割断装置および割断方法
【課題】レーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却し、被加工基板を速い速度で割断し、当該冷却流体を被加工基板から除去する割断装置および割断方法を提供する。
【解決手段】被加工基板６０を保持するとともに、開口５０割断装置ａを有する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２を照射し局部的に加熱する。被加工基板６０の下方に、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却流体Ｃを噴射する冷却部４０がある。冷却部４０から噴射された冷却流体Ｃを回収する回収装置１０がある。
【解決手段】被加工基板６０を保持するとともに、開口５０割断装置ａを有する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２を照射し局部的に加熱する。被加工基板６０の下方に、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却流体Ｃを噴射する冷却部４０がある。冷却部４０から噴射された冷却流体Ｃを回収する回収装置１０がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工基板を速い速度で割断する割断装置、および当該割断装置を用いた割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、従来、一枚の被加工基板（例えば、ガラス基板）６０を割断する割断装置は、被加工基板６０を保持する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方からレーザ光ＬＢ１を照射して局部的に予熱するレーザ予熱部２０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方からレーザ光ＬＢ２を照射して局部的に加熱するレーザ加熱部３０と、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方から冷却剤Ｃ’を噴射する冷却部４０とを備えている。なお、冷却部４０から噴射される冷却剤Ｃ’としては、揮発性の霧やガスなどが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の割断装置では、被加工基板６０の割断速度は十分ではなく、割断速度を速める必要がある。このように、被加工基板６０の割断速度を上げるためには、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された被加工基板６０の割断予定線６５近傍を、急速に冷却する必要があるが、揮発性の霧やガスなどからなる冷却剤では冷却速度が不十分である。
【０００４】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却することによって、被加工基板を速い速度で割断する割断装置、および当該割断装置を用いた割断方法を提供することを目的とする。
【０００５】
ところで、二枚の被加工基板をシール材により貼り合わせることによって構成された貼合基板を割断する方法として、貼合基板の上方面と下方面の両面にレーザ光を照射する方法は知られている（例えば、特開２００２−２５５５８１号公報）。しかしながら、このような従来技術においては、冷却部から噴射される冷却剤は特に限定されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板を保持するとともに、開口を有する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部と、基板ホルダの下方に配置され、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却部とを備え、冷却部近傍に、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置が設けられたことを特徴とする割断装置である。
【０００７】
このような構成により、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却して、被加工基板を速い速度で割断するとともに、当該冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【０００８】
本発明は、回収装置が、回収トレイを有することを特徴とする割断装置である。
【０００９】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に空気を噴射して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するエアーナイフとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１０】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、被加工基板にキズをつけることなく、確実に剥離することができる。
【００１１】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するスキージとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１２】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、より確実に剥離することができる。
【００１３】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するとともに、回転自在なローラとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１４】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、より確実に剥離することができる。
【００１５】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面近傍を吸引して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する吸引ノズルとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１６】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、被加工基板にキズをつけることなく、確実に剥離することができる。
【００１７】
本発明は、被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を計測する高さセンサと、吸引ノズルに連結され、高さセンサからの情報に基づいて吸引ノズルの高さを調整する調整ステージとをさらに備えたことを特徴とする割断装置である。
【００１８】
このような構成により、大きな被加工基板を割断する場合であっても、被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を一定に保つことができ、被加工基板の下方面に付着した冷却水を効率よくかつ確実に剥離することができる。
【００１９】
本発明は、基板ホルダが、その間に開口を形成する一対の支持部からなり、被加工基板を下方から支持することを特徴とする割断装置である。
【００２０】
本発明は、冷却部が、冷却流体を噴射する冷却ノズルを有し、この冷却ノズルが、被加工基板の下方面であって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域と反対側に向かって傾斜して配置されることを特徴とする割断装置である。
【００２１】
このような構成により、冷却部からの冷却流体が、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域に流入することを防止することができる。
【００２２】
本発明は、基板ホルダ上であって、被加工基板が配置される配置位置の周縁外方の少なくとも一部に延在するガードを設け、このガードにより、冷却流体が被加工基板の上方面側に流入することを防止することを特徴とする割断装置である。
【００２３】
このような構成により、冷却部からの冷却流体が誤って被加工基板へ降りかかることを防止することができる。なお、レーザ加熱部からのレーザ光が、誤って被加工基板の端面に照射されることも防止することができる。
【００２４】
