玻璃基板的激光加工裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的玻璃基板的激光加工裝置通過設成環(huán)狀的柱面透鏡使從激光光源射出的激光與玻璃基板的預定切斷線相對應地聚光。激光相對于柱面透鏡的照射位置通過驅動裝置而沿第1方向移動。激光是在與其光軸正交的面內與第1方向垂直的第2方向上的寬度（W5）比柱面透鏡的寬度）W7）大。并且在通過驅動裝置使激光的照射位置沿第1方向移動的過程中，從激光光源多次射出激光，形成與切斷預定線相對應的加工痕。這樣一來，能夠容易地在玻璃基板上形成環(huán)形的封閉形狀的加工痕，縮短用于玻璃基板的分割的處理時間。
【專利說明】玻璃基板的激光加工裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對表面強化玻璃基板進行切割的玻璃基板的激光加工裝置，尤其涉及適于在玻璃基板上形成環(huán)狀的加工痕的玻璃基板的激光加工裝置。
【背景技術】
[0002]在制造液晶顯示面板之際，在玻璃基板上重復進行曝光以及顯影，形成由規(guī)定的像素以及回路構成的圖案。在這種情況下，相對于一張玻璃基板同時形狀多張面板量的圖案，之后，通過分割玻璃基板，制造出各個面板。以往，該玻璃基板的分割是通過用旋轉刀線狀地磨削出切斷預定線的機械的切割加工進行(專利文獻I)。
[0003]但是，在該機械的切割加工中，必須使切割刀片以低速度沿著切斷預定線移動，存在每一個玻璃基板的處理時間長、制造生產節(jié)拍差的問題。而且，還存在切割工序的中途玻璃基板容易破裂、成品率低，并且在旋轉刀進行切削之際發(fā)生切削屑的問題。尤其是在表面強化玻璃的情況下，上述問題更為顯著。
[0004]因此，提出了例如通過激光加工在玻璃上形成加工痕的技術。即、通過將激光點狀或線狀地聚光在玻璃的表面或者深度方向的內部，對玻璃照射能量密度高的激光，沿著玻璃的切斷預定線形成加工痕，通過沿著加工痕機械地加力，能夠容易地將玻璃在切斷預定線處切斷。激光對玻璃基板的加工與機械的切割加工相比，不僅能夠縮短制造生產節(jié)拍，由于玻璃基板在加工的中途不易破裂，也不易發(fā)生切削屑，所以特別適于表面強化玻璃的加工。
[0005]例如，在專利文獻2中公開了如下的技術:在通過YAG激光振蕩裝置對玻璃基板照射了激光后，用齒輪刀具掃描玻璃基板表面上被激光照射的位置，例如使夾層玻璃等的表面發(fā)生裂紋。
[0006]在專利文獻3中，使對玻璃照射的電子束光點形狀為具有30mm以上的最大尺寸的細長的形狀，通過在玻璃上線狀地對其掃描，使玻璃局部產生裂紋。
[0007]在專利文獻4中公開了如下的技術:在激光加工裝置中，為了提高對玻璃等切斷對象物的加工速度，以在切斷對象物的厚度方向以及與厚度方向正交的方向上延伸的方式形成一對線狀焦點，對玻璃等切斷對象物的內部進行改性。
[0008]專利文獻1:日本國特開2007 - 229831號公報，
專利文獻2:日本國特開2005 - 104819號公報，
專利文獻3:日本國特開2008 - 273837號公報，
專利文獻4:日本國特開2008 - 36641號公報。
[0009]但是，專利文獻2至4的技術均是在玻璃上形成連續(xù)的線狀加工痕或者沿著線狀的切斷預定線的多個點狀的加工痕。因此，在玻璃基板上形成環(huán)形的封閉形狀的加工痕的情況下，必須要沿著玻璃基板的切斷預定線連續(xù)地掃描激光，或者一邊使激光的照射位置沿著切斷預定線移動一邊多次照射激光，存在制造生產節(jié)拍長期化的問題。
