脆性材料基片的倒角方法以及倒角装置 【技术领域】
本发明涉及对平板显示器(以下表示为FPD)中使用的玻璃基片、半导体晶片等的侧边缘的棱边倒角时所实施的脆性材料基片的倒角方法以及实施其倒角方法中所使用的倒角装置。
技术背景
以下，对把脆性材料基片一种的玻璃基片胶合而形成的FPD的以往技术予以说明，通常，大尺寸的一对母玻璃之间相互胶合的FPD，是把各母玻璃截断为各自预定尺寸的玻璃基片，而形成有预定尺寸的一对玻璃基片。在将母玻璃截断为玻璃基片时，通常是用金刚石割石等割刀机械地形成划线，沿着形成的划线来截断母玻璃。
这样来截断母玻璃时，当用割刀等机械地形成划线时，在形成地划线的周边处，会成为积存应力的状态。而且，当沿着划线截断玻璃基片时，在截断形成的玻璃基片表面的侧边缘的棱边以及其周边处，会积存残留的应力。这种残留应力是使在玻璃基片的表面附近所不需要的裂缝扩展的潜在应力，存在的危险是：当此残留应力释放时，会产生不需要的裂缝，棱边会出现缺口。存在的危险是：由于棱边出现缺口而产生的碎片，会对所制造的FPD的基片表面造成损伤等，会带来不良影响。
为了防止这种玻璃基片的棱边的缺口，对于所截断的预定尺寸的玻璃基片的棱边要进行倒角。棱边的倒角通过一边向棱边供给大量的水等介质、一边用金刚石磨石研磨棱边的湿研磨，将激光束照射在棱边的干研磨进行。在干研磨中，通过或是由激光束的照射而引起的热应力来剥落棱边，或是由激光束的照射来熔融棱边而倒角棱边。
在使用金刚石磨石的湿研磨中，存在的问题是：在倒角的部分会连续地残存微小的裂缝，棱边倒角部分附近的强度比周围的强度明显降低。
在照射激光束来倒角的干研磨中，在通过热应力而剥离棱边的场合，如图7所示，在玻璃基片50的被倒角的部分，会形成新的两个棱边50a以及50b。
此外，在通过照射激光束而熔融棱边来倒角的场合，在玻璃基片上，由于截断时机械地形成划线所形成的玻璃基片的棱边的残留应力，由于熔融棱边的激光束而被急剧加热，残留应力被瞬间释放，存在的危险是：从玻璃基片的侧面向着内部的不需要的裂缝会逐步扩展下去。当玻璃基片形成这种不需要的裂缝时，就不能作为FPD的玻璃基片来使用了。
本发明是解决这种问题的发明，其目的在于，提供：使玻璃基片等脆性材料基片的棱边不产生不需要的裂缝、而能够可靠倒角的脆性材料基片的倒角方法以及倒角装置。
发明的公开
本发明的脆性材料基片的倒角方法其特征在于：具有预热工序和熔融工序，上述预热工序是对脆性材料基片的侧边缘的预定倒角的棱边的附近部分，沿着该棱边来连续加热，上述熔融工序紧接着该预热工序，是对该棱边连续加热而使其熔融。
其特征在于：前述预热工序和熔融工序是通过由激光束的照射而形成具有预定的热能强度分布的激光点来实施的。
其特征在于：使前述激光点的长轴方向的一端位于脆性材料基片的预定倒角的棱边附近的预热部分，而长轴方向的另一端位于预定倒角的棱边上，使该长轴方向相对该棱边成为倾斜的状态。
激光点的长轴方向相对脆性材料基片的棱边而倾斜的状态包含以下多种状态。例如：如图8所示，激光点LS1的长轴在X-Y平面相对玻璃基片50的棱边51倾斜的状态；例如，如图10(a)所示，倾斜于X-Y面来照射激光束、沿着玻璃基片50的棱边51而形成激光点LS1的状态；例如，如图10(b)所示，激光点LS1的长轴相对玻璃基片的棱边51倾斜的状态；例如，如图10(c)所示，相对X-Y面以及X-Z面的各个面倾斜预定角度来照射激光束而形成激光点LS1、而且激光点的长轴相对玻璃基片的棱边51倾斜的状态等。
其特征在于：前述激光点的热能的强度分布是：位于前述预热部分的端部的热能的强度小，而在位于前述预定倒角的棱边上的端部，热能强度达到最大。
