KR100649894B1 - Method and device for scribing fragile material substrate - Google Patents
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Abstract
머더글라스 기판50의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인SL을 따라 머더글라스 연화점보다 낮은 온도의 레이저스폿LS가 형성되도록 레이저 빔을 연속적으로 조사하면서, 그 레이저스폿LS에 근접한 영역을 스크라이브 예정라인SL을 따라 냉각시킴으로써 주냉각스폿MCP를 형성하여 스크라이브 예정라인SL을 따라 크랙을 연속하여 형성한다. 이 경우에 주냉각스폿MCP보다 레이저스폿LS측으로서, 주냉각스폿MCP에 근접하는 스크라이브 예정라인SL을 따르는 영역을 미리 냉각시키는 어시스트 냉각스폿ACP를 형성한다.Along the scribe line SL on the surface of the mother glass substrate 50, the laser beam is continuously irradiated to form a laser spot LS at a temperature lower than the mother glass softening point, while the area near the scribe line SL is swept along the scribe line SL. By cooling, the main cooling spot MCP is formed to continuously form cracks along the scribe scheduled line SL. In this case, an assist cooling spot ACP is formed on the laser spot LS side rather than the main cooling spot MCP, which cools the area along the scribe line SL close to the main cooling spot MCP in advance.
Description
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(이하 FPD(flat panel display)라고 표기한다)에 사용되는 글라스 기판(glass 基板), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer) 등의 취성재료 기판(脆性材料 基板)을 절단하기 위하여 취성재료 기판의 표면에 스크라이브 라인(scribe line)을 형성하기 위한 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 관한 것이다.The present invention is brittle in order to cut brittle material substrates such as glass substrates, semiconductor wafers and the like used in flat panel displays (hereinafter referred to as flat panel displays). A scribe method and scribe device for forming a scribe line on a surface of a material substrate.
이하에 있어서는, 각종 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 취성재료 기판의 일종인 글라스 기판이나 그 취성재료 기판이 접합되어 구성되는 머더 취성재료 기판(mother 脆性材料 基板)에 스크라이브 라인을 형성하는 경우의 종래기술에 대하여 설명한다.Hereinafter, the prior art in the case of forming a scribe line on a glass substrate, which is a type of brittle material substrate used for various flat panel displays, or a mother brittle material substrate formed by bonding the brittle material substrate to each other, is formed. Explain.
한 쌍의 글라스 기판을 접합(接合)시켜서 구성되는 액정표시패널(液晶表示 panel) 등의 FPD는, 한 쌍의 머더글라스 기판(mother glass 基板) 상호간을 서로 접합시킨 후에 각 머더글라스 기판이 FPD를 구성하는 소정 크기의 글라스 기판이 되도록 절단된다. 각 머더글라스 기판은, 미리 다이아몬드(diamond)로 만든 커터(cutter) 등에 의하여 스크라이브 라인이 형성된 후에 그 스크라이브 라인을 따라 절단된다. 또한 플랫 패널 디스플레이의 종류나 제조방법의 차이에 의하여 접합 전의 머더글라스 기판에 스크라이브 라인을 형성하여 그 머더글라스 기판을 절단하는 경우도 있다.A pair of glass substrates bonded (接合) by FPD such as a liquid crystal display panel (液晶表示panel) consisting of the pair of mother glass substrate (mother glass基板) to the respective mother glass substrate FPD to each other after joined together It cuts so that it may become a glass substrate of the predetermined magnitude | size which comprises. Each mother glass substrate is cut along the scribe line after a scribe line is formed by a cutter made of diamond in advance. Also be due to the difference of the flat panel display type and the production method of forming a scribe line on the mother glass substrate before bonding when cutting the mother glass substrate.
커터 등에 의하여 기계적으로 스크라이브 라인을 형성하면 형성된 스크라이브 라인의 주변부는, 잔류하는 응력(應力)이 축적된 상태가 된다. 그리고 스크라이브 라인을 따라 머더글라스 기판을 절단하면, 절단되어 형성되는 글라스 기판의 표면에 있어서의 가장자리의 엣지부(edge 部) 및 그 주변부에는 잔류하는 응력이 축적된다. 이러한 잔류응력(殘溜應力)은, 글라스 기판의 표면 부근에 불필요한 크랙(crack)을 신장시키는 잠재적인 응력으로서, 이 잔류하는 응력이 해제되면 불필요한 크랙이 발생되어 글라스 기판의 절단면(切斷面)의 엣지부가 파손될 우려가 있다. 글라스 기판의 절단면의 엣지부가 파손됨으로써 발생하는 파편(破片)은, 제조되는 FPD에 악영향을 미칠 우려가 있다.When a scribe line is mechanically formed by a cutter or the like, the peripheral portion of the formed scribe line is in a state where residual stress is accumulated. When the mother glass substrate is cut along the scribe line, the residual stress is accumulated at the edge portion and the peripheral portion of the edge of the surface of the glass substrate to be cut and formed. This residual stress is a potential stress that causes an unnecessary crack to be extended near the surface of the glass substrate. When the residual stress is released, unnecessary cracks are generated and the cut surface of the glass substrate is removed. There is a risk of breakage of the edges. Debris generated by breaking the edge portion of the cut surface of the glass substrate may adversely affect the produced FPD.
