JP2019043799A - End face treatment method of glass substrate and end face treatment device of glass substrate - Google Patents

End face treatment method of glass substrate and end face treatment device of glass substrate Download PDF

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    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/012Tempering or quenching glass products by heat treatment, e.g. for crystallisation; Heat treatment of glass products before tempering by cooling

Abstract

To reduce a residual stress of a glass substrate which is integrated with a material such as a resin having low heat resistance, and to reduce a residual stress for a glass substrate, before breakage, which is usually broken by a high residual stress within several tens minutes.SOLUTION: An end face treatment method of a glass substrate G treats an end face 20 after the glass substrate G has been cut, and includes: a melt chamfering step of melt chamfering the end face 20 of the glass substrate G; and a residual stress reduction step of heating an end face neighbor portion 21 of the glass substrate G and reducing a residual stress.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、ガラス基板の端面処理方法及びガラス基板の端面処理装置に関する。   The present invention relates to a method for processing an end surface of a glass substrate and an end surface processing apparatus for a glass substrate.

ガラスの基板を製品寸法に切り出すためには、ガラス基板にホイールによってスクライブラインを形成し、そしてガラス基板を曲げることでスクライブラインに沿ってガラス基板を分断している(例えば、特許文献1を参照)。
しかし、ホイール刃で印加された力及び分断時に加えられた応力が原因で、スクライブラインには残留応力が残る。したがって、ガラス基板の表面に水平方向にクラックが自然発生しやすく、また、時間が経過するとクラックが湿気等によってさらに成長する。
In order to cut a glass substrate into product dimensions, a scribe line is formed on the glass substrate by a wheel, and the glass substrate is bent along the scribe line by bending the glass substrate (see, for example, Patent Document 1) ).
However, residual force remains in the scribe line due to the force applied by the wheel blade and the stress applied at break up. Therefore, a crack tends to occur naturally in the horizontal direction on the surface of the glass substrate, and with time, the crack further grows due to moisture or the like.

また、ガラス基板の端面(エッジ)にレーザ光を照射して溶融面取りを行うことで、ガラス基板の端面の強度を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献2を参照)。この溶融面取りでは、基板エッジの微細なクラックが消失し、端面強度が向上する。
しかしこの方法では、溶融部近傍に残留応力が生じる。そして、残留応力によって、基板が割れる可能性が高まる。具体的には、内部欠陥の経時的な成長や後発的な傷による破壊が生じる可能性が高まり、残留応力の大きさによっては、数十分以内に破壊が生じることがある。
Moreover, the technique which improves the intensity | strength of the end surface of a glass substrate is known by irradiating a laser beam to the end surface (edge) of a glass substrate, and performing fusion | melting chamfering (for example, refer patent document 2). In this melting and chamfering, fine cracks on the substrate edge disappear and the end face strength is improved.
However, in this method, residual stress occurs in the vicinity of the fusion zone. And, the residual stress increases the possibility of the substrate being broken. Specifically, there is a high possibility that the internal defects will grow with time or failure due to subsequent flaws, and depending on the magnitude of the residual stress, the failure may occur within tens of minutes.

特開平6−144875号公報JP-A-6-144875 特許第5245819号公報Patent No. 5245819 gazette

以上を考慮して、従来からガラス基板の端面の残留応力を低減する方法が開発されている。例えば、ガラス基板の残留応力低減方法では、昇温後に徐冷を行う。具体的には、最初に、ガラス基板全体をガラス転移点以上の温度まで均一に加熱し、次にそれを一定時間保持し、最後に常温まで徐冷する。一般には、加熱・保持・徐冷の工程に数時間以上の時間を要する。
この方法では、ガラス基板の端面の残留応力をほぼ完全に除去できるという利点がある。また、炉で複数個のガラス基板を同時処理できるという利点がある。
In consideration of the above, conventionally, a method has been developed to reduce the residual stress on the end face of the glass substrate. For example, in the method for reducing residual stress of a glass substrate, slow cooling is performed after the temperature rise. Specifically, first, the entire glass substrate is uniformly heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, then held for a certain period of time, and finally gradually cooled to room temperature. In general, the process of heating, holding, and slow cooling requires several hours or more.
This method has an advantage that residual stress on the end face of the glass substrate can be almost completely removed. In addition, there is an advantage that a plurality of glass substrates can be processed simultaneously in a furnace.

しかし、基板全体をガラス転移点以上に加熱するので、例えば樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス製品には適用できない。図46には、ガラス基板Gに樹脂材料P1、P2が一体に形成されたガラス製品を示している。
また、1回の残留応力低減処理に数時間以上の時間がかかるため、残留応力が発生した直後に残留応力を低減することはできない。そのため、高い残留応力によって数十分以内に破壊が生じる確率が高いガラス基板に適用するのが困難である。
However, since the whole substrate is heated to the glass transition point or more, it can not be applied to a glass product integrated with a low heat resistant material such as, for example, a resin. FIG. 46 shows a glass product in which the resin materials P1 and P2 are integrally formed on the glass substrate G.
In addition, since one residual stress reduction process takes several hours or more, residual stress can not be reduced immediately after the occurrence of residual stress. Therefore, it is difficult to apply to a glass substrate having a high probability of breakage occurring within tens of minutes due to high residual stress.

本発明の第一の目的は、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようにすることにある。
本発明の第二の目的は、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようにすることにある。
A first object of the present invention is to reduce residual stress of a glass substrate integrated with a low heat resistant material such as resin.
A second object of the present invention is to be able to reduce residual stress before breakage occurs, even for glass substrates whose breakage usually occurs within a few tens of minutes due to high residual stress.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。   Below, a plurality of modes are explained as a means to solve a subject. These aspects can be arbitrarily combined as needed.

本発明の一見地に係るガラス基板の端面処理方法は、ガラス基板の切断後の端面を処理する方法であって、下記のステップを有している。
◎ガラス基板の端面を溶融面取りする溶融面取りステップ。
◎ガラス基板の端面近傍部分を加熱して残留応力を低減する残留応力低減ステップ。
この方法では、ガラス基板の端面近傍部分が加熱されるので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の端面の残留応力を低減できるようになる。ガラス基板全体が加熱されないので、樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。
また、この方法では、ガラス基板を1ピコ秒〜100秒間程度加熱することで、加熱域において残留応力が低減されるので、通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
「端面近傍部分」とは、端面及びその近傍に対応する部分である。
「端面近傍部分が加熱される」とは、端面近傍部分より中心側には加熱されない部分があることを意味する。
「残留応力を低減する」とは、内部欠陥の経時的な成長が抑制され、外力を加えていないガラス基板が既定の時間内に割れない程度まで残留応力を低減することを意味する。
残留応力低減手段は、例えば、部分加熱が可能な装置であり、部分加熱を行うための熱源としては、例えば、レーザ、各種ヒータである。
溶融面取りステップの途中で残留応力低減ステップが開始され、それ以後は両ステップが同時に行われてもよい。又は、溶融面取りステップが終了した後に、残留応力低減ステップが開始されてもよい。
The end surface processing method of a glass substrate according to the first aspect of the present invention is a method of processing an end surface of a glass substrate after cutting, and has the following steps.
溶 融 Melt chamfering step to melt and chamfer the end face of the glass substrate.
残留 Residual stress reduction step that reduces the residual stress by heating the area near the end face of the glass substrate.
In this method, since the vicinity of the end face of the glass substrate is heated, it is possible to reduce the residual stress on the end face of the glass substrate integrated with a low heat resistant material such as resin. This is because the entire glass substrate is not heated, so that the resin and the like are not easily affected by heat.
In addition, in this method, residual stress is reduced in the heating area by heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds, so breakage is generally caused even in the glass substrate which causes breakage within several tens of minutes. It is possible to reduce the residual stress before the occurrence of
The “end face vicinity portion” is a portion corresponding to the end face and the vicinity thereof.
"The portion near the end face is heated" means that there is a portion which is not heated at the center side from the portion near the end face.
“Reducing residual stress” means suppressing the temporal growth of internal defects and reducing residual stress to such an extent that a glass substrate to which no external force is applied does not crack within a predetermined time.
The residual stress reducing means is, for example, an apparatus capable of partial heating, and a heat source for performing partial heating is, for example, a laser or various heaters.
The residual stress reduction step may be started in the middle of the melting and chamfering step, and then both steps may be performed simultaneously. Alternatively, the residual stress reduction step may be started after the fusion chamfering step is completed.

残留応力低減ステップは、ガラス基板の端面近傍部分に、端面に沿ってレーザ光を走査するレーザ光走査ステップを有していてもよい。   The residual stress reducing step may include a laser beam scanning step of scanning a laser beam along the end face in the vicinity of the end face of the glass substrate.

残留応力低減ステップは、ガラス基板の端面近傍部分の複数箇所各々にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップを有していてもよい。   The residual stress reducing step may have a laser beam irradiation step of irradiating each of a plurality of locations in the vicinity of the end face of the glass substrate with a laser beam.

レーザ光照射ステップは、複数のレーザ光を複数箇所に同時に又は短時間で繰り返し照射してもよい。   In the laser beam irradiation step, a plurality of laser beams may be irradiated to a plurality of locations simultaneously or repeatedly in a short time.

本発明の他の見地に係るガラス基板の端面処理装置は、ガラス基板の切断後の端面を処理する装置であって、溶融面取り装置と、残留応力低減装置とを備えている。
溶融面取り装置は、ガラス基板の端面を溶融面取りする。
残留応力低減装置は、ガラス基板の端面近傍部分を加熱して残留応力を低減する。
この装置では、ガラス基板の端面近傍部分が加熱されるので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の端面近傍部分の残留応力を低減できるようになる。ガラス基板全体が加熱されないので、樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。
また、この装置では、ガラス基板を1ピコ秒〜100秒間程度加熱することで、加熱域において残留応力が低減されるので、通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
The end surface processing apparatus for a glass substrate according to another aspect of the present invention is an apparatus for processing an end surface of the glass substrate after cutting, and includes a melting and chamfering apparatus and a residual stress reducing apparatus.
The melting and chamfering apparatus melts and bevels the end face of the glass substrate.
The residual stress reduction device heats a portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress.
In this apparatus, since the vicinity of the end face of the glass substrate is heated, it is possible to reduce the residual stress in the vicinity of the end face of the glass substrate integrated with a low heat resistant material such as resin. This is because the entire glass substrate is not heated, so that the resin and the like are not easily affected by heat.
Further, in this apparatus, residual stress is reduced in the heating area by heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds, so that breakage is usually caused even within a few tens of minutes. It is possible to reduce the residual stress before the occurrence of

残留応力低減装置は、ガラス基板の端面近傍部分に、端面に沿ってレーザ光を走査してもよい。   The residual stress reduction device may scan laser light along the end face in a portion near the end face of the glass substrate.

