KR20030095233A - A scribing method and a scribing apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 블라인드 크랙이 풀 보디 커트가 되는 것을 억제하고 또한 적절한 깊이의 블라인드 크랙이 얻어지는 레이저 빔의 출력 폭을 넓힐 수 있는 스크라이브 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a scribing method and apparatus capable of suppressing blind cracks from becoming full body cut and widening the output width of a laser beam in which blind cracks of an appropriate depth are obtained.
글래스 기판50의 표면에 글래스 기판50의 연화점보다 낮은 온도로 연속하여 레이저 빔을 조사하여 레이저 스폿LS를 형성하면서 레이저 스폿LS의 내부에 냉각 포인트CP를 형성함으로써 글래스 기판50의 스크라이브 예정라인을 따라 블라인드 크랙을 형성한다. 본 방법은, 레이저 스폿LS의 영역 중에 강제적으로 냉각하는 냉각 포인트CP를 형성함으로써 풀 보디 커트를 방지하고 또한 이동속도 및 레이저 빔의 출력의 적정범위를 넓게 확보하여 적절한 깊이의 블라인드 크랙을 안정하게 형성할 수 있다.The surface of the glass substrate 50 is continuously irradiated at a temperature lower than the softening point of the glass substrate 50 to form a laser spot LS while forming a cooling point CP inside the laser spot LS, thereby blinding the scribe line of the glass substrate 50. To form cracks; In this method, by forming a cooling point CP forcibly cooling in the area of the laser spot LS, a full body cut is prevented, and a proper range of the moving speed and the output of the laser beam is secured to form a stable blind crack at a suitable depth. can do.
Description
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(이하, FPD(flat panel display)라고 표기한다)에 사용되는 글래스 기판(glass 基板) 등의 취성재료기판(脆性材料基板)을 절단하기 위한 스크라이브(scribe) 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scribe method for cutting a brittle material substrate such as a glass substrate used for a flat panel display (hereinafter referred to as a flat panel display). will be.
FPD 등에 사용되는 글래스 기판의 두께는 용도에 따라 0.5mm부터 3mm까지 다양하다. 이러한 다양한 두께를 구비하는 FPD용의 글래스 기판을 제조하는 경우, 플로트법(float method) 또는 퓨젼법(fusion method)이라고 불리는 공정 등을 이용하는 것이 일반적으로 알려져 있다.The thickness of the glass substrate used in the FPD, etc. varies from 0.5mm to 3mm depending on the application. In manufacturing a glass substrate for FPD having such various thicknesses, it is generally known to use a process called a float method or a fusion method.
플로트법(float method)은, 용융(熔融)된 주석 금속의 자유면(自由面)에 글래스를 띄우는 방법으로서, 비뚤어짐이 적고 평탄도(平坦度)가 매우 우수한 판유리를 얻을 수 있다. 이 플로트법에 의하여 0.5mm부터 10mm까지 다양한 두께의 글래스 원판(glass 原板)을 제조할 수 있다. 두께가 두꺼운 글래스 판은 카본 펜더(carbon fender)로 주석 금속 상에서의 글래스의 퍼짐을 방지함으로써 제조되고, 두께가 얇은 글래스 판은 주석의 자유면 상에 떠 있는 글래스를 롤러기구(roller 機構)를 사용하여 양 방향으로 잡아 당김으로써 제조된다.The float method is a method of floating a glass on the free surface of molten tin metal, and it is possible to obtain a plate glass having little warpage and very excellent flatness. By this float method, glass discs of various thicknesses from 0.5 mm to 10 mm can be produced. The thick glass plate is manufactured by carbon fender to prevent the glass from spreading on the tin metal, and the thin glass plate uses a roller mechanism for the glass floating on the free surface of the tin. By pulling in both directions.
한편 퓨젼법(fusion method)은, 통(桶)에서 넘쳐 흐르는 글래스를 그대로 하방으로 연장시켜 롤러를 이용하지 않고 액체의 자연면(自然面)을 그대로 굳히는 방법으로서, 우수한 정밀도의 평탄도를 구비하는 글래스 원판을 얻을 수 있다는 것이 알려져 있다.The fusion method, on the other hand, is a method of extending the glass overflowing from the barrel as it is to lower the natural surface of the liquid without using a roller. It is known that a glass disc can be obtained.
용융로(熔融爐)에서 용융된 글래스에 대하여 상기한 플로트법 또는퓨젼법 중에서 어느 하나를 이용하여 형성된 평탄한 글래스 판은, 여러 공정을 거친 후에 콘베이어(conveyor) 상으로 반송되어 오는 글래스 원판에 대하여 절단공정(切斷工程)에서 절단이 이루어진다.The flat glass plate formed by using any one of the above-mentioned float method or fusion method with respect to the glass melted in the melting furnace is cut to the glass disc which is conveyed onto the conveyor after passing through various processes. Cutting is done in (切斷 工程).
이 절단공정은, 콘베이어 상으로 반송되어 오는 띠 모양의 글래스 원판에 대하여 글래스 판의 반송 방향을 따라 평행 및 직각으로 스크라이브 라인(scribe line)을 형성하는 스크라이브 공정(scribe 工程)과, 이 스크라이브 공정에 의하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 상기 글래스 원판을 브레이크하는 브레이크 공정(break 工程)이 포함된다. 이 글래스 원판의 절단공정을 하는 경우에 콘베이어 상의 글래스 원판의 반송속도(搬送速度)는 글래스 원판의 두께가 얇아지면 늦어져서, 글래스 원판의 두께가 0.5∼0.7mm 정도에서는 100mm/s 이하의 반송속도로 조정된다. 글래스 원판의 절단공정에서 형성되는 스크라이브 라인의 바로 아래에는 수직 크랙(垂直 crack)이 연속하여 형성된다.This cutting step includes a scribe process for forming a scribe line in parallel and at right angles along the conveying direction of the glass plate with respect to the strip-shaped glass disc conveyed onto the conveyor. And a brake process for breaking the glass disc along the formed scribe line. In the case of cutting the glass disc, the conveyance speed of the glass disc on the conveyor becomes slower when the glass disc becomes thinner. Adjusted. Vertical cracks are formed continuously under the scribe line formed in the glass plate cutting process.
콘베이어 상의 글래스 원판의 반송 방향 및 반송 방향과 직교하는 방향을 따르는 스크라이브 라인은, 초경합금(超硬合金)으로 만들거나 소결 다이아몬드(燒結 diamond)로 만든 커터 휠(cutter wheel)을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 커터 휠을 이용하는 방법에서는, 스크라이브 라인 형성 중에 발생하는 컬릿(cullet)이 글래스 원판의 표면에 부착되어 글래스 판의 제품결함의 원인이 되고 또한 글래스 원판을 브레이크할 때에 글래스 판의 단면(端面) 부분에 흠집이 발생하여 제품불량이 될 우려가 있다.The scribe line along the conveying direction and the direction orthogonal to the conveying direction of the glass disc on a conveyor is generally formed using the cutter wheel made from cemented carbide or sintered diamond. to be. However, in such a method using a cutter wheel, a cullet generated during scribe line formation adheres to the surface of the glass disc, causing product defects in the glass plate, and when the glass disc breaks, the cross section of the glass plate. There is a risk of scratches on the parts, which may lead to product defects.
이 커터 휠을 이용하는 방법이 가지고 있는 문제점을 해소하기 위하여 레이저에 의한 가열작용과 냉각매체에 의한 냉각작용을 이용하여 취성재료기판에 발생하는 열에 의한 비틀림을 이용함으로써 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하는 스크라이브 방법이 검토되고 있고, 예를 들면 일본국 특허 제3027768호에 개시된 방법이 알려져 있다.In order to solve the problem of the method using the cutter wheel, blind cracks are formed by utilizing heat torsion generated in a brittle material substrate by using a heating action by a laser and a cooling action by a cooling medium. The scribe method is examined, for example, the method disclosed in Japanese Patent No. 3027768 is known.
