KR100551526B1 - 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법 - Google Patents

Abstract

취성 기판50의 표면에 있어서 스크라이브 라인이 형성되는 영역을 따라 레이저 스폿LS에 의하여 취성 기판50의 연화점보다 낮은 온도로 가열하면서 그 가열영역의 근방의 냉각 스폿CP를 연속하여 냉각함으로써 스크라이브 예정라인SL을 따라 크랙을 형성한다. 이 경우에 취성기판에 있어서 초기균열 형성 예정 장소에, 레이저 스폿LS로 가열된 후이며 냉각 스폿CP에 의한 냉각 전 또는 냉각 후의 시점에서 해당 예정 장소에 스크라이브 형성 예정라인SL을 따르는 초기균열TR을 형성한다.

Description

취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법{DEVICE AND METHOD FOR SCRIBING FRAGILE MATERIAL SUBSTRATE}

본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(flat panel display)(이하, FPD라 한다)에 사용되는 글래스 기판(glass 基板), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer) 등의 취성재료 기판(脆性材料 基板)을 절단할 때에 사용되는 스크라이브 장치(scribe 裝置) 및 스크라이브 방법에 관한 것이다.

한 쌍의 글래스 기판을 접합시켜서 형성되는 것으로서 FPD의 일종인 액정패널(液晶 panel)은, 각각이 대형인 한 쌍의 머더 글래스(mother glass) 상호간이 서로 접합된 후에 소정의 크기가 되도록 절단되어 제조된다. 머더 글래스 기판을 절단하는 경우에는, 머더 글래스 기판에 미리 커터(cutter)에 의하여 스크라이브 라인(scribe line)이 형성된다. 커터로 스크라이브 라인을 형성할 때에 또는 스크라이브 라인을 형성한 후에 머더 글래스 기판을 절단할 때에 미세한 유리 가루나 글래스 컬릿(glass cullet)이 발생하여 여러 불량을 일으키는 경우가 있었다.

커터를 이용하여 스크라이브를 하여 절단할 때의 미세한 유리 가루나 글래스 컬릿의 발생을 피하기 위하여, 최근에 이러한 커터를 사용하는 방법 대신에 스크라이브 라인을 형성하기 위하여 레이저 빔(laser beam)을 사용하는 방법이 실용화되고 있다. 도3은 레이저 빔을 사용하여 글래스 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법을 나타내는 모식도이다. 레이저 또는 칼날을 이용하는 스크라이브 동작의 결과로 형성되는 스크라이브 라인에 대하여, 스크라이브 라인이 형성되기 전에 각종 전처리(前處理) 조작이 이루어진다. 그러한 처리 조작에 관련되는 설명에 있어서, 스크라이브 라인이 형성될 곳에 대하여 스크라이브 형성 예정라인(scribe 形成 豫定line) 또는 스크라이브 예정라인(scribe 豫定line)이라고 하는 표현을 사용하여 설명한다. 글래스 기판50의 가장자리부에 스크라이브 형성 예정라인을 따라 미리 초기균열(初期龜裂)TR를 형성하여 두고, 그 초기균열로부터 스크라이브 예정라인을 따라 레이저 발진장치(laser 發振裝置)61로부터 레이저 빔LB이 조사된다. 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB은, 글래스 기판50 위에 형성되는 스크라이브 예정라인을 따라 타원 형상의 레이저 스폿(laser spot)LS를 글래스 기판50 상에 형성한다. 글래스 기판50은, 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB에 대하여 레이저 스폿LS의 길이방향을 따라 상대적으로 이동된다.

또한 글래스 기판50의 표면에 있어서 레이저 빔LB이 조사되어 가열된 영역의 근방에, 냉각수 등의 냉각매체가 냉각노즐62로부터 분사된다.

레이저 빔이 조사되는 글래스 기판의 표면에는 레이저 빔에 의한 가열에 의하여 압축응력(壓軸應力)이 발생하고, 그 근방의 영역에는 냉각매체가 분사됨으로써 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이렇게 압축응력이 발생하고 있는 영역과 그 영역에 근접한 곳에 인장응력이 발생하기 때문에, 양쪽 영역간에 각각의 응력에 의한 응력구배(應力勾配)가 발생하여 글래스 기판50에는 스크라이브 예정라인을 따라 수직 크랙이 글래스 기판50의 가장자리부에 형성된 초기균열TR로부터 진행하여 간다.

이렇게 하여 글래스 기판50의 표면에 형성되는 수직 크랙은 미세하기 때문에 보통 육안으로는 볼 수 없어 블라인드 크랙(blind crack)이라고 불린다.

스크라이브 라인으로서의 블라인드 크랙이 글래스 기판50에 형성되면, 글래스 기판50은 다음의 절단공정으로 공급되어 블라인드 크랙의 폭방향으로 휨 모멘트(bending moment)가 작용하도록 글래스 기판에 힘이 가하여진다. 이에 따라 글래스 기판50은 블라인드 크랙을 따라 절단된다.

이러한 스크라이브 장치에서는 글래스 기판50의 가장자리부에 초기균열TR이 형성되고, 그 초기균열TR이 형성된 글래스 기판50의 표면에 스크라이브 예정라인을 따라 레이저 빔이 조사되어 가열된다. 이 경우에 글래스 기판50 표면의 초기균열 부근이 레이저 빔에 의하여 급격하게 가열됨으로써 초기균열TR로부터 불필요한 균열이 새롭게 발생할 우려가 있다. 이와 같이 초기균열로부터 발생하는 균열은 그 제어가 불가능하며, 스크라이 브 예정라인을 따라 형성되는 것도 아니고, 따라서 이러한 균열이 발생한 글래스 기판은 불량품이 된다.

