JPWO2014002685A1 - Glass substrate cutting method and glass substrate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
レーザ光を照射してガラス基板を切断するガラス基板の切断方法であって、前記ガラス基板の一方の表面に前記レーザ光を照射したレーザ光の照射領域において、前記ガラス基板の一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部が気化する温度以上に加熱し、前記レーザ光の照射領域を前記ガラス基板の切断予定線に沿って、前記ガラス基板に対して相対的に移動させることを特徴とするガラス基板の切断方法、及び、ガラス基板の製造方法を提供する。A method for cutting a glass substrate by irradiating a laser beam to irradiate a laser beam, wherein one surface of the glass substrate is irradiated with the laser beam, and the laser beam is irradiated on one surface from the surface of the glass substrate to the other. The laser beam irradiation part up to the surface of the glass substrate is heated to a temperature higher than the vaporization temperature, and the laser beam irradiation region is moved relative to the glass substrate along a planned cutting line of the glass substrate. A glass substrate cutting method and a glass substrate manufacturing method are provided.
Description
本発明は、ガラス基板の切断方法及びガラス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a glass substrate cutting method and a glass substrate manufacturing method.
ガラス基板の切断方法としてレーザ光を用いた切断方法が検討されてきた。 A cutting method using a laser beam has been studied as a method for cutting a glass substrate.
例えば特許文献１には、レーザ光を照射することにより所定の深さの切り欠き凹部を形成した直後に、圧縮ガス等により強制冷却するガラス基板の切断方法が提案されている。
For example,
また、特許文献２には、ガラス基板にレーザ光を走査しつつ照射し、レーザ光の照射部分についてガラスを溶融させ、溶融したガラスをアシストガスにより吹き飛ばすガラス基板の切断方法が提案されている。 Patent Document 2 proposes a method for cutting a glass substrate in which a glass substrate is irradiated with a laser beam while being scanned, the glass is melted at an irradiated portion of the laser beam, and the melted glass is blown off by an assist gas.
しかしながら、特許文献１にて提案されたガラス基板の切断方法によれば、その切断面にはレーザ光を照射することにより形成した切り欠き凹部に対応する部分と、その後強制冷却を行った際に切り欠き凹部の下部に形成された部分とが含まれ、両者の表面特性は異なっている。
However, according to the method for cutting a glass substrate proposed in
このように切断面中に切断方法に起因する表面特性の異なる部分がある場合、製品とするためには切断面を研磨して、表面特性が均一な切断面とする必要があった。このため、切断面についての研磨工程に時間を要していた。 As described above, when there are portions having different surface characteristics due to the cutting method in the cut surface, it is necessary to polish the cut surface to obtain a cut surface with uniform surface characteristics in order to obtain a product. For this reason, time was required for the grinding | polishing process about a cut surface.
また、レーザ光を照射した直後にガラス基板に対して圧縮ガス（アシストガス）を吹き付ける必要があるため、ガラス基板の位置が変位し易く切断精度が低下する場合があった。 Moreover, since it is necessary to spray compressed gas (assist gas) with respect to a glass substrate immediately after irradiating a laser beam, the position of the glass substrate was easy to displace and the cutting precision might fall.
特許文献２にて提案されたガラス基板の切断方法によれば、アシストガスの圧力によりガラス基板の位置が変位し、切断する際の精度が低くなる場合があるという問題があった。また、レーザ光のエネルギー密度によっては、局所的なガラスの熱変形量が大きくなりガラス基板に亀裂を生じる場合があった。さらに、アシストガスにより除去された溶融したガラスが、切断面やその周辺に付着、凝固するため、これを除去するために研磨工程に時間を要していた。 According to the method for cutting a glass substrate proposed in Patent Document 2, there is a problem that the position of the glass substrate is displaced by the pressure of the assist gas, and the accuracy in cutting may be lowered. In addition, depending on the energy density of the laser beam, the amount of local thermal deformation of the glass increases, and a glass substrate may be cracked. Furthermore, since the molten glass removed by the assist gas adheres and solidifies on the cut surface and its periphery, it takes time for the polishing process to remove it.
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、上記ガラス基板にアシストガスを吹き付ける従来のガラス基板の切断方法と比較してガラス基板を精度良く切断加工することができるガラス基板の切断方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a glass substrate cutting method capable of accurately cutting a glass substrate as compared with a conventional glass substrate cutting method in which an assist gas is blown onto the glass substrate in view of the problems of the prior art. For the purpose.
上記課題を解決するため本発明は、レーザ光を照射してガラス基板を切断するガラス基板の切断方法であって、前記ガラス基板の一方の表面に前記レーザ光を照射したレーザ光の照射領域において、前記ガラス基板の一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部が気化する温度以上に加熱し、前記レーザ光の照射領域を前記ガラス基板の切断予定線に沿って、前記ガラス基板に対して相対的に移動させることを特徴とするガラス基板の切断方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a glass substrate cutting method for irradiating a laser beam to cut a glass substrate, wherein one surface of the glass substrate is irradiated with the laser beam. The laser light irradiation part from one surface of the glass substrate to the other surface is heated to a temperature higher than the vaporization temperature, and the laser light irradiation region is directed to the glass substrate along the planned cutting line of the glass substrate. And a glass substrate cutting method characterized by relatively moving the glass substrate.