其特征在于：在前述熔融工序之后，还包含对熔融的棱边连续加热的再加热工序。
其特征在于：前述再加热工序是通过照射另外的激光束来实施的。
其特征在于：前述另外的激光束相对前述脆性基片的表面倾斜照射。
本发明的脆性材料基片的倒角装置是对脆性材料基片的侧边缘的棱边进行倒角的脆性材料基片的倒角装置，其特征在于：具有沿着该棱边连续预热该棱边的附近部分、而且连续加热该棱边使其熔融的加热装置。
其特征在于：前述加热装置具有：振荡激光束的激光束振荡器、把从该激光束振荡器振荡的激光束在前述脆性材料基片上形成预定形状激光点的光学系统，由该光学系统形成的激光点的长轴方向的一端位于脆性材料基片的预定倒角的棱边附近的预热部分，而且长轴方向的另一端位于预定倒角的棱边上，使该长轴方向相对该棱边成为倾斜的状态。
其特征在于：前述光学系统是以前述激光点的强度分布在位于前述预热部分的端部热能强度小，而在位于前述预定倒角的棱边上的端部，热能强度达到最大的方式形成的。
其特征在于：还设有对由前述加热装置而熔融的棱边连续加热的再加热装置。
其特征在于：前述再加热装置具有：振荡第2激光束的第2激光束振荡器、把从该第2激光束振荡器振荡的第2激光束在前述脆性材料基片上形成预定形状激光点的光学系统。
附图的简单说明
图1是表示本发明的脆性材料基片的倒角方法的实施状态的概略平面图。
图2是沿着照射在玻璃基片的第1激光点的长轴方向的热能强度的分布图。
图3是表示本发明的脆性材料基片的倒角装置一例的概略构成图。
图4(a)是表示在本发明的倒角装置中所使用的光学系统一例的概略构成图，图4(b)是沿着由该光学系统而形成的激光点的长轴方向的热能强度的分布图。
图5(a)是表示在本发明的倒角装置中所使用的光学系统其它例的概略构成图，图5(b)是沿着由该光学系统而形成的激光点的长轴方向的热能强度的分布图。
图6(a)是表示在本发明的倒角装置中所使用的光学系统另外其它例的概略构成图，图6(b)是沿着由该光学系统而形成的激光点的长轴方向的热能强度的分布图。
图7是用以往的方法来倒角玻璃基片的状态的说明图。
图8是表示本发明的脆性材料基片的倒角方法的实施状态的概略立体图。
图9是用本发明的倒角方法所倒角的玻璃基片的棱边的状态的说明图。
图10(a)是表示第1激光点的长轴方向相对脆性材料基片的棱边倾斜状态的图，图10(b)是表示第1激光点的长轴方向相对脆性材料基片的棱边倾斜状态的其它图，图10(c)是表示第1激光点的长轴方向相对脆性材料基片的棱边倾斜状态的另外其它图。
图11(a)是根据本发明倒角方法的第1激光束以及第2激光束的强度分布的说明图，图11(b)是根据本发明的倒角方法的棱边的温度分布的说明图。
图12是表示倾斜于X-Y面来照射激光束、沿脆性材料基片的棱边而形成第2激光点的状态图。
实施发明的最佳形式
以下，参照附图说明本发明的实施形式。
图1是表示本发明的脆性材料基片的倒角方法的实施状态的概略平面图。该倒角方法适宜实施在例如：由金刚石割石等机械地形成划线之后，截断母玻璃而形成了构成液晶显示面板等的FPD的玻璃基片的场合。
如图1所示，使玻璃基片50向箭头X所示的方向移动。这种场合，在玻璃基片50，相对倒角的棱边51照射一对激光束。将第1激光束照射在玻璃基片50，使第1激光点LS1相对玻璃基片50的倒角的棱边51而形成倾斜预定角度θ的椭圆形状的第1激光点LS1。
第1激光点LS1形成例如为：长径30.00mm、短径1.0mm的椭圆形状。第1激光点LS1的长轴方向的一端b位于预定倒角的棱边51上，而长轴方向的另一端a则是在与玻璃基片50的移动方向X为相反方向、从棱边51至玻璃基片50的内部具有适当间隔的棱边51附近部分。因此，随着玻璃基片50在X方向的移动，第1激光点LS1，首先由长轴方向的一端a沿着棱边51来连续地加热(预热)棱边51的附近部分，之后由长轴方向的另一端b来连续地加热棱边51。这样，通过加热棱边51，使棱边51成为熔融状态。
