TW201912595A

TW201912595A - 玻璃基板之端面處理方法及玻璃基板之端面處理裝置

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Publication number: TW201912595A
Application number: TW107126215A
Authority: TW
Inventors: 八幡恵輔; 小田晃一; 村上正直
Original assignee: 日商三星鑽石工業股份有限公司
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-04-01
Also published as: JP6931918B2; CN109422451A; JP2019043799A; KR20190024648A

Abstract

本發明能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃基板之殘留應力。又，即便對因較高之殘留應力而通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。玻璃基板G之端面處理方法係對玻璃基板G之切斷後之端面20進行處理之方法，且包含：熔融倒角步驟，其係對玻璃基板G之端面20進行熔融倒角；及殘留應力降低步驟，其係將玻璃基板G之端面附近部分21加熱而降低殘留應力。

Description

玻璃基板之端面處理方法及玻璃基板之端面處理裝置

本發明係關於一種玻璃基板之端面處理方法及玻璃基板之端面處理裝置。

為了將玻璃之基板按製品尺寸切出，而藉由刀輪於玻璃基板上形成劃線，然後將玻璃基板彎折，藉此沿著劃線將玻璃基板分斷(例如，參照專利文獻1)。但藉由刀輪刃所施加之力及分斷時所施加之應力會導致劃線上有殘留應力殘留。因此，容易於玻璃基板之表面沿著水平方向自然地發生龜裂，又，隨著時間經過，龜裂會藉由濕氣等進一步擴大。

又，已知有如下技術：對玻璃基板之端面(邊緣)照射雷射光，進行熔融倒角，藉此提高玻璃基板之端面之強度(例如，參照專利文獻2)。藉由該熔融倒角，基板邊緣之微細龜裂消失，端面強度提高。但於該方法中，熔融部附近會產生殘留應力。而且，由於殘留應力，基板斷裂之可能性增大。具體而言，發生內部缺陷之經時成長或後發之損失導致之破壞的可能性增大，根據殘留應力之大小，有時會於數十分鐘以內發生破壞。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平6-144875號公報 [專利文獻2]日本專利第5245819號公報

[發明所欲解決之問題]

考慮到以上情況，先前便開發出了降低玻璃基板之端面之殘留應力之方法。例如，於降低玻璃基板之殘留應力之方法中，先升溫，然後再進行徐冷。具體而言，首先，將玻璃基板整體均勻地加熱至玻璃轉移點以上之溫度，其次，以該溫度保持固定時間，最後，將玻璃基板整體徐冷至常溫。一般而言，加熱、保持、徐冷之步驟需耗費數個小時以上之時間。於該方法中，具有能將玻璃基板之端面之殘留應力大致完全地去除之優點。又，具有能於爐內同時處理複數個玻璃基板之優點。

但因要將基板整體加熱至玻璃轉移點以上，故無法對與例如樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃製品加以應用。於圖46中，表示出了於玻璃基板G一體地形成有樹脂材料P1、P2之玻璃製品。又，因1次殘留應力降低處理需耗費數個小時以上之時間，故無法於產生殘留應力後立即降低殘留應力。因此，難以對因較高之殘留應力而於數十分鐘以內發生破壞之概率較高的玻璃基板加以應用。

本發明之第一目的在於，能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃基板之殘留應力。本發明之第二目的在於，即便對因較高之殘留應力而通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。 [解決問題之技術手段]

以下，作為解決問題之技術手段，對複數個態樣進行說明。該等態樣可視需要而任意組合。

本發明之一觀點之玻璃基板之端面處理方法係對玻璃基板之切斷後之端面進行處理之方法，且包含下述步驟。 ◎熔融倒角步驟，其係對玻璃基板之端面進行熔融倒角。 ◎殘留應力降低步驟，其係將玻璃基板之端面附近部分加熱而降低殘留應力。於該方法中，玻璃基板之端面附近部分被加熱，故而能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃基板之端面之殘留應力。其理由在於，並非玻璃基板整體被加熱，故而對樹脂等難以造成熱之影響。又，於該方法中，將玻璃基板加熱1微微秒～100秒鐘左右，藉此，於加熱區，殘留應力降低，故而，即便對通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。所謂「端面附近部分」，係指與端面及其附近對應之部分。所謂「端面附近部分被加熱」，表示於較端面附近部分靠中心側存在不被加熱之部分。所謂「降低殘留應力」，表示內部缺陷之經時成長得到抑制，並將殘留應力降低至未被施加外力之玻璃基板於既定時間內不會斷裂之程度。殘留應力降低器件例如為能部分加熱之裝置，作為用以進行部分加熱之熱源，例如為雷射器、各種加熱器。亦可於熔融倒角步驟之中途開始殘留應力降低步驟，自此以後兩個步驟便同時進行。或者，亦可於熔融倒角步驟結束後，再開始殘留應力降低步驟。

殘留應力降低步驟亦可具有雷射光掃描步驟，該雷射光掃描步驟係對玻璃基板之端面附近部分，沿著端面掃描雷射光。

殘留應力降低步驟亦可具有雷射光照射步驟，該雷射光照射步驟係對玻璃基板之端面附近部分之複數處分別照射雷射光。

雷射光照射步驟亦可為將複數道雷射光同時或以短時間反覆照射至複數處。

本發明之另一觀點之玻璃基板之端面處理裝置係對玻璃基板之切斷後之端面進行處理之裝置，且具備熔融倒角裝置及殘留應力降低裝置。熔融倒角裝置對玻璃基板之端面進行熔融倒角。殘留應力降低裝置將玻璃基板之端面附近部分加熱而降低殘留應力。於該裝置中，玻璃基板之端面附近部分被加熱，故而能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃基板之端面附近部分之殘留應力。其理由在於，並非玻璃基板整體被加熱，故而對樹脂等難以造成熱之影響。又，於該裝置中，將玻璃基板加熱1微微秒～100秒鐘左右，藉此，於加熱區，殘留應力降低，故而，即便對通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。