本発明のガラス基板の切断方法によれば、従来のアシストガスを使用したガラス基板の切断方法と比較してガラス基板を精度良く切断加工することができる。 According to the method for cutting a glass substrate of the present invention, it is possible to cut the glass substrate with higher accuracy than the method for cutting a glass substrate using a conventional assist gas.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.
本実施の形態では、本発明のガラス基板の切断方法について説明を行う。 In this embodiment, a method for cutting a glass substrate of the present invention will be described.
本発明のガラス基板の切断方法は、レーザ光を照射してガラス基板を切断するガラス基板の切断方法であって、以下の構成を有している。 The method for cutting a glass substrate of the present invention is a method for cutting a glass substrate by irradiating a laser beam to cut the glass substrate, and has the following configuration.
ガラス基板の一方の表面にレーザ光を照射したレーザ光の照射領域において、前記ガラス基板の一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部が気化する温度以上に加熱する。 In the laser light irradiation region where one surface of the glass substrate is irradiated with laser light, heating is performed to a temperature higher than the temperature at which the laser light irradiation portion from one surface of the glass substrate to the other surface is vaporized.
そして、前記レーザ光の照射領域を前記ガラス基板の切断予定線に沿って、前記ガラス基板に対して相対的に移動させることを特徴とするガラス基板の切断方法である。 And it is the cutting method of the glass substrate characterized by moving the irradiation area of the said laser beam relatively with respect to the said glass substrate along the cutting projected line of the said glass substrate.
図１〜図３を用いて具体的に説明する。 It demonstrates concretely using FIGS. 1-3.
図１は、本発明のガラス基板切断方法によりガラス基板を切断しているところを、レーザ光を照射する側（一方の表面側）のガラス基板上面から見た構成を模式的に示している。 FIG. 1 schematically shows a configuration in which a glass substrate is cut by the glass substrate cutting method of the present invention, as viewed from the upper surface of the glass substrate on the side irradiated with laser light (one surface side).
ガラス基板１１は図１中矢印Ａで示す方向に搬送されており、図示しないレーザ発振装置から発振されたレーザ光１２が照射されている部分（レーザ光の照射領域）が、ガラス基板上の切断予定線１３に沿って移動できるようになっている。
The
図１中、レーザ光１２が照射されている部分（レーザ光の照射領域）ではガラス基板が一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部が加熱されている（加熱工程）。そして、レーザ光が既に照射された領域１４は、ガラス基板１１が搬送されることにより、レーザ光の照射領域から離れ、レーザ光照射後のレーザ光照射部（レーザ光が照射されてガラスが気化した部分）１５の周辺部が冷却されることとなる（冷却工程）。
In FIG. 1, in a portion irradiated with laser light 12 (laser light irradiation region), the laser light irradiation portion from one surface to the other surface of the glass substrate is heated (heating process). Then, the
なお、図１ではガラス基板１１を搬送することにより、ガラス基板１１上のレーザ光１２が照射されている部分（レーザ光の照射領域）を変位させる構成としているが、レーザ光１２を切断予定線に沿って照射できれば良く、係る形態に限定されるものではない。例えば、ガラス基板１１を固定し、レーザ発振装置とガラス基板との間のレーザ光の光路上の光学系を調整、操作することにより、レーザ光１２が照射されている部分（レーザ光の照射領域）の位置を変位することもできる。ガラス基板１１を搬送し、かつ、レーザ光１２が照射されている部分の位置も変位するように構成することもできる。
In FIG. 1, the
なお、説明の便宜上、ガラス基板の切断予定線１３を図中に示しているが、ガラス基板上に係る線が設けられている訳ではない。また、切断予定線は直線に限定されるものではなく、要求される切断後のガラス基板の形状に応じて曲線等の任意の線とすることができる。
For convenience of explanation, the planned
本発明のガラス基板の切断方法を適用できるガラス基板の組成は特に限定されるものではなく、各種ガラス基板に適用することができる。例えば、無アルカリホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラスなどが挙げられる。 The composition of the glass substrate to which the method for cutting a glass substrate of the present invention can be applied is not particularly limited, and can be applied to various glass substrates. Examples thereof include non-alkali borosilicate glass, borosilicate glass, soda lime glass, high silica glass, and other oxide-based glasses mainly composed of silicon oxide.
また、ガラス基板の厚さについても特に限定されるものではない。 Further, the thickness of the glass substrate is not particularly limited.
