CN102964059B - 玻璃基板的刻划方法及加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃基板的刻划方法及加工装置，用于对强化玻璃容易且稳定地形成期望的刻划槽，防止自然分割。该刻划方法是对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿刻划预定线进行刻划的方法，包含第1～第3工序。第1工序中，将玻璃载置到具有保持基板用的多个吸附孔的工作台，并且，利用比玻璃的刻划预定线上的中央部强的吸附压吸附玻璃的位于刻划预定线的终端部侧位置的玻璃端部。第2工序中，在玻璃的表面形成初始龟裂。第3工序中，对玻璃的表面照射激光进行加热，并且对被加热的区域进行冷却，使龟裂沿着刻划预定线发展而形成刻划槽。

Description

玻璃基板的刻划方法及加工装置

技术领域

本发明涉及玻璃基板的刻划方法，特别涉及对在表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿刻划预定线进行刻划的玻璃基板刻划方法。还涉及刻划玻璃的加工装置。

背景技术

作为形成用于分割玻璃基板的刻划槽的方法，有使用激光来形成刻划槽的方法。在该情况下，通过沿着刻划预定线照射激光而使基板的一部分溶解、蒸发，从而形成刻划槽。不过，在该方法中，有时被溶解、蒸发的基板的一部分附着在基板表面上，并伴随有质量的恶化。另外，在被溶解、蒸发的部分所形成的斑痕成为降低基板端面强度的原因。

因此，作为其他的刻划槽形成方法，存在如在专利文献1或2中公开的方法。此处，在作为玻璃基板的刻划槽起点的地方，形成有初始龟裂，对该初始龟裂照射激光。由此，在激光照射部分产生热量应力，龟裂发展而形成刻划槽。

另外，在照射激光而形成刻划槽的方法中，在玻璃基板的周缘部存在刻划槽的龟裂变深的倾向。在这种状态下，如果沿刻划槽分割玻璃基板，则产生分割面的质量下降的问题或不能直接形成刻划槽的问题。

因此，在专利文献3中，示出了在刻划预定线的终端部形成没有形成有刻划槽区域的激光刻划方法。记载了根据该方法无需进行复杂的控制就能够提高玻璃基板的终端部在分割后的剖面质量。

专利文献

【专利文献1】日本特开平3-489号公报

【专利文献2】日本特开平9-1370号公报

【专利文献3】日本再公表特许WO2007/094348号公报

但是，最近的FPD(平板显示器)业界，重视基板端面的强度，因此，作为玻璃基板，主要使用在表面形成有强化层的化学强化玻璃。该化学强化玻璃具有通过离子交换处理而使表面具有压缩应力的层（强化层），并在内部存在拉伸应力。最近，这种化学强化玻璃特别应用在要求端面强度的触摸面板等玻璃罩中。

本申请发明人通过实验发现了如下情况：在这种强化玻璃中，在最近开发的表面尤为高强度的强化玻璃上形成刻划槽的情况下，主要从刻划槽的终端部沿着刻划槽发展较深的龟裂，从而被自然分割。此处，自然分割是指如下现象：在形成了刻划槽后，玻璃基板在不实施分割工序的情况下沿刻划槽分割开。

认为自然分割是由于刻划槽的龟裂在玻璃基板的周缘部变深而引起的，并且认为该较深的龟裂沿着刻划槽发展就会发生自然分割。而且，认为刻划槽的龟裂在玻璃基板的周缘部变深是基于以下理由。

·在玻璃基板的形成有刻划槽的终端部，端面不受限制，因此刻划槽的两侧容易打开。

·在玻璃基板的形成有刻划槽的终端部，不存在热量从此处向末端扩散的场所，从而热量蓄积在终端部。

在由于以上的原因而产生自然分割时，后续工序的处理变得困难。

因此，为了不在玻璃基板的周缘部形成刻划槽，考虑在刻划预定线的终端部贴上铝带来遮蔽激光。但是，在该方法中，从生产率的观点出发不实用。

此外，考虑通过控制激光的照射而不对玻璃基板的周缘部实施加热处理及冷却处理，由此使得刻划槽不到达刻划预定线的终端。但是，该方法中，难以使刻划槽结束在期望的位置，没有稳定性。

