以下、この発明の一実施形態を図1~図4を参� ��して説明する。
 図中において符号1は切込み生成つまりスク ライビングの加工対象となる脆性材料製の基 板状の被加工物であり、ガラスにて代表され る非金属材料によって製作されている。通常 、被加工物1(脆性非金属材料製の被加工物)は 、透明体である。被加工物1は、ステージ6上� ��交換可能に載置され、直線状に設定される� ��工予定線2bに沿って切断するために、第1の� ��程として形成する加熱領域3、第2の工程と� �て形成する冷却領域4a及び第3の工程として� �成する再加熱領域5aの各中心が加工予定線2b� ��に間隔を置いて順次に設定され、必要に応� ��、被加工物1の被加工面の少なくともスクラ イビング開始端部に微小亀裂2aを施す微小亀� ��形成工程を行う。加熱領域3と再加熱領域5a� ��は間隔を置いて生成され、また、加熱領域3 及び再加熱領域5aは、被加工物1の軟化点より 低い温度で加熱する。

 ステージ6には、図2に示すように微小亀� �2aを施すための亀裂生成手段40、加熱領域3を 生成するための加熱手段の要部となる第1の� �ーザー発振装置10、その後に冷却領域を生成 するための冷却手段30及び更にその後に加熱� ��域を再度生成するための再加熱手段の要部� ��なる第2のレーザー発振装置20が一体的に装� ��される。すなわち、亀裂生成手段40、第1の� ��ーザー発振装置10、冷却手段30及び第2のレ� �ザー発振装置20が加工系用ステージ(図示せ� �)に設定され、この加工系用ステージ又は基� ��戴置用のステージ6の少なくとも一方は駆動 装置(図示せず)を備え、それによって被加工� ��1及びステージ6と加工系(つまり加熱領域3、 冷却領域4a及び再加熱領域5a)が加工予定線2b� �沿って矢印A1方向に連続的相対移動をする。

 この加工系(加熱領域3、冷却領域4a及び再 加熱領域5a)を加工予定線2bに沿って矢印A1方� �に一体的に相対移動させるために、第1のレ� ��ザー発振装置10、冷却手段30及び第2のレー� �ー発振装置20が加工系用ステージ(図示せず)� ��設置されるのみならず、ビームエキスパン� ��ー12,22、赤外線用ミラー13,23及びシリンドリ カルレンズ14,24、更に冷却手段30についても� �工系用ステージに設置させ、一体的に保持� �せる。第1,第2のレーザー発振装置10,20は、別 個独立のレーザー発振装置であり、個別にレ ーザー光のパワー(加熱エネルギー密度(単位� ��積当たりの加熱エネルギー量))を増減調節� �ることができる。

 亀裂生成手段40は、図2に示すよう駆動機� ��がなく、被加工物1との接触により自由に回 転する回転刃を有する。この亀裂生成手段40� ��、被加工物1への加工系による加工開始前に 加工予定線2bの延長線上に沿って被加工物1の 外側から矢印A1方向に相対移動つまり走査さ� ��、被加工物1の加工予定線2bの少なくともス� ��ライビング開始端部に、微小亀裂2aを形成� �ればよく、スクライビング開始端部にスク� �イビングのきっかけとなる初期亀裂を形成� �せ、亀裂生成後に加工予定線2bから速やかに 退避させる。しかして、亀裂生成手段40を用� ��て必要に応じて行う微小亀裂形成工程は、� ��熱領域3を形成する第1の工程の前に、被加� �物1の被加工面のスクライビング開始端部(図 2上で被加工物1の左端)に、必要に応じて微小 亀裂を施す工程として実施される。

