KR20090027139A - 취성재료기판의 절단장치 및 절단방법 - Google Patents

취성재료기판의 절단장치 및 절단방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090027139A
KR20090027139A KR1020080070920A KR20080070920A KR20090027139A KR 20090027139 A KR20090027139 A KR 20090027139A KR 1020080070920 A KR1020080070920 A KR 1020080070920A KR 20080070920 A KR20080070920 A KR 20080070920A KR 20090027139 A KR20090027139 A KR 20090027139A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
substrate
laser spot
spot
optical path
Prior art date
Application number
KR1020080070920A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101211427B1 (ko
Inventor
노리후미 아리마
고지 야마모토
Original Assignee
미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20090027139A publication Critical patent/KR20090027139A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101211427B1 publication Critical patent/KR101211427B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은, 1회째 레이저 가열, 냉각, 2회째 레이저 가열의 순서로 기판을 확실하게 절단할 수 있는 장치를 제공한다.
이를 위하여, 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 조정하는 광로조정기구에 의하여 제1레이저 스폿 또는 제2레이저 스폿을 형성하고, 제1레이저 스폿을 형성할 때에는, 기판에 수직으로 입사하는 수직입사 빔을 중심으로 하여 대략 대칭의 열에너지 분포를 가지는 빔 형상으로 하여 조사하고, 제2레이저 스폿을 형성할 때에는, 기판에 비스듬히 입사하는 경사입사 빔을 중심으로 하여 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사한다.

Description

취성재료기판의 절단장치 및 절단방법{APPARATUS AND METHOD FOR BREAKING SUBSTRATE OF BRITTLE MATERIAL}
본 발명은, 레이저 조사(laser 照射)에 의한 국소적인 가열 및 가열 직후의 냉각과, 2회째의 레이저 조사에 의한 재가열(再加熱)에 의하여 취성재료기판을 절단하는 절단장치 및 절단방법에 관한 것이다.
여기에서 취성재료기판이라고 함은, 글라스 기판, 소결재료(燒結材料)의 세라믹스, 단결정 실리콘, 반도체 웨이퍼, 세라믹 기판 등을 말한다.
컬릿(cullet)의 발생이 거의 없고, 고품질의 절단면이 얻어지는 글라스 기판 등의 취성재료기판의 절단방법이 요구되고 있다. 이러한 절단이 실현되는 절단방법으로서, 레이저 조사, 냉매분사, 2회째 레이저 조사의 순서에 의하여 기판을 절단하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
즉 절단하려고 하는 기판의 표면 상의 가상 라인(절단예정 라인)을 따라, 1회째의 레이저빔의 조사에 의한 국소가열을 함과 아울러 가열 직 후에 냉매를 분사하여 냉각을 함으로써, 기판 표면에 크랙(스크라이브 라인)을 형성한다. 이어서 형성된 크랙(스크라이브 라인)을 따라, 2회째의 레이저빔의 조사에 의한 재가열을 함으로써, 크랙을 기판의 심부(深部)로 진전되게 한다(이후, 본 명세서에서는 크랙이 기판의 깊이 방향으로 성장하는 경우에 「진전」이라고 표현한다). 이 때 크랙이 기판의 이면(裏面)까지 진전되도록 하여 기판을 완전하게 브레이크 한다. 이 문헌에 의하면, 1대 또는 복수 대의 레이저 장치가 사용되고, 1대의 레이저 장치로 가공할 때에는, 타원형의 레이저 스폿을 형성하고, 1회째 가열과 2회째 가열을 같은 형상의 레이저 스폿으로 반복하여 조사한다. 복수의 레이저 장치를 사용했을 때에는, 각 레이저 장치에서 경통부(鏡筒部)의 렌즈계를 다르게 할 수 있어, 1회째는 1개의 타원, 2회째는 다점(多點) 스폿으로 하여 조사하는 것도 가능하게 된다.