【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明是鑒于這種問題而提出的，其目的在于提供一種玻璃基板的激光加工裝置，能夠容易地在玻璃基板上形成環(huán)形的封閉形狀的加工痕，并縮短用于玻璃基板的分割的處理時間。
[0011]本發(fā)明所涉及的玻璃基板的激光加工裝置是在將激光聚光在玻璃基板的環(huán)形的封閉形狀的切斷預定線上，在前述玻璃基板上形成加工痕的玻璃基板的激光加工裝置，其特征在于，具有:激光光源，射出激光；環(huán)狀的柱面透鏡，將來自前述激光光源的激光相對于前述玻璃基板與前述切斷預定線相對應地聚光；驅動裝置，使來自前述激光光源的激光的照射區(qū)域相對于前述柱面透鏡沿第I方向相對地移動；以及控制裝置，控制前述激光光源和驅動裝置，從前述激光光源射出的激光的照射區(qū)域在與其光軸正交的面內與前述第I方向正交的第2方向上的寬度比前述柱面透鏡的前述第2方向上的寬度大，前述控制裝置在通過前述驅動裝置使前述激光的照射區(qū)域相對于前述柱面透鏡沿前述第I方向移動的過程中，從前述激光光源多次射出激光。
[0012]在上述的玻璃基板的激光加工裝置中，例如是前述控制裝置將前述照射區(qū)域控制成前述多次的激光的照射形成的前述玻璃基板上的照射區(qū)域在前述切斷預定線上局部重合。在這種情況下，前述控制裝置例如將前述照射區(qū)域的重合控制成前述多次的激光的照射產生的前述切斷預定線上的投入能量為一定。
[0013]前述柱面透鏡設定成前述激光的焦點位置在前述玻璃基板的厚度方向的內部，并且焦點深度比前述玻璃基板的厚度短，優(yōu)選設定在前述玻璃基板的厚度的1/100以下。這樣一來，能夠在玻璃基板的內部形成激光照射形成的加工痕。因此，可靠地防止了因激光電子束的照射而在表面發(fā)生破裂。
[0014]而且，本發(fā)明的玻璃基板的激光加工裝置若適于表面強化玻璃基板上則更有益。表面強化玻璃基板由于表面的性質硬，所以在使用切割刀的機械的切割中破裂，即使是激光切割，在其焦點位置在玻璃基板的表面的情況下，加工中也破裂。本發(fā)明是激光的波長為250至400nm，將柱面透鏡形成的激光的焦點位置設定在前述表面強化玻璃基板的厚度方向的內部、比前述表面強化玻璃基板的表面強化層更深的位置，所以即使是表面強化玻璃基板，也防止了加工中破裂。
[0015]本發(fā)明的玻璃基板的激光加工裝置具有使來自激光光源的激光相對于玻璃基板與切斷預定線相對應地聚光的環(huán)狀的柱面透鏡，通過移動裝置，激光相對于柱面透鏡的照射區(qū)域沿第I方向移動。從激光光源射出激光的照射區(qū)域在與其光軸正交的面內與第I方向正交的第2方向上的寬度比柱面透鏡的第2方向上的寬度大，控制裝置在通過驅動裝置使激光的照射區(qū)域相對于柱面透鏡沿第I方向相對地移動的過程中，從激光光源多次射出激光。這樣一來，與激光相對于柱面透鏡的照射區(qū)域相對應，在玻璃基板上與玻璃基板的環(huán)形的封閉形狀的切斷預定線相對應地形成線狀的加工痕，通過多次的激光的照射，該線狀加工痕連續(xù)而成為環(huán)形的封閉形狀。因此，根據本發(fā)明，與沿著玻璃基板的環(huán)狀的切斷預定線照射激光的情況相比，加工痕的形成時間短，能夠縮短用于玻璃基板的分割的處理時間。
[0016]而且，在本發(fā)明中，由于控制裝置在通過驅動裝置使激光的照射區(qū)域沿第I方向相對于柱面透鏡移動的過程中，從激光光源多次射出激光，所以不需要對柱面透鏡整體照射激光那樣大的激光光源，而且，即使在將柱面透鏡與玻璃基板的切斷預定線的形狀相對應地更換成其它的柱面透鏡的情況下，也無需更換激光光源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1 (a)是在本發(fā)明的實施方式所涉及的玻璃基板的激光加工裝置中，表示激光的照射區(qū)域和形成在玻璃基板上的加工痕的俯視圖，圖1 (b)是同樣的立體圖、是表示柱面透鏡的截面形狀的圖；
