KR100820689B1 - 취성재료기판의 모따기 방법 및 모따기 장치 - Google Patents

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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

글래스기판50의 테두리에 대하여 모따기할 예정인 엣지부51에 일방의 단부가 위치하는 타원 형상의 제1레이저 스폿LS1이 형성된다. 제1레이저 스폿LS1의 장축은 엣지부에 대하여 각도θ만큼 경사진 상태가 되고, 타방의 단부는 엣지부51의 근방 부분에 위치하고 있다. 제1레이저 스폿LS1의 열에너지 강도는, 엣지부51의 근방 부분에 위치하는 단부가 약하고, 모따기할 예정인 엣지부51 상에 위치하는 단부에 있어서 최대가 된다. 글래스기판50이 X방향으로 이동되면, 제1레이저 스폿LS1에 의하여 글래스기판50의 엣지부51의 근방 부분이 예열된 후에 엣지부51이 용융되어 모따기된다. 또한 엣지부51이 용융되어 모따기된 후에 제2레이저 스폿에 의하여 가열하고 기판을 어닐함으로써 잔류응력을 완화하여 미세한 크랙의 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라 크랙을 발생시키지 않고 글래스기판의 엣지부51을 확실하게 모따기할 수 있다.

Description

취성재료기판의 모따기 방법 및 모따기 장치{BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE CHAMFERING METHOD AND CHAMFERING DEVICE}
본 발명은, 평판 디스플레이(flat panel display)(이하 FPD로 표기한다)에 사용되는 글래스기판(glass基板), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer) 등의 테두리인 엣지부(edge部)를 모따기(chamfering)할 때에 실시되는 취성재료기판(脆性材料基板)의 모따기 방법(chamfering 方法) 및 그 모따기 방법에 사용되는 모따기 장치(chamfering 裝置)에 관한 것이다.
이하에서는 취성재료기판의 일종인 글래스기판이 접합되어 형성되는 FPD에 관한 종래기술을 설명한다. 보통 한 쌍의 대형 머더글래스(mother glass) 상호간이 서로 접합된 FPD는, 각 머더글래스가 각각 일정한 크기의 글래스기판이 되도록 절단되어 일정한 크기의 한 쌍의 글래스기판이 된다. 머더글래스를 절단하여 글래스기판을 만들 때에는 보통 다이아몬드 커터(diamond cutter) 등의 커터(cutter)에 의하여 기계적으로 스크라이브 라인(scribe line)을 형성하고, 형성된 스크라이브 라인을 따라 머더글래스가 절단된다.
이와 같이 머더글래스를 절단할 때에 커터 등에 의하여 기계적으로 스크라이브 라인을 형성하면, 형성된 스크라이브 라인의 주변부(周邊部)에는 응력(應力)이 축적된 상태가 된다. 그리고 스크라이브 라인을 따라 글래스기판을 절단하면, 절단되어 형성되는 글래스기판의 표면에 있어서의 테두리의 엣지부(edge部) 및 그 주변부에는 잔류한 응력이 축적된다. 이러한 잔류응력(殘留應力)은 글래스기판의 표면 부근에 불필요한 크랙(crack)을 신장시키는 잠재적인 응력이고, 이 잔류응력이 해제되면 불필요한 크랙이 발생하여 엣지부가 깨질 우려가 있다. 엣지부가 깨짐으로써 발생하는 파편은 제조되는 FPD의 기판 표면에 흠을 내는 등의 악영향을 미칠 우려가 있다.
이와 같은 글래스기판의 엣지부의 흠을 방지하기 위하여 일정한 크기로 절단된 글래스기판의 엣지부를 모따기하는 것이 이루어지고 있다. 엣지부의 모따기는, 엣지부에 물 등의 매체를 다량으로 공급하면서 다이아몬드 숫돌(diamond grindstone)에 의하여 엣지부를 연마하는 습식 연마(濕式 硏磨), 엣지부에 레이저 빔(laser beam)을 조사(照射)하는 건식 연마(乾式 硏磨) 등에 의하여 이루어진다. 건식 연마에서는, 레이저 빔의 조사에 의한 열응력(熱應力)에 의하여 엣지부를 박리(剝離)하거나 레이저 빔의 조사에 의하여 엣지부를 용융(鎔融)함으로써 엣지부를 모따기한다.