 第1のレーザー発振装置10は、図2に示すよ うに第1のレーザー光である赤外線レーザー� �11を射出する。第1のレーザー発振装置10から 射出される赤外線レーザー光11は、赤外線レ� ��ザー用エキスパンダー12を通過して長軸ビ� �ム径を調整され、赤外線用ミラー13によって 反射してシリンドリカルレンズ14を透過した� ��、被加工物1に照射され、被加工物1が楕円� �状に局部的に加熱される加熱領域3を生成す� ��。その際、赤外線レーザー光11の焦点が被� �工物1の内部に位置し、かつ、レーザー光11� �ビームがビームの相対的移動方向(矢印A1方� �)の前方から斜めに照射されるように調整す� ��。すなわち、被加工物1に照射される部分の 赤外線レーザー光11は、平面視で、加工予定� ��2b上に位置している。

 この被加工物1に形成される加熱領域3は� �赤外線レーザー光11によって加熱されて圧縮 応力を有する領域であり、シリンドリカルレ ンズ14によって赤外線レーザー光11のビーム� �状を楕円に集光され、長軸を加工予定線2b方 向に合致させて照射される。加熱領域3の短� �幅は、シリンドリカルレンズ14で制御するた め、長軸幅の調整用としてビームエキスパン ダー12を使用する。

 加熱領域3を生成する赤外線レーザー光11に� ��、例えば波長10.6μmのCO ₂  レーザーを使用する。そして、CO ₂  レーザーの照射によって被加工物1の軟化点� �り低い温度で加熱するに当たり、CO ₂  レーザーを照射する領域の形状が加工予定線 2bの接線方向に長い楕円形状とし、かつ、楕� ��形状の後部に、前部に比較してエネルギー� ��度を多く分布させることが望ましい。第1の 工程は、所定の領域に強度が制御された加熱 エネルギーを照射するように、加工予定線2b� ��沿って赤外線レーザー光11を走査して行う� �

 そして、第1の工程の加熱エネルギーとして 用いるCO ₂  レーザーの出力は、適正に亀裂状のスクライ ブ線を形成し、第3の工程までの実施によっ� �所望する深さの破断面を有するスクライブ� �裂5bを形成するために、30~300Wの範囲に維持� �る条件を満たすように第1のレーザー発振装� ��10に設定する。また、a1は加熱領域3の楕円� �短軸長さ、b1は加熱領域3の楕円の長軸長さ� �hは被加工物1の板厚として、
a1=(1~40)×h、及びb1=(10~100)×h
の関係を満たすように設定する。

 冷却手段30は、水補給槽32から配管31を通� ��て供給される水と、エアコンプレッサー34� �ら配管33を通じて供給される圧縮空気とを混 合して霧状の冷却媒体35となし、この霧状の� ��却媒体35をノズルから被加工物1の加熱領域3 の直後に吹出すことで加工予定線2b上の被加� ��物1が冷却されて引張応力を有する冷却領域 4aを生成する。冷却領域4aは、相対的移動方� �A1の加熱領域3の後方に局所的に生成される� �とが望ましく、特に、加熱領域3の短軸長さ� ��度に相対的移動方向A1に延在させることが� �ましい。水、圧縮空気共に、調整弁(図示せ� ��)によって流量を増減調整できる。液晶パネ ルなどのデバイスの切断では、水滴の付着が 問題となることもあるので水の供給量は少な い方が望ましく、従ってノズル先端は細い方 がよい。相対的に移動する冷却領域4aによっ� ��被加工物1の加工予定線2b上に発生した引張� ��力が微小亀裂2aを亀裂先端4bの位置に進行さ せる。この亀裂がスクライブ線になる。被加 工物1の材料により、微小亀裂2aを省略した場 合でも、加熱領域3及び冷却領域4aを順次に形 成することにより、微小亀裂2aと同様の亀裂� ��被加工物1の端部から進展させることも可能 な場合がある。

 冷熱エネルギーとして水を噴霧した微粒� ��を含む空気流を放射(放出)するに当たって� �、水分量を適正に設定することが望まれる� �すなわち、第1の工程の加熱エネルギーの照� ��によって昇温した被加工物1の被加工面を室 温程度に十分冷却させるに足る潜熱量を有す る水分量を与え、かつ、第2の工程の終了後� �被加工物1の被加工面、少なくとも加工予定� ��2b又はその付近に残存する水の微粒子が第3� ��工程の加熱エネルギーによって全て蒸発す� ��程度に抑えた水分量とすることが望ましい� ��第2の工程は、第1の工程の加熱エネルギー� �照射する領域の後方に位置して、冷熱エネ� �ギーを照射・供給して加工予定線2bに沿って 走査する。

