(57)【要約】【課題】分断用の亀裂を精度よく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。【解決手段】吸着テーブル１上のガラス基板Ｍの表面を、ガラス加熱用レーザＢ１により加熱するとともに該加熱領域を冷媒で急冷して、ガラス基板Ｍ内に生じる熱応力でスクライブ予定ラインの先頭部に形成したトリガを進展させて、ガラス基板Ｍの表面にスクライブ予定ラインに沿った分断用の亀裂Ｓを生じさせるスクライブ方法及び装置であって、ガラス基板Ｍを樹脂シート２０上に貼り付け、ガラス基板Ｍを吸着テーブル１に吸着させた状態で表面にガラス加熱用レーザＢ１を照射し、同時に、ガラス基板Ｍを透過して樹脂シート２０に吸収される波長のシート加熱用光線Ｂ２をガラス加熱用レーザＢ１の照射ポイントにガラス加熱用レーザＢ１とともに照射することにより、ガラス基板Ｍに分断用の亀裂Ｓを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着テーブルに吸着させたガラス基板の表面を、ガラス加熱用レーザを用いてスクライブ予定ラインに沿って加熱するとともに、その加熱領域を冷媒で急冷することにより、前記ガラス基板内に生じる熱応力で前記スクライブ予定ラインの先頭部に形成したトリガを進展させて、前記ガラス基板の表面に前記スクライブ予定ラインに沿った分断用の亀裂を生じさせるスクライブ方法であって、
前記ガラス基板を樹脂シート上に貼り付け、前記ガラス基板を上向きにして前記吸着テーブルに吸着保持させた状態で前記ガラス基板の表面を前記ガラス加熱用レーザで照射し、同時に、前記ガラス基板を透過して前記樹脂シートに吸収される波長を有するシート加熱用光線を、前記ガラス加熱用レーザの照射ポイントに向かって当該ガラス加熱用レーザとともに照射することにより、前記スクライブ予定ラインに沿って前記ガラス基板に亀裂を形成することを特徴とするスクライブ方法。
【請求項２】
前記シート加熱用光線は、ガラス基板を透過し、樹脂シートに吸収される、波長が０．３〜２．０μｍである請求項１に記載のスクライブ方法。
【請求項３】
前記樹脂シートは、厚みが５０〜２００μｍ、膨張係数が５０×１０−６〜４００×１０−６である請求項１又は請求項２に記載のスクライブ方法。
【請求項４】
前記樹脂シートの材料が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、シリコンゴム、ポリウレタン樹脂から選択される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスクライブ方法。
【請求項５】
前記樹脂シートは、熱吸収されやすい色に着色されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスクライブ方法。
【請求項６】
前記ガラス基板の厚みが０．０３〜０．２ｍｍである請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスクライブ方法。
【請求項７】
吸着テーブルに吸着させたガラス基板の表面を、ガラス加熱用レーザを用いてスクライブ予定ラインに沿って加熱するとともに、その加熱領域を冷媒で急冷することにより、前記ガラス基板内に生じる熱応力で前記スクライブ予定ラインの先頭部に形成したトリガを進展させて、前記ガラス基板の表面に前記スクライブ予定ラインに沿った分断用の亀裂を生じさせるスクライブ装置であって、
前記ガラス基板が、その下面に樹脂シートが貼り付けられた積層構造を有し、かつ、前記ガラス基板を上向きにした状態で前記吸着テーブルに吸着保持されるように構成され、
前記ガラス加熱用レーザとは別に、前記ガラス基板を透過して前記樹脂シートに吸収される波長を有するシート加熱用光線を照射する光源が設けられ、
前記シート加熱用光線は、前記ガラス加熱用レーザの照射と同時に、かつ、同じ照射ポイントに向かって当該ガラス加熱用レーザとともに照射することにより、前記スクライブ予定ラインに沿って前記ガラス基板に亀裂を形成することを特徴とするスクライブ装置。
【請求項８】
