(57)【要約】【課題】  強化ガラス基板であっても内切りで確実にスクライブラインを形成できるスクライブ方法並びにスクライブ装置を提供する。【解決手段】  基板表面に圧縮応力層が形成されている強化ガラス基板Ｍにスクライブラインを加工するスクライブ方法であって、基板Ｍの一端縁より内側に入り込んだ位置で、該基板Ｍの表面にレーザビームを照射して、この照射痕によりカッターホイール２のスクライブ起点となるトリガ溝Ｔを形成し、次いで、カッターホイール２をトリガ溝Ｔに当接させ、このトリガ溝Ｔを起点として基板Ｍ表面に圧接転動させてスクライブラインを形成する。【選択図】図２
2014152068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に圧縮応力層が形成されている強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
（ａ）前記基板の一端縁より内側に入り込んだ位置で、前記基板表面にレーザビームを照射して、この照射痕によりカッターホイールのスクライブ起点となるトリガ溝を形成するトリガ溝加工工程と、
（ｂ）カッターホイールを前記トリガ溝に当接する位置まで降下させ、スクライブ予定ラインに沿って圧接転動させてスクライブラインを形成するスクライブ工程とからなる強化ガラス基板のスクライブ方法。
【請求項２】
前記トリガ溝は、カッターホイールがトリガ溝内で助走できる長さで形成されている請求項１に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。
【請求項３】
前記トリガ溝の幅が１５〜５０μｍで形成されている請求項１または請求項２に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。
【請求項４】
前記トリガ溝の長さが５０〜２５０μｍで形成されている請求項１〜請求項３に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。
【請求項５】
前記トリガ溝の深さが２．５μｍ以上で形成されている請求項１に記載の強化ガラス基板のスクライブ方法。
【請求項６】
基板表面に圧縮応力層が形成されている強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、
前記基板を載置するテーブルと、
前記基板の表面にトリガ溝を形成するためのレーザビームを照射するレーザ照射部と、前記基板上に設定されたスクライブ予定ラインに沿って圧接転動してスクライブラインを形成するためのカッターホイールとを、一体に保持、または、それぞれ個別に保持するスクライブヘッドと、
前記スクライブヘッドに保持されたカッターホイールを昇降するホイール昇降手段と、
前記基板の表面に沿って前記スクライブヘッドを相対的に移動させる移動手段と、
前記レーザ照射部並びに前記カッターホイールによるスクライブ動作を制御する制御部とからなり、
前記制御部は、前記基板の一端縁より内側に入り込んだ地点の上方位置に前記レーザ照射部がくるようにスクライブヘッドがセットされた状態で制御が開始されると、
（ａ）前記基板表面にレーザビームを照射して、この照射痕によりカッターホイールのスクライブ起点となるトリガ溝を形成し、
（ｂ）次いで、カッターホイールを前記トリガ溝の上方まで移動させるとともに前記基板に当接する位置まで降下させ、スクライブ予定ラインに沿って圧接転動させてスクライブラインを形成する制御を行うことを特徴とするスクライブ装置。
【請求項７】
前記レーザ照射部は、トリガの長さが５０〜２５０μｍ、トリガの幅が１５〜５０μｍの細幅のトリガ溝をスクライブ予定ラインの方向に沿って前記基板表面に加工できるように制御される請求項６に記載の強化ガラス基板のスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス製のガラス基板のスクライブ方法並びにスクライブ装置に関する。ここで、「強化ガラス」とは、ガラス基板の基板表面層に圧縮応力が残留する圧縮応力層が形成され、基板内部に引張応力が残留するように製造されたガラスをいう。
