KR100371103B1

KR100371103B1 - Apparatus for cutting non-metal substrate and method for cutting thereof

Info

Publication number: KR100371103B1
Application number: KR10-2000-0018622A
Authority: KR
Inventors: 브라이언획스트라; 로저플랜니간; 다니엘웨게리프
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2003-02-05
Also published as: KR20010095501A

Abstract

본 발명은 실리콘 또는 유리와 같은 비금속 재료로 제작된 비금속 기판을 보다 작은 조각으로 절단하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 취성이 약한 비금속 기판을 급속 가열 및 급속 냉각할 때 가열 온도와 냉각 온도를 극대화시켜 비금속 기판중 절단하고자 하는 부분이 정확하게 절단되도록 함은 물론 비금속 기판의 절단 속도를 향상시키는 방법 및 장치가 제시되고 있다.The present invention relates to an apparatus and method for cutting a non-metal substrate made of a non-metallic material such as silicon or glass into smaller pieces, and according to the present invention, heating temperature and cooling when rapidly heating and rapidly cooling a brittle non-metal substrate. A method and apparatus for maximizing the temperature to accurately cut a portion of a nonmetal substrate to be cut as well as improving the cutting speed of the nonmetal substrate is proposed.

Description

Apparatus for cutting non-metal substrate and method for cutting

본 발명은 비금속 재료 예를 들어, 유리, 실리콘과 같은 재료로 제작된 소정 면적을 갖는 평판 형상의 비금속 기판을 보다 작은 복수개의 조각으로 정밀하게 절단하는 비금속 기판 절단 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-metal substrate cutting device for precisely cutting a flat non-metal substrate having a predetermined area made of a non-metal material such as glass or silicon into a plurality of smaller pieces.

또한, 본 발명은 비금속 재료 예를 들어, 유리, 실리콘과 같은 재료로 제작된 평판 형상의 비금속 기판의 내부 응력 및 미세 크랙 진행 방향을 미세하게 제어하여 비금속 재료가 지정된 경로를 따라서 정밀하게 절단되도록 한 비금속 기판 절단 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention finely controls the internal stress and the direction of microcracks propagation of a plate-shaped nonmetallic substrate made of a nonmetallic material, for example, glass or silicon, so that the nonmetallic material can be precisely cut along a designated path. A method for cutting a non-metallic substrate.

최근 들어 반도체 박막 공정 기술의 개발에 힘입어 대부분의 산업 발달을 촉진시키는 역할을 하는 고집적, 고성능 반도체 제품을 생산하는 반도체 산업의 발전이 꾸준히 이루어지고 있는 실정이다.Recently, with the development of semiconductor thin film processing technology, the development of the semiconductor industry producing high-integration, high-performance semiconductor products that plays a role in promoting most industrial development is steadily being made.

반도체 제품은 비금속 재료중 하나인 순수 다결정 실리콘으로 제작된 웨이퍼라 불리는 순도가 매우 높은 기판 상에 수∼수천만 개의 반도체 소자가 반도체 박막 공정에 의하여 집적된다. 이와 같은 반도체 제품은 디지털 신호의 형태로 데이터를 저장하거나, 저장된 데이터를 매우 빠른 시간내 연산하여 처리하는 역할을 한다.In semiconductor products, tens to tens of millions of semiconductor devices are integrated by a semiconductor thin film process on a highly pure substrate called a wafer made of pure polycrystalline silicon, which is one of nonmetal materials. Such semiconductor products serve to store data in the form of digital signals or to calculate and process stored data in a very fast time.

또한, 반도체 산업의 응용 분야로 정보처리장치에서 처리된 아날로그 형태의 영상신호를 디지털 방식으로 디스플레이 하는 디스플레이 장치인 액정 디스플레이 장치를 손꼽을 수 있다.In addition, as an application field of the semiconductor industry, a liquid crystal display device, which is a display device that displays an analog image signal processed by an information processing device digitally, may be considered.

이때, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)를 반도체 산업의 응용 분야에 포함시킬 수 있는 것은 액정표시장치의 제작 공정 중 비금속 기판인 투명한 유리 기판 상에 수∼수백만 개의 반도체 소자가 반도체 박막 공정에 의하여 형성되기 때문이다.In this case, it is possible to include a liquid crystal display device (LCD) in an application field of the semiconductor industry because of the semiconductor thin film process of millions to millions of semiconductor elements on a transparent glass substrate, which is a non-metal substrate, during the manufacturing process of the liquid crystal display device. Because it is formed by.

이들 반도체 제품과 액정표시장치는 비금속 기판, 즉, 순도가 높은 실리콘 기판 및 유리 기판에 형성되는 공통점을 갖고 있는 바, 특히 이들 비금속 기판은 공통적으로 충격에 약하여 깨지기 쉽다는 단점을 갖는 반면, 깨지기 쉬운 단점은 한 매의 웨이퍼 또는 한 매의 대형 유리 기판에 복수개의 반도체 칩 또는 LCD 단위셀을 형성한 후 개별화하기가 매우 쉬운 장점을 제공하는 양면성을 갖는다.These semiconductor products and liquid crystal display devices have in common that they are formed on non-metal substrates, that is, high-purity silicon substrates and glass substrates. In particular, these non-metal substrates have the disadvantage of being fragile and fragile in common. Disadvantages are the double-sided property which provides the advantage of being very easy to individualize after forming a plurality of semiconductor chips or LCD unit cells on one wafer or one large glass substrate.

이와 같은 비금속 기판의 절단 기술은 제품의 양산성 및 제품 수율에 많은 영향을 미치는 요인으로 작용한다.The cutting technology of such a non-metal substrate acts as a factor that greatly affects the yield and product yield of the product.

보다 구체적으로 최근에는 제품 생산성을 극대화하기 위하여 반도체 제품의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 한 장의 대구경 웨이퍼(1)에 수∼수백 개의 반도체 칩(2)이 동시에 형성된다.More specifically, in recent years, in order to maximize product productivity, as shown in FIG. 1, several to several hundred semiconductor chips 2 are simultaneously formed on one large diameter wafer 1.

이처럼 한 장의 웨이퍼(1)에 수∼수백 개의 반도체 칩(2)이 형성된 후에는 완전한 반도체 제품이 되도록 개별화 공정이 진행되고, 개별화된 반도체 칩(2)에는 패키지 공정이 진행되어 반도체 제품이 제작된다.Thus, after several to several hundred semiconductor chips 2 are formed on one wafer 1, the individualization process proceeds to become a complete semiconductor product, and the individualized semiconductor chip 2 undergoes a package process to manufacture a semiconductor product. .

액정표시장치의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 모기판(mother board;3)이라 불리는 대형 유리기판에 적어도 2 개 이상의 LCD 단위셀(4)이 동시에 형성된다.In the case of the liquid crystal display, as shown in FIG. 2, at least two or more LCD unit cells 4 are simultaneously formed on a large glass substrate called a mother board 3.

한 장의 모기판(3)에 적어도 2 개 이상의 LCD 단위셀(4)의 제작이 완료된 후에는 LCD 단위셀(4)을 개별화 공정에 의하여 모기판(3)으로부터 개별화시킨 후, 완전한 액정표시장치가 되도록 어셈블리 공정이 진행된다.After fabrication of at least two or more LCD unit cells 4 on one mother substrate 3 is completed, the LCD unit cells 4 are separated from the mother substrate 3 by an individualization process, and then a complete liquid crystal display device is provided. The assembly process proceeds as much as possible.

이때, 개별화 공정은 다른 공정과 비교하였을 때, 매우 중요한 비중을 갖는다. 이는 개별화 공정이 제품 생산의 거의 마지막 단계에 속하므로 개별화 공정에서의 불량, 예를 들어, 웨이퍼(1)에 형성된 수∼수백 개의 반도체 칩(2)을 개별화할 때, 웨이퍼(1)상에는 절단 마진이 매우 작게 형성되기 때문에 정밀 절단이 요구되고, 절단되어서는 안될 부분의 절단, 절단되어야 할 부분의 미절단 또는 절단 중 크랙이 발생할 경우 완성 단계의 반도체 제품을 더 이상 사용할 수 없게 된다.At this time, the individualization process has a very important specific gravity when compared with other processes. This is because the individualization process belongs to almost the last stage of the production of the product, so defects in the individualization process, for example, when individualizing hundreds to hundreds of semiconductor chips 2 formed on the wafer 1, a cutting margin is formed on the wafer 1. Because it is formed very small, precise cutting is required, and when the cutting of the portion that should not be cut, the uncut portion of the portion to be cut or the cracking during the cutting, the finished semiconductor product can no longer be used.

액정표시장치의 경우에서의 개별화 공정은 웨이퍼의 절단에서와 같이 절단 마진이 작지는 않지만 절단 정밀도는 더욱 높아야 한다.The individualization process in the case of the liquid crystal display device does not have a small cutting margin as in the cutting of the wafer, but the cutting precision should be higher.

이는 액정표시장치에 사용되는 모기판(3)의 경우 유리 특성상 결정 구조를 갖지 않기 때문에 웨이퍼에 비하여 취성이 더욱 약하고, 절단 과정에서 에지에 형성된 미세 크랙에 의하여 후속 공정이 진행되면서 응력이 취약한 곳을 따라 급속히 증폭되어 원하지 않는 부분이 절단되는 등 개별화 공정 중 불량이 속출하기 때문이다.This is because the mother substrate 3 used in the liquid crystal display device does not have a crystal structure due to its glass characteristics, and thus, brittleness is weaker than that of the wafer, and where the stress is weak as the subsequent process proceeds due to fine cracks formed at the edge during the cutting process. This is because defects continue to occur during the individualization process, such as rapid amplification and cutting of unwanted portions.

앞서 설명한 두 가지 일례에서 보여지듯이 개별화 공정에서의 불량은 결국 정밀한 공정이 수행된 제품이 갖는 고유한 기능의 상실을 의미한다.As shown in the two examples described above, failure in the individualization process ultimately means the loss of the inherent function of the product on which the precise process has been performed.

이와 같은 개별화 공정의 중요성에도 불구하고 종래에는 소정 직경을 갖는 원판의 원주면에 미세한 다이아몬드가 박힌 상태로 고속 회전하는 다이아몬드 블레이드를 절단하고자 하는 가상의 "절단 라인"에 접촉시켜 절단될 기판의 표면에 절단 라인을 따라서 소정 깊이를 갖는 "스크라이브 라인(2a,4a)"이 형성되도록 하고, 기판에 물리적인 충격을 가하여 스크라이브 라인(2a,4a)에 집중되어 있는 고유 응력에 의하여 웨이퍼(1)의 절단선을 기준으로 반도체 칩(2) 및 모기판(3)으로부터 LCD 단위셀(4)이 분리되도록 한다.Despite the importance of such an individualization process, conventionally, a diamond blade that rotates at a high speed with fine diamond embedded in a circumferential surface of a disc having a predetermined diameter is brought into contact with an imaginary "cutting line" to be cut to the surface of the substrate to be cut. The scribe lines 2a and 4a having a predetermined depth are formed along the cutting line, and the wafer 1 is cut by the intrinsic stress concentrated on the scribe lines 2a and 4a by applying a physical impact to the substrate. The LCD unit cell 4 is separated from the semiconductor chip 2 and the mother substrate 3 with respect to the line.

이와 같은 방식은 웨이퍼(1) 또는 모기판(3)으로부터 칩핑이 많이 발생하여 별도의 세정 공정 및 세정 공정 후 건조 공정이 부가적으로 요구된다.In this manner, since a lot of chipping occurs from the wafer 1 or the mother substrate 3, an additional cleaning process and a drying process after the cleaning process are additionally required.

또한, 종래와 같이 다이아몬드 블레이드 등을 사용하여 웨이퍼(1)나 모기판(3)의 개별화 공정을 진행할 때에는 필연적으로 절단을 위한 소정 면적 즉, 일정 면적 이상의 절단 마진을 필요로 하여 정밀한 절단이 이루어지지 않을 경우 단위 웨이퍼당 형성될 반도체 칩(2)의 수를 증가시키는데 많은 어려움이 있고, 이는 곧바로 제품 양산성을 저해하는 요인으로 작용 할 수밖에 없다.In addition, when performing the individualization process of the wafer 1 or the mother substrate 3 using a diamond blade or the like as in the related art, precise cutting is not necessary because a predetermined area for cutting, that is, a cutting margin of a predetermined area or more, is required. If not, there are many difficulties in increasing the number of semiconductor chips 2 to be formed per unit wafer, which inevitably acts as a factor that impairs product productivity.

특히, 액정표시장치의 개별화중 다이아몬드 블레이드를 사용하여 모기판(3)으로부터 LCD 단위셀(4)을 절단할 때, 다이아몬드 블레이드에 의하여 절단된 절단면이 매끄럽지 못하게 가공됨으로써 절단면상에는 응력이 집중된 부분이 많이 존재하게 된다.In particular, when the LCD unit cell 4 is cut from the mother substrate 3 using the diamond blades during the individualization of the liquid crystal display, the cut surface cut by the diamond blades is processed to be smooth, so that a large portion of stress is concentrated on the cut surface. It exists.

이와 같이 절단면상에 응력이 집중된 부분은 외부로부터 미세한 충격에도 크랙 및 칩핑을 유발하여 실제로 화상이 디스플레이 되는 곳, 즉 절단되어서는 안되는 부분의 절단이 빈번하게 발생되도록 한다.As such, the portion where the stress is concentrated on the cut surface causes cracking and chipping even when there is a slight impact from the outside, so that the cutting of the portion where the image is actually displayed, that is, the portion that should not be cut frequently occurs.

