KR101010125B1 - 기판 절단장치 및 그 절단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 절단장치 및 그 절단방법에 관한 것으로, 기판 상에 제1레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 형성한 다음 제2레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 따라 기판을 절단하기 때문에 기판을 스크라이빙 라인을 따라 정밀하게 절단할 수 있게 된다.

Description

기판 절단장치 및 그 절단방법{APPARATUS FOR CUTTING SUBSTRATE AND METHOD FOR CUTTING THEREOF}
도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 기판 절단방법을 보인 예시도.
도2는 본 발명에 의한 기판 절단장치를 보인 예시도.
도3은 도2에 있어서, 제1,제2레이저빔 발진부에 의해 표면에 스크라이빙 라인이 형성된 제1,제2모기판을 절단하는 다른 예를 보인 예시도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
110:제1모기판 111:제2모기판
120A:제1레이저빔 발진부 120B:제2레이저빔 발진부
131:스크라이빙 라인 140A:제3레이저빔 발진부
140B:제4레이저빔 발진부 150A:제1지지대
150B:제2지지대
본 발명은 기판 절단장치 및 그 절단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 액정 표시패널들이 형성된 대면적 기판을 레이저 빔(laser beam)으로 절단 하여 액정 표시패널들을 개별적으로 분리시키기에 적당하도록 한 기판 절단장치 및 그 절단방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태의 화소들에 데이터신호를 개별적으로 공급함으로써, 그 화소들의 광투과율을 조절하여 원하는 화상을 표시한다.
따라서, 상기 액정 표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정 표시패널과, 그 액정 표시패널의 화소들을 구동시키는 구동부로 구성된다.
상기 액정 표시패널은 일정한 셀-갭이 유지되도록 합착된 제1,제2기판과, 상기 제1,제2기판의 셀-갭에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 제1기판 상에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되고, 제2기판 상에는 컬러필터 어레이가 형성된다.
상기한 바와같은 액정 표시장치를 제작함에 있어서, 최근 들어 대면적의 제1모기판에 복수의 박막 트랜지스터 어레이들을 형성하고, 대면적의 제2모기판에 복수의 컬러필터 어레이들을 형성하여 제1,제2모기판을 일정한 셀-갭이 유지되도록 합착함으로써, 복수의 액정 표시패널들을 동시에 제작한 다음 개별적으로 분리하는 방식을 통해 수율을 향상시키고 있다.
상기 합착된 제1,제2모기판으로부터 액정 표시패널들을 개별적으로 분리하기 위해서는 제1,제2모기판의 표면에 스크라이빙 라인을 형성한 다음 물리적으로 타격하여 절단하는 방식이 사용되고 있다. 이와같은 기판 절단방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 기판 절단방법을 보인 예시도이다.
먼저, 도1a에 도시한 바와같이 기판(10) 상에 절단 휠(20)을 통해 스크라이빙 라인(31)을 형성한다.
그리고, 도1b에 도시한 바와같이 상기 기판(10)을 반전시킨 다음 브레이크바(40)로 타격하여 상기 스크라이빙 라인(31)을 따라 크랙(crack)이 전파되도록 함으로써, 기판(10)을 절단한다.
상기한 바와같은 기판 절단방법은 기판 상에 스크라이빙 라인을 형성한 다음 기판을 반전시키고, 브레이크바로 타격하여 기판을 절단함에 따라 기판이 스크라이빙 라인을 따라 절단되지 않는 경우가 빈번하게 발생되어 기판의 파손으로 인한 수율 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 상기한 바와같은 기판 절단방법은 기판을 물리적으로 타격하는 경우에 다량의 유리가루(glass chip)들이 발생되고, 이와같은 유리가루들이 기판 상에 점착되는 경우에 액정 표시장치의 화질을 저하시킬 수 있으며, 또는 액정 표시장치의 구동 불량의 원인이 될 수 있다.
또한, 상기 유리가루들을 흡입하여 클린-룸 외부로 배출하기 위한 별도의 장비 및 상기 유리가루들을 폐기하거나 재활용하기 위한 별도의 장비가 요구되어 클린-룸의 구조가 복잡해지고, 클린-룸의 설비비가 증대되며, 유리가루들의 흡입, 배출, 폐기 및 재활용을 위한 별도의 장비를 설치 및 운용함에 따른 경제적 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 유리가루들은 작업자의 호흡기 관련 질환을 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 액정 표시패널들이 형성된 대면적 기판을 레이저 빔으로 절단하여 액정 표시패널들을 개별적으로 분리시킬 수 있는 기판 절단장치 및 그 절단방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기판 절단장치는 합착된 제1,제2모기판의 전면 및 배면 상에서 서로 교차하면서 제1레이저 빔을 조사하여 상기 제1,제2모기판 표면에 스크라이빙 라인을 형성하는 제1,제2레이저빔 발진부와; 상기 제1,제2모기판의 전면 및 배면 상에서 서로 교차하면서 제2레이저 빔을 조사하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 제1,제2모기판을 절단하는 제3,제4레이저빔 발진부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기판 절단방법은 합착된 제1,제2모기판의 표면에 제1레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인을 형성하는 단계와; 상기 제1,제2모기판의 표면에 제2레이저 빔을 조사하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 제1,제2모기판을 절단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 기판 절단장치 및 그 절단방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 의한 기판 절단장치를 보인 예시도이다.
