JP2017538650A - 研磨面を用いた薄型ガラス基板におけるクラック開始欠陥の機械的形成 - Google Patents

Abstract

ガラス基板の複数の基板への分離を促進するためにガラス基板に開始欠陥を形成する方法が提供される。この方法は、ガラス基板を提供する工程、及びガラス基板の広い面を研磨面と接触させることにより、ガラス基板の広い面に開始欠陥の領域を形成する工程、を含む。開始欠陥の領域は、最も外側の開始欠陥の間に少なくとも約３ミリメートルの幅を有する。少なくとも一つの開始欠陥は、レーザ源で加熱される。クラックが少なくとも一つの開始欠陥から開始するように、少なくとも一つの開始欠陥は冷却流体で冷却され、クラックはガラス基板の厚さに亘って伸長しガラス基板に亘って伝搬し、ガラス基板を複数の基板に分離する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１４年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／０７６５３９号の米国法典第３５編特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張する。

本開示明細書は、概略的には、薄型ガラス基板のレーザ分離に関し、より詳細には、レーザ分離技術を用いた薄型ガラス基板の分離に使用するためのクラック開始欠陥を機械的に形成する方法に関する。

フラットパネルディスプレイや他の電子装置で使用されるようなガラス基板は、一般に大きいガラス基板から形成され、これは個々の装置に組み込まれる複数のより小さいガラス基板に分割される。大きいガラス基板を複数のより小さいガラス基板に分離するために、レーザ切断技術を含む様々の分離技術が使用されうる。レーザ切断によりガラス基板を分離するために、まず、単点スクライブ（ｓｃｒｉｂｅ）を用いてガラス基板中に開始欠陥又はベントクラック（ｖｅｎｔ ｃｒａｃｋ）を形成してもよい。開始欠陥を形成するために、スクライブをガラス基板と接触させ、次いで、ガラス基板の表面に垂直な力をスクライブに加え、スクライブをガラス基板の表面に圧入する。スコアリングホイール上に与えられた力によって、ガラス基板の厚さに部分的に亘って伸長する開始欠陥が生じる。その後、開始欠陥を加熱し、急速に冷却して、開始欠陥からスルーベント（ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｅｎｔ）を伝搬し、ガラス基板を分離する。

開始欠陥を生成するためにスクライブを用いてもよいが、そのような単点開始欠陥では、開始欠陥において局所的に加熱するために開始欠陥とレーザとの間の慎重な位置合せが必要とされうる。これは、開始欠陥のずれを防止するために機械の前後又は横方向におけるガラス基板の正確なコントロールを必要としうる。空気ベアリングのような様々の搬送システムの使用により、開始欠陥形成位置とレーザ源との間のガラス基板の側方移動のコントロールがさらに複雑になりうる。

したがって、レーザ分離により薄型ガラス基板を複数の個々のガラス基板に分離することを容易にするための、薄型ガラス基板中にクラック開始欠陥を生成するための代替的な方法及び装置が必要とされる。

本明細書に記載される実施の形態は、薄型ガラス基板に穴をあけたり薄型ガラス基板中で制御されないクラック伝搬を開始したりせずに、薄型ガラス基板の表面にクラック開始欠陥を形成し、それによって薄型ガラス基板を複数の個々の基板に分離することを容易にする方法に関する。ダイアモンド含侵パッド又はスポンジを移動ガラス基板の前縁に接触させ、表面上に一連の傷をもたらし、これを、ガラス基板及び／又は熱源の移動又は並進を必要とするスリッティング用途において熱源により伝搬してもよい。そのような方法及び装置は、側方移動され空気搬送装置上に支持されるウェブ（ｗｅｂ）でもよい。

第１の態様によれば、ガラス基板を複数の基板に分離することを容易にするための、ガラス基板中に開始欠陥を形成する方法が提供される。この方法は、ガラス基板を提供する工程、及びガラス基板の広い面を研磨面と接触させ、それによってガラス基板の広い面に開始欠陥の領域を形成する工程を含む。開始欠陥の領域は、最も外側の開始欠陥の間に少なくとも約３ミリメートルの幅を有する。少なくとも１つの開始欠陥をレーザ源で加熱する。少なくとも１つの開始欠陥を、空気ジェットのような冷却流体で冷却することによって、クラックが少なくとも１つの開始欠陥から開始し、クラックがガラス基板の厚さに亘って伸長しガラス基板に沿って伝搬し、ガラス基板が複数の基板に分離される。

第２の態様によれば、ガラス基板の広い面を接触させる工程が、ガラス基板の広い面を、研磨面を有する研磨パッドと接触させる工程を含む、第１の態様の方法が提供される。

第３の態様によれば、研磨面が少なくとも３ミリメートルの幅である、第１の態様又は第２の態様の方法が提供される。

第４の態様によれば、研磨面がダイアモンド研磨粒子を含む、第１〜３の態様のいずれかの方法が提供される。

第５の態様によれば、ダイアモンド研磨粒子が、約１０μｍ〜約２５０μｍの直径である、第４の態様の方法が提供される。

第６の態様によれば、ガラス基板の広い面を接触させる工程が、伸長構成と収縮構成との間で研磨パッドアセンブリを移動させるアクチュエータを有する欠陥開始アセンブリを使用してガラス基板の広い面を接触させる工程を含む、第１〜５の態様のいずれかの方法が提供される。