前記ガラス基板が、二枚のガラス基板の間に樹脂シートを介在させた三層構造で形成されている請求項７に記載のスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無アルカリガラス等からなる薄板のガラス基板に分断用の亀裂（クラック）を加工するスクライブ方法並びにスクライブ装置に関する。特に本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に使用される薄板のガラス基板をスクライブするスクライブ方法並びにスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザビームを照射しながら走査し、基板に熱応力分布を発生させてスクライブを行うレーザスクライブ方法を用いて、例えば特許文献１のように分断用の亀裂（クラック）を形成したり、あるいは特許文献２のように完全分断（フルカット加工）したりする技術が知られている。
【０００３】
これまでのレーザスクライブ方法では、図６（ａ）に示すように、多数のエア吸引孔を有する吸着テーブル２１上にガラス基板Ｍを載せて定着させ、ＣＯ２レーザ等のレーザ光２２を用いてガラス基板Ｍの表面近傍をスクライブ予定ラインＬに沿って走査加熱するとともに、これに追従して冷却機構のノズルから加熱領域に冷媒２３を噴射している。なお、符号Ｅ１はレーザ光２２による加熱領域を示し、符号Ｅ２は冷媒２３による急冷領域を示す。これによって、図６（ｂ）のように先行の加熱によって生じる圧縮応力Ｐ１と、次の急冷によって生じる引張応力Ｐ２とによる熱応力分布により、トリガ（初期亀裂）Ｔを進展させてガラス基板Ｍの表面に分断用の亀裂Ｓを生じさせたり、厚み全部に亀裂Ｓを浸透させてフルカット加工したりしている。
【０００４】
スクライブ時にガラス基板を吸着保持する吸着テーブルは、金属板に機械加工で作られた多数の吸引孔を有する金属プレートで形成されたものと、多数の気孔を有するセラミック等の多孔質プレートを用いて形成されたものがあり、レーザスクライブ時にエアで吸引してガラス基板を保持するようにしている。しかし、近年では、スマートフォン等の映像表示装置の軽量化や薄型化によってガラス基板の薄肉化が進んでいることから、例えば０．２ｍｍ以下の薄いフィルム状のガラス基板が要求されるようになっており、このような薄肉のガラス基板を吸着テーブルで吸着すると、以下のような問題が生じてレーザスクライブが困難となる。
【０００５】
一般に、金属テーブルに設けられる吸引孔の孔径は約１〜２ｍｍであり、多孔質プレート製テーブルの気孔の孔径はそれよりも小さく約５０〜６０μｍで形成されている。この吸引孔や気孔の開口部にガラス基板を直接吸着させてレーザスクライブすると、開口部付近と開口部のない平坦部との間で、吸着テーブルへの接触の有無に起因する熱放散の変化によりガラス基板内の熱応力に差が生じることになる。この熱応力の差は、０．２ｍｍ以下の薄いガラス基板ではさらに顕著となり、スクライブ予定ラインの全長にわたって均等に熱応力を生じさせることができなくなり、亀裂が不完全であったり、ムラが生じたりして精度よくレーザスクライブすることができない。また、薄いガラス基板の場合には、テーブル面に直接接触することにより熱が奪われて、基板内で熱応力を十分に発揮できず、亀裂が不十分になるといった問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００３／００８３５２号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本出願人は、図７に示すように、ガラス基板Ｍに樹脂シート２０’を貼り付け、樹脂シート２０’を下面にした状態で多孔質プレート製の吸着テーブル１上に載置してレーザスクライブする方法を先に出願した。
【０００８】
この方法によれば、上記した吸引孔に起因する熱応力のムラが解決できるとともに、吸着テーブル１とガラス基板Ｍとの間に樹脂シート２０’を介在させることによって、亀裂Ｓの形成を助長する。
【０００９】
