KR100659931B1 - Apparatus for cutting a substrate by using laser and method for performing the same - Google Patents

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Abstract

기판의 절단성능을 강화할 수 있는 레이저를 이용한 기판 절단장치 및 그 방법이 개시된다. 절단장치는 기판에 설정된 절단 경로를 따라 스크라이브 라인을 형성하는 제1 레이저빔을 발생시키는 제1 레이저빔 발생 유닛, 제1 레이저빔 발생 유닛의 후방에 설치되어 스크라이브 라인에 제1 냉매를 분사하는 제1 냉각 수단, 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저빔을 조사하는 제2 레이저빔 발생 유닛, 그리고 스크라이브 라인의 주변부에 제2 냉매를 분사하는 제2 냉각 수단을 포함한다. 이때, 절단용 제2 레이저빔을 조사하면서 그 일측 또는 양측에 제2 냉매를 분사하기 때문에, 스크라이브 라인을 중심으로 기판의 절단력을 강화시켜 기판을 완전히 절단할 수 있다.Disclosed are a substrate cutting apparatus using a laser capable of enhancing a cutting performance of a substrate, and a method thereof. The cutting device may include a first laser beam generating unit for generating a first laser beam forming a scribe line along a cutting path set on a substrate, and a rear portion of the first laser beam generating unit for injecting a first refrigerant into the scribe line. It comprises a first cooling means, a second laser beam generating unit for irradiating a second laser beam along the scribe line, and second cooling means for injecting a second refrigerant to the periphery of the scribe line. At this time, since the second refrigerant is injected to one side or both sides thereof while irradiating the second laser beam for cutting, the substrate can be completely cut by strengthening the cutting force of the substrate around the scribe line.

Description

레이저를 이용한 기판 절단 장치 및 그 방법{Apparatus for cutting a substrate by using laser and method for performing the same}Apparatus for cutting a substrate by using laser and method for performing the same}

도 1은 종래의 레이저를 이용한 절단 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a cutting device using a conventional laser.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a substrate cutting apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 평면도이다. 3 is a plan view of a substrate cutting apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 제2 레이저 발생 유닛 및 제2 냉각 수단 부분을 확대한 개념도이다.4 is an enlarged conceptual view of a portion of the second laser generation unit and the second cooling means of FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100：레이저 절단 장치 110：제1 레이저빔100: laser cutting device 110: 1st laser beam

115：제2 레이저빔 120：레이저빔 발생 수단115: second laser beam 120: laser beam generating means

130：모기판 135：스크라이브 라인130: mother board 135: scribe line

140：제1 굴절 렌즈부 145：제2 굴절 렌즈부140: first refractive lens portion 145: second refractive lens portion

150：제1 포커싱 렌즈 하우징 155：제2 포커싱 렌즈 하우징150: first focusing lens housing 155: second focusing lens housing

160：제1 냉매 165：제2 냉매160: first refrigerant 165: second refrigerant

170：제1 냉각 수단 175：제2 냉각 수단 170: first cooling means 175: second cooling means                 

180：이송 수단 190：제1 레이저 발생 유닛180: transfer means 190: first laser generation unit

195：제2 레이저 발생 유닛 200：절단 경로195: 2nd laser generation unit 200: Cutting path

본 발명은 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절단용 레이저빔의 일측 또는 양측에 냉매를 분사함으로써 기판의 절단력을 강화하여 액정표시장치용 기판을 신속하면서도 안정적으로 절단할 수 있는 기판 절단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for cutting a substrate by using a laser, and more particularly, by injecting a coolant to one or both sides of the laser beam for cutting to enhance the cutting force of the substrate, The present invention relates to a substrate cutting device and a method for cutting the substrate stably.

근래 들어, 반도체 산업의 응용 분야로, 정보처리장치에서 처리된 아날로그 형태의 영상 신호를 디지털 방식으로 디스플레이 하는 액정표시 장치의 기술 개발이 급속히 진행되고 있다. 액정표시 장치는 투명한 2장의 기판 사이에 액정을 주입한 후, 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자 배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환시키는 디스플레이 장치이다.In recent years, as an application field of the semiconductor industry, technology development of a liquid crystal display device for digitally displaying an analog image signal processed by an information processing device is rapidly progressing. The liquid crystal display device injects a liquid crystal between two transparent substrates, applies a voltage to a specific molecular array of the liquid crystal, and converts the same into another molecular array, and the birefringence, photoreactivity, and dichroism of the liquid crystal cell that emit light by the molecular array. And a display device for converting changes in optical properties such as light scattering properties into visual changes.

이러한 액정표시 장치는 순도가 높은 유리 기판에 형성되는데, 유리기판은 충격에 약하여 깨지기 쉽다는 단점을 갖고 있지만 한 매의 대형 유리 기판에 복수개의 액정 단위셀을 형성한 후 개별화하기 쉬운 장점을 갖고 있다. Such a liquid crystal display device is formed on a high purity glass substrate, which has a disadvantage of being fragile and fragile, but has the advantage of being easily individualized after forming a plurality of liquid crystal unit cells on a single large glass substrate. .

