レーザスクライブ装置
【課題】 被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、被割断基板の基板エッジ部分の残留応力などの影響で直線性が低下する。
特に、前記被割断基板が、第１面と第２面を保有する貼合せ型からなる被割断基板に於いて、上記事象が顕著にあらわれる。
【解決手段】 レーザスクライブ装置に対し、被割断基板の進行方向に対し、直角の方向にレーザ光の位置を自在に調整できる様に構成し、スクライブ予定線に沿ってスクライブ処理ができる構成にする。
特に、前記被割断基板が、第１面と第２面を保有する貼合せ型からなる被割断基板に於いて、上記事象が顕著にあらわれる。
【解決手段】 レーザスクライブ装置に対し、被割断基板の進行方向に対し、直角の方向にレーザ光の位置を自在に調整できる様に構成し、スクライブ予定線に沿ってスクライブ処理ができる構成にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて、ガラス板、セラミック板などの脆性材料製板を被割断基板として切断するための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、材料となる被割断基板には、基板エッジ部分などの残留応力などの影響で直線性が低下する。
【０００３】
従い、スクライブ処理を行う場合に、予め設定されたスクライブ予定線に沿ってスクライブ処理をする様に、レーザ加熱ビームのＹ軸方向の位置ずれが無いように調整して、スクライブ予定線上にスクライブ処理がなされ、スクライブ線が加工されることが望ましい。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０２１１４１号
【特許文献２】特開２０００−０６１６７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、スクライブ予定線と実際のスクライブ線が一致する。しかし、加熱ビームのエネルギーバランスや、冷却ミストに偏りがある場合、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とが一致せず、ずれる事がある。また、貼合せ基板にスクライブ処理をする場合、被割断基板同士を貼り合わせるためのシール材によって、被割断基板に応力が作用し、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とがずれたり、部分的にうねる事がある。
【０００６】
特記すべきは、被割断基板の基板の端部の残留応力などの影響で直線性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
レーザスクライブ装置に対し、被割断基板の進行方向に対し、加熱ビームの中心位置の変更は、ミラーの位置変更、ミラーの角度変更、レンズの位置変更などにより行う。ミラーの位置や角度、レンズの位置の変更は、位置や角度の変更手段によって行う。これら位置や角度の変更手段は、制御用機器と接続されており、事前に登録した位置及び角度情報に基づき、レーザスクライブ中に適宜移動する。
【発明の効果】
【０００８】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、被割断基板からなる材料の持つ応力に対応して、スクライブ予定線に一致した位置にスクライブ処理をすることができ、精度および品質の良い、被割断基板の割断ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
レーザースクライブ装置について図１を用いて説明する。
【００１０】
レーザースクライブ装置１は、本体部２、制御盤ボックス３０、テーブル部４、アライメント部５、スクライブヘッド部６の各ユニットから構成される。
【００１１】
本体部２は、本体フレーム２１、サブフレーム２１１、カバー２１２などを含む部材にて構成され、制御盤ボックス３０、操作部３１、テーブル部４、アライメント部５５、スクライブヘッド部６を含み、それぞれ配置されている。
【００１２】
次に、図２に示す様に、本体部２には、メンテナンス用カバーフレーム２２が付随する。このメンテナンス用カバーフレーム２２は、装置内部と装置外部とを区分けするカバー２２２やフレームなどの部材から構成される。
【００１３】
このメンテナンス用カバーフレーム２２は、一部が装置の外装カバーであり、一部は装置外装カバーとオーバーラップした形で構成されている。そのメンテナンス時の状態を図３に示す。
【００１４】
装置稼働時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置設置面積を最小状態にすることを考慮に入れ、符号２２４で示す様に装置外装カバーと重なり合う様に配置されている。
【００１５】
装置メンテナンス時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置外装カバーとオーバーラップする部分２２５が最小になる様に配置され、装置内部に作業者が入って作業をすることが可能となる様に、設計されている。
【００１６】
次に、制御盤ボックス３０には、制御用機器と呼ばれる機器として、数値演算装置（いわゆるパソコンやＰＬＣ、シーケンサ、ＮＣコントローラなど）、ブレーカ、リレー、モータアンプ、変圧器、直流電源装置、ノイズフィルタ、信号入力ユニット、信号出力ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、モータ位置決めユニット、信号カウンタ、タイマー等を含む機器が接続され、収納されている。これらの機器は装置内機器レイアウト上の都合により、適宜制御盤外に配置される場合がある。
【００１７】
操作部３１は、図２に示す様に、レーザスクライブ装置１のカバー２１２に情報表示部、情報入力部として構成され設置されている。
【００１８】
情報入力部は、情報入力手段としてキーボード３３２、操作ＳＷ（マウス）などを含む機器にて構成される。
【００１９】
情報表示部は、情報出力手段をも兼ね、情報表示器３３１や表示ランプなどを含む機器にて構成される。
【００２０】
情報入力部のキーボード３３２はレーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータからの動作指令や設定値を入力したり、登録する役割を持つ。
【００２１】
情報出力部は、情報入力部と同様、情報表示部が兼ね、レーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータに装置や装置内の機器の状態や情報を伝える役割を持つ。
情報出力手段は上記の他に、ブザーやスピーカ、表示メーターなどが適宜使用可能である。
【００２２】
テーブル部４は、図１及び図４に示す様に、被割断基板１０を載置するテーブル本体部４３を移動させるステージ部４３−aとを含む部材にて構成される。ステージ部４３−aは、水平方向（図１に矢印で示す、Ｘ（左右）４１１・Ｙ（前後）４１３方向）に移動可能なように、ＸＹ２軸直交した駆動部４１と、鉛直方向を中心軸にして水平方向（図１の矢印に示すθ方向）に回転可能なように、θ軸回転部４１５とを含み、ステージ部４３−ａと本体フレーム２１に取り付けられている。
【００２３】
ステージ部４３−aには、図５に示す様な、巻取カバー４２が設置される場合がある。この巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの１軸に付き２つ取り付けられる。それぞれの巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの動作に合わせて伸縮可能で、外部からステージ内部への異物の混入を防ぐ役割を持つ。
【００２４】
テーブル本体部４３は、吸着テーブル４３１と中間プレートを含む。吸着テーブル４３１はＸＹ方向に平坦で、被割断基板１０が載置可能な形状をしている。
【００２５】
吸着テーブル４３１には、被割断基板１０と接する部分の一部に、吸着溝と呼ばれる溝や、吸着孔孔と呼ばれる孔が設けられ、真空気室４３４や図示しない配管ホースや配管継手などを介して真空ポンプへ連通されている。吸着テーブル４３１に載置された被割断基板１０は、吸着溝や吸着孔を負圧にすることで吸着テーブル４３１と密着し、吸着テーブル４３１が高速で移動しても位置ずれを起こすことがなくなる。
