CN109422451A - 玻璃基板的端面处理方法以及玻璃基板的端面处理装置 - Google Patents

Abstract

一种玻璃基板的端面处理方法以及玻璃基板的端面处理装置，能够降低与树脂等耐热性低的材料一体形成的玻璃基板的残余应力。另外，即使对于由于高残余应力而通常在数十分钟内出现破损的玻璃基板，也可以在出现破损之前降低残余应力。玻璃基板(G)的端面处理方法对玻璃基板(G)的切断后的端面(20)进行处理，具备对玻璃基板(G)的端面(20)进行熔化倒圆的熔化倒圆步骤以及对玻璃基板(G)的端面附近部分(21)进行加热而降低残余应力的残余应力降低步骤。

Description

玻璃基板的端面处理方法以及玻璃基板的端面处理装置

技术领域

本发明涉及玻璃基板的端面处理方法以及玻璃基板的端面处理装置。

背景技术

为了将玻璃基板切断为产品尺寸，利用刀轮在玻璃基板上形成刻划线，之后，通过弯曲玻璃基板而沿着刻划线切断玻璃基板(例如，参照专利文献1)。

但是，由于刀轮刃施加的力以及切断时施加的应力，刻划线留下残余应力。因此，在玻璃基板的表面容易自然产生水平方向的裂纹，并且，随着时间的经过，由于湿气等，裂纹进一步生长。

另外，已知通过向玻璃基板的端面(边缘)照射激光进行熔化倒圆来提高玻璃基板的端面强度的技术(例如，参照专利文献2)。在该熔化倒圆中，消除基板边缘的细微裂纹，提高端面强度。

但是，在该方法中，在熔化部附近产生残余应力。另外，由于残余应力，基板破碎的可能性升高。具体而言，内部缺陷随时间生长的可能性、因后续的伤痕而破损的可能性升高，残余应力较大时，有时在数十分钟内破损。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-144875号公报

专利文献2：日本专利第5245819号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

鉴于以上问题，开发有降低玻璃基板的端面的残余应力的方法。例如，在玻璃基板的残余应力降低方法中，在升温之后进行慢速冷却。具体而言，首先，将整个玻璃基板均匀加热至玻璃转移点以上的温度，接着，将其保持一定时间，最后，慢速冷却至常温。一般而言，加热·保持·慢速冷却的工序需要几个小时以上的时间。

在该方法中，具有能够几乎完全去除玻璃基板端面的残余应力的优点。另外，还具有在炉内能够同时处理多个玻璃基板的优点。

但是，由于将整个基板加热至玻璃转移点以上，因此无法应用于例如与树脂等耐热性较低的材料一体形成的玻璃产品。在图46中示出了玻璃基板G上一体形成有树脂材料P1、P2的玻璃产品。

另外，一次残余应力降低处理需要消耗几个小时以上的时间，因此无法在产生残余应力之后立即降低残余应力。因此，难以应用于由于较高的残余应力而在数十分钟内出现破损的概率较高的玻璃基板。

本发明的第一目的在于，能够降低与树脂等耐热性低的材料一体形成的玻璃基板的残余应力。

本发明的第二目的在于，即使对于由于较高的残余应力而通常在数十分钟内出现破损的玻璃基板也能够在出现破损之前降低残余应力。

用于解决技术问题的手段

下面，作为用于解决技术问题的手段说明多种方式。这些方式能够根据需要而进行任意组合。

根据本发明一方面的玻璃基板的端面处理方法，对玻璃基板的切断后的端面进行处理，该方法具有以下步骤。

◎对玻璃基板的端面进行熔化倒圆的熔化倒圆步骤。

◎对玻璃基板的端面附近部分进行加热而降低残余应力的残余应力降低步骤。

在该方法在，玻璃基板的端面附近部分被加热，因此能够降低与树脂等低耐热性材料一体形成的玻璃基板的端面的残余应力。这是因为并不是加热整个玻璃基板，因此不容易对树脂等造成热量的影响。

另外，在该方法中，通过将玻璃基板加热约1皮秒～100秒之间，即可在加热域中降低残余应力，因此，即使对于通常在数十分钟内出现破损的玻璃基板，也能够在出现破损之前降低残余应力。

“端面附近部分”是指对应于端面及其附近的部分。

“加热端面附近部分”是指，在比端面附近部分靠中心侧处存在未被加热的部分。

“降低残余应力”是指将残余应力降低至内部缺陷的随时间的成长得到抑制且未被施加外力的玻璃基板在既定的时间内不会破碎的程度。

残余应力降低单元例如是可进行局部加热的装置，作为用于进行局部加热的热源，例如有激光、各种加热器。

还可以在熔化倒圆步骤的途中开始残余应力降低步骤，之后同时进行两个步骤。或者，还可以在结束熔化倒圆步骤后开始残余应力降低步骤。

残余应力降低步骤还可以具有沿着端面向玻璃基板的端面附近部分扫描激光的激光扫描步骤。

残余应力降低步骤还可以具有向玻璃基板的端面附近部分上的多个地方分别照射激光的激光照射步骤。

在激光照射步骤中，还可以同时地或在短时间内重复向所述多个地方照射多个激光。

根据本发明的其它方面的玻璃基板的端面处理装置，对玻璃基板的切断后的端面进行处理，其中，该装置具备熔化倒圆装置及残余应力降低装置。

熔化倒圆装置对玻璃基板的端面进行熔化倒圆。

残余应力降低装置对玻璃基板的端面附近部分进行加热而降低残余应力。

根据该装置，玻璃基板的端面附近部分被加热，因此能够降低与树脂等耐热性低的材料一体形成的玻璃基板的端面附近部分的残余应力。这是由于不是整个玻璃基板被加热，因此不容易对树脂等造成热量的影响。