액정표시장치에 사용되는 액정패널은 모기판(mother board)이라 불리는 대형 유리 기판에 다수의 액정 단위셀을 동시에 형성한 후, 개별화 공정에 의해 모기판 으로부터 분리시키고 어셈블리 공정을 진행하여 완성한다. 이때, 개별화 공정은 단위셀의 접합후 진행되므로 개별화 공정에서의 절단 불량은 제품의 양산성 및 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 특히, 액정표시장치에 사용되는 모기판의 경우, 유리 특성상 결정 구조를 갖지 않기 때문에 취성이 매우 강하고, 절단 과정에서 에지(edge)부에 형성된 미세 크랙(crack)에 의해 후속 공정이 진행되면서 취약한 곳을 따라 응력이 급속히 증폭되어 원하지 않는 부분이 절단되는 불량이 발생하기 쉽다.A liquid crystal panel used in a liquid crystal display device is formed by simultaneously forming a plurality of liquid crystal unit cells on a large glass substrate called a mother board, separated from the mother substrate by an individualization process, and completed by an assembly process. At this time, since the individualization process is carried out after the unit cell bonding, the defective cutting in the individualization process has a large effect on the mass productivity and yield of the product. In particular, the mother substrate used in the liquid crystal display device is very brittle because it does not have a crystal structure due to the glass characteristics, and is vulnerable as the subsequent process proceeds due to fine cracks formed at the edges during the cutting process. As a result, the stress is rapidly amplified and defects in which unwanted portions are cut are likely to occur.

종래에는 소정 직경을 갖는 원판의 원주면에 미세한 다이아몬드가 박힌 상태로 고속 회전하는 다이아몬드 블레이드를 절단하고자 하는 경로(이하 절단 경로)에 접촉시켜 상기 절단 경로를 따라 기판의 표면에 소정 깊이의 스크라이브 라인(scribe line)을 형성한 후, 상기 기판에 물리적인 충격을 가하여 스크라이브 라인을 따라 기판에 크랙을 전파시킴으로써 유리 모기판으로부터 액정 단위셀들을 분리시켜 왔다.Conventionally, a scribe line having a predetermined depth is formed on a surface of a substrate along the cutting path by contacting a path (hereinafter cutting path) to cut a diamond blade that rotates at a high speed in a state where fine diamond is embedded in a circumferential surface of a disc having a predetermined diameter. After forming the scribe line, the liquid crystal unit cells have been separated from the glass mother substrate by applying a physical impact to the substrate to propagate cracks along the scribe line to the substrate.

그러나, 이러한 다이아몬드 블레이드를 사용하여 유리 모기판의 개별화 공정을 진행할 때에는 다이아몬드 블레이드에 의해 절단된 절단면이 매끄럽지 못하게 가공됨으로써 절단면 상에 응력집중을 유발하게 되며, 이에 따라 외부로부터 가해지는 미세한 충격에도 쉽게 깨져 크랙이나 칩핑을 유발하게 된다. 또한, 다이아몬드 블레이드를 이용할 경우 유리입자가 많이 발생하므로 이를 제거하기 위한 별도의 세정 공정 및 건조 공정이 요구되는 단점이 있다.However, when the diamond blade is used in the process of individualizing the glass mother substrate, the cut surface cut by the diamond blade is not processed smoothly, causing stress concentration on the cut surface, which is easily broken even by the minute impact applied from the outside. This will cause cracking or chipping. In addition, when using a diamond blade, since a lot of glass particles are generated, there is a disadvantage that a separate cleaning process and a drying process are required to remove it.

최근에는 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 레이저를 이용한 기판절단 방 법이 대한민국 공개특허 제 2000-0050910호(레이저를 이용한 절단 장치), 제 2000-0038520호(레이저를 이용한 절단 장치 및 절단 방법) 및 제 2000-0038519호(레이저 커팅 설비) 등에 개시되어 있다.Recently, in order to overcome such a problem, a method of cutting a substrate using a laser is disclosed in Korean Unexamined Patent Publication Nos. 2000-0050910 (Laser cutting apparatus), 2000-0038520 (Laser cutting apparatus and cutting method) and 2000-0038519 (laser cutting facility) and the like.

도 1은 종래의 레이저를 이용한 절단 장치의 사시도를 도시한 것이다.1 is a perspective view of a cutting device using a conventional laser.

도 1를 참조하면, 상기 레이저를 이용한 절단 장치(20)는, 기판(10)의 절단 예정선을 예열하는 제1 레이저빔(70)을 방출하는 제1 레이저(65), 제1 레이저(65)에 의하여 예열된 절단 예정선을 따라 스크라이브 라인(15) 형성용 제2 레이저빔(50)을 조사하는 제2 레이저(35), 제2 레이저(35)의 후단에 설치되어 제2 레이저(35)의 빔이 조사된 스크라이브 라인(15)을 냉각하는 냉각 장치(55) 그리고 상기 제1 및 제2 레이저(65, 35)와 냉각 장치(55)를 이송하는 이송 장치(25, 45)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the cutting device 20 using the laser includes a first laser 65 and a first laser 65 that emit a first laser beam 70 for preheating a cutting line of the substrate 10. The second laser 35 for irradiating the second laser beam 50 for forming the scribe line 15 along the cutting preheat line preheated by the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;), &lt; / RTI &gt; Cooling device 55 for cooling the scribe line 15 irradiated with a beam of the beam) and transfer devices 25 and 45 for transporting the first and second lasers 65 and 35 and the cooling device 55. do.

상기 제1 및 제2 레이저(65, 35)에는 각기 레이저빔을 발진시키는 레이저 발진 유닛(30), 레이저 발진 유닛(30)으로부터 발진된 레이저빔의 조사 방향을 굴절시키는 굴절 렌즈(40) 그리고 상하 이동에 의해 굴절된 레이저빔의 초점을 조절하는 다수의 포커싱 렌즈가 수납되는 포커싱 렌즈 하우징(도시되지 않음)이 장착된다.The first and second lasers 65 and 35 respectively include a laser oscillation unit 30 for oscillating a laser beam, a refractive lens 40 for refracting the irradiation direction of the laser beam oscillated from the laser oscillation unit 30, and an up and down A focusing lens housing (not shown) is mounted in which a plurality of focusing lenses for adjusting the focus of the laser beam refracted by the movement are accommodated.

