JPWO2003015976A1 - 脆性材料基板の面取り方法および面取り装置 - Google Patents
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Abstract
ガラス基板５０の側縁における面取り予定のエッジ部５１に一方の端部が位置する楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１が形成される。第１レーザスポットＬＳ１の長軸は、エッジ部に対して角度θだけ傾斜した状態になっており、他方の端部は、エッジ部５１の近傍部分に位置している。第１レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー強度は、エッジ部５１の近傍部分に位置する端部が小さく、面取り予定のエッジ部５１上に位置される端部において最大になっている。ガラス基板５０がＸ方向に移動されると、第１レーザスポットＬＳ１によって、ガラス基板５０のエッジ部５１の近傍部分が予熱された後に、エッジ部５１が溶融されて面取りされる。また、エッジ部５１が溶融されて面取りされた後、第２レーザスポットによって加熱し、基板をアニールすることによって、残留応力を緩和し、微細クラックの発生を防止することができる。これにより、ガラス基板のエッジ部５１を、クラックを発生させることなく、確実に面取りすることができる。
Description
技術分野
本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと表記する）に使用されるガラス基板、半導体ウェハ等の側縁であるエッジ部を面取りする際に実施される脆性材料基板の面取り方法およびその面取り方法の実施に使用される面取り装置に関する。
背景技術
以下においては、脆性材料基板の一種であるガラス基板が貼り合わされて形成されたＦＰＤについての従来技術を説明する。通常、大寸法の一対のマザーガラス同士が相互に貼り合わされたＦＰＤは、各マザーガラスがそれぞれ所定の大きさのガラス基板になるように分断されて、所定の大きさの一対のガラス基板とされる。マザーガラスをガラス基板に分断する際には、通常、ダイヤモンドカッター等のカッターによって機械的にスクライブラインを形成し、形成されたスクライブラインに沿ってマザーガラスが分断される。
このように、マザーガラスを分断する際に、カッター等によって機械的にスクライブラインを形成すると、形成されたスクライブラインの周辺部には、応力が蓄積された状態になる。そして、スクライブラインに沿ってガラス基板を分断すると、分断されて形成されるガラス基板の表面における側縁のエッジ部およびその周辺部には、残留した応力が蓄積される。このような残留応力は、ガラス基板の表面付近に不用なクラックを伸長させる潜在的な応力であり、この残留応力が解放されると、不用なクラックが発生してエッジ部が欠けるおそれがある。エッジ部が欠けることによって発生する破片は、製造されるＦＰＤの基板表面にキズを付ける等、悪影響を及ぼすおそれがある。
このようなガラス基板のエッジ部の欠けを防止するために、所定の大きさに分断されたガラス基板のエッジ部を面取りすることが行われている。エッジ部の面取りは、エッジ部に水等の媒体を多量に供給しつつ、ダイヤモンド砥石によってエッジ部を研磨するウエット研磨、エッジ部にレーザビームを照射するドライ研磨等によって行われている。ドライ研磨では、レーザビームの照射による熱応力によってエッジ部を剥離するか、レーザビームの照射によってエッジ部を溶融することによって、エッジ部を面取りする。
ダイヤモンド砥石を使用したウエット研磨では、面取りされた部分に微小なクラックが連続的に残存しており、エッジ部が面取りされた部分近傍の強度は、周囲の強度よりも著しく低下するという問題がある。
レーザビームを照射して面取りするドライ研磨では、熱応力によってエッジ部を剥離する場合には、図７に示すように、ガラス基板５０における面取りされた部分に、新たに２つのエッジ５０ａおよび５０ｂが形成されることになる。
また、レーザビームを照射してエッジ部を溶融することによって面取りする場合には、ガラス基板には、分断に際して機械的にスクライブラインを形成することによって形成されたガラス基板のエッジ部の残留応力が、エッジ部を溶融するレーザビームによって急激に加熱され、残留応力が、瞬間的に解放されて、ガラス基板の側面から内部に向かう不用なクラックが順次伸展していくおそれがある。このような不用なクラックがカラス基板に形成されると、ＦＰＤのガラス基板としては使用することができなくなる。
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、ガラス基板等の脆性材料基板のエッジ部を、不用なクラックを発生させることなく、確実に面取りすることができる脆性材料基板の面取り方法および面取り装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の脆性材料基板の面取り方法は、脆性材料基板の側縁における面取り予定のエッジ部の近傍部分を、該エッジ部に沿って連続して加熱する予熱工程と、該予熱工程に連続して、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる溶融工程と、を包含することを特徴とする。
前記予熱工程および溶融工程は、レーザビームの照射によって所定の熱エネルギー強度分布を有するように形成されるレーザスポットによって実施されることを特徴とする。
前記レーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されて、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態になっていることを特徴とする。
レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態とは以下の複数の状態を含む。例えば、図８に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸が、Ｘ−Ｙ平面状でガラス基板５０のエッジ部５１に対して傾斜している状態、例えば、図１０（ａ）に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ１が形成されている状態、例えば、図１０（ｂ）に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態、例えば図１０（ｃ）に示されているようにＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射して、レーザスポットＬＳ１を形成すると共に、レーザスポットの長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態などを包含する。
前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布は、前記予熱部分に位置する端部の熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になっていることを特徴とする。
前記溶融工程の後に、溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱工程をさらに包含することを特徴とする。
前記再加熱工程は、別のレーザビームの照射によって実施されることを特徴とする。
前記別のレーザビームは前記脆性基板の表面に対して傾斜して照射されることを特徴とする。
本発明の脆性材料基板の面取り装置は、脆性材料基板の側縁におけるエッジ部を面取りする脆性材料基板の面取り装置であって、該エッジ部の近傍部分を該エッジ部に沿って連続して予熱するとともに、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる加熱手段を有することを特徴とする。