또한 스크라이브 예정라인을 따라, 타원형의 제1레이저 스폿으로 가열하면서, 제1레이저 스폿의 근접 영역을 원 모양 또는 직사각형 모양의 냉각 포인트로 냉각하고, 계속하여 제공 레이저 스폿과는 반대측에 있어서 냉각 포인트에 근접한 영역을, 타원형의 제2레이저 스폿으로 가열함으로써 스크라이브를 하는 방법 및 장치가 개시되어 있다(특허문헌2 참조). 이 문헌에 의하면, 제1레이저 발진기, 제2레이저 발진기로부터의 레이저빔을 광학기구에 의하여 가공함으로써 타원형의 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿이 형성된다. 그리고 제1레이저 스폿에 의한 가열과 냉각 포인트에 의한 냉각에 의하여 응력구배(應力勾配)를 생기게 함으로써 기판에 수직크랙이 형성된다. 계속하여 냉각 포인트에 근접한 영역이 제2레이저 스폿에 의하여 다시 가열됨으로써 수직크랙이 이면을 향하여 더 진전되어 간다(크랙이 근저까지 도달하면 풀 보디 커트 된다). 이어서 기판은 절단공정에 공급되고, 크랙의 좌우로 휨 모멘트가 가해져서 기판이 절단된다.
또한 제1레이저 스폿, 냉각 스폿, 제2레이저 스폿을 이 순서로 배치하고, 기판 상을 동시에 주사(走査)함으로써 글라스 기판과 같은 취성재료기판을 절단하는 방법에 있어서, 제1레이저 스폿의 스폿 형상이, 장축(절단하려고 하는 라인의 방향)에 대하여 좌우 대칭이며 또한, 장축방향으로 전후 비대칭(전방의 면적이 후방의 면적에 비하여 커지게 된다)이도록 하여 절단속도를 극대화하는 것이 개시되어 있다(특허문헌3, 도3 참조). 이 문헌에 의하면, 절단장치는, 제1레이저빔, 제2레이저빔을 만드는 2대의 레이저빔 조사장치를 구비하고 있고, 스폿 형상이 전후 비대칭이 되도록 형성된 제1레이저빔은, 제1레이저빔 조사장치에서 발생하는 제1레이저빔을, 볼록렌즈 및 오목렌즈에 의하여 구성된 렌즈 그룹을 통과시킬 때에, 렌즈 그룹의 초점으로부터 일측으로 오프셋(offset) 된 곳을 통과시킴으로써 얻어지는 것이 개시되어 있다.
또한 제1레이저 스폿, 냉각 스폿(냉각 포인트), 제2레이저 스폿을 이 순서로 배치하여 기판 상을 동시에 주사함으로써, 취성재료기판의 스크라이브를 하는 방법에 있어서, 제2레이저 스폿은 냉각 스폿에 근접한 전단부에 최대의 열에너지 강도영역이 치우치도록 설치되도록 하여 냉각 포인트와의 사이에 큰 응력구배를 발생시켜, 이에 따라 스크라이브 예정라인을 따라 형성된 수직크랙을, 이면을 향하여 더 깊게 진전되게 하는 것이 개시되어 있다(특허문헌4 참조). 이 문헌에 의하면, 제1레이저 스폿용과 제2레이저 스폿용의 2대의 레이저 장치를 탑재하여 각 레이저 스폿의 열에너지 강도 분포를 각각 조정하도록 하고, 각 레이저 스폿은 회절격자 렌즈에 의하여 열에너지 강도 분포가 일단측에서 최대가 되도록 렌즈계에 의하여 가공되어 있다.
특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2001―130921호 공보
특허문헌2 : WO2003/026861호 공보
특허문헌3 : 일본국 공개특허 특개2003-117921호 공보
특허문헌4 : WO2003/013816호 공보
이들 특허문헌에 기재되어 있는 것 같이, 1회째의 레이저 가열과 가열 직후의 냉각에 의하여 취성재료기판에 크랙(스크라이브 라인)을 형성하고, 또한 2회째의 레이저 가열을 함으로써 형성된 크랙을 깊게 진전시킬 수 있다.
그런데 2회째의 레이저 가열에 의하여 크랙을 심부에 진전되게 할 때에, 크랙이 이면까지 도달하여 기판이 완전하게 절단될지, 그렇지 않으면 크랙이 이면까지 도달하지 않고 기판 내에서 정지할지는, 기판의 두께, 가열조건, 냉각조건에 의존하고, 특히, 기판의 두께와 가열조건이 크게 영향을 준다.