殘留應力降低裝置亦可對玻璃基板之端面附近部分，沿著端面掃描雷射光。

殘留應力降低裝置亦可對玻璃基板之端面附近部分之複數處分別照射雷射光。

殘留應力降低裝置亦可將複數道雷射光同時或以短時間反覆照射至複數處。 [發明之效果]

根據本發明，能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體之玻璃基板之殘留應力。進而，根據本發明，即便對因較高之殘留應力而通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。其理由在於，將玻璃基板加熱1微微秒～100秒鐘左右，藉此，於加熱區，殘留應力降低。

1.第1實施形態 (1)雷射照射裝置圖1表示本發明之一實施形態之雷射照射裝置1之整體構成。圖1係本發明之第1實施形態之雷射照射裝置之模式圖。雷射照射裝置1具有對玻璃基板G之端面進行熔融倒角之功能、及藉由將玻璃基板G之端面附近部分加熱而降低端面附近部分之殘留應力之功能。

玻璃基板G包括僅由玻璃形成者、使玻璃組合樹脂等其他構件而成者。作為玻璃之種類之具有代表性之例，可列舉用於顯示器或儀錶面板等之鈉玻璃、無鹼玻璃，但種類並不限定於其等。關於玻璃之厚度，具體而言，為3 mm以下，例如為0.004～3 mm之範圍，較佳為0.2～0.4 mm之範圍。所謂端面附近部分，係指端面及其附近之部分，包括外周緣之端面附近部、孔之緣之端面附近部。

雷射照射裝置1具備雷射裝置3。雷射裝置3具有用以對玻璃基板G照射雷射光之雷射振盪器15、雷射控制部17。雷射控制部17能控制雷射振盪器15之驅動及雷射功率。雷射裝置3具有將雷射光傳輸至下述機械驅動系統側之傳輸光學系統5。傳輸光學系統5例如具有聚光透鏡19、複數個反射鏡(未圖示)、稜鏡(未圖示)等。雷射照射裝置1具有藉由使透鏡之位置沿著光軸方向移動，而變更雷射光點之大小之驅動機構11。

雷射照射裝置1具有載置玻璃基板G之加工台7。加工台7係藉由台驅動部13而移動。台驅動部13具有使加工台7相對於加工頭(未圖示)沿著水平方向移動之移動裝置(未圖示)。移動裝置係具有導軌、馬達等之公知機構。

雷射照射裝置1具備控制部9。控制部9係具有處理器(例如，CPU(Central Processing Unit，中央處理單元))、記憶裝置(例如，ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動器)、SSD(Solid State Drives，固態驅動器)等)、各種介面(例如，A/D轉換器、D/A轉換器、通信介面等)之電腦系統。控制部9藉由執行記憶部(對應於記憶裝置之記憶區域之一部分或全部)中所保存之程式，而執行各種控制動作。控制部9可包含單個處理器，亦可包含用於各控制之獨立之複數個處理器。

控制部9能控制雷射控制部17。控制部9能控制驅動機構11。控制部9能控制台驅動部13。於控制部9，連接有檢測玻璃基板G之大小、形狀及位置之感測器，用以檢測各裝置之狀態之感測器及開關，以及資訊輸入裝置；但對此並未圖示。

(2)熔融倒角動作使用圖2～圖4，說明對玻璃基板G之端面進行熔融倒角之動作。圖2係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖3係經熔融倒角後之玻璃基板之截面照片。圖4係表示自經熔融倒角後之玻璃基板之端面朝向中央側的阻滯之變化之曲線圖。

首先，將玻璃基板G設置於加工台7上之特定位置。其次，如圖2所示，對著玻璃基板G，將雷射光照射至玻璃基板G之端面附近部分21，進而，沿著玻璃基板G之端面20掃描雷射光點S。此時，雷射光點S係以自玻璃基板G之端面20朝向基板內側(中央側)移動至相距例如10 μm～150 μm之位置之方式設置。

藉由如上之雷射光點S之照射及掃描，玻璃基板G之端面附近部分21被加熱。尤其是，藉由照射中紅外光之雷射光，雷射光一面透射至玻璃基板G之內部一面被吸收。因此，玻璃基板G之端面20不僅雷射光之照射面即正面側被相對較為均勻地加熱，甚至玻璃基板G之內部及背面側整體亦被相對較為均勻地加熱。故而，玻璃基板G之端面20會以基板厚度之中央部向外側鼓起之方式熔融，其結果，如圖3所示，端面20被倒角。

其中，熔融倒角之方法並不特別限定。作為其他例，亦可自玻璃基板G之正面及背面兩面或單方照射雷射光，並且自與玻璃基板G之端面20正交之方向照射雷射光，而使玻璃基板G之端面20熔融以進行倒角。亦可照射遠紅外光之雷射光。以上之結果，如圖4所示，於玻璃基板G之端面附近部分(例如，與端面20相距200 μm之區域)，阻滯(nm)增大。阻滯係透過物體後之光所產生之相位差，係與於物體內作用之應力成正比之值。所謂未被施加外力之物體之阻滯較高，表示殘留應力較高。

