KR20040035861A

KR20040035861A - 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치

Info

Publication number: KR20040035861A
Application number: KR10-2004-7004150A
Authority: KR
Inventors: 마쓰모토마사토; 고노에도고
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-29
Also published as: CN1871104A; JP4156513B2; EP1428640A1; US20050029239A1; CN1871104B; US7772522B2; WO2003026861A1; TW568809B; JPWO2003026861A1; KR100582506B1; EP1428640A4

Abstract

머더 글래스 기판의 표면에 있어서의 스크라이브 라인의 형성이 예정되는 스크라이브 예정라인SL을 따라 머더 글래스 기판의 연화점보다 낮은 온도로 제1레이저 스폿LS1에 의하여 연속적으로 가열하면서, 그 제1레이저 스폿LS1에 근접한 영역을 스크라이브 예정라인SL을 따라 연속하여 냉각시키고 또한 제1레이저 스폿LS1과는 반대측에 있어서 상기 냉각되는 영역에 근접한 영역을, 스크라이브 예정라인SL을 따라 머더 글래스 기판의 연화점보다 낮은 온도로 제2레이저 스폿LS2에 의하여 연속적으로 가열한다.

Description

취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치{METHOD FOR SCRIBING SUBSTRATE OF BRITTLE MATERIAL AND SCRIBER}

본원의 명세서에 있어서는, 취성재료기판의 일종인 글래스 기판에 속하는 액정표시패널(液晶表示 panel)의 머더 글래스 기판(mother glass 基板)에 스크라이브 라인을 형성하는 것을 일례로 하여 설명한다.

한 쌍의 글래스 기판을 접합시켜서 구성되는 액정표시패널 등의 FPD를 제조하는 경우에는, 큰 치수의 한 쌍의 머더 글래스 기판 상호간을 서로 접합시킨 후에 각 머더 글래스 기판을, FPD를 구성하는 글래스 기판의 크기가 되도록 절단하도록 되어 있다. 각 머더 글래스 기판을 절단하는 경우에는, 각 머더 글래스 기판에 미리 커터(cutter)에 의하여 스크라이브 라인이 형성된다.

최근, 머더 글래스 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하기 위하여 레이저 빔(laser beam)을 사용하는 방법이 실용화되어 있다. 레이저 빔을 사용하여 머더 글래스 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법으로는, 도6에 나타나 있는 바와 같이 머더 글래스 기판50에 대하여 레이저 발진장치(laser 發進裝置)61로부터 레이저 빔LB가 조사(照射)된다. 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB는, 머더 글래스 기판50 상에 형성되는 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)SL을 따르는 타원형상의 레이저 스폿(laser spot)LS를 머더 글래스 기판50의 표면에 형성한다. 머더 글래스 기판50과 레이저 발진장치61로부터 조사되는 레이저 빔LB는, 레이저 스폿LS의 길이방향을 따라 상대적으로 이동시킬 수 있다.

머더 글래스 기판50은, 레이저 빔LB에 의하여 머더 글래스 기판50이 용융(溶融)되는 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 가열된다. 이에 따라 레이저 스폿LS가 형성된 머더 글래스 기판50의 표면은, 용융되지 않으면서 가열된다.

또한 머더 글래스 기판50의 표면에 있어서의 레이저 빔LB의 조사영역의 근방에는, 스크라이브 라인이 형성되도록 냉각수 등의 냉각매체(冷却媒體)가 냉각노즐(冷却 nozzle)62로부터 분사(噴射)되도록 되어 있다. 레이저 빔LB가 조사되는 머더 글래스 기판50의 표면에는, 레이저 빔LB에 의한 가열에 의하여 압축응력(壓縮應力)이 발생하고 또한 냉각매체가 분사됨으로써 인장응력(引張應力)이 발생한다. 이와 같이 압축응력이 발생한 영역에 근접하여 인장응력이 발생하기 때문에, 양쪽 영역 사이에 각각의 응력에 의거하는 응력구배(應力勾配 : stress gradient)가 발생하여 머더 글래스 기판50에는, 머더 글래스 기판50의 끝 부분에 미리 형성된 컷 라인(cut line)TR로부터 스크라이브 예정라인SL을 따르는 수직크랙(垂直 crack)이 형성된다.

도7은 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브 되는 머더 글래스 기판50 상의 레이저 빔LB의 조사상태를 나타내는 모식적 사시도이고, 도8은 그 머더 글래스 기판50 상의 물리적인 변화상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

레이저 발진장치61로부터 발진된 레이저 빔LB는, 머더 글래스 기판50의 표면에 타원형상의 레이저 스폿LS를 형성한다. 레이저 스폿LS는, 예를 들면 장경(長徑)b가 30.0mm, 단경(短涇)a가 1.0mm의 타원형상으로 되어 있고, 장축(長軸)이 스크라이브 예정라인SL과 일치하도록 조사된다.

