KR101641939B1

KR101641939B1 - 기판 브레이크 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101641939B1
Application number: KR1020140088314A
Authority: KR
Inventors: 서용식
Original assignee: 한국미쯔보시다이아몬드공업(주)
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-07-22
Also published as: CN105314838A; TW201613833A; KR20160008312A; CN105314838B; TWI658012B

Abstract

본 발명은 스크라이브 라인이 형성된 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 제1 열전달 소자; 및 스크라이브 라인 방향으로 제1 열전달 소자와 인접하게 배치되어 기판의 제2 영역을 제1 영역과 반대로 냉각 또는 가열하는 제2 열전달 소자를 포함하는 기판 브레이크 장치를 제공하여, 스크라이브 라인이 형성된 기판에 스크라이브 라인 방향으로 가열 또는 냉각을 행하여 효과적으로 기판을 브레이크할 수 있고, 기판의 가열 또는 냉각을 정밀하게 제어하여 효과적으로 기판을 브레이크할 수 있다.

Description

기판 브레이크 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR BREAKING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 브레이크 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물리적인 방법을 이용하지 않고 기판을 브레이크할 수 있는 기판 브레이크 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리 기판 등의 취성 재료 기판에서는 기판을 절단 가공하기 위하여 기판 상에 절단 예정선을 따라 스크라이브 라인을 형성한 후 브레이크(break) 공정을 통하여 기판을 절단한다.

기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법에는 커터 휠 등에 의한 기계적 가공이나 레이저 빔의 조사에 의한 비접촉식 가공 방법이 있다.

기판에 절단 예정선을 따라 스크라이브 라인이 형성된 후에는 기판을 완전히 절단하기 위하여 브레이크 공정을 진행하는데, 기판의 브레이크 방법에는 롤러(roller)나 푸셔(pusher) 등을 사용하여 기판에 충격을 가하는 접촉식 방법과 레이저 또는 스팀(steam) 등을 사용하여 기판을 가열한 후 냉각시키는 비접촉식 방법이 있다.

그런데, 접촉식 브레이크 공정은 기판에 물리적 충격을 가함으로써 표면 불량이 발생되거나, 오차 발생 및 적용 불가능한 범주가 크다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 비접촉식 브레이크 공정에서는 기판의 열 변화에 따른 팽창 수축을 이용하는데, 열 변화에 따른 인장력이 작은 재료에서는 효과가 적은 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크라이브 라인이 형성된 기판에 가열 또는 냉각을 행하여 효율적으로 기판을 브레이크할 수 있는 기판 브레이크 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스크라이브 라인이 형성된 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 제1 열전달 소자; 및 상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 열전달 소자와 인접하게 배치되어 상기 기판의 제2 영역을 상기 제1 영역과 반대로 냉각 또는 가열하는 제2 열전달 소자를 포함하는 기판 브레이크 장치를 제공한다.

상기 제1 열전달 소자 및 상기 제2 열전달 소자는, 상기 기판을 접촉 지지하며 각각 접촉된 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역을 가열 또는 냉각할 수 있다.

상기 기판 브레이크 장치는, 상기 제1 열전달 소자 및 상기 제2 열전달 소자가 각각 상기 기판의 가열 또는 냉각을 번갈아 행하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 열전달 소자는, 상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 열전달 소자와 인접하게 상기 제1 열전달 소자의 양측에 한 쌍이 배치될 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스크라이브 라인이 형성된 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 단계; 및 상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 영역과 인접하는 상기 기판의 제2 영역을 상기 제1 영역과 반대로 냉각 또는 가열하는 단계를 포함하는 기판 브레이크 방법을 제공한다.

상기 기판의 상기 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 단계에서는, 상기 기판을 접촉 지지하는 제1 열전달 소자에 의하여 접촉된 상기 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하고, 상기 기판의 제2 영역을 냉각 또는 가열하는 단계에서는, 상기 기판을 접촉 지지하는 제2 열전달 소자에 의하여 접촉된 상기 기판의 제2 영역을 냉각 또는 가열할 수 있다.

상기 기판 브레이크 방법은, 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역에 대하여 각각 가열 또는 냉각을 번갈아 행하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기판의 상기 제2 영역은, 상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 영역과 인접하게 상기 제1 영역의 양측에 형성될 수 있다.

