KR20200058380A

KR20200058380A - 유리 기판의 절단 장치, 절단 방법, 프로그램, 및 기억 매체

Info

Publication number: KR20200058380A
Application number: KR1020207003332A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이무라
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-05-27
Also published as: CN111108072B; TW201920021A; CN111108072A; WO2019065533A1; JPWO2019065533A1

Abstract

광을 조사하는 것에 의하여 유리 기판을 절단하는 장치에 있어서, 당해 광을 유리 기판의 절단 라인을 형성하고 싶은 개소에 효율 좋게 조사한다. 유리 기판(G)의 절단 장치(100)는, 광 발생 장치(1)와 광 주사 장치(3)를 구비한다. 광 발생 장치(1)는, 유리 기판(G)을 절단하는 절단광(L)을 출력한다. 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G)의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 장치이다. 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한한다.

Description

유리 기판의 절단 장치, 절단 방법, 프로그램, 및 기억 매체

본 발명은, 유리 기판의 절단 장치, 절단 방법, 당해 절단 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램, 및, 당해 프로그램을 기억하는 기억 매체에 관한 것이다.

종래, 유리 기판의 절단 방향을 따라서 레이저 광을 주사하는 것에 의하여 절단 라인을 발생시켜, 당해 절단 라인에서 유리 기판을 절단하는 절단 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1). 이 장치에 의하여, 큰 유리 기판을 비교적 고속으로 절단할 수 있다.

일본국 공개특허공보 특개평4-224091호

상기의 장치에 있어서는, 유리 기판을 절단할 때에, 레이저 광을 유리 기판 상에서 왕복 이동시킬 뿐으로, 유리 기판에 조사하는 레이저 광에 관한 다른 제어는 행하여지고 있지 않았다. 예를 들어, 상기의 장치에서는, 유리 기판에 절단 라인이 형성되었는지 여부에 관계없이, 유리 기판 상에 있어서의 레이저 광의 주사 범위는 불변으로 되어 있었다. 그 결과, 충분한 레이저 광이 조사되어 절단 라인이 형성된 개소에도, 쓸데없이 레이저 광이 계속 조사되고 있었다.

본 발명의 목적은, 광을 조사하는 것에 의하여 유리 기판을 절단하는 장치에 있어서, 당해 광을 유리 기판의 절단 라인을 형성하고 싶은 개소에 효율 좋게 조사하는 것에 있다.

이하에, 과제를 해결하기 위한 수단으로서 복수의 태양(態樣)을 설명한다. 이들 태양은, 필요에 따라서 임의로 조합할 수 있다.

본 발명의 일 견지에 관련되는 유리 기판의 절단 장치는, 광 발생 장치와 광 주사 장치를 구비한다. 광 발생 장치는, 유리 기판을 절단하는 절단광을 출력한다. 광 주사 장치는, 절단광의 스폿을 유리 기판의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 장치이다. 광 주사 장치는, 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판의 절단 라인이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한한다.

상기의 유리 기판의 절단 장치에 있어서는, 광 주사 장치가, 유리 기판을 절단하기 위한 절단광의 스폿의 유리 기판 상에 있어서의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판의 절단 라인이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한하고 있다. 이것에 의하여, 절단광을, 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에만 조사할 수 있다. 그 결과, 광 발생 장치로부터 발생하는 절단광을, 당해 절단광의 에너지를 낭비하는 일 없이 효율 좋게 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에 조사할 수 있다.

유리 기판의 절단 장치는, 렌즈 장치를 더 구비하여도 무방하다. 렌즈 장치는, 절단광의 스폿의 유리 기판 상에 있어서의 사이즈를 조절한다. 이것에 의하여, 절단 라인을 효율 좋게 형성할 수 있는 최적인 에너지 밀도를 가지는 절단광을, 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에 효율 좋게 조사할 수 있다.

렌즈 장치는, 유리 기판 상에 있어서의 절단광의 스폿의 사이즈를, 미절단 영역의 절단 방향에 있어서의 길이에 따라서 변화시켜도 무방하다. 이것에 의하여, 절단 라인을 효율 좋게 형성할 수 있는 최적인 에너지 밀도를 가지는 절단광을, 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에 효율 좋게 조사할 수 있다.

렌즈 장치는, 미절단 영역의 절단 방향에 있어서의 길이가 짧아지는 것에 따라서, 절단광의 스폿의 사이즈를 크게 하여도 무방하다. 이것에 의하여, 절단 방향에 있어서의 길이가 짧아진 미절단 영역에, 절단광이 과잉인 에너지 밀도로 조사되는 것을 억제할 수 있다.

유리 기판의 절단 장치는, 광 보정 장치를 더 구비하여도 무방하다. 광 보정 장치는, 절단광의 스폿을 절단 방향과는 수직인 보정 방향으로 이동시킨다. 이것에 의하여, 그 이동 방향이 절단 방향으로부터 벗어난 절단광의 스폿을 보정 방향으로 이동시키는 것으로, 절단광의 스폿을 적절한 절단 방향을 따라서 왕복 이동할 수 있다.

광 주사 장치는, 절단 라인의 형성에 따라서, 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를 좁혀도 무방하다. 이것에 의하여, 절단광의 에너지를 낭비하는 일 없이, 미절단 영역에 효율 좋게 절단광을 조사할 수 있다.

