JP6931918B2 - Glass substrate end face treatment method and glass substrate end face treatment device - Google Patents

Glass substrate end face treatment method and glass substrate end face treatment device 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

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 an end face treatment method for a glass substrate and an end face treatment device 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 divided along the scribe line by bending the glass substrate (see, for example, Patent Document 1). ).
However, residual stress remains in the scribe line due to the force applied by the wheel blade and the stress applied during the break. Therefore, cracks are likely to occur naturally on the surface of the glass substrate in the horizontal direction, and the cracks further grow due to moisture or the like over time.

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。
Further, there is known a technique for improving the strength of the end face of a glass substrate by irradiating the end face (edge) of the glass substrate with a laser beam to perform melt chamfering (see, for example, Patent Document 2). In this melt chamfering, fine cracks on the edge of the substrate disappear and the end face strength is improved.
However, in this method, residual stress is generated in the vicinity of the molten portion. Then, the residual stress increases the possibility that the substrate will crack. Specifically, the possibility of internal defects growing over time and fracture due to subsequent scratches increases, and fracture may occur within several tens of minutes depending on the magnitude of residual stress.

特開平6−144875号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-144875 特許第5245819号公報Japanese Patent No. 5245819

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, a method for reducing the residual stress on the end face of the glass substrate has been conventionally developed. For example, in the method for reducing residual stress of a glass substrate, slow cooling is performed after raising the temperature. Specifically, first, the entire glass substrate is uniformly heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point, then it is held for a certain period of time, and finally it is slowly cooled to room temperature. Generally, it takes several hours or more for the heating, holding, and slow cooling steps.
This method has an advantage that the 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 the 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 entire substrate is heated above the glass transition point, it cannot be applied to glass products integrated with a material having low heat resistance such as resin. FIG. 46 shows a glass product in which resin materials P1 and P2 are integrally formed on a glass substrate G.
Further, since it takes several hours or more for one residual stress reduction process, it is not possible to reduce the residual stress immediately after the residual stress is generated. Therefore, it is difficult to apply it to a glass substrate having a high probability of fracture within several 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 make it possible to reduce the residual stress of a glass substrate integrated with a material having low heat resistance such as resin.
A second object of the present invention is to make it possible to reduce the residual stress before the fracture occurs even for a glass substrate which is usually fractured within several tens of minutes due to a 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。 Hereinafter, a plurality of aspects will be described as means for solving the problem. 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 method for treating the end face of the glass substrate according to the seemingly present invention is a method for treating the end face after cutting the glass substrate, and has the following steps.
◎ Melting chamfering step to melt chamfer the end face of the glass substrate.
◎ Residual stress reduction step that reduces residual stress by heating the part near the end face of the glass substrate.
In this method, since the portion near the end face of the glass substrate is heated, the residual stress of the end face of the glass substrate integrated with the material having low heat resistance such as resin can be reduced. This is because the entire glass substrate is not heated, so that the resin and the like are less likely to be affected by heat.
Further, in this method, by heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds, the residual stress is reduced in the heating region, so that even a glass substrate that normally breaks within several tens of minutes is broken. Residual stress can be reduced before
The "end face near portion" is a portion corresponding to the end face and its vicinity.
"The portion near the end face is heated" means that there is a portion that is not heated on the center side of the portion near the end face.
“Reducing the residual stress” means that the growth of internal defects over time is suppressed, and the residual stress is reduced to the extent that the glass substrate to which no external force is applied does not crack within a predetermined time.
The residual stress reducing means is, for example, a device capable of partial heating, and the 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 melt chamfering step, and both steps may be performed at the same time thereafter. Alternatively, the residual stress reduction step may be started after the melt 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 reduction step may include a laser beam scanning step for scanning the laser beam along the end face in a portion near 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 reduction step may include a laser beam irradiation step of irradiating each of a plurality of locations near the end face of the glass substrate with the 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 repeatedly irradiated to a plurality of locations at the same time or 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 face treatment device for a glass substrate according to another aspect of the present invention is a device for treating the end face after cutting of the glass substrate, and includes a melt chamfering device and a residual stress reducing device.
The melt chamfering device melt chamfers the end face of the glass substrate.
The residual stress reducing device heats a portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress.
In this device, since the portion near the end face of the glass substrate is heated, the residual stress in the portion near the end face of the glass substrate integrated with the material having low heat resistance such as resin can be reduced. This is because the entire glass substrate is not heated, so that the resin and the like are less likely to be affected by heat.
Further, in this device, by heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds, the residual stress is reduced in the heating region, so that even a glass substrate that normally breaks within several tens of minutes is broken. Residual stress can be reduced before

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 reducing device may scan the laser beam along the end face in the vicinity of 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 each of a plurality of locations near the end face of the glass substrate with laser light.