이 스크라이브 방법에서는, 도9에 나타나 있는 바와 같이 글래스 기판50에 대하여 레이저 발진장치(laser 發振裝置)61에서 레이저 빔(laser beam)이 조사(照射)된다. 레이저 발진장치61에서 조사되는 레이저 빔은 스크라이브 예정라인(scribe 豫定line)을 따라 타원 형상의 레이저 스폿(laser spot)LS를 글래스 기판50 상에 형성한다. 레이저 발진장치61에서 조사되는 레이저 빔은 글래스 기판50에 대하여 레이저 스폿LS의 길이 방향을 따라 상대적으로 이동시킬 수 있다.In this scribing method, as shown in FIG. 9, a laser beam is irradiated to the glass substrate 50 by the laser oscillator 61. As shown in FIG. The laser beam irradiated from the laser oscillation device 61 forms an elliptic laser spot LS on the glass substrate 50 along a scribe setting line. The laser beam irradiated from the laser oscillation device 61 may move relative to the glass substrate 50 along the longitudinal direction of the laser spot LS.
또 글래스 기판50 표면에서의 레이저 빔의 조사영역(照射領域) 근방에는, 스크라이브 라인이 형성되도록 냉각수 등의 냉각매체가 냉각노즐62에서 분출되고 있다. 레이저 빔이 조사되는 글래스 기판50의 표면에는 레이저 빔에 의한 가열에 의하여 압축응력(壓縮應力)이 발생한 후에 냉각매체가 분출됨으로써 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이와 같이 압축응력이 발생한 영역과 근접한 영역에 인장응력이 발생하기 때문에 양쪽 영역 사이에 각각의 응력에 의거한 응력구배(應力句配)가 발생하여 글래스 기판50에는 글래스 기판50의 단부에 미리 형성된 컷 라인(cut line)으로부터 스크라이브 예정라인을 따라 연속하는 크랙(crack)BC가 형성된다. 이 크랙BC는 미소하기 때문에 보통의 경우에는 육안으로는 볼 수 없어 블라인드 크랙BC라고 불리고 있다.In the vicinity of the irradiation area of the laser beam on the surface of the glass substrate 50, a cooling medium such as cooling water is ejected from the cooling nozzle 62 so that a scribe line is formed. On the surface of the glass substrate 50 to which the laser beam is irradiated, after the compressive stress is generated by heating by the laser beam, the cooling medium is ejected to generate a tensile stress. As the tensile stress is generated in the region close to the compressive stress region as described above, a stress gradient is generated between the two regions based on the respective stresses, and the glass substrate 50 has a cut previously formed at the end of the glass substrate 50. A continuous crack BC is formed from the cut line along the scheduled scribe line. Since this crack BC is small, it is called blind crack BC because it cannot be seen by the naked eye in normal cases.
글래스 기판 등의 취성재료기판을 절단하는 경우에는, 상기한 바와 같이 글래스 기판에 대하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과, 스크라이브 공정에 의하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 브레이크하는 브레이크 공정이 행하여진다. 스크라이브 공정에서 형성되는 스크라이브 라인은, 브레이크 공정에서 글래스 기판을 브레이크할 때에 스크라이브 라인을 따라 정확하게 브레이크되기 때문에 적절한 깊이로 형성되어야 한다. 한편, 스크라이브 라인이 지나치게 깊게 형성되면 스크라이브 라인을 구성하는 블라인드 크랙이 글래스 기판의 하면(下面)까지 관통하는 풀 보디 커트(full body cut)가 되어 브레이크 공정을 하기 전에 이미 글래스 기판이 절단된 상태가 되어 반송 도중에 글래스 기판의 낙하, 탈락 등에 의하여 글래스 원판의 절단라인이 정지되는 등의 지장을 초래할 우려가 있다. 따라서 절단대상이 되는 글래스 기판에 대하여 적절한 깊이의 스크라이브 라인을 형성하는 것은 중요하다.When cutting brittle material substrates, such as a glass substrate, the scribe process of forming a scribe line with respect to a glass substrate, and the brake process which brakes along the scribe line formed by the scribe process are performed as mentioned above. The scribe line formed in the scribing process should be formed at an appropriate depth because the scribing line is precisely braked along the scribe line when the glass substrate is braked in the braking process. On the other hand, if the scribe line is formed too deep, the blind crack constituting the scribe line becomes a full body cut penetrating to the lower surface of the glass substrate, and the glass substrate is already cut before the brake process. Thereby, there is a fear that the cutting line of the glass original plate is stopped due to dropping or dropping of the glass substrate during conveyance. Therefore, it is important to form a scribe line having an appropriate depth with respect to the glass substrate to be cut.
그러나 용도에 따라 많은 종류의 두께로 제조되는 글래스 원판 중에서 두께가 얇은 글래스 기판의 경우에는, 상기한 바와 같이 콘베이어 상의 반송속도가 100mm/s 이하의 저속으로 조정되기 때문에 레이저 빔에 의한 가열영역이 글래스 원판의 하면까지 도달하기 쉬워 블라인드 크랙이 풀 보디 커트가 될 우려가 많다.However, in the case of glass substrates having a thin thickness among glass discs manufactured in various kinds of thicknesses according to the use, the heating area by the laser beam is controlled because the conveying speed on the conveyor is adjusted to a low speed of 100 mm / s or less as described above. It is easy to reach the lower surface of the disc, and there is a possibility that the blind cracks become a full body cut.
또한 레이저 빔의 출력이 변동하면 글래스 원판의 깊이에 대한 가열영역의 깊이가 변동하기 때문에 레이저 빔의 출력변동에 의하여 형성되는 블라인드 크랙의 깊이가 변동한다. 두께가 얇은 글래스 기판에서는, 레이저 빔의 출력변동에 의하여 적절한 깊이의 블라인드 크랙이 형성되는 레이저 빔의 출력과 블라인드 크랙이 형성되지 않는 레이저 빔의 출력과의 차이 또한 적절한 깊이의 블라인드 크랙이 형성되는 레이저 빔의 출력과 블라인드 크랙이 풀 보디 커트가 되는 레이저 빔의 출력과의 차이가 작아 적절한 깊이의 블라인드 크랙을 형성하기 위하여 허용되는 레이저 빔의 출력 폭이 좁으므로 동일한 스크라이브 공정에서도 레이저 빔의 출력변동에 의하여 블라인드 크랙이 형성되지 않는 영역과 블라인드 크랙이 풀 보디 커트가 되는 영역의 양방(兩方)이 발생할 우려가 있다.In addition, when the output of the laser beam varies, the depth of the heating area with respect to the depth of the glass disc varies, so the depth of the blind crack formed by the output variation of the laser beam varies. In a thin glass substrate, a laser beam in which a blind crack of an appropriate depth is formed also differs from an output of a laser beam in which a blind crack of an appropriate depth is formed by a variation in the output of the laser beam and an output of a laser beam in which the blind crack is not formed. The difference between the output of the beam and the output of the laser beam where the blind crack is a full body cut is small, so that the output width of the laser beam is small to form a blind crack of an appropriate depth, so that the output of the laser beam can be changed even in the same scribe process. Therefore, there exists a possibility that both the area | region where a blind crack is not formed and the area | region where a blind crack becomes a full body cut may generate | occur | produce.
본 발명은, 블라인드 크랙이 풀 보디 커트가 되는 것을 억제하고 또한 적절한 깊이의 블라인드 크랙을 얻을 수 있는 레이저 빔의 출력 폭을 넓힐 수 있는 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a scribing method and a scribing apparatus which can suppress a blind crack from becoming a full body cut and can widen the output width of a laser beam capable of obtaining a blind crack of an appropriate depth.
도1은 본 발명의 스크라이브 방법을 실시하기 위하여 사용되는 스크라이브 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a scribing apparatus used to implement the scribing method of the present invention.
도2는 도1의 스크라이브 장치를 사용한 본 발명의 스크라이브 방법에 의한 글래스 기판50 상의 빔 조사 상태를 나타내는 모식적 사시도이다.FIG. 2 is a schematic perspective view showing the beam irradiation state on the glass substrate 50 by the scribing method of the present invention using the scribing apparatus of FIG.
도3은 도2의 글래스 기판50 상의 물리변화 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.FIG. 3 is a plan view schematically illustrating a physical change state on the glass substrate 50 of FIG. 2.