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、開口を有する基板ホルダによって、被加工基板を保持する基板保持工程と、レーザ加熱部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱工程と、基板ホルダの下方に配置された冷却部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却工程と、冷却部近傍に設けられた回収装置によって、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする割断方法である。
【００２５】
このような構成により、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却して、被加工基板を速い速度で割断するとともに、当該冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、冷却部から冷却流体を噴射することによって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却し、被加工基板を速い速度で割断するとともに、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置によって、冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る割断装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２８】
本発明の割断装置は、脆性材料からなる被加工基板６０を、割断予定線６５に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板６０に亀裂を生じさせて割断するものである。
【００２９】
図１および図２に示すように、割断装置は、被加工基板６０を保持するとともに、開口５０ａを有する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ１を照射して、局部的に予熱するレーザ予熱部２０と、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部３０と、基盤ホルダ５０の下方に配置され、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのうち、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却水（冷却流体）Ｃを噴射する冷却部４０とを備えている。なお、冷却部４０から噴射される冷却水Ｃは純水からなっている。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、基板ホルダ５０は、一対の支持部５１，５１からなり、当該支持部５１，５１間の間隙が開口５０ａを構成している。
【００３１】
また、図１および図２に示すように、冷却部４０は、冷却水Ｃを噴射する冷却ノズル４１を有している。そして、この冷却ノズル４１は、被加工基板６０の下方面６０ｌであって、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側（Ｘ方向の負方向）に向かって傾斜して配置されている。
【００３２】
また、図１乃至図３に示すように、冷却部４０近傍には、冷却部４０から噴射された冷却水Ｃを回収する回収トレイ１と、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２と、回収トレイ１内に回収された冷却水Ｃを吸引する吸引部１ａとからなる回収装置１０が設けられている。
【００３３】
図１に示すレーザ予熱部２０は、被加工基板６０上にレーザ光ＬＢ１を照射して被加工基板６０を局部的に予熱するためのものである。図１に示すように、レーザ予熱部２０は、２００Ｗ程度のＣＯ２レーザ光を出射するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１により出射されたレーザ光ＬＢ１を反射する反射ミラー２２，２３と、反射ミラー２２，２３により反射されたレーザ光ＬＢ１を被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー２４とを有している。そして、レーザ発振器２１から出射したレーザ光ＬＢ１は、反射ミラー２２，２３を経てポリゴンミラー２４で反射され、被加工基板６０上で割断予定線６５に沿って繰り返し走査される。
【００３４】
また、図１に示すレーザ加熱部３０は、被加工基板６０上にレーザ光ＬＢ２を照射して被加工基板６０を局部的に加熱して、被加工基板６０に亀裂を生じさせるためのものである。図１に示すように、レーザ加熱部３０は、数十Ｗ〜百数十Ｗ程度のＣＯ２レーザ光を出射するレーザ発振器３１と、レーザ発振器３１により出射されたレーザ光ＬＢ２を反射する反射ミラー３２，３３と、反射ミラー３２，３３により反射されたレーザ光ＬＢ２を被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー３４とを有している。そして、レーザ発振器３１から出射したレーザ光ＬＢ２は、反射ミラー３２，３３を経てポリゴンミラー３４で反射され、被加工基板６０上で割断予定線６５に沿って繰り返し走査される。
【００３５】
ここで、図１に示すように、レーザ予熱部２０のレーザ発振器２１とレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１は各々、固定されている。また、このレーザ予熱部２０のレーザ発振器２１とレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１によって、発振器ユニット１５が構成されている。
【００３６】
また、図１に示すように、レーザ予熱部２０の反射ミラー２２，２３とポリゴンミラー２４、レーザ加熱部３０の反射ミラー３２、３３とポリゴンミラー３４、冷却部４０、および回収装置１０は、水平方向移動機構１７に設けられており、水平方向（Ｘ方向）に移動自在になっている。
【００３７】
なお、図１に示すように、レーザ予熱部２０の反射ミラー２２，２３とポリゴンミラー２４、レーザ加熱部３０の反射ミラー３２、３３とポリゴンミラー３４、冷却部４０、および回収装置１０によって、加工ユニット１６が構成されている。
【００３８】
また、図１に示すように、基板ホルダ５０上であって、被加工基板６０が配置される配置位置ＤＰのＸ方向の両外方には、Ｙ方向（水平方向であって、Ｘ方向と直交する方向）に延在するガード５３，５３が設けられている。
【００３９】
ところで、レーザ予熱部２０のレーザ発振器２１と反射ミラー２２との間、およびレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１と反射ミラー３２との間に、レーザ発振器２１，３１からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２を平行にして、反射ミラー２２，３２に入射させるコリメータ（図示せず）を設けてもよい（図１参照）。
【００４０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００４１】
まず、一対の支持部５１，５１からなる基板ホルダ５０（下方側が開口した基板ホルダ５０）上に、被加工基板６０が配置される（基板保持工程８１）（図１および図４参照）。
【００４２】
次に、初期クラックユニット（図示せず）により、被加工基板６０の端面に微細な亀裂が形成される（クラック形成工程８２）（図４参照）。
【００４３】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４４】
次に、レーザ予熱部２０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ１が照射される（レーザ予熱工程８３）（図１および図４参照）。このことにより、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍が局部的に予熱される。
【００４５】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４６】
次に、レーザ加熱部３０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２が照射される（レーザ加熱工程８４）（図１および図４参照）。このことにより、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍が局部的に加熱されて、熱応力が発生する。