しかし、ガラス基板内に熱応力を生じさせるために使用されるレーザは、一般的に熱エネルギーがガラスに吸収されやすいＣＯ２レーザ等が用いられるため、熱応力を生じさせるのに適正な出力でレーザを照射した場合に、ガラス基板から下部の樹脂シートに伝わる熱量は僅かである。したがって、樹脂シートの熱膨張による盛り上がりが小さくなることから、亀裂助長効果はあまり期待できず、亀裂形成精度に不安定さが残るとともに、レーザの走査速度を早くした場合には樹脂シートが十分に温められず、樹脂シートの熱膨張が得られない。また、レーザ出力による熱応力を生じさせるための適正レンジは限られているので、ガラス基板をから伝わる熱量を多くするためにレーザ出力を必要以上に高めることはできない。
【００１０】
そこで本発明は、レーザスクライブによる分断用の深い亀裂を確実かつ精度よく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】
【００１１】
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、本発明は、吸着テーブルに吸着させたガラス基板の表面を、ガラス加熱用レーザを用いてスクライブ予定ラインに沿って加熱するとともに、その加熱領域を冷媒で急冷することにより、前記ガラス基板内に生じる熱応力で前記スクライブ予定ラインの先頭部に形成したトリガを進展させて、前記ガラス基板の表面に前記スクライブ予定ラインに沿った分断用の亀裂を生じさせるスクライブ方法であって、前記ガラス基板を樹脂シート上に貼り付け、前記ガラス基板を上向きにして前記吸着テーブルに吸着保持させた状態で前記ガラス基板の表面を前記ガラス加熱用レーザで照射し、同時に、前記ガラス基板を透過して前記樹脂シートに吸収される波長を有するシート加熱用光線を、前記ガラス加熱用レーザの照射ポイントに向かって当該ガラス加熱用レーザとともに照射することにより、前記スクライブ予定ラインに沿って前記ガラス基板に亀裂を形成することを特徴とする。
【００１２】
前記シート加熱用光線は、ガラス基板を透過し、樹脂シートに吸収される、波長が０．３〜２．０μｍである光線、例えば、緑色光とするのがよい。
また、前記樹脂シートは、厚みが５０〜２００μｍ、膨張係数が５０×１０−６〜４００×１０−６である樹脂材、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、シリコンゴム、ポリウレタン樹脂等から選択することができる。
【００１３】
また本発明は、吸着テーブルに吸着させたガラス基板の表面を、ガラス加熱用レーザを用いてスクライブ予定ラインに沿って加熱するとともに、その加熱領域を冷媒で急冷することにより、前記ガラス基板内に生じる熱応力で前記スクライブ予定ラインの先頭部に形成したトリガを進展させて、前記ガラス基板の表面に前記スクライブ予定ラインに沿った分断用の亀裂を生じさせるスクライブ装置であって、前記ガラス基板が、その下面に樹脂シートが貼り付けられた積層構造を有し、かつ、前記ガラス基板を上向きにした状態で前記吸着テーブルに吸着保持されるように構成され、前記ガラス加熱用レーザとは別に、前記ガラス基板を透過して前記樹脂シートに吸収される波長を有するシート加熱用光線を照射する光源が設けられ、前記シート加熱用光線は、前記ガラス加熱用レーザの照射と同時に、かつ、同じ照射ポイントに向かって当該ガラス加熱用レーザとともに照射することにより、前記スクライブ予定ラインに沿って前記ガラス基板に亀裂を形成するスクライブ装置もその特徴とする。
【００１４】
前記ガラス基板は、二枚のガラス基板の間に樹脂シートを介在させた三層構造の基板とすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガラス基板に熱応力を生じさせるためのガラス加熱用レーザとは別に、ガラス基板を透過して樹脂シートに吸収される波長を有するシート加熱用光線によって、樹脂シートを加熱して熱膨張させるようにしたので、樹脂シートの熱膨張により上側のガラス基板が凸状に盛り上がり、これによりレーザによる熱応力で発生するガラス基板表面側での引張応力が増大し、深い亀裂を確実かつ精度よく加工することができるといった効果がある。
【００１６】
さらに加えて本発明では、ガラス加熱用レーザによるスクライブの際に、ガラス基板と吸着テーブルとの間に樹脂シートを介在させるようにしたので、吸着テーブルの吸引用開口部付近と当該開口部のない箇所とでの下方への熱放散の差がなくなり、ガラス基板内部での熱応力発生のムラをなくすことができる。また、これによりスクライブ予定ラインの全長にわたって均等に熱応力を生じさせることができ、安定的に亀裂を形成することができるといった効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るスクライブ装置の一実施態様を示す概略的正面図。