 熱応力を利用する非金属材料の赤外線レ� ��ザーの照射によるスクライビングは、被加� ��物1の表面部が圧縮応力場となり、次いで冷 却媒体によって冷却領域を形成して引張応力 を誘起し、この応力が材料の引張り強度を超 えたときに起こる。

 第2のレーザー発振装置20は、赤外線レーザ� ��、例えば波長10.6μmの再加熱用のCO ₂  レーザーを射出する。第2のレーザー発振装� �20から射出される第2のレーザー光であるレ� �ザー光21は、赤外線レーザー用エキスパンダ ー22を通過して長軸ビーム径を調整され、赤� ��線用ミラー23によって反射してシリンドリ� �ルレンズ24を透過した後、被加工物1に照射� �れ、被加工物1が楕円形状に局部的に加熱さ� ��る再加熱領域5aを生成する。その際、赤外� �レーザー光21の焦点が被加工物1の内部に位� �し、かつ、レーザー光21のビームがビームの 相対的移動方向(矢印A1方向)の後方から斜め� �照射されるように調整する。すなわち、被� �工物1に照射される部分の赤外線レーザー光2 1は、平面視で、加工予定線2b上に位置してい る。また、再加熱領域5aの前端と冷却領域4a� �後端との間には、所定の間隔距離を設ける� �うに調整することが望まれる。この所定の� �隔距離は、具体的には0~10mmの距離とする。

 しかして、再加熱領域5aは、赤外線レー� �ー光21によって被加工物1の軟化点より低い� �度で加熱させてスクライブ線の先端である� �裂先端4bを切り開く領域であり、シリンドリ カルレンズ24によって赤外線レーザー光21の� �ーム形状を楕円に集光され、長軸を加工予� �線2bの直角方向に合致させて照射される。再 加熱領域5aの短軸幅は、シリンドリカルレン� ��24で制御するため、長軸幅の調整用として� �ームエキスパンダー22を使用する。この再加 熱領域5aを生成する第3の工程は、強度が制御 された加熱エネルギーを所定の再加熱領域5a� ��照射して加工予定線2bに沿って走査して行� �。

 第3の工程は、加熱エネルギーとして再加熱 用のCO ₂  レーザーを用い、かつ、再加熱用のCO ₂  レーザーの照射によって被加工物1の軟化点� �り低い温度で加熱するに当たり、冷却領域4a に付与される冷熱エネルギーによるスクライ ブ線の形成作用を殆ど減殺しないように選択 された距離だけ離した位置に照射し、かつ、 照射する領域の形状を加工予定線2bの直角方� ��に長い楕円形状とし、かつ、楕円形状の進� ��方向前部に、後部に比較してエネルギー密� ��を多く分布させる。第3の工程の加熱エネル ギーは、その全体の量(出力)を増減調節する� ��とにより、第1の工程及び第2の工程の実施� �よって形成されたスクライブ線を所望する� �さに進展させてスクライブ亀裂5bを形成する ことができる。

 そして、第3の工程の再加熱領域5aは、第2の 工程の冷却領域4aの相対的移動方向A1の後方� �(0~10)×10 ^-3 mの範囲の距離を隔てた位置として形成させ� �かつ、加熱エネルギーとして用いる再加熱� �のCO ₂  レーザー(赤外線レーザー光21)のビームの出� �が100~1000Wの範囲に調整・維持する条件を満� �すように設定する。また、a2は再加熱領域5a� ��楕円の短軸長さ、b2は再加熱領域5aの楕円の 長軸長さ、hは被加工物1の板厚として、
a2=(4~25)×h、及びb2=(10~60)×h
の関係を満たすように設定する。