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 reducing device may repeatedly irradiate a plurality of laser beams at a plurality of locations at the same time or 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, the residual stress of a glass substrate integrated with a material having low heat resistance such as resin can be reduced.
Further, according to the present invention, even for a glass substrate which is usually broken within several tens of minutes due to high residual stress, the residual stress can be reduced before the failure occurs. This is because the residual stress is reduced in the heating region by heating the glass substrate for about 1 picosecond to 100 seconds.

本発明の第1実施形態のレーザ照射装置の模式図。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 the glass substrate which shows the movement of a laser spot. 溶融面取りされたガラス基板の断面写真。A cross-sectional photograph of a glass substrate that has been melt-chamfered. 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 from the end face of the melt chamfered glass substrate toward the center side. 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 schematic plan view which shows the part where the residual stress of a 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。The schematic cross-sectional view which shows the part where the residual stress of a 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 the glass substrate which shows the 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。A graph for comparing the change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate toward the center side before and after the residual stress reduction treatment. 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。A graph for comparing the change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate toward the center side before and after the residual stress reduction treatment. 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。A graph for comparing the change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate toward the center side before and after the residual stress reduction treatment. 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。Simulation results showing the temperature distribution when the scanning speed is different in the 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。Simulation results showing the temperature distribution when the scanning speed is different in the residual stress reduction process. 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 schematic plan view which shows the variation of the shape of the laser spot S when carrying out 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 schematic plan view which shows the variation of the shape of the laser spot S when carrying out 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 schematic plan view which shows the variation of the shape of the laser spot S when carrying out 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the movement of a laser spot. 加熱位置の順序の一例を示す模式的平面図。The schematic plan view which shows an example of the order of heating positions. 加熱位置の順序の一例を示す模式的平面図。The schematic plan view which shows an example of the order of heating positions. 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 the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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 the glass substrate which shows the 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。Schematic plan view showing variations in the spacing of heating regions. 加熱領域の間隔のバリエーションを示す模式的平面図。Schematic plan view showing variations in the spacing of heating regions. 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 branching of a laser spot using a diffractive optical element or a transmission type spatial 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 the branching of a 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 the 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 the 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 schematic plan view which shows the positional relationship between a shielding plate 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 schematic front view which shows the positional relationship between a shielding plate 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 schematic plan 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。Schematic front view of the laser irradiation device. 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 the formation of the beam of 3 points 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。A graph showing changes in laser pulse and ray angle over 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。Schematic plan view of a conventional glass product integrated with a material with low heat resistance.

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. 1. First Embodiment (1) Laser Irradiation Device FIG. 1 shows the overall configuration of the laser irradiation device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view of the laser irradiation device according to the first embodiment of the present invention.
The laser irradiation device 1 has a function of melting and chamfering the end face of the glass substrate G and a function of reducing the residual stress of the portion near the end face by heating the portion near the end face of the glass substrate G.

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 one made of only glass and one in which other members such as resin are combined with glass. Typical examples of the types of glass include soda glass and non-alkali glass used for displays and instrument panels, but the types are not limited to these. Specifically, the thickness of the glass is 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 portion near the end face means a portion near the end face and the portion near the end face, and includes a portion near the end face of the outer peripheral edge and a portion near the end face at 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 includes a laser oscillator 15 for irradiating the glass substrate G with laser light, 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 that transmits laser light to the mechanical drive system side, which will be 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 device 1 has a drive mechanism 11 that changes the size of a spot of laser light 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 device 1 has a processing table 7 on which the 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) that moves the machining 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 device 1 includes a control unit 9. The control unit 9 has a processor (for example, a CPU), a storage device (for example, ROM, RAM, HDD, SSD, etc.), and various interfaces (for example, an A / D converter, a D / A converter, a 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 composed of a single processor, or may be composed of 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 control unit 9 can control the drive mechanism 11. The control unit 9 can control the table drive unit 13.
Although not shown, the control unit 9 is connected to 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.

