KR20150035577A - 유리 기판의 절단 방법 및 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 광을 조사해서 유리 기판을 절단하는 유리 기판의 절단 방법이며, 상기 유리 기판의 한쪽 표면에 상기 레이저 광을 조사한 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 상기 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부가 기화하는 온도 이상으로 가열하고, 상기 레이저 광의 조사 영역을 상기 유리 기판의 절단 예정선을 따라, 상기 유리 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 절단 방법 및 유리 기판의 제조 방법을 제공한다.

Description

유리 기판의 절단 방법 및 유리 기판의 제조 방법{GLASS-SUBSTRATE-CUTTING METHOD AND GLASS-SUBSTRATE PRODUCTION METHOD}

본 발명은 유리 기판의 절단 방법 및 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

유리 기판의 절단 방법으로서 레이저 광을 사용한 절단 방법이 검토되어 왔다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 레이저 광을 조사함으로써 소정 깊이의 절결 오목부를 형성한 직후에, 압축 가스 등에 의해 강제 냉각하는 유리 기판의 절단 방법이 제안되고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 유리 기판에 레이저 광을 주사하면서 조사하고, 레이저 광의 조사 부분에 대해서 유리를 용융시키고, 용융한 유리를 어시스트 가스에 의해 날려 보내는 유리 기판의 절단 방법이 제안되고 있다.

그러나, 특허문헌 1에서 제안된 유리 기판의 절단 방법에 의하면, 그 절단면에는 레이저 광을 조사함으로써 형성한 절결 오목부에 대응하는 부분과, 그 후 강제 냉각을 행했을 때 절결 오목부의 하부에 형성된 부분이 포함되며, 양자의 표면 특성은 상이하다.

이와 같이 절단면 중에 절단 방법에 기인하는 표면 특성이 상이한 부분이 있는 경우, 제품으로 하기 위해서는 절단면을 연마하여, 표면 특성이 균일한 절단면으로 할 필요가 있었다. 이로 인해, 절단면에 대한 연마 공정에 시간을 필요로 하였다.

또한, 레이저 광을 조사한 직후에 유리 기판에 대하여 압축 가스(어시스트 가스)를 분사할 필요가 있기 때문에, 유리 기판의 위치가 변위하기 쉬워 절단 정밀도가 저하되는 경우가 있었다.

특허문헌 2에서 제안된 유리 기판의 절단 방법에 의하면, 어시스트 가스의 압력에 의해 유리 기판의 위치가 변위하고, 절단할 때의 정밀도가 낮아지는 경우가 있다는 문제가 있었다. 또한, 레이저 광의 에너지 밀도에 따라서는, 국소적인 유리의 열 변형량이 커져서 유리 기판에 균열을 발생시키는 경우가 있었다. 또한, 어시스트 가스에 의해 제거된 용융 유리가, 절단면이나 그의 주변에 부착, 응고하기 때문에, 이것을 제거하기 위해서 연마 공정에 시간을 필요로 하였다.

일본 특허 공개 제2004-059328호 공보 일본 특허 공개 소60-251138호 공보

본 발명은 상기 종래 기술의 과제를 감안하여, 상기 유리 기판에 어시스트 가스를 분사하는 종래의 유리 기판의 절단 방법과 비교해서 유리 기판을 고정밀도로 절단 가공할 수 있는 유리 기판의 절단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 레이저 광을 조사해서 유리 기판을 절단하는 유리 기판의 절단 방법이며, 상기 유리 기판의 한쪽 표면에 상기 레이저 광을 조사한 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 상기 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부가 기화하는 온도 이상으로 가열하고, 상기 레이저 광의 조사 영역을 상기 유리 기판의 절단 예정선을 따라, 상기 유리 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 절단 방법을 제공한다.

