KR100971042B1 - 취성 재료의 할단가공 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

피가공 기판의 크기에 관계없이 취성 재료로 이루어진 피가공 기판의 고품위이면서 고속의 할단가공을 실현할 수 있는 취성 재료의 할단가공 시스템을 제공한다. 기판 홀더(51)는, 정반(53)과, 이 정반(53) 상에 설치되어 피가공 기판(61)의 할단예정선(71)을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)를 포함하고 있다.
기판 홀더(51)에 포함되는 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는, 당해 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)의 평행 상태를 유지한 채, 할단예정선(71)에 수직이면서 피가공 기판(61)의 면내 방향(X방향), 할단예정선(71)에 수직이면서 피가공 기판(61)의 연직방향(Z방향) 및 할단예정선의 둘레 방향(θ방향)에 관해 위치(δx), 높이(δz) 및 틸트각(δθ)만큼 조정(임의 설정) 가능하게 구성되어 있다.

Description

취성 재료의 할단가공 시스템 및 그 방법 {SYSTEM FOR BRITTLE MATERIAL CUTTING PROCESS AND METHOD EMPLOYED THEREIN}
본 발명은, 취성 재료(brittle material: 딱딱하고 무른 재료)로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판(被加工基板)에 균열을 발생시켜 할단가공(割斷加工: cutting process)을 실시하는 할단가공 시스템에 관한 것으로, 특히 취성 재료로 이루어진 피가공 기판의 고품위이면서 고속의 할단가공을 실현할 수 있는 취성 재료의 할단가공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 한편, 본 명세서에 있어서 「피가공 기판」이란, 취성 재료로 이루어진 기판 일반을 말하는 것으로, 유리 기판에 한정되지 않고 세라믹재나 실리콘, 갈륨비소, 사파이어 등으로 이루어진 각종의 판모양의 기판도 포함하는 것으로 한다.
종래부터, 취성 재료로 이루어진 피가공 기판에 대해 할단가공을 실시하는 방법으로서, 레이저 빔을 이용해 취성 재료로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열함과 더불어 물 등에 의해 국부적으로 냉각하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판에 균열을 발생시켜 할단하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
이 방법에서는, 피가공 기판에 손상(용융이나 변형, 변질 등)을 주지 않고 투입하는 것이 가능한 레이저 빔의 에너지에 제약이 있어, 취성 재료로 이루어진 피가공 기판의 할단가공을 고속으로 실현하는 것이 곤란했다.
그래서, 이러한 문제점을 해소하기 위한 종래의 대표적인 방법으로서, 레이저빔이 조사되는 피가공 기판의 할단예정선에 기계적인 응력을 인가하고, 레이저 빔의 조사에 의해 발생하는 국부적인 열응력(인장 응력)에 기계적인 응력(인장 응력)을 중첩시킨 상태에서 피가공 기판에 균열을 발생시킴으로써, 피가공 기판의 할단가공을 보다 고속으로 실시하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 2∼4 참조).
그렇지만, 상술한 종래의 방법에서는 모두 피가공 기판의 할단예정선에 기계적인 응력을 인가한 상태에서 당해 할단예정선에 레이저 빔을 조사하여 할단가공을 실시하고 있으므로, 기계적인 응력이 인가된 분량만큼 피가공 기판의 할단속도가 고속화되지만, 균열의 형성시에 기계적인 응력이 주어지는 것에 의한 영향에 의해 피가공 기판의 할단면의 품위가 나빠진다고 하는 문제가 있다. 특히, 피가공 기판이 수백 mm 사이즈로 작은 경우에는 할단가공은 비교적 용이하게 행해지지만, 피가공 기판의 사이즈가 커지면, 피가공 기판의 변형 상태가 문제로 되어, 피가공 기판을 정밀도 좋게 할단하는 것이 곤란하게 되고, 그 결과 피가공 기판의 할단면의 품위를 양호하게 유지할 수 없게 된다.
여기에서, 이러한 피가공 기판의 할단방법에 있어서, 피가공 기판의 할단면의 품위의 양부는 실용상 매우 중요하다. 일반적으로, 액정 패널 등에서 이용되는 직사각형의 유리 기판 등에 있어서, 그 할단면의 품위는 직선성과 절삭량에 의해 평가된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 「직선성」이란 피가공 기판(61)의 표면에서의 할단선(68)의 직선성(할단예정선(71)으로부터의 할단선(68)의 어긋남(δw1))을 말하고, 「절삭량」이란 피가공 기판(61)의 표면에 대한 할단면(68a)의 두께방향의 직각도(할단예정선(71)에 대응하는 수직한 면으로부터의 할단면(68a)의 어긋남(δw2))을 말한다. 한편, 실제의 제품에서는, 이들 직선성 및 절삭량에 관해 상한값이 결정되어 있고, 구체적으로는 직선성에 관해 ±수십μm 이하(±수백μm 이하), 절삭량에 관해 ±수십μm 이하(±수백μm 이하) 정도이다. 이들 수치는, 메이커나 제품에 따라 다른 것이지만, 예를 들면 직선성에 관해 ±50μm 이하, 절삭량에 관해 ±70μm 이하 정도인 것이 바람직하다.
