KR101440481B1 - Method for scribing brittle material substrate and device for scribing brittle material substrate - Google Patents

Method for scribing brittle material substrate and device for scribing brittle material substrate Download PDF

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Abstract

[과제] 곡선상(曲線狀)의 분단 예정 라인을 따라 용이하게 분단을 행할 수 있고, 게다가 가장자리 폭을 작게 할 수 있도록 한다.
[해결 수단] 이 스크라이브 방법은, 유리 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 방법이고, 가열·냉각 공정과 주사 공정을 포함하고 있다. 가열·냉각 공정에서는, 유리 기판에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 기판의 표면(表面) 근방에 초점이 위치하도록 집광(集光)하여 조사하는 것과 함께, 레이저 조사 영역에 레이저 조사와 동시에 냉각 매체를 분사한다. 주사 공정에서는, 레이저 조사에 의한 레이저 스포트 및 냉각 매체의 분사에 의한 냉각 스포트를 분단 예정 라인을 따라 주사한다.
[PROBLEM TO BE SOLVED] [Disclosure] [Technical Problem] It is possible to easily carry out division along a curved line to be divided in a curved shape, and to make the edge width small.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] This scribing method is a method for forming a scribe groove along a line to be divided of a glass substrate, and includes a heating / cooling step and a scanning step. In the heating and cooling process, the glass substrate is irradiated with a laser beam of a wavelength having absorbency and permeability so as to be focused in the vicinity of the surface (front surface) of the substrate, The cooling medium is sprayed. In the scanning step, a laser spot by laser irradiation and a cooling spot by injection of the cooling medium are scanned along the line to be divided.

Description

취성 재료 기판의 스크라이브 방법 및 취성 재료 기판의 스크라이브 장치{METHOD FOR SCRIBING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE AND DEVICE FOR SCRIBING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a scribing method for a brittle material substrate and a scribing apparatus for a brittle material substrate,

본 발명은, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법, 특히, 취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 스크라이브 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scribing method for a brittle material substrate, and more particularly to a scribing method for forming a scribe groove along a line to be divided of a brittle material substrate.

유리 기판에, 분단을 위한 스크라이브 홈을 형성하는 방법으로서, 레이저 광을 이용하여 형성하는 방법이 있다. 이 경우는, 분단 예정 라인을 따라 레이저 광을 조사하여 기판의 일부를 용해, 증발시키는 것에 의하여 스크라이브 홈이 형성된다. 단지, 이 방법에서는, 용해, 증발된 기판의 일부가 기판 표면(表面)에 부착하여, 품질의 열화(劣化)를 수반하는 경우가 있다. 또한, 용해, 증발된 부분에서 형성된 자흔(疵痕)은 기판 단면 강도가 저하하는 원인이 된다. As a method of forming a scribe groove for dividing on a glass substrate, there is a method of forming using a laser beam. In this case, a scribe groove is formed by irradiating a laser beam along the line along which the material is to be divided and dissolving and evaporating a part of the substrate. In this method, however, a part of the dissolved and vaporized substrate adheres to the surface (surface) of the substrate, which may lead to deterioration in quality. In addition, the flaws formed in the melted and evaporated portions cause a decrease in the strength of the cross-section of the substrate.

그래서, 다른 유리 기판의 분단 방법으로서 유리 기판 표면에서 흡수되는 CO2 레이저를 이용한 가공 방법이 제공되고 있다. 여기에서는, 유리 기판 상에 레이저를 조사 및 주사하는 것에 의하여 기판 표면이 가열된다. 그리고, 이 가열 영역을, 냉각 노즐로부터 분사되는 냉각 매체에 의하여 냉각하는 것에 의하여 균열을 진전시킨다. 이것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈이 형성되어, 유리 기판이 분단된다. Therefore, as a method of separating another glass substrate, a processing method using a CO 2 laser which is absorbed on a glass substrate surface is provided. Here, the surface of the substrate is heated by irradiating and scanning a laser on the glass substrate. Then, this heating region is cooled by a cooling medium injected from a cooling nozzle to advance cracks. Thus, the scribe groove is formed along the line along which the substrate is to be divided, and the glass substrate is divided.

그러나, 이와 같은 방법에서는, 레이저 빔의 형상이 타원형이 되기 때문에, 곡선상(曲線狀)의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하거나 분단하거나 하는 것이 곤란하다. 또한, 빔의 길이나 폭에 의하여 최적인 가공 조건이 존재하기 때문에, 이러한 가공 조건을 찾아낼 필요가 있다. 나아가, 적어도 수mm/s 정도의 실용적인 가공 속도의 조건에서는, 통상, 수mm인 폭의 빔이 필요하게 되기 때문에, 기판으로부터 분단 라인까지의 거리(이하, 「가장자리 폭」이라고 부른다)에 제한이 있다. 즉, 가장자리 폭이 극단적으로 작아 빔의 폭 이하가 되면, 이와 같은 분단 예정 라인을 따라 분단하는 것이 불가능하게 된다. However, in such a method, since the shape of the laser beam is elliptical, it is difficult to form or divide the scribe grooves along curved line segments to be divided. In addition, since there are optimum processing conditions depending on the length or width of the beam, it is necessary to find such processing conditions. Furthermore, since a beam having a width of several millimeters is usually required under a condition of a practical processing speed of at least several mm / s, there is a limit to the distance from the substrate (hereinafter referred to as "edge width" have. That is, when the width of the edge is extremely small and becomes less than the width of the beam, it becomes impossible to divide the line along the line to be divided.