이 경우에 머더 글래스 기판50에 형성되는 레이저 스폿LS는, 외주 가장자리부의 열에너지 강도(熱 energy 强度)가 중앙부의 열에너지 강도보다 커지도록 되어 있다. 이러한 레이저 스폿LS는, 열에너지 강도가 정규분포(正規分布)인 레이저 빔을, 장축방향의 각 끝 부분이 최대의 열에너지 강도가 되는 열에너지 분포로 하여 머더 글래스 기판50에 조사한다. 따라서 스크라이브 예정라인SL 상에 위치하는 장축방향의 각 끝 부분에 있어서, 열에너지강도가 각각 최대가 되고, 각 끝 부분 사이에 삽입되는 레이저 스폿LS의 중앙부분의 열에너지 강도는 각 끝 부분에 있어서의 열에너지 강도보다 작아지도록 되어 있다.

머더 글래스 기판50은 레이저 스폿LS의 장축방향을 따라 상대적으로 이동하도록 되어 있고, 따라서 머더 글래스 기판50은 스크라이브 예정라인SL을 따라 레이저 스폿LS의 일방(一方)의 끝 부분에 있어서의 큰 열에너지 강도로 가열된 후에, 레이저 스폿LS의 중앙부의 작은 열에너지 강도로 가열되고 또한 그 후에 큰 열에너지 강도로 가열된다. 그리고 그 후에 레이저 스폿LS의 끝 부분이 조사되는 영역에 대하여, 예를 들면 레이저 스폿LS의 장축방향으로 0∼수 mm의 간격L을 두고 스크라이브 라인 상의 냉각 포인트(冷却 point)CP에 냉각노즐62로부터 냉각수가 분사된다.

이에 따라 레이저 스폿LS와 냉각 포인트CP와의 사이에 온도구배(溫度勾配 : temperature gradient)가 발생하여 냉각 포인트CP에 대하여 레이저 스폿LS와는 반대측의 영역에 큰 인장응력이 발생한다. 그리고 이 인장응력을 이용하여 머더 글래스 기판50의 끝 부분에 형성된 컷 라인TR로부터 스크라이브 예정라인을 따라 머더 글래스 기판50의 두께 t방향으로 수직크랙이 형성된다.

머더 글래스 기판50은 타원형상의 레이저 스폿LS에 의하여 가열된다. 이 경우에 머더 글래스 기판50은, 레이저 스폿LS의 일방의 끝 부분에 있어서의 큰 열에너지 강도에 의하여 그 표면으로부터 열이 수직방향을 따라 내부로 전달되지만, 레이저 스폿LS가 머더 글래스 기판50에 대하여 상대적으로 이동함으로써 레이저 스폿LS의 전단부에 의하여 가열된 부분은, 레이저 스폿LS의 중앙부에 있어서의 작은 열에너지 강도로 가열된 후에 다시 레이저 스폿LS의 후단부에 있어서의 큰 열에너지 강도로 가열된다.

이와 같이 머더 글래스 기판50의 표면은, 큰 열에너지 강도로 가열된 후에 작은 열에너지 강도로 가열되고 있는 사이에 그 열이 내부까지 확실하게 전도(傳導)된다. 또한 이 때에 머더 글래스 기판50의 표면이 큰 열에너지 강도로 계속하여 가열되는 것이 방지되어 머더 글래스 기판50의 표면의 용융이 방지된다. 그 후에 다시 큰 열에너지 강도로 머더 글래스 기판50이 가열되면, 머더 글래스 기판50의 내부까지 확실하게 열이 널리 퍼지게 되어 머더 글래스 기판50의 표면 및 내부에 압축응력이 발생한다. 그리고 이러한 압축응력이 발생한 영역 근방의 냉각 포인트CP에 냉각수가 분사됨으로써 인장응력이 발생한다.

레이저 스폿LS에 의한 가열영역에 압축응력이 발생하고 냉각수에 의한 냉각 포인트CP에 인장응력이 발생하면, 레이저 스폿LS와 냉각 포인트CP와의 사이의 열확산영역(熱擴散領域)에 발생하고 있는 압축응력에 의하여 냉각 포인트CP에 대하여 레이저 스폿LS와는 반대측의 영역에 큰 인장응력이 발생한다. 그리고 이 인장응력을 이용하여 머더 글래스 기판50의 끝 부분에 형성된 컷 라인TR로부터 블라인드 크랙(blind crack)이 스크라이브 예정라인을 따라 발생한다.

스크라이브 라인으로서의 블라인드 크랙이 머더 글래스 기판50에 형성되면, 머더 글래스 기판50은 다음의 절단공정(切斷工程)으로 공급되어 블라인드 크랙의 양측에, 블라인드 크랙이 머더 글래스 기판50의 두께 방향으로 확산되는 휨 모멘트(bending moment)가 발생하도록 머더 글래스 기판50에 힘이 가하여진다. 이에 따라 머더 글래스 기판50은 스크라이브 예정라인SL을 따라 형성된 블라인드 크랙을 따라 절단된다.

이러한 스크라이브 장치에서는, 머더 글래스 기판50의 표면에 형성되는 레이저 스폿LS에 의한 가열과 냉각 포인트CP에 있어서의 냉각과의 사이의 응력구배에 의하여 수직크랙을 형성하기 위하여, 레이저 스폿LS에 의하여 형성되는 압축응력과 냉각 포인트CP에 있어서의 인장응력과의 응력차이를 크게 하여야 한다. 이 때문에 레이저 스폿LS에 의한 가열과 냉각 포인트CP에 의한 냉각을 각각 충분하게 하기 위하여 머더 글래스 기판과 레이저 스폿LS 및 냉각 포인트CP과의 상대적인 이동속도를 작게 하지 않으면 안되어 그 결과 수직크랙의 형성 효율이 나빠진다는 문제가 있다.