다이아몬드 숫돌을 사용한 습식 연마에서는, 모따기된 부분에 미소한 크랙이 연속적으로 잔존하고 있어 엣지부가 모따기된 부분의 근방의 강도(强度)가 주위의 강도보다 현저하게 저하된다고 하는 문제가 있다.
레이저 빔을 조사하여 모따기하는 건식 연마에서는, 열응력에 의하여 엣지부를 박리하는 경우에는 도7에 나타내는 바와 같이 글래스기판50에 있어서의 모따기된 부분에 새로운 2개의 엣지50a 및 50b가 형성된다.
또한 레이저 빔을 조사하여 엣지부를 용융함으로써 모따기하는 경우에는, 글래스기판에는 절단할 때에 기계적으로 스크라이브 라인을 형성함으로써 형성되는 글래스기판의 엣지부의 잔류응력이 엣지부를 용융하는 레이저 빔에 의하여 급격하게 가열되고, 잔류응력이 순간적으로 해제되어 글래스기판의 측면(側面)에서 내부(內部)를 향하여 불필요한 크랙이 순차적으로 확산될 우려가 있다. 이와 같은 불필요한 크랙이 글래스기판에 형성되면 FPD의 글래스기판으로서는 사용할 수 없다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것으로서, 그 목적은 불필요한 크랙을 발생시키지 않고 글래스기판 등의 취성재료기판의 엣지부를 확실하게 모따기할 수 있는 취성재료기판의 모따기 방법 및 모따기 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 취성재료기판(脆性材料基板)의 모따기 방법(chamfering 方法)은, 취성재료기판의 테두리에 대하여 모따기할 예정인 엣지부(edge部)의 근 방 부분을 상기 엣지부를 따라 연속으로 가열하는 예열 공정(豫熱 工程)과, 상기 예열 공정에 연속하여 상기 엣지부를 연속으로 가열하여 용융(鎔融)시키는 용융 공정(鎔融 工程)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예열 공정 및 용융 공정은, 레이저 빔(laser beam)의 조사(照射)에 의하여 일정한 열에너지 강도(熱energy 强度)의 분포를 구비하도록 형성되는 레이저 스폿(laser spot)에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 스폿은, 장축(長軸) 방향의 일방(一方)의 단부(端部)가 취성재료기판에 대하여 모따기할 예정인 엣지부의 근방의 예열 부분에 위치하고, 장축 방향의 타방의 단부가 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하도록 상기 장축 방향이 상기 엣지부에 대하여 경사진 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태로는 이하의 복수의 상태를 포함한다. 예를 들면 도8에 나타내는 바와 같이 레이저 스폿LS1의 장축이 X-Y평면 상에서 글래스기판(glass基板)50의 엣지부51에 대하여 경사져 있는 상태, 예를 들면 도10(a)에 나타내는 바와 같이 X-Y면에 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 글래스기판50의 엣지부51을 따라 레이저 스폿LS1이 형성되어 있는 상태, 예를 들면 도10(b)에 나타내는 바와 같이 레이저 스폿LS1의 장축이 글래스기판의 엣지부51에 대하여 경사져 있는 상태, 예를 들면 도10(c)에 나타내는 바와 같이 X-Y면 및 X-Z면의 각각의 면에 대하여 일정한 각도로 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 레이저 스폿LS1을 형성함과 아울러 레이저 스폿의 장축이 글래스기판의 엣지부51에 대하여 경사져 있는 상태 등을 포함한다.
상기 레이저 스폿의 열에너지의 강도 분포는, 상기 예열 부분에 위치하는 단부의 열에너지 강도가 약하고, 상기 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 최대가 되는 것을 특징으로 한다.