본 발명의 다른 견지에 관련되는 절단 방법은, 유리 기판을 절단하는 절단광의 스폿을 유리 기판의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 것에 의하여, 유리 기판을 절단하는 방법이다. 절단 방법은, 이하의 스텝을 구비한다.

◎ 절단광을 출력하는 스텝.

◎ 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판의 절단 라인이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한하는 스텝.

이것에 의하여, 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에만 절단광을 조사하여, 절단광의 에너지를 낭비하는 일 없이 효율 좋게 유리 기판에 조사할 수 있다.

광 발생 장치로부터 발생하는 절단광을, 당해 절단광의 에너지를 낭비하는 일 없이 효율 좋게 유리 기판의 절단 라인을 형성하여야 하는 영역에 조사할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관련되는 절단 장치의 상면도(上面圖).
도 2a는 광 주사 장치에 의한 절단광의 이동 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 2b는 광 주사 장치에 의한 절단광의 이동 방법의 다른 일례를 도시하는 도면.
도 3은 절단광(L)의 x축 방향에 있어서의 광로 길이가 변화하는 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 절단 장치를 x축 방향으로부터 보았을 때의 측면도.
도 5a는 광 보정 장치에 의한 절단광의 이동의 일례를 도시하는 도면.
도 5b는 광 보정 장치에 의한 절단광의 이동의 다른 일례를 도시하는 도면.
도 6은 제1 실시 형태에 관련되는 절단 장치에 의한, 유리 기판으로의 절단광의 조사 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7은 본래의 왕복 이동 궤적으로부터 벗어난 절단광의 유리 기판 상에 있어서의 궤적의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 절단광의 왕복 이동의 궤적의 보정 방법의 일례를 모식적으로 도시하는 도면.

1. 제1 실시 형태

(1) 절단 장치

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 유리 기판(G)의 절단 장치(100)의 전체 구성을, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관련되는 절단 장치의 상면도이다. 절단 장치(100)는, 유리 기판(G)의 절단 방향을 따라서 소정의 스폿 사이즈를 가지는 광(이하, 절단광(L)이라고 부르는 것으로 한다)을 조사하는 것으로, 당해 절단 방향을 따라서 유리 기판(G)에 절단 라인(C)의 균열을 형성하는 장치이다. 유리 기판(G)은, 당해 절단 라인(C)의 균열에 의하여 절단된다.

유리 기판(G)은, 예를 들어, 디스플레이나 계기판 등에 사용되는 소다 유리, 무알칼리 유리를 들 수 있는데, 종류는 이것들로 한정되지 않는다. 유리 기판(G)은, 기판 반송 장치(10)에 의하여 반송되면서, 절단 장치(100)에 의하여 절단된다. 그 때문에, 본 실시 형태의 절단 장치(100)는, 유리 기판(G)을 절단할 때에, 유리 기판(G)의 반송 방향과 동일 방향으로, 유리 기판(G)의 반송 속도와 동일 속도로 이동한다. 유리 기판(G)의 반송 방향은, 예를 들어, 도 1의 y축의 부방향(도 1에 있어서는, 지면의 아래 방향)이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 유리 기판(G)의 절단 방향은, 도 1에 도시하는 바와 같이, x축 방향과 평행한 방향이다. 즉, 본 실시 형태의 절단 장치(100)는, 예를 들어, 다운 플로로 제조되는 유리 기판(G)의 횡절(橫切)(유리 기판(G)의 폭 방향의 절단)에 적용되는 것이다.

절단 장치(100)는, 광 발생 장치(1), 광 주사 장치(3), 렌즈 장치(5) 및 광 보정 장치(7)을 구비하고, 광 발생 장치(1)에서 발생시킨 절단광(L)을 렌즈 장치(5), 광 주사 장치(3) 및 광 보정 장치(7)를 통하여 유리 기판(G)에 조사하여 유리 기판(G)의 표면에 절단광(L)의 스폿(S)을 형성하고, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G)의 절단 방향을 따라서 이동시킨다.

광 발생 장치(1)는, 상기의 절단광(L)을 발생하는 장치이다. 광 발생 장치(1)로서는, 예를 들어, 유리 기판(G)에, 유리 기판(G)을 절단 가능한 절단 라인(C)의 균열을 형성할 수 있는 정도의 에너지를 가지는 절단광(L)을 출력할 수 있는 광원을 사용할 수 있다. 이와 같은 광원으로서는, 예를 들어, CO₂ 레이저 발진기 등이 있다.

광 주사 장치(3)는, 광 발생 장치(1)로부터 출력한 절단광(L)의 스폿(S)을, 절단 방향을 따라서 왕복 이동시킨다. 본 실시 형태의 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)을 반사시키는 미러와, 당해 미러를 z축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 가지는 장치이다. 상기의 회전 기구는, 예를 들어, 당해 미러로부터 z축 방향으로 연장되는 축에 출력 회전축이 접속된 모터이다. 이와 같은 장치로서는, 예를 들어, 갈바노 스캐너가 있다.