ただし、上記したガラス基板にレーザ光を照射し加熱する際、レーザ光の照射領域において、ガラス基板の一方の表面側から他方の表面までのレーザ光照射部について、すなわち、その板厚方向全体に渡って、ガラスが気化する温度以上に加熱することになる。このため、レーザ発振装置の出力等に応じてガラス基板の板厚を選択することが好ましい。例えば、ガラス基板の板厚は３．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．２ｍｍ以下であること特に好ましい。ガラス基板の下限値については、ゼロ（０）より大きい値であれば特に限定されるものではない。 However, when the above glass substrate is irradiated with laser light and heated, in the laser light irradiation region, the laser light irradiation portion from one surface side of the glass substrate to the other surface, that is, in the entire plate thickness direction. It will be heated above the temperature at which the glass vaporizes. For this reason, it is preferable to select the thickness of the glass substrate according to the output of the laser oscillation device and the like. For example, the thickness of the glass substrate is preferably 3.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, further preferably 0.5 mm or less, and particularly preferably 0.2 mm or less. About the lower limit of a glass substrate, if it is a value larger than zero (0), it will not specifically limit.
また、図１に示したガラス基板の形状は矩形であるが、ガラス基板の形状も特に限定されるものではない。例えば、フロート法やダウンドロー法などのガラス基板成形装置によって成形された帯状のガラス基板であってもよい。 Moreover, although the shape of the glass substrate shown in FIG. 1 is a rectangle, the shape of a glass substrate is not specifically limited, either. For example, a band-shaped glass substrate formed by a glass substrate forming apparatus such as a float method or a downdraw method may be used.
次に、レーザ光の照射領域（ガラス基板にレーザ光が照射されている部分）で行われる加熱工程について説明する。図２は、図１におけるレーザ光の照射領域を含むＢ−Ｂ´線での断面図を模式的に示したものである。 Next, a heating process performed in a laser light irradiation region (a portion where the glass substrate is irradiated with laser light) will be described. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ including the laser light irradiation region in FIG. 1.
本発明のガラス基板の切断方法においては、上記の様にレーザ光１２をガラス基板に照射することにより、レーザ光の照射領域において加熱工程が行われる。
In the method for cutting a glass substrate of the present invention, the heating step is performed in the laser light irradiation region by irradiating the glass substrate with the
ガラス基板のレーザ光の照射領域について、ガラス基板の一方の表面からガラス基板の他方の表面までのレーザ光照射部２１が、ガラスが気化する温度以上に加熱される。ここで、ガラス基板の一方の表面とはレーザ光が入射する側の面、他方の表面とはその対向面を意味している。このため、レーザ光照射部２１については、ガラスが気化されて短時間でレーザ光の照射方向（ガラス基板の厚さ方向）に沿って貫通孔が形成される。
In the laser light irradiation region of the glass substrate, the laser
そして、レーザ光照射部２１の周辺部２２についてもレーザ光照射部からの伝熱により加熱されることとなる。
And the
このように、加熱工程やその直後において、すなわち、レーザ光照射時（ガラス気化時）や、レーザ光照射直後において、前記レーザ光照射部にアシストガスを吹き付けずに（アシストガスを使用することなく）、短時間でレーザ光照射部についてガラスを気化することができる。このため、ガラス基板の位置ずれ等を生じることがなく精度良く加工することができ、ガラス基板への亀裂の発生を抑制できる。 In this way, immediately after the heating step, that is, at the time of laser light irradiation (at the time of glass vaporization) or immediately after laser light irradiation, without blowing the assist gas to the laser light irradiation portion (without using the assist gas) ), The glass can be vaporized in the laser light irradiation portion in a short time. For this reason, the glass substrate can be processed with high accuracy without causing a positional shift and the like, and the occurrence of cracks in the glass substrate can be suppressed.
加熱工程におけるレーザ光の照射条件としては限定されるものではなく、ガラス基板のレーザ光照射領域において、ガラス基板の一方の表面（レーザ光が入射する側の面）側から他方の表面側までのレーザ光照射部がガラスの気化温度以上に加熱できるように選択すればよい。 The irradiation condition of the laser beam in the heating process is not limited. In the laser beam irradiation region of the glass substrate, from one surface (surface on which laser light is incident) side of the glass substrate to the other surface side. What is necessary is just to select so that a laser beam irradiation part can be heated more than the vaporization temperature of glass.
具体的には、例えば、被切断物であるガラス基板の厚さ、ガラス組成、ガラス基板の搬送速度（レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度）等から、レーザ光照射部について上記のように加熱できるようにレーザ光のエネルギー密度等を選択すればよい。例えば予め予備試験を行うことにより算出することができる。 Specifically, for example, from the thickness of the glass substrate that is the object to be cut, the glass composition, the conveyance speed of the glass substrate (the relative movement speed of the irradiation region of the laser light with respect to the glass substrate), etc. The energy density of the laser beam and the like may be selected so that heating can be performed. For example, it can be calculated by conducting a preliminary test in advance.
特に、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度をｖ（ｍ／時間）、前記レーザ光のエネルギー密度をＥ（Ｗ／ｍｍ２）、ガラス基板の板厚をｔ（ｍｍ）とした場合に、
Ｅ≧５０×ｔ×ｖ
の関係を満たすように照射するレーザ光のエネルギー密度を調整することが好ましい。In particular, when the relative movement speed of the laser light irradiation region with respect to the glass substrate is v (m / hour), the energy density of the laser light is E (W / mm 2 ), and the thickness of the glass substrate is t (mm). In addition,
E ≧ 50 × t × v
It is preferable to adjust the energy density of the laser beam to be irradiated so as to satisfy the above relationship.
