專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃基板的刻劃方法及加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃基板的刻劃方法，特別涉及對(duì)在表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿刻劃預(yù)定線進(jìn)行刻劃的玻璃基板刻劃方法。還涉及刻劃玻璃的加工裝置。
背景技術(shù)：
作為形成用于分割玻璃基板的刻劃槽的方法，有使用激光來(lái)形成刻劃槽的方法。在該情況下，通過(guò)沿著刻劃預(yù)定線照射激光而使基板的一部分溶解、蒸發(fā)，從而形成刻劃槽。不過(guò)，在該方法中，有時(shí)被溶解、蒸發(fā)的基板的一部分附著在基板表面上，并伴隨有質(zhì)量的惡化。另外，在被溶解、蒸發(fā)的部分所形成的斑痕成為降低基板端面強(qiáng)度的原因。因此，作為其他的刻劃槽形成方法，存在如在專(zhuān)利文獻(xiàn)I或2中公開(kāi)的方法。此處，在作為玻璃基板的刻劃槽起點(diǎn)的地方，形成有初始龜裂，對(duì)該初始龜裂照射激光。由此，在激光照射部分產(chǎn)生熱量應(yīng)力，龜裂發(fā)展而形成刻劃槽。另外，在照射激光而形成刻劃槽的方法中，在玻璃基板的周緣部存在刻劃槽的龜裂變深的傾向。在這種狀態(tài)下，如果沿刻劃槽分割玻璃基板，則產(chǎn)生分割面的質(zhì)量下降的問(wèn)題或不能直接形成刻劃槽的問(wèn)題。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，示出了在刻劃預(yù)定線的終端部形成沒(méi)有形成有刻劃槽區(qū)域的激光刻劃方法。記載了根據(jù)該方法無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的控制就能夠提高玻璃基板的終端部在分割后的剖面質(zhì)量。專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本特開(kāi)平3-489號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平9-1370號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本再公表特許W02007/094348號(hào)公報(bào)但是，最近的FPD (平板顯示器)業(yè)界，重視基板端面的強(qiáng)度，因此，作為玻璃基板，主要使用在表面形成有強(qiáng)化層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。該化學(xué)強(qiáng)化玻璃具有通過(guò)離子交換處理而使表面具有壓縮應(yīng)力的層(強(qiáng)化層)，并在內(nèi)部存在拉伸應(yīng)力。最近，這種化學(xué)強(qiáng)化玻璃特別應(yīng)用在要求端面強(qiáng)度的觸摸面板等玻璃罩中。本申請(qǐng)發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了如下情況在這種強(qiáng)化玻璃中，在最近開(kāi)發(fā)的表面尤為高強(qiáng)度的強(qiáng)化玻璃上形成刻劃槽的情況下，主要從刻劃槽的終端部沿著刻劃槽發(fā)展較深的龜裂，從而被自然分割。此處，自然分割是指如下現(xiàn)象在形成了刻劃槽后，玻璃基板在不實(shí)施分割工序的情況下沿刻劃槽分割開(kāi)。認(rèn)為自然分割是由于刻劃槽的龜裂在玻璃基板的周緣部變深而引起的，并且認(rèn)為該較深的龜裂沿著刻劃槽發(fā)展就會(huì)發(fā)生自然分割。而且，認(rèn)為刻劃槽的龜裂在玻璃基板的周緣部變深是基于以下理由?！ぴ诓ＡЩ宓男纬捎锌虅澆鄣慕K端部，端面不受限制，因此刻劃槽的兩側(cè)容易打開(kāi)。·在玻璃基板的形成有刻劃槽的終端部，不存在熱量從此處向末端擴(kuò)散的場(chǎng)所，從而熱量蓄積在終端部。在由于以上的原因而產(chǎn)生自然分割時(shí)，后續(xù)工序的處理變得困難。因此，為了不在玻璃基板的周緣部形成刻劃槽，考慮在刻劃預(yù)定線的終端部貼上鋁帶來(lái)遮蔽激光。但是，在該方法中，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)不實(shí)用。