덧붙여, 특허 문헌 1에는, 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 유리 기판 등을 분단할 때에, 소정의 길이를 가지는 직선상(直線狀)의 빔 스포트의 양단(兩端)의 강도를 현저하게 증대시키고, 이 양단이 분단 예정 라인 상에 위치하도록 이동시켜, 가공을 행하는 것이 나타내져 있다.In addition, in Patent Document 1, when the glass substrate or the like is divided along a line to be divided on a curve, the strength of both ends of a linear beam spot having a predetermined length is remarkably increased, Is moved so that both ends thereof are located on the line to be divided, and processing is performed.

일본국 공표특허공보 특표2003-516236호Japanese Patent Publication No. 2003-516236

특허 문헌 1에 나타내진 가공 방법에서는, 직선상의 빔 스포트의 양단을 분단 예정 라인 상을 따라 주사할 필요가 있다. 이와 같은 주사를 행하기 위해서는, 매우 복잡한 제어를 실행할 필요가 있다. 또한, 분단 가능한 곡선 형상도 한정되어, 예를 들어 곡률이 작은 곡선을 따라 분단할 수 없다. 게다가, 빔 폭을 작게 할 수 없기 때문에, 가공 가능한 가장자리 폭에 제한이 생긴다고 하는 문제를 해결할 수 없다. In the processing method shown in Patent Document 1, it is necessary to scan both ends of a linear beam spot along a line to be divided. In order to perform such scanning, it is necessary to perform very complicated control. Further, the shape of the curved segment is also limited, for example, it can not be divided along a curve having a small curvature. In addition, since the beam width can not be reduced, the problem that the width of the processable edge is limited can not be solved.

본 발명의 과제는, 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 용이하게 분단을 행할 수 있고, 게다가 가장자리 폭을 작게 할 수 있는 스크라이브 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a scribe method capable of easily dividing along a line to be divided on a curve and reducing the edge width.

제1 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 방법이고, 이하의 공정을 포함하고 있다. A scribing method of a brittle material substrate according to the first invention is a method of forming a scribe groove along a line to be divided of a brittle material substrate, and includes the following steps.

가열·냉각 공정 : 취성 재료 기판에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 취성 재료 기판의 표면으로부터 이면(裏面)의 범위 내에 초점이 위치하도록 집광(集光)하여 조사하는 것과 함께, 레이저 조사 영역에 레이저 조사와 동시에 냉각 매체를 분사한다. Heating and cooling process: A laser beam of a wavelength having absorbency and transparency to the brittle material substrate is condensed and focused so that the focal point is located within the range from the front surface to the back surface of the brittle material substrate, The cooling medium is jetted simultaneously with laser irradiation.

주사 공정 : 레이저 조사에 의한 빔 스포트 및 냉각 매체의 분사에 의한 냉각 스포트를 분단 예정 라인을 따라 주사한다.
또한, 제1 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 레이저가 조사되는 면 및 냉각 매체가 분사되는 면은 취성 재료 기판의 표면으로서 동일한 것을 특징으로 한다.
Injection process: The beam spot by laser irradiation and the cooling spot by injection of cooling medium are scanned along the line to be divided.
The scribing method of the brittle material substrate according to the first invention is characterized in that the surface to which the laser is irradiated and the surface to which the cooling medium is sprayed are the same as the surface of the brittle material substrate.

여기에서는, 기판에 대하여 어느 정도의 투과성 및 흡수성을 가지는 레이저가 기판에 조사된다. 이 레이저 조사에 의하여, 기판은, 표면뿐만 아니라 내부까지 가열된다. 또한, 이 가열과 동시에, 가열된 부분이 냉각 매체에 의하여 냉각된다. 이 때문에, 기판 내부에는 온도 구배가 생긴다. 이 온도 구배에 기인하여, 기판 표면에는 인장 응력이 생기고, 기판 내부에는 압축 응력이 생긴다. 이것에 의하여, 기판에 균열이 생긴다. 그리고, 이상의 빔 스포트 및 냉각 스포트를 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 균열이 진전하여, 스크라이브 홈이 형성된다. Here, the substrate is irradiated with a laser having a certain degree of transparency and absorbency with respect to the substrate. By this laser irradiation, the substrate is heated to the inside as well as the surface. Simultaneously with this heating, the heated portion is cooled by the cooling medium. For this reason, a temperature gradient occurs inside the substrate. Due to this temperature gradient, a tensile stress is generated on the substrate surface, and a compressive stress is generated in the substrate. Thereby, the substrate is cracked. Then, by scanning the above-mentioned beam spot and cooling spots along the line along which the material is to be divided, the crack progresses along the line along which the material is to be divided, and a scribe groove is formed.

이 방법에서는, 레이저의 초점이 기판 표면으로부터 이면의 사이, 즉 표면 근방에 위치하도록 집광되고, 또한 냉각 스포트가 레이저 조사 위치에 레이저 조사와 동시에 형성되기 때문에, 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 용이하게 기판을 스크라이브할 수 있다. 또한, 레이저 조사에 의한 가열로부터 냉각 매체에 의한 냉각까지의 시간차가 거의 없기 때문에, 주위로의 온도의 퍼짐이 작아진다. 이 때문에, 가장자리 폭이 작은 경우여도, 기판의 단측과 반대쪽 사이의 온도의 비대칭성이 생기기 어렵다. 이 결과, 종래의 가공 방법에 비교하여, 가장자리 폭이 작은 가공이 가능하게 된다. In this method, since the focal point of the laser is condensed so as to be positioned between the substrate surface and the back surface, that is, in the vicinity of the surface, and the cooling spot is formed simultaneously with the laser irradiation at the laser irradiation position, Can be scribed. Further, since there is little time difference from the heating by the laser irradiation to the cooling by the cooling medium, the spread of the temperature to the surroundings becomes small. Therefore, even if the width of the edge is small, asymmetry of the temperature between the end side and the opposite side of the substrate is unlikely to occur. As a result, machining with a small edge width becomes possible as compared with the conventional machining method.