도4는 실험예1의 결과를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the results of Experimental Example 1. FIG.
도5의 (a)∼(c)는 각각 실험예2의 결과를 나타내는 도면이다.5A to 5C are diagrams showing results of Experimental Example 2, respectively.
도6의 (a) 및 (b)는 각각 실험예3의 결과를 나타내는 도면이다.6 (a) and 6 (b) show the results of Experiment 3, respectively.
도7의 (a)∼(d)는 각각 실험예4의 결과를 나타내는 도면이다.7A to 7D are diagrams showing results of Experimental Example 4, respectively.
도8의 (a)∼(c)는 각각 실험예5의 결과를 나타내는 도면이다.8A to 8C are diagrams showing results of Experimental Example 5, respectively.
도9는 레이저 빔에 의한 스크라이브 라인의 형성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.9 is a schematic diagram for explaining a method of forming a scribe line by a laser beam.
도10은 글래스 기판 자동절단라인100의 개략 모식도이다.10 is a schematic diagram of a glass substrate automatic cutting line 100.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 설치대(設置臺)12 : 슬라이드 테이블(slide table)11: mounting table 12: slide table
13 : 볼 나사(ball screw)14 : 가이드 레일(guide rail)13 ball screw 14 guide rail
15 : 가이드 레일16 : 볼 너트(ball nut)15: guide rail 16: ball nut (ball nut)
19 : 대좌(大座)21 : 가이드 레일19: base 21: guide rail
22 : 볼 나사23 : 모터22: ball screw 23: motor
24 : 볼 너트25 : 회전기구24 ball nut 25 rotating mechanism
26 : 회전테이블28 : 모니터(monitor)26: rotating table 28: monitor
29 : 모니터31 : 지지대(支持臺)29 monitor 31 support stand
32 : 부착대(付着臺)33 : 광학홀더(光學 holder)32: mounting base 33: optical holder
34 : 레이저 발진기(laser 發振器)34 laser oscillator
35 : 커터 휠 팁(cutter wheel tip)35: cutter wheel tip
36 : 팁 홀더(tip holder)37 : 냉각노즐(冷却 nozzle)36 tip holder 37 cooling nozzle
38 : CCD카메라39 : CCD카메라38: CCD camera 39: CCD camera
50 : 글래스 기판(glass 基板)50: glass substrate
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 스크라이브 방법은, 취성재료기판(脆性材料基板)의 표면에 그 취성재료기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 연속하여 가열하면서 그 가열영역(加熱領域)의 내부에 냉각영역(冷却領域)을 형성함으로써 그 취성재료기판의 스크라이브 예정라인(scribe 豫定line)을 따라 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.In order to solve the above problems, the scribing method of the present invention is characterized in that the heating area of the brittle material substrate is continuously heated to a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate. By forming a cooling zone therein, blind cracks are formed along a scribe predetermined line of the brittle material substrate.
상기 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서, 상기 가열영역은 레이저 빔(laser beam)을 조사(照射)함으로써 형성되는 것이 바람직하다.In the scribing method of the present invention, the heating region is preferably formed by irradiating a laser beam.
상기 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서, 상기 취성재료기판 표면의 온도분포를 측정하는 온도측정수단(溫度測定手段)을 사용하여 측정한 그 취성기판 표면의 온도분포에 의거하여 상기 냉각영역을 형성하는 냉각노즐(冷却 nozzle)이 적절한 위치로 이동하는 것이 바람직하다.In the scribing method of the present invention, the cooling for forming the cooling zone based on the temperature distribution on the surface of the brittle substrate measured using a temperature measuring means for measuring the temperature distribution on the surface of the brittle material substrate. It is desirable for the nozzle to move to an appropriate position.
또한 본 발명의 스크라이브 장치는, 취성재료기판의 표면에 그 취성재료기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 연속하여 가열하는 가열수단(加熱手段)과, 그 취성기판의 표면을 냉각하는 냉각수단(冷却手段)과, 그 냉각수단을 그 가열수단에 의하여 형성된 가열영역의 단부(端部)로부터 소정의 거리만큼 그 가열영역의 내측 및 외측으로 이동시키는 냉각수단이동수단(冷却手段移動手段)을 구비하는 것을 특징으로 한다.The scribing apparatus of the present invention also includes heating means for continuously heating the surface of the brittle material substrate to a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate, and cooling means for cooling the surface of the brittle substrate. A cooling means moving means for moving the cooling means into and out of the heating region by a predetermined distance from an end of the heating region formed by the heating means. It is characterized by including.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명의 스크라이브(scribe) 방법 및 스크라이브 장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the scribe method and the scribe device of the present invention will be described in detail.
도1은 본 발명의 스크라이브 방법을 실시하기 위하여 사용되는 스크라이브 장치를 나타내는 개략도이다. 이 스크라이브 장치는, 예를 들면 FPD에 사용되는 글래스 기판(glass 基板)을 절단하기 위하여 사용되는 것으로서, 도1에 나타나 있는 바와 같이 수평한 설치대(設置臺)11 상에 소정의 수평 방향(Y방향 : 지면(紙面)에 대하여 수직 방향)을 따라 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(slide table)12를 구비하고 있다.1 is a schematic diagram showing a scribing apparatus used to implement the scribing method of the present invention. This scribing apparatus is used to cut a glass substrate used for FPD, for example, and has a predetermined horizontal direction (Y direction) on a horizontal mounting table 11 as shown in FIG. : A slide table 12 which reciprocates along a plane) is provided.
슬라이드 테이블12는 설치대11의 상면(上面)에 Y방향을 따라 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)14, 15와 수평한 상태에서 각 가이드 레일14, 15를 따라 슬라이드(slide) 가능하게 지지되어 있다. 양쪽 가이드 레일14, 15의 중간부에는, 각 가이드 레일14, 15와 평행하게 볼 나사(ball screw)13이 모터(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 회전하도록 설치되어 있다. 볼 나사13은 정회전(正回轉) 및 역회전(逆回轉) 가능하게 되어 있고, 이 볼 나사13에 볼 너트(ball nut)16이 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼 너트16은 회전하지 않은 상태에서 슬라이드 테이블12에 일체(一體)로 부착되어 있고, 볼 나사13의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사13을 따라 양쪽 방향으로 슬라이드한다. 이에 따라 볼 너트16과 일체로 부착된 슬라이드 테이블12가 각 가이드 레일14, 15를 따라 Y방향으로 슬라이드한다.The slide table 12 can slide along the guide rails 14 and 15 in a horizontal state with a pair of guide rails 14 and 15 arranged in parallel in the Y direction on the upper surface of the mounting table 11. Is supported. In the middle part of both guide rails 14 and 15, the ball screw 13 is installed in parallel with each guide rail 14 and 15 so that it may rotate with a motor (not shown). The ball screw 13 is capable of forward rotation and reverse rotation, and is attached to the ball screw 13 in a state in which a ball nut 16 is screwed. The ball nut 16 is integrally attached to the slide table 12 without being rotated, and slides in both directions along the ball screw 13 by the forward and reverse rotation of the ball screw 13. As a result, the slide table 12 integrally attached to the ball nut 16 slides along the guide rails 14 and 15 in the Y direction.
슬라이드 테이블12 상에는 대좌(臺座)19가 수평한 상태로 배치되어 있다. 대좌19는 슬라이드 테이블12 상에 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일21에 지지되어 슬라이드할 수 있다. 각 가이드 레일21은 슬라이드 테이블12의 슬라이드 방향인 Y방향과 직교하는 X방향을 따라 배치되어 있다. 또한 각 가이드 레일21 사이의 중앙부에는, 각 가이드 레일21과 평행하게 볼 나사22가 배치되어 있고, 볼 나사22가 모터23에 의하여 정회전 및 역회전하도록 되어 있다.On the slide table 12, the pedestal 19 is arranged in a horizontal state. The pedestal 19 is supported by a pair of guide rails 21 arranged in parallel on the slide table 12 and can slide. Each guide rail 21 is arrange | positioned along the X direction orthogonal to the Y direction which is the slide direction of the slide table 12. As shown in FIG. In addition, a ball screw 22 is arranged in the center between each guide rail 21 in parallel with each guide rail 21, and the ball screw 22 is rotated forward and reverse by the motor 23.
