(57)【要約】【課題】ガラス基板製造方法及びガラス基板強化装置において、ガラス基板の歩留まりを向上させる。【解決手段】ガラス基板２のパネル領域２ａとガラス基板２のダイシングライン２ｂとの間にレーザを照射（強化ライン２ｃ）することにより、ガラス基板２を強化する基板強化工程と、この基板強化工程において強化されたガラス基板２をダイシングライン２ｂに沿ってダイシングするダイシング工程と、を含むようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板のパネル領域と前記ガラス基板のダイシングラインとの間にレーザを照射することにより、前記ガラス基板を強化する基板強化工程と、
該基板強化工程において強化された前記ガラス基板を前記ダイシングラインに沿ってダイシングするダイシング工程と、
を含むことを特徴とするガラス基板製造方法。
【請求項２】
前記基板強化工程において、前記レーザとして超短パルスレーザを照射することを特徴とする請求項１記載のガラス基板製造方法。
【請求項３】
前記基板強化工程において、前記パネル領域と前記ダイシングラインとの間を含む前記パネル領域の全周に亘って前記レーザを照射することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラス基板製造方法。
【請求項４】
前記基板強化工程において、前記パネル領域と前記ダイシングラインとの間で且つ前記ガラス基板の表面及び内部のうち少なくとも一方に前記レーザを照射することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラス基板製造方法。
【請求項５】
前記基板強化工程において、前記ダイシングラインと略平行に且つ非直線状に前記レーザを照射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載のガラス基板製造方法。
【請求項６】
前記基板強化工程において、前記ダイシングラインと略平行に且つ前記ガラス基板の厚み方向に波状に前記レーザを照射することを特徴とする請求項５記載のガラス基板製造方法。
【請求項７】
前記基板強化工程において、前記レーザを照射するピッチを前記ガラス基板の位置により異ならせることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラス基板製造方法。
【請求項８】
前記基板強化工程において、前記ガラス基板のレーザリペア工程と同一ステージにて前記ガラス基板に前記レーザを照射することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項記載のガラス基板製造方法。
【請求項９】
レーザを発振するレーザ発振部及び該レーザ発振部により発振されたレーザを集光させる光学系、を有するレーザヘッドユニットを備えるガラス強化装置において、
前記レーザヘッドユニットは、前記ガラス基板のパネル領域と前記ガラス基板のダイシングラインとの間に前記レーザを照射する、
ことを特徴とするガラス基板強化装置。
【請求項１０】
前記レーザヘッドユニットは、前記レーザとして超短パルスレーザを照射することを特徴とする請求項９記載のガラス基板強化装置。
【請求項１１】
前記レーザヘッドユニットは、前記パネル領域と前記ダイシングラインとの間を含む前記パネル領域の全周に亘って前記レーザを照射することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のガラス基板強化装置。
【請求項１２】
前記レーザヘッドユニットは、該レーザヘッドユニットと前記ガラス基板とが相対的に２軸方向に移動することにより、前記パネル領域と前記ダイシングラインとの間に前記レーザを発振することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項記載のガラス基板強化装置。
【請求項１３】
前記レーザヘッドユニットと前記ガラス基板とが相対的に２軸方向に移動する速度を調整することにより、前記レーザを照射するピッチを前記ガラス基板の位置により異ならせることを特徴とする請求項１２記載のガラス基板強化装置。
【請求項１４】
前記レーザヘッドユニットは、前記ダイシングラインと略平行に且つ前記ガラス基板の厚み方向に波状に前記レーザを照射することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項記載のガラス基板製造方法。
【請求項１５】
前記ガラス基板の高さ位置を測定する変位計を更に備え、
前記レーザヘッドユニットは、前記変位計により測定された前記ガラス基板の高さ位置に基づき、前記レーザを照射することを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項記載のガラス基板強化装置。
【請求項１６】
前記レーザヘッドユニットは、オートフォーカス手段を更に有し、該オートフォーカス手段により特定された位置に前記レーザを照射することを特徴とする請求項９から請求項１４記載のガラス基板強化装置。
【請求項１７】
前記レーザヘッドユニットは、前記ガラス基板のレーザリペアを行うレーザリペアユニットを兼ねることを特徴とする請求項９から請求項１６のいずれか１項記載のガラス基板強化装置。