另外，在该装置中，通过将玻璃基板加热约1皮秒～100秒之间，可在加热域中降低残余应力，因此即使对于通常在数十分钟内出现破损的玻璃基板，也能够在出现破损之前降低残余应力。

残余应力降低装置还可以沿着端面对玻璃基板的端面附近部分扫描激光。

残余应力降低装置还可以对玻璃基板的端面附近部分的多个地方分别照射激光。

残余应力降低装置还可以同时或在短时间内重复地向多个地方照射多个激光。

发明效果

根据本发明，能够降低与树脂等耐热性低的材料一体形成的玻璃基板的残余应力。

进一步地，根据本发明，即使对于由于高残余应力而通常在数十分钟内出现破损的玻璃基板，也能够在出现破损之前降低残余应力。这是因为将玻璃基板加热约1皮秒～100秒之间，可在加热域中降低残余应力。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的激光照射装置的示意图。

图2是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图3是被熔化倒圆的玻璃基板的剖面照片。

图4是示出从被熔化倒圆的玻璃基板的端面朝中间侧的相位延迟的变化的曲线图。

图5是示出玻璃基板的残余应力变高的部分的示意俯视图。

图6是示出玻璃基板的残余应力变高的部分的示意剖面图。

图7是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图8是用于在残余应力降低处理前后比较从被熔化倒圆的玻璃基板的端面朝中间侧的相位延迟的变化的曲线图。

图9是用于在残余应力降低处理前后比较从被熔化倒圆的玻璃基板的端面朝中间侧的相位延迟的变化的曲线图。

图10是用于在残余应力降低处理前后比较从被熔化倒圆的玻璃基板的端面朝中间侧的相位延迟的变化的曲线图。

图11是示出残余应力降低处理中扫描速度不同时的温度分布的仿真结果。

图12是示出残余应力降低处理中扫描速度不同时的温度分布的仿真结果。

图13是示出实施第二实施方式时的激光光斑S的形状的变化的示意俯视图。

图14是示出实施第二实施方式时的激光光斑S的形状的变化的示意俯视图。

图15是示出实施第二实施方式时的激光光斑S的形状的变化的示意俯视图。

图16是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图17是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图18是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图19是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图20是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图21是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图22是示出第二实施方式的激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图23是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图24是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图25是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图26是示出加热位置的顺序的一例的示意俯视图。

图27是示出加热位置的顺序的一例的示意俯视图。

图28是第二实施方式的变形例的激光照射装置的示意图。

图29是示出第三实施方式的激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图30是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图31是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图32是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

图33是示出加热区域的间隔的变化的示意俯视图。

图34是示出加热区域的间隔的变化的示意俯视图。

图35是示出使用了衍射光学元件或透射式空间光调制器的激光光斑的分支的示意图。

图36是示出使用了反射式空间光调制器的激光光斑的分支的示意图。

图37是示出基于柱面透镜的光束形成的示意图。

图38是示出基于电流计扫描仪的光束形成的示意图。

图39是示出基于多角镜的光束形成的示意图。

图40是示出遮蔽板与玻璃基板的位置关系的示意俯视图。

图41是示出遮蔽板与玻璃基板的位置关系的示意主视图。

图42是第三实施方式的第二变形例的激光照射装置的示意俯视图。

图43是激光照射装置的示意主视图。

图44是示出利用电流计扫描仪形成三点光束的示意图。

图45是示出相对于时间的激光脉冲和光线角度的变化的曲线图。

图46是与低耐热性材料一体形成的现有的玻璃产品的示意俯视图。

附图标记说明：

1...激光照射装置；3...激光装置；5...传输光学系统；7...加工台；9...控制部；11...驱动机构；13...工作台驱动部；15...激光振荡器；17...激光控制部；19...聚光透镜；20...端面；21...端面附近部分；35...基板冷却装置；41...柱面透镜；43...电流计扫描仪；45...多角镜；47...遮蔽板；G...玻璃基板；S...激光光斑；Z...残余应力产生区域。

具体实施方式

1.第一实施方式

(1)激光照射装置

图1示出了本发明一实施方式的激光照射装置1的整体结构。图1是本发明第一实施方式的激光照射装置的示意图。

激光照射装置1具有将玻璃基板G的端面进行熔化倒圆的功能和通过加热玻璃基板G的端面附近部分从而降低端面附近部分的残余应力的功能。

玻璃基板G包括仅由玻璃构成的部分和在玻璃中组合了树脂等其它材料而成的部分。作为玻璃种类的代表性例子，可列举显示器、仪表板等中使用的钠玻璃、无碱玻璃，但是种类并不限定于这些。玻璃的厚度具体地在3mm以下，例如在0.004～3mm的范围，优选地在0.2～0.4mm的范围。