또한, 유리 기판을 적어도 2 번의 공정, 즉, 다이아몬드 블레이드 등으로 절단선에 소정 깊이의 스크라이브 라인을 형성하고, 스크라이브 라인을 이용하여 모기판(3)으로부터 LCD 단위셀(4)을 분리하는 공정을 수행해야 하므로 개별화 공정에 많은 시간이 소요된다.In addition, the glass substrate is formed at least two times, that is, forming a scribe line having a predetermined depth on the cutting line with a diamond blade or the like, and separating the LCD unit cell 4 from the mother substrate 3 using the scribe line. The individualization process is time-consuming because it must be performed.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 다이아몬드 블레이드를 이용할 경우 유리 파티클이 매우 많이 발생하고 이를 제거하기 위한 별도의 세정공정 및 건조공정을 필요로 하는 문제점이 있다.In addition, as mentioned above, when using a diamond blade, glass particles are generated very much, and there is a problem of requiring a separate cleaning process and a drying process to remove them.

최근에는 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 미국 특허 제 4467168호 "레이저를 이용한 글래스 절단 방법 및 이를 이용한 물품 제작 방법", 미국 특허 제 4682003호 "레이저빔을 이용한 유리절단", 미국 특허 제 5622540호 " 유리 기판을 절단하는 방법" 등 레이저빔을 이용한 절단 방법이 속속 개발되고 있지만 이들 역시 매우 높은 공정 정밀도가 요구되는 곳에는 적합하지 않고, 스크라이브 라인을 형성한 후 스크라이브 라인을 따라서 기판을 절단하는 메커니즘을 갖는 관계로 절단 속도가 느려 양산성이 저하되는 문제점을 갖고 있다.Recently, in order to overcome such problems, U.S. Patent No. 4467168 "Glass Cutting Method Using Lasers and Manufacturing Method Using Articles", U.S. Patent No. 4682003 "Glass Cutting Using Laser Beam", U.S. Patent No. 5622540 "Glass Cutting methods using a laser beam are being developed one after another, but they are also not suitable where very high process precision is required, and have a mechanism for cutting the substrate along the scribe line after forming the scribe line. As a result, the cutting speed is low and the productivity is lowered.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 열충격에 의하여 깨지기 쉬운 비금속 기판 예를 들면 유리 기판, 실리콘 기판 중 절단을 원하는 미세 면적을 레이저빔과 같은 가열 소스에 의하여 급속 가열 및 냉각 가스 및 냉각수 등과 같은 냉각 소스에 의하여 급속 냉각시켜 비금속 기판을 한번에 절단 및 절단을 원하는 부분만이 정확하게 절단되도록 함과 동시에 절단면으로부터 추가 크랙이 발생하지 않도록 함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and an object of the present invention is to provide a heating source such as a laser beam with a small area desired to be cut out of a nonmetal substrate, for example, a glass substrate or a silicon substrate, which is easily broken by thermal shock. By rapid heating and rapid cooling by a cooling source such as a cooling gas and cooling water to ensure that only the portion desired to cut and cut the non-metal substrate at a time to be precisely cut and additional cracks from the cut surface does not occur.

본 발명의 다른 목적은 비금속 기판 중 절단되는 부분의 가열 온도 및 냉각온도의 차이를 극대화하여 비금속 기판의 절단 정밀도를 높임에 있다.Another object of the present invention is to maximize the difference between the heating temperature and the cooling temperature of the cut portion of the non-metal substrate to increase the cutting precision of the non-metal substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 비금속 기판의 에지 부분에서 절단 경로가 벗어나는 것을 방지함에 있다.Another object of the present invention is to prevent the cutting path from deviating from the edge portion of the nonmetallic substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 비금속 기판의 절단을 한번에 수행할 수 있도록함은 물론 절단 속도를 크게 향상시킴에 있다.Still another object of the present invention is to not only cut the non-metal substrate at a time but also greatly improve the cutting speed.

본 발명의 또 다른 목적은 절단에 필요한 절단 마진을 극소화하여 소정 면적을 갖는 비금속 기판 상에 보다 많은 제품이 형성될 수 있도록 함에 있다.Another object of the present invention is to minimize the cutting margin required for cutting so that more products can be formed on a nonmetal substrate having a predetermined area.

본 발명의 또 다른 목적은 크랙이 절단될 기판의 상부면에서 하부면까지 충분히 도달하지 못하더라도 완전한 절단이 이루어질 수 있도록 함에 있다.Yet another object of the present invention is to allow complete cutting even if the crack does not reach the upper surface to the lower surface of the substrate to be cut sufficiently.

본 발명의 또 다른 목적들은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.Still other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention.

도 1은 비금속 기판인 실리콘 웨이퍼에 형성된 반도체 소자를 개별화하여 반도체 제품을 제작하는 과정을 도시한 공정도.1 is a process diagram illustrating a process of fabricating a semiconductor product by individualizing a semiconductor device formed on a silicon wafer that is a non-metal substrate.

도 2는 비금속 기판인 유리 기판에 형성된 LCD 단위셀을 개별화하여 액정표시장치를 제작하는 과정을 도시한 공정도.FIG. 2 is a process diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by individualizing LCD unit cells formed on a glass substrate that is a non-metal substrate. FIG.

도 3은 본 발명에 의한 비금속 기판 절단 메커니즘을 도시한 개념도.3 is a conceptual diagram illustrating a non-metallic substrate cutting mechanism according to the present invention.

도 4는 도 3의 비금속 기판 절단 메커니즘을 구현하기 위한 비금속 기판 절단 장치의 외관 사시도.4 is an external perspective view of the non-metal substrate cutting device for implementing the non-metal substrate cutting mechanism of FIG.

도 5는 도 4의 크랙 형성 유닛 부분인 Ⅳ-Ⅳ의 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view of IV-IV which is part of the crack forming unit of FIG. 4; FIG.

도 6은 본 발명에 의한 크랙 형성 장치의 레이저빔 형상 가공 렌즈의 메커니즘 및 에너지 레벨을 도시한 개념도.6 is a conceptual diagram showing the mechanism and energy level of the laser beam shaped processing lens of the crack forming apparatus according to the present invention;

도 7은 도 6의 A 방향 정면도 및 에너지 레벨을 도시한 개념도.FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the A direction front view and the energy level of FIG. 6. FIG.

도 8은 도 6의 B 방향 측면도 및 에너지 레벨을 도시한 개념도.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the B direction side view and the energy level of FIG. 6. FIG.

도 9a는 본 발명에 의한 급속 냉각 장치의 구성 및 작용을 도시한 개념도.9A is a conceptual diagram showing the configuration and operation of a rapid cooling device according to the present invention.

도 9b 내지 도 9d는 도 9a의 a,b,c 위치에서 레이저 빔의 프로파일을 도시한 개념도.9B-9D are conceptual views illustrating the profile of a laser beam at positions a, b, and c of FIG. 9A.

도 10은 도 9a의 C-C의 단면도.FIG. 10 is a sectional view taken along the line C-C in FIG. 9A; FIG.

도 11은 본 발명에 의한 레이저빔 경로 변경 렌즈의 사시도 및 급속 냉각 장치의 부분 절개 사시도.11 is a perspective view of a laser beam path changing lens and a partial cutaway perspective view of a rapid cooling apparatus according to the present invention;

도 12는 도 11의 D-D 단면도.12 is a sectional view taken along the line D-D in FIG.

도 13은 본 발명의 이송장치에 형성된 절단 보조 장치의 사시도.Figure 13 is a perspective view of the cutting assistance device formed in the conveying apparatus of the present invention.

도 14는 도 13의 E 원내 확대도.FIG. 14 is an enlarged view of the E circle in FIG. 13; FIG.

도 15는 도 13의 F 원내 확대도.FIG. 15 is an enlarged view of the F circle in FIG. 13; FIG.

도 16은 도 14, 도 15의 확장 튜브의 Ⅰ-Ⅰ, Ⅱ-Ⅱ 단면도.FIG. 16 is a sectional view taken along the line I-II and II-II of the expansion tube of FIGS. 14 and 15; FIG.

도 17은 도 14, 도 15의 확장 튜브가 확장된 상태를 도시한 단면도.17 is a cross-sectional view showing an expanded tube of FIGS. 14 and 15 expanded.

도 18은 확장 튜브에 의하여 비금속 기판에 장력이 가해진 것을 도시한 개념도.18 is a conceptual diagram illustrating tension applied to a nonmetallic substrate by an extension tube.

도 19는 본 발명에 의한 비금속 기판 절단 방법의 다른 실시예를 도시한 개념도 및 그래프.19 is a conceptual diagram and graph showing another embodiment of the method for cutting a non-metal substrate according to the present invention.

도 20은 본 발명에 의한 비금속 기판 절단 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개념도.20 is a conceptual view showing still another embodiment of the non-metal substrate cutting apparatus according to the present invention.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위해서는 비금속 기판이 열충격에 의하여 쉽게 크랙이 발생할 수 있도록 비금속 기판을 국부적으로 급속 가열하고 급속 가열된 부분을 급속 냉각시켜야 하는데, 비금속 기판에 정밀한 크랙이 발생되도록 하기 위해서는 가열 온도와 냉각온도의 차이가 극대화되도록 한다.In order to implement the object of the present invention, the nonmetallic substrate needs to be locally rapidly heated and rapidly cooled to rapidly cool the nonmetallic substrate so that cracks can be easily generated by thermal shock. Ensure that the difference between the heating and cooling temperatures is maximized.

이와 같이 정밀한 크랙이 발생되도록 하는데 필수적인 가열온도와 냉각온도의 차이를 극대화하기 위하여 본 발명에서는 가열된 비금속 기판의 가열 영역의 내부에 냉각 유체가 분사되도록 설정한다.Thus, in order to maximize the difference between the heating temperature and the cooling temperature, which is necessary for precise cracking to occur, the present invention sets the cooling fluid to be injected into the heating region of the heated non-metal substrate.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 비금속 기판 가열용 가열 소스는 소정 에너지 레벨을 갖으며 빛의 직진성이 뛰어난 레이저빔이 적당하며, 가열된 비금속 기판을 냉각하는 냉각 소스는 냉각 가스, 냉각수 및 냉각가스와 냉각수의 혼합 유체를 사용하는 것이 바람직하다.A heating source for heating a nonmetallic substrate for realizing the object of the present invention is suitable for a laser beam having a predetermined energy level and excellent in the linearity of light, and a cooling source for cooling the heated nonmetallic substrate may include cooling gas, cooling water, and cooling gas. It is preferable to use a mixed fluid of cooling water.

또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 레이저빔은 비금속 기판으로부터 소정 거리 이격 되어도 비금속 기판의 미소 면적을 가열하는데 무리가 없지만, 냉각 소스가 비금속 기판으로부터 멀리 떨어질 경우 냉각 면적이 정의된 냉각 면적보다 커지게 되어 크랙의 진행 방향이 불규칙해짐으로 냉각 소스는 비금속 기판에 최대한 가깝게 위치하도록 한다.In addition, the laser beam for realizing the object of the present invention is not difficult to heat the small area of the non-metal substrate even if a predetermined distance away from the non-metal substrate, the cooling area is larger than the defined cooling area when the cooling source is far away from the non-metal substrate The cracks are irregular in the direction of travel so that the cooling source is as close as possible to the nonmetallic substrate.

또한, 이와 같은 이유로 가열 소스인 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치가 냉각 소스인 냉각 유체를 분사하는 냉각 장치의 상부에 위치할 경우, 레이저빔 발생장치에서 비금속 기판을 향하는 방향으로 주사된 레이저빔의 주사 경로 상에 냉각 장치가 위치하게 되어 냉각 장치에 의하여 레이저빔이 비금속 기판에 도달할 수 없게 되어 앞서 설명한 본 발명의 목적을 구현할 수 없게 된다.For this reason, when the laser beam generator for generating a laser beam as a heating source is located above the cooling device for injecting a cooling fluid as a cooling source, the laser beam scanned in the direction from the laser beam generator toward the nonmetallic substrate. The cooling device is positioned on the scanning path of the laser beam, and the laser beam cannot reach the nonmetallic substrate by the cooling device, thereby making it impossible to implement the object of the present invention described above.

이를 극복하기 위해서 본 발명에서는 냉각 장치에 도달한 레이저빔을 냉각소스로부터 다른 각도로 1차 반사시킨 후 반사된 가열 소스를 다시 냉각 장치의 밑에 위치한 비금속 기판 쪽으로 2차 반사시킴으로써 가열 소스가 냉각 장치의 방해에도 불구하고 비금속 기판에 도달할 수 있도록 한다.In order to overcome this, the present invention first reflects the laser beam that reaches the cooling device from the cooling source at a different angle, and then reflects the reflected heating source back to the non-metallic substrate located under the cooling device, thereby providing the heating source with the cooling device. Allows to reach non-metallic substrates despite interference.

본 발명의 목적을 구현하기 위하여 가열 소스와 더불어 고온 공기를 비금속 기판에 분사하거나, 냉각 소스에 강제 냉각 수단, 예를 들어 펠티어 모듈을 설치하거나, 비금속 기판에 고온 공기를 분사하면서 냉각 소스에 강제 냉각 수단을 모두 설치하는 방법이 사용됨으로써 냉각 소스와 가열 소스의 온도차를 극대화할 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, in addition to the heating source, hot air is injected into the nonmetallic substrate, forced cooling means such as a Peltier module is installed in the cooling source, or forced cooling of the cooling source while injecting hot air to the nonmetallic substrate. The method of installing all the means can be used to maximize the temperature difference between the cooling source and the heating source.

