本申請為國際申請pct/jp2014/061849于2015年10月28日進入中國國家階段、申請號為201480024048.4、發明名稱為“玻璃基板的切斷方法及玻璃基板的制造方法”的申請的分案申請。
本發明涉及玻璃基板的切斷方法及玻璃基板的制造方法。
背景技術:
作為玻璃基板的切斷方法,研究了使用激光的切斷方法。
例如專利文獻1公開了一種在通過照射激光而剛形成了規定的深度的切口凹部之后利用壓縮氣體等進行強制冷卻的玻璃基板的切斷方法。
而且,在專利文獻2中公開了一種玻璃基板的切斷方法,向玻璃基板掃描并照射激光,在激光的照射部分使玻璃熔融,利用輔助氣體將熔融的玻璃吹飛。
【在先技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本國特開2004-059328號公報
【專利文獻2】日本國特開昭60-251138號公報
技術實現要素:
【發明要解決的課題】
然而,根據專利文獻1記載的玻璃基板的切斷方法,包含通過向其切斷面照射激光而形成的切口凹部所對應的部分和之后進行了強制冷卻時在切口凹部的下部形成的部分,兩者的表面特性不同。
這樣在切斷面中存在以切斷方法為起因的表面特性不同的部分的情況下,為了形成產品而對切斷面進行研磨,需要形成為表面特性均一的切斷面。因此,關于切斷面的研磨工序需要時間。
而且,在剛照射了激光之后需要對玻璃基板噴吹壓縮氣體(輔助氣體),因此存在玻璃基板的位置容易位移且切斷精度下降的情況。
根據專利文獻2記載的玻璃基板的切斷方法,由于輔助氣體的壓力而玻璃基板的位置發生位移,存在切斷時的精度有時會降低這樣的問題。而且,根據激光的能量密度的不同,存在局部的玻璃的熱變形量增大而玻璃基板產生龜裂的情況。此外,通過輔助氣體除去了的熔融的玻璃附著、凝固于切斷面或其周邊,因此為了將其除去而研磨工序需要時間。
本發明鑒于上述現有技術的課題,其目的在于提供一種與上述向玻璃基板噴吹輔助氣體的以往的玻璃基板的切斷方法相比、能夠高精度地對玻璃基板進行切斷加工,抑制玻璃基板的龜裂的產生、得到均一的切斷面的玻璃基板的切斷方法。
【用于解決課題的方案】
為了解決上述課題,本發明提供一種玻璃基板的切斷方法,照射激光而沿著切斷預定線將玻璃基板切斷,其特征在于,使包含向所述玻璃基板的一方的表面照射所述激光的激光的照射區域的、所述玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在所述玻璃基板的所述寬度方向上彎曲,在所述激光照射區域中,從所述玻璃基板的一方的表面到另一方的表面為止的激光照射部加熱至氣化的溫度以上,使所述激光的照射區域沿著所述玻璃基板的切斷預定線相對于所述玻璃基板相對地移動。
【發明效果】
根據本發明的玻璃基板的切斷方法,與以往的使用了輔助氣體的玻璃基板的切斷方法相比,能夠高精度地對玻璃基板進行切斷加工。而且,在切斷時能夠抑制向玻璃基板的龜裂的產生,能夠形成為均一的切斷面。
附圖說明
圖1是本發明的實施方式的玻璃基板的切斷方法的說明圖。
圖2a是對在表面包含有凹凸的玻璃基板照射激光時的激光振蕩裝置與玻璃基板的一方的表面之間的距離的說明圖。
圖2b是對在表面包含有凹凸的玻璃基板照射激光時的激光振蕩裝置與玻璃基板的一方的表面之間的距離的說明圖。
圖3是具備支承構件的搬運輥的構成例的說明圖。
圖4是將具備支承構件的搬運輥配置在玻璃基板的搬運路徑上的構成例的說明圖。
圖5是將具備支承構件的搬運輥配置在玻璃基板的搬運路徑上的構成例的說明圖。
圖6是使玻璃基板的寬度方向的一部分的區域彎曲的搬運輥的構成例的說明圖。
圖7是本發明的實施方式的玻璃基板的切斷方法中的加熱工序的說明圖。
圖8是本發明的實施方式的玻璃基板的切斷方法中的冷卻工序的說明圖。
圖9是本發明的實施方式的玻璃基板的切斷方法中的關于冷卻工序中的析出物的說明圖。
圖10是本發明的實驗例1的玻璃基板的搬運速度及激光的能量密度與切斷面的評價的關系的說明圖。
圖11是本發明的實驗例2的玻璃基板的搬運速度及激光的能量密度與切斷面的評價的關系的說明圖。
圖12是本發明的實驗例3的玻璃基板的搬運速度及激光的能量密度與切斷面的評價的關系的說明圖。
圖13是本發明的實驗例4的玻璃基板的搬運速度及激光的能量密度與切斷面的評價的關系的說明圖。
圖14是使玻璃基板的寬度方向的一部分的區域彎曲的其他的方法的說明圖。
【標號說明】
11玻璃基板
12激光
33支承構件
40保持構件
71激光照射部
72激光照射部的周邊部