第７の態様によれば、アクチュエータが、ガラス基板の位置を検出する検出器からの信号に基づいて、伸長位置と収縮位置との間で研磨パッドアセンブリを移動させる、第６の態様の方法が提供される。

第８の態様によれば、研磨パッドアセンブリが、研磨面を含む研磨パッド及び泡材料を含む裏基板を有する、第６の態様又は第７の態様の方法が提供される。

第９の態様によれば、ガラス基板の厚さが約０．３ｍｍ以下である、第１〜８の態様のいずれかの方法が提供される。

第１０の態様によれば、ガラス基板に対して研磨面により与えられる力が、開始欠陥の領域を形成するのに十分である、第１〜９の態様のいずれかの方法が提供される。

第１１の態様によれば、空気ベアリング上にガラス基板をコンプライアントに（ｃｏｍｐｌｉａｎｔｌｙ）支持する工程を含む、第１〜１０の態様のいずれかの方法が提供される。

第１２の態様によれば、柔軟なガラス基板中の開始欠陥を加熱するレーザ源を使用して、分離線に沿って柔軟なガラス基板の一部を分離するよう構成されるガラス分離装置を含む、柔軟なガラス基板を処理するガラス処理装置が提供される。切断補助部材は、柔軟なガラス基板と接触せずに搬送経路に沿って柔軟なガラス基板を支持するよう構成される。ガラス欠陥開始アセンブリは、研磨面を有する研磨パッドアセンブリを含む。ガラス欠陥開始アセンブリは、収縮構成において搬送経路から離れ伸長構成において搬送経路に向かうように研磨パッドアセンブリを移動させるアクチュエータを含み、柔軟なガラス基板の広い面を研磨面と接触させ、柔軟なガラス基板の広い面に開始欠陥の領域を提供する。

第１３の態様によれば、研磨面が少なくとも約３ミリメートルの幅である、第１２の態様の装置が提供される。

第１４の態様によれば、研磨面がダイアモンド研磨粒子を含む、第１２の態様又は第１３の態様の装置が提供される。

第１５の態様によれば、ダイアモンド研磨粒子が、約１０μｍ〜約２５０μｍの直径である、第１４の態様の装置が影響される。

第１６の態様によれば、アクチュエータが空気アクチュエータである、第１２〜１５の態様のいずれかの装置が提供される。

第１７の態様によれば、柔軟なガラス基板の位置を検出し、伸長構成と収縮構成との間で研磨パッドアセンブリを移動させるために使用される信号を提供する検出器を備える、第１２〜１６の態様のいずれかの装置が提供される。

第１８の態様によれば、検出器からの信号に基づいてアクチュエータを制御するコントローラをさらに備える、第１７の態様の装置が提供される。

第１９の態様によれば、研磨パッドアセンブリが、泡材料を含む裏基板を含む研磨パッドを備える、第１２〜１８の態様のいずれかの装置が提供される。

第２０の態様によれば、ガラス分離装置がさらに、開始欠陥からクラックが開始するように、冷却流体により開始欠陥を冷却するための冷却流体の冷却ジェットを提供するよう構成される冷却ノズルをさらに備える、第１２〜１９の態様のいずれかの装置が提供される。

本開示のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明において記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかになり、又は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む、本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識されよう。

前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、本開示のさまざまな実施形態を提示しており、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概観又は構成を提供することが意図されていることが理解されよう。添付の図面は、様々の実施の形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本開示のさまざまな実施形態を例証しており、その説明と共に、特許請求の範囲の原理及び操作を説明する役割を担う。

本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、研磨面を用いて薄型ガラス基板にクラック開始欠陥を形成する方法を概略的に示す図 図１に示される方法を利用してガラス基板の表面に形成されたクラック開始欠陥の領域を概略的に示す図 図２のクラック開始欠陥の領域の拡大図を概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、ガラス処理装置の一部の平面図を概略的に示す図 図４に示されるガラス処理装置の側面図を概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、図５のガラス処理装置と共に使用するためのガラス欠陥開始アセンブリを概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、ガラス欠陥開始アセンブリの研磨パッドアセンブリを概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、図７の研磨パッドアセンブリと共に使用するための研磨パッドを概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、薄型ガラス基板の表面に形成されたクラック開始欠陥を概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、クラック開始欠陥からガラス基板をレーザ分離する方法を概略的に示す図 本明細書に示され記載される１つ以上の実施の形態に従った、クラック開始欠陥からガラス基板をレーザ分離する方法を概略的に示す図

以下の詳細な説明において、本開示の様々な原理の完全な理解を提供するために、限定のためでなく説明のために、特定の詳細を開示する例示的実施の形態が示される。しかしながら、本明細書に開示される特定の詳細から逸脱する他の実施の形態において本開示を行ってもよいことが、本開示の利益を得た当業者に明らかであろう。さらに、既知の装置、方法及び材料の説明は、本開示の様々の原理の説明をあいまいにしないように省略されうる。最後に、可能な限り、同様の参照番号は同様の要素を指す。