또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위해서는 필연적으로 비금속 기판의 일측 에지로부터 타측 에지까지 절단해야 하는데 이때, 기판의 에지 부분에서는 열전달에 의하여 가열 소스 없이도 충분히 가열된 상태이기 때문에 냉각 소스가 에지에 도달하기도 전에 불규칙한 크랙이 에지에 먼저 전파된다.In addition, in order to realize the object of the present invention, it is necessary to cut from one edge to the other edge of the non-metal substrate, in which case the cooling source reaches the edge because the edge portion of the substrate is sufficiently heated without a heating source by heat transfer. Before the irregular crack propagates to the edge first.

이때, 먼저 전파되는 크랙은 원하지 않는 방향으로 전파될 가능성이 매우 크기 때문에 본 발명에서는 가열 소스 및 냉각 소스의 속도를 조절하거나, 가열 소스의 가열 면적을 감소시키는 방법을 사용함으로써 비정상적인 에지 크랙을 예방한다.At this time, since the first propagated crack is very likely to propagate in an undesired direction, the present invention prevents abnormal edge cracks by adjusting the speed of the heating source and the cooling source or by using a method of reducing the heating area of the heating source. .

또한, 본 발명이 목적한 바와 같이 비금속 기판의 절단 속도를 증가시키기 위해서 절단 라인을 급속 가열, 급속 냉각하기 이전에 절단 라인을 미리 가열하여 비금속 기판에 불필요한 열충격이 가해져 크랙 불량이 발생하지 않도록 함은 물론 냉각 소스 및 가열 소스에 의한 온도차가 극대화되도록 한다.In addition, in order to increase the cutting speed of the non-metal substrate as the object of the present invention, the cutting line is preheated before the rapid heating and rapid cooling of the cutting line so that unnecessary thermal shock is applied to the non-metal substrate so that crack failure does not occur. Of course, the temperature difference by the cooling source and the heating source is maximized.

이하, 본 발명에 의한 비금속 기판 절단 메커니즘, 이를 구현하기 위한 비금속 기판 절단 장치 및 비금속 기판 절단 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a non-metal substrate cutting mechanism according to the present invention, a non-metal substrate cutting apparatus and a non-metal substrate cutting method for implementing the same will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 3에는 본 발명에 의하여 일실시예로 비금속 기판중 하나인 유리 기판을 갖는 액정표시장치로부터 일부분만 도시된 LCD 단위셀을 절단하는 절단 메커니즘이 도시되어 있다.3 is a cutting mechanism for cutting an LCD unit cell, which is only partially shown, from a liquid crystal display apparatus having a glass substrate, which is one of non-metal substrates, according to the present invention.

먼저, 도면부호 110으로 도시된 부분을 상부 모기판, 도면부호 120으로 도시된 부분은 하부 모기판이라 정의하기로 한다.First, a portion shown by reference numeral 110 is defined as an upper mother substrate, and a portion shown by reference numeral 120 will be defined as a lower mother substrate.

이와 같이 정의된 상부 모기판(110)에는 "절단예정선(150)"을 기준으로 일측에 컬러필터기판(130)이 형성되고, 하부 모기판(120)에는 "절단예정선(190)"을 기준으로 일측에 TFT 기판(140)이 형성되고, 칼라필터기판(130)과 TFT 기판(140)의 사이에는 액정(160)이 씰라인(175)에 의하여 봉지된다.A color filter substrate 130 is formed on one side of the upper mother substrate 110 defined as described above, and a “cutting line 190” is formed on the lower mother substrate 120. The TFT substrate 140 is formed on one side as a reference, and the liquid crystal 160 is sealed by the seal line 175 between the color filter substrate 130 and the TFT substrate 140.

여기서, 절단 예정선(150)은 상세하게 후술될 비금속 기판 절단 장치에 의하여 그 위치가 정의된다.Here, the position of the cutting schedule line 150 is defined by a non-metal substrate cutting device to be described later in detail.

절단 예정선(150)을 따라서 상하 모기판(110,120)이 각각 한번에 완전히 절단 되도록 하기 위한 메커니즘은 먼저, 절단 예정선(150)을 매우 미세한 면적으로 급속 가열, 보다 정확하게는 절단 예정선(150)을 임계 열응력 온도보다 높도록 단 시간 이내에 레이저빔 등과 같은 가열 소스(170)로 가열시킴으로써 급속 가열된 부분이 국부적으로 급속히 열팽창되도록 한다.A mechanism for completely cutting the upper and lower mother substrates 110 and 120 at one time along the cut line 150 is, first, rapid heating of the cut line 150 to a very minute area, more precisely, the cut line 150. Heating with a heating source 170, such as a laser beam, within a short time to be above the critical thermal stress temperature, causes the rapidly heated portion to rapidly thermally expand locally.

이후, 열팽창된 부분의 내부에 냉각 유체(180)가 분사되도록 하여 급속 가열된 부분을 급속 냉각시켜 열수축이 발생하도록 함으로써, 열팽창 및 열수축에 따른 열응력이 유리 분자와 분자 사이의 결합력보다 커지도록 하여 유리 분자와 유리 분자 사이에 크랙이 발생되도록 한다.Thereafter, the cooling fluid 180 is injected into the thermally expanded portion to rapidly cool the rapidly heated portion to generate thermal contraction, thereby increasing the thermal stress due to thermal expansion and thermal contraction than the bonding force between the glass molecules and the molecules. Causes cracks to occur between the free and free molecules.

이때, 절단 예정선(150)중 크랙이 생성될 방향인 도시된 X 방향과 마주보는 방향을 전방이라 정의하였을 때, 실제로 급속 가열 및 급속 냉각에 의하여 크랙이 발생되는 지점인 L 보다 앞쪽인 절단 예정선(150;파선 부분)을 미리 예열, 상하 모기판(110,120)의 절단 속도가 향상되도록 할 수 있다.At this time, when defining a direction facing the X direction, which is the direction in which the crack is to be generated, of the cutting schedule line 150 as the front, the cutting schedule that is ahead of L, which is actually the point where the crack is generated by rapid heating and rapid cooling, The line 150 (dashed line portion) may be preheated in advance, and the cutting speed of the upper and lower mother substrates 110 and 120 may be improved.

여기서 매우 중요한 것은 앞서 설명한 바 있듯이 절단 예정선(150)중 급속 가열된 부분의 내부에 급속 냉각시키는 냉각 유체가 분사된다는 것이다.It is very important here that as described above, a cooling fluid for rapid cooling is injected into the inside of the rapidly heated portion of the cutting schedule line 150.

이와 같이 급속 가열된 부분의 내부에 냉각 유체를 분사시킴으로써 급속 가열 및 급속 냉각에 따른 국부적인 온도차는 극대화될 수 있다.As such, by injecting a cooling fluid into the rapidly heated portion, the local temperature difference due to rapid heating and rapid cooling may be maximized.

이에 따라 급속 가열 및 급속 냉각되는 부분에는 모기판이 한번에 완전 절단되고도 남을 정도의 응력 크기를 갖는 열응력이 발생된다.As a result, thermal stress having a magnitude of stress sufficient to cause the mother substrate to be completely cut at one time is generated at the portion of rapid heating and rapid cooling.

이와 같은 메커니즘에 의하여 상부 모기판(110)이 절단되면 상부 모기판(110) 및 하부 모기판(120)은 도시되지 않은 턴 오버 장치에 의하여 뒤집혀진 후 하부 모기판(120)의 절단 예정선(190)은 상부 모기판(110)의 절단 과정과 동일한 과정을 거치면서 절단되어 모기판으로부터 LCD 단위셀이 개별화된다.When the upper mother substrate 110 is cut by such a mechanism, the upper mother substrate 110 and the lower mother substrate 120 are inverted by a turn-over device (not shown), and then the cutting schedule line of the lower mother substrate 120 ( 190 is cut while going through the same process as that of the upper mother substrate 110 to separate the LCD unit cell from the mother substrate.

물론, 이와 같은 절단 메커니즘은 반도체 제품이 형성되는 실리콘 기판(미도시)에도 동일하게 적용될 수 있다.Of course, such a cutting mechanism can be equally applied to a silicon substrate (not shown) on which a semiconductor product is formed.

도 4에는 이와 같은 비금속 기판의 절단 메커니즘을 구현하기 위한 비금속 기판 절단 장치(500)의 일실시예가 도시되어 있다. 도 4의 실시예에서는 액정표시장치용 모기판을 절단하는 것을 설명하기로 한다.4 illustrates an embodiment of a non-metal substrate cutting device 500 for implementing such a cutting mechanism of the non-metal substrate. In the embodiment of FIG. 4, the cutting of the mother substrate for the liquid crystal display will be described.

비금속 기판 절단 장치(500)의 보다 구체적인 구성 및 이에 따른 고유한 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.The more specific configuration of the non-metal substrate cutting device 500 and the inherent effects and effects thereof will be described below.

본 발명에 의한 비금속 기판 절단 장치(500)는 전체적으로 보아 베이스 몸체(210), 모기판 이송 어셈블리(240), 모기판 이송 어셈블리(240)보다 상부에 위치하며 베이스 몸체(210)에 의하여 지지되는 크랙 형성 어셈블리(300) 및 레이저빔 발생장치(400)를 포함한다.The non-metal substrate cutting device 500 according to the present invention is located above the base body 210, the mother substrate transfer assembly 240, and the mother substrate transfer assembly 240, and is supported by the base body 210. And a forming assembly 300 and a laser beam generator 400.

구체적으로, 베이스 몸체(210)는 직육면체 플레이트 형상을 갖으면서 도 4에 도시된 좌표계의 XY 평면과 평행한 바닥판(212), 바닥판(212)의 에지로부터 정의된Z 축 방향을 갖도록 설치된 복수개의 수직 지지폴(220), 수직 지지폴(220)의 중간과 대향하는 수직 지지폴(220)의 중간을 연결하면서 바닥판(212)와 평행하게 설치된 적어도 1 개 이상의 수평 지지대(230), 수평 지지대(230)를 포함한다.Specifically, the base body 210 has a rectangular parallelepiped plate shape and is provided to have a bottom plate 212 parallel to the XY plane of the coordinate system shown in FIG. 4 and a Z axis direction defined from an edge of the bottom plate 212. At least one horizontal support 230 installed in parallel with the bottom plate 212 while connecting the middle of the vertical support poles 220 and the vertical support poles 220 opposite the middle of the vertical support poles 220, horizontal A support 230 is included.

구체적으로, 모기판 이송 어셈블리(240)는 다시 베이스 몸체(210)의 수평 지지대(230)의 상면에 정의된 Y 축과 평행하도록 상호 소정 간격을 갖도록 이격되어 설치된 고정 로드(241), 마주보는 고정 로드(241)의 상호 대향하는 내측 측면에 설치된 벨트 컨베이어(242), 고정 로드(241)에 안착된 상태로 벨트 컨베이어(242)의 구동에 의하여 직선 왕복 운동하는 지지 플레이트(243), 지지 플레이트(243)의 상면에 설치되어 XY 평면상에서θ방향으로 회동되는 회동 장치(245), 회동 장치(245)의 상면에 설치된 모기판 안착 플레이트(246)로 구성된다.Specifically, the mother substrate transfer assembly 240 is fixed to the fixed rod 241 spaced apart from each other to have a predetermined interval so as to be parallel to the Y axis defined on the upper surface of the horizontal support 230 of the base body 210 again, facing fixed The belt conveyor 242 provided on the mutually opposed inner side surfaces of the rod 241, the support plate 243 linearly reciprocating by the drive of the belt conveyor 242 in a state seated on the fixed rod 241, and the support plate ( It is comprised by the rotating apparatus 245 provided in the upper surface of 243, and rotated in ( theta) direction on an XY plane, and the mother substrate mounting plate 246 provided in the upper surface of the rotating apparatus 245. As shown in FIG.

보다 구체적으로, 지지 플레이트(243)의 밑면은 벨트 컨베이어(242)에 고정되어 벨트 컨베이어(242)와 함께 구동되고, 벨트 컨베이어(242)와 평행한 지지 플레이트(243)의 측면은 고정 로드(241)중 어느 하나에 형성된 단턱(241a)과 대향한다.More specifically, the bottom surface of the support plate 243 is fixed to the belt conveyor 242 to be driven together with the belt conveyor 242, and the side of the support plate 243 parallel to the belt conveyor 242 is fixed rod 241. It opposes the stepped 241a formed in any one of

이와 같은 고정 로드(241)의 단턱(241a)의 구성은 지지 플레이트(243)가 벨트 컨베이어(242)에 의하여 흔들림 없이 정밀하게 직선 왕복 운동하는 것을 가능케 한다.The configuration of the step 241a of the fixed rod 241 enables the support plate 243 to precisely reciprocate linearly without shaking by the belt conveyor 242.