또한 X방향을 따라 블라인드 크랙을 형성한 후에, 그 블라인드 크랙에 대하여 교차, 즉 직교하는 Y방향을 따라 블라인드 크랙을 형성하는 경우에는, 도4와 같이 새롭게 Y방향의 스크라이브 예정라인에 있어서의 글래스 기판의 단부와 X방향을 따른 블라인드 크랙과의 교차점 직후의 위치에 초기균열이 형성되는 경우가 있지만, 이 경우에도 초기균열이 형성된 부분이 레이저 빔의 조사에 의하여 급격하게 가열되면 초기균열로부터 새롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 있다.

또한 레이저 조사에 의하여 글래스 기판의 X방향이 풀 보디 커트(full body cut ; 블라인드 크랙이 글래스의 뒷면까지 도달한 상태)로 된 후에, Y방향으로 블라인드 크랙을 형성하거나 풀 보디 커트를 하려고 하는 경우에도 Y방향 스크라이브 예정라인에 있어서의 글래스 기판의 단부와 X방향으로 풀 보디 커트가 이루어진 교차점의 직후의 위치에 초기균열을 새롭게 형성할 필요가 있지만, 이 경우에도 초기균열이 형성된 부분이 레이저 빔의 조사에 의하여 급격하게 가열되면 초기균열로부터 새롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 그 목적은, 글래스 기판 등의 취성재료 기판의 표면이 블라인드 크랙을 형성하기 위하여 급격하게 가열되어 스크라이브 동작이 시작된 경우에도 초기균열로부터 새 롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 없는 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 장치는, 취성재료 기판의 표면에 있어서 스크라이브 라인이 형성되는 영역을 따라 상기 취성재료 기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 연속하여 가열하는 가열수단과, 상기 가열수단에 의하여 가열된 취성재료 기판 표면 영역의 근방을 냉각하는 냉각수단과, 상기 가열수단에 의하여 상기 취성재료 표면의 소정의 장소가 가열된 후에 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 상기 소정 장소에 형성시키는 균열형성수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각수단으로 냉각된 영역의 근방을 다시 가열하는 제2의 가열수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 균열형성수단은 단파장(短波長)의 펄스 레이저 발진기를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

취성재료 기판의 표면에 있어서 스크라이브 라인이 형성되는 영역을 따라 상기 취성재료 기판의 연화점보다도 낮은 온도로 가열하면서, 그 가열영역 근방의 영역을 연속하여 냉각함으로써 스크라이브 형성 예정라인을 따라 크랙을 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서,

본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 방법은, 상기 취성재료 기판에 있어서 초기균열 형성 예정 장소가 우선 가열된 후의 시점에서 상기 예정 장소에 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 초기균열은, 단파장의 펄스 레이저 빔에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 초기균열은 취성기판의 가장자리부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 초기균열은, 상기 형성된 스크라이브 라인의 직후에 이미 형성된 스크라이브 라인에 대하여 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 장치의 실시예의 일례를 나타내는 정면도이다.

도2A(a)∼(d)는, 각각 본 발명의 스크라이브 장치에 의한 스크라이브 라인 형성작업 공정을 나타내는 모식도이다.

도2B(a)∼(f)는, 각각 본 발명의 스크라이브 장치에 의한 스크라이브 라인 형성작업 공정을 나타내는 모식도이다.

도3은 종래의 블라인드 크랙의 형성 상태를 나타내는 모식도이다.

도4는 종래의 초기균열의 형성 상태를 나타내는 모식도이다.

도5(a)는 취성재료 기판의 일례를 나타내는 개략적인 평면도, 도5(b) 는 그 측면도이다.

도6은 2방향에서 교차하는 형태로 블라인드 크랙이 형성되는 상황을 모식적으로 나타내는 글래스 기판 상의 부분 확대도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도1은 본 발명의 취성재료 기판 스크라이브 장치(脆性材料 基板 scribe 裝置)의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 이 스크라이브 장치는, 예를 들면 FPD에 사용되는 글래스 기판을 절단하기 위하여 사용되는 것으로서, 도1에 나타내는 바와 같이 수평한 설치대(設置臺)11 위에 소정의 수평방향(Y방향)을 따라 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(slide table)12를 구비하고 있다.

슬라이드 테이블12는, 설치대11의 상면에 Y방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)14, 15에 지지되어 수평의 상태에서 각 가이드 레일14, 15를 따라 슬라이드(slide)할 수 있다. 양 가이드 레일14, 15의 중간부에는 각 가이드 레일14, 15와 평행하게 볼나사(ball screw)13이 설치되어 모터(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 회전하도록 되어있다. 볼나사13은 정회전(正回轉) 및 역회전(逆回轉) 가능하게 되어 있어, 이 볼나사13에 볼너트(ball nut)16이 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼너트16은 회전하지 않는 상태로 슬라이드 테이블12에 일체적(一體的)으로 부착되어 있고, 볼나사13의 정회전 및 역회전에 의하여 볼나사13을 따라 양 방향으로 슬라이드한다. 이에 따라 볼너트16과 일체적으로 부착된 슬라이드 테이블12가 각 가이드 레일14, 15를 따라 Y방향으로 슬라이드한다.