【請求項１８】
複数の前記レーザヘッドユニットを備えることを特徴とする請求項９から請求項１７のいずれか１項記載のガラス基板強化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等に用いられるガラス基板を製造するガラス基板製造方法、及び、ガラス基板を強化するガラス基板強化装置に関し、更に詳しくは、ガラス基板を強化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイに用いられるガラス基板の生産において、生産性や、ベースとなるガラスの運送コストを考慮し、１枚のマザーガラス上に複数のパネルを構築する多面取り生産が採用されている。
【０００３】
マザーガラスから取り出されるパネル数は、製品パネルのサイズにより異なるが、ＴＶモニタ用の大型表示パネルでは、例えば、２枚〜８枚程度、携帯電話等に用いられる小型表示パネルでは数十枚が取り出される。
【０００４】
生産ラインでは、異なるパネル数を設定されたマザーガラスが工程内に同時に存在することもある。その場合、マザーガラスごとに識別の情報が与えられ、生産装置は、その情報を読み取り、あらかじめ設定した機能に装置を切り替えて生産を行っている。
【０００５】
マザーガラス上に表示パネルとして必要な機能が構築された後の工程において、製品パネルサイズへの切断が行われる。
マザーガラスの切断には、通常ダイヤモンドカッターが使用される。薄い円盤状のカッターを高速回転させ、それをガラスに押し当てて切断する方法である。このとき、ガラスには、カッターの回転に伴う摩擦と押し当てによる外圧力とが付加され、ガラス内部にはひずみなどの機械的応力が発生する。
【０００６】
この応力によりガラスに欠けやクラックが発生する場合がある。このようにガラス自体に破損が発生したパネルは、再生することができない。そのため、パネルに破損があると、ガラスの切断が生産の最終に近い工程であることから、パネル自体の損害を被るだけでなく、それまでの労力が無駄になってしまう。
【０００７】
近年、液晶ディスプレイは、ＴＶモニタとしての需要が拡大し、表示パネルサイズにして４０ｉｎｃｈを超えるものも存在する。このような巨大な表示パネルは、１辺２ｍを超える超大型のマザーガラス上に、従来と同じように多面取り生産がされている。
【０００８】
大型パネルをマザーガラスより切り出す際には、マザーガラスの大型化に伴い、従来と比較して長時間を必要とし、切断時のガラス破損の可能性は著しく高くなっている。
ガラスの脆弱性をなくしガラスを強化する方法として、超短パルスレーザを使用する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、超短パルスレーザによるガラス強化方法を利用したガラス製造方法が提案されている（特許文献１）。
上記特許文献１記載の製造方法は、超短パルスレーザをマザーガラスに集光照射してガラス内部に異質相を形成させる。この処理をガラス全面に施すことにより、マザーガラスの強化を図っている。
【００１０】
また、落下などの端面衝撃からガラスを保護する方法として、超短パルスレーザによりディスクガラス端面に強化層を形成した磁気ディスクが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８６０４８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６１３９号公報
【非特許文献１】日本機械学会誌、２００７．１１、Ｖｏｌ．１１０、Ｎｏ．１０６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、液晶ディスプレイは、ＴＶ等の家電表示装置としての需要が高い。そして、家電製品は、性能のみならず価格も消費者の選択肢となる。そのため、ディスプレイのコストダウンは必須となっている。
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１記載のガラス製造方法では、ガラス強化の処理をマザーガラス全面に施すため、ガラス強化に時間がかかってしまい、非常に生産性が悪くなっていた。
【００１３】
また、上記特許文献２記載の磁気ディスクのように端面に強化層を形成する方法では、ダイシング時にダイシングラインから生じるクラック等に起因するガラス基板の破損を抑えることができない。
【００１４】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、ガラス基板の歩留まりを向上させることができるガラス基板製造方法及びガラス基板強化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のガラス基板製造方法は、ガラス基板のパネル領域と上記ガラス基板のダイシングラインとの間にレーザを照射することにより、上記ガラス基板を強化する基板強化工程と、この基板強化工程において強化された上記ガラス基板を上記ダイシングラインに沿ってダイシングするダイシング工程と、を含むようにする。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のガラス基板強化装置は、レーザを発振するレーザ発振部及びこのレーザ発振部により発振されたレーザを集光させる光学系、を有するレーザヘッドユニットを備えるガラス強化装置において、上記レーザヘッドユニットは、上記ガラス基板のパネル領域と上記ガラス基板のダイシングラインとの間に上記レーザを照射する構成とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、パネル領域とダイシングラインとの間にレーザを照射することにより、ガラス基板が強化される。そのため、ガラス基板全体に処理を施す場合のように生産性を悪化させることなく、ダイシング時にダイシングラインから発生するクラック等がパネル領域に達するのを抑えることができる。