상기 용융 공정 후에 용융된 엣지부를 연속으로 가열하는 재가열 공정(再加熱 工程)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 재가열 공정은 다른 레이저 빔의 조사에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 레이저 빔은 상기 취성기판의 표면에 대하여 경사지도록 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 취성재료기판의 모따기 장치(chamfering 裝置)는, 취성재료기판의 테두리에 대하여 엣지부를 모따기하는 취성재료기판의 모따기 장치로서, 상기 엣지부의 근방 부분을 상기 엣지부를 따라 연속으로 예열함과 아울러 상기 엣지부를 연속으로 가열하여 용융시키는 가열수단(加熱手段)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열수단은, 레이저 빔을 발진(發振)하는 레이저 빔 발진기(laser beam 發振器)와 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 상기 취성재료기판 상에 대하여 일정한 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 광학기구( 光學機構)를 구비하고, 상기 광학기구에 의하여 형성되는 레이저 스폿은, 장축 방향의 일방의 단부가 취성재료기판에 대하여 모따기할 예정인 엣지부의 근방의 예열 부분에 위치함과 아울러 장축 방향의 타방의 단부가 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하도록 상기 장축 방향이 상기 엣지부에 대하여 경사진 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
상기 광학기구는, 상기 레이저 스폿의 열에너지의 강도 분포를 상기 예열 부분에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 약하고, 상기 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 최대가 되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열수단에 의하여 용융된 엣지부를 연속으로 가열하는 재가열수단이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 재가열수단은, 제2레이저 빔을 발진하는 제2레이저 빔 발진기와 상기 제2레이저 빔 발진기로부터 발진된 제2레이저 빔을 상기 취성재료기판 상에 대하여 일정한 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 광학기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도1은 본 발명의 취성재료기판의 모따기 방법의 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도2는 글래스기판에 조사되는 제1레이저 스폿의 장축 방향을 따르는 열에너지 강도의 분포도이다.
도3은 본 발명의 취성재료기판의 모따기 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도4(a)는 본 발명의 모따기 장치에 사용되는 광학기구의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도4(b)는 상기 광학기구에 의하여 형성되는 레이저 스폿의 장축 방향을 따르는 열에너지 강도의 분포도이다.
도5(a)는 본 발명의 모따기 장치에 사용되는 광학기구의 다른 예를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도5(b)는 상기 광학기구에 의하여 형성되는 레이저 스폿의 장축 방향을 따르는 열에너지 강도의 분포도이다.
도6(a)는 본 발명의 모따기 장치에 사용되는 광학기구의 또 다른 예를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도6(b)는 상기 광학기구에 의하여 형성되는 레이저 스폿의 장축 방향을 따르는 열에너지 강도의 분포도이다.
도7은 글래스기판을 종래의 방법으로 모따기한 상태를 나타내는 설명도이다.
도8은 본 발명의 취성재료기판의 모따기 방법의 실시예를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도9는 본 발명의 모따기 방법으로 모따기된 글래스기판의 엣지부의 상태를 나타내는 설명도이다.
도10(a)는 제1레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태를 나타내는 도면이고, 도10(b)는 제1레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태를 나타내는 다른 도면이고, 도10(c)는 제1레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태를 나타내는 또 다른 도면이다.
도11(a)는 본 발명의 모따기 방법에 의한 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔의 강도 분포를 설명하는 도면이고, 도11(b)는 본 발명의 모따기 방법에 의한 엣지부의 온도 분포를 설명하는 도면이다.
도12는 X-Y면에 경사지도록 레이저 빔이 조사되어 취성재료기판의 엣지부를 따라 제2레이저 스폿이 형성되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.
도1은 본 발명의 취성재료기판(脆性材料基板)의 모따기 방법(chamfering 方法)의 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다. 이 모따기 방법은, 예를 들면 액정표시패널(液晶表示panel) 등의 FPD(flat panel display)를 구성하는 글래스기판(glass基板)이, 다이아몬드 커터(diamond cutter) 등에 의하여 기계적으로 머더글래스(mother glass)에 스크라이브 라인(scribe line)을 형성한 후에 절단되어 형성되는 경우에 적합하게 실시된다.
도1에 나타내는 바와 같이 글래스기판50은 화살표X로 나타내는 방향으로 이동된다. 이 경우에 글래스기판50에 있어서 모따기되는 엣지부(edge部)51에 대하여 한 쌍의 레이저 빔(laser beam)이 조사(照射)된다. 제1레이 저 스폿(laser spot)LS1은, 글래스기판50에 있어서 모따기되는 엣지부51에 대하여 일정한 각도θ만큼 경사진 타원 형상의 제1레이저 스폿LS1을 형성하도록 제1레이저 빔이 글래스기판50에 조사된다.
제1레이저 스폿LS1은 예를 들면 장경(長徑)이 30.0mm, 단경(短徑)이 1.0mm인 타원 형상으로 되어 있다. 제1레이저 스폿LS1은, 장축 방향의 일방(一方)의 단부b가 모따기될 예정인 엣지부51 상에 위치하고 있고, 장축 방향의 타방(他方)의 단부a가 글래스기판50의 이동 방향X와는 반대 방향이고 엣지부51로부터 글래스기판50의 내부로 적당한 간격을 두는 엣지부51의 근방 부분에 위치하고 있다. 따라서 제1레이저 스폿LS1은, 글래스기판50이 X방향으로 이동함에 따라 먼저 장축 방향의 일방의 단부a에 의하여 엣지부51의 근방 부분을 엣지부51을 따라 연속적으로 가열(예열)하고, 그 후에 장축 방향의 타방의 단부b에 의하여 엣지부51을 연속적으로 가열한다. 그리고 엣지부51이 가열됨으로써 엣지부51이 용융(鎔融) 상태가 된다.
