特許 7451047 板状物の製造方法及び板状物

(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】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】板状物の製造方法及び板状物

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/00 20060101AFI20240311BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240311BHJP

   C03C 15/00 20060101ALI20240311BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

C03B33/00

B23K26/53

C03C15/00 Z

H01L21/78 B

H01L21/78 S

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020144283

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039320

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】河野 文弥

(72)【発明者】

【氏名】武田 昇

【審査官】永田 史泰

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１０８３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ２６／００－２６／７０

Ｃ０３Ｂ３３／００

Ｃ０３Ｂ２３／０２－２３／０３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硬質材料で形成された板状の被加工物を、該被加工物を透過する波長を有するパルス状のレーザービームで加工することで、外力により屈曲可能な板状物を製造する板状物の製造方法であって、
該レーザービームの集光点を該被加工物の内部に位置付けた状態で該レーザービームを該被加工物に照射することにより、該被加工物の厚さ方向に沿って形成された細孔と該細孔の側方を囲む改質領域とをそれぞれ含む複数のシールドトンネルを該被加工物に形成するシールドトンネル形成ステップと、
エッチング剤で該複数のシールドトンネルをエッチングするエッチングステップと、
を備え、
該シールドトンネル形成ステップでは、
該被加工物の一面に設定された線状の第１の加工予定領域に沿って第１の長さを有する第１のシールドトンネル領域に複数のシールドトンネルを形成し、
該一面上で該第１の加工予定領域の延長線上とは異なり且つ該第１の加工予定領域に隣接する領域に設定された線状の第２の加工予定領域に沿って第２の長さを有する第２のシールドトンネル領域であって、該第１の加工予定領域から該第２の加工予定領域へ進む方向で該被加工物を見た場合に該第１のシールドトンネル領域と部分的に重なる該第２のシールドトンネル領域に、複数のシールドトンネルを形成することを特徴とする、板状物の製造方法。

【請求項2】

該シールドトンネル形成ステップは、
該レーザービームの照射領域と非照射領域とを交互に形成することで、該第１の加工予定領域に沿って第１の間隔を隔てて複数の第１のシールドトンネル領域を形成する第１のシールドトンネル形成ステップと、
該照射領域と該非照射領域とを交互に形成することで、該第２の加工予定領域に沿って第２の間隔を隔てて複数の第２のシールドトンネル領域を形成する第２のシールドトンネル形成ステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の板状物の製造方法。

【請求項3】

該被加工物はガラスで形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の板状物の製造方法。

【請求項4】

該エッチングステップ後において該第１のシールドトンネル領域及び該第２のシールドトンネル領域に形成された空間に、樹脂を充填する充填ステップを更に備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の板状物の製造方法。

【請求項5】

硬質材料で形成されており且つ外力により屈曲可能な板状物であって、
該板状物の厚さ方向に沿って形成された細孔をそれぞれ含む複数のシールドトンネルを有し、該板状物の一面に設定された線状の第１の加工予定領域に沿って第１の長さを有する第１のシールドトンネル領域と、
複数のシールドトンネルを有し、該一面上で該第１の加工予定領域の延長線上とは異なり且つ該第１の加工予定領域に隣接する領域に設定された線状の第２の加工予定領域に沿って第２の長さを有する第２のシールドトンネル領域と、
備え、
該第１のシールドトンネル領域と該第２のシールドトンネル領域とは、該第１の加工予定領域から該第２の加工予定領域へ進む方向で該板状物を見た場合に部分的に重なっていることを特徴とする板状物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硬質材料で形成された板状の被加工物をレーザービームで加工することで、外力により屈曲可能な板状物を製造する板状物の製造方法、及び、硬質材料で形成されており且つ外力により屈曲可能な硬質の板状物に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、フレキシブルディスプレーを備える携帯端末が注目を集めている（例えば、特許文献１参照）。このようなフレキシブルディスプレーの表面は、樹脂で形成された透明の硬質フィルム等で覆われて保護される（特許文献２参照）。

【0003】

しかし、樹脂製の硬質フィルムは、傷がつきやすく、経年劣化しやすいという問題がある。この問題を解決するためには、例えば、ガラス等の硬質材料で形成された板状物で表面を保護することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２２６２０４号公報

【文献】特開２０１９－２０６１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ガラス製の板状物を屈曲可能な薄さにすると、板状物の強度が不足する。これに対して、ガラス製の板状物を強度の確保が可能な厚さにすると、板状物を屈曲させることが困難になる。