특허 문헌 1: 일본 특표평 8-509947호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개평 7-323384호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개평 10-71483호 공보
특허 문헌 4: 일본 특개평 10-116801호 공보
발명이 해결하고자 하는 과제
그렇지만, 이러한 직선성 및 절삭량에 의해 평가되는 피가공 기판의 할단면의 품위를 향상시키는 것은 비교적 어렵고, 현상(現狀)의 피가공 기판의 할단방법에 있어서의 실용화의 큰 장벽으로 되고 있다. 특히, 할단대상으로 되는 피가공 기판은 이상적인 평면 형상을 이루지 않고, 곡절(曲折) 등의 요인에 의해 물결치고 있는 경우가 많기 때문에, 이러한 피가공 기판을 적절히 지지하면서 고품위의 할단가공을 실현하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 피가공 기판의 크기에 관계없이 취성 재료로 이루어진 피가공 기판의 고품위이면서 고속의 할단가공을 실현할 수 있는 취성 재료의 할단가공 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 그 제1의 해결수단으로서, 취성 재료로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판에 균열을 발생시켜 할단가공을 실시하는 할단가공 시스템에 있어서, 피가공 기판을 지지하는 기판 홀더와, 기판 홀더에 의해 지지된 피가공 기판 상에 레이저 빔을 조사하여 당해 피가공 기판을 국부적으로 가열함으로써, 당해 피가공 기판에 균열을 발생시키는 할단유니트 및, 이 할단유니트에 의해 피가공 기판에 생긴 균열이 당해 피가공 기판의 할단예정선을 따라 진전하도록, 당해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 당해 피가공 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 유니트를 포함하되, 기판 홀더가 피가공 기판의 할단예정선을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바를 포함하고, 각 보호유지 바는 피가공 기판 중 할단예정선 근방의 부분이 철(凸)형상(볼록한 형상)을 이루도록 그 위치, 높이 및 자세가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템을 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서, 할단유니트는 기판 홀더에 의해 지지된 피가공 기판에 대해 상방(上方)으로부터 레이저 빔을 조사하고, 기판 홀더의 각 보호유지 바는 피가공 기판 중 할단예정선 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서, 할단유니트는 기판 홀더에 의해 지지된 피가공 기판에 대해 하방(下方)으로부터 레이저 빔을 조사하고, 기판 홀더의 각 보호유지 바는 피가공 기판 중 할단예정선 근방의 부분이 연직 하방으로 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서는, 기판 홀더의 복수의 보호유지 바 중 적어도 하나의 보호유지 바에 의해, 피가공 기판 중 할단예정선을 사이에 두고 한쪽 측에 위치하는 기판 부분이 고정됨과 더불어, 나머지의 보호유지 바 중 적어도 하나의 보호유지 바에 의해 피가공 기판 중 할단예정선을 사이에 두고 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분이 이동 가능하게 지지되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서, 기판 홀더의 각 보호유지 바는 피가공 기판 중 할단예정선을 사이에 두고 한쪽 측 또는 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분의 할단가공 후의 자세 또는 형상을 규제하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서, 기판 홀더의 각 보호유지 바는 당해 각 보호유지 바의 평행 상태를 유지한 채, 할단예정선에 수직이면서 피가공 기판의 면내 방향, 할단예정선에 수직이면서 피가공 기판의 연직방향 및 할단예정선의 둘레 방향 중 적어도 하나의 방향에 관해 조정 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서, 기판 홀더의 각 보호유지 바는 할단예정선에 수직이면서 피가공 기판의 면내 방향, 할단예정선에 수직이면서 피가공 기판의 연직방향 및 할단예정선의 둘레 방향 중 적어도 하나의 방향을, 피가공 기판에 형성된 균열 선단의 위치에 따라, 할단 중에 수시로 조정 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 본 발명의 제1의 해결수단에 있어서는, 할단유니트에 의해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 국부적으로 냉각하는 냉각 유니트를 더 구비하되, 이동 유니트가 할단유니트 및 냉각 유니트에 의해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열 및 냉각이 행해진 영역을 당해 피가공 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 것이 바람직하다.
본 발명은, 그 제2의 해결수단으로서, 취성 재료로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판에 균열을 발생시켜 할단가공을 실시하는 할단가공 방법에 있어서, 할단대상으로 되는 피가공 기판을 준비하는 준비 공정과, 피가공 기판 상에 레이저 빔을 조사하여 당해 피가공 기판을 국부적으로 가열하면서, 당해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 당해 피가공 기판의 할단예정선을 따라 이동시킴으로써, 당해 피가공 기판에 균열을 발생시킴과 더불어 당해 균열을 진전시키는 할단 공정을 포함하되, 준비 공정에 있어서, 피가공 기판의 할단예정선을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바를 포함한 기판 홀더에 의해 피가공 기판을 지지함과 더불어, 준비 공정 및 할단 공정에 있어서, 기판 홀더의 각 보호유지 바의 위치, 높이 및 자세를 조정함으로써 피가공 기판 중 할단예정선 근방의 부분이 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 할단가공 방법을 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 제2의 해결수단에 있어서는, 할단 공정에 있어서, 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 냉각하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 할단가공 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 할단가공 시스템에서 이용되는 기판 홀더의 상세를 나타내는 사시도.
도 3a는 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템의 기판 홀더에 의해 지지되는 피가공 기판의 지지 형태의 일례를 나타내는 도면.
도 3b는 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템의 기판 홀더에 의해 지지되는 피가공 기판의 지지 형태의 다른 예를 나타내는 도면.
도 4는 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템의 기판 홀더에 의해 지지되는 피가공 기판의 지지 형태를 설명하기 위한 사시도.
도 5는 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에 의해 할단가공이 행해지는 피가공 기판의 변형 상태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에 의해 행해지는 피가공 기 판의 할단형태의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에 의해 행해지는 피가공 기판의 할단형태를 설명하기 위한 평면도.
도 8은 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에 의해 행해지는 피가공 기판의 할단형태의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에 의해 행해지는 피가공 기판의 할단형태의 한층 더 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에서 이용되는 기판 홀더에 포함되는 고정 보호유지 바의 변형예를 나타내는 도면.