係る規定を充足する状態で加熱工程を含むガラス基板の切断を行うことにより、レーザ光の照射領域において、ガラス基板の一方の表面からガラス基板の他方の表面までのレーザ光照射部をガラスが気化する温度以上に確実に加熱することができる。 By cutting the glass substrate including the heating step in a state satisfying such regulations, the glass vaporizes the laser light irradiation part from one surface of the glass substrate to the other surface of the glass substrate in the laser light irradiation region. It can be surely heated above the temperature at which it is performed.
ガラス基板に照射するレーザ光のスポット径（ガラス基板の一方の表面におけるレーザ光のビーム径）についても限定されるものではなく、要求される加工精度等により選択することができる。 The spot diameter of the laser beam irradiated onto the glass substrate (the beam diameter of the laser beam on one surface of the glass substrate) is not limited, and can be selected depending on the required processing accuracy.
なお、用いるレーザの種類については特に限定されるものではなく、ガラス基板に発振したレーザ光を照射することにより、該照射した部分についてガラス基板を加熱できるものであればよい。具体的には例えばＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、銅蒸着レーザ、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ等を用いることができる。Note that there is no particular limitation on the type of laser to be used, as long as the glass substrate can be heated at the irradiated portion by irradiating the glass substrate with oscillated laser light. Specifically, for example, a CO 2 laser, an excimer laser, a copper vapor deposition laser, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser, or the like can be used.
加熱工程においては、上記のようにガラス基板にレーザ光を照射することによって、レーザ光照射部についてガラスを気化させる。このため、レーザ光照射部及びその周辺には気化したガラス成分（気体）が発生することになる。係る成分が、レーザ光の光路上に配置されたレーザ発振装置のレンズやミラー等の光学系の表面に析出、付着すると、ガラス基板に対して十分なエネルギーのレーザ光を照射できなくなる場合や、所望の場所にレーザ光を照射できなくなる場合等があり、ガラス基板の加工精度等に影響を与える恐れがある。このため、ガラス基板にレーザ光を照射することにより、気化したガラス成分を除去することが好ましい。すなわち、加熱工程において、気化した前記レーザ光照射部のガラス成分を除去することが好ましい。気化したガラス成分を除去する手段については、特に限定されるものではなく、気化したガラス成分を吸引する機構や、ガスにより気化したガラス成分を吹き飛ばす機構等を用いることができる。その配置についても用いる手段に応じて選択すればよく、加熱工程を阻害せず、気化したガラス成分がレーザ光の光路上に配置されたレンズ、ミラー等に付着する前に除去できるように配置すればよい。例えば、図２において、２３で示したように、レーザ光が照射されている部分の近傍に配置することが考えられる。 In the heating step, the glass is vaporized in the laser light irradiation section by irradiating the glass substrate with the laser light as described above. For this reason, the vaporized glass component (gas) will generate | occur | produce in a laser beam irradiation part and its periphery. When such components are deposited and adhered to the surface of an optical system such as a lens or mirror of a laser oscillation device arranged on the optical path of the laser light, it becomes impossible to irradiate the glass substrate with laser light with sufficient energy, In some cases, it may become impossible to irradiate a laser beam at a desired location, which may affect the processing accuracy of the glass substrate. For this reason, it is preferable to remove the vaporized glass component by irradiating the glass substrate with laser light. That is, it is preferable to remove the vaporized glass component of the laser light irradiation portion in the heating step. The means for removing the vaporized glass component is not particularly limited, and a mechanism for sucking the vaporized glass component, a mechanism for blowing off the glass component vaporized by gas, or the like can be used. The arrangement may be selected according to the means used, and the heating process is not hindered and the vaporized glass component can be removed before adhering to the lens, mirror, etc. arranged on the optical path of the laser beam. That's fine. For example, as shown by 23 in FIG. 2, it may be arranged near the portion irradiated with the laser light.
なお、ガスにより気化したガラス成分を吹き飛ばす機構を用いる場合、用いるガスの種類は特に限定されるものではないが、ガラス基板がレーザ光により加熱されている部分の周辺で用いることから、不燃性ガスを用いることが好ましい。具体的には例えば窒素、アルゴン等の不活性ガスや、空気等を使用することができる。また、この場合、ガラス基板の位置の変位を防止するため、ガラス基板に対してガスがあたらないように供給することが好ましい。 In addition, when using the mechanism which blows off the glass component vaporized by gas, the kind of gas to be used is not particularly limited, but since it is used around the portion where the glass substrate is heated by laser light, it is a nonflammable gas. Is preferably used. Specifically, for example, an inert gas such as nitrogen or argon, air, or the like can be used. In this case, in order to prevent displacement of the position of the glass substrate, it is preferable to supply the glass substrate so that no gas is applied to it.
次に、冷却工程について説明する。 Next, the cooling process will be described.
冷却工程は、レーザ光が照射された後、ガラス基板および／またはレーザ光の照射領域が移動することにより、レーザ光照射後のレーザ光照射部（既にレーザ光が照射された部分）が、レーザ光の照射領域から遠ざかり、レーザ光照射部の周辺部が冷却されるものである。 In the cooling process, after the laser light is irradiated, the glass substrate and / or the laser light irradiation area moves, so that the laser light irradiation part (the part that has already been irradiated with the laser light) after the laser light irradiation is The laser light irradiation part is cooled away from the light irradiation region.