残留応力低減装置は、ガラス基板の端面近傍部分の複数箇所各々にレーザ光を照射してもよい。   The residual stress reducing device may irradiate laser light to each of a plurality of places in the vicinity of the end face of the glass substrate.

残留応力低減装置は、複数のレーザ光を複数箇所に同時に又は短時間で繰り返し照射してもよい。   The residual stress reduction device may irradiate a plurality of laser beams to a plurality of locations simultaneously or repeatedly in a short time.

本発明によれば、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようになる。
さらに、本発明によれば、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。ガラス基板を1ピコ秒〜100秒間程度加熱することで、加熱域において残留応力が低減されるからである。
According to the present invention, it is possible to reduce the residual stress of a glass substrate integrated with a low heat resistant material such as a resin.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to reduce residual stress before breakage occurs even for a glass substrate whose breakage usually occurs within several tens of minutes due to high residual stress. By heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds, residual stress is reduced in the heating region.

本発明の第1実施形態のレーザ照射装置の模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram of the laser irradiation apparatus of 1st Embodiment of this invention. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. 溶融面取りされたガラス基板の断面写真。Cross section photograph of the fusion bevelled glass substrate. 溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the retardation toward the center side from the end face of the glass substrate by which the fusion | melting chamfer was carried out. ガラス基板の残留応力が高くなっている部分を示す模式的平面図。The typical top view which shows the part to which the residual stress of the glass substrate is high. ガラス基板の残留応力が高くなっている部分を示す模式的断面図。Typical sectional drawing which shows the part to which the residual stress of the glass substrate is high. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. 溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を、残留応力低減処理の前後で比較するためのグラフ。The graph for comparing the change of the retardation toward the center side from the end face of the glass substrate by which the fusion | melting chamfer was carried out before and behind a residual-stress reduction process. 溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を、残留応力低減処理の前後で比較するためのグラフ。The graph for comparing the change of the retardation toward the center side from the end face of the glass substrate by which the fusion | melting chamfer was carried out before and behind a residual-stress reduction process. 溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を、残留応力低減処理の前後で比較するためのグラフ。The graph for comparing the change of the retardation toward the center side from the end face of the glass substrate by which the fusion | melting chamfer was carried out before and behind a residual-stress reduction process. 残留応力低減処理における、走査速度が異なる場合の温度分布を示すシミュレーション結果。The simulation result which shows temperature distribution in case scanning speeds differ in residual stress reduction processing. 残留応力低減処理における、走査速度が異なる場合の温度分布を示すシミュレーション結果。The simulation result which shows temperature distribution in case scanning speeds differ in residual stress reduction processing. 第2実施形態を実施する際のレーザスポットSの形状のバリエーションを示す模式的平面図。The typical top view which shows the variation of the shape of laser spot S at the time of enforcing 2nd Embodiment. 第2実施形態を実施する際のレーザスポットSの形状のバリエーションを示す模式的平面図。The typical top view which shows the variation of the shape of laser spot S at the time of enforcing 2nd Embodiment. 第2実施形態を実施する際のレーザスポットSの形状のバリエーションを示す模式的平面図。The typical top view which shows the variation of the shape of laser spot S at the time of enforcing 2nd Embodiment. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. 第2実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of the glass substrate which shows movement of the laser spot of 2nd Embodiment. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. 加熱位置の順序の一例を示す模式的平面図。Typical top view which shows an example of the order of a heating position. 加熱位置の順序の一例を示す模式的平面図。Typical top view which shows an example of the order of a heating position. 第2実施形態の変形例のレーザ照射装置の模式図。The schematic diagram of the laser irradiation apparatus of the modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of the glass substrate which shows movement of the laser spot of 3rd Embodiment. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。The schematic diagram of a glass substrate which shows movement of a laser spot. 加熱領域の間隔のバリエーションを示す模式的平面図。The typical top view which shows the variation of the space | interval of a heating area | region. 加熱領域の間隔のバリエーションを示す模式的平面図。The typical top view which shows the variation of the space | interval of a heating area | region. 回折光学素子又は透過型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図。The schematic diagram which shows the branch of the laser spot using a diffractive optical element or a transmissive | pervious space light modulator. 反射型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図。The schematic diagram which shows a branch of the laser spot using a reflection type spatial light modulator. シリンドリカルレンズによるビーム形成を示す模式図。The schematic diagram which shows the beam formation by a cylindrical lens. ガルバノスキャナによるビーム形成を示す模式図。The schematic diagram which shows beam formation by a galvano scanner. ポリゴンミラーによるビーム形成を示す模式図。The schematic diagram which shows beam formation by a polygon mirror. 遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的平面図。The typical top view which shows the positional relationship of a shielding board and a glass substrate. 遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的正面図。The typical front view which shows the positional relationship of a shielding board and a glass substrate. 第3実施形態の第2変形例のレーザ照射装置の模式的平面図。The typical top view of the laser irradiation apparatus of the 2nd modification of 3rd Embodiment. レーザ照射装置の模式的正面図。The typical front view of a laser irradiation apparatus. ガルバノスキャナを用いた、3点のビームの形成を示す模式図。The schematic diagram which shows formation of the beam of 3 points | pieces using a galvano scanner. 時間に対するレーザパルスと光線角度の変化を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing the change in laser pulse and beam angle with respect to time. 耐熱性の低い材料と一体になった従来のガラス製品の模式的平面図。The typical top view of the conventional glassware united with the low heat-resistant material.

1.第1実施形態
(1)レーザ照射装置
図1に、本発明の一実施形態によるレーザ照射装置1の全体構成を示す。図1は、本発明の第1実施形態のレーザ照射装置の模式図である。
レーザ照射装置1は、ガラス基板Gの端面を溶融面取りする機能と、ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱することで端面近傍部分の残留応力を低減する機能とを有している。
1. First Embodiment (1) Laser Irradiation Apparatus FIG. 1 shows the entire configuration of a laser irradiation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
The laser irradiation apparatus 1 has a function of melting and chamfering the end face of the glass substrate G, and a function of heating a portion near the end face of the glass substrate G to reduce residual stress in the vicinity of the end face.

ガラス基板Gは、ガラスのみからなるものと、ガラスに樹脂等の他の部材が組み合わせられたものを含む。ガラスの種類の代表的な例としては、ディスプレイやインパネ等に使われるソーダガラス、無アルカリガラスが挙げられるが、種類はこれらに限定されない。ガラスの厚さは、具体的には、3mm以下であり、例えば、0.004〜3mmの範囲、好ましくは0.2〜0.4mmの範囲である。
端面近傍部分とは、端面及びその近傍の部分をいい、外周縁の端面近傍部、穴の縁の端面近傍部を含む。
The glass substrate G includes those made of only glass and those in which other members such as resin are combined with glass. Typical examples of the type of glass include soda glass and alkali-free glass used for displays and instrument panels, but the type is not limited thereto. The thickness of the glass is specifically 3 mm or less, for example, in the range of 0.004 to 3 mm, preferably in the range of 0.2 to 0.4 mm.
The end face vicinity portion means an end face and a portion in the vicinity thereof, and includes the end face near portion of the outer peripheral edge and the end face near portion of the edge of the hole.

レーザ照射装置1は、レーザ装置3を備えている。レーザ装置3は、ガラス基板Gにレーザ光を照射するためのレーザ発振器15と、レーザ制御部17とを有している。レーザ制御部17はレーザ発振器15の駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ装置3は、レーザ光を後述する機械駆動系側に伝送する伝送光学系5を有している。伝送光学系5は、例えば、集光レンズ19、複数のミラー(図示せず)、プリズム(図示せず)等を有する。
レーザ照射装置1は、レンズの位置を光軸方向に移動させることによって、レーザ光のスポットの大きさを変更する駆動機構11を有している。
The laser irradiation device 1 includes a laser device 3. The laser device 3 has a laser oscillator 15 for irradiating the glass substrate G with a laser beam, and a laser control unit 17. The laser control unit 17 can control the drive of the laser oscillator 15 and the laser power.
The laser device 3 has a transmission optical system 5 for transmitting a laser beam to the mechanical drive system side described later. The transmission optical system 5 includes, for example, a condenser lens 19, a plurality of mirrors (not shown), a prism (not shown) and the like.
The laser irradiation apparatus 1 has a drive mechanism 11 that changes the size of the spot of the laser beam by moving the position of the lens in the optical axis direction.

レーザ照射装置1は、ガラス基板Gが載置される加工テーブル7を有している。加工テーブル7は、テーブル駆動部13によって移動される。テーブル駆動部13は、加工テーブル7をヘッド(図示せず)に対して水平方向に移動させる移動装置(図示せず)を有している。移動装置は、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。   The laser irradiation apparatus 1 has a processing table 7 on which a glass substrate G is placed. The processing table 7 is moved by the table drive unit 13. The table drive unit 13 has a moving device (not shown) for moving the processing table 7 in the horizontal direction with respect to the head (not shown). The moving device is a known mechanism having a guide rail, a motor and the like.

レーザ照射装置1は、制御部9を備えている。制御部9は、プロセッサ(例えば、CPU)と、記憶装置(例えば、ROM、RAM、HDD、SSDなど)と、各種インターフェース(例えば、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェースなど)を有するコンピュータシステムである。制御部9は、記憶部(記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応)に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部9は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
The laser irradiation apparatus 1 includes a control unit 9. The control unit 9 has a processor (for example, CPU), a storage device (for example, ROM, RAM, HDD, SSD, etc.), and various interfaces (for example, A / D converter, D / A converter, communication interface, etc.) It is a computer system. The control unit 9 performs various control operations by executing a program stored in the storage unit (corresponding to a part or all of the storage area of the storage device).
The control unit 9 may be configured by a single processor, but may be configured by a plurality of independent processors for each control.

制御部9は、レーザ制御部17を制御できる。制御部9は、駆動機構11を制御できる。制御部9は、テーブル駆動部13を制御できる。
制御部9には、図示しないが、ガラス基板Gの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
The control unit 9 can control the laser control unit 17. The controller 9 can control the drive mechanism 11. The control unit 9 can control the table drive unit 13.
Although not shown, a sensor for detecting the size, shape and position of the glass substrate G, a sensor and a switch for detecting the state of each device, and an information input device are connected to the control unit 9.