본 발명의 기판 브레이크 장치 및 방법에 따르면, 스크라이브 라인이 형성된 기판에 스크라이브 라인 방향으로 가열 또는 냉각을 행하여 효과적으로 기판을 브레이크할 수 있다.

또한, 기판의 가열 또는 냉각을 정밀하게 제어하여 효과적으로 기판을 브레이크할 수 있다.

도 1과 도 2는 각각, 본 발명의 일 실시예에 따라 개략적인 구성을 나타낸 기판 브레이크 장치에서 각 열전달 소자가 가열 또는 냉각을 번갈아 행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 기판에 작용하는 응력을 각각 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 기판에 작용하는 내부 응력을 보다 상세히 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 통상의 기술자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1과 도 2는 각각, 본 발명의 일 실시예에 따라 개략적인 구성을 나타낸 기판 브레이크 장치에서 각 열전달 소자가 가열 또는 냉각을 번갈아 행하는 모습을 나타낸 도면이다.

이러한 도 1 및 도 2는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 장치(1)는, 스크라이브 라인(11)이 형성된 기판(10)의 스크라이브 라인(11)을 포함한 제1 영역(13)을 가열 또는 냉각하는 제1 열전달 소자(100)와, 스크라이브 라인(11) 방향으로 제1 열전달 소자(100)와 인접하게 배치되어 기판(10)의 제2 영역(15)을 제1 영역(13)과 반대로 냉각 또는 가열하는 제2 열전달 소자(200)를 포함한다.

기판(10)에는 기판(10)의 절단 예정선을 따라 미리 스크라이브 라인(11)이 형성된다. 본 실시예에서 기판(10)에 스크라이브 라인(11)을 형성하는 방법은 특정 가공 방식으로 제한될 필요는 없으며 휠 커터를 이용하여 가공하거나, 레이저를 이용하여 가공하는 방식 등이 모두 사용될 수 있다.

제1 열전달 소자(100)는, 스크라이브 라인(11)이 포함된 기판(10)의 일부 영역(제1 영역(13))을 가열 또는 냉각한다.

제2 열전달 소자(200)는, 기판(10)의 스크라이브 라인(11) 방향으로 제1 영역(13)과 인접한 제2 영역(15)에 배치되며 제1 열전달 소자(100)와 반대로 제2 영역(15)을 냉각 또는 가열한다. 즉, 제1 열전달 소자(100)가 기판(10)의 제1 영역(13)을 가열하고 있을 때 제2 열전달 소자(200)는 기판(10)의 제2 영역(15)을 냉각하고, 제1 열전달 소자(100)가 기판(10)의 제1 영역(13)을 냉각하고 있을 때 제2 열전달 소자(200)는 기판(10)의 제2 영역(15)을 가열한다.

이에 의해서, 기판(10)의 스크라이브 라인(11) 방향을 따라 기판(10)의 수평 방향으로 온도 구배가 발생되어 기판(10)에 작용하는 응력이 제1 영역(13)과 제2 영역(15)에서 서로 다르게 발생한다. 즉, 도 1에서와 같이 기판(10)의 제1 영역(13)이 냉각되고 있을 때 제1 영역(13)에서는 기판(10)이 열 수축되어 스크라이브 라인(11)에서 인장 응력이 발생되고, 기판(10)의 제2 영역(15)이 가열되고 있을 때 제2 영역(15)에서는 기판(10)이 열 팽창되어 스크라이브 라인(11)에서 압축 응력이 발생된다.