또한 도9(a)에 나타나 있는 바와 같이 스크라이브 예정라인을 따라 레이저 스폿LS에 의하여 가열이 시작되는 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서, 레이저 스폿LS의 끝 부분에 의하여 급격하게 가열되면 머더 글래스 기판50에는, 레이저 스폿LS의 전방에 제어 불능한 크랙(uncontrollable crack)CR이 형성될 우려가 있다.

머더 글래스 기판50의 가장자리부는, 머더 글래스 기판50을 소정의 형상으로 절단하였을 때에 응력(應力)이 잔류하는 상태로 되어 있어, 그 잔류응력(殘留應力)이 레이저 스폿LS에 의하여 급격하게 가열됨으로써 해제되어 크랙이 발생한다. 이와 같이 레이저 스폿LS의 전방에 형성되는 크랙CR은 제어 불능으로서, 스크라이브 예정라인을 따라 형성할 수 없다.

또한 도9(b)에 나타나 있는 바와 같이 스크라이브 예정라인을 따라 블라인드 크랙BC를 형성하여 레이저 스폿LS에 의하여 가열이 종료되는 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서도 레이저 스폿LS의 끝 부분에 의하여 급격하게 가열되면, 머더 글래스 기판50에는, 머더 글래스 기판50의 측면으로부터 레이저 스폿LS의 이동방향과는 반대방향을 향하여 제어 불능한 크랙CR이 형성될 우려가 있다. 이 크랙CR도 제어 불능으로서, 스크라이브 예정라인을 따라 형성할 수 없다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 그 목적은 머더 글래스 기판 등의 취성재료기판에 스크라이브 라인을 효율적이고 또한 확실하게 형성할 수 있는 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 취성재료기판의 가장자리부에 있어서, 제어 불능한 크랙이 형성되는 것을 확실하게 예방할 수 있는 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(이하 FPD(flat panel display)라고 표기한다)에 사용되는 글래스 기판(glass 基板), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer) 등의 취성재료기판(脆性材料基板)을 절단하기 위하여 취성재료기판의 표면에 스크라이브 라인(scribe line)을 형성하기 위한 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서의 실시상태의 일례를 나타내는 모식적인 평면도이다.

도2는 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서의 실시상태의 다른 예를 나타내는 모식적인 평면도이다.

도3은 본 발명의 스크라이브 장치에 있어서의 실시예의 일례를 나타내는 정면도이다.

도4는 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서의 실시상태의 또 다른 예를 나타내는 모식적인 평면도이다.

도5는 본 발명의 스크라이브 장치에 사용되는 레이저 발진기구의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.

도6은 레이저 빔을 사용한 스크라이브 방법을 설명하는 개략도이다.

도7은 스크라이브 장치에 의한 스크라이브 라인 형성 중의 머더 글래스 기판의 상태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도8은 그 머더 글래스 기판의 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도9의 (a) 및 (b)는, 각각 그 머더 글래스 기판의 가장자리부에 형성되는 제어 불능한 크랙의 발생상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도10은 본 발명의 스크라이브 방법에 있어서의 실시상태의 다른 예를 나타내는 모식적인 평면도이다.

본 발명의 취성재료기판의 스크라이브 방법은, 취성재료기판(脆性材料基板)의 표면에 있어서의 스크라이브 라인(scribe line)의 형성이 예정되는 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)을 따라 제1레이저 스폿(first laser spot)에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 가열하면서, 그 제1레이저 스폿에 근접한 영역을 스크라이브 예정라인을 따라 연속하여 냉각시키고 또한 상기 제1레이저 스폿과는 반대측에 있어서 상기 냉각되는 영역에 근접한 영역을, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 제2레이저 스폿에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각영역이, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 길게 형성되어 있다.

상기 취성재료기판의 가장자리부에 있어서의 상기 스크라이브 예정라인의 양측이, 제1레이저 스폿에 의하여 가열되기 직전에 예비가열(豫備加熱)된다.

상기 취성재료기판에 있어서의 상기 스크라이브 예정라인의 양측이, 제1레이저 스폿에 의한 가열과 동시에 예비가열된다.

또한 본 발명의 취성재료기판의 스크라이브 장치는, 취성재료기판의 표면에 있어서의 스크라이브 라인의 형성이 예정되는 스크라이브 예정라인을 따라 크랙(crack)을 형성하는 취성재료기판의 스크라이브 장치(scribe 裝置)로서, 제1레이저 스폿이 형성되도록 레이저 빔(laser beam)을 연속적으로 그취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 조사(照射)하는 수단과, 그 제1레이저 스폿에 의하여 가열되는 영역의 근방의 영역을 스크라이브 예정라인을 따라 연속하여 냉각하는 수단과, 상기 제1레이저 스폿과는 반대측의 상기 냉각되는 영역에 근접한 영역을, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 제2레이저 스폿에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 조사하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명의 취성재료기판(脆性材料基板)의 스크라이브(scribe) 방법은, 예를 들면 머더 글래스 기판(mother glass 基板)을 절단하여 액정표시패널(液晶表示 panel) 등의 FPD를 구성하는 복수의 글래스 기판(glass 基板)으로 하기 위하여 머더 글래스 기판을 절단하기 전에 머더 글래스 기판에 스크라이브 라인(scribe line)이 되는 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하기 위하여 실시된다. 도1은 그 스크라이브 방법을 실시할 때에 있어서의 머더 글래스 기판의 표면 상태의 모식도이다.