強化ガラスの特徴は、圧縮応力層の影響で外力に対し割れにくい性質を有する反面、一旦、基板表面に亀裂が生じて残留引張応力が存在する基板内部まで進むと、今度は逆に亀裂が深く浸透しやすくなる性質を有している。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス基板を分断する加工では、まず基板表面に有限深さのスクライブラインを形成する工程と、その後、基板の裏側からスクライブラインに沿ってブレイクバーやブレイクローラで押圧することによりブレイクする工程とからなる分断方法が採用されている（特許文献１並びに特許文献２参照）。
具体的には、図５に示すように、大面積のマザー基板Ｍの表面に対してカッターホイール（スクライビングホイールともいう）でＸ方向のスクライブラインＳ１を形成し、次いで、Ｘ方向と交差するＹ方向のスクライブラインＳ２を形成する。このようにＸ−Ｙ方向に交差した複数のスクライブラインが形成された後、基板Ｍはブレイク装置に送られ、各スクライブラインに沿って裏面側から撓ませることにより、単位基板に分断される。
【０００３】
ガラス基板をカッターホイールでスクライブする方法には、「外切り」と「内切り」とがあり、基板の種類や厚み、用途によって、外切りと内切りのスクライブ方法が選択的に使い分けられている（特許文献２参照）。
【０００４】
前者の外切りは、図６（ａ）に示すように、カッターホイールＫの最下端を基板Ｍの表面（上面）よりわずかに下方まで降下した状態で、基板Ｍの片側端部の外側位置（スクライブ開始位置）にセットする。そしてセットした位置から水平移動させ、基板端部に衝突させて乗り上げ、さらに所定のスクライブ圧で押圧しながら、カッターホイールＫを水平移動させるようにしてスクライブを行う。
【０００５】
外切りでは、基板端部でのカッターホイールのかかり（食い込み）がよくなるとともに、形成されるスクライブラインは基板の端部まで達しているため、次工程でブレイクが容易かつ正確に行える。その一方で、カッターホイールの刃先が基板端部に衝突するので、基板端部にカケが生じ、基板内部の引張応力の影響で端部から不規則に破断したり、フルカット（完全分断）されてしまうおそれがある。また、カッターホイールもエッジ部分との衝突で消耗しやすい。
【０００６】
後者の内切りは、図６（ｂ）に示すように、マザー基板Ｍの端縁から２ｍｍ〜１０ｍｍ程度内側（スクライブ開始位置）にてカッターホイールＫを上方から下降させて基板Ｍに所定のスクライブ圧で当接させ、押圧しながらカッターホイールＫを水平移動させるようにしてスクライブを行う。
【０００７】
内切りでは、カッターホイールが基板端部のエッジ部分と衝突するようなことがないため、基板端部にカケが生じるおそれはなく、基板の完全分断も防ぐことができる。また、カッターホイールの刃先の消耗についても外切りに比べて抑えることができる。
したがって、強化ガラス基板のスクライブ加工では、「外切り」より「内切り」の方が好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０７４１４３号公報
【特許文献２】特開２００９−２０８２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、強化ガラス基板を内切りでスクライブしようとしても、刃先を当接させたときに、強化ガラスであるが故に、基板表面層の残留圧縮応力の影響により刃先が基板表面に食い込みにくく、基板への刃先のかかりが非常に悪い。そのため、スリップが生じてかえってスクライブ加工が困難になるという問題がある。また、刃先を食い込ませるために強い押圧荷重でスクライブすると、基板内部の残留引張応力の影響で一挙に破断したり、完全分断されてしまったりするなどの不具合が発生することがある。
【００１０】
このように、強化ガラス基板に対しては、従来から使用されているソーダガラス基板等に対するスクライブ加工とは異なり、外切りによっても、また、内切りによっても、うまくスクライブラインを形成することが困難であった。この傾向は、基板表面の圧縮応力層が厚くて残留応力が大きい基板ほど顕著になる。
【００１１】
そこで、本発明は、加工困難な強化ガラス製のガラス基板であっても、「内切り」の方法で確実にスクライブラインを形成することができるスクライブ方法並びにスクライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のスクライブ方法は、基板表面に圧縮応力層が形成されている強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、（ａ）前記基板の一端縁より内側に入り込んだ位置で、前記基板表面にレーザビームを照射して、この照射痕によりカッターホイールのスクライブ起点となるトリガ溝を形成するトリガ溝加工工程と、（ｂ）カッターホイールを前記トリガ溝に当接する位置まで降下させ、スクライブ予定ラインに沿って圧接転動させてスクライブラインを形成するスクライブ工程とからなる。