도 11은 도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템에서 이용되는 기판 홀더에 포함되는 가동 보호유지 바의 변형예를 나타내는 도면.
도 12는 할단가공 시스템에 있어서 실용상 요구되는 피가공 기판의 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
먼저, 도 1에 의해, 본 발명의 일실시형태에 따른 할단가공 시스템의 전체 구성에 대해 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 할단가공 시스템(1)은, 취성(脆性) 재료로 이루어진 피가공 기판(61)을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의 해 피가공 기판(61)에 균열을 발생시켜 할단가공을 실시하는 것으로, 피가공 기판(61)을 지지하는 기판 홀더(51)와, 기판 홀더(51)에 의해 지지된 피가공 기판(61)에 대해 할단가공을 행하기 위한 가열 냉각 유니트(10) 및, 가열 냉각 유니트(10)에 대해 피가공 기판(61)을 상대적으로 이동시키는 이동 유니트(52)를 갖추고 있다. 여기에서는, 할단대상으로 되는 피가공 기판(61)으로서 액정 공정에서 취급되는 소(素)유리 기판이나 막첨부 기판(칼라 필터 기판이나 TFT 기판 등) 이외에, 액정 등을 주입한 첩합(貼合)기판이 이용되는 것으로 한다.
이 중, 가열 냉각 유니트(10)는, 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)를 포함하고, 이들 각 유니트가 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 상대적으로 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)는 피가공 기판(61) 상에서의 이동방향에 관해 선두 측으로부터 후미 측으로 향하여 이 순서대로 일직선 모양으로 배치되어 있다.
이하, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각유니트(40)의 상세(詳細)에 대해 설명한다.
예열 유니트(20)는, 피가공 기판(61) 상에 레이저 빔(LB1)을 조사하여 피가공 기판(61)을 국부적으로 예열하기 위한 것으로, 200W 정도의 CO2 레이저 광을 출사하는 레이저 발진기(21)와, 레이저 발진기(21)에 의해 출사된 레이저 광을 반사하는 반사 미러(22) 및, 반사 미러(22)에 의해 반사된 레이저 광을 피가공 기 판(61) 상에서 주사하는 다각형 미러(23)를 갖추고 있다. 이에 따라, 레이저 발진기(21)에 의해 출사된 레이저 광이 반사 미러(22)를 거쳐 다각형 미러(23)로 반사되어 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 반복 주사됨으로써, 선모양의 레이저 빔(LB1)이 생성된다.
할단유니트(30)는, 피가공 기판(61) 상에 레이저 빔(LB2)을 조사하여 피가공 기판(61)을 국부적으로 가열함으로써, 피가공 기판(61)에 균열을 발생시키기 위한 것으로, 수십W∼백 수십W 정도의 CO2 레이저 광을 출사하는 레이저 발진기(31)와, 레이저 발진기(31)에 의해 출사된 레이저 광을 반사하는 반사 미러(32) 및, 반사 미러(32)에 의해 반사된 레이저 광을 피가공 기판(61) 상에서 주사하는 다각형 미러(33)를 갖추고 있다. 이에 따라, 레이저 발진기(31)에 의해 출사된 레이저 광이 반사 미러(32)를 거쳐 다각형 미러(33)로 반사되어 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 반복 주사됨으로써, 선모양의 레이저 빔(LB2)이 생성된다.
냉각 유니트(40)는, 피가공 기판(61)에 냉각제(C)를 내뿜어 피가공 기판(61) 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 국부적으로 냉각하기 위한 것으로, 물이나 안개(물과 기체의 혼합물), 질소, 헬륨 등의 기체, 이산화탄소 입자(드라이아이스) 등의 미립자 고체, 알코올 등의 액체, 안개모양의 알코올, 눈모양의 드라이아이스 등의 냉각제(C)를 피가공 기판(61)의 표면에 분사하는 냉각 노즐(41)을 갖추고 있다.
이상에 있어서, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유 니트(30) 및 냉각 유니트(40)는 모두 피가공 기판(61)을 따르는 방향(X방향 및 Y방향)으로 이동할 수 있도록 되어 있고, 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)가 모두 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 적절한 간격으로 일직선 모양으로 배치되도록 얼라인먼트(alignment) 조정을 실시할 수 있도록 되어 있다.
한편, 이동 유니트(52)는 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)에 대해 피가공 기판(61)을 상대적으로 이동시키기 위한 것으로, 피가공 기판(61)을 지지하는 기판 홀더(51)를 가열 냉각 유니트(10)에 대해 XY평면 내에서 상대적으로 이동시키는 이동 스테이지(도시하지 않음)를 갖추고 있다.
다음에, 도 2에 의해, 이동 유니트(52)에 의해 XY평면 내에서 이동하는 기판 홀더(51)의 상세에 대해 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 홀더(51)는 정반(定盤; 53)과, 이 정반(53) 상에 설치되어 피가공 기판(61)의 할단예정선(71)을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)를 포함하고 있다.
여기에서, 기판 홀더(51)에 포함되는 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는, 당해 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)의 평행상태를 유지한 채, 할단예정선(71)에 수직이면서 피가공 기판(61)의 면내 방향(X방향), 할단예정선(71)에 수직이면서 피가공 기판(61)의 연직방향(Z방향) 및 할단예정선의 둘레 방향(θ방향)에 관해 위치(δx), 높이(δz) 및 틸트각(δθ)만큼 조정(임의 설정) 가능하게 구성되 어 있다. 여기에서, 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의한 위치(δx), 높이(δz) 및 틸트각(δθ)의 조정은, 모터 등의 구동기구에 의해 자동적으로 실시하는 외에, 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)와 정반(53) 사이에 박판(薄板: 얇은 판)을 넣는 등에 의해 수동으로 실시해도 좋다.