상기의 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)의 광로 상에 설치되어 있다. 따라서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 절단광(L)은, 광 주사 장치(3)의 미러에서 반사한다. 광 주사 장치(3)는, 상기의 미러를 z축 둘레로 회전시켜 절단광(L)의 당해 미러로의 입사각(즉, 절단광(L)의 당해 미러에서의 반사각)을 변경하는 것으로, 당해 입사각으로 결정되는 유리 기판(G) 상의 위치에 절단광(L)의 스폿(S)을 조사할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 광 주사 장치(3)의 미러를 z축 둘레로 우회전시키면, 절단광(L)의 당해 미러로의 입사각(즉, 절단광(L)의 당해 미러에 있어서의 반사각)이 커진다. 이것에 의하여, 절단광(L)은, 광 보정 장치(7)의 미러의 x축의 부방향(도 2a의 지면의 좌방향) 측으로 입사된다.

광 보정 장치의 미러의 x축의 부방향 측으로 절단광(L)이 입사되는 것에 의하여, 절단광(L)은, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 당해 미러에 의하여 x축의 부방향 측으로 반사된다. 이 결과, 절단광(L)의 스폿(S)은, 유리 기판(G) 상에 있어서, x축의 부방향 측에 도달한다. 도 2a는, 광 주사 장치에 의한 절단광의 이동 방법의 일례를 도시하는 도면이다.

한편, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 광 주사 장치(3)의 미러를 z축 둘레로 좌회전시키면, 절단광(L)의 당해 미러로의 입사각이 작아진다. 이것에 의하여, 절단광(L)은, 광 보정 장치(7)의 미러의 x축의 정방향(도 2a의 지면의 우방향) 측으로 입사된다.

광 보정 장치의 미러의 x축의 정방향 측으로 절단광(L)이 입사되는 것에 의하여, 절단광(L)은, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 당해 미러에 의하여 x축의 정방향 측으로 반사된다. 이 결과, 절단광(L)의 스폿(S)은, 유리 기판(G) 상에 있어서, x축의 정방향 측에 도달한다. 도 2b는, 광 주사 장치에 의한 절단광의 이동 방법의 다른 일례를 도시하는 도면이다.

상기의 원리를 이용하여, 광 주사 장치(3)의 미러를 z축 둘레로 소정의 각도 범위에서 고속으로 우회전 및 좌회전시키는 것으로, 절단광(L)의 스폿(S)은, 유리 기판(G) 상에 있어서, 절단 방향을 따른 절단광의 왕복 이동 궤적(도 1) 상에서 고속으로 왕복 이동할 수 있다.

렌즈 장치(5)는, 절단광(L)의 유리 기판(G) 측에 있어서의 초점 위치를 조절하여, 유리 기판(G) 상에 절단광(L)의 스폿(S)을 형성하는 장치이다. 구체적으로는, 렌즈 장치(5)는, 제1 렌즈(51)와 제2 렌즈(53)를 가진다.

제1 렌즈(51)는, 광 발생 장치(1)로부터 출력한 절단광(L)의 직경을 넓히는 렌즈이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 광 발생 장치(1)는 x축 방향으로 절단광(L)을 출력하고 있다. 따라서, 제1 렌즈(51)는, 절단광(L)이 전반(傳搬)되는 x축 방향을 따라서 이동 가능하다. 제1 렌즈(51)는, 예를 들어, 발산 렌즈이다. 제2 렌즈(53)는, 제1 렌즈(51)를 통과한 절단광(L)을 입사하여, 제1 렌즈(51)와는 반대 측의 광로 상의 소정 위치에 절단광(L)의 초점을 맺는다.

상기에서 설명한 제1 렌즈(51)와 제2 렌즈(53)를 가지는 렌즈 장치(5)는, 구체적으로는, 제1 렌즈(51)의 x축 방향에 있어서의 위치를 변화시켜, 제1 렌즈(51)에 의한 절단광(L)의 초점 위치를 변화시키는 것으로, 제2 렌즈(53)에 대하여 제1 렌즈(51)와는 반대 측에 있는 절단광(L)의 초점 위치를 변화시킨다.

예를 들어, 도 1에 있어서, 제1 렌즈(51)를 x축의 부방향으로 이동시키는 것으로 제1 렌즈(51)를 제2 렌즈(53)에 가까이 하여, 제1 렌즈(51)에 의한 절단광(L)의 초점 위치를 제2 렌즈(53)에 가까이 하는 것으로, 제2 렌즈(53)에 대하여 제1 렌즈(51)와는 반대 측의 광로 상의 보다 먼 위치에, 절단광(L)의 초점을 맺을 수 있다.

한편, 제1 렌즈(51)를 x축의 정방향으로 이동시키는 것으로 제1 렌즈(51)를 제2 렌즈(53)로부터 멀리하여, 제1 렌즈(51)에 의한 절단광(L)의 초점 위치를 제2 렌즈(53)로부터 멀리하는 것으로, 제2 렌즈(53)에 대하여 제1 렌즈(51)와는 반대 측의 광로 상의 보다 가까운 위치에, 절단광(L)의 초점을 맺을 수 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들어, 렌즈 장치(5)로부터 유리 기판(G) 표면까지의 x축 방향에 있어서의 절단광(L)의 광로 길이는, 광 주사 장치(3)로부터 유리 기판(G)에 z축 방향(높이 방향)으로 수선을 내렸을 때에 당해 수선이 유리 기판(G)과 교차하는 점의 x축 방향의 위치에 있어서 최소가 된다. 또한, x축 방향에 있어서 유리 기판(G)의 단부(端部)에 가까울수록, 절단광(L)의 x축 방향에 있어서의 광로 길이는 커진다. 도 3은, 절단광(L)의 x축 방향에 있어서의 광로 길이가 변화하는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이고, 설명의 편의상, 광 보정 장치(7)를 생략하고 있다.