최근, 머더글라스 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하기 위하여 레이저 빔(laser beam)을 사용하는 방법이 실용화 되어 있다. 레이저 빔을 사용하여 머더글라스 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법에서는, 도8에 나타나 있는 바와 같이 머더글라스 기판50에 대하여 레이저 발진장치(laser 發振裝置)61로부터 레이저 빔LB가 조사(照射)된다. 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB는, 머더글라스 기판50 상의 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)SL을 따르는 타원형상의 레이저스폿(laser spot)LS를 머더글라스 기판50의 표면에 형성한다. 머더글라스 기판50과 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB는, 레이저스폿LS의 길이방향을 따라 상대적으로 이동된다.Recently, a method of using a laser beam has been put into practical use to form a scribe line on the surface of a mother glass substrate. In the method of forming a scribe line on the mother glass substrate using a laser beam, the laser beam LB is irradiated from the
머더글라스 기판50은, 레이저 빔LB에 의하여 머더글라스 기판50이 연화(軟化)되는 온도보다 낮은 온도로 가열된다. 이에 따라 레이저스폿LS가 형성된 머더글라스 기판50의 표면은, 연화되지 않고 가열된다.The
또한 머더글라스 기판50의 표면에 있어서의 레이저 빔LB의 조사영역(照射領域)의 근방에는, 스크라이브 라인이 형성되도록 냉각수(冷却水) 등의 냉각매체(冷却媒體)가 냉각노즐(冷却 nozzle)62로부터 분사(噴射)되도록 되어 있다. 레이저 빔LB가 조사되는 머더글라스 기판50의 표면에는, 레이저 빔LB에 의한 가열에 의하여 압축응력(壓縮應力)이 발생하고 또한 냉각매체가 분사됨으로써 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이와 같이 압축응력이 발생한 영역에 근접하는 영역에 인장응력이 발생하기 때문에 양쪽 영역 사이에 각각의 응력에 의거하는 응력구배(應力勾配)가 발생하여, 머더글라스 기판50에는 머더글라스 기판50의 단부(端部)에 미리 형성된 칼자국TR로부터 스크라이브 예정라인SL을 따라 머더글라스 기판50의 두께방향(수직방향)으로 수직크랙(垂直 crack)이 형성된다. 즉 이 수직크랙의 라인이 스크라이브 라인이다.In the vicinity of the irradiation area of the laser beam LB on the surface of the
이렇게 하여 머더글라스 기판50의 표면에 형성되는 수직크랙은 미소하여 보통의 경우에 있어서 육안(肉眼)으로는 볼 수 없기 때문에, 블라인드 크랙(blind crack)BC라고 불리고 있다.In this way, the vertical cracks formed on the surface of the
도9는 레이저 스크라이브 장치(laser scribe 裝置)에 의하여 스크라이브 되는 머더글라스 기판50 상의 블라인드 크랙BC의 형성상태를 나타내는 모식적인 사시도이고, 도10은 그 머더글라스 기판50 상의 물리적인 변화상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.FIG. 9 is a schematic perspective view showing the formation of blind cracks BC on a
레이저 발진장치61로부터 발진된 레이저 빔은, 머더글라스 기판50의 표면에 타원형상의 레이저스폿LS를 형성한다. 레이저스폿LS는, 장축(長軸)이 스크라이브 예정라인SL에 일치하도록 조사된다.The laser beam oscillated from the
이 경우에 머더글라스 기판50에 형성되는 레이저스폿LS는, 외주(外周) 가장자리부의 열에너지 강도(熱 energy 强度)가 중앙부의 열에너지 강도보다 커지도록 되어 있다. 이러한 레이저스폿LS는, 열에너지 강도가 가우스 분포(Gauss 分布)인 레이저 빔을, 장축방향의 각 단부가 최대의 열에너지 강도가 되는 열에너지 분포로 함으로써 형성된다. 따라서 스크라이브 예정라인SL 상에 위치하는 장축방향의 각 단부에 있어서, 열에너지 강도가 각각 최대로 되고, 각 단부 사이에 삽입되는 레이저스폿LS의 중앙부분의 열에너지 강도는 각 단부에 있어서의 열에너지 강도보다 작아지도록 되어 있다.In this case, the laser spot LS formed on the
머더글라스 기판50은 레이저스폿LS의 장축방향을 따라 상대적으로 이동되도록 되어 있어, 따라서 머더글라스 기판50은 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저스폿LS의 장축방향의 일방(一方)의 단부에 있어서의 큰 열에너지 강도로 가열된 후에, 레이저스폿LS의 중앙부의 작은 열에너지 강도로 가열되고 또한 그 후에 큰 열에너지 강도로 가열된다. 그리고 그 후에 레이저스폿LS의 후방측 단부로부터 예를 들면 장축방향으로 소정의 간격L을 두고 스크라이브 라인 상의 냉각포인트(cooling point)CP에 냉각노즐62로부터 냉각매체가 분사된다.The
이에 따라 레이저스폿LS와 냉각포인트CP와의 사이에 온도구배(溫度勾配)가 발생하여, 냉각포인트CP에 대하여 레이저스폿LS와는 반대측의 영역에 큰 인장응력(引張應力)이 발생한다. 그리고 이 인장응력을 이용하여 머더글라스 기판50의 단부에 형성된 칼자국TR로부터 스크라이브 예정라인을 따라 머더글라스 기판50의 두께t의 방향으로 수직크랙이 형성된다.As a result, a temperature gradient occurs between the laser spot LS and the cooling point CP, and a large tensile stress is generated in the region on the side opposite to the laser spot LS with respect to the cooling point CP. And by using the tensile stress along the planned scribing line TR from the notches formed at an end of the
머더글라스 기판50은 타원형상의 레이저스폿LS에 의하여 가열된다. 이 경우에 머더글라스 기판50은, 레이저스폿LS의 일방의 단부에 있어서의 큰 열에너지 강도에 의하여 그 표면으로부터 열이 내부를 향하여 3차원적으로 전달되지만, 레이저스폿LS가 머더글라스 기판50에 대하여 상대적으로 이동함으로써 레이저스폿LS의 전단부(前端部)에 의하여 가열된 부분은, 레이저스폿LS의 중앙부에 있어서의 작은 열에너지 강도에 의하여 가열된 후에 다시 레이저스폿LS의 후단부(後端部)에 있어서의 큰 열에너지 강도에 의하여 가열된다.The
이와 같이 머더글라스 기판50의 표면은, 큰 열에너지 강도에 의하여 가열된 후에 작은 열에너지 강도에 의하여 가열되고 있는 사이에 그 열이 내부까지 확실하게 전도(傳導)된다. 또한 이 때에 머더글라스 기판50의 표면이 큰 열에너지 강도에 의하여 계속하여 가열되는 것이 방지되어, 머더글라스 기판50의 표면의 연화(軟化)가 방지된다. 그 후에 다시 큰 열에너지 강도에 의하여 머더글라스 기판50이 가열되면, 머더글라스 기판50의 내부까지 확실하게 가열됨으로써 머더글라스 기판50의 표면 및 내부에 압축응력(壓縮應力)이 발생한다. 그리고 이러한 압축응력이 발생한 영역 근방의 냉각포인트CP에 냉각매체가 분사됨으로써 인장응력이 발생한다.In this way, the surface of the
레이저스폿LS에 의한 가열영역에 압축응력이 발생하고, 냉각매체에 의한 냉각포인트CP에 인장응력이 발생하면, 레이저스폿LS와 냉각포인트CP와의 사이의 열확산영역(熱擴散領域)에 발생하고 있는 압축응력에 의하여 냉각포인트CP에 대하여 레이저스폿LS와는 반대측의 영역에 큰 인장응력이 발생한다. 그리고 이 인장응력을 이용하여 머더글라스 기판50의 단부에 형성된 칼자국TR로부터 블라인드 크랙(blind crack)이 스크라이브 예정라인을 따라 발생한다.When compressive stress is generated in the heating area by the laser spot LS and tensile stress is generated in the cooling point CP by the cooling medium, the compression is generated in the thermal diffusion region between the laser spot LS and the cooling point CP. Due to the stress, a large tensile stress is generated in the region opposite to the laser spot LS with respect to the cooling point CP. Using this tensile stress, a blind crack is generated along the scribe scheduled line from the cut TR formed at the end of the
스크라이브 라인으로서의 블라인드 크랙BC가 머더글라스 기판50에 형성되면 머더글라스 기판50은, 다음의 절단공정으로 공급되어 블라인드 크랙BC의 양측에 블라인드 크랙BC를 머더글라스 기판50의 두께방향으로 확산시키는 휨 모멘트(bending moment)가 발생하도록 머더글라스 기판50에 힘이 가하여진다. 이에 따라 머더글라스 기판50은, 스크라이브 예정라인SL을 따라 형성된 블라인드 크랙BC를 따라 절단된다.When the blind crack BC as a scribe line formed on the
이러한 스크라이브 장치에서는, 머더글라스 기판50의 표면에 형성되는 레이저스폿LS는 장축방향으로 열에너지 강도가 최대로 되는 열에너지 강도분포로 되어 있다. 이와 같이 열에너지 강도가 장축방향의 각 단부에 있어서 최대로 되고 있어, 2단계로 머더글라스 기판50의 표면을 가열함으로써 머더글라스 기판50은 기판 내부에 열이 전열(轉熱)된 상태가 된다. 이 때문에 냉각포인트CP를 형성하는 냉매에 의한 냉각만으로는 냉각포인트CP와의 사이에 있어서, 충분한 열응력구배(熱應力勾配)가 얻어지지 않아 깊은 블라인드 크랙(수직크랙)이 형성되지 않는다. 이 때문에 상기 절단공정에서 머더글라스 기판50의 절단불량을 발생시킬 우려가 있었다.In such a scribe device, the laser spot LS formed on the surface of the
이러한 경우에는, 머더글라스 기판50과 레이저스폿LS와의 상대이동속도(相對移動速度)를 느리게 하여 레이저스폿LS의 단부에 의한 가열시간을 길게 하여야 하기 때문에 그 결과, 블라인드 크랙BC를 효율적으로 형성할 수 없게 될 우려가 있다.In this case, since the relative movement speed between the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 머더글라스 기판 등의 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 효율적이고 또한 확실하게 형성할 수 있는 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a scribing method and a scribing apparatus for a brittle material substrate which can efficiently and reliably form a scribe line on a brittle material substrate such as a mother glass substrate.