在玻璃基片50的棱边51，照射第2激光束以形成紧接着该第1激光点LS1椭圆形状的第2激光点LS2。第2激光点LS2形成沿着棱边51而延伸的椭圆形状，与第1激光点LS1相同，形成为例如长径30.00mm、短径1.0mm。由该第2激光点LS2，成为熔融状态的棱边51被加热为比玻璃的熔融温度低的温度。
图8是表示本发明的脆性材料基片的倒角方法的实施状态的概略斜视图。表示的状态是：第1激光束以及第2激光束相对X-Y平面为大致垂直照射，形成第1激光点LS1、第2激光点LS2。
另外，第1激光点LS1相对玻璃基片50的棱边51倾斜一定角度θ而形成。
图2是沿着照射在玻璃基片50的第1激光点LS1的长轴方向的热能强度的分布图。虽然激光点LS1的热能强度是从预热的玻璃基片50的棱边51附近部分的长轴方向的一端a向另一端b缓慢增加的，但其强度较小，玻璃基片50不会被熔融。而在长轴方向的另一端b，其强度急剧增加，其端部b的热能强度达到能使玻璃基片50熔融的程度。
虽然紧接着第1激光点LS1、加热玻璃基片50的第2激光点LS2与第1激光点LS1成为同样的椭圆形状，但其长轴方向是沿着玻璃基片50的倒角的棱边51。该第2激光点LS2的热能强度的分布适当调整为不残存残留应力的条件。虽然要根据倒角速度或玻璃材质等，但第2激光点LS2的热能强度分布最好是b点最高，且沿着长轴方向为平稳倾斜的分布。
玻璃基片50相对第1激光点LS1和第2激光点LS2以图1中箭头X所示的方向移动。当玻璃基片50移动时，第1激光点LS1的长轴方向的端部a在相对玻璃基片50的倒角的棱边51具有适当间隔的位置被照射，使其部分不熔融而是缓慢预热。而且，通过使玻璃基片50在X方向移动，第1激光点LS1逐渐接近倒角的棱边51，之后，使得热能强度为最大的长轴方向的端部b位于倒角的棱边51端部的拐角52上。
这种场合，在玻璃基片50的棱边51的周围，由于在截断玻璃基片50时机械地形成划线，虽然在划线的附近会积存压缩应力而形成残留应力，但由于第1激光点LS1，积存残留应力的附近从其周围而被缓慢加热。这样，残留应力被压缩(被封闭)，抑制了不需要的裂缝向内部的扩展。
当第1激光点LS1的热能强度为最大的端部b位于玻璃基片50表面的棱边51端部的拐角52时，由于第1激光点LS1的最大热能强度，棱边51端部的拐角52被加热熔融。这样，棱边51成为倒角的状态。然后，随着玻璃基片50的移动，由第1激光点LS1的热能强度达到最大的端部b来依次加热玻璃基片50的棱边51，其棱边51连续熔融而倒角。
图9是用本发明的倒角方法倒角的玻璃基片的棱边状态的说明图。
如图9所示，由第1激光点LS1的热能强度达到最大的端部b所熔融的量，是玻璃基片50的棱边51(棱角线)的前端的极微小量，第1激光点LS1的热能强度最好是调整为：其熔融量是从棱边51的前端，用在Y方向距离0.01mm～0.1mm的Z方向的线、与在Z方向距离0.01mm～0.1mm的Y方向的线、与形成棱边51的玻璃基片的表面50a与端面50b所围成的区域(图9的斜线部分)。
另外，如图9所示，由于使棱边51成为曲面，倒角后的材料的棱边强度有极大的提高。
这样，当玻璃基片50的棱边51熔融而成为倒角状态时，对于成为熔融状态的棱边51，连续照射第2激光点LS2。这样，因为使熔融的棱边51缓慢冷却，所以没有由空气来快速冷却的危险，因此，不必担心在熔融的棱边51会残留应力，倒角的棱边51不会有因残留应力而破坏的危险。
