TWI491573B - 玻璃基板之刻劃線方法及加工裝置 - Google Patents

Description

玻璃基板之刻劃線方法及加工裝置

本發明係關於一種玻璃基板之刻劃線方法，特別是沿著對在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃進行刻劃線(scribe line)之玻璃基板之刻劃線方法。

就用以分斷玻璃基板而形成刻劃線溝之方法而言，係有利用雷射光而形成刻劃線溝之方法。此時，沿著刻劃線預定線照射雷射光，使基板之一部分溶解、蒸發而形成刻劃線溝。然而，在該方法中，被溶解、蒸發之基板的一部分係附著在基板表面，而有伴隨品質劣化之情形。此外，以溶解、蒸發之部分所形成之裂痕係成為基板端面強度降低之原因。

因此，就形成刻劃線溝之其他方法而言，有專利文獻1或2所示之方法。在此，於成為玻璃基板之刻劃線溝之起點的場所形成有初期龜裂，在該初期龜裂照射有雷射光。藉此，在雷射照射部分產生熱應力，且龜裂會進展而形成刻劃線溝。

再者，在照射雷射光而形成刻劃線溝之方法中，會有在玻璃基板之周緣部中刻劃線溝之龜裂變深之傾向。在此狀態下，當沿著刻劃線溝將玻璃基板予以分斷時，會產生分斷面之品質降低之問題、或刻劃線溝不會筆直地形成之問題。

因此，在專利文獻3中揭示有一種在刻劃線預定線之 終端部形成未形成有刻劃線溝之區域的雷射刻劃線方法。依據該方法，可在不進行複雜之控制的情形下提升玻璃基板之終端部中之分斷後的剖面品質。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平3-489號公報

專利文獻2：日本特開平9-1370號公報

專利文獻3：日本再公表特許WO2007/094348號公報

然而，在最近之FPD(flat panel display，平板顯示器)業者中，由於重視基板端面之強度，因此主要使用在表面形成有強化層之化學強化玻璃，來作為玻璃基板。該化學強化玻璃係具有藉由離子交換處理在表面具壓縮應力之層(強化層)，且在內部存在有拉伸應力。最近，該化學強化玻璃係使用在特別要求端面強度之觸控板等蓋玻璃。

本案發明者係藉由實驗發現：藉由雷射刻劃線方法將刻劃線溝形成在該強化玻璃中之最近開發之特別是表面高強度之強化玻璃時，深的龜裂會主要從刻劃線溝之終端部沿著刻劃線溝進展而自然分斷。在此，所謂自然分斷係在形成刻劃線溝之後，在不實施分斷步驟之情形下玻璃基板沿著刻劃線溝分斷之現象。

自然分斷可能是起因於在刻劃線溝之龜裂在玻璃基板之周緣部變深，隨著該深的龜裂沿著刻劃線溝進展而產生 者。而且，刻劃線溝之龜裂在玻璃基板之周緣部變深之現象可能為以下之理由。

在形成有刻劃線溝之玻璃基板的終端部，由於端面不被拘束，因此刻劃線溝之兩側打開。

在形成有刻劃線溝之玻璃基板的終端部，因沒有使熱從終端部先散熱之場所，而造成熱停滯在終端部。

由於以上之原因而產生自然分斷時，後序步驟之處理將變得困難。

因此，為了使刻劃線溝不會形成在玻璃基板之周緣部，乃考慮在刻劃線預定線之終端部貼上鋁帶而遮蔽雷射光。然而，從生產性之觀點來看，該方法並不實用。

再者，藉由控制雷射光之照射，使加熱處理及冷卻處理不會在玻璃基板之周緣部實施，而可使刻劃線溝不會到達至刻劃線預定線之終端。然而，該方法難以在所希望之位置擋止刻劃線溝，且不具穩定性。

本發明之課題係在於對在表面具備強化層之玻璃容易且穩定地形成所希望之刻劃線溝，以防止自然分斷。

第1發明之玻璃基板之刻劃線方法，係沿著刻劃線預定線對在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃進行刻劃線之玻璃基板之刻劃線方法，其具有以下步驟。