본 발명의 취성재료 기판(脆性材料 基板)의 스크라이브(scribe) 방법은, 취성재료 기판의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)을 따라 그 취성재료 기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도의 레이저스폿(laser spot)이 형성되도록 레이저 빔(laser beam)을 연속적으로 조사(照射)하여 이동시키면서, 그 레이저스폿의 후방의 스크라이브 예정라인을 따르는 영역 부근을 냉각매체(冷却媒體)에 의하여 냉각시킴으로써 냉각스폿(cooling spot)을 형성하여 스크라이브 예정라인을 따라 블라인드 크랙(blind crack)을 연속하여 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법에 있어서,The scribe method of the brittle material substrate of the present invention is lower than the softening point of the brittle material substrate along a scribe predetermined line on the surface of the brittle material substrate. The laser beam continuously irradiates and moves the laser beam so that a laser spot of temperature is formed, and a cooling medium moves around the area along the scribe line scheduled behind the laser spot. In the scribing method of a brittle material substrate in which a cooling spot is formed by cooling to continuously form a blind crack along a scribe scheduled line,
상기 냉각스폿보다 레이저스폿측으로서, 스크라이브 예정라인을 따르는 영역을 미리 냉매(冷媒)에 의하여 냉각시키기 위한 적어도 하나의 어시스트 냉각스폿(assist cooling spot)을 형성하면서 스크라이브 하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by scribing at least one assist cooling spot for cooling the area along the scribe scheduled line by a refrigerant in advance as the laser spot side rather than the cooling spot.
상기 어시스트 냉각스폿은, 상기 냉각스폿을 형성하는 냉매의 냉각 온도보다 높은 냉각온도의 냉매에 의하여 형성된다.The assist cooling spot is formed by a refrigerant having a cooling temperature higher than that of the refrigerant forming the cooling spot.
또한 본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 장치는, 취성재료 기판의 연화점보다 낮은 온도의 레이저스폿이 그 취성재료 기판의 표면에 형성되도록 레이저 빔을 연속적으로 조사하면서 이동시키는 레이저 빔 조사수단(laser beam 照射手段)과, 그 레이저스폿에 의하여 가열되는 영역의 후방의 스크라이브 예정라인을 따르는 영역 부근을 연속하여 냉매에 의하여 냉각시키는 냉각수단(冷却手段)을 구비하여 취성재료 기판의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인을 따라 블라인드 크랙을 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치에 있어서, 그 냉각수단에 의하여 냉각되는 영역보다 상기 레이저 빔 조사 수단에 의하여 형성되는 레이저스폿측의 영역을, 냉각수단의 냉매의 온도보다 높은 온도의 냉매에 의하여 냉각시키는 적어도 하나의 어시스트 냉각수단(assist 冷却手段)을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the scribing apparatus for the brittle material substrate of the present invention is a laser beam irradiation means for moving while continuously irradiating a laser beam so that a laser spot having a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate is formed on the surface of the brittle material substrate. A scribe line on the surface of the brittle material substrate, having cooling means for continuously cooling the area near the region along the scribe line on the rear of the region heated by the laser spot with a refrigerant. In the scribing apparatus of a brittle material substrate which forms a blind crack along the surface, the area | region on the side of the laser spot formed by the said laser beam irradiation means rather than the area | region cooled by the cooling means has temperature higher than the temperature of the refrigerant | coolant of a cooling means. In the refrigerant of To open the cooling it characterized in that it comprises at least one cooling means, the assist (assist 冷却 手段).
도1은 본 발명에 있어서의 스크라이브 방법의 실시상태를 나타내는 모식적인 평면도이다.1 is a schematic plan view showing an embodiment of a scribing method according to the present invention.
도2는 본 발명에 있어서의 스크라이브 장치의 실시예의 일례를 나타내는 정면도이다.2 is a front view showing an example of an embodiment of a scribing apparatus according to the present invention.
도3은 실시예1에 있어서, 블라인드 크랙을 형성한 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 1. FIG.
도4는 실시예2에 있어서, 블라인드 크랙을 형성한 결과를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 2. FIG.
도5는 실시예3에 있어서, 블라인드 크랙을 형성한 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 3. FIG.
도6은 실시예4에 있어서, 블라인드 크랙을 형성한 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the results of forming blind cracks in Example 4. FIG.
도7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 모식적인 평면도이다.7 is a schematic plan view showing another embodiment of the present invention.
도8은 레이저 빔을 사용한 종래의 레이저 스크라이브 장치의 동작 설명을 위한 모식도이다.8 is a schematic diagram for explaining the operation of a conventional laser scribe device using a laser beam.
도9는 그 레이저 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브 되는 머더글라스 기판 상의 블라인드 크랙의 형성상태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.Fig. 9 is a perspective view schematically showing a state of formation of blind cracks on a mother glass substrate scribed by the laser scribing apparatus.
도10은 그 레이저 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브 되는 머더글라스 기판 상의 물리적인 변화상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.Fig. 10 is a plan view schematically showing a physical change state on the mother glass substrate scribed by the laser scribing apparatus.