圖2是在本發(fā)明的實施方式所涉及的玻璃基板的激光加工裝置中，表示柱面透鏡的立體圖；
圖3是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的玻璃基板的激光加工裝置的立體圖；
圖4 (a)至圖4 (c)是在本發(fā)明的實施方式所涉及的玻璃基板的激光加工裝置中，以時序表示隨著激光的照射區(qū)域的移動而形成在玻璃基板上的加工痕的圖；
圖5是表示表面強化玻璃基板的透過特性的曲線圖。
[0018]附圖標記說明:
1:載物臺，2:玻璃基板，20、20a、20b:加工痕，3:移動部材，4:支撐部材，5:(脈沖)激光，6:脈沖激光振蕩器,7:柱面透鏡。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式具體地進行說明。圖1 (a)是在本發(fā)明的實施方式所涉及的激光加工裝置中，表示激光的照射區(qū)域和形成在玻璃基板上的加工痕的俯視圖，圖1 (b)是同樣的立體圖、是表示柱面透鏡的截面形狀的圖，圖2是在本發(fā)明的實施方式所涉及的激光加工裝置中，表示柱面透鏡的立體圖，圖3是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的玻璃基板的激光加工裝置的立體圖。如圖3所示，在載物臺I上載置有作為被加工物的曝光顯影處理后的表面強化玻璃基板等玻璃基板2。橫跨該載物臺I的寬度方向整個區(qū)域的門型的移動部材3相對于該載物臺I支撐，并能沿箭頭a的方向往返移動。并且在該移動部材3上設置有支撐部4，該支撐部4能夠沿載物臺I的寬度方向(箭頭b的方向)往返移動，在該支撐部4上支撐有脈沖激光振蕩器6。在玻璃基板2的上方配置有環(huán)狀設置的柱面透鏡7，使來自脈沖激光振蕩器6的脈沖激光5與玻璃基板2的切斷預定線相對應地聚光。
[0020]在該激光加工裝置中，在載物臺I上載置有表面強化玻璃基板等玻璃基板2，移動部材3沿箭頭a的方向移動，并且來自脈沖激光振蕩器6的脈沖激光5間歇地射出，被柱面透鏡7聚光后的脈沖激光5照射到玻璃基板2上。如圖1 (a)所示，該脈沖激光5的照射區(qū)域在與其光軸正交的面內的形狀例如為矩形，方向b上的寬度W5被調節(jié)成比相同的方向b上的柱面透鏡7的寬度W7大。并且激光5的照射區(qū)域針對方向b被調節(jié)成包含全部柱面透鏡7。這樣一來，相對于玻璃基板2，激光5線狀地照射在切斷預定線上。在這種情況下，既可以在移動部材3移動的期間，從脈沖激光振蕩器6照射激光5，也可以在使移動部材3移動后暫時停止的狀態(tài)下從脈沖激光振蕩器6照射激光5。配置在玻璃基板2的上方的柱面透鏡7能夠更換成焦點距離不同的柱面透鏡。這樣一來，能夠從柱面透鏡7中與加工對象的玻璃基板2的表面性狀等相對應地選擇焦點深度最佳的柱面透鏡來進行激光加工。
[0021]或者，柱面透鏡7也可以更換成與切斷預定線的形狀相對應的柱面透鏡。如圖1以及圖2所示，配置在玻璃基板2上方的柱面透鏡7是上方凸出的具有均勻的截面形狀的環(huán)狀的透鏡，在任一個截面上，其下方的焦點距離均為一定。因此，柱面透鏡7成為連接其焦點的線與環(huán)狀的柱面透鏡7相似的環(huán)狀。在本發(fā)明中，選擇切斷預定線的形狀與柱面透鏡7的環(huán)狀的焦點形狀相同的柱面透鏡7使用。在本實施方式中，與圓形的切斷預定線相對應，柱面透鏡7使用其焦點形狀為圓形的柱面透鏡，其中心軸配置成與脈沖激光5的光軸平行。該柱面透鏡7使從脈沖激光振蕩器6射出的脈沖激光5在玻璃基板2上聚光。該脈沖激光5例如設定成波長為250?400nm，通過柱面透鏡7，其焦點位置處于玻璃基板2的厚度方向的內部，焦點深度比前述玻璃基板的厚度短，優(yōu)選設定在玻璃基板2的厚度的1/100以下的范圍內。