그 결과, 예를 들어, 광로 길이가 최소일 때에 유리 기판(G)의 표면에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 사이즈가 최적이 되도록 절단광(L)의 초점 위치를 조정하였을 경우, 이 초점 위치는, 절단광(L)이 유리 기판(G) 상의 다른 위치에 도달하였을 때에는, 유리 기판(G) 상의 당해 다른 위치에 있어서 최적인 사이즈의 스폿(S)을 형성하는 것이 아니게 되어 있다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 컨트롤러(9)(후술)는, 유리 기판(G) 상에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 위치에 따라서, 제1 렌즈(51)를 이동시켜, 절단광(L)의 초점 위치를 조정한다. 이것에 의하여, 유리 기판(G) 상에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 사이즈를, 유리 기판(G) 상에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 위치에 의하지 않고, 항상 최적으로 할 수 있다.

광 보정 장치(7)는, 절단광(L)을 반사시키는 미러와, 당해 미러를 x축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 가지는 장치이다. 상기의 회전 기구는, 예를 들어, 당해 미러로부터 x축 방향으로 연장되는 축에 출력 회전축이 접속된 모터이다. 이와 같은 장치로서는, 예를 들어, 갈바노 스캐너를 사용할 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 광 보정 장치(7)는, x축 방향에 있어서는, 광 주사 장치(3)의 x축 방향에 있어서의 배치 위치와 같은 위치에 배치되어 있다. 또한, z축 방향(높이 방향)에 있어서도, 광 주사 장치(3)와 거의 같은 위치에 배치된다. 한편, y축 방향에 있어서는, 광 주사 장치(3)로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 배치된다. 나아가, 도 4에 도시하는 바와 같이, 광 보정 장치(7)의 미러는, 반사면의 법선이 z축 방향의 부방향(아래 방향)을 향하도록, 소정의 각도만큼 기울여져 있다. 도 4는, 절단 장치를 x축 방향으로부터 보았을 때의 측면도이다.

이와 같이 배치된 광 보정 장치(7)는, 광 주사 장치(3)로부터 입사한 절단광(L)을 미러에서 반사하여, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G) 상에 도달시킨다.

광 보정 장치(7)의 미러는, x축 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 따라서, 광 보정 장치(7)는, 미러를 x축 둘레의 회전 각도를 변화시키는 것으로, 절단광(L)의 스폿(S)을 y축 방향으로 이동할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, y축 방향은, 유리 기판(G)의 절단 방향인 x축 방향과는 수직이다. 이후, 본 실시 형태의 y축 방향을 「보정 방향」이라고 부르는 것으로 한다.

구체적으로는, 예를 들어, 광 보정 장치(7)의 미러의 회전 각도를 도 4에 도시하는 각도로부터 우회전으로 변화시켰을 경우에는, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 절단광(L)의 당해 미러로의 입사각이 커진다. 그 결과, 절단광(L)의 스폿(S)은, 도 4에 도시하는 위치로부터 y축의 부방향(도 5a에 있어서는 지면 좌방향)으로 이동한다. 도 5a는, 광 보정 장치에 의한 절단광의 이동의 일례를 도시하는 도면이다.

한편, 광 보정 장치(7)의 미러의 회전 각도를 도 4에 도시하는 각도로부터 좌회전으로 변화시켰을 경우에는, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 절단광(L)의 당해 미러로의 입사각이 작아진다. 그 결과, 절단광(L)의 스폿(S)은, 도 4에 도시하는 위치로부터 y축의 정방향(도 5b에 있어서는 지면 우방향)으로 이동한다. 도 5b는, 광 보정 장치에 의한 절단광의 이동의 다른 일례를 도시하는 도면이다.

절단 장치(100)는, 컨트롤러(9)를 구비한다. 컨트롤러(9)는, 프로세서(예를 들어, CPU)와, 기억 장치(예를 들어, ROM, RAM, HDD, SSD 등)와, 각종 인터페이스(예를 들어, A/D 컨버터, D/A 컨버터, 통신 인터페이스 등)를 가지는 컴퓨터 시스템이다. 컨트롤러(9)는, 기억부(기억 장치의 기억 영역의 일부 또는 전부에 대응)에 보존된 프로그램을 실행하는 것으로, 각종 제어 동작을 행한다.

컨트롤러(9)는, 단일의 프로세서로 구성되어 있어도 무방하지만, 각 제어를 위하여 독립한 복수의 프로세서로 구성되어 있어도 무방하다.

컨트롤러(9)는, 광 발생 장치(1), 광 주사 장치(3), 렌즈 장치(5)의 제1 렌즈(51), 및, 광 보정 장치(7)를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(9)는, 기판 반송 장치(10), 및, 절단 장치(100)의 이동을 제어 가능하게 되어 있어도 무방하다.