슬라이드 테이블12 위에는 대좌(臺座)19가 수평의 상태로 배치되어 있다. 대좌19는 슬라이드 테이블12 위에 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일21에 지지되어 슬라이드할 수 있다. 각 가이드 레일21은 슬라이드 테이블12의 슬라이드 방향인 Y방향과 직교하는 X방향을 따라 배치되어 있다. 또한 각 가이드 레일21 사이의 중앙부에는 각 가이드 레일21과 평행하게 볼나사22가 배치되어 있어, 볼나사22는 모터23에 의하여 정회전 및 역회전하도록 되어 있다.

볼나사22에는 볼너트24가 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼너트24는 회전하지 않는 상태로 대좌19에 일체적으로 부착되어 있어, 볼나사22의 정회전 및 역회전에 의하여 볼나사22를 따라 양 방향으로 이동한다. 이에 따라 대좌19가 각 가이드 레일21을 따라 X방향으로 슬라이드한다.

대좌19 위에는 회전기구(回轉機構)25가 설치되어 있고, 이 회전기구25 위에 절단 대상인 글래스 기판(glass 基板)50이 재치(載置)되는 회전 테이블(回轉 table)26이 수평한 상태로 설치되어 있다. 회전기구25는, 수직방향의 중심축을 중심으로 회전 테이블26을 회전시키도록 되어 있어, 기준위치(基準位置)에 대하여 임의의 회전각도θ가 되도록 회전 테이블26을 회전시킬 수 있다. 회전 테이블26 위에는 글래스 기판50이, 예를 들면 흡인 척(吸引 chuck)에 의하여 고정된다.

회전 테이블26의 상방에는 회전 테이블26과 적당한 간격을 두고 지지대(支持臺)31이 배치되어 있다. 이 지지대31은 수직상태로 배치된 광학 홀더(光學 holder)33의 하단부에 지지되어 수평한 상태를 유지하고 있다. 광학 홀더33의 상단부는, 설치대11 위에 설치된 부착대(附着臺)32의 하면에 부착되어 있다. 부착대32 위에는 스크라이브용의 레이저 빔(laser beam)을 발진(發振)하는 제1가열용 레이저 발진기(第一加熱用 laser 發振器)34가 설치되어 있어, 제1가열용 레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔이 광학 홀더33 내에 지지되는 광학장치(光學裝置)로 조사(照射)된다.

광학 홀더33 내로 조사되는 레이저 빔은, 광학 홀더33의 하단면에서 회전 테이블26 상에 재치된 글래스 기판50으로 조사된다. 글래스 기판50에는 광학 홀더33 내에 지지되는 광학장치에 의하여 소정방향을 따라 길게 연장되는 타원 형상의 레이저 스폿(laser spot)으로서 조사된다.

또한 지지대31에는 광학 홀더33에 근접하여 부착위치가 변할 수 있는 냉각노즐(冷却 nozzle)37이 설치되어 있다. 이 냉각노즐37로부터는 냉각수, He 가스, N₂ 가스, CO₂ 가스 등의 냉각매체가 글래스 기판50에 분사(噴射)된다. 냉각노즐37로부터 분사되는 냉각매체는, 광학 홀더33으로부터 글래스 기판50에 조사되는 레이저 스폿의 길이방향 단부(端部)에 근접된 위치에 분사 되어 글래스 기판50 표면에 냉각 스폿(冷却 spot)을 형성한다.

또한 지지대31에는 광학 홀더33과 냉각노즐37의 사이에 초기균열을 형성하기 위한 YAG 레이저의 단파장(短波長)을 발진시키는 균열용 레이저 발진기(龜裂用 laser 發振器)41에 접속된 광학 홀더42가 설치되어 있다. YAG 레이저의 단파장은 YAG 기본파(基本波)의 고밀도 단펄스(高密度 短pulse) 레이저보다 균열을 형성시키기 쉽다. 균열용 레이저 발진기41로부터 발진되는 단파장의 펄스 레이저(pulse laser)는 광학 홀더42를 통하여 글래스 기판50에 조사된다. 광학 홀더42로부터 조사되는 펄스 레이저가 조사되는 곳은, 광학 홀더33으로부터 글래스 기판50에 조사되는 레이저 스폿에 있어서 길이방향의 단부와 냉각노즐37에 의하여 냉각수가 분사되는 냉각 스폿과의 사이에 위치하는 글래스 기판50의 표면 영역이 된다.

또한 지지대31에는, 냉각노즐37에 근접되어 있고 제2가열용 레이저 발진기43에 접속된 광학 홀더44가 설치되어 있다. 제2가열용 레이저 발진기43으로부터 조사되는 레이저 빔은 광학 홀더44를 통하여 글래스 기판50의 표면에 조사된다. 광학 홀더44로부터 조사되는 레이저 빔으로 조사되는 곳은 냉각노즐37에 의하여 냉각수가 분사되는 영역에 근접한 영역이다.

또 슬라이드 테이블12 및 대좌19의 위치결정, 회전기구25의 제어, 스크라이브용 레이저 발진기34, 균열용 레이저 발진기41, 제2가열용 레이저 발진기43 등은 도면에 나타나 있지 않은 제어부(制御部)에 의하여 제어된다.