볼 나사22에는 볼 너트24가 나사결합하는 상태로 부착되어 있다. 볼 너트24는 회전하지 않은 상태에서 대좌19에 일체로 부착되어 있고, 볼 나사22의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사22를 따라 양쪽 방향으로 이동한다. 이에 따라 대좌19가 각 가이드 레일21을 따라 X방향으로 슬라이드한다.A ball nut 24 is attached to the ball screw 22 in a state of being screwed in. The ball nut 24 is integrally attached to the pedestal 19 in a non-rotating state, and moves in both directions along the ball screw 22 by the forward and reverse rotation of the ball screw 22. Accordingly, the pedestal 19 slides in the X direction along each guide rail 21.
대좌19 상에는 회전기구(回轉機構)25가 설치되어 있고, 이 회전기구25 상에 절단대상인 글래스 기판50이 재치(載置)되는 회전테이블(回轉 table)26이 수평한 상태로 설치되어 있다. 회전기구25는 회전테이블26을 연직 방향을 따르는 중심축을 중심으로 회전시키도록 되어 있고, 기준위치(基準位置)에 대하여 임의의 회전각도θ가 되도록 회전테이블26을 회전시킬 수 있다. 회전테이블26 상에서는 글래스 기판50이, 예를 들면 흡인 척(吸引 chuck)에 의하여 고정된다.A rotating mechanism 25 is provided on the base 19, and a rotating table 26 on which the glass substrate 50 to be cut is placed is provided on the rotating mechanism 25 in a horizontal state. The rotary mechanism 25 is configured to rotate the rotary table 26 about its central axis in the vertical direction, and can rotate the rotary table 26 to be any rotational angle θ with respect to the reference position. On the rotating table 26, the glass substrate 50 is fixed by a suction chuck, for example.
회전테이블26의 상방에는 회전테이블26과는 적당한 간격을 두고 지지대(支持臺)31이 배치되어 있다. 이 지지대31은 연직 상태로 배치되는 광학홀더(光學 holder)33의 하단부에 수평한 상태로 지지되어 있다. 광학홀더33의 상단부는 설치대11 상에 설치되는 부착대32의 하면(下面)에 부착되어 있다. 부착대32 상에는 레이저 빔(laser beam)을 발진(發振)하는 레이저 발진기(laser 發振器)34가 설치되어 있고, 레이저 발진기34에서 발진되는 레이저 빔이 광학홀더33 내에 지지되는 광학기구(光學機構)로 조사(照射)된다.Above the rotating table 26, the support base 31 is arrange | positioned with the appropriate space | interval from the rotating table 26. As shown in FIG. The support 31 is supported in a horizontal state at the lower end of the optical holder 33 arranged in the vertical state. The upper end of the optical holder 33 is attached to the lower surface of the mounting table 32 provided on the mounting table 11. On the mounting table 32, a laser oscillator 34 for oscillating a laser beam is provided, and an optical mechanism in which the laser beam oscillated by the laser oscillator 34 is supported in the optical holder 33. It is irradiated with a mechanism.
광학홀더33 내로 조사되는 레이저 빔은 광학홀더33의 하단면으로부터 회전테이블26 상에 재치되는 글래스 기판50으로 조사된다. 글래스 기판50에는 광학홀더33 내에 지지된 광학기구에 의하여 소정 방향을 따라 길게 연장되는 타원형의 레이저 스폿(laser spot)으로서 조사된다.The laser beam irradiated into the optical holder 33 is irradiated from the bottom surface of the optical holder 33 to the glass substrate 50 placed on the rotating table 26. The glass substrate 50 is irradiated as an elliptical laser spot extending in a predetermined direction by an optical mechanism supported in the optical holder 33.
광학홀더33의 하단부에 부착되는 지지대31에는 글래스 기판50의 표면에 컷 라인(cut line)을 형성하는 커터 휠 팁(cutter wheel tip)35가 설치되어 있다. 이 커터 휠 팁35는 글래스 기판50의 단부(端部)에 블라인드 크랙(blind crack)이 형성되는 계기가 되는 균열(龜裂)(컷 라인)을 조사되는 레이저 빔의 길이 방향을 따라 형성하기 위하여 사용된다. 그리고 팁 홀더(tip holder)36에 의하여 승강(昇降)시킬 수 있도록 지지되어 있다.A support wheel 31 attached to the lower end of the optical holder 33 is provided with a cutter wheel tip 35 for forming a cut line on the surface of the glass substrate 50. The cutter wheel tip 35 is formed along the longitudinal direction of the laser beam to irradiate a crack (cut line), which is an opportunity for blind cracks to form at the end of the glass substrate 50. Used. And it is supported so that it can be elevated by the tip holder 36.
또한 지지대31에는 광학홀더33에 근접하여 냉각노즐 이동기구(冷却 nozzle 移動機構)37a가 설치되어 있고, 이 냉각노즐 이동기구37a 상에 냉각노즐37이 설치되어 있다. 이 냉각노즐37에서는 냉각수, He가스, N2가스,CO2가스 등의 냉각매체가 글래스 기판50으로 분사(噴射)되도록 되어 있다. 냉각노즐 이동기구37a는 냉각노즐37에서 방출되는 냉각매체가 레이저 빔의 타원형의 빔 스폿의 단부로부터 소정의 거리만큼 내부측에 상당하는 위치에서 레이저 빔의 빔 스폿의 단부로부터 소정의 거리만큼 외부측에 상당하는 위치 사이에 걸쳐 냉각 포인트(冷却 point)CP가 형성되도록 이동할 수 있게 구성되어 있다.In addition, the support base 31 is provided with a cooling nozzle moving mechanism 37a adjacent to the optical holder 33, and a cooling nozzle 37 is provided on the cooling nozzle moving mechanism 37a. In this cooling nozzle 37, cooling media such as cooling water, He gas, N 2 gas, and CO 2 gas are sprayed onto the glass substrate 50. The cooling nozzle moving mechanism 37a is provided on the outer side by a predetermined distance from the end of the beam spot of the laser beam at a position where the cooling medium emitted from the cooling nozzle 37 corresponds to the inner side by a predetermined distance from the end of the elliptical beam spot of the laser beam. It is configured to be movable so that a cooling point CP is formed between positions corresponding to.
또한 이 스크라이브 장치에는, 글래스 기판50에 미리 패터닝(patterning)된 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 촬영하는 한 쌍의 CCD카메라38 및 39가 설치되어 있고, 각 CCD카메라38 및 39에서 촬영된 화상(畵像)을 표시하는 모니터(monitor)28 및 29가 부착대32 상에 각각 설치되어 있다.In addition, the scribe device is provided with a pair of CCD cameras 38 and 39 for photographing alignment marks previously patterned on the glass substrate 50, and images captured by the CCD cameras 38 and 39 (및). Monitors 28 and 29, which display i) are provided on the mounting table 32, respectively.
또한 이 스크라이브 장치에는, 광학홀더33 및 냉각노즐37에 각각 근접하여 글래스 기판50 표면의 온도분포를 검출하는 온도검출센서(溫度檢出 sensor)40과 CCD카메라45가 설치되어 있다. 이 온도센서40에는 기판 표면 주변의 적외선(赤外線)을 집광(集光)하여 전기(電氣)로 변환하는 수광소자(受光素子)가 내장되어 있어 글래스 기판50의 표면 상에서의 레이저 스폿LS 및 냉각매체가 분출되는 냉각 포인트CP의 온도를 비접촉으로 감지할 수 있다. CCD카메라45는 블라인드 크랙의 형성을 화상처리에서 확인하기 위한 화상처리장치(도면에 나타내지 않는다)에 촬영신호를 공급하는 데에 사용된다.In addition, the scribe device is provided with a temperature detection sensor 40 and a CCD camera 45 for detecting the temperature distribution on the surface of the glass substrate 50 in proximity to the optical holder 33 and the cooling nozzle 37, respectively. The temperature sensor 40 has a light receiving element that collects infrared rays around the substrate surface and converts it into electricity, so that the laser spot LS and the cooling medium on the surface of the glass substrate 50 are integrated. The non-contact temperature of the cooling point CP is ejected can be detected. The CCD camera 45 is used to supply a photographing signal to an image processing apparatus (not shown in the figure) for confirming formation of blind cracks in image processing.