일반적으로, 판의 두께가 두꺼운 기판(두께1mm 이상)은, 가열조건 등을 조정함으로써 비교적 용이하게 크랙을 이면까지 진전시켜서 기판을 완전하게 절단할 수 있지만, 기판의 두께가 얇아짐에 따라서, 2회째의 레이저 가열에 의하여 크랙을 깊이 방향으로 진전시켜서 절단하는 제어가 곤란해진다. 이것은, 기판 표면에 형성된 크랙을 기판의 깊이 방향으로 진전시키기 위해서는, 크랙의 진전을 야기하기 위한 깊이 방향으로 변화하는 응력구배가 기판 내에 형성되어야 하지만, 기판의 두께가 얇은 경우에는, 그러한 응력구배를 형성하기 위하여 필요한 깊이 방향의 온도차이를 형성하기 어려운 것에 기인한다. 즉 기판의 두께가 얇다면, 레이저 조사에 의한 온열, 냉매분사에 의한 냉열이 즉시 표면측에서 이면측으로 전달되어서, 온도차이가 발생하기 어려워지는 것에 기인한다. 특히 기판의 두께가 0.7mm이하까지 얇아지게 되면 그러한 경향이 점점 더 강해지게 된다.
따라서 기판의 두께가 얇아지게 됨에 따라서, 단순히 2회째의 레이저 조사를 하는 것 만으로는 기판이 절단된다고는 할 수 없기 때문에, 특허문헌2에 기재되어 있는 것 같이, 크랙(스크라이브 라인)을 따라 휨 모멘트를 가세하는 브레이크 공정을 다음 공정에 추가하도록 하여 확실하게 절단이 되도록 해야 했다.
또한 특허문헌1에도 기재되어 있지만, 기판의 두께가 얇은 경우에, 가열조건, 냉각조건에 따라서는 1회째의 레이저 가열과 가열 직후의 냉각에 의하여 갑자기 절단되어버리는 경우가 있다. 이것은 기판이, 깊이 방향의 응력구배에 의하여 절단되는 것이 아니라, 레이저빔의 주사방향(기판의 면방향)의 응력구배, 즉 레이저빔이 조사된 위치 근방에 발생되는 압축응력과, 냉매가 분사된 위치 근방에 발생되는 인장응력의 면방향의 응력구배에 의하여 야기되는 기판의 면방향으로 진행되는 절단(깊이 방향으로 크랙이 진전될 경우와 구별하기 위하여 면방향의 응력구배에 의한 절단은 「진전」이 아니라 「진행」이라고 한다)이다. 이것을 가로쪼개짐이라고 부른다. 가로쪼개짐에 의한 절단은, 상기한 깊이 방향의 응력구배에 의한 절단(세로쪼개짐이라고 부른다)과는 절단 메커니즘이 다른 것이며, 절단면의 직진성이나 품질이 세로쪼개짐에 의한 절단에 비하여 뒤떨어지므로, 가열조건 등을 조정하도록 하여 가로쪼개짐에 의한 절단의 발생을 피하도록 해야 한다. 즉 기판의 두께가 얇은 경우에 있어서도, 1회째의 레이저 가열과 가열 직후의 냉각에 의하여 반드시 일단 크랙(스크라이브 라인)을 형성한 다음에, 2회째의 레이저 가열로 크랙을 깊이 방향으로 진전시킴으로써 절단(세로쪼개짐)을 하도록 할 필요가 있다.
이 경우, 1회째의 레이저 가열에서 가로쪼개짐이 발생하지 않는 가열조건을 찾아내는 것은 비교적 용이하지만, 일반적으로, 1회째의 레이저 가열에서 사용한 가로쪼개짐이 발생하지 않는 가열조건에서, 2회째의 레이저 가열을 반복하여도, 깊이 방향으로의 크랙의 진전을 생기게 하는 것은 곤란하여, 2회째의 레이저 가열을 1회째의 가열조건과 다른 가열조건(다른 열에너지 분포 등)으로 할 필요가 있다. 덧붙여서 말하면, 2회째 레이저 조사에서의 레이저 스폿을, 1회째 레이저 조사에서의 레이저 스폿과 같은 형상, 같은 열에너지 분포로 실행하였을 경우에는, 1회째와 같은 응력분포가 발생할 뿐이므로, 크랙은 거의 진전되지 않는 것이 실험적으로 확인되어 있다.