도시하지 않지만, 컨트롤러(9)에는, 각 장치의 상태를 검출하기 위한 센서 및 스위치, 및 정보 입력 장치가 접속되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 컨트롤러(9)에는, 유리 기판(G)에 형성된 절단 라인(C)의 균열의 길이를 검출하는 센서 및/또는 카메라가 접속되어 있어도 무방하다.

상기의 구성을 가지는 것에 의하여, 절단 장치(100)는, 광 발생 장치(1)로부터 발생한 절단광(L)의 스폿(S)을, x축, y축, 및 z축의 3축 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 절단 장치(100)는, 유리 기판(G)에 절단 라인(C)의 균열을 형성하는 절단광(L)의 스폿(S)을, 유리 기판(G) 상의 소망하는 위치에, 소망하는 사이즈로 도달시킬 수 있다.

(2) 절단 장치의 동작

이하, 기판 반송 장치(10)로 반송되고 있는 유리 기판(G)을 절단할 때의, 절단 장치(100)의 동작에 관하여 설명한다.

최초로, 유리 기판(G)의 절단 방향(x축 방향)의 단부에, 「초기 균열」이라고 불리는, 절단광(L)에 의한 유리 기판(G)의 절단의 개시점이 되는 균열을 형성한다. 당해 초기 균열은, 예를 들어, 다이아몬드 커터, 세라믹 커터 등의 커터를 이용하여 물리적으로 형성된다.

그 외, 에너지 밀도를 높게 한 절단광(L)의 스폿(S)을, 유리 기판(G)의 절단 방향의 단부의 초기 균열을 형성하는 측으로 집중적으로 조사하는 것에 의하여도, 초기 균열을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 본격적인 절단 라인(C)의 균열의 형성을 행하기 전에, 컨트롤러(9)가, 유리 기판(G)의 당해 단부의 근방에서 절단광(L)이 초점을 맺도록 제1 렌즈(51)의 위치를 조정하고, 그 후, 광 주사 장치(3)를 제어하여, 절단광(L)의 스폿(S)을, 유리 기판(G)의 당해 단부의 근방의 x축 방향의 좁은 범위에서 왕복 이동시키거나, 또는, 유리 기판(G)의 당해 단부에 있어서 정지시킨다.

유리 기판(G)의 단부에 초기 균열을 형성 후, 절단광(L)의 스폿을, 절단 방향(x축 방향)에 평행한 왕복 이동 궤적 상에서 초기 균열을 형성한 단부로부터 반대 측의 단부까지 왕복 이동시켜 유리 기판(G)을 가열하고, 유리 기판(G)에 열응력을 생기게 하는 것에 의하여 초기 균열로부터 균열을 진전시켜 유리 기판(G)에 절단 라인(C)의 균열을 형성한다.

절단광(L)의 스폿(S)을 절단 방향으로 왕복 이동시킬 때, 절단 라인(C)의 균열의 형성에 따라서, 절단 라인(C)의 균열이 형성되어 있지 않는 범위로 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를 좁힌다. 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위는, 절단 라인(C)의 균열이 형성된 범위를 검출하여 결정하는 것으로 하여도 무방하고, 실험으로 절단 라인(C)의 균열이 진전하는 속도를 미리 측정하여 두고, 그 측정 결과에 기초하여 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를 점차 좁게 하도록 절단 장치(100)를 동작시키는 것으로 하여도 무방하다.

구체적으로는, 컨트롤러(9)는, 유리 기판(G)에 현재 형성되어 있는 절단 라인(C)의 균열의 길이를 파악한다. 절단 라인(C)의 균열의 길이는, 예를 들어, 절단 라인(C)의 균열을 형성 중인 유리 기판(G)을 카메라 등으로 촬영한 후, 절단 라인(C)의 균열을 화상 인식 등으로 식별하고, 화상 처리 등에 의하여 절단 라인(C)의 균열의 길이를 측정하는 것에 의하여 파악할 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 컨트롤러(9)는, 예를 들어, 광 센서를 이용하여, 절단 라인(C)의 균열(유리 기판(G)이 존재하지 않는 개소)을 통과한 광의 강도와, 유리 기판(G)을 통과한 광의 강도와의 차이에 기초하여, 절단 라인(C)의 균열의 길이를 파악하여도 무방하다.

새로운 다른 실시 형태에 있어서, 예를 들어, 절단 장치(100)에 의한 절단 라인(C)의 균열의 형성 과정을 미리 시뮬레이션 또는 실험으로 파악하여 두고, 절단 라인(C)의 균열의 형성 개시로부터의 경과 시각과, 절단 라인(C)의 균열과의 관계(균열의 진전 속도)를 산출하고, 컨트롤러(9)가, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동을 개시하고 나서의 경과 시각과, 상기의 관계(즉, 균열의 진전 속도)로부터, 형성된 절단 라인(C)의 균열의 길이를 산출하여도 무방하다.