冷却工程においては、図２に示すように、レーザ光照射部（加熱工程でレーザ光が照射され気化した部分）２１の周辺部２２が冷却される。冷却される際、該周辺部２２の少なくとも一部が図３に示すように、略糸状の析出物３１としてガラス基板表面（ガラス基板の一方の表面および／または他方の表面）に析出する場合がある。これは、ガラスは熱伝導率が低いため、加熱工程後、冷却工程において該周辺部２２内に温度勾配が生じるため、該周辺部２２内で発生した応力によりガラス基板上に周辺部２２の少なくとも一部が排除され析出するものと推認される。なお、図中では析出物３１がガラス基板の上面（一方の表面）に析出しているが、下面（他方の表面）側に析出する場合もある。このように、レーザ光照射部の周辺部２２の少なくとも一部がレーザ光を照射した切断面から排除されるため、最終的に均一な切断面を得ることが可能になる。
In the cooling step, as shown in FIG. 2, the
冷却工程において前記析出物を生じさせ、均一な切断面を得るためにはレーザ光照射部の周辺部が適切な冷却速度で冷却されることが好ましい。該冷却速度はレーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度により変化させることができる。このため、予備実験等を行い冷却工程において上記析出物が生じるように、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度を選択することが好ましい。 In order to produce the precipitate in the cooling step and obtain a uniform cut surface, it is preferable that the peripheral portion of the laser beam irradiation portion is cooled at an appropriate cooling rate. The cooling rate can be changed by the relative moving speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate. For this reason, it is preferable to select a relative moving speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate so that the precipitate is generated in the cooling process by performing a preliminary experiment or the like.
冷却工程で生じる析出物３１は、冷却の妨げとなる場合もあることから、レーザ光照射部の周辺部に発生した析出物を除去することが好ましい。該析出物を除去する手段としては特に限定されるものではなく、例えば、ガスにより吹き飛ばす、吸引除去する、ブラシや邪魔板等により除去する等の方法により簡単に除去することができる。 Since the precipitate 31 generated in the cooling step may interfere with cooling, it is preferable to remove the precipitate generated in the peripheral portion of the laser beam irradiation portion. The means for removing the precipitate is not particularly limited, and can be easily removed by a method such as blowing off with gas, removing by suction, or removing with a brush or baffle plate.
なお、ガスで析出物を吹き飛ばす場合には、ガラス基板に振動等を与え、ガラス基板の切断精度に影響を与えないよう低圧のガスを用いることが好ましい。 Note that in the case where the deposit is blown off with a gas, it is preferable to use a low-pressure gas so as to give vibration or the like to the glass substrate and not affect the cutting accuracy of the glass substrate.
冷却工程は、上記のようにレーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部２２を冷却するものであり、その冷却温度については限定されるものではない。例えば、レーザ光照射部の周辺部は、レーザ光照射部の加熱後、ガラス転移温度以下にまで冷却することが好ましい。
A cooling process cools the
この際、加熱工程後、周辺雰囲気の温度により冷却する場合には、周辺温度は少なくともガラス転移温度以下であることが好ましく、１００℃以下であることが好ましく、４０℃以下であることが特に好ましい。なお、ここでいう周辺温度とは少なくとも冷却工程を行っている部分の周辺の温度であるが、切断を行っているガラス基板全体を含む周辺の温度であることが好ましい。 At this time, when the cooling is performed by the temperature of the ambient atmosphere after the heating step, the ambient temperature is preferably at least the glass transition temperature or less, preferably 100 ° C. or less, and particularly preferably 40 ° C. or less. . The ambient temperature referred to here is at least the temperature around the portion where the cooling process is performed, but is preferably the temperature around the entire glass substrate being cut.
以上に本発明のガラス基板の切断方法について説明してきたが、係るガラス基板の切断方法においては、アシストガスをガラス基板に吹き付けるものではないため、ガラス基板の位置の変位を抑制し、ガラス基板を精度良く切断加工することができる。また、切断時にガラス基板への亀裂の発生を抑制し、表面特性の均一な切断面とすることができる。 Although the glass substrate cutting method of the present invention has been described above, in the glass substrate cutting method, since the assist gas is not sprayed on the glass substrate, the displacement of the position of the glass substrate is suppressed. Cutting can be performed with high accuracy. In addition, the generation of cracks in the glass substrate during cutting can be suppressed, and a cut surface with uniform surface characteristics can be obtained.
ここまで説明してきたガラス基板の切断方法をガラス基板の製造工程に適用し、該ガラス基板の切断方法を用いたガラス基板の製造方法とすることができる。 The glass substrate cutting method that has been described so far can be applied to the glass substrate manufacturing process to provide a glass substrate manufacturing method using the glass substrate cutting method.