(2)溶融面取り動作
図2〜図4を用いて、ガラス基板Gの端面を溶融面取りする動作を説明する。図2は、レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。図3は、溶融面取りされたガラス基板の断面写真である。図4は、溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を示すグラフである。
(2) Melting and Chamfering Operation The operation of melting and chamfering the end face of the glass substrate G will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic view of a glass substrate showing movement of a laser spot. FIG. 3 is a cross-sectional photograph of a melt-chamfered glass substrate. FIG. 4 is a graph showing a change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate toward the center.

最初に、ガラス基板Gを加工テーブル7上の所定位置にセットする。
次に、図2に示すように、ガラス基板Gに対して、レーザ光を、ガラス基板Gの端面近傍部分21に照射し、さらにレーザスポットSをガラス基板Gの端面20に沿って走査する。このとき、レーザスポットSが、ガラス基板Gの端面20から基板内側(中央側)に向かって例えば、10μm〜150μm離れた位置にくるようにセットする。
First, the glass substrate G is set at a predetermined position on the processing table 7.
Next, as shown in FIG. 2, a laser beam is applied to the glass substrate G toward the end face vicinity portion 21 of the glass substrate G, and the laser spot S is scanned along the end face 20 of the glass substrate G. At this time, the laser spot S is set so as to be, for example, 10 μm to 150 μm away from the end face 20 of the glass substrate G toward the inner side (central side) of the substrate.

以上のようなレーザスポットSの照射及び走査によって、ガラス基板Gの端面近傍部分21が加熱される。特に、中赤外光のレーザ光を照射することによって、レーザ光はガラス基板Gの内部まで透過しながら吸収される。したがって、ガラス基板Gの端面20は、レーザ光の照射面である表面側のみではなく、ガラス基板Gの内部及び裏面側の全体にわたって比較的均一に加熱される。このため、ガラス基板Gの端面20は基板厚みの中央部が外側に膨らむように溶融し、その結果、図3に示すように、端面20が面取りされる。   The irradiation and scanning of the laser spot S as described above heat the end face vicinity portion 21 of the glass substrate G. In particular, by irradiating laser light of mid-infrared light, the laser light is absorbed while being transmitted to the inside of the glass substrate G. Therefore, the end surface 20 of the glass substrate G is relatively uniformly heated not only on the front surface side that is the irradiation surface of the laser light but also over the entire inside and back surface side of the glass substrate G. Therefore, the end surface 20 of the glass substrate G is melted so that the central portion of the substrate thickness bulges outward, and as a result, as shown in FIG. 3, the end surface 20 is chamfered.

ただし、溶融面取りの方法は特に限定されない。他の例として、ガラス基板Gの表面及び裏面の両方又は片方からレーザ光を照射するとともに、ガラス基板Gの端面20に対して直交する方向からレーザ光を照射し、ガラス基板Gの端面20を溶融させて面取りを行ってもよい。遠赤外光のレーザ光を照射してもよい。
以上の結果、図4に示すように、ガラス基板Gの端面近傍部分(例えば、端面20から200μmの領域)では、リタデーション(nm)が高くなる。リタデーションは、物体を透過した光に生じる位相差であり、物体内にはたらく応力に比例する値である。外力を加えていない物体のリタデーションが高いということは、残留応力が高くなっていることを意味する。
However, the method of melting and chamfering is not particularly limited. As another example, the laser light is irradiated from both or one of the front surface and the back surface of the glass substrate G, and the laser light is irradiated from the direction orthogonal to the end surface 20 of the glass substrate G. It may be melted and chamfered. Laser light of far infrared light may be emitted.
As a result of the above, as shown in FIG. 4, the retardation (nm) is high in the vicinity of the end face of the glass substrate G (for example, in the area of end face 20 to 200 μm). The retardation is a phase difference generated in the light transmitted through the object, and is a value proportional to the stress acting in the object. The fact that the retardation of an object to which no external force is applied is high means that the residual stress is high.

(3)残留応力低減処理
図5〜図7を用いて、ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する残留応力低減処理を説明する。図5は、ガラス基板の残留応力が高くなっている部分を示す模式的平面図である。図6は、ガラス基板の残留応力が高くなっている部分を示す模式的断面図である。図7は、レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
(3) Residual Stress Reduction Process A residual stress reduction process for heating a portion near the end face of the glass substrate G will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. 5 is a schematic plan view showing a portion where the residual stress of the glass substrate is high. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion where the residual stress of the glass substrate is high. FIG. 7 is a schematic view of a glass substrate showing movement of a laser spot.

図7に示すように、加工テーブル7上のガラス基板Gに対して、レーザ光を、ガラス基板Gの端面近傍部分21に照射し、さらにレーザスポットSをガラス基板Gの端面近傍部分21に沿って走査する。ここでの端面近傍部分21は、溶融面取りによって残留応力が生じた残留応力発生領域Z(斜線領域)に対応している。
このとき、レーザスポットSはガラス基板Gに対して小さく、例えば、4μm〜20mm程度の大きさに設定する。これにより、ガラス基板Gの端面近傍部分21がレーザスポットSによって加熱される。
As shown in FIG. 7, a laser beam is applied to a portion 21 near the end face of the glass substrate G with respect to the glass substrate G on the processing table 7, and the laser spot S is along the portion 21 near the end face of the glass substrate G Scan. The end face vicinity portion 21 here corresponds to a residual stress generation region Z (hatched region) in which a residual stress is generated by the melting and chamfering.
At this time, the laser spot S is set smaller than the glass substrate G, for example, to a size of about 4 μm to 20 mm. Thereby, the end face vicinity part 21 of the glass substrate G is heated by the laser spot S.

本発明者らは、残留応力低減処理においては、高温になる領域を、端面20に沿った方向の狭い範囲に抑えることが必要であることを見い出し、本発明に至った。その根拠は後述する。すなわち、レーザスポットSの走査速度を遅く設定してガラス基板Gをガラス転移点以上の温度まで加熱する。その結果、高温になる領域が端面20に沿った方向に広がることがなく、そのため残留応力を低減する効果が高くなる。逆に、走査速度を速く設定すると、ガラス転移点以上の温度まで加熱するのに必要な出力が増加する。高い出力のレーザスポットSを速い速度で走査させると、高温になる領域が端面20に沿った方向に広がる結果、残留応力を低減する効果が低くなる。
走査速度は、20mm/s以下であればよく、好ましくは10mm/s以下であり、さらに好ましくは5mm/s未満である。
The inventors of the present invention have found that in the residual stress reduction process, it is necessary to suppress the high temperature region to a narrow range in the direction along the end face 20, and reached the present invention. The grounds will be described later. That is, the scanning speed of the laser spot S is set low to heat the glass substrate G to a temperature above the glass transition point. As a result, the high temperature region does not spread in the direction along the end face 20, and the effect of reducing the residual stress is enhanced. Conversely, setting the scan rate fast increases the power required to heat to temperatures above the glass transition temperature. When the high power laser spot S is scanned at a high speed, the high temperature area spreads in the direction along the end face 20, and the effect of reducing the residual stress is reduced.
The scanning speed may be 20 mm / s or less, preferably 10 mm / s or less, and more preferably less than 5 mm / s.

以上の結果、ガラス基板Gの端面近傍部分21(つまり、残留応力発生領域Z)がガラス転移点以上まで加熱され、その結果、残留応力が低減する。
この方法では、ガラス基板Gの端面近傍部分21が加熱される(つまり、ガラス基板G全体が加熱されない)ので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板Gの端面近傍部分21の残留応力を低減できるようになる。樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。さらに、残留応力発生領域Zの面積が極端に広くなければ、数十分以内に残留応力低減処理を完了することができ、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
As a result of the above, the portion 21 in the vicinity of the end face of the glass substrate G (that is, the residual stress generation region Z) is heated to the glass transition point or more, and as a result, the residual stress is reduced.
In this method, since the end face vicinity portion 21 of the glass substrate G is heated (that is, the entire glass substrate G is not heated), the end face vicinity portion of the glass substrate G integrated with a low heat resistant material such as resin. The residual stress of 21 can be reduced. It is because it is hard to produce the influence of a heat | fever to resin etc. Furthermore, if the area of the residual stress generation area Z is not extremely wide, the residual stress reduction process can be completed within a few tens of minutes, and for high glass substrates, breakage usually occurs within a few tens of minutes. Even in this case, the residual stress can be reduced before the failure occurs.

レーザの種類(波長)は特に限定されない。
必要なレーザ出力は、ガラス基板Gをガラス転移点以上まで加熱できる出力である。このため、ガラスに対する光吸収率が低いレーザを使用する場合は、より高いレーザ出力が必要となる。
また、熱源としてはレーザに限定されず、例えば、赤外線ヒータ、接触式ヒータであってもよい。
なお、ガラス基板Gの加熱部の温度がガラス転移点程度である場合、加熱部の変形はほとんど確認されない。加熱部の温度がより高い場合には、加熱部が溶融し、形状が変化する。レーザ出力が高いほど、加熱部の粘度が低下し、短い時間で大きく変形する。本発明によれば、レーザ出力が高く、ガラス基板Gの形状が変形する場合であっても、残留応力が低減される。ただし、ガラス基板Gの許容できる変形量に制約がある製品に本発明を適用する場合には、ガラス基板Gの粘度が低下して変形量が許容値を超えることがないよう、レーザ出力に上限が設定されるべきである。
The type (wavelength) of the laser is not particularly limited.
The required laser output is an output capable of heating the glass substrate G to the glass transition point or more. For this reason, a higher laser output is required when using a laser with a low light absorptivity for glass.
Moreover, as a heat source, it is not limited to a laser, For example, an infrared heater and a contact type heater may be sufficient.
In addition, when the temperature of the heating part of glass substrate G is a glass transition point grade, a deformation | transformation of a heating part is hardly confirmed. When the temperature of the heating unit is higher, the heating unit melts and the shape changes. The higher the laser output, the lower the viscosity of the heating part, and the greater the deformation in a short time. According to the present invention, even when the laser output is high and the shape of the glass substrate G is deformed, the residual stress is reduced. However, when the present invention is applied to a product having a restriction on the allowable deformation of the glass substrate G, the upper limit of the laser output is set so that the viscosity of the glass substrate G is reduced and the deformation does not exceed the allowable value. Should be set.