81、82析出物
具體實施方式
以下,參照附圖,說明用于實施本發明的方式,但是本發明不受下述的實施方式的限制,不脫離本發明的范圍而能夠對下述的實施方式施加各種變形及置換。
在本實施方式中,對于本發明的玻璃基板的切斷方法的構成例進行說明。
本實施方式的玻璃基板的切斷方法是照射激光而將玻璃基板沿著切斷預定線切斷的玻璃基板的切斷方法,具有以下的結構。
使包含向玻璃基板的一方的表面照射激光的激光的照射區域的、玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向(以下,也記載為“玻璃基板的寬度方向”)的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。
并且,在激光的照射區域中,玻璃基板的從一方的表面到另一方的表面的激光照射部加熱至氣化的溫度以上。
此外,是具有如下特征的玻璃基板的切斷方法:使激光的照射區域沿著玻璃基板的切斷預定線而相對于玻璃基板相對地移動。
使用圖1~圖8,具體進行說明。
圖1示意性地示出從照射激光一側(一方的表面側)的玻璃基板上表面觀察通過本發明的玻璃基板切斷方法將玻璃基板切斷之處的結構。
玻璃基板11沿著圖1中箭頭a所示的方向被搬運,從未圖示的激光振蕩裝置振蕩出的激光12所照射的部分(激光照射區域)能夠沿著玻璃基板上的切斷預定線13移動。
并且,在本實施方式的玻璃基板的切斷方法中,使包含激光的照射區域的玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。關于這一點,以下進行說明。
在玻璃基板的板厚較薄,尤其是玻璃基板被搬運的情況下,玻璃基板有時會產生褶皺。當在玻璃基板產生褶皺時,玻璃基板的表面包含凹凸。并且,在對表面包含有凹凸的玻璃基板照射激光時,如圖2a所示向在搬運輥21上被搬運的玻璃基板11的凸部22照射激光的情況下,激光振蕩裝置23與玻璃基板11的一方的表面之間成為距離d1。相對于此,如圖2b所示,向在搬運輥21上被搬運的玻璃基板11的凹部24照射激光的情況下,激光振蕩裝置23的位置不變化,因此激光振蕩裝置23與玻璃基板11的一方的表面之間比距離d1長,成為距離d2。這樣,由于玻璃基板表面的凹凸而激光振蕩裝置與玻璃基板的一方的表面之間的距離變化,有時無法通過激光適當地對玻璃基板進行加熱。
相對于此,使包含激光的照射區域的玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域彎曲,由此至少對于玻璃基板的彎曲的部分能夠抑制在玻璃基板產生褶皺的情況。因此,在激光照射區域中,能夠使玻璃基板11的一方的表面與作為激光的光源的激光振蕩裝置之間的距離穩定,能夠沿著玻璃基板的切斷預定線適當地進行加熱。并且,能夠高精度地對玻璃基板進行切斷加工,能夠形成為均一的切斷面。
使包含向玻璃基板11的一方的表面照射激光12的激光的照射區域的、玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲的方法沒有特別限定。需要說明的是,在玻璃基板的寬度方向上彎曲也可以說是使與搬運方向垂直的玻璃基板的截面向上方或下方彎曲。
在此,關于使上述玻璃基板的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲的方法的構成例,使用圖3~圖6及圖14進行說明。圖3示出具備支承構件33的搬運輥32的構成例。圖4、圖5示意性地示出從照射激光一側(一方的表面側)的玻璃基板上表面觀察將圖3所示的具備支承構件33的搬運輥32配置在玻璃基板的搬運路徑上的構成例的結構。
作為使玻璃基板的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲的方法,可列舉以使包含激光的照射區域的玻璃基板的寬度方向的一部分的區域從玻璃基板的其他的部分的區域突出的方式、利用支承構件從玻璃基板的另一方的表面側支承玻璃基板的方法。
如圖3所示,當在搬運輥32的寬度方向的一部分配置支承構件33時,能夠利用該支承構件33,以使玻璃基板的一部分的區域31的表面比玻璃基板的其他的部分的區域34升高的方式,從玻璃基板的下表面側(另一方的面側)進行支承。