範囲は、「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値まで、としてここに表されてもよい。そのような範囲が表される場合、別の実施の形態は、１つ特定の値から、及び／又は他の特定の値までを含む。同様に、値が、先行詞「約」を用いて近似値として表される場合、その特定の値は別の態様を形成すると解されるであろう。範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び、他の端点とは無関係に、の両方の意味を表すこともさらに理解されよう。

ここで用いたように、方向の用語−例えば、上、下、右、左、前方、後方、上部、下部−は、描かれた図面に関してのみなされ、絶対的な方向を示すことを意図されていない。

他に明記されない限り、本明細書に記載されるいかなる方法も決して、その工程が特定の順番で実施されることを要すると解釈されることを意図していない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順番について実際に記述していない場合、又は工程がある特定の順番に限定されるべきであることが、特許請求の範囲又は説明において他に明示されていない場合、任意の特定の順番が推測されることは、決して意図されていない。このことは、工程の配置又は動作フローに関する論理の問題；文法構成又は句読点に由来するそのままの意味；本明細書に記載される実施の形態の数又は種類、を含む、解釈のための任意の可能な非明示的根拠に当てはまる。

ここで用いたように、名詞は、文脈上明白に他の意味を示す場合を除き、複数の対象を指す。したがって、例えば、「構成要素」への言及は、文脈上明白に他の意味を示す場合を除き、２つ以上のそのような構成要素を有する態様を含む。

次に、薄型ガラス基板にクラック開始欠陥を機械的に形成する方法の実施の形態が詳細に参照され、その例が添付の図面に示される。ガラス基板の表面にクラック開始欠陥を形成する方法のある実施の形態が、図１に概略的に示される。この方法は、概して、ガラス基板の広い面上に傷の領域を生成するためのダイアモンド含侵パッド又はスポンジのダイアモンド含侵表面のような、研磨面の使用を含む。レーザビームを使用して、スリッティング工程においてガラス基板に亘ってクラックを伝搬するために使用できる傷の上に局在化熱源を提供してもよい。

フラットパネルディスプレイ、スマートフォン等のような電子装置に使用するためのカバーガラスを、０．２ｍｍ以下の厚さの薄型ガラス基板から形成してもよい。これらのガラス基板は、概して、後にレーザ分離技術により複数の個々のガラス基板に分割される、ガラスの大きいシート又はリボンとして形成される。ここで用いたように、「ガラス基板」なる用語は、個々のシート、及び、例えばロールからロール巻きにされてもされなくてもよい、より長い連続的なガラスリボンの両方を含むことが意図される。レーザ分離を容易にするためにガラス基板にクラック開始欠陥を形成する従来の技術では、クラック開始欠陥の形成に使用される高い垂直力によって、及びクラック開始欠陥とガラス基板上のレーザ加熱位置との間に必要とされる高度の位置合せによって、薄型ガラス基板の分離が制御されず、薄型ガラス基板に穴があき、又は、薄型ガラス基板に突発故障が生じうることが特定された。また、ガラス分離の開始中の故障により、ウェブ経路の設定を含む処理の再スタートが必要となり、これにより製造時間が大きく失われることになりうる。したがって、薄型ガラス基板におけるクラック開始欠陥の形成は、損失及び高いコストを生み出しうる。本明細書に記載されるのは、上記の困難を緩和する、ガラス基板にクラック開始欠陥を形成する方法及び装置である。

図１を参照すると、薄型ガラス基板１００（すなわち、例えば約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ及び約０．１５〜０．３ｍｍの厚さを含むがこれに限定されない、約０．３ｍｍ以下の厚さＴを有するガラス基板）の表面１０２に、クラック開始欠陥の領域の複数のクラック開始欠陥を形成する方法が概略的に示される。クラック開始欠陥の領域は、研磨スポンジ又はパッド１１８の研磨含侵表面１１６により搬送される研磨材料１１４によってガラス基板１００の表面１０２に形成される。研磨材料１１４を有する研磨含侵表面１１６を、ガラス基板１００の表面１０２と接触させて（手動で及び／又は自動で）、表面１０２の領域を摩耗し、それによりクラック開始欠陥の領域を生成してもよい。

本明細書に記載される実施の形態において、研磨材料１１４は、クラックを伝搬するのに適切なサイズを有するクラック開始欠陥を形成するために、直径が約１０μｍ〜約２５０μｍ、例えば約２０μｍ〜約１２５μｍ、例えば約１２５μｍ以下、例えば約４０μｍの段階的なダイアモンド粒子でもよい。例として、適切なダイアモンド研磨面は、３Ｍ社から市販される４００メッシュ（４０μｍ粒子黄色）Ｄｉａｐａｄ（登録商標）により提供されてもよい。しかしながら、研磨粒子のサイズについてのこれらの値は例示であり、より大きい又は小さいサイズの研磨材料を用いてこの方法を利用してガラス基板の表面にクラック開始欠陥を形成してもよいことが理解されるべきである。