发明内容

本发明的课题在于，对表面具有强化层的玻璃容易且稳定地形成期望的刻划槽，防止自然分割。

第1方面的玻璃基板的刻划方法，是对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿预定线进行刻划的方法，具有以下工序。

第1工序：将玻璃载置到具有用于保持基板的多个吸附孔的工作台，并且，利用比玻璃的刻划预定线上的中央部强的吸附压吸附玻璃的位于刻划预定线的终端侧的玻璃端部。

第2工序：在玻璃的表面形成初始龟裂。

第3工序：对玻璃的表面照射激光以进行加热，并且对被加热的区域进行冷却，使龟裂沿着刻划预定线发展而形成刻划槽。

这里，首先将待加工的玻璃载置到工作台上。在工作台上，设有多个吸附用的孔，通过该吸附用孔抽吸玻璃从而将玻璃保持于工作台的预定位置。这时，刻划预定线的终端侧的玻璃端部被比其他区域强的力抽吸而保持。然后，形成初始龟裂后，对玻璃表面照射激光从而被加热，进一步对被加热的区域进行冷却。通过该加热和冷却处理，初始龟裂沿着刻划预定线发展，从而形成刻划槽。

在该方法中，利用更强的吸附力，将刻划预定线的终端侧的玻璃端部保持在工作台上。因此，在实施加热及冷却处理的情况下，玻璃端部不容易变形。因此，龟裂在玻璃端部处不容易分开，能够抑制形成深的龟裂，从而能够避免自然分割。此外，不需要粘贴铝带等烦杂的作业，而且能够使刻划槽的形成稳定地停止在期望的位置。

第2方面的玻璃基板的刻划方法是，在第1方面的刻划方法中，在第1工序中，利用比玻璃的刻划预定线上的中央部强的吸附压吸附玻璃的位于刻划预定线的开始端侧的玻璃端部。

例如，在初始龟裂的槽深度较深的情况下，在刻划槽的形成工序（第3工序）中，较深的龟裂从初始龟裂朝向与加热及冷却的扫描方向相反的方向、即朝向玻璃端部发展，产生自然分割。

因此，该第2方面中，利用较强的吸附力保持刻划预定线的开始端侧的玻璃端部。由此，抑制在形成刻划槽时在玻璃端部处的变形，能够抑制龟裂向刻划预定线的开始端侧发展。因此，能够避免自然分割。

第3方面的玻璃基板的刻划方法是，在第1方面的方法中，在第3工序中，沿相互垂直的多个刻划预定线形成刻划槽。而且，在第1工序中，利用比其他区域强的吸附压吸附玻璃的全部外周端部。

这里，在进行交叉刻划的情况下，与上述相同，能够抑制在玻璃端部形成较深的龟裂，并能够避免自然分割。

第4方面的玻璃基板的加工装置，是对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿刻划预定线进行刻划的装置，并具有工作台、照射部、冷却部、移动单元、吸附压控制部。工作台具有多个吸附孔，吸附并保持被载置于表面的玻璃。照射部向玻璃照射激光光束。冷却部冷却被照射部加热的区域。移单元使照射部及冷却部沿设定在玻璃上的刻划预定线相对移动。吸附压控制部将工作台上的吸附压控制为：玻璃的至少位于刻划预定线的终端侧位置的端部的吸附压比玻璃的刻划预定线上的中央部的吸附压强。

（发明效果）

如上所述，在本发明中，对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃，能够容易且稳定地使龟裂的发展停止于刻划预定线的终端部近前。因此，能够防止在玻璃上形成刻划槽时玻璃自然分割。

附图说明

图1是用于实施本发明的一个实施方式的刻划方法的装置的概要结构图。

图2是示出对工作台的基板吸附压与刻划处理之间的关系的图。

标号说明

1刻划装置

2工作台

3刀轮

4激光照射部

5冷却部

6驱动机构

7a、7b抽吸泵

8控制部

10贯通孔

G玻璃基板

具体实施方式

（装置结构）

图1是示出用于实施本发明的一个实施方式的方法的刻划装置的概要结构的图。刻划装置1是例如用于将母玻璃基板分割为FPD(平板显示器)中使用的多个单位基板的装置。关于此处的玻璃基板，主要使用表面形成有强化层的化学强化玻璃。如上所述，该化学强化玻璃具有通过离子交换处理而在表面具有压缩应力的强化层。