【００２６】
吸着テーブル４３１とテーブル本体部４３との間に図示しないが、中間プレートが配備され、複数のネジや留め具を介して取り付けられる。中間プレートのネジや留め具は、吸着テーブル４３１の水平度や平坦度調整のために用いられる。
【００２７】
吸着テーブル４３１は、吸着サブテーブルと呼ばれる部材を設ける場合がある。
【００２８】
吸着サブテーブル４４０は、被割断基板１０と吸着テーブル４３１との間に配置され、吸着テーブル４３１に取り付けられる。
【００２９】
吸着サブテーブル４４０は被割断基板１０の一部だけが接触する形状をしている。
【００３０】
吸着サブテーブル４４０が被割断基板１０を支持する位置は、被割断基板１０の外周部又は四隅などが例示でき、さらには、場合により被割断基板１０の中央部又はそれ以外の場所も例示できる。
【００３１】
また、吸着テーブル４３１には、図示しない排気パンが設置されている。
排気パンには、配管チューブ、ミストセパレータなどを介してブロワなどの負圧吸引装置に連通されている。スクライブヘッド６内のノズルから噴射されるミストは、排気パンを通じて回収し、吸着テーブル上にミストが残らない様に構成されている。
【００３２】
アライメント部５は、カメラ部５２、カメラ駆動部５５にて構成されている。カメラ部５２は、撮像カメラ５２１、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラ５２１としては、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが使用される。
【００３３】
撮像カメラ５２１は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の姿勢や外郭部を観察する機能がある。撮像カメラ５２１と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラ５２１で観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示器３３１に出力される。
【００３４】
レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ５２１上に結像させる役目を持つ。
【００３５】
照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラ５２１で観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を配備する場合もある。
【００３６】
カメラ駆動部５５は、カメラ固定部、ステージ部などを含む部材にて構成される。画像処理部は、パソコンに搭載して使用する画像処理ボードや汎用の画像処理装置などを含む機器にて構成される。
【００３７】
スクライブヘッド部６は、図６に示す様に、イニシエータ部６１、レーザ加熱部７そしてミスト冷却部８にて構成される。
【００３８】
イニシエータ部６１は、スクライブホイール６５、ホイールヘッド部６３にて構成される。ホイールヘッド部６３には、ピン６４を介して、スクライブホイール６５が取り付けられている。ピン６４は円筒状をしているため、スクライブホイール６５はホイールヘッド６５内で落下や位置擦れを起こさない様に、回転可能になっている。
【００３９】
ホイールヘッド部６３には、スクライブホイール６５が被割断基板１０のなす平面方向（ＸＹ方向）に対して鉛直方向（当該装置の場合のＺ方向６２１）に移動可能な様に、Ｚ軸位置決め機構６２２が配置されている。
【００４０】
レーザ加熱部は、レーザ発振器７１、ミラー７３、レンズ７５、レーザ制御部７７にて構成される。レーザ発振器７１は本体フレーム２１に取り付けられている。レーザ発振器７１には炭酸ガスレーザ（ＣＯ、ＣＯ２レーザ）が使用される。レーザ発振器７１から出射されたビームはミラーやレンズを介して、被割断基板１０に照射される。ミラー部７３は、レーザ発振器７１から出射されたレーザビームの方向を変えるために、適宜の枚数が用いられる。レンズは少なくとも１つ以上を用い、レーザ発振器７１から出射されたビームを被割断基板１０に対して効率良く加熱できるような形状をしている。
【００４１】
レンズを使用する替わりに、反射面が平面でないミラーを使用することで、レンズを使用した場合と同様に、被割断基板１０に対して効率良く加熱することが可能である。ミラーは、レーザを効率良く反射する材料を使用することが望ましく、金属（銅やアルミ、シリコンなど）の上に金属（金や銀、銅、アルミなど）や誘電体多層膜がコーティングされたものが使用される。
【００４２】
ミラー部７３は、ミラーホルダー７３１とミラー７３２を含み、自然冷却だけでなく、適宜冷却して使用する場合もある。ミラー７３２を冷却する手段としては、ミラー７３やミラーホルダーに多数のフィンを接触させて冷却する空冷方式、ミラー７３やミラーホルダーに接触させて所定の温度の水や流体を循環させるユニットにて冷却する水冷方式等がある。
【００４３】
レンズ部７５は、レンズホルダー７５１、レンズ７５２を含み、レンズは、レーザ７１を効率良く透過する材料を使用することが望ましく、炭酸ガスレーザの場合、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）やＧｅ（ゲルマニウム）が使用される。レンズは、自然冷却だけでなく、適宜冷やして使用する場合もある。
【００４４】
レーザ制御部７７は、所望のレーザ出力となるように、レーザ発振器７１もしくはレーザ発振器７１と接続されたアンプユニットに対して、パワー制御用の電気信号を出力する。アンプユニットは、レーザ発振器７１に内蔵される場合と、レーザ発振器７１とは隔てて設置される場合とがある。レーザ発振器７１と隔てて設置されたアンプユニットは、適宜スクライブ装置１内部に設置される。パワー制御用の電気信号には、高周波パルスの電圧や直流電流などが使用される。
【００４５】
次にチラー７１４について述べる。レーザ発振器７１やアンプユニットは、自然冷却以外に、強制的に冷却を必要とする場合が多い。レーザ発振器７１を冷却する手段として、レーザ発振器７１筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。レーザを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、レーザー発振器７１の筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式である。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、水冷方式と呼ぶものとする。
【００４６】
図１あるいは、図４あるいは図６に示す様に、ミスト冷却部は、水供給部８１、エア供給部、ノズル８３とからなる。水供給部８１は、本体フレーム２１上の貯水タンク若しくは装置外部から供給される水を所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、送液チューブにて構成される。エア供給部は、装置外部のブロア２６から供給されるエアを所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、配管チューブにて構成される。ノズル８３は、水供給部より送られた水と、エア供給部８２より送られたエアを混合して霧状にして、被割断基板１０に噴射される構造になっている。ノズル８３は少なくとも１つ以上用いられ、複数使用する場合は、複数の水供給部が適宜配置される。
【００４７】
ミスト吸引部８５は、吸引ノズル８５１、配管ホース、ミストセパレータ８５２、排気ファンにて構成される。吸引ノズル８５１はスクライブヘッド６内に配置され、配管ホースを通じて、ミストセパレータ、排気ファンと連通されている。ミストセパレータや排気ファンは、スクライブ装置本体２内の本体フレーム２１上若しくはスクライブ装置外部に配置される。ミストセパレータは、排気エア中の水分を分離し、排気ファンの腐食を防止する役割がある。排気ファンは、吸引ノズル８５１先端部分を負圧にし、かつ所定の流量のエアを吸引するために用いられる。排気ファンには、軸流ファン、遠心ファン、斜流ファンなどが用いられるが、真空ポンプを用いることも出来る。