[0022]激光5如圖1 (a)中矩形的細線所示，針對方向b包含全部柱面透鏡7地進行照射。來自脈沖激光振蕩器(激光光源)6的激光5的照射時序、移動部材3的移動距離以及移動的時序由控制裝置(未圖示)控制。
[0023]脈沖激光5的波長例如為250?400nm。圖5是以橫軸為波長、縱軸為激光的透過率來表示表面強化玻璃的透過特性的曲線圖。在波長為532nm的激光的情況下，相對于玻璃基板的透過率高，即、玻璃基板上的能量的吸收率差，不易在玻璃基板上形成加工痕。相對于此，在水銀燈中稱為i線(波長為365nm)的附近開始能量的吸收，能夠形成加工痕。而且，通過使用波長為266nm的激光，能夠獲得極高的能量吸收率。因此，在本發(fā)明中，在250?400nm的波長區(qū)域，在玻璃基板上形成加工痕。
[0024]在本實施方式中，控制裝置將激光5的照射區(qū)域控制成通過多次的激光5的照射，玻璃基板2上的照射區(qū)域在切斷預定線上局部重合。例如，控制裝置構成為以激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域與之前的激光5的照射區(qū)域局部重合的方式從激光光源6射出激光。因此，激光5與向柱面透鏡7的照射區(qū)域相對應地在玻璃基板2的圓形的切斷預定線上聚光，在玻璃基板2上形成加工痕20 (20a、20b)，通過多次的激光5的照射，該線狀的加工痕20連續(xù)而形成圓形。
[0025]在本實施方式中，由于射出在與光軸正交的面內的形狀為矩形的激光5，所以如圖1 (a)所示，激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域在與柱面透鏡7的中心軸正交的面內產生從中心軸沿半徑方向觀察時照射到柱面透鏡7的全體上的區(qū)域5a和照射到柱面透鏡7的局部的區(qū)域5b。因此，投入到玻璃基板2上的激光的能量是區(qū)域5a上的能量比區(qū)域5b上的能量大，因此，在與區(qū)域5a相對應地形成在玻璃基板2上的加工痕20a和與區(qū)域5b相對應地形成在玻璃基板2上的加工痕20b處產生玻璃基板2變質程度的差異?？刂蒲b置將玻璃基板2上的照射區(qū)域的重合控制成例如多次的激光5的照射產生的切斷預定線上的投入能量為一定。這樣一來，能夠消除前述玻璃基板2的變質程度的差異。另外，該激光5的照射產生的投入能量意味著投入到玻璃基板2上的熱量。
[0026]接著，與控制裝置的控制方式一同對本實施方式的動作進行說明。首先如圖3所示，控制裝置通過移動部材3，使脈沖激光振蕩器6相對于配置在玻璃基板2的切斷預定線上的柱面透鏡7，向柱面透鏡7的方向a上的一端部一側的上方移動地配置，從脈沖激光振蕩器6向玻璃基板2照射以矩形電子束形狀射出的激光5。這樣一來,如圖4 (a)所不,通過該激光5的照射，在玻璃基板2上形成線狀的加工痕20(20a、20b)。此時，與激光照射區(qū)域5b相對應地投入到玻璃基板2上的能量比與區(qū)域5a相對應地投入到玻璃基板2上的能量小。因此，與區(qū)域5b相對應地形成在玻璃基板2上的加工痕20b和與區(qū)域5a相對應地形成的加工痕20a相比，玻璃基板2的變質程度小。