并且,如圖4所示,可以將配置在沿圖中塊形箭頭a所示的方向被搬運的玻璃基板的搬運路徑上的多個搬運輥32中的至少一部分的搬運輥32設為如上所述具備支承構件33的搬運輥32。通過這樣構成搬運輥,能夠在圖4中的區域41所示的范圍內使玻璃基板的寬度方向的一部分的區域彎曲。即,能夠使與搬運方向垂直的玻璃基板的截面向上方彎曲。需要說明的是,此時,能夠以使激光12的照射區域至少處于上述區域41內的方式選擇配置具備上述支承構件33的搬運輥的部位。
在圖4中,示出了僅在搬運輥32的寬度方向的一方的端部側設有支承構件33的例子,但沒有限定為上述方式。根據玻璃基板的切斷預定線13的數量,可以在玻璃基板的寬度方向中的多個部位設置支承構件33。例如在將玻璃基板的寬度方向的兩端部切斷的情況下,關于搬運輥32的寬度方向的另一方的端部側也可以設置支承構件33。
需要說明的是,關于在搬運輥32形成的支承構件33的結構沒有特別限定。如圖4所示,在按照各搬運輥32來形成支承構件33的情況下,例如作為支承構件33而在搬運輥32配置o型環等,由此關于搬運輥32表面的寬度方向的一部區域能夠形成環狀的凸部。而且,也可以不按照各搬運輥32設置,而如圖5所示通過卷掛在多個搬運輥間的帶狀引導構件即傳送帶來構成支承構件33。這種情況下,在圖5中區域41所示的范圍內,也能夠使玻璃基板11的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域彎曲。即,能夠使與搬運方向垂直的玻璃基板的截面向上方彎曲。
支承構件如上所述其結構沒有特別限定,但是優選如圖5所示,通過卷掛在多個搬運輥間的帶狀引導構件來構成支承構件。這是因為,在通過卷掛于搬運輥間的帶狀引導構件來構成支承構件的情況下,在搬運輥間也能夠通過該支承構件從另一方的面側支承玻璃基板,能夠均一地保持玻璃基板的彎曲的部分的形狀,能夠進一步抑制褶皺的產生。
關于圖3所示的支承構件33的高度h沒有特別限定,可以根據切斷的玻璃基板的板厚等任意選擇。
而且,關于支承構件33的與玻璃基板相接的面的形狀沒有特別限定,可以如圖3所示為平坦的形狀,而且,也可以是在搬運輥的寬度方向上彎曲的形狀。
作為使玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域彎曲的其他的方法,可列舉例如圖6所示的方法,即激光照射區域周邊的一部分的搬運輥32由具有直徑比其他的部分細的部分61的搬運輥32構成。
這樣,通過在搬運輥32上設置直徑比其他的部分細的部分61,從而在搬運輥32的表面形成凹部(concave)。因此,在該凹部,玻璃基板撓曲,如圖6所示,在直徑比其他的部分細的部分61與其他的部分的交界附近也能夠使玻璃基板11彎曲。即,能夠使與搬運方向垂直的玻璃基板的截面向下方彎曲。
作為不依賴于搬運輥的形狀而使玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域彎曲的方法,可列舉例如圖14所示的方法,即使由搬運輥或臺等保持構件40保持的玻璃基板11的所述一部分的區域從保持構件40露出,利用自重使所述一部分的區域撓曲而彎曲。需要說明的是,在保持構件40為臺時,使玻璃基板11及激光振蕩裝置中的至少一方移動,對玻璃基板11進行切斷加工。
如以上那樣使包含激光12的照射區域的該玻璃基板的寬度方向的一部分的區域彎曲時,激光12的照射區域優選配置在玻璃基板的彎曲的部分中的斜面部分。這樣,在如圖3、圖6及圖14所示的彎曲的玻璃基板的斜面部分,在從另一方的表面(下表面)側支承玻璃基板的搬運輥32、支承構件33或保持構件40與玻璃基板11之間產生間隙。因此,在照射激光時,能夠抑制搬運輥32、支承構件33等被加熱的情況,能夠抑制搬運輥32等的損傷。
激光12的相對于玻璃基板的入射角度沒有特別限定。例如圖3、圖6、圖14的圖中所示,激光12能夠以與玻璃基板的未彎曲的區域即例如圖3中的玻璃基板的其他的部分的區域34的玻璃基板表面大致垂直的方式進行照射。而且,也可以根據激光12的照射區域的玻璃基板的傾斜角來調整照射激光12的角度。即,也可以在激光的照射區域中以使玻璃基板11的表面與激光12大致垂直的方式將激光12向玻璃基板11照射。
而且,在圖3的情況下,玻璃基板呈拋物線形狀地彎曲,因此該彎曲的部分中的斜面在圖中右側和圖中左側產生。因此,也可以如箭頭12′所示那樣向圖中左側的斜面照射激光。
但是,在玻璃基板的彎曲的部分具有多個斜面的情況下,支承構件33優選以如下方式支承玻璃基板:在從玻璃基板的其他的部分的區域突出的、玻璃基板的寬度方向的一部分的區域中的、玻璃基板的寬度方向的端部側的斜面上配置激光的照射區域。即,激光的照射區域優選處于玻璃基板的寬度方向的端部側的斜面。