第1步驟：將玻璃載置在具有基板保持用之複數個吸著孔之台座，並且以比中央部更強之吸著壓將玻璃之刻劃線預定線的終端側之玻璃端部予以吸著。

第2步驟：在玻璃之表面形成初期龜裂。

第3步驟：將雷射光照射在玻璃之表面並予以加熱，並且將加熱過之區域予以冷卻，並沿著刻劃線預定線使龜裂進展而形成刻劃線溝。

在此，首先台座載置要加工之玻璃。在台座設置複數個吸著用之孔，透過該吸著用孔而吸引玻璃，以保持在台座之預定位置。此時，刻劃線預定線之終端側的玻璃端部係以比其他區域強之力被吸引且保持。並且，在形成初期龜裂後，將雷射光照射在玻璃表面並予以加熱，且將加熱過之區域予以冷卻。藉由該加熱及冷卻處理，初期龜裂係沿著刻劃線預定線進展，且形成有刻劃線溝。

在該方法中，刻劃線預定線之終端側的玻璃端部係以更強之吸著力保持在台座。因此，玻璃端部係在實施加熱及冷卻處理時不容易變形。因此，龜裂不容易在玻璃端部裂開，而可抑制深的龜裂之形成，且可避免自然分斷。此外，不需要貼上鋁帶等之煩雜作業，且可穩定地在所希望之位置阻止刻劃線溝之形成。

第2發明之玻璃基板之刻劃線方法係在第1發明之刻劃線方法中，於第1步驟中，以比中央部更強之吸著壓將玻璃之刻劃線預定線的開始端側之玻璃端部予以吸著。

在例如初期龜裂之溝深較深時，在刻劃線溝之形成步驟(第3步驟)中，深的龜裂會從初期龜裂朝與加熱及冷卻之掃描方向相反之方向、亦即朝玻璃端部進展，而有產生自然分斷之情形。

因此，在該第2發明中，以強的吸著力保持刻劃線預定線的開始端側之玻璃端部。藉此，抑制刻劃線溝之形成時在玻璃端部之變形，且可抑制龜裂朝刻劃線預定線的開始端側進展。因此，可避免自然分斷。

第3發明之玻璃基板之刻劃線方法係在第1發明之刻劃線方法中，於第3步驟中，沿著相互正交之複數個刻劃線預定線而形成刻劃線溝。並且，在第1步驟中，以比其他區域更強之吸著壓將玻璃之全外周端部予以吸著。

在此，進行交叉刻劃線時，與前述同樣地可抑制在玻璃端部形成深的龜裂，且可避免自然分斷。

第4發明之玻璃基板之加工裝置，係沿著刻劃線預定線對在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃進行刻劃線之玻璃基板之裝置，其具有座台、照射部、冷卻部、移動手段及吸著壓控制部。座台係具有複數個吸著孔，且吸著並保持載置在表面之玻璃。照射部係將雷射束放射在玻璃。冷卻部係將藉由照射部所加熱之區域予以冷卻。移動手段係沿著設定在玻璃之刻劃線預定線而使照射部及冷卻部相對移動。吸著壓控制部係以玻璃之至少刻劃線預定線之終端側的端部比中央部更強之方式控制座台之吸著壓。

如上所述，本發明係對於在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃，容易且穩定地阻止龜裂在刻劃線預定線之終端部正前進展。因此，可防止玻璃在將刻劃線溝形成在玻璃之時間點自然分斷。

〔裝置構成〕

第1圖係用以實施本發明之一實施形態之刻劃線方法之裝置的概略構成圖。第1圖係用以實施本發明之一實施形態之刻劃線方法之裝置的概略構成圖。刻劃線裝置1係將例如主玻璃基板分斷成使用在FPD(平板顯示器)之複數個單位基板的裝置。在此之玻璃基板係主要使用於表面形成有強化層之化學強化玻璃。如前所述，該化學強化玻璃係具有藉由離子交換處理而在表面具壓縮應力的強化層。

刻劃線裝置1係具備載置有玻璃基板G之台座2、切割輪3、雷射照射部4、冷卻部5、驅動機構6、2個抽吸泵7a、7b、及控制部8。

在台座2形成有其上部解放在台座表面之複數個貫通孔10。複數個貫通孔10中之形成在對應於玻璃基板G之外周端部之位置的貫通孔10a，係透過實線所示之第1通路11而連接在第1抽吸泵7a。此外，貫通孔10a以外之複數個貫通孔10b係透過一點鏈線所示之第2通路12而連接在第2抽吸泵7b。

