KR20070097189A - 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치 - Google Patents

기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치 Download PDF

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KR20070097189A
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focusing
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박명일
김경섭
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이동진
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삼성전자주식회사
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Abstract

파장이 다른 두 개 이상의 레이저 빔을 기판에 동시에 조사(照射)하여 기판의 상부뿐만 아니라 하부까지 레이저 에너지를 전달함으로써 후속 공정 없이 기판을 절단할 수 있는 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치가 제공된다. 기판 절단 방법은, 박막 트랜지스터 모(母)기판과 컬러 필터 모(母)기판을 합착한 모(母)기판 어셈블리를 준비하는 단계와, 적어도 두 개의 레이저 빔을 모기판 어셈블리의 수직선상에 이격되어 위치하는 서로 다른 둘 이상의 지점에 동시에 포커싱(focusing)하는 단계와, 서로 다른 둘 이상의 포커싱 지점을 이동하여 모기판 어셈블리를 절단하는 단계를 포함한다.
모기판 어셈블리, 레이저, 파장

Description

기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치{Method for dividing substrate and substrate dividing apparatus for using it}
도 1은 액정 표시 장치의 제조 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 액정 셀 공정 중 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치의 구성도이다.
도 4는 도 3의 포커싱 렌즈의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 기판 절단 장치를 이용한 기판 절단 방법의 공정도이다.
도 6은 도 5a 및 도 5b를 Ⅵ~Ⅵ'의 선으로 자른 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 모기판 어셈블리 250; 레이저 빔
251: 제1 레이저 빔 252: 제2 레이저 빔
300: 기판 절단 장치 310: 레이저 빔 발생부
311: 제1 레이저 빔 발생부 312: 제2 레이저 빔 발생부
320: 레이저 빔 집속부 321: 집광부
323: 제1 미러 325: 제2 미러
327: 포커싱 렌즈 330: 초점 조절부
331: 조절부 332: 센서부
본 발명은 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파장이 다른 두 개 이상의 레이저 빔을 이용한 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 절단 장치에 관한 것이다.
근래 들어 액정 표시 장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.
액정 표시 장치는 다수의 게이트선 및 데이터선, 게이트선과 데이터선의 교차 지점에 형성된 스위칭 소자 및 스위칭 소자에 연결된 화소 전극으로 구성된 박막 트랜지스터 표시판과, 박막 트랜지스터 표시판에 대향하여 결합되며 RGB 컬러 필터 및 공통 전극이 형성된 컬러 필터 표시판과, 두 표시판 사이에 개재된 액정층으로 구성된다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 공정에 있어서, 절단 공정은 다수의 박막 트랜지스터 표시판을 구비하는 박막 트랜지스터 모(母)기판과 다수의 컬러 필터 표시판을 구비하는 컬러 필터 모(母)기판이 합착된 모(母)기판 어셈블리를 액정 셀(cell) 단위로 절단하는 공정이며, 종래에는 다이아몬드 휠(diamond wheel)을 이용한 절단 방법과 CO2 레이저 빔을 이용한 절단 방법 등이 주로 사용되었다. 여기서 종래의 다이아몬드 휠을 이용한 절단 공정에서는 절단 부위가 매끄럽게 형성되지 못하여 깨짐(broken)의 불량이 발생되고, 절단면을 그라인딩(grinding)해야 하는 추가 공정이 필요하게 되며, 모기판 어셈블리의 크로스(cross) 절단 시 미스 얼라인(misalign)이 발생된다. 