 冷却領域4aと再加熱領域5aとの位置関係は 、実際には、再加熱エネルギー量が最も少な いエネルギー量で所定深さのスクライブ亀裂 5bを形成することができる位置関係を実験的� ��求める。被加工物1の板厚や単板であるか貼 り合わせガラスからなる被加工物1であるか� �よって後工程で完全切断できるスクライブ� �裂5bの深さひいては冷却領域4aと再加熱領域5 aとの位置関係が異なるので、実験的に求め� �るを得ない。

 また、第2の工程の冷却領域4aはほぼ円形状� ��なし、冷却領域4aの加工予定線2bの直角方向 の幅及び接線方向の幅が、いずれも第1の工� �のCO ₂  レーザーによる加熱領域3の楕円の短軸長さa1 より大きく、かつ、第3の工程の再加熱用のCO ₂  レーザーによる再加熱領域5aの楕円の長軸長� ��b2より小さく設定する。また、楕円形状を� �す再加熱領域5aの長軸長さb2は、加熱領域3の 短軸長さよりも大きく、再加熱領域5aの短軸� ��さは加熱領域3の長軸長さよりも小さい。

 なお、赤外線レーザー光11の照射に際し� �は、被加工物1の軟化点を超えるような密度� ��熱を加えると冷却された後に熱応力が残留� ��てしまい材料のスクライブ亀裂5bの形成を� �御不能にしてしまうため、加熱しすぎない� �慮が必要である。また、加熱領域3の後方に� ��成される冷却領域4a及び冷却領域4aの後方に 生成される再加熱領域5aは、上述したように� ��1の工程として形成する加熱領域3、第2の工� ��として形成する冷却領域4a及び第3の工程と� ��て形成する再加熱領域5aの各中心が加工予� �線2b上に間隔を置いて反相対的移動方向A1に� ��次に設定されている状態をいう。

 次に作用について説明する。
 先ず、被加工物1をステージ6上に載置させ� �必要に応じて微小亀裂形成工程を行う。す� �わち、被加工物1の被加工面の加工予定線2b� �スクライビング開始端部に微小亀裂を施し� �スクライビングを円滑に開始させると共に� �円滑に継続させる。また、第1のレーザー発� ��装置10から赤外線レーザー光11を射出させ、 第2のレーザー発振装置20からレーザー光21を� ��出させ、また、冷却手段30から冷却媒体35を 吹き出させる状態にする。

 この状態から、右端位置にあるステージ6 を反矢印A1の方向に相対移動させ、加工系(加 熱領域3、冷却領域4a及び再加熱領域5a)を加工 予定線2bに沿って相対的移動方向(矢印A1方向) に一体的に相対移動させる。これにより、赤 外線レーザー光11が被加工物1の加工予定線2b� ��左端から局所的に照射され始め、赤外線レ� ��ザー光11が照射された被加工物1の箇所に、� ��加工物1の軟化点より低い所定温度にまで上 昇した加熱領域3が生成される。微小亀裂2aが 形成されている場合には、微小亀裂2aを含む� ��分から赤外線レーザー光11が局所的に照射� �れ始める。加熱領域3では、加熱中心に比較� ��強い圧縮応力が発生し、その外周には緩衝� ��を挟んで弱い引張応力が発生する。加熱領� ��3の大きさは、微調整機構を持つ図示しない 支持台を介して加工系用ステージに設置され るシリンドリカルレンズ14により任意に変更� ��ることができる。

 引き続き、ステージ6の相対移動により、 加熱領域3つまりレーザー光11の照射領域の直 後に、水と空気が冷却手段30内で混合されて� ��状をなす冷却媒体35が被加工物1の加工予定� ��2bの左端(微小亀裂2a)から噴霧され始め、冷� ��領域4aを作成する。これにより、比較的強� �引張応力が発生し、強い応力集中が局所的� �生じるため、被加工物1の引張強度を超え、� ��部から生じた亀裂が亀裂先端4bへと進行し� �める。この進行する亀裂はスクライブ線で� �る。亀裂状のスクライブ線は、被加工物1の� ��面付近に形成され、被加工物1が切断される ことはない。微小亀裂2aが形成されている場� ��には、微小亀裂2aの鋭利な先端箇所に強い� �張応力が発生し、微小亀裂2aの先端内部に強 い応力集中が生じるため、被加工物1の引張� �度を容易に超え、微小亀裂2aが亀裂先端4bへ� ��安定的に進行し始め、スクライブ線が生成� ��れる。

