JP2000263277A - 非金属材料の加工方法及びその装置 - Google Patents
非金属材料の加工方法及びその装置Info
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- JP2000263277A JP2000263277A JP11070167A JP7016799A JP2000263277A JP 2000263277 A JP2000263277 A JP 2000263277A JP 11070167 A JP11070167 A JP 11070167A JP 7016799 A JP7016799 A JP 7016799A JP 2000263277 A JP2000263277 A JP 2000263277A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
- C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種ディスプレイ装置の品質劣化及びディス
プレイ部の欠陥発生の原因となるパーティクルの付着を
防止できる非金属材料の切断方法及びその装置を提供す
る。 【解決手段】 一方向に移動する非金属材料基板の表面
にＣＯ2 レーザビームを照射することにより、該基板に
溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加工を行う非金
属材料の加工方法及びその装置において、基板１表面に
アシストガスを吹き付けることなくＣＯ2 レーザビーム
３−２を照射し、該ビーム照射部の移動方向の前方側か
ら吸引管１２を通して基板１からの蒸発物を強制的に吸
引するようにする。
プレイ部の欠陥発生の原因となるパーティクルの付着を
防止できる非金属材料の切断方法及びその装置を提供す
る。 【解決手段】 一方向に移動する非金属材料基板の表面
にＣＯ2 レーザビームを照射することにより、該基板に
溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加工を行う非金
属材料の加工方法及びその装置において、基板１表面に
アシストガスを吹き付けることなくＣＯ2 レーザビーム
３−２を照射し、該ビーム照射部の移動方向の前方側か
ら吸引管１２を通して基板１からの蒸発物を強制的に吸
引するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＯ2 レーザを用
いた非金属材料の加工方法及びその装置に係り、特に非
金属材料にパーティクルが付着しないようにクリーンに
加工する非金属材料の加工方法及びその装置に関するも
のである。
いた非金属材料の加工方法及びその装置に係り、特に非
金属材料にパーティクルが付着しないようにクリーンに
加工する非金属材料の加工方法及びその装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ装置、プラズマディス
プレイ装置、エレクトロルミネッセンスディスプレイ装
置などの実用化に伴い、これらディスプレイ装置に用い
られるガラス基板などの非金属材料を、より低コスト、
高精度に、かつパーティクルやキズ、マイクロクラック
などを発生せずに切断できる切断方法が望まれるように
なってきた。
プレイ装置、エレクトロルミネッセンスディスプレイ装
置などの実用化に伴い、これらディスプレイ装置に用い
られるガラス基板などの非金属材料を、より低コスト、
高精度に、かつパーティクルやキズ、マイクロクラック
などを発生せずに切断できる切断方法が望まれるように
なってきた。
【０００３】このことから、その切断方法として、ＣＯ
2 レーザを用いてガラス基板上に溝を形成した後に機械
的応力を加えて分断する加工方法や、ＣＯ2 レーザを用
いてガラス基板を蒸発切断する加工方法が注目されるよ
うになってきた。
2 レーザを用いてガラス基板上に溝を形成した後に機械
的応力を加えて分断する加工方法や、ＣＯ2 レーザを用
いてガラス基板を蒸発切断する加工方法が注目されるよ
うになってきた。
【０００４】この非金属材料に溝を形成した後に機械的
応力を加えて分断する加工方法として、図５に従来のガ
ラス基板上に溝を形成する加工方法を示す。
応力を加えて分断する加工方法として、図５に従来のガ
ラス基板上に溝を形成する加工方法を示す。
【０００５】図５に示すように、この加工方法は、矢印
２方向に所望速度で移動するガラス基板１上に、ＣＯ2
レーザビーム（平行光）３−１を集光レンズ４で集光し
た後、矢印３−２のごとく照射して、ガラス基板１の表
面を溶解させ、ガラス基板１の一方端側から他方端側に
まで溝６−１を形成する方法である。
２方向に所望速度で移動するガラス基板１上に、ＣＯ2
レーザビーム（平行光）３−１を集光レンズ４で集光し
た後、矢印３−２のごとく照射して、ガラス基板１の表
面を溶解させ、ガラス基板１の一方端側から他方端側に
まで溝６−１を形成する方法である。
【０００６】このＣＯ2 レーザビーム３−２をガラス基
板１上に照射中は、集光レンズ４の表面上にガラス基板
１の蒸発物が付着しにくいように、矢印５−１、５−２
のごとく、ガラス基板１のＣＯ2 レーザビーム３−２照
射部にアシストガスが吹き付けられる。
板１上に照射中は、集光レンズ４の表面上にガラス基板
１の蒸発物が付着しにくいように、矢印５−１、５−２
のごとく、ガラス基板１のＣＯ2 レーザビーム３−２照
射部にアシストガスが吹き付けられる。
【０００７】また、非金属材料を蒸発切断する加工方法
として、図６に従来のガラス基板の蒸発切断する加工方
法を示す。
として、図６に従来のガラス基板の蒸発切断する加工方
法を示す。
【０００８】図６に示すように、この加工方法は、図５