도1에 나타나 있는 바와 같이 머더 글래스 기판의 표면에는, 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)SL을 따라 레이저 빔(laser beam)의 조사(照射)에 의하여 제1레이저 스폿(first laser spot)LS1이 형성된다. 또 머더 글래스 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인SL의 끝 부분에는, 그 스크라이브 예정라인을 따르는 방향으로 컷 라인(cut line)이 형성되어 있다.

제1레이저 스폿LSl은, 예를 들면 장경(長徑)이 30.0mm, 단경(短涇)이 1.0mm의 타원형상으로 되어 있고, 장경이 스크라이브 예정라인SL을 따르는 상태에서 머더 글래스 기판의 표면에 대하여 화살표A로 나타나 있는 방향으로 상대적으로 이동된다.

머더 글래스의 표면에 형성되는 제1레이저 스폿LS1의 장축방향(長軸方向)을 따르는 열에너지 강도(熱 energy 强度)의 분포는, 장축방향의 각 끝 부분에 있어서 각각 최대의 열에너지 강도가 되고, 양자(兩者)의 중간부에 있어서는 열에너지 강도가 작아지도록 되어 있다. 타원형상의 제1레이저 스폿LS1은, 머더 글래스 기판의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)SL을 따라 이동하여 스크라이브 예정라인SL을 순차적으로 가열한다.

제1레이저 스폿LS1은, 머더 글래스 기판이 용융(溶融)되는 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 머더 글래스 기판을 가열한다. 이에 따라 레이저 스폿LS1이 형성된 머더 글래스 기판의 표면은 용융되지 않으면서 가열된다.

머더 글래스 기판의 표면에는, 제1레이저 스폿(first laser spot)LS1의 진행방향의 후방에, 제1레이저 스폿LS1에 근접한 스크라이브 예정라인SL 상에 작은 원형(圓形) 모양의 냉각 포인트(冷却 point)CP가 형성된다. 냉각 포인트CP는, 냉각노즐(冷却 nozzle)로부터 머더 글래스 기판의 표면으로 분사(噴射)되는 냉각수, 압축공기, 물과 압축공기의 혼합유체(混合流體), He가스,N₂가스, CO₂가스 등의 냉각매체(冷却媒體)에 의하여 형성되어, 머더 글래스 기판에 대한 제1레이저 스폿LS1과 동일한 방향으로 동일한 속도로 머더 글래스 기판의 표면의 스크라이브 예정라인SL을 따라 이동된다.

머더 글래스 기판의 표면에는, 냉각 포인트CP의 진행방향의 후방에 있어서, 냉각 포인트CP에 근접하여 스크라이브 예정라인을 따라 연장되는 원형 또는 타원형상의 제2레이저 스폿LS2가 형성된다.

본 실시예에서는 제2레이저 스폿이 타원형상인 경우를 일례로서 설명한다. 제2레이저 스폿LS2는, 예를 들면 제1레이저 스폿LS2와 마찬가지로 장경이 30,0mm, 단경이 1.0mm의 타원형상으로 되어 있고, 장경이 스크라이브 예정라인SL을 따르는 상태에서 머더 글래스 기판의 표면에 대하여 제1레이저 스폿LS1 및 냉각 포인트CP와 동일한 방향으로 동일한 속도로 이동된다.

제2레이저 스폿LS2의 장축방향을 따르는 열에너지 강도의 분포도 제1레이저 스폿LS1의 강도분포와 마찬가지로 장축방향의 각 끝 부분에 있어서 각각 최대의 열에너지 강도가 되고, 양자의 중간부에 있어서는 열에너지 강도가 작아지도록 되어 있다.

제2레이저 스폿LS2도 머더 글래스 기판이 용융되는 온도보다 낮은 온도, 즉 머더 글래스 기판의 연화점보다 낮은 온도로 또한 머더 글래스 기판에 대하여 고속으로 이동하면서 머더 글래스 기판을 가열한다.

머더 글래스 기판의 표면은, 스크라이브 예정라인SL을 따라 제1레이저스폿LS1에 의하여 순차적으로 가열된 후에, 그 가열부분이 냉각 포인트CP에 의하여 순차적으로 냉각되고 또한 그 후에 그 냉각부분이 제2레이저 스폿LS2에 의하여 순차적으로 가열된다.

이와 같이 제1레이저 빔LS1의 후단부에 있어서의 최대의 열에너지 강도에 의한 가열에 의하여 압축응력(壓縮應力)이 발생하고 냉각 포인트CP에 의하여 냉각되면, 인장응력(引張應力)이 발생하여 양자(兩者)의 응력구배(應力勾配 : stress gradient)가 발생한다.