【0006】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、硬質の板状物において強度と屈曲性とを両立することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、硬質材料で形成された板状の被加工物を、該被加工物を透過する波長を有するパルス状のレーザービームで加工することで、外力により屈曲可能な板状物を製造する板状物の製造方法であって、該レーザービームの集光点を該被加工物の内部に位置付けた状態で該レーザービームを該被加工物に照射することにより、該被加工物の厚さ方向に沿って形成された細孔と該細孔の側方を囲む改質領域とをそれぞれ含む複数のシールドトンネルを該被加工物に形成するシールドトンネル形成ステップと、エッチング剤で該複数のシールドトンネルをエッチングするエッチングステップと、を備え、該シールドトンネル形成ステップでは、該被加工物の一面に設定された線状の第１の加工予定領域に沿って第１の長さを有する第１のシールドトンネル領域に複数のシールドトンネルを形成し、該一面上で該第１の加工予定領域の延長線上とは異なり且つ該第１の加工予定領域に隣接する領域に設定された線状の第２の加工予定領域に沿って第２の長さを有する第２のシールドトンネル領域であって、該第１の加工予定領域から該第２の加工予定領域へ進む方向で該被加工物を見た場合に該第１のシールドトンネル領域と部分的に重なる該第２のシールドトンネル領域に、複数のシールドトンネルを形成する、板状物の製造方法が提供される。

【0008】

好ましくは、該シールドトンネル形成ステップは、該レーザービームの照射領域と非照射領域とを交互に形成することで、該第１の加工予定領域に沿って第１の間隔を隔てて複数の第１のシールドトンネル領域を形成する第１のシールドトンネル形成ステップと、該照射領域と該非照射領域とを交互に形成することで、該第２の加工予定領域に沿って第２の間隔を隔てて複数の第２のシールドトンネル領域を形成する第２のシールドトンネル形成ステップと、を含む。

【0009】

好ましくは、該被加工物はガラスで形成されている。

【0010】

好ましくは、板状物の製造方法は、該エッチングステップ後において該第１のシールドトンネル領域及び該第２のシールドトンネル領域に形成された空間に、樹脂を充填する充填ステップを更に備える。

【0011】

本発明の他の態様によれば、硬質材料で形成されており且つ外力により屈曲可能な板状物であって、該板状物の厚さ方向に沿って形成された細孔をそれぞれ含む複数のシールドトンネルを有し、該板状物の一面に設定された線状の第１の加工予定領域に沿って第１の長さを有する第１のシールドトンネル領域と、複数のシールドトンネルを有し、該一面上で該第１の加工予定領域の延長線上とは異なり且つ該第１の加工予定領域に隣接する領域に設定された線状の第２の加工予定領域に沿って第２の長さを有する第２のシールドトンネル領域と、備え、該第１のシールドトンネル領域と該第２のシールドトンネル領域とは、該第１の加工予定領域から該第２の加工予定領域へ進む方向で該板状物を見た場合に部分的に重なっている板状物が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様に係る板状物の製造方法は、シールドトンネル形成ステップを備える。シールドトンネル形成ステップでは、被加工物の一面に設定された線状の第１の加工予定領域に沿って第１の長さを有する第１のシールドトンネル領域に複数のシールドトンネルを形成し、一面上で第１の加工予定領域の延長線上とは異なり且つ第１の加工予定領域に隣接する領域に設定された線状の第２の加工予定領域に沿って第２の長さを有する第２のシールドトンネル領域に、複数のシールドトンネルを形成する。

【0013】

第１の加工予定領域から第２の加工予定領域へ進む方向で被加工物を見た場合に、第１のシールドトンネル領域と第２のシールドトンネル領域とは、部分的に重なる。これにより、第１の加工予定領域から第２の加工予定領域へ進む方向に沿って板状物は変形可能になる。また、被加工物の厚さは、シールドトンネル形成ステップの前後で変わらない。それゆえ、板状物の強度と屈曲性とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】レーザー加工装置の斜視図である。

【図2】板状物の製造方法を示すフロー図である。

【図3】図３（Ａ）はレーザー加工前の被加工物の一部断面側面図であり、図３（Ｂ）はレーザー加工後の被加工物の一部断面側面図である。

【図4】図４（Ａ）は１つのシールドトンネルの構造を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は複数のシールドトンネルを示す被加工物の一部の断面図である。

【図5】図５（Ａ）は第１のシールドトンネル形成ステップを示す図であり、図５（Ｂ）は第２のシールドトンネル形成ステップを示す図である。

【図6】シールドトンネル形成ステップ後の被加工物の上面図である。

【図7】エッチングステップを示す図である。

【図8】樹脂が充填された板状物の断面図である。

【図9】図９（Ａ）は板状物の一面側の全体を示す画像であり、図９（Ｂ）は板状物の一面側の角部を拡大した画像である。

【図10】板状物を人の手で屈曲させた状態の画像である。

【図11】三点曲げ試験の様子を示す画像である。

【図12】図１２（Ａ）は第１実験を示すグラフであり、図１２（Ｂ）は第２実験を示すグラフであり、図１２（Ｃ）は第３実験を示すグラフである。

【図13】図１３（Ａ）は第２の実施形態のシールドトンネル形成ステップ後の被加工物の上面図であり、図１３（Ｂ）は第３の実施形態のシールドトンネル形成ステップ後の被加工物の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る第１の実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の斜視図である。なお、以下において、Ｘ軸方向（加工送り方向）、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向（高さ方向、上下方向）は、互いに直交する方向である。