이러한 스크라이브 장치에 의하여 글래스 기판50을 스크라이브하는 경우에는, 우선 소정의 크기로 절단된 글래스 기판50이 스크라이브 장치의 회전테이블26 상에 재치되어 흡인수단(吸引手段)에 의하여 고정된다. 그리고 CCD카메라38 및 39에 의하여 글래스 기판50에 형성된 얼라인먼트 마크가 촬영된다. 촬영된 얼라인먼트 마크는, 모니터28 및 29에 의하여 표시되어 테이블 위치결정용의 화상처리장치(도면에는 나타내지 않는다)에서 얼라인먼트 마크의 위치정보가 처리된다. 그 후에 글래스 기판50을 재치한 회전테이블26이 지지대31에 대하여 소정의 위치에 위치결정되고, 글래스 기판50에는 레이저에 의한 스크라이브가 실시된다. 글래스 기판50을 스크라이브할 때에는 광학홀더33으로부터 글래스 기판50의 표면으로 조사되는 타원 형상의 레이저 스폿의 길이 방향이 글래스 기판50에 형성되는 스크라이브 라인을 따라 X방향이 된다. 회전테이블26의 위치결정은 슬라이드 테이블12의 슬라이드, 대좌19의 슬라이드 및 회전기구25에 의한 회전테이블26의 회전에 의하여 이루어진다.In the case of scribing the glass substrate 50 by such a scribing apparatus, first, the glass substrate 50 cut to a predetermined size is placed on the rotating table 26 of the scribing apparatus and fixed by suction means. The alignment marks formed on the glass substrate 50 are captured by the CCD cameras 38 and 39. The photographed alignment marks are displayed by monitors 28 and 29, and the positional information of the alignment marks is processed by an image processing apparatus (not shown) for table positioning. Thereafter, the rotary table 26 on which the glass substrate 50 is placed is positioned at a predetermined position with respect to the support base 31, and the glass substrate 50 is scribed with a laser. When scribing the glass substrate 50, the longitudinal direction of the elliptical laser spot irradiated from the optical holder 33 to the surface of the glass substrate 50 becomes the X direction along the scribe line formed on the glass substrate 50. The positioning of the rotary table 26 is made by the slide of the slide table 12, the slide of the base 19, and the rotation of the rotary table 26 by the rotating mechanism 25.
회전테이블26이 지지대31에 대하여 위치결정되면, 회전테이블26이 X방향을 따라 슬라이드되어 글래스 기판50의 단부가 커터 휠 팁35에 대향(對向)하게 된다. 그리고 커터 휠 팁35가 하강하여 글래스 기판50의 단부에 컷 라인(도2의 TR)이 형성된다.When the rotary table 26 is positioned relative to the support 31, the rotary table 26 slides along the X direction so that the end portion of the glass substrate 50 faces the cutter wheel tip 35. As shown in FIG. Then, the cutter wheel tip 35 is lowered to form a cut line (TR in FIG. 2) at the end of the glass substrate 50.
그 후에 회전테이블26이 스크라이브 예정라인(scribe 豫定line)을 따라 X방향으로 슬라이드되면서 레이저 발진기34로부터 레이저 빔이 조사되고 또한냉각노즐37로부터 냉각매체, 예를 들면 냉각수가 압축에어(壓縮 air)와 함께 분사(噴射)된다. 냉각노즐37의 적정한 위치는, 온도센서40이 글래스 기판50 표면의 온도분포를 검출한 온도 데이터(溫度 data)에 의거하여 냉각노즐 이동기구37a로 냉각노즐37을 적절한 위치로 이동시킴으로써 결정된다. 구체적으로는, 냉각매체가 분사되는 부근의 표면온도를 온도센서40으로 연속하여 모니터하여 글래스 기판50의 표면온도가 용융온도(熔融溫度)에 가깝게 되었을 경우에 냉각매체가 분사되는 냉각노즐37의 위치와 분사량(噴射量)을 억제한다.The rotary table 26 then slides along the scribe schedule in the X direction, irradiating the laser beam from the laser oscillator 34, and cooling medium, eg cooling water, from the cooling nozzle 37. It is sprayed together with. The proper position of the cooling nozzle 37 is determined by moving the cooling nozzle 37 to the appropriate position by the cooling nozzle moving mechanism 37a based on the temperature data on which the temperature sensor 40 detects the temperature distribution on the surface of the glass substrate 50. Specifically, the position of the cooling nozzle 37 where the cooling medium is injected when the surface temperature of the vicinity of the cooling medium is continuously monitored by the temperature sensor 40 and the surface temperature of the glass substrate 50 approaches the melting temperature. And injection quantity are suppressed.
도2는 상기한 스크라이브 장치를 이용하는 본 발명의 스크라이브 방법에 의한 글래스 기판50 상의 빔 조사(beam 照射) 상태를 나타내는 모식적인 사시도이고, 도3은 그 글래스 기판50 상의 물리 변화 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.FIG. 2 is a schematic perspective view showing a beam irradiation state on a glass substrate 50 by the scribing method of the present invention using the above-described scribing apparatus, and FIG. 3 schematically shows a physical change state on the glass substrate 50. Top view.
레이저 발진기34로부터 발진된 레이저 빔은 글래스 기판50의 표면에 타원 형상의 레이저 스폿LS를 형성한다. 레이저 스폿LS는 장축(長軸)이 형성하여야 하는 스크라이브 라인 방향과 일치하도록 조사된다. 레이저 스폿LS의 사이즈(size)는, 예를 들면 장경(長徑)b가 17mm, 단경(短徑)a가 1.4mm의 타원 형상으로 설정되지만 적당하게 변경할 수 있다. 레이저 스폿LS에 의한 가열온도는 글래스 기판50이 용융되는 온도보다 낮다. 즉 글래스 기판50의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도가 된다. 이에 따라 레이저 스폿LS가 조사된 글래스 기판50의 표면은 용융되지 않고 가열된다.The laser beam oscillated from the laser oscillator 34 forms an elliptic laser spot LS on the surface of the glass substrate 50. The laser spot LS is irradiated to coincide with the scribe line direction in which the long axis should be formed. The size of the laser spot LS is, for example, set to an ellipse shape with a long diameter b of 17 mm and a short diameter a of 1.4 mm, but can be appropriately changed. The heating temperature by the laser spot LS is lower than the temperature at which the glass substrate 50 is melted. In other words, the temperature is lower than the softening point of the glass substrate 50. As a result, the surface of the glass substrate 50 irradiated with the laser spot LS is heated without melting.
냉각노즐37로부터는 레이저 스폿LS 영역의 후방 부분에 겹치도록 냉각수 등의 냉각매체가 분출되어 냉각 포인트CP가 형성된다. 그 결과 레이저 스폿LS와 냉각 포인트CP와의 사이에 온도구배(溫度勾配)가 발생한다.From the cooling nozzle 37, a cooling medium such as cooling water is ejected to overlap the rear portion of the laser spot LS region to form a cooling point CP. As a result, a temperature gradient occurs between the laser spot LS and the cooling point CP.
레이저 스폿LS에 의하여 가열된 글래스 기판50의 표면 영역에는 압축응력(壓縮應力)이 발생하고 또한 냉각수가 분출되는 냉각 포인트CP에는 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이와 같이 레이저 스폿LS에 의한 가열영역에 압축응력이 발생하고 냉각수에 의한 냉각 포인트CP에 인장응력이 발생하면, 레이저 스폿LS에 발생하는 압축력(壓縮力)에 의하여 냉각 포인트CP에 대하여 레이저 스폿LS와는 반대측의 영역에 큰 인장응력이 발생한다. 그리고 이 인장응력을 이용하여 글래스 기판50의 단부에 커터 휠 팁35에 의하여 형성된 컷 라인으로부터 블라인드 크랙BC가 스크라이브 예정라인을 따라 형성된다.Compression stress is generated in the surface area of the glass substrate 50 heated by the laser spot LS, and tensile stress is generated in the cooling point CP at which the cooling water is ejected. In this way, if compressive stress is generated in the heating zone by the laser spot LS and tensile stress is generated at the cooling point CP by the coolant, the compressive force generated in the laser spot LS is different from the laser spot LS with respect to the cooling point CP. Large tensile stresses occur in the region on the opposite side. By using this tensile stress, blind crack BC is formed along the scribe schedule line from the cut line formed by the cutter wheel tip 35 at the end of the glass substrate 50.