如上所述,只要使至少包含激光的照射區域的玻璃基板的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲即可,關于玻璃基板的長度方向使玻璃基板彎曲的范圍沒有特別限定。即,可以僅對于玻璃基板的長度方向中的激光的照射區域的范圍,使玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。需要說明的是,在此所說的玻璃基板的長度方向表示與玻璃基板的搬運方向平行的方向。
但是,優選在從玻璃基板的激光的照射區域到沿著玻璃基板的切斷預定線相隔規定距離的部分為止的范圍,使包含玻璃基板的切斷預定線的玻璃基板的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。
如上所述,關于至少包含激光的照射區域的玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域,若使玻璃基板彎曲,則與未彎曲的情況相比,在激光的照射區域能夠抑制褶皺的產生。然而,例如在對玻璃基板進行搬運的情況下,當要在激光的照射區域的緊前方使玻璃基板如上述那樣彎曲時,存在褶皺的產生的抑制程度不充分的情況。因此,優選在比激光的照射區域靠例如玻璃基板的搬運方向的上游側的規定的范圍,關于包含玻璃基板的切斷預定線的玻璃基板的寬度方向的一部分的區域,以使玻璃基板的切斷預定線配置在斜面上的方式使玻璃基板彎曲。
例如圖4所示配置具備支承構件33的搬運輥32的情況下,優選使激光12的照射區域到達比在玻璃基板的搬運方向的最上游側配置的具備該支承構件33的搬運輥32的頂點位置靠下游側處。即,在圖4的情況下,優選在比x-x′線靠玻璃基板的搬運方向下游側處配置激光的照射區域。而且,尤其是在照射激光時為了防止搬運輥32等的損傷,激光12的照射區域優選配置在搬運輥32之間。
如以上那樣,在本實施方式的玻璃基板的切斷方法中,使包含激光的照射區域的玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。并且,在照射激光12的部分(激光的照射區域),玻璃基板的從一方的表面到另一方的表面的激光照射部被加熱(加熱工序)。此外,已經被照射了激光的區域14由于玻璃基板11被搬運而從激光的照射區域分離,激光照射后的激光照射部(被照射激光而玻璃氣化了的部分)15的周邊部被冷卻(冷卻工序)。關于這一點,以下使用圖1、圖7、圖8進行說明。需要說明的是,在圖1、圖7、圖8中為了便于記載,關于激光的照射區域的周邊也記載為平坦的形狀。而且,玻璃基板的切斷預定線13雖然示于圖中,但并不是在實際的玻璃基板上設置的線。
能夠應用本實施方式的玻璃基板的切斷方法的玻璃基板的組成沒有特別限定,能夠應用于各種玻璃基板。可列舉例如無堿硼硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、鈉鈣玻璃、高硅玻璃、其他的以氧化硅為主成分的氧化物系玻璃等。
而且,關于玻璃基板的厚度也沒有特別限定,例如能夠根據使用的激光振蕩裝置的輸出等而任意選擇。
但是,在玻璃基板的板厚較薄的情況下尤其是在玻璃基板容易產生褶皺。而且,在本實施方式的玻璃基板的切斷方法中,在激光的照射區域,關于從玻璃基板的一方的表面到另一方的表面的激光照射部,即玻璃基板的整個板厚方向,加熱至玻璃氣化的溫度以上。從以上的2點的理由出發,在玻璃基板的板厚較薄的情況下特別地發揮效果。因此,例如,玻璃基板的板厚優選為3.0mm以下,更優選為1.0mm以下,進一步優選為0.5mm以下,特別優選為0.2mm以下。關于下限值沒有特別限定。
而且,圖1所示的玻璃基板的形狀為矩形,但是玻璃基板的形狀也沒有特別限定。例如,可以是通過浮法或下拉法等的玻璃基板成形裝置成形的帶狀的玻璃基板。
接下來,說明在激光的照射區域(向玻璃基板照射激光的部分)進行的加熱工序。圖7是將圖1的b-b′線處的截面中的激光12的照射區域周邊放大表示的圖。
在本發明的玻璃基板的切斷方法中,通過如上述那樣向玻璃基板照射激光12,而在激光的照射區域進行加熱工序。
關于玻璃基板的激光的照射區域,從玻璃基板的一方的表面到玻璃基板的另一方的表面的激光的照射部71被加熱至玻璃氣化的溫度以上。在此,玻璃基板的一方的表面是指激光入射一側的面,另一方的表面是指其相對面。因此,關于激光的照射部71,玻璃氣化而在短時間內沿著激光的照射方向(玻璃基板的厚度方向)形成貫通孔。