【0016】

レーザー加工装置２は、チャックテーブル４を有する。チャックテーブル４の下方には、モータ等の回転駆動源（不図示）の出力軸が連結されている。出力軸は、Ｚ軸方向に略平行に配置されており、回転駆動源を動作させると、チャックテーブル４は、出力軸の周りで回転可能である。

【0017】

回転駆動源の下方には、回転駆動源及びチャックテーブル４をＹ軸方向に移動させるボールネジ式のＹ軸移動ユニット（不図示）が設けられている。このＹ軸移動ユニットは、ボールネジ式のＸ軸移動ユニット（不図示）上に配置されている。

【0018】

Ｘ軸移動ユニットは、Ｙ軸移動ユニット、回転駆動源及びチャックテーブル４を、Ｘ軸方向に沿って移動させる。チャックテーブル４は、金属で形成された円盤状の枠体（不図示）を有する。

【0019】

枠体の上部には、円盤状の凹部が形成されており、当該凹部には、多孔質セラミックスで形成された円盤状のポーラス板が固定されている。ポーラス板は、枠体の内部に形成されている流路（不図示）を通じてエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0020】

吸引源が発生する負圧は、流路を介してポーラス板の上面に伝達される。ポーラス板の上面と、枠体の上面とは、略面一となっており、Ｘ－Ｙ平面に略平行な保持面４ａ（図３（Ａ）等参照）として機能する。

【0021】

被加工物１１は、可視光線に対して透明な硬質材料で形成されている。本実施形態の被加工物１１は、石英ガラスで形成されている。但し、被加工物１１は、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、その他の光学ガラスを含む各種ガラスで形成できる。

【0022】

また、被加工物１１は、ガラス以外にも、可視光波長に対して透明な結晶性の材料（水晶、サファイア等）で形成されていてもよい。被加工物１１は、例えば、長辺が４０ｍｍ、短辺が１０ｍｍ、厚さが１ｍｍの矩形板状である。なお、被加工物１１の厚さは、所望の強度に応じて適宜設定される。

【0023】

被加工物１１の一面１１ａには、線状（直線状、曲線状又は線分状）の複数の加工予定領域が、所定方向に離間する態様で設定される。なお、各加工予定領域は、レーザー加工装置２に読み込ませる設計データにおいて予め設定されてもよく、カメラの撮像視野等において仮想的に設定されてもよい。

【0024】

本実施形態における複数の加工予定領域は、それぞれ被加工物１１の長辺の一辺から他辺まで短辺に沿って設定された直線状の第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄを含む（図６等参照）。第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄは、被加工物１１の長辺方向において互いに所定距離だけ離間する様に設定されている。

【0025】

つまり、第２の加工予定領域１１ｄは、第１の加工予定領域１１ｃの延長線上ではなく、第１の加工予定領域１１ｃと直交する方向で第１の加工予定領域１１ｃに隣接している（図６等参照）。第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄ間の距離（ピッチ）は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下の所定値に設定される。

【0026】

被加工物１１に対してレーザー加工を施す際には、前準備として、被加工物１１の他面１１ｂ側に、被加工物１１よりも大径であり樹脂で形成された粘着テープ（ダイシングテープ）１３を貼り付ける。

【0027】

更に、粘着テープ１３の外周部に、金属で形成された環状のフレーム１５を貼り付ける。これにより、被加工物１１が粘着テープ１３を介してフレーム１５で支持された被加工物ユニット１７を形成する。

【0028】

被加工物１１が吸引保持される保持面４ａの上方には、レーザービーム照射ユニット６が配置されている。レーザービーム照射ユニット６は、Ｙ軸方向に略平行に配置された円筒状の筐体８を有する。

【0029】

筐体８の一部には、Ｚ軸移動ユニット（不図示）が連結されている。筐体８の高さ位置は、Ｚ軸移動ユニットによって調整される。レーザービーム照射ユニット６は、レーザービームを発振するレーザー発振器（不図示）を有する。

【0030】

レーザー発振器は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＮｄ：ＹＶＯ_４で形成されたロッド状のレーザー媒質を含む。レーザー発振器は、被加工物１１を透過する波長（例えば、１０３０ｎｍ、１０６４ｎｍ等）を有するパルス状のレーザービームを出射する。

【0031】

レーザービームは、音響光学変調器（不図示。以下、Acousto-Optic Modulatorの頭文字の基づきＡＯＭと略記する）に入射する。ＡＯＭは、レーザービームの被加工物１１への照射を一定の時間間隔で遮ることで、レーザービームの照射期間と、レーザービームの非照射期間と、を交互に設定できる。

【0032】

この様にして、レーザービームは、照射期間と非照射期間とが交互に繰り返される。レーザービームは、レーザービーム照射ユニット６の先端部に位置する加工ヘッド１０内の集光レンズから、保持面４ａに向けて略垂直に照射される。

【0033】

図３（Ａ）に示す様に、加工ヘッド１０から照射されるレーザービームＬの集光点Ｐは、被加工物１１の所定深さに位置付けられる。集光点Ｐと、保持面４ａで保持された被加工物１１と、をＸ軸方向に相対的に移動させれば、集光点Ｐの移動経路に沿って被加工物１１が加工される。