(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) Melt chamfering operation The operation of melting chamfering the end face of the glass substrate G will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a schematic view of a glass substrate showing the movement of a laser spot. FIG. 3 is a cross-sectional photograph of a glass substrate that has been melt chamfered. FIG. 4 is a graph showing the change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate toward the center side.

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, the glass substrate G is irradiated with a laser beam to the portion 21 near the end face of the glass substrate G, and the laser spot S is further scanned along the end face 20 of the glass substrate G. At this time, the laser spot S is set so as to be at a position, for example, 10 μm to 150 μm away from the end surface 20 of the glass substrate G toward the inside (center 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。 By irradiating and scanning the laser spot S as described above, the portion 21 near the end face of the glass substrate G is heated. In particular, by irradiating the laser beam of mid-infrared light, the laser beam is absorbed while being transmitted to the inside of the glass substrate G. Therefore, the end surface 20 of the glass substrate G is heated relatively uniformly not only on the front surface side which is the irradiation surface of the laser beam but also on the entire inside and the back surface side of the glass substrate G. Therefore, the end face 20 of the glass substrate G is melted so that the central portion of the substrate thickness bulges outward, and as a result, the end face 20 is chamfered as shown in FIG.

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 melt chamfering is not particularly limited. As another example, the laser beam is irradiated from both or one of the front surface and the back surface of the glass substrate G, and the laser beam is irradiated from the direction orthogonal to the end surface 20 of the glass substrate G to make the end surface 20 of the glass substrate G. It may be melted and chamfered. You may irradiate a laser beam of far infrared light.
As a result of the above, as shown in FIG. 4, the retardation (nm) is high in the portion near the end face of the glass substrate G (for example, the region of the 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. High retardation of an object to which no external force is applied means high residual stress.

(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 treatment The residual stress reduction treatment for heating the 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 of the glass substrate where the residual stress is high. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the glass substrate where the residual stress is high. FIG. 7 is a schematic view of a glass substrate showing the movement of the 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, the glass substrate G on the processing table 7 is irradiated with a laser beam to the portion 21 near the end face of the glass substrate G, and the laser spot S is further applied along the portion 21 near the end face of the glass substrate G. And scan. The portion 21 near the end face here corresponds to the residual stress generation region Z (hatched region) in which the residual stress is generated by the melt chamfering.
At this time, the laser spot S is smaller than the glass substrate G, and is set to a size of, for example, about 4 μm to 20 mm. As a result, the portion 21 near the end face 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 present inventors have found that in the residual stress reduction treatment, it is necessary to suppress the region where the temperature becomes high to a narrow range in the direction along the end face 20, and have arrived at the present invention. The grounds for this will be described later. That is, the scanning speed of the laser spot S is set to be slow, and the glass substrate G is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point. As a result, the high temperature region does not expand in the direction along the end face 20, and therefore the effect of reducing the residual stress is enhanced. Conversely, setting a faster scanning rate increases the output required to heat above the glass transition point. When the high-power laser spot S is scanned at a high speed, the high-temperature region expands in the direction along the end face 20, and as a result, the effect of reducing the residual stress becomes low.
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 near the end face of the glass substrate G (that is, the residual stress generation region Z) is heated to the glass transition point or higher, and as a result, the residual stress is reduced.
In this method, the portion 21 near the end face of the glass substrate G is heated (that is, the entire glass substrate G is not heated), so that the portion near the end face of the glass substrate G integrated with a material having low heat resistance such as resin is heated. The residual stress of 21 can be reduced. This is because the resin and the like are less likely to be affected by heat. Further, if the area of the residual stress generation region Z is not extremely large, the residual stress reduction treatment can be completed within several tens of minutes, and the glass substrate which is usually broken within several tens of minutes due to the high residual stress. However, the residual stress can be reduced before the fracture 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 that can heat the glass substrate G to the glass transition point or higher. Therefore, when a laser having a low light absorption rate for glass is used, a higher laser output is required.
Further, the heat source is not limited to the laser, and may be, for example, an infrared heater or a contact heater.
When the temperature of the heating portion of the glass substrate G is about the glass transition point, deformation of the heating portion is hardly confirmed. When the temperature of the heating portion is higher, the heating portion melts and the shape changes. The higher the laser output, the lower the viscosity of the heated part, and the greater the deformation in a short time. According to the present invention, the residual stress is reduced even when the laser output is high and the shape of the glass substrate G is deformed. However, when the present invention is applied to a product in which the allowable amount of deformation of the glass substrate G is limited, the upper limit of the laser output is set so that the viscosity of the glass substrate G does not decrease and the amount of 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 direction of heat input to the glass substrate G is not particularly limited. The heat may be input from the front surface of the glass substrate G, the heat may be input from the back surface, or the heat may be input from the end surface 20.
In the above embodiment, the residual stress reduction treatment is performed after the melt chamfering is completed, but the melt chamfering treatment and the residual stress reduction treatment may be performed in parallel on one glass substrate G. Specifically, by using two laser beams, the residual stress reduction treatment is started in the middle of the melt chamfering operation, and after that, both treatments are performed at the same time. In that case, the total processing time is shortened.
In order to use a plurality of laser beams, a plurality of laser oscillators may be prepared, or the 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. 8 to 10. 8 to 10 are graphs for comparing the change in retardation from the end face of the melt-chamfered glass substrate (non-alkali glass having a thickness of 200 μm) toward the center side before and after the residual stress reduction treatment. ..
The residual stress reduction treatment 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, a light absorption rate of about 30%, and a real heat input of a maximum of 3 W. The specifications of the CO 2 laser are a wavelength of 10.6 μm, a maximum output of 250 W, a light absorption rate of about 80%, and a real heat input of a maximum of 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 (melt 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 treatment) of FIG. 8, an Er fiber laser was used, and the substrate subjected to melt chamfering under the above conditions was heated under the conditions of a spot size of 2 mm, 4 W, and 0.2 mm / s.
As is clear 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 (melt 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 treatment) of FIG. 9, an Er fiber laser was used, and the substrate subjected to melt chamfering under the above conditions was heated under the conditions of a spot size of 1 mm, 3.5 W, and 1 mm / s. As is clear 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 both the experimental examples of FIGS. 8 and 9, before the residual stress reduction treatment was performed, the melt-chamfered glass substrate had a high probability of spontaneously cracking within a few minutes to a few days, whereas it remained. After the stress reduction treatment, it did not crack even after 1 month. In the residual stress reduction treatment, the power density of the laser beam is adjusted so that the glass does not melt and change its shape. That is, the residual stress was reduced and the probability that the glass substrate was spontaneously cracked was reduced without changing the shape of the end face of the glass substrate that had been melt-chamfered.