제2 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 제1 발명의 방법에 있어서, 가열·냉각 공정의 전(前) 공정으로서 취성 재료 기판의 표면의 분단 예정 라인의 주사 개시단(開始端)에 초기 균열을 형성하는 초기 균열 형성 공정을 더 포함한다. The scribing method of the brittle material substrate according to the second invention is the scribing method of the brittle material substrate according to the first aspect of the present invention wherein the scanning start end (start end) of the line to be divided on the surface of the brittle material substrate, Lt; RTI ID = 0.0 > cracking < / RTI >

여기에서는, 분단 예정 라인의 주사 개시단에 초기 균열이 형성된다. 그 후, 가열·냉각 공정 및 주사 공정이 실행된다. 이 경우는, 초기 균열로부터 분단 예정 라인을 따라 균열이 진전하여, 스크라이브 홈이 형성된다. Here, an initial crack is formed at the scanning start end of the line to be divided. Thereafter, a heating / cooling process and a scanning process are performed. In this case, the crack progresses from the initial crack along the line to be divided, and a scribe groove is formed.

제3 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 제1 또는 제2 발명의 방법에 있어서, 가열·냉각 공정에 있어서의 레이저의 파장은 2.7㎛ 이상 4.0㎛ 이하이다. In the scribing method of the brittle material substrate according to the third invention, in the method according to the first or second invention, the wavelength of the laser in the heating and cooling process is 2.7 탆 or more and 4.0 탆 or less.

이와 같은 레이저를 이용하여, 예를 들어 유리 기판을 조사하는 것에 의하여, 유리 기판의 표면뿐만 아니라 내부까지 가열할 수 있다. By using such a laser, for example, by irradiating a glass substrate, it is possible to heat the glass substrate to not only the surface but also the inside of the glass substrate.

제4 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 제1 또는 제2 발명의 방법에 있어서, 취성 재료 기판은 유리 기판이다. The scribing method of the brittle material substrate according to the fourth invention is the glass substrate according to the method of the first or second invention.

제5 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 제1 또는 제2 발명의 방법에 있어서, 냉각 매체는, 분사 자국의 중심에 레이저 조사에 의한 분사 가공 자국이 위치하도록 기판 표면에 분사된다. The scribing method of the brittle material substrate according to the fifth invention is such that in the method according to the first or second invention, the cooling medium is sprayed onto the surface of the substrate such that the injection processing mark by laser irradiation is located at the center of the spraying target.

제6 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법은, 제1 또는 제2 발명의 방법에 있어서, 가열·냉각 공정의 전 공정으로서, 취성 재료 기판의 레이저 조사 측의 면과 반대쪽의 면에 레이저를 반사하는 반사판을 설치하는 준비 공정을 더 포함한다. A scribing method of a brittle material substrate according to a sixth aspect of the present invention is the scribing method of the brittle material substrate according to the first or second aspect of the present invention, And a reflective plate for reflecting light.

전술과 같이, 기판의 두께가 얇은 경우는, 레이저를 조사하여도 기판은 레이저를 충분히 흡수하지 못하여, 가열이 부족하게 된다. 그래서, 이 제6 발명에서는, 기판의 레이저 조사 측의 면과 반대쪽의 면에, 레이저를 반사하는 반사판을 설치한다. 이 공정을 실행하는 것에 의하여, 얇은 기판이어도 레이저를 충분히 흡수할 수 있어, 기판 내부를 충분히 가열할 수 있다. As described above, when the thickness of the substrate is thin, even if the laser is irradiated, the substrate can not sufficiently absorb the laser, and the heating becomes insufficient. Thus, in the sixth invention, a reflecting plate for reflecting the laser is provided on the surface opposite to the laser irradiation side of the substrate. By carrying out this process, even a thin substrate can sufficiently absorb the laser, and the inside of the substrate can be sufficiently heated.

제7 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 장치는, 취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 장치이고, 테이블과 레이저 발진기와 광학계와 집광 렌즈와 냉각 노즐과 이동 기구를 구비하고 있다. 테이블은 가공 대상으로서의 취성 재료 기판이 재치된다. 레이저 발진기는 취성 재료 기판에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 출력한다. 광학계는 레이저 발진기로부터의 레이저를 테이블로 유도한다. 집광 렌즈는 테이블에 유도된 레이저의 초점이 취성 재료 기판의 표면으로부터 이면의 사이에 위치하도록 레이저를 집광한다. 냉각 노즐은 취성 재료 기판의 레이저 조사 영역에 레이저 조사와 동시에 냉매를 분사하여 냉각 스포트를 형성한다. 이동 기구는 레이저의 조사 영역과 냉각 스포트를 취성 재료 기판에 대하여 수평면 내에서 상대적으로 이동시킨다. 또한, 레이저가 조사되는 면 및 냉각 매체가 분사되는 면은 취성 재료 기판의 표면으로서 동일한 것을 특징으로 한다.A scribing apparatus for a brittle material substrate according to the seventh invention is an apparatus for forming a scribe groove along a line to be divided of a brittle material substrate and includes a table, a laser oscillator, an optical system, a condenser lens, a cooling nozzle and a moving mechanism . The table is mounted with a brittle material substrate as an object to be processed. The laser oscillator outputs a laser having a wavelength that is absorbable and permeable to the brittle material substrate. The optical system guides the laser from the laser oscillator to the table. The condensing lens condenses the laser such that the focus of the laser led to the table is located between the surface and the back of the brittle material substrate. The cooling nozzle forms a cooling spot by jetting a coolant onto the laser irradiation area of the brittle material substrate simultaneously with laser irradiation. The moving mechanism relatively moves the irradiation area of the laser and the cooling spot in the horizontal plane with respect to the brittle material substrate. Further, the surface to which the laser is irradiated and the surface to which the cooling medium is sprayed are the same as the surface of the brittle material substrate.