도1은 본 발명에 있어서의 취성재료 기판(脆性材料 基板)의 스크라이브(scribe) 방법의 실시상태를 모식적으로 나타내는 머더글라스 기판(mother glass 基板) 표면의 개략적인 평면도이다. 이 스크라이브 방법은, 예를 들면 머더글라스 기판을 절단하여 액정표시패널(液晶表示 panel) 등의 FPD를 구성하는 복수의 글라스 기판(glass 基板)을 형성할 때에, 머더글라스 기판을 절단하기 전에 머더글라스 기판에 스크라이브 라인(scribe line)이 되는 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하기 위하여 실시된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic plan view of a mother glass substrate surface schematically showing an embodiment of a scribe method for a brittle material substrate in the present invention. The scribing method is, for example, when forming the plurality of glass substrates (glass基板) constituting the FPD such as a mother cutting the glass substrate and the liquid crystal display panel (液晶表示panel), before cutting the mother glass substrate mother glass This is done to form blind cracks that become scribe lines on the substrate.
도1에 나타나 있는 바와 같이 머더글라스 기판50의 표면에는, 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)SL을 따라 레이저 빔(laser beam)의 조사(照射)에 의하여 레이저스폿(laser spot)LS1이 형성된다. 또한 머더글라스 기판50의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인SL의 스크라이브 시작위치 부근의 머더글라스 기판50의 가장자리부에는, 그 스크라이브 예정라인을 따르는 칼자국(컷 라인(cut line))TR이 미리 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, a laser spot LS1 is formed on the surface of the
레이저스폿LS1은 타원형상으로 되어 있고, 장경(長徑)이 스크라이브 예정라인SL을 따르는 상태에서 머더글라스 기판50의 표면에 대하여 화살표A로 나타나 있는 방향으로 상대적으로 이동된다.The laser spot LS1 has an elliptical shape and is relatively moved in the direction indicated by the arrow A with respect to the surface of the
이 경우에 머더글라스 기판50에 형성되는 레이저스폿LS1은, 외주(外周) 가장자리부의 열에너지 강도(熱 energy 强度)가 중앙부의 열에너지 강도보다 커지도록 되어 있다. 이러한 레이저스폿LS1은, 열에너지 강도가 가우스 분포(Gauss 分布)인 레이저 빔을, 장축방향의 각 단부(端部)가 최대의 열에너지 강도가 되는 열에너지 분포로 함으로써 형성된다. 따라서 스크라이브 예정라인SL 상에 위치하는 장축방향의 각 단부에 있어서, 열에너지 강도가 각각 최대로 되고, 각 단부 사이에 삽입되는 레이저스폿LS1의 중앙부분의 열에너지 강도는 각 단부에 있어서의 열에너지 강도보다 작아지도록 되어 있다.In this case, the laser spot LS1 formed on the
타원형상의 레이저스폿LS1은, 머더글라스 기판50의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인SL을 따라 이동하여 스크라이브 예정라인SL을 순차적으로 가열한다.The elliptical laser spot LS1 moves along the scribe scheduled line SL on the surface of the
레이저스폿LS1은, 머더글라스 기판50이 연화(軟化)되는 연화점(軟化點)의 온도보다 낮은 온도로 또한 머더글라스 기판50에 대하여 고속으로 이동하면서 머더글라스 기판50을 가열한다. 이에 따라 레이저스폿LS1이 형성된 머더글라스 기판50의 표면은 용융(熔融)되지 않으면서 가열된다.The laser spot LS1 heats the
머더글라스 기판50의 표면에는, 레이저스폿LS1의 진행방향의 후방에 주냉각포인트(main cooling point)MCP가 형성된다. 주냉각포인트MCP는, 냉각노즐(cooling nozzle)로부터 머더글라스 기판50의 표면에 냉각수(冷却水), 물과 압축공기(壓縮空氣)의 혼합유체(混合流體), 압축공기, He가스·N2가스·CO2가스 등의 냉각매체(冷却媒體)를 분사(噴射)함으로써 머더글라스 기판50의 표면을 냉각하도록 형성되어 있고, 머더글라스 기판50에 대한 레이저스폿LS1과 동일한 방향으로 또한 레이저스폿LS1의 이동속도와 동일한 속도로 머더글라스 기판50의 표면의 스크라이브 예정라인SL을 따라 이동된다.On the surface of the
또한 머더글라스 기판50의 표면에는, 주냉각포인트MCP의 진행방향의 전방에 있어서 주냉각포인트MCP에 근접하여 스크라이브 예정라인SL을 따라 어시스트 냉각포인트(assist cooling point)ACP가 형성되어 있다. 어시스트 냉각포인트ACP는, 냉각노즐로부터 머더글라스 기판50의 표면에 냉각수, 물과 압축공기의 혼합유체, 압축공기, He가스, N2가스, CO2가스 등의 냉각매체를 분사함으로써 머더글라스 기판50의 표면을, 주냉각포인트MCP에 분사되는 냉매의 온도보다 어시스트 냉각포인트ACP에 분사되는 냉매의 온도가 높은 상태에서 냉각하도록 되어 있다. 어시스트 냉각포인트ACP도 주냉각포인트MCP와 마찬가지로 머더글라스 기판50에 대한 레이저스폿LS1과 동일한 방향으로 또한 레이저스폿LS1의 이동속도와 동일한 속도로 머더글라스 기판50의 표면의 스크라이브 예정라인SL을 따라 이동된다.On the surface of the
머더글라스 기판50의 표면은, 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저스폿LS1에 의하여 순차적으로 가열된 후에, 그 가열부분이 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의하여 냉각되기 직전에 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하는 냉매에 의하여 주냉각포인트MCP보다 높은 냉각온도에서 냉각되고, 그 후에 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의하여 어시스트 냉각포인트ACP보다 낮은 냉각온도에서 냉각된다.The surface of the
머더글라스 기판50은, 레이저스폿LS1에 의하여 가열되면 그 표면에 압축응력(壓縮應力)이 발생하고, 그 후에 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하는 냉매에 의하여 일단 냉각된 후에 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의하여 더 냉각된다. 이에 따라 스크라이브 예정라인을 따라 수직방향으로 깊어지게 된 블라인드 크랙BC의 라인이 형성된다.When the
레이저스폿LS1에 의하여 머더글라스 기판50의 표면을 가열하여 압축응력을 발생시킨 후에, 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하는 냉매에 의하여 머더글라스 기판50의 표면을 일단 냉각함으로써 인장응력(引張應力)이 발생한다. 그리고 이러한 인장응력이 발생한 상태에서, 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의하여 더 냉각하면 머더글라스 기판50의 표면에는 이미 인장응력이 발생한 상태로 되어 있기 때문에, 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의한 냉각에 의하여 발생하는 인장응력이 머더글라스 기판50의 표면에 대하여 작용하기 쉬워져서 머더글라스 기판50에는 수직방향으로 깊은 블라인드 크랙BC가 형성된다고 생각된다.After the surface of the
또한 도10에 나타나 있는 종래기술에 있어서의 레이저(laser)에 의한 스크라이브 방법에서는, 레이저스폿LS에 의하여 머더글라스 기판50의 표면을 가열한 후에 냉각매체를 분사하여 머더글라스 기판50의 표면을 냉각하기 때문에, 블라인드 크랙을 형성한 후에 필요 없는 서멀 쇼크(thermal shock)가 발생된다고 생각된다.Further, in the scribing method using a laser in the prior art shown in Fig. 10, after cooling the surface of the
그리고 본 발명의 스크라이브 방법에서는, 어시스트 냉각포인트ACP를 주냉각포인트MCP와 레이저스폿LS1과의 사이에 설치함으로써 상기의 필요 없는 서멀 쇼크가 완화되어, 서멀 쇼크에 의하여 잃어버린 에너지가 블라인드 크랙을 신장시키는 힘으로 소비된다고 생각된다.In the scribing method of the present invention, the assist cooling point ACP is provided between the main cooling point MCP and the laser spot LS1 to alleviate the unnecessary thermal shock, and the energy lost by the thermal shock extends the blind crack. I think it is consumed.