【００４７】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４８】
次に、被加工基板６０の下方に配置された冷却部４０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのうち、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却水Ｃが噴射される（冷却工程８５）（図１乃至図４参照）。このように冷却することによって、被加工基板６０の下方面６０ｌが収縮し、引張応力が発生する。このため、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって誘起された応力を拡大させることができ、被加工基板６０を割断予定線６５で、効率よく割断することができる。
【００４９】
このような冷却水Ｃは安価に手に入るので、冷却水Ｃを用いて被加工基板６０を割断することにより、被加工基板６０の割断コストを低減することができる。
【００５０】
また、熱伝達率の高い冷却水Ｃを適量で（場合によっては大量に）用いることができるので、被加工基板６０の冷却効率を上げることができる。このため、被加工基板６０の割断速度を向上させることができる。また、冷却水Ｃは純水からなるので、被加工基板６０やその他の部材に、ダメージや汚染などが発生しにくい。
【００５１】
このような冷却工程８５の間、冷却部４０近傍に設けられた回収装置１０によって、冷却部４０から噴射された冷却水Ｃが回収される（回収工程９０）（図１乃至図４参照）。
【００５２】
具体的には、まず、冷却部４０の冷却ノズル４１から噴射されて被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃが、エアーナイフ２で剥離されて、回収トレイ１上に落下する（剥離工程９１）（図１乃至図４参照）。
【００５３】
このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００５４】
なお、エアーナイフ２は、被加工基板６０に接触することなく、空気を被加工基板６０に噴射することによって、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離する。このため、被加工基板６０にキズがつくことを防止することができる。
【００５５】
また、図１に示すように、被加工基板６０が配置される配置位置ＤＰのＸ方向の両外方には、Ｙ方向に延在するガード５３，５３が設けられている。このため、冷却部４０からの冷却水Ｃが誤って被加工基板６０へ降りかかることを防止することができる。なお、このようなガード５３，５３によって、レーザ予熱部２０およびレーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が誤って被加工基板６０の端面に照射されることも防止することができる。
【００５６】
さらに、図１に示すように、冷却部４０の冷却ノズル４１は、被加工基板６０の下方面６０ｌであって、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側（Ｘ方向の負方向）に向かって傾斜して配置されている。このため、被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側に向かって冷却水Ｃが噴射される。この結果、冷却部４０からの冷却水Ｃが、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡに流入することを防止することができる。
【００５７】
最後に、上述のようにエアーナイフ２で被加工基板６０の下方面６０ｌから剥離された冷却水Ｃ、および冷却部４０の冷却ノズル４１から噴射され、被加工基板６０に付着することなく回収トレイ１上に落下した冷却水Ｃは、回収トレイ１から吸引部１ａによって外部へ排出される（吸引工程９２）（図１乃至図４参照）。
【００５８】
ところで、基板を二枚貼り合わせた貼合基板ではなく、一枚の基板からなる被加工基板６０の上方面６０ｕには、成膜/リソグラフィー等によるパターンが施されていることが多い（図１乃至図３参照）。このように、被加工基板６０の上方面６０ｕに成膜/リソグラフィー等によるパターンが施されている場合には、レーザ予熱部２０やレーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が当該パターンに吸収または反射されてしまう。このため、被加工基板６０の下方面６０ｌに、レーザ予熱部２０やレーザ加熱部３０から、レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が照射されることが好ましい。
【００５９】
上記では、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃをエアーナイフ２で剥離する態様を用いて説明した。しかしながら、ガラスのような親水性の材料からなるのではなく、疎水性の材料からなる被加工基板６０を割断する場合には、冷却水Ｃは被加工基板６０に付着しない。このため、疎水性の材料からなる被加工基板６０を割断する場合には、エアーナイフ２を用いる必要はない（図５参照）。
【００６０】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。図６に示す第２の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌに接触して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するスキージ３を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、このようなスキージ３は、ゴム、樹脂、金属などからなることが好ましい。
【００６１】
図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６２】
被加工基板６０が、ゴム、樹脂、金属などに接触しても良い場合には、このようなスキージ３を用いることができる。
【００６３】
このようなスキージ３によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００６４】
なお、スキージ３は被加工基板６０の下方面６０ｌに接触するため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを、より確実に剥離することができる。
【００６５】
第３の実施の形態
次に図７により本発明の第３の実施の形態について説明する。図７に示す第３の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌに接触して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するとともに、回転自在なローラ４を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００６６】
図７に示す第３の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
図７に示すように、ローラ４の表面には刷毛４ａが設けられており、当該刷毛４ａはレーヨン、ナイロン、綿などからなることが好ましい。
【００６８】
被加工基板６０の表面を痛めず、かつダストなどを発生しないため、液晶のラビング工程で使われる、刷毛４ａがレーヨンのパイル糸からなるローラ４が特に好ましい。
【００６９】
このようなローラ４によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００７０】
なお、ローラ４は、その刷毛４ａが被加工基板６０の下方面６０ｌに接触するため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを、より確実に剥離することができる。
【００７１】
第４の実施の形態
次に図８および図９により本発明の第４の実施の形態について説明する。図８および図９に示す第４の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌ近傍を吸引して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離する吸引ノズル５を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００７２】
図８および図９に示す第４の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７３】