に示した加工方法と違い、ガラス基板１の表面から裏面
に亘って順次ＣＯ2 レーザビーム３−２を照射し、蒸発
切断によりガラス基板を分断する方法である。
に示した加工方法と違い、ガラス基板１の表面から裏面
に亘って順次ＣＯ2 レーザビーム３−２を照射し、蒸発
切断によりガラス基板を分断する方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した加工方法は、溝６−１を形成したガラス基板１の
表面に、ＣＯ2 レーザビーム３−２の照射により蒸発し
たガラス微粒子７−１、７−２がわずかに付着してしま
う。尚、この蒸発物の付着膜７−１、７−２は肉眼では
よく分からないが、顕微鏡で見るとわずかに付着してい
ることが分かる。
示した加工方法は、溝６−１を形成したガラス基板１の
表面に、ＣＯ2 レーザビーム３−２の照射により蒸発し
たガラス微粒子７−１、７−２がわずかに付着してしま
う。尚、この蒸発物の付着膜７−１、７−２は肉眼では
よく分からないが、顕微鏡で見るとわずかに付着してい
ることが分かる。
【００１０】このガラス基板１の表面に付着したガラス
微粒子７−１、７−２は、先に述べたディスプレイ装置
を実現する上で光学的に悪影響を及ぼし、装置の品質不
良やディスプレイ部の欠陥などの原因となる。
微粒子７−１、７−２は、先に述べたディスプレイ装置
を実現する上で光学的に悪影響を及ぼし、装置の品質不
良やディスプレイ部の欠陥などの原因となる。
【００１１】また、図６に示した加工方法は、蒸発切断
により形成されたスリット６−２の付近に、わずかの蒸
発したガラス微粒子７−１、７−２が付着したり、変質
層、熱歪層が生じてしまう。
により形成されたスリット６−２の付近に、わずかの蒸
発したガラス微粒子７−１、７−２が付着したり、変質
層、熱歪層が生じてしまう。
【００１２】すなわち、従来のＣＯ2 レーザを用いてガ
ラス基板上に溝を形成する加工方法、スリットを形成し
てガラス基板を分断する加工方法には次のような問題点
がある。
ラス基板上に溝を形成する加工方法、スリットを形成し
てガラス基板を分断する加工方法には次のような問題点
がある。
【００１３】（１）ガラス基板の溝部やスリット部付近
に蒸発したガラス微粒子が付着する。この付着物は前述
した各種ディスプレイ装置の品質を劣化させたり、ディ
スプレイ部に欠陥を生じさせたりする。
に蒸発したガラス微粒子が付着する。この付着物は前述
した各種ディスプレイ装置の品質を劣化させたり、ディ
スプレイ部に欠陥を生じさせたりする。
【００１４】（２）付着物（ガラス微粒子）は洗浄して
も十分に除去されない。
も十分に除去されない。
【００１５】（３）付着物（ガラス微粒子）は、ガラス
基板において光散乱中心になったり、光の透過率を悪化
させ、ディスプレイ装置の性能を劣化させる。
基板において光散乱中心になったり、光の透過率を悪化
させ、ディスプレイ装置の性能を劣化させる。
【００１６】（４）特に、液晶ディスプレイ装置を製作
する際に、ガラス基板加工を前工程で行うと、パーティ
クル除去が難しくなり、後工程での歩留り低下をもたら
す。また、後工程でガラス基板加工を行ってもディスプ
レイ部の欠陥となってしまい、ディスプレイ装置の品質
を低下させてしまう。
する際に、ガラス基板加工を前工程で行うと、パーティ
クル除去が難しくなり、後工程での歩留り低下をもたら
す。また、後工程でガラス基板加工を行ってもディスプ
レイ部の欠陥となってしまい、ディスプレイ装置の品質
を低下させてしまう。
【００１７】そこで、本発明の目的は、従来技術の問題
点を解決し、各種ディスプレイ装置の品質劣化及びディ
スプレイ部の欠陥発生の原因となるパーティクルの付着
を防止できる非金属材料の切断方法及びその装置を提供
することにある。
点を解決し、各種ディスプレイ装置の品質劣化及びディ
スプレイ部の欠陥発生の原因となるパーティクルの付着
を防止できる非金属材料の切断方法及びその装置を提供
することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、一方向に移動する非金属材料基板
の表面にＣＯ2 レーザビームを照射することにより、該
基板に溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加工を行
う非金属材料の加工方法において、基板表面にアシスト
ガスを吹き付けることなくＣＯ2 レーザビームを照射
し、該ビーム照射部の移動方向の前方側から吸引管を通
して基板からの蒸発物を強制的に吸引する方法である。
に請求項１の発明は、一方向に移動する非金属材料基板
の表面にＣＯ2 レーザビームを照射することにより、該
基板に溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加工を行
う非金属材料の加工方法において、基板表面にアシスト
ガスを吹き付けることなくＣＯ2 レーザビームを照射
し、該ビーム照射部の移動方向の前方側から吸引管を通
して基板からの蒸発物を強制的に吸引する方法である。
【００１９】請求項２の発明は、上記ＣＯ2 レーザビー
ムを、集光レンズを通して基板表面に照射すると共に、
その照射する際に、集光レンズと基板との間にＺｎＳｅ
又はＧｅでなる板を設ける方法である。
ムを、集光レンズを通して基板表面に照射すると共に、
その照射する際に、集光レンズと基板との間にＺｎＳｅ
又はＧｅでなる板を設ける方法である。
【００２０】請求項３の発明は、上記ＣＯ2 レーザビー
ムは吸引管の一部分を透過して基板表面に照射され、該
吸引管のビームの通過する部分はＺｎＳｅ又はＧｅの材
料で構成されている方法である。
ムは吸引管の一部分を透過して基板表面に照射され、該
吸引管のビームの通過する部分はＺｎＳｅ又はＧｅの材