前記加熱手段は、レーザビームを発振するレーザビーム発振器と、該レーザビーム発振器から発振されたレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有し、該光学系によって形成されるレーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されるとともに、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態とされることを特徴する。
前記光学系は、前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布を、前記予熱部分に位置する端部において熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になるように形成することを特徴とする。
前記加熱手段によって溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱手段がさらに設けられていることを特徴とする。
前記再加熱手段は、第２のレーザビームを発振する第２のレーザビーム発振器と、該第２のレーザビーム発振器から発振された第２のレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略平面図である。この面取り方法は、例えば、液晶表示パネル等のＦＰＤを構成するガラス基板が、マザーガラスを、ダイヤモンドカッター等によって機械的にスクライブラインを形成した後に分断されて形成された場合に、好適に実施される。
図１に示すように、ガラス基板５０は、矢印Ｘで示す方向に移動される。この場合、ガラス基板５０において面取りされるエッジ部５１に対して、一対のレーザビームが照射される。第１のレーザスポットＬＳ１は、ガラス基板５０における面取りされるエッジ部５１に対して所定の角度θだけ傾斜した楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１を形成するように、第１のレーザビームがガラス基板５０に照射される。
第１レーザスポットＬＳ１は、例えば、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍの楕円形状になっている。第１レーザスポットＬＳ１は、長軸方向の一方の端部ｂが、面取りされる予定のエッジ部５１上に位置されており、長軸方向の他方の端部ａが、ガラス基板５０の移動方向Ｘとは反対方向であって、エッジ部５１からガラス基板５０の内部に適当な間隔をあけたエッジ部５１近傍部分になっている。従って、第１レーザスポットＬＳ１は、ガラス基板５０がＸ方向に移動するにつれて、まず、長軸方向の一方の端部ａによって、エッジ部５１の近傍部分を、エッジ部５１に沿って連続的に加熱（予熱）し、その後、長軸方向の他方の端部ｂによって、エッジ部５１を連続的に加熱する。そして、エッジ部５１が加熱されることにより、エッジ部５１が溶融状態とされる。
ガラス基板５０のエッジ部５１には、この第１レーザスポットＬＳ１に連続して、楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように、第２のレーザビームが照射される。第２レーザスポットＬＳ２は、エッジ部５１に沿って延びる楕円形状になっており、第１レーザスポットＬＳ１と同様に、例えば、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍになっている。この第２レーザスポットＬＳ２によって、溶融状態になったエッジ部５１がガラスの溶融温度よりも低い温度で加熱される。
図８は本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略斜視図である。第１のレーザビーム及び第２のレーザービームがＸ−Ｙ平面に対して略垂直に照射され、第１レーザスポットＬＳ１、第２レーザスポットＬＳ２が形成される様子を示している。
また、第１レーザスポットＬＳ１はガラス基板５０のエッジ部５１に対して所定角度θ傾いて形成される。
図２は、ガラス基板５０に照射される第１レーザスポットＬＳ１の長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー強度は、ガラス基板５０におけるエッジ部５１近傍部分を予熱する長軸方向の一方の端部ａから他方の端部ｂにかけて、緩やかに増加しているが、その強度レベルは、比較的小さくなっており、ガラス基板５０を溶融するおそれがない。そして、長軸方向の他方の端部ｂにおいては、その強度レベルが急激に増加しており、その端部ｂの熱エネルギー強度は、ガラス基板５０を溶融し得るレベルになっている。
第１レーザスポットＬＳ１に連続して、ガラス基板５０を加熱する第２レーザスポットＬＳ２は、第１レーザスポットＬＳ１と同様の楕円形状になっているが、その長軸方向が、ガラス基板５０の面取りされるエッジ部５１に沿っている。この第２レーザスポットＬＳ２の熱エネルギー強度は、残留応力が残らない条件に適正に分布を調整される。面取り速度やガラス材質等にもよるが、第２レーザスポットＬＳ２の熱エネルギー強度はｂ点が最も高く長軸方向になだらかに傾斜する分布が望ましい。
ガラス基板５０は、第１レーザスポットＬＳ１および第２レーザスポットＬＳ２に対して、図１に矢印Ｘで示す方向に移動される。ガラス基板５０が移動されると、第１レーザスポットＬＳ１における長軸方向の端部ａが、ガラス基板５０における面取りされるエッジ部５１に対して適当な間隔をあけた位置に照射されて、その部分を、溶融させることなく緩やかに予熱する。そして、ガラス基板５０がＸ方向に移動されることにより、第１レーザスポットＬＳ１は、順次、面取りされるエッジ部５１に接近し、その後、熱エネルギー強度が最大になった長軸方向の端部ｂが、面取りされるエッジ部５１の端部であるコーナー部５２上に位置される。
この場合、ガラス基板５０のエッジ部５１の周囲には、ガラス基板５０が分断される際に機械的にスクライブラインが形成されていることによって、スクライブラインの近傍付近には圧縮応力が蓄積されて残留応力が形成されているが、第１レーザスポットＬＳ１によって、残留した応力が蓄積された付近は、その周辺部から緩やかに加熱される。これにより、残留応力は圧縮されて（閉じこめられて）、不用なクラックの内部への成長が抑制される。
ガラス基板５０の表面におけるエッジ部５１の端部であるコーナー部５２に、第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂが位置されると、エッジ部５１の端部であるコーナー部５２が、第１レーザスポットＬＳ１の最大エネルギー強度によって加熱されて溶融される。これにより、エッジ部５１は、面取りされた状態になる。その後、ガラス基板５０の移動に伴って、第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂによって、順次、ガラス基板５０のエッジ部５１が加熱されて、そのエッジ部５１が連続して溶融されて面取りされる。
図９は本発明の面取り方法で面取りされたガラス基板のエッジ部の状態の説明図である。
第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂによって溶融される量は、図９に示すようにガラス基板５０のエッジ部５１（稜線）の先端の極微量であり、エッジ部５１の先端からＹ方向に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ離れたＺ方向のラインと、Ｚ方向に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ離れたＹ方向のラインと、エッジ部５１を形成するガラス基板５０の表面５０ａと端面５０ｂで囲まれた領域（図９の斜線部）となるよう第１レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー強度を調整することが好ましい。
また、図９のようにエッジ部５１を曲面とすることで、面取り後の材料のエッジ強度は飛躍的に大きくなる。
このように、ガラス基板５０のエッジ部５１が溶融されて面取りされた状態になると、溶融状態になったエッジ部５１に対して、第２レーザスポットＬＳ２が連続して照射される。これにより、溶融されたエッジ部５１が徐冷されるために、空気によって急冷されるおそれがなく、従って、溶融されたエッジ部５１に、応力が残留するおそれがなく、面取りされたエッジ部５１が残留応力によって破壊されるおそれがない。