并且,關于激光的照射部71的周邊部72,也通過來自激光的照射部的傳熱而被加熱。
這樣,在加熱工序或剛進行該加熱工序之后,即,在激光照射時(玻璃氣化時)或剛進行激光照射之后,不向所述激光照射部噴吹輔助氣體(不使用輔助氣體),能夠在短時間內對于激光照射部使玻璃氣化。因此,不會產生玻璃基板的位置錯動等而能夠高精度地進行加工,能夠抑制玻璃基板的龜裂的產生。
作為加熱工序中的激光的照射條件沒有限定,只要以如下的方式進行選擇即可:在玻璃基板的激光照射區域中,以從玻璃基板的一方的表面(激光入射一側的面)側到另一方的表面側的激光照射部能夠加熱至玻璃的氣化溫度以上。
具體而言,例如,只要根據作為被切斷物的玻璃基板的板厚、玻璃組成、玻璃基板的搬運速度(激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度)等,關于激光照射部以能夠如上述那樣加熱的方式選擇激光的能量密度等即可。例如能夠通過預先進行預備試驗而算出。
尤其是激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度設為v(m/小時)、所述激光的能量密度設為e(w/mm2)、玻璃基板的板厚設為t(mm)的情況下,優選以滿足e≥50×t×v的關系的方式調整照射的激光的能量密度。
在滿足上述規定的狀態下進行包含加熱工序的玻璃基板的切斷,由此在激光的照射區域中,能夠將從玻璃基板的一方的表面到玻璃基板的另一方的表面的激光照射部可靠地加熱至玻璃氣化的溫度以上。
關于向玻璃基板照射的激光的點徑(玻璃基板的一方的表面中的激光的射束徑)也沒有限定,可以根據所要求的加工精度等進行選擇。
需要說明的是,關于使用的激光的種類沒有特別限定,只要通過向玻璃基板照射振蕩的激光,而能夠關于該照射的部分對玻璃基板進行加熱即可。具體而言,可以使用例如co2激光、受激準分子激光、銅蒸鍍激光、yag激光等。
在加熱工序中,通過如上所述向玻璃基板照射激光,對于激光照射部而使玻璃氣化。因此,在激光照射部及其周邊產生氣化了的玻璃成分(氣體)。上述成分向配置在激光的光路上的激光振蕩裝置的透鏡或反射鏡等光學系統的表面析出、附著時,存在無法對于玻璃基板照射充分的能量的激光的情況、無法向所希望的部位照射激光的情況等,可能會給玻璃基板的加工精度等造成影響。因此,優選通過向玻璃基板照射激光來將氣化了的玻璃成分除去。即,在加熱工序中,優選將氣化了的所述激光照射部的玻璃成分除去。關于將氣化了的玻璃成分除去的裝置,沒有特別限定,可以使用對氣化了的玻璃成分進行吸引的機構、利用氣體將氣化了的玻璃成分吹飛的機構等。關于其配置只要根據使用的裝置進行選擇即可,只要以如下方式配置即可:不阻礙加熱工序并能夠將氣化了的玻璃成分在向配置于激光的光路上的透鏡、反射鏡等附著之前除去。例如,在圖7中,可考慮如73所示配置在照射激光的部分的附近的情況。
需要說明的是,在使用利用氣體將氣化了的玻璃成分吹飛的機構的情況下,使用的氣體的種類沒有特別限定,但是由于在玻璃基板被激光加熱的部分的周邊使用,因此優選使用不燃性氣體。具體而言,可以使用例如氮、氬等惰性氣體、空氣等。而且,這種情況下,為了防止玻璃基板的位置的位移,優選將氣體以避免接觸玻璃基板的方式供給。
接下來,對冷卻工序進行說明。
冷卻工序是在照射了激光之后,通過搬運玻璃基板,使激光照射后的激光照射部(已經照射了激光的部分)從激光的照射區域遠離,對激光照射部的周邊部進行冷卻。
在冷卻工序中,如圖7所示,對激光照射部(在加熱工序中被照射激光而氣化了的部分)71的周邊部72進行冷卻。在冷卻時,如圖8所示,該周邊部72的至少一部分存在作為大致線狀的析出物81、82而向玻璃基板表面(玻璃基板的一方的表面及/或另一方的表面)析出的情況。這是由于玻璃的導熱率低,因此在加熱工序后,在冷卻工序中該周邊部72內產生溫度斜度,因此推認為由于在該周邊部72內產生的應力而周邊部72的至少一部分被排除而在玻璃基板上析出的情況。需要說明的是,在圖中,析出物81、82向玻璃基板的上表面(一方的表面)析出,但是也存在向下表面(另一方的表面)側析出的情況。而且,在冷卻工序中析出物析出的部位根據冷卻條件等進行變化,因此沒有特別限定,但是例如該析出物81、82在比激光12的照射區域靠玻璃基板的搬運方向的下游側處且從激光12的照射區域偏離的位置析出。