此外，考慮通過(guò)控制激光的照射而不對(duì)玻璃基板的周緣部實(shí)施加熱處理及冷卻處理，由此使得刻劃槽不到達(dá)刻劃預(yù)定線的終端。但是，該方法中，難以使 刻劃槽結(jié)束在期望的位置，沒(méi)有穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，對(duì)表面具有強(qiáng)化層的玻璃容易且穩(wěn)定地形成期望的刻劃槽，防止自然分割。第I方面的玻璃基板的刻劃方法，是對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿預(yù)定線進(jìn)行刻劃的方法，具有以下工序。第I工序?qū)⒉Ａлd置到具有用于保持基板的多個(gè)吸附孔的工作臺(tái)，并且，利用比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部強(qiáng)的吸附壓吸附玻璃的位于刻劃預(yù)定線的終端側(cè)的玻璃端部。第2工序在玻璃的表面形成初始龜裂。第3工序?qū)ΣＡУ谋砻嬲丈浼す庖赃M(jìn)行加熱，并且對(duì)被加熱的區(qū)域進(jìn)行冷卻，使龜裂沿著刻劃預(yù)定線發(fā)展而形成刻劃槽。這里，首先將待加工的玻璃載置到工作臺(tái)上。在工作臺(tái)上，設(shè)有多個(gè)吸附用的孔，通過(guò)該吸附用孔抽吸玻璃從而將玻璃保持于工作臺(tái)的預(yù)定位置。這時(shí)，刻劃預(yù)定線的終端側(cè)的玻璃端部被比其他區(qū)域強(qiáng)的力抽吸而保持。然后，形成初始龜裂后，對(duì)玻璃表面照射激光從而被加熱，進(jìn)一步對(duì)被加熱的區(qū)域進(jìn)行冷卻。通過(guò)該加熱和冷卻處理，初始龜裂沿著刻劃預(yù)定線發(fā)展，從而形成刻劃槽。在該方法中，利用更強(qiáng)的吸附力，將刻劃預(yù)定線的終端側(cè)的玻璃端部保持在工作臺(tái)上。因此，在實(shí)施加熱及冷卻處理的情況下，玻璃端部不容易變形。因此，龜裂在玻璃端部處不容易分開(kāi)，能夠抑制形成深的龜裂，從而能夠避免自然分割。此外，不需要粘貼鋁帶等煩雜的作業(yè)，而且能夠使刻劃槽的形成穩(wěn)定地停止在期望的位置。第2方面的玻璃基板的刻劃方法是，在第I方面的刻劃方法中，在第I工序中，利用比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部強(qiáng)的吸附壓吸附玻璃的位于刻劃預(yù)定線的開(kāi)始端側(cè)的玻璃端部。例如，在初始龜裂的槽深度較深的情況下，在刻劃槽的形成工序(第3工序)中，較深的龜裂從初始龜裂朝向與加熱及冷卻的掃描方向相反的方向、即朝向玻璃端部發(fā)展，產(chǎn)生自然分割。因此，該第2方面中，利用較強(qiáng)的吸附力保持刻劃預(yù)定線的開(kāi)始端側(cè)的玻璃端部。由此，抑制在形成刻劃槽時(shí)在玻璃端部處的變形，能夠抑制龜裂向刻劃預(yù)定線的開(kāi)始端側(cè)發(fā)展。因此，能夠避免自然分割。第3方面的玻璃基板的刻劃方法是，在第I方面的方法中，在第3工序中，沿相互垂直的多個(gè)刻劃預(yù)定線形成刻劃槽。而且，在第I工序中，利用比其他區(qū)域強(qiáng)的吸附壓吸附玻璃的全部外周端部。這里，在進(jìn)行交叉刻劃的情況下，與上述相同，能夠抑制在玻璃端部形成較深的龜裂，并能夠避免自然分割。第4方面的玻璃基板的加工裝置，是對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿刻劃預(yù)定線進(jìn)行刻劃的裝置，并具有工作臺(tái)、照射部、冷卻部、移動(dòng)單元、吸附壓控制部。工作臺(tái)具有多個(gè)吸附孔，吸附并保持被載置于表面的玻璃。照射部向玻璃照射激光光束。冷卻部冷卻被照射部加熱的區(qū)域。移單元使照射部及冷卻部沿設(shè)定在玻璃上的刻劃預(yù)定線相對(duì)移動(dòng)。吸附壓控制部將工作臺(tái)上的吸附壓控制為玻璃的至少位于刻劃預(yù)定線的終端側(cè)位置的端部的吸附壓比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部的吸附壓強(qiáng)。(發(fā)明效果)如上所述，在本發(fā)明中，對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃，能夠容易且穩(wěn) 定地使龜裂的發(fā)展停止于刻劃預(yù)定線的終端部近前。因此，能夠防止在玻璃上形成刻劃槽時(shí)玻璃自然分割。