図１１は本発明の面取り方法による第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの強度分布とエッジ部の温度分布を説明する図である。
第２のレーザビームの強度分布は第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２の相対移動速度等により第２レーザスポットＬＳ２の強度分布が図１１（ａ）に示される分布に調整され、除冷（アニール）によるエッジ部５１の温度分布が図１１（ｂ）に示すような分布となるようにされることが好ましい。
図３は、本発明の脆性材料基板の面取り装置の実施形態を示す概略構成図である。この面取り装置は、例えば、ＦＰＤに使用されるガラス基板の端面部を面取りするために使用され、図３に示すように、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復移動するスライドテーブル１２を有している。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面にＹ方向に沿って平行に配置された一対のガイドレール１４および１５に、水平な状態で各ガイドレール１４および１５に沿ってスライド可能に支持されている。両ガイドレール１４および１５の中間部には、各ガイドレール１４および１５と平行にボールネジ１３が、モータ（図示せず）によって回転するように設けられている。ボールネジ１３は、正転および逆転可能になっており、このボールネジ１３にボールナット１６が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット１６は、スライドテーブル１２に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ１３の正転および逆転によって、ボールネジ１３に沿って両方向にスライドする。これにより、ボールナット１６と一体的に取り付けられたスライドテーブル１２が、各ガイドレール１４および１５に沿ってＹ方向にスライドする。
スライドテーブル１２上には、台座１９が水平な状態で配置されている。台座１９は、スライドテーブル１２上に平行に配置された一対のガイドレール２１に、スライド可能に支持されている。各ガイドレール２１は、スライドテーブル１２のスライド方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って配置されている。また、各ガイドレール２１間の中央部には、各ガイドレール２１と平行にボールネジ２２が配置されており、ボールネジ２２がモータ２３によって正転および逆転されるようになっている。
ホールネジ２２には、ボールナット２４が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット２４は、台座１９に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ２２の正転および逆転によって、ボールネジ２２に沿って両方向に移動する。これにより、台座１９が、各ガイドレール２１に沿ったＸ方向にスライドする。
台座１９上には、回転機構２５が設けられており、この回転機構２５上に、切断対象であるガラス基板５０が載置される回転テーブル２６が水平な状態で設けられている。回転機構２５は、回転テーブル２６を、垂直方向に沿った中心軸の周りに回転させるようになっており、基準位置に対して任意の回転角度θになるように、回転テーブル２６を回転させることができる。回転テーブル２６上には、ガラス基板５０が、例えば吸引チャックによって固定される。
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６とは適当な間隔をあけて、支持台３１が配置されている。この支持台３１は、垂直状態で配置された第１光学ホルダー３３の下端部に水平な状態で支持されている。第１光学ホルダー３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取り付けられている。取付台３２上には、第１レーザビームを発振する第１レーザ発振器３４が設けられており、第１レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、第１光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射される。
第１レーザ発振器３４から発振されるレーザビームは、熱エネルギー強度分布が正規分布になっており、第１光学ホルダー３３内に設けられた光学系によって、図２に示すような所定の熱エネルギー強度分布を有する楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１とされて、しかも、その長軸方向が、回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０のＸ方向に対して所定の角度θだけ傾斜した状態になるように、照射される。
また、取付台３２には、第２レーザビームを発振する第２レーザ発振器４１が設けられており、この第２レーザ発振器４１から発振されたレーザビームが、支持台３１に第１光学ホルダー３３に隣接して設けられた第２光学ホルダー４２内の光学系に照射される。第２レーザ発振器４１から発振されるレーザビームは、第１レーザスポットＬＳ１で加熱された後のガラス基板５０に残留応力が残らない適正な分布となっており、第２光学ホルダー４２内に設けられた光学系によって、楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２とされて、その長軸方向が、回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０のＸ方向に沿った状態で、第１レーザスポットＬＳ１に隣接するように照射される。
なお、スライドテーブル１２および台座１９の位置決め、回転機構２５の制御、第１レーザ発振器３４、第２レーザ発振器４１等は、制御部によって制御される。
図４（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系の概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、第１光学ホルダー３３内に設けられた全反射ミラー３３ａによって全反射されて、回折格子レンズ３３ｂに照射される。回折格子レンズ３３ｂは、照射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図４（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化し、一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
このような面取り装置によってガラス基板５０のエッジ部を面取りする場合には、まず、面取りされるガラス基板５０のサイズ、面取りされるエッジ部の位置、長さ等の情報が、制御部に入力される。
そして、面取りされるガラス基板５０が、スクライブ装置の回転テーブル２６上に載置されて吸引手段によって固定される。このような状態になると、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、ガラス基板５０に設けられたアライメントマークが撮像される。撮像されたアライメントマークは、モニター２８および２９によって表示され、画像処理装置でアライメントマークの位置情報が処理される。
その後、支持台３１に対して、ガラス基板５０を載置した回転テーブル２６が移動して、ガラス基板５０の面取りされるエッジ部を含むコーナー部に、第１光学ホルダー３３から照射される第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大となる端部が位置するとともに、その第１レーザスポットＬＳ１がエッジ部に対して所定の傾斜角度θとなるように、さらには、第２光学ホルダー４２から照射される第２レーザスポットＬＳ２の長軸方向がエッジ部に沿った状態になるように、回転テーブル２６が位置決めされる。回転テーブル２６の位置決めは、スライドテーブル１２のスライド、台座１９のスライド、および回転機構２５による回転テーブル２６の回転によって行われる。