切割輪3係用以在玻璃基板G之端部形成作為刻劃線之起點之龜裂的工具。該切割輪3係主要具有保持具、及支持在保持具之刻劃線輪。

雷射照射部4係具有照射雷射束之雷射振盪器(例如CO₂ 雷射)，透過光學系統將該雷射束作為射束點照射在玻璃基板G上。此外，冷卻部5係透過噴嘴將從未圖示之冷 媒源供給之冷媒(例如水與空氣、氦氣等)而形成冷卻點。

驅動機構6係沿著軌道14使切割輪3、雷射照射部4、冷卻部5移動之機構。藉由該驅動機構6，使切割輪3、雷射照射部4、冷卻部5沿著設定在玻璃基板G之刻劃線預定線移動。

控制部8係控制切割輪3、雷射照射部4、冷卻部5、驅動機構6、2個抽吸泵7a、7b。具體而言，藉由控制部8來控制切割輪3對玻璃基板G之推壓力、雷射輸出、冷媒之噴射量、驅動速度(掃描速度)、抽吸泵7a、7b之旋轉數(吸著壓)。

〔基板吸著壓與刻劃線之關係〕

以下顯示變更雷射輸出與掃描速度且以各自之條件變更吸著壓時之刻劃線結果。將各實驗例之結果顯示在表1。

〈實驗例1〉

玻璃基板G對台座2之吸著壓(kPa)：5，10，20

雷射輸出：140W

掃描速度：190mm/s

在該實驗例1中，在低吸著壓5kPa時雖顯示可刻劃線(在表1中以○表示)，但在高吸著壓10及20kPa時不能刻劃線(在表1中以×表示)。

〈實驗例2〉

玻璃基板G對台座2之吸著壓(kPa)：5，10，20

雷射輸出：160W

掃描速度：230mm/s

在該實驗例2中，在低吸著壓5及10kPa時雖可刻劃線，但在吸著壓20kPa時不能刻劃線。

〈實驗例3〉

玻璃基板G對台座2之吸著壓(kPa)：5，10，20

雷射輸出：170W

掃描速度：250mm/s

在該實驗例3中，在低吸著壓5及10kPa時雖可刻劃線，但在吸著壓20kPa時不能刻劃線。

〈實驗例4〉

玻璃基板G對台座2之吸著壓(kPa)：5，10，20

雷射輸出：180W

掃描速度：260mm/s

在該實驗例4中，在低吸著壓5及10kPa時雖可刻劃線，但在吸著壓20kPa時不能刻劃線。

由以上實驗例得知，當提升吸著壓時、亦即增強抽吸力，在刻劃線溝形成時抑制玻璃基板之變形時，龜裂之進展會停止。

〔刻劃線方法〕

根據以上之見解，在本實施形態中，藉由以下之刻劃線方法而形成刻劃線溝。

首先，將作為加工對象之玻璃基板G載置在台座2上。然後，驅動第1抽吸泵7a及第2抽吸泵7b，並將玻璃基板G吸著在台座2上。此時，藉由控制部8控制各抽吸泵 7a、7b之旋轉數，將第1抽吸泵7a之吸著壓控制成20kPa以上，將第2抽吸泵7b之吸著壓控制成10kPa以下。

接著，利用切割輪3將作為刻劃線之起點的初期龜裂形成在玻璃基板G之端部。

然後，對玻璃基板G，從雷射照射部4照射雷射束。該雷射束係作為射束點照射在玻璃基板G上。然後，從雷射照射部4射出之雷射束係沿著刻劃線預定線掃描。玻璃基板G係藉由射束點而被加熱至被玻璃基板G之軟化點更低的溫度。此外，使冷卻點追隨在射束點之移動方向。

如以上所述，雖在藉由雷射束之照射而被加熱之射束點的附近會產生壓縮應力，但之後藉由冷媒之噴射而形成冷卻點，因此會產生對於垂直裂痕有效之壓縮應力。藉由該壓縮應力，以形成在玻璃基板G之端部的初期龜裂為起點而形成沿著刻劃線預定線之垂直裂痕，以形成所希望之刻劃線溝。

在此，於刻劃線溝之形成步驟，刻劃線預定線之開始端部及終端部、亦即玻璃基板G之端部係以強之吸著壓(抽吸力)所保持。因此，可抑制因加熱及冷卻處理所造成之玻璃基板G的變形，且可抑制龜裂之進展。因此，可抑制在玻璃基板G之端部形成深的龜裂，且可防止基板自然地被分斷。