研磨面１１６は、ガラス基板に過度の損傷を与えずに（すなわち、ガラス基板１００の厚さに完全に亘る穴を生じずに）ガラス基板１００の表面１０２上にクラック開始欠陥の領域を局所的に形成するのに適切な圧力で、ガラス基板１００の表面１０２と接触する。ある実施の形態において、研磨面１１６は、例えば表面１０２が浅い角度で照射される際に可視的であるクラック開始欠陥の領域をガラス基板１００上に生成するのに十分な力のみを与えてもよい。研磨面１１６により表面１０２に与えられるこの程度の力を維持することによって、貫通穴あるいは制御されないクラック伝搬の形成につながりうるガラス基板１００の過度の損傷を緩和する助けとなる。過度の損傷を緩和するためにガラス基板の表面１０２に与えられる圧力を維持することが所望であるが、より深い傷が開始される圧力を用いてガラス基板１００にクラック開始欠陥を形成してもよいことが理解されるべきである。しかしながら、表面１０２に与えられる圧力が大きすぎると、研磨面１１６は、ガラス基板１００上にガラス基板１００の側面の間で不均一である力を生じるかもしれず、ガラス基板１００に損傷を起こしうるトルクをガラス基板１００上に生じる。

研磨パッド１１８の研磨面１１６は、ガラス基板１００と接触し、これにより接触領域１２０（図２及び３に示される）に幅Ｗ及び長さＬを与え、その中で局在クラック開始欠陥１２４の領域１２２が形成されうる。ある実施の形態において、局在クラック開始欠陥１２４の領域１２２は、ガラス基板１００の前縁１２６においてそれに交差してもよい。他の実施の形態において、局在クラック開始欠陥１２４は、ガラス基板１００の前縁１２６から間隔をあけて形成されてもよい及び／又はガラス基板１００の長手又は搬送方向に前縁１２６を超えて連続してもよい。ガラス基板１００の予想される横移動を利用して、クラック開始欠陥１２４の領域１２２の幅Ｗを特定してもよい。例えば、クラック開始欠陥１２４の領域１２２の幅Ｗ（すなわち、最も外側の開始欠陥１２４ａと１２４ｂとの間）は、少なくとも約３ｍｍ、例えば少なくとも約７ｍｍ、例えば少なくとも約１０ｍｍ以上でもよい。接触領域１２０の幅Ｗを、少なくとも約３ｍｍ、例えば少なくとも７ｍｍに維持することによって、特にガラス基板１００の横移動が起こる場合に、点開始欠陥と比較して、例えば端部に誘発される傷を使用して開始事象の予測可能性を高めることができる。クラック開始欠陥１２４の領域１２２の長さＬは、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触している時間に依存し、前縁１２６に近接して終了してもよい（例えば約５ｍｍ未満）又は、特に割れが前縁１２６から離れて開始する場合に、かなり長くてもよい（例えば２５ｍｍ以上、例えば５０ｍｍ以上）。

ガラス基板１００が張力下で研磨面１１６の下又は２つのサポート（例えばローラ）の間でエアクッション上に支持される場合のように、研磨面１１６の接触領域１２０の反対側のガラス基板の領域がコンプライアントに支持されるように、ガラス基板１００が配置されてもよい。そのような配置は図１に示され、ガラス基板１００はサポート１３０上に配置され、ガラス基板１００の少なくとも一部がサポート１３０の上のエアクッション上に支持される。この配置において、ガラス基板１００は、コンプライアントに支持されてもよく、ガラス基板１００は、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触すると曲がりうる。したがって、「コンプライアントに支持される」なる用語は、ガラス基板の少なくとも一部が、クラック開始欠陥が形成される際にクラック開始メカニズムから離れて自由に曲がる又は跳ね返ることを意味する。

いくつかの実施の形態において、ガラス基板１００は、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触する際にコンプライアント（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）面上にコンプライアントに支持されてもよい。例えば、コンプライアント面は、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触する際にガラス基板１００がその上に配置される泡パッド又は同様のクッションでもよい。別の実施の形態において、コンプライアント面は、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触する際にガラス基板１００の衝撃を和らげるための、ガラス基板１００がその上に配置されるベルヌーイチャック（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ ｃｈｕｃｋ）又は同様の空気浮遊装置のような空気ベアリングでもよい。コンプライアント面は、ガラス基板１００をコンプライアントに支持し衝撃を和らげ、研磨材料により生じる局在開始欠陥の深さが最小限になるように、研磨面１１６がガラス基板１００の表面１０２と接触する際に、ガラス基板１００がわずかに跳ね返ることを可能にする。コンプライアント面の例示的な実施の形態、特に空気ベアリングは、図４及び５に概略的に示され、以下にさらに詳細に説明される。

次に、図２及び３を参照すると、研磨面１１６を利用して、表面１０２上の研磨面１１６の接触領域１２０の位置に対応するガラス基板１００の表面１０２上の局在領域にクラック開始欠陥１２４の領域１２２を形成してもよい。より詳細には、研磨面１１６により運ばれる研磨材料は、接触領域１２０内にクラック開始欠陥１２４の領域１２２を形成する。クラック開始欠陥１２４の表面密度（すなわち、単位幅ごとのクラック開始欠陥の数）は、例えば、研磨面１１６上の研磨粒子の密度及び位置により制御してもよい。したがって、研磨面１１６上の研磨粒子密度が高いと、より高いクラック開始欠陥表面密度が生じうる。例えば、ミリメートル幅ごとに３以上のクラック開始欠陥の密度が提供されてもよい。所定の接触領域１２０について、接触領域１２０中に位置するクラック開始欠陥１２４の任意の１つを用いて、以下により詳細に説明されるように、レーザ分離技術を使用して分離ベント又はクラックを開始してもよい。