【００１３】
また、本発明のスクライブ装置は、基板表面に圧縮応力層が形成されている強化ガラス基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、前記基板を載置するテーブルと、前記基板の表面にトリガ溝を形成するためのレーザビームを照射するレーザ照射部と、前記基板上に設定されたスクライブ予定ラインに沿って圧接転動してスクライブラインを形成するためのカッターホイールとを、一体に保持、または、それぞれ個別に保持するスクライブヘッドと、前記スクライブヘッドに保持されたカッターホイールを昇降するホイール昇降手段と、前記基板の表面に沿って前記スクライブヘッドを相対的に移動させる移動手段と、前記レーザ照射部並びに前記カッターホイールによるスクライブ動作を制御する制御部とからなり、前記制御部は、前記基板の一端縁より内側に入り込んだ地点の上方位置に前記レーザ照射部がくるようにスクライブヘッドがセットされた状態で制御が開始されると、（ａ）前記基板表面にレーザビームを照射して、この照射痕によりカッターホイールのスクライブ起点となるトリガ溝を形成し、（ｂ）次いで、カッターホイールを前記トリガ溝の上方まで移動させるとともに前記基板に当接する位置まで降下させ、スクライブ予定ラインに沿って圧接転動させてスクライブラインを形成する制御を行うようにしている。
【００１４】
前記トリガ溝は、その深さが２．５μｍ以上、幅が１５〜５０μｍ、長さが５０〜２５０μｍの範囲で形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、強化ガラス基板であっても、基板の一端縁より内側に入り込んだ位置にレーザビームによってトリガ溝を加工することができ、このトリガ溝を起点としてカッターホイールによりスクライブを行うものであるから、カッターホイールの転動初期において、トリガ溝の端部に形成される段差部にカッターホイールの刃先が当接して基板へのかかりがよくなり、スリップなどの不具合の発生をなくすことができる。これにより、強化ガラス基板であっても「内切り」の方法で確実にスクライブを行うことができるといった効果がある。
【００１６】
本発明において、前記トリガ溝は、カッターホイールがトリガ溝内で助走できる長さで形成されている構成とするのがよい。
これにより、カッターホイールがトリガ溝内で助走して段差部に当たるので、基板に対するカッターホイールのかかりをさらに助長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のスクライブ方法に用いられるスクライブ装置の一実施例を示す図。
【図２】図１のスクライブ装置によるスクライブ工程を示す説明図。
【図３】トリガ溝を説明するための長さ方向に沿った断面図。
【図４】トリガ溝を説明するための幅方向に沿った断面図。
【図５】従来のガラス基板のスクライブ方法を説明する平面図。
【図６】内切り、外切りのスクライブ方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下において、本発明に係るスクライブ方法並びにスクライブ装置の詳細を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、基板表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板にスクライブラインを形成するために使用されるスクライブ装置の一例を示す概略図である。
【００１９】
このスクライブ装置ＳＣは、強化ガラス基板Ｍを載置するテーブル３を備えている。テーブル３は、この上に載せた基板Ｍを定位置で保持できるように保持機構を備えている。本実施例では、この保持機構として、テーブル３の表面に開口させた多数の小さなエア吸着孔（図示外）を介して基板Ｍを吸着保持するようにしている。また、テーブル３は、水平なレール４に沿ってＹ方向（図１の紙面前後方向）に移動できるようになっており、モータ（図示外）によって回転するネジ軸５により駆動される。さらにテーブル３は、モータを内蔵する回転駆動部６により水平面内で回動できるようになっている。
【００２０】
テーブル３を挟んで設けてある両側の支持柱７、７と、Ｘ方向に水平に延びるビーム（横桟）８とを備えたブリッジ９が、テーブル３上を跨ぐようにして設けられている。