(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 (melt 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 treatment) of FIG. 10, an Er fiber laser was used, and a substrate subjected to melt chamfering under the above conditions was subjected to conditions of a spot size of 0.4 mm, 4 mm / s, and a laser output of 4 to 6 W. It was heated. In the case of a laser output of 4 W, no change was observed in the residual stress generated by the first heating (melt chamfering). This is because the laser output is low and the temperature of the glass substrate G does not exceed the glass transition point. In the case of a laser output of 5.5 W, the maximum value of residual stress was slightly reduced. In addition, the residual stress increased significantly in a part of the region where the residual stress was low in the first heating (melt chamfering). In the case of a laser output of 6 W, the glass substrate G was melted and deformed as a result of the high laser output. Even if the laser output is set high until the glass substrate melts and deforms, the residual stress generated by the first heating (melt chamfering) is hardly reduced, and the residual stress is low in the first heating (melt chamfering). The residual stress increased significantly in a part of.
As can be seen from FIG. 10, in this 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 treatment) is 0.2 mm / s in the first experimental example and 1 mm / s in the second experimental example. Good results were obtained for both. However, as can be seen from the comparison of the graphs, the faster 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, the residual stress was hardly reduced. From the above, in the case of the laser scanning method of the present embodiment, it is preferable that the 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。
Based on experiments and temperature simulation of the glass substrate, the present inventors have found that it is necessary to suppress the high temperature region to a narrow range in the direction along the end face 20 in the residual stress reduction treatment. It led to the invention. The rationale for this is explained, for example, by FIGS. 11 and 12. 11 and 12 are simulation results showing temperature distributions in different scanning speeds in the residual stress reduction process.
FIG. 11 shows a case where the scanning speed of the laser spot S is as slow as 0.2 mm / s and the residual stress reducing effect is high. Since the scanning speed is set to be slow, the high temperature portion (for example, the region exceeding 300 ° C.) is not lengthened along the end face.
On the other hand, FIG. 12 shows a case where the scanning speed is as high as 20 mm / s and the residual stress reducing effect is low. However, the laser output is set high so that it is 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 for showing that the residual stress reducing effect is reduced when the high temperature portion becomes long 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 relating to the second embodiment described later also shows the grounds for reaching the present invention. In the second experimental example, instead of scanning the laser spot S along the end face near portion 21, one point in the end face near portion 21 is heated for a predetermined time to reduce the residual stress in the heated region. .. 13, 14 and 15 are schematic plan views showing variations in the shape of the laser spot S when the second embodiment is implemented.