【0034】

交互に繰り返されるレーザービームＬの照射期間及び非照射期間に応じて、被加工物１１には集光点Ｐの移動経路に沿って照射領域Ｒ_Ａ及び非照射領域Ｒ_Ｂが交互に形成される（図３（Ｂ）参照）。

【0035】

非照射領域Ｒ_Ｂに対する照射領域Ｒ_Ａの比（即ち、Ｒ_Ａ／Ｒ_Ｂ）は、例えば、１以上３以下の所定値に調整される。但し、この比の値は、ＡＯＭの動作を調整することで、適宜設定できる。

【0036】

加工ヘッド１０の近傍には、撮像ユニット１２が配置されている。撮像ユニット１２は、対物レンズ、イメージセンサ（いずれも不図示）等を含む。撮像ユニット１２は、例えば、保持面４ａで保持された被加工物１１を撮像する。

【0037】

撮像により得られた画像は、第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄの決定、照射領域Ｒ_Ａ及び非照射領域Ｒ_Ｂの決定、レーザービームＬの照射位置の決定、被加工物１１の位置決め等に利用される。

【0038】

レーザー加工装置２は、Ｘ軸移動ユニット、Ｙ軸移動ユニット、回転駆動源、チャックテーブル４、Ｚ軸移動ユニット、レーザー発振器、ＡＯＭ、撮像ユニット１２等の動作を制御する制御部（不図示）を有する。

【0039】

制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ（処理装置）と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。

【0040】

補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御部の機能が実現される。制御部には、設計データが入力される入力部（不図示）が設けられている。

【0041】

設計データは、被加工物１１のレーザー加工領域を示すデータであり、例えば、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）データで構成されている。制御部は、入力部に入力された設計データに基づいて、ＡＯＭ、チャックテーブル４等の動作を制御し、被加工物１１をレーザー加工する。

【0042】

次に、被加工物１１をレーザービームＬで加工して、外力により屈曲可能な板状物２３（図６、図７等参照）を製造する製造方法について、図２から図７を参照して説明する。図２は、板状物２３の製造方法を示すフロー図である。

【0043】

本実施形態では、まず、被加工物ユニット１７を保持面４ａで保持する（保持ステップＳ１０）（図３（Ａ）参照）。図３（Ａ）は、被加工物１１の短辺の側面を見た場合における、レーザー加工前の被加工物１１の一部断面側面図である。

【0044】

保持ステップＳ１０の後、被加工物１１にレーザービームＬを照射することにより、被加工物１１に複数のシールドトンネルを形成する（シールドトンネル形成ステップＳ２０）。シールドトンネル形成ステップＳ２０では、まず、チャックテーブル４の回転角度を適宜調節し、集光点Ｐを加工予定領域の延長線上に位置付ける。

【0045】

そして、Ｚ軸移動ユニット等を動作させ、集光点Ｐを被加工物１１の内部に位置付ける。この状態で、チャックテーブル４をＸ軸方向に沿って移動させると、加工予定領域に沿って被加工物１１がレーザー加工される。

【0046】

図３（Ｂ）は、被加工物１１の短辺の側面を見た場合における、レーザー加工後の被加工物１１の一部断面側面図である。照射領域Ｒ_Ａには、複数のシールドトンネル１１ｅが形成され、照射領域Ｒ_Ａは、第１のシールドトンネル領域１９ａとなる。これに対して、非照射領域Ｒ_Ｂには、シールドトンネル１１ｅが全く形成されない。非照射領域Ｒ_Ｂは、第１の非加工領域１９ｂとなる。

【0047】

図４（Ａ）は、１つのシールドトンネル１１ｅの構造を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、複数のシールドトンネル１１ｅを示す被加工物１１の一部の断面図である。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、厚さ方向で被加工物１１の一部を省略している。

【0048】

各シールドトンネル１１ｅは、被加工物１１の厚さ方向に沿って形成された細孔１１ｈを有する。細孔１１ｈは、略円柱状の細長い空間であり、例えば、その直径Φ_Ａが略１μｍである。細孔１１ｈは、典型的には、厚さ方向で被加工物１１を貫通している。

【0049】

シールドトンネル１１ｅは、細孔１１ｈの側方を囲む様に形成された改質領域１１ｇを更に有する。改質領域１１ｇは、略円柱状の領域であり、例えば、その直径Φ_Ｂが５μｍ以上２０μｍ以下の所定値である。

【0050】

改質領域１１ｇは、レーザービームＬが照射されていない第１の非加工領域１９ｂに比べて、構造、密度等が変化しており、例えば、第１の非加工領域１９ｂに比べてエッチング剤に対する耐腐食性が弱い領域である。

【0051】

複数のシールドトンネル１１ｅは、第１の加工予定領域１１ｃに沿って形成される。隣接する２つのシールドトンネル１１ｅの改質領域１１ｇは、例えば、図４（Ｂ）に示す様に互いに接続しているが、２つの改質領域１１ｇは、互いに離れていてもよい。