제1레이저 빔LS1과 냉각포인트CP와의 사이에 응력구배가 발생함으로써 머더 글래스 기판에는, 스크라이브 예정라인SL을 따라 수직방향의 블라인드 크랙(blind crack)이 형성된다.

스크라이브 예정라인SL을 따라 수직방향으로 블라인드 크랙이 형성되면, 블라인드 크랙이 형성된 영역이 제2레이저 스폿LS2에 의하여 다시 가열된다. 이에 따라 머더 글래스 기판에 형성된 수직크랙이 수직방향을 따라 더 확산되어 취성재료기판의 판 밑바닥 부분까지 도달한다(취성재료기판이 풀 보디 커트(full body cut)된다).

또 제1레이저 스폿LS1과 제2레이저 스폿LS2와의 사이에 설치되는 냉각 포인트CP는, 원형 모양에 한정되지 않고 도2에 나타나 있는 바와 같이 스크라이브 예정라인SL을 따라 길게 형성되는 직사각형 모양이더라도 좋다. 이와 같이 냉각 포인트CP가, 스크라이브 예정라인SL을 따라 길게 형성되어 있게 함으로써 제1레이저 스폿LS1에 의하여 가열된 영역이 확실하게 냉각된다.

스크라이브 예정라인SL을 따라 길게 연장되는 냉각 포인트CP는, 냉각노즐의 냉각매체의 분사구멍을 직사각형 모양으로 함으로써 또는 냉각노즐에 있어서의 작은 원형 모양의 분사구멍을 스크라이브 예정라인SL을 따라 나란한 선 모양으로 함으로써 형성된다.

도3은 본 발명의 취성재료기판에 있어서의 스크라이브 장치의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 본 발명의 스크라이브 장치는, 예를 들면 큰 치수의 머더 글래스 기판으로부터 FPD에 사용되는 글래스 기판을 절단하기 위한 스크라이브 라인을 형성한다. 이 스크라이브 장치는, 도3에 나타나 있는 바와 같이 수평한 설치대(設置臺)11 상에 소정의 수평방향(Y방향)을 따라 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(slide table)12를 구비하고 있다.

슬라이드 테이블12는, 수평한 상태에서 각 가이드 레일14, 15를 따라 슬라이드(slide) 가능하도록 설치대11의 상면에 Y방향을 따라 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)14, 15에 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)할 수 있도록 되어 있고, 이 볼 나사13에 볼 너트(ball nut)16이 나사결합하는 상태로 설치되어 있다. 볼 너트16은, 회전하지 않도록 하기 위하여 슬라이드 테이블12에 일체적(一體的)으로 설치되어 있고, 볼 나사13의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사13을 따라 양쪽 방향으로 슬라이드 한다. 이에 따라 볼 너트16과 일체적으로 부착된 슬라이드 테이블12가 각 가이드 레일14, 15를 따라 Y방향으로 슬라이드 한다.

슬라이드 테이블12 상에는 대좌(臺座)19가 수평한 상태로 배치되어 있다. 대좌19는 슬라이드 테이블12 상에 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일21에 슬라이드 가능하도록 지지되어 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.

볼 나사22에는 볼 너트24가 나사결합하는 상태로 설치되어 있다. 볼 너트24는, 회전하지 않도록 하기 위하여 대좌19에 일체적으로 설치되어 있고, 볼 나사22의 정회전 및 역회전에 의하여 볼 나사22를 따라 양쪽 방향으로 이동한다. 이에 따라 대좌19가 각 가이드 레일21을 따라 X방향으로 슬라이드 한다.

대좌19 상에는 회전기구(rotation mechanism)25가 설치되어 있고, 이 회전기구25 상에 절단대상인 글래스 기판50이 재치(載置)되는 회전 테이블(rotation table)26이 수평한 상태로 설치되어 있다. 회전기구25는, 수직방향을 따르는 중심축(中心軸)을 중심으로 하여 회전 테이블26을 회전시키도록 되어 있어, 기준위치에 대하여 임의의 회전각도θ가 되도록 회전 테이블26을 회전시킬 수 있다. 회전 테이블26 상에는, 글래스 기판50이 예를 들면 흡인 척(suction chuck)에 의하여 고정된다.

회전 테이블26의 상방에는, 회전 테이블26과는 적당한 간격을 두고 지지대(支持臺)31이 배치되어 있다. 이 지지대31은 수직상태로 배치되는 제1광학홀더(first optical holder)33의 하단부에 수평한 상태로 지지되어 있다. 제1광학홀더33의 상단부는 설치대11 상에 설치되는 부착대32의 하면에 부착되어 있다. 부착대32 상에는, 제1레이저 빔(laser beam)을 발진하는 제1레이저 발진기(first laser oscillator)34가 설치되어 있고, 제1레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔이 제1광학홀더33 내에 지지되는 광학장치로 조사된다.

