(57)【要約】【課題】樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようにする。また、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようにする。【解決手段】ガラス基板Ｇの残留応力低減方法は、ガラス基板Ｇの残留応力が高い部分にレーザ光を照射して加熱するレーザ光照射ステップと、レーザ光が照射されて加熱された部分を冷却する冷却ステップとを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の残留応力を低減する方法であって、
前記ガラス基板の残留応力が高い部分にレーザ光を照射して加熱するレーザ光照射ステップと、
前記レーザ光が照射されて加熱された部分を冷却する冷却ステップと、
を備えている、ガラス基板の残留応力低減方法。
【請求項２】
前記レーザ光照射ステップは、複数のレーザ光を複数箇所に同時に照射する、請求項１に記載のガラス基板の残留応力低減方法。
【請求項３】
前記レーザ光照射ステップは、１つ又は複数のレーザ光を異なる箇所に照射することを逐次実行する、請求項１又は２に記載のガラス基板の残留応力低減方法。
【請求項４】
ガラス基板の残留応力を低減する装置であって、
前記ガラス基板の残留応力が高い部分にレーザ光を照射して加熱するレーザ装置と、
前記レーザ光が照射されて加熱された部分を冷却する冷却装置と、
を備えている、ガラス基板の残留応力低減装置。
【請求項５】
前記レーザ装置は、複数のレーザ光を複数箇所に同時に照射する、請求項４に記載のガラス基板の残留応力低減装置。
【請求項６】
前記レーザ装置は、１つ又は複数のレーザ光を異なる箇所に照射することを逐次実行する、請求項４又は５に記載のガラス基板の残留応力低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の残留応力低減方法及びガラス基板の残留応力低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスの基板を製品寸法に切り出すためには、ガラス基板にホイールによってスクライブラインを形成し、そしてガラス基板を曲げることでスクライブラインに沿ってガラス基板を分断している（例えば、特許文献１を参照）。
しかし、ホイール刃で印加された力及び分断時に加えられた応力が原因で、スクライブラインには残留応力が残る。したがって、ガラス基板の表面に水平方向にクラックが自然発生しやすく、また、時間が経過するとクラックが湿気等によってさらに成長する。
【０００３】
また、ガラス基板の端面（エッジ）にレーザ光を照射して溶融面取りを行うことで、ガラス基板の端面の強度を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この溶融面取りでは、基板エッジの微細なクラックが消失し、端面強度が向上する。
しかしこの方法では、溶融部近傍には残留応力が生じる。そして、残留応力によって、基板が割れる可能性が高まる。具体的には、内部欠陥の経時的な成長や後発的な傷による破壊が生じる可能性が高まり、残留応力の大きさによっては、数十分以内に破壊が生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１４４８７５号公報
【特許文献２】特許第５２４５８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上を考慮して、従来からガラス基板のエッジの残留応力を低減する方法が開発されている。例えば、ガラス基板の残留応力を低減する方法では、昇温後に徐冷を行う。具体的には、最初に、ガラス基板全体をガラス転移点以上の温度まで均一に加熱し、次にそれを一定時間保持し、最後に常温まで徐冷する。一般には、加熱・保持・徐冷の工程に数時間以上の時間を要する。
この方法では、ガラス基板のエッジの残留応力をほぼ完全に除去できるという利点がある。また、炉で複数個のガラス基板を同時処理できるという利点がある。
【０００６】
しかし、基板全体をガラス転移点以上に加熱するので、例えば樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス製品には適用できない。図３０には、ガラス基板Ｇに樹脂材料Ｐ１、Ｐ２が一体に形成されたガラス製品を示している。
また、１回の残留応力低減処理に数時間以上の時間がかかるため、残留応力が発生した直後に残留応力を低減することはできない。そのため、高い残留応力によって数十分以内に破壊が生じる確率が高いガラス基板に適用するのが困難である。
【０００７】
本発明の第一の目的は、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようにすることにある。