ガラス基板Gへの入熱方向は特に限定されない。ガラス基板Gの表面から入熱されてもよいし、裏面から入熱されてもよいし、端面20から入熱されてもよい。
前記実施形態では溶融面取りが終わった後に残留応力低減処理を行っていたが、溶融面取り加工と残留応力低減処理とを一つのガラス基板Gで並行して行ってもよい。具体的には、2本のレーザビームを用いることで溶融面取り動作の途中で残留応力低減処理が開始され、それ以後は両処理が同時に行われる。その場合は、全体の処理時間が短くなる。
なお、複数のレーザビームを用いるためには、レーザ発振器を複数用意してもよいし、1つのレーザ発振器からレーザビームを分岐させてもよい。
The heat input direction to the glass substrate G is not particularly limited. The heat may be input from the front surface of the glass substrate G, may be input from the back surface, or may be input from the end surface 20.
In the above embodiment, the residual stress reduction processing is performed after the melting and chamfering is finished, but the melting and chamfering processing and the residual stress reduction processing may be performed in parallel on one glass substrate G. Specifically, by using two laser beams, the residual stress reduction process is started in the middle of the melting and chamfering operation, and thereafter both processes are performed simultaneously. In that case, the overall processing time is shortened.
In order to use a plurality of laser beams, a plurality of laser oscillators may be prepared, or a laser beam may be branched from one laser oscillator.

(4)実験例
図8〜図10を用いて、レーザ走査による残留応力低減処理の実験例を説明する。図8〜図10は、溶融面取りされたガラス基板(厚さ200μmの無アルカリガラス)の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を、残留応力低減処理の前後で比較するためのグラフである。
残留応力の低減処理は、中赤外レーザ(Erファイバレーザ)でも遠赤外レーザ(CO2レーザ)でも可能であった。Erファイバレーザの諸元は、波長2.8μm、最大出力10W、光吸収率約30%であり、実質の入熱は最大3Wである。CO2レーザの諸元は、波長10.6μm、最大出力250W、光吸収率約80%であり、実質の入熱は最大200Wである。
(4) Experimental Example An experimental example of residual stress reduction processing by laser scanning will be described with reference to FIGS. FIGS. 8 to 10 are graphs for comparing the change in retardation from the end face to the center side of the melt-chamfered glass substrate (alkali glass with a thickness of 200 μm) before and after the residual stress reduction treatment. .
The residual stress reduction process was possible with either a mid-infrared laser (Er fiber laser) or a far-infrared laser (CO 2 laser). The specifications of the Er fiber laser are a wavelength of 2.8 μm, a maximum output of 10 W, an optical absorptivity of about 30%, and a substantial heat input of up to 3 W. The specifications of the CO 2 laser are a wavelength of 10.6 μm, a maximum output of 250 W, an optical absorptivity of about 80%, and a substantial heat input of up to 200 W.

(4−1)第1実験例
図8の1回目加熱(溶融面取り)では、Erファイバレーザが用いられ、スポットサイズ200μm、5W、3mm/sの条件であった。
(4-1) First Experimental Example In the first heating (melting and chamfering) of FIG. 8, an Er fiber laser was used, and the spot size was 200 μm, 5 W, and 3 mm / s.

図8の2回目加熱(残留応力低減処理)では、Erファイバレーザが用いられ、上記条件で溶融面取りを行った基板を、スポットサイズ2mm、4W、0.2mm/sの条件で加熱した。
図8から明らかなように、残留応力の最大値は大幅に低減している。
In the second heating (residual stress reduction processing) of FIG. 8, an Er fiber laser was used, and the substrate subjected to the melting and chamfering under the above conditions was heated under the conditions of spot sizes 2 mm, 4 W and 0.2 mm / s.
As apparent from FIG. 8, the maximum value of the residual stress is significantly reduced.

(4−2)第2実験例
図9の1回目加熱(溶融面取り)では、Erファイバレーザが用いられ、スポットサイズ200μm、5W、3mm/sの条件であった。
図9の2回目加熱(残留応力低減処理)では、Erファイバレーザが用いられ、上記条件で溶融面取りを行った基板を、スポットサイズ1mm、3.5W、1mm/sの条件で加熱した。図9から明らかなように、残留応力の最大値は低減している。
(4-2) Second Experimental Example In the first heating (melting and chamfering) of FIG. 9, an Er fiber laser was used, and the spot size was 200 μm, 5 W, and 3 mm / s.
In the second heating (residual stress reduction processing) of FIG. 9, an Er fiber laser was used, and the substrate subjected to the fusion chamfering under the above conditions was heated under the conditions of spot sizes 1 mm, 3.5 W and 1 mm / s. As apparent from FIG. 9, the maximum value of the residual stress is reduced.

図8、図9のいずれの実験例においても、残留応力低減処理を行う前では、溶融面取りされたガラス基板が、数分〜数日以内に自発的に割れる確率が高かったのに対し、残留応力低減処理を行った後では、1ヶ月経過しても割れなかった。なお、残留応力低減処理においては、ガラスが溶融して形状が変化することがないよう、レーザ光のパワー密度が調整されている。つまり、溶融面取りされたガラス基板端面の形状を変えることなく、残留応力が低減され、ガラス基板が自発的に割れる確率が低減された。   In any of the experimental examples shown in FIG. 8 and FIG. 9, the residue of the molten and chamfered glass substrate is likely to be spontaneously broken within several minutes to several days before the residual stress reduction treatment, while the residual is high. After the stress reduction treatment, it did not break even after one month. In the residual stress reduction process, the power density of the laser beam is adjusted so that the glass is not melted and the shape is not changed. That is, the residual stress was reduced and the probability of the glass substrate being broken spontaneously was reduced without changing the shape of the melt-chamfered glass substrate end face.

(4−3)第3実験例
図10の1回目加熱(溶融面取り)では、Erファイバレーザが用いられ、スポットサイズ200μm、5W、3mm/sの条件であった。
図10の2回目加熱(残留応力低減処理)では、Erファイバレーザが用いられ、上記条件で溶融面取りを行った基板を、スポットサイズ0.4mm、4mm/s、レーザ出力4〜6Wの条件で加熱した。レーザ出力4Wの場合は、1回目加熱(溶融面取り)で生じた残留応力に変化が見られなかった。これは、レーザ出力が低く、ガラス基板Gの温度がガラス転移点を超えなかったためである。レーザ出力5.5Wの場合は、残留応力の最大値が少しだけ低減された。また、1回目加熱(溶融面取り)で残留応力が低かった領域の一部において残留応力が大きく上昇した。レーザ出力6Wの場合は、レーザ出力が高かった結果、ガラス基板Gが溶融し、変形した。ガラス基板が溶融して変形するまでレーザ出力を高く設定しても、1回目加熱(溶融面取り)で生じた残留応力はほとんど低減されず、1回目加熱(溶融面取り)で残留応力が低かった領域の一部において残留応力が大きく上昇した。
図10からわかるように、本実験例では、レーザ出力を調整しても残留応力低減効果が低かった。
(4-3) Third Experimental Example In the first heating (melting and chamfering) of FIG. 10, an Er fiber laser was used, and the spot size was 200 μm, 5 W, and 3 mm / s.
In the second heating (residual stress reduction processing) of FIG. 10, an Er fiber laser is used, and the substrate subjected to the melting and chamfering under the above conditions is subjected to the spot size of 0.4 mm, 4 mm / s, and the laser power of 4 to 6 W Heated. In the case of the laser power of 4 W, no change was observed in the residual stress generated in the first heating (melting chamfer). This is because the laser output was low and the temperature of the glass substrate G did not exceed the glass transition point. At a laser power of 5.5 W, the maximum residual stress was slightly reduced. In addition, the residual stress greatly increased in a part of the region where the residual stress was low in the first heating (melting chamfer). In the case of a laser output of 6 W, as a result of the high laser output, the glass substrate G was melted and deformed. Even if the laser output is set high until the glass substrate melts and deforms, the residual stress generated in the first heating (melting chamfer) is hardly reduced, and the region in which the residual stress is low in the first heating (melting chamfer) The residual stress increased significantly in part of the
As seen from FIG. 10, in the present experimental example, the residual stress reduction effect was low even if the laser output was adjusted.

(4−4)考察
以上述べたように、2回目加熱(残留応力低減処理)の走査速度は、第1実験例が0.2mm/sであり、第2実験例が1mm/sであり、ともに良好な結果が得られた。ただし、グラフの比較からわかるように、走査速度が速くなれば、残留応力低減効果が下がる。第3実験例では、走査速度を4mm/sとさらに速く設定した結果、残留応力がほとんど低減されなかった。以上より、本実施形態のレーザ走査方式の場合は、走査速度が遅いことが好ましい。具体的には、走査速度は、20mm/s以下であればよく、好ましくは10mm/s以下であり、さらに好ましくは5mm/s未満である。
(4-4) Discussion As described above, the scanning speed of the second heating (residual stress reduction processing) is 0.2 mm / s in the first experimental example and 1 mm / s in the second experimental example. Both gave good results. However, as can be seen from the comparison of graphs, the higher the scanning speed, the lower the residual stress reduction effect. In the third experimental example, as a result of setting the scanning speed to 4 mm / s more quickly, the residual stress was hardly reduced. As mentioned above, in the case of the laser scanning method of this embodiment, it is preferable that a scanning speed is slow. Specifically, the scanning speed may be 20 mm / s or less, preferably 10 mm / s or less, and more preferably less than 5 mm / s.

本発明者らは、実験とガラス基板の温度シミュレーションに基づき、残留応力低減処理においては、高温になる領域を、端面20に沿った方向の狭い範囲に抑えることが必要であることを見い出し、本発明に至った。この根拠は、例えば、図11及び図12によって説明される。図11及び図12は、残留応力低減処理における、走査速度が異なる場合の温度分布を示すシミュレーション結果である。
図11は、レーザスポットSの走査速度が0.2mm/sと遅く、残留応力低減効果が高かった場合を示している。走査速度が遅く設定されているので、高温部(例えば、300℃を超える領域)は端面に沿って長くなっていない。
一方、図12は、走査速度が20mm/sと速く、残留応力低減効果が低かった場合を示している。ただし、図11と同じ程度の温度まで加熱されるよう、レーザ出力を高く設定している。図11と比べて、高温部が端面に沿って長くなっていることがわかる。
これらの結果は、高温部が端面に沿って長くなる場合には、残留応力低減効果が低下することを示す根拠の一つである。
The present inventors have found based on experiments and temperature simulation of the glass substrate that in the residual stress reduction processing, it is necessary to suppress the high temperature region to a narrow range in the direction along the end face 20. It came to the invention. This basis is described, for example, by FIG. 11 and FIG. FIG. 11 and FIG. 12 are simulation results showing temperature distribution when the scanning speed is different in the residual stress reduction process.
FIG. 11 shows the case where the scanning speed of the laser spot S is as slow as 0.2 mm / s and the residual stress reduction effect is high. Since the scanning speed is set to a low speed, the high temperature part (for example, a region exceeding 300 ° C.) does not extend along the end face.
On the other hand, FIG. 12 shows a case where the scanning speed is as fast as 20 mm / s and the residual stress reducing effect is low. However, the laser output is set high so as to be heated to the same temperature as in FIG. It can be seen that the high temperature portion is longer along the end face as compared with FIG.
These results are one of the grounds showing that the residual stress reducing effect is reduced when the high temperature part is elongated along the end face.