제1레이저 발진기34로부터 발진되는 레이저 빔은, 열에너지 강도분포(熱 energy 强度分布)가 정규분포(正規分布)로 되어 있고, 제1광학홀더33 내에 설치된 광학장치에 의하여 소정의 열에너지 강도분포를 갖는 타원형상의 제1레이저 스폿LS1을 글래스 기판50의 표면에 형성하도록, 또한 그 장축방향이 회전 테이블26 상에 재치된 머더 글래스 기판50의 X방향과 평행하게 되도록 조사된다.

또한 부착대32에는, 제1레이저 발진기34에 인접하여 제2레이저 빔을 발진하는 제2레이저 발진기41이 설치되어 있고, 이 제2레이저 발진기41로부터 발진되는 레이저 빔이 지지대31에 있어서의 제1광학홀더33에 인접하여 설치되는 제2광학홀더42 내의 광학장치로 조사된다. 제2레이저 발진기41로부터 발진되는 레이저 빔은, 열에너지 강도분포가 정규분포로 되어 있고, 제2광학홀더42 내에 설치된 광학장치에 의하여 소정의 열에너지 강도분포를 갖는 타원형상의 제2레이저 빔LS2를 글래스 기판50의 표면에 형성하도록, 그 장축방향이 회전 테이블26 상에 재치된 머더 글래스 기판50의 X방향을 따르는 상태에서 제1레이저 스폿LS1에 대하여 적당한 간격을 두는 상태에서 조사된다.

지지대31에 있어서의 제1광학홀더33과 제2광학홀더42와의 사이에는, 회전 테이블26 상에 재치된 머더 글래스50에 대향(對向)하여 냉각노즐(冷却 nozzle)37이 배치되어 있다. 이 냉각노즐37은, 제1광학홀더33으로부터 조사되는 제1레이저 스폿LSl 및 제2광학홀더42로부터 조사되는 제2레이저 스폿LS2의 각각의 사이에 장축방향을 따르는 직사각형 모양으로 냉각수 등의 냉매(冷媒)를 분사하도록 되어 있다.

또 냉각노즐37로서는, 이와 같이 직사각형 모양으로 냉각수를 분사하는 구성에 대신하여 작은 원형(圓形)의 영역에 냉각수를 각각 분사하는 다수의 냉각노즐을 X방향으로 나란하게 되도록 배치하더라도 좋다.

또한 지지대31에는, 제1광학홀더로부터 조사되는 제1레이저 스폿LS1에 대하여 냉각노즐37과는 반대측에, 회전 테이블26 상에 재치된 머더 글래스50에 대향하여 커터 휠 팁(cutter wheel tip)35가 설치되어 있다. 커터 휠 팁35는, 제1광학홀더33으로부터 조사되는 제1레이저 스폿LS1의 장축방향을 따라배치되어 있고, 회전 테이블26 상에 재치된 머더 글래스50의 가장자리부에 스크라이브 예정라인을 따라 컷 라인을 형성한다.

또 슬라이드 테이블12 및 대좌19의 위치결정, 회전기구25의 제어, 제1레이저 발진기34, 제2레이저 발진기41 등은 제어부(制御部)에 의하여 제어된다.

이러한 스크라이브 장치에 의하여 머더 글래스 기판50의 표면에 블라인드 크랙(blind crack)을 형성하는 경우에는, 우선 머더 글래스 기판50의 사이즈(size), 스크라이브 예정라인의 위치 등의 정보가 제어부에 입력된다.

그리고 머더 글래스 기판50이 회전 테이블26 상에 재치되어 흡인수단(吸引手段)에 의하여 고정된다. 이러한 상태가 되면, CCD카메라38, 39에 의하여 머더 글래스 기판50에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 촬영된다. 촬영된 얼라인먼트 마크는, 모니터(monitor)28, 29에 의하여 표시되어 화상처리장치(畵像處理裝置)에서 얼라인먼트 마크의 위치정보가 처리된다.

회전 테이블26이 지지대31에 대하여 위치결정되면, 회전 테이블26이 X방향을 따라 슬라이드 되어 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서의 스크라이브 예정라인이 커터 휠 팁35에 대향하게 된다. 그리고 커터 휠 팁35가 하강되어 머더 글래스 기판50의 스크라이브 예정라인의 끝 부분에 컷 라인이 형성된다.

그 후에 회전 테이블26이 스크라이브 예정라인을 따라 X방향으로 슬라이드 되면서 제1레이저 발진장치34 및 제2레이저 발진장치41로부터 각각 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔이 발진되고 또한 냉각노즐37로부터 냉각수가 압축에어와 함께 분사되어 스크라이브 예정라인을 따라 길이가 긴 직사각형 모양의 냉각 포인트가 형성된다.

제1레이저 발진장치34로부터 발진되는 레이저 빔에 의하여 머더 글래스 기판50 상에는, 머더 글래스 기판50의 주사방향(走査方向)을 따라, X축방향을 따라 길이가 긴 타원형상의 제1레이저 스폿LS1이 형성된다. 그리고 그 레이저 스폿LS1의 후방에, 냉각수가 스크라이브 예정라인을 따라 분사되어 냉각 포인트CP가 형성된다. 또한 제2레이저 발진장치41로부터 발진되는 레이저 빔에 의하여 머더 글래스 기판50 상에는, X축방향을 따라 길이가 긴 타원형상의 제2레이저 스폿LS2가 냉각 포인트CP의 후방에 형성된다.

