KR102175207B1 - 레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법 - Google Patents

레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법 Download PDF

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Abstract

유리기판을 다수의 유리셀로 절단하는 방법은, 내부가 상하로 관통하는 프레임의 내부에 유리기판을 삽입하고 프레임 및 유리기판의 일측면에 점착필름을 부착하는 단계, 유리기판의 타측면에 제1 레이저를 조사하여 스크라이브 라인을 형성하는 단계, 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저를 조사하여 유리기판을 다수의 유리셀로 절단하는 단계, 프레임에 부착된 점착필름을 고정한 채 다수의 유리셀이 부착된 점착필름을 팽창시켜 다수 유리셀을 이격시키는 단계를 포함한다.

Description

레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법{Glass Cutting Method with Laser and Adhesive Film}
본 발명은 유리기판 절단방법에 관한 것으로, 상세하게는 분리되는 유리셀의 비산을 방지하고 불량률을 낮출 수 있는 유리기판 절단방법에 관한 것이다.
유리기판을 가로, 세로로 절단하여 작은 크기의 유리셀(glass cell)을 형성하는 유리 절단에는 기계적 방법, 레이저 방법 등이 사용되고 있다.
기계적 방법은 칼날이 유리에 압력을 가하여 메디안 크랙(median crack), 즉 유리 표면에 수직으로 연장하는 크랙을 발생하여 유리를 절단한다. 기계적 방법은 절단면에 생기는 마이크로 크랙, 즉 래터럴 크랙을 완벽히 막기가 어려운 단점이 있다. 크랙 발생은 컬릿(cullet)이라는 분쇄 가루를 생성할 수 있는데, 이러한 컬릿이 표면을 덮으면 가시성을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 유리기판을 터치패널 등에 사용하는 경우에는 컬릿이 투명 도전층에 부착되어 단락을 야기할 수 있다.
레이저 방법은 CO2(이산화탄소) 레이저를 이용하는 방법 등이 있다. CO2 레이저는 가열 및 냉각을 통해 발생하는 열 응력을 이용한다. 이 방법은 유리에 기계적인 힘이 가해지지 않기 때문에 마이크로 크랙이 거의 발생되지 않아, 최근 많이 이용되고 있다.
레이저 방법을 이용하는 종래기술에는 특허공개 제2016-0101068호(디스플레이 유리 조성물의 레이저 절단), 특허공개 제2017-0131586(디스플레이 유리 조성물의 레이저 절단 및 가공) 등이 있다.
그런데, 종래기술에서는, 유리기판을 작은 유리셀로 절단하는 레이저 절단 공정, 절단된 유리셀을 분리하여 언로딩하는 공정 등에서 유리셀이 이탈할 수 있고, 심지어 이탈한 유리셀이 인접 유리셀과 충돌하여 인접 유리셀을 불량화하거나 추가 파티클을 생성할 수 있다. 이 경우, 불량률이 크게 높아져 수율이 떨어지고 생산성/수익성이 크게 악화될 수 있다.
또한, 종래기술에서는 유리기판을 지지하는 테이블에 레이저가 직접 조사되는데, 이로 인해 지지테이블이 손상(damage)받아 내구성이 떨어지는 원인이 되고 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 유리기판 절단 공정, 절단된 유리셀의 이격/분리 공정 등에서 절단된 유리셀이 유동 내지 이탈하는 것을 차단할 수 있고,
둘째, 레이저가 지지테이블에 주는 손상을 차단 내지 최소화할 수 있으며,
셋째, 절단된 유리셀을 안정적으로 분리 및 언로딩함으로써, 불량률 감소, 수율 개선, 생산성 향상 등을 달성할 수 있는, 유리기판 절단방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유리기판 절단방법은, 내부가 상하로 관통하는 프레임의 내부에 유리기판을 삽입하고 프레임 및 유리기판의 일측면에 점착필름을 부착하는 단계, 유리기판의 타측면에 제1 레이저를 조사하여 스크라이브 라인을 형성하는 단계, 스크라이브 라인을 따라 제2 레이저를 조사하여 유리기판을 다수의 유리셀로 절단하는 단계, 프레임이 부착된 점착필름을 고정한 채 다수의 유리셀이 부착된 점착필름을 팽창시켜 유리셀을 이격시키는 단계, 유리셀을 세정하는 단계, 유리셀을 점착필름에서 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법은, 점착필름 부착단계에서 유리기판에 자외선 반응 물질을 레진 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법은, 세정단계 후에, 유리셀이 부착된 점착필름에 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 점착필름은 자외선 반응성 접착제가 도포된 필름일 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법은, 점착필름 부착 후에, 점착필름이 부착된 프레임 및 유리기판을 뒤집는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법에서, 스크라이브 라인 형성 단계는 제1 레이저로 IR 레이저를 이용하고, 스크라이브 라인은 유리기판을 관통하는 다수의 이격 관통공을 포함할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법에서, 유리기판 절단 단계는 제2 레이저로 CO2 레이저를 이용하여 스크라이브 라인을 따라 유리기판에 열팽창 응력을 생성할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법에서, 유리셀 이격 단계는 다수의 유리셀 영역과 프레임 사이에 가압 링을 삽입하여 가압할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 유리기판 절단방법에 의하면, 점착필름이 유리기판을 안정적으로 지지하고 있어, 절단, 이격, 분리 등의 공정에서 절단된 유리셀이 이탈하여 인접 유리셀과 충돌하거나 오염시키는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 유리기판 절단방법에 의하면, 점착필름이 지지테이블에 도달하는 레이저를 차단 내지 최소화할 수 있어, 테이블 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 유리기판 절단방법에 의하면, 절단된 유리셀을 점착필름의 팽창을 이용하여 점착필름에 부착된 채로 이격시킬 수 있어, 