このような状態になると、第１レーザ発振器３４および第２レーザ発振器４１から第１レーザビームおよび第２レーザビームを照射しつつ、回転テーブル２６がＸ方向に沿ってスライドされる。これにより、図１にて説明したように、ガラス基板５０にクラックが形成されることなく、エッジ部５１が、順次、溶融されて面取りされる。
図５（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系の他の例を示す概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、光学ホルダー３３内に設けられた回折格子ミラー３３ｃによって、全反射される。この場合、回折格子ミラー３３ｃは、全反射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図５（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化して一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
図６（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系のさらに他の例を示す概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、光学ホルダー３３内に設けられたＸ軸ガルバノミラー３３ｄによって、Ｘ軸方向に高速で走査された後に、Ｙ軸ガルバノミラー３３ｅによって、Ｙ軸方向に高速で走査されて、楕円形状のレーザスポットとされる。そして、Ｙ軸ガルバノミラー３３ｅによって楕円形状とされたレーザスポットは、ｆ−θレンズ３３ｆによって、熱エネルギー強度分布が、図６（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化して一方の端部において最大強度とされる。
上述までの説明においては、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームがガラス基板５０の表面５０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に対して略垂直に照射され、第１レーザスポットＬＳ１及び第２レーザスポットＬＳ２が形成され、第１レーザスポットＬＳ１がガラス基板５０のエッジ部５１に対して所定角度θ傾いて形成される場合を主に説明してきたが、以下に示すように第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態であってもよい。
レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態とは、例えば、図８に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸が、Ｘ−Ｙ平面上でガラス基板５０のエッジ部５１に対して傾斜している状態、また、例えば、図１０（ａ）に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ１が形成されている状態、さらに、例えば、図１０（ｂ）に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態、またさらに、例えば図１０（Ｃ）に示されているようにＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射して、レーザスポットＬＳ１を形成すると共に、レーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態などを包含する。
また、第２レーザスポットＬＳ２は、例えば、図１２に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿って形成されてもよい。
さらに、例えば、Ｘ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射させて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ２を形成させてもよい。
上記のようなレーザビームの照射方法のいずれかを採用した場合、第１レーザスポットＬＳ１及び第２レーザスポットＬＳ２のエッジ部５１に沿った強度分布は図１１（ａ）に示される分布となることが好ましく、それぞれのレーザスポットによって加熱されるエッジ部の温度分布は図１１（ｂ）に示される分布となることが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明の脆性材料基板の面取り方法および面取り装置は、このように、脆性材料基板を、クラックを成長させることなく、確実に面取りすることができる。しかも、面取りされた部分に応力が残留することを防止することによって、面取りされた部分が破壊されることも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略平面図である。
図２は、ガラス基板に照射される第１レーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図３は、本発明の脆性材料基板の面取り装置の一例を示す概略構成図である。
図４（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系の一例を示す概略構成図、図４（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図５（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系の他の例を示す概略構成図、図５（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図６（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系のさらに他の例を示す概略構成図、図６（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図７は、ガラス基板を従来の方法で面取りした状態の説明図である。
図８は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略斜視図である。
図９は、本発明の面取り方法で面取りされたガラス基板のエッジ部の状態の説明図である。
図１０（ａ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示す図、図１０（ｂ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示す別の図、図１０（ｃ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示すさらに別の図である。
図１１（ａ）は本発明の面取り方法による第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの強度分布を説明する図、図１１（ｂ）は本発明の面取り方法によるエッジ部の温度分布を説明する図である。
図１２は、第２レーザスポットが、Ｘ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、脆性材料基板のエッジ部に沿って形成される状態を示す図である。
本発明は、フラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと表記する）に使用されるガラス基板、半導体ウェハ等の側縁であるエッジ部を面取りする際に実施される脆性材料基板の面取り方法およびその面取り方法の実施に使用される面取り装置に関する。
背景技術