이러한 스크라이브 장치에 의하여 글래스 기판50을 스크라이브 하는 경우에는, 우선 소정의 크기로 절단되는 글래스 기판50의 사이즈, 스크라이브 라인의 형성 위치, 초기균열의 형성 위치 등의 정보가 제어부에 입력된다.

그리고 소정의 크기로 절단되는 글래스 기판50이 스크라이브 장치의 회전 테이블26 상에 재치되어 흡인수단(吸引手段)에 의하여 고정된다. 이러한 상태가 되면 CCD 카메라38, 39에 의하여 글래스 기판50에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 촬영된다. 촬영된 얼라인먼트 마크는 모니터(monitor)28, 29에 의하여 표시된다.

그 후에 지지대31에 대하여 고정된 글래스 기판50이 이동되어 글래스 기판50의 테두리와 소정의 스크라이브 형성 예정라인과의 교차점이 광학 홀더33의 하방에 위치됨과 아울러 그 광학 홀더33으로부터 조사되는 타원 형상의 레이저 스폿의 길이방향이 그 스크라이브 라인을 따르는 X방향이 되도록 회전 테이블26의 위치가 결정된다. 회전 테이블26의 위치결정은, 슬라이드 테이블12의 슬라이드, 대좌19의 슬라이드 및 회전기구25에 의한 회전 테이블26의 회전에 의하여 이루어진다.

이러한 상태가 되면, 제1가열용 레이저 발진기34로부터 레이저 빔이 조사되는 한편, 회전 테이블26이 +X방향을 따라 슬라이드된다. 이에 따라 도2A(a)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50에 있어서의 가장자리부 표면에 스크라이브 예정라인SL을 따라 타원 형상의 레이저 스폿LS가 형성된다.

레이저 스폿LS는, 예를 들면 장경(長徑)이 30.0mm, 단경(短徑)이 1.0mm인 타원 형상이고, 장축이 스크라이브 예정라인SL과 일치하도록 조사된다. 이 경우에 레이저 스폿LS에 의한 가열온도는 글래스 기판50이 용융(熔融)되는 온도보다 낮고, 즉 글래스 기판의 연화점(軟化點)보다도 낮은 온도이다. 이에 따라 레이저 스폿LS가 조사된 글래스 기판50의 표면은 용융되지 않고 가열된다.

이 경우에 글래스 기판50의 표면에는 초기균열이 형성되어 있지 않기 때문에 레이저 스폿LS에 의하여 글래스 기판50의 표면이 가열되어도 초기균열로부터 불필요한 균열이 다시 새롭게 발생한다고 하는 문제가 발생할 우려가 없고, 레이저 스폿LS에 의하여 글래스 기판50의 표면을 블라인드 크랙(blind crack)이 확실하게 형성될 수 있도록 충분하게 가열할 수 있다.

그리고 글래스 기판50이 +X방향으로 이동됨으로써 레이저 스폿LS는 글래스 기판50의 표면을 스크라이브 예정라인SL를 따라 이동하고, 도2A(b)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50의 가장자리부가 균열용 레이저 발진기41에 접속된 광학 홀더42의 하단부와 대향(對向)하는 상태가 된다.

이러한 상태가 되면, 균열용 레이저 발진기41로부터 YAG의 단파장 펄스 레이저가 발진되어 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 스크라이브 예정라인SL 위로 펄스 레이저가 조사된다. 이에 따라 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 스크라이브 예정라인SL 표면이 용융 또는 승화(昇華)되어 초기균열TR이 형성된다.

그 후에 다시 글래스 기판50이 +X방향으로 슬라이드됨으로써 레이저 스폿LS는 글래스 기판50의 표면을 스크라이브 예정라인SL를 따라 이동하여 도2A(c)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서의 초기균열TR이 형성된 부분에 냉각노즐37이 대향하는 상태가 되고, 냉각노즐37로부터 냉각매체, 예를 들면 냉각수가 압축 에어(壓縮 air)와 함께 분사된다.

냉각노즐37은, 레이저 스폿LS가 조사되는 영역에 대하여 레이저 스폿LS의 장축방향에서 예를 들면 2.5mm의 간격을 둔 스크라이브 예정라인SL 위로 냉각매체를 분사한다. 이에 따라 글래스 기판50의 표면이 냉각되어서 냉각 포인트(冷却 point)CP가 형성된다. 그 결과, 레이저 스폿LS와 냉각 포인트CP와의 사이의 영역에 온도구배(溫度勾配)가 발생한다.

레이저 스폿LS에 의하여 가열된 글래스 기판50의 표면의 영역에는 압축응력(壓縮應力)이 발생하고 또한 냉각수가 분사된 냉각 포인트CP에는 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이와 같이 레이저 스폿LS에 의한 가열영역에 압축응력이 발생하고 냉각수에 의한 냉각 포인트CP에 인장응력이 발생하면, 레이저 스폿LS와 냉각 포인트CP와의 사이의 열확산 영역(熱擴散 領域)에서 발생하고 있는 압축응력에 의하여 냉각 포인트CP에 대하여 레이저 스폿LS와는 반대측의 영역으로 큰 인장응력이 발생한다. 그리고 이 인장응력의 작용에 의하여 글래스 기판50의 가장자리부에 형성된 초기균열TR로부터 블라인드 크랙이 스크라이브 예정라인SL을 따라 진전되어 간다.