유리셀의 브레이킹(breaking), 세정, 분리 등을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 사전 세정단계를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 부착단계를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 뒤집기(flip) 단계를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 스크라이브 라인(scribe line) 형성단계를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 절단 단계를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 팽창(expanding) 단계를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 사후 세정단계를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 경화단계를 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 유리셀 분리단계를 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 유리셀 언로딩(unloading) 단계를 도시하고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 사전 세정단계를 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유리기판 절단방법은 먼저 절단 대상물인 유리기판(110)을 준비하여 표면을 세정할 수 있다. 유리기판(110)의 세정에는 자외선 에너지(EUV : Excimer Ultra-Violet rays)를 이용하여 표면 유기물을 제거하는 방법, 세정제(120)를 이용하여 습식으로 이물질을 제거하는 방법 등을 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 부착단계를 도시하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 지지테이블(161)에 유리기판(110)과 프레임(130)을 로딩할 수 있다. 프레임(130)은 내부가 상하로 관통하는 형태, 예를들어 링 형태로 구성할 수 있다. 프레임(130)은 내부에 유리기판(110)을 삽입하되, 프레임(130)과 유리기판(110) 사이에 프레임 이격공간(FS)을 형성할 수 있다.
점착필름(140)은 프레임(130)과 유리기판(110)의 일측면에 부착할 수 있다. 점착필름(140)은 부착롤러(150)에 의해 프레임(130)과 유리기판(110)의 일측면에 가압될 수 있다. 점착필름(140)은 프레임(130)과 유리기판(110) 사이에 형성된 프레임 이격공간(FS)을 유지시킬 수 있다. 점착필름(140)은 연성, 즉 늘어나는 성질을 가질 수 있다. 점착필름(140)은 기저층(base layer), 접착층(adhesive layer), 라이너층(liner layer) 등으로 구성할 수 있는데, 예를들어 기저층은 폴리에틸렌, 접착층은 아크릴, 라이너층은 PET를 재질로 할 수 있다.
점착필름(140)은 프레임(130)과 유리기판(110)의 일측면과 반대측 타측면 모두에 부착할 수도 있다. 이 경우, 일측면에는 광차단성(불투명) 점착필름을 부착하고 타측면에는 광투과성(투명) 점착필름을 부착할 수 있다. 이러한 점착필름(140)의 양측면 부착을 통해, 유리기판(110)을 보다 견고하게 지지할 수 있다.
도 2의 점착필름 부착단계에서, 유리기판(110)을 레진 코팅하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 경우, 레진 코팅은 자외선 반응 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 뒤집기(flip) 단계를 도시하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 유리기판(110)의 타측면, 즉 개방면에 레이저를 조사할 수 있도록, 유리기판(110)과 프레임(130)을 점착필름(140)이 부착된 채로 뒤집을(flip) 수 있다.
도 4는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 스크라이브 라인 형성단계를 도시하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유리기판(110)의 개방면, 즉 점착필름(140)이 부착되지 않은 면에 IR 피코 레이저(IR Pico Laser, 171)를 조사하여 스크라이브 라인(SL)을 형성할 수 있다. IR 피코 레이저(171)는 유리기판(110)을 관통하는 관통공을 형성할 수 있다. 관통공은 스크라이브 라인(SL)을 따라 일정간격으로 이격되어 다수가 형성될 수 있다.
스크라이브 라인 형성 단계에서, 점착필름(140)이 부착된 유리기판(110)과 프레임(130)은 유리기판(110)의 개방면이 IR 피코 레이저(171)를 향하도록 제2 지지테이블(162)에 고정될 수 있다. 이러한 배치에서 IR 피코 레이저(171)가 유리기판(110)의 개방면에 스크라이브 라인(SL)을 형성하기 위해 조사될 때, 유리기판(110)과 제2 지지테이블(162) 사이의 점착필름(140)은 IR 피코 레이저(171)가 제2 지지테이블(162)까지 도달하는 것을 차단하거나 최소화할 수 있다. 이를 통해, IR 피코 레이저(171)가 제2 지지테이블(162)에 가하는 손상(damage)를 차단 내지 최소화할 수 있다. 손상의 차단 정도는 점착필름(140)의 광투과도 조절을 통해 달성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 절단 단계를 도시하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, CO2 레이저(173)를 스크라이브 라인(SL)을 따라 조사하여 유리기판(110)을 다수의 유리셀(111)로 절단할 수 있다. CO2 레이저(173)가 스크라이브 라인(SL)을 따라 형성된 관통공을 조사하면, 관통공과 관통공 사이의 유리기판(110)에 열팽창 응력이 발생하여 유리기판(110)이 스크라이브 라인(SL)을 따라서 절단되면서, 유리기판(110)에는 스크라이브 라인(SL)을 따라 절단 라인(CL)을 형성할 수 있다.