형성된 절단 라인(C)의 균열의 현재의 길이를 파악 후, 컨트롤러(9)는, 절단광(L)의 스폿(S)을 왕복 이동 궤적 상에서 왕복 이동시키는 범위를 결정한다. 컨트롤러(9)는, 상기의 초기 균열을 형성하지 않은 쪽의 유리 기판(G)의 단부의 x 좌표값으로부터, 형성된 절단 라인(C)의 균열의 단부의 x 좌표값까지를, 절단광(L)의 스폿(S)의 절단 방향(x축 방향)에 있어서의 왕복 이동의 범위로 결정한다. 즉, 컨트롤러(9)는, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열이 형성되어 있지 않는 범위(미절단 영역이라고 부르기는 것으로 한다)로 한다.

형성된 절단 라인(C)의 균열의 단부의 x 좌표값은, 예를 들어, 유리 기판(G)의 초기 균열을 형성한 측의 x 좌표값과, 상기에서 산출한 절단 라인(C)의 균열의 현재의 길이와의 차분(差分)으로서 산출할 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 절단광(L)의 스폿(S)을 왕복 이동시키는 범위는, 이미 형성된 절단 라인(C)의 균열의 일부와 중복하고 있어도 무방하다. 즉, 컨트롤러(9)는, 절단광(L)의 스폿(S)을 왕복 이동시키는 범위를, 미절단 영역의 x축 방향의 길이보다도 약간 넓게 하여도 무방하다. 이것에 의하여, 절단 라인(C)의 균열이 형성되어 있지 않는 미절단 영역에 확실히 절단광(L)을 조사할 수 있다.

절단광(L)의 스폿(S)을 왕복 이동시키는 범위의 양단의 x 좌표값을 산출 후, 컨트롤러(9)는, 당해 양단의 x 좌표값으로부터 광 주사 장치(3)의 미러의 회전 각도 범위를 산출하고, 당해 회전 각도 범위에서 미러를 정역전(正逆轉)시키는 제어 신호를 광 주사 장치(3)에 출력한다. 이것에 의하여, 절단광(L)의 스폿(S)은, 미절단 영역에 있어서 절단 방향을 따라서 왕복 이동한다.

상기의 절단 라인(C)의 균열의 길이의 파악, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동 범위의 결정, 및, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동 범위의 변경을, 절단 라인(C)의 균열이 유리 기판(G)의 x축 방향(폭 방향)의 거의 전역에 미칠 때까지 반복한다.

이것에 의하여, 컨트롤러(9)는, 도 6의 (1) ~ (4)에 도시하는 바와 같이, 절단 라인(C)의 균열의 형성에 따라서, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를, L1로부터 L4(L1>L2>L3>L4)로 좁힐 수 있다. 즉, 절단광(L)의 유리 기판(G) 상에 있어서의 왕복 이동의 범위를, 미절단 영역으로만 제한할 수 있다. 그 결과, 광 발생 장치(1)로부터 발생하는 절단광(L)을, 절단광(L)의 에너지를 낭비하는 일 없이, 효율 좋게 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열을 형성하여야 하는 영역에 집중적으로 조사할 수 있다. 도 6은, 제1 실시 형태에 관련되는 절단 장치에 의한, 유리 기판으로의 절단광의 조사 방법을 모식적으로 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에 있어서, 컨트롤러(9)는, 광 주사 장치(3)의 미러를 일정한 회전 속도로 회전시키는 것에 의하여, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G) 상에 있어서 일정한 속도로 왕복 이동시키고 있다. 따라서, 절단 라인(C)의 균열의 형성에 따라서 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를 좁히는 것으로, 미절단 영역 내의 소정의 위치에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 통과 빈도를 증가할 수 있다. 즉, 미절단 영역이 좁아질수록, 유리 기판(G)의 표면에 절단광(L)을 보다 높은 에너지 밀도로 조사할 수 있다.

미절단 영역이 좁아질수록, 유리 기판(G)의 표면에 절단광(L)을 보다 높은 에너지 밀도로 조사 가능한 것에 의하여, 본 실시 형태의 절단 장치(100)는, 특히, 유리 기판(G)의 절단을 개시하고 나서 시간이 경과할수록, 절단 라인(C)의 균열의 진전 속도를 크게 할 수 있다. 그 결과, 절단 라인(C)의 균열이 형성되어도 유리 기판의 폭 방향의 전역에 절단광을 조사하는 경우와 비교하여, 보다 단시간에 유리 기판(G)을 절단할 수 있다.

다만, 절단광(L)을 미절단 영역에 과잉인 에너지 밀도로 조사하였을 경우에는, 당해 과잉인 에너지에 의하여, 유리 기판(G)에 의도하지 않는 데미지가 생기는 경우가 있다. 따라서, 본 실시 형태의 절단 장치(100)에 있어서, 컨트롤러(9)는, 미절단 영역의 절단 방향(x축 방향)에 있어서의 길이에 따라서 유리 기판(G) 상에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 사이즈를 변화시키도록, 제1 렌즈(51)를 이동시킨다.