料で構成されている方法である。
【００２１】請求項４の発明は、上記溝や穴の形成加工
あるいは基板の切断加工は加工用ボックス内で行われ、
該ボックス内は排気装置で排気されるようにした方法で
ある。
あるいは基板の切断加工は加工用ボックス内で行われ、
該ボックス内は排気装置で排気されるようにした方法で
ある。
【００２２】請求項５の発明は、所望速度で一方向に移
動する非金属材料基板の表面にＣＯ2 レーザビームを照
射することにより、該基板に溝や穴の形成加工あるいは
該基板の切断加工を行う非金属材料の加工装置におい
て、基板表面にアシストガスを供給することなく集光し
たＣＯ2 レーザビームのみを照射するレーザ照射手段
と、該基板を少なくとも一方向に所望速度で移動させる
移動ステージと、該ビーム照射部の移動方向の前方側か
ら基板の蒸発物を強制的に吸引する吸引手段とを備えた
ものである。
動する非金属材料基板の表面にＣＯ2 レーザビームを照
射することにより、該基板に溝や穴の形成加工あるいは
該基板の切断加工を行う非金属材料の加工装置におい
て、基板表面にアシストガスを供給することなく集光し
たＣＯ2 レーザビームのみを照射するレーザ照射手段
と、該基板を少なくとも一方向に所望速度で移動させる
移動ステージと、該ビーム照射部の移動方向の前方側か
ら基板の蒸発物を強制的に吸引する吸引手段とを備えた
ものである。
【００２３】請求項６の発明は、上記レーザ照射手段
は、略平行ビームを出射するＣＯ2 レーザ発振器と、該
平行ビームを基板上に案内する機構と、該平行ビームを
集光する集光レンズとからなり、その集光レンズと基板
表面との間にＺｎＳｅ又はＧｅでなる板が設けられてい
るものである。
は、略平行ビームを出射するＣＯ2 レーザ発振器と、該
平行ビームを基板上に案内する機構と、該平行ビームを
集光する集光レンズとからなり、その集光レンズと基板
表面との間にＺｎＳｅ又はＧｅでなる板が設けられてい
るものである。
【００２４】請求項７の発明は、上記レーザ照射手段
は、ＣＯ2 レーザビームが吸引管の一部分を透過して基
板表面に照射されるように構成され、該吸引管のビーム
の通過する部分はＺｎＳｅ又はＧｅの材料で構成されて
いるものである。
は、ＣＯ2 レーザビームが吸引管の一部分を透過して基
板表面に照射されるように構成され、該吸引管のビーム
の通過する部分はＺｎＳｅ又はＧｅの材料で構成されて
いるものである。
【００２５】請求項８の発明は、少なくとも上記基板は
加工用ボックス内に配置され、該ボックスは排気装置に
つながれているものである。
加工用ボックス内に配置され、該ボックスは排気装置に
つながれているものである。
【００２６】すなわち、本発明の基本的な考え方は、従
来、ＣＯ2 レーザビームの伝搬方向に沿ってアシストガ
スを流すのが常套手段であったが、本発明は上記アシス
トガスを流さないで、光エネルギーだけで基板を加工す
る方法及び装置を構成することにある。
来、ＣＯ2 レーザビームの伝搬方向に沿ってアシストガ
スを流すのが常套手段であったが、本発明は上記アシス
トガスを流さないで、光エネルギーだけで基板を加工す
る方法及び装置を構成することにある。
【００２７】また、アシストガスを流さない代わりに、
ＣＯ2 レーザビームの照射部の前方側、すなわち、これ
から加工される側の基板の上部側に吸引管を取り付けて
基板表面を強制的に吸引排気すると共に、その加工工程
を加工ボックス内で行うようにしたものである。
ＣＯ2 レーザビームの照射部の前方側、すなわち、これ
から加工される側の基板の上部側に吸引管を取り付けて
基板表面を強制的に吸引排気すると共に、その加工工程
を加工ボックス内で行うようにしたものである。
【００２８】また、集光レンズの保護のために、集光レ
ンズと基板表面との間にＺｎＳｅかＧｅの板を挿入した
構成である。
ンズと基板表面との間にＺｎＳｅかＧｅの板を挿入した
構成である。
【００２９】従来、アシストガスを吹き付けて加工する
ことが、クリーンなプロセスで、かつクリーンな加工面
が得られる方法であると思われていたが、この加工方法
は、溝加工や穴あけ加工では、逆にガラス微粒子が付着
したり、上記ガスによる変質層や熱歪層ができ易いとい
う問題点を本発明者らは見出だした。さらに、単に光エ
ネルギー照射だけの加工の方が良質な加工面が得られる
ことを見出だした結果、上記のような発明に至ったもの
である。
ことが、クリーンなプロセスで、かつクリーンな加工面
が得られる方法であると思われていたが、この加工方法
は、溝加工や穴あけ加工では、逆にガラス微粒子が付着
したり、上記ガスによる変質層や熱歪層ができ易いとい
う問題点を本発明者らは見出だした。さらに、単に光エ
ネルギー照射だけの加工の方が良質な加工面が得られる
ことを見出だした結果、上記のような発明に至ったもの
である。
【００３０】上記構成によれば、ＣＯ2 レーザビームの
照射により蒸発したガラス微粒子が強制的に吸引排気さ
れるので、集光レンズ及び非金属材料基板の表面にその
蒸発物であるガラス微粒子が付着せず、また変質層や熱
歪層が生しない。これにより、ディスプレイ装置を実現
する上で、品質不良やディスプレイ部の欠陥などが生じ
ない。
照射により蒸発したガラス微粒子が強制的に吸引排気さ
れるので、集光レンズ及び非金属材料基板の表面にその
蒸発物であるガラス微粒子が付着せず、また変質層や熱
歪層が生しない。これにより、ディスプレイ装置を実現
する上で、品質不良やディスプレイ部の欠陥などが生じ
ない。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００３２】図１に本発明にかかる非金属材料の加工装
置の概略図を示す。
置の概略図を示す。
【００３３】図１に示すように、非金属材料の加工装置