【0052】

シールドトンネル形成ステップＳ２０では、第１の加工予定領域１１ｃに沿ってレーザービームＬを照射することで、図５（Ａ）に示す様に、第１の非加工領域１９ｂをそれぞれ隔てて複数の第１のシールドトンネル領域１９ａを形成する（第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２）。

【0053】

図５（Ａ）は、第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２を示す図である。第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２では、被加工物１１の長辺の一点を始点として、第１の加工予定領域１１ｃに沿って第１のシールドトンネル領域１９ａの形成を開始する。

【0054】

第１の加工予定領域１１ｃに沿う第１のシールドトンネル領域１９ａの長さ（第１の長さ）Ｌ_Ａに対する、第１の加工予定領域１１ｃに沿う第１の非加工領域１９ｂの長さ（第１の間隔）Ｌ_Ｂの比（即ち、Ｌ_Ａ／Ｌ_Ｂ）は、（Ｒ_Ａ／Ｒ_Ｂ）と同じである。

【0055】

第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２の後、チャックテーブル４を所定のピッチＬ_Ｃ（図５（Ｂ）参照）だけ割り出し送りして、レーザービームＬの集光点Ｐを第２の加工予定領域１１ｄに位置付ける。

【0056】

そして、第２の加工予定領域１１ｄに沿ってレーザービームＬを照射することで、図５（Ｂ）に示す様に、第２の非加工領域２１ｂをそれぞれ隔てて複数の第２のシールドトンネル領域２１ａを形成する（第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４）。

【0057】

図５（Ｂ）は、第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４を示す図である。第１のシールドトンネル領域１９ａと同様に、第２のシールドトンネル領域２１ａも、複数のシールドトンネル１１ｅを有する。

【0058】

第２の加工予定領域１１ｄに沿う第２のシールドトンネル領域２１ａの長さ（第２の長さ）Ｌ_Ａに対する、第２の加工予定領域１１ｄに沿う第２の非加工領域２１ｂの長さ（第２の間隔）Ｌ_Ｂの比（Ｌ_Ａ／Ｌ_Ｂ）は、（Ｒ_Ａ／Ｒ_Ｂ）と同じである。

【0059】

なお、本実施形態の第２のシールドトンネル領域２１ａの形成開始位置は、短辺方向において、第１のシールドトンネル領域１９ａからずれている。それゆえ、長辺近傍に位置する第２のシールドトンネル領域２１ａは、第１のシールドトンネル領域１９ａに比べて短い。

【0060】

しかし、本実施形態において、第２のシールドトンネル領域２１ａの長さは、長辺に接する第２のシールドトンネル領域２１ａの長さではなく、長辺に接しない第２のシールドトンネル領域２１ａの長さを意味するものとする。

【0061】

第２のシールドトンネル領域２１ａの形成開始位置を短辺方向でずらしたことで、図５（Ｂ）に示す様に、第１の加工予定領域１１ｃから第２の加工予定領域１１ｄへ進む方向で被加工物１１を見た場合に、１つの第１のシールドトンネル領域１９ａと、１つの第２のシールドトンネル領域２１ａと、は部分的に重なる（重なり長さＬ_Ｄ）。

【0062】

本実施形態の第２のシールドトンネル領域２１ａは、第１の加工予定領域１１ｃから第２の加工予定領域１１ｄへ進む方向で、第２のシールドトンネル領域２１ａの長手方向の中心が、第１の非加工領域１９ｂの長手方向の中心と、一致する様に配置される。

【0063】

また、本実施形態の第１のシールドトンネル領域１９ａは、第１の加工予定領域１１ｃから第２の加工予定領域１１ｄへ進む方向で、第１のシールドトンネル領域１９ａの長手方向の中心が、第２の非加工領域２１ｂの長手方向の中心と、一致する様に配置される。

【0064】

第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２及び第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４における、レーザー加工条件は、例えば、次の様に設定される。

【0065】

レーザー発振器 ：Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：１０３０ｎｍ
パルスエネルギー：６０μＪ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ

【0066】

第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２及び第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４を繰り返すことにより、被加工物１１の長辺方向に沿って、複数の第１のシールドトンネル領域１９ａと、複数の第２のシールドトンネル領域２１ａと、が交互に形成される。

【0067】

図６は、シールドトンネル形成ステップＳ２０後の被加工物１１（即ち、板状物２３）の上面図である。レーザー加工後、板状物２３を粘着テープ１３から剥離し、板状物２３に対してウェットエッチングを施す（エッチングステップＳ３０）。

【0068】

図７は、エッチングステップＳ３０を示す図である。エッチングステップＳ３０では、例えば、エッチング剤１６に対する耐腐食性を有する容器１４が使用される。容器１４の底面から所定の高さ位置には、板状物２３が載置される支持部材１４ａが設けられている。

【0069】

本実施形態の支持部材１４ａは、耐腐食性を有する金属製のワイヤーネットである。容器１４には、支持部材１４ａが十分に浸かる所定の高さ位置まで、フッ化水素酸、水酸化カリウム水溶液等の液体のエッチング剤１６が満たされる。