본 발명의 유리 기판의 절단 방법에 의하면, 종래의 어시스트 가스를 사용한 유리 기판의 절단 방법과 비교해서 유리 기판을 고정밀도로 절단 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 유리 기판의 절단 방법의 설명도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 유리 기판의 절단 방법에 있어서의 가열 공정의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 유리 기판의 절단 방법에 있어서의 냉각 공정의 설명도.
도 4는 본 발명의 실험예 1의 유리 기판의 반송 속도 및 레이저 광의 에너지 밀도와, 절단면의 평가의 관계의 설명도.
도 5는 본 발명의 실험예 2의 유리 기판의 반송 속도 및 레이저 광의 에너지 밀도와, 절단면의 평가의 관계의 설명도.
도 6은 본 발명의 실험예 3의 유리 기판의 반송 속도 및 레이저 광의 에너지 밀도와, 절단면의 평가의 관계의 설명도.
도 7은 본 발명의 실험예 4의 유리 기판의 반송 속도 및 레이저 광의 에너지 밀도와, 절단면의 평가의 관계의 설명도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 다음 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 다음 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 본 발명의 유리 기판의 절단 방법에 대해서 설명을 행한다.

본 발명의 유리 기판의 절단 방법은, 레이저 광을 조사해서 유리 기판을 절단하는 유리 기판의 절단 방법이며, 이하의 구성을 갖고 있다.

유리 기판의 한쪽 표면에 레이저 광을 조사한 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 상기 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부가 기화하는 온도 이상으로 가열한다.

그리고, 상기 레이저 광의 조사 영역을 상기 유리 기판의 절단 예정선을 따라, 상기 유리 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 절단 방법이다.

도 1 내지 도 3을 사용해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 유리 기판의 절단 방법에 의해 유리 기판을 절단하고 있는 것을, 레이저 광을 조사하는 측(한쪽 표면측)의 유리 기판 상면에서 본 구성을 모식적으로 도시하고 있다.

유리 기판(11)은 도 1 중 화살표 A로 나타내는 방향으로 반송되고 있고, 도시하지 않은 레이저 발진 장치로부터 발진된 레이저 광(12)이 조사되고 있는 부분(레이저 광의 조사 영역)이 유리 기판 상의 절단 예정선(13)을 따라 이동할 수 있도록 되어 있다.

도 1 중, 레이저 광(12)이 조사되고 있는 부분(레이저 광의 조사 영역)에서는 유리 기판이 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부가 가열되고 있다(가열 공정). 그리고, 레이저 광이 이미 조사된 영역(14)은 유리 기판(11)이 반송됨으로써, 레이저 광의 조사 영역으로부터 이격되고, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부(레이저 광이 조사되어 유리가 기화한 부분)(15)의 주변부가 냉각되게 된다(냉각 공정).

또한, 도 1에서는 유리 기판(11)을 반송함으로써, 유리 기판(11) 상의 레이저 광(12)이 조사되고 있는 부분(레이저 광의 조사 영역)을 변위시키는 구성으로 하고 있지만, 레이저 광(12)을 절단 예정선을 따라 조사할 수 있으면 되며, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유리 기판(11)을 고정하여, 레이저 발진 장치와 유리 기판 사이의 레이저 광의 광로 상의 광학계를 조정, 조작함으로써, 레이저 광(12)이 조사되고 있는 부분(레이저 광의 조사 영역)의 위치를 변위할 수도 있다. 유리 기판(11)을 반송하고 또한 레이저 광(12)이 조사되고 있는 부분의 위치도 변위하도록 구성할 수도 있다.

또한, 설명의 편의 상, 유리 기판의 절단 예정선(13)을 도면 중에 나타내고 있지만, 유리 기판 상에 관한 선이 설치되어 있는 것은 아니다. 또한, 절단 예정선은 직선에 한정되는 것은 아니고, 요구되는 절단 후의 유리 기판의 형상에 따라서 곡선 등의 임의의 선으로 할 수 있다.

본 발명의 유리 기판의 절단 방법을 적용할 수 있는 유리 기판의 조성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 각종 유리 기판에 적용할 수 있다. 예를 들어, 무알칼리붕규산 유리, 붕규산 유리, 소다석회 유리, 고실리카 유리, 그 밖의 산화규소를 주된 성분으로 하는 산화물계 유리 등을 들 수 있다.

또한, 유리 기판의 두께에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니다.

단, 상기한 유리 기판에 레이저 광을 조사하여 가열할 때, 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 유리 기판의 한쪽 표면측으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부에 대해서, 즉 그 판 두께 방향 전체에 걸쳐서, 유리가 기화하는 온도 이상으로 가열하게 된다. 이로 인해, 레이저 발진 장치의 출력 등에 따라서 유리 기판의 판 두께를 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유리 기판의 판 두께는 3.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1.0㎜ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.2㎜ 이하인 것 특히 바람직하다. 유리 기판의 하한값에 대해서는, 제로(0)보다 큰 값이면 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 1에 도시한 유리 기판의 형상은 직사각형이지만, 유리 기판의 형상도 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플로트법이나 다운드로법 등의 유리 기판 성형 장치에 의해 성형된 띠 형상의 유리 기판이어도 된다.