스크라이브 라인으로서의 블라인드 크랙이 머더글라스 기판50에 형성되면, 머더글라스 기판50은 다음의 절단공정으로 공급되어 블라인드 크랙의 양측에 블라인드 크랙을 머더글라스 기판50의 두께방향으로 신장시키는 휨 모멘트(bending moment)가 발생하도록 머더글라스 기판50에 힘이 가하여진다. 이에 따라 머더글라스 기판50은 스크라이브 예정라인SL을 따라 형성된 블라인드 크랙을 따라 절단된다.When the blind crack as a scribe line formed on the
도2는 본 발명에 있어서의 취성재료 기판의 스크라이브 장치의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 본 발명의 스크라이브 장치는, 예를 들면 머더글라스 기판50으로부터 FPD에 사용되는 복수의 글라스 기판으로 절단하기 위한 스크라이브 라인을 형성하는 장치이다. 이 스크라이브 장치는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 수평한 설치대(設置臺)11 상에 소정의 수평방향(Y방향)을 따라 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(slide table)12를 구비하고 있다.Fig. 2 is a schematic block diagram showing an embodiment of a scribing apparatus for a brittle material substrate in the present invention. The scribing apparatus of this invention is an apparatus which forms the scribe line for cutting into the several glass substrate used for FPD from the
슬라이드 테이블12는, 설치대11의 상면에 Y방향을 따라 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)14 및 15에, 수평한 상태에서 각 가이드 레일14 및 15를 따라 슬라이드(slide)할 수 있도록 지지되어 있다. 양쪽 가이드 레일14 및 15의 중간부에는, 각 가이드 레일14 및 15와 평행하게 볼 나사(ball screw)13이 모터(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 회전하도록 설치되어 있다. 볼 나사13은 정회전(正回轉) 및 역회전(逆回轉)할 수 있도록 되어 있고, 이 볼 나사13에 볼 너트(ball nut)16이 나사결합하는 상태로 설치되어 있다. 볼 너트16은, 회전하지 않도록 하기 위하여 슬라이드 테이블12에 일체적(一體的)으로 설치되어 있고, 볼 나사13의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사13을 따라 양쪽 방향으로 슬라이드 한다. 이에 따라 볼 너트16과 일체적으로 설치되는 슬라이드 테이블12가, 각 가이드 레일14 및 15를 따라 Y방향으로 슬라이드 한다.The slide table 12 can slide along the guide rails 14 and 15 in a horizontal state on a pair of
슬라이드 테이블12 상에는, 대좌(臺座)19가 수평한 상태로 배치되어 있다. 대좌19는, 슬라이드 테이블12 상에 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일21에 슬라이드 가능하도록 지지되어 있다. 각 가이드 레일21은, 슬라이드 테이블12의 슬라이드 방향인 Y방향과 직교하는 X방향을 따라 배치되어 있다. 또한 각 가이드 레일21 사이의 중앙부에는, 각 가이드 레일21과 평행하게 볼 나사22가 배치되어 있고, 볼 나사22가 모터23에 의하여 정회전 및 역회전을 하도록 되어 있다.On the slide table 12, the
볼 나사22에는, 볼 너트24가 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼 너트24는 회전하지 않도록 하기 위하여 대좌19에 일체적으로 설치되어 있고, 볼 나사22의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사22를 따라 양쪽 방향으로 이동한다. 이에 따라 대좌19가 각 가이드 레일21을 따라 X방향으로 슬라이드 한다.The ball screw 22 is attached with the
대좌19 상에는, 회전기구(回轉機構)25가 설치되어 있고, 이 회전기구25 상에 절단대상인 머더글라스 기판50이 재치(載置)되는 회전 테이블(回轉 table)26이 수평한 상태로 설치되어 있다. 회전기구25는, 수직방향을 따르는 중심축을 중심으로 하여 회전 테이블26을 회전시키도록 되어 있고, 기준위치에 대하여 임의의 회전각도θ가 되도록 회전 테이블26을 회전시킬 수 있다. 회전 테이블26 상에는 머더글라스 기판50이, 예를 들면 흡인 척(吸引 chuck)에 의하여 고정된다.On the
회전 테이블26의 상방에는, 회전 테이블26과는 적당한 간격을 두고 지지대(支持臺)31이 배치되어 있다. 이 지지대31은, 수직상태로 배치되는 광학홀더(光學 holder)33의 하단부에 수평한 상태로 지지되어 있다. 광학홀더33의 상단부는, 설치대11 상에 설치되는 부착대(付着臺)32의 하면에 부착되어 있다. 부착대32 상에는, 레이저 빔(laser beam)을 발진(發振)하는 레이저 발진기(laser 發振器)34가 설치되어 있고, 레이저 발진기34로부터 발진(發振)되는 레이저 빔이 광학홀더33 내에 지지되는 광학장치로 조사된다.Above the
레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔은, 열에너지 강도(熱 energy 强度) 분포가 정규분포(正規分布)로 되어 있고, 광학홀더33 내에 설치되는 광학장치에 의하여 도1에 나타나 있는 바와 같은 타원형상의 레이저스폿(laser spot)LS1이 되고 또한 그 장축방향이 회전 테이블26의 이동방향인 X방향과 평행하게 되도록 회전 테이블26 상에 재치되는 머더글라스 기판50으로 조사된다.The laser beam oscillated from the
지지대31에는, 광학홀더33에 대하여 적당한 간격을 두고 회전 테이블26 상에 재치된 머더글라스 기판50에 대향(對向)하여 어시스트 냉각노즐(assist cooling nozzle)41이 배치되어 있다. 이 어시스트 냉각노즐41은, 광학홀더33으로부터 조사되는 레이저 빔에 의하여 머더글라스 기판에 형성되는 레이저스폿LS1의 후방 위치에 냉각수(冷却水), 물과 압축공기(壓縮空氣)의 혼합유체(混合流體), 압축공기, He가스 등의 냉각매체(冷却媒體)를 분사(噴射)하도록 되어 있다.On the
또한 지지대31에는, 이 어시스트 냉각노즐41에 대하여 4mm 이상의 간격을 두고 주냉각노즐(main cooling nozzle)37이 배치되어 있다. 이 주냉각노즐37은, 어시스트 냉각노즐41에 의하여 냉각된 머더글라스 기판의 후방 위치에 냉각수, 물과 압축공기의 혼합유체, 압축공기, He가스 등의 냉각매체를 분사하도록 되어 있다. 주냉각노즐37로부터 머더글라스 기판50으로 분사되는 냉각매체의 냉각온도는, 어시스트 냉각노즐41로부터 머더글라스 기판50으로 분사되는 냉각매체의 냉각온도보다 작아지도록 되어 있다.In addition, a