글래스기판50의 엣지부51에는, 이 제1레이저 스폿LS1에 연속하여 타원 형상의 제2레이저 스폿LS2가 형성되도록 제2레이저 빔이 조사된다. 제2레이저 스폿LS2는 엣지부51을 따라 연장되는 타원 형상으로 되어 있고, 제1레이저 스폿LS1과 마찬가지로, 예를 들면 장경이 30.0mm, 단경이 1.0mm로 되어 있다. 이 제2레이저 스폿LS2에 의하여 용융 상태가 된 엣지부51이 글래스의 용융온도(鎔融溫度)보다 낮은 온도로 가열된다.
도8은 본 발명의 취성재료기판의 모따기 방법의 실시예를 나타내는 개략적인 사시도이다. 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔이 X-Y평면에 대하여 대략 수직으로 조사되어 제1레이저 스폿LS1, 제2레이저 스폿LS2가 형성되는 상태를 나타내고 있다.
또한 제1레이저 스폿LS1은 글래스기판50의 엣지부51에 대하여 일정한 각도θ로 비스듬하게 형성된다.
도2는 글래스기판50에 조사되는 제1레이저 스폿LS1의 장축 방향에 대한 열에너지 강도(熱energy 强度)의 분포도이다. 레이저 스폿LS1의 열에너지 강도는, 글래스기판50에 있어서 엣지부51의 근방 부분을 예열하는 장축 방향의 일방의 단부a에서 타방의 단부b에 걸쳐 완만하게 증가하고 있지만, 그 강도 레벨(level)은 비교적 낮아 글래스기판50을 용융할 우려가 없다. 그리고 장축 방향의 타방의 단부b에 있어서는 그 강도 레벨이 급격하게 증가하고 있어 그 단부b의 열에너지 강도는, 글래스기판50을 용융할 수 있는 레벨이 된다.
제1레이저 스폿LS1에 연속하여 글래스기판50을 가열하는 제2레이저 스폿LS2는 제1레이저 스폿LS1과 동일한 타원 형상으로 되어 있지만, 그 장축 방향이 글래스기판50의 모따기되는 엣지부51을 따르고 있다. 이 제2레이저 스폿LS2의 열에너지 강도는 잔류응력(殘留應力)이 남지 않는 조건에서 적정하게 분포를 조정한다. 모따기 속도나 글래스 재질 등에도 기인하지만, 제2레이저 스폿LS2의 열에너지 강도는 b점이 가장 높고 장축 방향으로 완만하게 경사지는 분포가 바람직하다.
글래스기판50은 제1레이저 스폿LS1 및 제2레이저 스폿LS2에 대하여 도1에서 화살표X로 나타내는 방향으로 이동된다. 글래스기판50이 이동되면 제1레이저 스폿LS1에 있어서의 장축 방향의 단부a가 글래스기판50에 있어서의 모따기되는 엣지부51에 대하여 적당한 간격을 둔 위치에서 조사되어 그 부분을 용융시키지 않고 완만하게 예열한다. 그리고 글래스기판50이 X방향으로 이동됨으로써 제1레이저 스폿LS1은 순차적으로 모따기되는 엣지부51에 접근하고, 그 후에 열에너지 강도가 최대가 되는 장축 방향의 단부b가 모따기되는 엣지부51의 단부인 코너부(corner部)52 상에 위치한다.
이 경우에 글래스기판50의 엣지부51의 주위에는, 글래스기판50이 절단될 때에 기계적으로 스크라이브 라인이 형성되었기 때문에 스크라이브 라인의 근방 부근에는 압축응력(壓縮應力)이 축적되어 잔류응력이 형성되어 있지만, 제1레이저 스폿LS1에 의하여 잔류한 응력이 축적된 부근은 그 주변부(周邊部)에서 완만하게 가열된다. 이에 따라 잔류응력은 압축되어(억제되어) 불필요한 크랙(crack)이 내부로 성장하는 것이 억제된다.