【００４８】
ミスト噴霧領域の制限機構について述べる。ミスト冷却部のノズル８３から供給されるミストは、被割断基板１０に直接噴霧されるだけでなく、所定の形状で所定の面積を持った開口部を設けた板を通過させて噴霧することもできる。該板を通過させると、ミストの噴霧エリアは、直接噴霧する場合よりも狭くすることができる。
【００４９】
次に、図６あるいは図７に示す様に、ビーム照射位置の変更について述べる。ミラー、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、ビーム入射方向をＺ方向とした場合に、Ｚ方向と直交する１軸もしくは２軸方向（いわゆるＸ方向及び／又はＹ方向）に位置変更が可能なように配置されている。ミラー及び／又はレンズの位置を変更することにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの照射位置を変更することができる。Ｘ方向及び／又はＹ方向の位置変更手段として、図示していない直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００５０】
また、ビーム形状については、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、被割断基板１０との距離が変更可能なように配置されている。レンズの位置を変えることにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの寸法が変化する。レンズの位置変更手段として、直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００５１】
パワーメータ７２は、レーザスクライブ装置１の内部に設置されている。パワーメータ７２は、本体部２筐体とレーザ受光部７０と温度センサ部と制御部とを含む。レーザ受光部７０はレーザを受光し、温度センサ部にて電気信号が出力され、制御ボード７７にて増幅処理やフィルタ処理がなされる。レーザ部７のレーザ発振器から出射されたレーザビームは、被割断基板１０に照射されない時に、パワーメータヘッド部のレーザ受光部に照射される。レーザ発振器から出射されたビームが被割断基板１０に照射されるか、パワーメータに照射されるかは、ミラーの位置や角度を変更することで選択可能である。ミラーの位置や角度を変更する手段として、直動式アクチュエータ、回転式アクチュエータが上げられる。このアクチュエータは制御用機器７７と接続されていて、適宜位置決めが可能である。パワーメータ７２で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御ボード７７に入力される。照射されるレーザビームのパワーに応じて、パワーメータ７２から電気信号が出力されるので、制御用機器側でレーザビームのパワーを計測することが出来る。
【００５２】
パワーメータ用チラー７２６について述べる。パワーメータ７２のヘッドには、冷却が不要なものと、冷却が必要なものとがある。パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、パワーメータ７２のヘッド筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。また、パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、パワーメータ７２のヘッド筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式をからなる。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、いずれの水冷方式を用いても良い。水冷方式の場合、冷水供給源がレーザ発振器の冷却用とパワーメータ７２のヘッド部の冷却用とが独立している場合と、共通の場合とがある。
【００５３】
基板変位センサ６６は、スクライブヘッド６内部に設置されており、スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離を測定することができる。基板変位センサ６６には、接触式または非接触式のものが使用される。基板変位センサ６６で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離に応じて、基板変位センサから電気信号が出力されるので、制御用機器側で距離を計測することが出来る。
【００５４】
基板表面温度センサ７８１は、スクライブ装置１の内部に設置されている。基板表面温度センサ７８１を用いて、スクライブ装置１中の被割断基板１０の表面温度を測定することができる。基板表面温度センサ７８１で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。
【００５５】
観察カメラ部について述べる。スクライブ装置１内やスクライブヘッド６内には、観察カメラが設置されている場合がある。観察カメラ部は、カメラ部、カメラ駆動部にて構成されている。カメラ部は、撮像カメラ、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラには、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが用いられる。また、カメラ部は、被観察物上の一部若しくは全部の模様や姿勢や外郭部を観察する機能がある。カメラ部と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラで観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示部に出力される。レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ上に結像させる役目を持つ。その場合の照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラで観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を持つ場合もある。
【００５６】
レーザスクライブ装置１には、局所クリーンユニットと呼ばれるクリーンエア供給手段が設置される場合がある。また、必要に応じて、装置内の空気を外部に排出する排気ブロワが設置される。
【００５７】
次に、上記装置を用いて、被割断基板１０にレーザスクライブ処理をおこなう方法について説明する。
【００５８】
被割断基板１０としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス板等を例示できる。
【００５９】
ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料等が例示できる。
【００６０】
まず被割断基板１０を吸着テーブルに載置し、吸着させる。
【００６１】
被割断基板１０の表面にアライメントマークが配置されていない場合、被割断基板１０の外形基準でアライメントを行う方法を選択することができる。被割断基板１０の外形基準の方法としては、テーブル部４３に刻印された目印や線を参考に作業者が位置を調整する方法や、テーブル部４３上に位置決め基準となる突起を配置してガラス板をそれに沿わせる方法などが挙げられる。
【００６２】
被割断基板１０表面にアライメントマークが配置されている場合、吸着テーブル４３１に対して被割断基板１０が多少ずれた状態で載置されていても構わない。
【００６３】
アライメントマークをアライメントカメラにて読み取り、被割断基板１０のずれ量を制御盤ボックス３０の数値演算装置にて演算する。数値演算装置は、被割断基板１０のずれ量とテーブルの位置情報を元に、被割断基板１０の姿勢を正すための補正演算を行う。被割断基板１０を載置したテーブル４１は、被割断基板１０の厚み測定位置へ移動し、スクライブヘッド部６と被割断基板１０の表面との距離を測定する。制御装置は測定した距離情報を元に、イニシエータ６１の高さを調節する。