상기 절단 장치(20)를 이용하여 기판(10)을 절단하기 위하여, 먼저 액정 단위셀이 형성된 기판(10)을 고정 플레이트 상에 안치한 다음, 상기 기판(10)의 위로 레이저 절단 장치(20)를 이동시키고, 상기 제1 레이저(65)로부터 제1 레이저빔(70)을 기판(10)의 절단 예정선을 따라 조사하여 소정의 온도로 예열한다. In order to cut the substrate 10 using the cutting device 20, first, the substrate 10 on which the liquid crystal unit cell is formed is placed on a fixed plate, and then the laser cutting device 20 is placed on the substrate 10. The first laser beam 70 is irradiated along the cutting line of the substrate 10 from the first laser 65 to be preheated to a predetermined temperature.                         

이어서, 제2 레이저(35)로부터 스크라이브용 제2 레이저빔(50)을 기판(10)의 절단 예정선을 따라 조사하여 스크라이브 라인(15)을 형성하고, 냉각 장치(55)로부터 탈이온수(deionized water; DI), 액체 질소(N2) 또는 액체 헬륨(He) 등의 냉각제를 산포하여 가열된 스크라이브 라인(15)을 급속히 냉각시킨다. 제1 및 제2 레이저빔(70, 50)과 냉각제에 의해 절단선(15)을 중심으로 열팽창과 수축에 따른 높은 열응력이 발생한다. 이러한 열응력에 의해 기판(10)의 스크라이브 라인(15)을 따라 크랙이 생성되고 진행됨에 따라 결국 기판(10)이 절단된다.Subsequently, the second laser beam 50 for scribing from the second laser 35 is irradiated along the cutting line of the substrate 10 to form the scribe line 15, and deionized water from the cooling device 55. The heated scribe line 15 is rapidly cooled by dispersing a coolant such as DI; liquid nitrogen (N 2 ) or liquid helium (He). The first and second laser beams 70 and 50 and the coolant generate high thermal stresses due to thermal expansion and contraction around the cutting line 15. As the thermal stress causes cracks along the scribe line 15 of the substrate 10, the substrate 10 is eventually cut.

그러나, 스크라이브용 레이저빔 및 냉매에 의해 기판에 형성된 스크라이브 라인을 따라 브레이크 빔(break beam)을 조사하여 기판을 완전히 절단하는 경우, 절단용 브레이크 빔은 기판에 열을 가함으로써 온도차에 의해 기판을 팽창시키는 인장력(tensile force)으로만 기판을 절단하기 때문에 브레이크 빔의 파워가 높을 경우에는 기판의 표면에 열이 집중되어 기판이 타는 현상(scorching)이 발생한다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 브레이크 빔의 파워를 하향 조절하지만 그럴 경우에는 기판의 절단속도가 떨어지게 된다. 따라서, 브레이크 빔의 파워 조절을 통한 기판의 절단 속도 증가는 한계를 갖는 문제점이 있다.However, in the case of completely cutting the substrate by irradiating a break beam along the scribe line formed on the substrate by the scribe laser beam and the refrigerant, the cutting break beam expands the substrate by the temperature difference by applying heat to the substrate. Since the substrate is cut only by the tensile force, the heat is concentrated on the surface of the substrate when the brake beam is high, causing the substrate to burn. In order to prevent this phenomenon, the power of the brake beam is adjusted downward, but the cutting speed of the substrate is lowered. Therefore, the cutting speed increase of the substrate through the power control of the brake beam has a problem that there is a limit.

따라서, 본 발명의 목적은 절단용 브레이크 빔의 주변에 냉매를 분사하여 기판의 절단 특성을 향상시킬 수 있는 레이저를 이용한 절단 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cutting apparatus and method using a laser that can improve the cutting characteristics of the substrate by spraying a coolant around the cutting brake beam.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 설정된 절단 경로를 따라 스크라이브 라인을 형성하는 제1 레이저빔을 발생시키는 제1 레이저빔 발생 유닛, 상기 제1 레이저빔 발생 유닛의 후방에 설치되어 상기 스크라이브 라인에 제1 냉매를 분사하는 제1 냉각 수단, 상기 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저빔을 조사하는 제2 레이저빔 발생 유닛 및 상기 스크라이브 라인의 주변부에 제2 냉매를 분사하는 제2 냉각 수단을 포함하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the first laser beam generating unit for generating a first laser beam to form a scribe line along the cutting path set on the substrate, is installed in the rear of the first laser beam generating unit First cooling means for injecting a first refrigerant to a scribe line, a second laser beam generating unit for irradiating a second laser beam along the scribe line, and second cooling means for injecting a second refrigerant to the periphery of the scribe line; It provides a substrate cutting device using a laser comprising.

상기 제2 냉매는 제1 냉매를 포함하여 다양한 냉매가 사용될 수 있지만, 바람직하게는 드라이 아이스(Dry Ice), 공기, 질소 및 헬륨으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나가 이용되며, 상기 스크라이브 라인의 일측 또는 양측부에 상기 제2 레이저빔과 동시 또는 순차적으로 분사된다.As the second refrigerant, various refrigerants may be used, including the first refrigerant. Preferably, any one selected from the group consisting of dry ice, air, nitrogen, and helium may be used, and one side of the scribe line may be used. Both sides are sprayed simultaneously or sequentially with the second laser beam.