以下においては、脆性材料基板の一種であるガラス基板が貼り合わされて形成されたＦＰＤについての従来技術を説明する。通常、大寸法の一対のマザーガラス同士が相互に貼り合わされたＦＰＤは、各マザーガラスがそれぞれ所定の大きさのガラス基板になるように分断されて、所定の大きさの一対のガラス基板とされる。マザーガラスをガラス基板に分断する際には、通常、ダイヤモンドカッター等のカッターによって機械的にスクライブラインを形成し、形成されたスクライブラインに沿ってマザーガラスが分断される。
このように、マザーガラスを分断する際に、カッター等によって機械的にスクライブラインを形成すると、形成されたスクライブラインの周辺部には、応力が蓄積された状態になる。そして、スクライブラインに沿ってガラス基板を分断すると、分断されて形成されるガラス基板の表面における側縁のエッジ部およびその周辺部には、残留した応力が蓄積される。このような残留応力は、ガラス基板の表面付近に不用なクラックを伸長させる潜在的な応力であり、この残留応力が解放されると、不用なクラックが発生してエッジ部が欠けるおそれがある。エッジ部が欠けることによって発生する破片は、製造されるＦＰＤの基板表面にキズを付ける等、悪影響を及ぼすおそれがある。
このようなガラス基板のエッジ部の欠けを防止するために、所定の大きさに分断されたガラス基板のエッジ部を面取りすることが行われている。エッジ部の面取りは、エッジ部に水等の媒体を多量に供給しつつ、ダイヤモンド砥石によってエッジ部を研磨するウエット研磨、エッジ部にレーザビームを照射するドライ研磨等によって行われている。ドライ研磨では、レーザビームの照射による熱応力によってエッジ部を剥離するか、レーザビームの照射によってエッジ部を溶融することによって、エッジ部を面取りする。
ダイヤモンド砥石を使用したウエット研磨では、面取りされた部分に微小なクラックが連続的に残存しており、エッジ部が面取りされた部分近傍の強度は、周囲の強度よりも著しく低下するという問題がある。
レーザビームを照射して面取りするドライ研磨では、熱応力によってエッジ部を剥離する場合には、図７に示すように、ガラス基板５０における面取りされた部分に、新たに２つのエッジ５０ａおよび５０ｂが形成されることになる。
また、レーザビームを照射してエッジ部を溶融することによって面取りする場合には、ガラス基板には、分断に際して機械的にスクライブラインを形成することによって形成されたガラス基板のエッジ部の残留応力が、エッジ部を溶融するレーザビームによって急激に加熱され、残留応力が、瞬間的に解放されて、ガラス基板の側面から内部に向かう不用なクラックが順次伸展していくおそれがある。このような不用なクラックがカラス基板に形成されると、ＦＰＤのガラス基板としては使用することができなくなる。
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、ガラス基板等の脆性材料基板のエッジ部を、不用なクラックを発生させることなく、確実に面取りすることができる脆性材料基板の面取り方法および面取り装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の脆性材料基板の面取り方法は、脆性材料基板の側縁における面取り予定のエッジ部の近傍部分を、該エッジ部に沿って連続して加熱する予熱工程と、該予熱工程に連続して、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる溶融工程と、を包含することを特徴とする。
前記予熱工程および溶融工程は、レーザビームの照射によって所定の熱エネルギー強度分布を有するように形成されるレーザスポットによって実施されることを特徴とする。
前記レーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されて、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態になっていることを特徴とする。
レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態とは以下の複数の状態を含む。例えば、図８に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸が、Ｘ−Ｙ平面状でガラス基板５０のエッジ部５１に対して傾斜している状態、例えば、図１０（ａ）に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ１が形成されている状態、例えば、図１０（ｂ）に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態、例えば図１０（ｃ）に示されているようにＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射して、レーザスポットＬＳ１を形成すると共に、レーザスポットの長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態などを包含する。
前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布は、前記予熱部分に位置する端部の熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になっていることを特徴とする。
前記溶融工程の後に、溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱工程をさらに包含することを特徴とする。
前記再加熱工程は、別のレーザビームの照射によって実施されることを特徴とする。
前記別のレーザビームは前記脆性基板の表面に対して傾斜して照射されることを特徴とする。
本発明の脆性材料基板の面取り装置は、脆性材料基板の側縁におけるエッジ部を面取りする脆性材料基板の面取り装置であって、該エッジ部の近傍部分を該エッジ部に沿って連続して予熱するとともに、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる加熱手段を有することを特徴とする。
前記加熱手段は、レーザビームを発振するレーザビーム発振器と、該レーザビーム発振器から発振されたレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有し、該光学系によって形成されるレーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されるとともに、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態とされることを特徴する。
前記光学系は、前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布を、前記予熱部分に位置する端部において熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になるように形成することを特徴とする。
前記加熱手段によって溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱手段がさらに設けられていることを特徴とする。
前記再加熱手段は、第２のレーザビームを発振する第２のレーザビーム発振器と、該第２のレーザビーム発振器から発振された第２のレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略平面図である。この面取り方法は、例えば、液晶表示パネル等のＦＰＤを構成するガラス基板が、マザーガラスを、ダイヤモンドカッター等によって機械的にスクライブラインを形成した後に分断されて形成された場合に、好適に実施される。
図１に示すように、ガラス基板５０は、矢印Ｘで示す方向に移動される。この場合、ガラス基板５０において面取りされるエッジ部５１に対して、一対のレーザビームが照射される。第１のレーザスポットＬＳ１は、ガラス基板５０における面取りされるエッジ部５１に対して所定の角度θだけ傾斜した楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１を形成するように、第１のレーザビームがガラス基板５０に照射される。