【００６４】
テーブル部４３はスクライブ処理開始位置へ所定の速度で移動する。テーブル部４３の移動中に、イニシエータ６１によって被割断基板１０の端面の表面部に極めて小さな亀裂が形成される。この小さな亀裂が、レーザスクライブ処理の開始点となる。
【００６５】
レーザ発振器７からスクライブヘッド６に対してレーザビームが照射される。レーザビームはスクライブヘッド６内のレンズにてスクライブ処理に最適なビーム形状に成形され、被割断基板１０の表面に照射される。被割断基板１０は、レーザが照射されつつ所定の速度で移動しているので、スクライブ予定線１１１に対して連続的に加熱される。この時、被割断基板１０表面には圧縮応力が生じる。
【００６６】
被割断基板１０は、レーザで加熱された直後、ミスト冷却部８のノズル８３からミストが噴霧され、冷却される。この時、被割断基板１０の表面には引張応力が生じる。
【００６７】
上記で述べた、加熱と冷却のサイクルにより、被割断基板１０表面には圧縮と引張の応力変化が起きる。この圧縮と引張の応力変化は被割断基板１０の移動に伴って、連続的に行われる。
このとき、イニシエータ６１にて形成した被割断基板１０の端面の表面部の小さな亀裂が連続的に拡がる。この連続した亀裂がスクライブ線１１２である。尚、このスクライブ線１１２は通常目視では認識できない。
【００６８】
事前に登録したスクライブ処理条件情報に基づき、被割断基板１０基板上の所定の位置に対して、スクライブ処理を行う。必要に応じて、被割断基板１０の姿勢を変え、スクライブ処理を行う。上記動作を必要回数繰り返すことにより、格子状にスクライブ線を形成する。
【００６９】
被割断基板１０基板を装置外に取り出し、次にスクライブ処理する被割断基板１０をテーブルに載置する。
【００７０】
被割断基板１０からなる貼合せ基板は片面ずつスクライブ処理する必要があるので、第１面をスクライブ処理した後、被割断基板１０を表裏反転し、第２面をスクライブヘッド６側に向けて載置する。スクライブ装置１に反転機構が付属している場合は、被割断基板１０を反転機構で反転させた後、テーブル部４３に載置する。スクライブ処理処理が完了した被割断基板１０基板は、スクライブ線に沿って必要な外力を加えて割断され、短冊化もしくは個片化される。
【００７１】
尚、短冊化とは、複数のパネルが列状に連なった状態であることを意味し、個片化とは、複数のパネルがそれぞれ個々に分離されている状態を意味する。
【００７２】
スクライブ線１１２に沿って曲げ応力が作用することで、亀裂が拡がり、被割断基板１０基板が割断される。
【実施例】
【００７３】
一般に、被割断基板１０のスクライブ予定線１１１上を加熱ビーム７０と冷却ミスト８３ａ・ｂが通過すれば、スクライブ予定線１１１と実際のスクライブ線１１２が一致する。しかし、加熱ビーム７０のエネルギーバランスや、冷却ミスト８３ａ・ｂに偏りがある場合、スクライブ予定線１１１と実際のスクライブ線１１２とが一致せず、ずれる事がある。また、貼合せ型の被割断基板１０をスクライブ処理する場合、被割断基板１０の各単位基板同士を貼り合わせるためのシール材によって、貼合せ型被割断基板１０に応力が作用し、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とがずれたり、部分的にうねる事がある。
【００７４】
この問題点を解決するため、必要に応じて、スクライブ処理中の加熱ビーム７０のレーザ照射位置をずらすことを可能とした。
【００７５】
具体的には、図６及び図７に示す様に、スクライブヘッドに配置されたミラー及びレンズの位置変更により行う。
【００７６】
レーザ出射後のレーザビーム７０１は、スクライブヘッド部６に対してレーザビームの出射方向７０９に示す方向で入射される。前記レーザビーム７０１はスクライブヘッド部のミラー７３２ｅ、７３２ｆで反射され、レンズ７５２に向けて出射される。
レンズ通過前のレーザビーム７０２は、レンズ７５２により成形され、被割断基板１０に対する加熱ビーム７０となる。
スクライブビーム照射位置変更手段７４２は、スクライブヘッド部６のスクライブヘッドフレーム６０１を介して配置され、ベースプレート７４３を介し、ミラーホルダー７３１ｅ、７３１ｆが、さらにその先にはミラー７３２ｅ、７３２ｆが配置されている。このスクライブビーム照射位置変更手段７４２は、矢印７４１で示す方向に移動可能である。
また、前記ベースプレート７４３の上には、レンズ位置変更手段７６２、レンズホルダー７５１が、さらにその先にはレンズ７５２が配置されている。
このレンズ位置変更手段７６２は、矢印７６１の方向に移動可能である。
スクライブビーム照射位置変更手段が第１の位置から第２の位置に移動することにより、図６に示す様に、第１の位置での加熱ビーム７４４であったものが、第２の位置での加熱ビーム７４５となり、冷却ミスト８０に対して位置が変わる。
スクライブビーム照射位置変更手段として、ミラー及びレンズの位置を変更する方法を例示したが、それ以外にミラー及び／又はレンズの角度を変更する場合（図示せず）もある。これら位置や角度の変更手段は、制御盤ボックス３０と接続されており、事前に登録した位置及び角度情報に基づき、レーザスクライブ処理中に適宜補正しながら移動する構成にしている。
【００７７】
被割断基板をスクライブ処理するに当たり、スクライブ処理の開始位置より開始位置から５ｍｍの長さに渡って、スクライブ予定線に対して最大０．２ｍｍずれた。従い、加熱ビーム７０の中心位置を、スクライブ処理開始位置（被割断基板の端部）から５ｍｍの長さに渡って、ずれた方向と逆側にずらして照射した。スクライブ処理終了位置（被割断基板１０の端部）手前５ｍｍ部分のスクライブ処理位置がスクライブ予定線１１１よりスクライブ線の位置がずれた場合も、前記の方法と同様に、加熱ビーム７０の中心位置を補正して照射した。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
レーザスクライブ装置を用いて、被割断基板に、スクライブ処理を施す方法において、被割断基板としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス基板等に摘要できる。
【００７９】
また、ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料が例示できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本出願の「レーザスクライブ装置」の概要を示す図。
【図２】本出願の「レーザスクライブ装置の通常時の外観」を示す図。
【図３】本出願の「レーザスクライブ装置のメンテナンス時の外観」を示す図。
【図４】本出願の「スクライブヘッドの詳細」を示す図。
【図５】本出願の「レーザスクライブ装置のテーブル部の巻き取りカバー」を示す図。
【図６】本出願の「スクライブヘッドの構成」を示す概略図。
【図７】本出願の「スクライブビーム照射位置変更の様子」を示す概略図
【符号の説明】
【００８１】
１ レーザスクライブ装置
４ テーブル部
１０ 被割断基板
１１１ スクライブ予定線
１１２ スクライブ線
２ 本体部
３０ 制御盤ボックス
３３１ 情報表示部
４３ テーブル本体部
４３−ａ ステージ部
４３１ 吸着テーブル
４３４ 真空気室
４４０ 吸着サブテーブル
５５ カメラ駆動部
５２１ 撮像カメラ
６ スクライブヘッド部
６０１ スクライブヘッドフレーム
６１ イニシエータ部
７ レーザ加熱部
７０ 加熱ビーム
７０１ レーザビーム
７０９ レーザビームの出射方向
７１ レーザ発信器
７３２ｅ ミラー
７３２ｆ ミラー
７４２ スクライブビーム照射位置変更手段
７４４ 第1の位置での加熱ビーム
７４５ 第２の位置での加熱ビーム
７５１ レンズホルダー
７５２ レンズ
７６２ レンズ位置変更手段
８ ミスト冷却部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて、ガラス板、セラミック板などの脆性材料製板を被割断基板として切断するための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、材料となる被割断基板には、基板エッジ部分などの残留応力などの影響で直線性が低下する。