さらに、後述する第2実施形態に関わる第2実験例も、本発明に至った根拠を示す。第2実験例では、レーザスポットSを端面近傍部分21に沿って走査させる代わりに、端面近傍部分21の中の1点を所定時間だけ加熱することで、加熱された領域の残留応力を低減する。図13、図14及び図15は、第2実施形態を実施する際のレーザスポットSの形状のバリエーションを示す模式的平面図である。   Furthermore, the second experimental example according to the second embodiment described later also shows the ground for achieving the present invention. In the second experimental example, instead of scanning the laser spot S along the end face vicinity 21, the residual stress in the heated area is reduced by heating one point in the end face vicinity 21 for a predetermined time. . FIG. 13, FIG. 14 and FIG. 15 are schematic plan views showing variations of the shape of the laser spot S when carrying out the second embodiment.

図13には、円形のレーザスポットS100と、端面20に直交する方向に長い楕円形のレーザスポットS101が示されている。図14には、端面20に沿って長い楕円形のレーザスポットS102、S103が示されている。図15には、端面20全体を覆う、端面20に沿って長い形のレーザスポットS104が示されている。レーザスポットS100、S101、S102、S103を用いた場合は、レーザ出力及び加熱のための所定時間を調整すれば、加熱領域における残留応力が低減された。ただし、残留応力低減効果は、S100≒S101>S102>S103の順に高かった。レーザスポットS104を用いた場合、レーザ出力及び加熱のための所定時間を調整しても、残留応力が低減されなかった。
以上に示したシミュレーション結果及び実験結果を鑑み、本発明者らは、残留応力低減処理においては、高温になる領域を、端面20に沿った方向の狭い範囲に抑えることが必要であることを見い出し、本発明に至った。
In FIG. 13, a circular laser spot S100 and an elliptical laser spot S101 long in the direction orthogonal to the end face 20 are shown. In FIG. 14, elliptical laser spots S 102 and S 103 long along the end face 20 are shown. In FIG. 15, a long laser spot S104 is shown along the end face 20 covering the entire end face 20. When the laser spots S100, S101, S102, and S103 were used, the residual stress in the heating area was reduced by adjusting the laser output and the predetermined time for heating. However, the residual stress reduction effect was higher in the order of S100 ≒ S101>S102> S103. When the laser spot S104 was used, the residual stress was not reduced even if the laser output and the predetermined time for heating were adjusted.
In view of the simulation results and the experimental results described above, the inventors have found that in the residual stress reduction process, it is necessary to suppress the high temperature region to a narrow range in the direction along the end face 20. The present invention has been achieved.

(5)第1変形例
第1実施形態ではガラス基板Gの一辺の残留応力を低減するシングルビーム走査処理を説明したが、ガラス基板の端面近傍部分の複数箇所各々にレーザ光を照射する複数ビーム同時走査によって複数辺の残留応力を同時に低減してもよい。
図16〜図18を用いて、そのような実施例を第1変形例として説明する。図16〜図18は、レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
(5) First Modification In the first embodiment, the single beam scanning process for reducing the residual stress on one side of the glass substrate G has been described. However, a plurality of beams for irradiating laser light to a plurality of portions near the end face of the glass substrate The residual stress of a plurality of sides may be simultaneously reduced by simultaneous scanning.
Such an embodiment will be described as a first modification with reference to FIGS. 16 to 18. 16 to 18 are schematic views of a glass substrate showing movement of a laser spot.

図16に示すように、ガラス基板Gの四辺である端面近傍部分21が残留応力発生領域Zになっている。
図17に示すように、4つのレーザスポットSが4辺それぞれを走査する。
これにより、図18に示すように、ガラス基板Gの残留応力が低減される。この場合、シングルビーム走査処理に比べて処理時間が短くなる。なお、レーザスポットの数は2、3、5以上であってもよい。
As shown in FIG. 16, portions near the end faces 21 that are the four sides of the glass substrate G are the residual stress generation regions Z.
As shown in FIG. 17, four laser spots S scan each of four sides.
Thereby, as shown in FIG. 18, the residual stress of the glass substrate G is reduced. In this case, the processing time is shorter than single beam scanning processing. The number of laser spots may be two, three, five or more.

(6)第2変形例
第1実施形態ではガラス基板Gは四角形であって複数の直線辺を有していたが、曲線等の辺を有するガラス基板Gにも本発明を適用できる。
図19〜図21を用いて、そのような実施例を第2変形例として説明する。図19〜図21は、レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
(6) Second Modified Example In the first embodiment, the glass substrate G is a quadrangle and has a plurality of straight sides, but the present invention can be applied to a glass substrate G having a side such as a curved line.
Such an embodiment will be described as a second modification with reference to FIGS. 19 to 21 are schematic views of a glass substrate showing movement of a laser spot.

図19に示すように、ガラス基板Gは円形であり、外周縁全体である端面近傍部分21が残留応力発生領域Zになっている。
図20に示すように、4つのレーザスポットSが外周縁の4箇所をそれぞれ円周方向に走査する。変形例として、ガラス基板Gを回転させてもよい。
これにより、図21に示すように、ガラス基板Gの残留応力が低減される。
なお、レーザスポットの数は2、3、5以上であってもよい。また、円形の穴が形成されたガラス基板Gの穴の縁の端面近傍部分21が残留応力発生領域Zになっている場合についても、同様の手法を適用できる。
As shown in FIG. 19, the glass substrate G is circular, and a portion 21 in the vicinity of the end face which is the entire outer peripheral edge is a residual stress generation region Z.
As shown in FIG. 20, four laser spots S scan the four points of the outer circumferential edge in the circumferential direction, respectively. As a modification, the glass substrate G may be rotated.
Thereby, as shown in FIG. 21, the residual stress of the glass substrate G is reduced.
The number of laser spots may be two, three, five or more. The same method can be applied to the case where the portion 21 near the end face of the edge of the hole of the glass substrate G in which the circular hole is formed is the residual stress generation region Z.

2.第2実施形態
(1)基本原理
第1実施形態では残留応力低減処理としてレーザビームを端面に走査させていたが、レーザビームの照射方法はこれに限定されない。
図22〜図25を用いて、第2実施形態として、レーザビームの他の照射方法を説明する。図22〜図25は、第2実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。なお、レーザ照射装置の基本構成及び基本動作は第1実施形態と同じである。
2. Second Embodiment (1) Basic Principle In the first embodiment, the laser beam is scanned on the end face as the residual stress reduction process, but the laser beam irradiation method is not limited to this.
Another irradiation method of the laser beam will be described as a second embodiment with reference to FIGS. 22 to 25 are schematic views of the glass substrate showing the movement of the laser spot of the second embodiment. The basic configuration and basic operation of the laser irradiation apparatus are the same as in the first embodiment.

図22では、レーザスポットS1が端面近傍部分21の一点に照射されている。
図23では、レーザスポットS2が端面近傍部分21の異なる位置の他の一点に照射されている。
図24では、レーザスポットS3が端面近傍部分21の異なる位置の他の一点に照射されている。
図25では、レーザスポットS4が端面近傍部分21の異なる位置の他の一点に照射されている。
In FIG. 22, the laser spot S <b> 1 is irradiated to one point of the end face vicinity portion 21.
In FIG. 23, the laser spot S <b> 2 is irradiated to another point at a different position of the end face vicinity portion 21.
In FIG. 24, the laser spot S <b> 3 is irradiated to another one of different positions of the end face vicinity portion 21.
In FIG. 25, the laser spot S <b> 4 is irradiated to another one of different positions of the end face vicinity portion 21.

残留応力発生領域Z上の1点にレーザスポットが所定時間だけ照射されてガラス転移点以上の温度まで加熱されると、その領域において残留応力が低減される。したがって、図22〜図25から明らかなように、1点を所定時間だけ加熱することを逐次行うことで、レーザスポットS1〜S4は、端面方向に連続して隣接した位置に照射され、結果として端面近傍部分21に全体的に照射される。
ただし、レーザスポットの数、位置、照射される順序、端面近傍部分21に占める割合は、この実施形態に限定されない。
When the laser spot is irradiated to a point on the residual stress generation area Z for a predetermined time and heated to a temperature above the glass transition point, the residual stress is reduced in that area. Therefore, as is apparent from FIGS. 22 to 25, by sequentially heating one point for a predetermined time, the laser spots S1 to S4 are irradiated to the adjacent positions continuously in the end face direction, and as a result, as a result The entire area near the end face 21 is irradiated.
However, the number of laser spots, the position, the order of irradiation, and the ratio occupied in the end face vicinity portion 21 are not limited to this embodiment.

この実施形態では、1点を所定時間だけ加熱すること、位置をずらして1点を所定時間だけ加熱することを繰り返すことで、残留応力発生領域Zをガラス転移点以上の温度にして、端面近傍部分21全体の残留応力を下げる。
この実施形態では、レーザスポットSは、最終的には端面近傍部分21全体に照射されて、端面近傍部分21全体の残留応力を下げる。しかし、端面近傍部分21のうちの一部の領域だけにおいて残留応力を下げる場合には、レーザスポットSは、端面近傍部分21のうちの特定領域だけに照射されてもよいし、端面近傍部分21全体の半分程度の領域だけに照射されてもよい。
In this embodiment, the residual stress generation area Z is brought to a temperature higher than the glass transition temperature by repeating heating one point for a predetermined time and heating the one point for a predetermined time while shifting the position to the vicinity of the end face. Reduce the residual stress of the entire part 21.
In this embodiment, the laser spot S is finally irradiated to the entire end face vicinity portion 21 to reduce the residual stress of the entire end face vicinity portion 21. However, in the case where the residual stress is reduced only in a partial region of the end surface vicinity portion 21, the laser spot S may be irradiated only to a specific region of the end surface vicinity portion 21. It may be irradiated to only about half of the whole area.