또한 CO2 레이저 빔을 이용한 절단 공정에서는 모기판 어셈블리의 표면을 고온으로 가열하기 때문에 모기판 표면에 필링(peeling) 현상이 일어날 수 있으며, 이로 인해 수직 크랙이 형성되지 않아 모기판 어셈블리가 제대로 절단되지 않을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 추가 공정 및 불량 없이 기판을 절단할 수 있는 기판 절단 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 이러한 기판 절단 방법에 사용되는 기판 절단 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 방법은, 박막 트랜지스터 모(母)기판과 컬러 필터 모(母)기판을 합착한 모(母)기판 어셈블리를 준비하는 단계와, 적어도 두 개의 레이저 빔을 상기 모기판 어셈블리의 수직선상에 이격되어 위치하는 서로 다른 둘 이상의 지점에 동시에 포커싱(focusing)하는 단계와, 상기 서로 다른 둘 이상의 포커싱 지점을 이동하여 상기 모기판 어셈블리를 절단하는 단계를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는, 적어도 2개의 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 발생부와, 상기 레이저 빔 발생부로부터 발진되는 다수의 레이저 빔을 하나의 레이저 빔으로 집광하는 집광부와, 집광된 상기 하나의 레이저 빔을 모기판 어셈블리의 소정 영역에 포커싱(focusing)하는 포커싱 렌즈를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
우선 도 1 및 도 2를 참조하여 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 액정 표시 장치의 제조 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치의 제조 방법은 크게 TFT 공정(S10), C/F 공정(S20), 액정 셀(cell) 공정(S30) 및 모듈(module) 공정(S40) 등을 포함하여 구성된다.
여기서 TFT 공정(S10)은 예를 들어 모(母)기판에 다수의 박막 트랜지스터 표시판을 제조하기 위한 공정이며, 반복되는 박막, 증착, 사진 및 식각 공정 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
C/F 공정(S20)은 예를 들어 모(母)기판에 다수의 컬러 필터 표시판을 제조하기 위한 공정이며, TFT 공정(S10)과 마찬가지로 반복되는 박막, 증착, 사진 및 식각 공정 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 TFT 공정(S10) 및 C/F 공정(S20)은 상술한 박막, 증착, 사진 및 식각 공정 전/후에 수행되는 검사 및 세정 공정을 더 포함할 수 있다.
액정 셀(cell) 공정(S30)은 박막 트랜지스터 모(母)기판과 컬러 필터 모(母)기판 사이에 액정을 주입하는 단계와 양 모(母) 기판을 합착 및 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 기판 합착 및 절단 공정에서는 박막 트랜지스터 모기판과 컬러 필터 모기판을 허용되는 얼라인 마진(align margine)에 의해 합착하고, 액정 셀(cell) 단위로 절단한다. 이때 절단 공정은 서로 다른 파장의 적어도 두 개의 레이저 빔을 이용하여 수행할 수 있다. 이하 도 2를 참조하여 이러한 기판 절단 공정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 액정 셀 공정 중 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 절단 공정은 다수의 공정들로 구성될 수 있으며, 예를 들어 모(母)기판 어셈블리를 준비하는 단계(S31), 레이저 빔을 모기판 어셈블리에 포커싱(focusing)하는 단계(S32), 포커싱 지점을 이동하여 모기판 어셈블리를 절단하는 단계(S33) 등을 포함할 수 있다.
이때 이러한 단계들은 순차적으로 진행되는 것이 바람직하다.
먼저 모기판 어셈블리를 준비하는 단계(S31)는 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 박막 트랜지스터 표시판이 형성된 박막 트랜지스터 모기판과 다수의 컬러 필터 표시판이 형성된 컬러 필터 모기판을 합착하는 단계를 포함한다. 구체적으로 이러한 모기판 어셈블리는 각각의 박막 트랜지스터 표시판 및 컬러 필터 표시판이 합착되어 형성된 다수의 액정 셀(cell)을 포함한다. 여기서 모기판 어셈블리에는 액정 셀 단위로 절단되기 위한 소정의 얼라인 마크가 형성될 수 있다.
이어서 상술한 구조의 모기판 어셈블리에 적어도 두 개의 레이저 빔을 모기판 어셈블리의 수직 방향으로 이격된 서로 다른 둘 이상의 지점에 동시에 포커싱한다(S32).