이어서, 레이저 광의 조사 영역(유리 기판에 레이저 광이 조사되고 있는 부분)에서 행해지는 가열 공정에 대해서 설명한다. 도 2는 도 1에 있어서의 레이저 광의 조사 영역을 포함하는 B-B'선에서의 단면도를 모식적으로 도시한 것이다.

본 발명의 유리 기판의 절단 방법에 있어서는, 상기한 바와 같이 레이저 광(12)을 유리 기판에 조사함으로써, 레이저 광의 조사 영역에서 가열 공정이 행해진다.

유리 기판의 레이저 광의 조사 영역에 대해서, 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 유리 기판의 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부(21)가 유리가 기화하는 온도 이상으로 가열된다. 여기서, 유리 기판의 한쪽 표면이란 레이저 광이 입사하는 측의 면, 다른 쪽 표면이란 그의 대향면을 의미하고 있다. 이로 인해, 레이저 광 조사부(21)에 대해서는, 유리가 기화되어 단시간에 레이저 광의 조사 방향(유리 기판의 두께 방향)을 따라 관통 구멍이 형성된다.

그리고, 레이저 광 조사부(21)의 주변부(22)에 대해서도 레이저 광 조사부로부터의 전열에 의해 가열되는 것으로 된다.

이와 같이, 가열 공정이나 그 직후에 있어서, 즉 레이저 광 조사 시(유리 기화 시)나, 레이저 광 조사 직후에 있어서, 상기 레이저 광 조사부에 어시스트 가스를 분사하지 않고(어시스트 가스를 사용하지 않고), 단시간에 레이저 광 조사부에 대해서 유리를 기화할 수 있다. 이로 인해, 유리 기판의 위치 어긋남 등을 발생시키는 일이 없어 고정밀도로 가공할 수 있고, 유리 기판에의 균열의 발생을 억제할 수 있다.

가열 공정에서의 레이저 광의 조사 조건으로서는 한정되는 것은 아니고, 유리 기판의 레이저 광 조사 영역에 있어서, 유리 기판의 한쪽 표면(레이저 광이 입사하는 측의 면)측으로부터 다른 쪽 표면측까지의 레이저 광 조사부가 유리의 기화 온도 이상으로 가열할 수 있도록 선택하면 된다.

구체적으로는, 예를 들어 피절단물인 유리 기판의 두께, 유리 조성, 유리 기판의 반송 속도(레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도) 등으로부터, 레이저 광 조사부에 대해서 상기와 같이 가열할 수 있도록 레이저 광의 에너지 밀도 등을 선택하면 된다. 예를 들어 미리 예비 시험을 행함으로써 산출할 수 있다.

특히, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 v(m/시간), 상기 레이저 광의 에너지 밀도를 E(W/㎟), 유리 기판의 판 두께를 t(㎜)로 한 경우에,

의 관계를 만족하도록 조사하는 레이저 광의 에너지 밀도를 조정하는 것이 바람직하다.

이러한 규정을 충족한 상태에서 가열 공정을 포함하는 유리 기판의 절단을 행함으로써, 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 유리 기판의 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부를 유리가 기화하는 온도 이상으로 확실하게 가열할 수 있다.

유리 기판에 조사하는 레이저 광의 스폿 직경(유리 기판의 한쪽 표면에 있어서의 레이저 광의 빔 직경)에 대해서도 한정되는 것은 아니고, 요구되는 가공 정밀도 등에 의해 선택할 수 있다.

또한, 사용하는 레이저의 종류에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 유리 기판에 발진한 레이저 광을 조사함으로써, 그 조사한 부분에 대해서 유리 기판을 가열할 수 있는 것이면 된다. 구체적으로는 예를 들어 CO₂ 레이저, 엑시머 레이저, 구리 증착 레이저, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 등을 사용할 수 있다.