이와 같이 흔들림 없이 직선 왕복 운동하는 지지 플레이트(243)의 상면에는 모터(미도시) 등에 의하여 도 4에 도시된θ방향으로 회동하는 회동 장치(245)가 설치되고, 회동 장치(245)의 상면에는 모기판의 면적보다 다소 큰 면적을 갖는 모기판 안착 플레이트(246)가 견고하게 결합된다.In this manner, a rotating device 245 that rotates in the θ direction shown in FIG. 4 by a motor (not shown) is installed on an upper surface of the support plate 243 that linearly reciprocates without shaking, and an upper surface of the rotating device 245 is provided. The mother substrate seating plate 246, which has an area slightly larger than that of the mother substrate, is firmly coupled.

이때, 모기판 안착 플레이트(246)에는 모기판이 진공압에 의하여 견고하게 고정되도록 진공흡착 장치(미도시) 등을 설치하는 것이 무방하다.At this time, the mother substrate mounting plate 246 may be provided with a vacuum adsorption device (not shown) such that the mother substrate is firmly fixed by the vacuum pressure.

한편, 수평 지지대(230)의 하부에 마련된 빈 공간에는 소정 에너지 레벨을 갖는 2 개 이상의 레이저빔이 발생되는 레이저빔 발생장치(400)가 설치된다.On the other hand, the laser beam generator 400 is generated in the empty space provided in the lower portion of the horizontal support 230 to generate two or more laser beams having a predetermined energy level.

레이저빔 발생장치(400)는 모기판이 절단되도록 하는 절단용 레이저빔이 발생되는 절단용 레이저빔 발생 유닛(410), 모기판 중 절단될 부분을 예열하여 절단 속도를 증가시키기 위한 예열용 레이저빔 발생 유닛(420)으로 구성된다. 이에 더하여 레이저빔 발생장치(400)에는 상세하게 후술될 초기 크랙 형성 장치에서 사용될 레이저빔을 발생하는 초기 크랙 형성용 레이저빔 발생 유닛(미도시)이 더 포함될 수 있다.The laser beam generator 400 generates a preheating laser beam for increasing a cutting speed by preheating a portion to be cut out of a cutting laser beam generating unit 410 in which a cutting laser beam for cutting a mother substrate is generated. It consists of a unit 420. In addition, the laser beam generator 400 may further include an initial crack forming laser beam generating unit (not shown) for generating a laser beam to be used in the initial crack forming apparatus to be described later in detail.

레이저빔 발생장치(400)에서 발생한 레이저빔은 모기판을 가열하는 가열 소스로 사용되는데, 레이저빔은 실리콘 기판, 유리 기판 등 절단될 비금속 기판의 특성에 적합한 것이 선택되도록 한다. 이때, 레이저빔은 절단할 기판에 대한 효율과 신뢰성이 뛰어나야 하며, 절단할 기판에 대한 에너지 흡수 효율이 100%에 가까운 파장 길이를 갖는 레이저빔을 선택한다.The laser beam generated by the laser beam generator 400 is used as a heating source for heating the mother substrate, and the laser beam is selected to be suitable for the characteristics of the nonmetal substrate to be cut, such as a silicon substrate and a glass substrate. In this case, the laser beam should be excellent in efficiency and reliability for the substrate to be cut, and select a laser beam having a wavelength length of which energy absorption efficiency for the substrate to be cut is close to 100%.

예를 들어, 유리 기판의 절단에 적합한 레이저빔은 파장 길이가 1.06 마이크로미터를 갖는 CO₂레이저를 사용하는 것이 무방하고, 초기 크랙을 유발하는 레이저빔으로는 야그 레이저를 사용하는 것이 바람직하며, 실리콘 기판에는 파장 길이가1.06 마이크로미터 또는 그 이하의 레이저빔을 사용하는 것이 바람직하다.For example, a laser beam suitable for cutting a glass substrate may use a CO ₂ laser having a wavelength length of 1.06 micrometers, and a yag laser is preferably used as a laser beam causing an initial crack, and silicon It is preferable to use a laser beam having a wavelength length of 1.06 micrometers or less for the substrate.

레이저빔 발생장치(400)에서 발생한 레이저빔은 레이저빔의 경로 변경을 가능케 하는 렌즈군으로 이루어진 복수개의 광학 시스템(미도시)을 거쳐 첨부된 도 4 또는 도 5에 도시된 크랙 형성 어셈블리(300)로 공급된다.The laser beam generated by the laser beam generator 400 is crack forming assembly 300 shown in FIG. 4 or 5 attached through a plurality of optical systems (not shown) consisting of a lens group to enable the path change of the laser beam. Is supplied.

크랙 형성 어셈블리(300)는 전체적으로 보아 가이드 블록(310), 크랙 형성 장치(320), 예열장치(330), 크랙 형성 장치(320) 및 예열장치(330)가 동시에 이송되도록 하는 고정판(340), 고정판(340)을 이송하는 구동 유닛(미도시) 및 초기 크랙 형성 장치(350)을 포함한다.The crack forming assembly 300 generally includes a fixing plate 340 to allow the guide block 310, the crack forming apparatus 320, the preheater 330, the crack forming apparatus 320, and the preheater 330 to be simultaneously transported. A driving unit (not shown) for transferring the fixed plate 340 and the initial crack forming apparatus 350 are included.

구체적으로, 가이드 블록(310)은 소정 길이 및 소정 폭을 갖는 육면체 블록 형상으로 가이드 블록(310)의 내부에는 모기판의 이송 방향과 직각을 이루는 방향을 갖는 슬릿 형상의 2 개의 개구(311,312)가 병렬로 나란히 형성되고, 가이드 블록(310)의 양단 부는 수직 지지폴(220)에 의하여 고정된다.Specifically, the guide block 310 has a hexahedral block shape having a predetermined length and a predetermined width, and two openings 311 and 312 having a slit shape having a direction perpendicular to the transfer direction of the mother substrate are formed inside the guide block 310. It is formed side by side in parallel, both ends of the guide block 310 is fixed by the vertical support pole (220).

이와 같이 구성된 가이드 블록(310)의 단부에는 앞서 설명한 레이저빔 발생장치(400)에서 발생한 레이저빔이 광학 시스템을 거쳐 입사되도록 2 개의 레이저빔 유도 장치(322,321)가 설치되고, 이 레이저빔 유도 장치(322,321)를 통과하여 출사된 레이저빔은 개구(311,312)에 삽입된 크랙 형성 장치(320) 및 예열 장치(330)로 각각 공급된다.At the end of the guide block 310 configured as described above, two laser beam guide devices 322 and 321 are installed so that the laser beam generated by the laser beam generator 400 described above is incident through the optical system. The laser beams emitted through the 322 and 321 are supplied to the crack forming apparatus 320 and the preheating apparatus 330 inserted into the openings 311 and 312, respectively.

이때, 개구(311,312)에 설치된 크랙 형성 장치(320)와 예열장치(330)가 가이드 블록(310)으로부터 이탈되지 않도록 하기 위하여 크랙 형성장치(320) 및 예열장치(330)는 고정판(340)을 매개로 결합된다.At this time, in order to prevent the crack forming apparatus 320 and the preheating apparatus 330 installed in the openings 311 and 312 from being separated from the guide block 310, the crack forming apparatus 320 and the preheating apparatus 330 may be fixed to the fixing plate 340. Combined by mediation.

고정판(340)은 다시 가이드 블록(310)의 상부에 슬라이드 가능하게 안착된다. 이 가이드 블록(310)에는 고정판(340)이 개구(311,312)를 따라서 직선 왕복 운동 가능하도록 구동장치(미도시)가 설치되므로써, 크랙 형성 장치(320)와 예열장치(330)는 구동장치(미도시)에 의하여 개구(311,312)를 따라서 소정 거리만큼 이송된다.The fixing plate 340 is slidably seated on the top of the guide block 310 again. The guide block 310 is provided with a driving device (not shown) so that the fixing plate 340 can linearly reciprocate along the openings 311 and 312, so that the crack forming device 320 and the preheating device 330 are driven (not shown). By a predetermined distance along the openings 311 and 312.

이때, 2 개의 개구(311,312)에는 이송되는 모기판을 먼저 예열한 후 예열된 모기판(100)이 절단되도록 예열장치(330) - 크랙 형성 장치(320)의 순서대로 설치된다.In this case, the two openings 311 and 312 may be pre-heated first, and then preheated 330 to crack forming apparatus 320 may be cut so that the preheated mother substrate 100 is cut.

이하, 크랙 형성 장치(320), 예열장치(330)의 보다 구체적인 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a more specific configuration and operation of the crack forming apparatus 320 and the preheater 330 will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 5를 참조하면, 예열장치(330)는 전체적으로 보아 도 4에 도시된 예열용 레이저빔 발생장치(420) - 광학 시스템 - 가이드 블록(340)에 설치된 레이저빔 유도 장치(321)를 거친 레이저빔이 모기판(100)으로 방향 전환되도록 하는 레이저빔 방향 전환 미러(331), 레이저빔 방향 전환 미러(331)에 의하여 방향이 전환된 레이저빔이 통과되는 하우징(333), 하우징(333)의 내부에 설치되어 스폿 형상의 프로파일을 갖는 레이저빔(332)이 적어도 2 개 이상의 예열용 레이저빔(332a)으로 분리된 후 모기판으로 주사되도록 하는 렌즈 유닛(334)으로 구성된다.Referring to FIG. 5, the preheating device 330 is generally subjected to the laser beam guide device 321 installed in the preheating laser beam generator 420 shown in FIG. 4-an optical system-a guide block 340. A laser beam redirecting mirror 331 for redirecting the laser beam to the mother substrate 100, a housing 333 and a housing 333 through which the laser beam redirected by the laser beam redirecting mirror 331 passes. The laser beam 332 having a spot-shaped profile installed inside the laser beam 332 is separated into at least two or more preheating laser beams 332a, and is configured as a lens unit 334 to be scanned onto the mother substrate.

보다 구체적으로, 렌즈 유닛(334)은 스폿 형상의 레이저빔을 적어도 2 개 이상으로 분리시키는 렌즈(334a), 렌즈(334a)에서 출사된 복수개의 예열용 레이저빔의 사이 간격을 조절하기 위하여 하우징(333) 내부에서 렌즈(334a)를 업-다운시켜예열용 레이저빔(332a)의 사이 간격 및 포커스를 조절하는 업-다운 유닛(334b)으로 구성된다.More specifically, the lens unit 334 may be configured to adjust the distance between the lens 334a for separating the spot-shaped laser beam into at least two or more and a plurality of preheating laser beams emitted from the lens 334a. An up-down unit 334b is configured to adjust the distance and focus between the preheating laser beam 332a by up-down the lens 334a inside the 333.

이때, 업-다운 유닛(334b)에 의한 예열용 레이저빔(332a)의 사이 간격 및 포커스의 조절은 모기판의 예열 온도와 밀접한 연관성을 갖는다.At this time, the adjustment of the interval and focus between the preheating laser beam 332a by the up-down unit 334b is closely related to the preheating temperature of the mother substrate.

모기판의 예열 온도 상승 또는 모기판의 예열 온도의 하강은 모기판과 렌즈(334a)의 사이 간격을 조절함으로써 얻어지는 각 예열용 레이저빔(332a)의 사이 간격을 조절함에 의하여 구현된다.The increase in the preheating temperature of the mother substrate or the decrease in the preheating temperature of the mother substrate is realized by adjusting the interval between the respective preheating laser beams 332a obtained by adjusting the interval between the mother substrate and the lens 334a.

예열장치(330)에 의하여 모기판이 예열된 상태에서 모기판 안착 플레이트(246)는 계속 이동되고 예열된 모기판(100)은 결국 초기 크랙 형성 장치(350)에 도달하게 된다.In the state in which the mother substrate is preheated by the preheater 330, the mother substrate seating plate 246 continues to move and the preheated mother substrate 100 eventually reaches the initial crack forming apparatus 350.

초기 크랙 형성 장치(350)는 모기판(100)의 절단 개시 부분에 크랙을 발생시켜 이후 형성될 크랙의 방향을 제시하는 장치이다.The initial crack forming apparatus 350 is a device for generating a crack in the cutting start portion of the mother substrate 100 to indicate the direction of the crack to be formed later.

이 초기 크랙 형성 장치(350)는 고속으로 회전하는 다이아몬드 블레이드(351), 다이아몬드 블레이드(351)를 회동 또는 업-다운시키는 다이아몬드 블레이드 구동 유닛(353)으로 구성된다.This initial crack forming apparatus 350 is composed of a diamond blade 351 that rotates at a high speed, and a diamond blade drive unit 353 that rotates or up-downs the diamond blade 351.

다른 실시예로 초기 크랙 형성 장치(350)는 레이저빔을 절단 개시점 부분에 주사하여 절단 개시점을 미세하게 용융 시킴으로써 초기 크랙을 유발시키는 방법이 사용될 수 있다.In another embodiment, the initial crack forming apparatus 350 may be a method of causing the initial crack by scanning the laser beam in the cutting start portion to finely melt the cutting start point.

초기 크랙이 발생된 모기판(100)은 모기판 이송 어셈블리(240)에 의하여 계속 이송되다 크랙 형성장치(320)에 도달하게 된다.The mother substrate 100 in which the initial crack is generated is continuously transferred by the mother substrate transfer assembly 240 to reach the crack forming apparatus 320.