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。
FIG. 13 shows a circular laser spot S100 and an elliptical laser spot S101 long in the direction orthogonal to the end face 20. FIG. 14 shows long elliptical laser spots S102 and S103 along the end face 20. FIG. 15 shows a long laser spot S104 along the end face 20 that covers the entire end face 20. When the laser spots S100, S101, S102, and S103 were used, the residual stress in the heating region was reduced by adjusting the laser output and the predetermined time for heating. However, the residual stress reducing 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 predetermined time for laser output and heating was adjusted.
In view of the simulation results and experimental results shown above, the present inventors have found that in the residual stress reduction treatment, 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 reached.

(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 Example 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, but a plurality of beams for irradiating each of a plurality of locations near the end face of the glass substrate with laser light. Residual stresses on a plurality of sides may be reduced at the same time 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 the movement of the 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, the residual stress generation region Z is formed in the vicinity of the end face, which is the four sides of the glass substrate G.
As shown in FIG. 17, the four laser spots S scan each of the four sides.
As a result, as shown in FIG. 18, the residual stress of the glass substrate G is reduced. In this case, the processing time is shorter than that of the single beam scanning process. The number of laser spots may be 2, 3, 5 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 Modification Example In the first embodiment, the glass substrate G is a quadrangle and has a plurality of straight sides, but the present invention can also be applied to a glass substrate G having sides such as a curved line.
Such an embodiment will be described as a second modification with reference to FIGS. 19 to 21. 19 to 21 are schematic views of a glass substrate showing the movement of the 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 the portion near the end face, which is the entire outer peripheral edge, is the residual stress generation region Z.
As shown in FIG. 20, the four laser spots S scan each of the four outer peripheral edges in the circumferential direction. As a modification, the glass substrate G may be rotated.
As a result, as shown in FIG. 21, the residual stress of the glass substrate G is reduced.
The number of laser spots may be 2, 3, 5 or more. Further, 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. 2nd Embodiment (1) Basic Principle In the 1st embodiment, the laser beam is scanned on the end face as the residual stress reduction treatment, but the irradiation method of the laser beam is not limited to this.
Other irradiation methods of the laser beam will be described as the second embodiment with reference to FIGS. 22 to 25. 22 to 25 are schematic views of a glass substrate showing the movement of the laser spot of the second embodiment. The basic configuration and basic operation of the laser irradiation device are the same as those 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 S1 is irradiated to one point of the end face vicinity portion 21.
In FIG. 23, the laser spot S2 is irradiated to another point at a different position in the end face vicinity portion 21.
In FIG. 24, the laser spot S3 is irradiated to another point at a different position in the end face vicinity portion 21.
In FIG. 25, the laser spot S4 is irradiated to another point at a different position in 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 a laser spot is irradiated to one point on the residual stress generation region Z for a predetermined time and heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point, the residual stress is reduced in that region. Therefore, as is clear from FIGS. 22 to 25, by sequentially heating one point for a predetermined time, the laser spots S1 to S4 are continuously irradiated to adjacent positions in the end face direction, and as a result, the laser spots S1 to S4 are irradiated to the adjacent positions. The portion 21 near the end face is irradiated as a whole.
However, the number of laser spots, the position, the order of irradiation, and the proportion of the laser spots in the vicinity of the end face 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, by repeating heating one point for a predetermined time and shifting the position and heating one point for a predetermined time, the residual stress generation region Z is set to a temperature equal to or higher than the glass transition point and is near the end face. The residual stress of the entire portion 21 is reduced.
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, when the residual stress is reduced only in a part of the end face near portion 21, the laser spot S may irradiate only a specific region of the end face near portion 21, or the end face near portion 21 may be irradiated. Only about half of the whole area may be irradiated.