【図２】本発明における吸着テーブルを示す断面図。
【図３】本発明のスクライブ方法を示す説明図。
【図４】本発明により形成される亀裂部分を拡大して示す説明図。
【図５】本発明の別の実施例を示す説明図。
【図６】従来のレーザスクライブ方法を示す説明図。
【図７】レーザスクライブ時に基板下面に樹脂シートを貼り付けた場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の詳細を図に示した実施形態に基づき説明する。本実施例では、加工対象となるガラス基板として、厚みが０．０３〜０．２ｍｍのフィルム状の無アルカリガラス板が用いられる。
【００１９】
図１は本発明方法に用いられるスクライブ装置Ａを示すものであって、ガラス基板Ｍを載置して吸着保持する吸着テーブル１を備えている。
吸着テーブル１の吸着面は、図２に示すように、多数の気孔を有するセラミックやカーボンなどの多孔質プレート３で形成されている。多孔質プレート３は枠材４で保持され、下方に形成されたチャンバ５を吸引ポンプＰで吸引することにより、吸引用開口部となる気孔に吸引力を発生させてガラス基板Ｍを吸着保持するように形成されている。
多孔質プレート３の気孔径は１〜１０μｍ、気孔率は１０〜４０％で形成するのが好ましく、本実施例では気孔径が５μｍ、気孔率が３５％で形成されている。
また、吸着テーブル１は、水平なレール６に沿ってＹ方向（図１の前後方向）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７により駆動される。さらに吸着テーブル１は、モータを内蔵する回転駆動部８により水平面内で回動できるようになっている。
【００２０】
吸着テーブル１を挟んで設けてある両側の支持柱９、９と、Ｘ方向に水平に延びるビーム（横桟）１０とを備えたブリッジ１１が、吸着テーブル１上を跨ぐようにして設けられている。ビーム１０には、Ｘ方向に水平に延びるガイド１２が設けられている。このガイド１２に、ガラス加熱用レーザＢ１を照射するレーザ照射部１３と、レーザ照射直後の加熱部分を急冷する冷媒噴射ノズル１４と、シート加熱用光線Ｂ２を照射する光源１５とを備えたスクライブヘッド１６が取り付けられている。さらに、ガイド１２には、ガラス基板Ｍのスクライブ予定ラインの先頭部分にトリガ（初期亀裂）を加工するためのカッターホイール１７を保持するスクライブヘッド１８が設けられている。スクライブヘッド１６、１８は、モータ１９を駆動源とする移動機構（図示外）によってガイド１２に沿ってＸ方向に移動できるようになっている。
【００２１】
次に、上記の装置を用いた本発明のスクライブ方法について、図３、図４を用いて説明する。
レーザ照射部１３から照射されるガラス加熱用レーザＢ１は、ＣＯ２レーザ等のガラスに吸収されやすいレーザ光が用いられる。
また、光源１５から照射されるシート加熱用光線Ｂ２は、ガラス基板Ｍを透過して樹脂シート２０に吸収される波長をもち、ガラス基板Ｍの下面に貼り合わされる樹脂シート２０を熱膨張させることが可能な熱エネルギーを有する光線が用いられる。この光線として、例えば波長が０．３〜２．０μｍの光線や、緑色光を用いることができる。また、光源としては、半導体レーザや、近赤外線の光源が利用できる。
【００２２】
まず始めに、ガラス基板Ｍを樹脂シート２０上に貼り付けて、当該樹脂シート２０を下側にした状態で吸着テーブル１上に載置し、吸着保持させる。
樹脂シート２０は、厚みが５０〜２００μｍであって、線膨張係数並びに耐熱温度が高く、温度が上昇しやすい（熱伝導率が低く、比熱が小さい）材料、すなわち、膨張係数が５０×１０−６〜４００×１０−６である樹脂材料が用いられる。この樹脂材料として、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、シリコンゴム、ポリウレタン等を用いることができる。
なお、樹脂シート２０は、シート加熱用光線Ｂ２の光が吸収されやすい色、例えば黒色に着色しておくのが好ましい。
【００２３】