ビーム８には、Ｘ方向に水平に延びるガイド１０が設けられ、このガイド１０にスクライブヘッド１１がモータ１３によりビーム８に沿ってＸ方向に移動できるように取り付けられている。スクライブヘッド１１にはグリーンレーザによるレーザビームを基板面に集光するようにして照射するレーザ照射部１と、昇降可能なカッターホルダ１２を介して保持されるカッターホイール２とが取り付けられている。なお、本実施例では、レーザ照射部１とカッターホイール２とが、同じスクライブヘッド１１にわずかな間隔を開けて取り付けられているが、それぞれを個別のスクライブヘッドに取り付けるようにすることも可能である。いずれの場合も両者間の間隔は既知としてあり、後述する「ホイール調整長さ」３３の設定情報の際の参考にされる。
【００２１】
カッターホイール２は、図４に示すように、円周稜線に刃先２ａを有する超硬合金製のディスク体で形成されており、直径２〜３ｍｍで、刃先角度αが１００〜１５０度の鈍角に形成されているものが使用される。
【００２２】
次に、スクライブ装置ＳＣの制御系について、図１に基づいて説明する。
スクライブ装置ＳＣは制御部２０を備えている。制御部２０は制御に必要な演算処理を行うＣＰＵ２１、制御プログラムや必要な設定情報を記憶するメモリ２２（記憶部）、設定情報や操作のための入出力を行う入力装置２３、入力操作画面や装置状況のモニタ画面として用いられる表示装置２４によって構成されるコンピュータシステムからなる。
制御部２０では、あらかじめ制御に必要な設定情報をメモリ２２に記憶させておくことにより、制御プログラムと設定情報とにより所望のスクライブ動作を行うことができるようにしてある。
スクライブ加工に必要な設定情報としてメモリ２２に記憶される設定情報には、レーザ照射の出力パワー、レーザ照射（トリガ加工）のスタート位置に関する情報、カッターホイールの押圧荷重、カッターホイールによるスクライブライン形成のための走査距離などが含まれることはいうまでもないが、本発明に関係する情報として、「トリガ長さ」３１、「トリガ幅」３２、「ホイール調整長さ」３３の各情報が含まれる。
「トリガ長さ」３１、「トリガ幅」３２は、レーザ照射によって形成するトリガの長さＬや幅Ｗを所望の値にするために設定される情報である。この設定情報に基づいて、レーザの照射パルス回数やスクライブヘッドのトリガ形成時の移動距離が算出され、設定情報に合致した長さＬおよび幅ＷのトリガＴが加工されるようにしてある。
また、「ホイール位置調整長さ」３３は、先にレーザ照射部１によってトリガＴを形成した後、このトリガ形成位置にカッターホイール２を当接させるために必要な調整長さＥに関する設定情報である。すなわち、レーザ照射部１とカッターホイール２とは所定の間隔を開けてスクライブヘッド１１に取り付けられているため、レーザ照射により形成されたトリガＴの位置にカッターホイール２を当接させるためには、この間隔と同程度の距離を移動させてからカッターホイール２を下降して当接させる必要がある。そのため、あらかじめ、移動距離であるホイール位置調整長さＥを設定するようにしてある。
【００２３】
次に、このスクライブ装置ＳＣを用いたスクライブ方法を説明する。
まず図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板Ｍの図中右方向のスクライブ予定ライン上で、基板Ｍの一端縁（図の左端縁）より内側（例えば５ｍｍ内側）に入り込んだ地点Ｐ１（トリガ加工のスタート地点）にレーザ照射部１からレーザビームを照射して、基板Ｍ表面を局部的に溶融・昇華（局部的な微小アブレーション）させることにより、スクライブ予定ラインに沿った細長のトリガ溝Ｔを加工する。
このトリガ溝Ｔの深さＤ（図３、４参照）は照射レーザの出力パワーによって２．５μｍ〜４μｍの範囲で調整でき、基板Ｍの圧縮応力層の厚みによって適切な深さが設定される。また、トリガ溝Ｔの長さＬは５０〜２５０μｍ、幅Ｗは１５〜５０μｍの範囲で形成される。
トリガ溝Ｔの長さＬや幅Ｗの数値は、上述した「トリガ長さ」３１、「トリガ幅」３２として設定されるが、後記のスクライブ工程で使用されるカッターホイール２の直径や刃先角度によって値が選択される。なお、トリガ溝Ｔの長さＬ方向の調整は、図２（ｂ）に示すように、レーザ照射部１をガイド１０（図１参照）に沿って移動させることによって行うことができ、また、トリガ溝Ｔの幅Ｗ方向の調整は、ネジ軸５によるテーブルのＹ方向（前後方向）への移動によって行うことができる。