第１レーザスポットＬＳ１は、例えば、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍの楕円形状になっている。第１レーザスポットＬＳ１は、長軸方向の一方の端部ｂが、面取りされる予定のエッジ部５１上に位置されており、長軸方向の他方の端部ａが、ガラス基板５０の移動方向Ｘとは反対方向であって、エッジ部５１からガラス基板５０の内部に適当な間隔をあけたエッジ部５１近傍部分になっている。従って、第１レーザスポットＬＳ１は、ガラス基板５０がＸ方向に移動するにつれて、まず、長軸方向の一方の端部ａによって、エッジ部５１の近傍部分を、エッジ部５１に沿って連続的に加熱（予熱）し、その後、長軸方向の他方の端部ｂによって、エッジ部５１を連続的に加熱する。そして、エッジ部５１が加熱されることにより、エッジ部５１が溶融状態とされる。
ガラス基板５０のエッジ部５１には、この第１レーザスポットＬＳ１に連続して、楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２が形成されるように、第２のレーザビームが照射される。第２レーザスポットＬＳ２は、エッジ部５１に沿って延びる楕円形状になっており、第１レーザスポットＬＳ１と同様に、例えば、長径が３０．０ｍｍ、短径が１．０ｍｍになっている。この第２レーザスポットＬＳ２によって、溶融状態になったエッジ部５１がガラスの溶融温度よりも低い温度で加熱される。
図８は本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略斜視図である。第１のレーザビーム及び第２のレーザービームがＸ−Ｙ平面に対して略垂直に照射され、第１レーザスポットＬＳ１、第２レーザスポットＬＳ２が形成される様子を示している。
また、第１レーザスポットＬＳ１はガラス基板５０のエッジ部５１に対して所定角度θ傾いて形成される。
図２は、ガラス基板５０に照射される第１レーザスポットＬＳ１の長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー強度は、ガラス基板５０におけるエッジ部５１近傍部分を予熱する長軸方向の一方の端部ａから他方の端部ｂにかけて、緩やかに増加しているが、その強度レベルは、比較的小さくなっており、ガラス基板５０を溶融するおそれがない。そして、長軸方向の他方の端部ｂにおいては、その強度レベルが急激に増加しており、その端部ｂの熱エネルギー強度は、ガラス基板５０を溶融し得るレベルになっている。
第１レーザスポットＬＳ１に連続して、ガラス基板５０を加熱する第２レーザスポットＬＳ２は、第１レーザスポットＬＳ１と同様の楕円形状になっているが、その長軸方向が、ガラス基板５０の面取りされるエッジ部５１に沿っている。この第２レーザスポットＬＳ２の熱エネルギー強度は、残留応力が残らない条件に適正に分布を調整される。面取り速度やガラス材質等にもよるが、第２レーザスポットＬＳ２の熱エネルギー強度はｂ点が最も高く長軸方向になだらかに傾斜する分布が望ましい。
ガラス基板５０は、第１レーザスポットＬＳ１および第２レーザスポットＬＳ２に対して、図１に矢印Ｘで示す方向に移動される。ガラス基板５０が移動されると、第１レーザスポットＬＳ１における長軸方向の端部ａが、ガラス基板５０における面取りされるエッジ部５１に対して適当な間隔をあけた位置に照射されて、その部分を、溶融させることなく緩やかに予熱する。そして、ガラス基板５０がＸ方向に移動されることにより、第１レーザスポットＬＳ１は、順次、面取りされるエッジ部５１に接近し、その後、熱エネルギー強度が最大になった長軸方向の端部ｂが、面取りされるエッジ部５１の端部であるコーナー部５２上に位置される。
この場合、ガラス基板５０のエッジ部５１の周囲には、ガラス基板５０が分断される際に機械的にスクライブラインが形成されていることによって、スクライブラインの近傍付近には圧縮応力が蓄積されて残留応力が形成されているが、第１レーザスポットＬＳ１によって、残留した応力が蓄積された付近は、その周辺部から緩やかに加熱される。これにより、残留応力は圧縮されて（閉じこめられて）、不用なクラックの内部への成長が抑制される。
ガラス基板５０の表面におけるエッジ部５１の端部であるコーナー部５２に、第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂが位置されると、エッジ部５１の端部であるコーナー部５２が、第１レーザスポットＬＳ１の最大エネルギー強度によって加熱されて溶融される。これにより、エッジ部５１は、面取りされた状態になる。その後、ガラス基板５０の移動に伴って、第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂによって、順次、ガラス基板５０のエッジ部５１が加熱されて、そのエッジ部５１が連続して溶融されて面取りされる。
図９は本発明の面取り方法で面取りされたガラス基板のエッジ部の状態の説明図である。
第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大になった端部ｂによって溶融される量は、図９に示すようにガラス基板５０のエッジ部５１（稜線）の先端の極微量であり、エッジ部５１の先端からＹ方向に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ離れたＺ方向のラインと、Ｚ方向に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ離れたＹ方向のラインと、エッジ部５１を形成するガラス基板５０の表面５０ａと端面５０ｂで囲まれた領域（図９の斜線部）となるよう第１レーザスポットＬＳ１の熱エネルギー強度を調整することが好ましい。
また、図９のようにエッジ部５１を曲面とすることで、面取り後の材料のエッジ強度は飛躍的に大きくなる。
このように、ガラス基板５０のエッジ部５１が溶融されて面取りされた状態になると、溶融状態になったエッジ部５１に対して、第２レーザスポットＬＳ２が連続して照射される。これにより、溶融されたエッジ部５１が徐冷されるために、空気によって急冷されるおそれがなく、従って、溶融されたエッジ部５１に、応力が残留するおそれがなく、面取りされたエッジ部５１が残留応力によって破壊されるおそれがない。
図１１は本発明の面取り方法による第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの強度分布とエッジ部の温度分布を説明する図である。
第２のレーザビームの強度分布は第１レーザスポットＬＳ１と第２レーザスポットＬＳ２の相対移動速度等により第２レーザスポットＬＳ２の強度分布が図１１（ａ）に示される分布に調整され、除冷（アニール）によるエッジ部５１の温度分布が図１１（ｂ）に示すような分布となるようにされることが好ましい。
図３は、本発明の脆性材料基板の面取り装置の実施形態を示す概略構成図である。この面取り装置は、例えば、ＦＰＤに使用されるガラス基板の端面部を面取りするために使用され、図３に示すように、水平な架台１１上に所定の水平方向（Ｙ方向）に沿って往復移動するスライドテーブル１２を有している。
スライドテーブル１２は、架台１１の上面にＹ方向に沿って平行に配置された一対のガイドレール１４および１５に、水平な状態で各ガイドレール１４および１５に沿ってスライド可能に支持されている。両ガイドレール１４および１５の中間部には、各ガイドレール１４および１５と平行にボールネジ１３が、モータ（図示せず）によって回転するように設けられている。ボールネジ１３は、正転および逆転可能になっており、このボールネジ１３にボールナット１６が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット１６は、スライドテーブル１２に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ１３の正転および逆転によって、ボールネジ１３に沿って両方向にスライドする。これにより、ボールナット１６と一体的に取り付けられたスライドテーブル１２が、各ガイドレール１４および１５に沿ってＹ方向にスライドする。