刻划装置1具有：载置玻璃基板G的工作台2、刀轮3、激光照射部4、冷却部5、驱动机构6、两个抽吸泵7a、7b和控制部8。

在工作台2形成有多个贯通孔10，所述多个贯通孔10的上部敞开。在多个贯通孔10中，与玻璃基板G的外周端部对应的位置形成的贯通孔10a通过由实线所示的第1通路11与第1抽吸泵7a连接。另外，除贯通孔10a之外的多个贯通孔10b通过由一点划线所示的第2通路12与第2抽吸泵7b连接。

刀轮3是用于在玻璃基板G的端部形成作为刻划起点的初始龟裂的工具。该刀轮3主要具有夹具和支承于夹具上的划线轮。

激光照射部4具有照射激光光束的激光振荡器(例如，CO₂激光器)，通过光学系统将该激光光束作为光束点照射在玻璃基板G上。另外，冷却部5通过喷嘴喷射由未图示的制冷剂源供给的制冷剂（例如，水、空气、氦气等），从而形成冷却点。

驱动机构6是使刀轮3、激光照射部4及冷却部5沿轨道14移动的机构。利用该驱动机构6使刀轮3、激光照射部4及冷却部5沿设定在玻璃基板G上的刻划预定线移动。

控制部8对刀轮3、激光照射部4、冷却部5、驱动机构6及2个抽吸泵7a、7b进行控制。具体地讲，利用控制部8控制刀轮3对玻璃基板G的按压力、激光输出、冷却剂的喷射量、驱动速度（扫描速度）、抽吸泵7a、7b的转速（吸附压）。

【基板吸附压与刻划之间的关系】

改变激光输出和扫描速度，在下面示出在各条件下改变吸附压的情况下的刻划结果。在图2中示出实验例的总结。

<实验例1>

玻璃基板G对工作台2的吸附压（kPa）：5、10、20

激光输出：140W

扫描速度：190mm/s

在该实验例1中，虽然在低吸附压5kPa下能够刻划（图2中用“○”来表示），但在高吸附压10kPa及20kPa下无法刻划（图中用“×”表示）。

<实验例2>

玻璃基板G对工作台2的吸附压（kPa）：5、10、20

激光输出：160W

扫描速度：230mm/s

在该实验例2中，虽然在吸附压5kPa及10kPa下能够刻划，但在高吸附压20kPa下无法刻划。

<实验例3>

玻璃基板G对工作台2的吸附压（kPa）：5、10、20

激光输出：170W

扫描速度：250mm/s

在该实验例3中，虽然在吸附压5kPa及10kPa下能够刻划，但在高吸附压20kPa下无法刻划。

<实验例4>

玻璃基板G对工作台2的吸附压（kPa）：5、10、20

激光输出：180W

扫描速度：260mm/s

在该实验例4中，虽然在吸附压5kPa及10kPa下能够刻划，但在高吸附压20kPa下无法刻划。

从以上实验例清楚可知，若提高吸附压，即增强抽吸力从而在形成刻划槽时抑制基板变形，则龟裂的发展停止。

【刻划方法】

基于以上认识，在本实施方式中，通过如下所述的刻划方法形成刻划槽。

首先，将作为加工对象的玻璃基板G载置到工作台2上。然后，驱动第1抽吸泵7a及第2抽吸泵7b，将玻璃基板G吸附到工作台2上。这时，通过控制部8控制各抽吸泵7a、7b的转速，将由第1抽吸泵7a产生的吸附压控制为20kPa以上，将由第2抽吸泵7b产生的吸附压控制为10kPa以下。

接着，使用刀轮3在玻璃基板G的端部形成作为刻划起点的初始龟裂。

接着，由激光照射部4对玻璃基板G照射激光光束。该激光光束作为光束点被照射到玻璃基板G上。而且，从激光照射部4射出的激光光束沿着刻划预定线进行扫描。玻璃基板G被光束点加热到比玻璃基板G的软化点低的温度。另外，使冷却点追随在光束点的移动方向的后方。