(3)殘留應力降低處理使用圖5～圖7，對將玻璃基板G之端面附近部分加熱之殘留應力降低處理進行說明。圖5係表示玻璃基板之殘留應力較高之部分之模式性俯視圖。圖6係表示玻璃基板之殘留應力較高之部分之模式性剖視圖。圖7係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。

如圖7所示，對著加工台7上之玻璃基板G，將雷射光照射至玻璃基板G之端面附近部分21，進而，沿著玻璃基板G之端面附近部分21掃描雷射光點S。此處之端面附近部分21對應於因熔融倒角而產生了殘留應力之殘留應力產生區域Z(斜線區域)。此時，雷射光點S相比於玻璃基板G較小，例如，設定為4 μm～20 mm左右之大小。藉此，玻璃基板G之端面附近部分21得以藉由雷射光點S而加熱。

本發明人等獲得了如下發現，從而想到了本發明，所謂發現即，於殘留應力降低處理中，需將會成為高溫之區域抑制於沿著端面20之方向之狹窄範圍內。其依據如下所述。即，將雷射光點S之掃描速度設定得較慢，而將玻璃基板G加熱至玻璃轉移點以上之溫度。其結果，將成為高溫之區域不會於沿著端面20之方向上擴大，因此降低殘留應力之效果提高。相反，若將掃描速度設定得較快，則加熱至玻璃轉移點以上之溫度所需之輸出增加。若使較高輸出之雷射光點S以較快速度掃描，則將成為高溫之區域會於沿著端面20之方向上擴大，其結果，降低殘留應力之效果下降。掃描速度可為20 mm/s以下，較佳為10 mm/s以下，進而較佳為未達5 mm/s。

以上之結果，玻璃基板G之端面附近部分21(即，殘留應力產生區域Z)被加熱至玻璃轉移點以上，其結果，殘留應力降低。於該方法中，玻璃基板G之端面附近部分21被加熱(即，並非玻璃基板G整體被加熱)，故而能降低與樹脂等耐熱性較低之材料形成為一體的玻璃基板G之端面附近部分21之殘留應力。其理由在於，對樹脂等難以造成熱之影響。進而，只要殘留應力產生區域Z之面積並非極端寬闊，便能於數十分鐘以內完成殘留應力降低處理，即便對因較高之殘留應力而通常於數十分鐘以內發生破壞之玻璃基板，亦能於破壞發生前降低殘留應力。

雷射之種類(波長)並不特別限定。所需之雷射輸出係能將玻璃基板G加熱至玻璃轉移點以上之輸出。因此，於使用對玻璃之光吸收率較低之雷射之情形時，需要更高之雷射輸出。又，作為熱源，並不限定於雷射器，例如亦可為紅外線加熱器、接觸式加熱器。再者，於玻璃基板G之加熱部之溫度為玻璃轉移點左右之情形時，幾乎確認不到加熱部之變形。於加熱部之溫度更高之情形時，加熱部熔融，而形狀變化。雷射輸出越高，則加熱部之黏度越低，於越短時間內大幅變形。根據本發明，即便於雷射輸出較高，而玻璃基板G之形狀變形之情形時，殘留應力亦降低。其中，於對玻璃基板G之容許變形量上具有制約之製品應用本發明之情形時，應對雷射輸出設定上限，以免玻璃基板G之黏度下降而導致變形量超過容許值。

朝向玻璃基板G輸入熱之方向並不特別限定。可自玻璃基板G之正面輸入熱，亦可自背面輸入熱，或可自端面20輸入熱。於上述實施形態中，熔融倒角結束後才進行殘留應力降低處理，但亦可於一個玻璃基板G上並行實施熔融倒角加工與殘留應力降低處理。具體而言，藉由使用2道雷射光束，而於熔融倒角動作之中途開始殘留應力降低處理，自此以後兩個處理便同時進行。於該情形時，整體之處理時間縮短。再者，為使用複數道雷射光束，可準備複數個雷射振盪器，亦可使雷射光束自1個雷射振盪器分支。

(4)實驗例使用圖8～圖10，對雷射掃描方式之殘留應力降低處理之實驗例進行說明。圖8～圖10係用以將自經熔融倒角後之玻璃基板(厚度為200 μm之無鹼玻璃)之端面朝向中央側的阻滯之變化於殘留應力降低處理之前後進行比較之曲線圖。殘留應力降低處理可利用中紅外雷射(Er光纖雷射)，或可利用遠紅外雷射(CO₂ 雷射)。Er光纖雷射之規格為：波長2.8 μm，最大輸出10 W，光吸收率約30%；實質之熱輸入為最大3 W。CO₂ 雷射之規格為：波長10.6 μm，最大輸出250 W，光吸收率約80%；實質之熱輸入為最大200 W。

(4-1)第1實驗例於圖8之第1次加熱(熔融倒角)中，使用Er光纖雷射，且條件為：光點尺寸200 μm，5 W，3 mm/s。

於圖8之第2次加熱(殘留應力降低處理)中，使用Er光纖雷射，將以上述條件進行過熔融倒角之基板，以光點尺寸2 mm，4 W，0.2 mm/s之條件加熱。自圖8可知，殘留應力之最大值大幅度減小。

(4-2)第2實驗例於圖9之第1次加熱(熔融倒角)中，使用Er光纖雷射，且條件為：光點尺寸200 μm，5 W，3 mm/s之條件。於圖9之第2次加熱(殘留應力降低處理)中，使用Er光纖雷射，將以上述條件進行過熔融倒角之基板，以光點尺寸1 mm，3.5 W，1 mm/s之條件加熱。自圖9可知，殘留應力之最大值減小。