글래스기판50의 표면에 있어서의 엣지부51의 단부인 코너부52에 제1레이저 스폿LS1에 있어서의 열에너지 강도가 최대가 되는 단부b가 위치하면, 엣지부51의 단부인 코너부52가 제1레이저 스폿LS1의 최대 에너지 강도에 의하여 가열되어 용융된다. 이에 따라 엣지부51은 모따기된 상태가 된다. 그 후에 글래스기판50의 이동에 따라 제1레이저 스폿LS1에 있어서의 열에너지 강도가 최대가 되는 단부b에 의하여 순차적으로 글래스기판50의 엣지부51이 가열되고, 그 엣지부51이 연속하여 용융되어 모따기된다.
도9는 본 발명의 모따기 방법으로 모따기된 글래스기판의 엣지부의 상태를 나타내는 설명도이다.
제1레이저 스폿LS1에 있어서의 열에너지 강도가 최대가 되는 단부b에 의하여 용융되는 양(量)은 도9에 나타내는 바와 같이 글래스기판50의 엣지부51(능선)의 선단(先端)의 극소량으로서, 엣지부51의 선단에서 Y방향으로 0.01mm∼0.1mm 떨어진 Z방향의 라인과, Z방향으로 0.01mm∼0.1mm 떨어진 Y방향의 라인과, 엣지부51을 형성하는 글래스기판50의 표면50a와 단면50b로 둘러싸인 영역(도9의 사선부)이 되도록 제1레이저 스폿LS1의 열에너지 강도를 조정하는 것이 바람직하다.
또한 도9에 나타내는 바와 같이 엣지부51을 곡면으로 함으로써 모따기 후의 재료의 엣지 강도(edge 强度)는 비약적으로 커진다.
이와 같이 글래스기판50의 엣지부51이 용융되어 모따기된 상태가 되면 용융 상태가 된 엣지부51에 대하여 제2레이저 스폿LS2가 연속하여 조사된다. 이에 따라 용융된 엣지부51이 서서히 냉각되기 때문에 공기에 의하여 급랭(急冷)될 우려가 없고, 따라서 용융된 엣지부51에 응력이 잔류할 우려가 없어 모따기된 엣지부51이 잔류응력에 의하여 파괴될 우려가 없다.
도11은 본 발명의 모따기 방법에 의한 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔의 강도 분포와 엣지부의 온도 분포를 설명하는 도면이다.
제2레이저 빔의 강도 분포는, 제1레이저 스폿LS1과 제2레이저 스폿LS2의 상대이동속도 등에 의하여 제2레이저 스폿LS2의 강도 분포가 도11(a)에 나타내는 분포로 조정되고, 어닐(anneal) 등에 의한 엣지부51의 온도 분포가 도11(b)에 나타내는 바와 같은 분포로 조정되는 것이 바람직하다.
도3은 본 발명의 취성재료기판의 모따기 장치의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 이 모따기 장치는, 예를 들면 FPD에 사용되는 글래스기판의 단면부(端面部)를 모따기하기 위하여 사용되고, 도3에 나타내는 바와 같이 수평한 가대(架臺)11 상에 일정한 수평 방향(Y방향)을 따라 왕복이동하는 슬라이드 테이블(slide table)12를 구비하고 있다.
슬라이드 테이블12는, 가대11의 상면(上面)에 Y방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)14 및 15와 수평인 상태에서 각 가이드 레일14 및 15를 따라 슬라이드(slide)할 수 있도록 지지되어 있다. 양(兩) 가이드 레일14 및 15의 중간부에는, 각 가이드 레일14 및 15와 평행하게 볼나사(ball screw)13이 모터(motor)(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 회전하도록 설치되어 있다. 볼나사13은 정회전(正回轉) 및 역회전(逆回轉)이 가능하고, 이 볼나사13에 볼너트(ball nut)16이 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼너트16은 슬라이드 테이블12에 회전하지 않는 상태로 일체(一體)로 부착되어 볼나사13의 정회전 및 역회전에 의하여 볼나사13을 따라 양방향으로 슬라이드한다. 이에 따라 볼너트16과 일체로 부착된 슬라이드 테이블12가 각 가이드 레일14 및 15를 따라 Y방향으로 슬라이드한다.
슬라이드 테이블12 상에는, 대좌(臺座)19가 수평인 상태로 배치되어 있다. 대좌19는, 슬라이드 테이블12 상에 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일21에 의하여 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 볼나사22가 모터23에 의하여 정회전 및 역회전된다.