이와 같이 제1레이저 스폿LS1에 의한 가열과 냉각 포인트CP에 의한 냉각의 응력구배에 의하여 머더 글래스 기판50에 블라인드 크랙이 형성된다. 그리고 냉각수가 분사된 냉각 포인트CP에 근접한 영역이, 제2레이저 스폿LS2에 의하여 가열됨으로써 이미 형성된 블라인드 크랙은 머더 글래스 기판50의 이면(裏面)을 향하여 더 깊게 확산된다.

블라인드 크랙이 머더 글래스 기판50에 형성되면, 머더 글래스 기판50은 다음의 절단공정으로 공급되어 블라인드 크랙의 폭(幅) 방향으로 휨 모멘트(bending moment)가 작용하도록 머더 글래스 기판에 힘이 가하여진다. 이에 따라 머더 글래스 기판50은 블라인드 크랙을 따라 절단된다.

또 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 제1레이저 스폿LS1이 조사되기직전에, 도4에 나타나 있는 바와 같이 스크라이브 예정라인의 양측에 예비가열용 레이저 스폿LS3을 각각 조사하여 가열하더라도 좋다. 이와 같이 스크라이브 예정라인에 제1레이저 스폿LS1이 조사되기 직전에 응력(應力)이 잔류하고 있는 머더 글래스 기판의 가장자리부에 있어서의 스크라이브 예정라인의 양측이 예비가열용 레이저 스폿LS3에 의하여 각각 가열되면, 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 잔류하는 응력이 스크라이브 예정라인의 양측에서 같은 정도에 가까운 상태로 완화된다. 이에 따라 그 후에 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 제1레이저 스폿LS1이 조사되더라도 머더 글래스 기판50의 측면으로부터 제1레이저 스폿LS1의 이동방향의 전방에 크랙이 형성되는 것이 방지된다.

마찬가지로 머더 글래스 기판50에 조사되는 제1레이저 스폿LS1이, 머더 글래스 기판50의 반대측의 가장자리부에 도달하기 직전에도 스크라이브 예정라인의 양측에 예비가열용 레이저 스폿LS3을 각각 조사하여 가열하더라도 좋다. 이와 같이 제1레이저 스폿LS1이 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 도달하기 직전에 응력이 잔류하는 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서의 스크라이브 예정라인의 양측이 예비가열용 레이저 스폿LS3에 의하여 각각 가열되면, 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 잔류하는 응력이 스크라이브 예정라인의 양측에 있어서 같은 정도에 가까운 상태로 완화된다. 이에 따라 그 후에 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 제1레이저 스폿LS1이 조사되더라도 머더 글래스 기판50의 측면으로부터 제1레이저 스폿LS1의 이동방향의이전의 장소에서 크랙이 형성되는 것이 방지된다.

또 한 쌍의 예비가열용 레이저 스폿LS3은, 제1레이저 스폿LS1이 머더 글래스 기판50에 조사되기 직전 또는 머더 글래스 기판50의 반대측의 가장자리부에 도달하기 직전에 각각 조사되는 구성에 한정하지 않고 제1레이저 스폿LS1의 전방에 있어서, 머더 글래스 기판50에 대하여 연속적으로 조사하더라도 좋다.

또한 한 쌍의 예비가열용 레이저 스폿LS3은, 도10에 나타나 있는 바와 같이 제1레이저 스폿LS1의 양측에 제1레이저 스폿과 평행하게　되도록 조사하더라도 좋다.

도5는 한 쌍의 예비가열용 레이저 스폿LS3을 형성하는 레이저 조사기구의 개략적인 구성도이다. 이 레이저 조사기구에는, 한 쌍의 예비가열용 레이저 발진기71, 72로부터 각각 발진되는 레이저 빔이 조사된다. 제1예비가열용 레이저 발진기71은 수평방향으로 레이저 빔을 조사하고, 제2예비가열용 레이저 발진기72는 하방을 향하여 수직으로 레이저 빔을 조사한다.

각 예비가열용 레이저 발진기71, 72로부터 조사되는 레이저 빔은, 수평방향에 대하여 45° 경사지는 셔터(shutter)73으로 공급된다. 셔터73은, 빛을 투과(透過)시키는 상태에서는 제1예비가열용 레이저 발진기71로부터 수평방향으로 조사되는 레이저 빔을 수평으로 투과시키고, 빛을 차단(遮斷)하는 상태에서는 제1예비가열용 레이저 발진기71로부터 수평방향으로 조사되는 레이저 빔을 하방을 향하여 수직으로 반사시킨다.

또한 셔터73은, 빛을 투과시키는 상태에서는 제2예비가열용 레이저 발진기72로부터 하방을 향하여 조사되는 레이저 빔을 수직으로 투과시키고, 빛을 차단하는 상태에서는 제2예비가열용 레이저 발진기72로부터 하방으로 조사되는 레이저 빔을 수평방향으로 반사시킨다.