レーザスクライブに先立って、ガラス基板Ｍの表面でスクライブ予定ラインの先端となる部分にカッターホイール１７でトリガを加工する。このトリガの加工は、ガラス基板Ｍの端縁から少し内側に入った位置で、カッターホイール１７をガラス基板Ｍの表面に向かって降下させることにより形成する。トリガを加工するためのカッターホイール１７としては、例えば、円周稜線に沿って溝（切欠き）と刃先とが交互に形成された溝付きカッターホイールを用いるのがよい。
【００２４】
次いで、上記トリガを起点として、スクライブ予定ラインに沿ってレーザ照射部１３からガラス加熱用レーザＢ１を走査して加熱するとともに、これに追従して冷媒噴射ノズル１４から加熱領域に冷媒を噴射する。これによって、先行の加熱によって生じる圧縮応力Ｐ１と、次の急冷によって生じる引張応力Ｐ２とによる熱応力分布により、トリガを起点とする分断用の亀裂Ｓをスクライブ予定ラインに沿って形成する。
さらに、このレーザスクライブと同時に、ガラス加熱用レーザＢ１の照射ポイントに向けてシート加熱用光線Ｂ２を照射し、ガラス加熱用レーザＢ１とともにスクライブ予定ラインに沿ってスクライブする。これにより、樹脂シート２０の温められた部分が熱膨張して上方へ盛り上がるのに伴って、ガラス基板Ｍの熱応力が生じる部分も上方へ凸状に盛り上がる。このガラス基板Ｍの凸状の盛り上がりによってガラス基板Ｍの表面側に発生する素材自体の引張応力が熱応力の引張応力Ｐ２を助長し、深い亀裂Ｓを確実に精度よく加工することができる。
【００２５】
また、本発明ではレーザスクライブの際にガラス基板Ｍと吸着テーブル１との間に樹脂シート２０を介在させているので、吸着テーブル１の吸引用開口部付近と当該開口部のない箇所とでの下方への熱放散の差がなくなることから、ガラス基板Ｍ内部での熱応力発生にムラがなくなる。これにより、スクライブ予定ラインの全長にわたって均等に熱応力を生じさせることができ、ムラなくきれいに亀裂Ｓを形成することができる。
【００２６】
なお、上記実施例では、ガラス基板Ｍに樹脂シート２０を貼り付けた二層構造の基板のレーザスクライブについて説明したが、図６に示すように、上下のガラス基板Ｍ、Ｍの間に樹脂シート２０を介在させた三層構造の基板についても、上記実施例と同様な手段でレーザスクライブして分断用の亀裂Ｓを形成することができる。
すなわち、先の実施例と同じように、吸着テーブル１上に載置した三層構造の基板表面に対し、スクライブ予定ラインに沿ってレーザ照射部からガラス加熱用レーザＢ１を照射して加熱するとともに、この加熱領域を冷媒で急冷する。そして先の実施例と同様に、ガラス加熱用レーザＢ１と同時に、シート加熱用光線Ｂ２を照射してスクライブ予定ラインに沿ってスクライブする。
この場合も、シート加熱用光線Ｂ２によって、中間の樹脂シート２０の温められた部分が熱膨張して上側のガラス基板Ｍが上方に盛り上がることによって引張応力Ｐ２が増加し、亀裂Ｓを確実に形成することができる。
【００２７】
なお、本実施例では、レーザスクライブによって形成される亀裂Ｓは、完全分断ではなくガラス基板Ｍの厚み全体の７０〜９０％の深さを目標値としたが、亀裂Ｓを厚み全体に浸透させて完全分断することももちろん可能である。
【００２８】
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、その目的を達成し、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】
【００２９】
本発明は、主として厚みが０．０３〜０．２ｍｍの薄いガラス基板に分断用の亀裂を形成するレーザスクライブに利用される。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ  スクライブ装置
Ｂ１  ガラス加熱用レーザ
Ｂ２  シート加熱用光線
Ｍ  ガラス基板
Ｐ１  圧縮応力
Ｐ２  引張応力
Ｓ  亀裂
１  吸着テーブル
１３  レーザ照射部
１４  冷媒噴射ノズル
１５  光源
２０  樹脂シート
【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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