볼나사22에는 볼너트24가 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼너트24는 대좌19에 회전하지 않는 상태로 일체로 부착되어 볼나사22의 정회전 및 역회전에 의하여 볼나사22를 따라 양방향으로 이동한다. 이에 따라 대좌19가 각 가이드 레일21을 따르는 X방향으로 슬라이드한다.
대좌19 상에는 회전기구(回轉機構)25가 설치되어 있고, 이 회전기구25 상에 절단 대상인 글래스기판50이 재치(載置)되는 회전 테이블26이 수평인 상태로 설치되어 있다. 회전기구25는, 수직 방향을 따라 중심축의 주위에서 회전 테이블26을 회전시키도록 되어 있어 기준 위치에 대하여 임의의 회전 각도θ가 되도록 회전 테이블26을 회전시킬 수 있다. 회전 테이블26 상에는 글래스기판50이, 예를 들면 흡인척(吸引chuck)에 의하여 고정된다.
회전 테이블26의 상방(上方)에는, 회전 테이블26과 적당한 간격을 두고 지지대31이 배치되어 있다. 이 지지대31은 수직 상태로 배치된 제1광학 홀더(光學 holder)33의 하단부(下端部)에 수평인 상태로 지지되어 있다. 제1광학 홀더33의 상단부(上端部)는 가대11 상에 설치된 부착대32의 하면(下面)에 부착되어 있다. 부착대32 상에는 제1레이저 빔을 발진(發振)하는 제1레이저 발진기34가 설치되어 있어 제1레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔이 제1광학 홀더33 내에서 지지되는 광학기구(光學機構)로 조사된다.
제1레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔은, 열에너지 강도 분포가 정규 분포로 되어 있어 제1광학 홀더33 내에 설치된 광학기구에 의하여 도2에 나타내는 바와 같은 일정한 열에너지 강도 분포를 구비하는 타원 형상의 제1레이저 스폿LS1이 되고 또한 그 장축 방향이 회전 테이블26 상에 재치된 글래스기판50의 X방향에 대하여 일정한 각도θ만큼 경사진 상태가 되도록 조사된다.
또한 부착대32에는 제2레이저 빔을 발진하는 제2레이저 발진기41이 설치되어 있고, 이 제2레이저 발진기41로부터 발진된 레이저 빔이 제1광학 홀더33에 인접하고 지지대31에 설치된 제2광학 홀더42 내의 광학기구로 조사된다. 제2레이저 발진기41로부터 발진되는 레이저 빔은 제1레이저 스폿LS1로 가열된 후의 글래스기판50에 잔류응력이 남지 않는 적정한 분포로 되어 있고, 제2광학 홀더42 내에 설치된 광학기구에 의하여 타원 형상의 제2레이저 스폿LS2가 되어 그 장축 방향이 회전 테이블26 상에 재치된 글래스기판50의 X방향을 따르는 상태에서 제1레이저 스폿LS1에 인접하도록 조사된다.
또한 슬라이드 테이블12 및 대좌19의 위치 결정, 회전기구25의 제어, 제1레이저 발진기34, 제2레이저 발진기41 등은 제어부에 의하여 제어된다.
도4(a)는 제1광학 홀더33 내에 설치되는 광학기구의 개략적인 구성도 이다. 제1레이저 발진기34로부터 발진된 제1레이저 빔은, 제1광학 홀더33 내에 설치된 전반사 미러(全反射 mirror)33a에 의하여 전반사되어 회절 격자 렌즈(回折 格子 lens)33b에 조사된다. 회절 격자 렌즈33b는, 조사되는 레이저 빔의 열에너지 강도 분포가 도4(b)에 나타내는 바와 같이 장축 방향을 따라 순차적으로 변화하고, 일방의 단부에 있어서 최대가 되도록 격자의 피치(pitch) 및 격자의 폭(幅)이 설정되어 있다.
이러한 모따기 장치에 의하여 글래스기판50의 엣지부를 모따기하는 경우에는 먼저 모따기되는 글래스기판50의 사이즈(size), 모따기되는 엣지부의 위치, 길이 등의 정보가 제어부에 입력된다.