加熱のための所定時間は、加熱中の加熱域の温度に依存する。つまり、高い出力で加熱する程、加熱域の温度が高くなり、短時間で残留応力が低減される。高い出力で加熱するほど、加熱のための所定時間が短くてよく、タクトタイムは短い。
加熱のための所定時間は、例えば、1ピコ秒〜100秒程度が好ましい。最小の所定時間は、ガラスの構造緩和に要する時間(緩和時間)の最小値として知られる1ピコ秒である。加熱域の温度が低い場合ほど緩和時間が長くなり、加熱域の温度がガラス転移点程度である場合には、加熱のための所定時間を緩和時間である100秒程度とするのが好ましい。
加熱のための所定時間を極端に短くするには、ガラス基板Gを短い時間で高温まで加熱する必要があり、必要な出力が大幅に増えるため、実用上は、タクトタイム短縮のメリットと出力上昇によるコスト増の兼ね合いで加熱条件が決められる。
The predetermined time for heating depends on the temperature of the heating zone during heating. That is, the higher the heating power, the higher the temperature of the heating area, and the shorter the residual stress is reduced. The higher the heating power, the shorter the predetermined time for heating, and the shorter the tact time.
The predetermined time for heating is preferably, for example, about 1 picosecond to about 100 seconds. The minimum predetermined time is 1 picosecond known as the minimum of the time required for structural relaxation of the glass (relaxation time). When the temperature of the heating zone is lower, the relaxation time is longer. When the temperature of the heating zone is around the glass transition temperature, it is preferable to set the predetermined time for heating to about 100 seconds which is the relaxation time.
In order to extremely shorten the predetermined time for heating, it is necessary to heat the glass substrate G to a high temperature in a short time, and since the required output is greatly increased, practically, the merit of shortening the tact time and the output increase The heating conditions are determined in consideration of the cost increase due to

レーザスポットSは、円形の場合、例えば、直径4μm〜20mmであることが好ましい。この第2実施形態では、レーザスポットSの直径が大きいほど、加熱1回当たりの処理面積が広くなり、所定の面積の残留応力を低減するのに要する時間が短縮される。図13及び図14に示したように、レーザスポットSは楕円形であってもよい。ただし、レーザスポットSの端面20に沿った方向の幅がレーザスポットSの端面20に交差する方向の幅に対して長いほど、残留応力低減効果が低下する。レーザスポットSの端面20に沿った方向の幅は、レーザスポットSの端面20に交差する方向の幅の10倍以下であることが好ましい。   When the laser spot S is circular, for example, the diameter is preferably 4 μm to 20 mm. In the second embodiment, as the diameter of the laser spot S is larger, the processing area per heating is wider, and the time required to reduce the residual stress of the predetermined area is shortened. As shown in FIGS. 13 and 14, the laser spot S may be elliptical. However, as the width of the laser spot S in the direction along the end face 20 is longer than the width in the direction intersecting the end face 20 of the laser spot S, the residual stress reduction effect is reduced. The width of the laser spot S in the direction along the end face 20 is preferably 10 times or less of the width in the direction intersecting the end face 20 of the laser spot S.

レーザ出力は、ガラス転移点以上まで加熱できる値である必要がある。これは、レーザスポットのサイズ、レーザ波長、ガラスの種類や板厚によって適宜設定される。なお、加熱部の温度が高い場合には、加熱部が溶融し、形状が変化する。本発明によれば、レーザ出力が高く、ガラス基板Gの形状が変形する場合であっても、残留応力が低減される。ただし、ガラス基板Gの許容できる変形量に制約がある製品に本発明を適用する場合には、ガラス基板Gの粘度が低下して変形量が許容値を超えることがないよう、レーザ出力に上限が設定されるべきである。
厚さ200μmの無アルカリガラスを対象とした所定時間加熱の条件例を説明する。スポットサイズ4mmのCO2レーザ(波長10.6μm)を用いて、3W、20sである。4W、4sの条件でもよい。6W、2sの条件でもよい。
また、熱源としてはレーザに限定されず、例えば、赤外線ヒータ、接触式ヒータであってもよい。
The laser output needs to be a value that can heat up to the glass transition point or more. This is appropriately set according to the size of the laser spot, the laser wavelength, the type of glass, and the plate thickness. In addition, when the temperature of a heating part is high, a heating part fuse | melts and a shape changes. According to the present invention, even when the laser output is high and the shape of the glass substrate G is deformed, the residual stress is reduced. However, when the present invention is applied to a product having a restriction on the allowable deformation of the glass substrate G, the upper limit of the laser output is set so that the viscosity of the glass substrate G is reduced and the deformation does not exceed the allowable value. Should be set.
An example of the condition of heating for a predetermined time for an alkali-free glass having a thickness of 200 μm will be described. It is 3 W and 20 s using a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm) with a spot size of 4 mm. It may be 4W, 4s conditions. It may be 6W, 2s conditions.
Moreover, as a heat source, it is not limited to a laser, For example, an infrared heater and a contact type heater may be sufficient.

(2)レーザスポットのずらし照射方式
上記の所定時間加熱方式を位置をずらしながら行う場合、1回目加熱、ずらして2回目加熱、ずらして3回目加熱・・・・と、所定時間加熱が逐次行われる。このとき、タクトタイムを短くするには、加熱動作同士の時間間隔を短くする必要がある。しかし、例えば図26に示す加熱位置の順序では、直前の加熱領域に隣接する領域が次の加熱領域となっている。この場合、例えば2回目の加熱は、1回目の加熱部の温度が低下するまで待つ必要がある。その理由は、例えば2回目の加熱領域が、1回目の加熱領域と合わせて、前述した「ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って長くなる場合」に対応するからである。
(2) Shifted irradiation method of laser spot When the heating method of the above predetermined time is performed while shifting the position, heating for the first time, shifting for the second heating, shifting for the third heating, ... heating for a predetermined time sequentially It will be. At this time, in order to shorten the tact time, it is necessary to shorten the time interval between the heating operations. However, for example, in the order of heating positions shown in FIG. 26, the area adjacent to the immediately preceding heating area is the next heating area. In this case, for example, the second heating needs to wait until the temperature of the first heating unit decreases. The reason is that, for example, when the second heating area is combined with the first heating area, the above-mentioned “when the high temperature part becomes long along the end face in the case of heating the end face vicinity portion of the glass substrate G” It is because it corresponds.

(2−1)第1の方式
上述のずらし照射を行う場合、加熱動作同士の時間間隔を短くするための第1の方式として、加熱位置順序工夫方式がある。この方式では、具体的には、図27に示すように直前の加熱領域に隣接する領域は飛ばして、離れた領域を次の加熱領域とする。
(2-1) First Method In the case of performing the above-described shifted irradiation, there is a heating position sequence devising method as a first method for shortening the time interval between heating operations. In this method, specifically, as shown in FIG. 27, the area adjacent to the immediately preceding heating area is skipped, and the separated area is made the next heating area.

(2−2)第2の方式
加熱動作同士の時間間隔を短くするための第2の方式として、基板の冷却方式がある。図28には、ガラス基板Gの表側又は裏側から噴射エアで基板を冷却する基板冷却装置35が示されている。図28は、第2実施形態の変形例のレーザ照射装置の模式図である。
この場合、1回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に2回目の加熱を行う。これにより、図26に示す順番で加熱する場合でも、時間間隔を短くできる。
(2-2) Second Method As a second method for shortening the time interval between heating operations, there is a substrate cooling method. FIG. 28 shows a substrate cooling device 35 for cooling the substrate with jet air from the front side or the back side of the glass substrate G. FIG. 28 is a schematic view of a laser irradiation apparatus of a modification of the second embodiment.
In this case, the second heating is performed after cooling the first heating area by air cooling or the like. Thereby, even when heating is performed in the order shown in FIG. 26, the time interval can be shortened.

上記のように時間間隔を短くできる理由は、レーザ光が照射されて加熱された部分が冷却された後に次のレーザ光が照射されるので、先に加熱された部分の近傍に次のレーザ光を照射したとしても、高温になる領域が冷却によって端面に沿った方向に広がっていないからである。つまり、この場合は、前述した「ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って狭く抑えられる場合」に対応しているからである。   The reason why the time interval can be shortened as described above is that since the next laser beam is irradiated after the laser beam is irradiated and the heated portion is cooled, the next laser beam is near the previously heated portion. Even if it irradiates, the area | region which becomes high temperature has not spread in the direction along an end surface by cooling. That is, in this case, this corresponds to the case where the high temperature part is suppressed narrow along the end face in the case of heating the end face vicinity part of the glass substrate G described above.

なお、冷却のための冷却媒体は特に限定されない。
基板冷却装置は、ガラスが置かれるテーブルを水冷テーブルにすることで実現されてもよい。
レーザ照射装置1に基板冷却機構が搭載されてもよい。
The cooling medium for cooling is not particularly limited.
The substrate cooling device may be realized by making the table on which the glass is placed a water cooling table.
The substrate cooling mechanism may be mounted on the laser irradiation apparatus 1.

3.第3実施形態
第2実施形態の所定時間加熱方式は、1点ごとをレーザ照射する一点加熱方式を採用していたが、レーザ照射は多点を同時に照射してもよい。
図29〜図32を用いて、そのような例を第3実施形態として説明する。この多点同時照射方式では、実質的な処理速度が速くなる。図29〜図32は、第3実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
3. Third Embodiment The predetermined time heating method according to the second embodiment employs a single-point heating method in which laser irradiation is performed for each point, but laser irradiation may be performed simultaneously for multiple points.
Such an example will be described as a third embodiment with reference to FIGS. In this multipoint simultaneous irradiation method, the substantial processing speed is increased. 29 to 32 are schematic views of a glass substrate showing movement of a laser spot of the third embodiment.

図29では、2個のレーザスポットS1が端面近傍部分21に照射されている。
図30では、図29の動作によって端面近傍部分21において残留応力が低減した状況が示されている。
図31では、2個のレーザスポットS2が端面近傍部分21に照射されている。このときに、2個のレーザスポットS2は先の2個のレーザスポットS1とは異なる位置に、つまりずらして照射されている。また、2個のレーザスポットS2は、残った残留応力発生領域Zに対応している。
図32では、図31の動作によって端面近傍部分21において残留応力が低減した状況が示されている。
In FIG. 29, two laser spots S1 are irradiated to the end face vicinity portion 21.
FIG. 30 shows a state in which the residual stress is reduced in the end face vicinity portion 21 by the operation of FIG.
In FIG. 31, two laser spots S2 are applied to the end face vicinity portion 21. At this time, the two laser spots S2 are irradiated at positions different from the two previous laser spots S1, that is, shifted. The two laser spots S2 correspond to the remaining residual stress generation area Z.
FIG. 32 shows a state in which the residual stress is reduced in the end face vicinity portion 21 by the operation of FIG.