図８において、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙（被加工基板６０と吸引ノズル５との間の垂直方向間隙）Ｇは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、数十ミクロンであってもよい。
【００７４】
このような吸引ノズル５によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００７５】
なお、吸引ノズル５は、被加工基板６０に接触することなく、被加工基板６０の下方面６０ｌ近傍を吸引することによって、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離する。このため、被加工基板６０にキズがつくことを防止することができる。
【００７６】
ところで、被加工基板６０の厚みが０．７ｍｍ程度もしくはそれ以下で、被加工基板６０の平面の大きさが数メートルになると、被加工基板６０のたわみが大きくなる。このため、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを、所定の値に保つことが難しくなる。
【００７７】
従って、このように大きな被加工基板６０を割断する際には、図９に示すように、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを計測する高さセンサ１１と、吸引ノズル５に連結され、高さセンサ１１からの情報に基づいて吸引ノズル５の高さを調整する調整ステージ１２を設けてもよい。
【００７８】
なお、高さセンサ１１と調整ステージ１２は制御部（図示せず）に接続されている。そして、当該制御部は、高さセンサ１１からの情報に基づいて、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇが一定になるよう、調整ステージ１２を自動的に制御する。
【００７９】
このため、大きな被加工基板６０を割断する場合であっても、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを数十ミクロンのオーダーで一定に保つことができ、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを効率よくかつ確実に剥離することができる。
【００８０】
また、各実施の形態において、上述したのと同様な高さセンサ１１と調整ステージ１２を用いて、被加工基板６０と回収トレイ１との間隔、被加工基板６０とエアーナイフ２との間隔、被加工基板６０とスキージ３との間隔、被加工基板６０とローラ４との間隔を適切に調整することもできる。このとき、被加工基板６０を割断している際に、当該間隔を一定に保ったり、当該間隔を予め定めた所定の値にしたりするよう、逐次追従させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による割断装置の第１の実施の形態を示す側方図。
【図２】図１のII−IIで切って見た側方図。
【図３】本発明による割断装置の第１の実施の形態を示す部分側方図。
【図４】本発明による割断方法の第１の実施の形態を示すフロー図。
【図５】本発明による割断装置の第１の実施の形態の変形例を示す部分側方図。
【図６】本発明による割断装置の第２の実施の形態を示す部分側方図。
【図７】本発明による割断装置の第３の実施の形態を示す部分側方図。
【図８】本発明による割断装置の第４の実施の形態を示す部分側方図。
【図９】本発明による割断装置の第４の実施の形態の変形例を示す部分側方図。
【図１０】従来の割断装置を示す側方図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 回収トレイ
２ エアーナイフ
３ スキージ
４ ローラ
５ 吸引ノズル
５ｔ 吸引ノズルの先端
１０ 回収装置
１１ 高さセンサ
１２ 調整ステージ
２０ レーザ予熱部
３０ レーザ加熱部
４０ 冷却部
４１ 冷却ノズル
５０ 基板ホルダ
５０ａ 開口
５１ 支持部
５３ ガード
６０ 被加工基板
６５ 割断予定線
８１ 基板保持工程
８２ クラック形成工程
８３ レーザ予熱工程
８４ レーザ加熱工程
８５ 冷却工程
９０ 回収工程
９１ 剥離工程
９２ 吸引工程
Ｃ 冷却流体
ＤＰ 配置位置
ＬＢ１，ＬＢ２ レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工基板を速い速度で割断する割断装置、および当該割断装置を用いた割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、従来、一枚の被加工基板（例えば、ガラス基板）６０を割断する割断装置は、被加工基板６０を保持する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方からレーザ光ＬＢ１を照射して局部的に予熱するレーザ予熱部２０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方からレーザ光ＬＢ２を照射して局部的に加熱するレーザ加熱部３０と、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された被加工基板６０の割断予定線６５近傍に、上方から冷却剤Ｃ’を噴射する冷却部４０とを備えている。なお、冷却部４０から噴射される冷却剤Ｃ’としては、揮発性の霧やガスなどが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の割断装置では、被加工基板６０の割断速度は十分ではなく、割断速度を速める必要がある。このように、被加工基板６０の割断速度を上げるためには、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された被加工基板６０の割断予定線６５近傍を、急速に冷却する必要があるが、揮発性の霧やガスなどからなる冷却剤では冷却速度が不十分である。
【０００４】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却することによって、被加工基板を速い速度で割断する割断装置、および当該割断装置を用いた割断方法を提供することを目的とする。
【０００５】
ところで、二枚の被加工基板をシール材により貼り合わせることによって構成された貼合基板を割断する方法として、貼合基板の上方面と下方面の両面にレーザ光を照射する方法は知られている（例えば、特開２００２−２５５５８１号公報）。しかしながら、このような従来技術においては、冷却部から噴射される冷却剤は特に限定されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、被加工基板を保持するとともに、開口を有する基板ホルダと、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部と、基板ホルダの下方に配置され、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却部とを備え、冷却部近傍に、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置が設けられたことを特徴とする割断装置である。
【０００７】
このような構成により、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却して、被加工基板を速い速度で割断するとともに、当該冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【０００８】
本発明は、回収装置が、回収トレイを有することを特徴とする割断装置である。
【０００９】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に空気を噴射して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するエアーナイフとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１０】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、被加工基板にキズをつけることなく、確実に剥離することができる。
【００１１】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するスキージとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１２】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、より確実に剥離することができる。