端面附近部分是指端面及其附近的部分，包括外周边缘的端面附近部、孔边缘的端面附近部。

激光照射装置1具备激光装置3。激光装置3具有用于向玻璃基板G照射激光的激光振荡器15以及激光控制部17。激光控制部17能够控制激光振荡器15的驱动以及激光功率。

激光装置3具有将激光向后述的机械驱动系统一侧传输的传输光学系统5。传输光学系统5例如具有聚光透镜19、多个反射镜(未图示)、棱镜(未图示)等。

激光照射装置1具有通过使透镜的位置沿光轴方向移动从而改变激光光斑的大小的驱动机构11。

激光照射装置1具有载置玻璃基板G的加工台7。加工台7在工作台驱动部13的作用下移动。工作台驱动部13具有使加工台7相对于头部(未图示)在水平方向上移动的移动装置(未图示)。移动装置是具有导轨、电机等的公知的机构。

激光照射装置1具备控制部9。控制部9是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)、各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部9通过执行保存于存储部(对应于存储装置的存储区域的一部分或全部)的程序来进行各种控制工作。

控制部9既可以由单一的处理器构成，也可以由用于各控制的独立的多个处理器构成。

控制部9能够控制激光控制部17。控制部9能够控制驱动机构11。控制部9能够控制工作台驱动部13。

虽未图示，但控制部9连接有检测玻璃基板G的大小、形状及位置的传感器、用于检测各装置的状态的传感器及开关、以及信息输入装置。

(2)熔化倒圆工作

使用图2～图4来说明将玻璃基板G的端面进行熔化倒圆的工作。图2是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。图3是示出被熔化倒圆过的玻璃基板的剖面照片。图4是示出从被熔化倒圆过的玻璃基板的端面朝中间侧的相位延迟(retardation)的变化的曲线图。

首先，将玻璃基板G放置于加工台7上的预定位置。

接着，如图2所示，对于玻璃基板G，向玻璃基板G的端面附近部分21照射激光，进一步地使激光光斑S沿玻璃基板G的端面20扫描。这时，设置为激光光斑S位于从玻璃基板G的端面20向基板内侧(中间侧)偏离例如10μm～150μm的位置。

通过进行上述那样的激光光斑S的照射及扫描，玻璃基板G的端面附近部分21被加热。尤其是，通过照射中红外光的激光，激光透射至玻璃基板G内部同时被吸收。因此，在玻璃基板G的端面20中，不仅作为激光照射面的表面侧被加热，而且还遍及玻璃基板G的内部及背面侧的整体地被较均匀地加热。因此，玻璃基板G的端面20以从基板厚度的中央部向外侧膨胀的方式熔化，其结果，如图3所示，端面20被倒圆。

其中，熔化倒圆的方法不被特别限定。作为其它例子，也可以从玻璃基板G的表面及背面中的两侧或单侧照射激光，并从与玻璃基板G的端面20正交的方向照射激光，使玻璃基板G的端面20熔化，从而进行倒圆。还可以照射远红外线的激光。

以上的结果，如图4所示，在玻璃基板G的端面附近部分(例如，从端面20起200μm的区域)，相位延迟(nm)增大。相位延迟是透过了物体的光所产生的相位差，且是与物体内所受到的应力成比例的值。没有被施加外力的物体的相位延迟增大是指残余应力增大。

(3)残余应力降低处理

使用图5～图7来说明对玻璃基板G的端面附近部分进行加热的残余应力降低处理。图5是示出玻璃基板中残余应力增大的部分的示意俯视图。图6是示出玻璃基板中残余应力增大的部分的示意剖面图。图7是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

如图7所示，对于加工台7上的玻璃基板G，向玻璃基板G的端面附近部分21照射激光，进一步地使激光光斑S沿玻璃基板G的端面附近部分21扫描。这里的端面附近部分21对应于通过熔化倒圆而产生了残余应力的残余应力产生区域Z(斜线区域)。

这时，激光光斑S被设定为相对于玻璃基板G较小、例如4μm～20mm左右的大小。由此，玻璃基板G的端面附近部分21被激光光斑S加热。

本发明的发明人发现，在残余应力降低处理中，需要将变成高温的区域抑制在沿端面20的方向的窄范围内，从而提出了本发明。后面说明其依据。即，将激光光斑S的扫描速度设定为较慢而将玻璃基板G加热至玻璃转移点以上的温度。其结果，变成高温的区域在沿端面20的方向上不会扩张，因此，降低残余应力的效果提高。相反，如果将扫描速度设定为较快，则加热至玻璃转移点以上的温度所必要的输出增加。当使高输出的激光光斑S以较快的速度扫描时，变成高温的区域在沿端面20的方向扩张，其结果，降低残余应力的效果下降。