【００１８】
よって、本発明によれば、ガラス基板の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るガラス基板製造方法及びガラス基板強化装置について、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るガラス基板強化装置１を示す概略斜視図である。
【００２０】
図２は、上記ガラス強化装置１により強化されるガラス基板２の強化ライン２ｃを説明するための部分拡大平面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、上記ガラス基板強化装置により強化されるガラス基板２，３の例を示す平面図である。
【００２１】
図１に示すガラス基板強化装置１は、レーザヘッドユニット４、ステージ５、ガントリ６、制御部７等を備えている。
レーザヘッドユニット４は、数１０ｐｓ以下の超短パルスレーザを発振するレーザ発振部４ａと、光学系ユニット４ｂとを有している。光学系ユニット４ｂは、レーザ発振部４ａにより発振された超短パルスレーザを集光させる光学系を内蔵している。
【００２２】
レーザヘッドユニット４は、図２及び図３Ａに示すガラス基板（マザーガラス）２のパネル領域２ａとダイシングライン２ｂとの間に超短パルスレーザＬを照射し、ガラス基板２の他の部分よりも強度の高い強化ライン２ｃを形成する。
【００２３】
なお、パネル領域２ａは、表示エリアと、この表示エリアを覆うように位置する配線部とを含む領域である。強化ライン２ｃは、ダイシングライン２ｂから発生するクラックや欠けがパネル領域２ａに達しないように形成すればよいため、配線部分の外縁に沿って形成するようにしてもダイシングラインに隣接するように形成してもよい。
【００２４】
また、図３Ａには、パネル領域２ａ間にのみダイシングライン２ｂを図示したが、ガラス基板２の端部に位置するパネル領域２ａの外側もダイシングされるため、図３Ａに示すように、全てのパネル領域２ａの全周に亘って強化ライン２ｃを形成するとよい。
【００２５】
強化ライン２ｃは、パネル領域２ａの全周に亘って、ガラス基板２の表面及び内部のうち少なくとも一方に形成する。
また、強化ライン２ｃは、ダイシングライン２ｂと略平行に且つ非直線状に形成するとよい。非直線状としては、例えば、波状、ジグザグ状等が挙げられる。
【００２６】
詳しくは第２実施形態において後述するが、非直線状に強化ライン２ｃを形成する場合には、強化ライン２ｃは、ダイシングライン２ｂと略平行に且つガラス基板２の厚み方向に波状に形成するとよい。
【００２７】
また、点線状等の直線状の場合も、上述の非直線状の場合も、ガラス基板２とレーザヘッドユニット４とを相対的に移動させる速度をガラス基板２の位置により異ならせることにより、強化ライン２ｃのピッチを調整することができる。
【００２８】
具体的には、ガラス基板２のうち例えばダイシングライン２ｂのダイシング開始位置等のクラックや欠けが生じやすい部分の近傍では移動速度を遅くすることで強化ライン２ｃのピッチを狭めて強度を高めることが可能となり、比較的クラックが生じにくい部分の近傍では移動速度を速くすることで加工時間を短縮することが可能となる。
【００２９】
図１に示すように、ガラス基板２は、ステージ５上に保持されている。このステージ５は、一対のステージガイド８上を１軸方向に移動可能となっている。
レーザヘッドユニット４は、ステージガイド８を跨いで配置された門型形状を呈するガントリ６に配設されている。レーザヘッドユニット４は、ガントリ６に設けられた一対のガントリレール６ａに沿って、ステージ５の移動方向と直交する１軸方向に移動可能となっている。
【００３０】
これにより、ガラス基板２とレーザヘッドユニット４とは、互いに直交する２軸方向に相対的に移動可能となっている。なお、ガラス基板２とレーザヘッドユニット４とを２軸方向に相対的に移動させるためには、ガラス基板２又はレーザヘッドユニット４の一方のみを２軸方向に移動させるようにしてもよい。
【００３１】
ステージ５及びガントリ６には、制御部７が接続されている。この制御部７は、ガラス基板２のパネル領域２ａ及びダイシングライン２ｂの位置情報等を受信し、強化ライン２ｃに応じた移動制御信号をステージ５及びガントリ６に送信する。
【００３２】
なお、ガラス基板強化装置１は、例えば、レーザリペア装置を兼用することができる。その場合には、レーザヘッドユニット４をリペア用の光学系をも有するものとし、ガラス基板強化とレーザリペアとを選択的に行うことができるようにすればよい。そのようにすれば、基板強化工程とレーザリペア工程とを同一ステージ上で行うことができる。