구체적으로는, 도 6의 (1) ~ (4)에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(9)는, 절단광(L)의 스폿(S)의 사이즈를 스폿(S)의 x축 방향의 위치에 의하지 않고 일정하게 하면서, 미절단 영역의 절단 방향에 있어서의 길이가 L1로부터 L4로 짧아지는 것에 따라서, 절단광(L)의 스폿(S)의 사이즈를 S1로부터 S4(S1＜S2＜S3＜S4)로 증가시키도록, 제1 렌즈(51)의 위치를 조정한다. 이것에 의하여, 절단 방향에 있어서의 길이가 짧아진 미절단 영역에, 절단광(L)이 과잉인 에너지 밀도로 조사되는 것을 억제하여, 유리 기판(G)에 의도하지 않는 데미지가 생기는 것을 방지할 수 있다.

2. 제2 실시 형태

상기에서 설명한 제1 실시 형태에 관련되는 절단 장치(100)가 구비하는 광 보정 장치(7)는, 유리 기판(G)을 절단하는 공정에 있어서는, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G)의 표면에 도달시킬 뿐이었다. 그렇지만, 광 보정 장치(7)는, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 절단 라인(C)의 균열의 형성 방향(절단 방향)과는 수직인 y축 방향으로, 절단광(L)의 스폿(S)을 이동할 수 있다.

절단 장치(100)에 있어서, 광 주사 장치(3)의 미러를 소정의 각도 범위에서 정역전하고, 및/또는, 제1 렌즈(51)의 위치를 조정하여, 절단광(L)의 스폿(S)을 유리 기판(G) 상에 있어서 절단 방향을 따라서 왕복 이동시킬 때에, 절단광(L)의 스폿(S)이, 도 7에 도시하는 바와 같이, 본래의 왕복 이동 궤적으로부터 벗어나는 일이 있다. 구체적으로는, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 궤적이, 본래의 왕복 이동 궤적으로부터 y축 방향으로 어긋난다. 도 7은, 본래의 왕복 이동 궤적으로부터 벗어난 절단광의 스폿(S)의 유리 기판 상에 있어서의 궤적의 일례를 도시하는 도면이다.

이 궤적의 어긋남은, 광 주사 장치(3) 및/또는 렌즈 장치(5)의 설치 상황, 구조상의 오차 등이 원인이 되어 있고, 광 주사 장치(3) 및/또는 렌즈 장치(5)의 조정만으로는 해소하는 것이 곤란하거나, 또는, 조정에 많은 시간을 필요로 한다.

따라서, 제2 실시 형태에 있어서는, 컨트롤러(9)가, 유리 기판(G)의 절단 공정에 있어서, 본래의 왕복 이동 궤적과, 절단광(L)의 스폿(S)이 왕복 이동하고 있을 때의 실제의 궤적과의 어긋남량에 따라서, 절단광(L)의 스폿(S)을 보정 방향으로 이동시키는 것으로, 상기의 궤적의 어긋남을 보정한다.

구체적으로는, 이하와 같이 하여, 절단광(L)의 스폿(S)의 궤적의 어긋남을 보정한다. 우선, 절단광(L)을 y축 방향으로 이동시키지 않는 경우의 궤적과 본래의 왕복 이동 궤적과의 어긋남량을, 예를 들어, 광 보정 장치(7)의 미러의 각도를 고정한 다음, 광 주사 장치(3)의 미러를 소정의 각도 범위에서 정역전시키면서, 제1 렌즈(51)의 위치를 조정하고, 절단광(L)의 스폿(S)을 실제로 절단 방향으로 왕복 이동시키는 것에 의하여 파악한다.

상기와 같이 하여 절단광(L)의 스폿(S)의 y축 방향에 있어서의 어긋남량을 파악 후, 절단광(L)의 스폿(S)의 x 좌표값과, 각 x 좌표값에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 y축 방향의 어긋남량과의 관계를, 예를 들어, x 좌표값의 함수로서 산출하여 둔다.

상기의 관계를 산출 후, 컨트롤러(9)는, 유리 기판(G)을 절단하기 위하여 절단광(L)을 왕복 이동시키는 동안, 절단광(L)의 스폿(S)의 현재의 x 좌표값과 상기의 함수를 이용하여, 현재의 x 좌표값에 있어서의 절단광(L)의 스폿(S)의 y축 방향의 어긋남량을 산출한다.

그 후, 컨트롤러(9)는, 절단광(L)의 스폿(S)을 왕복 이동시키면서, 상기에서 산출한 y축 방향의 어긋남량에 따른 각도만큼 광 보정 장치(7)의 미러를 회전시켜, 절단광(L)의 스폿(S)을 y축 방향으로 이동시키는 것에 의하여, 도 8에 도시하는 바와 같이, 절단광(L)의 스폿(S)을 본래의 왕복 이동 궤적 상에서 왕복 이동할 수 있다. 도 8은, 절단광의 왕복 이동의 궤적의 보정 방법의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.

이와 같이 하여, 제2 실시 형태에 있어서는, 광 주사 장치(3) 및/또는 렌즈 장치(5)의 설치 상황, 구조상의 오차 등을 원인으로 하는, 절단광(L)의 스폿(S)의 궤적의 y축 방향의 어긋남을 보정할 수 있다. 그 결과, 광 주사 장치(3) 및/또는 렌즈 장치(5)의 조정을 행하는 일 없이, 절단광(L)의 스폿(S)을, 적절한 절단 방향을 따라서 왕복 이동할 수 있다.