 引き続き、ステージ6の相対移動により、 冷却領域4aつまり冷却媒体35の噴霧領域から� �当な距離を置いて、赤外線レーザー光21が被 加工物1の加工予定線2bの左端(微小亀裂2a)か� �局所的に照射され始め、被加工物1の軟化点� ��り低い所定温度にまで上昇した再加熱領域5 aが生成される。再加熱領域5aでは、一旦冷却 された被加工物1を再度加熱することになり� �しかも加工予定線2bと直角方向に長い圧縮応 力場となるため、亀裂先端4b及びその付近と� ��る被加工物1の内部に大きな曲げ応力が生じ 、亀裂先端4bが被加工物1の内部方向つまり深 さ方向に進展し始める。すなわち、スクライ ブ線が亀裂先端4b位置に進行し更に再加熱領� ��5aに達することにより、スクライブ線が深� �方向にも進展し、所定のスクライブ深さの� �クライブ亀裂5bが得られる。

 第1の工程での赤外線レーザー光11による� ��長の加熱ビーム(加工予定線2bに対し接線方� ��に細長い楕円形状のビーム)の照射により、 加工予定線2bの近傍に圧縮応力が生じ、その� ��後に第2の工程での冷熱エネルギーを照射つ まり当てることで加熱領域が冷却領域4aに達� ��て急激に冷却されるため、加工予定線2bの� �始端部(必要に応じて入れた微小な亀裂)に大 きな引張応力が発生し、加工予定線2bに沿っ� ��安定的にその亀裂が進展し始め、スクライ� ��線が形成される。その進展し始めた亀裂つ� ��りスクライブ線に対し第3の工程での横長の 加熱ビーム(加工予定線2bに対し直交方向に細 長い楕円形状のレーザー光21)を照射するとス クライブ線の先端周辺つまり亀裂先端周辺が 広い面積に亘って圧縮応力場となり、亀裂を 深さ方向に進展させるに足る曲げモーメント が発生する。この亀裂深さは曲げモーメント の大きさによって制御することができるので 、この横長の加熱ビームのパワーを調整する ことで所望の深さの亀裂が連続するスクライ ブ亀裂5bが得られる。この加熱ビームのパワ� ��の調整は、照射面積を同一に維持しながら� ��3の工程として単独で行うことができると共 に、1つの被加工物1の加工予定線2bに対する� �工の途中でも単独で行うことができる。ス� �ライブ亀裂5bの深さの変更は、加工予定線を 交差させるために必要があり、また、被加工 物1の端部付近をスクライブする場合には、� �クライビングが垂直になされずに湾曲する� �とがあるので、深さを変えて湾曲を抑えた� �することがある。

 更に、被加工物1を完全に分断させずに、ス クライブ亀裂5bの深さを所望する所定の深さ� ��止めるメリットについて説明する。
 ガラス板あるいはパネルからなる被加工物1 を最後には所定形状の複数のパネル(部材)に� ��かく分断する際、レーザー光11,21の照射に� �って完全に分断してバラバラにするより、� �クライブ線を成長させたスクライブ亀裂5bの 深さを所望する途中で止めて一部を残して一 体化させたままとし、後工程でバラバラにす る方がハンドリングしやすい場合がある。し かしながら、スクライブ亀裂5bが深過ぎる場� ��には、被加工物1の次工程へのロボットによ る移送途中などのハンドリング時にスクライ ブ亀裂が進行し、被加工物1が不用意に分断� �れることがあり、逆にスクライブ亀裂5bが浅 過ぎる場合、後工程で分断させ難くなり、一 体化させることがかえつて手間になることが ある。その場合、分断工程まで被加工物1が� �体化を維持するように、1枚の被加工物1の場 所に応じてスクライビング深さを変えておけ ば、最適なハンドリングひいては能率的な処 理が可能となる。