本発明の第二の目的は、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００９】
本発明の一見地に係るガラス基板の残留応力低減方法は、下記のステップを備えている。
◎ガラス基板の残留応力が高い部分にレーザ光を照射して加熱するレーザ光照射ステップ。
◎レーザ光が照射されて加熱された部分を冷却する冷却ステップ。
この方法では、ガラス基板の残留応力が高い部分が加熱されるので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようになる。ガラス基板全体が加熱されないので、樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。
また、この方法では、ガラス基板を１ピコ秒〜１００秒間程度加熱することで、加熱域において残留応力が低減されるので、通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
「残留応力が高い部分が加熱される」とは、ガラス基板には加熱されない部分があることを意味する。
「残留応力を低減する」とは、内部欠陥の経時的な成長が抑制され、外力を加えていないガラス基板が既定の時間内に割れない程度まで残留応力を低減することを意味する。
この方法では、レーザ光が照射されて加熱された領域が冷却されるので、比較的短い時間間隔で近接した領域に対する加熱を逐次行ったとしても、それら複数の加熱領域において残留応力を低減できる。冷却することで、高温になる領域が複数の加熱領域の並び方向に広がることがないので、残留応力低減効果が維持されるからである。この結果、タクトタイムが短縮される。
冷却は常に行われていてもよいし、レーザ光照射の後に行われてもよい。
冷却箇所は、加熱された部分だけでもよいし、加熱された部分を含むガラス基板全体であってもよい。
【００１０】
レーザ光照射ステップは、複数のレーザ光を複数箇所に同時に照射してもよい。
この方法では、短時間で残留応力低減を実現できる。
【００１１】
前記レーザ光照射ステップは、レーザ光を異なる箇所に照射することを繰り返し実行してもよい。
この方法では、レーザ照射される領域が増加する結果、残留応力が低減される領域の面積が増加する。
【００１２】
本発明の他の見地に係るガラス基板の残留応力低減装置は、レーザ装置と、冷却装置とを備えている。
レーザ装置は、ガラス基板の残留応力が高い部分にレーザ光を照射して加熱する。
冷却装置は、レーザ光が照射されて加熱された部分を冷却する。
この装置では、ガラス基板の残留応力が高い部分が加熱されるので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようになる。ガラス基板全体が加熱されないので、樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。
また、この装置では、ガラス基板を１ピコ秒〜１００秒間程度加熱することで、加熱域において残留応力が低減されるので、通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
この装置では、レーザ光が照射されて加熱された領域が冷却されるので、比較的短い時間間隔で近接した領域に対する加熱を逐次行ったとしても、それら複数の加熱領域において残留応力を低減できる。冷却することで、高温になる領域が複数の加熱領域の並び方向に広がることがないので、残留応力低減効果が維持されるからである。この結果、タクトタイムが短縮される。
冷却は常に行われていてもよいし、レーザ光照射の後に行われてもよい。
冷却箇所は、加熱された部分だけでもよいし、加熱された部分を含むガラス基板全体であってもよい。
【００１３】
レーザ装置は、複数のレーザ光を複数箇所に同時に照射してもよい。
この装置では、短時間で残留応力低減を実現できる。
【００１４】
レーザ装置は、レーザ光を異なる箇所に照射することを繰り返し実行してもよい。
この装置では、レーザ照射される領域が増加する結果、残留応力が低減される領域の面積が増加する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板の残留応力を低減できるようになる。ガラス基板全体が加熱されないので、樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。さらに、本発明によれば、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。ガラス基板の１箇所又は複数箇所を１ピコ秒〜１００秒間程度加熱し、この加熱を１回又は加熱位置をずらしながら複数回行うことで、加熱域において残留応力が低減されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ照射装置の模式図。