係るガラス基板の製造方法においては、ガラス基板を精度良く切断加工することができ、切断時にガラス基板への亀裂の発生を抑制し、均一な切断面とすることができるため、ガラス基板の製造歩留まりの向上や、研磨工程における切断面の研磨時間の短縮又は研磨工程省略の効果が得られる。 In such a method for producing a glass substrate, the glass substrate can be cut with high accuracy, generation of cracks in the glass substrate can be suppressed at the time of cutting, and a uniform cut surface can be obtained. The effect of shortening the polishing time of the cut surface in the polishing process or omitting the polishing process can be obtained.
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実験例１］
本実験例では、レーザ光のエネルギー密度、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度を変化させてガラス基板を切断し、切断後のガラス基板の切断面について評価を行った。Specific examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[Experiment 1]
In this experimental example, the glass substrate was cut by changing the energy density of the laser beam and the relative movement speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate, and the cut surface of the cut glass substrate was evaluated.
ガラス基板の切断に当たっては、図１に示した構成により、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、板厚０．１ｍｍの無アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス基板（旭硝子株式会社製 商品名：ＡＮ１００）について、所定の搬送速度でガラス基板を搬送しながら、切断予定線に沿ってＣＯ２レーザを用いたレーザ光をスポット径が約０．３ｍｍであり、所定のエネルギー密度になるように照射して行った。切断を行う際ガラス基板の周辺温度（環境温度）は、室温（２５℃）であった。In cutting the glass substrate, a glass substrate (trade name: AN100 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) made of non-alkali borosilicate glass having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a plate thickness of 0.1 mm according to the configuration shown in FIG. While carrying the glass substrate at the carrying speed, the laser beam using a CO 2 laser was irradiated along the planned cutting line so that the spot diameter was about 0.3 mm and a predetermined energy density was obtained. When cutting, the ambient temperature (environmental temperature) of the glass substrate was room temperature (25 ° C.).
切断を行った後のガラス基板について、切断ができていなかったものについてはＣとして、切断はできたものの、レーザを照射した部分において析出物が観察されず、切断面を目視で確認したところ均一になっていない、またはガラス基板に亀裂が生じたものについてはＢとして評価した。ガラス基板を切断でき、目視で均一な切断面であると確認できたものについてはＡとして評価を行った。結果を表１及び図４に示す。図４は表１の結果の一部をグラフ化したものである。 Regarding the glass substrate after being cut, it was C when the glass substrate was not cut, but the precipitate was not observed in the portion irradiated with the laser, and the cut surface was visually confirmed to be uniform. Those that were not or were cracked in the glass substrate were evaluated as B. A glass substrate that could be cut and visually confirmed to be a uniform cut surface was evaluated as A. The results are shown in Table 1 and FIG. FIG. 4 is a graph showing a part of the results shown in Table 1.
そして、直線Ｙは冷却工程において析出物を生じた、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ここではガラス基板の搬送速度）の最小値を示しており、この場合１４４（ｍ／時間）であった。 The straight line Y indicates the minimum value of the relative movement speed (here, the conveyance speed of the glass substrate) of the laser light irradiation region where the precipitate is generated in the cooling process. In this case, 144 (m / hour) )Met.
図４によれば、直線Ｘと直線Ｙで囲まれる範囲にＡ評価が分布しており、直線Ｘよりもエネルギー密度が小さい場合はＣ評価、直線Ｙよりも搬送速度が遅い場合にはＢ評価となっている。 According to FIG. 4, the A evaluation is distributed in a range surrounded by the straight line X and the straight line Y. When the energy density is lower than the straight line X, the C evaluation is performed, and when the transport speed is slower than the straight line Y, the B evaluation is performed. It has become.
これは、まず、各レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）において、直線Ｘ以上のエネルギー密度のレーザ光を照射した場合、レーザ光の照射領域における、ガラス基板の一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部についてガラスが気化する温度以上に確実に加熱することができているためであると考えられる。 First, in the case of irradiating laser light having an energy density equal to or higher than the straight line X at the relative movement speed (glass substrate transport speed) of each laser light irradiation area to the glass substrate, the glass substrate in the laser light irradiation area This is considered to be because the laser beam irradiation part from one surface of the glass to the other surface can be reliably heated to a temperature higher than the temperature at which the glass vaporizes.
そしてさらに、直線Ｙ以上の搬送速度とすることにより、レーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部を十分に冷却し、析出物として切断面部分から排除できるため、表面特性が均一な切断面とすることができるためと考えられる。 Furthermore, by setting the conveyance speed to be equal to or higher than the straight line Y, the peripheral part of the laser light irradiation part after laser light irradiation can be sufficiently cooled and removed from the cut surface part as a precipitate, so that the cut surface with uniform surface characteristics. It is thought that it can be.
すなわち、Ｃ評価となったガラス基板では、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）に対して十分なレーザ光のエネルギーが付与できておらず、レーザ光の照射領域について、ガラス基板の他方の表面までガラスが気化する温度以上に加熱することができていなかった（ガラス基板の板厚方向全ての範囲について十分に昇温できていなかった）と考えられる。このため、ガラス基板を切断できなかったと推認される。 That is, in the glass substrate that has been evaluated as C, sufficient energy of the laser beam cannot be imparted with respect to the relative movement speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate (the conveyance speed of the glass substrate). Regarding the region, it is considered that the other surface of the glass substrate could not be heated to a temperature higher than the temperature at which the glass vaporizes (the temperature could not be sufficiently raised in the entire range in the thickness direction of the glass substrate). For this reason, it is estimated that the glass substrate could not be cut.