図４を参照すると、別の柔軟なガラス基板１５０が、その一部のみが図４に示される、ガラス処理装置１５２を通って搬送されることが記載される。柔軟なガラス基板１５０は、ガラス処理装置１５２を通ってガラス源から連続的な態様で搬送されてもよい。柔軟なガラス基板１５０は、柔軟なガラス基板１５０の長さに沿って伸長する一対の対向する第１及び第２の端部１５６及び１５８、並びに第１及び第２の端部１５６及び１５８の間にかかる中心部分１６０を含む。

柔軟なガラス基板１５０がダウンドローフュージョン法を使用して形成される実施の形態において、第１及び第２の端部１５６及び１５８は、中央部分１６０内の厚さＴ_２より大きい厚さＴ_１を有するビード１６６及び１６８を含んでもよい。中央部分１６０は、例えば、約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ及び約０．１５〜０．３ｍｍ、０．３、０．２９、０．２８、０．２７、０．２６、０．２５、０．２４、０．２３、０．２２、０．２１、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、又は０．０５ｍｍを含むがこれに限定されない、約０．３ｍｍ以下の厚さＴ_２を有する「超薄（ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ）」でもよく、他の厚さを有する柔軟なガラス基板１５０は他の実施例で形成されてもよい。

装置１５２はさらに、切断ゾーン１７０を備えてもよい。ある実施例において、装置１５２は、曲げ標的セグメントに曲げ方向を与えるように切断ゾーン１７０において柔軟なガラス基板１５０を曲げるように構成された切断支持部材１７２を備えてもよい。切断ゾーン１７０内で標的セグメント１７４を曲げることにより、切断処理中の改良された位置制御のために柔軟なガラス基板１５０が硬化及び安定化される助けとなる。そのような安定化により、切断処理中の柔軟なガラス基板１５０が座屈又は妨害されることを抑制する助けとなる。他の実施の形態において、切断支持部材１７２は、実質的に平面の方向で柔軟なガラス基板１５０を提供し支持する代わりに、柔軟なガラス基板１５０を曲げなくてもよい。

また、図５を参照すると、切断支持部材１７２は、柔軟なガラス基板１５０の第１及び第２の広い面１７６及び１７８に接触せずに柔軟なガラス基板１５０を支持するように構成された非接触支持部材でもよい。例えば、図５において、非接触切断支持部材１７２は、柔軟なガラス基板１５０の中央部分１６０が切断支持部材１７２と接触するのを防ぐように、空気のクッションを提供して柔軟なガラス基板１５０と切断支持部材１７２との間に間隔をあけるよう構成された１つ以上の湾曲した空気バーを備えてもよい。この間隔によって、切断作業中の柔軟なガラス基板１５０における局所的な機械的変形の形成もまた容易となる。

ガラス処理装置１５２は、１つ以上のガラス欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６を備えてもよい。図示される実施例において、ガラス欠陥開始アセンブリ１８４は、柔軟なガラス基板１５０の下又は対向表面１７８に位置してもよく、ガラス開始アセンブリ１８６は、柔軟なガラス基板１５０の上又は対向表面１７６及びガラス切断装置１９０から上流に位置してもよい。

図６を参照すると、各ガラス欠陥開始アセンブリ１８４、１８６は、研磨面１９４を有する研磨パッドアセンブリ１９２が柔軟なガラス基板１５０の表面１７６、１７８の１つと接触される、伸長構成（破線により示される）を有してもよい。例えば、ガラス欠陥開始アセンブリ１８４は、伸長位置において表面１７６と接触してもよいが、伸長構成において表面１７８と接触してもよい。ガラス欠陥開始アセンブリ１８４、１８６は、ガラス欠陥開始アセンブリ１８４、１８６をその伸長（及び収縮）位置に位置付けるために使用できるアクチュエータ１９６を備えてもよい。アクチュエータ１９６は、所定の力で（例えば、エアシリンダで圧力検出器のような適切な負荷検出器又は他の適切なセンサを使用して測定される）、研磨面１９４を、ガラス基板１５０の表面１７６、１７８と接触して配置しうる。アクチュエータ１９６は、研磨パッドアセンブリ１９２の研磨面１９４が各表面１７６、１７８から離れて非接触となる収縮位置において、ガラス欠陥開始アセンブリ１８４、１８６を配置してもよい。いくつかの実施の形態において、アクチュエータ１９６は、所定の距離だけ研磨パッドアセンブリ１９２を伸長するよう構成されてもよい。モータ駆動偏心ドライブ、空気圧アクチュエータのような線形アクチュエータ等の任意の適切なアクチュエータを使用してもよい。

欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６は、自動で及び／又は手動で（例えばユーザ入力に基づいて）作動されてもよい。例えば、図５を再度参照すると、端部検出器１９５を使用して、ガラス処理装置１５２中で端部位置を示す信号を提供してもよい。欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６を、端部検出器からの信号に基づいて伸長及び収縮位置に（例えば、連続して又は同時に）配置してもよい。任意の他の適切な検出器を使用して、上記のようにクラック開始欠陥の領域を形成する又はその形成を停止するために、端部開始アセンブリ１８４及び１８６の作動を制御するための信号を（例えばコントローラ１９７へ）提供してもよい。さらに、１つの上流欠陥端部開始アセンブリ１８４及び１つの下流欠陥開始アセンブリ１８６が図示されているが、各欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６は、対向する端部を同時に除去するために柔軟なガラス基板１５０の対向する端部に位置する一対の端部開始アセンブリを表してもよい。さらに、上流及び下流欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６の両方が図示されているが、１つのみ（例えば一対）の上流又は下流端部開始アセンブリでもよく、二対以上の欠陥開始アセンブリでもよい。

図７は、研磨パッドアセンブリ１９２を含む別の欠陥開始アセンブリ１９１の例示的な実施の形態を示す。研磨パッドアセンブリ１９２は、連結部分２０２（例えばアクチュエータに連結するための）及び研磨パッド２０５を支持するためのパッド支持部分２０４を含むブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）部材２０１を備える。一対のアクチュエータロッド２１０及び２１２は、連結部分２０２からエアシリンダ２１４へ外側に伸長する。エアシリンダ２１４を使用して、空気通過管路２１５及び２１７の入口及び出口を通って上記のように伸長及び収縮位置の間で研磨パッドアセンブリ１９２を伸長及び収縮させてもよい。

図８を参照すると、例示的な研磨パッド２１８が、分離して図示され、研磨面１９４を定める島２２２の上面に埋め込まれた研磨粒子２２５を有する堆積金属の個々の島２２２を有する構成２２０を備える。研磨パッド２１８はさらに、泡のような、任意の柔らかい弾力性のある材料から形成されてもよい裏基板２２４を備えてもよい。有利には、研磨パッド２１８は、弾力性がありかつコンプライアントでもよく、これにより、研磨面１９４が上記のように適用されると、ガラス基板に対する圧力が低下しうる。さらに、パッド材料は、開始欠陥の領域を提供する際に、除去されたガラス粒子を同時に採集してもよい。例示的な研磨パッドの追加の詳細が、米国特許第６，３７２，００１号に記載される。

図５を再度参照すると、ある実施の形態において、クラック開始欠陥の領域が欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６によりガラス基板１５０に形成される際、ガラス基板１５０は、コンプライアント面２３０上に配置される。コンプライアント面２３０は、上記のように泡材料を含んでもよく、あるいは、図５に示されるようにエアベアリングでもよい。この実施の形態において、コンプライアント面２３０（すなわち空気ベアリング）は、欠陥開始アセンブリ１８４及び１８６（一対又は両対）がガラス基板１５０と接触される際に、空気クッション２３２上でガラス基板１５０を支持する。空気クッション２３２は、研磨面１９４がガラス基板１５０の表面１７６及び／又は１７８と接触する際にガラス基板１５０をコンプライアントに支持し、ガラス基板１５０の衝撃を和らげ、ガラス基板１５０に加えられる過度の力を吸収し、それによってガラス基板１５０への予期せぬ損傷を緩和することができる。

図５は、ガラス基板をコンプライアントに支持する１つの配置を示すが、他の配置が可能であることが理解されるべきである。例えば、代替的な実施の形態において、ガラス基板１５０は、ガラス基板をコンプライアント面上に配置する又はローラのような一対のサポートの間に保持することにより、コンプライアントに支持されてもよい。これらの実施の形態において、研磨繊維により生じる開始欠陥の深さを最小限にするように、研磨面１９４がガラス基板１５０の表面１７６及び／又は１７８に衝突する際にガラス基板１５０が曲がるように、ガラス基板１５０をコンプライアントに支持してもよい。

図９を参照すると、複数のクラック開始欠陥の領域の１つとして図示される、研磨面１９４により形成された例示的なクラック開始欠陥２５０が概略的に示される。クラック開始欠陥２５０は、ガラス基板１５０の厚さに亘って伸長しない。しかしながら、クラック開始欠陥２５０の深さは、ガラス基板の厚さに依存してもよい。例えば、ある実施の形態において、開始欠陥の深さは、０．１×Ｔであり、Ｔはガラス基板１５０の厚さである。クラック開始欠陥２５０は、８ｍｍ以下の長さを有してもよく、ガラス基板１５０の端部から伸長してもよい。例えば、ある実施の形態において、クラック開始欠陥の長さは、約２ｍｍ以上かつ約８ｍｍ以下である。他の実施の形態において、クラック開始欠陥は、約５ｍｍの呼び長さを有する。

次に、図１０及び１１を参照すると、本明細書に記載される方法を使用して形成されたクラック開始欠陥を用いて、レーザ分離技術を使用して薄型ガラス基板を複数の基板に分離するために所望の分離線に沿ってガラス基板中にスルーベント（すなわちクラック）を形成及び伝搬してもよい。例えば、本明細書に記載される方法の１つを使用してガラス基板１５０の表面１７６及び／又は１７８中にクラック開始欠陥を形成した後、レーザ源２６０を用いて、レーザ源２６０のビーム２６２をガラス基板１５０の表面１７６上に方向付けることにより、クラック開始欠陥２５０、及びクラック開始欠陥２５０を囲むガラスの容積を加熱してもよい。図１０及び１１に示される実施の形態において、レーザ源２６０のビーム２６２は、クラック開始欠陥２５０の少なくとも一部を取り囲むのに十分大きい寸法を有するビームスポット２６４をガラス基板１５０の表面１７６上に有する。ビームスポット２６４は、クラック開始欠陥２５０上に位置して欠陥を加熱する。