は、非金属材料からなる加工用基板１の表面にアシスト
ガスを供給することなく集光したＣＯ2 レーザビーム３
−２のみを照射するレーザ照射手段２０と、その加工用
基板１を少なくとも一方向に所望速度で移動させる移動
ステージ１１と、ＣＯ2 レーザビーム照射部の移動方向
の前方側から加工用基板１の蒸発物を強制的に吸引する
吸引手段３０とから主に構成されている。
は、非金属材料からなる加工用基板１の表面にアシスト
ガスを供給することなく集光したＣＯ2 レーザビーム３
−２のみを照射するレーザ照射手段２０と、その加工用
基板１を少なくとも一方向に所望速度で移動させる移動
ステージ１１と、ＣＯ2 レーザビーム照射部の移動方向
の前方側から加工用基板１の蒸発物を強制的に吸引する
吸引手段３０とから主に構成されている。
【００３４】レーザ照射手段２０は、非金属材料である
加工用基板１に略平行ビーム３−１を出射するＣＯ2 レ
ーザ発振器８と、その平行ビーム３−２を加工用基板１
上に案内する機構と、平行ビーム３−１を集光する集光
レンズ４とから構成されている。
加工用基板１に略平行ビーム３−１を出射するＣＯ2 レ
ーザ発振器８と、その平行ビーム３−２を加工用基板１
上に案内する機構と、平行ビーム３−１を集光する集光
レンズ４とから構成されている。
【００３５】ビームを加工用基板１上に案内する機構
は、ＣＯ2 レーザ発振器８からの略平行ビーム３−１を
全反射する２枚の全反射ミラー１０−１，１０−２と、
全反射ミラー１０−１，１０−２や集光レンズ４に不純
物の付着がないように設けられ、ＣＯ2 レーザビーム３
−１の伝搬通路を覆う筒体状のフード９とから構成され
ており、ＣＯ2 レーザ発振器８の出射端がそのフード９
の一方の開口端に臨んで設けられており、さらに他方の
開口端には上述した集光レンズ４が設けられている。
は、ＣＯ2 レーザ発振器８からの略平行ビーム３−１を
全反射する２枚の全反射ミラー１０−１，１０−２と、
全反射ミラー１０−１，１０−２や集光レンズ４に不純
物の付着がないように設けられ、ＣＯ2 レーザビーム３
−１の伝搬通路を覆う筒体状のフード９とから構成され
ており、ＣＯ2 レーザ発振器８の出射端がそのフード９
の一方の開口端に臨んで設けられており、さらに他方の
開口端には上述した集光レンズ４が設けられている。
【００３６】吸引手段３０は、ビーム照射部の移動方向
の前方側から加工用基板１の蒸発物を強制的に吸引する
パーティクル吸引管１２と、そのパーティクル吸引管１
２内を強制排気する強制排気装置１５と、これらパーテ
ィクル吸引管１２、強制排気装置１５、及び移動ステー
ジ１１とを収容する加工ボックス１６とから構成されて
いる。
の前方側から加工用基板１の蒸発物を強制的に吸引する
パーティクル吸引管１２と、そのパーティクル吸引管１
２内を強制排気する強制排気装置１５と、これらパーテ
ィクル吸引管１２、強制排気装置１５、及び移動ステー
ジ１１とを収容する加工ボックス１６とから構成されて
いる。
【００３７】パーティクル吸引管１２は、吸引口１２ａ
がレーザ照射部に臨んで設けられていると共に加工ボッ
クス１６内に設けられた支持部１３により支持されてい
る。また、排気口１２ｂは加工ボックス１６の側壁に形
成された穴を通して上述した強制排気装置１５と接続さ
れている。この吸引口１２ａが取り付けられる位置は、
加工される側の基板の上部側（ビーム照射部の移動方向
の後方側）から吸引すると、加工面がまだ十分に温度が
下がっていないために蒸発物が付着しやすい状態のため
に好ましくないことが実験的に明らかになったこと、ま
た、加工面に変質層や熱歪層ができやすいことから、上
述したようにビーム照射部の移動方向の前方側から吸引
できる位置に設けられている。
がレーザ照射部に臨んで設けられていると共に加工ボッ
クス１６内に設けられた支持部１３により支持されてい
る。また、排気口１２ｂは加工ボックス１６の側壁に形
成された穴を通して上述した強制排気装置１５と接続さ
れている。この吸引口１２ａが取り付けられる位置は、
加工される側の基板の上部側（ビーム照射部の移動方向
の後方側）から吸引すると、加工面がまだ十分に温度が
下がっていないために蒸発物が付着しやすい状態のため
に好ましくないことが実験的に明らかになったこと、ま
た、加工面に変質層や熱歪層ができやすいことから、上
述したようにビーム照射部の移動方向の前方側から吸引
できる位置に設けられている。
【００３８】移動ステージ１１は、ｘｙθｚ方向に移動
及び傾斜自在に設けられていると共に、加工用基板１を
固定（真空吸着、あるいは両面接着テープを用いた接着
固定）する固定手段（図示せず）と、ｘ方向、ｙ方向、
θ方向、及びｚ方向に移動させるための駆動手段１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとを備えている。
及び傾斜自在に設けられていると共に、加工用基板１を
固定（真空吸着、あるいは両面接着テープを用いた接着
固定）する固定手段（図示せず）と、ｘ方向、ｙ方向、
θ方向、及びｚ方向に移動させるための駆動手段１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとを備えている。
【００３９】本発明の加工装置にあっては、従来、クリ
ーンな雰囲気で加工するためと、集光レンズ４表面への
不純物の付着防止のためと、加工面の冷却のためなどに
より必須であったアシストガスを吹き付ける装置を有し
ていない。
ーンな雰囲気で加工するためと、集光レンズ４表面への
不純物の付着防止のためと、加工面の冷却のためなどに
より必須であったアシストガスを吹き付ける装置を有し
ていない。
【００４０】これは、石英ガラスや多成分ガラスの基板
に対して上記のようにアシストガスを吹き付けて溝や穴