【図２】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図３】溶融面取りされたガラス基板の断面写真。
【図４】溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を示すグラフ。
【図５】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図６】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図７】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図８】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図９】レーザスポットの形状のバリエーションを示す模式的平面図。
【図１０】レーザスポットの形状のバリエーションを示す模式的平面図。
【図１１】レーザスポットの形状のバリエーションを示す模式的平面図。
【図１２】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図１３】第２実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図１４】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図１５】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図１６】レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図。
【図１７】加熱領域の形状と間隔のバリエーションを示す模式的平面図。
【図１８】加熱領域の形状と間隔のバリエーションを示す模式的平面図。
【図１９】回折光学素子又は透過型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図。
【図２０】反射型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図。
【図２１】シリンドリカルレンズによるビーム形成を示す模式図。
【図２２】ガルバノスキャナによるビーム形成を示す模式図。
【図２３】ポリゴンミラーによるビーム形成を示す模式図。
【図２４】遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的平面図。
【図２５】遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的正面図。
【図２６】第２実施形態の第２変形例のレーザ照射装置の模式的平面図。
【図２７】レーザ照射装置の模式的正面図。
【図２８】３点のビームの形成を示す模式図。
【図２９】時間に対するレーザパルスと光線角度の変化を示すグラフ。
【図３０】耐熱性の低い材料と一体になった従来のガラス製品の模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．第１実施形態
（１）レーザ照射装置
図１に、本発明の一実施形態によるレーザ照射装置１の全体構成を示す。図１は、本発明の第１実施形態のレーザ照射装置の模式図である。
レーザ照射装置１は、ガラス基板Ｇの残留応力が高い部分を加熱することで端面近傍部分の残留応力を低減する機能を有している。
【００１８】
ガラス基板Ｇは、ガラスのみからなるものと、ガラスに樹脂等の他の部材が組み合わせられたものを含む。ガラスの種類の代表的な例としては、ディスプレイやインパネ等に使われるソーダガラス、無アルカリガラスが挙げられるが、種類はこれらに限定されない。ガラスの厚さは、具体的には、３ｍｍ以下であり、例えば、０．００４〜３ｍｍの範囲、好ましくは０．２〜０．４ｍｍの範囲である。
【００１９】
レーザ照射装置１は、レーザ装置３を備えている。レーザ装置３は、ガラス基板Ｇにレーザ光を照射するためのレーザ発振器１５と、レーザ制御部１７とを有している。レーザ制御部１７はレーザ発振器１５の駆動及びレーザパワーを制御できる。
【００２０】
レーザ装置３は、レーザ光を後述する機械駆動系側に伝送する伝送光学系５を有している。伝送光学系５は、例えば、集光レンズ１９、複数のミラー（図示せず）、プリズム（図示せず）等を有する。
レーザ照射装置１は、集光レンズ１９の位置を光軸方向に移動させることによって、レーザ光のスポットの大きさを変更する駆動機構１１を有している。
【００２１】