도2를 참조하면, 본 발명에 의한 기판 절단장치는 합착된 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 제1레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인(131) 을 형성하는 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)와; 상기 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 제2레이저 빔을 조사하여 상기 스크라이빙 라인(131)을 따라 제1,제2모기판(110,111)을 절단하는 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B)로 구성된다. 이때, 제1,제3레이저빔 발진부(120A,140A)는 제1지지대(150A)에 정렬 및 고정되어 제1모기판(110)의 양측면 상부에 배치되고, 제2,제4레이저빔 발진부(120B,140B)는 제2지지대(150B)에 정렬 및 고정되어 제2모기판(110)의 양측면 하부에 배치된다.
상기 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)는 합착된 제1,제2모기판(110,111)의 전면 및 배면 상에서 서로 교차하면서, 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 스크라이빙 라인(131)을 형성한다.
즉, 제1레이저빔 발진부(120A)는 제1모기판(110) 전면의 우측에서 좌측으로 이동하면서 제1모기판(110)의 표면에 스크라이빙 라인(131)을 형성하고, 제2레이저빔 발진부(120B)는 제2모기판(111) 배면의 좌측에서 우측으로 이동하면서 제2모기판(111)의 표면에 스크라이빙 라인(131)을 형성한다. 이때, 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)가 제1,제2모기판(110,111)의 중앙에서 교차하는 순간에는 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B) 중의 어느 하나가 이동 및 제1레이저 빔 조사를 중지하고, 다른 하나가 통과한 다음 속행함으로써, 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)의 제1레이저 빔이 중첩되지 않도록 할 수도 있다.
상기 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)로부터 조사되는 제1레이저 빔은 0~50W 정도의 출력을 갖는 야그(Yttrium Aluminum Garnet : YAG) 레이저 빔이 적용될 수 있다.
상기 제1레이저 빔으로 0~50W 정도의 출력을 갖는 야그 레이저 빔이 적용된 경우에 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 스크라이빙 라인(131)이 형성되지 않을 수 있기 때문에 스크라이빙 라인(131)이 형성될 제1,제2모기판(110,111)의 모서리에 휠(wheel)이나 팁(tip)을 이용하여 노치(notch)를 형성한 다음 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)를 통해 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 스크라이빙 라인(131)을 형성할 수도 있다.
상기 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B)는 합착된 제1,제2모기판(110,111)의 전면 및 배면 상에서 서로 좌우 방향으로 교차하면서, 상기 스크라이빙 라인(131)을 따라 제1,제2모기판(110,111)을 절단한다.
즉, 제3레이저빔 발진부(140A)는 제1모기판(110) 전면의 좌측에서 우측으로 이동하면서 제1모기판(110)을 절단하고, 제4레이저빔 발진부(140B)는 제2모기판(111) 배면의 우측에서 좌측으로 이동하면서 제2모기판(111)을 절단한다.이때, 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B)가 제1,제2모기판(110,111)의 중앙에서 교차하는 순간에는 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B) 중의 어느 하나가 이동 및 제2레이저 빔 조사를 중지하고, 다른 하나가 통과한 다음 속행함으로써, 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B)의 제2레이저 빔이 중첩되지 않도록 할 수도 있다.
상기 제3,제4레이저빔 발진부(140A,140B)로부터 조사되는 제2레이저 빔은 0~250W 정도의 출력을 갖는 CO2 레이저 빔이 적용될 수 있다.
상기 제1 내지 제4레이저빔 발진부(120A,120B,140A,140B)는 제1,제2레이저 빔이 조사되는 헤드(head)에 냉각제를 분사하는 유닛(unit)이 개별적으로 구비될 수 있으며, 이때 냉각제로는 DI Water, N2 또는 He 등이 적용될 수 있다.
도3은 상기 제1,제2레이저빔 발진부(120A,120B)에 의해 표면에 스크라이빙 라인(131)이 형성된 제1,제2모기판(110,111)을 절단하는 다른 예를 보인 예시도이다.
도3을 참조하면, 상기 제1,제2모기판(110,111)은 제1,제2테이블(160A,160B)에 로딩되며, 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 형성된 스크라이빙 라인(131)이 제1,제2테이블(160A,160B) 사이에 정렬된다.