如上这样，虽然在通过激光光束的照射被加热的光束点的附近产生了压缩应力，但紧接其后，通过制冷剂的喷射而形成冷却点，因此产生对垂直裂痕的形成有效的拉伸应力。借助该拉伸应力，以在玻璃基板G的端部所形成的初始龟裂为起点，形成沿刻划预定线的垂直裂痕，从而形成了期望的刻划槽。

这里，在刻划槽的形成工序中，利用强吸附压（吸附力）保持刻划预定线的开始端部及终端部、即玻璃基板G的端部。因此，抑制由加热量及冷却处理引起的玻璃基板G的变形，能够抑制龟裂的发展。因此，能够抑制在玻璃基板G的端部形成较深的龟裂，能够防止基板自然地分割。

（特征）

在该实施方式中，利用强力将玻璃基板的端部保持在工作台上，抑制加工中的变形，因此能够抑制在玻璃基板端部形成较深的龟裂。因此，能够避免基板自然分割。

另外，作为用于使玻璃基板端部的龟裂发展停止的手段，通过控制基板对工作台的吸附压来实现，因此利用简单的方法就能够避免基板的自然分割。

（其他实施方式）

本发明不限定于如上所述的实施方式，在不脱离本发明的范围内，能够进行各种变形或修正。

（a）在所述实施方式中，利用强力将玻璃基板上的刻划预定线的开始侧的端部及终端侧的端部这两部分保持在工作台上，但是也可以利用强力只保持刻划预定线的终端侧的端部。另外，当利用强力保持开始侧的端部时，可抑制初始龟裂的发展，有时不形成刻划槽，因此，也可以以比终端侧的端部弱且比中央部强的力保持开始侧的端部。

（b）在所述实施方式中，固定工作台并使激光照射部等移动，但也可以固定激光照射部等而使工作台移动。

（c）在所述实施方式中，将用于形成初始龟裂的刀轮与激光照射部等都设在同一装置上，但也可以将刀轮设在与激光照射部等不同的其他装置上。在这种情况下，首先形成初始龟裂，之后，将玻璃基板吸附到工作台上。即，初始龟裂形成工序（第2工序）和将玻璃基板载置于工作台上的载置工序（第1工序）与所述实施方式的顺序相反。

（d）在所述实施方式中，为了形成初始龟裂而使用刀轮，但是也可以采用激光消融或变换等激光加工来形成初期龟裂。该情况下，设置将UV激光器或绿光激光器等作为光源的激光照射机构以用于形成初始龟裂。

Claims (4)

1.一种玻璃基板的刻划方法，该刻划方法用于对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿刻划预定线进行刻划，所述玻璃基板的刻划方法的特征在于，

所述玻璃基板的刻划方法包括：

第1工序，在该第1工序中，将玻璃载置到具有保持基板用的多个吸附孔的工作台，并且，利用比玻璃的刻划预定线上的中央部强的吸附压来吸附玻璃的位于刻划预定线的终端侧的玻璃端部；

第2工序，在该第2工序中，在玻璃的表面形成初始龟裂；以及

第3工序，在该第3工序中，对玻璃的表面照射激光以进行加热，并且对被加热的区域进行冷却，使龟裂沿着刻划预定线发展而形成刻划槽。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板的刻划方法，其特征在于，

在所述第1工序中，还利用比玻璃的刻划预定线上的中央部强的吸附压，吸附玻璃的位于刻划预定线的开始端侧的玻璃端部。

3.根据权利要求1所述的玻璃基板的刻划方法，其特征在于，

在所述第3工序中，沿相互正交的多个刻划预定线形成刻划槽；

在所述第1工序中，利用比其他区域强的吸附压吸附玻璃的全部外周端部。

4.一种玻璃基板的加工装置，所述玻璃基板的加工装置对表面具备带有压缩应力的强化层的玻璃沿刻划预定线进行刻划，所述玻璃基板的加工装置的特征在于，

所述玻璃基板的加工装置具备：

工作台，其具有多个吸附孔，吸附并保持被载置于表面的玻璃；

照射部，其对玻璃照射激光光束；

冷却部，其对被所述照射部加热的区域进行冷却；

移动单元，其使所述照射部及冷却部沿设定在玻璃上的刻划预定线相对移动；以及

吸附压控制部，其将所述工作台上的吸附压控制为：玻璃的至少位于刻划预定线的终端侧位置的端部的吸附压比玻璃的刻划预定线上的中央部的吸附压强。