유리기판 절단단계에서, 유리기판(110)이 절단 라인(CL)을 따라 다수의 유리셀(111)로 분할되는 경우, 유리셀(111)이 고정되어 있지 않으면 일부 유리셀(111)이 비산하는 등 원래 위치를 이탈할 수 있다. 본 발명은 유리기판(110)에 점착필름(140)을 부착하여, 유리기판(110)이 다수의 유리셀(111)로 분할되더라도 단위 유리셀(111)이 점착필름(140)에 부착 고정되게 할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 유리셀(111)의 이탈을 차단함으로써 불량률 감소, 수율 개선의 효과를 달성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 팽창단계를 도시하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 프레임(130)이 부착된 점착필름(140)을 고정한 채, 다수의 유리셀(111)에 부착된 점착필름(140) 영역을 수평으로 팽창시켜 유리셀(111)을 이격시킬 수 있다.
먼저, 절단된 유리기판(110)과 프레임(130)을 중앙이 비어있는 제3 지지테이블(163) 상에 로딩할 수 있다.
둘째, 프레임(130)의 상부를 하방으로 가압하여 프레임(130)을 제3 지지테이블(163)에 고정할 수 있다.
셋째, 제3 지지테이블(163)의 관통홀 가장자리를 따라 가압링(180)을 상승시킬 수 있다. 가압링(180)은 유리셀(111) 영역과 프레임(130) 사이의 프레임 이격공간(FS)에서 상방으로 가압할 수 있다. 이때, 유리셀(111) 영역 외측의 점착필름(140)이 프레임(130)에 고정되어 있으므로, 상승하는 가압링(180)은 유리셀(111) 영역의 점착필름(140)을 상방으로 이동시키면서 수평으로 팽창, 즉 늘어나게 할 수 있다. 결국, 절단 라인(CL)을 따라 절단된 유리셀(111)들이 점착필름(140)의 팽창과 함께 벌어져, 유리셀(111) 사이에 유리셀 이격공간(CS)을 형성하면서 유리셀(111)들을 이격시킬 수 있다. 유리셀(111)의 이격 과정에서, 절단 단계에서 생성되는 파티클(P)이 유리셀(111) 표면이나 유리셀 이격공간(CS)에 잔존할 수 있다.
도 6의 점착필름 팽창단계에서, 팽창된 유리셀(111) 영역의 점착필름(140)을 고정하는 고정링(holding rim)을 사용할 수 있다. 고정링은 내부 고정링과 외부 고정링으로 구성할 수 있고, 내부 고정링과 외부 고정링은 유리셀(111) 영역의 점착필름(140) 가장자리에 결합하여 점착필름(140)을 팽창된 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 도 6의 점착필름 팽창단계에서, 내부 고정링과 외부 고정링으로 고정된 유리셀(111) 영역의 점착필름(140)을 잘라내어 다른 테이블로 이동시킨 후, 다음 공정, 예를들어 사후 세정 등을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 사후 세정단계를 도시하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 이격된 유리셀(111)의 표면과 유리셀 이격공간(CS)에 잔존하는 파티클(P)을 제거할 수 있다. 사후 세정단계는 유리셀(111) 영역에 습식 세정의 세정제(120) 등을 분사하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이때, 세정제(120)를 분사하는 과정에서 유리셀(111) 영역을 회전시키면 원심력에 의해 파티클(P)이 유리셀(111) 영역에서 외측으로 쉽게 배출할 수 있다.
세정제(120) 분사 후에는 유리셀(111) 영역에 건조 공기를 분사하여 물기를 제거할 수 있다.
도 7의 사후 세정 단계에서, 유리셀(111) 영역을 클린 용액에 담궈 파티클(P)을 제거할 수도 있다.
또한, 도 7의 사후 세정 단계에서, 유리셀(111) 영역에 건식 세정의 극초자외선(EUV), 건조 공기(Dry air), 또는 브러싱(Brushing)을 통해 파티클(P)을 제거할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 점착필름 경화단계를 도시하고 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 유리셀(111)이 부착된 점착필름(140)에 자외선(UV rays)를 조사할 수 있다. 점착필름(140)은 자외선 반응성 접착제가 도포된 필름, 예를들어 자외선 경화형 필름을 사용할 수 있고, UV 조사에는 UV 램프(190)를 사용할 수 있다. 점착필름(140)에 자외선이 조사되면, 점착필름(140)이 경화하면서 점착필름(140)과 유리셀(111) 사이의 접착력이 약화되고, 그 결과 유리셀(111)을 점착필름(140)에서 쉽게 분리, 즉 떼어낼 수 있다.
도 9는 본 발명의 유리기판 절단방법에서 유리셀 분리단계를 도시하고 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 유리셀(111)을 점착필름(140)에서 하나씩 분리할 수 있다. 유리셀(111)의 분리에는 가압핀(200), 픽업부(210) 등을 이용할 수 있다. 가압핀(200)이 단위 유리셀(111)이 접착된 점착필름(140)의 후면을 가압하면, 해당 유리셀(111)이 상방으로 이동하면서 가장자리에서부터 서서히 점착필름(140)에서 분리될 수 있다.
해당 유리셀(111)의 상부에서는, 픽업부(210)가 해당 유리셀(111)의 상면을 진공흡착 등의 방법으로 흡착하여 상승시키면 해당 유리셀(111)을 점착필름(140)에서 완전히 분리시킬 수 있다. 픽업부(210)는 직선, 회전 운동을 하면서 분리된 유리셀(111)을 흡착된 상태로 이동시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 유리기판 절단방법에서 유리셀 언로딩(unloading) 단계를 도시하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 픽업부(210)는 분리된 유리셀(111)을 하나씩 트레이(220)에 담을 수 있다.
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 이러한 실시예를 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
110 : 유리기판 120 : 세정제(120)
130 : 프레임 140 : 점착필름
150 : 부착롤러 161,162,163 : 지지테이블
171 : IR 피코 레이저 173 : CO2 레이저
180 : 가압 링 190 : UV 램프
200 : 가압 핀 210 : 픽업부
220 : 트레이 FS : 프레임 이격 공간
CL : 절단 라인 CS : 유리셀 이격 공간
P : 파티클 SL : 스크라이브 라인