제8 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 장치는, 제7 발명의 장치에 있어서, 집광 렌즈를 상하로 이동시키는 렌즈 이동 기구를 더 구비하고 있다. The scribing device for a brittle material substrate according to an eighth aspect of the present invention is the device according to the seventh aspect further comprising a lens moving mechanism for moving the focusing lens up and down.

제9 발명에 관련되는 취성 재료 기판의 스크라이브 장치는, 제7 또는 제8 발명의 장치에 있어서, 취성 재료 기판의 일부에, 스크라이브의 기점(起點)으로 되는 초기 균열을 형성하기 위한 초기 균열 형성 수단을 더 구비하고 있다.The scribing device for a brittle material substrate according to the ninth invention is the device according to the seventh or eighth invention, wherein an initial crack forming means Respectively.

이상과 같이, 본 발명에서는, 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 용이하게 분단을 행할 수 있고, 게다가 가장자리 폭을 작게 할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to easily perform the division along the line to be divided on the curve, and further, the width of the edge can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 스크라이브 방법을 실시하기 위한 장치의 개략 구성도.
도 2a는 레이저 파장에 대한 소다 유리의 투과율을 나타내는 도면.
도 2b는 판 두께마다의 레이저의 기판 투과율 및 흡수율을 나타내는 도면.
도 3은 레이저 조사 영역(조사 자국)과 냉각 스포트(분사 자국)를 나타내는 사진.
도 4는 레이저의 초점 위치(기판 표면, 내부, 이면)와 스크라이브 마진과의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 레이저의 초점 위치(기판 상방)와 스크라이브 마진과의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 가공 방법으로 직선상의 분단 예정 라인을 따라 가공한 경우의 분단 예정 라인으로부터의 벗어남량을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 가공 방법으로 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 가공한 경우의 분단 예정 라인으로부터의 벗어남량을 나타내는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of an apparatus for carrying out a scribing method according to an embodiment of the present invention; FIG.
2A shows the transmittance of soda glass with respect to laser wavelength;
Fig. 2B is a diagram showing the substrate transmittance and the absorptivity of the laser for each sheet thickness. Fig.
3 is a photograph showing a laser irradiation area (irradiation station) and a cooling spot (injection station).
4 is a view for explaining a relationship between a focal point position (substrate surface, inside, and back side) of a laser and a scribe margin.
5 is a view for explaining a relationship between a focal position of a laser (substrate above) and a scribe margin.
Fig. 6 is a diagram showing an amount of deviation from a line scheduled to be divided in the case where a line is divided along a line to be divided on a straight line in a processing method according to an embodiment of the present invention; Fig.
7 is a diagram showing an amount of deviation from a line scheduled to be divided in the case where a work is machined along a line to be divided on a curve in a machining method according to an embodiment of the present invention.

[장치 구성][Device Configuration]

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 방법을 실시하기 위한 스크라이브 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 스크라이브 장치(1)는, 예를 들어, 1매의 마더 기판(mother substrate)을 복수의 유리 기판으로 분단하기 위한 장치이다. 여기에서의 유리 기판은, 예를 들어 소다 유리(soda glass) 기판이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scribe apparatus for carrying out a method according to an embodiment of the present invention; FIG. The scribe device 1 is, for example, a device for dividing a single mother substrate into a plurality of glass substrates. Here, the glass substrate is, for example, a soda glass substrate.

스크라이브 장치(1)는, 가공 대상으로서의 유리 기판(G)이 재치되는 테이블(2)과, 레이저 발진기(3)와, 레이저 발진기(3)로부터의 레이저를 테이블(2) 측으로 유도하는 반사 미러(4)와, 집광 렌즈(5)와, 냉각 노즐(6)을 구비하고 있다. The scribing apparatus 1 includes a table 2 on which a glass substrate G as an object to be processed is placed, a laser oscillator 3, a reflection mirror (not shown) for guiding the laser from the laser oscillator 3 to the table 2 4, a condenser lens 5, and a cooling nozzle 6.