가열 공정에 있어서는, 상기와 같이 유리 기판에 레이저 광을 조사함으로써, 레이저 광 조사부에 대해서 유리를 기화시킨다. 이로 인해, 레이저 광 조사부 및 그의 주변에는 기화한 유리 성분(기체)이 발생하게 된다. 이러한 성분이, 레이저 광의 광로 상에 배치된 레이저 발진 장치의 렌즈나 미러 등의 광학계의 표면에 석출, 부착되면, 유리 기판에 대하여 충분한 에너지의 레이저 광을 조사할 수 없게 되는 경우나, 원하는 장소에 레이저 광을 조사할 수 없게 되는 경우 등이 있어, 유리 기판의 가공 정밀도 등에 영향을 끼칠 우려가 있다. 이로 인해, 유리 기판에 레이저 광을 조사함으로써, 기화한 유리 성분을 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 가열 공정에 있어서, 기화한 상기 레이저 광 조사부의 유리 성분을 제거하는 것이 바람직하다. 기화한 유리 성분을 제거하는 수단에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 기화한 유리 성분을 흡인하는 기구나, 가스에 의해 기화한 유리 성분을 날려 보내는 기구 등을 사용할 수 있다. 그 배치에 대해서도 사용하는 수단에 따라서 선택하면 되고, 가열 공정을 저해하지 않고, 기화한 유리 성분이 레이저 광의 광로 상에 배치된 렌즈, 미러 등에 부착되기 전에 제거할 수 있도록 배치하면 된다. 예를 들어, 도 2에 있어서, 참조 부호 23으로 나타낸 바와 같이, 레이저 광이 조사되고 있는 부분의 근방에 배치하는 것이 생각된다.

또한, 가스에 의해 기화한 유리 성분을 날려 보내는 기구를 사용하는 경우, 사용하는 가스의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유리 기판이 레이저 광에 의해 가열되고 있는 부분의 주변에서 사용하는 점에서, 불연성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 질소, 아르곤 등의 불활성 가스나, 공기 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 경우, 유리 기판의 위치의 변위를 방지하기 위해서, 유리 기판에 대하여 가스가 닿지 않도록 공급하는 것이 바람직하다.

이어서, 냉각 공정에 대해서 설명한다.

냉각 공정은, 레이저 광이 조사된 후, 유리 기판 및/또는 레이저 광의 조사 영역이 이동함으로써, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부(이미 레이저 광이 조사된 부분)가 레이저 광의 조사 영역으로부터 멀어져서, 레이저 광 조사부의 주변부가 냉각되는 것이다.

냉각 공정에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 레이저 광 조사부(가열 공정에서 레이저 광이 조사되어 기화한 부분(21))의 주변부(22)가 냉각된다. 냉각될 때, 상기 주변부(22) 중 적어도 일부가 도 3에 도시한 바와 같이, 대략 필라멘트의 석출물(31)로서 유리 기판 표면(유리 기판의 한쪽 표면 및/또는 다른 쪽 표면)에 석출하는 경우가 있다. 이것은, 유리는 열전도율이 낮기 때문에, 가열 공정 후, 냉각 공정에 있어서 해당 주변부(22) 내에 온도 구배가 발생하기 때문에, 그 주변부(22) 내에서 발생한 응력에 의해 유리 기판 상에 주변부(22) 중 적어도 일부가 배제되어 석출하는 것으로 추인된다. 또한, 도면 중에서는 석출물(31)이 유리 기판의 상면(한쪽 표면)에 석출되어 있지만, 하면(다른 쪽 표면)측에 석출되는 경우도 있다. 이와 같이, 레이저 광 조사부의 주변부(22) 중 적어도 일부가 레이저 광을 조사한 절단면으로부터 배제되기 때문에, 최종적으로 균일한 절단면을 얻는 것이 가능해진다.

냉각 공정에 있어서 상기 석출물을 발생시켜서, 균일한 절단면을 얻기 위해서는 레이저 광 조사부의 주변부가 적절한 냉각 속도로 냉각되는 것이 바람직하다. 상기 냉각 속도는 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도에 의해 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 예비 실험 등을 행하여 냉각 공정에 있어서 상기 석출물이 발생하도록, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 선택하는 것이 바람직하다.