【０００３】
従い、スクライブ処理を行う場合に、予め設定されたスクライブ予定線に沿ってスクライブ処理をする様に、レーザ加熱ビームのＹ軸方向の位置ずれが無いように調整して、スクライブ予定線上にスクライブ処理がなされ、スクライブ線が加工されることが望ましい。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０２１１４１号
【特許文献２】特開２０００−０６１６７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、スクライブ予定線と実際のスクライブ線が一致する。しかし、加熱ビームのエネルギーバランスや、冷却ミストに偏りがある場合、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とが一致せず、ずれる事がある。また、貼合せ基板にスクライブ処理をする場合、被割断基板同士を貼り合わせるためのシール材によって、被割断基板に応力が作用し、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とがずれたり、部分的にうねる事がある。
【０００６】
特記すべきは、被割断基板の基板の端部の残留応力などの影響で直線性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
レーザスクライブ装置に対し、被割断基板の進行方向に対し、加熱ビームの中心位置の変更は、ミラーの位置変更、ミラーの角度変更、レンズの位置変更などにより行う。ミラーの位置や角度、レンズの位置の変更は、位置や角度の変更手段によって行う。これら位置や角度の変更手段は、制御用機器と接続されており、事前に登録した位置及び角度情報に基づき、レーザスクライブ中に適宜移動する。
【発明の効果】
【０００８】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ方法において、被割断基板からなる材料の持つ応力に対応して、スクライブ予定線に一致した位置にスクライブ処理をすることができ、精度および品質の良い、被割断基板の割断ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
レーザースクライブ装置について図１を用いて説明する。
【００１０】
レーザースクライブ装置１は、本体部２、制御盤ボックス３０、テーブル部４、アライメント部５、スクライブヘッド部６の各ユニットから構成される。
【００１１】
本体部２は、本体フレーム２１、サブフレーム２１１、カバー２１２などを含む部材にて構成され、制御盤ボックス３０、操作部３１、テーブル部４、アライメント部５５、スクライブヘッド部６を含み、それぞれ配置されている。
【００１２】
次に、図２に示す様に、本体部２には、メンテナンス用カバーフレーム２２が付随する。このメンテナンス用カバーフレーム２２は、装置内部と装置外部とを区分けするカバー２２２やフレームなどの部材から構成される。
【００１３】
このメンテナンス用カバーフレーム２２は、一部が装置の外装カバーであり、一部は装置外装カバーとオーバーラップした形で構成されている。そのメンテナンス時の状態を図３に示す。
【００１４】
装置稼働時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置設置面積を最小状態にすることを考慮に入れ、符号２２４で示す様に装置外装カバーと重なり合う様に配置されている。
【００１５】
装置メンテナンス時、メンテナンス用カバーフレーム２２は、装置外装カバーとオーバーラップする部分２２５が最小になる様に配置され、装置内部に作業者が入って作業をすることが可能となる様に、設計されている。
【００１６】
次に、制御盤ボックス３０には、制御用機器と呼ばれる機器として、数値演算装置（いわゆるパソコンやＰＬＣ、シーケンサ、ＮＣコントローラなど）、ブレーカ、リレー、モータアンプ、変圧器、直流電源装置、ノイズフィルタ、信号入力ユニット、信号出力ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、モータ位置決めユニット、信号カウンタ、タイマー等を含む機器が接続され、収納されている。これらの機器は装置内機器レイアウト上の都合により、適宜制御盤外に配置される場合がある。
【００１７】
操作部３１は、図２に示す様に、レーザスクライブ装置１のカバー２１２に情報表示部、情報入力部として構成され設置されている。
【００１８】
情報入力部は、情報入力手段としてキーボード３３２、操作ＳＷ（マウス）などを含む機器にて構成される。
【００１９】
情報表示部は、情報出力手段をも兼ね、情報表示器３３１や表示ランプなどを含む機器にて構成される。
【００２０】
情報入力部のキーボード３３２はレーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータからの動作指令や設定値を入力したり、登録する役割を持つ。
【００２１】
情報出力部は、情報入力部と同様、情報表示部が兼ね、レーザスクライブ装置１の数値演算装置と接続され、オペレータに装置や装置内の機器の状態や情報を伝える役割を持つ。
情報出力手段は上記の他に、ブザーやスピーカ、表示メーターなどが適宜使用可能である。
【００２２】
テーブル部４は、図１及び図４に示す様に、被割断基板１０を載置するテーブル本体部４３を移動させるステージ部４３−aとを含む部材にて構成される。ステージ部４３−aは、水平方向（図１に矢印で示す、Ｘ（左右）４１１・Ｙ（前後）４１３方向）に移動可能なように、ＸＹ２軸直交した駆動部４１と、鉛直方向を中心軸にして水平方向（図１の矢印に示すθ方向）に回転可能なように、θ軸回転部４１５とを含み、ステージ部４３−ａと本体フレーム２１に取り付けられている。
【００２３】
ステージ部４３−aには、図５に示す様な、巻取カバー４２が設置される場合がある。この巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの１軸に付き２つ取り付けられる。それぞれの巻取カバー４２は、ステージ部４３−aの動作に合わせて伸縮可能で、外部からステージ内部への異物の混入を防ぐ役割を持つ。
【００２４】
テーブル本体部４３は、吸着テーブル４３１と中間プレートを含む。吸着テーブル４３１はＸＹ方向に平坦で、被割断基板１０が載置可能な形状をしている。
【００２５】
吸着テーブル４３１には、被割断基板１０と接する部分の一部に、吸着溝と呼ばれる溝や、吸着孔孔と呼ばれる孔が設けられ、真空気室４３４や図示しない配管ホースや配管継手などを介して真空ポンプへ連通されている。吸着テーブル４３１に載置された被割断基板１０は、吸着溝や吸着孔を負圧にすることで吸着テーブル４３１と密着し、吸着テーブル４３１が高速で移動しても位置ずれを起こすことがなくなる。
【００２６】
吸着テーブル４３１とテーブル本体部４３との間に図示しないが、中間プレートが配備され、複数のネジや留め具を介して取り付けられる。中間プレートのネジや留め具は、吸着テーブル４３１の水平度や平坦度調整のために用いられる。
【００２７】
吸着テーブル４３１は、吸着サブテーブルと呼ばれる部材を設ける場合がある。
【００２８】
吸着サブテーブル４４０は、被割断基板１０と吸着テーブル４３１との間に配置され、吸着テーブル４３１に取り付けられる。
【００２９】
吸着サブテーブル４４０は被割断基板１０の一部だけが接触する形状をしている。
【００３０】
吸着サブテーブル４４０が被割断基板１０を支持する位置は、被割断基板１０の外周部又は四隅などが例示でき、さらには、場合により被割断基板１０の中央部又はそれ以外の場所も例示できる。
【００３１】
また、吸着テーブル４３１には、図示しない排気パンが設置されている。
排気パンには、配管チューブ、ミストセパレータなどを介してブロワなどの負圧吸引装置に連通されている。スクライブヘッド６内のノズルから噴射されるミストは、排気パンを通じて回収し、吸着テーブル上にミストが残らない様に構成されている。