Claims (6)

  1. 유리기판을 다수의 유리셀로 절단하는 방법에 있어서,
    내부가 상하로 관통하는 프레임의 내부에 유리기판을 삽입하고 상기 프레임 및 유리기판의 일측면에 광차단성 점착필름을 부착하고 타측면에 광투과성 점착필름을 부착하는 단계;
    상기 유리기판의 타측면에 IR 레이저를 조사하여 상기 유리기판을 관통하는 다수의 이격 관통공으로 구성되는 스크라이브 라인을 형성하는 단계;
    상기 스크라이브 라인을 따라 CO2 레이저를 조사하여 상기 스크라이브 라인을 따라 상기 유리기판에 열팽창 응력을 생성하여 상기 유리기판을 다수의 유리셀로 절단하는 단계;
    상기 프레임에 부착된 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름을 고정한 채 다수의 유리셀 영역과 상기 프레임 사이에 가압 링을 삽입 가압하여 상기 다수의 유리셀이 부착된 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름을 팽창시킴으로써 상기 다수 유리셀을 이격시키는 단계;
    상기 유리셀을 세정하는 단계;
    상기 유리셀을 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름에서 분리하는 단계를 포함하는, 레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름 부착단계는
    유리기판에 자외선 반응 물질을 레진 코팅하는 단계를 포함하는, 레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세정단계 후에, 상기 유리셀이 부착된 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름에 자외선을 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 광차단성 및 광투과성 점착필름은 자외선 반응성 접착제가 도포된 필름인, 레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광차단성 및 광투과성 점착필름의 부착단계 후에
    상기 광차단성 및 광투과성 점착필름이 부착된 프레임 및 유리기판을 뒤집는 단계를 포함하는, 레이저와 점착필름을 이용한 유리기판 절단방법.
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