이렇게 하여 형성된 블라인드 크랙BC는 미소한 것으로서, 냉각매체에 의한 인장응력이 작용하지 않게 되면 블라인드 크랙BC는 육안(肉眼)으로는 거의 보이지 않는다. 그러나 냉각수가 분출된 영역의 근접 부분에서는 큰 인장응력이 발생하기 때문에 글래스 기판50의 표면에 형성되는 블라인드 크랙BC는 마이크로(micro)적으로 관찰하면 큰 폭(幅)의 치수로 개구(開口)한 상태로 되어 있다.The blind cracks BC formed in this way are minute, and the blind cracks BC are almost invisible to the naked eye when the tensile stress by the cooling medium is not applied. However, the blind crack BC formed on the surface of the glass substrate 50 has a large width when microscopically observed because a large tensile stress is generated in the vicinity of the region where the coolant is ejected. It is in a state.
일반적으로 상기 방법을 이용하여 형성되는 블라인드 크랙BC의 깊이(심도(深度))δ는 레이저 스폿LS의 크기, 레이저 스폿LS 및 냉각 포인트CP와 글래스 기판50과의 상대이동속도(相對移動速度)V에 의존한다.In general, the depth (depth) δ of the blind crack BC formed using the above method is the size of the laser spot LS, the laser spot LS, and the relative moving speed V between the cooling point CP and the glass substrate 50 (相對 移動 速度 V). Depends on
본 발명의 스크라이브 방법에서는, 또한 레이저 스폿LS 중에 냉각매체가 분출되어 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 영역 내에 형성되도록 되어 있다. 이에 따라 글래스 기판50의 표층(表層)의 온도분포에 있어서, 온도가 최고점 부근 또는 하강하는 도중에 거의 강제적으로 냉각하도록 냉각 포인트CP를 형성하고 있다. 이 때문에 레이저 빔에 의한 가열영역이 글래스 기판50의 하면에 도달하기 전에 글래스 기판50이 냉각되기 때문에 레이저 빔에 의한 가열영역이 글래스 기판50의 하면까지 도달하는 것에 기인하여 블라인드 크랙BC가 풀 보디 커트(full body cut)가 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 레이저 빔의 출력이 다소, 예를 들면 10W 전후 변동하더라도 또한 레이저 스폿LS 및 냉각 포인트CP의 글래스 기판50에 대한 이동속도가 다소 변동하더라도 적절한 깊이의 블라인드 크랙을 형성할 수 있다.In the scribing method of the present invention, the cooling medium is further ejected in the laser spot LS so that the cooling point CP is formed in the area of the laser spot LS. Accordingly, in the temperature distribution of the surface layer of the glass substrate 50, the cooling point CP is formed so as to forcibly cool the temperature near or near the highest point. Therefore, since the glass substrate 50 is cooled before the heating region by the laser beam reaches the lower surface of the glass substrate 50, the blind crack BC is full body cut due to the heating region by the laser beam reaching the lower surface of the glass substrate 50. (full body cut) can be prevented. In addition, even if the output of the laser beam varies slightly, for example, around 10W, and even if the moving speed of the laser spot LS and the cooling point CP with respect to the glass substrate 50 varies slightly, a blind crack of an appropriate depth can be formed.
따라서 스크라이브에 이용되는 레이저광출력의 허용되는 변동 폭 또한 레이저 스폿LS 및 냉각 포인트CP의 글래스 기판에 대한 이동속도의 허용되는 변동 폭을 넓힐 수 있기 때문에 안정한 스크라이브가 가능하게 된다.Therefore, a stable scribing becomes possible because the allowable fluctuation range of the laser light output used for scribing can also be widened as the allowable fluctuation range of the moving speed with respect to the glass substrate of the laser spot LS and the cooling point CP.
다음에 상기한 바와 같이 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS 내에 형성되도록 한 본 발명의 스크라이브 방법에 의한 효과를 확인하는 실험으로서, 실험예1∼5를 실시하였으므로 이하에서는 그 결과에 대하여 상세하게 설명한다.Next, as Experiments 1 to 5 were performed to confirm the effect of the scribing method of the present invention in which the cooling point CP was formed in the laser spot LS as described above, the results will be described in detail below.
(실험예1)Experimental Example 1
실험예1에서는 글래스 기판으로서 0.7mm의 두께의 경질계(硬質系) 글래스를 이용하였다. 또한 이 글래스 기판에 조사되는 레이저 빔으로서 링 모드(ring mode)를 이용하고, 그 빔 형상을 39mm(장경(長徑)b)×1.4mm(단경(短徑)a)로 하였다. 또한 이 실험예1에서는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 1mm 간격을 두고 외측에 형성되었다. 즉 종래와 같은 스크라이브 방법을 나타내고 있다. 그 결과를 도4에 나타내었다.In Experimental Example 1, 0.7 mm thick hard glass was used as the glass substrate. Moreover, the ring mode was used as a laser beam irradiated to this glass substrate, and the beam shape was 39 mm (long diameter b) x 1.4 mm (short diameter a). In addition, in this Experimental Example 1, cooling points CP were formed on the outside with an interval of 1 mm from the ends of the laser spots LS. That is, the conventional scribe method is shown. The results are shown in FIG.
이하, 도4∼도8에 있어서 나타나 있는 각 표기는 다음과 같은 결과를 나타내고 있다.Hereinafter, each notation shown in FIGS. 4-8 has shown the following result.
O : 블라인드 크랙이 정상으로 형성된다.O: blind cracks are formed normally.
X : 블라인드 크랙이 정상으로 형성되지 않는다.X: A blind crack does not form normally.
즉 블라인드 크랙이 형성되지 않거나(속도영역이 낮은 경우) 또는 절단 후의 단면(斷面) 품질이 불량하다(속도영역이 높은 경우).That is, blind cracks are not formed (when the speed range is low) or the cross-sectional quality after cutting is poor (when the speed range is high).
△ : 블라인드 크랙이 형성된 부분과 형성되지 않는 부분이 발생하였다.(Triangle | delta): The part in which the blind crack was formed, and the part which is not formed generate | occur | produced.
F : 풀 보디 커트가 발생하였다.F: Full body cut occurred.
M : 기판이 멜트(melt)되었다.M: The substrate was melted.
(실험예2)Experimental Example 2
실험예2에서는 글래스 기판으로서 0.7mm의 두께의 경질계 글래스를 이용하였다. 또한 이 글래스 기판에 조사되는 레이저 빔으로서 가우스 빔(Gauss beam)을 이용하고, 그 빔 형상을 27mm(장경b)×1.4mm(단경a)로 하였다. 이 조건에 의거하여 냉각 포인트CP와 레이저 스폿LS의 단부와의 간격을다양하게 변경하여 스크라이브를 하였다. 도5에 그 결과를 나타내었다. 도5(a)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 1mm 간격을 두고 외측에 형성되었을 경우, 즉 종래와 같은 스크라이브 방법을 나타내고 있다. 도5(b)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 5mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다. 도5(c)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 7mm의 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다.In Experimental Example 2, 0.7 mm thick hard glass was used as the glass substrate. In addition, a Gaussian beam was used as a laser beam irradiated to this glass substrate, and the beam shape was made into 27 mm (long diameter b) x 1.4 mm (short diameter a). Based on this condition, the distance between cooling point CP and the edge part of laser spot LS was changed in various ways, and scribe was performed. 5 shows the result. Fig. 5A shows the conventional scribing method when the cooling point CP is formed on the outer side at an interval of 1 mm with respect to the end of the laser spot LS. Fig. 5 (b) shows a case where cooling points CP are formed at 5 mm intervals inside the laser spot LS with respect to the ends of the laser spot LS. Fig. 5 (c) shows a case where cooling points CP are formed inside the laser spot LS at intervals of 7 mm with respect to the ends of the laser spot LS.