ガラス基板１５０がレーザ加熱により必要な温度に達すると、水、空気又は他の適切な冷却流体のような冷却流体の冷却ジェット２６６が、冷却ノズル２６８によりクラック開始欠陥２５０上に放出される。冷却ジェット２６６は通常、クラック開始欠陥２５０の少なくとも一部を取り囲むのに十分大きい寸法で、ガラス基板１５０の表面１７６上に冷却スポット２７０を形成する。クラック開始欠陥２５０を取り囲むガラスの急速冷却によって、クラック開始欠陥からクラックが広がり、ガラス基板１５０の厚さに亘って伝搬する。クラック伝搬方向２７２において所望の分離線２７１に亘ってクラックを伝搬するために、矢印２７４により示される方向に冷却ジェット２６６及びレーザ源２６０のビーム２６２に関してガラス基板１５０を移動させてもよく、あるいは、所望の分離線２７１の線に沿ってガラス基板１５０の表面１７６に亘ってビームスポット２６４を横断させ、クラックが所望の分離線２７１に沿ってクラックを伝搬し最終的に薄型ガラス基板１５０を複数のより小さいガラス基板に分離してもよい。

本明細書に記載される方法及び装置を使用して、ガラス基板の複数の個々のガラス基板へのレーザ分離を容易にするために、薄型ガラス基板中にクラック開始欠陥の領域を機械的に形成してもよいことが理解されるべきである。本明細書に記載されるクラック開始欠陥を形成するための技術によって、ガラス基板に与えられる比較的低い量の垂直力でクラック開始欠陥の形成が促進され、したがって、そのような技術によって、特にガラス基板が約０．２ｍｍ未満の厚さを有する場合にガラス基板の制御されないクラッキング又は穿刺が防止される。しかしながら、本明細書に記載される技術はまた、約０．２ｍｍより大きい厚さを有する基板においてクラック開始欠陥を形成するためにも有効に使用できることが理解されるべきである。

特許請求の事項の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施の形態に対して様々の修正及び変更が可能であることが当業者に明らかであろう。したがって、そのような修正及び変更は、添付の請求項及びその等価物の範囲内にある限り、本明細書は、ここに記載される様々の実施の形態の修正及び変更に及ぶことが意図される。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラス基板の複数の基板への分離を容易にするためにガラス基板中に開始欠陥を形成する方法において、該方法が、
ガラス基板を提供する工程；
ガラス基板の広い面を研磨面と接触させることにより、ガラス基板の広い面に開始欠陥の領域を形成する工程であって、開始欠陥の領域が、最も外側の開始欠陥の間に少なくとも約３ミリメートルの幅を有する、工程；
少なくとも１つの開始欠陥をレーザ源で加熱する工程；及び
少なくとも１つの開始欠陥からクラックが開始するように、加熱された少なくとも１つの開始欠陥を冷却流体で冷却する工程であって、クラックが、ガラス基板の厚さに亘って伸長しガラス基板に沿って伝搬してガラス基板を複数の基板に分離する工程
を含む、方法。

実施形態２
ガラス基板の広い面を接触させる工程が、ガラス基板の広い面を研磨面を含む研磨パッドと接触させる工程を含む、実施形態１に記載の方法。

実施形態３
研磨面が、少なくとも約３ミリメートルの幅である、実施形態１又は２に記載の方法。

実施形態４
研磨面が、ダイアモンド研磨粒子を含む、実施形態１〜３のいずれかに記載の方法。

実施形態５
ダイアモンド研磨粒子が、約１０μｍ〜約２５０μｍの直径である、実施形態４に記載の方法。

実施形態６
ガラス基板の広い面を接触させる工程が、伸長構成と収縮構成との間で研磨パッドアセンブリを移動させるアクチュエータを含む欠陥開始アセンブリを使用して、ガラス基板の広い面を接触させる工程を含む、実施形態１〜５のいずれかに記載の方法。

実施形態７
アクチュエータが、ガラス基板の位置を検出する検出器からの信号に基づいて、伸長位置と収縮位置との間で研磨パッドアセンブリを移動させる、実施形態６に記載の方法。

実施形態８
研磨パッドアセンブリが、研磨面を含む研磨パッド及び泡材料を含む裏基板を備える、実施形態６又は７に記載の方法。

実施形態９
ガラス基板が、約０．３ｍｍ以下の厚さである、実施形態１〜８のいずれかに記載の方法。

実施形態１０
空気ベアリング上にガラス基板をコンプライアントに支持する工程をさらに含む、実施形態１〜９のいずれかに記載の方法。

実施形態１１
柔軟なガラス基板を処理するガラス処理装置において、
柔軟なガラス基板中の開始欠陥を加熱するレーザ源を使用して、分離線に沿って柔軟なガラス基板の一部を分離するよう構成されたガラス分離装置；
柔軟なガラス基板と接触せずに、搬送経路に沿って柔軟なガラス基板を支持するよう構成された切断支持部材；及び
研磨面を有する研磨パッドアセンブリを含むガラス欠陥開始アセンブリであって、収縮構成において搬送経路から離れてかつ伸長構成において搬送経路に向かって研磨パッドアセンブリを移動させて、柔軟なガラス基板の広い面を研磨面と接触させ柔軟なガラス基板の広い面に開始欠陥の領域を提供する、アクチュエータを含む、ガラス欠陥開始アセンブリ、
を備える、装置。