또한, 본 발명에 따르면, 기판에 설정된 절단 경로를 따라 제1 레이저 발생 유닛으로부터 발생되는 제1 레이저빔을 조사하여 스크라이브 라인을 형성하는 단계, 상기 스크라이브 라인을 따라 제1 냉각 수단으로부터 제1 냉매를 분사하는 단계, 상기 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저 발생 유닛으로부터 제2 레이저를 조사하는 단계, 및 상기 스크라이브 라인 주변부에 제2 냉각 수단으로부터 제2 냉매를 분사하는 단계를 포함하는 레이저를 이용한 기판 절단 방법이 제공된다.Further, according to the present invention, forming a scribe line by irradiating a first laser beam generated from the first laser generating unit along the cutting path set on the substrate, the first refrigerant from the first cooling means along the scribe line Spraying, irradiating a second laser from a second laser generation unit along the scribe line, and spraying a second refrigerant from a second cooling means around the scribe line; This is provided.

본 발명에 따르면, 기판의 스크라이브 라인에 절단용 제2 레이저빔을 조사하면서 그 일측 또는 양측에 제2 냉매를 동시에 또는 순차적으로 분사함으로써 스크라이브 라인을 중심으로 기판의 절단력을 강화시켜 신속하고도 용이하게 기판을 절 단할 수 있다.According to the present invention, while irradiating a second laser beam for cutting to a scribe line of a substrate, the second coolant is sprayed simultaneously or sequentially on one side or both sides thereof to enhance cutting force of the substrate around the scribe line quickly and easily. The substrate can be cut.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a substrate cutting apparatus using a laser according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 단면도를 도시한 것이다.2 is a cross-sectional view of a substrate cutting apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 기판 절단 장치(100)는, 스크라이브용 제1 레이저빔(110) 및 절단용 제2 레이저빔(115)을 발생시키는 레이저빔 발생 수단(120), 발생된 스크라이브용 제1 레이저빔(110)을 모기판(130)에 조사하는 제1 굴절 렌즈부(140) 및 제1 포커싱 렌즈 하우징(150), 브레이크 빔인 절단용 제2 레이저빔(115)을 모기판(130)에 조사하는 제2 굴절 렌즈부(145) 및 제2 포커싱 렌즈 하우징(155), 제1 레이저빔(110)에 후속하여 제1 냉매(160)를 모기판(130)에 분사하는 제1 냉각 수단(170), 제2 레이저빔(115)과 동시 또는 순차적으로 제2 냉매(165)를 모기판(130)에 분사하는 제2 냉각 수단(175), 그리고 레이저빔 발생 수단(120)과 제1 및 제2 냉각 수단(170,175)을 모기판(130)에 대하여 상대 운동하도록 이송시키는 이송 수단(180)을 포함한다.2, the substrate cutting apparatus 100 using a laser according to an embodiment of the present invention, the laser beam generation for generating the first laser beam 110 for scribing and the second laser beam 115 for cutting Means 120, the first refractive lens unit 140 and the first focusing lens housing 150 for irradiating the generated scribe first laser beam 110 to the mother substrate 130, the second laser beam for cutting The first refrigerant 160 is applied to the mother substrate 130 after the second refractive lens unit 145, the second focusing lens housing 155, and the first laser beam 110. First cooling means 170 for spraying the 130, second cooling means 175 for spraying the second refrigerant 165 to the mother substrate 130 simultaneously or sequentially with the second laser beam 115, and And a conveying means 180 for conveying the laser beam generating means 120 and the first and second cooling means 170 and 175 relative to the mother substrate 130.

상기 모기판(130)에는 다수의 액정 단위셀(미도시)들이 형성되며, 상기 모기판(130)을 절단하여 모기판(130)에 형성된 다수의 액정 단위셀(미도시)들을 각기 분리하게 된다.A plurality of liquid crystal unit cells (not shown) are formed in the mother substrate 130, and the liquid crystal unit cells (not shown) formed in the mother substrate 130 are separated by cutting the mother substrate 130. .

상기 제1 굴절 렌즈부(140)는 레이저빔 발생 수단(120)의 전면에 설치되어 레이저빔 발생 수단(120)으로부터 발생된 스크라이브용 제1 레이저빔(110)의 조사 방향을 굴절시키며, 제1 굴절 렌즈부(140)의 하부에 장착된 제1 포커싱 렌즈 하우징(150)은 굴절된 제1 레이저빔(110)의 초점을 조정하여 모기판(130)의 절단 경로를 따라 조사되어 모기판(130)에 스크라이브 라인(135)을 형성하는 제1 레이저빔(110)의 강도를 조절한다. 따라서, 상기 레이저빔 발생 수단(120)으로부터 발생된 고출력의 제1 레이저빔(110)은 제1 굴절 렌즈부(140) 및 제1 포커싱 렌즈 하우징(150)을 통하여 모기판(130)의 절단 경로에 조사되어 상기 모기판(130)을 급속하게 가열함으로써 스크라이브 라인(135)을 형성한다.The first refractive lens unit 140 is installed on the front surface of the laser beam generating unit 120 to refract the irradiation direction of the first scribe laser beam 110 generated from the laser beam generating unit 120, the first The first focusing lens housing 150 mounted below the refractive lens unit 140 may be irradiated along the cutting path of the mother substrate 130 by adjusting the focus of the refracted first laser beam 110 and then the mother substrate 130. ), The intensity of the first laser beam 110 forming the scribe line 135 is adjusted. Therefore, the high power first laser beam 110 generated from the laser beam generating means 120 is a cutting path of the mother substrate 130 through the first refractive lens unit 140 and the first focusing lens housing 150. Irradiated to form the scribe line 135 by rapidly heating the mother substrate 130.