이때 레이저 빔은 서로 파장이 다른 제1 및 제2 레이저 빔을 사용할 수 있으며, 이러한 제1 및 제2 레이저 빔은 모기판 어셈블리의 수직선상에 이격되어 위치하는 적어도 두 개의 서로 다른 지점에 각각 포커싱된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 파장이 다른 제1 및 제2 레이저 빔을 모기판 어셈블리에 포커싱함에 있어서, 제1 레이저 빔이 제2 레이저 빔보다 짧은 파장을 가지면 제1 레이저 빔은 모기판 어셈블리의 상면에 포커싱되고, 제2 레이저 빔은 제1 레이저 빔이 포커싱된 위치에서 수직선상으로 이격된 모기판 어셈블리의 하면에 포커싱될 수 있다. 이것은 레이저 빔의 파장에 따라 굴절률이 달라지게 되어 포커싱되는 위치가 다르기 때문이며, 여기서 제1 레이저 빔이 제2 레이저 빔에 비해 짧은 파장을 가지는 경우, 제1 레이저 빔의 굴절률이 제2 레이저 빔의 굴절률에 비해 크기 때문에 더 많이 굴절되어 제1 레이저 빔이 모기판 어셈블리의 상면에 포커싱되게 된다.
다음으로 모기판 어셈블리에 포커싱된 레이저 빔의 포커싱 지점을 이동하여 모기판 어셈블리를 절단한다(S33). 이때 기판 절단 장치는 레이저 빔의 포커싱 지점을 모기판 어셈블리의 적어도 두 방향으로 이동시키면서 모기판 어셈블리를 절단한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 기판 절단 장치에 의해 모기판 어셈블리의 서로 다른 두 지점에 포커싱된 레이저 빔은 포커싱 지점으로부터 모기판 어셈블리의 일변과 평행한 제1 방향, 예를 들어 모기판 어셈블리의 세로 방향으로 이동한다. 이어서 레이저 빔은 모기판 어셈블리의 일변과 인접한 타변에 평행한 제2 방향, 예를 들어 모기판 어셈블리의 가로 방향으로 이동한다. 여기서 레이저 빔은 앞서 설명한 바와 같이, 파장이 다른 제1 및 제2 레이저 빔을 사용할 수 있으며, 이러한 제1 및 제2 레이저 빔은 모기판 어셈블리의 상면과 하면에 동시에 포커싱되어 모기판 어셈블리의 상면과 하면을 동시에 절단할 수 있다. 또한 레이저 빔의 포커싱 지점을 이동함에 있어서, 본 실시예에서는 먼저 제1 방향으로 이동하는 예를 들어 설명하였 으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 레이저 빔의 포커싱 지점을 제2 방향으로 먼저 이동할 수 있으며, 제1 및 제2 방향으로 동시에 이동하여 모기판 어셈블리를 절단할 수도 있다. 여기서 모기판 어셈블리는 소정 단위, 예를 들어 액정 셀(cell) 단위로 절단될 수 있다. 여기서 액정 셀 단위로 절단된 모기판 어셈블리는 다시 한번의 절단 공정, 예를 들어 박막 트랜지스터 표시판의 소정 영역을 노출시키기 위해 컬러 필터 표시판의 소정 영역을 절단하는 공정을 거칠 수 있다. 이러한 공정은 액정 셀에 기타 모듈, 예를 들어 게이트 및 데이터 구동부를 부착시키기 위해 박막 트랜지스터 표시판의 소정 영역을 노출시키는 절단 공정이며, 앞서 설명한 바와 같이, 파장이 다른 레이저 빔을 이용할 수 있다. 또한 이러한 컬러 필터 표시판의 절단 공정은 모기판 어셈블리가 액정 셀 단위로 절단되기 전, 즉 박막 트랜지스터 모기판과 컬러 필터 모기판의 합착 공정 후에 수행할 수도 있다.