[0027]之后，控制裝置使脈沖激光振蕩器6沿箭頭a的方向相對于玻璃基板2以及柱面透鏡7相對地移動，如圖4 (b)所示，以激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域與第一次的激光5的照射區(qū)域的局部重合的方式進行第二次的激光5的照射。此時，控制裝置將激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域的重合控制成例如最大能量投入到在第一次的激光5的照射下未投入最大能量的圖4 (a)中的區(qū)域5b上。因此，在玻璃基板2上形成了加工痕20b的部分上也形成與圖4 (a)相同的加工痕20a。并且通過第二次的激光5的發(fā)射，相對于第一次發(fā)射形成的加工痕20a連續(xù)地形成線狀的加工痕20 (20a、20b)。這樣，通過控制激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域的重合，切斷預定線上的投入能量為一定，能夠形成變質程度均勻的加工痕20a。
[0028]之后，控制裝置同樣地使脈沖激光振蕩器6沿箭頭a的方向相對于玻璃基板2以及柱面透鏡7相對地移動，以激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域與第二次的激光5的照射區(qū)域的局部重合的方式進行第三次的激光5的照射(圖4(c))。這樣一來，相對于第一次發(fā)射以及第二次發(fā)射形成的加工痕20a連續(xù)地形成線狀的加工痕20 (20a、20b)，通過第四次的激光5的照射，如圖4 (d)所示，線狀的加工痕20 (20a、20b)連續(xù)，形成環(huán)形的封閉形狀的圓形加工痕20a。
[0029]在激光5的第一次發(fā)射中，激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域在與柱面透鏡7的中心軸正交的面內產生從中心軸沿半徑方向觀察時照射到柱面透鏡7整體上的區(qū)域5a與照射到柱面透鏡7的局部的區(qū)域5b，由于在玻璃基板2上聚光的激光5的能量密度的差異，在加工痕20a和加工痕20b處產生玻璃基板2變質程度的差異。但是，通過控制裝置使激光從脈沖激光振蕩器(激光光源)6以激光5相對于柱面透鏡7的照射區(qū)域與之前的激光5的照射區(qū)域的局部重合的方式射出，能夠消除前述玻璃基板2的變質程度的差異。在這種情況下，優(yōu)選控制裝置將玻璃基板2上的照射區(qū)域的重合控制成多次的激光5的照射產生的切斷預定線上的投入能量為一定，在玻璃基板2上形成的加工痕20的全周范圍，其變質的程度均勻。形成加工痕20后，例如通過用手外加彎曲應力，能夠以切斷預定線將玻璃基板2割斷成圓形。
[0030]在本實施方式中，通過多次的激光5的照射，能夠形成與切斷預定線的環(huán)形的封閉形狀相同的加工痕20，與沿著玻璃基板2的環(huán)狀的切斷預定線照射激光5的以往的激光加工方法相比，環(huán)狀的加工痕20的形成時間短，能夠縮短用于玻璃基板2的分割的處理時間。
[0031]而且，由于分多次向玻璃基板照射激光5，所以不需要向柱面透鏡7的全體照射激光5那樣大的脈沖激光振蕩器(激光光源)6。
[0032]例如，在使用波長為532nm的激光5，使脈沖寬度大約為7nsec，照射能量密度為25J/cm2,向表面強化玻璃基板2的內部照射激光5的情況下，在玻璃基板2上裂紋加劇，玻璃基板全體被雜亂地分割。相對于此，在使用波長為355nm的激光5，使脈沖寬度大約為7nsec，照射能量密度為lOJ/cm2，向表面強化玻璃基板5的內部照射激光5的情況下，在玻璃基板2的內部形成加工痕20，若用手在玻璃基板2上外加彎曲應力，則能夠以該加工痕20為基準而漂亮地由圓形的切斷線割斷。