扫描速度在20mm/s以下即可，优选地，在10mm/s以下，更优选地，不足5mm/s。

以上的结果，玻璃基板G的端面附近部分21(换言之，残余应力产生区域Z)被加热至玻璃转移点以上，其结果，残余应力降低。

在该方法中，玻璃基板G的端面附近部分21被加热(换言之，不是整个玻璃基板G被加热)，所以能够降低与树脂那样的低耐热性材料成为一体的玻璃基板G的端面附近部分21的残余应力。这是因为树脂等不容易受到热量的影响。进一步地，如果残余应力产生区域Z的面积不是非常大，则可以在数十分钟内完成残余应力降低处理，即使对于通常由于高残余应力而在数十分钟内出现破损的玻璃基板，也能够在出现破损之前降低残余应力。

对于激光的种类(波长)，不加以特别限定。

必要的激光输出是能够将玻璃基板G加热至玻璃转移点以上的输出。因此，在使用针对玻璃的光吸收率较低的激光时，需要更高的激光输出。

另外，作为热源，并不限定于激光，还可以是例如红外线加热器、接触式加热器。

需要说明的是，在玻璃基板G的加热部的温度在玻璃转移点左右时，几乎无法确认加热部的变形。当加热部的温度更高时，加热部熔化，形状发生变化。激光输出越高，加热部的粘度越为下降，在短时间内出现较大的变形。根据本发明，即使在激光输出高、玻璃基板G的形状发生变形的情况下，残余应力也降低。其中，当将本发明应用于玻璃基板G能够允许的变形量受到限制的产品中时，应该设定激光输出的上限，以防止玻璃基板G的粘度下降从而变形量超过允许值。

对于玻璃基板G的热量输入方向，不受特别限定。可以从玻璃基板G的表面输入热量，也可以从背面输入热量，还可以从端面20输入热量。

在所述实施方式中，在结束熔化倒圆后进行了残余应力降低处理，但也可以在一个玻璃基板C上并行地进行熔化倒圆和残余应力降低处理。具体地，通过使用两条激光光束，在熔化倒圆工作的途中，开始残余应力降低处理，之后同时进行两种处理。在这种情况下，缩短整体处理时间。

需要说明的是，为了使用多个激光光束，可以准备多个激光振荡器，还可以从一个激光振荡器分支激光光束。

(4)实验例

使用图8～图10来说明基于激光扫描的残余应力降低处理的实验例。图8～图10是用于比较在残余应力降低处理的前后被熔化倒圆过的玻璃基板(厚度200μm的无碱玻璃)的从端面向中间侧的相位延迟的变化的曲线图。

残余应力的降低处理可以利用中红外激光器(Er光纤激光器)，还可以利用远红外激光器(CO₂激光器)。Er光纤激光器的规格是波长2.8μm、最大输出10W、光吸收率约30％，实际的热量输入为最大3W。CO₂激光器的规格是波长10.6μm、最大输出250W、光吸收率约80％，实际的热量输入为最大200W。

(4-1)第一实验例

在图8的第一次加热(熔化倒圆)中，使用了Er光纤激光器，且条件为光斑尺寸200μm、5W、3mm/s。

在图8的第二次加热(残余应力降低处理)中，使用了Er光纤激光器，且将在上述条件下进行了熔化倒圆的基板在光斑尺寸2mm、4W、0.2mm/s的条件下进行加热。

从图8可以得知，残余应力的最大值大幅降低。

(4-2)第二实验例

在图9的第一次加热(熔化倒圆)中，使用了Er光纤激光器，且条件为光斑尺寸200μm、5W、3mm/s。

在图9的第二次加热(残余应力降低处理)中，使用了Er光纤激光器，且将在上述条件下进行熔化倒圆了的基板在光斑尺寸1mm、3.5W、1mm/s的条件下进行加热。从图9可以得知，残余应力的最大值降低。

在图8、图9的任一实验例中，在进行残余应力降低处理之前，被熔化倒圆过的玻璃基板在几分钟～数日内自行破碎的概率较高，与此相对，在进行残余应力降低处理之后，即使经过一个月也不会破碎。需要说明的是，在残余应力降低处理中，调整激光的功率密度，以防止玻璃熔化后形状发生变化。换言之，在没有改变被熔化倒圆过的玻璃基板端面的形状的情况下，降低了残余应力，降低了玻璃基板自行破碎的概率。

(4-3)第三实验例

在图10的第一次加热(熔化倒圆)中，使用了Er光纤激光器，且条件为光斑尺寸200μm、5W、3mm/s。

在图10的第二次加热(残余应力降低处理)中，使用了Er光纤激光器，且将在上述条件下进行了熔化倒圆的基板在光斑尺寸0.4mm、4mm/s、激光输出4～6W的条件下进行加热。在激光输出4W的情况下，没有发现在第一次加热(熔化倒圆)中产生的残余应力出现变化。这是因为激光输出较低，玻璃基板G的温度没有超过玻璃转移点。在激光输出5.5W的情况下，残余应力的最大值仅稍稍下降。另外，在第一次加热(熔化倒圆)中残余应力较低的区域的局部，残余应力大幅上升。在激光输出6W的情况下，激光输出增大，其结果，玻璃基板G熔化变形。即使将激光输出较高地设定至玻璃基板熔化变形，在第一次加热(熔化倒圆)中产生的残余应力几乎没有下降，在第一次加热(熔化倒圆)中残余应力较低的区域的局部，残余应力大幅上升。