這樣,將激光照射部的周邊部72的至少一部分從照射了激光的切斷面排除,因此最終能夠得到均一的切斷面。
在冷卻工序中產生所述析出物,為了得到均一的切斷面而優選以適當的冷卻速度對激光照射部的周邊部進行冷卻。該冷卻速度可以根據激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度而變化。因此,優選進行預備實驗等且以在冷卻工序中產生上述析出物的方式選擇激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度。
激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度如上所述可以根據預備實驗等進行選擇,雖然不是特定的值,但是可以設為例如144(m/小時)以上。
在冷卻工序中,當產生析出物81、82時,根據析出物81、82的溫度或兩者之間的距離等,而存在析出物81與析出物82粘結的情況。進而根據情況的不同,當析出物81與析出物82粘結時,存在難以從激光照射部71的周邊部72排出該周邊部72的一部分而玻璃基板的切斷面無法成為均一的切斷面的情況。然而,在本實施方式的玻璃基板的切斷方法中,使包含激光的照射區域的、玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。因此,例如圖9所示,在析出物81、82的溫度特別高的激光照射部(在加熱工序中被照射激光而氣化的部分)71的周邊,被切斷的一方側的玻璃基板91與另一方側的玻璃基板92的高度不同。因此,在激光照射部71周邊,能抑制析出物81、82彼此的粘結,其結果是,能夠更可靠地將切斷面形成為均一的切斷面。
需要說明的是,析出物81在搬運輥間析出,并向另一方側的玻璃基板92的上表面側或下表面側析出。在圖9中為了便于附圖的記載,看起來析出物81向搬運輥的下端部側旋入,但是析出物81即使向另一方側的玻璃基板92的下表面側析出的情況下,也位于例如玻璃基板92與搬運輥之間而不會阻礙搬運輥的行為。
在冷卻工序中產生的析出物81、82有時也會成為冷卻的妨礙,因此優選除去在激光照射部的周邊部產生的析出物。作為除去該析出物的方法,沒有特別限定,例如,可以通過利用氣體進行噴吹、進行吸引除去、利用刷或干擾板等除去等的方法而簡單地進行除去。
需要說明的是,在利用氣體吹飛析出物的情況下,會向玻璃基板賦予振動等,為了避免給玻璃基板的切斷精度造成影響而優選使用低壓的氣體。
冷卻工序如上所述對激光照射后的激光照射部的周邊部72進行冷卻,關于其冷卻溫度沒有限定。例如,激光照射部的周邊部優選在激光照射部的加熱后冷卻至玻化溫度以下。
此時,在加熱工序后,在利用周邊氣氛的溫度進行冷卻的情況下,周邊溫度優選至少為玻化溫度以下,優選100℃以下,特別優選40℃以下。需要說明的是,在此所說的周邊溫度至少是進行冷卻工序的部分的周邊的溫度,但是優選是包含進行切斷的玻璃基板整體的周邊的溫度。
到此為止說明的本實施方式的玻璃基板的切斷方法尤其是優選使用于以沿著玻璃基板的搬運方向的切斷線將玻璃基板切斷時。
并且,通常在制造玻璃基板時,為了使玻璃基板成為所希望的尺寸,而將玻璃基板的寬度方向的兩端部以沿著玻璃基板的搬運方向的切斷線切斷,但是此時可以優選使用本實施方式的玻璃基板的切斷方法。這種情況下,在將玻璃基板的寬度方向的兩端部切斷后,僅使用寬度方向的中央部作為產品,因此在玻璃基板的寬度方向的兩端部即耳部切斷后,優選從玻璃基板的搬運路徑分離。
具體而言,例如,在比加熱工序靠玻璃基板的搬運方向下游側設置耳部分離單元,通過耳部分離單元能夠將切斷后的玻璃基板的耳部變更為從玻璃基板的搬運方向背離的方向并進行分離。
耳部分離單元的具體的結構沒有特別限定,但是例如可以通過搬運輥和耳部穩定保持單元構成,該搬運輥成為玻璃基板的耳部的方向變更的支點,該耳部穩定保持單元在成為支點的搬運輥的相反側與玻璃基板的耳部接觸而與搬運輥一起按壓耳部。
分離后的玻璃基板的耳部向與搬運路徑不同的副搬運路徑導入,能夠與玻璃基板的中央部不同地另行回收。
在以上的本實施方式的玻璃基板的切斷方法的說明中,以在搬運輥32上被水平搬運的玻璃基板為例說明了本實施方式的玻璃基板的切斷方法。然而,本實施方式的玻璃基板的切斷方法沒有限定為被水平搬運的玻璃基板的切斷,對于例如通過下拉法等成形、被垂直搬運的玻璃基板也可以適用。這種情況下,例如從玻璃基板的一方的面,通過按壓構件,能夠使包含照射激光的激光的照射區域的、玻璃基板的與切斷預定線正交的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲。并且,通過如上所述進行加熱工序、冷卻工序,對于被垂直搬運的玻璃基板也能夠同樣地切斷。