圖I是用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的刻劃方法的裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出對(duì)工作臺(tái)的基板吸附壓與刻劃處理之間的關(guān)系的圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明I刻劃裝置2工作臺(tái)3 刀輪4激光照射部5冷卻部6驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7a、7b 抽吸泵8控制部10貫通孔G玻璃基板
具體實(shí)施例方式(裝置結(jié)構(gòu))圖I是示出用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法的刻劃裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖?？虅澭b置I是例如用于將母玻璃基板分割為FPD(平板顯示器)中使用的多個(gè)單位基板的裝置。關(guān)于此處的玻璃基板，主要使用表面形成有強(qiáng)化層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。如上所述，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃具有通過(guò)離子交換處理而在表面具有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層。刻劃裝置I具有載置玻璃基板G的工作臺(tái)2、刀輪3、激光照射部4、冷卻部5、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6、兩個(gè)抽吸泵7a、7b和控制部8。在工作臺(tái)2形成有多個(gè)貫通孔10，所述多個(gè)貫通孔10的上部敞開(kāi)。在多個(gè)貫通孔10中，與玻璃基板G的外周端部對(duì)應(yīng)的位置形成的貫通孔IOa通過(guò)由實(shí)線所示的第I通路11與第I抽吸泵7a連接。另外，除貫通孔IOa之外的多個(gè)貫通孔IOb通過(guò)由一點(diǎn)劃線所示的第2通路12與第2抽吸泵7b連接。刀輪3是用于在玻璃基板G的端部形成作為刻劃起點(diǎn)的初始龜裂的工具。該刀輪3主要具有夾具和支承于夾具上的劃線輪。激光照射部4具有照射激光光束的激光振蕩器(例如，CO2激光器)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將該激光光束作為光束點(diǎn)照射在玻璃基板G上。另外，冷卻部5通過(guò)噴嘴噴射由未圖示的制冷劑源供給的制冷劑(例如，水、空氣、氦氣等)，從而形成冷卻點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6是使刀輪3、激光照射部4及冷卻部5沿軌道14移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。利用該 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6使刀輪3、激光照射部4及冷卻部5沿設(shè)定在玻璃基板G上的刻劃預(yù)定線移動(dòng)?？刂撇?對(duì)刀輪3、激光照射部4、冷卻部5、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6及2個(gè)抽吸泵7a、7b進(jìn)行控制。具體地講，利用控制部8控制刀輪3對(duì)玻璃基板G的按壓力、激光輸出、冷卻劑的噴射量、驅(qū)動(dòng)速度(掃描速度)、抽吸泵7a、7b的轉(zhuǎn)速(吸附壓)。基板吸附壓與刻劃之間的關(guān)系改變激光輸出和掃描速度，在下面示出在各條件下改變吸附壓的情況下的刻劃結(jié)果。在圖2中示出實(shí)驗(yàn)例的總結(jié)。<實(shí)驗(yàn)例1>玻璃基板G對(duì)工作臺(tái)2的吸附壓(kPa) :5、10、20激光輸出140W掃描速度190mm/s在該實(shí)驗(yàn)例I中，雖然在低吸附壓5kPa下能夠刻劃(圖2中用“〇”來(lái)表示)，但在高吸附壓IOkPa及20kPa下無(wú)法刻劃(圖中用“ X ”表示)?！