또, 기판 홀더(51)에 포함되는 복수의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D) 중 적어도 하나의 보호유지 바(54A)는, 그 표면에 진공 흡착 기구(도시하지 않음)에 연통한 흡착부(55)가 설치되어 있고, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71)을 사이에 두고 한쪽 측에 위치하는 기판 부분의 이면을 흡착하여 당해 기판 부분을 고정함으로써, 피가공 기판(61)이 보호유지 바(54A) 상을 미끄러지지 않도록 구성되어 있다. 또, 이러한 보호유지 바(54A)로서는, 금속이나 고무 등으로 이루어진 구성 부재에 흡착부(55)에 대응하는 구멍을 뚫은 구조를 취하는 외에, 그 구성 부재로서 흡착부(55)로서 기능하는 복수의 구멍을 가진 다공질 세라믹을 이용해도 좋다. 한편, 나머지의 보호유지 바(54B, 54C, 54D)는, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71)을 사이에 두고 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분을 마찰 미끄럼 등의 형태로 이동 가능하게 지지함으로써, 피가공 기판(61)이 보호유지 바(54B, 54C, 54D) 상을 미끄러지도록 구성되어 있다. 여기에서, 피가공 기판(61) 중 이동 가능하게 지지된 기판 부분은, 복수의 보호유지 바(54B, 54C, 54D)에 의해 지지되도록 구성되어 있으므로, 할단가공 후의 기판 부분이 불안정하게 되지 않는다.
그리고, 이상과 같은 구성으로 이루어진 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연 직 상방으로 철형상을 이루도록 그 위치, 높이 및 자세가 조정되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C)의 위치 및 높이를 조정함으로써, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 할 수 있다. 또, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 흡착부(55)가 설치된 보호유지 바(54A)를 틸트각(δθ)만큼 회전시킴으로써, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 할 수도 있다.
또한, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의해 지지되는 피가공 기판(61)은, 도 4에 나타낸 바와 같이 XZ평면 내에서 물결치고 있는 경우가 있다. 이것은, 피가공 기판(61)의 이상적인 형상은 도 5의 (a)에 나타낸 부호 61'와 같은 평면 형상이지만, 실제의 피가공 기판(61)에서는 제조 공정에서의 가공의 문제나, 제조 후의 열처리의 문제로부터, 도 5의 (a)에 나타낸 부호 61"와 같이 XZ평면 내 및 YZ평면 내의 어느 것에 있어서도 물결치고 있는(곡절이나 휨 등이 있음) 것이 일반적이다. 이러한 피가공 기판(61")의 곡절은, 예를 들면 약 0.1μm/10mm(측정길이) 등이다.
여기에서, 이러한 피가공 기판(61")을 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의해 지지하면, 도 4 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같은 피가공 기판(61)으로서 지지된다. 즉, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의해 지지되는 피가공 기판(61)은 XZ평면 내에서만 물결치고 있고, 피가공 기판(61)의 한쪽의 단부의 위치(P1), 다른쪽의 단부의 위치(P3) 및 임의의 부분의 위치(P2)의 어느 위치에 있어서도 XZ평면 내의 피가공 기판(61)의 단면 형상은 거의 동일하게 되어 있다. 이 때문에, 피가공 기판(61)이 원래 가지는 초기 응력이 균질하게 되어, 피가공 기판(61)에서 할단예정선(71)의 방향에 관해 균일한 할단응력이 생성된다. 이 때문에, 피가공 기판(61)의 할단가공은 할단예정선(71)을 따라 직선적으로 행해지는 것으로 되어, 그 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)도 향상된다. 또한 여기에서, 「균일한 할단응력」이라고 하는 경우의 「할단응력」이란, 할단가공이 Y축 방향으로 행해지는 경우를 상정하면, 주로 X축 방향으로 발생하는 응력을 말한다.
한편, 기판 홀더(51)에 포함되는 복수의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71)을 사이에 두고 한쪽 측 또는 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분의 할단가공 후의 자세/형상을 규제하는 부재로서도 기능한다.
다음에, 이러한 구성으로 이루어진 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 할단가공 시스템(1)에 있어서, 할단대상으로 되는 피가공 기판(61)을 이동 유니트(52) 상에 설치된 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D) 상에 위치결정한다.
그리고, 이동 유니트(52)에 의해 기판 홀더(51)을 이동시켜, 기판 홀더(51)의 각 보호유지바(54A, 54B, 54C, 54D) 상에 위치결정된 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 상에 가열 냉각 유니트(10)을 위치결정한다. 여기에서, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)는, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 상에 위치결정된 때에 당해 할단예정선(71)을 따라 적절한 간격으로 일직선 모양으로 배치되도록 미리 얼라인먼트 조정이 행해져 있다.
이 상태에서, 이동 유니트(52)에 의해, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D) 상에 위치결정된 피가공 기판(61)을 가열 냉각 유니트(10)에 대해 상대적으로 이동시켜, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)를 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 이 순서대로 상대적으로 이동시킨다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 우선 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 가열 냉각 유니트(10)의 예열 유니트(20)가 상대적으로 이동하여 피가공 기판(61) 상에 선모양의 레이저 빔(LB1)을 조사함으로써, 피가공 기판(61)을 소정의 온도(30℃∼200℃ 정도)로 국부적으로 예열한다. 또한 이 때, 예열 유니트(20)에 있어서는, 레이저 발진기(21)에 의해 출사된 레이저 광이 반사 미러(22)를 거쳐 다각형 미러(23)로 반사되어 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 반복 주사됨으로써, 조사패턴(62)를 갖는 선모양의 레이저 빔(LB1)이 생성된다.