スライドテーブル１２上には、台座１９が水平な状態で配置されている。台座１９は、スライドテーブル１２上に平行に配置された一対のガイドレール２１に、スライド可能に支持されている。各ガイドレール２１は、スライドテーブル１２のスライド方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って配置されている。また、各ガイドレール２１間の中央部には、各ガイドレール２１と平行にボールネジ２２が配置されており、ボールネジ２２がモータ２３によって正転および逆転されるようになっている。
ホールネジ２２には、ボールナット２４が螺合する状態で取り付けられている。ボールナット２４は、台座１９に回転しない状態で一体的に取り付けられており、ボールネジ２２の正転および逆転によって、ボールネジ２２に沿って両方向に移動する。これにより、台座１９が、各ガイドレール２１に沿ったＸ方向にスライドする。
台座１９上には、回転機構２５が設けられており、この回転機構２５上に、切断対象であるガラス基板５０が載置される回転テーブル２６が水平な状態で設けられている。回転機構２５は、回転テーブル２６を、垂直方向に沿った中心軸の周りに回転させるようになっており、基準位置に対して任意の回転角度θになるように、回転テーブル２６を回転させることができる。回転テーブル２６上には、ガラス基板５０が、例えば吸引チャックによって固定される。
回転テーブル２６の上方には、回転テーブル２６とは適当な間隔をあけて、支持台３１が配置されている。この支持台３１は、垂直状態で配置された第１光学ホルダー３３の下端部に水平な状態で支持されている。第１光学ホルダー３３の上端部は、架台１１上に設けられた取付台３２の下面に取り付けられている。取付台３２上には、第１レーザビームを発振する第１レーザ発振器３４が設けられており、第１レーザ発振器３４から発振されるレーザビームが、第１光学ホルダー３３内に保持された光学系に照射される。
第１レーザ発振器３４から発振されるレーザビームは、熱エネルギー強度分布が正規分布になっており、第１光学ホルダー３３内に設けられた光学系によって、図２に示すような所定の熱エネルギー強度分布を有する楕円形状の第１レーザスポットＬＳ１とされて、しかも、その長軸方向が、回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０のＸ方向に対して所定の角度θだけ傾斜した状態になるように、照射される。
また、取付台３２には、第２レーザビームを発振する第２レーザ発振器４１が設けられており、この第２レーザ発振器４１から発振されたレーザビームが、支持台３１に第１光学ホルダー３３に隣接して設けられた第２光学ホルダー４２内の光学系に照射される。第２レーザ発振器４１から発振されるレーザビームは、第１レーザスポットＬＳ１で加熱された後のガラス基板５０に残留応力が残らない適正な分布となっており、第２光学ホルダー４２内に設けられた光学系によって、楕円形状の第２レーザスポットＬＳ２とされて、その長軸方向が、回転テーブル２６上に載置されたガラス基板５０のＸ方向に沿った状態で、第１レーザスポットＬＳ１に隣接するように照射される。
なお、スライドテーブル１２および台座１９の位置決め、回転機構２５の制御、第１レーザ発振器３４、第２レーザ発振器４１等は、制御部によって制御される。
図４（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系の概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、第１光学ホルダー３３内に設けられた全反射ミラー３３ａによって全反射されて、回折格子レンズ３３ｂに照射される。回折格子レンズ３３ｂは、照射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図４（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化し、一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
このような面取り装置によってガラス基板５０のエッジ部を面取りする場合には、まず、面取りされるガラス基板５０のサイズ、面取りされるエッジ部の位置、長さ等の情報が、制御部に入力される。
そして、面取りされるガラス基板５０が、スクライブ装置の回転テーブル２６上に載置されて吸引手段によって固定される。このような状態になると、ＣＣＤカメラ３８および３９によって、ガラス基板５０に設けられたアライメントマークが撮像される。撮像されたアライメントマークは、モニター２８および２９によって表示され、画像処理装置でアライメントマークの位置情報が処理される。
その後、支持台３１に対して、ガラス基板５０を載置した回転テーブル２６が移動して、ガラス基板５０の面取りされるエッジ部を含むコーナー部に、第１光学ホルダー３３から照射される第１レーザスポットＬＳ１における熱エネルギー強度が最大となる端部が位置するとともに、その第１レーザスポットＬＳ１がエッジ部に対して所定の傾斜角度θとなるように、さらには、第２光学ホルダー４２から照射される第２レーザスポットＬＳ２の長軸方向がエッジ部に沿った状態になるように、回転テーブル２６が位置決めされる。回転テーブル２６の位置決めは、スライドテーブル１２のスライド、台座１９のスライド、および回転機構２５による回転テーブル２６の回転によって行われる。
このような状態になると、第１レーザ発振器３４および第２レーザ発振器４１から第１レーザビームおよび第２レーザビームを照射しつつ、回転テーブル２６がＸ方向に沿ってスライドされる。これにより、図１にて説明したように、ガラス基板５０にクラックが形成されることなく、エッジ部５１が、順次、溶融されて面取りされる。
図５（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系の他の例を示す概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、光学ホルダー３３内に設けられた回折格子ミラー３３ｃによって、全反射される。この場合、回折格子ミラー３３ｃは、全反射されるレーザビームの熱エネルギー強度分布が、図５（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化して一方の端部において最大になるように、格子ピッチおよび格子幅が設定されている。
図６（ａ）は、第１光学ホルダー３３内に設けられる光学系のさらに他の例を示す概略構成図である。第１レーザ発振器３４から発振された第１レーザビームは、光学ホルダー３３内に設けられたＸ軸ガルバノミラー３３ｄによって、Ｘ軸方向に高速で走査された後に、Ｙ軸ガルバノミラー３３ｅによって、Ｙ軸方向に高速で走査されて、楕円形状のレーザスポットとされる。そして、Ｙ軸ガルバノミラー３３ｅによって楕円形状とされたレーザスポットは、ｆ−θレンズ３３ｆによって、熱エネルギー強度分布が、図６（ｂ）に示すように、長軸方向に沿って順次変化して一方の端部において最大強度とされる。
上述までの説明においては、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームがガラス基板５０の表面５０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に対して略垂直に照射され、第１レーザスポットＬＳ１及び第２レーザスポットＬＳ２が形成され、第１レーザスポットＬＳ１がガラス基板５０のエッジ部５１に対して所定角度θ傾いて形成される場合を主に説明してきたが、以下に示すように第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態であってもよい。
レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態とは、例えば、図８に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸が、Ｘ−Ｙ平面上でガラス基板５０のエッジ部５１に対して傾斜している状態、また、例えば、図１０（ａ）に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ１が形成されている状態、さらに、例えば、図１０（ｂ）に示されているようにレーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態、またさらに、例えば図１０（Ｃ）に示されているようにＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射して、レーザスポットＬＳ１を形成すると共に、レーザスポットＬＳ１の長軸がガラス基板のエッジ部５１に対して傾斜している状態などを包含する。
また、第２レーザスポットＬＳ２は、例えば、図１２に示されているようにＸ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿って形成されてもよい。
さらに、例えば、Ｘ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面のぞれぞれの面に対して所定の角度傾斜させてレーザビームを照射させて、ガラス基板５０のエッジ部５１に沿ってレーザスポットＬＳ２を形成させてもよい。
上記のようなレーザビームの照射方法のいずれかを採用した場合、第１レーザスポットＬＳ１及び第２レーザスポットＬＳ２のエッジ部５１に沿った強度分布は図１１（ａ）に示される分布となることが好ましく、それぞれのレーザスポットによって加熱されるエッジ部の温度分布は図１１（ｂ）に示される分布となることが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明の脆性材料基板の面取り方法および面取り装置は、このように、脆性材料基板を、クラックを成長させることなく、確実に面取りすることができる。しかも、面取りされた部分に応力が残留することを防止することによって、面取りされた部分が破壊されることも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略平面図である。
図２は、ガラス基板に照射される第１レーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図３は、本発明の脆性材料基板の面取り装置の一例を示す概略構成図である。
図４（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系の一例を示す概略構成図、図４（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図５（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系の他の例を示す概略構成図、図５（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図６（ａ）は、本発明の面取り装置に使用される光学系のさらに他の例を示す概略構成図、図６（ｂ）は、その光学系によって形成されるレーザスポットの長軸方向に沿った熱エネルギー強度の分布図である。
図７は、ガラス基板を従来の方法で面取りした状態の説明図である。
図８は、本発明の脆性材料基板の面取り方法の実施状態を示す概略斜視図である。
図９は、本発明の面取り方法で面取りされたガラス基板のエッジ部の状態の説明図である。
図１０（ａ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示す図、図１０（ｂ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示す別の図、図１０（ｃ）は第１レーザスポットの長軸方向が脆性材料基板のエッジ部に対して傾斜している状態を示すさらに別の図である。
図１１（ａ）は本発明の面取り方法による第１のレーザビーム及び第２のレーザビームの強度分布を説明する図、図１１（ｂ）は本発明の面取り方法によるエッジ部の温度分布を説明する図である。
図１２は、第２レーザスポットが、Ｘ−Ｙ面に傾斜してレーザビームが照射されて、脆性材料基板のエッジ部に沿って形成される状態を示す図である。
Claims (12)
- 脆性材料基板の側縁における面取り予定のエッジ部の近傍部分を、該エッジ部に沿って連続して加熱する予熱工程と、
該予熱工程に連続して、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる溶融工程と、
を包含することを特徴とする脆性材料基板の面取り方法。 - 前記予熱工程および溶融工程は、レーザビームの照射によって所定の熱エネルギー強度分布を有するように形成されるレーザスポットによって実施されることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 前記レーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されて、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態になっていることを特徴とする請求項２に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布は、前記予熱部分に位置する端部が熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になっていることを特徴とする請求項３に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 前記溶融工程の後に、溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱工程をさらに包含することを特徴とする請求項１に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 前記再加熱工程は、別のレーザビームの照射によって実施されることを特徴とする請求項５に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 前記別のレーザビームは前記脆性基板の表面に対して傾斜して照射されることを特徴とする請求項６に記載の脆性材料基板の面取り方法。
- 脆性材料基板の側縁におけるエッジ部を面取りする脆性材料基板の面取り装置であって、
該エッジ部の近傍部分を該エッジ部に沿って連続して予熱するとともに、該エッジ部を連続して加熱して溶融させる加熱手段を有することを特徴とする脆性材料基板の面取り装置。 - 前記加熱手段は、レーザビームを発振するレーザビーム発振器と、該レーザビーム発振器から発振されたレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有し、該光学系によって形成されるレーザスポットは、長軸方向の一方の端部が、脆性材料基板における面取り予定のエッジ部の近傍の予熱部分に位置されるとともに、長軸方向の他方の端部が、面取り予定のエッジ部上に位置されるように、該長軸方向が該エッジ部に対して傾斜した状態となっていることを特徴とする請求項８に記載の脆性材料基板の面取り装置。
- 前記光学系は、前記レーザスポットの熱エネルギーの強度分布を、前記予熱部分に位置する端部において熱エネルギー強度が小さく、前記面取り予定のエッジ部上に位置される端部において熱エネルギー強度が最大になるように形成することを特徴とする請求項９に記載の脆性材料基板の面取り装置。
- 前記加熱手段によって溶融されたエッジ部を連続して加熱する再加熱手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項９に記載の脆性材料基板の面取り装置。
- 前記再加熱手段は、第２のレーザビームを発振する第２のレーザビーム発振器と、該第２のレーザビーム発振器から発振された第２のレーザビームを、前記脆性材料基板上において、所定形状のレーザスポットに形成する光学系とを有することを特徴とする請求項１１に記載の脆性材料基板の面取り装置。
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