그리고 모따기되는 글래스기판50이 스크라이브 장치의 회전 테이블26 상에 재치되어 흡인수단에 의하여 고정된다. 이와 같은 상태가 되면, CCD 카메라(charge-coupled device camera)38 및 39에 의하여 글래스기판50에 형성되는 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 촬상(撮像)된다. 촬상된 얼라인먼트 마크는 모니터(monitor)28 및 29에 의하여 표시되고, 화상 처리장치에서 얼라인먼트 마크의 위치 정보가 처리된다.
그 후에 지지대31에 대하여 글래스기판50을 재치한 회전 테이블26이 이동하여 글래스기판50의 모따기되는 엣지부를 포함하는 코너부에 제1광학 홀더33으로부터 조사되는 제1레이저 스폿LS1에 있어서의 열에너지 강도가 최대가 되는 단부가 위치함과 아울러 그 제1레이저 스폿LSl이 엣지부에 대하여 일정한 경사 각도θ가 되도록 하고 또한 제2광학 홀더42로부터 조사되 는 제2레이저 스폿LS2의 장축 방향이 엣지부를 따르는 상태가 되도록 회전 테이블26의 위치가 결정된다. 회전 테이블26의 위치 결정은 슬라이드 테이블12의 슬라이드, 대좌19의 슬라이드 및 회전기구25에 의한 회전 테이블26의 회전에 의하여 이루어진다.
이와 같은 상태가 되면, 제1레이저 발진기34 및 제2레이저 발진기41로부터 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔을 조사하면서 회전 테이블26이 X방향을 따라 슬라이드된다. 이에 따라 도1에서 설명한 바와 같이 글래스기판50에 크랙(crack)이 형성되지 않고 엣지부51이 순차적으로 용융되어 모따기된다.
도5(a)는 제1광학 홀더33 내에 설치되는 광학기구의 다른 예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 제1레이저 발진기34로부터 발진된 제1레이저 빔은 광학 홀더33 내에 설치된 회절 격자 미러(回折 格子 mirror)33c에 의하여 전반사된다. 이 경우에 회절 격자 미러33c는, 전반사되는 레이저 빔의 열에너지 강도 분포가 도5(b)에 나타내는 바와 같이 장축 방향을 따라 순차적으로 변화하여 일방의 단부에 있어서 최대가 되도록 격자의 피치 및 격자의 폭이 설정되어 있다.
도6(a)는 제1광학 홀더33 내에 설치되는 광학기구의 또 다른 예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 제1레이저 발진기34로부터 발진된 제1레이저 빔은, 광학 홀더33 내에 설치된 X축 갈바노 미러(X-axis galvano mirror)33d에 의하여 X축 방향으로 고속으로 주사된 후에, Y축 갈바노 미러(Y-axis galvano mirror)33e에 의하여 Y축 방향으로 고속으로 주사되어 타원 형상의 레이저 스폿이 된다. 그리고 Y축 갈바노 미러33e에 의하여 타원 형상이 된 레이저 스폿은 f-θ 렌즈33f에 의하여 열에너지 강도 분포가, 도6(b)에 나타내는 바와 같이 장축 방향을 따라 순차적으로 변화하여 일방의 단부에 있어서 최대가 된다.
상기의 설명에 있어서는, 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔이 글래스기판50의 표면50a(X-Y평면)에 대하여 거의 수직으로 조사되어 제1레이저 스폿LS1 및 제2레이저 스폿LS2가 형성되고, 제1레이저 스폿LSl이 글래스기판50의 엣지부51에 대하여 일정한 각도θ만큼 경사져 형성되는 경우를 주로 설명하였지만, 이하에 나타내는 바와 같이 제1레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태이더라도 좋다.
레이저 스폿의 장축 방향이 취성재료기판의 엣지부에 대하여 경사져 있는 상태로는, 예를 들면 도8에 나타내는 바와 같이 레이저 스폿LS1의 장축이 X-Y평면 상에서 글래스기판50의 엣지부51에 대하여 경사져 있는 상태, 또한 예를 들면 도10(a)에 나타내는 바와 같이 X-Y면에 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 글래스기판50의 엣지부51을 따라 레이저 스폿LS1이 형성되어 있는 상태, 또한 예를 들면 도10(b)에 나타내는 바와 같이 레이저 스폿LSl의 장축이 글래스기판의 엣지부51에 대하여 경사져 있는 상태, 또한 예를 들면 도10(c)에 나타내는 바와 같이 X-Y면 및 X-Z면의 각각의 면에 대하여 일정한 각도로 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 레이저 스폿LS1을 형성함과 아울러 레이저 스폿LS1의 장축이 글래스기판의 엣지부51 에 대하여 경사져 있는 상태 등을 포함한다.
