合焦を容易にするように、ｚ方向に平行移動するように構成されていてもよい。さらに、分離装置３０は、第２の真空ポンプ６４と流体連通している真空ノズル６２を備え、レーザ光３４によって、ガラス基板１２から融除されたガラス材料は、そのノズルによって捕捉されて、ガラス基板１２の領域から除去されてもよい。支持装置３８は、約５ｍｍ／秒から約７ｍｍ／秒の範囲で、照射経路６６に沿った、ラスターエンベロープ５２とガラス基板１２との間の相対的動作を提供するように構成されるのが好ましい。

【0026】

図３と図４を参照すると、レーザ光照射経路６６に沿ってガラス基板１２の第１の表面１６に衝突するように、レーザ光ステアリング装置３６によって変えられるレーザ光３４を、レーザ光源３２が生成する。平行移動するアセンブリ１０は、ラスターエンベロープ５２が照射経路６６に沿って移動するように、アセンブリ１０とレーザ光３４間の相対的な動作を生成する。ラスターエンベロープ５２が、照射経路６６に沿って移動される間に、材料が、ガラス基板１２から融除され、図５Ａ及び５Ｂに示されるように、ガラス基板に、チャネル６８が生成される。

【0027】

図５Ａおよび５Ｂは、レーザ光３４による照射後の、ガラス基板１２の側面断面図を示しており、レーザ光３４によるガラス基板１２の照射が、アブレーションによって、ガラス基板１２の深さδ_１を貫通して延びるチャネル６８を生成する。深さδ_１は、例えば、０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、または、０．０５ｍｍ以下であってもよい。図の特徴が不明瞭にならないように、ガラス基板１２が分離されて示されている。図５Ａおよび５Ｂから容易に明らかなように、ガラス基板１２の第１の表面１６におけるチャネル６８の第１の幅Ｗ_１は、第２の表面１８における幅Ｗ_２より広い。このようにして、チャネル６８の側壁は、ガラス基板１２の表面への法線６９に対し、角度αになるように位置決めされる。これは、チャネル６８を近くから見た図を示す図５Ｂから、より明瞭に、わかるだろう。角度αは、例えば、約１０度から約１４度の範囲であってもよい。幅Ｗ_２は、８μｍから１２μｍの間であることが好ましい。新たに形成された融除された縁部間の接触の可能性を減らすのに効果がある、望ましい幅Ｗ_２が分かれば、幅Ｗ_１を容易に算出することができる。例えば、幅Ｗ_２の値を１０μｍに選択し、面法線６９（第１の表面１６に対する法線）に対する角度αの名目値が１２度である時には、結果として、幅Ｗ_１＝２＊δ_１Ｔａｎ（α）＋Ｗ_２＝５２．２μｍが得られる。例えば、適切なラスターエンベロープ幅Ｗを選択することよって、並びに／若しくは、ガラス基板１２上のレーザ光３４のスポットサイズを変更することによって、チャネル６８の全体の幅（つまり、幅Ｗ_１およびＷ_２）を変更することができる。

【0028】

ここでは、レーザ光３４によって照射されるガラス基板１２上のスポットの半値全幅（ＦＷＨＭ）の直径と定義される、レーザ光のスポットサイズは、好ましくは、チャネル６８の幅より小さいとよいが、照射するレーザスポットの連続するパスが部分的に重なるように、レーザが「ＯＮ」状態の間、ラスターエンベロープ内のレーザ光の隣接した平行な走査経路５０ａ間の距離より大きいとよい。

【0029】

ここで、図２と３を参照すると、ガラス基板１２は、ガラス基板のエッジ部２０に沿ってのみ、担体プレート１４に接合されており、中央部２２は、担体プレート１４に不接合のままである。真空ポンプ５６は、アセンブリ１０を真空プラテン５４に連結するために、真空プラテン５４内を真空引きするのに用いられる。第１のステアリングミラー４０、および、存在する場合には、第２のステアリングミラー４４は、レーザ光３４を、ガラス基板１２の第１の表面１６上で、ラスターエンベロープ５２を形成する所定のラスターパターン（例えば、ラスター走査経路５０ａおよび５０ｂ）に操るのに、用いることができる。レーザ光照射経路６６は、外縁部２４に対して、接合されたエッジ部２０より内側であることが好ましく、ガラス基板１２のうち不接合である部分内にチャネル６８が完全に入るように、接合されたエッジ部２０より十分に内側であることが好ましい。ステージ６０は、ラスターエンベロープ５２がレーザ光照射経路６６を横切るように、レーザ光３４のラスターエンベロープ５２とガラス基板１２との間で相対的な動作を生成するのに用いることができる。レーザ光３４が、第１の表面１６に衝突し、レーザ光照射経路６６に沿って第１の表面１６を照射すると、短持続時間のパルスが、レーザ光照射経路６６に沿って、ガラス基板を融除し、チャネル６８を生成し、第１の表面１６におけるチャネル６８の第１の幅Ｗ_１は、第２の表面１８におけるチャネル６８の第２の幅Ｗ_２より、広くなる。チャネル６８は、例えば、レーザ光照射経路６６が、経路の始点が経路の終点と交わる閉じた経路である限りは、閉じたチャネルであってもよい。このようにして、チャネル６８を、中央部２２の少なくとも一部分７０をエッジ部２０から完全に分離する、閉じたチャネルとすることができる。チャネル６８が一旦形成されると、中央部２２のうち、エッジ部２０から分離された部分７０は、その分離された部分をアセンブリから持ち上げることで、取り外すことができる。被分離部分７０は、被分離部分７０に係合して保持する１つ以上の吸引装置７４（例えば、吸引カップ）を備えた、持ち上げ装置７２によって、持ち上げられてもよい。チャネル６８の角度のついた側壁は、取り外し処理中、被分離部分７０と、まだ担体プレート１４についたままであるガラス基板１２の残りの部分との間での、接触リスクを軽減する。

【0030】

矩形の照射経路の場合について示したが、ここまでの記載から、照射経路は、円形、オーバル、楕円、または自由形状であってさえよい、その他の形状であってもよいことは明らかだろう。

【0031】

当業者にとっては、開示された本実施形態を、その趣旨から逸脱することなく、様々に修正および変更可能なことが明らかだろう。したがって、本開示は、これらの実施形態の修正および変更も、添付された請求項およびその均等物の範囲内である限りは含まれることを意図したものである。

【符号の説明】

【0032】

１０ アセンブリ
１２ ガラス基板
１４ 担体プレート
３０ 分離装置
３２ レーザ光源
３６ レーザ光ステアリング装置
３８ 支持装置
４０ 第１のステアリングミラー
４４ 第２のステアリングミラー
５４ 真空プラテン
５６ 真空ポンプ
５８ 真空ライン
６０ ｘ−ｙ平行移動ステージ
６２ 真空ノズル
６４ 第２の真空ポンプ
７２ 持ち上げ装置
７４ 吸引装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】