그리고, 이와 같이 해서 예열 유니트(20)에 의해 국부적으로 예열된 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 할단유니트(30)가 상대적으로 이동하고, 예열 유니트(20)에 의해 피가공 기판(61) 상에서 국부적으로 예열이 행해진 영역보다 폭이 좁은 선모양의 영역에 선모양의 레이저 빔(LB2)을 조사함으로써, 피가공 기판(61)을 소정의 온도(100℃∼400℃ 정도)로 국부적으로 가열한다. 또한 이 때, 할단유니트(30)에 있어서는, 레이저 발진기(31)에 의해 출사된 레이저 광이 반사 미러(32)를 거쳐 다각형 미러(33)로 반사되어 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 반복 주사됨으로써, 조사 패턴(63)을 갖는 선모양의 레이저 빔(LB2)이 생성된다.
그 후, 이와 같이 해서 할단유니트(30)에 의해 국부적으로 가열된 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 냉각 유니트(40)가 상대적으로 이동하고, 할단유니트(30)에 의해 피가공 기판(61) 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역보다 폭이 넓은 원형상의 영역에 냉각제(C)를 내뿜음으로써, 피가공 기판(61)을 국부적으로 냉각한다. 또한 이 때, 냉각 유니트(40)에 있어서는, 냉각 노즐(41)로부터 분사된 냉각제(C)가 피가공 기판(61)의 표면에 소정의 취부패턴(64)으로 내뿜어진다.
이상과 같이 해서, 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 가열 냉각 유니트(10)에 의한 처리(예열 유니트(20)에 의한 예열, 할단유니트(30)에 의한 가열 및 냉각 유니트(40)에 의한 냉각)가 차례차례 행해지면, 주로 피가공 기판(61)의 가열에 의해 발생한 열응력(인장 응력)과 피가공 기판(61)의 냉각에 의해 발생한 인장 응력에 의해 균열(68)이 형성되고, 또한 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20), 할단유니트(30) 및 냉각 유니트(40)가 피가공 기판(61) 상에서 할단예정선(71)을 따라 상대적으로 이동함에 따라 할단예정선(71)을 따라 균열(68)이 진전한다.
그런데, 이상과 같은 할단가공의 과정에서, 피가공 기판(61)은 기판 홀 더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의해 지지되어 있고, 이들 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)의 위치, 높이 및 자세가 조정됨으로써 피가공 기판(61)의 자세/형상이 조정되고 있다.
여기에서, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)의 위치, 높이 및 자세에 대한 구체적인 조정의 방법을 설명하기 위해, 제1의 예로서 피가공 기판(61)이 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같은 형태로 지지되어 있는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 피가공 기판(61)은 보호유지 바(54A, 54C, 54D)에 의해 지지되어 있어 보호유지 바(54A, 54C, 54D)와의 접촉 부분 이외는 피가공 기판(61)의 자중(自重: 자기무게)에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하고 있다. 한편, 보호유지 바(54B)는 피가공 기판(61)에 접촉하고 있지 않다. 또, 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C)는 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 그 위치 및 높이가 조정되어 있다.
이 상태에서, 피가공 기판(61)이 할단예정선[71; 할단예정 위치(71')]으로 할단되면, 피가공 기판(61)은 기판 부분(61A)과 기판 부분(61B)으로 분단된다(도 6의 (b)).
이 때, 할단가공 후의 기판 부분(61A)은, 흡착부(55)가 설치된 보호유지 바(54A)에 의해 지지된 상태에서, 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하여 새로운 자세/형상으로 된다. 한편, 할단가공 후의 기판 부분(61B)은, 보호유지 바(54C, 54D)에 의해 지지된 상태에서, 역시 그 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하여 새로운 자세/형상으로 된다. 이 때, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같 이, 할단가공 후의 피가공 기판(61)의 할단선[할단면(68a)]의 위치는, 기판 부분(61A)과 기판 부분(61B)에서 크게 다르다. 이것은, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 근방에 위치하는 보호유지 바(54B)의 높이가 낮기 때문에, 피가공 기판(61)의 자중에 의한 휨에 의해 야기되는 기판 부분(61B)의 자세/형상의 변화를 전혀 규제하고 있지 않기 때문이다.
이에 대해, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 근방에 위치하는 보호유지 바(54B)의 높이를 적절히 조정하면, 할단가공 후의 피가공 기판(61)의 할단선[할단면(68a)]의 위치를, 기판 부분(61A)과 기판 부분(61B)에서 동등하게 할 수 있다. 즉, 보호유지 바(54B)가 할단가공 후의 피가공 기판(61)의 기판 부분(61B)의 지지에 기여하도록 보호유지 바(54B)의 높이를 조정하면, 피가공 기판(61)의 자중에 의한 휨에 의해 야기되는 기판 부분(61B)의 자세/형상의 변화를 적절히 규제할 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 피가공 기판(61)을 그 단부[기판 위치(P3)]로부터 할단가공해 나가는 경우, 피가공 기판(61) 중 이미 할단된 기판 부분(도 7의 부호 70)은, 그 자중에 의해 처져 내리거나 튀어 올라 그 밸런스의 차이에 의해 발생한 뒤틀림 응력(균열 선단(T)에 발생한 뒤틀림 모멘트)이나 인장 응력(도 7의 부호 69)이 크랙에 작용해 할단면의 정밀도 또는 품위의 열화를 발생시키게 된다. 이 때문에, 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54B) 및 그 밖의 보호유지 바(54A, 54C, 54D)를 조정할 때에는, 할단가공 후(피가공 기판(61)이 도중까지 끊어져 있는 시점(균열 선단(T)이 피가공 기판(61) 내에 있는 시점)을 포함함)의 피가공 기판(61)의 자세/형상의 변화를 고려하여 크랙에 작용하는 뒤틀림 응력과 인장 응력의 언밸런스량이 최소로 되도록, 그 위치(δx)나 높이(δz), 틸트각(δθ) 등을 조정한다.