【００２４】
トリガ溝Ｔを加工した後、「ホイール位置調整長さ」３３に記憶された調整長さＥに基づいて、スクライブヘッド１１を移動させてカッターホイール２がトリガ溝Ｔの真上にくるようにする。続いて、図２（ｃ）に示すように、カッターホイール２をトリガ溝Ｔに降下させ、基板Ｍを圧接しながらスクライブ予定ラインに沿ってトリガ溝Ｔの長さ方向に沿って転動させる。この転動初期において、カッターホイール２は図２（ｄ）に示すように、トリガ溝Ｔの端部に形成された段差部１５に当接することになり、これにより基板Ｍへのかかりがよくなって、スリップすることなく確実にスクライブ予定ラインの終端位置Ｐ２までスクライブすることができる。また、段差部１５は２．５〜４μｍと低く、しかもトリガ溝Ｔの端部に形成されているので、カッターホイール２が当接したときの衝撃による不規則な破断や亀裂が生じることがない。
【００２５】
また、カッターホイール２をトリガ溝Ｔに降下させて転動させる際、カッターホイール２がトリガ溝Ｔ内で助走して段差部１５に当たるように、トリガ溝の長さＬは、あらかじめ助走距離を加味して設定しておくのがよい。これにより、基板Ｍに対するカッターホイール２のかかりをさらに助長することができる。
助走距離を加えたトリガ溝Ｔの長さとしては、例えばトリガ溝Ｔの深さＤを３μｍとし、直径２ｍｍのカッターホイールを使用した場合、図３に示すように、トリガ溝Ｔにはまり込むカッターホイール２の刃先部分の前後長さＬ１が１５４．８μｍであるので、これに助走距離を加算した約２００μｍが適切な長さとなる。なお、図３では、説明の便宜上、カッターホイール２とトリガ溝Ｔの縮尺比率を変えて表示している。
【００２６】
また、カッターホイール２をトリガ溝Ｔに降下させた際、トリガ溝Ｔの幅Ｗが狭いと、カッターホイール２の刃先の左右斜面がトリガ溝Ｔに無理に押し込まれることになって、基板Ｍに不規則な破断や、亀裂の先走りなどの不都合を生じるおそれがある。したがって、トリガ溝Ｔの左右の縁部がカッターホイール２に当たらない程度にトリガ溝Ｔの幅Ｗを設定するのがよい。
例えば、トリガ溝Ｔの深さが３μｍとし、１３０度の刃先角度を有するカッターホイール２を使用する場合、図４に示すように、カッターホイール２の刃先先端から３μｍ上がった位置での左右斜面を結ぶ距離Ｌ２が１２．８７μｍであるので、トリガ溝Ｔの幅Ｗは、上記１２．８７μｍより大きくかつ余裕を持たせた数値、例えば１５μｍ、好ましくは２０μｍとするのがよい。ただし、幅Ｗを広げすぎるとトリガ溝として機能しにくくなるので、５０μｍ以下とするのが好ましい。これにより、幅狭のトリガ溝にカッターホイールの刃先を無理に押し込むことによって生じる不都合を防ぐことができる。
【００２７】
上記のようにして、順次図１におけるＸ方向のスクライブラインを加工した後、テーブル３を水平方向に９０度回転させて、Ｘ方向に直交するＹ方向の全てのスクライブラインを前記と同様の手段で形成する。このようにして、交差するＸ−Ｙ方向のスクライブラインを加工する。
【００２８】
上記実施例において、レーザビーム照射によるトリガ溝Ｔの加工工程と、カッターホイール２によるスクライブ工程とを、一本のスクライブラインを形成する毎に行ったが、あらかじめ全てのスクライブ予定ラインにトリガ溝Ｔを形成しておき、その後に該トリガ溝Ｔからカッターホイール２によるスクライブ工程を行うようにすることもできる。
【００２９】
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のスクライブ方法は、表面に圧縮応力層を有する強化ガラス基板をスクライブする場合に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｍ  強化ガラス基板
Ｔ  トリガ溝
１  レーザ照射部
２  カッターホイール
３  テーブル
１５  トリガ溝の段差部
２０  制御部
２１  ＣＰＵ
２２  メモリ
２３  入力装置
２４  表示装置
３１  トリガ長さ設定情報
３２  トリガ幅設定情報
３３  ホイール調整長さ設定情報
【図１】
2014152068.tif 000003
【図２】
2014152068.tif 000004
【図３】
2014152068.tif 000005
【図４】
2014152068.tif 000006
【図５】
2014152068.tif 000007
【図６】
2014152068.tif 000008