냉각 공정에서 발생하는 석출물(31)은 냉각에 방해가 되는 경우도 있기 때문에, 레이저 광 조사부의 주변부에 발생한 석출물을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 석출물을 제거하는 수단으로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 가스에 의해 날려 보내는 것, 흡인 제거하는 것, 브러시나 방해판 등에 의해 제거하는 것 등의 방법에 의해 간단하게 제거할 수 있다.

또한, 가스로 석출물을 날려버리는 경우에는, 유리 기판에 진동 등을 주어서, 유리 기판의 절단 정밀도에 영향을 끼치지 않도록 저압의 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

냉각 공정은, 상기와 같이 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부(22)를 냉각하는 것이며, 그 냉각 온도에 대해서는 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 레이저 광 조사부의 주변부는, 레이저 광 조사부의 가열 후, 유리 전이 온도 이하로까지 냉각하는 것이 바람직하다.

이때, 가열 공정 후, 주변 분위기의 온도에 의해 냉각하는 경우에는, 주변 온도는 적어도 유리 전이 온도 이하인 것이 바람직하고, 100℃ 이하인 것이 바람직하고, 40℃ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 여기에서 주변 온도란 적어도 냉각 공정을 행하고 있는 부분의 주변의 온도를 말하며, 절단을 행하고 있는 유리 기판 전체를 포함하는 주변의 온도인 것이 바람직하다.

이상으로 본 발명의 유리 기판의 절단 방법에 대해서 설명해 왔지만, 이러한 유리 기판의 절단 방법에 있어서는, 어시스트 가스를 유리 기판에 분사하는 것이 아니기 때문에, 유리 기판의 위치의 변위를 억제하여, 유리 기판을 고정밀도로 절단 가공할 수 있다. 또한, 절단 시에 유리 기판에의 균열의 발생을 억제하여, 표면 특성이 균일한 절단면으로 할 수 있다.

여기까지 설명해 온 유리 기판의 절단 방법을 유리 기판의 제조 공정에 적용하고, 그 유리 기판의 절단 방법을 사용한 유리 기판의 제조 방법으로 할 수 있다.

이러한 유리 기판의 제조 방법에 있어서는, 유리 기판을 고정밀도로 절단 가공할 수 있고, 절단 시에 유리 기판에의 균열의 발생을 억제하여, 균일한 절단면으로 할 수 있기 때문에, 유리 기판의 제조 수율의 향상이나, 연마 공정에서의 절단면의 연마 시간의 단축 또는 연마 공정 생략의 효과를 얻을 수 있다.

실시예

이하에 구체적인 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실험예 1]

본 실험예에서는, 레이저 광의 에너지 밀도, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 변화시켜서 유리 기판을 절단하고, 절단 후의 유리 기판의 절단면에 대해서 평가를 행하였다.

유리 기판의 절단에 있어서는, 도 1에 도시한 구성에 의해, 세로 100㎜, 가로 100㎜, 판 두께 0.1㎜의 무알칼리붕규산 유리를 포함하는 유리 기판(아사히 가라스 가부시끼가이샤 제조 상품명: AN100)에 대해서, 소정의 반송 속도로 유리 기판을 반송하면서, 절단 예정선을 따라 CO₂ 레이저를 사용한 레이저 광을 스폿 직경이 약 0.3㎜이고, 소정의 에너지 밀도가 되도록 조사하여 행하였다. 절단을 행할 때 유리 기판의 주변 온도(환경 온도)는 실온(25℃)이었다.

절단을 행한 후의 유리 기판에 대해서, 절단을 할 수 없었던 것에 대해서는 C로, 절단은 할 수 있었지만, 레이저를 조사한 부분에 있어서 석출물이 관찰되지 않고, 절단면을 육안으로 확인한 바 균일하게 되어 있지 않거나 또는 유리 기판에 균열이 발생한 것에 대해서는 B로 평가하였다. 유리 기판을 절단할 수 있고, 육안으로 균일한 절단면이라고 확인할 수 있었던 것에 대해서는 A로 평가를 행하였다. 그 결과를 표 1 및 도 4에 나타낸다. 도 4는 표 1의 결과의 일부를 그래프화한 것이다.

도 4에 나타낸 그래프에 있어서, 직선 X는 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(여기서는 유리 기판의 반송 속도)를 v(m/시간), 상기 레이저 광의 에너지 밀도를 E(W/㎟), 유리 기판의 판 두께를 t(㎜)로 한 경우에, E=50×t×v로 되는 직선이다.