 すなわち、スクライブ亀裂5bを所定の深� �に変化させて形成した被加工物1をロボット� ��よってステージ6から一体として搬出し、そ の後、スクライブ亀裂5bに沿って被加工物1を 分断し、複数枚の基板(部材)を得るようにす� ��。例えば、移送途中でスクライブ亀裂5bの� �さが進行し分断し易い場所はスクライブ亀� �5bを浅く形成しておき、分断しにくい場所は スクライブ亀裂5bを深く形成しておく。これ� ��より、ハンドリングの容易さと後工程での� ��断の容易さとが良好に両立する。

 図4は、3種類の板厚(0.7mm,0.5mm,0.3mm)のガラス� ��板からなる被加工物1について再加熱領域5a� ��生成する赤外線レーザー光21のパワー(レー� ��ー光21のエネルギー密度)に対するスクライ� ��ング深さ(スクライブ亀裂5bの深さ)を求めた 試験結果の一例を示す。具体的には、約0.02~0 .22(W/mm ²  )の範囲のエネルギー密度のレーザー光21を照 射した。これは、第2のレーザー発振装置20の パワーを50Wから200~250Wの範囲で調節して実現� ��きる。

 これにより、ガラス基板の板厚に係わらず� ��外線レーザー光21のエネルギー密度を約0.02W /mm ²  から約0.09~0.22W/mm ²  に向けて増加させるにつれて、スクライビン グ深さ(スクライブ亀裂5bの深さ)が連続的に� �きくなり、ガラス基板が分断に至るまでの� �で、スクライビング深さ(スクライブ亀裂5b� �深さ)を任意に変化させることができること� ��分かる。すなわち、第3の工程での赤外線レ ーザー光21のパワー(エネルギー密度)の増減� �更により、再加熱領域5aの圧縮応力、つまり は亀裂先端4b(スクライブ線の内端部)に作用� �る曲げ応力を任意に制御できることを意味� �ている。但し、再加熱領域5aを生成するため に加熱エネルギーとして用いる再加熱用のCO ₂  レーザーのビームの出力は、上述したように 第2のレーザー発振装置20のパワーを100~1000Wの 範囲に調整・維持すればよい。

 実験によれば、第3の工程の赤外線レーザー 光21による加熱エネルギー密度P(再加熱領域5a の単位面積当たりの加熱エネルギー量)によ� �て、スクライブ亀裂5bの深さδは、次式で関� ��付けられることが見出された。すなわち、� �=δ ₀  +A・P ^m  (スクライブ亀裂5bの深さ特性式)
ここで、δ:スクライブ亀裂5bの深さ(所望する 所定深さ)、
    δ ₀  :第2の工程の終了後におけるスクライブ線の� ��さ、
    P:第3の工程の加熱エネルギー密度(再加 熱領域(5a)の単位面積(mm ²  )当たりの加熱エネルギー量)、
    A:被加工物(1)の形状特性及び熱特性に� �存した比例係数、
    m:m≧1の実数係数

 このスクライブ亀裂5bの深さ特性式におけ� �パラメター、すなわち、第2の工程の終了後� ��おけるスクライブ線の深さδ ₀  、被加工物1の形状特性及び熱特性に依存し� �比例係数A、並びに実数係数mは、以下の実験 的な手順にて決定することができる。なお、 被加工物1の形状特性とは、被加工物1の厚さ� ��外にパネル構造の違いによるものを含む。� ��ネル構造になった貼り合わせガラスからな� ��被加工物1は、ガラス同士を接着させるシー ル材を有しているが、そのシールのパターン によってスクライブ亀裂5bの深さが異なつて� ��る。被加工物1の熱特性とは、比熱の他、熱 伝導率、熱膨張率等を含む。但し、再加熱領 域5aの大きさ及び形状は、1枚の被加工物1の� �理において変化させず同じである。