첨부된 도 5를 참조하면, 크랙 형성장치(320)는 전체적으로 보아 도 4에 도시된 가이드 블록(310)에 설치된 레이저빔 유도 장치(322)를 통하여 입사되는 가열 소스인 레이저빔의 방향이 모기판(100) 쪽으로 전환되도록 하는 레이저빔 방향 전환 미러(328), 레이저빔 방향 전환 미러(328)에 의하여 방향이 전환된 레이저빔이 통과하는 하우징(323), 하우징(323) 내부에 설치되어 프로파일이 스폿 형상을 갖는 레이저빔의 프로파일을 원하는 형태로 변화시키는 프로파일 변환 렌즈(324)를 포함한다.Referring to FIG. 5, in the crack forming apparatus 320, the direction of the laser beam, which is a heating source incident through the laser beam inducing apparatus 322 installed in the guide block 310 shown in FIG. The laser beam direction turning mirror 328 to switch toward the (100) side, the housing 323 through which the laser beam is turned by the laser beam direction turning mirror 328 passes through, the housing 323 is installed inside the profile And a profile conversion lens 324 for changing the profile of the laser beam having a spot shape into a desired shape.

이에 더하여 크랙 형성장치(320)는 프로파일 변환 렌즈(324)의 프로파일 면적을 조절 할 수 있도록 하는 업-다운 유닛(325), 역시 하우징(323) 내부에 설치되어 레이저빔의 프로파일 면적을 감소 또는 차단하여 레이저빔의 에너지 레벨이 감소 또는 증가되도록 하는 레이저빔 길이 조절용 셔터(326), 냉각 소스인 급속 냉각유닛(327) 및 레이저빔이 급속 냉각 유닛(327)을 회절하여 모기판(100)의 표면에 도달할 수 있도록 한 경로 변경 렌즈군을 포함한다.In addition, the crack forming apparatus 320 is installed in the up-down unit 325 and also the housing 323 to adjust the profile area of the profile conversion lens 324 to reduce or block the profile area of the laser beam. Shutter 326 for adjusting the laser beam length to increase or decrease the energy level of the laser beam, the rapid cooling unit 327 as a cooling source and the laser beam diffracts the rapid cooling unit 327 to the surface of the mother substrate 100 It includes one path changing lens group to reach.

이들 구성 요소의 보다 구체적인 구성 및 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the more specific configuration and effect of these components are as follows.

구체적으로 프로파일 변환 렌즈(324)는 실린더형 오목 렌즈와 실린더형 볼록 렌즈가 복합적으로 형성된 복합 렌즈이다.In detail, the profile conversion lens 324 is a composite lens in which a cylindrical concave lens and a cylindrical convex lens are combined.

보다 구체적으로 레이저빔의 프로파일을 변환시키는 프로파일 변환 렌즈(324)를 첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.More specifically, the profile conversion lens 324 for converting the profile of the laser beam will be described with reference to FIGS. 6 to 8 as follows.

프로파일 변환 렌즈(324)는 소정 면적을 갖는 직육면체 블록 형상을 갖는다.The profile conversion lens 324 has a rectangular parallelepiped shape having a predetermined area.

레이저빔이 입사되는 상부면은 도 6, 도 7과 같이 실린더형 오목 렌즈부(324a)로 가공되고, 하부면은 도 6, 도 8과 같이 실린더형 오목 렌즈부(324a)와 직각을 이루는 실린더형 볼록 렌즈부(324b)를 갖도록 가공된다.The upper surface into which the laser beam is incident is processed into a cylindrical concave lens portion 324a as shown in FIGS. 6 and 7, and the lower surface is a cylinder perpendicular to the cylindrical concave lens portion 324a as shown in FIGS. 6 and 8. It is processed to have a type convex lens portion 324b.

이와 같은 형태를 갖는 프로파일 변환 렌즈(324)의 실린더형 오목 렌즈부(324a)에 도 6에 도시된 바와 같이 L₁의 직경을 갖는 스폿 형상의 레이저빔이 입사되면, 스폿 형상의 레이저빔은 실린더형 오목 렌즈부(324a)에 의하여 스폿 형상으로부터 장축의 길이가 L₂를 갖는 타원 형상으로 변형된다.When a spot-shaped laser beam having a diameter of L ₁ is incident on the cylindrical concave lens portion 324a of the profile conversion lens 324 having such a shape, the spot-shaped laser beam is a cylinder. The concave lens portion 324a deforms from the spot shape into an ellipse shape having the length of the major axis as L ₂ .

장축이 L₂를 갖도록 변형된 레이저빔은 다시 실린더형 볼록 렌즈부(324b)를 통과하면서 다시 단축의 길이가 짧아지도록 변형되어 도 3에 도시된 형상 즉, 단축의 길이에 비하여 장축의 길이가 매우 긴 타원 형상을 갖는 바, 프로파일 변환 렌즈(324)에 의하여 변형된 레이저빔은 장축의 길이는 최소 2mm에서 최대 8mm의 길이를 갖도록 조절된다.The laser beam deformed so that the long axis has L ₂ is deformed to shorten the length of the short axis again while passing through the cylindrical convex lens portion 324b, so that the length of the long axis is very large compared to the shape shown in FIG. Having a long elliptic shape, the laser beam modified by the profile conversion lens 324 is adjusted so that the length of the major axis has a length of at least 2 mm to at most 8 mm.

이와 같이 단축의 길이는 짧고 장축의 길이가 긴 타원 형상 프로파일을 갖는 레이저빔이 모기판의 "절단 예정선"에 주사될 경우 절단 예정선을 L₂의 길이 예를 들어 최소 2mm에서 최대 8mm의 L₂의 길이로 동시 가열할 수 있음은 물론 레이저빔의 에너지 분포를 도시된 그래프와 같이 균일하면서도 높게 유지할 수 있어 스폿 형상의 레이저빔을 모기판(100)에 주사할 때와 비교하였을 때, 모기판의 급속 가열 효과를 현저히 증가시킬 수 있다.Thus, when a laser beam having an elliptic profile having a short axis length and a long axis length is scanned on the "cutting line" of the mother substrate, the cutting line is to be cut into a length of L ₂ , for example, a length of ₂ mm to a maximum of 8 mm. Simultaneous heating to a length of ₂ , as well as the energy distribution of the laser beam can be kept uniform and high as shown in the graph, compared to when the spot-shaped laser beam is scanned on the mother substrate 100, The rapid heating effect of can be significantly increased.

또한, 이와 같이 L₂의 길이를 갖는 타원 형상의 프로파일을 갖는 레이저빔은 레이저 빔의 일부를 임의적으로 차단함으로써 레이저빔의 에너지 레벨을 조절하는 것이 가능해지는 바, 이와 같이 레이저빔의 길이를 조절할 수 있음으로 인하여 모기판의 가열 온도를 조절할 수 있다.In addition, the laser beam having an elliptic profile having a length of L ₂ is able to adjust the energy level of the laser beam by arbitrarily blocking a part of the laser beam, thus adjusting the length of the laser beam. By controlling the heating temperature of the mother substrate.

도 7 또는 도 8에 도시된 그래프 중 I 축은 레이저빔의 에너지 분포를 나타낸다.In the graph illustrated in FIG. 7 or 8, the I axis represents energy distribution of the laser beam.

한편, 앞서 설명한 레이저빔의 에너지 레벨 조절은 기계적으로 하우징(323)의 내부에 형성된 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)에 의하여 구현된다.On the other hand, the energy level adjustment of the laser beam described above is implemented by the laser beam length adjustment shutter 326 formed mechanically inside the housing 323.

이를 구현하기 위하여 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)는 프로파일 변환 렌즈(324)보다 하부에 위치하며, 하우징(323)의 내벽에 견고하게 고정된다. 물론, 레이저빔의 에너지 조절은 프로파일 변환 렌즈(324)를 업-다운시키는 업-다운 유닛(325)의 업-다운 동작에 의하여 수행된다.To implement this, the laser beam length adjusting shutter 326 is located below the profile conversion lens 324 and is firmly fixed to the inner wall of the housing 323. Of course, the energy adjustment of the laser beam is performed by the up-down operation of the up-down unit 325 which up-down the profile conversion lens 324.

구체적으로, 업-다운 유닛(325)이 프로파일 변환 렌즈(324)를 하부로 다운시킬 경우 레이저빔의 포커스가 조절되면서 레이저빔의 면적이 증가되고, 면적이 증가된 레이저빔의 일부가 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)와 중첩되면서 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)에 중첩된 만큼 레이저빔의 전체 길이 L₂는 짧아지게 된다.Specifically, when the up-down unit 325 lowers the profile conversion lens 324 downward, the area of the laser beam is increased while the focus of the laser beam is adjusted, and a portion of the laser beam with the increased area is the laser beam length. The total length L ₂ of the laser beam is shortened by overlapping the adjustment shutter 326 and overlapping the laser beam length adjusting shutter 326.

한편, 하우징(323)의 내벽중 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)보다 아래쪽에는 도 9a 내지 도 10에 도시된 바와 같이 급속 냉각 유닛(327)가 설치된다.Meanwhile, a rapid cooling unit 327 is installed below the laser beam length adjusting shutter 326 of the inner wall of the housing 323 as shown in FIGS. 9A to 10.

구체적으로 첨부된 도 9a를 참조하였을 때, 냉각 소스인 급속 냉각유닛(327)은 절단될 비금속 기판인 모기판(100)에 매우 근접하여 설치되어야만 하는 특성을 갖는다.Specifically, referring to FIG. 9A, the rapid cooling unit 327, which is a cooling source, has to be installed in close proximity to the mother substrate 100, which is a nonmetal substrate to be cut.

이는 급속 냉각 유닛(327)과 모기판(100)의 거리가 길어질수록 급속 냉각 유닛(327)에서 방출되어 절단될 모기판(100)에 도달하는 냉각유체(329a)의 면적이 급속히 증가되고, 이에 반비례하여 냉각 온도 저하가 발생하며, 이로 인하여 모기판(100)의 가열 온도와 냉각 온도의 차이가 감소되기 때문이다.As the distance between the rapid cooling unit 327 and the mother substrate 100 increases, the area of the cooling fluid 329a rapidly reaching the mother substrate 100 to be discharged and cut from the rapid cooling unit 327 increases rapidly. Inversely, the cooling temperature decreases, which is because the difference between the heating temperature and the cooling temperature of the mother substrate 100 is reduced.

그러나 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 급속 냉각 유닛(327)을 절단될 기판에 근접 설치할 경우, 급속 냉각 유닛(327)의 상부로부터 급속 냉각 유닛(327)의 하부를 방향으로 주사되는 레이저빔의 주사 경로 상에 급속 냉각 유닛(327)이 놓이게 되어 레이저빔이 급속 냉각 유닛(327)에 의하여 차단되어 레이저빔이 모기판(100)에 도달하지 못하는 결과가 초래되고, 이로 인하여 급속 냉각 유닛(327)의 하부에 위치한 모기판(100)이 가열되지 못하는 치명적인 결함이 발생된다.However, in order to overcome such a problem, when the rapid cooling unit 327 is installed close to the substrate to be cut, the scanning path of the laser beam scanned in the direction from the upper portion of the rapid cooling unit 327 to the lower portion of the rapid cooling unit 327. The rapid cooling unit 327 is placed on the laser beam, and the laser beam is blocked by the rapid cooling unit 327, which may result in the laser beam not reaching the mother substrate 100. Fatal defects in which the mother substrate 100 positioned at the lower side may not be heated are generated.

이하, 이와 같은 문제를 극복하기 위하여 급속 냉각 유닛(327)의 상면에는 레이저 빔 경로 변경 렌즈(328c)가 설치되고, 레이저 빔 경로 변경 렌즈(328c)의 양쪽 측면에 해당하는 하우징(323)에는 레이저 빔 포커싱 미러(328e)가 설치된다.Hereinafter, in order to overcome such a problem, a laser beam path changing lens 328c is installed on an upper surface of the rapid cooling unit 327, and a laser is provided in a housing 323 corresponding to both sides of the laser beam path changing lens 328c. The beam focusing mirror 328e is provided.

이하, 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)와 레이저빔 포커싱 미러(328e)을 레이저 빔 경로 변경 유닛(328)이라 정의하기로 한다.Hereinafter, the laser beam path changing lens 328c and the laser beam focusing mirror 328e will be defined as a laser beam path changing unit 328.

레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)를 급속 냉각 유닛(327)을 설명하기에 앞서 보다 구체적으로 설명하면, 다양한 형상 예를 들어 삼각 기둥 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 도 11에 도시된 바와 같은 7 면체 형상을 가질 수 있도록 하는것 또한 바람직하다.If the laser beam path changing lens 328c will be described in more detail before explaining the rapid cooling unit 327, it is preferable to have various shapes, for example, triangular pillar shapes, and the octahedron as shown in FIG. 11. It is also desirable to be able to have a shape.

이때, 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)는 프로파일 변환 렌즈(324)에서 발생한 레이저빔을 100% 반사하는 재질로 구성되도록 한다.At this time, the laser beam path changing lens 328c is made of a material that reflects the laser beam generated by the profile conversion lens 324 100%.

첨부된 도 12를 참조하면 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)중 주사되는 레이저 빔과 대향하는 2 개의 경사면(328a,328b)에 도달한 레이저빔은 경사면(328a,328b)에 의하여 2 개로 양분되어 2 개의 경로를 갖게 된다.Referring to FIG. 12, the laser beams reaching two inclined surfaces 328a and 328b facing the laser beams scanned among the laser beam path changing lenses 328c are divided into two by two inclined surfaces 328a and 328b. Will have four paths.