图11是根据本发明的倒角方法的第1激光束以及第2激光束的强度分布和棱边的温度分布的说明图。
根据第1激光点LS1与第2激光点LS2的相对移动速度等，第2激光束的强度分布，最好是将第2激光点LS2的强度分布调整为如图11(a)所示的分布，退火(anneal)所得棱边51的温度分布成为如图11(b)所示的分布。
图3是表示本发明的脆性材料基片的倒角装置的实施形式的概略构成图。该倒角装置使用在，例如为了对FPD所使用的玻璃基片的端面进行倒角的场合，如图3所示，在水平的台架11上具有沿着所定的水平方向(Y方向)往复移动的滑动台12。
滑动台12是由在台架11的上面沿Y方向平行配置的一对导轨14和15所支撑，在水平状态可沿各导轨14和15滑动。在两导轨14和15的中间设有与各导轨14和15平行的滚珠丝杠13，该滚珠丝杠13可由电机(未图示)旋转。滚珠丝杠13可正转和反转，在该滚珠丝杠13螺合滚珠螺母16，以此状态来安装滚珠丝杠13。滚珠螺母16相对滑动台12不旋转且安装为一体，通过滚珠丝杠13的正转和反转，滚珠螺母16沿着滚珠丝杠13而在两方向滑动。这样，与滚珠螺母16安装为一体的滑动台12沿着各导轨14和15在Y方向滑动。
在滑动台12上，以水平状态配置基座19。基座19由平行配置在滑动台12上的一对导轨21支撑，并可沿其滑动。各导轨21沿着与滑动台的滑动方向Y方向相垂直的X方向来配置。此外，在各导轨21之间的中间部分，配置有与各导轨21平行的滚珠丝杠22，滚珠丝杠22由电机23来正转及反转。
将滚珠螺母24以螺合的状态安装到滚珠丝杠22上。滚珠螺母24相对基座19不旋转且安装为一体，通过滚珠丝杠22的正转和反转，滚珠螺母24沿着滚珠丝杠22在两个方向移动。这样，基座19在沿着导轨21的X方向滑动。
在基座19上设有旋转机构25，在该旋转机构25上，以水平状态设有放置作为截断对象的玻璃基片50的旋转台26。旋转机构25使旋转台26绕着沿垂直方向的中心轴旋转，可使旋转台26相对基准位置旋转为任意的旋转角度θ。在旋转台26上，例如用吸盘来固定玻璃基片50。
在旋转台26的上方，与旋转台26相隔适当的间隔来配置支撑台31。该支撑台31以水平状态被支撑在以垂直状态所配置的第1光学保持器33的下端部。第1光学保持器33的上端部安装在设在台架11上的装配台32的下面。在装配台32上设有振荡第1激光束的第1激光振荡器34，从第1激光振荡器34振荡的激光束照射在保持于第1光学保持器33内的光学系统。
从第1激光振荡器34振荡的激光束的热能强度分布是正常分布的，而通过设置在第1光学保持器33内的光学系统，则成为图2所示的具有预定的热能强度分布的椭圆形状的第1激光点LS1，而且，以其长轴方向相对放置在旋转台26上的玻璃基片50的X方向倾斜预定角度θ的状态来进行照射。
此外，在装配台32设有振荡第2激光束的第2激光振荡器41，从该第2激光振荡器41振荡的激光束照射在第2光学保持器42内的光学系统，该第2光学保持器42与第1光学保持器33相邻而设置在支撑台31。从第2激光振荡器41振荡的激光束要形成适当的分布，以使由第1激光点LS1加热后的玻璃基片50内不残存残留应力，通过设在第2光学保持器42内的光学系统，形成椭圆状的第2激光点LS2，其长轴方向是沿着放置在旋转台26上的玻璃基片50的X方向的状态，与第1激光点LS1相接来照射。
另外，滑动台12以及基座9的位置确定、旋转机构25的控制、第1激光振荡器34、第2激光振荡器41等是由控制部来控制。