그 후에 계속 글래스 기판50이 +X방향으로 슬라이드됨으로써 레이저 스폿LS는 글래스 기판50의 표면을 스크라이브 예정라인SL를 따라 이동함과 아울러 냉각노즐37로부터 분사되는 냉각매체에 의한 냉각 포인트CP도 스크라이브 예정라인SL를 따라 이동하여 도2A(d)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 초기균열TR이 형성된 부분에 제2가열용 레이저 발진기43에 접속된 광학 홀더44의 하단부가 대향하는 상태가 되고, 제2가열용 레이저 발진기43으로부터 발진되는 레이저 빔이 글래스 기판50의 표면에 있어서 초기균열TR이 형성된 가장자리부에 조사된다. 이에 따라 가열 스폿(加熱 spot)HS가 블라인드 크랙 위에 형성된다.

이렇게 글래스 기판50에 형성된 블라인드 크랙이 가열되면, 블라인드 크랙은 글래스 기판50의 표면으로부터 두께방향으로 확산하여 글래스 기판50의 뒷면까지 도달하는 상태가 된다.

이후, 글래스 기판50의 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저 빔에 의한 제1가열과 냉각매체에 의한 냉각과 레이저 빔에 의한 제2가열이 순차적으로 실시됨으로써, 스크라이브 예정라인SL을 따라 블라인드 크랙이 글래스 기판50의 뒷면까지 도달한 상태로 형성된다.

도2A(a)∼(d)에 있어서는 종래의 레이저 스크라이브 방법의 경우와는 달리 레이저 조사 후에 초기균열이 형성되기 때문에 초기균열이 형성된 곳으로부터 예측 불가능하고 제어가 불가능한 균열이 진전되는 것을 방지 할 수 있다. 도2A(a)의 경우에는 초기균열이 형성될 장소에 균열 형성 전에 레이저 빔이 조사되기 때문에 그 주변에 압축응력이 발생하고 있다. 이와 같이 초기균열이 형성될 장소의 주변에 압축응력이 발생한 상황에서 초기균열을 형성하는 것은, 상온(常溫)의 기판 표면의 단부에 초기균열을 형성하는 경우와 비교하면 곤란한 경우도 있다. 이러한 문제를 피하기 위하여 다음에 설명하는 별도의 방법을 채용할 수 있다.

도2B(a)∼(f)는, 도2A(a)∼(d)의 경우와 마찬가지로 레이저 조사 후에 초기균열이 형성되어 레이저 스크라이브 동작을 안정화시키는 것이 가능한 스크라이브 방법을 나타내는 모식도이다. 이하의 설명에서, 도2A(a)∼(d)의 경우와 동일한 경우에 관하여는 중복 설명을 생략한다.

도2B(a)는, 도2A(a)에 나타내는 것과 마찬가지로 글래스 기판50에 있어서 가장자리부 표면에 스크라이브 예정라인SL을 따라 타원 형상의 레이저 스폿LS가 형성되는 상황을 나타내고 있다. 이 경우에 레이저 스폿LS의 일부분이 단면에 형성되어 소정 시간동안 소정의 장소가 가열된 시점에서, 제1가열용 레이저 발진장치34로부터 발진되는 레이저 빔이 글래스 기판50 위로 조사되는 것이 정지된다. 레이저 빔의 글래스 기판50 상에 대한 조사가 정지된 직후에 글래스 기판50이 +X방향(도면의 우측)으로 슬라이드됨으로써 도2B(b)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50의 가장자리부에 냉각노즐37이 대향하는 상태로 되고, 냉각노즐37로부터 냉각매체, 예를 들면 냉각수가 압축 에어와 함께 분사된다. 이에 따라 글래스 기판50의 표면이 냉각되어서 냉각 포인트CP가 형성된다.

다음에 글래스 기판50이 -X방향으로 슬라이드됨으로써 도2B(c)에 나타 내는 바와 같이 글래스 기판의 가장자리부가 균열용 레이저 발진기41에 접속된 광학 홀더42의 하단부와 대향하는 상태로 된다. 이러한 상태에서 균열용 레이저 발진기41로부터 YAG의 단파장 펄스 빔이 발진되어, 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 스크라이브 예정라인SL의 시작점 위치에 펄스 빔이 조사된다. 이에 따라 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 스크라이브 예정라인SL의 시작점 위치가 용융 또는 승화되어서 초기균열TR이 형성된다.

그 후에 도2B(d)에 나타내는 바와 같이 다시 글래스 기판50이 -X방향으로 슬라이드됨으로써 레이저 스폿LS가 형성되는 위치가 초기균열이 형성된 위치 부근이 되고, 또한 도2B(d)에 나타내는 바와 같이 균열 장소가 그 레이저 스폿LS의 내부에 포함되는 위치까지 이동된 시점에서, 제1가열용 레이저 발진기34로부터 레이저 빔이 조사되고, 이에 따라 레이저 스폿LS가 기판50 위에 형성된다. 계속하여 기판50이 그때까지와는 역방향(逆方向)인 +X방향으로 이동되어서 크랙 형성의 준비가 이루어진다.

즉 도2B(e)에 나타내는 바와 같이 레이저 스폿LS는 글래스 기판50의 표면을 스크라이브 예정라인SL을 따라 이동됨과 아울러 냉각노즐37이 초기균열TR이 형성되어 있는 곳으로 이동하여 냉각매체가 초기균열TR에 분사된다. 계속하여 냉각노즐37로부터 분사되는 냉각매체에 의한 냉각 포인트CP도 스크라이브 예정라인SL을 따라 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 초기균열TR로 이동한다.