【００３３】
また、ガラス基板強化装置１によりガラス基板２に強化ライン２ｃを形成するタイミングは、ガラス基板２のパネル領域２ａ及びダイシングライン２ｂが決定した後であって、ダイシング工程の前であれば、製造段階（製造ライン）のガラス基板２であっても、その前後のガラス基板２であってもよい。そのため、予めパネル領域２ａ及びダイシングライン２ｂの位置が決定しているガラス基板２については、パネル領域２ａの形成前に強化ライン２ｃを形成してもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、図３Ａに示すように６つのパネル領域２ａを有するガラス基板２について説明したが、図３Ｂに示すような小型表示パネル用の小さいパネル領域３ａを有するガラス基板３に対し、パネル領域３ａとダイシングライン３ｂとの間に強化ライン３ｃを形成することも可能である。
【００３５】
以上説明した本実施形態では、パネル領域２ａとダイシングライン２ｂとの間にレーザを照射することにより、ガラス基板２が強化される。そのため、ガラス基板２全体に処理を施す場合のように生産性を悪化させることなく、ダイシング時にダイシングライン２ｂから発生するクラックや欠けがパネル領域２ａに達するのを抑えることができる。よって、本実施形態によれば、ガラス基板２の歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、レーザヘッドユニット４は、レーザとして、数１０ｐｓ以下の超短パルスレーザＬを照射する。そのため、有効にガラス基板２の強化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、超短パルスレーザＬにより形成される強化ライン２ｃは、パネル領域２ａとダイシングライン２ｂとの間を含むパネル領域２ａの全周に亘って形成される。更には、強化ライン２ｃは、パネル領域２ａとダイシングライン２ｂとの間で且つガラス基板２の表面及び内部のうち少なくとも一方に形成される。これらにより、クラックや欠けがパネル領域２ａに達するのを有効に抑えることができ、したがって、ガラス基板２の歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、ガラス基板２とレーザヘッドユニット４とを相対的に移動させる速度をガラス基板２の位置により異ならせることにより、超短パルスレーザＬを照射するピッチをガラス基板２の位置により異ならせる。そのため、ガラス基板２のうちクラックや欠けが生じやすい部分の近傍では移動速度を遅くすることでピッチを狭めて強度を高め、比較的クラックが生じにくい部分の近傍では移動速度を速くすることで加工時間を短縮することが可能となる。したがって、ガラス基板２の歩留まりをより一層向上させることができる。
【００３９】
また、レーザヘッドユニット４（ガラス基板強化装置１）がガラス基板２のレーザリペアユニット（レーザリペア装置）を兼ねる構成とした場合には、ガラス基板強化装置１の設置スペースを省略することができる。
【００４０】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、レーザヘッドユニット４に変位計１２を配置した点において上記第１実施形態と相違し、その他の点については概ね同様であるため、上記第１実施形態と同一の部材には図面に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図４は、本発明の第２実施形態に係るガラス基板強化装置１１を示す概略斜視図である。
同図に示すガラス基板強化装置１１は、レーザヘッドユニット４の光学系ユニット４ｂの側面に変位計１２を備えている。
【００４２】
変位計１２は、例えばレーザをガラス基板２に向けて照射し、その反射光を受光することで、ガラス基板２の高さ位置を測定することが可能となっている。そのため、変位計１２は、レーザヘッドユニット４の光軸に近づけて配置することが望ましく、本実施形態のようにレーザヘッドユニット４に固定するほか、レーザヘッドユニット４に内蔵させるようにしてもよい。
【００４３】
変位計１２によりガラス基板２の高さ位置を精密に測定することができるため、レーザヘッドユニット４は、変位計１２により測定されたガラス基板２の高さに基づき、光学系を上下動させるなどして、超短パルスレーザＬの集光位置を高精度に調整することができる。
【００４４】
これにより、図５に示すように、強化ライン２ｃをガラス基板２の厚み方向に波状に形成する場合などの強化ライン２ｃの形成が困難な場合に、強化ライン２ｃをガラス基板２からはみ出さないように所定位置に形成することが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、変位計１２を配置する構成について説明したが、レーザヘッドユニット４にオートフォーカス手段（機能）を搭載し、このオートフォーカス手段により特定された位置に超短パルスレーザを照射することでも、超短パルスレーザＬの集光位置を高精度に調整することは可能である。
【００４６】