実施形態１２
研磨面が、少なくとも約３ミリメートルの幅である、実施形態１１に記載の装置。

実施形態１３
研磨面が、ダイアモンド研磨粒子を含む、実施形態１１又は１２に記載の装置。

実施形態１４
ダイアモンド研磨粒子が、約１０μｍ〜約２５０μｍの直径である、実施形態１３に記載の装置。

実施形態１５
アクチュエータが、空気アクチュエータである、実施形態１１〜１４のいずれかに記載の装置。

実施形態１６
柔軟なガラス基板の位置を検出し、伸長構成と収縮構成との間で研磨パッドアセンブリを移動させるために使用される信号を提供する、検出器を備える、実施形態１１〜１５のいずれかに記載の装置。

実施形態１７
検出器からの信号に基づいてアクチュエータを制御するコントローラをさらに備える、実施形態１６に記載の装置。

実施形態１８
研磨パッドアセンブリが、泡材料を含む裏基板を含む研磨パッドを備える、実施形態１１〜１７のいずれかに記載の装置。

実施形態１９
ガラス分離装置がさらに、冷却流体で開始欠陥を冷却するための冷却流体の冷却ジェットを提供するよう構成された冷却ノズルをさらに備え、クラックが開始欠陥から開始する、実施形態１１〜１８のいずれかに記載の装置。

１００ ガラス基板
１０２ 表面
１１４ 研磨材料
１１６ 研磨面
１１８ 研磨パッド
１２０ 接触領域
１２４ クラック開始欠陥
１２６ 前縁
１３０ サポート
１５０ 柔軟なガラス基板
１５２ ガラス処理装置
１５６ 第１の端部
１５８ 第２の端部
１６０ 中心部分
１６６ ビード
１６８ ビード
１７２ 切断支持部材
１７６ 第１の広い面
１７８ 第２の広い面

Claims (11)

1. ガラス基板の複数の基板への分離を促進するために前記ガラス基板中に開始欠陥を形成する方法において、該方法が、
   前記ガラス基板を提供する工程；
   前記ガラス基板の広い面を研磨面と接触させることにより、前記ガラス基板の前記広い面に前記開始欠陥の領域を形成する工程であって、前記開始欠陥の領域が、最も外側の開始欠陥の間に少なくとも約３ミリメートルの幅を有する、工程；
   少なくとも１つの前記開始欠陥をレーザ源で加熱する工程；及び
   前記少なくとも１つの開始欠陥からクラックが開始するように、加熱された前記少なくとも１つの開始欠陥を冷却流体で冷却する工程であって、前記クラックが、前記ガラス基板の厚さに亘って伸長し前記ガラス基板に沿って伝搬して前記ガラス基板を複数の基板に分離する工程
   を含む、方法。
2. 前記ガラス基板の前記広い面を接触させる工程が、伸長構成と収縮構成との間で研磨パッドアセンブリを移動させるアクチュエータを備えた欠陥開始アセンブリを使用して前記ガラス基板の前記広い面を接触させる工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記アクチュエータが、前記ガラス基板の位置を検出する検出器からの信号に基づいて、前記伸長位置と前記収縮位置との間で前記研磨パッドアセンブリを移動させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記研磨パッドアセンブリが、前記研磨面を含む研磨パッド及び泡材料を含む裏基板を備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記ガラス基板が、約０．３ｍｍ以下の厚さであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 空気ベアリング上に前記ガラス基板をコンプライアントに支持する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 柔軟なガラス基板を処理するガラス処理装置において、
   前記柔軟なガラス基板中の開始欠陥を加熱するレーザ源を使用して、分離線に沿って前記柔軟なガラス基板の一部を分離するよう構成されたガラス分離装置；
   前記柔軟なガラス基板と接触せずに、搬送経路に沿って前記柔軟なガラス基板を支持するよう構成された切断支持部材；及び
   研磨面を有する研磨パッドアセンブリを含むガラス欠陥開始アセンブリであって、収縮構成において搬送経路から離れてかつ伸長構成において搬送経路に向かって前記研磨パッドアセンブリを移動させて、前記柔軟なガラス基板の広い面を研磨面と接触させ前記柔軟なガラス基板の広い面に前記開始欠陥の領域を提供する、アクチュエータを含む、ガラス欠陥開始アセンブリ、
   を備えることを特徴とする、装置。
8. 前記研磨面が、少なくとも約３ミリメートルの幅であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記柔軟なガラス基板の位置を検出し、前記伸長構成と前記収縮構成との間で前記研磨パッドアセンブリを移動させるために使用される信号を提供する、検出器を備えることを特徴とする、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記検出器からの信号に基づいてアクチュエータを制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記研磨パッドアセンブリが、泡材料を含む裏基板を含む研磨パッドを備えることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置。

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