於圖8、圖9之任一實驗例中，均為如下情況，即，於進行殘留應力降低處理前，經熔融倒角後之玻璃基板於數分鐘～數日以內自發地斷裂之概率較高，而相對地，於進行過殘留應力降低處理後，即便經過1個月亦未斷裂。再者，於殘留應力降低處理中，對雷射光之功率密度進行了調整，以免玻璃熔融而形狀變化。即，於不改變經熔融倒角後之玻璃基板端面之形狀之情況下，殘留應力降低，玻璃基板自發地斷裂之概率降低。

(4-3)第3實驗例於圖10之第1次加熱(熔融倒角)中，使用Er光纖雷射，且條件為：光點尺寸200 μm，5 W，3 mm/s。於圖10之第2次加熱(殘留應力降低處理)中使用Er光纖雷射，將以上述條件進行過熔融倒角之基板，以光點尺寸0.4 mm，4 mm/s，雷射輸出4～6 W之條件加熱。於雷射輸出為4 W之情形時，因第1次加熱(熔融倒角) 而產生之殘留應力未見變化。其原因在於，雷射輸出較低，玻璃基板G之溫度未超過玻璃轉移點。於雷射輸出為5.5 W之情形時，殘留應力之最大值略微減小。又，於殘留應力較低之區域之一部分，殘留應力因第1次加熱(熔融倒角)而大幅上升。於雷射輸出為6 W之情形時，雷射輸出較高之結果，玻璃基板G熔融而變形。即便將雷射輸出設定得高達玻璃基板熔融而變形之程度，因第1次加熱(熔融倒角)而產生之殘留應力亦幾乎未降低，且於殘留應力較低之區域之一部分，殘留應力因第1次加熱(熔融倒角)而大幅上升。自圖10可知，於本實驗例中，即便調整雷射輸出，殘留應力降低效果依然較低。

(4-4)考察如上文所述，關於第2次加熱(殘留應力降低處理)之掃描速度，第1實驗例為0.2 mm/s，第2實驗例為1 mm/s，均獲得了良好之結果。但自曲線圖之比較可知，掃描速度越快，則殘留應力降低效果越低。於第3實驗例中，將掃描速度設定為更快之4 mm/s之結果，殘留應力幾乎未降低。根據上文，於本實施形態之雷射掃描方式之情形時，較佳為掃描速度較慢。具體而言，掃描速度可為20 mm/s以下，較佳為10 mm/s以下，進而較佳為未達5 mm/s。

本發明人等基於實驗及玻璃基板之溫度模擬，獲得了如下發現，從而想到了本發明，所謂發現即，於殘留應力降低處理中，需將會成為高溫之區域抑制於沿著端面20之方向之狹窄範圍內。其依據例如將藉由圖11及圖12而說明。圖11及圖12係表示殘留應力降低處理中之掃描速度不同之情形時的溫度分佈之模擬結果。圖11表示如下情形，即，雷射光點S之掃描速度慢至0.2 mm/s，殘留應力降低效果較高。因掃描速度設定得較慢，故高溫部(例如，超過300℃之區域)並非沿著端面而較長。另一方面，圖12表示如下情形，即，掃描速度快達20 mm/s，殘留應力降低效果較低。其中，以被加熱至與圖11相同之程度之溫度之方式，將雷射輸出設定得較高。與圖11相比可知，高溫部沿著端面而較長。該等結果係說明於高溫部沿著端面而較長之情形時，殘留應力降低效果較低之依據之一。

進而，下述第2實施形態之第2實驗例亦體現出了想到本發明之依據所在。於第2實驗例中，將端面附近部分21之中之1點加熱特定時間，以此代替使雷射光點S沿著端面附近部分21掃描，藉此降低了經加熱後之區域之殘留應力。圖13、圖14及圖15係表示實施第2實施形態時之雷射光點S之形狀之變化的模式性俯視圖。

於圖13中，表示出了圓形之雷射光點S100、於與端面20正交之方向上較長之橢圓形之雷射光點S101。於圖14中，表示出了沿著端面20而較長之橢圓形之雷射光點S102、S103。於圖15中，表示出了覆蓋端面20整體且沿著端面20而較長之形狀之雷射光點S104。於使用雷射光點S100、S101、S102、S103之情形時，若調整雷射輸出及用於加熱之特定時間，則加熱區域中之殘留應力降低。其中，殘留應力降低效果之高低順序為S100≒S101＞S102＞S103。於使用雷射光點S104之情形時，即便調整雷射輸出及用於加熱之特定時間，殘留應力亦不降低。鑒於以上所示之模擬結果及實驗結果，本發明人等獲得了如下發現，從而想到了本發明，所謂發現即，於殘留應力降低處理中，需將會成為高溫之區域抑制於沿著端面20之方向之狹窄範圍內。

(5)第1變化例於第1實施形態中，對將玻璃基板G之一邊之殘留應力降低之單光束掃描處理進行了說明，但亦可藉由對玻璃基板之端面附近部分之複數處分別照射雷射光之複數光束同時掃描，將複數邊之殘留應力同時降低。使用圖16～圖18，將如此之實施例作為第1變化例而進行說明。圖16～圖18係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。

如圖16所示，作為玻璃基板G之四邊之端面附近部分21成為殘留應力產生區域Z。如圖17所示，4個雷射光點S分別掃描4邊。藉此，如圖18所示，玻璃基板G之殘留應力降低。於該情形時，與單光束掃描處理相比，處理時間縮短。再者，雷射光點之個數亦可為2、3、5以上。