상기 제1 냉각 수단(170)은 제1 포커싱 렌즈 하우징(150)의 후방에 설치되어 상기 제1 레이저빔(110)에 의해 형성된 스크라이브 라인(135)에 제1 냉매(160)를 분사하여 레이저빔(110)에 의해 고온으로 가열된 모기판(130)을 급속 냉각시킴으로써 모기판(130)의 스크라이브 라인(135)으로부터 크랙이 생성, 전파되도록 한다. 이때, 상기 제1 냉매(160)로서는 탈이온수(deionized water; DI), 액체 질소(N2) 또는 액체 헬륨(He) 등의 냉각제를 이용한다. The first cooling means 170 is installed behind the first focusing lens housing 150 to inject a first refrigerant 160 into the scribe line 135 formed by the first laser beam 110 to emit a laser beam. Rapid cooling of the mother substrate 130 heated to a high temperature by 110 allows cracks to be generated and propagated from the scribe line 135 of the mother substrate 130. In this case, a coolant such as deionized water (DI), liquid nitrogen (N 2 ), liquid helium (He), or the like is used as the first refrigerant 160.

한편, 상기 제1 냉각 수단(170)의 후방에 설치된 제2 굴절 렌즈부(145)는 레이저빔 발생 수단(120)의 일측에 설치되어 레이저빔 발생 수단(120)으로부터 발생된 절단용 제2 레이저빔(115)의 조사 방향을 굴절시키며, 제2 굴절 렌즈부(145)의 하부에 장착된 제2 포커싱 렌즈 하우징(155)은 굴절된 제2 레이저빔(115)의 초점을 조정하여 제1 레이저빔(110)에 의해 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 조사되는 브레이크 빔인 절단용 제2 레이저빔(115)의 강도를 조절한다. 이에 따라, 제2 레이 저빔(115)은 제2 굴절 렌즈부(140) 및 제2 포커싱 렌즈 하우징(150)을 통하여 제1 레이저빔(110) 및 제1 냉매(160)에 의해 일차적으로 절단된 모기판(130)을 스크라이버 라인을 따라 완전히 절단하게 된다.On the other hand, the second refractive lens unit 145 installed on the rear of the first cooling means 170 is installed on one side of the laser beam generating means 120, the second laser for cutting generated from the laser beam generating means 120 The second focusing lens housing 155 mounted below the second refractive lens unit 145 is refracted in the irradiation direction of the beam 115, and the first laser is adjusted by adjusting the focus of the refracted second laser beam 115. The intensity of the second laser beam 115 for cutting, which is a brake beam irradiated along the scribe line 135 formed by the beam 110, is adjusted. Accordingly, the second laser beam 115 is first cut by the first laser beam 110 and the first refrigerant 160 through the second refractive lens unit 140 and the second focusing lens housing 150. The mother substrate 130 is completely cut along the scriber line.

상기 이송 수단(180)은 모 기판(130)의 절단 경로를 따라 상기 레이저빔 발생 수단(120) 및 냉각 수단(170)을 모 기판(130) 상에서 가로축 및 세로축 방향을 따라 이동시킴으로써, 모 기판(130)의 절단 경로에 제1 및 제2 레이저빔(110, 115)이 조사되며 그 사이에 제1 냉매(160)가 분사되도록 한다.The transfer means 180 moves the laser beam generating means 120 and the cooling means 170 along the horizontal and vertical axes on the mother substrate 130 along a cutting path of the mother substrate 130, thereby providing a mother substrate ( The first and second laser beams 110 and 115 are irradiated to the cutting path of the 130, and the first refrigerant 160 is injected therebetween.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 절단 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 3 is a plan view for explaining a laser cutting device according to the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 레이저빔 발생 수단(120)은 스크라이브용 제1 레이저빔(110)을 발생시키는 제1 레이저빔 발생 유닛(190)과 브레이크 빔인 절단용 제2 레이저빔(115)을 발생시키는 제2 레이저빔 발생 유닛(195)으로 구성된다.Referring to FIG. 3, the laser beam generating unit 120 generates the first laser beam generating unit 190 generating the scribe first laser beam 110 and the second laser beam 115 for cutting, which is a brake beam. And a second laser beam generating unit 195.

상기 제1 레이저빔 발생 유닛(190)으로부터 발생된 스크라이브용 제1 레이저빔(110)은 그 장축(ａ1)이 단축(ｂ1)에 비하여 매우 긴 타원 형상의 주사 패턴을 가지며, 모기판(130)에 미리 설정된 절단 경로(200) 상에 제1 레이저빔(110)의 장축(ａ1)이 정렬된 상태로 모기판(130)에 주사됨으로써, 모기판(130)의 절단 경로(200)를 따라 스크라이브 라인(135)을 형성하게 된다.The first laser beam 110 for scribing generated from the first laser beam generating unit 190 has an elliptic scan pattern having a very long axis a 1 compared to a short axis ｂ 1 , and a mother substrate ( The scanning path 200 of the mother substrate 130 is scanned by scanning the mother substrate 130 with the long axis a 1 of the first laser beam 110 aligned on the cutting path 200 set in advance. To form a scribe line 135 along.

제1 냉각 수단(170)은 제1 레이저빔 발생 유닛(190)의 후방에 위치하여 제1 레이저빔(110)에 의해 모기판(130)에 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 제1 냉매(160)를 분사함으로써, 스크라이브 라인(135)을 중심으로 모기판(130)에 급격한 온도 차이를 유발하여 모기판(130)에 크랙을 발생, 진행시킨다. The first cooling means 170 is located at the rear of the first laser beam generating unit 190 and along the scribe line 135 formed on the mother substrate 130 by the first laser beam 110. By spraying), a sudden temperature difference is caused to the mother substrate 130 around the scribe line 135 to generate and advance a crack in the mother substrate 130.