【0070】

容器１４の外側の底面には、超音波振動子（不図示）が固定されている。超音波振動子は、支持部材１４ａに載置された被加工物１１へ超音波振動を付与する。なお、超音波振動の付与に代えて、又は、これと共に、エッチング剤１６の撹拌、揺動、振動、加熱等を行ってもよい。

【0071】

エッチングステップＳ３０では、エッチング剤１６で満たされた容器１４に、板状物２３を浸漬し、各シールドトンネル１１ｅの改質領域１１ｇを少なくとも部分的にエッチング剤１６でエッチングして除去する。但し、このとき、板状物２３の厚さは変わらない。

【0072】

エッチング条件は、例えば、次の様に設定される。但し、エッチング剤１６の濃度及び温度、超音波振動の有無等に応じて、浸漬時間を、適宜変更してもよい。

【0073】

エッチング剤：フッ化水素酸
濃度 ：３８％
温度 ：室温
浸漬時間 ：１０分
超音波振動 ：あり

【0074】

エッチングステップＳ３０では、改質領域１１ｇが少なくとも部分的に除去される。これにより、細孔１１ｈの直径Φ_Ａが拡大したり、細孔１１ｈが厚さ方向で被加工物１１を貫通したりするので、板状物２３の屈曲性が、エッチング前に比べて向上する。

【0075】

この様に、本実施形態では、板状物２３の厚さを強度確保が可能な厚さとし、且つ、第１の加工予定領域１１ｃから第２の加工予定領域１１ｄへ進む方向に沿って板状物２３は変形可能になる。それゆえ、板状物２３の強度と、屈曲性と、を両立できる。

【0076】

なお、エッチングステップＳ３０前の板状物２３も、エッチングステップＳ３０後の板状物２３に比べて程度が小さいが、ある程度の屈曲性を有する。それゆえ、エッチングステップＳ３０前の板状物２３も、強度及び屈曲性を両立できると言える。

【0077】

エッチングステップＳ３０の後、板状物２３を容器１４から取り出して、第１のシールドトンネル領域１９ａ及び第２のシールドトンネル領域２１ａに形成された細孔１１ｈ等の空間に樹脂２５を充填する（充填ステップＳ４０）。

【0078】

但し、充填ステップＳ４０は必須の工程はなく、省略してもよい。充填ステップＳ４０では、まず、屈曲した板状物２３の形状に応じた保持面を有する治具で、板状物２３の他面１１ｂ側を直接吸引保持する。次に、第１のシールドトンネル領域１９ａ及び第２のシールドトンネル領域２１ａに樹脂２５を塗布して充填する。

【0079】

樹脂２５としては、石英ガラスの屈折率（１．４０以上１．５５以下の所定値）に近い屈折率を有する（即ち、透明な）、天然樹脂や合成樹脂を用いることができる。例えば、透明であり、且つ、柔軟性を有するシリコーンゴム、シリコーン樹脂等を樹脂２５として用いる。

【0080】

図８は、第１のシールドトンネル領域１９ａに樹脂２５が充填された板状物２３の断面図である。なお、図８では、板状物２３の長辺に沿う断面を示している。樹脂２５を充填することで、板状物２３の強度及び屈曲性を両立しつつ、更に、第１のシールドトンネル領域１９ａ及び第２のシールドトンネル領域２１ａに対応する縞模様（図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図１０参照）を低減又は除去できる。

【0081】

ところで、板状物２３を任意の形状に屈曲させる必要が無く、屈曲した所定の形状で板状物２３の形状を固定してもよい場合には、樹脂２５として、透明だが、比較的柔軟性が低い、ポリメタクリル酸メチル等を用いてもよい。

【0082】

図９（Ａ）は、エッチングステップＳ３０後、且つ、充填ステップＳ４０前における、板状物２３の一面１１ａ側の全体を示す画像である。また、図９（Ｂ）は、エッチングステップＳ３０後、且つ、充填ステップＳ４０前における、板状物２３の一面１１ａ側の角部を拡大した画像である。

【0083】

図１０は、エッチングステップＳ３０後、且つ、充填ステップＳ４０前における板状物２３を、人の手で屈曲させた状態の画像である。図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図１０に示す板状物２３は、図６で説明した板状物２３に対応する。

【0084】

第１の実施形態では、板状物２３の長辺方向において、第１のシールドトンネル領域１９ａと第２のシールドトンネル領域２１ａとを、部分的に重ねる。これにより、板状物２３の厚さを強度確保が可能な厚さとし、且つ、板状物２３の長辺方向に沿って板状物２３を屈曲できる。それゆえ、板状物２３の強度と屈曲性とを両立できる。

【0085】

次に、エッチングステップＳ３０後、且つ、充填ステップＳ４０前の板状物２３に対して、試験装置２０を用いて行った三点曲げ試験について説明する。図１１は、板状物２３の撓み量２７を測定するための三点曲げ試験の様子を示す画像である。