また、Ｂ評価となったガラス基板は、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）に対して十分なエネルギー密度のレーザ光を照射できているため、ガラス基板の切断が行えている。 Moreover, since the glass substrate which became B evaluation has irradiated the laser beam of sufficient energy density with respect to the relative moving speed (conveyance speed of a glass substrate) with respect to the glass substrate of the irradiation region of a laser beam, Cutting is done.
しかし、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）が十分ではなく、レーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部の冷却速度が遅くなり、該周辺部が析出物として排除されずに残り、切断面が均一にならなかったためと推認される。もしくは、レーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部の温度が、ガラス基板が搬送されることにより冷却される際、所望の冷却速度ではないため、切断面およびその周辺に亀裂が生じたものと推認される。 However, the relative movement speed of the laser light irradiation area with respect to the glass substrate (glass substrate transport speed) is not sufficient, and the cooling speed of the peripheral part of the laser light irradiation part after laser light irradiation becomes slow, and the peripheral part is deposited. It is assumed that the cut surface did not become uniform because it was not excluded as a product. Or, when the temperature of the peripheral part of the laser light irradiation part after laser light irradiation is cooled by transporting the glass substrate, it is not the desired cooling rate, so that the cut surface and its periphery are cracked It is inferred.
これに対して、Ａ評価のガラス基板はレーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）にあわせてレーザ光のエネルギー密度を適切に選択できていると考えられる。このため、レーザ光の照射領域についてガラス基板の一方の表面から他方の表面まで、ガラスが気化する温度以上に加熱されていると考えられる。さらに、ガラス基板の搬送速度が適切であるため、レーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部が適切な冷却速度で冷却され、該レーザ光照射後のレーザ光照射部の周辺部が析出物として排除され、均一な切断面が得られたものと考えられる。
［実験例２］
本実験例では、切断を行うガラス基板の板厚を０．２ｍｍとした以外は、実験例１と同様にして、レーザ光のエネルギー密度、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度を変化させてガラス基板を切断し、切断後のガラス基板の切断面について評価を行った。On the other hand, it is considered that the energy density of the laser light can be appropriately selected for the A-evaluated glass substrate in accordance with the relative movement speed (glass substrate transport speed) of the laser light irradiation region with respect to the glass substrate. For this reason, it is considered that the laser beam irradiation region is heated from one surface of the glass substrate to the other surface at a temperature higher than the temperature at which the glass is vaporized. Furthermore, since the conveyance speed of the glass substrate is appropriate, the peripheral part of the laser light irradiation part after the laser light irradiation is cooled at an appropriate cooling rate, and the peripheral part of the laser light irradiation part after the laser light irradiation is a precipitate. It is considered that a uniform cut surface was obtained.
[Experiment 2]
In this experimental example, the energy density of the laser beam and the relative movement speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate are changed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the thickness of the glass substrate to be cut is 0.2 mm. Then, the glass substrate was cut, and the cut surface of the glass substrate after cutting was evaluated.
結果を表２、図５に示す。図５は表２の結果をグラフ化したものである。 The results are shown in Table 2 and FIG. FIG. 5 is a graph of the results in Table 2.
また、直線Ｙは冷却工程において析出物を生じた、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ここではガラス基板の搬送速度）の最小値を示しており、この場合１４４（ｍ／時間）であった。 The straight line Y indicates the minimum value of the relative movement speed (here, the conveyance speed of the glass substrate) of the irradiation region of the laser beam, in which the precipitate is generated in the cooling process, and in this case, 144 (m / hour) )Met.
これによると、直線Ｘと直線Ｙで囲まれる範囲にＡ評価が分布していることが確認できた。
［実験例３］
本実験例では、切断を行うガラス基板の板厚を０．３ｍｍとした以外は、実験例１と同様にして、レーザ光のエネルギー密度、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度を変化させてガラス基板を切断し、切断後のガラス基板の切断面について評価を行った。According to this, it has confirmed that A evaluation was distributed in the range enclosed by the straight line X and the straight line Y. FIG.
[Experiment 3]
In this experimental example, the energy density of the laser beam and the relative movement speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate are changed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the thickness of the glass substrate to be cut is 0.3 mm. Then, the glass substrate was cut, and the cut surface of the glass substrate after cutting was evaluated.
結果を表３、図６に示す。図６は表３の結果をグラフ化したものである。 The results are shown in Table 3 and FIG. FIG. 6 is a graph of the results in Table 3.
また、直線Ｙは冷却工程において析出物を生じた、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ここではガラス基板の搬送速度）の最小値を示しており、この場合１４４（ｍ／時間）であった。 The straight line Y indicates the minimum value of the relative movement speed (here, the conveyance speed of the glass substrate) of the irradiation region of the laser beam, in which the precipitate is generated in the cooling process, and in this case, 144 (m / hour) )Met.