셔터73의 하방에는, 제1예비가열용 레이저 발진기71로부터 조사되어 셔터73에 의하여 하방을 향하여 반사되는 레이저 빔, 제2예비가열용 레이저 발진기72로부터 조사되어 셔터73을 투과한 레이저 빔이 각각 조사되는 냉각판(冷却板)74가 설치되어 있다.

제1예비가열용 레이저 발진기71로부터 조사되어 셔터73을 수평으로 투과한 레이저 빔 및 제2예비가열용 레이저 발진기72로부터 조사되어 셔터73에서 수평방향으로 반사된 레이저 빔은, 트윈 스폿(twin spot) 형식의 렌즈(lens)75로 조사된다. 이 렌즈75는, 조사되는 한 쌍의 레이저 빔을 각각 평행한 광속(光束)으로서 반사미러(reflective mirror)76으로 공급하고, 반사미러76으로 공급된 각 광속이 반사미러76에서 각각 반사되어 집광렌즈(collection lens)77로 조사되고, 집광렌즈77은 머더 글래스 기판50의 표면에 있어서의 스크라이브 예정라인의 양측에 소정 형상의 레이저 스폿을 각각 형성한다.

셔터73은, 빛을 투과시키는 상태를 「ON」이라고 하고 빛을 차단하는 상태를 「OFF」라고 하면, 고속으로 「ON」과 「OFF」가 절환(切換)된다.

이러한 레이저 조사기구는, 도3에 나타나 있는 스크라이브 장치에 제1광학홀더33에 대하여 제2광학홀더42와는 반대측에 배치된다. 그리고 머더 글래스 기판50의 가장자리부에 있어서의 스크라이브 예정라인의 양측에 레이저 조사기구로부터 조사되는 한 쌍의 레이저 빔에 의하여 예비가열용 레이저 스폿LS3이 각각 형성된다.

본원에서는, 취성재료기판의 일례로서 액정표시패널(液晶表示 panel)의 머더 글래스 기판(mother glass 基板)을 사용하여 설명하였지만, 접합 글래스 기판(接合 glass 基板), 단판 글래스(單板 glass), 반도체 웨이퍼(半導體 wafer), 세라믹스(ceramics) 등의 스크라이브 가공에 있어서도 동일한 효과가 얻어진다.

또한 본 발명의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치는, 글래스 기판 상호간을 접합시킨 액정표시가판(液晶表示基板), 투과형 프로젝터 기판(透過型 projector 基板), 유기EL소자(有機 EL 素子), PDP(플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)), FED(필드 에밋션 디스플레이(field emission display))나 글래스 기판과 실리콘 기판(silicon 基板)을 접합시킨 반사형 프로젝터 기판(反射型 projector 基板) 등의 머더기판의 스크라이브에 대해서도 적용할 수 있다.

본 발명의 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 장치는, 이와 같이 머더 글래스 기판 등의 취성재료기판의 표면이, 제1레이저 스폿에 의하여 가열된 후에 냉각되고 또한 그 후에 제2레이저 스폿에 의하여 가열되기 때문에, 수직방향으로 깊게 형성되는 블라인드 크랙을 확실하게 형성할 수 있다.

또한 취성재료기판의 가장자리부가, 제1레이저 스폿에 의하여 가열되기 직전에 예비가열됨으로써 제어 불능한 크랙이 형성될 우려가 없다.

Claims

취성재료기판(脆性材料基板)의 표면에 있어서의 스크라이브 라인(scribe line)의 형성이 예정되는 스크라이브 예정라인(scribe 豫定 line)을 따라 제1레이저 스폿(first laser spot)에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 가열하면서, 그 제1레이저 스폿에 근접한 영역을 스크라이브 예정라인을 따라 연속하여 냉각시키고 또한 상기 제1레이저 스폿과는 반대측에 있어서 상기 냉각되는 영역에 근접한 영역을, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 제2레이저 스폿에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 스크라이브 방법.
제1항에 있어서,

상기 냉각영역이, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 스크라이브 방법.
제1항에 있어서,

상기 취성재료기판의 가장자리부에 있어서의 상기 스크라이브 예정라인의 양측이, 제1레이저 스폿에 의하여 가열되기 직전에 예비가열(豫備加熱)되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 스크라이브 방법.
제1항에 있어서,

상기 취성재료기판에 있어서의 상기 스크라이브 예정라인의 양측이, 제1레이저 스폿에 의한 가열과 동시에 예비가열되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 스크라이브 방법.
취성재료기판의 표면에 있어서의 스크라이브 라인의 형성이 예정되는 스크라이브 예정라인을 따라 크랙(crack)을 형성하는 취성재료기판의 스크라이브 장치(scribe 裝置)로서,

제1레이저 스폿이 형성되도록 레이저 빔(laser beam)을 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 조사(照射)하는 수단과,

그 제1레이저 스폿에 의하여 가열되는 영역의 근방의 영역을, 스크라이브 예정라인을 따라 연속하여 냉각하는 수단과,

상기 제1레이저 스폿과는 반대측의 상기 냉각되는 영역에 근접한 영역을, 상기 스크라이브 예정라인을 따라 제2레이저 스폿에 의하여 연속적으로 그 취성재료기판의 연화점보다 낮은 온도로 조사하는 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 스크라이브 장치.