【００３２】
アライメント部５は、カメラ部５２、カメラ駆動部５５にて構成されている。カメラ部５２は、撮像カメラ５２１、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラ５２１としては、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが使用される。
【００３３】
撮像カメラ５２１は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の姿勢や外郭部を観察する機能がある。撮像カメラ５２１と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラ５２１で観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示器３３１に出力される。
【００３４】
レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ５２１上に結像させる役目を持つ。
【００３５】
照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラ５２１で観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を配備する場合もある。
【００３６】
カメラ駆動部５５は、カメラ固定部、ステージ部などを含む部材にて構成される。画像処理部は、パソコンに搭載して使用する画像処理ボードや汎用の画像処理装置などを含む機器にて構成される。
【００３７】
スクライブヘッド部６は、図６に示す様に、イニシエータ部６１、レーザ加熱部７そしてミスト冷却部８にて構成される。
【００３８】
イニシエータ部６１は、スクライブホイール６５、ホイールヘッド部６３にて構成される。ホイールヘッド部６３には、ピン６４を介して、スクライブホイール６５が取り付けられている。ピン６４は円筒状をしているため、スクライブホイール６５はホイールヘッド６５内で落下や位置擦れを起こさない様に、回転可能になっている。
【００３９】
ホイールヘッド部６３には、スクライブホイール６５が被割断基板１０のなす平面方向（ＸＹ方向）に対して鉛直方向（当該装置の場合のＺ方向６２１）に移動可能な様に、Ｚ軸位置決め機構６２２が配置されている。
【００４０】
レーザ加熱部は、レーザ発振器７１、ミラー７３、レンズ７５、レーザ制御部７７にて構成される。レーザ発振器７１は本体フレーム２１に取り付けられている。レーザ発振器７１には炭酸ガスレーザ（ＣＯ、ＣＯ２レーザ）が使用される。レーザ発振器７１から出射されたビームはミラーやレンズを介して、被割断基板１０に照射される。ミラー部７３は、レーザ発振器７１から出射されたレーザビームの方向を変えるために、適宜の枚数が用いられる。レンズは少なくとも１つ以上を用い、レーザ発振器７１から出射されたビームを被割断基板１０に対して効率良く加熱できるような形状をしている。
【００４１】
レンズを使用する替わりに、反射面が平面でないミラーを使用することで、レンズを使用した場合と同様に、被割断基板１０に対して効率良く加熱することが可能である。ミラーは、レーザを効率良く反射する材料を使用することが望ましく、金属（銅やアルミ、シリコンなど）の上に金属（金や銀、銅、アルミなど）や誘電体多層膜がコーティングされたものが使用される。
【００４２】
ミラー部７３は、ミラーホルダー７３１とミラー７３２を含み、自然冷却だけでなく、適宜冷却して使用する場合もある。ミラー７３２を冷却する手段としては、ミラー７３やミラーホルダーに多数のフィンを接触させて冷却する空冷方式、ミラー７３やミラーホルダーに接触させて所定の温度の水や流体を循環させるユニットにて冷却する水冷方式等がある。
【００４３】
レンズ部７５は、レンズホルダー７５１、レンズ７５２を含み、レンズは、レーザ７１を効率良く透過する材料を使用することが望ましく、炭酸ガスレーザの場合、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）やＧｅ（ゲルマニウム）が使用される。レンズは、自然冷却だけでなく、適宜冷やして使用する場合もある。
【００４４】
レーザ制御部７７は、所望のレーザ出力となるように、レーザ発振器７１もしくはレーザ発振器７１と接続されたアンプユニットに対して、パワー制御用の電気信号を出力する。アンプユニットは、レーザ発振器７１に内蔵される場合と、レーザ発振器７１とは隔てて設置される場合とがある。レーザ発振器７１と隔てて設置されたアンプユニットは、適宜スクライブ装置１内部に設置される。パワー制御用の電気信号には、高周波パルスの電圧や直流電流などが使用される。
【００４５】
次にチラー７１４について述べる。レーザ発振器７１やアンプユニットは、自然冷却以外に、強制的に冷却を必要とする場合が多い。レーザ発振器７１を冷却する手段として、レーザ発振器７１筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。レーザを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、レーザー発振器７１の筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式である。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、水冷方式と呼ぶものとする。
【００４６】
図１あるいは、図４あるいは図６に示す様に、ミスト冷却部は、水供給部８１、エア供給部、ノズル８３とからなる。水供給部８１は、本体フレーム２１上の貯水タンク若しくは装置外部から供給される水を所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、送液チューブにて構成される。エア供給部は、装置外部のブロア２６から供給されるエアを所定の圧力で送り出す、加圧ポンプやレギュレータなどの圧力調整手段と、配管チューブにて構成される。ノズル８３は、水供給部より送られた水と、エア供給部８２より送られたエアを混合して霧状にして、被割断基板１０に噴射される構造になっている。ノズル８３は少なくとも１つ以上用いられ、複数使用する場合は、複数の水供給部が適宜配置される。
【００４７】
ミスト吸引部８５は、吸引ノズル８５１、配管ホース、ミストセパレータ８５２、排気ファンにて構成される。吸引ノズル８５１はスクライブヘッド６内に配置され、配管ホースを通じて、ミストセパレータ、排気ファンと連通されている。ミストセパレータや排気ファンは、スクライブ装置本体２内の本体フレーム２１上若しくはスクライブ装置外部に配置される。ミストセパレータは、排気エア中の水分を分離し、排気ファンの腐食を防止する役割がある。排気ファンは、吸引ノズル８５１先端部分を負圧にし、かつ所定の流量のエアを吸引するために用いられる。排気ファンには、軸流ファン、遠心ファン、斜流ファンなどが用いられるが、真空ポンプを用いることも出来る。
【００４８】
ミスト噴霧領域の制限機構について述べる。ミスト冷却部のノズル８３から供給されるミストは、被割断基板１０に直接噴霧されるだけでなく、所定の形状で所定の面積を持った開口部を設けた板を通過させて噴霧することもできる。該板を通過させると、ミストの噴霧エリアは、直接噴霧する場合よりも狭くすることができる。
【００４９】
次に、図６あるいは図７に示す様に、ビーム照射位置の変更について述べる。ミラー、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、ビーム入射方向をＺ方向とした場合に、Ｚ方向と直交する１軸もしくは２軸方向（いわゆるＸ方向及び／又はＹ方向）に位置変更が可能なように配置されている。ミラー及び／又はレンズの位置を変更することにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの照射位置を変更することができる。Ｘ方向及び／又はＹ方向の位置変更手段として、図示していない直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００５０】