磳?shí)驗(yàn)例2>玻璃基板G對(duì)工作臺(tái)2的吸附壓(kPa) :5、10、20激光輸出160W掃描速度230mm/s在該實(shí)驗(yàn)例2中，雖然在吸附壓5kPa及IOkPa下能夠刻劃，但在高吸附壓20kPa下無(wú)法刻劃。<實(shí)驗(yàn)例3>玻璃基板G對(duì)工作臺(tái)2的吸附壓(kPa) :5、10、20激光輸出170W掃描速度250mm/s在該實(shí)驗(yàn)例3中，雖然在吸附壓5kPa及IOkPa下能夠刻劃，但在高吸附壓20kPa下無(wú)法刻劃?！磳?shí)驗(yàn)例4>玻璃基板G對(duì)工作臺(tái)2的吸附壓(kPa) :5、10、20激光輸出180W掃描速度260mm/s在該實(shí)驗(yàn)例4中，雖然在吸附壓5kPa及IOkPa下能夠刻劃，但在高吸附壓20kPa下無(wú)法刻劃。
從以上實(shí)驗(yàn)例清楚可知，若提高吸附壓，即增強(qiáng)抽吸力從而在形成刻劃槽時(shí)抑制基板變形，則龜裂的發(fā)展停止。刻劃方法基于以上認(rèn)識(shí)，在本實(shí)施方式中，通過(guò)如下所述的刻劃方法形成刻劃槽。首先，將作為加工對(duì)象的玻璃基板G載置到工作臺(tái)2上。然后，驅(qū)動(dòng)第I抽吸泵7a及第2抽吸泵7b，將玻璃基板G吸附到工作臺(tái)2上。這時(shí)，通過(guò)控 制部8控制各抽吸泵7a、7b的轉(zhuǎn)速，將由第I抽吸泵7a產(chǎn)生的吸附壓控制為20kPa以上，將由第2抽吸泵7b產(chǎn)生的吸附壓控制為IOkPa以下。接著，使用刀輪3在玻璃基板G的端部形成作為刻劃起點(diǎn)的初始龜裂。接著，由激光照射部4對(duì)玻璃基板G照射激光光束。該激光光束作為光束點(diǎn)被照射到玻璃基板G上。而且，從激光照射部4射出的激光光束沿著刻劃預(yù)定線進(jìn)行掃描。玻璃基板G被光束點(diǎn)加熱到比玻璃基板G的軟化點(diǎn)低的溫度。另外，使冷卻點(diǎn)追隨在光束點(diǎn)的移動(dòng)方向的后方。如上這樣，雖然在通過(guò)激光光束的照射被加熱的光束點(diǎn)的附近產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力，但緊接其后，通過(guò)制冷劑的噴射而形成冷卻點(diǎn)，因此產(chǎn)生對(duì)垂直裂痕的形成有效的拉伸應(yīng)力。借助該拉伸應(yīng)力，以在玻璃基板G的端部所形成的初始龜裂為起點(diǎn)，形成沿刻劃預(yù)定線的垂直裂痕，從而形成了期望的刻劃槽。這里，在刻劃槽的形成工序中，利用強(qiáng)吸附壓(吸附力)保持刻劃預(yù)定線的開(kāi)始端部及終端部、即玻璃基板G的端部。因此，抑制由加熱量及冷卻處理引起的玻璃基板G的變形，能夠抑制龜裂的發(fā)展。因此，能夠抑制在玻璃基板G的端部形成較深的龜裂，能夠防止基板自然地分割。(特征)在該實(shí)施方式中，利用強(qiáng)力將玻璃基板的端部保持在工作臺(tái)上，抑制加工中的變形，因此能夠抑制在玻璃基板端部形成較深的龜裂。因此，能夠避免基板自然分割。另外，作為用于使玻璃基板端部的龜裂發(fā)展停止的手段，通過(guò)控制基板對(duì)工作臺(tái)的吸附壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此利用簡(jiǎn)單的方法就能夠避免基板的自然分割。(其他實(shí)施方式)本發(fā)明不限定于如上所述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形或修正。(a)在所述實(shí)施方式中，利用強(qiáng)力將玻璃基板上的刻劃預(yù)定線的開(kāi)始側(cè)的端部及終端側(cè)的端部這兩部分保持在工作臺(tái)上，但是也可以利用強(qiáng)力只保持刻劃預(yù)定線的終端側(cè)的端部。另外，當(dāng)利用強(qiáng)力保持開(kāi)始側(cè)的端部時(shí)，可抑制初始龜裂的發(fā)展，有時(shí)不形成刻劃槽，因此，也可以以比終端側(cè)的端部弱且比中央部強(qiáng)的力保持開(kāi)始側(cè)的端部。(b)在所述實(shí)施方式中，固定工作臺(tái)并使激光照射部等移動(dòng)，但也可以固定激光照射部等而使工作臺(tái)移動(dòng)。(C)在所述實(shí)施方式中，將用于形成初始龜裂的刀輪與激光照射部等都設(shè)在同一裝置上，但也可以將刀輪設(shè)在與激光照射部等不同的其他裝置上。在這種情況下，首先形成初始龜裂，之后，將玻璃基板吸附到工作臺(tái)上。即，初始龜裂形成工序(第2工序)和將玻璃基板載置于工作臺(tái)上的載置工序(第I工序)與所述實(shí)施方式的順序相反。