이러한 레이저 빔을 이용한 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치는 후에 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
모듈 공정(S40)은 상술한 액정 셀 공정(S30)을 통해 제조 완성된 액정 패널과 기타 모듈을 결합한다. 이로써 액정 표시 장치가 완성된다.
이상에서 설명한 액정 패널의 제조 공정은 단지 액정 패널 제조 공정의 일 예를 들어 설명하였을 뿐이며, 본 발명은 이에 제한하지 않으며, 공지된 모든 액정 패널의 제조 공정이 사용될 수 있음은 자명한 일이다.
이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 앞서 설명한 레이저 빔을 이용한 기판 절단 장치 및 절단 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치의 구성도이고, 도 4는 도 3의 포커싱 렌즈의 단면도이다.
우선 도 3을 참조하면, 기판 절단 장치(300)는 크게 레이저 빔 발생부(310) 및 레이저 빔 집속부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 레이저 빔 발생부(310)는 제1 레이저 빔 발생부(311) 및 제2 레이저 빔 발생부(312)를 포함하고, 레이저 빔 집속부(320)는 집광부(321), 미러(323, 325), 포커싱 렌즈(327) 및 초점 조절부(300)를 포함할 수 있다.
제1 레이저 빔 발생부(311)와 제2 레이저 빔 발생부(312)는 각각 서로 다른 파장을 갖는 제1 레이저 빔(251)과 제2 레이저 빔(252)을 생성한다. 이러한 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)으로는 예를 들어 유리 물질인 기판에 대해 흡수율이 좋은 단파장의 레이저 빔일 수 있다.
여기서 제1 레이저 빔(251) 및 제2 레이저 빔(252)은 예를 들어 네오디늄:야그(Nd:YAG) 레이저 빔일 수 있으며, 이때 제1 레이저 빔(251)의 파장은 대략260~270nm이고, 제2 레이저 빔(252)의 파장은 대략 350~360nm일 수 있다. 또한 제1 레이저 빔(251) 및 제2 레이저 빔(252)은 예를 들어 펨토초(FEMTO-second) 레이저 빔일 수 있으며, 이때 제1 레이저 빔(251)의 파장은 대략 350~450nm이고, 제2 레이저 빔(252)의 파장은 대략 750~850nm일 수 있다.
또한 제1 레이저 빔(251)의 파장이 제2 레이저 빔(252)의 파장에 비해 짧으므로 제1 레이저 빔(251)은 제2 레이저 빔(252)에 비해 굴절률이 높아지게 되어 제1 레이저 빔(251)이 포커싱되는 위치는 제2 레이저 빔(252)이 포커싱되는 위치보다 더 짧아지게, 즉 포커싱 렌즈(327)로부터 더 가깝게 된다.
또한 제1 및 제2 레이저 빔 발생부(311, 312)는 생성되는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 집중도와 효율도를 높이기 위한 셔터(미도시)나, 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 폭을 확장시키는 빔 익스펜더(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
레이저 빔 집속부(320)는 레이저 빔(250)의 방향을 바꾸어 주는 제1 및 제2 미러(323, 325), 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)을 하나의 레이저 빔(250)으로 집광하는 집광부(321), 집광된 레이저 빔(250)을 가공부에 집중시키는 포커싱 렌즈(327) 및 포커싱 렌즈(327)의 포커싱 위치를 조절하는 초점 조절부(330)를 포함하여 구성된다.
여기서 제1 미러(323)는 제2 레이저 빔 발생부(312)로부터 제공받은 제2 레이저 빔(252)의 방향을 바꾸어 집광부(321)로 전송한다. 이러한 제1 미러(323)는 예를 들어 표면에 소정의 물질을 코팅하여 형성될 수 있으며, 제2 레이저 빔(250)이 제1 미러(323)의 표면으로부터 집광부(321) 방향으로 반사되어 제2 레이저 빔(252)이 집광부(321)에 전송되도록 한다.