레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)에 의하여 2 개의 경로를 갖도록 나뉘어져 반사된 레이저빔은 도 9a에 도시된 레이저빔 포커싱 미러(328e)에 의하여 다시 반사되어 절단될 기판의 표면에 도달한다.The laser beam split and reflected to have two paths by the laser beam path changing lens 328c is again reflected by the laser beam focusing mirror 328e shown in Fig. 9A to reach the surface of the substrate to be cut.

구체적으로, 레이저빔 포커싱 미러(328e) 및 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)의 각도를 조절함으로써, 프로파일 변환 렌즈(324)로부터 출사된 레이저빔이 급속 냉각 유닛(327)의 존재 여부에 상관없이 모기판(100)에 지정된 형상으로 주사 할 수 있다.Specifically, by adjusting the angles of the laser beam focusing mirror 328e and the laser beam path changing lens 328c, the laser beam emitted from the profile conversion lens 324 may be mosquitoed regardless of the presence of the rapid cooling unit 327. The plate 100 can be scanned in a specified shape.

보다 구체적으로, 레이저 빔 포커싱 미러(328e)에 의하여 모기판(100)에 주사되는 레이저 빔의 단면 형상을 도 9b 내지 도 9d를 참조하여 설명하면, 도 9b는 레이저 빔 경로 변경 렌즈(328c)에 의하여 분할될 레이저 빔중 모기판(100)으로부터 소정 거리 이격된 a 부분에서의의 프로파일이 도시되어 있고, 도 9c는 모기판(100)의 표면 c와 a의 사이의 레이저 빔 프로파일이 도시되어 있고, 도 9d는 모기판(100)의 표면 c에서 레이저 빔 경로 변경 렌즈(328c) 및 레이저 빔 포커싱 미러(328e)에 의하여 분할되었다 급속 냉각 유닛(327)을 회절하여 다시 합쳐진 레이저 빔의 프로파일이 도시되어 있다.More specifically, the cross-sectional shape of the laser beam scanned to the mother substrate 100 by the laser beam focusing mirror 328e will be described with reference to FIGS. 9B to 9D, and FIG. 9B is applied to the laser beam path changing lens 328c. The profile of the portion a of the laser beam to be divided by the mother substrate 100 at a predetermined distance from the mother substrate 100 is shown, and FIG. 9C shows the laser beam profile between the surfaces c and a of the mother substrate 100. 9d is divided by the laser beam path changing lens 328c and the laser beam focusing mirror 328e at the surface c of the mother substrate 100. The profile of the laser beam diffracted by the rapid cooling unit 327 is shown again. .

이와 같은 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)의 밑면에는 첨부된 도 11 또는 도 12에 도시된 바와 같이 선택적으로 소정 깊이를 갖는 수납홈(328d)이 형성되고 이 수납홈(328d)에는 급속 냉각 유닛(327)이 수납되어, 레이저빔 포커싱 미러(328e)에 의하여 재합성된 레이저빔의 내부에 냉각수 및 냉각 가스가 분사되도록 한다.An underside of the laser beam path changing lens 328c is provided with an accommodating groove 328d having a predetermined depth, as shown in FIG. 11 or 12. The accommodating groove 328d has a rapid cooling unit ( 327 is received to allow the cooling water and the cooling gas to be injected into the laser beam resynthesized by the laser beam focusing mirror 328e.

급속 냉각 유닛(327)은 냉각 가스 분사관(329b), 냉각수 분사관(329c), 냉각수 흡입관(329d)으로 구성된다. 이때, 냉각 가스 분사관(329b), 냉각수 분사관(329c), 냉각수 흡입관(329d)은 냉각 유체 공급장치(미도시)에 공통적으로 연결된다.The rapid cooling unit 327 is comprised of the cooling gas injection pipe 329b, the cooling water injection pipe 329c, and the cooling water suction pipe 329d. At this time, the cooling gas injection pipe 329b, the cooling water injection pipe 329c, and the cooling water suction pipe 329d are commonly connected to a cooling fluid supply device (not shown).

냉각 유체 공급장치는 냉각 가스 예를 들어 저온 상태의 냉각 가스 예를 들어 액체 헬륨, 질소, 아르곤 등 저온 불활성 가스와 냉각수 등을 각각 공급하는 장치로, 냉각 유체 공급장치로부터 공급된 냉각 유체는 냉각 가스 분사관(329b), 냉각수 분사관(329c)을 통하여 분사된다.The cooling fluid supply device is a device for supplying a cooling gas, for example, a cooling gas in a low temperature state, for example, a low temperature inert gas such as liquid helium, nitrogen, and argon, and a cooling water. The cooling fluid supplied from the cooling fluid supply device is a cooling gas. It is injected through the injection pipe 329b and the cooling water injection pipe 329c.

냉각 가스 또는 냉각수중 어느 하나를 절단될 모기판(100)에 분사할 경우 냉각 가스 분사관(329b) 또는 냉각수 분사관(329c)중 어느 하나만 있어도 무방하다.When injecting either the cooling gas or the cooling water into the mother substrate 100 to be cut, only one of the cooling gas injection pipe 329b or the cooling water injection pipe 329c may be used.

그러나, 고도의 냉각 성능을 얻기 위해서는 냉각 가스와 냉각수를 모두 사용하는 것이 바람직하다. 이처럼, 냉각 가스와 냉각수를 모두 사용하여 냉각 성능을 향상시키고자 할 때에는 배관 구조를 이중 배관 구조를 갖도록 하여 미소 면적에 냉각 가스와 냉각수가 함께 분사되도록 하는 것이 무방하다.However, in order to obtain high cooling performance, it is preferable to use both cooling gas and cooling water. As such, when the cooling performance is improved by using both the cooling gas and the cooling water, the piping structure may have a double piping structure so that the cooling gas and the cooling water may be injected together in a small area.

이를 구현하기 위하여 냉각유체 공급장치에서는 냉각 가스와 냉각수를 따로배출되도록 하고, 배출된 냉각 가스와 냉각수 중 냉각수는 가장 안쪽의 냉각수 분사관(329c)으로 공급되고, 냉각 가스는 냉각수 분사관(329c)을 감싸는 냉각 가스 분사관(329b)으로 공급되도록 함으로써, 냉각 가스가 냉각수를 감싸면서 모기판(100)으로 분사되도록 한다.In order to achieve this, the cooling fluid supply device discharges the cooling gas and the cooling water separately, and the cooling water is discharged to the innermost cooling water injection pipe 329c and the cooling gas is supplied to the cooling water injection pipe 329c. By being supplied to the cooling gas injection pipe 329b surrounding the cooling gas, the cooling gas is injected into the mother substrate 100 while surrounding the cooling water.

이때, 냉각 가스만을 냉각 유체로 사용할 경우, 냉각 가스의 회수가 이루어지지 않아도 상관없지만 냉각수와 냉각 가스를 함께 사용할 경우 분사된 냉각수가 설비 주위의 오염을 유발시키고, 별도의 냉각수 드레인 설비를 설치해야 하며, 냉각 영역이 확대되어 크랙이 지정된 경로를 벗어나게 하는 원인을 제공한다.In this case, when only the cooling gas is used as the cooling fluid, it is not necessary to recover the cooling gas, but when the cooling water and the cooling gas are used together, the injected cooling water causes contamination around the equipment, and a separate cooling water drain facility must be installed. As a result, the cooling zone is enlarged to provide a cause for the crack to deviate from the designated path.

본 발명에서는 이와 같은 냉각수에 의하여 발생하는 다양한 문제점을 극복하기 위하여 냉각 가스 배관의 외표면을 감싸도록 냉각수 흡입관(329d)을 더 설치하고, 냉각수 흡입관(329d)을 진공압 발생장치(미도시)에 연결함으로써 모기판(100)을 냉각시킨 냉각수가 진공압에 의하여 냉각 유체 흡입관(329d)으로 다시 흡입되도록 한다.In the present invention, in order to overcome various problems caused by the coolant, a coolant suction pipe 329d is further installed to surround the outer surface of the cooling gas pipe, and the coolant suction pipe 329d is installed in a vacuum pressure generator (not shown). By connecting, the cooling water cooling the mother substrate 100 is sucked back into the cooling fluid suction pipe (329d) by the vacuum pressure.

한편, 첨부된 도 13 내지 도 18에는 레이저빔에 의하여 비금속 기판을 절단할 때 절단을 위한 크랙이 여러 가지 다양한 이유에 의하여 충분하게 발생하지 않더라도 비금속 기판을 한번에 완전 절단할 수 있는 절단 보조 장치가 설명되고 있다.Meanwhile, in FIGS. 13 to 18, when the non-metal substrate is cut by a laser beam, a cutting assist device capable of completely cutting the non-metal substrate at one time even if a crack for cutting does not sufficiently occur for various reasons. It is becoming.

첨부된 도 13 내지 도 15를 참조하면 절단 보조 장치는 일실시예로 앞서 설명한 모기판 안착 플레이트(246)의 상면 중 일측 단부로부터 타측 단부에 이르기까지 격자 형상으로 복수개가 형성된 채널 형상의 수납홈(246a,246d), 각각의수납홈(246a,246d)에 삽입된 확장 튜브(246b), 각각의 확장 튜브(246b)와 연결된 유체 공급 유닛(246c)으로 구성된다.13 to 15, the cutting aid is a channel-shaped accommodating groove having a plurality of grid-shaped storage grooves formed from one end to the other end of the upper surface of the mother substrate seating plate 246 as described above. 246a, 246d, expansion tubes 246b inserted into respective storage grooves 246a, 246d, and fluid supply units 246c connected to the respective expansion tubes 246b.

보다 구체적으로 수납홈(246a,246d)은 첨부된 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 모기판(100)에 형성된 각각의 LCD 단위셀(30)의 4 개의 측면(30a,30b,30c,30d)에 대응하도록 도 14에 도시된 좌표계의 X 축 및 Y 축 방향으로 격자 형상으로 곧게 뻗어 있다.More specifically, the receiving grooves 246a and 246d may include four side surfaces 30a, 30b, 30c and 30d of each LCD unit cell 30 formed in the mother substrate 100 as shown in FIGS. 14 to 16. In the X-axis and Y-axis directions of the coordinate system shown in FIG.

X 축으로 뻗은 수납홈을 제 1 수납홈(246a)이라 정의하고, Y 축으로 뻗은 수납홈을 제 2 수납홈(246d)이라 정의하기로 한다.An accommodation groove extending along the X axis is defined as a first accommodation groove 246a, and an accommodation groove extending along the Y axis is defined as a second accommodation groove 246d.

이와 같이 형성된 제 1, 제 2 수납홈(246a,246d)에는 도 17에 도시된 바와 같이 일측면은 막히고 타측면은 개구된 확장 튜브(246b)가 삽입되며, 확장 튜브(246b)의 개구는 냉각 유체 공급 유닛(246c)과 연결되는 바, 유체 공급 유닛(246c)은 각각의 확장 튜브(246b)에 독자적으로 소정 유체를 공급한다.In the first and second receiving grooves 246a and 246d formed as described above, as shown in FIG. 17, one side of the expansion tube 246b is inserted and the other side is opened, and the opening of the expansion tube 246b is cooled. Connected with the fluid supply unit 246c, the fluid supply unit 246c independently supplies a predetermined fluid to each expansion tube 246b.

이때, 유체가 공급된 확장 튜브(246b)는 도 16의 형상에서 도 17의 형상으로 즉, 모기판 안착 플레이트(246)의 상면으로부터 소정 높이 돌출 된다.At this time, the expansion tube 246b supplied with the fluid protrudes from the upper surface of the mother substrate seating plate 246 to the shape of FIG.

도 17의 형상과 같이 확장 튜브(246b)가 유체에 의하여 모기판 안착 플레이트(246)로부터 돌출 되면 도 18에 도시된 바와 같이 모기판(100)중 확장 튜브(246b)의 상면은 휨이 발생하면서 휨이 발생한 곳에는 휨에 따른 응력이 발생되는 바, 응력이 가장 집중된 부분에 모기판의 절단 예정선이 위치하도록 한다.As shown in FIG. 17, when the expansion tube 246b protrudes from the mother substrate mounting plate 246 by fluid, the upper surface of the expansion tube 246b of the mother substrate 100 may be warped as shown in FIG. 18. Where the bending occurs, the stress caused by the bending occurs, so that the cut line of the mother substrate should be located at the most concentrated part of the stress.

이때, 앞서 설명한 유체는 차가운 냉각 유체를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to use a cool cooling fluid as the fluid described above.

이와 같이 응력이 집중된 상태에서 앞서 설명한 바와 같이 국부 급속 가열및 국부 급속 냉각에 의한 절단이 수행될 경우, 급속 가열 및 급속 냉각에 의하여 발생되는 크랙이 모기판(100)을 한번에 완전히 절단하기에 충분하지 못하더라도 절단 보조 장치에 의하여 발생한 응력에 의하여 모기판(100)은 완전히 절단될 수 있다.As described above, when cutting by local rapid heating and local rapid cooling is performed as described above, the cracks generated by rapid heating and rapid cooling are not sufficient to completely cut the mother substrate 100 at once. If not, the mother substrate 100 may be completely cut by the stress generated by the cutting aid.

물론 모기판(100)은 상하 모기판으로 구성되어 있음으로 가해질 응력의 크기를 다양한 실험 및 시뮬레이션 등으로 구하도록 한다.Of course, the mother substrate 100 is composed of the upper and lower mother substrate to obtain the magnitude of the stress to be applied by various experiments and simulations.