レーザ照射装置１は、ガラス基板Ｇが載置される加工テーブル７を有している。加工テーブル７は、テーブル駆動部１３によって移動される。テーブル駆動部１３は、加工テーブル７をヘッド（図示せず）に対して水平方向に移動させる移動装置（図示せず）を有している。移動装置は、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。
【００２２】
レーザ照射装置１は、制御部９を備えている。制御部９は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部９は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部９は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
【００２３】
制御部９は、レーザ制御部１７を制御できる。制御部９は、駆動機構１１を制御できる。制御部９は、テーブル駆動部１３を制御できる。
制御部９には、図示しないが、ガラス基板Ｇの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
【００２４】
図１には、ガラス基板Ｇの表側又は裏側から噴射エアで基板を冷却する基板冷却装置３５が示されている。基板冷却装置３５は、制御部９によって動作を制御される。なお、冷却のための冷却媒体は特に限定されない。
基板冷却装置は、ガラスが置かれるテーブルを水冷テーブルにすることで実現されてもよい。
レーザ照射装置１に基板冷却機構が搭載されてもよい。
【００２５】
（２）溶融面取り動作
ガラス基板Ｇに残留応力が生じる加工の例として、図２〜図４を用いて、ガラス基板Ｇの端面を溶融面取りする動作を説明する。図２は、レーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。図３は、溶融面取りされたガラス基板の断面写真である。図４は、溶融面取りされたガラス基板の端面から中央側に向かってのリタデーションの変化を示すグラフである。
図２に示すように、ガラス基板Ｇに対して、レーザ光を、ガラス基板Ｇの端面近傍部分２１に照射し、さらにレーザスポットＳをガラス基板Ｇの端面２０に沿って走査する。このとき、レーザスポットＳが、ガラス基板Ｇの端面２０から基板内側（中央側）に向かって例えば、１０μｍ〜１５０μｍ離れた位置にくるようにセットする。
【００２６】
以上のようなレーザスポットＳの照射及び走査によって、ガラス基板Ｇの端面近傍部分２１が加熱される。特に、中赤外光のレーザ光を照射することによって、レーザ光はガラス基板Ｇの内部まで透過しながら吸収される。したがって、ガラス基板Ｇの端面２０は、レーザ光の照射面である表面側のみではなく、ガラス基板Ｇの内部及び裏面側の全体にわたって比較的均一に加熱される。このため、ガラス基板Ｇの端面２０は基板厚みの中央部が外側に膨らむように溶融し、その結果、図３に示すように、端面２０が面取りされる。
【００２７】
以上の結果、図４に示すように、ガラス基板Ｇの端面近傍部分（例えば、端面２０から２００μｍの領域）では、リタデーション（ｎｍ）が高くなる。リタデーションは、物体を透過した光に生じる位相差であり、物体内にはたらく応力に比例する値である。外力を加えていない物体のリタデーションが高いということは、残留応力が高くなっていることを意味する。
【００２８】
（３）残留応力低減処理
図５〜図８を用いて、残留応力低減処理を説明する。図５〜図８は、第１実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
【００２９】
図５では、レーザスポットＳ１が端面近傍部分２１の一点に照射されている。
図６では、レーザスポットＳ２が端面近傍部分２１の異なる位置の他の一点に照射されている。
図７では、レーザスポットＳ３が端面近傍部分２１の異なる位置の他の一点に照射されている。
図８では、レーザスポットＳ４が端面近傍部分２１の異なる位置の他の一点に照射されている。
【００３０】
残留応力発生領域Ｚ上の１点にレーザスポットが所定時間だけ照射されてガラス転移点以上の温度まで加熱されると、その領域において残留応力が低減される。したがって、図５〜図８から明らかなように、１点を所定時間だけ加熱することを逐次行うことで、レーザスポットＳ１〜Ｓ４は、端面方向に連続して隣接した位置に照射され、結果として端面近傍部分２１に全体的に照射される。
ただし、レーザスポットの数、位置、照射される順序、端面近傍部分２１に占める割合は、この実施形態に限定されない。
【００３１】
この実施形態では、１点を所定時間だけ加熱すること、位置をずらして１点を所定時間だけ加熱することを繰り返すことで、残留応力発生領域Ｚ（斜線領域）をガラス転移点以上の温度にして、端面近傍部分２１全体の残留応力を下げる。