【００１３】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するとともに、回転自在なローラとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１４】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、より確実に剥離することができる。
【００１５】
本発明は、回収装置が、回収トレイと、被加工基板の下方面近傍を吸引して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する吸引ノズルとを有することを特徴とする割断装置である。
【００１６】
このような構成により、被加工基板の下方面に付着した冷却水を、被加工基板にキズをつけることなく、確実に剥離することができる。
【００１７】
本発明は、被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を計測する高さセンサと、吸引ノズルに連結され、高さセンサからの情報に基づいて吸引ノズルの高さを調整する調整ステージとをさらに備えたことを特徴とする割断装置である。
【００１８】
このような構成により、大きな被加工基板を割断する場合であっても、被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を一定に保つことができ、被加工基板の下方面に付着した冷却水を効率よくかつ確実に剥離することができる。
【００１９】
本発明は、基板ホルダが、その間に開口を形成する一対の支持部からなり、被加工基板を下方から支持することを特徴とする割断装置である。
【００２０】
本発明は、冷却部が、冷却流体を噴射する冷却ノズルを有し、この冷却ノズルが、被加工基板の下方面であって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域と反対側に向かって傾斜して配置されることを特徴とする割断装置である。
【００２１】
このような構成により、冷却部からの冷却流体が、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域に流入することを防止することができる。
【００２２】
本発明は、基板ホルダ上であって、被加工基板が配置される配置位置の周縁外方の少なくとも一部に延在するガードを設け、このガードにより、冷却流体が被加工基板の上方面側に流入することを防止することを特徴とする割断装置である。
【００２３】
このような構成により、冷却部からの冷却流体が誤って被加工基板へ降りかかることを防止することができる。なお、レーザ加熱部からのレーザ光が、誤って被加工基板の端面に照射されることも防止することができる。
【００２４】
本発明は、脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、開口を有する基板ホルダによって、被加工基板を保持する基板保持工程と、レーザ加熱部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱工程と、基板ホルダの下方に配置された冷却部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却工程と、冷却部近傍に設けられた回収装置によって、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする割断方法である。
【００２５】
このような構成により、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却して、被加工基板を速い速度で割断するとともに、当該冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、冷却部から冷却流体を噴射することによって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された被加工基板の割断予定線近傍を急速に冷却し、被加工基板を速い速度で割断するとともに、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置によって、冷却流体を被加工基板から除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る割断装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２８】
本発明の割断装置は、脆性材料からなる被加工基板６０を、割断予定線６５に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板６０に亀裂を生じさせて割断するものである。
【００２９】
図１および図２に示すように、割断装置は、被加工基板６０を保持するとともに、開口５０ａを有する基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ１を照射して、局部的に予熱するレーザ予熱部２０と、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部３０と、基盤ホルダ５０の下方に配置され、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのうち、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却水（冷却流体）Ｃを噴射する冷却部４０とを備えている。なお、冷却部４０から噴射される冷却水Ｃは純水からなっている。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、基板ホルダ５０は、一対の支持部５１，５１からなり、当該支持部５１，５１間の間隙が開口５０ａを構成している。
【００３１】
また、図１および図２に示すように、冷却部４０は、冷却水Ｃを噴射する冷却ノズル４１を有している。そして、この冷却ノズル４１は、被加工基板６０の下方面６０ｌであって、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側（Ｘ方向の負方向）に向かって傾斜して配置されている。
【００３２】
また、図１乃至図３に示すように、冷却部４０近傍には、冷却部４０から噴射された冷却水Ｃを回収する回収トレイ１と、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２と、回収トレイ１内に回収された冷却水Ｃを吸引する吸引部１ａとからなる回収装置１０が設けられている。
【００３３】
図１に示すレーザ予熱部２０は、被加工基板６０上にレーザ光ＬＢ１を照射して被加工基板６０を局部的に予熱するためのものである。図１に示すように、レーザ予熱部２０は、２００Ｗ程度のＣＯ２レーザ光を出射するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１により出射されたレーザ光ＬＢ１を反射する反射ミラー２２，２３と、反射ミラー２２，２３により反射されたレーザ光ＬＢ１を被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー２４とを有している。そして、レーザ発振器２１から出射したレーザ光ＬＢ１は、反射ミラー２２，２３を経てポリゴンミラー２４で反射され、被加工基板６０上で割断予定線６５に沿って繰り返し走査される。
【００３４】
また、図１に示すレーザ加熱部３０は、被加工基板６０上にレーザ光ＬＢ２を照射して被加工基板６０を局部的に加熱して、被加工基板６０に亀裂を生じさせるためのものである。図１に示すように、レーザ加熱部３０は、数十Ｗ〜百数十Ｗ程度のＣＯ２レーザ光を出射するレーザ発振器３１と、レーザ発振器３１により出射されたレーザ光ＬＢ２を反射する反射ミラー３２，３３と、反射ミラー３２，３３により反射されたレーザ光ＬＢ２を被加工基板６０上で走査するポリゴンミラー３４とを有している。そして、レーザ発振器３１から出射したレーザ光ＬＢ２は、反射ミラー３２，３３を経てポリゴンミラー３４で反射され、被加工基板６０上で割断予定線６５に沿って繰り返し走査される。
【００３５】
ここで、図１に示すように、レーザ予熱部２０のレーザ発振器２１とレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１は各々、固定されている。また、このレーザ予熱部２０のレーザ発振器２１とレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１によって、発振器ユニット１５が構成されている。
【００３６】