[0033]而且，雖然激光5的焦點位置也可以在玻璃基板的表面，但通過使該激光5的焦點位置在玻璃基板2的內部，能夠可靠地防止在玻璃基板2上發(fā)生破裂。即、通過使激光5的焦點位置在玻璃基板2的厚度方向的內部，將焦點深度設定成比玻璃基板2的厚度短，優(yōu)選設定在玻璃基板2的厚度的1/100以下，即使是表面強化玻璃基板，也能夠避開其表面的改性部，將激光5的能量集中在其內部。在玻璃基板2是表面強化玻璃基板的情況下，若激光5的焦點位置不在玻璃基板2的內部，激光能量集中在表面強化玻璃基板的表面的改性部，則在玻璃基板2上發(fā)生雜亂的裂紋而容易雜亂地破裂。而且，若該激光5的焦點深度為玻璃基板2的厚度以上，則激光5將到達玻璃基板2的背面而玻璃基板2破裂。因此，激光5的焦點深度比玻璃基板2的厚度短，優(yōu)選為玻璃基板2的厚度的1/100以下的范圍。
[0034]另外，激光5的電子束形狀并不是如上述實施方式那樣僅限于矩形，例如也能夠使用圓形以及橢圓形等各種形狀。
[0035]而且，在本實施方式中，對柱面透鏡7與圓形的切斷預定線相對應地使用了其焦點形狀為圓形的柱面透鏡的情況進行了說明，但作為柱面透鏡7，只要是環(huán)狀，則也能夠使用其它形狀的柱面透鏡。例如能夠使用平面形狀為橢圓形或者矩形的柱面透鏡。
[0036]進而，在本實施方式中，對通過四次發(fā)射激光5而形成環(huán)形的封閉形狀的加工痕20a的情況進行了說明，但激光5的發(fā)射次數例如既可以是兩次或者三次，也可以是五次以上。
[0037]本發(fā)明由于能夠容易地在玻璃基板上形成環(huán)形的封閉形狀的加工痕，縮短用于玻璃基板的分割的處理時間，所以對液晶顯示面板的制造工序等中玻璃基板的分割技術作出了貢獻。
【權利要求】
1.一種玻璃基板的激光加工裝置，將激光聚光在玻璃基板的環(huán)形的封閉形狀的切斷預定線上，在前述玻璃基板上形成加工痕，其特征在于， 具有:激光光源，射出激光；環(huán)狀的柱面透鏡，將來自前述激光光源的激光相對于前述玻璃基板與前述切斷預定線相對應地聚光；驅動裝置，使來自前述激光光源的激光的照射區(qū)域相對于前述柱面透鏡沿第I方向相對地移動；以及控制裝置，控制前述激光光源和驅動裝置， 從前述激光光源射出的激光的照射區(qū)域在與其光軸正交的面內與前述第I方向正交的第2方向上的寬度比前述柱面透鏡的前述第2方向上的寬度大， 前述控制裝置在通過前述驅動裝置使前述激光的照射區(qū)域相對于前述柱面透鏡沿前述第I方向移動的過程中，從前述激光光源多次射出激光。
2.如權利要求1所述的玻璃基板的激光加工裝置，其特征在于，前述控制裝置將前述照射區(qū)域控制成前述多次的激光的照射形成的前述玻璃基板上的照射區(qū)域在前述切斷預定線上局部重合。
3.如權利要求2所述的玻璃基板的激光加工裝置，其特征在于，前述控制裝置將前述照射區(qū)域的重合控制成前述多次的激光的照射產生的前述切斷預定線上的投入能量為一定。
4.如權利要求1至3中任一項所述的玻璃基板的激光加工裝置，其特征在于，前述柱面透鏡設定成前述激光的焦點位置在前述玻璃基板的厚度方向的內部，并且焦點深度比前述玻璃基板的厚度短。
5.如權利要求4所述的玻璃基板的激光加工裝置，其特征在于，前述玻璃基板是表面強化玻璃基板，前述柱面透鏡將前述激光的焦點位置設定在前述表面強化玻璃基板的厚度方向的內部、比前述表面強化玻璃基板的表面強化層更深的位置。
【文檔編號】B23K26/40GK103842305SQ201280049102
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權日:2011年10月7日
【發(fā)明者】水村通伸 申請人:株式會社V技術