냉각 포인트CP가 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 초기균열TR로 이동한 후에, 도2B(f)에 나타내는 바와 같이 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서 초기균열TR이 형성된 부분에 제2가열용 레이저 발진기43에 접속된 광학 홀더44의 하단부가 대향하는 위치로 이동된 상태가 되어 제2가열용 레이저 발진기43으로부터 조사되는 레이저 빔에 의한 가열 스폿HS가 글래스 기판50의 표면에 있어서 초기균열TR이 형성된 가장자리부에 형성된다. 이에 따라 가열 스폿HS가 블라인드 크랙 위에 형성된다. 이렇게 글래스 기판50에 형성된 블라인드 크랙이 가열되면, 블라인드 크랙은 글래스 기판50의 표면으로부터 두께방향으로 확산하여 글래스 기판50의 이면에까지 도달한 상태가 된다.

이후, 글래스 기판50의 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저 빔에 의한 제1가열과 냉각수에 의한 냉각과 레이저 빔에 의한 제2가열이 순차적으로 실시됨으로써 스크라이브 예정라인SL을 따라 블라인드 크랙이 글래스 기판50의 이면(도면에는 나타내지 않는다)에까지 도달한 상태로 형성된다.

도1에 나타낸 레이저를 이용한 스크라이브 장치의 기기 구성에서는, 제1가열용 레이저 발진기34의 광학 홀더33과 균열용 레이저 발진기41의 광학 홀더42의 다음에 냉각노즐37이 부착되어 있지만, 그 이외의 기기 구성을 채용할 수도 있다. 예를 들면 광학 홀더33의 다음에 냉각노즐37을 설치하고, 그 다음에 광학 홀더42를 설치하여도 좋다. 후자(後者)의 경우의 기기 구성의 경우에 관하여, 도2B(a)∼(f)를 참조하여 설명한 상기의 설명문과 다른 점에 대하여 특히 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2B(a)와 마찬가지로 레이저 스폿LS가 형성된 곳의 기판50이 가열된다. 그 후에 기판50이 +X방향으로 이동되어 도2B(b)의 상황과 마찬가지로 냉각 포인트CP가 형성된 기판50의 단면이 냉각된다. 그 후에 다시 기판50은 +X방향으로 이동되어 도2B(c')에 나타내는 바와 같이 균열용 레이저 발진기41의 광학 홀더42의 바로 아래 부근에 기판50의 단면이 이른 시점에서 균열용 레이저 발진기41로부터의 레이저 빔이 조사된다. 그 결과, 초기균열TR이 기판50의 단면에 형성된다. 그 후에 레이저 스폿LS의 후단부가 기판50의 단면이 위치하는 곳까지 역방향의 -X방향으로 기판50이 이동된다. 도2B(d)에 나타나 있는 바와 같이 그 곳에서부터 제1가열용 레이저 발진기34로부터의 레이저 빔의 조사가 시작되고, 기판50이 다시 +X방향으로 이동되어 간다. 그 후는 도2B(e) 및 도2B(f)를 참조하여 설명한 바와 같이 스크라이브 라인이 형성되어서 크랙의 깊이가 더욱 깊게 된다.

이렇게 하여 글래스 기판50에 대하여 X방향으로 글래스 기판50의 이면까지 도달하는 블라인드 크랙이 형성되면, 즉 글래스 기판50이 풀 보디 커트(full body cut)가 되는 상태로 되면, X방향과 교차 또는 직교하는 Y방향으로 나중에 블라인드 크랙이나 글래스 기판50의 이면까지 도달하는 블라인드 크랙을 형성하는 것이 곤란하게 된다.

이 상황을 도6을 사용하여 상세하게 설명한다. 도6은 2방향에서 교차하는 형태로 블라인드 크랙이 형성되는 상황을 모식적으로 나타내는 글래스 기판50 상의 부분 확대도이다. 이 경우에 X방향(도면에 있어서 가로 방 향)을 따라 먼저 형성되어 글래스 기판50의 이면까지 도달하는 블라인드 크랙과 Y방향(도면에 있어서 세로방향)의 스크라이브 예정라인이 교차하는 교차점 부근과, 스크라이브가 시작되는 글래스 기판50의 단면부에 있어서는 제어부에 입력된 데이터에 의거하여 상기한 바와 같이 다음의 2가지 방법에 의하여 초기균열이 형성된다. 즉, (1)레이저 스폿LS에 의한 가열 및 균열용 레이저 발진기41(또는 취성재료 기판의 스크라이브 가공에 이용할 수 있는 커터, 예를 들면 휠커터(wheel cutter)나 포인트 커터(point cutter) 등의 칼날)로 초기균열TR이 형성되거나 혹은 (2)레이저 스폿LS에 의한 예열(豫熱) 및 초기균열 형성 영역의 냉각이 실시된 후에 균열용 레이저 발진기41(또는 취성재료 기판의 스크라이브 가공에 이용할 수 있는 커터, 예를 들면 휠커터나 포인트 커터 등의 칼날)로 초기균열TR이 형성된다.