(6)第2變化例於第1實施形態中，玻璃基板G為四角形且具有複數條直線邊，但對具有曲線等之邊之玻璃基板G，亦可應用本發明。使用圖19～圖21，將如此之實施例作為第2變化例而進行說明。圖19～圖21係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。

如圖19所示，玻璃基板G為圓形，作為外周緣整體之端面附近部分21成為殘留應力產生區域Z。如圖20所示，4個雷射光點S分別沿著圓周方向掃描外周緣之4處。作為變化例，亦可使玻璃基板G旋轉。藉此，如圖21所示，玻璃基板G之殘留應力降低。再者，雷射光點之個數亦可為2、3、5以上。又，即便於形成有圓形孔之玻璃基板G之孔之緣的端面附近部分21成為殘留應力產生區域Z之情形時，亦可應用相同之方法。

2.第2實施形態 (1)基本原理於第1實施形態中，作為殘留應力降低處理，使雷射光束對端面掃描，但雷射光束之照射方法並不限定於此。使用圖22～圖25，作為第2實施形態，對雷射光束之其他照射方法進行說明。圖22～圖25係表示第2實施形態之雷射光點之移動的玻璃基板之模式圖。再者，雷射照射裝置之基本構成及基本動作與第1實施形態相同。

於圖22中，雷射光點S1照射至端面附近部分21之一點。於圖23中，雷射光點S2照射至端面附近部分21之不同位置之另一點。於圖24中，雷射光點S3照射至端面附近部分21之不同位置之又另一點。於圖25中，雷射光點S4照射至端面附近部分21之不同位置之再另一點。

若使雷射光點對殘留應力產生區域Z上之1點照射特定時間而將其加熱至玻璃轉移點以上之溫度，則於該區域，殘留應力降低。因此，自圖22～圖25可知，藉由逐次進行將1點加熱特定時間之動作，雷射光點S1～S4照射至於端面方向上連續且鄰接之位置，作為結果，端面附近部分21整體被照射。其中，雷射光點之個數、位置、照射順序、於端面附近部分21中所占之比率並不限定於該實施形態。

於該實施形態中，藉由反覆進行將1點加熱特定時間之動作，及錯開位置而將1點加熱特定時間之動作，而使殘留應力產生區域Z達到玻璃轉移點以上之溫度，降低端面附近部分21整體之殘留應力。於該實施形態中，雷射光點S最終照射至端面附近部分21整體，而降低端面附近部分21整體之殘留應力。但於僅要使端面附近部分21之一部分區域中之殘留應力降低之情形時，雷射光點S亦可僅照射至端面附近部分21之特定區域，或可僅照射至端面附近部分21整體之一半左右之區域。

用於加熱之特定時間取決於加熱中之加熱區之溫度。即，以越高輸出進行加熱，則加熱區之溫度變得越高，殘留應力以越短時間降低。以越高輸出進行加熱，用於加熱之特定時間可越短，產距時間越短。用於加熱之特定時間例如較佳為1微微秒～100秒左右。最小之特定時間為被認知為玻璃之構造緩和所需之時間(緩和時間)之最小值的1微微秒。加熱區之溫度越低，則緩和時間越長，於加熱區之溫度為玻璃轉移點左右之情形時，較佳為將用於加熱之特定時間設定為作為緩和時間之100秒左右。若欲使用於加熱之特定時間極短，則需於短時間內將玻璃基板G加熱至高溫，所需之輸出會大幅度增加，因此，於實用上，要兼顧產距時間縮短之優點與輸出上升導致之成本增加而決定加熱條件。

於雷射光點S為圓形之情形時，例如，直徑較佳為4 μm～20 mm。於該第2實施形態中，雷射光點S之直徑越大，則每1次加熱之處理面積越大，降低特定面積之殘留應力所需之時間越短。如圖13及圖14所示，雷射光點S亦可為橢圓形。其中，雷射光點S之沿著端面20之方向之寬度相對於雷射光點S之與端面20交叉之方向之寬度越長，則殘留應力降低效果越低。雷射光點S之沿著端面20之方向之寬度較佳為雷射光點S之與端面20交叉之方向之寬度的10倍以下。

雷射輸出需為能加熱至玻璃轉移點以上之值。其係根據雷射光點之尺寸、雷射波長、玻璃之種類或板厚而適當設定。再者，於加熱部之溫度較高之情形時，加熱部熔融，而形狀變化。根據本發明，即便於雷射輸出較高，而玻璃基板G之形狀變形之情形時，殘留應力亦降低。其中，於對玻璃基板G之容許變形量上具有制約之製品應用本發明之情形時，應對雷射輸出設定上限，以免玻璃基板G之黏度下降而導致變形量超過容許值。對將厚度為200 μm之無鹼玻璃作為對象之特定時間加熱之條件例進行說明。使用光點尺寸為4 mm之CO₂ 雷射(波長為10.6 μm)，且條件為：3 W，20 s。條件亦可為：4 W，4 s。條件亦可為：6 W，2 s。又，作為熱源，並不限定於雷射器，例如亦可為紅外線加熱器、接觸式加熱器。