이후, 모기판(100)의 일측을 절단한 후, 크랙 형성 어셈블리(300)의 구동장치가 다음 절단 예정선으로 이송되면 유체에 의하여 확장된 확장 튜브(246b)로부터 유체가 빠지고 다음 절단 예정선의 하부에 위치한 확장 튜브(246b)에 유체가 주입되면서 다음 확장 튜브(246b)가 확장된 후 절단 예정선이 급속 가열 및 급속 냉각되면서 비금속 기판이 한번에 완전히 절단되도록 하는 과정을 반복한다.Subsequently, after cutting one side of the mother substrate 100, when the driving device of the crack forming assembly 300 is transferred to the next cutting schedule line, the fluid is removed from the expansion tube 246b extended by the fluid and the lower portion of the next cutting schedule line After the fluid is injected into the expansion tube 246b positioned at the next expansion tube 246b, the process of repeating the cutting line is rapidly heated and rapidly cooled so that the nonmetallic substrate is completely cut at once.

이와 같은 냉각 유체 공급 유닛(246c)의 작동은 도시되지 않은 솔레노이드 밸브에 의하여 구현된다.Operation of such a cooling fluid supply unit 246c is implemented by a solenoid valve, not shown.

이하, 본 발명에 의한 비금속 기판 절단 방법을 액정표시장치 제조용 모기판으로부터 LCD 단위셀을 절단하는 과정을 일실시예로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process of cutting an LCD unit cell from a mother substrate for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention will be described.

먼저, 앞서 설명한 모기판 이송 어셈블리(240)의 모기판 안착 플레이트(246)에 복수개의 LCD 단위셀이 형성된 모기판(100)을 지정된 위치에 얼라인먼트한 후 견고하게 고정시킨다.First, the mother substrate 100 having a plurality of LCD unit cells formed on the mother substrate seating plate 246 of the mother substrate transfer assembly 240 described above is firmly fixed to the mother substrate 100 at a designated position.

이후, 크랙 형성 어셈블리(300)에 설치된 구동장치를 구동시켜 크랙 형성 장치(320) 및 예열장치(330)가 모기판(100)의 지정된 위치 즉, 절단 예정선중 어느하나에 얼라인먼트 되도록 한다.Thereafter, the driving apparatus installed in the crack forming assembly 300 is driven to align the crack forming apparatus 320 and the preheating apparatus 330 to one of the designated positions of the mother substrate 100, that is, the cutting schedule line.

이후, 모기판 이송 어셈블리(240)의 벨트 컨베이어(242)를 구동시켜 모기판(100)을 소정 속도로 이송한다.Thereafter, the belt conveyor 242 of the mother substrate transfer assembly 240 is driven to transfer the mother substrate 100 at a predetermined speed.

모기판(100)이 소정 속도로 전진하여 크랙 형성 어셈블리(300)의 하부에 도달하면 예열용 레이저빔 발생 유닛(420)에서 발생한 레이저빔이 광학 시스템을 거쳐 레이저빔 유도 장치(322)로 입사된 후 레이저빔 방향 전환 미러(331)를 통하여 하우징(333) 내부로 방향이 전환된 상태로 입사된다.When the mother substrate 100 advances at a predetermined speed to reach the lower portion of the crack forming assembly 300, the laser beam generated by the preheating laser beam generating unit 420 enters the laser beam guide device 322 through the optical system. Afterwards, the beam is incident to the inside of the housing 333 through the laser beam direction changing mirror 331.

이후, 레이저빔은 렌즈 유닛(334)을 통하여 적어도 1 개 이상의 예열용 레이저빔으로 가공된 후 절단 예정선으로 주사된다.Thereafter, the laser beam is processed into at least one or more preheating laser beams through the lens unit 334 and then scanned to a cutting schedule line.

이때, 예열용 레이저빔은 모기판(100)의 표면과 렌즈 유닛(334)의 사이 간격을 조절하는 업-다운 유닛에 의하여 모기판(100)의 표면을 소정 온도로 예열 시킨다.At this time, the preheating laser beam preheats the surface of the mother substrate 100 to a predetermined temperature by an up-down unit that adjusts the distance between the surface of the mother substrate 100 and the lens unit 334.

이후, 모기판(100)은 절단 예정선을 따라 계속 예열 되면서 벨트 컨베이어(240)에 의하여 이송되다 초기 크랙 형성 장치(350)에 도달하게 되고 초기 크랙 형성 장치(350)에 의하여 모기판(100)의 절단 예정선의 절단 개시점에 초기 크랙이 형성된다.Subsequently, the mother substrate 100 is transferred by the belt conveyor 240 while being continuously preheated along the cutting schedule line to reach the initial crack forming apparatus 350 and the mother substrate 100 by the initial crack forming apparatus 350. An initial crack is formed at the cut start point of the cut cut line.

이때, 초기 크랙은 모기판(100)중 크랙의 방향이 절단 예정선을 따라서 진행되도록 한다.At this time, the initial crack is such that the direction of the crack of the mother substrate 100 to proceed along the cutting schedule line.

초기 크랙 및 예열 되는 모기판(100)은 벨트 컨베이어(242)에 의하여 계속 이송되다 크랙 형성장치(320)에 도달된다.The initial crack and preheated mother substrate 100 is transported by the belt conveyor 242 and reaches the crack forming apparatus 320.

크랙 형성장치(320)에 모기판(100)이 도달하게 되면 절단용 레이저빔 발생유닛(410)에서 발생한 레이저빔이 광학 시스템을 거쳐 레이저빔 유도 장치(322)로 입사된 후 레이저빔 방향 전환 미러(328)를 통하여 하우징(323) 내부에 위치한 프로파일 변환 렌즈(324)를 거친 후 단축에 비하여 장축이 긴 타원 형상으로 가공된 후 모기판(100)의 절단 예정선 중 초기 크랙이 형성된 곳을 향하여 주사된다.When the mother substrate 100 reaches the crack forming apparatus 320, the laser beam generated by the cutting laser beam generating unit 410 is incident to the laser beam inducing apparatus 322 through an optical system, and then the laser beam direction changing mirror After passing through the profile conversion lens 324 located inside the housing 323 through the 328, the long axis is processed into an elliptic shape longer than the short axis, and then toward the place where the initial crack is formed among the cutting lines of the mother substrate 100. Is injected.

모기판(100)을 향하여 주사되는 레이저빔은 레이저빔의 주사 경로 상에 놓여진 레이저빔 경로 변경 렌즈(328c)에 의하여 1 차적으로 반사되어 레이저빔 포커싱 미러(328e)를 향하는 경로로 주사된다.The laser beam scanned toward the mother substrate 100 is primarily reflected by the laser beam path changing lens 328c placed on the scanning path of the laser beam and scanned in the path toward the laser beam focusing mirror 328e.

이후, 경로가 변경된 레이저빔은 레이저빔 포커싱 미러(328e)에 의하여 2 차적으로 반사되어 경로가 모기판(100)의 절단 예정선을 향하는 방향으로 주사된 후, 모기판(100)의 절단 예정선에 초점이 모아진다.Thereafter, the changed laser beam is secondarily reflected by the laser beam focusing mirror 328e, and the path is scanned in a direction toward the cutting target line of the mother substrate 100, and then the cutting target line of the mother substrate 100. Focus is on.

이후, 초점이 모아진 레이저빔에 의하여 절단 예정선은 국부적으로 급속 가열된다.Thereafter, the cutting target line is locally rapidly heated by the focused laser beam.

이어서, 절단 예정선중 레이저빔에 의하여 국부적으로 가열된 곳에는 냉각 가스, 냉각수 또는 냉각 가스와 냉각 유체로 구성된 혼합 냉각 유체가 분사되는데, 냉각 유체가 분사되는 영역은 국부적으로 급속 가열된 영역과 겹쳐진다.Subsequently, the cooling gas, the cooling water, or the mixed cooling fluid composed of the cooling gas and the cooling fluid is injected to the locally heated area by the laser beam during the cutting schedule, and the area to which the cooling fluid is injected overlaps with the locally rapid heated area. Lose.

즉, 냉각 유체는 레이저빔의 내부로 분사되기 때문에 모기판(100)에 매우 큰 열응력을 유발시킨다. 이와 같이 냉각 유체가 레이저빔의 내부로 분사될 경우 레이저빔이 통과한 절단 예정선에 냉각 유체를 분사하는 방식에 비하여 모기판(100)에 더욱 큰 열응력이 가해진다.That is, since the cooling fluid is injected into the laser beam, the mother substrate 100 causes a very large thermal stress. As such, when the cooling fluid is injected into the laser beam, more thermal stress is applied to the mother substrate 100 as compared with the method of spraying the cooling fluid on the cutting target line through which the laser beam has passed.

열응력은 모기판(100)의 절단 예정선을 따라 모기판(100)의 상면으로부터 모기판(100)의 하면으로 크랙을 유발시키는 역할을 하고, 열응력의 크기에 따라서 모기판(100)의 절단 예정선에 해당하는 부분은 부분 절단 또는 완전 절단된다.The thermal stress plays a role of causing cracks from the upper surface of the mother substrate 100 along the cut line of the mother substrate 100 to the lower surface of the mother substrate 100, and according to the magnitude of the thermal stress of the mother substrate 100. The part corresponding to the cut line is partially cut or completely cut.

이와 같은 방법으로 복수개의 절단 예정선중 어느 하나를 완전 절단하면, 절단된 절단 예정선과 평행한 나머지 절단 예정선을 앞서 설명한 방법과 동일한 방법으로 모두 절단한다.When one of the plurality of cutting schedule lines is completely cut in this manner, the remaining cut schedule lines parallel to the cut schedule lines are cut in the same manner as described above.

이어서, 모기판 이송 어셈블리(240)의 회동 장치(245)를 회동시킨 다음 앞서 설명한 방법으로 절단 예정선을 절단함으로써 모기판(100)으로부터 LCD 단위셀(30)을 개별화한다.Subsequently, the rotating unit 245 of the mother substrate transfer assembly 240 is rotated, and the LCD unit cell 30 is separated from the mother substrate 100 by cutting the cutting schedule line in the manner described above.

한편, 앞서 설명한 장치 및 방법에 의하여 모기판(100)으로부터 LCD 단위셀(30)을 절단할 때, 모기판중 절단이 시작되는 절단 개시점과 절단이 종료되는 절단 종료점에서의 절단 불량이 빈번하게 발생할 빈도가 매우 크다.On the other hand, when the LCD unit cell 30 is cut from the mother substrate 100 by the above-described apparatus and method, the cutting failure at the cutting start point at which the cutting starts and the cutting end point at which the cutting ends are frequently performed. The frequency of occurrence is very high.

이는 모기판의 절단 개시점과 절단 종료점에 매우 큰 열응력이 가해질 경우 절단 개시점 및 절단 종료점 부분에 이미 형성되어 있는 미세 크랙으로 인하여 크랙 진행 방향이 절단 예정선을 벗어나는 빈도가 크기 때문이다.This is because when a very large thermal stress is applied to the cutting start point and the cutting end point of the mother substrate, the crack propagation direction deviates from the cutting schedule line due to the fine cracks already formed at the cutting start point and the cutting end point.

이는 절단 개시점과 절단 종료점에서 무리한 열응력이 가해지지 않도록 해야 함을 의미한다.This means that excessive thermal stress should not be applied at the cutting start point and the cutting end point.

본 발명에서는 절단 개시점과 절단 종료점에서의 크랙 형성 불량을 방지하기 위한 다양한 실시예를 제공한다.The present invention provides various embodiments for preventing crack formation defects at the cutting start point and the cutting end point.

첫번째 실시예는 도 19에 도시된 바와 같이 모기판(100)의 이송속도를 조절하여 수행된다.The first embodiment is performed by adjusting the feed rate of the mother substrate 100 as shown in FIG.

보다 구체적으로 절단 개시점에서는 모기판 안착 플레이트(240)를 구동시키는 벨트 컨베이어(242)의 속도를 증가시키고 절단 개시점(110)을 통과한 후에는 벨트 컨베이어(242)의 속도를 절단 개시점(110)보다 작도록 감소시킨 후 절단 종료점 (120) 부분에서 다시 벨트 컨베이어(242)의 속도를 증가시켜 절단 개시점(110)과 절단 종료점(120)에서 크랙 형성 불량을 방지할 수 있다.More specifically, at the cutting start point, the speed of the belt conveyor 242 driving the mother substrate mounting plate 240 is increased, and after passing through the cutting start point 110, the speed of the belt conveyor 242 is changed to the cutting start point ( After reducing to less than 110, the speed of the belt conveyor 242 is increased again at the cutting end point 120 to prevent crack formation at the cutting start point 110 and the cutting end point 120.

절단 개시점(110)과 절단 종료점(120)에서의 크랙 형성 불량을 방지하기 위한 두 번째 실시예는 레이저빔의 에너지 레벨을 변경함으로써 구현할 수 있다.A second embodiment for preventing crack formation defects at the cutting start point 110 and the cutting end point 120 may be implemented by changing the energy level of the laser beam.