여기서, 레이저 발진기(3)는, 유리 기판(G)에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 출력한다. 집광 렌즈(5)는, 초점이 유리 기판(G)의 표면으로부터 이면의 사이에 위치하도록 레이저를 집광한다. 냉각 노즐(6)은, 도시하지 않는 냉매원으로부터 공급되는 냉매를 유리 기판(G)의 표면에 분사하여 냉각 스포트를 형성한다. Here, the laser oscillator 3 outputs a laser beam having a wavelength that is absorbable and permeable to the glass substrate G. The condenser lens 5 condenses the laser so that the focal point is located between the surface of the glass substrate G and the back surface. The cooling nozzle 6 forms a cooling spot by spraying a coolant supplied from a coolant source (not shown) onto the surface of the glass substrate G. [

또한, 이 스크라이브 장치(1)에는, 유리 기판(G)이 재치된 테이블(2)을 수평면 내에서 이동하는 테이블 이동 기구(10)와, 집광 렌즈(5)를 상하로 이동시키는 렌즈 이동 기구(11)가 설치되어 있다. 테이블 이동 기구(10)에 의하여, 레이저의 조사 영역(빔 스포트)과 냉각 스포트가 분단 예정 라인을 따라 주사된다. The scribing apparatus 1 is provided with a table moving mechanism 10 for moving the table 2 on which the glass substrate G is placed in a horizontal plane and a lens moving mechanism for moving the collecting lens 5 up and down 11 are provided. By the table moving mechanism 10, the irradiation area of the laser (beam spot) and the cooling spot are scanned along the line to be divided.

나아가, 이 스크라이브 장치(1)에는, 유리 기판(G)의 주사 개시 측의 단부에, 스크라이브의 기점으로 되는 초기 균열을 형성하기 위한 초기 균열 형성 수단(12)이 설치되어 있다. 초기 균열 형성 수단(12)으로서는, 압자나 커터 휠 등의 기계적 툴이 이용되지만, 레이저 어블레이션(laser ablation) 가공에 의하여 초기 균열을 형성하는 것도 가능하다. Further, in this scribing apparatus 1, an initial crack forming means 12 for forming an initial crack to be a starting point of scribing is provided at an end of the glass substrate G on the scanning start side. As the initial crack forming means 12, a mechanical tool such as an indenter or a cutter wheel is used, but it is also possible to form an initial crack by laser ablation.

[스크라이브 방법][How to scribe]

우선, 커터 휠 등의 초기 균열 형성 수단을 이용하여, 유리 기판(G)의 분단 예정 라인의 주사 개시 측의 단부에 스크라이브의 기점으로 되는 초기 균열이 형성된다. An initial crack is formed at the end of the glass substrate G on the scanning start side of the line to be divided of the glass substrate G serving as a starting point of the scribe by using the initial crack forming means such as a cutter wheel or the like.

다음으로, 유리 기판(G)에 대하여 레이저가 조사된다. 레이저는, 집광 렌즈(5)에 의하여, 초점이 유리 기판(G)의 표면, 혹은 표면으로부터 이면의 사이에 위치하도록 집광된다. 또한, 레이저의 조사와 동시에, 또한 레이저가 조사된 영역에, 냉각 노즐(6)로부터 냉각 매체가 분사된다. Next, the glass substrate G is irradiated with a laser. The laser is condensed by the condenser lens 5 such that the focal point is located on the surface of the glass substrate G or between the surface and the back surface. Further, the cooling medium is jetted from the cooling nozzle 6 to the laser-irradiated area simultaneously with the irradiation of the laser.

여기서, 레이저로서 유리 기판(G)에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저가 이용되기 때문에, 레이저 조사에 의하여, 유리 기판(G)의 표면 및 내부가 가열된다. 한편, 레이저 조사 영역에 냉각 매체가 분사되어 냉각된다. 이 때문에, 기판 내부에는 온도 구배가 생기며, 유리 기판(G)의 표면에는 인장 응력이 생기고, 내부에는 압축 응력이 생긴다. 이것에 의하여, 기판에 균열이 생긴다. Here, since the laser beam is absorbed and permeable to the glass substrate G as a laser, the surface and the interior of the glass substrate G are heated by laser irradiation. On the other hand, the cooling medium is injected into the laser irradiation region to be cooled. As a result, a temperature gradient occurs inside the substrate, tensile stress is generated on the surface of the glass substrate G, and compressive stress is generated inside. Thereby, the substrate is cracked.

이상의 레이저 스포트 및 냉각 스포트를 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 균열이 진전하여, 스크라이브 홈이 형성된다. By scanning the above laser spots and cooling spots along the line along which the material is to be divided, cracks are developed along the line along which the material is to be divided, and scribe grooves are formed.

- 실시예 -- Example -

<레이저><Laser>

도 2a에 다양한 두께를 가지는 소다 유리에 대한 레이저(Er 파이버 레이저)의 파장과 투과율과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 2b에 판 두께마다의 투과율과 흡수율을 나타내고 있다. 덧붙여, 흡수율은 계산값이다. FIG. 2A shows the relationship between the wavelength of the laser (Er fiber laser) and the transmittance for soda glass having various thicknesses. 2B shows the transmittance and the absorptance for each plate thickness. In addition, the absorption rate is a calculated value.

이러한 도면으로부터 분명한 바와 같이, 파장이 2.8㎛ ~ 4.0㎛인 범위에서는, 두께가 1.3mm(실선) 및 1.8mm(파선)인 유리 기판에서는, 투과율이 각각 55%, 46%, 흡수율이 각각 45%, 54%이며, 어느 정도의 흡수성 및 투과성을 가지고 있다. 이러한 두께의 기판에서는, 조사된 레이저는 기판 내부에 흡수되어, 스크라이브가 가능하였다. As apparent from these figures, in the glass substrate having the thickness of 1.3 mm (solid line) and 1.8 mm (broken line) in the wavelength range of 2.8 탆 to 4.0 탆, the transmittance was 55%, 46% , 54%, and it has some degree of absorbency and permeability. In the substrate having such a thickness, the irradiated laser was absorbed into the substrate, and scribing was possible.