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 region during heating. That is, the higher the output, the higher the temperature in the heating region, and the shorter the residual stress is reduced. The higher the output, the shorter the predetermined time for heating and the shorter the takt time.
The predetermined time for heating is preferably, for example, about 1 picosecond to 100 seconds. The minimum predetermined time is 1 picosecond, which is known as the minimum value of the time required for structural relaxation of glass (relaxation time). The lower the temperature in the heating region, the longer the relaxation time. When the temperature in the heating region is about the glass transition point, it is preferable that the predetermined time for heating is 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 the required output is greatly increased. Therefore, in practical use, the merit of shortening the tact time and the increase in output are obtained. The heating conditions are determined in consideration of the cost increase due to the above.

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, it is preferable that the laser spot S has a diameter of, for example, 4 μm to 20 mm. In this second embodiment, the larger the diameter of the laser spot S, the larger the processing area per heating, and the shorter the time required to reduce the residual stress in the predetermined area. As shown in FIGS. 13 and 14, the laser spot S may be elliptical. However, the longer the width in the direction along the end face 20 of the laser spot S with respect to the width in the direction intersecting the end face 20 of the laser spot S, the lower the residual stress reduction effect. The width in the direction along the end face 20 of the laser spot S is preferably 10 times or less 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 higher. This is appropriately set according to the size of the laser spot, the laser wavelength, the type of glass, and the plate thickness. When the temperature of the heating portion is high, the heating portion melts and the shape changes. According to the present invention, the residual stress is reduced even when the laser output is high and the shape of the glass substrate G is deformed. However, when the present invention is applied to a product in which the allowable amount of deformation of the glass substrate G is limited, the upper limit of the laser output is set so that the viscosity of the glass substrate G does not decrease and the amount of deformation does not exceed the allowable value. Should be set.
An example of conditions for heating a non-alkali glass having a thickness of 200 μm for a predetermined time will be described. 3W, 20s using a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm) with a spot size of 4 mm. The conditions of 4W and 4s may be used. The conditions may be 6W and 2s.
Further, the heat source is not limited to the laser, and may be, for example, an infrared heater or a contact heater.

(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) Laser spot shift irradiation method When the above predetermined time heating method is performed while shifting the position, heating is performed sequentially for a predetermined time, such as the first heating, the second heating by shifting, the third heating by shifting, and so on. It is said. 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 the heating positions shown in FIG. 26, the region adjacent to the immediately preceding heating region is the next heating region. In this case, for example, the second heating needs to wait until the temperature of the first heating portion drops. The reason is, for example, when the second heating region is combined with the first heating region and the above-mentioned "when the high temperature portion of the case where the portion near the end face of the glass substrate G is heated becomes longer along the end face". 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 When the above-mentioned staggered irradiation is performed, there is a heating position order devising method as a first method for shortening the time interval between heating operations. In this method, specifically, as shown in FIG. 27, the region adjacent to the immediately preceding heating region is skipped, and the distant region is set as the next heating region.

(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 that cools 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 device of a modified example of the second embodiment.
In this case, the first heating region is cooled by air cooling or the like, and then the second heating is performed. As a result, the time interval can be shortened even when heating is performed in the order shown in FIG.

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 the next laser beam is irradiated after the heated portion is cooled by being irradiated with the laser beam, so that the next laser beam is in the vicinity of the previously heated portion. This is because the region that becomes hot does not expand in the direction along the end face due to cooling even if the laser is irradiated. That is, in this case, it corresponds to the above-mentioned "case where the high temperature portion of the case where the portion near the end face of the glass substrate G is heated is suppressed to be narrow along the end face".

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-cooled table.
A substrate cooling mechanism may be mounted on the laser irradiation device 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. 3. Third Embodiment The predetermined time heating method of the second embodiment employs a one-point heating method in which each point is irradiated with a laser, but the laser irradiation may irradiate a plurality of points at the same time.
Such an example will be described as a third embodiment with reference to FIGS. 29 to 32. In this multi-point simultaneous irradiation method, the processing speed is substantially increased. 29 to 32 are schematic views of a glass substrate showing the movement of the 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, the two laser spots S1 irradiate the end face vicinity portion 21.
FIG. 30 shows a situation in which the residual stress is reduced in the portion near the end face 21 by the operation of FIG. 29.
In FIG. 31, the two laser spots S2 irradiate the end face vicinity portion 21. At this time, the two laser spots S2 are irradiated at different positions from the previous two laser spots S1, that is, they are shifted. Further, the two laser spots S2 correspond to the remaining residual stress generation region Z.
FIG. 32 shows a situation in which the residual stress is reduced in the portion near the end face 21 by the operation of FIG. 31.