(실험예3)Experimental Example 3
실험예3에서는 글래스 기판으로서 0.7mm 두께의 경질계 글래스를 이용하였다. 또한 이 글래스 기판에 조사되는 레이저 빔으로서 가우스 빔을 이용하고, 그 빔 형상을 22mm(장경b)×1.4mm(단경a)로 하였다. 이 조건에 의거하여 냉각 포인트CP와 레이저 스폿LS의 단부와의 간격을 다양하게 변경하여 스크라이브를 하였다. 도6에 그 결과를 나타내었다. 이 도6에 있어서, 도6(a)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 1mm 간격을 두고 외측에 형성되었을 경우, 즉 종래와 같은 스크라이브 방법을 나타내고 있다. 도6(b)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 3mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다.In Experimental Example 3, 0.7 mm thick hard glass was used as the glass substrate. In addition, a Gaussian beam was used as a laser beam irradiated to this glass substrate, and the beam shape was made into 22 mm (long diameter b) x 1.4 mm (short diameter a). Based on this condition, the scribe was made by changing the distance between cooling point CP and the edge part of laser spot LS in various ways. The results are shown in FIG. In Fig. 6, Fig. 6 (a) shows a scribing method similar to the conventional case when the cooling point CP is formed on the outer side at an interval of 1 mm with respect to the end of the laser spot LS. Fig. 6 (b) shows a case where cooling points CP are formed inside the laser spot LS at intervals of 3 mm with respect to the ends of the laser spot LS.
(실험예4)Experimental Example 4
실험예4에서는 글래스 기판으로서 0.7mm 두께의 경질계 글래스를 이용하였다. 또한 이 글래스 기판에 조사되는 레이저 빔으로서 링 모드를 이용하고, 그 빔 형상을 17mm(장경b)×1.4mm(단경a)로 하였다. 이 조건에 의거하여 냉각 포인트CP와 레이저 스폿LS의 단부와의 간격을 다양하게 변경하여 스크라이브를 한다. 도7에 그 결과를 나타내었다. 이 도7에 있어서, 도7(a)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 3mm 간격을 두고 외측에 형성되었을 경우, 즉 종래와 같은 스크라이브 방법을 나타내고 있다. 도7(b)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 1mm 간격을 두고 외측에 형성되었을 경우, 즉 종래와 같은 스크라이브 방법을 나타내고 있다. 또한 도7(c)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 1mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다. 도7(d)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 3mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다.In Experimental Example 4, 0.7 mm thick hard glass was used as the glass substrate. Moreover, the ring mode was used as a laser beam irradiated to this glass substrate, and the beam shape was made into 17 mm (long diameter b) x 1.4 mm (short diameter a). Based on this condition, a scribe is made by varying the distance between the cooling point CP and the end of the laser spot LS. The results are shown in FIG. In Fig. 7, Fig. 7 (a) shows a scribing method similar to the conventional case when the cooling point CP is formed outside at an interval of 3 mm with respect to the end of the laser spot LS. Fig. 7 (b) shows a conventional scribing method when the cooling point CP is formed on the outside with an interval of 1 mm with respect to the end of the laser spot LS. Fig. 7C shows the case where the cooling point CP is formed inside the laser spot LS at an interval of 1 mm with respect to the end of the laser spot LS. Fig. 7 (d) shows the case where the cooling point CP is formed at an inner side of the laser spot LS at intervals of 3 mm with respect to the end of the laser spot LS.
(실험예5)Experimental Example 5
실험예5에서는 글래스 기판으로서 두께 0.5mm의 경질계 글래스A를 이용하였다. 또한 이 글래스 기판에 조사되는 레이저 빔으로서 가우스 빔을 이용하고, 그 빔 형상을 28mm(장경b)×0.8mm(단경a)로 하였다. 이 조건에 의거하여 냉각 포인트CP와 레이저 스폿LS의 단부와의 간격을 다양하게 변경하여 스크라이브를 한다. 도8에 그 결과를 나타내었다. 이 도8에 있어서, 도8(a)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 2mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다. 도8(b)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 4mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다. 도8(c)는 레이저 스폿LS의 단부에 대하여 냉각 포인트CP가 레이저 스폿LS의 내측에 6mm 간격으로 형성되었을 경우를 나타내고 있다.In Experimental Example 5, a hard glass A having a thickness of 0.5 mm was used as the glass substrate. In addition, a Gaussian beam was used as a laser beam irradiated to this glass substrate, and the beam shape was 28 mm (long diameter b) x 0.8 mm (short diameter a). Based on this condition, a scribe is made by varying the distance between the cooling point CP and the end of the laser spot LS. 8 shows the result. In Fig. 8, Fig. 8A shows a case where cooling points CP are formed at 2 mm intervals inside the laser spot LS with respect to the ends of the laser spot LS. Fig. 8 (b) shows a case where cooling points CP are formed inside the laser spot LS at intervals of 4 mm with respect to the ends of the laser spot LS. Fig. 8C shows a case where cooling points CP are formed at 6 mm intervals inside the laser spot LS with respect to the ends of the laser spot LS.
이상의 실험예1∼5에 걸쳐 실시한 스크라이브 결과에 의하여 나타나 있는 바와 같이 글래스 기판의 두께의 종류(0.7mm, 0.5mm)에 따라 세부의 최적조건은 다르지만, 냉각 포인트CP를 레이저 스폿LS의 내측에 형성하는 본 발명의 스크라이브 방법은 냉각 포인트CP를 레이저 스폿LS의 외측에 형성하는 종래의 스크라이브 방법에 비하여 풀 보디 커트의 발생이 감소되고 또한 레이저 스폿LS 및 냉각 포인트CP가 소정의 이동속도에 있어서 ±10mm/s 전후, 레이저 빔의 소정의 출력에 있어서 ±10W 전후의 적정범위를 확장하여 적절한 깊이의 블라인드 크랙을 형성할 수 있다.As shown by the results of the scribing performed through the above Experimental Examples 1 to 5, the optimum conditions of detail vary depending on the type of thickness (0.7 mm and 0.5 mm) of the glass substrate, but the cooling point CP is formed inside the laser spot LS. In the scribing method of the present invention, the generation of the full body cut is reduced compared to the conventional scribing method in which the cooling point CP is formed outside the laser spot LS, and the laser spot LS and the cooling point CP are ± 10 mm at a predetermined moving speed. Before / s, the appropriate range of ± 10W around the predetermined output of the laser beam can be extended to form a blind crack of a suitable depth.
도10은 스크라이브 장치에 이어서 브레이크 장치(break 裝置)를 결합한 글래스 기판50의 절단 자동화 라인의 일례를 나타내는 글래스 기판 자동절단라인(glass 基板 自動切斷 line)100의 개략적인 모식도이다.FIG. 10 is a schematic diagram of a glass substrate automatic cutting line 100 showing an example of an automatic cutting line of a glass substrate 50 in which a scribing apparatus is combined with a brake.