또한, 제2 레이저빔 발생 유닛(195)에서 발생된 모기판(130) 절단용 브레이크 빔인 제2 레이저빔(115)은 상기 스크라이브용 제1 레이저빔(110)과는 소정의 거리만큼 이격되어 제1 레이저빔(110)의 주사에 의해 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 모기판(130)에 주사된다. 이때, 상기 절단용 제2 레이저 빔(115)은 상기 스크라이버 라인(135)에 대한 장축(ａ2)과 단축(ｂ2)의 위치에 따라 다양한 주사패턴을 가질 수 있지만, 바람직하게는 장축(ａ2)이 스크라이버 라인(135)상에 위치하여 스크라이버 라인(135) 방향으로 약간 긴 타원 형상의 주사 패턴을 가진다. 따라서, 제2 레이저빔(115)은 제1 레이저빔(110)에 의해 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 모 기판(130)의 절단 경로(200) 상에 장축(ａ2)이 정렬된 상태로 모 기판(130)에 주사되어 모기판(130)을 완전히 절단한다.In addition, the second laser beam 115, which is a brake beam for cutting the mother substrate 130 generated by the second laser beam generating unit 195, is spaced apart from the scribe first laser beam 110 by a predetermined distance. 1 is scanned on the mother substrate 130 along the scribe line 135 formed by the scanning of the laser beam 110. In this case, the second laser beam for cutting 115 may have various scanning patterns according to the positions of the long axis a 2 and the short axis ｂ 2 with respect to the scriber line 135, but preferably the long axis ( a 2 ) is located on the scriber line 135 to have a slightly longer elliptical scanning pattern in the direction of the scriber line 135. Therefore, the second laser beam 115 is in a state in which the long axis a 2 is aligned on the cutting path 200 of the parent substrate 130 along the scribe line 135 formed by the first laser beam 110. The mother substrate 130 is scanned to completely cut the mother substrate 130.

상기 제2 레이저 빔 발생 유닛(195)의 양측부에는 제2 레이저 빔(115)에 의한 절단특성을 강화하기 위한 2개의 제2 냉각수단(175)이 위치한다. Two second cooling means 175 are disposed at both sides of the second laser beam generating unit 195 to enhance cutting characteristics by the second laser beam 115.

상기 제2 냉각 수단(175)은 제2 레이저빔(115)과 동시에 또는 순차적으로 상기 스크라이브 라인(135)과 소정의 거리만큼 이격되도록 형성되어 각기 제2 냉매(165)를 브레이크 빔의 양측에 분사함으로써, 모기판(130)의 스크라이브 라인(135)의 주변부에 발생하는 인장력을 증가시켜 모기판(130)이 용이하게 절단되게 한다.The second cooling means 175 is formed to be spaced apart from the scribe line 135 at the same time or sequentially with the second laser beam 115 by spraying the second refrigerant 165 to both sides of the brake beam, respectively. As a result, the tensile force generated at the periphery of the scribe line 135 of the mother substrate 130 is increased to allow the mother substrate 130 to be easily cut.

도 4는 도 3의 제2 레이저 발생 유닛 및 제2 냉각 수단 부분을 확대한 개념 도를 도시한 것이다.4 is an enlarged conceptual view of a portion of the second laser generating unit and the second cooling means of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 레이저빔(110)에 의해 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 브레이크 빔인 제2 레이저빔(115)을 주사하면서 스크라이브 라인(135)의 양측부인 모기판(130)의 제1 영역 및 제2 영역에 제2 냉매(165)를 분사한다. 이에 따라, 상기 모기판(130) 가운데 제2 냉매(165)가 분사되는 제1 및 제2 영역의 주변부로부터 제1 및 제2 영역으로는 각기 압축력(compressive force)(Ｆ2)이 발생하고 제2 레이저빔(115)이 조사되는 스크라이브 라인(135)으로부터 스크라이브 라인(135)의 주변부로는 인장력(Ｆ1)이 발생한다. 상기 제2 냉매(165)가 분사되는 제1 및 제2 영역이 제2 냉매(165)에 의하여 냉각되기 때문에 제1 및 제2 영역의 주변부로부터 제1 및 제2 영역을 향하여 각기 압축력(Ｆ2)이 발생한다. 이에 비하여 제2 레이저빔(115)이 조사되는 스크라이브 라인(135)은 급격히 가열되기 때문에 스크라이브 라인(135)으로부터 그 주변부쪽으로 상기 기판(130)의 열응력에 기인하는 인장력(Ｆ1)이 발생하게 된다. 따라서, 상기 스크라이브 라인(135)으로부터 상기 제2 냉매(165)가 분사되는 제1 및 제2 영역까지의 기판상에서는 인장력(Ｆ1)과 압축력(Ｆ2)의 작용방향이 동일하게 되어 스크라이버 라인(135)에 작용하는 모기판(130)의 절단력이 강화된다. 종래에는 열응력에 의한 인장력(Ｆ1)만으로 모기판(130)을 절단하였지만, 본 발명의 경우 제2 냉매에 의한 압축력(Ｆ2)까지 모기판(130)을 절단하기 위한 인장력으로 작용함으로써 신속하고 안정적으로 모기 판을 절단하게 된다. 3 and 4, the mother substrate 130 which is both sides of the scribe line 135 is scanned while scanning the second laser beam 115, which is a brake beam, along the scribe line 135 formed by the first laser beam 110. The second refrigerant 165 is injected into the first region and the second region of the substrate. Accordingly, a compressive force F 2 is generated from the periphery of the first and second regions in which the second refrigerant 165 is injected among the mother substrate 130 to the first and second regions, respectively. 2 A tensile force F 1 is generated from the scribe line 135 to which the laser beam 115 is irradiated from the scribe line 135 to the periphery of the scribe line 135. Since the first and second regions in which the second refrigerant 165 is injected are cooled by the second refrigerant 165, the compressive force F 2 from the periphery of the first and second regions toward the first and second regions, respectively. ) Occurs. On the contrary, since the scribe line 135 to which the second laser beam 115 is irradiated is rapidly heated, a tensile force F 1 due to the thermal stress of the substrate 130 is generated from the scribe line 135 to the periphery thereof. do. Therefore, on the substrates from the scribe line 135 to the first and second regions in which the second refrigerant 165 is injected, the acting directions of the tensile force (F 1 ) and the compressive force (F 2 ) become the same. Cutting force of the mother substrate 130 acting on the 135 is enhanced. Conventionally, the mother substrate 130 was cut by only the tensile force (F 1 ) due to the thermal stress, but in the present invention, by acting as a tensile force for cutting the mother substrate 130 up to the compression force (F 2 ) by the second refrigerant. It will cut the mosquito board stably.