(2)雷射光點之錯開照射方式於將位置錯開而執行上述特定時間加熱方式之情形時，以實施第1次加熱、錯開而實施第2次加熱、錯開而實施第3次加熱…之方式，逐次進行特定時間加熱。此時，若欲縮短產距時間，則需縮短加熱動作彼此之時間間隔。但於例如圖26所示之加熱位置之順序中，與前一個加熱區域緊緊鄰接之區域成為下一個加熱區域。於該情形時，例如第2次加熱需等待至第1次加熱部之溫度降低方可執行。其理由在於，例如第2次加熱區域與第1次加熱區域重疊，對應於上述「將玻璃基板G之端面附近部分加熱之情形中的高溫部沿著端面變長之情形」。

(2-1)第1方式於進行上述錯開照射之情形時，作為用以縮短加熱動作彼此之時間間隔之第1方式，有巧妙設計加熱位置順序之方式。於該方式中，具體而言，如圖27所示，跳過與前一個加熱區域緊緊鄰接之區域，而將與之隔開之區域作為下一個加熱區域。

(2-2)第2方式作為用以縮短加熱動作彼此之時間間隔之第2方式，有基板之冷卻方式。於圖28中，表示出了自玻璃基板G之正側或背側以噴射氣體將基板冷卻之基板冷卻裝置35。圖28係第2實施形態之變化例之雷射照射裝置之模式圖。於該情形時，將第1次加熱區域以空冷等方式冷卻後再進行第2次加熱。藉此，即便於以圖26所示之順序進行加熱之情形時，亦能縮短時間間隔。

如上所述般能縮短時間間隔之理由在於，被照射雷射光而加熱後之部分係於冷卻後再被照射下一次雷射光，故而，即便對方才已被加熱之部分附近照射下一次雷射光，將成為高溫之區域亦不會因冷卻而於沿著端面之方向上擴大。即，其理由在於，於該情形時，對應於上述「將玻璃基板G之端面附近部分加熱之情形中的高溫部沿著端面被抑制得較窄之情形」。

再者，用於冷卻之冷卻媒體並不特別限定。基板冷卻裝置亦可藉由將放置玻璃之平台設定為水冷台而實現。亦可於雷射照射裝置1搭載基板冷卻機構。

3.第3實施形態第2實施形態之特定時間加熱方式係採用對每1點逐一進行雷射照射之一點加熱方式，但雷射照射亦可為同時照射多點。使用圖29～圖32，將如此之例作為第3實施形態而進行說明。於該多點同時照射方式中，實質之處理速度變快。圖29～圖32係表示第3實施形態之雷射光點之移動的玻璃基板之模式圖。

於圖29中，2個雷射光點S1照射至端面附近部分21。於圖30中，表示出了如下狀況，即，藉由圖29之動作，於端面附近部分21，殘留應力降低。於圖31中，2個雷射光點S2照射至端面附近部分21。此時，2個雷射光點S2照射至與上文之2個雷射光點S1不同之位置，即與之錯開而照射。又，2個雷射光點S2對應於剩餘之殘留應力產生區域Z。於圖32中，表示出了如下狀況，即，藉由圖31之動作，於端面附近部分21，殘留應力降低。

於多點同時加熱方式中，加熱區域之數為n點之情形時，與第2實施形態之一點加熱方式相比，需要n倍之輸出。又，於下述遮蔽方式中，對應於遮蔽部之面積，需要更高輸出。每1點之加熱條件與第2實施形態相同。

加熱區域間之間隔較佳為加熱區域1點之寬度之0.5倍以上。於加熱區域間之間隔過窄之情形時，複數個加熱區相連，等同於照射沿著端面20而較長之1個雷射光點。即，對應於上述「將玻璃基板G之端面附近部分加熱之情形中的沿著高溫部而變長之情形」，殘留應力降低效果下降。使用圖33及圖34，表示加熱區域之形狀及間隔之變化。圖33及圖34係表示加熱區域之形狀及間隔之變化之模式性俯視圖。於圖33中，表示出了3點圓形之雷射光點S105。雷射光點S105之形狀與圖13之雷射光點S100相同，殘留應力降低效果較高。又，雷射光點S105之間隔設定為與雷射光點S105之寬度相同之程度。於圖34中，表示出了於與端面20交叉之方向上較長之橢圓形之3點雷射光點S106。雷射光點S106之形狀與圖13之雷射光點S101相同，殘留應力降低效果較高。又，雷射光點S106之間隔設定為與雷射光點S106之寬度相同之程度。再者，雷射光點之形狀與間隔之組合除上述以外尚有許多。

殘留應力降低處理之處理速度視加熱區域之數值而變。例如，於加熱區域之寬度為8 mm，10點同時加熱，加熱時間為1 s，每1個加熱區域之殘留應力降低幅度為4 mm之情形時，1次照射之處理速度為4 mm×10/1 s＝40 mm/s。

使用圖35及圖36，對使用光分支元件進行多點同時加熱之方式進行說明。圖35係表示使用繞射光學元件或透射型空間光調變器之雷射光點之分支之模式圖。圖36係表示使用反射型空間光調變器之雷射光點之分支之模式圖。於圖35中，表示出了繞射光學元件(Diffractive Optical Element，DOE)31、或透射型空間光調變器(Spatial Light Modulator，SLM)31。於圖36中，表示出了反射型空間光調變器(SLM)33。又，亦表示出了2個反射鏡34。

於如圖29～圖32所示般，將位置錯開而執行多點同時加熱方式之情形時，以實施第1次加熱、錯開而實施第2次加熱、錯開而實施第3次加熱…之方式，逐次進行特定時間加熱。此時，若欲縮短產距時間，則需縮短加熱動作彼此之時間間隔。但於例如複數處之第2次加熱區域之任一者成為與複數處之第1次加熱區域之任一者鄰接之區域之情形時，該第2次加熱需等待至第1次加熱部之溫度降低方可執行。其理由在於，例如第2次加熱區域與第1次加熱區域重疊，對應於上述「將玻璃基板G之端面附近部分加熱之情形中的高溫部沿著端面而變長之情形」。