また、図１に示すように、レーザ予熱部２０の反射ミラー２２，２３とポリゴンミラー２４、レーザ加熱部３０の反射ミラー３２、３３とポリゴンミラー３４、冷却部４０、および回収装置１０は、水平方向移動機構１７に設けられており、水平方向（Ｘ方向）に移動自在になっている。
【００３７】
なお、図１に示すように、レーザ予熱部２０の反射ミラー２２，２３とポリゴンミラー２４、レーザ加熱部３０の反射ミラー３２、３３とポリゴンミラー３４、冷却部４０、および回収装置１０によって、加工ユニット１６が構成されている。
【００３８】
また、図１に示すように、基板ホルダ５０上であって、被加工基板６０が配置される配置位置ＤＰのＸ方向の両外方には、Ｙ方向（水平方向であって、Ｘ方向と直交する方向）に延在するガード５３，５３が設けられている。
【００３９】
ところで、レーザ予熱部２０のレーザ発振器２１と反射ミラー２２との間、およびレーザ加熱部３０のレーザ発振器３１と反射ミラー３２との間に、レーザ発振器２１，３１からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２を平行にして、反射ミラー２２，３２に入射させるコリメータ（図示せず）を設けてもよい（図１参照）。
【００４０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００４１】
まず、一対の支持部５１，５１からなる基板ホルダ５０（下方側が開口した基板ホルダ５０）上に、被加工基板６０が配置される（基板保持工程８１）（図１および図４参照）。
【００４２】
次に、初期クラックユニット（図示せず）により、被加工基板６０の端面に微細な亀裂が形成される（クラック形成工程８２）（図４参照）。
【００４３】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４４】
次に、レーザ予熱部２０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ１が照射される（レーザ予熱工程８３）（図１および図４参照）。このことにより、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍が局部的に予熱される。
【００４５】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４６】
次に、レーザ加熱部３０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過するレーザ光ＬＢ２が照射される（レーザ加熱工程８４）（図１および図４参照）。このことにより、被加工基板６０の下方面６０ｌの割断予定線６５近傍が局部的に加熱されて、熱応力が発生する。
【００４７】
その後、水平方向移動機構１７によって、加工ユニット１６が、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌの所定位置まで水平方向（Ｘ方向の正方向）に移動する。
【００４８】
次に、被加工基板６０の下方に配置された冷却部４０によって、基板ホルダ５０に保持された被加工基板６０の下方面６０ｌのうち、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱された割断予定線６５近傍に、基板ホルダ５０の開口５０ａを通過する冷却水Ｃが噴射される（冷却工程８５）（図１乃至図４参照）。このように冷却することによって、被加工基板６０の下方面６０ｌが収縮し、引張応力が発生する。このため、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって誘起された応力を拡大させることができ、被加工基板６０を割断予定線６５で、効率よく割断することができる。
【００４９】
このような冷却水Ｃは安価に手に入るので、冷却水Ｃを用いて被加工基板６０を割断することにより、被加工基板６０の割断コストを低減することができる。
【００５０】
また、熱伝達率の高い冷却水Ｃを適量で（場合によっては大量に）用いることができるので、被加工基板６０の冷却効率を上げることができる。このため、被加工基板６０の割断速度を向上させることができる。また、冷却水Ｃは純水からなるので、被加工基板６０やその他の部材に、ダメージや汚染などが発生しにくい。
【００５１】
このような冷却工程８５の間、冷却部４０近傍に設けられた回収装置１０によって、冷却部４０から噴射された冷却水Ｃが回収される（回収工程９０）（図１乃至図４参照）。
【００５２】
具体的には、まず、冷却部４０の冷却ノズル４１から噴射されて被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃが、エアーナイフ２で剥離されて、回収トレイ１上に落下する（剥離工程９１）（図１乃至図４参照）。
【００５３】
このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００５４】
なお、エアーナイフ２は、被加工基板６０に接触することなく、空気を被加工基板６０に噴射することによって、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離する。このため、被加工基板６０にキズがつくことを防止することができる。
【００５５】
また、図１に示すように、被加工基板６０が配置される配置位置ＤＰのＸ方向の両外方には、Ｙ方向に延在するガード５３，５３が設けられている。このため、冷却部４０からの冷却水Ｃが誤って被加工基板６０へ降りかかることを防止することができる。なお、このようなガード５３，５３によって、レーザ予熱部２０およびレーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が誤って被加工基板６０の端面に照射されることも防止することができる。
【００５６】
さらに、図１に示すように、冷却部４０の冷却ノズル４１は、被加工基板６０の下方面６０ｌであって、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側（Ｘ方向の負方向）に向かって傾斜して配置されている。このため、被加工基板６０の加熱領域ＨＡと反対側に向かって冷却水Ｃが噴射される。この結果、冷却部４０からの冷却水Ｃが、レーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ２によって加熱される被加工基板６０の加熱領域ＨＡに流入することを防止することができる。
【００５７】
最後に、上述のようにエアーナイフ２で被加工基板６０の下方面６０ｌから剥離された冷却水Ｃ、および冷却部４０の冷却ノズル４１から噴射され、被加工基板６０に付着することなく回収トレイ１上に落下した冷却水Ｃは、回収トレイ１から吸引部１ａによって外部へ排出される（吸引工程９２）（図１乃至図４参照）。
【００５８】
ところで、基板を二枚貼り合わせた貼合基板ではなく、一枚の基板からなる被加工基板６０の上方面６０ｕには、成膜/リソグラフィー等によるパターンが施されていることが多い（図１乃至図３参照）。このように、被加工基板６０の上方面６０ｕに成膜/リソグラフィー等によるパターンが施されている場合には、レーザ予熱部２０やレーザ加熱部３０からのレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が当該パターンに吸収または反射されてしまう。このため、被加工基板６０の下方面６０ｌに、レーザ予熱部２０やレーザ加熱部３０から、レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２が照射されることが好ましい。
【００５９】
上記では、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃをエアーナイフ２で剥離する態様を用いて説明した。しかしながら、ガラスのような親水性の材料からなるのではなく、疎水性の材料からなる被加工基板６０を割断する場合には、冷却水Ｃは被加工基板６０に付着しない。このため、疎水性の材料からなる被加工基板６０を割断する場合には、エアーナイフ２を用いる必要はない（図５参照）。
【００６０】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。図６に示す第２の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌに接触して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するスキージ３を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、このようなスキージ３は、ゴム、樹脂、金属などからなることが好ましい。