그리고, 직선 Y는 냉각 공정에 있어서 석출물을 발생시킨, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(여기서는 유리 기판의 반송 속도)의 최솟값을 나타내고 있고, 이 경우 144(m/시간)였다.

도 4에 의하면, 직선 X와 직선 Y로 둘러싸인 범위에 A 평가가 분포되어 있고, 직선 X보다도 에너지 밀도가 작은 경우에는 C 평가, 직선 Y보다도 반송 속도가 느린 경우에는 B 평가로 되어 있다.

이것은 먼저, 각 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)에 있어서, 직선 X 이상의 에너지 밀도의 레이저 광을 조사한 경우, 레이저 광의 조사 영역에서의, 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부에 대해서 유리가 기화하는 온도 이상으로 확실하게 가열할 수 있기 때문이라고 생각된다.

그리고 또한, 직선 Y 이상의 반송 속도로 함으로써, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부를 충분히 냉각하여, 석출물로서 절단면 부분부터 배제할 수 있기 때문에, 표면 특성이 균일한 절단면으로 할 수 있기 때문이라고 생각된다.

즉, C 평가로 된 유리 기판에서는, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)에 대하여 충분한 레이저 광의 에너지를 부여할 수 없어, 레이저 광의 조사 영역에 대해서, 유리 기판의 다른 쪽 표면까지 유리가 기화하는 온도 이상으로 가열할 수 없었다고(유리 기판의 판 두께 방향 모든 범위에 대해서 충분히 승온할 수 없었다고) 생각된다. 이로 인해, 유리 기판을 절단할 수 없었다고 추인된다.

또한, B 평가로 된 유리 기판은, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)에 대하여 충분한 에너지 밀도의 레이저 광을 조사할 수 있기 때문에, 유리 기판의 절단을 행할 수 있다.

그러나, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)가 충분하지 않아, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부의 냉각 속도가 느려져서, 그 주변부가 석출물로서 배제되지 않고 남아, 절단면이 균일해지지 않았기 때문으로 추인된다. 또는, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부의 온도가, 유리 기판이 반송됨으로써 냉각될 때, 원하는 냉각 속도가 아니기 때문에, 절단면 및 그 주변에 균열이 발생한 것이라고 추인된다.

이에 비해, A 평가의 유리 기판은 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)에 맞춰서 레이저 광의 에너지 밀도를 적절하게 선택할 수 있다고 생각된다. 이로 인해, 레이저 광의 조사 영역에 대해서 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지, 유리가 기화하는 온도 이상으로 가열되고 있다고 생각된다. 또한, 유리 기판의 반송 속도가 적절하기 때문에, 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부가 적절한 냉각 속도로 냉각되고, 그 레이저 광 조사 후의 레이저 광 조사부의 주변부가 석출물로서 배제되어, 균일한 절단면이 얻어진 것이라고 생각된다.

[실험예 2]

본 실험예에서는, 절단을 행하는 유리 기판의 판 두께를 0.2㎜로 한 것 이외에는, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 레이저 광의 에너지 밀도, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 변화시켜서 유리 기판을 절단하고, 절단 후의 유리 기판의 절단면에 대해서 평가를 행하였다.

결과를 표 2, 도 5에 나타낸다. 도 5는 표 2의 결과를 그래프화한 것이다.

도 5에 나타낸 그래프에 있어서도, 직선 X는 상술한 E=50×t×v(t=0.2㎜)로 되는 직선이다.

또한, 직선 Y는 냉각 공정에 있어서 석출물을 발생시킨, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(여기서는 유리 기판의 반송 속도)의 최솟값을 나타내고 있고, 이 경우 144(m/시간)였다.

이에 의하면, 직선 X와 직선 Y로 둘러싸인 범위에 A 평가가 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]

본 실험예에서는, 절단을 행하는 유리 기판의 판 두께를 0.3㎜로 한 것 이외에는, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 레이저 광의 에너지 밀도, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 변화시켜서 유리 기판을 절단하고, 절단 후의 유리 기판의 절단면에 대해서 평가를 행하였다.

결과를 표 3, 도 6에 나타내었다. 도 6은 표 3의 결과를 그래프화한 것이다.