以上説明した本実施形態では、ガラス基板強化装置１１に変位計１２又はオートフォーカス手段を配置することで、超短パルスレーザＬの集光位置を高精度に調整することができる。そのため、ガラス基板２が非常に薄い場合、ガラス基板２を搬送するステージがローラコンベア等であるためガラス基板２の平面度を確保しにくい場合等であっても、有効にガラス基板２の強化を図ることができ、したがって、ガラス基板２の歩留まりを向上させることができる。
【００４７】
また、強化ライン２ｃを、ダイシングラインと略平行に且つ、ガラス基板２の厚み方向に波状に超短パルスレーザＬを照射することで、有効にガラス基板２の強化を図ることができ、したがって、ガラス基板２の歩留まりを一層向上させることができる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、レーザヘッドユニット４を２つ配置した点において上記第１実施形態と相違し、その他の点については概ね同様であるため、上記第１実施形態と同一の部材には図面に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図６は、本発明の第３実施形態に係るガラス基板強化装置２１を示す概略平面図である。
同図に示すガラス基板強化装置２１は、２つのレーザヘッドユニット４がガントリ６に配設されており、ガントリ６に沿って２つのレーザヘッドユニット４が互いに独立して１軸方向に移動可能となっている。
【００５０】
なお、本実施形態のガントリ６は、レーザヘッドユニット４の移動方向と直交する１軸方向に移動可能となっており、ガラス基板２２が載置される図示しないステージは移動しない構成となっている。
【００５１】
本実施形態では、ガントリ６に２つのレーザヘッドユニット４を配設したことで、１つのレーザヘッドユニット４は、ガラス基板２２の半分の領域において、パネル領域２２ａとダイシングライン２２ｂとの間に強化ライン２２ｃを形成すればよい。
【００５２】
ガラス基板２２が図６に示すように２行×２列の計４つのパネル領域２２ａを有する場合には、レーザヘッドユニット４が図６に示す「１」〜「８」の順に強化ライン２２ｃを形成するようにすることで、ガントリ６を、およそガラス基板２２の長さ分だけ往復させればよく、加工時間を短縮することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、レーザヘッドユニット４を２つ配置する例について説明したが、３つ以上配置することで加工時間を更に短縮することが可能となる。
以上説明した本実施形態では、ガラス基板強化装置２１が複数のレーザヘッドユニット４を備えるため、より短時間でガラス基板２２を強化することができ、したがって、より一層ガラス基板２２の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス基板強化装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガラス基板強化装置により強化されるガラス基板の強化ラインを説明するための部分拡大平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係るガラス基板強化装置により強化されるガラス基板の一例を示す平面図（その１）である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係るガラス基板強化装置により強化されるガラス基板の一例を示す平面図（その２）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るガラス基板強化装置を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るガラス基板強化装置により強化されるガラス基板の強化ラインを透視的に示す側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るガラス基板強化装置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      ガラス基板強化装置
２，３      ガラス基板
２ａ，３ａ      パネル領域
２ｂ，３ｂ      ダイシングライン
２ｃ，３ｃ      強化ライン
４      レーザヘッドユニット
４ａ      レーザ発振部
４ｂ      光学系ユニット
５      ステージ
６      ガントリ
６ａ      ガントリレール
７      制御部
８      ステージガイド
１１      ガラス基板強化装置
１２      変位計
２１      ガラス基板強化装置
２２      ガラス基板
２２ａ      パネル領域
２２ｂ      ダイシングライン
２２ｃ      強化ライン
【図１】
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【図３Ａ】
2010064943.tif 000004
【図３Ｂ】
2010064943.tif 000005
【図４】
2010064943.tif 000006
【図６】
2010064943.tif 000007
【図２】
2010064943.tif 000008
【図５】
2010064943.tif 000009