 実際には、加工対象である被加工物1に対し て、次の手順1~3を実施する。
 予め、形成すべきスクライブ亀裂5bの深さδ を定める。スクライブ亀裂5bの深さは、完全� ��断を行うか否か、また、次工程の割断工程� ��の割断手段やロボットによる移動中の割れ� ��止を図る観点から全厚を考慮して定まる。� ��定の厚さ(全厚)の被加工物1に対して、所定� ��相対移動速度で所定の深さのスクライブ亀� ��5bを形成するとき、スクライブ線の深さδ ₀  を手順1)にて求める。スクライブ線の深さδ ₀  は、形成すべきスクライブ亀裂5bの深さδか� �ほぼ定まる。

手順1)所望する所定相対移動速度において、� ��1及び第2の工程の加工条件を実験的に決定� �、第2の工程終了後におけるスクライブ線の� ��さδ ₀  を求める。ここで、第1の工程の加工条件と� �、加熱エネルギー量と加熱領域3の大きさ及� ��形状で決まる。第2の工程の加工条件とは、 冷熱エネルギー量及び加熱領域3と冷却領域4a との位置関係等をさす。

手順2)次に、当該相対移動速度における手順1 で求めた加工条件において、第3の工程の再� �熱領域5aの単位面積当たりの加熱エネルギー 量P(赤外線レーザ光パワー)を実験的に変化さ せ、加熱エネルギー密度に換算した適当な代 表値(P ₁  ,P ₂  ・・・)に対する、スクライブ亀裂5bの深さδ ₁  ,δ ₂  ・・・)を求める。再加熱領域5aの単位面積当 たりの加熱エネルギー量Pは、加工予定線2bに 対して所定位置の走査線上でのものである。

手順3)手順1及び手順2で求めたδ ₀  (第2の工程の終了後におけるスクライブ線の� ��さ)、並びに(P ₁  ,δ ₁  )、(P ₂  ,δ ₂  )・・・をスクライブ亀裂5bの深さ特性式δに� ��てはめ、最小自乗法により比例係数A及び実 数係数mを算出する。

 実験によって得られた図4の3種類の板厚に� �して、それぞれスクライブ線の深さδ ₀  、比例係数A、及び実数係数mを求め、表1にま とめた。表1より、スクライブ亀裂5bの深さδ� ��、3種類の板厚ともに、適合率Rが0.98以上で� ��ることから、δ=δ ₀  +A・P ^m  の式でほぼ関係付けられることが分かる。こ れらの特性式から、それぞれ所定の相対移動 速度(180mm/sec,310mm/sec,370mm/sec)において第2の工� ��の終了後における所定のスクライブ線の深� ��δ ₀  が得られるとき、第3の工程の赤外線レーザ� �(CO ₂  レーザー)の加熱エネルギー量P(W/mm ²  )を適当な値に調整することで、所望するス� �ライブ亀裂5bの深さδが得られることが分か� ��。つまり、1枚の被加工物1に対する処理の� �中で加熱エネルギー量Pを変化させて、スク� ��イブ亀裂5bの深さδを調整変更することがで きる。

 表2は、2種類のレーザー光11,21のビームパラ メータ、及びガラス基板(被加工物1)の板厚を 変更して、スクライビング方法を試験した結 果をNo.1~21に集約したものである。第1の工程� ��の加熱エネルギーとして用いるCO ₂  レーザーのパラメターを前方加熱ビームパラ メターとし、第3の工程での加熱エネルギー� �して用いるCO ₂  レーザーのパラメターを後方加熱ビームパラ メターとし、第2の工程の冷却領域4aの後端縁 と第3の工程の再加熱領域5aの前端縁との間の 距離を冷熱-後方加熱ビーム間距離とし、被� �工物1及びステージ6と加工系(つまり加熱領� �3、冷却領域4a及び再加熱領域5a)との連続的� �対移動速度を走査速度としてある。