多点同時加熱方式では、加熱領域の数がn点の場合、第2実施形態の一点加熱方式に比べてn倍の出力が必要になる。また、後述する遮蔽方式では、遮蔽部の面積に応じてさらに高い出力が必要になる。
1点当たりの加熱条件は、第2実施形態と同じである。
In the multipoint simultaneous heating method, when the number of heating regions is n points, an output of n times is required as compared with the single-point heating method of the second embodiment. Moreover, in the shielding system mentioned later, according to the area of a shielding part, a still higher output is needed.
The heating conditions per point are the same as in the second embodiment.

加熱領域間の間隔は、加熱領域1点の幅の0.5倍以上が好ましい。加熱領域間の間隔が狭すぎる場合、複数の加熱域がつながり、端面20に沿って長い1つのレーザスポットを照射することと等しくなる。つまり、前述した「ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って長くなる場合」に対応し、残留応力低減効果が低くなる。図33及び図34を用いて、加熱領域の形状と間隔のバリエーションを示す。図33及び図34は、加熱領域の形状と間隔のバリエーションを示す模式的平面図である。
図33には、3点の円形のレーザスポットS105が示されている。レーザスポットS105は、図13のレーザスポットS100と同じ形状であり、残留応力低減効果が高い。また、レーザスポットS105の間隔は、レーザスポットS105の幅と同程度に設定されている。
図34には、端面20に交差する方向に長い楕円形の3点のレーザスポットS106が示されている。レーザスポットS106は、図13のレーザスポットS101と同じ形状であり、残留応力低減効果が高い。また、レーザスポットS106の間隔は、レーザスポットS106の幅と同程度に設定されている。
なお、レーザスポットの形状と間隔の組み合わせは上記以外にも多数ある。
The distance between the heating areas is preferably 0.5 or more times the width of one heating area. If the spacing between the heating areas is too narrow, then several heating areas will be connected, which is equivalent to irradiating one long laser spot along the end face 20. That is, the residual stress reduction effect is reduced corresponding to the above-mentioned “when the high temperature part in the case of heating the end face vicinity portion of the glass substrate G becomes long along the end face”. A variation of the shape and spacing of the heating area is shown using FIG. 33 and FIG. FIG.33 and FIG.34 is a typical top view which shows the variation of the shape and space | interval of a heating area | region.
Three circular laser spots S105 are shown in FIG. The laser spot S105 has the same shape as the laser spot S100 of FIG. 13 and has a high residual stress reduction effect. Further, the distance between the laser spots S105 is set to be approximately the same as the width of the laser spots S105.
In FIG. 34, a long elliptical three-point laser spot S106 is shown in the direction crossing the end face 20. The laser spot S106 has the same shape as the laser spot S101 of FIG. 13 and has a high residual stress reduction effect. Further, the distance between the laser spots S106 is set to be approximately the same as the width of the laser spots S106.
There are many combinations of the shape of the laser spot and the spacing other than the above.

残留応力低減処理の処理速度は、加熱領域の数によって変わってくる。例えば、加熱領域の幅8mm、10点同時加熱、加熱時間1s、加熱領域1つ当たりの残留応力低下幅4mmの場合は、照射1回の処理速度は、4mmx10/1s=40mm/sになる。   The processing speed of the residual stress reduction process varies with the number of heating areas. For example, in the case of the width 8 mm of the heating area, simultaneous heating at 10 points, the heating time 1 s, and the residual stress reduction width 4 mm per heating area, the treatment speed for one irradiation is 4 mm × 10/1 s = 40 mm / s.

図35及び図36を用いて、光分岐素子を用いて多点同時加熱を行う方式を説明する。図35は、回折光学素子又は透過型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図である。図36は、反射型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図である。
図35では、回折光学素子(Diffractive Optical Element,DOE)31、又は透過型空間光変調器(Spatial Light Modulator,SLM)31が示されている。
図36では、反射型空間光変調器(SLM)33が示されている。また、2個のミラー34も示されている。
A method of performing multipoint simultaneous heating using the light branching element will be described using FIGS. 35 and 36. FIG. FIG. 35 is a schematic view showing a branch of a laser spot using a diffractive optical element or a transmissive spatial light modulator. FIG. 36 is a schematic view showing a branch of a laser spot using a reflective spatial light modulator.
In FIG. 35, a diffractive optical element (DOE) 31 or a transmissive spatial light modulator (SLM) 31 is shown.
In FIG. 36, a reflective spatial light modulator (SLM) 33 is shown. Also, two mirrors 34 are shown.

図29〜図32に示したような、多点同時加熱方式を位置をずらしながら行う場合、1回目加熱、ずらして2回目加熱、ずらして3回目加熱・・・・と、所定時間加熱が逐次行われる。このとき、タクトタイム短縮のためには、加熱動作同士の時間間隔を短くする必要がある。しかし、例えば複数箇所の2回目の加熱領域のいずれかが複数箇所の1回目の加熱領域のいずれかと隣接する領域になる場合は、その2回目の加熱は、1回目の加熱部の温度が低下するまで待つ必要がある。その理由は、例えば2回目の加熱領域が、1回目の加熱領域と合わせて、前述した「ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って長くなる場合」に対応するからである。   When performing the multipoint simultaneous heating method while shifting the position as shown in FIG. 29 to FIG. 32, the first heating, the second heating, the second heating, the third heating,. To be done. At this time, in order to shorten the tact time, it is necessary to shorten the time interval between the heating operations. However, for example, when any of the plurality of second heating regions is adjacent to any of the plurality of first heating regions, the temperature of the first heating portion decreases in the second heating. You need to wait until you The reason is that, for example, when the second heating area is combined with the first heating area, the above-mentioned “when the high temperature part becomes long along the end face in the case of heating the end face vicinity portion of the glass substrate G” It is because it corresponds.

加熱動作同士の時間間隔を短くする第1の方式として、前記の場合に2回目の加熱領域が1回目の加熱領域から離れた位置になるように加熱位置順序を工夫することで、時間間隔を短くできる。
加熱動作同士の時間間隔を短くするための第2の方式として、基板の冷却方式がある。この方式では、第2実施形態の図28に示すように、ガラス基板Gの表側または裏側から噴射エアで基板を冷却する基板冷却装置35を用いる。この場合、1回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に2回目の加熱を行うことになる。これにより、例えば、2回目の加熱領域が1回目の加熱領域と隣接する領域になる場合でも、時間間隔を短くできる。
As a first method of shortening the time interval between the heating operations, in the above case, the time interval is set by devising the heating position order so that the second heating area is positioned away from the first heating area. It can be shortened.
There is a substrate cooling method as a second method for shortening the time interval between heating operations. In this method, as shown in FIG. 28 of the second embodiment, a substrate cooling device 35 is used which cools the substrate from the front side or the back side of the glass substrate G by jet air. In this case, the second heating is performed after the first heating area is cooled by air cooling or the like. Thus, for example, even when the second heating area is adjacent to the first heating area, the time interval can be shortened.

上記のように時間間隔を短くできる理由は、レーザ光が照射されて加熱された部分が冷却された後に次のレーザ光が照射されるので、先に加熱された部分の近傍に次のレーザ光を照射したとしても、高温になる領域が冷却によって端面に沿った方向に広がらないからである。つまり、この場合は、前述した「ガラス基板Gの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って狭く抑えられる場合」に対応するからである。
冷却は常に行われていてもよいし、レーザ光照射の後に行われてもよい。
第2実施形態と同様に、冷却装置の構成、冷却手段、配置位置は特に限定されない。
The reason why the time interval can be shortened as described above is that since the next laser beam is irradiated after the laser beam is irradiated and the heated portion is cooled, the next laser beam is near the previously heated portion. Even if the light is irradiated, the high temperature area does not spread in the direction along the end face by cooling. That is, in this case, this corresponds to the above-mentioned "case where the high temperature part is suppressed narrow along the end face in the case of heating the end face vicinity part of the glass substrate G".
The cooling may be always performed or may be performed after the laser light irradiation.
As in the second embodiment, the configuration of the cooling device, the cooling means, and the arrangement position are not particularly limited.

(1)第1変形例
図37〜図41を用いて、遮蔽方式で多点同時加熱を行う方法を説明する。図37は、シリンドリカルレンズによるビーム形成を示す模式図である。図38は、ガルバノスキャナによるビーム形成を示す模式図である。図39は、ポリゴンミラーによるビーム形成を示す模式図である。図40は、遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的平面図である。図41は、遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的正面図である。
シリンドリカルレンズ41(図37)やガルバノスキャナ43(図38)やポリゴンミラー45(図39)などで端面20に沿った細長い形状のビームを形成する。
(1) First Modification A method of performing multipoint simultaneous heating by a shielding method will be described with reference to FIGS. FIG. 37 is a schematic view showing beam formation by a cylindrical lens. FIG. 38 is a schematic view showing beam formation by a galvano scanner. FIG. 39 is a schematic view showing beam formation by a polygon mirror. FIG. 40 is a schematic plan view showing the positional relationship between the shielding plate and the glass substrate. FIG. 41 is a schematic front view showing the positional relationship between the shielding plate and the glass substrate.
An elongated beam along the end face 20 is formed by the cylindrical lens 41 (FIG. 37), the galvano scanner 43 (FIG. 38), the polygon mirror 45 (FIG. 39) or the like.

そして、図40及び図41に示すように、遮蔽板47を用いて、レーザビームBを部分的に遮蔽することで、複数のレーザスポットSを形成する。遮蔽板47は、端面方向に隙間を空けて配置された複数の遮蔽部47aを有している。
遮蔽板47は、レーザ光を反射又は吸収することが必要である。吸収する場合は、耐熱性を有することが必要である。レーザ光を吸収するが十分な耐熱性がない場合は、遮蔽板の強制冷却機構を備える必要がある。
なお、遮蔽板47をガラス基板Gの端面近傍部分21に沿って移動させる機構(図示せず)が設けられていてもよい。この場合は、複数のレーザスポットSの位置を変更でき、それを繰り返すことで端面近傍部分21全体にレーザスポットSを照射できる。
Then, as shown in FIGS. 40 and 41, a plurality of laser spots S are formed by partially shielding the laser beam B using a shielding plate 47. The shielding plate 47 has a plurality of shielding portions 47a arranged with a gap in the end face direction.
The shielding plate 47 needs to reflect or absorb the laser light. In the case of absorption, it is necessary to have heat resistance. If the laser light is absorbed but the heat resistance is not sufficient, it is necessary to provide a forced cooling mechanism for the shield plate.
In addition, the mechanism (not shown) which moves the shielding board 47 along the end surface vicinity part 21 of the glass substrate G may be provided. In this case, the positions of the plurality of laser spots S can be changed, and by repeating this, the laser spot S can be irradiated on the entire end face vicinity portion 21.