이때, 상기 제2 레이저빔(115)의 양측에 제2 냉매(165)를 분사하여 모기판(130)을 절단하였지만, 제2 레이저빔(115)이 조사되는 스크라이브 라인(135)의 어느 일측에만 제2 냉매(165)를 분사하여도 충분히 모기판(130)을 효율적으로 절단할 수 있다. 또한, 상기 제2 냉매(165)는 전술한 제1 냉매(160)를 포함하여 다양한 냉매가 이용될 수 있지만, 제2 레이저 빔(115)의 절단특성을 보조하기 위한 것이므로 스크라이브 라인(135)의 주변부 기판에 제2 크랙을 형성할 정도의 낮은 온도를 갖는 것은 바람직하지 않으며, 절단부위의 단면사이로 유입됨으로써 냉매에 의해 셀불량을 야기하는 것도 바람직하지 않다. 이와 같은 제2 냉매의 특성을 고려하면, 승화력이 우수한 드라이 아이스나, 공기, 질소가스 또는 헬륨가스 등이 우수한 제2 냉매로 추천된다. In this case, the mother substrate 130 is cut by spraying the second refrigerant 165 on both sides of the second laser beam 115, but only on one side of the scribe line 135 to which the second laser beam 115 is irradiated. Even when the second refrigerant 165 is injected, the mother substrate 130 can be efficiently cut sufficiently. In addition, although the various refrigerants may be used as the second refrigerant 165 including the above-described first refrigerant 160, the second refrigerant 165 is to assist in cutting characteristics of the second laser beam 115. It is not preferable to have a temperature low enough to form a second crack in the peripheral substrate, and it is also undesirable to cause cell defects by the refrigerant by flowing between the cross sections of the cut portions. In consideration of such characteristics of the second refrigerant, it is recommended as a second refrigerant having excellent dry ice, air, nitrogen gas, helium gas, or the like with excellent sublimation power.

이하, 도2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of cutting a substrate using a laser according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

레이저 발생 수단(120)의 제1 레이저 발생 유닛(190)으로부터 고출력의 스크라이브용 제1 레이저(110)를 발생시켜 모기판(130)의 절단 경로(200)에 조사함으로써, 모기판(130)의 절단 경로(200)를 따라 스크라이브 라인(135)을 형성한다.The first laser generating unit 110 of the high power scribing laser is generated from the first laser generating unit 190 of the laser generating unit 120 and irradiated to the cutting path 200 of the mother substrate 130. A scribe line 135 is formed along the cutting path 200.

이어서, 제1 레이저빔(110)에 의해 절단 경로(200)를 따라 모기판(130)에 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 제1 레이저 발생 유닛(190)의 후방에 위치한 제1 냉각 수단(170)으로부터 제1 냉매(160)를 분사한다. 따라서, 상기 스크라이브 라인(135) 부분의 모기판(130) 온도 차이에 의해 크랙이 생성, 진행된다. Subsequently, the first cooling means 170 positioned behind the first laser generation unit 190 along the scribe line 135 formed on the mother substrate 130 along the cutting path 200 by the first laser beam 110. ) Sprays the first refrigerant 160. Therefore, a crack is generated and progressed by the temperature difference of the mother substrate 130 of the scribe line 135.                     

계속하여, 모기판(130)을 완전히 절단하기 위하여, 제1 레이저빔(110) 및 제1 냉매(160)에 의해 모기판(130)에 형성된 스크라이브 라인(135)을 따라 제1 레이저 발생 유닛(195)으로부터 브레이크 빔인 절단용 제2 레이저빔(115)을 조사한다. 이와 동시에 또는 순차적으로 제2 레이저빔(115)이 조사되는 스크라이브 라인(135) 주변의 모기판(130)에 제2 냉각 수단(175)으로부터 제2 냉매(165)를 분사한다. 이 경우, 스크라이브용 제1 레이저 빔(110)은 모기판(130)의 절단 경로(200) 상에 크랙을 생성해야 하므로 좁고 깊게 주사하지만, 절단용 제2 레이저 빔(115)은 스크라이브 라인(135)을 따라 모기판(130)을 완전히 절단시키기 위해 주사하는 것이므로, 스크라이브 라인(135)을 제외한 부분의 모기판(130)에 불필요한 크랙을 발생시키지 않도록 넓고 얇게 주사한다. 이에 따라, 상기 모기판(130)은 신속하고 안정적으로 절단된다.Subsequently, in order to completely cut the mother substrate 130, the first laser generation unit along the scribe line 135 formed on the mother substrate 130 by the first laser beam 110 and the first refrigerant 160. The second laser beam 115 for cutting, which is a brake beam, is irradiated from 195. At the same time or sequentially, the second refrigerant 165 is injected from the second cooling means 175 to the mother substrate 130 around the scribe line 135 to which the second laser beam 115 is irradiated. In this case, the scribe first laser beam 110 scans narrowly and deeply because cracks must be generated on the cutting path 200 of the mother substrate 130, but the second laser beam 115 for cutting scribe lines 135. In order to completely cut the mother substrate 130 along the (), it is widely and thinly injected so as not to generate unnecessary cracks in the mother substrate 130 except the scribe line 135. Accordingly, the mother substrate 130 is cut quickly and stably.