图4(a)是设在第1光学保持器33内的光学系统的概略构成图。从第1振荡器34振荡的第1激光束由设在第1光学保持器33内的全反射镜33a来全反射，照射在衍射光栅透镜33b。所设定的衍射光栅透镜33b的光栅间距以及光栅宽度，要使得照射的激光束的热能强度分布如图4(b)所示，沿着长轴方向逐步变化，在一端成为最大。
通过这种倒角装置来倒角玻璃基片50的棱边时，首先，要把倒角的玻璃基片50的尺寸、倒角的棱边的位置、长度等信息输入控制部。
然后，把倒角的玻璃基片50放置在划线装置的旋转台26上，并由吸引装置固定。当成为这种状态时，由CCD摄像机38和39对设在玻璃基片50的基准标识摄像。摄像的基准标识由监视器28和29显示，由画像处理装置来处理基准标识的位置信息。
之后，把放置了玻璃基片50的旋转台26相对支撑台31移动，把从第1光学保持器33照射的第1激光点LS1的热能强度达到最大的端部位于包括玻璃基片50倒角的棱边的拐角，而且，使其第1激光点LS1相对棱边倾斜预定的倾斜角度θ，另外，确定旋转台26的位置使得从第2光学保持器42照射的第2激光点LS2的长轴方向成为沿着棱边的状态。旋转台26的位置确定是通过由滑动台12的滑动、基座19的滑动、以及旋转机构25所引起的旋转台26的旋转而进行的。
当成为这样的状态时，一边从第1激光振荡器34以及第2振荡器41照射第1激光束以及第2激光束，一边使旋转台26沿X方向滑动。这样，如在图1所说明的，在玻璃基片50不会形成裂缝，棱边51被依次熔融倒角。
图5(a)是表示设在第1光学保持器33内的光学系统的其它例子的概略构成图。从第1激光振荡器34振荡的第1激光束，由设在光学保持器33内的的衍射光栅反射镜33c进行全反射。这种场合，所设定的衍射光栅反射镜33c的光栅间距以及光栅宽度，要使得全反射的激光束的热能强度分布如图5(b)所示，沿着长轴方向逐步变化，在一端成为最大。
图6(a)是表示设在第1光学保持器33内的光学系统的另外其它例子的概略构成图。从第1激光振荡器34振荡的第1激光束，由设在光学保持器33内的X轴电流镜33d在X轴方向高速扫描之后，由Y轴电流(ガルバノ)镜33e在Y轴方向高速扫描，成为椭圆形状的激光点。然后，由Y轴镀层反射镜33e而形成的椭圆形状的激光点，通过f-θ透镜而使其热能强度分布，如图6(b)所示，沿长轴方向逐步变化，在一端达到最大强度。
在上述的说明中，主要说明的情况是：第1激光束以及第2激光束是相对玻璃基片50的表面50a(X-Y平面)大致垂直照射，而形成第1激光点LS1以及第2激光点LS2，第1激光点LS1相对玻璃基片50的棱边51倾斜预定角度θ而形成，但如以下所示，第1激光点的长轴方向也可以相对脆性材料基片的棱边为倾斜的状态。
所谓激光点的长轴方向相对脆性材料基片的棱边为倾斜的状态，包括有：例如，如图8所示，激光点LS1的长轴在X-Y平面上相对玻璃基片50的棱边51倾斜的状态；此外，例如，如图10(a)所示，倾斜X-Y面来照射激光束，沿着玻璃基片50的棱边51而形成激光点LS1的状态；另外，例如，如图10(b)所示，激光点LS1的长轴相对玻璃基片的棱边51倾斜的状态；此外，例如，如图10(c)所示，相对X-Y面以及X-Z面的各个面，倾斜预定角度来照射激光束，形成激光点LS1，而且激光点LS1的长轴相对玻璃基片的棱边51为倾斜的状态等。
此外，例如，如图12所示，也可以倾斜X-Y面来照射激光束，沿着玻璃基片50的棱边51来形成第2激光点LS2。
另外，例如，也可以相对X-Y面以及X-Z面的各个面倾斜预定的角度来照射激光束，沿着玻璃基片50的棱边51形成激光点LS2。