 これにより、無アルカリガラス製のガラ� ��基板(1)の各板厚(1.1mm,0.7mm,0.63mm,0.5mm,0.3mm,0.2mm 及び0.05mm)におけるスクライブ深さ(スクライ� ��亀裂5bの深さδ)は、楕円形状をなすレーザ� �光11,21のビーム寸法(a1,b1、a2,b2)、第1,第2のレ ーザー発振装置10,20のビームパワー(出力)、� �却領域4aと再加熱領域5aとの距離、及びスク� ��イビング速度(走査速度)に影響されるだけ� �なく、これらのパラメータ間の特定な関係� �あることが分かる。

 被加工物1の厚さにもよるが、切断面(ス� �ライブ亀裂5b)が被加工物1の裏面にまで伸展� ��れば、加工予定線2b上に進行方向前側から� �次に加熱領域3、冷却領域4a及び再加熱領域5a を生成させながら、加熱領域3、冷却領域4a及 び再加熱領域5aと被加工物1とに相対移動を与 えることで、被加工物1を完全に分断するこ� �が可能になる。切断面(スクライブ亀裂5b)の� ��展によっては被加工物1が完全に切断されな い場合(被加工物1を完全に切断させない場合� ��含む)には、その後の工程で被加工物1にブ� �イク力を作用させ、被加工物1を切断面(スク ライブ亀裂5b)に案内させて切断する。

 ところで、特許文献4では、シャッタによ ってレーザー光を一部遮断し、加熱エネルギ ー量の調整を行っているが、再加熱ビーム(� �ーザー光21)の加熱エネルギー量の調整は、� �ャッタによる加熱エネルギー量の調整に比� �てより効果的である。その理由は次の通り� �ある。

 第2のレーザー発振装置20から射出される� ��ーザー光21(再加熱ビーム)のパワー調整を第 2のレーザー発振装置20の出力調整で行う場合 、基本的にビームプロファイルは変わらず全 体的な加熱エネルギー量(第3の工程の加熱エ� ��ルギー密度(再加熱領域5aの単位面積当たり� ��加熱エネルギー量))のみが変化して被加工� �1に照射されることになる。つまり、同じ相� ��移動速度において、第3の工程の再加熱領域 5aの形状、面積及びレーザー光21の照射エネ� �ギー分布の割合に変化は生じない。このた� �、再加熱領域5aと冷却領域4aとの相対位置に� ��化がなく、スクライブ線の先端に作用する� ��張応力つまり亀裂を開口させる力をパワー( 再加熱領域5aの単位面積当たりの加熱エネル� ��ー量)のみに依存して変えることが可能とな る。従って、スクライブ線を開口させる力が パワー(再加熱領域5aの単位面積当たりの加熱 エネルギー量)に応じて連続的にコントロー� �できることになり、一本のスクライブ亀裂5b を所望する深さに変化させながら形成させる ことが可能になる。一方、シャッタにより加 熱エネルギー量を調整する場合、レーザービ ームが一部カットされるので、ビームプロフ ァイルひいては照射形状、面積が変化する。

 このように、シャッター調整は、加熱エ� ��ルギー量と同時にビームプロファイルが変� ��するので、再加熱領域5aと冷却領域4aとの位 置関係が急激に変わる。これによって、亀裂 状のスクライブ線に作用する引張応力の変動 、消滅等が起こりやすく、スクライブ亀裂を 所望する深さに形成することが困難になる傾 向にある。

 すなわち、シャッタによって再加熱用の� ��ーザー光21の後側(冷却領域4aから遠い側)又� ��前側を遮蔽又は開放することによる被加工� ��1への加熱エネルギー量の調整は、1つの被� �工物1の一本のスクライブ亀裂5bの加工途中� �の適用に困難を伴う。なぜなら、レーザー� �21の後側又は前側を遮蔽又は開放することに よる加熱エネルギー量の増減調整は、レーザ ー光21の後端縁部又は前端縁部を移動させる� ��とになるため、被加工物1とレーザー光21と� ��相対移動をさせながら、更にレーザー光21� �照射による再加熱領域5aと冷却領域4aとの相� ��関係を変化させて、正確にスクライブ亀裂� ��進展させる作業に困難を伴う。