이에 따라, 피가공 기판(61)에 발생하는 뒤틀림 응력(균열 선단(T)에 발생한 뒤틀림 모멘트)이나 인장 응력(도 7의 부호 69)을 적절히 제어하여 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 향상시킬 수 있다.
또한, 이들 위치(δx), 높이(δz), 틸트각(δθ) 등이 할단가공 중의 크랙의 위치, 즉 피가공 기판에 형성된 균열 선단(T)의 위치에 따라 할단 중에 수시로 변화하도록, 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54B) 및 그 밖의 보호유지 바(54A, 54C, 54D)를 제어할 수도 있다.
다음에, 제2의 예로서 피가공 기판(61)이 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같은 형태로 지지되어 있는 경우에 대해 설명하다. 이 경우, 피가공 기판(61)은 보호유지 바(54A, 54C, 54D)에 의해 지지되고 있어 보호유지 바(54A, 54C, 54D)와의 접촉 부분 이외는 피가공 기판(61)의 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하고 있다. 한편, 보호유지 바(54B)는 피가공 기판(61)에 접촉하고 있지 않다. 또, 흡착부(55)가 설치된 보호유지 바(54A)는, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 틸트각(δθ1)만큼 회전하고 있다.
이 상태에서, 피가공 기판(61)이 할단예정선[71; 할단예정 위치(71')]으로 할단되면, 피가공 기판(61)은 기판 부분(61A)과 기판 부분(61B)으로 분단된다(도 8 의 (b)).
이 때, 할단가공 후의 기판 부분(61A)은, 흡착부(55)가 설치된 보호유지 바(54A)에 의해 지지된 상태에서 튀어 올라 새로운 자세/형상으로 된다. 한편, 할단가공 후의 기판 부분(61B)는, 보호유지 바(54C, 54D)에 의해 지지된 상태에서, 그 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하여 새로운 자세/형상으로 된다. 이 때, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 근방에 위치하는 보호유지 바(54B)의 높이가 충분히 낮거나 또는 존재하지 않는 경우에는, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 기판 부분(61B)의 할단선[할단면(68a)]의 위치는 크게 처져 내리게 된다(변위 δz'). 한편, 도 8의 (b)에 있어서, 부호 61은 할단가공 후의 피가공 기판, 부호 61'는 할단가공 전의 피가공 기판을 나타낸다.
이에 대해, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 근방에 위치하는 보호유지 바(54B)의 높이가 적절히 조정되어 있는 경우에는, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이 기판 부분(61B)의 할단선[할단면(68a)]의 위치의 처져 내림량(변위 δz")은 도 8의 (b)의 경우보다 작아진다(δz" < δz'). 한편, 도 8의 (b)에 있어서, 부호 61은 할단가공 후의 피가공 기판, 부호 61'는 할단가공 전의 피가공 기판, 부호 61"는 도 8의 (b)에 나타낸 형태로 할단된 피가공 기판을 나타낸다.
이에 따라, 피가공 기판(61)에 발생하는 뒤틀림 응력이나 인장 응력을 적절히 제어하여 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 향상시킬 수 있다.
다음에, 제3의 예로서, 피가공 기판(61)이 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같은 형태로 지지되어 있는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 피가공 기판(61)은 보호유 지 바(54A, 54B, 54C)에 의해 지지되어 있어 보호유지 바(54A, 54B, 54C)와의 접촉 부분 이외는 피가공 기판(61)의 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하고 있다. 여기에서, 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C)는, 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 그 위치 및 높이가 조정되어 있다.
이 상태에서, 피가공 기판(61)이 할단예정선(71)[할단예정 위치(71')]으로 할단되면, 피가공 기판(61)은 기판 부분(61A)과 기판 부분(61B)으로 분단된다(도 9의 (b)).
이 때, 할단가공 후의 기판 부분(61A)은, 흡착부(55)가 설치된 보호유지 바(54A)에 의해 지지된 상태에서, 자중에 의한 휨에 의해 그 자세/형상이 변화하여 새로운 자세/형상으로 된다. 한편, 할단가공 후의 기판 부분(61B)은, 자중에 의해 그 자세/형상이 변화하여 새로운 자세/형상으로 된다. 이 때, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71)으로부터 먼 쪽의 부분을 지지하는 보호유지 바가 없는 경우에는, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 보호유지 바(54B, 54C)에 의해 지지된 상태에서 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 측의 부분이 튀어 오름과 더불어 할단예정선(71)으로부터 먼 쪽의 부분이 처져 내리게 된다. 한편, 도 9의 (b)에 있어서, 부호 61은 할단가공 후의 피가공 기판, 부호 61'는 할단가공 전의 피가공 기판을 나타낸다.
이에 대해, 피가공 기판(61)의 할단예정선(71)으로부터 먼 쪽의 부분을 지지하는 보호유지 바(54D)가 설치되어 있는 경우에는, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 측의 부분이 튀어 오름이 최소한으로 억제 된다. 한편, 도 9의 (c)에 있어서, 부호 61은 할단가공 후의 피가공 기판, 부호 61'는 할단가공전의 피가공 기판을 나타낸다.