本実験例ではガラス基板の搬送速度を変化させず、照射するレーザ光のエネルギー密度を変化させてガラス基板の切断を行っている。これによるとレーザ光のエネルギー密度を増加させて直線Ｘよりも大きなエネルギー密度とした場合に、レーザ光の照射領域について、ガラス基板の一方の表面から他方の表面までレーザ光照射部についてガラスが気化する温度以上に加熱することができ、Ａ評価となることが確認できた。
［実験例４］
本実験例では、切断を行うガラス基板の板厚を０．６ｍｍとした以外は、実験例１と同様にして、レーザ光のエネルギー密度、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度を変化させてガラス基板を切断し、切断後のガラス基板の切断面について評価を行った。In this experimental example, the glass substrate is cut by changing the energy density of the laser beam to be irradiated without changing the conveyance speed of the glass substrate. According to this, when the energy density of the laser beam is increased to be higher than the straight line X, the glass is vaporized in the laser beam irradiation area from one surface of the glass substrate to the other surface in the laser beam irradiation region. It was possible to heat to a temperature higher than the temperature to be evaluated, and it was confirmed that the evaluation was A.
[Experimental Example 4]
In this experimental example, the energy density of the laser beam and the relative movement speed of the irradiation region of the laser beam with respect to the glass substrate are changed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the thickness of the glass substrate to be cut is 0.6 mm. Then, the glass substrate was cut, and the cut surface of the glass substrate after cutting was evaluated.
結果を表４、図７に示す。図７は表４の結果をグラフ化したものである。 The results are shown in Table 4 and FIG. FIG. 7 is a graph of the results in Table 4.
また、直線Ｙは冷却工程において析出物を生じた、レーザ光の照射領域のガラス基板に対する相対移動速度（ここではガラス基板の搬送速度）の最小値を示しており、この場合１４４（ｍ／時間）であった。 The straight line Y indicates the minimum value of the relative movement speed (here, the conveyance speed of the glass substrate) of the irradiation region of the laser beam, in which the precipitate is generated in the cooling process, and in this case, 144 (m / hour) )Met.
本実験例においては、直線Ｘよりも照射するレーザ光のエネルギー密度が低かった。このため、レーザ光の照射領域の、ガラス基板に対する相対移動速度（ガラス基板の搬送速度）に対して十分なレーザ光のエネルギーが付与できず、レーザ光の照射領域について、ガラス基板の他方の表面までガラス基板が気化する温度以上に加熱できなかったと考えられる。従って、ガラス基板を切断できずＣ評価となったと考えられる。 In this experimental example, the energy density of the laser beam to be irradiated was lower than that of the straight line X. For this reason, sufficient energy of the laser beam cannot be applied to the relative movement speed of the laser beam irradiation area with respect to the glass substrate (the conveyance speed of the glass substrate), and the other surface of the glass substrate with respect to the laser light irradiation area It is considered that the glass substrate could not be heated to a temperature higher than the temperature at which it vaporizes. Therefore, it was considered that C evaluation was made because the glass substrate could not be cut.
本発明は、各種ガラス基板の切断方法及び各種ガラス基板の製造方法等に利用できる。 The present invention can be used in various glass substrate cutting methods, various glass substrate manufacturing methods, and the like.
本出願は、２０１２年６月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−１４５９９１及び２０１３年１月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−００４６６７に基づくものであり、これらの出願を優先権主張するものであり、これらの出願の全ての内容を参照することにより包含するものである。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2012-145991 filed with the Japan Patent Office on June 28, 2012 and Japanese Patent Application No. 2013-004667 filed with the Japan Patent Office on January 15, 2013. , Claiming priority to these applications, and including all references to the contents of these applications.
１１ ガラス基板
１２ レーザ光
２１ レーザ光照射部
２２ レーザ光照射部の周辺部
３１ 析出物DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ガラス基板の一方の表面に前記レーザ光を照射したレーザ光の照射領域において、前記ガラス基板の一方の表面から他方の表面までのレーザ光照射部が気化する温度以上に加熱し、
前記レーザ光の照射領域を前記ガラス基板の切断予定線に沿って、前記ガラス基板に対して相対的に移動させることを特徴とするガラス基板の切断方法。A method of cutting a glass substrate by irradiating a laser beam to cut the glass substrate,
In the laser light irradiation region where one surface of the glass substrate is irradiated with the laser light, heating is performed at a temperature higher than the temperature at which the laser light irradiation portion from one surface of the glass substrate to the other surface is vaporized,
A method for cutting a glass substrate, wherein the irradiation region of the laser beam is moved relative to the glass substrate along a planned cutting line of the glass substrate.
Ｅ≧５０×ｔ×ｖ
の関係を満たす請求項１または２記載のガラス基板の切断方法。When the relative movement speed of the laser light irradiation region with respect to the glass substrate is v (m / hour), the energy density of the laser light is E (W / mm 2 ), and the thickness of the glass substrate is t (mm). ,
E ≧ 50 × t × v
The method for cutting a glass substrate according to claim 1 or 2 satisfying the above relationship.
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