この実施形態では、レーザスポットＳは、最終的には端面近傍部分２１全体に照射されて、端面近傍部分２１全体の残留応力を下げる。しかし、端面近傍部分２１のうちの一部の領域だけにおいて残留応力を下げる場合には、レーザスポットＳは、端面近傍部分２１のうち特定領域だけに照射されてもよいし、端面近傍部分２１全体の半分程度の領域だけに照射されてもよい。
【００３２】
（４）残留応力低減処理におけるレーザスポットの形状
本発明者らは、実験に基づき、残留応力低減処理においては、高温になる領域を、端面２０に沿った方向の狭い範囲に抑えることが必要であることを見い出し、本発明に至った。
この実施形態では、端面近傍部分２１の中の１点を所定時間だけ加熱することで、加熱された領域の残留応力を低減する。図９、図１０及び図１１は、レーザスポットＳの形状のバリエーションを示す模式的平面図である。
図９には、円形のレーザスポットＳ１００と、端面２０に直交する方向に長い楕円形のレーザスポットＳ１０１が示されている。図１０には、端面２０に沿って長い楕円形のレーザスポットＳ１０２、Ｓ１０３が示されている。図１１には、端面２０全体を覆う、端面２０に沿って長い形のレーザスポットＳ１０４が示されている。レーザスポットＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３を用いた場合は、レーザ出力及び加熱のための所定時間を調整すれば、加熱領域における残留応力が低減された。ただし、残留応力低減効果は、Ｓ１００≒Ｓ１０１＞Ｓ１０２＞Ｓ１０３の順に高かった。レーザスポットＳ１０４を用いた場合、レーザ出力及び加熱のための所定時間を調整しても、残留応力が低減されなかった。
以上に示した実験結果を鑑み、本発明者らは、残留応力低減処理においては、高温になる領域を、端面２０に沿った方向に狭い範囲に抑えることが必要であることを見い出し、本発明に至った。
【００３３】
レーザスポットＳは、円形の場合、例えば、直径４μｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。レーザスポットＳの直径は大きいほど、加熱１回当たりの処理面積が広くなり、所定の面積の残留応力を低減するのに要する時間が短縮される。
図９及び図１０に示したように、レーザスポットＳは楕円形であってもよい。ただし、レーザスポットＳの端面２０に沿った方向の幅がレーザスポットＳの端面２０に交差する方向の幅に対して長いほど、残留応力低減効果が低下する。レーザスポットＳの端面２０に沿った方向の幅は、レーザスポットＳの端面２０に交差する方向の幅の１０倍以下であることが好ましい。
【００３４】
加熱のための所定時間は、加熱中の加熱域の温度に依存する。つまり、高い出力で加熱するほど、加熱域の温度が高くなり、短時間で残留応力が低減される。高い出力で加熱するほど、加熱のための所定時間が短くてよく、タクトタイムは短い。
加熱のための所定時間は、例えば、１ピコ秒〜１００秒程度が好ましい。最小の所定時間は、ガラスの構造緩和に要する時間（緩和時間）の最小値として知られる１ピコ秒である。加熱域の温度が低い場合ほど緩和時間が長くなり、加熱域の温度がガラス転移点程度である場合には、加熱のための所定時間を緩和時間である１００秒程度とするのが好ましい。
加熱のための所定時間を極端に短くするには、ガラス基板Ｇを短い時間で高温まで加熱する必要があり、必要な出力が大幅に増えるため、実用上は、タクトタイム短縮のメリットと出力上昇によるコスト増の兼ね合いで加熱条件が決められる。
【００３５】
レーザ出力は、ガラス転移点以上まで加熱できる値である必要がある。これは、レーザスポットのサイズ、レーザ波長、ガラスの種類や板厚によって適宜設定される。なお、ガラス基板Ｇの加熱部の温度がガラス転移点程度である場合、加熱部の変形はほとんど確認されない。加熱部の温度がより高い場合には、加熱部が溶融し、形状が変化する。レーザ出力が高いほど、加熱部の粘度が低下し、短い時間で大きく変形する。本発明によれば、レーザ出力が高く、ガラス基板Ｇの形状が変形する場合であっても、残留応力が低減される。ただし、ガラス基板Ｇの許容できる変形量に制約がある製品に本発明を適用する場合には、ガラス基板Ｇの粘度が低下して変形量が許容値を超えることがないよう、レーザ出力に上限が設定されるべきである。
厚さ２００μｍの無アルカリガラスを対象として所定時間加熱の条件例を説明する。スポットサイズ４ｍｍのＣＯ2レーザ（波長１０．６μｍ）を用いて、３Ｗ、２０ｓである。４Ｗ、４ｓの条件でもよい。６Ｗ、２ｓの条件でもよい。
【００３６】
レーザの種類（波長）は特に限定されない。
ガラス基板Ｇへの入熱方向は特に限定されない。ガラス基板Ｇの表面から入熱されても良いし、裏面から入熱されても良いし、端面２０から入熱されてもよい。