집광부(321)는 제1 레이저 빔 발생부(311)로부터 제1 레이저 빔(251)을 제공받고, 제2 레이저 빔 발생부(312)로부터 제2 레이저 빔(252)을 제1 미러(323)를 통해 제공받아 하나의 레이저 빔(250)으로 집광하는 역할을 한다.
제2 미러(325)는 집광부(321)를 통과한 레이저 빔(250)의 방향을 포커싱 렌즈(327)로 바꾸어 준다. 이러한 제2 미러(325)는 예를 들어 표면에 소정의 물질로 코팅을 하여 원하는 파장대의 레이저 빔(250)만을 투과하도록 할 수 있으며, 또한 제2 미러(325)에 핀 홀을 형성하는 방법이 사용될 수도 있다.
포커싱 렌즈(327)는 제2 미러(325)에 의해 전송된 레이저 빔(250)을 가공부에 집중시키는 렌즈로 구성되어 있다. 여기서 포커싱 렌즈(327)는 서로 다른 파장을 가지는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)을 가공부의 동일한 지점에 포커싱되도록 한다.
이하 도 4를 참조하여 이러한 포커싱 렌즈에 대해 상세히 설명한다. 도 4를 참조하면, 포커싱 렌즈(327)는 렌즈의 일부분이 볼록하게 형성되어 있다. 이러한 포커싱 렌즈(327)는 하나의 레이저 빔(250)으로 합쳐진 파장이 서로 다른 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)을 가공부의 동일한 지점에 포커싱되도록 한다. 다시 말하면, 파장이 짧은 제1 레이저 빔(251)은 굴절률이 크며, 따라서 포커싱 렌즈(327)를 통과하여 포커싱 렌즈(327)에 가깝도록, 예를 들어 가공부의 상면에 포커싱된다. 또한 제1 레이저 빔(251)에 비해 긴 파장의 제2 레이저 빔(252)은 제1 레이저 빔(251)보다 굴절률이 작으며, 따라서 포커싱 렌즈(327)를 통과하여 포커싱 렌즈(327)에 멀도록, 예를 들어 가공부의 하면에 포커싱된다. 여기서 제1 레이저 빔(251)과 제2 레이저 빔(252)은 가공부의 동일한 지점, 즉 수직 선상으로 동일한 지점에 포커싱될 수 있다. 이러한 포커싱 렌즈(327)는 예를 들어 플라노-컨벡스(plano-convex)를 사용할 수 있다. 또한 여기서 가공부는 앞서 설명한 모기판 어셈블리일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 기판 절단 장치(300)는 초점 조절부(330)를 더 포함한다. 여기서 초점 조절부(330)는 소정의 제어 신호(CONT)로서 포커싱 렌즈(327)의 위치를 조정함으로써 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 포커싱 위치를 조절할 수 있으며, 센서부(332) 및 조절부(331) 등을 포함할 수 있다.
센서부(332)는 가공부, 예를 들어 모기판 어셈블리로부터 반사되는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)을 입력받아 소정의 제어 신호(CONT)를 생성한다. 다시 말하면, 센서부(332)는 모기판 어셈블리 표면의 서로 다른 평탄도에 의해 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 포커싱 위치가 변경되거나, 또는 절단 공정시 절단 장치 또는 모기판 어셈블리의 이동에 의해 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 포커싱 위치가 변경되었을 경우에 모기판 어셈블리로부터 반사되는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)을 판독하여 이에 따른 포커싱 렌즈(327)의 위치 조절을 위한 제어 신호(CONT)를 생성한다. 이러한 센서부(332)는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 수광 소자, 예를 들어 포토 다이오드 등이 사용될 수 있다.