한편, 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)는 기판(10)을 접촉 지지하며 각각 접촉된 기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)을 가열 또는 냉각한다. 기판(10)이 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)에 의하여 접촉되어 가열 또는 냉각됨으로써, 냉풍 또는 온풍 등을 이용한 비접촉식 열전달에 비하여 에너지 손실이 적고 기판(10)에 실제 적용되는 온도의 측정이 정확하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예의 기판 브레이크 장치(1)는, 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)를 각각 발열 또는 냉각 상태로 번갈아 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다. 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)는 제어부에 의하여 발열 또는 냉각을 번갈아 행한다. 이에 의하여, 기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)에서 스크라이브 라인(11)을 따라 작용하는 내부 응력이 인장 또는 압축 응력으로 번갈아 나타남으로써 기판(10)의 분리가 효과적으로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)는 전기적 방식에 의해 발열 또는 냉각을 행하는 열전 소자(thermoelement)가 사용된다. 제어부는 열전 소자로 구성된 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)와 전기적으로 연결되어 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)의 발열 또는 냉각을 제어한다. 제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)가 전기적으로 제어됨으로써, 기판(10)의 가열 또는 냉각을 번갈아 행하기가 용이하고 기판(10)의 가열 또는 냉각 온도를 정밀히 제어할 수 있다.

제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)의 크기 및 개수는 기판(10)의 크기 및 재질 등을 고려하여 적절하게 변경할 수 있다.

본 실시예에서는, 한 쌍의 제2 열전달 소자(200)가 기판(10)의 스크라이브 라인(11) 방향으로 제1 열전달 소자(100)와 인접하게 제1 열전달 소자(100)의 양측에 배치된다. 제1 열전달 소자(100)를 기준으로 제1 열전달 소자(100)의 양측에 서로 다른 온도 구배를 형성하는 제2 열전달 소자(200)가 배치됨으로써 보다 효과적으로 스크라이브 라인(11)을 따라 분리력을 발생시킬 수 있다.

이러한 구성을 갖는 기판 브레이크 장치(1)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 3(a)는 도 1의 기판(10)에 작용하는 응력을 나타내고, 도 3(b)는 도 2의 기판(10)에 작용하는 응력을 나타낸다. 도 3(a)(b)를 참조하면, 기판(10)의 제1 영역(13)과 제2 영역(15)에서 스크라이브 라인(11)에 작용하는 응력이 서로 반대 방향으로 발생됨으로써 기판(10)의 스크라이브 라인(11)에 작용하는 분리력이 집중되어 나타나고, 결과적으로 스크라이브 라인(11)에서의 분리가 효과적으로 이루어질 수 있다.

또한, 도 3의 (a)와(b)에서와 같이 기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)에서 각각 가열 및 냉각이 번갈아 행해짐으로써, 기판(10)의 스크라이브 라인(11)에서 크랙(crack)이 점진적으로 진행되어 기판(10)의 분리가 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 4는 도 1의 기판(10)에 작용하는 내부 응력을 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 기판(10)의 가열 또는 냉각이 행해질 때 기판(10)의 내부에서는 가열 팽창 또는 냉각 수축에 의하여 내부 응력이 도 4에서와 같이 나타난다. 이때 기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)에서는 각각 서로 다른 방향의 내부 응력이 작용하게 되므로 이러한 힘들이 복합적으로 작용하여 스크라이브 라인(11)에서의 분리력을 증가시키고 온도 차이가 생기는 부분에서 집중됨으로써 기판(10)의 분리가 효과적으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 기판 브레이크 장치(1)에 의하면, 스크라이브 라인(11)이 형성된 기판(10)에 스크라이브 라인(11) 방향으로 온도 구배를 발생시킴으로써 효과적으로 기판(10)을 분리시킬 수 있어, 특히 선팽창 계수가 작은 재질의 기판(10)에서도 기판(10)의 브레이크 공정을 효과적으로 행할 수 있다.