즉, 앞서 상세하게 설명한 크랙 형성 장치(320)의 업-다운 유닛(325) 및 레이저빔 길이 조절용 셔터(326)를 이용하여 절단 개시점(110) 및 절단 종료점(120)에서는 레이저빔의 면적을 감소시키고, 절단 개시점(110) 및 절단 종료점(120)의 사이에는 레이저빔의 면적을 복원시킴으로써 절단 개시점(110)과 절단 종료점(120)에서의 크랙 형성 불량을 방지할 수 있다.That is, using the up-down unit 325 and the laser beam length adjusting shutter 326 of the crack forming apparatus 320 described above, the area of the laser beam is cut at the cutting start point 110 and the cutting end point 120. By reducing and restoring the area of the laser beam between the cutting start point 110 and the cutting end point 120, it is possible to prevent crack formation defects at the cutting start point 110 and the cutting end point 120.

이에 더하여 세 번째 실시예로 레이저빔의 에너지 레벨과 모기판(100)의 이송속도를 복합적으로 이용한다. 즉, 절단 개시점(110) 및 절단 종료점(120)에서는 모기판 이송 어셈블리(240)에 의하여 모기판(100)의 이송속도를 빠르게 함과 동시에 레이저빔의 에너지 레벨을 모기판(100)의 이송속도를 감안하여 조절함으로써 절단 개시점(110)과 절단 종료점(120)에서의 크랙 형성 불량을 방지할 수 있다.In addition, in the third embodiment, the energy level of the laser beam and the feeding speed of the mother substrate 100 are used in combination. That is, at the cutting start point 110 and the cutting end point 120, the transfer speed of the mother substrate 100 is increased by the mother substrate transfer assembly 240 and the energy level of the laser beam is transferred to the mother substrate 100. By adjusting in consideration of the speed, it is possible to prevent crack formation defects at the cutting start point 110 and the cutting end point 120.

한편 첨부된 도 20에는 본 발명에 의한 또 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 도 20의 실시예는 절단 예정선상에 예열장치(330)에서 발생한 레이저빔, 크랙 형성장치(320)의 프로파일 변환 렌즈(324)에서 발생한 레이저빔 및 급속 냉각 유닛(327)에서 분사되는 냉각 유체를 분사한 상태에서 모기판(100)의 후면을 기계적인 충격 예를 들어, 모기판(100)의 후면에 주기적인 진동을 가하는 진동자(600) 등을 사용하여 크랙이 형성된 모기판(100)이 한번에 완전 절단되도록 하는 실시예가 설명되고 있다.Meanwhile, another attached embodiment of the present invention is shown in FIG. 20. The embodiment of FIG. 20 illustrates a laser beam generated by the preheater 330 on the cutting line and a profile conversion lens of the crack forming device 320. In the state in which the laser beam generated in 324 and the cooling fluid injected from the rapid cooling unit 327 are injected, mechanical vibration, for example, periodic vibration is applied to the rear surface of the mother substrate 100. Exemplary embodiments have been described in which a crack formed in the mother substrate 100 is completely cut at one time using an oscillator 600 or the like.

앞서 설명한 다양한 비금속 기판 절단 장치는 모두 비금속 기판의 지정된 부분을 정확하면서도 보다 빠르게 절단할 수 있도록 하는 바, 앞서 설명한 장치 및 방법 이외에도 모기판의 상면에 고온 건조한 공기를 분사하여 모기판의 표면 온도를 보다 높게 형성한 상태에서 모기판을 급속 가열 급속 냉각시킴으로써 비금속 기판의 절단 정밀도 및 절단 속도를 향상시킬 수 있다.The various non-metallic substrate cutting apparatuses described above allow for accurate and faster cutting of designated portions of non-metallic substrates. In addition to the apparatus and method described above, hot surface air is sprayed on the upper surface of the mother substrate to increase the surface temperature of the mother substrate. By rapidly heating and rapidly cooling the mother substrate in a high formation state, the cutting precision and cutting speed of the nonmetal substrate can be improved.

이와 다르게 급속 냉각 장치에 도 12의 펠티어 모듈(329e)과 같은 강제 냉각 수단을 부가적으로 설치하여 급속 냉각 장치에서 모기판의 급속 가열된 부분으로 분사되는 냉각 유체의 온도를 강제적으로 낮춤으로서 비금속 기판의 절단 정밀도 및 절단 속도를 향상시킬 수 있으며, 앞서 설명한 방법인 고온 건조한 공기를 비금속 기판의 표면에 분사하는 방법과 병행함으로써 더욱 향상된 효과를 얻을 수 있다.Alternatively, a nonmetallic substrate is formed by additionally installing a forced cooling means such as the Peltier module 329e of FIG. It is possible to improve the cutting precision and cutting speed of the, and can be further improved by parallel to the method of spraying hot dry air on the surface of the non-metal substrate, which is the method described above.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 절단하고자 하는 비금속 기판 중 절단될 부분의 가열 온도 및 냉각 온도를 극대화하여 단 한번의 공정에 의하여 비금속 기판을 절단할 수 있도록 한다.As described in detail above, the non-metal substrate may be cut by a single process by maximizing the heating temperature and the cooling temperature of the portion to be cut out of the non-metal substrate to be cut.

또한, 절단하고자 하는 비금속 기판중 절단면을 매우 정밀하게 절단할 수 있도록 한다.In addition, it is possible to cut the cutting surface of the nonmetal substrate to be cut very precisely.

또한, 절단하고자 하는 비금속 기판의 에지에서 빈번하게 발생하는 절단 불량을 방지할 수 있도록 한다.In addition, it is possible to prevent the cutting failure frequently occurs at the edge of the non-metal substrate to be cut.

또한, 비금속 기판을 정밀하면서 보다 빠른 속도로 절단할 수 있도록 한다.It also enables cutting of nonmetallic substrates at high speed and precision.

Claims

A base body;

A transfer assembly installed on the base body to transfer a non-metal substrate in a cutting direction;

An initial crack forming apparatus for generating an initial crack in a portion at which cutting is started in the nonmetal substrate;

A rapid heating device installed in the base body to be spaced apart from the nonmetal substrate by a predetermined distance, and rapidly heating a first region formed on a surface of the nonmetal substrate along a predetermined cutting line by a heating beam;

Located on the scanning path of the heating beam to be scanned on the non-metal substrate, included in the first region that is rapidly heated by the heating beam, to rapidly cool the second region, which is the surface of the non-metal substrate by a cooling source A rapid chiller;

And a heating beam path changing unit for causing the heating beam blocked by the rapid cooling device located on the scanning path of the heating beam to reach the nonmetal substrate.

The method of claim 1, wherein the rapid heating device

A heating beam generator for generating the heating beam;

And a heating beam shape processing unit configured to process the shape of the heating beam supplied from the heating beam generator so as to be scanned into the first region of the nonmetal substrate.

The processing unit of claim 2, wherein the heating beam shape processing unit is

A cylindrical housing having both ends opened;

The upper surface is formed with a cylindrical concave lens portion in the first lateral direction so that the heating beam shape is processed into an ellipse shape having a long axis and a short axis, and the cylindrical convex lens portion in the second side direction perpendicular to the first side direction A non-metallic substrate cutting device comprising a formed heated beam shape processing lens.

The non-metal substrate cutting device according to claim 3, wherein the housing is provided with an up-down unit for adjusting the scanning area of the heating beam scanned on the non-metal substrate by up-down the heating beam shape processing lens inside the housing. .

The non-metallic substrate cutting device according to claim 3, wherein the housing corresponding to the lower portion of the heating beam shape processing lens of the housing is provided with a heating beam length adjusting shutter for blocking a part of the heating beam by the up-down unit.

The method of claim 1, wherein the rapid cooling device

A cooling source supply for supplying a cooling source;

And a cooling source injection tube for allowing the cooling source to be injected therein into the first region.

The method of claim 6, wherein the heating beam path changing unit

A heating beam path changing lens which covers a cooling source injection pipe of the rapid cooling device and is fixed to the rapid heating device to change the path of the heating beam to a primary;

And a heating beam focus mirror to redirect the secondary path such that the primary routed heating beam focuses on a first region of the nonmetallic substrate.

The method of claim 1, wherein the transfer assembly

Belt conveyors;

A support plate fixed to the belt of the belt conveyor and conveyed in the cutting direction;

A rotating device installed on an upper surface of the support plate to rotate the non-metal substrate in parallel with the support plate;

And a seating plate installed on the pivoting device and rotated and the non-metallic substrate is fixed thereto.

The apparatus of claim 1, wherein the nonmetal substrate is any one of a glass substrate and a silicon substrate.

10. The method of claim 9, wherein the heating beam is a laser beam, and wherein the glass substrate and the silicon substrate, the respective wave length of 1.06 micrometers of CO ₂ laser and a non-metallic substrate that wavelength is used by a CO ₂ laser less than or equal to 1.06 micrometer cutting device .

The method of claim 1, wherein the initial crack forming apparatus

A rod installed in the rapid heating device corresponding to the rapid heating device and the rapid cooling device and up-down;

And a diamond blade rotating at high speed at the end of the rod.

The method of claim 11, wherein the initial crack forming device

An initial crack formation heating beam generator for generating an initial crack formation heating beam which is scanned at a portion where cutting is started in the nonmetal substrate;

Non-metal substrate cutting device comprising a exit value for emitting the heating beam for initial crack formation.

The apparatus of claim 1, wherein the heating beam rapidly heats the surface of the nonmetal substrate, and the cooling source rapidly cools the surface of the nonmetal substrate.

A base body;

A quick heating device installed in the base body to be spaced apart from the nonmetal substrate by a predetermined distance, and rapidly heating the first region of the nonmetal substrate along a predetermined cutting line by a heating beam, scanned from an upper portion of the nonmetal substrate And a rapid cooling device for rapidly cooling a second region located on the scanning path of the heating beam and located inside the first region along the cutting line of the nonmetallic substrate rapidly heated by the heating beam. Wow;

And a preheating device installed in parallel with the crack forming device to preheat the cutting line by a preheating heating beam before the rapid heating device.

The method of claim 14, wherein the preheating device

A cylindrical housing for allowing the preheating heating beam to exit toward the cutting line;

A preheating beam forming lens installed inside the housing to allow the preheating heating beam to be processed into at least one preheating beam;

And an up-down unit for up-downing the preheating beam forming lens along an inner side surface of the housing to adjust the focus of the preheating heating beam formed by the preheating heating beam forming lens.

A base body;

A cutting aid installed in the transfer assembly in contact with the rear surface of the nonmetal substrate to apply a physical force to the cutting line to be cut in the rear surface of the nonmetal substrate so that the nonmetal substrate is cut at once;

The base of the nonmetal substrate, which is installed on the base body spaced a predetermined distance from the upper surface of the non-metal substrate to which the force is applied, scans a heating beam to the first area on the cutting line of the non-metal substrate, and is subjected to the physical force. A rapid heating device for rapidly heating one region;

A rapid cooling device for injecting a cooling source into a second region included in the first region;

The apparatus of claim 16, wherein the cutting aid is

A plurality of receiving grooves having a lattice shape so as to face a cutting line of the nonmetal substrate on an upper surface of a seating plate on which the nonmetal substrate is seated in the transfer assembly;

An expansion tube accommodated in the accommodation groove and extended by injection of a predetermined fluid to protrude out of the storage groove;

And a fluid supply device for supplying a predetermined fluid to the extension tube corresponding to the cutting line to be cut in each of the extension tubes.

The apparatus of claim 16, wherein the cutting aid is

And a vibration generating device for applying vibration along a cutting line to be cut in the rear surface of the nonmetal substrate.

In a method of precisely cutting a non-metal substrate,

Transferring the transfer plate on which the non-metal substrate is mounted in a cutting direction;

Preheating a first region of a predetermined cutting line of the transferred non-metal substrate with a preheating beam;

Rapidly heating the preheated first region of the cutting line with a heating beam;

And cooling and cutting the nonmetallic substrate by spraying a cooling source injected from the rapid cooling apparatus into a second region located inside the first region of the rapidly heated cutting line.

20. The cutting start point according to claim 19, wherein a cutting start point at which cutting is started in the cutting line when transferring the non-metal substrate, and a feed rate at a cutting end point at which cutting in the cutting line ends is between the cutting start point and the cutting end point. Method for cutting nonmetallic substrates faster than the feed rate.

21. The method of claim 20, wherein the energy level of the heating beam at the cutting start point and the cutting end point at which the cutting ends when cutting the non-metal substrate is lower than between the cutting start point and the cutting end point.

In a method of precisely cutting a non-metal substrate,

Applying a tension to the cutting line by projecting a portion corresponding to the cutting line to be cut out of the transfer plate on which the non-metal substrate is seated;

Transferring the tensioned nonmetallic substrate along a cutting direction;

Generating an initial crack with an initial crack generating device at a cutting start point of the cutting line of the non-metal substrate being transferred;

Rapidly heating a first region of the cutting line of the nonmetallic substrate on which the initial crack has occurred;

Spraying a cooling source injected from a rapid cooling apparatus into a second region located inside the first region of the rapidly heated cutting line so that the tensioned nonmetallic substrate is cut by rapid cooling. .

23. The method of claim 22, wherein an expansion tube is expanded in a receiving groove of the transfer plate to apply tension to the cutting line.

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In the method of cutting a non-metal substrate,

Transferring the nonmetallic substrate in a cutting direction;

Preheating by scanning a predetermined preheating beam along a cutting schedule line formed on a surface of the nonmetallic substrate;

Scanning a heating beam having a predetermined shape along a cutting schedule line formed on a surface of the preheated nonmetallic substrate to rapidly heat a first region included in the cutting schedule line;

Spraying a cooling fluid to a second region of the nonmetallic substrate included in the rapidly heated first region to generate a crack along the cutting schedule line.

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