덧붙여, 판 두께가 얇은 등의 이유에 의하여 흡수율이 낮은 경우여도, 흡수율이 10% 이상이라면, 보다 고출력의 레이저를 이용하거나, 또는 레이저가 조사되는 면과 반대쪽의 면에 레이저를 반사하는 반사판을 설치하는 것에 의하여, 레이저를 기판 내부에서 충분히 흡수시킬 수 있다. 또한, 냉각을, 레이저 조사면과 반대쪽의 면으로부터 행하는 것에 의하여, 기판 내부에 균열 진전에 충분한 온도 구배를 줄 수 있다. Incidentally, even if the absorptivity is low due to the thinness of the plate thickness or the like, if the absorptivity is 10% or more, a higher output laser may be used, or a reflector may be provided on the surface opposite to the surface irradiated with the laser The laser can be sufficiently absorbed inside the substrate. Further, by performing cooling from the surface opposite to the laser irradiation surface, a sufficient temperature gradient can be given to the inside of the substrate for crack propagation.

덧붙여, 이하의 실험에서는, 모두 파장이 2.8㎛인 Er 파이버 레이저를 이용하고 있다. Incidentally, in the following experiment, an Er fiber laser having a wavelength of 2.8 mu m is used.

<빔 스포트와 냉각 스포트><Beam spot and cooling spot>

도 3에 가공 부분의 상세를 확대하여 나타낸 사진을 도시하고 있다. 도 3에 있어서, 중심부의 원 L로 나타낸 부분이 레이저의 조사 자국이며, 원 C로 나타낸 부분이 냉각 매체의 분사 자국이다. 이 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 냉각 스포트의 중심에 빔 스포트가 위치하도록, 레이저 조사 및 냉각 매체의 분사가 동시에 실행된다. Fig. 3 is a photograph showing an enlarged view of the details of the machining portion. In Fig. 3, the portion indicated by the circle L in the center portion is the irradiating station of the laser, and the portion indicated by the circle C is the jetting target of the cooling medium. As is apparent from Fig. 3, laser irradiation and injection of the cooling medium are simultaneously performed so that the beam spot is located at the center of the cooling spot.

<초점 위치의 영향><Effect of focus position>

도 4에 레이저의 초점 위치를, 기판 표면 (a), 기판 중앙 (b), 기판 이면 (c)로 하여, 레이저 출력 및 주사 속도를 다양하게 바꾸어, 스크라이브가 가능한지 여부, 즉 초점 위치에 의하여 스크라이브 마진이 어떻게 바뀌는지를 실험한 결과를 나타낸다. 덧붙여, 이 실험에서 이용한 유리 기판은 두께가 1.3mm인 소다 유리이다.4, the focal position of the laser is set as the substrate surface (a), the substrate center (b), and the back surface (c) of the substrate. The laser output and the scanning speed are variously changed to determine whether scribing is possible, It shows the experimental results of how the margin changes. In addition, the glass substrate used in this experiment was soda glass having a thickness of 1.3 mm.

도 4에 있어서, 「○」는 스크라이브 가능(초기 균열로부터 분단 예정 라인을 따라 균열이 진전하였다), 「×」는 스크라이브 불가능(분단 예정 라인을 따른 균열이 초기 균열로부터 진전하지 않는다), 「멈춤」은 가공 정지(분단 예정 라인을 따른 균열이 초기 균열로부터 진전하지만 가공 도중에 균열의 진전이 정지하였다), 「앞」은 앞지름(분단 예정 라인을 따르지 않는 균열이 진전하였다)인 것을 나타내고 있다. In Fig. 4, &quot;? &Quot; indicates that scribing is possible (cracks propagated along the line along which the substrate is divided from the initial cracks) (The crack along the line along which the material is to be divided advances from the initial crack, but the progress of the crack stops during processing), and the front represents the front diameter (the crack that does not follow the line to be divided is advanced).

도 4로부터, 초점 위치를 기판 표면과 이면과의 사이에서 바꾸어도, 스크라이브 마진은 거의 같다는 것을 알 수 있다. It can be seen from Fig. 4 that even if the focal position is changed between the substrate surface and the back surface, the scribe margins are almost the same.

한편, 도 5는, 도 4와 마찬가지의 유리 기판에 대하여, 초점 위치를 유리 기판의 상면(上面)으로부터 10mm만큼 상방(上方)으로 사이를 띄우고 가공을 행한 실험 결과이다. 이 경우는, 유리 기판의 표면에 있어서의 빔 직경은 660㎛이다. 따라서, 기판 표면에 있어서의 빔 파워 밀도가 낮고, 기판 온도가 충분히 높아지지 않는다. 이 때문에, 주사 속도를 느리게 하고, 또한 레이저 출력을 높게 하지 않으면 스크라이브를 할 수 없다. On the other hand, FIG. 5 shows the results of an experiment in which the same glass substrates as in FIG. 4 were processed with their focal positions spaced upward (upward) by 10 mm from the upper surface (upper surface) of the glass substrate. In this case, the beam diameter on the surface of the glass substrate is 660 占 퐉. Therefore, the beam power density on the substrate surface is low, and the substrate temperature is not sufficiently raised. Therefore, scribing can not be performed unless the scanning speed is made slow and the laser output is made high.

이상의 실험 결과로부터, 레이저의 초점 위치를 유리 기판의 표면으로부터 이면의 사이에 설정하여 가공을 행하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. From the above experimental results, it is understood that it is preferable to set the focal position of the laser between the front surface of the glass substrate and the back surface to perform the processing.