또한, 기판(10)의 브레이크 공정을 물리적 방법이 아닌 가열 또는 냉각에 의한 기판(10)의 팽창 또는 수축을 이용하여 행함으로써, 브레이크 공정 시 기판(10)의 손상을 방지할 수 있고 종래의 물리적 브레이크 공정을 이용할 수 없는 장비에도 적용이 가능하며, 스크라이브 라인(11)과 브레이크 바(bar) 간의 거리 오차 문제가 발생하지 않는 등 브레이크 공정을 간단화 시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 스크라이브 라인(11)이 약한 힘으로 형성된 기판(10)에 대해서도 효과적으로 브레이크 공정을 행할 수 있고, 브레이크 공정 시 기판(10)에 불필요한 부하를 주지 않으므로 단면 강도가 유지되어 단면 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 접촉에 의하여 기판(10)을 가열 또는 냉각하는 열전 소자를 사용함으로써, 열 전달 시 에너지 손실이 적고, 열전달 물질에 의한 오염의 발생 등이 방지되어 공정이 간편해지며, 기판(10)의 가열 또는 냉각을 간편하고 정밀하게 제어하여 효과적으로 기판(10)을 브레이크 할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 방법을 설명한다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 장치(1)에서 설명한 바와 동일한 구성요소에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 방법은, 스크라이브 라인(11)이 형성된 기판(10)의 스크라이브 라인(11)을 포함한 제1 영역(13)을 가열 또는 냉각하는 단계(S100)와, 스크라이브 라인(11) 방향으로 제1 영역(13)과 인접하는 기판(10)의 제2 영역(15)을 제1 영역(13)과 반대로 냉각 또는 가열하는 단계(S200)와, 기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)에 대하여 각각 가열 또는 냉각을 번갈아 행하도록 제어하는 단계(S300)를 포함한다.

기판(10)의 제1 영역(13)을 가열 또는 냉각하는 단계(S100)에서는, 기판(10)을 접촉 지지하는 제1 열전달 소자(100)에 의하여 접촉된 기판(10)의 제1 영역(13)을 가열 또는 냉각하고, 기판(10)의 제2 영역(15)을 냉각 또는 가열하는 단계(S200)에서는, 기판(10)을 접촉 지지하는 제2 열전달 소자(200)에 의하여 접촉된 기판(10)의 제2 영역(15)을 냉각 또는 가열한다.

제1 열전달 소자(100) 및 제2 열전달 소자(200)에 대해서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 장치(1)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

기판(10)의 제1 영역(13) 및 제2 영역(15)의 크기 및 개수는 기판(10)의 크기 및 재질에 따라 적절하게 변경될 수 있으며, 본 실시예에서는, 한 쌍의 제2 영역(15)이 스크라이브 라인(11) 방향으로 제1 영역(13)과 인접하게 제1 영역(13)의 양측에 형성됨으로써 스크라이브 라인(11)에 형성되는 분리력을 보다 효과적으로 발생시킬 수 있다.

이러한 구성을 갖는 기판 브레이크 방법의 작용 및 효과에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 브레이크 장치(1)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 일례로서 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 권리 범위는 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 기판 브레이크 장치
10 : 기판
11 : 스크라이브 라인
13 : 제1 영역
15 : 제2 영역
100 : 제1 열전달 소자
200 : 제2 열전달 소자

Claims

스크라이브 라인이 형성된 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 제1 열전달 소자; 및
상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 열전달 소자와 인접하게 배치되어 상기 기판의 제2 영역을 상기 제1 영역과 반대로 냉각 또는 가열하는 제2 열전달 소자를 포함하는 기판 브레이크 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 열전달 소자 및 상기 제2 열전달 소자는,
상기 기판을 접촉 지지하며 각각 접촉된 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역을 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 기판 브레이크 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 열전달 소자 및 상기 제2 열전달 소자가 각각 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역을 가열 또는 냉각을 번갈아 행하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 기판 브레이크 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 열전달 소자는,
상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 열전달 소자와 인접하게 상기 제1 열전달 소자의 양측에 한 쌍이 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 브레이크 장치.
스크라이브 라인이 형성된 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 단계; 및
상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 영역과 인접하는 상기 기판의 제2 영역을 상기 제1 영역과 반대로 냉각 또는 가열하는 단계를 포함하는 기판 브레이크 방법.
제5항에 있어서,
상기 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하는 단계에서는,
상기 기판을 접촉 지지하는 제1 열전달 소자에 의하여 접촉된 상기 기판의 제1 영역을 가열 또는 냉각하고,
상기 기판의 제2 영역을 냉각 또는 가열하는 단계에서는,
상기 기판을 접촉 지지하는 제2 열전달 소자에 의하여 접촉된 상기 기판의 제2 영역을 냉각 또는 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 브레이크 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역에 대하여 각각 가열 또는 냉각을 번갈아 행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 기판 브레이크 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 기판의 제2 영역은,
상기 스크라이브 라인 방향으로 상기 제1 영역과 인접하게 상기 제1 영역의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 브레이크 방법.