从图10可以得知，在本实验例中，即使调整激光输出，残余应力降低效果也较低。

(4-4)考察

如上所述，第二次加热(残余应力降低处理)的扫描速度在第一实验例中是0.2mm/s，在第二实验例中是1mm/s，均得到了良好的结果。其中，如从曲线图的对比可以得知，如果扫描速度不快，则残余应力降低效果下降。在第三实验例中，将扫描速度设为更快的4mm/s，其结果，残余应力几乎没有下降。由此，在采取本实施方式的激光扫描方式时，优选地，扫描速度较慢。具体地，扫描速度在20mm/s以下即可，优选地，在10mm/s以下，更优选地，低于5mm/s。

本发明的发明人基于实验和玻璃基板的温度仿真，发现在残余应力降低处理中，需要将变成高温的区域抑制在沿端面20的方向的窄范围内，从而提出了本发明。其依据例如通过图11及图12进行说明。图11及图12是示出残余应力降低处理中扫描速度不同时的温度分布的仿真结果。

图11示出了激光光斑S的扫描速度较慢为0.2mm/s，残余应力降低效果较高的情况。扫描速度被设定为较慢，因此高温部(例如，超过300℃的区域)沿着端面没有形成较长长度。

另一方面，图12示出了扫描速度较快为20mm/s，残余应力降低效果较低的情况。其中，为了加热到与图11相同程度的温度，将激光输出设定为较高。与图11相比，可以得知高温部沿端面形成较长长度。

这些结果是表示高温部沿端面形成为较长时残余应力降低效果下降的依据之一。

进一步地，在与后述的第二实施方式相关的第二实验例中，也示出得到本发明的依据。在第二实验例中，替代使激光光斑S沿端面附近部分21扫描，将端面附近部分21中的一点加热预定时间，从而降低被加热的区域的残余应力。图13、图14及图15是示出在实施第二实施方式时的激光光斑S的形状变化的示意俯视图。

在图13中示出了圆形的激光光斑S100以及在与端面20正交的方向上较长的椭圆形的激光光斑S101。在图14中示出了沿端面20较长的椭圆形的激光光斑S102、S103。在图15中示出了覆盖整个端面20且沿端面20较长形状的激光光斑S104。当使用了激光光斑S100、S101、S102、S103时，如果调整激光输出以及用于加热的预定时间，则降低加热区域中的残余应力。其中，残余应力降低效果按照S100≒S101＞S102＞S103的顺序提高。当使用了激光光斑S104时，即使调整激光输出以及用于加热的预定时间，残余应力也没有下降。

鉴于以上示出的仿真结果以及实验结果，本发明的发明人发现在残余应力降低处理中，需要将变成高温的区域抑制在沿端面20的方向的窄范围，从而提出了本发明。

(5)第一变形例

在第一实施方式中，说明了降低玻璃基板G的一边的残余应力的单光束扫描处理，但是，还可以通过向玻璃基板的端面附近部分上的多个地方分别照射激光的多光束同时扫描，同时降低多个边的残余应力。

使用图16～图18将这样的实施例作为第一变形例进行说明。图16～图18是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

如图16所示，作为玻璃基板G的四边的端面附近部分21成为残余应力产生区域Z。

如图17所示，四个激光光斑S分别扫描四边。

由此，如图18所示，降低玻璃基板G的残余应力。这种情况下，与单光束扫描处理相比，缩短处理时间。需要说明的是，激光光斑的数量也可以是2、3或5以上。

(6)第二变形例

在第一实施方式中，玻璃基板G是四边形且具有多个直线边，但是，对于具有曲线等边的玻璃基板G也能够应用本发明。

使用图19～图21将这样的实施例作为第二变形例进行说明。图19～图21是示出激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

如图19所示，玻璃基板G是圆形，作为整个外周边缘的端面附近部分21成为残余应力产生区域Z。

如图20所示，四个激光光斑S在外周边缘的四个地方分别沿圆周方向进行扫描。也可以使玻璃基板G旋转以作为变形例。

由此，如图21所示，降低玻璃基板G的残余应力。

需要说明的是，激光光斑的数量还可以是2、3或5以上。另外，对于形成有圆形孔的玻璃基板G的孔边缘的端面附近部分21成为残余应力产生区域Z的情况，也能够应用相同的方法。

2.第二实施方式

(1)基本原理

在第一实施方式中，作为残余应力降低处理，使激光光束沿端面进行扫描，但是，激光光束的照射方法并不限定于此。

使用图22～图25对作为第二实施方式的激光光束的其它照射方法进行说明。图22～图25是示出第二实施方式的激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。需要说明的是，激光照射装置的基本结构以及基本工作与第一实施方式相同。

在图22中，激光光斑S1照射于端面附近部分21的一点。

在图23中，激光光斑S2照射于端面附近部分21的不同位置的另一点。

在图24中，激光光斑S3照射于端面附近部分21的不同位置的另一点。

在图25中，激光光斑S4照射于端面附近部分21的不同位置的另一点。

当在残余应力产生区域Z上的一点照射预定时间的激光光斑而加热至玻璃转移点以上时，在该区域中，残余应力下降。因此，从图22～图25可以得知，通过逐行进行将一点加热预定时间的处理，激光光斑S1～S4照射到端面方向上连续相邻的位置，其结果，整个端面附近部分21被照射。

其中，激光光斑的数量、位置、照射的顺序、在端面附近部分21中所占的比例并不限定于该实施方式。

在该实施方式中，通过反复进行将一点加热预定时间、然后错开位置将一点加热预定时间，将残余应力产生区域Z加热至玻璃转移点以上的温度，降低整个端面附近部分21的残余应力。

在该实施方式中，激光光斑S最终照射了整个端面附近部分21，降低整个端面附近部分21的残余应力。但是，当仅在端面附近部分21中的局部区域降低残余应力时，激光光斑S可以仅照射端面附近部分21中的特定区域，也可以仅照射整个端面附近部分21的一半左右的区域。

用于加热的预定时间取决于加热中的加热域的温度。换言之，越是利用高输出进行加热，加热域的温度越为上升，可在短时间内降低残余应力。越是利用高输出进行加热，可以缩短用于加热的预定时间，节拍时间(tact time)越短。

优选地，用于加热的预定时间例如约为1皮秒～100秒。最小的预定时间是作为玻璃结构弛豫所需的时间(弛豫时间)的最小值所公知的1皮秒。加热域的温度越低，弛豫时间越长，当加热域的温度在玻璃转移点左右时，优选地，将用于加热的预定时间设为作为弛豫时间的约100秒。

为了将用于加热的预定时间设为相当短，需要在短时间内将玻璃基板G加热至高温，大幅增加所需的输出，因此在实际应用时，兼顾缩短节拍时间的优点和输出上升导致的成本增加来确定加热条件。

激光光斑S在为圆形时，例如直径优选为4μm～20mm。在该第二实施方式中，激光光斑S的直径越大，每一次加热的处理面积越大，可缩短降低预定面积的残余应力所需的时间。如图13及图14所示，激光光斑S也可以是椭圆形。其中，激光光斑S在沿着端面20的方向上的宽度比激光光斑S在与端面20交叉的方向上的宽度宽时，残余应力降低效果下降。优选地，激光光斑S在沿着端面20的方向上的宽度为激光光斑S在与端面20交叉的方向上的宽度的10倍以下。

激光输出需要为能够加热至玻璃转移点以上的值。其可根据激光光斑的尺寸、激光波长、玻璃的种类、厚度进行适当设定。需要说明的是，在加热部的温度较高时，加热部熔化且形状发生变化。根据本发明，即使在激光输出较高且玻璃基板G的形状发生变形的情况下，也可降低残余应力。其中，在将本发明应用于玻璃基板G的能够允许的变形量受到限制的产品时，需要设定激光输出的上限，以防止玻璃基板G的粘度下降从而变形量超过允许值。

对以厚度200μm的无碱玻璃为对象的预定时间加热的条件例进行说明。使用光斑尺寸4mm的CO₂激光器(波长10.6μm)，且条件为3W、20s。条件也可以为4W、4s。条件还可以为6W、2s。

另外，作为热源不限定于激光，还可以是例如红外线加热器、接触式加热器。

(2)激光光斑的错开照射方式

当边错开位置边进行上述的预定时间加热方式时，对第一次加热、错开而进行第二次加热、错开而进行第三次加热、…依次进行预定时间加热。这时，为了缩短节拍时间，需要缩短加热工作彼此之间的时间间隔。但是，例如按照图26示出的加热位置的顺序，与刚才的加热区域相邻的区域成了下一个加热区域。这种情况下，例如第二次的加热需要等至第一次的加热部的温度下降。这是因为例如第二次的加热区域与第一次的加热区域汇合而对应于上述的“在加热玻璃基板G的端面附近部分时，高温部沿着端面形成为较长的情况”。

(2-1)第一方式

当进行上述的错开照射时，作为用于缩短加热工作彼此之间的时间间隔的第一方式，有对加热位置顺序下功夫的方式。具体而言，在该方式中，如图27所示，跳过与刚才的加热区域相邻的区域而将分开的区域作为下一个加热区域。

(2-2)第二方式

作为用于缩短加热工作彼此之间的时间间隔的第二方式，有基板冷却方式。在图28中示出了通过从玻璃基板G的表面侧或背面侧喷射气体来冷却基板的基板冷却装置35。图28是第二实施方式的变形例的激光照射装置的示意图。

在这种情况下，在通过空气冷却等冷却了第一次的加热区域后，进行第二次的加热。由此，即使在按照图26示出的顺序进行加热的情况下，也能够缩短时间间隔。

能够以上述方式缩短时间间隔是因为，在照射激光而被加热的部分被冷却后照射下一个激光，因此即使向之前被加热的部分附近照射下一个激光，变成高温的区域通过冷却而不会在沿着端面的方向上扩张。换言之，这是因为这种情况对应于上述的“在加热玻璃基板G的端面附近部分时，高温部沿着端面被抑制为较窄的情况”。