在采用上述的激光束的照射方法中的任一个方法时，第1激光点LS1以及第2激光点LS2沿着棱边51的强度分布最好是成为图11(a)所示的分布，由各激光点加热的棱边的温度分布最好是成为图11(b)所示的分布。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明的脆性材料基片的倒角方法以及倒角装置，不会使裂缝扩展，能够可靠地对脆性材料基片进行倒角。而且，由于防止了在倒角部分残留应力，所以，还能够防止倒角部分的破坏。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.(修正后)一种脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：具有预热工序和熔融工序，上述预热工序是对脆性材料基片的侧边缘的预定倒角的棱边的附近部分，沿着该棱边来连续加热，上述熔融工序紧接着该预热工序，是对该棱边连续加热而使其熔融；前述预热工序以及前述熔融工序的加热是通过具有预定的热能强度分布的激光点而实施的，该激光点是通过使激光束的照射沿着前述棱边移动而形成的。
2.(取消)
3.(修正后)如权利要求1所述的脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：使前述激光点的长轴方向的一端位于脆性材料基片的预定倒角的棱边附近的预热部分，而长轴方向的另一端位于预定倒角的棱边上，使该长轴方向相对该棱边成为倾斜的状态。
4.如权利要求3所述的脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：前述激光点的热能的强度分布是：位于前述预热部分的端部的热能的强度小，而在位于前述预定倒角的棱边上的端部，热能强度达到最大。
5.如权利要求1所述的脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：在前述熔融工序之后，还具有对熔融的棱边连续加热的再加热工序。
6.如权利要求5所述的脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：前述再加热工序是通过照射另外的激光束来实施的。
7.如权利要求6所述的脆性材料基片的倒角方法，其特征在于：前述另外的激光束相对前述脆性材料基片的表面倾斜照射。
8.(修正后)一种脆性材料基片的倒角装置，具备加热装置，该加热装置对脆性材料基片的侧边缘的棱边的附近部分沿着前述棱边预热，而且连续加热棱边使其熔融；在该脆性材料基片的倒角装置中，其特征在于：
前述加热装置具有：振荡激光束的激光束振荡器、把从该激光束振荡器振荡的激光束在前述脆性材料基片上形成预定形状激光点的光学系统；
使前述加热装置的激光点沿着前述棱边移动。
9.(修正后)如权利要求8所述的脆性材料基片的倒角装置，其特征在于：前述激光点的长轴方向的一端位于脆性材料基片的预定倒角的棱边附近的预热部分，而且长轴方向的另一端位于预定倒角的棱边上，使该长轴方向相对该棱边成为倾斜的状态。
10.如权利要求9所述的脆性材料基片的倒角装置，其特征在于：前述光学系统是使形成的前述激光点的热能强度分布在位于前述预热部分的端部热能强度小，而在位于前述预定倒角的棱边上的端部，热能强度达到最大。
11.如权利要求9所述的脆性材料基片的倒角装置，其特征在于：还设有对由前述加热装置而熔融的棱边连续加热的再加热装置。
12.如权利要求11所述的脆性材料基片的倒角装置，其特征在于：前述再加热装置具有：振荡第2激光束的第2激光束振荡器、把从该第2激光束振荡器振荡的第2激光束在前述脆性材料基片上形成预定形状激光点的光学系统。