前記実施形態では溶融面取りが終わった後に残留応力低減処理を行っていたが、溶融面取り加工と残留応力低減処理とを一つのガラス基板Ｇで並行して行ってもよい。具体的には、２本のレーザビームを用いることで溶融面取り動作の途中で残留応力低減処理が開始され、それ以後は両処理が同時に行われる。その場合は、全体の処理時間が短くなる。
なお、複数のレーザビームを用いるためには、レーザ発振器を複数用意してもよいし、１つのレーザ発振器からレーザビームを分岐させてもよい。
【００３７】
以上の結果、ガラス基板Ｇの端面近傍部分２１（つまり、残留応力発生領域Ｚ）がガラス転移点以上まで加熱され、その結果、残留応力が低減する。
この方法では、ガラス基板Ｇの端面近傍部分２１が加熱される（つまり、ガラス基板Ｇ全体が加熱されない）ので、樹脂のような耐熱性の低い材料と一体になったガラス基板Ｇの端面近傍部分２１の残留応力を低減できるようになる。樹脂等に熱の影響が生じにくいからである。さらに、ガラス基板を１ピコ秒〜１００秒間程度加熱し、この加熱を１回又は位置をずらしながら複数回行うことで、加熱域において残留応力が低減されるため、高い残留応力によって通常は数十分以内で破壊が生じるガラス基板に対しても、破壊が生じる前に残留応力を低減できるようになる。
【００３８】
（５）冷却によるタクトタイムの短縮
上記の所定時間加熱方式を位置をずらしながら行う場合、１回目加熱、ずらして２回目加熱、ずらして３回目加熱・・・・と、所定時加熱が逐次行われる。このとき、タクトタイムを短くするためには、加熱動作同士の時間間隔を短くする必要がある。しかし、例えば図１２に示す加熱位置の順序では、直前の加熱領域に隣接する領域が次の加熱領域となっている。この場合、例えば２回目の加熱は、１回目の加熱部の温度が低下するまで待つ必要がある。その理由は、例えば２回目の加熱領域が、１回目の加熱領域と合わせて、前述した「ガラス基板Ｇの端面近傍部を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って長くなる場合」に対応するからである。
【００３９】
上述のずらし照射を行う場合、基板の冷却を行うことで加熱動作同士の時間間隔を短くできる。図１には、ガラス基板Ｇの表側又は裏側から噴射エアで基板を冷却する基板冷却装置３５が示されている。
この場合、１回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に２回目の加熱を行う。これにより、図１２に示す順番で加熱する場合でも、時間間隔を短くできる。
【００４０】
上記のように時間間隔を短くできる理由は、レーザ光が照射されて加熱された部分が冷却された後に次のレーザ光が照射されるので、先に加熱された部分の近傍に次のレーザ光を照射したとしても、高温になる領域が冷却によって端面に沿った方向に広がっていないからである。つまり、この場合は、前述した「ガラス基板Ｇの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って狭く抑えられる場合」に対応しているからである。
冷却は常に行われていてもよいし、レーザ光照射の後に行われてもよい。
【００４１】
なお、冷却のための冷却媒体は特に限定されない。
基板冷却装置は、ガラスが置かれるテーブルを水冷テーブルにすることで実現されてもよい。
レーザ照射装置１に基板冷却機構が搭載されてもよい。
【００４２】
２．第２実施形態
第１実施形態の所定時間照射方式は、１点ごとをレーザ照射する一点加熱方式を採用していたが、レーザ照射は多点を同時に照射してもよい。
図１３〜図１６を用いて、そのような例を第２実施形態として説明する。この多点同時照射方式では、実質的な処理速度が速くなる。図１３〜図１６は、第２実施形態のレーザスポットの移動を示すガラス基板の模式図である。
【００４３】
図１３では、離散した２個のレーザスポットＳ１が端面近傍部分２１に照射されている。
図１４では、図１３の動作によって端面近傍部分２１において残留応力が低減した状況が示されている。
【００４４】
図１５では、離散した２個のレーザスポットＳ２が端面近傍部分２１に照射されている。このときに、２個のレーザスポットＳ２は先の２個のレーザスポットＳ１とは異なる位置につまりずらして照射されている。また、２個のレーザスポットＳ２は、残った残留応力発生領域Ｚに対応している。
図１６では、図１５の動作によって端面近傍部分２１において残留応力が低減した状況が示されている。
【００４５】
多点同時加熱方式では、加熱領域の数がｎ点の場合、第１実施形態の一点加熱方式に比べてｎ倍の出力が必要になる。また、後述する遮蔽方式では、遮蔽部の面積に応じてさらに高い出力が必要になる。
１点当たりの加熱条件は、第１実施形態と同じである。
【００４６】