而且,在對玻璃基板進行垂直搬運的情況下,在將玻璃基板的寬度方向兩端部切斷時也可以優選使用本實施方式的玻璃基板的切斷方法。這種情況下,也優選使切斷后的玻璃基板的寬度方向的兩端部從玻璃基板的搬運路徑分離。
以上,說明了本發明的玻璃基板的切斷方法,但是在上述玻璃基板的切斷方法中,不是將輔助氣體向玻璃基板噴吹,因此能夠抑制玻璃基板的位置的位移,能夠高精度地對玻璃基板進行切斷加工。而且,能夠在切斷時抑制玻璃基板的龜裂的產生,能夠形成為表面特性均一的切斷面。
可以將以上說明的本實施方式的玻璃基板的切斷方法應用于玻璃基板的制造工序,形成為使用了該玻璃基板的切斷方法的玻璃基板的制造方法。
在上述玻璃基板的制造方法中,能夠高精度地對玻璃基板進行切斷加工,能夠在切斷時抑制玻璃基板的龜裂的產生,能夠形成為均一的切斷面,因此能得到玻璃基板的制造成品率的提高、研磨工序中的切斷面的研磨時間的縮短或研磨工序省略的效果。
【實施例】
以下列舉并說明了具體的實施例,但是本發明沒有限定為這些實施例。
[實驗例1]
在本實驗例中,使激光的能量密度、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度變化而將玻璃基板切斷,對于切斷后的玻璃基板的切斷面進行了評價。
當玻璃基板的切斷時,根據圖1所示的結構,對于縱100mm、橫100mm、板厚0.1mm的由無堿硼硅酸玻璃構成的玻璃基板(旭硝子株式會社制商品名:an100),一邊以規定的搬運速度搬運玻璃基板,一邊沿著切斷預定線將使用了co2激光的激光以點徑為約0.3mm且成為規定的能量密度的方式進行照射。在進行切斷時,玻璃基板的周邊溫度(環境溫度)為室溫(25℃)。
而且,此時,如圖3、圖4所示,在搬運輥32設置支承構件33,一邊使包含照射激光的激光的照射區域的玻璃基板的寬度方向的一部分的區域在玻璃基板的寬度方向上彎曲,一邊進行激光的照射。此時,激光12如圖3中箭頭12所示向玻璃基板的寬度方向的端部側的斜面照射。而且,如圖4所示,支承構件33設于2個搬運輥32,在設有支承構件33的搬運輥32之間配置了激光12的照射區域。
對于進行了切斷之后的玻璃基板,將未能切斷的玻璃基板評價為c,將雖然能夠切斷但是在照射了激光的部分未觀察到析出物而目視確認了切斷面時未變得均一、或者在玻璃基板產生了龜裂的玻璃基板評價為b。將能夠切斷玻璃基板且目視能夠確認到均一的切斷面的玻璃基板評價為a。結果如表1及圖10所示。圖10是將表1的結果的一部分進行坐標圖化后的圖。
[表1]
在圖10所示的坐標圖中,在激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(在此為玻璃基板的搬運速度)設為v(m/小時)、所述激光的能量密度設為e(w/mm2)、玻璃基板的板厚設為t(mm)的情況下,直線x是e=50×t×v的直線。
并且,直線y表示在冷卻工序中產生了析出物的、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(在此為玻璃基板的搬運速度)的最小值,這種情況下為144(m/小時)。
根據圖10,a評價分布在由直線x和直線y圍成的范圍內,能量密度比直線x小的情況成為c評價,搬運速度比直線y慢的情況成為b評價。
這考慮是因為,首先,在各激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)中,在照射了直線x以上的能量密度的激光的情況下,對于激光的照射區域中的從玻璃基板的一方的表面到另一方的表面的激光照射區域,能夠可靠地加熱至玻璃氣化的溫度以上。
并且考慮是因為,通過進而形成為直線y以上的搬運速度,能夠將激光照射后的激光照射區域的周邊部充分冷卻,作為析出物能夠從切斷面部分排除,因此能夠形成為表面特性均一的切斷面。
即,在成為了c評價的玻璃基板中,無法賦予對于激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)來說充分的激光的能量,對于激光的照射區域,未能直至玻璃基板的另一方的表面為止加熱至玻璃氣化的溫度以上(對于玻璃基板的整個板厚方向的范圍無法充分升溫)。因此,推認為無法切斷玻璃基板。