形成あるいは切断加工を行うと、蒸発したガラスの微粒
子が加工した面や、その周囲にごく微量付着し、部分的
に失透した面となったり、さらに、アシストガスによる
急冷によって加工面に歪みが残留したり、変質層ができ
たりすることがあるためである。
に対して上記のようにアシストガスを吹き付けて溝や穴
形成あるいは切断加工を行うと、蒸発したガラスの微粒
子が加工した面や、その周囲にごく微量付着し、部分的
に失透した面となったり、さらに、アシストガスによる
急冷によって加工面に歪みが残留したり、変質層ができ
たりすることがあるためである。
【００４１】これらのことから、本発明ではアシストガ
スの吹き付けはなくし、ＣＯ2 レーザビーム３−２の照
射部の前方側、すなわち、これから加工される側の基板
１の上部側からパーティクル吸引管１２を通して基板１
からの蒸発物が加工面に付着しないように強制的に吸引
するようにし、さらに、それらの加工を加工ボックス１
６内で行い、外気からの不純物の混入を阻止して行うよ
うに構成されている。
スの吹き付けはなくし、ＣＯ2 レーザビーム３−２の照
射部の前方側、すなわち、これから加工される側の基板
１の上部側からパーティクル吸引管１２を通して基板１
からの蒸発物が加工面に付着しないように強制的に吸引
するようにし、さらに、それらの加工を加工ボックス１
６内で行い、外気からの不純物の混入を阻止して行うよ
うに構成されている。
【００４２】尚、加工用基板１としては、石英系ガラ
ス、多成分系ガラス、セラミックス、絶縁膜Ｓｉ、サフ
ァイア、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ5 などを用いること
ができる。
ス、多成分系ガラス、セラミックス、絶縁膜Ｓｉ、サフ
ァイア、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ5 などを用いること
ができる。
【００４３】次に、作用を説明する。
【００４４】加工用基板１は、ＸＹθＺ移動ステージ１
１上に固定され、その移動ステージ１１の駆動部（図示
せず）によって矢印２方向に所望速度で移動される。
１上に固定され、その移動ステージ１１の駆動部（図示
せず）によって矢印２方向に所望速度で移動される。
【００４５】そして、ＣＯ2 レーザ発振器８から出射さ
れた略平行ビーム３−１は、全反射ミラー１０−２で垂
直に全反射されて集光レンズ４に導かれ、矢印３−２の
ごとく加工用基板１の表面に照射される。
れた略平行ビーム３−１は、全反射ミラー１０−２で垂
直に全反射されて集光レンズ４に導かれ、矢印３−２の
ごとく加工用基板１の表面に照射される。
【００４６】これにより、加工用基板１表面に溝や穴が
形成されるか、あるいは加工用基板１が２つに切断加工
される。
形成されるか、あるいは加工用基板１が２つに切断加工
される。
【００４７】その際、基板１から蒸発物が飛散する。こ
の飛散するガラス微粒子からなるパーティクルは、パー
ティクル吸引管１２の吸引口１２ａより吸引されて加工
ボックス１６の外に設けられた強制排気装置１５内に排
気される。このため、集光レンズ４や基板１表面、及び
その他の装置への蒸発物の付着が軽減される。また、基
板１からの蒸発物を、これから加工される側の基板の上
部側から吸引することにより、加工面への蒸発物の付着
を効果的に阻止することができる。
の飛散するガラス微粒子からなるパーティクルは、パー
ティクル吸引管１２の吸引口１２ａより吸引されて加工
ボックス１６の外に設けられた強制排気装置１５内に排
気される。このため、集光レンズ４や基板１表面、及び
その他の装置への蒸発物の付着が軽減される。また、基
板１からの蒸発物を、これから加工される側の基板の上
部側から吸引することにより、加工面への蒸発物の付着
を効果的に阻止することができる。
【００４８】さらに、加工を加工ボックス１６内で行う
ことにより、大気中の不純物が加工した面のまだ温度が
高い部分に付着し反応してしまい取れない状態になると
いう従来の問題を解決できる。
ことにより、大気中の不純物が加工した面のまだ温度が
高い部分に付着し反応してしまい取れない状態になると
いう従来の問題を解決できる。
【００４９】以上説明したように、本発明によれば、加
工面に蒸発したガラス微粒子が付着することなく、また
歪や変質層ができることなく、透明な加工面を形成する
ことができる。
工面に蒸発したガラス微粒子が付着することなく、また
歪や変質層ができることなく、透明な加工面を形成する
ことができる。
【００５０】また、加工用基板１を加工ボックス１６で
覆い、クリーンな雰囲気で加工を行うことにより、パー
ティクルの付着しない加工ができるので、液晶ディスプ
レイ装置の性能に悪影響を及ぼすことのないガラス基板
を製造することができる。
覆い、クリーンな雰囲気で加工を行うことにより、パー
ティクルの付着しない加工ができるので、液晶ディスプ
レイ装置の性能に悪影響を及ぼすことのないガラス基板
を製造することができる。
【００５１】さらに、本発明は、アシストガスを吹き付
けないで光エネルギを加えるだけで加工する方法である
ので、組成変形や変質層を生ずることがない。また失透
することがないので、加工前と同程度の光学特性を保つ
ことができる。
けないで光エネルギを加えるだけで加工する方法である
ので、組成変形や変質層を生ずることがない。また失透
することがないので、加工前と同程度の光学特性を保つ
ことができる。
【００５２】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。
明する。
【００５３】図２に本発明のＣＯ2 レーザ加工装置の第
２の実施の形態を示す。
２の実施の形態を示す。
【００５４】図２に示すように、このＣＯ2 レーザ加工