이 때에 X방향 및 Y방향의 블라인드 크랙의 형성에 있어서, 제1 가열용 레이저 스폿에 의하여 예열된 후에 글래스 기판50의 초기균열 형성 영역만을 냉각하고, 또한 그 후에 YAG 레이저에 의하여 초기균열을 형성하기 때문에 냉각되어 있지 않은 초기균열 형성 영역 부근에는 스크라이브 예정라인을 사이에 두고 압축응력이 작용하고 있기 때문에 초기균열로부터 새로운 균열이 발생할 우려가 없다.

이후에, 마찬가지로 수직 크랙이 형성됨으로써 글래스 기판50에는, 바둑판 모양의 블라인드 크랙이 형성된다.

상기 실시예에서는 제2가열용 레이저 발진기43을 구비하고, 글래스 기판50의 이면(裏面)까지 도달하는 것과 같은 블라인드 크랙을 생성시키는 예를 나타냈지만, 제1가열 레이저 발진기34와 균열용 레이저 발진기41과 냉각노즐37의 구성에 의하여 블라인드 크랙을 형성할 때에도 X방향으로 형성된 블라인드 크랙에 대하여 교차 또는 직교하는 Y방향을 따른 스크라이브 예정라인의 교차점 부근과 스크라이브가 시작되는 글래스 기판50의 단면부에 상기의 조사 타이밍(照射 timing)으로 초기균열을 형성하는 경우가 있다.

레이저 스폿LS에 의한 예열 및 초기균열 형성 영역의 냉각이 실시된 후에 균열용 레이저 발진기41로 초기균열TR이 형성되는 경우가 있다. 예를 들면 X방향 및 Y방향으로 일단 형성된 블라인드 크랙의 라인의 일부분이 다시 접합하고 마는 때에 그 접합해버린 부분에 다시 블라인드 크랙을 형성하는 경우이다.

이 때에도 X방향 혹은 Y방향의 블라인드 크랙의 형성에 있어서, 제1가열용 레이저 스폿에 의하여 예열한 후에 글래스 기판50의 초기균열의 형성 영역만을 냉각하고, 또한 그 후에 YAG 레이저에 의하여 초기균열을 형성하기 때문에 냉각되어 있지 않은 초기균열 형성 영역 부근에는 스크라이브 예정라인을 사이에 두고 압축응력이 작용하고 있기 때문에 초기균열로부터 새로운 균열이 발생할 우려가 없다.

X방향 및 Y방향의 블라인드 크랙(풀 보디 커트를 포함한다)의 형성에 있어서, 초기균열의 형성 영역을 제1가열용 레이저 스폿으로 예열한 후에 냉각수단을 이용하여 냉각하고, 다시 그 후에 YAG 레이저에 의하여 초기균 열을 형성하기 때문에 초기균열로부터 새롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 없다. 또 본 실시예에서는 초기균열의 형성수단에 YAG 레이저를 이용하였지만, 이밖에도 취성재료 기판의 스크라이브 가공에 이용할 수 있는 커터, 예를 들면 휠커터나 포인트 커터 등을 초기균열의 형성수단으로서 이용하더라도 좋다.

또한 취성재료 기판에는 글래스 기판, 한 쌍의 머더 글래스 기판(mother glass 基板)을 접합시켰을 경우에 있어서의 각 머더 글래스 기판을 구성하는 글래스 기판, 또한 도5(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 일방(一方)의 머더 글래스 기판을 소정의 크기로 절단한 글래스 기판71을 타방(他方)의 머더 글래스 기판72에 접합시켰을 경우에 있어서의 머더 글래스 기판인 글래스 기판72, 반도체 웨이퍼(半導體 wafer), 세라믹스 기판(ceramics 基板) 등이 포함된다.

이 경우에 X방향을 따라 형성되고 글래스 기판50의 이면까지 도달하는 블라인드 크랙과 Y방향의 스크라이브 예정라인이 교차하는 교차점 직후의 부분과, 스크라이브가 시작되는 글래스 기판50의 단면부에 있어서는, 제어부에 입력된 데이터에 의거하여 균열용 레이저 발진기41로부터 조사되는 단파장의 펄스 레이저가 상기의 타이밍으로 제어되고 조사되어 초기균열이 형성된다. 즉 X방향을 따라 형성된 블라인드 크랙에 도달하는 것 같이 Y방향을 따라 블라인드 크랙이 형성되면, X방향을 따른 블라인드 크랙을 사이에 두고 블라인드 크랙이 형성되어 있지 않은 글래스 기판50의 표면에 X방 향을 따른 블라인드 크랙과 직각으로 접촉하는 바와 같이 새롭게 초기균열이 상기의 타이밍으로 형성되고, 그 초기균열로부터 새로운 블라인드 크랙이 순차적으로 형성된다.

이 때에 X방향 및 Y방향의 블라인드 크랙의 형성에 있어서, 제1가열용 레이저 스폿이 통과한 후에 YAG 레이저에 의하여 초기균열을 형성하기 때문에 초기균열로부터 새로운 균열이 발생할 우려가 없다.

이 때에도 X방향 및 Y방향의 블라인드 크랙의 형성에 있어서, 제1가열용 레이저 스폿이 통과한 후에 YAG 레이저에 의하여 초기균열을 형성하기 때문에 초기균열로부터 새롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 없다. 또 본 실시예에서는 초기균열의 형성수단으로 YAG 레이저를 이용하였지만, 이밖에도 취성재료 기판의 스크라이브 가공에 이용할 수 있는 커터, 예를 들면 휠커터나 포인트 커터 등을 초기균열의 형성수단으로서 이용하여도 좋다. 그 경우에는 기기 구성으로서는 균열 형성용 레이저 대신에 커터 칼날을 부착한 팁홀더(tip holder)를 광학 홀더33의 가까이에 부착한다. 그 팁홀더는 승강(昇降)시킬 수 있는 기구를 구비하고 있어서 초기균열을 형성할 필요가 있는 때에는 칼날의 선단(先端)이 기판의 해당 장소에 접촉할 수 있는 구성으로 사용될 것이 필요하다.