(d)在所述實(shí)施方式中，為了形成初始龜裂而使用刀輪，但是也可以采用激光消融或變換等激光加工來(lái)形成初期龜裂。該情況下，設(shè)置將UV激光器或綠光激光 器等作為光源的激光照射機(jī)構(gòu)以用于形成初始龜裂。
權(quán)利要求
1.一種玻璃基板的刻劃方法,該刻劃方法用于對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿刻劃預(yù)定線進(jìn)行刻劃，所述玻璃基板的刻劃方法的特征在于， 所述玻璃基板的刻劃方法包括 第I工序，在該第I工序中，將玻璃載置到具有保持基板用的多個(gè)吸附孔的工作臺(tái)，并且，利用比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部強(qiáng)的吸附壓來(lái)吸附玻璃的位于刻劃預(yù)定線的終端側(cè)的玻璃端部； 第2工序，在該第2工序中，在玻璃的表面形成初始龜裂；以及 第3工序，在該第3工序中，對(duì)玻璃的表面照射激光以進(jìn)行加熱，并且對(duì)被加熱的區(qū)域進(jìn)行冷卻，使龜裂沿著刻劃預(yù)定線發(fā)展而形成刻劃槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃基板的刻劃方法，其特征在于， 在所述第I工序中，利用比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部強(qiáng)的吸附壓，吸附玻璃的位于刻劃預(yù)定線的開(kāi)始端側(cè)的玻璃端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃基板的刻劃方法，其特征在于， 在所述第3工序中，沿相互正交的多個(gè)刻劃預(yù)定線形成刻劃槽； 在所述第I工序中，利用比其他區(qū)域強(qiáng)的吸附壓吸附玻璃的全部外周端部。
4.一種玻璃基板的加工裝置，所述玻璃基板的加工裝置對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿刻劃預(yù)定線進(jìn)行刻劃，所述玻璃基板的加工裝置的特征在于， 所述玻璃基板的加工裝置具備 工作臺(tái)，其具有多個(gè)吸附孔，吸附并保持被載置于表面的玻璃； 照射部，其對(duì)玻璃照射激光光束； 冷卻部，其對(duì)被所述照射部加熱的區(qū)域進(jìn)行冷卻； 移動(dòng)單元，其使所述照射部及冷卻部沿設(shè)定在玻璃上的刻劃預(yù)定線相對(duì)移動(dòng)；以及 吸附壓控制部，其將所述工作臺(tái)上的吸附壓控制為玻璃的至少位于刻劃預(yù)定線的終端側(cè)位置的端部的吸附壓比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部的吸附壓強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種玻璃基板的刻劃方法及加工裝置，用于對(duì)強(qiáng)化玻璃容易且穩(wěn)定地形成期望的刻劃槽，防止自然分割。該刻劃方法是對(duì)表面具備帶有壓縮應(yīng)力的強(qiáng)化層的玻璃沿刻劃預(yù)定線進(jìn)行刻劃的方法，包含第1～第3工序。第1工序中，將玻璃載置到具有保持基板用的多個(gè)吸附孔的工作臺(tái)，并且，利用比玻璃的刻劃預(yù)定線上的中央部強(qiáng)的吸附壓吸附玻璃的位于刻劃預(yù)定線的終端部側(cè)位置的玻璃端部。第2工序中，在玻璃的表面形成初始龜裂。第3工序中，對(duì)玻璃的表面照射激光進(jìn)行加熱，并且對(duì)被加熱的區(qū)域進(jìn)行冷卻，使龜裂沿著刻劃預(yù)定線發(fā)展而形成刻劃槽。
文檔編號(hào)C03B33/09GK102964059SQ20121031355
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者蘇宇航, 池田剛史, 山本幸司 申請(qǐng)人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司