【0086】

三点曲げ試験では、長辺が４２ｍｍ、短辺が１０ｍｍ、厚さが１ｍｍの板状物２３を用いた。なお、板状物２３の短辺方向の中央部における幅４ｍｍの範囲において、複数の第１のシールドトンネル領域１９ａ及び複数の第２のシールドトンネル領域２１ａを、板状物２３の短辺方向ではなく、長辺方向に沿って形成した。

【0087】

板状物２３の短辺方向の両側３ｍｍの範囲には、第１のシールドトンネル領域１９ａも第２のシールドトンネル領域２１ａも形成しなかった。第１のシールドトンネル領域１９ａ及び第２のシールドトンネル領域２１ａの長さＬ_Ａは、３ｍｍ以上７ｍｍ以下の所定値とし、長さＬ_Ｂは、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の所定値とすることで、オーバーラップ率を調整した。ピッチＬ_Ｃは、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲で調整した。

【0088】

三点曲げ試験では、まず、二箇所の支持部２２の支点間の距離２９を、４．０ｍｍに設定し、他面１１ｂが上を向き、且つ、板状物２３の短辺方向の中央部が支点間に位置する様に、二つの支点上に板状物２３を載置した。そして、板状物２３の他面１１ｂ側を、先端の半径が０．３０ｍｍの圧子２４で押圧した。

【0089】

このとき、圧子２４の押圧力を１Ｎとし、１Ｎの押圧力と、弾性的に変形した板状物２３の復元力と、が平衡状態になったときの、板状物２３の撓み量２７（即ち、曲がり量）を測定した。図１２（Ａ）は、板状物２３の撓み量２７を測定した第１実験を示すグラフである。

【0090】

図１２（Ａ）において、横軸は、オーバーラップ率（％）を示し、縦軸は、撓み量２７（μｍ）を示す。第１実験で使用した板状物２３は、ピッチＬ_Ｃを３００μｍとし、長さＬ_Ａに対する重なり長さＬ_Ｄの割合（Ｌ_Ｄ／Ｌ_Ａ×１００＝オーバーラップ率）を１６％以上３７％以下とした。

【0091】

第２実験で使用した板状物２３は、ピッチＬ_Ｃを２００μｍとし、オーバーラップ率を８％以上４０％以下とした。図１２（Ｂ）は、板状物２３の撓み量２７を測定した第２実験を示すグラフである。横軸及び縦軸は、図１２（Ａ）と同じである。

【0092】

第３実験で使用した板状物２３は、ピッチＬ_Ｃを１００μｍとし、オーバーラップ率を１６％以上３７％以下とした。図１２（Ｃ）は、板状物２３の撓み量２７を測定した第３実験を示すグラフである。横軸及び縦軸は、図１２（Ａ）と同じである。

【0093】

図１２（Ａ）から図１２（Ｃ）に示す様に、オーバーラップ率が高いほど、板状物２３の撓み量２７は大きくなる傾向にあった。また、ピッチＬ_Ｃが小さいほど、板状物２３の撓み量２７は大きくなる傾向にあった。

【0094】

なお、矩形形状の一面１１ａにおいて互いに対向する長辺に、第１のシールドトンネル領域１９ａ及び第２のシールドトンネル領域２１ａがそれぞれ達している場合、板状物２３は、より屈曲しやすくなる。

【0095】

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の被加工物は、矩形板状ではなく、円盤状である。第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄは、曲線状（より具体的には、直径の異なる同心円）であり、一面１１ａの中心から外側に向かって交互に設定される（図１３（Ａ）参照）。

【0096】

つまり、第２の加工予定領域１１ｄは、一面１１ａの中心から一面１１ａの外周へ進む方向で、第１の加工予定領域１１ｃに隣接している。次に、第２の実施形態の加工手順について説明する。

【0097】

第２の実施形態でも、まず、保持ステップＳ１０において、被加工物の一面１１ａの中心と、保持面４ａの回転中心と、を一致させた状態で、他面１１ｂ側を保持面４ａで吸引保持する。

【0098】

次いで、シールドトンネル形成ステップＳ２０を行う。第２の実施形態のシールドトンネル形成ステップＳ２０においても、制御部が、入力された設計データに基づいて、ＡＯＭ、チャックテーブル４等の動作を制御する。

【0099】

第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２では、集光点Ｐを一面１１ａの中心から所定距離だけ外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、チャックテーブル４を一回転させる。

【0100】

次いで、第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４では、集光点ＰをピッチＬ_Ｃだけ外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、チャックテーブル４を一回転させる。その後、集光点Ｐを更にピッチＬ_Ｃだけ外側に配置した状態で、再び、第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２を行う。

【0101】

この様に、第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２及び第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４を交互に複数回繰り返す。図１３（Ａ）は、第２の実施形態のシールドトンネル形成ステップＳ２０後の被加工物（即ち、板状物２３）の上面図である。

【0102】

シールドトンネル形成ステップＳ２０の後、エッチングステップＳ３０を施してもよい。図１３（Ａ）に示す様に、板状物２３の径方向において、第１のシールドトンネル領域１９ａと第２のシールドトンネル領域２１ａとは、部分的に重なる。

【0103】

第２の実施形態でも、板状物２３の厚さを強度確保が可能な厚さとし、且つ、径方向に沿って板状物２３を屈曲できる。より具体的には、板状物２３の一面１１ａ側は、外周から中心に向かって凸状に屈曲可能である。この様に、板状物２３の強度と屈曲性とを両立できる。

【0104】

次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の被加工物は、円盤状であるが、第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄが、曲線状ではなく多角形の複数の辺に対応する一続きの線分状であるという点で、第２の実施形態と異なる（図１３（Ｂ）参照）。

【0105】

第３の実施形態における第２の加工予定領域１１ｄは、一面１１ａの中心から一面１１ａの外周へ進む方向で、第１の加工予定領域１１ｃに隣接している。次に、第３の実施形態の加工手順について説明する。

【0106】

保持ステップＳ１０では、被加工物の一面１１ａの中心と、保持面４ａの回転中心と、を略一致させた状態で、他面１１ｂ側を保持面４ａで吸引保持する。次いで、シールドトンネル形成ステップＳ２０を行う。

【0107】

最初の第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２では、集光点Ｐを一面１１ａの中心から所定距離だけ外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、正方形（第１の正方形）の第１の加工予定領域１１ｃの四辺に沿って、集光点Ｐを移動させる。

【0108】

続く最初の第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４では、集光点Ｐを第１の正方形の外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、第１の正方形よりも大きな第２の正方形の第２の加工予定領域１１ｄの四辺に沿って、集光点Ｐを移動させる。

【0109】

続く２回目の第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２では、集光点Ｐを第２の正方形よりも外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、第２の正方形よりも大きな第１の正八角形の第１の加工予定領域１１ｃの八辺に沿って、集光点Ｐを移動させる。

【0110】

続く２回目の第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４では、集光点Ｐを第１の正八角形よりも外側に配置した状態でレーザービームＬを照射しながら、第２の正八角形よりも大きな第２の正八角形の第２の加工予定領域１１ｄの八辺に沿って、集光点Ｐを移動させる。

【0111】

この様にして、第１のシールドトンネル形成ステップＳ２２及び第２のシールドトンネル形成ステップＳ２４を交互に複数回繰り返す。なお、上述の四角形及び八角形の中心は一致させている。

【0112】

図１３（Ｂ）は、第３の実施形態のシールドトンネル形成ステップＳ２０後の被加工物（即ち、板状物２３）の上面図である。シールドトンネル形成ステップＳ２０の後、板状物２３に対して、エッチングステップＳ３０を施してもよい。

【0113】

図１３（Ｂ）に示す様に、第３の実施形態でも、第１の加工予定領域１１ｃから第２の加工予定領域１１ｄへ進む方向において、第１のシールドトンネル領域１９ａと第２のシールドトンネル領域２１ａとは、部分的に重なる。

【0114】

第３の実施形態でも、板状物２３の厚さを強度確保が可能な厚さとし、且つ、径方向に沿って板状物２３を屈曲できる。より具体的には、板状物２３の一面１１ａ側は、外周から中心に向かって凸状に屈曲可能である。この様に、板状物２３の強度と屈曲性とを両立できる。

【0115】

なお、第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄの形状は、正方形、正八角形に限定されず、頂点を４つ以上有する任意の多角形としてもよい。その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

【0116】

例えば、被加工物１１及び板状物２３の形状は、矩形や円形に限定されず、三角形、他の多角形など、様々な形状としてもよい。また、板状物２３の屈曲の態様に応じて、第１の加工予定領域１１ｃ及び第２の加工予定領域１１ｄの形状は、適宜変更される。

【0117】

ところで、板状物２３のシールドトンネル領域には、細孔１１ｈが形成されているので、保持面が屈曲した凹凸を有する透明のチャックテーブルとして板状物２３を利用することもできる。また、搬送対象を吸引して保持する搬送装置の吸引部として板状物２３を利用することもできる。

【符号の説明】

【0118】

２：レーザー加工装置
４：チャックテーブル、４ａ：保持面
６：レーザービーム照射ユニット
８：筐体、１０：加工ヘッド
１１：被加工物
１１ａ：一面、１１ｂ：他面
１１ｃ：第１の加工予定領域、１１ｄ：第２の加工予定領域
１１ｅ：シールドトンネル、１１ｇ：改質領域、１１ｈ：細孔
１２：撮像ユニット
１３：粘着テープ
１４：容器、１４ａ：支持部材
１５：フレーム
１６：エッチング剤、
１７：被加工物ユニット
１９ａ：第１のシールドトンネル領域、１９ｂ：第１の非加工領域
２１ａ：第２のシールドトンネル領域、２１ｂ：第２の非加工領域
２０：試験装置、２２：支持部、２４：圧子
２３：板状物、２５：樹脂、２７：撓み量、２９：距離
Ｌ：レーザービーム
Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂ：長さ、Ｌ_Ｃ：ピッチ、Ｌ_Ｄ：重なり長さ
Ｐ：集光点
Ｒ_Ａ：照射領域、Ｒ_Ｂ：非照射領域
Φ_Ａ，Φ_Ｂ：直径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】