또한 지지대31에는, 광학홀더33으로부터 조사되는 레이저스폿LS1에 대하여 주냉각노즐37과는 반대측에 회전 테이블26 상에 재치된 머더글라스 기판50에 대향하여 커터 휠(cutter wheel)35가 설치되어 있다. 커터 휠35는, 광학홀더33으로부터 조사되는 레이저스폿LS1의 장축방향을 따라 배치되어 있고, 회전 테이블26 상에 재치된 머더글라스 기판50의 가장자리부에 스크라이브 예정라인을 따르는 방향으로 칼자국(컷 라인(cut line))을 형성한다.The
또 슬라이드 테이블12 및 대좌19의 위치결정, 회전기구25, 레이저 발진기34 등은 제어부(制御部)(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 제어된다.The positioning of the slide table 12 and the
이러한 스크라이브 장치에 의하여 머더글라스 기판50의 표면에 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하는 경우에는, 우선, 머더글라스 기판50의 사이즈(size), 스크라이브 예정라인의 위치 등의 정보가 제어부에 입력된다.In the case where a blind crack is formed on the surface of the
그리고 머더글라스 기판50이, 회전 테이블26 상에 재치되어 흡인수단(吸引手段)에 의하여 고정된다. 이러한 상태가 되면 CCD 카메라38 및 39에 의하여 머더글라스 기판50에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 촬영된다. 촬영된 얼라인먼트 마크는, 모니터(monitor)28 및 29에 의하여 표시되어, 화상처리장치(畵像處理裝置)에서 머더글라스 기판50 상의 얼라인먼트 마크의 위치정보가 처리된다.Then, the
회전 테이블26이 지지대31에 대하여 위치결정되면, 회전 테이블26이 X방향을 따라 슬라이드 되어 머더글라스 기판50의 가장자리부에 있어서의 스크라이브 예정라인이 커터 휠35에 대향하게 된다. 그리고 커터 휠35가 하강되어 머더글라스 기판50의 스크라이브 예정라인의 가장자리부에 칼자국(컷 라인)TR이 형성된다.When the rotary table 26 is positioned relative to the
그 후에 회전 테이블26이, 스크라이브 예정라인을 따라 X방향으로 슬라이드 되면서 레이저 발진장치34로부터 레이저 빔이 발진되고 또한 어시스트 냉각노즐41로부터 냉각수 등의 냉각매체가 분사되고, 주냉각노즐37로부터 냉각수 등이 압축에어와 함께 분사된다.Thereafter, the rotary table 26 slides in the X direction along the scribe scheduled line, and a laser beam is oscillated from the
레이저 발진장치34로부터 발진되는 레이저 빔에 의하여 머더글라스 기판50 상에는, 머더글라스 기판50의 주사방향(走査方向)을 따라, X축방향을 따라 길이가 긴 타원형상의 레이저스폿LS1이 형성된다. 그리고 그 레이저스폿LS1의 후방에, 어시스트 냉각노즐41로부터 냉각매체가 스크라이브 예정라인을 따라 분사되어 어시스트 냉각포인트(assist cooling point)ACP가 형성된다. 또한 그 어시스트 냉각포인트ACP의 후방에, 주냉각노즐37로부터 냉각매체가 스크라이브 예정라인SL을 따라 분사되어 주냉각포인트(main cooling point)MCP가 형성된다.The laser beam LS1 oscillated from the
이에 따라 상기한 바와 같이 레이저스폿LS1에 의한 가열과 어시스트 냉각포인트ACP 및 주냉각포인트MCP에 의한 냉각에 의하여 형성되는 응력구배(應力勾配)에 의하여 머더글라스 기판50에 어시스트 냉각포인트ACP를 채용하지 않는 지금까지의 경우와 비교하여 수직의 블라인드 크랙이 더 깊게 형성된다.Accordingly, as described above, the assist cooling point ACP is not adopted in the
블라인드 크랙이 머더글라스 기판50에 형성되면, 머더글라스 기판50은 다음의 절단공정으로 공급되어 블라인드 크랙의 폭(幅) 방향으로 휨 모멘트가 작용하도록 머더글라스 기판에 힘이 가하여진다. 이에 따라 머더글라스 기판50은, 그 가장자리부에 형성된 칼자국TR로부터 블라인드 크랙을 따라 절단된다.When the blind crack is formed on the
또 지금까지의 실시예의 설명에 있어서는, 주냉각노즐37 및 어시스트 냉각노즐41 각각으로부터 스크라이브 예정라인SL 상에 냉각매체를 직접 조사함으로써 주냉각포인트MCP 및 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하는 구성이었지만, 예를 들면 주냉각노즐37 및 어시스트 냉각노즐41이 단독으로 X방향 및 Y방향으로 이동되는 기구를 구비하여, 스크라이브 예정라인 상에서 레이저스폿LS1과 어시스트 냉각포인트ACP의 간격 및 어시스트 냉각포인트ACP와 주냉각포인트MCP의 간격이 조절될 수 있도록 하거나, 어시스트 냉각포인트ACP 및 주냉각포인트MCP의 위치가 스크라이브 예정라인 상에서 어긋난 위치에 설정할 수 있는 구성인 것이 바람직하다.In the above description of the embodiments, the main cooling point MCP and assist cooling point ACP are formed by directly irradiating the cooling medium on the scribe scheduled line SL from each of the
또한 본 발명의 실시예에서는, 취성재료 기판의 일례로서 액정표시패널의 머더글라스 기판을 사용하여 설명하였지만, 본 발명은 접합글라스 기판(接合 glass 基板), 단판 글라스(單板 glass), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer), 세라믹스(ceramic) 등의 스크라이브 가공에 있어서도 적용할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, as one example of the brittle material substrate has been described by using the mother glass substrate of the liquid crystal display panel, the present invention is bonded glass substrate (glass接合基板), single-plate glass (單板glass), a semiconductor wafer ( The present invention can also be applied to scribe processing such as a thin wafer and ceramics.