〔特徵〕

在本實施形態中，係強的作用力將玻璃基板保持在台座上，以抑制加工中之變形，因此，可抑制在玻璃基板端 部形成深的龜裂，且可避免基板之自然分斷。

再者，就使玻璃基板端部之龜裂進展停止的手段而言，藉由控制而實現基板對於台座之吸著壓，因此能以簡單之方法避免基板之自然分斷。

〔其他實施形態〕

本發明並非限定在以上之實施形態者，在不脫離本發明之範圍之下可進行各種變形或修正。

(a)在前述實施形態中，雖以強的作用力將玻璃基板之刻劃線預定線的開始側之端部及終端部之端部兩方，但亦能以強的作用力僅保持刻劃線預定線之終端部之端部。再者，以強的作用力保持開始側之端部時，會抑制初期龜裂之進展，而有不會形成刻劃線溝之情形，因此開始側之端部係保持成比終端側之端部弱且比中央部強。

(b)在前述實施形態中，雖固定台座並使雷射照射部等移動，但亦可固定雷射照射部等，並使台座移動。

(c)在前述實施形態中，雖將用以形成初期龜裂之切割輪與雷射照射部等一同設置在相同裝置，但亦可將切割輪設置在與雷射照射部等不同之裝置。此時，首先在形成初期龜裂後，玻璃基板會吸著在台座上。亦即，初期龜裂形成步驟(第2步驟)與玻璃基板對於台座之載置步驟(第1步驟)之順序係與前述實施形態相反。

(d)在前述實施形態中，雖使用用以形成初期龜裂之切割輪，但亦可利用雷射燒蝕或改質等之雷射加工來形成初期龜裂。此時，設置以UV雷射或綠雷射等作為光源之雷 射照射機構，用來作為初期龜裂形成。

1‧‧‧刻劃線裝置

2‧‧‧台座

3‧‧‧切割輪

4‧‧‧雷射照射部

5‧‧‧冷卻部

6‧‧‧驅動機構

7a、7b‧‧‧抽吸泵

8‧‧‧控制部

10、10a、10b‧‧‧貫通孔

11‧‧‧第1通路

12‧‧‧第2通路

14‧‧‧軌道

G‧‧‧玻璃基板

第1圖係用以實施本發明之一實施形態之刻劃線方法之裝置的概略構成圖。

1‧‧‧刻劃線裝置

2‧‧‧台座

3‧‧‧切割輪

4‧‧‧雷射照射部

5‧‧‧冷卻部

6‧‧‧驅動機構

7a、7b‧‧‧抽吸泵

8‧‧‧控制部

10、10a、10b‧‧‧貫通孔

11‧‧‧第1通路

12‧‧‧第2通路

14‧‧‧軌道

G‧‧‧玻璃基板

Claims (4)

1. 一種玻璃基板之刻劃線方法，係沿著刻劃線預定線對在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃進行刻劃線之玻璃基板之刻劃線方法，其具有以下步驟：第1步驟，將玻璃載置在具有基板保持用之複數個吸著孔之台座，並且以比中央部更強之吸著壓將玻璃之刻劃線預定線的終端側之玻璃端部予以吸著；第2步驟，在玻璃之表面形成初期龜裂；及第3步驟，將雷射光照射在玻璃之表面並予以加熱，並且將加熱過之區域予以冷卻，並沿著刻劃線預定線使龜裂進展而形成刻劃線溝。
2. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃基板之刻劃線方法，其中，於前述第1步驟中，以比中央部更強之吸著壓將玻璃之刻劃線預定線的開始端側及終端側之兩側的玻璃端部予以吸著。
3. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃基板之刻劃線方法，其中，於前述第3步驟中，沿著相互正交之複數個刻劃線預定線而形成刻劃線溝，在前述第1步驟中，以比其他區域更強之吸著壓將玻璃之全外周端部予以吸著。
4. 一種玻璃基板之加工裝置，係沿著刻劃線預定線對在表面具有具壓縮應力之強化層的玻璃進行刻劃線之玻璃基板之裝置，其具有：座台，係具有複數個吸著孔，且吸著並保持載置在 表面之玻璃；照射部，係將雷射束放射在玻璃；冷卻部，係將藉由前述照射部所加熱之區域予以冷卻；移動手段，係沿著設定在玻璃之刻劃線預定線而使前述照射部及冷卻部相對移動；及吸著壓控制部，係以玻璃之至少刻劃線預定線之終端側的端部比中央部更強之方式控制前述座台之吸著壓。