이에 따라, 피가공 기판(61)에 발생하는 뒤틀림 응력이나 인장 응력을 적절히 제어하여 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 피가공 기판(61)을 지지하는 기판 홀더(51)가 피가공 기판(61)의 할단예정선(71)을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)를 포함하고, 이들 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)에 의해 피가공 기판(61)이 지지되어 있으므로, 피가공 기판(61)에서 할단예정선(71)의 방향에 관해 균일한 할단응력이 생성된다. 이 때문에, 피가공 기판(61)의 변형이 할단예정선(71)의 방향에 따라 균일하게 발생하는 것으로 되어, 피가공 기판(61)을 평탄면 상에 단순히 실어놓은 경우에 비해, 피가공 기판(61)의 할단가공이 할단예정선(71)을 따라 직선적으로 행해져 그 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 기판 홀더(51)의 각 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 그 위치, 높이 및 자세가 조정되어 있으므로, 할단가공이 행해지는 피가공 기판(61)의 할단예정선(71) 근방의 부분에 대해 효과적인 기계적인 응력을 인가하여 고품위이면서 고속의 할단가공을 보다 용이하게 실현할 수 있다.
한편, 상술한 실시형태에 있어서는, 가열 냉각 유니트(10)에 포함되는 예열 유니트(20) 및 할단유니트(30)에 의해 피가공 기판(61)에 균열(68)을 직접 발생시키고 있지만, 가열 냉각 유니트(10)의 예열 유니트(20)에 선행해서 이동하는 할단선 리드 유니트를 더 설치하고, 피가공 기판(61)의 표면에 원반 등이 접촉한 상태에서 할단예정선(71)을 따라 상대적으로 이동시킴으로써, 피가공 기판(61)의 표면에 백분의 수μm∼수십μm 정도의 깊이의 압흔(壓痕: 미세한 초기 크랙)을 형성하도록 해도 좋다. 이에 따라, 가열 냉각 유니트(10)의 예열 유니트(20) 및 할단유니트(30)에 의해 형성되는 균열(68)의 진직성(眞直性) 등을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또, 상술한 실시형태에 있어서는, 이동 유니트(52)에 의해 가열 냉각 유니트(10)에 대해 피가공 기판(61) 측[기판 홀더(51) 측]을 이동시킴으로써 가열 냉각 유니트(10)와 피가공 기판(61)의 상대적인 이동을 실현하도록 하고 있지만, 이에 한정되지 않고 가열 냉각 유니트(10) 측을 이동시킴으로써 가열 냉각 유니트(10)와 피가공 기판(61)의 상대적인 이동을 실현하도록 해도 좋다.
더욱이, 상술한 실시형태에 있어서는, 기판 홀더(51)에 의해 지지된 피가공 기판(61)에 대해 상방으로부터 레이저 빔(LB1, LB2)을 조사하고 있지만, 이에 한정되지 않고 기판 홀더(51)에 의해 지지된 피가공 기판(61)에 대해 하방으로부터 레이저 빔(LB1, LB2)을 조사하는 경우에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다. 다만, 이 경우에는, 피가공 기판(61)을 지지하는 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54A, 54B, 54C, 54D)는 피가공 기판(61) 중 할단예정선(71) 근방의 부분이 연직 하방으로 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판(61)을 지지할 필요가 있다.
더욱이, 상술한 실시형태에 있어서, 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54A)는 그 표면에 설치된 흡착부(55)에 의해 피가공 기판(61)의 이면을 흡착하여 당해 피가공 기판(61)을 고정하도록 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 도 10에 나타낸 고정 보호유지 바(57)와 같이 하부 클램프부(57a) 및 상부 클램프부(57b)에 의해 피가공 기판(61)을 그 표리 양측으로부터 기계적으로 사이에 두고 고정하도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 피가공 기판(61)을 고정하는 방법으로서는, 이들에 한정되지 않고, 정전 흡착 등의 다른 임의의 방법을 이용할 수 있다. 또, 피가공 기판(61)의 자중 때문에 보호유지 바(54A) 상에서 피가공 기판(61)이 이동하지 않는 경우에는, 반드시 보호유지 바(54A)에 의해 피가공 기판(51)을 강제적으로 고정할 필요는 없고, 보호유지 바(54A) 상에 피가공 기판(61)을 단순히 실어놓는 것만으로도 좋다.
더욱이, 상술한 실시형태에 있어서는, 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54B, 54C, 54D)는 피가공 기판(61)을 마찰 미끄럼 등의 형태로 이동 가능하게 지지하고 있지만, 이에 한정되지 않고 도 11에 나타낸 가동 보호유지 바(58)와 같이 그 표면에 설치된 흡출부(吸出部; 58a)로부터 공기 등을 내뿜음으로써 공기 부상 방식으로 이동 가능하게 지지해도 좋다. 이 경우에는, 할단가공 후의 피가공 기판(61)은 매우 이동하기 쉬워지므로, 피가공 기판(61)의 할단속도의 고속화에 기여할 수 있다. 한편, 이러한 가동 보호유지 바(58)로서는, 금속이나 고무 등으로 이루어진 구성 부재에 흡출부(58a)에 대응하는 구멍을 뚫은 구조를 취하는 외에, 그 구성 부재로서 흡출부(58a)로서 기능하는 복수의 구멍을 가진 다공질 세라믹을 이용해도 좋다.