また、ビーム形状については、レンズの内、少なくとも一つは、位置を変えることが可能で、被割断基板１０との距離が変更可能なように配置されている。レンズの位置を変えることにより、被割断基板１０に照射されるレーザビームの寸法が変化する。レンズの位置変更手段として、直動式アクチュエータが上げられ、シリンダや回転モータとボールネジ、リニアモータなどで構成される。この直動式アクチュエータは、制御用機器と接続されていて、適宜位置決めが可能である。
【００５１】
パワーメータ７２は、レーザスクライブ装置１の内部に設置されている。パワーメータ７２は、本体部２筐体とレーザ受光部７０と温度センサ部と制御部とを含む。レーザ受光部７０はレーザを受光し、温度センサ部にて電気信号が出力され、制御ボード７７にて増幅処理やフィルタ処理がなされる。レーザ部７のレーザ発振器から出射されたレーザビームは、被割断基板１０に照射されない時に、パワーメータヘッド部のレーザ受光部に照射される。レーザ発振器から出射されたビームが被割断基板１０に照射されるか、パワーメータに照射されるかは、ミラーの位置や角度を変更することで選択可能である。ミラーの位置や角度を変更する手段として、直動式アクチュエータ、回転式アクチュエータが上げられる。このアクチュエータは制御用機器７７と接続されていて、適宜位置決めが可能である。パワーメータ７２で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御ボード７７に入力される。照射されるレーザビームのパワーに応じて、パワーメータ７２から電気信号が出力されるので、制御用機器側でレーザビームのパワーを計測することが出来る。
【００５２】
パワーメータ用チラー７２６について述べる。パワーメータ７２のヘッドには、冷却が不要なものと、冷却が必要なものとがある。パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、パワーメータ７２のヘッド筐体の一部に多数の放熱フィンを取り付けた空冷方式が例示できる。空冷方式の場合、送風機を併用して冷却効率を上げるものがある。また、パワーメータ７２のヘッドを冷却する手段として、空冷方式の他に水冷方式が上げられる。水冷方式は、パワーメータ７２のヘッド筐体の温度を、外部から供給した冷水に熱を伝え、外部に放出する方式をからなる。冷媒として、水以外にエチレングリコールを含む溶液や、油類などを含む方式も広義で含み、いずれの水冷方式を用いても良い。水冷方式の場合、冷水供給源がレーザ発振器の冷却用とパワーメータ７２のヘッド部の冷却用とが独立している場合と、共通の場合とがある。
【００５３】
基板変位センサ６６は、スクライブヘッド６内部に設置されており、スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離を測定することができる。基板変位センサ６６には、接触式または非接触式のものが使用される。基板変位センサ６６で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。スクライブヘッド６と被割断基板１０との距離に応じて、基板変位センサから電気信号が出力されるので、制御用機器側で距離を計測することが出来る。
【００５４】
基板表面温度センサ７８１は、スクライブ装置１の内部に設置されている。基板表面温度センサ７８１を用いて、スクライブ装置１中の被割断基板１０の表面温度を測定することができる。基板表面温度センサ７８１で計測された計測値は、電気信号に変換して出力され、制御盤ボックス３０内の制御用機器に入力される。
【００５５】
観察カメラ部について述べる。スクライブ装置１内やスクライブヘッド６内には、観察カメラが設置されている場合がある。観察カメラ部は、カメラ部、カメラ駆動部にて構成されている。カメラ部は、撮像カメラ、レンズ、照明などを含む機器にて構成される。撮像カメラには、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどが用いられる。また、カメラ部は、被観察物上の一部若しくは全部の模様や姿勢や外郭部を観察する機能がある。カメラ部と画像処理部とは信号ケーブルを介して接続されており、撮像カメラで観察された画像が画像処理部へ伝送される。画像処理部へ伝送された画像は、適宜、情報表示部に出力される。レンズは、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部の像を撮像カメラ上に結像させる役目を持つ。その場合の照明は、被割断基板１０上の一部のマーク若しくは被割断基板１０の外郭部を明るくし、撮像カメラで観察しやすい明るさにする役目を持つ。照明は、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、メタルハライド光源、白色電球、蛍光灯などを含み、明るさを調節する調光手段を持つ場合もある。
【００５６】
レーザスクライブ装置１には、局所クリーンユニットと呼ばれるクリーンエア供給手段が設置される場合がある。また、必要に応じて、装置内の空気を外部に排出する排気ブロワが設置される。
【００５７】
次に、上記装置を用いて、被割断基板１０にレーザスクライブ処理をおこなう方法について説明する。
【００５８】
被割断基板１０としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス板等を例示できる。
【００５９】
ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料等が例示できる。
【００６０】
まず被割断基板１０を吸着テーブルに載置し、吸着させる。
【００６１】
被割断基板１０の表面にアライメントマークが配置されていない場合、被割断基板１０の外形基準でアライメントを行う方法を選択することができる。被割断基板１０の外形基準の方法としては、テーブル部４３に刻印された目印や線を参考に作業者が位置を調整する方法や、テーブル部４３上に位置決め基準となる突起を配置してガラス板をそれに沿わせる方法などが挙げられる。
【００６２】
被割断基板１０表面にアライメントマークが配置されている場合、吸着テーブル４３１に対して被割断基板１０が多少ずれた状態で載置されていても構わない。
【００６３】
アライメントマークをアライメントカメラにて読み取り、被割断基板１０のずれ量を制御盤ボックス３０の数値演算装置にて演算する。数値演算装置は、被割断基板１０のずれ量とテーブルの位置情報を元に、被割断基板１０の姿勢を正すための補正演算を行う。被割断基板１０を載置したテーブル４１は、被割断基板１０の厚み測定位置へ移動し、スクライブヘッド部６と被割断基板１０の表面との距離を測定する。制御装置は測定した距離情報を元に、イニシエータ６１の高さを調節する。
【００６４】
テーブル部４３はスクライブ処理開始位置へ所定の速度で移動する。テーブル部４３の移動中に、イニシエータ６１によって被割断基板１０の端面の表面部に極めて小さな亀裂が形成される。この小さな亀裂が、レーザスクライブ処理の開始点となる。
【００６５】
レーザ発振器７からスクライブヘッド６に対してレーザビームが照射される。レーザビームはスクライブヘッド６内のレンズにてスクライブ処理に最適なビーム形状に成形され、被割断基板１０の表面に照射される。被割断基板１０は、レーザが照射されつつ所定の速度で移動しているので、スクライブ予定線１１１に対して連続的に加熱される。この時、被割断基板１０表面には圧縮応力が生じる。
【００６６】
被割断基板１０は、レーザで加熱された直後、ミスト冷却部８のノズル８３からミストが噴霧され、冷却される。この時、被割断基板１０の表面には引張応力が生じる。
【００６７】
上記で述べた、加熱と冷却のサイクルにより、被割断基板１０表面には圧縮と引張の応力変化が起きる。この圧縮と引張の応力変化は被割断基板１０の移動に伴って、連続的に行われる。
このとき、イニシエータ６１にて形成した被割断基板１０の端面の表面部の小さな亀裂が連続的に拡がる。この連続した亀裂がスクライブ線１１２である。尚、このスクライブ線１１２は通常目視では認識できない。
【００６８】
事前に登録したスクライブ処理条件情報に基づき、被割断基板１０基板上の所定の位置に対して、スクライブ処理を行う。必要に応じて、被割断基板１０の姿勢を変え、スクライブ処理を行う。上記動作を必要回数繰り返すことにより、格子状にスクライブ線を形成する。
【００６９】
被割断基板１０基板を装置外に取り出し、次にスクライブ処理する被割断基板１０をテーブルに載置する。
【００７０】
被割断基板１０からなる貼合せ基板は片面ずつスクライブ処理する必要があるので、第１面をスクライブ処理した後、被割断基板１０を表裏反転し、第２面をスクライブヘッド６側に向けて載置する。スクライブ装置１に反転機構が付属している場合は、被割断基板１０を反転機構で反転させた後、テーブル部４３に載置する。スクライブ処理処理が完了した被割断基板１０基板は、スクライブ線に沿って必要な外力を加えて割断され、短冊化もしくは個片化される。
【００７１】
尚、短冊化とは、複数のパネルが列状に連なった状態であることを意味し、個片化とは、複数のパネルがそれぞれ個々に分離されている状態を意味する。
【００７２】
スクライブ線１１２に沿って曲げ応力が作用することで、亀裂が拡がり、被割断基板１０基板が割断される。
【実施例】
【００７３】
一般に、被割断基板１０のスクライブ予定線１１１上を加熱ビーム７０と冷却ミスト８３ａ・ｂが通過すれば、スクライブ予定線１１１と実際のスクライブ線１１２が一致する。しかし、加熱ビーム７０のエネルギーバランスや、冷却ミスト８３ａ・ｂに偏りがある場合、スクライブ予定線１１１と実際のスクライブ線１１２とが一致せず、ずれる事がある。また、貼合せ型の被割断基板１０をスクライブ処理する場合、被割断基板１０の各単位基板同士を貼り合わせるためのシール材によって、貼合せ型被割断基板１０に応力が作用し、スクライブ予定線と実際のスクライブ線とがずれたり、部分的にうねる事がある。
【００７４】
この問題点を解決するため、必要に応じて、スクライブ処理中の加熱ビーム７０のレーザ照射位置をずらすことを可能とした。
【００７５】
具体的には、図６及び図７に示す様に、スクライブヘッドに配置されたミラー及びレンズの位置変更により行う。
【００７６】
レーザ出射後のレーザビーム７０１は、スクライブヘッド部６に対してレーザビームの出射方向７０９に示す方向で入射される。前記レーザビーム７０１はスクライブヘッド部のミラー７３２ｅ、７３２ｆで反射され、レンズ７５２に向けて出射される。
レンズ通過前のレーザビーム７０２は、レンズ７５２により成形され、被割断基板１０に対する加熱ビーム７０となる。
スクライブビーム照射位置変更手段７４２は、スクライブヘッド部６のスクライブヘッドフレーム６０１を介して配置され、ベースプレート７４３を介し、ミラーホルダー７３１ｅ、７３１ｆが、さらにその先にはミラー７３２ｅ、７３２ｆが配置されている。このスクライブビーム照射位置変更手段７４２は、矢印７４１で示す方向に移動可能である。
また、前記ベースプレート７４３の上には、レンズ位置変更手段７６２、レンズホルダー７５１が、さらにその先にはレンズ７５２が配置されている。
このレンズ位置変更手段７６２は、矢印７６１の方向に移動可能である。
スクライブビーム照射位置変更手段が第１の位置から第２の位置に移動することにより、図６に示す様に、第１の位置での加熱ビーム７４４であったものが、第２の位置での加熱ビーム７４５となり、冷却ミスト８０に対して位置が変わる。
スクライブビーム照射位置変更手段として、ミラー及びレンズの位置を変更する方法を例示したが、それ以外にミラー及び／又はレンズの角度を変更する場合（図示せず）もある。これら位置や角度の変更手段は、制御盤ボックス３０と接続されており、事前に登録した位置及び角度情報に基づき、レーザスクライブ処理中に適宜補正しながら移動する構成にしている。
【００７７】
被割断基板をスクライブ処理するに当たり、スクライブ処理の開始位置より開始位置から５ｍｍの長さに渡って、スクライブ予定線に対して最大０．２ｍｍずれた。従い、加熱ビーム７０の中心位置を、スクライブ処理開始位置（被割断基板の端部）から５ｍｍの長さに渡って、ずれた方向と逆側にずらして照射した。スクライブ処理終了位置（被割断基板１０の端部）手前５ｍｍ部分のスクライブ処理位置がスクライブ予定線１１１よりスクライブ線の位置がずれた場合も、前記の方法と同様に、加熱ビーム７０の中心位置を補正して照射した。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
レーザスクライブ装置を用いて、被割断基板に、スクライブ処理を施す方法において、被割断基板としては、携帯用情報端末やパソコン用モニタ、薄型ＴＶなどの、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるガラス基板等に摘要できる。
【００７９】
また、ＦＰＤ用ガラス板は、マザーガラスと呼ばれる大型の基板サイズで各種製造工程を通った後、最終製品のサイズのパネル単位に切り出される。ガラス板の材料として、ソーダライムガラスや無アルカリガラスと呼ばれる材料が例示できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本出願の「レーザスクライブ装置」の概要を示す図。
【図２】本出願の「レーザスクライブ装置の通常時の外観」を示す図。
【図３】本出願の「レーザスクライブ装置のメンテナンス時の外観」を示す図。
【図４】本出願の「スクライブヘッドの詳細」を示す図。
【図５】本出願の「レーザスクライブ装置のテーブル部の巻き取りカバー」を示す図。
【図６】本出願の「スクライブヘッドの構成」を示す概略図。
【図７】本出願の「スクライブビーム照射位置変更の様子」を示す概略図
【符号の説明】
【００８１】
１ レーザスクライブ装置
４ テーブル部
１０ 被割断基板
１１１ スクライブ予定線
１１２ スクライブ線
２ 本体部
３０ 制御盤ボックス
３３１ 情報表示部
４３ テーブル本体部
４３−ａ ステージ部
４３１ 吸着テーブル
４３４ 真空気室
４４０ 吸着サブテーブル
５５ カメラ駆動部
５２１ 撮像カメラ
６ スクライブヘッド部
６０１ スクライブヘッドフレーム
６１ イニシエータ部
７ レーザ加熱部
７０ 加熱ビーム
７０１ レーザビーム
７０９ レーザビームの出射方向
７１ レーザ発信器
７３２ｅ ミラー
７３２ｆ ミラー
７４２ スクライブビーム照射位置変更手段
７４４ 第1の位置での加熱ビーム
７４５ 第２の位置での加熱ビーム
７５１ レンズホルダー
７５２ レンズ
７６２ レンズ位置変更手段
８ ミスト冷却部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、被割断基板の進行方向に対し、直角の方向にレーザ光の照射位置を自在に調整できる構成にしたことを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項２】
前記被割断基板が、第１面と第２面を保有する貼合せ型からなる被割断基板であることを特徴とする請求項１に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項１】
被割断基板を割断する割断工程に先立ち、被割断基板に対しレーザ光を被割断基板の割断予定線に沿って相対的に移動させることにより割断予定線の始端から終端に向かうスクライブ線を形成するレーザスクライブ装置において、被割断基板の進行方向に対し、直角の方向にレーザ光の照射位置を自在に調整できる構成にしたことを特徴とするレーザスクライブ装置。
【請求項２】
前記被割断基板が、第１面と第２面を保有する貼合せ型からなる被割断基板であることを特徴とする請求項１に記載のレーザスクライブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２２９７１２（Ｐ２００８−２２９７１２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７７４６６（Ｐ２００７−７７４６６）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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