또한 취성재료 기판에는 글래스 기판, 한 쌍의 머더 글래스 기판 서로를 접합시켰을 경우에 있어서의 각 머더 글래스 기판을 구성하는 글래스 기판, 도5(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 일방의 머더 글래스 기판을 소 정의 크기로 절단한 글래스 기판71을 타방의 머더 글래스 기판72에 접합시켰을 경우에 있어서의 머더 글래스 기판인 글래스 기판72, 반도체 웨이퍼, 세라믹스 등이 포함된다.

본 발명의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법은, 글래스 기판 서로를 접합한 액정표시 기판(液晶表示 基板), 투과형(透過型) 액정표시 기판, 유기EL(有機EL 素子), PDP(플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)) 기판, FED(Field Emission Display) 기판이나, 글래스 기판과 실리콘(silicon) 기판을 접합한 반사형(反射型) 액정표시 기판 등의 스크라이브에 대하여도 적용할 수 있다.

본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법은, 이렇게 취성재료 기판을 가열한 후에 냉각함으로써 블라인드 크랙을 형성할 때에 초기균열의 형성을 취성재료 기판이 가열된 후에 하게 되고, 따라서 취성재료 기판을 가열할 때에 초기균열로부터 새롭게 불필요한 균열이 발생할 우려가 없다. 또한 취성재료 기판의 이면까지 도달하는 것과 같은 블라인드 크랙을 형성하는 경우에도 서로 교차하는 교차점의 직후에 초기균열을 용이하게 형성할 수 있고, 따라서 글래스 기판의 뒷면까지 도달하는 블라인드 크랙을 교차 상태에서 확실하게 형성할 수 있다.

Claims (10)

1. 취성재료 기판(脆性材料 基板)의 표면에 있어서 스크라이브 형성 예정라인(scribe 形成 豫定line)을 따라 그 취성재료 기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 연속하여 가열하는 가열수단(加熱手段)과,

   그 가열수단에 의하여 가열된 취성재료 기판의 표면 영역 근방을 냉각하여 상기 스크라이브 형성 예정라인을 따라 크랙(crack)을 형성하는 냉각수단(冷却手段)과,

   상기 가열수단에 의하여 상기 취성재료 표면의 초기균열 형성 예정 장소가 가열된 후이고 상기 냉각수단에 의하여 상기 크랙을 형성하기 전에 상기 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 단파장(短波長)의 펄스 레이저(pulse laser)의 조사(照射)에 의하여 또는 커터(cutter)에 의하여 그 초기균열의 형성 예정 장소에 형성하는 균열형성수단(龜裂形成手段)을

   구비하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치(scribe 裝置).
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉각수단으로 냉각된 영역의 근방을 다시 가열하는 가열수단이 설치되는 것을

   특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치.
3. 삭제
4. 취성재료 기판의 표면에 있어서 스크라이브 형성 예정라인을 따라 그 취성재료 기판의 연화점보다 낮은 온도로 취성재료 기판의 표면을 가열하면서 그 가열된 영역 근방의 영역을 연속하여 냉각함으로써 상기 스크라이브 형성 예정라인을 따라 크랙을 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서,

   상기 취성재료 기판 표면의 초기균열 형성 예정 장소가 우선 가열된 후의 시점에서 그 초기균열 형성 예정 장소에 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 단파장의 펄스 레이저 빔의 조사 또는 커터에 의하여 형성한 후에 상기 크랙의 형성을 위하여 냉각을 하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 초기균열은 취성재료 기판의 가장자리부에 형성되는 것을

   특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
7. 제6항에 있어서

   상기 초기균열은, 상기 형성된 스크라이브 라인의 직후에 이미 형성된 스크라이브 라인에 대하여 대략 직각으로 접하는 것을

   특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
8. 취성재료 기판의 표면에 있어서 스크라이브 형성 예정라인을 따라 그 취성재료 기판의 연화점보다 낮은 온도로 연속하여 가열하는 가열수단과,

   그 가열수단에 의하여 가열된 취성재료 기판 표면의 영역 근방을 냉각하여 상기 스크라이브 형성 예정라인을 따라 크랙을 형성하는 냉각수단과,

   상기 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 취성재료 기판 표면의 초기균열 형성 예정장소에 단파장의 펄스 레이저의 조사 혹은 커터에 의하여 형성하는 균열형성수단을

   구비하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치에 있어서,

   상기 가열수단에 의하여 상기 초기균열의 형성 예정 장소가 가열되어 상기 초기균열 형성 예정 장소의 주변에 압축응력이 발생한 상황에서 상기 냉각수단에 의하여 상기 크랙을 형성하기 전에 상기 초기균열 형성수단에 의하여 상기 스크라이브 형성 예정라인을 따르는 초기균열을 형성하는 것을

   특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 냉각수단으로 냉각된 영역의 근방을 다시 가열하는 가열수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치.
10. 삭제

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