더욱이, 상술한 실시형태에 있어서는, 기판 홀더(51)의 보호유지 바(54B, 54C, 54D)는 피가공 기판(61)을 마찰 미끄럼 등의 형태로 이동 가능하게 지지하고 있지만, 보호유지 바(54B, 54C, 54D)의 일부에 흡착구멍을 설치하고, 약한 흡인 등을 실시하여 피가공 기판(61)을 가동 상태가 아니라 반가동 상태로 지지하는 것도 가능하다.
본 발명에 의하면, 피가공 기판을 지지하는 기판홀더가 피가공 기판의 할단예정선을 따라 거의 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바를 포함하고, 이들 각 보호유지 바에 의해 피가공 기판이 지지되어 있으므로, 피가공 기판에서 할단예정선의 방향에 관해 균일한 할단응력이 생성된다. 이 때문에, 피가공 기판의 변형이 할단예정선의 방향에 따라 균일하게 발생하는 것으로 되어, 피가공 기판을 평탄면 상에 단순히 실어놓은 경우에 비해, 피가공 기판의 할단가공이 할단예정선을 따라 직선적으로 행해져 그 할단면의 품위(직선성 및 절삭량)를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 기판홀더의 각 보호유지 바는 피가공 기판 중 할단예정선 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 그 위치, 높이 및 자세가 조정되어 있으므로, 할단가공이 행해지는 피가공 기판의 할단예정선 근방의 부분에 대해 효과적인 기계적인 응력을 인가하여 고품위이면서 고속의 할단가공을 보다 용이하게 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 취성 재료로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판에 균열을 발생시켜 할단가공을 실시하는 할단가공 시스템에 있어서,
    피가공 기판을 지지하는 기판 홀더와,
    상기 기판 홀더에 의해 지지된 상기 피가공 기판 상에 레이저 빔을 조사하여 당해 피가공 기판을 국부적으로 가열함으로써, 당해 피가공 기판에 균열을 발생시키는 할단유니트 및,
    상기 할단유니트에 의해 상기 피가공 기판에 생긴 균열이 당해 피가공 기판의 할단예정선을 따라 진전하도록, 당해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 당해 피가공 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 유니트를 갖추되,
    상기 기판 홀더가 상기 피가공 기판의 상기 할단예정선을 따라 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바를 포함하고, 상기 각 보호유지 바는 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선 근방의 부분이 철형상을 이루도록 그 위치, 높이 및 자세가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 할단유니트는, 상기 기판 홀더에 의해 지지된 상기 피가공 기판에 대해 상방으로부터 레이저 빔을 조사하고, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바는 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선 근방의 부분이 연직 상방으로 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 할단유니트는, 상기 기판 홀더에 의해 지지된 상기 피가공 기판에 대해 하방으로부터 레이저 빔을 조사하고, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바는 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선 근방의 부분이 연직 하방으로 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 홀더의 상기 복수의 보호유지 바 중 적어도 하나의 보호유지 바에 의해, 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선을 사이에 두고 한쪽 측에 위치하는 기판 부분이 고정됨과 더불어, 나머지의 보호유지 바 중 적어도 하나의 보호유지 바에 의해 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선을 사이에 두고 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분이 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  5. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바는, 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선을 사이에 두고 한쪽 측 또는 다른쪽 측에 위치하는 기판 부분의 할단가공 후의 자세 또는 형상을 규제하는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  6. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바는, 당해 각 보호유지 바의 평행 상태를 유지한 채, 상기 할단예정선에 수직이면서 상기 피가공 기판의 면내 방향, 상기 할단예정선에 수직이면서 상기 피가공 기판의 연직방향 및 상기 할단예정선의 둘레 방향 중 적어도 하나의 방향에 관해 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  7. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바는, 상기 할단예정선에 수직이면서 상기 피가공 기판의 면내 방향, 상기 할단예정선에 수직이면서 상기 피가공 기판의 연직방향 및 상기 할단예정선의 둘레 방향 중 적어도 하나의 방향을, 상기 피가공 기판에 형성된 균열 선단의 위치에 따라, 할단 중에 수시로 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  8. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 할단유니트에 의해 상기 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 국부적으로 냉각하는 냉각 유니트를 더 갖추되,
    상기 이동 유니트가, 상기 할단유니트 및 상기 냉각 유니트에 의해 상기 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열 및 냉각이 행해진 영역을 당해 피가공 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 할단가공 시스템.
  9. 취성 재료로 이루어진 피가공 기판을 국부적으로 가열하고, 그 열응력에 의해 당해 피가공 기판에 균열을 발생시켜 할단가공을 실시하는 할단가공 방법에 있어서,
    할단대상으로 되는 피가공 기판을 준비하는 준비 공정과,
    상기 피가공 기판 상에 레이저 빔을 조사하여 당해 피가공 기판을 국부적으로 가열하면서, 당해 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 당해 피가공 기판의 할단예정선을 따라 이동시킴으로써, 당해 피가공 기판에 균열을 발생시킴과 더불어 당해 균열을 진전시키는 할단 공정을 포함하되,
    상기 준비 공정에 있어서, 상기 피가공 기판의 상기 할단예정선을 따라 평행으로 연장되는 복수의 보호유지 바를 포함한 기판 홀더에 의해 상기 피가공 기판을 지지함과 더불어, 상기 준비 공정 및 상기 할단 공정에 있어서, 상기 기판 홀더의 상기 각 보호유지 바의 위치, 높이 및 자세를 조정함으로써, 상기 피가공 기판 중 상기 할단예정선 근방의 부분이 철형상을 이루도록 당해 피가공 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 할단가공 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 할단 공정에서, 상기 피가공 기판 상에서 국부적으로 가열이 행해진 영역을 냉각하는 것을 특징으로 하는 할단가공 방법.
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