<분단 예정 라인으로부터의 벗어남><Deviation from line to be divided>

도 6은, 본 실시 형태의 가공 방법을 실시한 경우에, 분단 예정 라인으로부터 균열이 어느 정도 벗어나 형성되었는지를 나타내는 실험예이다. 가로 축은 분단 라인을 따른 위치(0mm는 초기 균열 측의 기판단(基板端)을 나타내고 있다)를 나타내고, 세로 축은 분단 예정 라인으로부터의 벗어남량을 나타내고 있다. 덧붙여, 실험에 이용한 유리 기판은, 두께가 1.3mm인 소다 유리이고 길이는 55mm이다. 또한, 레이저 출력은 7.5W, 주사 속도는 20mm/s이다. Fig. 6 is an experimental example showing how the cracks are formed to some extent from the line to be divided in the case where the processing method of the present embodiment is carried out. The horizontal axis represents the position along the division line (0 mm represents the base judgment of the initial crack side (substrate edge)), and the vertical axis represents the amount of deviation from the line to be divided. In addition, the glass substrate used in the experiment was a soda glass having a thickness of 1.3 mm and a length of 55 mm. The laser output was 7.5 W and the scanning speed was 20 mm / s.

도 6에 도시되는 바와 같이, 분단 예정 라인으로부터의 벗어남량은, +7㎛부터 -10㎛이며, 본 실시 형태의 가공 방법에 의해서도 큰 벗어남이 없는 것을 알 수 있다. As shown in Fig. 6, the amount of deviation from the line to be divided is +7 占 퐉 to -10 占 퐉, and it can be seen that there is no great deviation even by the processing method of this embodiment.

덧붙여, 도 7에 도시하는 바와 같은 곡선상의 분단 예정 라인(SL)을 따라 본 실시 형태의 가공 방법을 실시한 경우는, 형성된 스크라이브 홈은 최대 20㎛의 벗어남량이 발생하였다. 다만, 분단 예정 라인(SL)의 일방(一方) 측으로 벗어나는 경향이 있기 때문에, 이 벗어남을 예상하고 가공을 행하는 것이 가능하다. Incidentally, when the processing method of the present embodiment was performed along the curved dividing line SL on the curve as shown in Fig. 7, the scribe grooves formed had a deviation amount of 20 mu m at the maximum. However, since there is a tendency to deviate to one side (one side) of the line SS to be divided, it is possible to perform machining in anticipation of this deviation.

[특징][Characteristic]

(1) 레이저의 초점이 기판 표면 근방에 설정되고, 또한 냉각 스포트가 레이저 조사 위치에 레이저 조사와 동시에 형성되기 때문에, 곡선상의 분단 예정 라인을 따라 용이하게 기판을 스크라이브할 수 있다. (1) Since the focal point of the laser is set near the substrate surface and the cooling spot is formed simultaneously with the laser irradiation at the laser irradiation position, the substrate can be easily scribed along the line to be divided on the curve.

(2) 기판의 같은 영역에 가열과 냉각이 동시에 실행되기 때문에, 주위로의 온도의 퍼짐이 작아진다. 이 때문에, 가장자리 폭이 작은 경우여도, 기판의 단측과 반대쪽 사이의 온도의 비대칭성이 생기기 어렵다. 이 결과, 종래의 가공 방법에 비교하여, 가장자리 폭이 작은 가공이 가능하게 된다. (2) Since the heating and cooling are performed simultaneously in the same region of the substrate, the spread of the temperature around the substrate is reduced. Therefore, even if the width of the edge is small, asymmetry of the temperature between the end side and the opposite side of the substrate is unlikely to occur. As a result, machining with a small edge width becomes possible as compared with the conventional machining method.

(3) 유리 기판에 대하여 파장이 2.8㎛ 이상 4.0㎛ 이하인 레이저를 이용하는 것에 의하여, 기판 표면으로부터 내부에 걸쳐 효과적으로 가열할 수 있다. 따라서, 균열이 부드럽게 진전하여, 분단 예정 라인으로부터의 벗어남이 억제된다. (3) By using a laser having a wavelength of 2.8 탆 or more and 4.0 탆 or less with respect to a glass substrate, it is possible to effectively heat the substrate from the surface to the inside thereof. Therefore, the crack smoothly advances, and deviation from the line to be divided is suppressed.

(4) 판 두께가 1.0mm 이상 2.0mm 이하인 유리 기판에서는, 파장이 2.8㎛ 이상 4.0m 이하인 레이저를 이용하는 것에 의하여, 기판의 내부까지 충분히 가열할 수 있어, 양호한 스크라이브 홈을 형성할 수 있다. (4) In a glass substrate having a plate thickness of 1.0 mm or more and 2.0 mm or less, by using a laser having a wavelength of 2.8 탆 or more and 4.0 m or less, it is possible to sufficiently heat the inside of the substrate and form a good scribe groove.

[다른 실시 형태][Other Embodiments]

본 발명은 이상과 같은 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 것 없이 여러 변형 또는 수정이 가능하다. The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications or alterations are possible without departing from the scope of the present invention.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 취성 재료 기판으로서 소다 유리를 이용하여 실험예를 나타내었지만, 취성 재료 기판으로서는 소다 유리에 한정되지 않는다.For example, in the above embodiment, experimental examples are shown using soda glass as a brittle material substrate, but the brittle material substrate is not limited to soda glass.