3. 실시 형태의 공통 사항

상기 제 1 및 제2 실시 형태는, 하기의 구성 및 기능을 공통으로 가지고 있다.

제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 관련되는 유리 기판(G)(유리 기판의 일례)의 절단 장치(100)(절단 장치의 일례)는, 광 발생 장치(1)(광 발생 장치의 일례)와 광 주사 장치(3)(광 주사 장치의 일례)를 구비한다. 광 발생 장치(1)는, 유리 기판(G)을 절단하는 절단광(L)(절단광의 일례)을 출력한다. 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)의 스폿(S)(절단광의 스폿의 일례)을 유리 기판(G)의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 장치이다. 광 주사 장치(3)는, 절단광(L)의 스폿(S)의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열(절단 라인의 일례)이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한한다.

절단 장치(100)에 있어서는, 광 주사 장치(3)가, 유리 기판(G)을 절단하기 위한 절단광(L)의 스폿(S)의 유리 기판(G) 상에 있어서의 왕복 이동의 범위를, 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한하고 있다. 이것에 의하여, 절단광(L)을, 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열을 형성하여야 하는 영역에만 조사할 수 있다. 그 결과, 광 발생 장치(1)로부터 발생하는 절단광(L)을, 당해 절단광(L)의 에너지를 낭비하는 일 없이 효율 좋게 유리 기판(G)의 절단 라인(C)의 균열을 형성하여야 하는 영역에 조사할 수 있다.

4. 다른 실시 형태

이상, 본 발명의 복수의 실시 형태에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 특히, 본 명세서에 쓰여진 복수의 실시 형태 및 변형예는 필요에 따라서 임의로 조합 가능하다.

(A) 렌즈 장치(5)는, 절단광(L)의 초점 위치를 변경할 수 있으면, 1개의 렌즈로 구성되어 있어도 무방하다. 이와 같은, 광의 초점 위치(초점 거리)를 변경 가능한 렌즈로서는, 예를 들어, 당해 렌즈의 곡률을 전기 신호 등에 의하여 변경하여 초점 거리를 가변으로 하는 전기식 초점 가변 렌즈를 사용할 수 있다.

(B) 상기의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서는, 기판 반송 장치(10)에 의한 유리 기판(G)의 y축 방향의 이동과 함께, 절단 장치(100)를 y축 방향으로 이동시키고 있었다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 단시간의 절단광(L)의 조사에 의하여 유리 기판(G)을 절단할 수 있는 경우(예를 들어, 유리 기판(G)의 폭 치수가 작은 경우, 유리 기판(G)의 반송 속도가 느린 경우 등)에는, 광 보정 장치(7)가, 유리 기판(G)의 y축 방향의 반송에 따라서, y축 방향으로 절단광(L)의 스폿(S)을 이동시켜도 무방하다. 이것에 의하여, 절단 장치(100)를 y축 방향으로 이동할 필요가 없어진다.

산업상의 이용 가능성

본 발명은, 유리 기판의 절단 장치에 넓게 적용할 수 있다.

100: 절단 장치
1: 광 발생 장치
3: 광 주사 장치
5: 렌즈 장치
51: 제1 렌즈
53: 제2 렌즈
7: 광 보정 장치
9: 컨트롤러
10: 기판 반송 장치
C: 절단 라인
G: 유리 기판
L: 절단광
S: 스폿

Claims

유리 기판을 절단하는 절단광을 출력하는 광 발생 장치와,
상기 절단광의 스폿을 상기 유리 기판의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 장치에 있어서, 상기 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를, 상기 유리 기판의 절단 라인이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한하는 광 주사 장치
를 구비하는, 유리 기판의 절단 장치.
제1항에 있어서,
상기 절단광의 스폿의 상기 유리 기판 상에 있어서의 사이즈를 조절하는 렌즈 장치를 더 구비하는, 유리 기판의 절단 장치.
제2항에 있어서,
상기 렌즈 장치는, 상기 유리 기판 상에 있어서의 상기 절단광의 스폿의 사이즈를, 상기 미절단 영역의 상기 절단 방향에 있어서의 길이에 따라서 변화시키는, 유리 기판의 절단 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 렌즈 장치는, 상기 미절단 영역의 상기 절단 방향에 있어서의 길이가 짧아지는 것에 따라서, 상기 절단광의 스폿의 사이즈를 크게 하는, 유리 기판의 절단 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단광의 스폿을 상기 절단 방향과는 수직인 보정 방향으로 이동시키는 광 보정 장치를 더 구비하는, 유리 기판의 절단 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 주사 장치는, 상기 절단 라인의 형성에 따라서, 상기 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를 좁히는, 유리 기판의 절단 장치.
유리 기판을 절단하는 절단광의 스폿을 유리 기판의 절단 방향을 따라서 왕복 이동시키는 것에 의하여, 상기 유리 기판을 절단하는 방법에 있어서,
상기 절단광을 출력하는 스텝과,
상기 절단광의 스폿의 왕복 이동의 범위를, 상기 유리 기판의 절단 라인이 형성되어 있지 않는 미절단 영역으로 제한하는 스텝
을 구비하는, 유리 기판의 절단 방법.
제7항에 기재된 절단 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
제8항에 기재된 프로그램을 기억하는 기억 매체.