装置は、集光レンズ４への不純物の付着をより一層防止
するために、図１に示した装置の集光レンズ４の下方部
に、ＺｎＳｅ（あるいはＧｅ）の円板１８を設けると共
に、フード９のレンズ側開口端を延出した延出部９ａを
形成し、この延出部９ａで円板１８を支持するようにな
っている。
装置は、集光レンズ４への不純物の付着をより一層防止
するために、図１に示した装置の集光レンズ４の下方部
に、ＺｎＳｅ（あるいはＧｅ）の円板１８を設けると共
に、フード９のレンズ側開口端を延出した延出部９ａを
形成し、この延出部９ａで円板１８を支持するようにな
っている。
【００５５】このように構成することにより、特にガラ
ス基板１を蒸発切断するに際して、多量の蒸発物が発生
が、ＣＯ2 レーザビーム３−２の伝搬特性を左右する集
光レンズ４を有効に保護することができる。
ス基板１を蒸発切断するに際して、多量の蒸発物が発生
が、ＣＯ2 レーザビーム３−２の伝搬特性を左右する集
光レンズ４を有効に保護することができる。
【００５６】また、図３に本発明のＣＯ2 レーザ加工装
置の第３の実施の形態を示す。
置の第３の実施の形態を示す。
【００５７】図３に示すように、このＣＯ2 レーザ加工
装置は、パーティクル吸引管１２を、レーザ照射部に臨
んで形成されたＺｎＳｅ（あるいはＧｅ）からなるレー
ザ透過吸引部１９と、そのレーザ透過吸引部１９に取り
込んだパーティクルを強制排気装置１５に移送する吸引
管部２１とで構成し、ＣＯ2 レーザビーム３−２の加工
用基板１への照射面をそのレーザ透過吸引部１９で覆っ
たものである。
装置は、パーティクル吸引管１２を、レーザ照射部に臨
んで形成されたＺｎＳｅ（あるいはＧｅ）からなるレー
ザ透過吸引部１９と、そのレーザ透過吸引部１９に取り
込んだパーティクルを強制排気装置１５に移送する吸引
管部２１とで構成し、ＣＯ2 レーザビーム３−２の加工
用基板１への照射面をそのレーザ透過吸引部１９で覆っ
たものである。
【００５８】このように構成することにより、蒸発物を
強制排気装置１５でほぼ完全に吸引することができる。
また、レーザ透過吸引部１９はＺｎＳｅ（あるいはＧ
ｅ）で形成されているので、ＣＯ2 レーザビーム３−２
をほぼ１００％透過させることができる。
強制排気装置１５でほぼ完全に吸引することができる。
また、レーザ透過吸引部１９はＺｎＳｅ（あるいはＧ
ｅ）で形成されているので、ＣＯ2 レーザビーム３−２
をほぼ１００％透過させることができる。
【００５９】また、図４に本発明のＣＯ2 レーザ加工装
置の第４の実施の形態を示す。
置の第４の実施の形態を示す。
【００６０】図４に示すように、このＣＯ2 レーザ加工
装置は、図３に示したＣＯ2 レーザ加工装置と同様に、
パーティクル吸引管１２を、ＣＯ2 レーザビーム３−２
の基板１への照射面を覆うように形成された吸引箱部２
２と、その吸引箱部２２に取り込んだパーティクルを強
制排気装置１５に移送する吸引管部２１とで構成したも
のであり、その吸引箱部２２は、上部にＣＯ2 レーザビ
ーム３−２をほぼ１００％透過させるＺｎＳｅ（あるい
はＧｅ）の円板２３の蓋が設けられている。
装置は、図３に示したＣＯ2 レーザ加工装置と同様に、
パーティクル吸引管１２を、ＣＯ2 レーザビーム３−２
の基板１への照射面を覆うように形成された吸引箱部２
２と、その吸引箱部２２に取り込んだパーティクルを強
制排気装置１５に移送する吸引管部２１とで構成したも
のであり、その吸引箱部２２は、上部にＣＯ2 レーザビ
ーム３−２をほぼ１００％透過させるＺｎＳｅ（あるい
はＧｅ）の円板２３の蓋が設けられている。
【００６１】このように構成することにより、ＺｎＳｅ
円板２３のみを取り替えるだけで簡単に再現性の良い加
工を行うことができる。
円板２３のみを取り替えるだけで簡単に再現性の良い加
工を行うことができる。
【００６２】尚、本発明の加工方法は、ＣＯ2 レーザを
用いた非金属材料基板の切断加工として、レーザエネル
ギーを利用して上記材料の蒸発による切断加工以外に、
レーザ照射による上記基板への熱応力を利用した亀裂を
発生させ、その亀裂をレーザ軌跡に沿って進展させて分
断するいわゆる割断加工にも適用することができる。こ
の割断加工において、レーザ照射された基板表面にアシ
ストガスを吹き付けないことは、照射面を常にドライで
クリーンな状態に保ち、かつ、基板表面からの加熱に伴
う蒸発物を排除でき、さらにレーザ照射面の温度分布を
乱すことがないので、対称性の良い高寸法精度の分断加
工を行うことができるという利点がある。
用いた非金属材料基板の切断加工として、レーザエネル
ギーを利用して上記材料の蒸発による切断加工以外に、
レーザ照射による上記基板への熱応力を利用した亀裂を
発生させ、その亀裂をレーザ軌跡に沿って進展させて分
断するいわゆる割断加工にも適用することができる。こ
の割断加工において、レーザ照射された基板表面にアシ
ストガスを吹き付けないことは、照射面を常にドライで
クリーンな状態に保ち、かつ、基板表面からの加熱に伴
う蒸発物を排除でき、さらにレーザ照射面の温度分布を
乱すことがないので、対称性の良い高寸法精度の分断加
工を行うことができるという利点がある。
【００６３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すような従来にない優れた効果を発揮する。
すような従来にない優れた効果を発揮する。
【００６４】（１）蒸発したガラス微粒子が加工面に付
着することなく、また歪や変質層ができることなく、透
明な加工面を形成することができる。
着することなく、また歪や変質層ができることなく、透
明な加工面を形成することができる。
【００６５】（２）少なくとも加工用基板を加工ボック
スで覆い、クリーンな雰囲気で加工を行うことにより、
液晶ディスプレイ用ガラス基板の加工に最も適したパー
ティクルの付着しない加工ができる。特に、ガラス基板
に溝を形成した後、応力を加えて分断する方法におい
て、従来の加工方法では溝内や溝周辺にガラス微粒子が
付着したり、変質層や歪が発生し、これらが液晶ディス
プレイ装置の性能に悪影響を及ぼしていたが、本発明は
これらの問題点を解決することができる。
スで覆い、クリーンな雰囲気で加工を行うことにより、
液晶ディスプレイ用ガラス基板の加工に最も適したパー
ティクルの付着しない加工ができる。特に、ガラス基板
に溝を形成した後、応力を加えて分断する方法におい
て、従来の加工方法では溝内や溝周辺にガラス微粒子が
付着したり、変質層や歪が発生し、これらが液晶ディス
プレイ装置の性能に悪影響を及ぼしていたが、本発明は
これらの問題点を解決することができる。
【００６６】（３）アシストガスを吹き付けないで、光
エネルギを加えるだけで加工する方法であるので、組成
変形や変質層を生ずることがない。また失透することが
ないので、加工前と同程度の光学特性を保つことができ
る。
エネルギを加えるだけで加工する方法であるので、組成
変形や変質層を生ずることがない。また失透することが
ないので、加工前と同程度の光学特性を保つことができ
る。
【００６７】（４）集光レンズへの不純物の付着を阻止
することができる。
することができる。
【図１】本発明の一実施の形態を示すＣＯ2 レーザ加工
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すＣＯ2 レーザ
加工装置の概略図である。
加工装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示すＣＯ2 レーザ
加工装置の概略図である。
加工装置の概略図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示すＣＯ2 レーザ
加工装置の概略図である。
加工装置の概略図である。
【図５】従来のＣＯ2 レーザビームを用いた非金属材料
基板の加工装置の概略図である。
基板の加工装置の概略図である。
【図６】従来のＣＯ2 レーザビームを用いた非金属材料
基板の加工装置の概略図である。
基板の加工装置の概略図である。
【符号の説明】 １ 加工用基板（ガラス基板） ４ 集光レンズ ８ ＣＯ2 レーザ発振器 １１ 移動ステージ １２ パーティクル吸引管 １５ 強制排気装置 １６ 加工ボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/12 Ｂ２３Ｋ 26/12 Ｃ０３Ｂ 33/023 Ｃ０３Ｂ 33/023 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ Ｆターム(参考） 4E068 AA00 CE04 CG02 CG05 CJ00 DA09 DB00 DB12 DB13 4G015 FA07 FA09 FB02 FC04 FC10 FC14 5F072 AA05 KK05 KK30 RR01 YY06
Claims (8)
- 【請求項１】 一方向に移動する非金属材料基板の表面
にＣＯ2 レーザビームを照射することにより、該基板に
溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加工を行う非金
属材料の加工方法において、基板表面にアシストガスを
吹き付けることなくＣＯ2 レーザビームを照射し、該ビ
ーム照射部の移動方向の前方側から吸引管を通して基板
からの蒸発物を強制的に吸引するようにしたことを特徴
とする非金属材料の加工方法。 - 【請求項２】 ＣＯ2 レーザビームを、集光レンズを通
して基板表面に照射すると共に、その照射する際に、集
光レンズと基板との間にＺｎＳｅ又はＧｅでなる板を設
けた請求項１記載の非金属材料の加工方法。 - 【請求項３】 ＣＯ2 レーザビームは吸引管の一部分を
透過して基板表面に照射され、該吸引管のビームの通過
する部分はＺｎＳｅ又はＧｅの材料で構成されている請
求項１及び請求項２記載の非金属材料の加工方法。 - 【請求項４】 溝や穴の形成加工あるいは基板の切断加
工は加工用ボックス内で行われ、該ボックス内は排気装
置で排気されるようにした請求項１から請求項３に記載
の非金属材料の加工方法。 - 【請求項５】 所望速度で一方向に移動する非金属材料
基板の表面にＣＯ2レーザビームを照射することによ
り、該基板に溝や穴の形成加工あるいは該基板の切断加
工を行う非金属材料の加工装置において、基板表面にア
シストガスを供給することなく集光したＣＯ2 レーザビ
ームのみを照射するレーザ照射手段と、該基板を少なく
とも一方向に所望速度で移動させる移動ステージと、該
ビーム照射部の移動方向の前方側から基板の蒸発物を強
制的に吸引する吸引手段とを備えたことを特徴とする非
金属材料の加工装置。 - 【請求項６】 レーザ照射手段は、略平行ビームを出射
するＣＯ2 レーザ発振器と、該平行ビームを基板上に案
内する機構と、該平行ビームを集光する集光レンズとか
らなり、その集光レンズと基板表面との間にＺｎＳｅ又
はＧｅでなる板が設けられている請求項５記載の非金属
材料の加工装置。 - 【請求項７】 レーザ照射手段は、ＣＯ2 レーザビーム
が吸引管の一部分を透過して基板表面に照射されるよう
に構成され、該吸引管のビームの通過する部分はＺｎＳ
ｅ又はＧｅの材料で構成されている請求項５及び請求項
６に記載の非金属材料の加工装置。 - 【請求項８】 少なくとも基板は加工用ボックス内に配
置され、該ボックスは排気装置につながれている請求項
５から請求項７に記載のＣＯ2 レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070167A JP2000263277A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 非金属材料の加工方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11070167A JP2000263277A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 非金属材料の加工方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263277A true JP2000263277A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13423730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11070167A Pending JP2000263277A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 非金属材料の加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000263277A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007181854A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Sekisui Chem Co Ltd | 基材外周処理装置 |
| CN102350589A (zh) * | 2011-07-06 | 2012-02-15 | 清华大学 | 具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备 |
| KR101351332B1 (ko) * | 2012-03-23 | 2014-01-16 | 주식회사 엘티에스 | 레이저를 이용한 유리기판 절단장치 |
| WO2014075995A2 (de) * | 2012-11-14 | 2014-05-22 | Schott Ag | Trennen von transparenten werstücken |
| KR101607226B1 (ko) * | 2014-04-14 | 2016-03-29 | 주식회사 레이저앱스 | 레이저 절단 및 가공장치와 그 방법 |
| JPWO2014002685A1 (ja) * | 2012-06-28 | 2016-05-30 | 旭硝子株式会社 | ガラス基板の切断方法及びガラス基板の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP11070167A patent/JP2000263277A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007181854A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Sekisui Chem Co Ltd | 基材外周処理装置 |
| CN102350589A (zh) * | 2011-07-06 | 2012-02-15 | 清华大学 | 具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备 |
| KR101351332B1 (ko) * | 2012-03-23 | 2014-01-16 | 주식회사 엘티에스 | 레이저를 이용한 유리기판 절단장치 |
| JPWO2014002685A1 (ja) * | 2012-06-28 | 2016-05-30 | 旭硝子株式会社 | ガラス基板の切断方法及びガラス基板の製造方法 |
| WO2014075995A2 (de) * | 2012-11-14 | 2014-05-22 | Schott Ag | Trennen von transparenten werstücken |
| WO2014075995A3 (de) * | 2012-11-14 | 2014-07-24 | Schott Ag | Verfahren zur herstellung von linienförmig aufgereihten schädigungsstellen durch ultrakurz fokussierter gepulster laserstrhalung; verfahren und vorrichtung zum trennen eines werkstückes mittels ultrakurz fokussierter laserstrahlung unter verwendung einer schutzgasatmosphäre |
| CN104768698A (zh) * | 2012-11-14 | 2015-07-08 | 肖特公开股份有限公司 | 用于通过超短聚焦脉冲激光束制造线状成列的破坏部位的方法;用于借助超短聚焦激光束在使用保护气体环境的情况下分离工件的方法和设备 |
| US10626039B2 (en) | 2012-11-14 | 2020-04-21 | Schott Ag | Separation of transparent workpieces |
| KR101607226B1 (ko) * | 2014-04-14 | 2016-03-29 | 주식회사 레이저앱스 | 레이저 절단 및 가공장치와 그 방법 |
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