需要说明的是，用于冷却的冷却介质不受特别限定。

基板冷却装置也可以通过将放置玻璃的工作台设为水冷工作台来实现。

还可以在激光照射装置1搭载基板冷却机构。

3.第三实施方式

第二实施方式的预定时间加热方式采用了向每一点照射激光的一点加热方式，但是，激光照射也可以是同时向多点照射。

使用图29～图32将这样的例子作为第三实施方式进行说明。在该多点同时照射方式中，实际的处理速度变快。图29～图32是示出第三实施方式中的激光光斑的移动的玻璃基板的示意图。

在图29中，两个激光光斑S1照射于端面附近部分21。

在图30中示出了通过图29的工作而在端面附近部分21中降低了残余应力的状况。

在图31中，两个激光光斑S2照射于端面附近部分21。这时，两个激光光斑S2在与之前的两个激光光斑S1不同的位置即错开地进行照射。另外，两个激光光斑S2对应于剩下的残余应力产生区域Z。

在图32中，示出了通过图31的工作而在端面附近部分21中降低了残余应力的状况。

在多点同时加热方式中，当加热区域的数量为n点时，与第二实施方式的一点加热方式相比，需要n倍的输出。另外，在后述的遮蔽方式中，根据遮蔽部的面积，需要更高的输出。

每一点的加热条件与第二实施方式相同。

加热区域之间的间隔优选为加热区域一点的宽度的0.5倍以上。如果加热区域之间的间隔过窄，则多个加热域相连，与沿着端面20照射较长的一个激光光斑的情况等同。换言之，对应于上述的“在加热玻璃基板G的端面附近部分时，高温部沿端面形成为较长的情况”，残余应力降低效果下降。使用图33以图34示出了加热区域的形状与间隔的变化。图33及图34是示出加热区域的形状与间隔的变化的示意俯视图。

在图33中示出了三点圆形的激光光斑S105。激光光斑S105是与图13中的激光光斑S100相同的形状，残余应力降低效果较高。另外，激光光斑S105的间隔设定为与激光光斑S105的宽度大约相同。

在图34中示出了在与端面20交叉的方向上较长的椭圆形的三点激光光斑S106。激光光斑S106是与图13中的激光光斑S101相同的形状，残余应力降低效果较高。另外，激光光斑S106的间隔设定为与激光光斑S106的宽度大约相同。

需要说明的是，除了上述的之外，还有很多激光光斑的形状和间隔的组合。

残余应力降低处理的处理速度根据加热区域的数量而变化。例如，在加热区域的宽度为8mm、十点同时加热、加热时间为1s、每一个加热区域的残余应力降低幅度为4mm时，照射一次的处理速度为4mm×10/1s＝40mm/s。

使用图35及图36对利用光分支元件进行多点同时加热的方式进行说明。图35是示出利用了衍射光学元件或透射式空间光调制器的激光光斑的分支的示意图。图36是示出利用了反射式空间光调制器的激光光斑的分支的示意图。

在图35中，示出了衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)31或透射式空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)31。

在图36中，示出了反射式空间光调制器(SLM)33。另外，还示出了两个反射镜34。

在边错开位置边进行图29～图32示出的多点同时加热方式时，对第一次加热、错开而进行第二次加热、错开而进行第三次加热、…依次进行预定时间加热。这时，为了缩短节拍时间，需要缩短加热工作彼此之间的时间间隔。但是，例如在多个地方的第二次加热区域中的任一个成为与多个地方的第一次加热区域中的任一个相邻的区域时，该第二次加热需要等至第一次加热部的温度下降。这是因为例如第二次的加热区域与第一次的加热区域汇合而对应于上述的“在加热玻璃基板G的端面附近部分时，高温部沿着端面形成为较长的情况”。

作为缩短加热工作彼此之间的时间间隔的第一方式，在上述的情况下，在加热位置顺序上下功夫，以使第二次的加热区域处于远离第一次的加热区域的位置，从而能够缩短时间间隔。

作为用于缩短加热工作彼此之间的时间间隔的第二方式，有基板冷却方式。在该方式中，如第二实施方式的图28所示，使用通过从玻璃基板G的表面侧或背面侧喷射气体来冷却基板的基板冷却装置35。这种情况下，在通过空气冷却将第一次的加热区域冷却后进行第二次的加热。由此，例如即使在第二次的加热区域成为与第一次的加热区域相邻的区域的情况下，也能够缩短时间间隔。

能够以上述方式缩短时间间隔是因为，在照射激光而被加热的部分被冷却后照射下一个激光，因此即使向之前被加热的部分附近照射下一个激光，变成高温的区域通过冷却而不会在沿着端面的方向上扩张。换言之，这是因为这种情况对应于上述的“在加热玻璃基板G的端面附近部分时，高温部沿着端面被抑制为较窄的情况”。

既可以在通常时进行冷却，也可以在照射激光后进行冷却。

与第二实施方式相同地，冷却装置的结构、冷却单元、配置位置不受特别限定。

(1)第一变形例

使用图37～图41对以遮蔽方式进行多点同时加热的方法进行说明。图37是示出基于柱面透镜的光束形成的示意图。图38是示出基于电流计扫描仪(galvano scanner)的光束形成的示意图。图39是示出基于多角镜的光束形成的示意图。图40是示出遮蔽板与玻璃基板的位置关系的示意俯视图。图41是示出遮蔽板与玻璃基板的位置关系的示意主视图。

通过柱面透镜41(图37)、电流计扫描仪43(图38)、多角镜45(图39)等，形成沿着端面20的细长形状的光束。

之后，如图40及图41所示，通过使用遮蔽板47部分地遮蔽激光光束B，从而形成多个激光光斑S。遮蔽板47具有在端面方向上隔开间隙地配置的多个遮蔽部47a。

遮蔽板47需要反射或吸收激光。在进行吸收的情况下，需要具有耐热性。在不具有用于吸收激光的充分的耐热性时，需要具备遮蔽板的强制冷却机构。

需要说明的是，还可以设置使遮蔽板47沿玻璃基板G的端面附近部分21移动的机构(未图示)。这种情况下，能够改变多个激光光斑S的位置，通过重复这一处理，能够向整个端面附近部分21照射激光光斑S。

(2)第二变形例

使用图42～图45对以一个脉冲进行一次激光扫描的方式进行多点同时加热的方法进行说明。图42是第三实施方式的第二变形例的激光照射装置的示意俯视图。图43是激光照射装置的示意主视图。图44是示出使用了电流计扫描仪43形成三点激光光斑的示意图。图45是示出相对于时间的激光脉冲和光线角度的变化的曲线图。

如图42及图43所示，激光照射装置1A具有激光振荡器15、扩束器49、聚光透镜19、电流计扫描仪43。并且，激光照射装置1A使用电流计扫描仪43控制激光的每一脉冲的照射位置，将激光模拟地同时照射于多个地方，制造多点同时被加热的状态。

在图44的例子中，通过电流计扫描仪43将激光光束的光线角度改变1°，从而在样品表面，激光光斑的位置移动10mm。如图45所示，与以500Hz振荡的激光脉冲同步地改变光线角度时，激光在12毫秒的周期内往返一次20mm的区域，三点的激光光斑分别在一个周期(12毫秒)内进行2毫秒的激光照射。另外，激光不会照射到三点激光光斑彼此之间的区域。这种情况下，激光扫描的周期非常快，因此如果将该工作反复继续预定的时间(例如1秒期间)，则三点被同时加热预定时间。

需要说明的是，如图43所示，在第二变形例中设有基板冷却装置35。但是，也可以不设置基板冷却装置。

4.其它实施方式

以上，说明了本发明的多个实施方式，但是，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离发明宗旨的范围内，可以有各种变更。尤其是，可以根据需要任意组合本说明书中记载的多个实施方式以及变形例。

工业上的可利用性

本发明可以广泛应用于玻璃基板的端面处理方法以及玻璃基板的端面处理装置。

Claims (10)

1.一种玻璃基板的端面处理方法，对玻璃基板的切断后的端面进行处理，其中，所述玻璃基板的端面处理方法具备：

熔化倒圆步骤，对所述玻璃基板的端面进行熔化倒圆；以及

残余应力降低步骤，对所述玻璃基板的端面附近部分进行加热而降低残余应力。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板的端面处理方法，其中，

在所述残余应力降低步骤中，对所述玻璃基板的所述端面附近部分加热1皮秒～100秒。

3.根据权利要求1所述的玻璃基板的端面处理方法，其中，

所述残余应力降低步骤具有激光扫描步骤，在所述激光扫描步骤中，沿着所述端面对所述玻璃基板的所述端面附近部分进行激光扫描。

4.根据权利要求1所述的玻璃基板的端面处理方法，其中，

所述残余应力降低步骤具有激光照射步骤，在所述激光照射步骤中，向所述玻璃基板的所述端面附近部分上的多个地方分别照射激光。

5.根据权利要求4所述的玻璃基板的端面处理方法，其中，

在所述激光照射步骤中，同时或在短时间内重复地向所述多个地方照射多个激光。

6.一种玻璃基板的端面处理装置，对玻璃基板的切断后的端面进行处理，其中，所述玻璃基板的端面处理装置具备：

熔化倒圆装置，对所述玻璃基板的端面进行熔化倒圆；以及

残余应力降低装置，对所述玻璃基板的端面附近部分进行加热而降低残余应力。

7.根据权利要求6所述的玻璃基板的端面处理装置，其中，

所述残余应力降低装置对所述玻璃基板的所述端面附近部分加热1皮秒～100秒。

8.根据权利要求6所述的玻璃基板的端面处理装置，其中，

所述残余应力降低装置沿着所述端面对所述玻璃基板的所述端面附近部分进行激光扫描。

9.根据权利要求6所述的玻璃基板的端面处理装置，其中，

所述残余应力降低装置向所述玻璃基板的所述端面附近部分上的多个地方分别照射激光。

10.根据权利要求9所述的玻璃基板的端面处理装置，其中，

所述残余应力降低装置同时或在短时间内重复地向所述多个地方照射多个激光。