作為縮短加熱動作彼此之時間間隔之第1方式，於上述情形時以使第2次加熱區域位於與第1次加熱區域隔開之位置之方式巧妙設計加熱位置順序，藉此能縮短時間間隔。作為用以縮短加熱動作彼此之時間間隔之第2方式，有基板之冷卻方式。於該方式中，如第2實施形態之圖28所示，使用自玻璃基板G之正側或背側以噴射氣體將基板冷卻之基板冷卻裝置35。於該情形時，將第1次加熱區域以空冷等方式冷卻後再進行第2次加熱。藉此，例如即便於第2次加熱區域成為與第1次加熱區域鄰接之區域之情形時，亦能縮短時間間隔。

如上所述般能縮短時間間隔之理由在於，被照射雷射光而加熱後之部分係於冷卻後再被照射下一次雷射光，故而，即便對方才已被加熱之部分附近照射下一次雷射光，將成為高溫之區域亦不會因冷卻而於沿著端面之方向上擴大。即，其理由在於，於該情形時，對應於上述「將玻璃基板G之端面附近部分加熱之情形中的高溫部沿著端面被抑制得較窄之情形」。冷卻可始終進行，亦可於雷射光照射之後進行。與第2實施形態同樣地，冷卻裝置之構成、冷卻方法、配置位置並不特別限定。

(1)第1變化例使用圖37～圖41，對以遮蔽方式進行多點同時加熱之方法進行說明。圖37係表示利用柱面透鏡之光束形成之模式圖。圖38係表示利用檢流計式掃描器之光束形成之模式圖。圖39係表示利用多面鏡之光束形成之模式圖。圖40係表示遮蔽板與玻璃基板之位置關係之模式性俯視圖。圖41係表示遮蔽板與玻璃基板之位置關係之模式性前視圖。利用柱面透鏡41(圖37)、檢流計式掃描器43(圖38)或多面鏡45(圖39)等，形成沿著端面20之細長形狀之光束。

然後，如圖40及圖41所示，使用遮蔽板47，將雷射光束B部分遮蔽，藉此形成複數個雷射光點S。遮蔽板47具有於端面方向上空開間隙而配置之複數個遮蔽部47a。遮蔽板47需反射或吸收雷射光。於吸收雷射光之情形時，需具有耐熱性。於雖吸收雷射光但無充足耐熱性之情形時，需具備遮蔽板之強制冷卻機構。再者，亦可設置使遮蔽板47沿著玻璃基板G之端面附近部分21移動之機構(未圖示)。於該情形時，能變更複數個雷射光點S之位置，藉由反覆變更位置，能對端面附近部分21整體照射雷射光點S。

(2)第2變化例使用圖42～圖45，對以逐一脈衝地掃描雷射光之方式進行多點同時加熱之方法進行說明。圖42係第2實施形態之第3變化例之雷射照射裝置之模式性俯視圖。圖43係雷射照射裝置之模式性前視圖。圖44係表示使用檢流計式掃描器43之3點雷射光點之形成之模式圖。圖45係表示雷射脈衝及光線角度相對於時間之變化之曲線圖。如圖42及圖43所示，雷射照射裝置1A具有雷射振盪器15、擴束器49、聚光透鏡19、檢流計式掃描器43。而且，雷射照射裝置1A使用檢流計式掃描器43，雷射光之逐一脈衝地控制照射位置，將雷射光近似於同時地照射至複數處，而形成多點被同時加熱之狀態。

於圖44之例中，利用檢流計式掃描器43將雷射光束之光線角度改變1°，藉此，於試樣面，雷射光點之位置會移動10 mm。於如圖45所示，同步於以500 Hz振盪之雷射脈衝而改變光線角度之情形時，雷射光以12毫秒之週期於20 mm之區域內有1個往返，3點雷射光點各自僅以1週期(12毫秒)中之2毫秒鐘照射雷射光。又，對3點雷射光點彼此之間之區域，不照射雷射光。於該情形時，因掃描雷射光之週期非常短，故若以特定時間(例如1秒鐘)反覆不斷地執行該動作，則3點僅被以特定時間同時加熱。再者，於第2變化例中，如圖43所示，設置有基板冷卻裝置35。但亦可無基板冷卻裝置。

4.其他實施形態以上，對本發明之複數個實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，而可於不脫離發明之主旨之範圍內實施各種變更。尤其是，本說明書中所述之複數個實施形態及變化例可視需要而任意組合。 [產業上之可利用性]