【００６１】
図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６２】
被加工基板６０が、ゴム、樹脂、金属などに接触しても良い場合には、このようなスキージ３を用いることができる。
【００６３】
このようなスキージ３によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００６４】
なお、スキージ３は被加工基板６０の下方面６０ｌに接触するため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを、より確実に剥離することができる。
【００６５】
第３の実施の形態
次に図７により本発明の第３の実施の形態について説明する。図７に示す第３の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌに接触して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するとともに、回転自在なローラ４を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００６６】
図７に示す第３の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
図７に示すように、ローラ４の表面には刷毛４ａが設けられており、当該刷毛４ａはレーヨン、ナイロン、綿などからなることが好ましい。
【００６８】
被加工基板６０の表面を痛めず、かつダストなどを発生しないため、液晶のラビング工程で使われる、刷毛４ａがレーヨンのパイル糸からなるローラ４が特に好ましい。
【００６９】
このようなローラ４によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００７０】
なお、ローラ４は、その刷毛４ａが被加工基板６０の下方面６０ｌに接触するため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを、より確実に剥離することができる。
【００７１】
第４の実施の形態
次に図８および図９により本発明の第４の実施の形態について説明する。図８および図９に示す第４の実施の形態は、被加工基板６０の下方面６０ｌに空気を噴射して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離するエアーナイフ２の代わりに、被加工基板６０の下方面６０ｌ近傍を吸引して、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを剥離する吸引ノズル５を用いたものであり、他は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００７２】
図８および図９に示す第４の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７３】
図８において、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙（被加工基板６０と吸引ノズル５との間の垂直方向間隙）Ｇは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、数十ミクロンであってもよい。
【００７４】
このような吸引ノズル５によっても、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離することができる。このため、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃが、被加工基板６０とともに搬送されることを防止することができる。この結果、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃの吸着力によって、被加工基板６０の搬送が阻害されることを防止することができる。また、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃによって、割断装置にさびが発生することを防止することができる。また、レーザ光学系（反射ミラーやポリゴンレンズ）に付着した冷却水Ｃによってレーザ光（ＣＯ２レーザ光）ＬＢ１，ＬＢ２が吸収されることで、レーザ光学系が過熱されて、破損することを防止することができる。
【００７５】
なお、吸引ノズル５は、被加工基板６０に接触することなく、被加工基板６０の下方面６０ｌ近傍を吸引することによって、被加工基板６０に付着した冷却水Ｃを剥離する。このため、被加工基板６０にキズがつくことを防止することができる。
【００７６】
ところで、被加工基板６０の厚みが０．７ｍｍ程度もしくはそれ以下で、被加工基板６０の平面の大きさが数メートルになると、被加工基板６０のたわみが大きくなる。このため、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを、所定の値に保つことが難しくなる。
【００７７】
従って、このように大きな被加工基板６０を割断する際には、図９に示すように、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを計測する高さセンサ１１と、吸引ノズル５に連結され、高さセンサ１１からの情報に基づいて吸引ノズル５の高さを調整する調整ステージ１２を設けてもよい。
【００７８】
なお、高さセンサ１１と調整ステージ１２は制御部（図示せず）に接続されている。そして、当該制御部は、高さセンサ１１からの情報に基づいて、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇが一定になるよう、調整ステージ１２を自動的に制御する。
【００７９】
このため、大きな被加工基板６０を割断する場合であっても、被加工基板６０の下方面６０ｌと吸引ノズル５の先端５ｔとの間隙Ｇを数十ミクロンのオーダーで一定に保つことができ、被加工基板６０の下方面６０ｌに付着した冷却水Ｃを効率よくかつ確実に剥離することができる。
【００８０】
また、各実施の形態において、上述したのと同様な高さセンサ１１と調整ステージ１２を用いて、被加工基板６０と回収トレイ１との間隔、被加工基板６０とエアーナイフ２との間隔、被加工基板６０とスキージ３との間隔、被加工基板６０とローラ４との間隔を適切に調整することもできる。このとき、被加工基板６０を割断している際に、当該間隔を一定に保ったり、当該間隔を予め定めた所定の値にしたりするよう、逐次追従させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による割断装置の第１の実施の形態を示す側方図。
【図２】図１のII−IIで切って見た側方図。
【図３】本発明による割断装置の第１の実施の形態を示す部分側方図。
【図４】本発明による割断方法の第１の実施の形態を示すフロー図。
【図５】本発明による割断装置の第１の実施の形態の変形例を示す部分側方図。
【図６】本発明による割断装置の第２の実施の形態を示す部分側方図。
【図７】本発明による割断装置の第３の実施の形態を示す部分側方図。
【図８】本発明による割断装置の第４の実施の形態を示す部分側方図。
【図９】本発明による割断装置の第４の実施の形態の変形例を示す部分側方図。
【図１０】従来の割断装置を示す側方図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 回収トレイ
２ エアーナイフ
３ スキージ
４ ローラ
５ 吸引ノズル
５ｔ 吸引ノズルの先端
１０ 回収装置
１１ 高さセンサ
１２ 調整ステージ
２０ レーザ予熱部
３０ レーザ加熱部
４０ 冷却部
４１ 冷却ノズル
５０ 基板ホルダ
５０ａ 開口
５１ 支持部
５３ ガード
６０ 被加工基板
６５ 割断予定線
８１ 基板保持工程
８２ クラック形成工程
８３ レーザ予熱工程
８４ レーザ加熱工程
８５ 冷却工程
９０ 回収工程
９１ 剥離工程
９２ 吸引工程
Ｃ 冷却流体
ＤＰ 配置位置
ＬＢ１，ＬＢ２ レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、
被加工基板を保持するとともに、開口を有する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部と、
基板ホルダの下方に配置され、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却部とを備え、
冷却部近傍に、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置が設けられたことを特徴とする割断装置。