加熱領域間の間隔は、加熱領域１点の幅の０．５倍以上が好ましい。加熱領域間の間隔が狭すぎる場合、複数の加熱域がつながり、残留応力発生領域Ｚに沿って長い１つのレーザスポットを照射することと等しくなる。つまり、前述した「加熱域の形状が残留応力発生領域Ｚに沿って長くなる場合」に対応し、残留応力低減効果が低くなる。図１７及び図１８を用いて、加熱領域の形状との間隔のバリエーションを示す。図１７及び図１８は、加熱領域の形状と間隔のバリエーションを示す模式的平面図である。
【００４７】
図１７には、３点の円形のレーザスポットＳ１０５が示されている。レーザスポットＳ１０５は、図９のレーザスポットＳ１００と同じ形状であり、残留応力低減効果が高い。また、レーザスポットＳ１０５の間隔は、レーザスポットＳ１０５の幅と同程度に設定されている。
図１８には、端面２０に交差する方向に長い楕円形の３点のレーザスポットＳ１０６が示されている。レーザスポットＳ１０６は、図９のレーザスポットＳ１０１と同じ形状であり、残留応力低減効果が高い。また、レーザスポットＳ１０６の間隔は、レーザスポットＳ１０６の幅と同程度に設定されている。
レーザスポットの形状と間隔の組み合わせは上記以外にも多数ある。
【００４８】
残留応力低減処理の処理速度は、加熱領域の数によって変わってくる。例えば、加熱領域の幅８ｍｍ、１０点同時加熱、加熱時間１ｓ、加熱領域１つ当たりの残留応力低下幅４ｍｍの場合は、照射１回の処理速度は、４ｍｍｘ１０／１ｓ＝４０ｍｍ／ｓになる。
【００４９】
図１９及び図２０を用いて、光分岐素子を用いて多点同時加熱を行う方式を説明する。図１９は、回折光学素子又は透過型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図である。図２０は、反射型空間光変調器を用いたレーザスポットの分岐を示す模式図である。
図１９では、回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＤＯＥ）３１又は透過型空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ＳＬＭ）３１が示されている。
図２０では、反射型空間光変調器（ＳＬＭ）３３が示されている。また、２個のミラー３４も示されている。
【００５０】
図１３〜図１６に示したような、多点同時加熱方式を位置をずらしながら行う場合、１回目加熱、ずらして２回目加熱、ずらして３回目加熱・・・・と、所定時間加熱が逐次行われる。このとき、タクトタイム短縮のためには、加熱動作同士の時間間隔を短くする必要がある。しかし、例えば複数箇所の２回目の加熱領域のいずれかが複数箇所の１回目の加熱領域のいずれかと隣接する領域になる場合は、その２回目の加熱は、１回目の加熱部の温度が低下するまで待つ必要がある。その理由は、例えば２回目の加熱領域が、１回目の加熱領域と合わせて、前述した「ガラス基板Ｇの端面近傍部分を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って長くなる場合」に対応するからである。
【００５１】
上述のずらし照射を行う場合、基板の冷却を行うことで加熱動作同士の時間間隔を短くできる。冷却には、第１実施形態の図１に示すように、ガラス基板Ｇの表側または裏側から噴射エアで基板を冷却する基板冷却装置３５を用いる。この場合、１回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に２回目の加熱を行うことになる。これにより、例えば、２回目の加熱領域が１回目の加熱領域と隣接する領域になる場合でも、時間間隔を短くできる。
【００５２】
上記のように時間間隔を短くできる理由は、レーザ光が照射されて加熱された部分が冷却された後に次のレーザ光が照射されるので、先に加熱された部分の近傍に次のレーザ光を照射したとしても、高温になる領域が冷却によって端面に沿った方向に広がらないからである。つまり、この場合は、前述した「ガラス基板Ｇの端面近傍部を加熱する場合のうちの高温部が端面に沿って狭く抑えられる場合」に対応するからである。
冷却は常に行われていてもよいし、レーザ光照射の後に行われてもよい。
第１実施形態と同様に、冷却装置の構成、冷却手段、配置位置は特に限定されない。
【００５３】
（１）第１変形例
第２実施形態では光分岐素子を用いて多点同時加熱を行う方式を説明したが、遮蔽方式で多点同時加熱を行ってもよい。図２１〜図２５を用いて、遮蔽方式で多点同時加熱を行う方法を第１変形例として説明する。図２１は、シリンドリカルレンズによるビーム形成を示す模式図である。図２２は、ガルバノスキャナによるビーム形成を示す模式図である。図２３は、ポリゴンミラーによるビーム形成を示す模式図である。図２４は、遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的平面図である。図２５は、遮蔽板とガラス基板の位置関係を示す模式的正面図である。