이 글래스 기판 자동절단라인100은, 단판(單板)의 글래스 기판을 절단하기 위한 장치의 구성을 구비하고, 글래스 기판50을 수납한 카세트(cassette)를 장착한 카세트 로더(cassette loader)101과, 카세트 로더101로부터 인출되는 글래스 기판50을 재치(載置)한 후에 재치된 글래스 기판50의 위치결정을 하는 콘베이어(conveyor)102와, 글래스 기판50을 스크라이브하는 본 발명의 스크라이브 장치103과, 스크라이브 라인이 형성된 글래스 기판50을 재치한 후에 위치결정을 하는 콘베이어104와, 2분할된 테이블로 구성되고 그 중에서 적어도 1개 테이블을 하방으로 회전이동시킴으로써 글래스 기판50을 휘어지게 하여 글래스 기판50을 스크라이브 라인을 따라 절단하는 브레이크 장치105와, 절단된 글래스 기판50B를 글래스 기판 자동절단라인100 외부로 반출하는 반출 콘베이어(搬出 conveyor)106을 구비하고 있다. 또한 이 글래스 기판 자동절단라인100의 각 장소에는 각 상태의 글래스 기판50의 반송 등을 하기 위한 로봇(robot)Rl∼R5가 설치되어 있다.The glass substrate automatic cutting line 100 has a structure for cutting a glass substrate of a single plate, and has a cassette loader 101 equipped with a cassette for storing a glass substrate 50, A conveyor 102 for positioning the glass substrate 50 placed after placing the glass substrate 50 withdrawn from the cassette loader 101, a scribe device 103 of the present invention for scribing the glass substrate 50, and a scribe line After the formed glass substrate 50 is placed, a conveyor 104 for positioning and a two-divided table are rotated. At least one table is rotated downward to bend the glass substrate 50 so that the glass substrate 50 is scribed. The glass substrate automatic cutting of the brake apparatus 105 which cuts along and the cut glass substrate 50B Line and includes an export conveyor (搬出 conveyor) 106 to 100 taken out to the outside. In addition, the robots Rl to R5 for conveying the glass substrate 50 in each state are provided at each place of the glass substrate automatic cutting line 100.
계속하여 이 글래스 기판 자동절단라인100의 동작에 대하여 설명한다.Subsequently, the operation of the glass substrate automatic cutting line 100 will be described.
카세트 로더101의 카세트 내에 수납된 글래스 기판50이 로봇(급재 로봇(給材 robot))R1에 의하여 꺼내어지고, 꺼내어진 글래스 기판50이 콘베이어102 상에 재치된다. 이어서 콘베이어102의 전방측에 있어서, 글래스 기판50의 위치가 결정된다. 그 후에 글래스 기판50은 로봇(반송 로봇(搬送 robot)R2에 의하여 지지되어 스크라이브 장치103 내로 반송된다.The glass substrate 50 stored in the cassette of the cassette loader 101 is taken out by the robot (feeding robot) R1, and the taken out glass substrate 50 is placed on the conveyor 102. As shown in FIG. Next, on the front side of the conveyor 102, the position of the glass substrate 50 is determined. Thereafter, the glass substrate 50 is supported by the robot (carrying robot R2) and conveyed into the scribe device 103.
반송된 글래스 기판50은 스크라이브 장치103 내의 테이블 상에 재치된다. 스크라이브 장치103에서는, 상기한 바와 같이 글래스 기판50에 미리 결정된 라인을 따라 블라인드 크랙BC가 형성된다. 이 스크라이브 장치103에 있어서, 글래스 기판50의 표면에 소정의 블라인드 크랙BC가 양호하게 형성되어 있지 않은 경우에는 화상처리장치(畵像處理裝置, 도면에는 나타내지 않는다)에서 NG신호가 출력되어 스크라이브 장치103의 동작이 정지되고 또한 이상(異常) 발생을 알리는 경보가 울린다.The conveyed glass substrate 50 is placed on a table in the scribe device 103. In the scribe device 103, the blind crack BC is formed along the predetermined line on the glass substrate 50 as described above. In the scribing apparatus 103, when a predetermined blind crack BC is not formed well on the surface of the glass substrate 50, the NG signal is output from the image processing apparatus (not shown in the drawing), and the scribing apparatus 103 The operation stops and an alarm notifies of an abnormal occurrence.
한편 스크라이브 장치103에 있어서, 글래스 기판50의 표면 상에 블라인드 크랙BC가 양호하게 형성되어 있는 경우에는, 글래스 기판50은 로봇(반송 로봇)R3에 의하여 지지되어 콘베이어104 상에 재치된다.On the other hand, in the scribe device 103, when the blind crack BC is formed satisfactorily on the surface of the glass substrate 50, the glass substrate 50 is supported by the robot (carrying robot) R3 and is mounted on the conveyor 104. As shown in FIG.
콘베이어104 상에 재치된 글래스 기판50은 콘베이어104의 전방측에 위치결정되고, 로봇(반송 로봇)R4가 글래스 기판50의 블라인드 크랙BC가 2분할된 테이블 사이의 중앙에 위치하도록 브레이크 장치105 내로 반송된다.The glass substrate 50 placed on the conveyor 104 is positioned at the front side of the conveyor 104, and the robot (conveying robot) R4 is conveyed into the brake device 105 such that the blind crack BC of the glass substrate 50 is located between the two divided tables. do.
브레이크 장치105에서 복수 매로 절단된 글래스 기판(이하, 복수 매로 절단된 각 글래스 기판을 글래스 기판50B라고 표현한다)을 로봇(반송 로봇)R5에 의하여 반출 콘베이어106 상에 재치한다.A glass substrate cut into a plurality of sheets in the brake device 105 (hereinafter, each glass substrate cut into a plurality of sheets is referred to as a glass substrate 50B) is placed on the conveyance conveyor 106 by a robot (transfer robot) R5.
또 별도의 라인 구성으로서, 화상처리장치로부터 NG신호가 출력되었을 경우에는, 소정의 블라인드 크랙BC가 형성되어 있지 않은 글래스 기판50을 라인100으로부터 자동으로 반출시키는 기기의 구성을 채용할 수도 있다. 이에 따라 전자동운전(全自動運轉)이 가능하게 된다.As another line configuration, when the NG signal is output from the image processing apparatus, a configuration of an apparatus for automatically carrying out the glass substrate 50 from which the predetermined blind crack BC is not formed from the line 100 may be adopted. This enables full automatic operation.
이상에서 설명한 본 발명의 스크라이브 방법에 대하여 본 실시예에서는 도1에 나타나 있는 스크라이브 장치를 사용하여 스크라이브 라인을 형성하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명에 의하여 얻을 수 있는 효과는 이에 한정되지 않고, 예를 들면 글래스 원판(glass 原板)의 제조라인에 있어서의 콘베이어 상으로 반송되는 글래스 기판에 대하여 반송 방향 및 반송 방향과 직교하는 방향을 따라 스크라이브 라인을 형성하기 위한 장치에서도 적용할 수 있다.The scribing method of the present invention described above has been described in the present embodiment in the case where a scribe line is formed using the scribe device shown in FIG. However, the effect which can be obtained by this invention is not limited to this, For example, along the direction orthogonal to a conveyance direction and a conveyance direction with respect to the glass substrate conveyed on the conveyor in the glass line manufacturing line. The same applies to an apparatus for forming a scribe line.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 스크라이브 방법은, 취성재료기판의 표면에 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 연속하여 가열하면서 그 가열영역의 내부에 냉각영역을 형성함으로써 상기 취성재료기판의 스크라이브 예정라인을 따라 블라인드 크랙을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 때문에 본 발명의 스크라이브 방법은, 온도가 최고점 부근 또는 하강하는 도중의 가열영역을 거의 강제적으로 냉각함으로써 풀 보디 커트가 되는 것을 방지하여 적절한 깊이로 블라인드 크랙을 형성할 수 있다. 또한 본 발명의 스크라이브 방법은, 냉각영역을 가열영역의 외측에 형성하는 종래의 스크라이브 방법과 비교하여 가열영역 및 냉각영역의 소정의 이동속도에 대하여 ±10mm/s 전후, 레이저 빔의 소정의 출력에 대하여 ±10W 전후의 적정범위를 확장하여 적절한 스크라이브를 안정하게 실시할 수 있다.As described above, in the scribing method of the present invention, a scribing schedule of the brittle material substrate is formed by forming a cooling area inside the heating area while continuously heating the surface of the brittle material substrate to a temperature lower than the softening point of the brittle material substrate. And forming a blind crack along the line. Therefore, the scribing method of the present invention can form a blind crack at an appropriate depth by preventing the full body cut by almost forcibly cooling the heating area near the highest point or during the temperature drop. In addition, the scribing method of the present invention provides a predetermined output of the laser beam about ± 10 mm / s with respect to a predetermined moving speed of the heating zone and the cooling zone compared with the conventional scribing method of forming the cooling zone outside the heating zone. The proper scribing can be performed stably by extending the proper range of ± 10W.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120608 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |