CN112296542A - 基板加工方法及基板加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种基板加工方法及基板加工装置，在通过激光进行的划线的加工时，能够抑制产生碎裂、HAZ等热影响而得到具有高质量的分割端面的产品。在由透明的脆性材料构成的基板的加工方法中，包括沿着分割预定线(S3、S4)照射激光以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线的工序，在将所述激光照射到分割预定线(S3、S4)时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止激光照射。

Description

基板加工方法及基板加工装置
技术领域
本发明涉及由玻璃板等透明的脆性材料构成的基板的加工方法和加工装置。特别是本发明涉及向在周边具备异形部分的移动设备用液晶单元基板照射激光进行划线加工的基板的加工方法和加工装置。
背景技术
液晶单元的单位基板为将第一基板(也称为CF侧基板)和第二基板(也称为TFT侧基板)隔着封入液晶的密封材料贴合而形成，其中，所述第一基板为在透明的玻璃板图案化形成有滤色器，所述第二基板为在透明的玻璃板图案化形成有薄膜晶体管TFT(Thin FilmTransistor)。
从大尺寸的母基板分割为各个液晶单元的单位基板时，沿着格子状的分割预定线进行切出的加工。此时，一般采用使用刀轮或激光对基板的正反两面加工划线并断开的方法(参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2006-137641号公报
专利文献2：日本特开2015-13783号公报
发明内容
如后述的图4所示，在移动设备用的液晶单元基板等中，有时在位于基板周边的角部分具有圆角(圆弧部)2，并且在短边方向的侧边形成有被称为凹口3的开口凹部(在本发明中将该圆角、凹口称为异形部分)。
在这种异形部分的加工中，有时使用对从母基板切出的单位基板沿着异形部分的分割预定线照射激光进行划线的加工方法。即，沿着构成圆角、凹口的形状的分割预定线来扫描激光，以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线，在下一工序中利用断开棒或汽闸等进行断开，由此加工圆角、凹口。
一般来说，在使用激光对基板加工划线的情况下，以如下方式(在此将该方式称为“外切”)进行：激光在离开基板的外侧的位置处开始照射，保持该状态从基板端面进入到基板上的分割预定线上，并且直接在分割预定线上移动在其末端离开基板端面。
但是，在该“外切”的方式中，在位于分割预定线的始端侧和末端侧的基板端部产生被称为碎裂的小的缺口、被称为HAZ(Heat Affected Zone热影响区)的变色等的热影响，从而出现产品质量劣化而成品率变差的现象。
对此研究了原因。在将聚焦光束的激光(例如波长1064nm的IR激光)照射到玻璃基板的表面的情况下，如图9的(a)所示，在离开玻璃基板的端部边缘(周缘)的内部的位置，从基板表面入射的激光在基板内部收敛，由此对基板进行加工。
另一方面，在“外切”的方式中照射的激光在照射到基板端部上时，其一部分如图9的(b)的粗线所示，从基板端面入射，由于折射向而与基板的厚度方向正交的方向(从基板端面向基板内侧方向)前进并在基板的内部深处收敛。此外，激光的一部分如细线所示被基板端面反射并穿过基板背面。这种扩散到基板内部深处的折射光、基板端面上的反射光被认为是碎裂和HAZ等热影响的原因。
因此，本发明的目的在于提供基板加工方法和基板加工装置，在使用激光加工划线时，能够抑制产生碎裂、HAZ等热影响而得到高质量的产品。
为了达成上述目的，在本发明中采用如下技术手段。即，在本发明中，提供一种透明的脆性材料基板的加工方法，包括沿着分割预定线照射激光以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线的工序，在沿着分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止激光照射。
此外，本发明的一种基板加工方法为从大尺寸的母基板切出由透明的脆性材料构成且在周边具备异形部分的单元基板的基板加工方法，所述基板加工方法的特征在于由如下工序构成：划线/断开工序，在母基板加工格子状的划线，并且沿着所述划线分割母基板以切出各个单位基板；以及异形部加工工序，使用激光在所切出的单位基板加工异形部分，所述异形部加工工序包括沿着划分所述异形部分的分割预定线照射激光以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线的工序，在沿着分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止激光照射。
在此，也可以是，在从基板端部离开30～200μm的位置处进行所述激光的照射开始和所述激光的照射停止。
此外，从另一观点出发的发明的基板加工装置，从大尺寸的母基板切出在周边具备异形部分的单元基板，所述基板加工装置的特征在于具备：划线/断开单元，在母基板加工格子状的划线，并且沿着所述划线分割母基板以切出各个单位基板；以及异形部加工单元，对切出的单位基板沿着划分所述异形部分的分割预定线照射激光，以形成在基板内部变脆弱的改性层，还具备控制部，所述控制部以如下方式进行控制：在沿着所述分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止照射。
根据本发明，在沿着分割预定线照射激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在分割预定线末端附近的基板内侧位置处停止激光照射，因此消除了如下现象：如“外切”的方式那样，由于激光的一部分从基板端面入射并折射而沿着与基板厚度方向正交的方向渗透到内部深处、或从上表面入射的激光的一部分被基板端面反射而穿过基板背面，由此，能够抑制产生碎裂、HAZ等热影响而得到高品质的产品。
附图说明
图1是示出用于切出本发明的单元基板的母基板的俯视图和主视图。
图2是示出从母基板切出的长条状基板的俯视图。
图3是示出从长条状基板切出的单位基板的俯视图。
图4是示出在单位基板加工有圆角和凹口的单元基板的俯视图。
图5是本发明的基板加工装置的概略主视图。
图6是用于说明单元基板的圆角的加工的俯视图。
图7是用于说明单元基板的凹口的加工的俯视图。
图8是示出用于本发明的激光的另一个例子的说明图。
图9是用于说明激光照射引起的热影响的原因的图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明方法的详细情况进行说明。在此，说明从大尺寸的母基板M切出并加工矩形的移动设备用单元基板1的情况，该移动设备用单元基板1在图4所示的角部分具有圆角2且在短边方向的侧边具有以凹状开口的凹口3。从单元基板1的俯视观察的各部分的尺寸如下：长边为150mm，短边为70mm，圆角为7mmR，凹口的深度W1为5mm，凹口的宽度W2为40mm。
此外，如上所述，母基板M为将第一基板(CF侧基板)和第二基板(TFT侧基板)隔着封入液晶的密封材料贴合而形成，其中，所述第一基板在玻璃板图案化形成有滤色器，所述第二基板在玻璃板图案化形成有TFT。
图1～图3示出从母基板M切出成为单元基板源的单位基板M2的工序的一个例子。图1示出从母基板M切出八个单位基板M2的情况。
首先，如图1和图5所示，使用刀轮6在母基板M的上表面沿着X方向的分割预定线压接刀轮进行划线，由此刻出划线S1。接着，使基板翻转并在所述划线的对称位置处刻出相同的划线。在这种情况下，也可以在基板的上下配置刀轮，同时对基板的上下两面进行划线加工。划线以在基板的厚度方向上形成裂缝(槽)的程度的切口的方式而形成，并且在之后工序中按压断开棒以使基板挠曲，由此沿着划线分割，但是也可以使裂缝渗透到全部板厚而进行完全分割(完全切断)(在本发明中同时进行这种划线的加工和分割而切出单位基板的加工也包含于本发明所说的划线/断开工序)。如图2所示，从划线S1分割的母基板成为分别包括四个单位基板区域的长条状基板M1。
接着，在使长条状基板M1旋转90度之后，沿着分割预定线以与上述相同的方式使用刀轮在基板M1的上下两面刻出划线S2，并与上述同样沿着该划线S2进行分割，如图3所示，切出未加工角部分的圆角、凹口的矩形的单位基板M2。
接着，沿着划分单位基板M2的圆角2或凹口3的分割预定线S3、S4照射来自激光照射嘴7的激光，以加工在基板内部具有变脆弱的改性层的划线。通过使后述的基板载置用的工作台8和激光照射嘴7的划线头11同时在X-Y方向上移动，激光的移动轨迹能够描绘曲线等任意的轨迹。另外，激光优选使用波长1μm左右的皮秒IR激光，但是能够在波长1200nm以下的范围内选择。
在向圆角2和凹口3的各分割预定线S3、S4照射该激光时，在本发明中，从由基板端部稍许进入内侧的位置处开始照射，并在移动到分割预定线的末端附近位置时停止激光照射。即，激光照射嘴7从基板外部通过分割预定线S3、S4上而穿过相反侧的基板端部时，如图6、图7所示，在从基板端部进入了L1的P1的位置处开始激光照射，并且在分割预定线末端附近从基板端部离开L2的P2的位置处停止照射(在此，将该方式称为“内切”)。上述L1和L2从30～200μm的范围内选择，尤其优选为50～100μm。该激光的照射、停止的控制能够通过由后述的控制部预先编程来进行。
接着，通过使用断开棒、汽闸等从分割预定线分割除去端材来加工圆角、凹口。
图5示出用于实施本发明方法的基板加工装置A的概略构成。刀轮6以能够升降的方式安装于配置在成为作业台的工作台8的上方的划线头9，划线头9组装成能够通过头移动机构(未图示)而沿着设置于装置的机框的导向件10在水平的X方向上移动。此外，激光照射嘴7被支承于能够沿着上部的导向件10移动的划线头11。
此外，载置基板W的工作台8具备使其在X方向和与其正交的Y方向上移动的工作台移动机构12。该工作台移动机构12例如使用通过利用电动机使丝杠轴转动而沿着轨道移动的公知的机构。
进一步，基板加工装置A具备进行各划线头9、11、工作台8的移动和激光振荡器13等的控制的控制部14。控制部14是具有CPU等处理器、ROM、RAM等存储部以及各种接口的计算机系统。控制部14通过执行保存于存储部的程序，进行各种控制动作。
如上所述，使激光从基板端部进入L1的位置处开始照射，在分割预定线末端附近在从基板端部离开L2的位置处停止照射，由此在加工圆角2和凹口3时，能够抑制碎裂、HAZ等的热影响。另外，虽然残留于分割预定线的两端的激光的非照射部分L1、L2被强制性地扯断，但是该部分为30～200μm而非常短，并且被扯断而产生的毛刺极少，因此质量上没有问题。
另外，发明人等对TFT侧基板的厚度为150μm、CF侧基板的厚度为150μm的基板，使用波长1064nm、脉冲宽度15皮秒、脉冲能量80μJ、脉冲间隔1.5μm的皮秒IR激光以上述方式进行圆角和凹口的加工的结果是，在分割端面完全没有碎裂，也几乎没有发现HAZ。
在本发明中，上述激光能够使用图8所示的焦点分散的像差激光。该像差激光能够将从激光振荡器13振荡出的脉冲激光作为由光调制器15分割成的脉冲串序列的集合而出射并输送到由平凸透镜16a构成的像差生成部件16，通过从平凸透镜16a的凸面侧出射而成为像差激光。该像差激光能够形成使激光能量在各焦点部累积的狭窄且较长的高能量分布区域(激光成丝)F，能够在基板内部加工渗透了较长的脆弱的改性层。
以上，对本发明的代表性的实施例进行了说明，但是本发明不一定特定于上述实施方式。例如，在上述实施例中，将通过激光进行的“内切”的方式仅用于异形部分的加工，但是也能够代替刀轮而用于从母基板M切出单位基板M2时的直线状的划线的加工。此外，圆角2除了正圆的圆弧以外，也具有C状的情况，凹口3的形态除了凹状以外，有时以V形或U形等异形形成。此外，成为断开对象的基板不限于液晶显示面板，也可以是将两张玻璃板贴合而成的贴合基板或一张玻璃板。此外，在本发明中，在达成其目的不脱离权利要求书的范围内能够适当地进行修正、变更。
工业实用性
本发明适用于使用激光在单元基板的角部或周边加工圆角或凹部。
附图标记说明
A…加工装置；M…母基板；M2…单位基板；S1…划线；S2…划线；S3…圆角的分割预定线；S4…凹口的分割预定线；1…单元基板；2…圆角；3…凹口；4…第一基板；5…第二基板；6…刀轮；7…激光照射嘴；13…激光振荡器；14…控制部。

Claims (6)

1.一种基板加工方法，所述基板由透明的脆性材料构成，其特征在于，
所述加工方法包括沿着分割预定线照射激光以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线的工序，在沿着分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止激光照射。
2.一种基板加工方法，从大尺寸的母基板切出由透明的脆性材料构成且在周边具备异形部分的单元基板，其特征在于，所述基板加工方法由如下工序构成：
划线/断开工序，在母基板加工格子状的划线，并且沿着所述划线分割母基板以切出各个单位基板；以及
异形部加工工序，使用激光在所切出的单位基板的周边加工所述异形部分，
所述异形部加工工序包括沿着划分所述异形部分的分割预定线照射激光以形成在基板内部具有变脆弱的改性层的划线的工序，在沿着分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止激光照射。
3.根据权利要求1或2所述的基板加工方法，其特征在于，
所述异形部分包括形成于加工的基板的角部的圆角、形成于周边的一部分的凹口中的至少任意种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板加工方法，其特征在于，
所述激光是波长1200nm以下的皮秒IR激光。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的基板加工方法，其特征在于，
在从基板端部离开30～200μm的位置处进行所述激光的照射开始和所述激光的照射停止。
6.一种基板加工装置，所述基板由透明的脆性材料构成，其特征在于，所述基板加工装置具备：
激光照射部，沿基板的分割预定线照射激光，以在基板内部形成变脆弱的改性层；以及
控制部，以如下方式进行控制：在沿着所述分割预定线照射所述激光时，从基板端部附近的进入内侧的位置处开始照射，在进入分割预定线末端附近的基板内侧的位置处停止照射。
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