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 multi-point simultaneous heating method, when the number of heating regions is n points, n times the output is required as compared with the one-point heating method of the second embodiment. Further, in the shielding method described later, a higher output is required depending on the area of the shielding portion.
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 interval between the heating regions is preferably 0.5 times or more the width of one heating region. If the spacing between the heating regions is too narrow, the plurality of heating regions will be connected, which is equivalent to irradiating one long laser spot along the end face 20. That is, the effect of reducing the residual stress is reduced in response to the above-mentioned "when the high temperature portion becomes longer along the end face in the case where the portion near the end face of the glass substrate G is heated". 33 and 34 are used to show variations in the shape and spacing of the heating regions. 33 and 34 are schematic plan views showing variations in the shape and spacing of the heating regions.
FIG. 33 shows three circular laser spots S105. The laser spot S105 has the same shape as the laser spot S100 of FIG. 13, and has a high residual stress reducing effect. Further, the interval between the laser spots S105 is set to be about the same as the width of the laser spots S105.
FIG. 34 shows three elliptical laser spots S106 that are long in the direction intersecting 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 reducing effect. Further, the interval of the laser spots S106 is set to be about the same as the width of the laser spots S106.
There are many combinations of laser spot shapes and intervals 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 treatment depends on the number of heating regions. For example, when the width of the heating region is 8 mm, 10 points are simultaneously heated, the heating time is 1 s, and the residual stress reduction width per heating region is 4 mm, the processing speed for one irradiation is 4 mm × 10 / 1s = 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 simultaneously heating at multiple points using an optical branching element will be described with reference to FIGS. 35 and 36. FIG. 35 is a schematic view showing branching of a laser spot using a diffractive optical element or a transmissive spatial light modulator. FIG. 36 is a schematic diagram showing branching 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. Two mirrors 34 are also 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 the multi-point simultaneous heating method as shown in FIGS. 29 to 32 is performed while shifting the position, the heating is sequentially performed for a predetermined time, such as the first heating, the second heating by shifting, the third heating by shifting, and so on. Will 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 second heating regions at a plurality of locations is adjacent to any of the first heating regions at a plurality of locations, the temperature of the first heating portion is lowered in the second heating. You have to wait until you do. The reason is, for example, when the second heating region is combined with the first heating region and the above-mentioned "when the high temperature portion of the case where the portion near the end face of the glass substrate G is heated becomes longer along the end face". 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 the first method of shortening the time interval between heating operations, in the above case, the time interval is set by devising the heating position order so that the second heating region is located away from the first heating region. Can be shortened.
As a second method for shortening the time interval between heating operations, there is a substrate cooling method. In this method, as shown in FIG. 28 of the second embodiment, a substrate cooling device 35 that cools the substrate with jet air from the front side or the back side of the glass substrate G is used. In this case, the first heating region is cooled by air cooling or the like, and then the second heating is performed. Thereby, for example, even when the second heating region becomes a region adjacent to the first heating region, 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 the next laser beam is irradiated after the heated portion is cooled by being irradiated with the laser beam, so that the next laser beam is in the vicinity of the previously heated portion. This is because the region that becomes hot does not expand in the direction along the end face due to cooling even if the laser is irradiated. That is, this is because it corresponds to the above-mentioned "case where the high temperature portion of the case where the portion near the end face of the glass substrate G is heated is suppressed to be narrow along the end face".
Cooling may be performed at all times, or may be performed after laser light irradiation.
Similar to 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 Deformation Example A method of simultaneously heating multiple points by a shielding method will be described with reference to FIGS. 37 to 41. 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.
A cylindrical lens 41 (FIG. 37), a galvano scanner 43 (FIG. 38), a polygon mirror 45 (FIG. 39), or the like forms an elongated beam along the end face 20.

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 the 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 beam. When absorbing, it is necessary to have heat resistance. If it absorbs laser light but does not have sufficient heat resistance, it is necessary to provide a forced cooling mechanism for the shielding plate.
A mechanism (not shown) for moving the shielding plate 47 along the end face portion 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 spots S can be irradiated to 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 With reference to FIGS. 42 to 45, a method of performing simultaneous heating at multiple points by a method of scanning laser light one pulse at a time will be described. FIG. 42 is a schematic plan view of the laser irradiation device of the second modification of the third embodiment. FIG. 43 is a schematic front view of the laser irradiation device. FIG. 44 is a schematic view showing the formation of three laser spots using the galvano scanner 43. FIG. 45 is a graph showing changes in the laser pulse and the ray angle with time.
As shown in FIGS. 42 and 43, the laser irradiation device 1A includes a laser oscillator 15, a beam expander 49, a condenser lens 19, and a galvano scanner 43. Then, the laser irradiation device 1A uses the galvano scanner 43 to control the irradiation position of each pulse of the laser light, and irradiates the laser light to a plurality of points at the same time in a pseudo manner to create a state in which multiple points are heated at the same time. ..