而且,成為了b評價的玻璃基板能夠照射對于激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)來說充分的能量密度的激光,因此能進行玻璃基板的切斷。
然而,激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)不充分,激光照射后的激光照射區域的周邊部的冷卻速度變慢,該周邊部作為析出物無法排除而殘留,推認為切斷面未變得均一。或者,激光照射后的激光照射區域的周邊部的溫度由于玻璃基板被搬運而冷卻時,由于不是所希望的冷卻速度,因此推認為在切斷面及其周邊產生了龜裂。
相對于此,可認為a評價的玻璃基板對應于激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)能夠適當地選擇激光的能量密度。因此,可認為對于激光的照射區域,從玻璃基板的一方的表面到另一方的表面,加熱至玻璃氣化的溫度以上。此外,由于玻璃基板的搬運速度適當,因此可認為激光照射后的激光照射區域的周邊部以適當的冷卻速度被冷卻,該激光照射后的激光照射區域的周邊部作為析出物被排除,能得到均一的切斷面。
[實驗例2]
在本實驗例中,除了進行切斷的玻璃基板的板厚為0.2mm以外,與實驗例1同樣,使激光的能量密度、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度變化而將玻璃基板切斷,對于切斷后的玻璃基板的切斷面進行了評價。
結果如表2、圖11所示。圖11是將表2的結果進行了坐標圖化后的圖。
【表2】
在圖11所示的坐標圖中,直線x也是上述的e=50×t×v(t=0.2mm)的直線。
而且,直線y表示在冷卻工序中產生了析出物的、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(在此為玻璃基板的搬運速度)的最小值,這種情況下為144(m/小時)。
根據這種情況,能夠確認到a評價分布在由直線x和直線y圍成的范圍內的情況。
[實驗例3]
在本實驗例中,除了進行切斷的玻璃基板的板厚為0.3mm以外,與實驗例1同樣,使激光的能量密度、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度變化而將玻璃基板切斷,對于切斷后的玻璃基板的切斷面進行了評價。
結果如表3、圖12所示。圖12是將表3的結果進行了坐標圖化后的圖。
【表3】
在圖12所示的坐標圖中,直線x也是上述的e=50×t×v(t=0.3mm)的直線。
而且,直線y表示在冷卻工序中產生了析出物的、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(在此為玻璃基板的搬運速度)的最小值,這種情況下為144(m/小時)。
在本實驗例中,使玻璃基板的搬運速度不變化,使照射的激光的能量密度變化而進行玻璃基板的切斷。根據這種情況,在使激光的能量密度增加而形成為比直線x大的能量密度的情況下,關于激光的照射區域,從玻璃基板的一方的表面到另一方的表面對于激光照射區域能夠加熱至玻璃氣化的溫度以上,能夠確認到成為a評價的情況。
[實驗例4]
在本實驗例中,除了進行切斷的玻璃基板的板厚為0.6mm以外,與實驗例1同樣,使激光的能量密度、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度變化而將玻璃基板切斷,對于切斷后的玻璃基板的切斷面進行了評價。
結果如表4、圖13所示。圖13是將表4的結果進行了坐標圖化的圖。
【表4】
在圖13所示的坐標圖中,直線x也是上述的e=50×t×v(t=0.6mm)的直線。
而且,直線y表示在冷卻工序中產生了析出物的、激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(在此為玻璃基板的搬運速度)的最小值,這種情況下為144(m/小時)。
在本實驗例中,照射的激光的能量密度比直線x低。因此,可認為無法賦予對于激光的照射區域的相對于玻璃基板的相對移動速度(玻璃基板的搬運速度)來說充分的激光的能量,關于激光的照射部,無法直至玻璃基板的另一方的表面為止加熱至玻璃基板氣化的溫度以上。因此,可認為無法切斷玻璃基板而成為c評價。
以上,利用實施方式等說明了玻璃基板的切斷方法及玻璃基板的制造方法,但是本發明沒有限定為上述實施方式等。在權利要求書記載的本發明的主旨的范圍內,能夠進行各種變形、變更。