【請求項２】
回収装置は、回収トレイを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項３】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に空気を噴射して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するエアーナイフとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項４】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するスキージとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項５】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する、回転自在なローラとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項６】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面近傍を吸引して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する吸引ノズルとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項７】
被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を計測する高さセンサと、吸引ノズルに連結され、高さセンサからの情報に基づいて吸引ノズルの高さを調整する調整ステージとをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の割断装置。
【請求項８】
基板ホルダは、その間に開口を形成する一対の支持部からなり、
被加工基板を下方から支持することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項９】
冷却部は、冷却流体を噴射する冷却ノズルを有し、
この冷却ノズルは、被加工基板の下方面であって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域と反対側に向かって傾斜して配置されることを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項１０】
基板ホルダ上であって、被加工基板が配置される配置位置の周縁外方の少なくとも一部に延在するガードを設け、
このガードにより、冷却流体が被加工基板の上方面側に流入することを防止することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項１１】
脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、
開口を有する基板ホルダによって、被加工基板を保持する基板保持工程と、
レーザ加熱部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱工程と、
基板ホルダの下方に配置された冷却部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却工程と、
冷却部近傍に設けられた回収装置によって、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収工程と、
を備えたことを特徴とする割断方法。
【請求項１】
脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断装置において、
被加工基板を保持するとともに、開口を有する基板ホルダと、
基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱部と、
基板ホルダの下方に配置され、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却部とを備え、
冷却部近傍に、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収装置が設けられたことを特徴とする割断装置。
【請求項２】
回収装置は、回収トレイを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項３】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に空気を噴射して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するエアーナイフとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項４】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離するスキージとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項５】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面に接触して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する、回転自在なローラとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項６】
回収装置は、回収トレイと、被加工基板の下方面近傍を吸引して、被加工基板の下方面に付着した冷却流体を剥離する吸引ノズルとを有することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項７】
被加工基板と吸引ノズルとの間の垂直方向間隙を計測する高さセンサと、吸引ノズルに連結され、高さセンサからの情報に基づいて吸引ノズルの高さを調整する調整ステージとをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の割断装置。
【請求項８】
基板ホルダは、その間に開口を形成する一対の支持部からなり、
被加工基板を下方から支持することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項９】
冷却部は、冷却流体を噴射する冷却ノズルを有し、
この冷却ノズルは、被加工基板の下方面であって、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱される被加工基板の加熱領域と反対側に向かって傾斜して配置されることを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項１０】
基板ホルダ上であって、被加工基板が配置される配置位置の周縁外方の少なくとも一部に延在するガードを設け、
このガードにより、冷却流体が被加工基板の上方面側に流入することを防止することを特徴とする請求項１記載の割断装置。
【請求項１１】
脆性材料からなる被加工基板を、割断予定線に沿って局部的に加熱及び冷却し、その際に生じる応力によって当該被加工基板に亀裂を生じさせて割断する割断方法において、
開口を有する基板ホルダによって、被加工基板を保持する基板保持工程と、
レーザ加熱部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面の割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過するレーザ光を照射して、局部的に加熱するレーザ加熱工程と、
基板ホルダの下方に配置された冷却部によって、基板ホルダに保持された被加工基板の下方面のうち、レーザ加熱部からのレーザ光によって加熱された割断予定線近傍に、基板ホルダの開口を通過する冷却流体を噴射する冷却工程と、
冷却部近傍に設けられた回収装置によって、冷却部から噴射された冷却流体を回収する回収工程と、
を備えたことを特徴とする割断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−５５７１５（Ｐ２００８−５５７１５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３４１５２（Ｐ２００６−２３４１５２）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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