(2)第2変形例
図42〜図45を用いて、レーザ光を1パルスずつスキャンする方式で多点同時加熱を行う方法を説明する。図42は、第3実施形態の第2変形例のレーザ照射装置の模式的平面図である。図43は、レーザ照射装置の模式的正面図である。図44は、ガルバノスキャナ43を用いた、3点のレーザスポットの形成を示す模式図である。図45は、時間に対するレーザパルスと光線角度の変化を示すグラフである。
図42及び図43に示すように、レーザ照射装置1Aは、レーザ発振器15、ビームエキスパンダ49、集光レンズ19、ガルバノスキャナ43を有している。そして、レーザ照射装置1Aは、ガルバノスキャナ43を用いて、レーザ光の1パルスずつ照射位置を制御し、レーザ光を複数箇所に疑似的に同時に照射し、多点が同時に加熱される状態を作る。
(2) Second Modified Example A method of performing multipoint simultaneous heating by scanning a laser beam one pulse at a time will be described with reference to FIGS. FIG. 42 is a schematic plan view of a laser irradiation apparatus of a second modified example of the third embodiment. FIG. 43 is a schematic front view of a laser irradiation apparatus. FIG. 44 is a schematic view showing formation of three laser spots using the galvano scanner 43. As shown in FIG. FIG. 45 is a graph showing changes in laser pulse and ray angle with respect to time.
As shown in FIGS. 42 and 43, the laser irradiation apparatus 1A includes a laser oscillator 15, a beam expander 49, a condenser lens 19, and a galvano scanner 43. Then, the laser irradiation apparatus 1A controls the irradiation position of each pulse of the laser light by using the galvano scanner 43, and simultaneously irradiates the laser light to a plurality of places at the same time to create a state where multiple points are heated simultaneously. .

図44の例では、ガルバノスキャナ43によってレーザビームの光線角度を1°変えることで、試料面においてレーザスポットの位置が10mm移動する。図45のように500Hzで発振するレーザパルスに同期させて光線角度を変えた場合、レーザ光は周期12ミリ秒で20mmの領域を1往復し、3点のレーザスポットのそれぞれは、1周期(12ミリ秒)のうちの2ミリ秒間だけレーザ光が照射される。また、3点のレーザスポット同士の間の領域には、レーザ光が照射されない。この場合、レーザ光がスキャンされる周期が十分に早いため、この動作を所定の時間(例えば1秒間)繰り返して続ければ、3点が所定時間だけ同時に加熱されたことになる。
なお、第2変形例では、図43に示すように基板冷却装置35が設けられている。ただし、基板冷却装置はなくてもよい。
In the example of FIG. 44, by changing the beam angle of the laser beam by 1 degree by the galvano scanner 43, the position of the laser spot moves 10 mm on the sample surface. When the light beam angle is changed in synchronization with the laser pulse oscillating at 500 Hz as shown in FIG. 45, the laser light reciprocates once in a 20 mm area with a period of 12 milliseconds, and each of the three laser spots has one period ( The laser light is emitted only for 2 milliseconds in 12 milliseconds. Further, the region between the three laser spots is not irradiated with the laser beam. In this case, since the scanning cycle of the laser light is sufficiently fast, if the operation is repeated for a predetermined time (for example, one second), the three points are heated simultaneously for a predetermined time.
In the second modification, a substrate cooling device 35 is provided as shown in FIG. However, the substrate cooling device may not be necessary.

4.他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
4. Other Embodiments Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In particular, the embodiments and modifications described herein may be arbitrarily combined as needed.

本発明は、ガラス基板の端面処理方法及びガラス基板の端面処理装置に広く適用できる。   The present invention can be widely applied to a method of processing an end surface of a glass substrate and an end surface processing apparatus of a glass substrate.

1 :レーザ照射装置
3 :レーザ装置
5 :伝送光学系
7 :加工テーブル
9 :制御部
11 :駆動機構
13 :テーブル駆動部
15 :レーザ発振器
17 :レーザ制御部
19 :集光レンズ
20 :端面
21 :端面近傍部分
35 :基板冷却装置
41 :シリンドリカルレンズ
43 :ガルバノスキャナ
45 :ポリゴンミラー
47 :遮蔽板
G :ガラス基板
S :レーザスポット
Z :残留応力発生領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Laser irradiation apparatus 3: Laser apparatus 5: Transmission optical system 7: Processing table 9: Control part 11: Drive mechanism 13: Table drive part 15: Laser oscillator 17: Laser control part 19: Condensing lens 20: End face 21: End face vicinity portion 35: Substrate cooling device 41: Cylindrical lens 43: Galvano scanner 45: Polygon mirror 47: Shielding plate G: Glass substrate S: Laser spot Z: Residual stress generation area

Claims (8)

ガラス基板の切断後の端面を処理する方法であって、
前記ガラス基板の端面を溶融面取りする溶融面取りステップと、
前記ガラス基板の端面近傍部分を加熱して残留応力を低減する残留応力低減ステップと、
を備えたガラス基板の端面処理方法。
A method of processing an end face of a glass substrate after cutting,
A melting and chamfering step of melting and chamfering the end face of the glass substrate;
A residual stress reducing step of heating a portion near the end face of the glass substrate to reduce residual stress;
The edge processing method of the glass substrate provided with.
前記残留応力低減ステップは、前記ガラス基板の端面近傍部分を前記端面に沿ってレーザ光を走査するレーザ光走査ステップを有する、請求項1に記載のガラス基板の端面処理方法。   The method for processing an end face of a glass substrate according to claim 1, wherein the residual stress reducing step includes a laser light scanning step of scanning a laser beam along the end face in the vicinity of the end face of the glass substrate. 前記残留応力低減ステップは、前記ガラス基板の前記端面近傍部分の複数箇所各々にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップを有する、請求項1に記載のガラス基板の端面処理方法。   The end surface processing method of the glass substrate according to claim 1, wherein the residual stress reducing step includes a laser light irradiation step of irradiating each of a plurality of locations in the vicinity of the end surface of the glass substrate with a laser beam. 前記レーザ光照射ステップは、複数のレーザ光を前記複数箇所に同時に又は短時間で繰り返し照射する、請求項3に記載のガラス基板の端面処理方法。   The said laser beam irradiation step is an end surface processing method of the glass substrate of Claim 3 which irradiates repeatedly several laser beams simultaneously or in a short time to these several places. ガラス基板の切断後の端面を処理する装置であって、
前記ガラス基板の端面を溶融面取りする溶融面取り装置と、
前記ガラス基板の端面近傍部分を加熱して残留応力を低減する残留応力低減装置と、
を備えたガラス基板の端面処理装置。
An apparatus for processing an end face of a glass substrate after cutting,
A melting and chamfering apparatus for melting and chamfering the end face of the glass substrate;
A residual stress reducing device that heats a portion near the end face of the glass substrate to reduce residual stress;
Edge processing apparatus for glass substrate provided with
前記残留応力低減装置は、前記ガラス基板の端面近傍部分を前記端面に沿ってレーザ光を走査する、請求項5に記載のガラス基板の端面処理装置。   The said residual stress reduction apparatus is an end surface processing apparatus of the glass substrate of Claim 5 which scans a laser beam along the said end surface in the end surface vicinity part of the said glass substrate. 前記残留応力低減装置は、前記ガラス基板の端面近傍部分の複数箇所各々にレーザ光を照射する、請求項5に記載のガラス基板の端面処理装置。   The end surface processing apparatus for glass substrate according to claim 5, wherein the residual stress reducing device irradiates laser light to each of a plurality of locations in the vicinity of the end surface of the glass substrate. 前記残留応力低減装置は、複数のレーザ光を前記複数箇所に同時に又は短時間で繰り返し照射する、請求項7に記載のガラス基板の端面処理装置。   The said residual-stress reduction apparatus is an end surface processing apparatus of the glass substrate of Claim 7 which irradiates repeatedly several laser beams simultaneously or in a short time to these several places.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021139782A (en) * 2020-03-06 2021-09-16 中国電力株式会社 Water immersion determination device of air-break switch, and water immersion determination method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230322618A1 (en) * 2020-03-02 2023-10-12 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Method for modifying a vitreous material
KR102559856B1 (en) * 2021-09-24 2023-07-26 (주)하나기술 Glass plate side processing method and processing device using non-contact heating member

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003015976A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-27 Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. Brittle material substrate chamfering method and chamfering device
JP2010501456A (en) * 2006-08-21 2010-01-21 コーニング インコーポレイテッド Process and equipment for thermal edge finishing with reduced residual stress on glass plate
JP2010519164A (en) * 2007-02-23 2010-06-03 コーニング インコーポレイテッド Thermal edge finish
JP2014097905A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Nippon Electric Glass Co Ltd Glass plate laminate, and manufacturing method thereof
JP2015089856A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 日本電気硝子株式会社 Plate glass cutting method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL169811C (en) 1975-10-03 1982-08-16 Philips Nv IMAGE CONTROL SYNCHRONIZATION CIRCUIT AND TV RECEIVER.
JPH06144875A (en) 1992-11-11 1994-05-24 Mitsuboshi Daiyamondo Kogyo Kk Method for preventing crack to be developed on glass substrate
CN102442769A (en) * 2010-09-30 2012-05-09 旭硝子株式会社 Glass substrate chamfering method and device
KR20140062427A (en) * 2011-09-15 2014-05-23 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 Method for cutting glass sheet
US9365446B2 (en) * 2012-05-14 2016-06-14 Richard Green Systems and methods for altering stress profiles of glass
RU2543222C1 (en) * 2013-08-23 2015-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ласком" Dulling procedure for sharp edges of glassware
JP6324719B2 (en) * 2013-12-27 2018-05-16 三星ダイヤモンド工業株式会社 Glass substrate chamfering method and laser processing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003015976A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-27 Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. Brittle material substrate chamfering method and chamfering device
JP2010501456A (en) * 2006-08-21 2010-01-21 コーニング インコーポレイテッド Process and equipment for thermal edge finishing with reduced residual stress on glass plate
JP2010519164A (en) * 2007-02-23 2010-06-03 コーニング インコーポレイテッド Thermal edge finish
JP2014097905A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Nippon Electric Glass Co Ltd Glass plate laminate, and manufacturing method thereof
JP2015089856A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 日本電気硝子株式会社 Plate glass cutting method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021139782A (en) * 2020-03-06 2021-09-16 中国電力株式会社 Water immersion determination device of air-break switch, and water immersion determination method

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