本發明可廣泛應用於玻璃基板之端面處理方法及玻璃基板之端面處理裝置。

1‧‧‧雷射照射裝置

1A‧‧‧雷射照射裝置

3‧‧‧雷射裝置

5‧‧‧傳輸光學系統

7‧‧‧加工台

9‧‧‧控制部

11‧‧‧驅動機構

13‧‧‧台驅動部

15‧‧‧雷射振盪器

17‧‧‧雷射控制部

19‧‧‧聚光透鏡

20‧‧‧端面

21‧‧‧端面附近部分

31‧‧‧繞射光學元件或透射型空間光調變器

33‧‧‧反射型空間光調變器

34‧‧‧反射鏡

35‧‧‧基板冷卻裝置

41‧‧‧柱面透鏡

43‧‧‧檢流計式掃描器

45‧‧‧多面鏡

47‧‧‧遮蔽板

47a‧‧‧遮蔽部

49‧‧‧擴束器

B‧‧‧雷射光束

G‧‧‧玻璃基板

P1‧‧‧樹脂材料

P2‧‧‧樹脂材料

S‧‧‧雷射光點

S1‧‧‧雷射光點

S2‧‧‧雷射光點

S3‧‧‧雷射光點

S4‧‧‧雷射光點

S100‧‧‧雷射光點

S101‧‧‧雷射光點

S102‧‧‧雷射光點

S103‧‧‧雷射光點

S104‧‧‧雷射光點

S105‧‧‧雷射光點

S106‧‧‧雷射光點

Z‧‧‧殘留應力產生區域

圖1係本發明之第1實施形態之雷射照射裝置之模式圖。圖2係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖3係經熔融倒角後之玻璃基板之截面照片。圖4係表示自經熔融倒角後之玻璃基板之端面朝向中央側的阻滯之變化之曲線圖。圖5係表示玻璃基板之殘留應力較高之部分之模式性俯視圖。圖6係表示玻璃基板之殘留應力較高之部分之模式性剖視圖。圖7係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖8係用以將自經熔融倒角後之玻璃基板之端面朝向中央側的阻滯之變化於殘留應力降低處理之前後進行比較之曲線圖。圖9係用以將自經熔融倒角後之玻璃基板之端面朝向中央側的阻滯之變化於殘留應力降低處理之前後進行比較之曲線圖。圖10係用以將自經熔融倒角後之玻璃基板之端面朝向中央側的阻滯之變化於殘留應力降低處理之前後進行比較之曲線圖。圖11係表示殘留應力降低處理中之掃描速度不同之情形時的溫度分佈之模擬結果。圖12係表示殘留應力降低處理中之掃描速度不同之情形時的溫度分佈之模擬結果。圖13係表示實施第2實施形態時之雷射光點S之形狀之變化的模式性俯視圖。圖14係表示實施第2實施形態時之雷射光點S之形狀之變化的模式性俯視圖。圖15係表示實施第2實施形態時之雷射光點S之形狀之變化的模式性俯視圖。圖16係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖17係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖18係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖19係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖20係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖21係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖22係表示第2實施形態之雷射光點之移動的玻璃基板之模式圖。圖23係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖24係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖25係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖26係表示加熱位置之順序之一例之模式性俯視圖。圖27係表示加熱位置之順序之一例之模式性俯視圖。圖28係第2實施形態之變化例之雷射照射裝置之模式圖。圖29係表示第3實施形態之雷射光點之移動的玻璃基板之模式圖。圖30係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖31係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖32係表示雷射光點之移動之玻璃基板之模式圖。圖33係表示加熱區域之間隔之變化之模式性俯視圖。圖34係表示加熱區域之間隔之變化之模式性俯視圖。圖35係表示使用繞射光學元件或透射型空間光調變器之雷射光點之分支之模式圖。圖36係表示使用反射型空間光調變器之雷射光點之分支之模式圖。圖37係表示利用柱面透鏡之光束形成之模式圖。圖38係表示利用檢流計式掃描器之光束形成之模式圖。圖39係表示利用多面鏡之光束形成之模式圖。圖40係表示遮蔽板與玻璃基板之位置關係之模式性俯視圖。圖41係表示遮蔽板與玻璃基板之位置關係之模式性前視圖。圖42係第3實施形態之第2變化例之雷射照射裝置之模式性俯視圖。圖43係雷射照射裝置之模式性前視圖。圖44係表示使用檢流計式掃描器之3點光束之形成之模式圖。圖45係表示雷射脈衝及光線角度相對於時間之變化之曲線圖。圖46係與耐熱性較低之材料形成為一體的先前之玻璃製品之模式性俯視圖。

Claims

一種玻璃基板之端面處理方法，其係對玻璃基板之切斷後之端面進行處理之方法，且包含：熔融倒角步驟，其係對上述玻璃基板之端面進行熔融倒角；及殘留應力降低步驟，其係將上述玻璃基板之端面附近部分加熱而降低殘留應力。
如請求項1之玻璃基板之端面處理方法，其中上述殘留應力降低步驟具有雷射光掃描步驟，該雷射光掃描步驟係對上述玻璃基板之端面附近部分，沿著上述端面掃描雷射光。
如請求項1之玻璃基板之端面處理方法，其中上述殘留應力降低步驟具有雷射光照射步驟，該雷射光照射步驟係對上述玻璃基板之上述端面附近部分之複數處分別照射雷射光。
如請求項3之玻璃基板之端面處理方法，其中上述雷射光照射步驟係將複數道雷射光同時或以短時間反覆照射至上述複數處。
一種玻璃基板之端面處理裝置，其係對玻璃基板之切斷後之端面進行處理之裝置，且具備：熔融倒角裝置，其對上述玻璃基板之端面進行熔融倒角；及殘留應力降低裝置，其將上述玻璃基板之端面附近部分加熱而降低殘留應力。
如請求項5之玻璃基板之端面處理裝置，其中上述殘留應力降低裝置對上述玻璃基板之端面附近部分，沿著上述端面掃描雷射光。
如請求項5之玻璃基板之端面處理裝置，其中上述殘留應力降低裝置對上述玻璃基板之端面附近部分之複數處分別照射雷射光。
如請求項7之玻璃基板之端面處理裝置，其中上述殘留應力降低裝置將複數道雷射光同時或以短時間反覆照射至上述複數處。