또한 제2레이저 스폿LS2는, 예를 들면 도12에 나타내는 바와 같이 X-Y면에 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 글래스기판50의 엣지부51을 따라 형성되더라도 좋다.
또한 예를 들면 X-Y면 및 X-Z면의 각각의 면에 대하여 일정한 각도로 경사지도록 레이저 빔을 조사하여 글래스기판50의 엣지부51을 따라 레이저 스폿LS2를 형성시키더라도 좋다.
상기와 같은 레이저 빔의 조사 방법 중에서 어느 하나를 채용한 경우에 제1레이저 스폿LS1 및 제2레이저 스폿LS2의 엣지부51를 따르는 강도 분포는 도11(a)에 나타내는 분포가 되는 것이 바람직하고, 각각의 레이저 스폿에 의하여 가열되는 엣지부의 온도 분포는 도11(b)에 나타내는 분포가 되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 취성재료기판의 모따기 방법 및 모따기 장치는, 취성재료기판에 크랙을 성장시키지 않고 확실하게 모따기할 수 있다. 또한 모따기된 부분에 응력이 잔류하는 것을 방지함으로써 모따기된 부분이 파괴되는 것도 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 취성재료기판(脆性材料基板)의 테두리에 대하여 모따기(chamfering)할 예정인 엣지부(edge部)의 근방 부분을 상기 엣지부를 따라 연속으로 가열하는 예열 공정(豫熱 工程)과,
    상기 예열 공정에 연속하여 상기 엣지부를 연속으로 가열하여 용융(鎔融)시키는 용융 공정(鎔融 工程)
    을 포함하고,
    상기 예열 공정 및 상기 용융 공정에 대한 가열은, 일정한 열에너지 강도(熱energy 强度)의 분포를 구비하는 레이저 스폿(laser spot)에 의하여 이루어지고, 상기 레이저 스폿은, 상기 엣지부를 따라 레이저 빔(laser beam)의 조사(照射)를 이동시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스폿은, 장축(長軸) 방향의 일방(一方)의 단부(端部)가 취성재료기판에 대하여 모따기할 예정인 엣지부의 근방의 예열 부분에 위치하고, 장축 방향의 타방의 단부가 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하도록 상기 장축 방향이 상기 엣지부에 대하여 경사진 상태가 되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 스폿의 열에너지의 강도 분포는, 상기 예열 부분에 위치하는 단부가 열에너지 강도가 약하고, 상기 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 최대가 되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용융 공정 후에 용융된 엣지부를 연속으로 가열하는 재가열 공정(再加熱 工程)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재가열 공정은 다른 레이저 빔의 조사에 의하여 이루어지는 것 을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다른 레이저 빔은 상기 취성기판의 표면에 대하여 경사지도록 조사되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 방법.
  8. 취성재료기판의 테두리에 대하여 엣지부의 근방 부분을 상기 엣지부를 따라 예열함과 아울러 연속으로 엣지부를 가열하여 용융시키는 가열수단(加熱手段)을 구비하는 취성재료기판의 모따기 장치에 있어서,
    상기 가열수단은, 레이저 빔을 발진(發振)하는 레이저 빔 발진기(laser beam 發振器)와 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 상기 취성재료기판 상에 있어서 일정한 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 광학기구(光學機構)를 구비하고,
    상기 가열수단의 레이저 스폿이 상기 엣지부를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 스폿은, 장축 방향의 일방의 단부가 취성재료기판에 대하여 모따기할 예정인 엣지부의 근방의 예열 부분에 위치함과 아울러 장축 방향의 타방의 단부가 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하도록 상기 장축 방향이 상기 엣지부에 대하여 경사진 상태가 되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광학기구는, 상기 레이저 스폿의 열에너지의 강도 분포를 상기 예열 부분에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 약하고, 상기 모따기할 예정인 엣지부 상에 위치하는 단부에 대하여 열에너지 강도가 최대가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가열수단에 의하여 용융된 엣지부를 연속으로 가열하는 재가열수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 재가열수단은, 제2레이저 빔을 발진하는 제2레이저 빔 발진기와 상기 제2레이저 빔 발진기로부터 발진된 제2레이저 빔을 상기 취성재료기판 상에 대하여 일정한 형상의 레이저 스폿으로 형성하는 광학기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 모따기 장치.
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