또한 상기까지의 설명에 있어서는, 머더글라스 기판50에 형성되는 레이저스폿LS1의 외주 가장자리부의 열에너지 강도가 중앙부의 열에너지 강도보다 커지게 되어 있는 경우를 설명하였지만, 레이저스폿LS1의 열에너지 분포가 가우스 분포이더라도 좋다.In the above description, the case where the thermal energy intensity of the outer circumferential edge portion of the laser spot LS1 formed on the
(실시예) (Example)
다음에 이 스크라이브 장치를 사용하여 각종 조건에서 글라스 기판에 블라인드 크랙을 형성하는 실시예에 대하여 설명한다.Next, the Example which forms a blind crack in a glass substrate on various conditions using this scribe apparatus is demonstrated.
(실시예1)Example 1
레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔을 200W로 하여 두께 3.0mm의 소다 글라스 기판(soda glass 基板)에 조사하여 블라인드 크랙을 형성하였다. 글라스 기판에 형성되는 레이저스폿LS1은, 예를 들면 장축(長軸)이 40mm, 단축(短軸)이 1.5mm의 타원형상이고, 주냉각노즐37로부터 분사되는 냉매에 의하여 형성되는 주냉각포인트MCP는 레이저스폿LS1의 중심으로부터 85mm 떨어진 위치에 또한 어시스트 냉각노즐41로부터 분사되는 냉매에 의하여 형성되는 어시스트 냉각포인트ACP는 주냉각포인트MCP로부터 레이저스폿LS1측으로 10mm의 위치에 각각 형성한다.A laser beam oscillated from the
주냉각노즐37에는 노즐의 선단(先端)의 내경(內徑)이 0.6mm인 것을 사용하고, 어시스트 냉각노즐41에는 노즐의 선단의 내경이 0.8mm인 것을 사용한다.For the
주냉각노즐37로부터는, 물과 압축공기의 혼합유체를 0.5MPa(유량(流量) : 10L/min)의 압력으로 글라스 기판의 표면에 대하여 높이 5mm로부터 분사시키도록 되어 있다. 또한 어시스트 냉각노즐41로부터도 압축공기를 0.2MPa(유량 : 14L/min)의 압력으로 글라스 기판의 표면에 대하여 높이 1mm로부터 분사시키도록 되어 있다. 또한 글라스 기판의 이동속도는, 100mm/s로부터 180mm/s까지 10mm/s씩 단계적으로 변화시켜서 글라스 기판에 블라인드 크랙을 형성하여 그 깊이δ를 측정하였다. 그 결과를 도3의 그래프에 나타내었다. 또 비교를 하기 위하여 어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각 포인트ACP를 형성하지 않는 경우의 블라인드 크랙의 깊이δ를 도3의 그래프에 병기(倂記)하였다.From the
이 경우에 어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각포인트ACP를 형성함으로써 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하지 않는 경우와 비교하여 블라인드 크랙의 깊이δ가 10% 정도 깊어지게 되었다.In this case, by forming the assist cooling point ACP by the assist cooling
(실시예2)Example 2
글라스 기판을 두께가 1.1mm의 소다 글라스 기판으로 하여 주냉각노즐37로부터 물과 압축공기의 혼합유체를 0.5MPa(유량 : 10L/min)의 압력으로 분사시키고 또한 어시스트 냉각노즐41로부터도 압축공기를 0.2MPa(유량 : 14L/min)의 압력으로 분사시키도록 하고, 어시스트 냉각노즐41을 주냉각노즐37에 대하여 7mm의 간격을 두고 배치하였다. 그리고 글라스 기판의 이동속도는 100mm/s로부터 400mm/s까지 20mm/s씩 단계적으로 변화시켜서 글라스 기판에 블라인드 크랙을 형성하여 그 깊이δ를 측정하였다. 그 결과를 도4의 그래프에 나타내었다. 또 비교를 하기 위하여 어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하지 않는 경우의 블라인드 크랙의 깊이δ를 도4의 그래프에 병기하였다. A 1.1 mm thick soda glass substrate is used to inject a mixture of water and compressed air from the
또한 그 이외의 실시조건은 실시예1과 동일하다.Incidentally, the other conditions were the same as those in the first embodiment.
이 경우에도 어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각포인트ACP를 형 성함으로써 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하지 않는 경우와 비교하여 블라인드 크랙의 깊이δ가 10% 정도 깊어지게 되었다.Also in this case, by forming the assist cooling point ACP by the assist cooling
(실시예3)Example 3
어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각포인트ACP의 위치를 주냉각노즐37에 의한 주냉각포인트MCP에 대하여 0mm∼15mm 사이에서 변화시키고, 어시스트 냉각노즐41에 의하여 냉각매체를 분사시킬 때의 압력을 0.1MPa(유량 : 7L/min), 0.2MPa(유량 : 14L/min) 및 0.3MPa(21L/min)로 변화시킨 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건에서 블라인드 크랙을 형성하여 그 깊이δ를 측정하였다. 그 결과를 도5의 그래프에 나타내었다.The position of the assist cooling point ACP by the assist cooling
이 경우에 어시스트 냉각노즐41과 주냉각노즐37과의 사이의 거리가 10mm 부근이 되도록 어시스트 냉각포인트ACP를 글라스 기판 상에 형성함으로써 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하지 않는 경우와 비교하여 블라인드 크랙의 깊이δ가 10% 정도 깊어지게 되었다.In this case, by forming the assist cooling point ACP on the glass substrate so that the distance between the assist cooling
(실시예4)Example 4
어시스트 냉각노즐41에 의한 어시스트 냉각포인트ACP의 위치를 주냉각노즐37에 의한 주냉각포인트MCP로부터의 거리에 있어서 5mm∼9mm 사이에서 변화시키고, 어시스트 냉각노즐41에 의하여 냉각매체를 분사시킬 때의 압력을 0.1MPa(7L/min), 0.2MPa(14L/min) 및 0.3MPa(21L/min)로 변화시킨 것 이외에는 실시예2와 동일한 조건에서 블라인드 크랙을 형성하여 그 깊이δ를 측정하였다. 그 결과를 도6의 그래프에 나타내었다.