2 : 테이블
3 : 레이저 발진기
5 : 집광 렌즈
6 : 냉각 노즐
2: Table
3: Laser oscillator
5: condenser lens
6: Cooling nozzle

Claims (9)

취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 취성 재료 기판의 스크라이브 방법이고,
상기 취성 재료 기판에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 상기 취성 재료 기판의 표면(表面)으로부터 이면(裏面)의 범위 내에 초점이 위치하도록 집광(集光)하여 조사하는 것과 함께, 레이저 조사 영역에 레이저 조사와 동시에 냉각 매체를 분사하는 가열·냉각 공정과,
상기 레이저 조사에 의한 빔 스포트 및 냉각 매체의 분사에 의한 냉각 스포트를 상기 분단 예정 라인을 따라 주사하는 주사 공정
을 포함하고,
상기 레이저가 조사되는 면 및 상기 냉각 매체가 분사되는 면은 상기 취성 재료 기판의 표면으로서 동일한 것을 특징으로 하는,
취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
A scribing method of a brittle material substrate for forming a scribe groove along a line to be divided of a brittle material substrate,
The laser beam having a wavelength that is absorbent and permeable to the brittle material substrate is condensed and focused so that the focal point is positioned within the range from the front surface (front surface) to the back surface (rear surface) of the brittle material substrate, A heating and cooling step of jetting a cooling medium simultaneously with laser irradiation,
A scanning step of scanning the cooling spot by the beam irradiation by the laser irradiation and the cooling medium by the injection of the cooling medium along the line to be divided
/ RTI &gt;
Characterized in that the surface to which the laser is irradiated and the surface to which the cooling medium is injected are the same as the surface of the brittle material substrate.
Method of scribing a brittle material substrate.
제1항에 있어서,
상기 가열·냉각 공정의 전(前) 공정으로서, 상기 취성 재료 기판의 표면의 분단 예정 라인의 주사 개시단(開始端)에 초기 균열을 형성하는 초기 균열 형성 공정을 더 포함하는, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising an initial crack forming step of forming an initial crack at a scanning start end (starting end) of a line to be divided on the surface of the brittle material substrate as a previous step of the heating and cooling step Scribe method.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가열·냉각 공정에 있어서의 레이저의 파장은, 2.7㎛ 이상 4.0㎛ 이하인, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the wavelength of the laser in the heating and cooling step is 2.7 占 퐉 or more and 4.0 占 퐉 or less.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 취성 재료 기판은 유리 기판인, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the brittle material substrate is a glass substrate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각 매체는, 분사 자국의 중심에 상기 레이저 조사에 의한 분사 가공 자국이 위치하도록 상기 기판 표면에 분사되는, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cooling medium is sprayed onto the surface of the substrate such that the spraying traces by laser irradiation are located at the center of the spraying station.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가열·냉각 공정의 전 공정으로서, 상기 취성 재료 기판의 레이저 조사 측의 면과 반대쪽의 면에 레이저를 반사하는 반사판을 설치하는 준비 공정을 더 포함하는, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a preparing step of providing a reflecting plate for reflecting the laser on the surface opposite to the surface on the laser irradiation side of the brittle material substrate as a previous step of the heating and cooling step.
취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 취성 재료 기판의 스크라이브 장치이고,
가공 대상으로서의 취성 재료 기판이 재치되는 테이블과,
상기 취성 재료 기판에 대하여 흡수성 및 투과성을 가지는 파장의 레이저를 출력하는 레이저 발진기와,
상기 레이저 발진기로부터의 레이저를 상기 테이블로 유도하는 광학계와,
상기 테이블로 유도된 레이저의 초점이 상기 취성 재료 기판의 표면으로부터 이면의 사이에 위치하도록 레이저를 집광하는 집광 렌즈와,
상기 취성 재료 기판의 레이저 조사 영역에 레이저 조사와 동시에 냉매를 분사하여 냉각 스포트를 형성하기 위한 냉각 노즐과,
상기 레이저의 조사 영역과 냉각 스포트를 상기 취성 재료 기판에 대하여 수평면 내에서 상대적으로 이동시키기 위한 이동 기구
를 구비하고,
상기 레이저가 조사되는 면 및 상기 냉각 매체가 분사되는 면은 상기 취성 재료 기판의 표면으로서 동일한 것을 특징으로 하는,
취성 재료 기판의 스크라이브 장치.
A scribe device for a brittle material substrate which forms a scribe groove along a line to be divided of a brittle material substrate,
A table on which a brittle material substrate as an object to be processed is placed,
A laser oscillator for outputting a laser having a wavelength that is absorbent and permeable to the brittle material substrate;
An optical system for guiding the laser from the laser oscillator to the table,
A condensing lens for condensing the laser so that the focus of the laser led to the table is located between the surface and the back of the brittle material substrate;
A cooling nozzle for jetting a coolant to the laser irradiation area of the brittle material substrate simultaneously with laser irradiation to form a cooling spot;
A moving mechanism for relatively moving the irradiated region of the laser and the cooling spot relative to the brittle material substrate in a horizontal plane,
And,
Characterized in that the surface to which the laser is irradiated and the surface to which the cooling medium is injected are the same as the surface of the brittle material substrate.
A scribing device for a brittle material substrate.
제7항에 있어서,
상기 집광 렌즈를 상하로 이동시키는 렌즈 이동 기구를 더 구비한 취성 재료 기판의 스크라이브 장치.
8. The method of claim 7,
And a lens moving mechanism for moving the condensing lens vertically.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 취성 재료 기판의 일부에, 스크라이브의 기점(起點)으로 되는 초기 균열을 형성하기 위한 초기 균열 형성 수단을 더 구비한 취성 재료 기판의 스크라이브 장치.
9. The method according to claim 7 or 8,
Further comprising an initial crack forming means for forming an initial crack at a scribe starting point on a part of the brittle material substrate.
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