조절부(331)는 센서부(332)로부터 제공받는 제어 신호(CONT)에 따라 포커싱 렌즈(327)를 상/하로 미세하게 조정하여 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 포커싱 위치를 조절한다. 이에 따라 절단 공정 시 모기판 어셈블리에 조사되는 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)의 포커싱 위치를 동일하게 유지할 수 있게 된다. 이하 도 5a 내지 도 6을 참조하여 이러한 기판 절단 장치를 이용한 기판 절단 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 기판 절단 장치를 이용한 기판 절단 방법의 공정도이고, 도 6은 도 5a 및 도 5b를 Ⅵ~Ⅵ'의 선으로 자른 단면도이다.
우선 도 5a를 참조하면, 모기판 어셈블리(100)의 절단 공정은 기판 절단 장 치(300)로부터 생성된 레이저 빔(250)을 모기판 어셈블리(100)에 포커싱하여 수행될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 기판 절단 장치(300)로부터 제공된 레이저 빔(250)은 모기판 어셈블리(100)의 상면의 일 지점에 포커싱되고, 이러한 레이저 빔(250)을 반복적으로 소정 간격을 이동하며 모기판 어셈블리(100)를 절단한다. 즉, 모기판 어셈블리(100)에 포커싱된 레이저 빔(250)은 모기판 어셈블리(100)의 일변과 평행한 제1 방향, 예를 들어 모기판 어셈블리(100)의 세로 방향으로 이동한다. 이에 따라 모기판 어셈블리(100)는 제1 방향으로 절단된다.
여기서 레이저 빔(250)은 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개의 레이저 빔(250), 예를 들어 제1 및 제2 레이저 빔(250)을 사용할 수 있으며, 이때 제1 및 제2 레이저 빔(250) 중 짧은 파장의 레이저 빔, 예를 들어 제1 레이저 빔은 모기판 어셈블리(100)의 상면에 포커싱되고, 제1 레이저 빔에 비해 긴 파장을 가지는 제2 레이저 빔은 제1 레이저 빔이 포커싱된 모기판 어셈블리(100)의 상면으로부터 수직선상으로 이격된 하면에 포커싱될 수 있다. 이것은 앞서 설명한 바와 같이, 레이저 빔의 파장에 따라 굴절률이 달라지게 되어 포커싱되는 위치가 다르기 때문이다. 여기서 제1 레이저 빔이 제2 레이저 빔에 비해 짧은 파장을 가지는 경우, 제1 레이저 빔의 굴절률이 제2 레이저 빔의 굴절률에 비해 크기 때문에 더 많이 굴절되어 제1 레이저 빔이 모기판 어셈블리의 상면에 포커싱되게 된다.
이하 도 6을 참조하여 모기판 어셈블리에 포커싱되는 제1 및 제2 레이저 빔(250)에 대해 상세히 설명한다. 도 6을 참조하면, 기판 절단 장치(300)로부터 제 공된 레이저 빔(250)은 서로 다른 파장을 갖는 적어도 두 개의 레이저 빔(251, 252), 즉 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)이 합쳐진 형태로 모기판 어셈블리(100)의 상면 및 하면에 동시에 포커싱된다. 여기서 제1 레이저 빔(251)은 제2 레이저 빔(252)에 비해 짧은 파장을 가진다. 따라서 제1 레이저 빔(251)은 모기판 어셈블리(100)의 상면에 포커싱되며, 제1 레이저 빔(251)보다 긴 파장의 제2 레이저 빔(252)은 모기판 어셈블리(100)의 하면에 포커싱된다. 이때 제1 레이저 빔(251)이 포커싱되는 위치와 제2 레이저 빔(252)이 포커싱되는 위치는 모기판 어셈블리(100)의 수직 선상에 동일하게 위치해야 한다. 즉, 제1 레이저 빔(251)이 포커싱된 모기판 어셈블리(100)의 상면의 일 지점과 제2 레이저 빔(252)이 포커싱된 모기판 어셈블리(100)의 하면의 일 지점은 모기판 어셈블리(100)의 수직 선상에 서로 이격되어 함께 위치할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)은 예를 들어 네오디늄:야그(Nd:YAG) 레이저 빔 또는 펨토초(FEMTO-second) 레이저 빔일 수 있다. 또한 본 실시예에서는 두 개의 레이저 빔, 즉 제1 및 제2 레이저 빔이 모기판 어셈블리의 상면과 하면에 각각 포커싱되는 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다수의 레이저 빔이 모기판 어셈블리의 상면, 하면 및 내부에 각각 포커싱될 수 있음은 자명한 일이다.
여기서 모기판 어셈블리(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 박막 트랜지스터 표시판이 형성된 박막 트랜지스터 모기판(미도시)과 다수의 컬러 필터 표시판이 형성된 컬러 필터 모기판(미도시)이 합착되어 구성되며, 상면에 액정 셀 단위로 절단하기 위한 얼라인 마크가 형성될 수 있다.
이상 도 5a 및 도 6을 참조하여 모기판 어셈블리를 제1 방향으로 절단하는 공정에 대해 설명하였다. 이하 도 5b를 참조하여 모기판 어셈블리를 제2 방향으로 절단하는 공정에 대해 상세히 설명한다.
도 5b 및 도 6을 참조하면, 모기판 어셈블리(100)를 제2 방향으로 절단하는 공정 역시 기판 절단 장치(300)로부터 생성된 레이저 빔(250)을 모기판 어셈블리(100)에 포커싱하여 수행한다.
이때 앞서 제1 방향으로 절단된 모기판 어셈블리(100)는 정렬이 유지된 상태에서 제2 방향으로 절단된다. 여기서 기판 절단 장치(300)는 모기판 어셈블리(100)의 제2 방향으로 절단될 상면의 일 지점에 레이저 빔(250)을 포커싱한 후, 이러한 레이저 빔(250)을 모기판 어셈블리(100)의 타변과 평행한 제2 방향, 예를 들어 모기판 어셈블리(100)의 가로 방향으로 이동한다. 이에 따라 모기판 어셈블리(100)는 제2 방향으로 절단된다.
여기서 레이저 빔(250)은 앞서 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 서로 파장이 다른 적어도 두 개의 레이저 빔(251, 252), 예를 들어 제1 및 제2 레이저 빔(251, 252)이 사용될 수 있다.
이로써 모기판 어셈블리(100)는 도 5a 및 도 5b의 과정을 거쳐 액정 셀 단위로 절단된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 파장이 다른 적어도 두 개의 레이저 빔을 이용하여 기판을 절단함으로써, 기판의 상부와 하부를 동시에 절단할 수 있게 되어 이물질(chipping)이나 크랙(crack)이 감소되는 장점이 있다.
둘째, 레이저를 이용하여 기판을 절단함으로써 후속 공정인 에지 그라인딩(edge-grinding)이나 세척 공정을 생략할 수 있어 공정 수가 줄어들며, 생산성이 향상되는 장점이 있다.
셋째, 기판에 가해지는 물리적인 데미지(damage)가 없기 때문에 기판의 깨짐(broken) 등의 불량을 감소할 수 있는 장점이 있다.

Claims (18)

  1. 박막 트랜지스터 모(母)기판과 컬러 필터 모(母)기판을 합착한 모(母)기판 어셈블리를 준비하는 단계;
    적어도 두 개의 레이저 빔을 상기 모기판 어셈블리의 수직선상에 이격되어 위치하는 서로 다른 둘 이상의 지점에 동시에 포커싱(focusing)하는 단계; 및
    상기 서로 다른 둘 이상의 포커싱 지점을 이동하여 상기 모기판 어셈블리를 절단하는 단계를 포함하는 기판 절단 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 모기판 어셈블리를 절단하는 단계는,
    상기 서로 다른 둘 이상의 포커싱 지점을 상기 모기판 어셈블리의 일변과 평행한 제1 방향으로 이동하는 단계; 및
    상기 서로 다른 둘 이상의 포커싱 지점을 상기 일변에 인접한 상기 모기판 어셈블리의 타변과 평행한 제2 방향으로 이동하는 단계를 포함하는 기판 절단 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 모기판 어셈블리의 상기 제1 방향을 따라 반복적으로 소정 간격을 이동하며 포커싱되는 기판 절단 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 모기판 어셈블리의 상기 제2 방향을 따라 반복적으로 소정 간격을 이동하며 포커싱되는 기판 절단 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는,
    제1 레이저 빔을 상기 모기판 어셈블리의 상면의 일 지점에 포커싱하고, 동시에 상기 제1 레이저 빔보다 긴 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 상기 상면으로부터 수직 이격된 상기 모기판 어셈블리의 하면의 일지점에 포커싱하는 단계인 기판 절단 방법.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 레이저 빔은 네오디늄:야그(Nd:YAG) 레이저 빔이며,
    상기 제1 레이저 빔의 파장은 대략 260~270nm이고, 상기 제2 레이저 빔의 파장은 대략 350~360nm인 기판 절단 방법.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 레이저 빔은 펨토초(FEMTO-second) 레이저 빔이며,
    상기 제1 레이저 빔의 파장은 대략 350~450nm이고, 상기 제2 레이저 빔의 파장은 대략 750~850nm인 기판 절단 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 모기판 어셈블리를 절단하는 단계는, 상기 모기판 어셈블리를 액정 셀(cell) 단위로 절단하는 단계인 기판 절단 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 모기판 어셈블리의 박막 트랜지스터 표시판의 소정 영역을 노출하도록 상기 컬러 필터 표시판의 소정 영역을 절단하는 단계를 더 포함하는 기판 절단 방법.
  10. 적어도 2개의 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 발생부; 및
    상기 레이저 빔 발생부로부터 발진되는 다수의 레이저 빔을 하나의 레이저 빔으로 집광하는 집광부; 및
    집광된 상기 하나의 레이저 빔을 모기판 어셈블리의 소정 영역에 포커싱(focusing)하는 포커싱 렌즈를 포함하는 기판 절단 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 레이저 빔 발생부는,
    제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 빔 발생부; 및
    상기 제1 레이저 빔보다 긴 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 빔 발생부를 포함하는 기판 절단 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 레이저 빔은 네오디늄:야그(Nd:YAG) 레이저 빔 이며,
    상기 제1 레이저 빔의 파장은 대략 260~270nm이고, 상기 제2 레이저 빔의 파장은 대략 350~360nm인 기판 절단 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 레이저 빔은 펨토초 레이저(FEMTO-second) 빔이며,
    상기 제1 레이저 빔의 파장은 대략 350~450nm이고, 상기 제2 레이저 빔의 파장은 대략 750~850nm인 기판 절단 장치.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈는, 파장이 다른 상기 제1 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 모기판 어셈블리의 수직선상에 이격되어 위치하는 적어도 두 개의 지점에 포커싱하는 기판 절단 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔은 상기 제2 레이저 빔보다 큰 굴절률을 가지며,
    상기 제1 레이저 빔은 상기 포커싱 렌즈에 근접하여 포커싱되고, 상기 제2 레이저 빔은 상기 제1 레이저 빔이 포커싱되는 위치로부터 소정 거리로 이격되어 포커싱되는 기판 절단 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈는 플라노-컨벡스(plano-convex) 렌즈인 기판 절단 장치.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈의 위치를 조절하여 상기 레이저 빔의 포커싱 위치를 조절하는 초점 조절부를 더 포함하는 기판 절단 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 초점 조절부는,
    상기 모기판 어셈블리로부터 반사되는 상기 레이저 빔을 제공받아 소정의 제어 신호를 생성하는 센서부; 및
    상기 제어 신호에 의해 상기 포커싱 렌즈를 상/하로 미세 조정하여 상기 레이저 빔의 포커싱 위치를 조절하는 조절부를 포함하는 기판 절단 장치.
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