シリンドリカルレンズ４１（図２１）やガルバノスキャナ４３（図２２）やポリゴンミラー４５（図２３）などで端面２０に沿った細長い形状のビームを形成する。
【００５４】
そして、図２４及び図２５に示すように、遮蔽板４７を用いて、レーザビームＢを部分的に遮蔽することで、複数のレーザスポットＳを形成する。遮蔽板４７は、端面方向に隙間を空けて配置された複数の遮蔽部４７ａを有している。
遮蔽板４７は、レーザ光を反射又は吸収することが必要である。吸収する場合は、耐熱性を有することが必要である。レーザ光を吸収するが十分な耐熱性がない場合は、遮蔽板の強制冷却機構を備える必要がある。
なお、遮蔽板４７をガラス基板Ｇの端面近傍部分２１に沿って移動させる機構（図示せず）が設けられていてもよい。この場合は、複数のレーザスポットＳの位置を変更でき、それを繰り返すことで端面近傍部分２１全体にレーザスポットＳを照射できる。
第２実施形態の第１変形例においても、１回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に２回目の加熱を行うことにより、加熱動作同士の時間間隔を短くでき、残留応力低減処理のタクトタイムを短縮できる。
【００５５】
（２）第２変形例
第２実施形態では光分岐素子を用いて多点同時加熱を行う方式を説明したが、レーザ光を１パルスずつスキャンする方式で多点同時加熱を行ってもよい。図２６〜図２９を用いて、レーザ光を１パルスずつスキャンする方式で多点同時加熱を行う方法を第２変形例として説明する。図２６は、第２実施形態の第２変形例のレーザ照射装置の模式的平面図である。図２７は、レーザ照射装置の模式的正面図である。図２８は、ガルバノスキャナ４３を用いた、３点のレーザスポットの形成を示す模式図である。図２９は、時間に対するレーザパルスと光線角度の変化を示すグラフである。
図２６及び図２７に示すように、レーザ照射装置１Ａは、レーザ発振器１５、ビームエキスパンダ４９、集光レンズ１９、ガルバノスキャナ４３を有している。そして、レーザ照射装置１Ａは、ガルバノスキャナ４３を用いて、レーザ光の１パルスずつ照射位置を制御し、レーザ光を複数箇所に疑似的に同時に照射し、多点が同時に加熱される状態を作る。
【００５６】
図２８の例では、ガルバノスキャナによってレーザビームの光線角度を１°変えることで、試料面においてレーザスポットの位置が１０ｍｍ移動する。図２９のように５００Ｈｚで発振するレーザパルスに同期させて光線角度を変えた場合、レーザ光は周期１２ミリ秒で２０ｍｍの領域を１往復し、３点のレーザスポットのそれぞれは、１周期（１２ミリ秒）のうちの２ミリ秒間だけレーザ光が照射される。また、３点のレーザスポット同士の間の領域には、レーザ光が照射されない。この場合、レーザ光がスキャンされる周期が十分に早いため、この動作を所定の時間（例えば１秒間）繰り返して続ければ、３点が所定時間だけ同時に加熱されたことになる。
第２実施形態の第２変形例においても、１回目の加熱領域を空冷などで冷やした後に２回目の加熱を行うことにより、加熱動作同士の時間間隔を短くでき、残留応力低減処理のタクトタイムを短縮できる。
【００５７】
３．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
本発明は溶融面取りが行われない場合も適用される。
本発明は、残留応力発生領域がガラス基板Ｇの端面近傍部分でない場合、例えば中央部分の場合にも適用される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ガラス基板の残留応力低減方法及びガラス基板の残留応力低減装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１      ：レーザ照射装置
３      ：レーザ装置
５      ：伝送光学系
７      ：加工テーブル
９      ：制御部
１１    ：駆動機構
１３    ：テーブル駆動部
１５    ：レーザ発振器
１７    ：レーザ制御部
１９    ：集光レンズ
２０    ：端面
２１    ：端面近傍部分
３５    ：基板冷却装置
４１    ：シリンドリカルレンズ
４３    ：ガルバノスキャナ
４５    ：ポリゴンミラー
４７    ：遮蔽板
Ｇ      ：ガラス基板
Ｓ      ：レーザスポット
Ｚ      ：残留応力発生領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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