도 6에 나타낸 그래프에 있어서도, 직선 X는 상술한 E=50×t×v(t=0.3㎜)로 되는 직선이다.

또한, 직선 Y는 냉각 공정에 있어서 석출물을 발생시킨, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(여기서는 유리 기판의 반송 속도)의 최솟값을 나타내고 있고, 이 경우 144(m/시간)였다.

본 실험예에서는 유리 기판의 반송 속도를 변화시키지 않고, 조사하는 레이저 광의 에너지 밀도를 변화시켜서 유리 기판의 절단을 행하고 있다. 이에 의하면 레이저 광의 에너지 밀도를 증가시켜서 직선 X보다도 큰 에너지 밀도로 한 경우에, 레이저 광의 조사 영역에 대해서, 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지 레이저 광 조사부에 대해서 유리가 기화하는 온도 이상으로 가열할 수 있고, A 평가로 되는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 4]

본 실험예에서는, 절단을 행하는 유리 기판의 판 두께를 0.6㎜로 한 것 이외에는, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 레이저 광의 에너지 밀도, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 변화시켜서 유리 기판을 절단하고, 절단 후의 유리 기판의 절단면에 대해서 평가를 행하였다.

결과를 표 4, 도 7에 나타내었다. 도 7은 표 4의 결과를 그래프화한 것이다.

도 7에 나타낸 그래프에 있어서도, 직선 X는 상술한 E=50×t×v(t=0.6㎜)로 되는 직선이다.

또한, 직선 Y는 냉각 공정에 있어서 석출물을 발생시킨, 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(여기서는 유리 기판의 반송 속도)의 최솟값을 나타내고 있고, 이 경우 144(m/시간)였다.

본 실험예에 있어서는, 직선 X보다도 조사하는 레이저 광의 에너지 밀도가 낮았다. 이로 인해, 레이저 광의 조사 영역의, 유리 기판에 대한 상대 이동 속도(유리 기판의 반송 속도)에 대하여 충분한 레이저 광의 에너지를 부여할 수 없어, 레이저 광의 조사 영역에 대해서, 유리 기판의 다른 쪽 표면까지 유리 기판이 기화하는 온도 이상으로 가열할 수 없었다고 생각된다. 따라서, 유리 기판을 절단할 수 없으며 C 평가로 되었다고 생각된다.

본 발명은 각종 유리 기판의 절단 방법 및 각종 유리 기판의 제조 방법 등에 이용할 수 있다.

본 출원은, 2012년 6월 28일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-145991호 및 2013년 1월 15일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-004667호에 기초하는 것으로, 이들 출원을 우선권 주장하는 것이며, 이들 출원의 모든 내용을 참조함으로써 포함하는 것이다.

11 : 유리 기판
12 : 레이저 광
21 : 레이저 광 조사부
22 : 레이저 광 조사부의 주변부
31 : 석출물

Claims (7)

1. 레이저 광을 조사해서 유리 기판을 절단하는 유리 기판의 절단 방법이며,
   상기 유리 기판의 한쪽 표면에 상기 레이저 광을 조사한 레이저 광의 조사 영역에 있어서, 상기 유리 기판의 한쪽 표면으로부터 다른 쪽 표면까지의 레이저 광 조사부가 기화하는 온도 이상으로 가열하고,
   상기 레이저 광의 조사 영역을 상기 유리 기판의 절단 예정선을 따라, 상기 유리 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 절단 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 광 조사부의 주변부는, 상기 레이저 광 조사부의 가열 후, 유리 전이 온도 이하까지 냉각되는 유리 기판의 절단 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 레이저 광의 조사 영역의 유리 기판에 대한 상대 이동 속도를 v(m/시간), 상기 레이저 광의 에너지 밀도를 E(W/㎟), 유리 기판의 판 두께를 t(㎜)로 한 경우에,
   

   

   
   의 관계를 만족하는 유리 기판의 절단 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   기화한 상기 레이저 광 조사부의 유리 성분을 제거하는 유리 기판의 절단 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 광 조사부의 주변부에 발생한 석출물을 제거하는 유리 기판의 절단 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유리 기판의 판 두께는 3.0㎜ 이하인 유리 기판의 절단 방법
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판의 절단 방법을 사용한 유리 기판의 제조 방법.

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