The pressure at which the position of the assist cooling point ACP by the assist cooling
이 경우에도 어시스트 냉각노즐41과 주냉각노즐37과의 사이의 거리가 7mm 부근이 되도록 어시스트 냉각포인트ACP를 글라스 기판 상에 형성함으로써 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하지 않은 경우와 비교하여 블라인드 크랙의 깊이δ가 10% 정도 깊어지게 되었다.In this case also, the assist cooling point ACP is formed on the glass substrate so that the distance between the assist cooling
도7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 모식적인 평면도이다. 레이저 발진장치34로부터 발진되는 레이저 빔에 의하여 머더글라스 기판50 상에는, 머더글라스 기판50의 주사방향을 따라, X축방향을 따라 길이가 긴 타원형상의 레이저스폿LS1이 형성된다. 그리고 그 레이저스폿LS1의 후방에, 복수의 어시스트 냉각노즐41로부터 냉각매체가 스크라이브 예정라인을 따라 분사되어 복수의 어시스트 냉각포인트ACP가 형성된다. 또한 그 복수의 어시스트 냉각포인트ACP의 후방에, 주냉각노즐37로부터 냉각매체가 스크라이브 예정라인SL을 따라 분사되어 주냉각포인트MCP가 형성된다.7 is a schematic plan view showing another embodiment of the present invention. By the laser beam oscillated from the
머더글라스 기판50의 표면은, 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저스폿LS1에 의하여 순차적으로 가열된 후에, 그 가열부분이 주냉각포인트MCP에 의하여 냉각되기 직전에 순차적으로 복수의 어시스트 냉각포인트ACP에 의하여 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매의 온도보다 높은 온도에서 냉각되고, 그 후에 주냉각포인트MCP를 형성하는 냉매에 의하여 어시스트 냉각포인트ACP를 형성하는 냉매의 온도보다 낮은 온도에 의하여 냉각된다.After the surface of the
머더글라스 기판50은, 레이저스폿LS1에 의하여 가열되면 그 표면에 압축응력이 발생하고, 그 후에 복수의 어시스트 냉각포인트ACP에 의하여 일단 냉각된 후에 주냉각포인트MCP에 의하여 더 냉각된다. 이에 따라 스크라이브 예정라인을 따라 수직방향으로 깊어지게 된 블라인드 크랙의 라인이 형성된다.When the
또한 도8에 나타나 있는 종래기술의 레이저에 의한 스크라이브 방법에서는, 레이저스폿LS에 의하여 머더글라스 기판50의 표면을 가열한 후에 냉각매체를 분사하여 머더글라스 기판50의 표면을 냉각하기 때문에, 브라인드 크랙을 형성한 후에 필요 없는 서멀 쇼크(thermal shock)가 발생한다고 생각된다.In addition, in the scribing method using the laser of the prior art shown in Fig. 8, after cooling the surface of the
그리고 복수의 어시스트 냉각포인트ACP를 주냉각포인트MCP로부터 레이저스폿LS1측에 설치함으로써 상기의 필요 없는 서멀 쇼크가 완화되어 서멀 쇼크에 의하여 잃어버린 에너지가 블라인드 크랙을 신장시키는 힘으로 소비된다고도 생각되어서, 어시스트 냉각포인트를 복수로 함으로써 순차적으로 머더글라스 기판을 냉각하여 필요 없는 서멀 쇼크의 발생을 제거할 수 있어 어시스트 냉각포인트가 1개인 경우보다 더 깊은 블라인드 크랙(수직크랙)을 형성할 수 있다.By providing a plurality of assist cooling point ACPs on the laser spot LS1 side from the main cooling point MCP, the above unnecessary thermal shocks are alleviated, and it is considered that energy lost by the thermal shocks is consumed by the force for extending the blind crack. By plural cooling points, the mother glass substrate can be sequentially cooled to eliminate the occurrence of unnecessary thermal shock, thereby forming a blind crack (vertical crack) deeper than when there is only one assist cooling point.
주냉각포인트와 어시스트 냉각포인트를 글라스 기판에 형성하는 냉각매체는 상기의 하나의 어시스트 냉각포인트를 머더글라스 기판에 형성하는 경우와 동일하기 때문에 여기에서는 상세한 설명은 하지 않는다.The cooling medium for forming the main cooling point and the assist cooling point on the glass substrate is the same as the case where the above one assist cooling point is formed on the mother glass substrate, and thus, the detailed description will not be given herein.
또한 스크라이브 장치가 구성으로서는, 예를 들면 주냉각노즐37 및 복수의 어시스트 냉각노즐41이 단독으로 X방향 및 Y방향으로 이동되는 기구 를 구비하여, 스크라이브 예정라인 상에 있어서 레이저스폿LS1과 가장 레이저스폿측에 위치하는 어시스트 냉각포인트ACP의 간격, 가장 주냉각포인트MCP측에 위치하는 어시스트 냉각포인트ACP와 주냉각포인트MCP의 간격 및 복수의 어시스트 냉각포인트의 상호 간격이 조절될 수 있고 또한 복수의 어시스트 냉각포인트ACP 및 주냉각포인트MCP의 위치가 스크라이브 예정라인 상에서 어긋난 위치로 설정할 수 있는 구성인 것이 바람직하다.In addition, the scribing apparatus includes, for example, a mechanism in which the
이와 같이 본 발명은 적어도 하나의 어시스트 냉각포인트를 머더글라스 기판 상의 레이저스폿과 주냉각포인트의 사이에 설치함으로써 달성된다.Thus, the present invention is achieved by providing at least one assist cooling point between the laser spot on the mother glass substrate and the main cooling point.
본 발명에 있어서의 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 장치는, 이와 같이 머더글라스 기판 등의 취성재료 기판의 표면에 형성되는 레이저스폿과 주냉각스폿과의 사이에서 주냉각스폿에 근접한 위치에 어시스트 냉각스폿을 형성하기 때문에 블라인드 크랙을 깊게 형성할 수 있어, 따라서 블라인드 크랙을 효율적으로 형성할 수 있다.The scribing method and apparatus for brittle material substrates in the present invention are assisted cooling spots at positions close to the main cooling spots between the laser spots formed on the surface of the brittle material substrates such as mother glass substrates and the main cooling spots. Since it is possible to form blind cracks deeply, blind cracks can be efficiently formed.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (17)
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WO2006002168A1 (en) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Applied Photonics, Inc. | Device, system and method for cutting, cleaving or separating a substrate material |
MX2007005018A (en) | 2004-10-25 | 2008-02-19 | Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd | Method and device for forming crack. |
KR100740456B1 (en) * | 2006-08-31 | 2007-07-18 | 로체 시스템즈(주) | Nonmetal-plate cutting method and device using precooling |
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US8946590B2 (en) | 2009-11-30 | 2015-02-03 | Corning Incorporated | Methods for laser scribing and separating glass substrates |
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US10144668B2 (en) * | 2014-08-20 | 2018-12-04 | Corning Incorporated | Method and apparatus for yielding high edge strength in cutting of flexible thin glass |
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---|---|---|---|---|
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JP2000233936A (en) * | 1999-02-10 | 2000-08-29 | Mitsuboshi Diamond Kogyo Kk | Glass cutting device |
JP2001064029A (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-13 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Multilayered glass substrate and its cutting method |
KR100673073B1 (en) * | 2000-10-21 | 2007-01-22 | 삼성전자주식회사 | Method and Apparatus for cutting non-metal substrate using a laser beam |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101135436B1 (en) | 2007-09-27 | 2012-04-13 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | Method for machining substrate of brittle material |
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