상기 제1,제2테이블(160A,160B)의 표면에는 복수의 진공흡착홀(170)들이 구비되어 상기 제1,제2모기판(110,111)을 진공 흡착한다. 이때, 진공흡착홀(170)들을 통해 제1,제2모기판(110,111)을 진공 흡착하기 위한 진공압은 40~50 Kpa 정도로 설정될 수 있다.
상기한 바와같이 제1,제2모기판(110,111)의 표면에 형성된 스크라이빙 라인(131)이 제1,제2테이블(160A,160B) 사이에 정렬되고, 제1,제2모기판(110,111)이 제1,제2테이블(160A,160B)에 로딩되어 진공 흡착된 다음에는 상기 제1,제2테이블(160A,160B)이 서로 멀어지는 방향으로 구동됨으로써, 제1,제2모기판(110,111)을 스크라이빙 라인(131)을 따라 절단한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 기판 절단장치 및 그 절단방법은 기판 상에 제1레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 형성한 다음 제2레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 따라 기판을 절단하기 때문에 기판을 스크라이빙 라인을 따라 정밀하게 절단할 수 있게 되어 종래의 브레이크바를 통한 절단방법에 비해 절단 불량으로 인한 기판 파손을 방지함으로써, 수율 및 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 의한 기판 절단장치 및 그 절단방법은 기판 상에 제1레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 형성한 다음 제2레이저 빔을 사용하여 스크라이빙 라인을 따라 기판을 절단하기 때문에 유리가루의 발생을 차단할 수 있게 된다.
따라서, 유리가루의 흡착으로 인한 액정 표시장치의 화질 저하나 구동불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유리가루를 흡입하여 클린-룸 외부로 배출하기 위한 별도의 장비 및 유리가루를 폐기하거나 재활용하기 위한 별도의 장비가 요구되지 않게 되어 클린-룸의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있고, 클린-룸의 설비비를 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 상기 유리가루의 흡입, 배출, 폐기 및 재활용을 위한 별도의 장비를 설치 및 운용함에 따른 경제적 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 유리가루로 인한 작업자의 호흡기 관련 질환이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 합착된 제1,제2모기판의 전면 및 배면 상에서 서로 교차하면서 제1레이저 빔을 조사하여 상기 제1,제2모기판 표면에 스크라이빙 라인을 형성하는 제1,제2레이저빔 발진부와; 상기 제1,제2모기판의 전면 및 배면 상에서 서로 교차하면서 제2레이저 빔을 조사하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 제1,제2모기판을 절단하는 제3,제4레이저빔 발진부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1,제3레이저빔 발진부를 정렬 및 고정시켜 상기 제1모기판의 양측면 상부에 배치하는 제1지지대와; 상기 제2,제4레이저빔 발진부를 정렬 및 고정시켜 상기 제2모기판의 양측면 하부에 배치하는 제2지지대를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1레이저 빔으로 야그(Yttrium Aluminum Garnet : YAG) 레이저 빔이 적용된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스크라이빙 라인이 형성될 제1,제2모기판의 모서리(edge)에 노치(notch)를 형성하는 휠(wheel)이나 팁(tip)을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2레이저 빔으로 CO2 레이저 빔이 적용된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4레이저빔 발진부는 제1,제2레이저 빔이 조사되는 헤드(head)에 냉각제를 분사하는 유닛(unit)이 개별적으로 구비된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉각제는 DI Water, N2 및 He 중에 선택된 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1,제2레이저빔 발진부는 상기 제1,제2레이저빔 발진부가 교차하는 순간에 제1,제2레이저빔 발진부 중의 어느 하나가 소정시간 동안 제1레이저 빔 조사를 중지하는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제3,제4레이저빔 발진부는 상기 제3,제4레이저빔 발진부가 교차하는 순간에 제3,제4레이저빔 발진부 중의 어느 하나가 소정시간 동안 제2레이저 빔 조사를 중지하는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
  10. 합착된 제1,제2모기판의 표면에 각각 제1레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인을 형성하는 단계와; 상기 제1,제2모기판의 표면에 각각 제2레이저 빔을 조사하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 제1,제2모기판을 절단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 스크라이빙 라인이 형성될 제1,제2모기판의 모서리에 노치(notch)를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
  12. 합착된 제1,제2모기판의 표면에 각각 제1레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인을 형성하는 단계와; 상기 제1,제2모기판을 제1,제2테이블에 로딩하여 진공 흡착하는 단계와; 상기 제1,제2테이블을 서로 멀어지는 방향으로 구동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 스크라이빙 라인이 형성될 제1,제2모기판의 모서리에 노치(notch)를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제1,제2모기판을 제1,제2테이블에 진공 흡착하기 위한 진공압은 40~50 Kpa 로 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
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