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, the position of the laser spot is moved by 10 mm on the sample surface by changing the beam angle of the laser beam by 1 ° by the galvano scanner 43. When the light beam angle is changed in synchronization with the laser pulse oscillating at 500 Hz as shown in FIG. 45, the laser beam reciprocates once in a 20 mm region with a period of 12 milliseconds, and each of the three laser spots has one cycle (1 cycle (1 cycle). The laser beam is irradiated only for 2 milliseconds out of 12 milliseconds). Further, the region between the three laser spots is not irradiated with the laser beam. In this case, since the period in which the laser beam is scanned is sufficiently fast, if this operation is repeated for a predetermined time (for example, 1 second), the three points are simultaneously heated for a predetermined time.
In the second modification, the substrate cooling device 35 is provided as shown in FIG. 43. However, the substrate cooling device may not be provided.

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 plurality of 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 gist of the invention. In particular, the plurality of embodiments and modifications described herein can 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 an end face treatment method for a glass substrate and an end face treatment device for 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
1: Laser irradiation device 3: Laser device 5: Transmission optical system 7: Processing table 9: Control unit 11: Drive mechanism 13: Table drive unit 15: Laser oscillator 17: Laser control unit 19: Condensing lens 20: End face 21: End face vicinity 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 region

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、
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、ガラス基板の端面処理方法。
It is a method of treating the end face after cutting the glass substrate.
A melt chamfering step of melt chamfering the end face of the glass substrate, and
A residual stress reduction step of heating the portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress,
With
The residual stress reduction step has a laser light scanning step of scanning the laser beam along the end face portion near the glass substrate on the end face, the end face processing method of the glass substrate.
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、
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、ガラス基板の端面処理方法。
It is a method of treating the end face after cutting the glass substrate.
A melt chamfering step of melt chamfering the end face of the glass substrate, and
A residual stress reduction step of heating the portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress,
With
The residual stress reduction step has a laser beam irradiation step of irradiating a laser beam at a plurality of positions each of said end face portion near the glass substrate, the end face processing method of the glass substrate.
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、請求項に記載のガラス基板の端面処理方法。 The end face treatment method for a glass substrate according to claim 2 , wherein the laser beam irradiation step irradiates the plurality of laser beams simultaneously or repeatedly in a short time. 前記レーザ光が中赤外レーザ又は遠赤外レーザである請求項1〜3のいずれかに記載のガラス基板の端面処理方法。The method for treating an end face of a glass substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser beam is a mid-infrared laser or a far-infrared laser. 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、
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、ガラス基板の端面処理装置。
A device that processes the end face of a glass substrate after cutting.
A melt chamfering device that melt chamfers the end face of the glass substrate,
A residual stress reducing device that heats the portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress.
With
The residual stress reduction device scans the laser light near the end surface portions of the glass substrate along the end face, the end face processing apparatus of the glass substrate.
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、
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、請求項に記載のガラス基板の端面処理装置。
A device that processes the end face of a glass substrate after cutting.
A melt chamfering device that melt chamfers the end face of the glass substrate,
A residual stress reducing device that heats the portion near the end face of the glass substrate to reduce the residual stress.
With
The end face treatment device for a glass substrate according to claim 5 , wherein the residual stress reducing device irradiates a plurality of locations near the end face of the glass substrate with laser light.
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、請求項に記載のガラス基板の端面処理装置。 The end face treatment device for a glass substrate according to claim 6 , wherein the residual stress reducing device irradiates the plurality of laser beams simultaneously or repeatedly in a short time. 前記レーザ光が中赤外レーザ又は遠赤外レーザである請求項5〜7のいずれかに記載のガラス基板の端面処理方法。The method for treating an end face of a glass substrate according to any one of claims 5 to 7, wherein the laser beam is a mid-infrared laser or a far-infrared laser.
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