따라서 본 발명에 의한 기판 절단장치에 의하면, 스크라이버 라인을 따라 절단용 레이저 빔을 주사하면서 순차로 또는 동시에 스크라이버 라인 주위에 냉매를 분사함으로써 냉매에 의한 압축력을 기판 절단을 위한 인장력으로 이용할 수 있다. 이에 따라 신속하고 안정적으로 기판을 절단할 수 있다. Therefore, according to the substrate cutting device of the present invention, by compressing the refrigerant around the scriber line sequentially or simultaneously while scanning the laser beam for cutting along the scriber line, the compressive force by the refrigerant can be used as the tensile force for cutting the substrate. . As a result, the substrate can be cut quickly and stably.

본 발명에 의하면, 제1 레이저 빔 및 제1 냉매에 의해 형성된 기판의 스크라이브 라인을 따라 절단용 제2 레이저빔을 조사하면서 그 일측 또는 양측에 제2 냉매를 동시 또는 순차적으로 분사함으로써 제2 냉매에 의해 발생된 압축력을 스크라이브 라인을 중심으로 기판을 절단하는 인장력으로 이용할 수 있다. 따라서, 기판 의 절단성능을 향상할 수 있다.According to the present invention, while irradiating the second laser beam for cutting along the scribe line of the substrate formed by the first laser beam and the first refrigerant, the second refrigerant is simultaneously or sequentially injected to one or both sides thereof to the second refrigerant. The compressive force generated by this can be used as a tensile force for cutting the substrate around the scribe line. Therefore, the cutting performance of a board | substrate can be improved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, but those skilled in the art can variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

Claims (7)

기판에 설정된 절단 경로를 따라 스크라이브 라인을 형성하는 제1 레이저빔을 발생시키는 제1 레이저빔 발생 유닛;A first laser beam generating unit for generating a first laser beam forming a scribe line along a cutting path set on a substrate; 상기 제1 레이저빔 발생 유닛의 후방에 설치되어 상기 스크라이브 라인에 제1 냉매를 분사하는 제1 냉각 수단;First cooling means installed behind the first laser beam generating unit to inject a first refrigerant into the scribe line; 상기 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저빔을 조사하는 제2 레이저빔 발생 유닛; 및A second laser beam generating unit irradiating a second laser beam along the scribe line; And 상기 스크라이브 라인의 주변부에 제2 냉매를 분사하는 제2 냉각 수단을 포함하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.And a second cooling means for injecting a second refrigerant into the periphery of the scribe line. 제1항에 있어서, 상기 제2 냉매는 드라이 아이스(Dry Ice), 공기, 질소가스 및 헬륨가스로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.The substrate cutting apparatus of claim 1, wherein the second refrigerant is any one selected from the group consisting of dry ice, air, nitrogen gas, and helium gas. 제1항에 있어서, 상기 제2 냉매는 상기 제2 레이저빔과 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.The substrate cutting apparatus of claim 1, wherein the second refrigerant is injected simultaneously with the second laser beam. 제1항에 있어서, 상기 제2 냉매는 상기 스크라이브 라인의 일측 또는 상기 스크라이브 라인의 양측부에 분사되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.The substrate cutting apparatus of claim 1, wherein the second refrigerant is injected into one side of the scribe line or both sides of the scribe line. 기판에 설정된 절단 경로를 따라 제1 레이저 발생 유닛으로부터 발생되는 제1 레이저빔을 조사하여 스크라이브 라인을 형성하는 단계;Irradiating a first laser beam generated from the first laser generation unit along a cutting path set on the substrate to form a scribe line; 상기 스크라이브 라인을 따라 제1 냉각 수단으로부터 제1 냉매를 분사하는 단계;Spraying a first refrigerant from first cooling means along the scribe line; 상기 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저 발생 유닛으로부터 제2 레이저를 조사하는 단계; 및Irradiating a second laser from a second laser generation unit along the scribe line; And 상기 스크라이브 라인 주변부에 제2 냉각 수단으로부터 제2 냉매를 분사하는 단계를 포함하는 레이저를 이용한 기판 절단 방법.And spraying a second refrigerant from a second cooling means on the periphery of the scribe line. 제5항에 있어서, 상기 제2 냉매는 드라이 아이스(Dry Ice), 공기, 질소가스 및 헬륨가스로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 방법.The method of claim 5, wherein the second refrigerant is one selected from the group consisting of dry ice, air, nitrogen gas, and helium gas. 제6항에 있어서, 상기 제2 냉매는 상기 스크라이브 라인의 일측 또는 상기 스크라이브 라인의 양측부에 상기 제2 레이저빔과 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 방법.The method of claim 6, wherein the second refrigerant is sprayed simultaneously with the second laser beam on one side of the scribe line or on both sides of the scribe line.
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