이와 같이 기판의 두께가 얇아지게 됨에 따라서, 1회째 레이저 가열, 냉각, 2회째 레이저 가열의 순서를 거치도록 하여 일단 크랙(스크라이브 라인)을 형성한 후에, 형성된 크랙을 진전되게 하도록 하여 기판을 완전하게 절단(세로쪼개짐)시키는 것이 어려워지는 경향이 있고, 그 결과, 고품질의 절단면을 가지는 복수의 기판으로 절단하는 것이 어렵게 되어 있다.
따라서, 기판의 두께가 얇은 경우에도, 크랙(스크라이브 라인)을 형성한 후에, 크랙을 깊게 진전시켜서 절단(세로쪼개짐)하는 것이 확실하게 가능한 절단장치 및 절단방법이 요구되고 있다.
상기한 특허문헌4와 같이, 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿으로 레이저 스폿의 형상을 변화시키고, 냉각 스폿에 가까운 측의 선단(先端)이 최대 에너지 강도 분포가 되도록 하여 제2레이저 스폿을 조사함으로써 크랙을 깊게 진전시키는 방법은, 2회째의 가열조건이 1회째의 가열조건과 다른 가열조건이 되게 되어, 기판의 두께가 얇은 경우에도 유효하여 적용 가능하다.
그러나 상기 문헌에서는 2대의 레이저 장치를 탑재하고 있어, 그 때문에 장치가 대형화되어버린다. 또한 2대의 레이저 장치를 사용하게 되면, 1회째의 레이저 조사와 2회째의 레이저 조사가 다른 광학계에 의해 기판에 레이저 조사되게 되므로, 각각의 레이저 장치가 형성하는 레이저 스폿 사이의 광학적인 위치조정이 필요하게 된다. 또한 상기 문헌에서 각 레이저 장치는, 레이저빔의 광로 상에 특수한 회절격자 렌즈(回折格子 lens)를 부착하여 비대칭의 열에너지 강도 분포를 형성하고 있기 때문에, 1개의 레이저 장치를 채용한 것으로는 조사되는 열에너지 분포를 변경하여 이용하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명은, 세로쪼개짐에 의한 기판의 절단을 실현시키기 위하여 필요한, 1회째 레이저 가열, 냉각, 2회째 레이저 가열의 순서로의 절단처리를, 확실하게 실현되도록 하는 절단장치 및 절단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 레이저 조사를 하는 광학기구를 개량하여, 1회째 레이저 가열과 2회째 레이저 가열의 전환이나 조정을, 단시간에 간단하게 할 수 있는 절단장치 및 절단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 본 발명의 절단장치는, 스폿 형상이 서로 다른 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿을 선택적으로 스테이지상의 취성재료기판에 조사하는 레이저 조사수단과, 제1레이저 스폿을 조사할 때에 제1레이저 스폿의 근방을 냉각하는 냉각 스폿을 형성하는 냉각수단과, 상기 기판에 대하여, 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿, 냉각 스폿을 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 상기 기판에 대하여, 제1레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 상기 기판의 연화점보다 낮은 온도로 가열하고, 냉각 스폿을 제1레이저 스폿에 추종하도록 이동하여 냉각함으로써 기판 표면에 크랙을 형성하고, 계속하여 상기 크랙을 따라 제2레이저 스폿을 조사하면서 이동하여 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 재가열 함으로써 상기 크랙을 상기 기판의 이면까지 진전시켜서 상기 기판을 절단하는 제어를 하는 절단 제어부를 구비한 취성재료기판의 절단장치로서,
상기 레이저 조사수단은, 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 조정하는 광로조정기구에 의하여 상기 제1레이저 스폿과 상기 제2레이저 스폿을 형성하고, 상기 레이저 조사수단이 제1레이저 스폿을 형성할 때에는, 상기 기판에 수직으로 입사하는 수직입사 빔을 중심으로 하여 제1레이저 스폿이 이동하는 방향에 대하여 대칭의 열에너지 분포를 가지는 빔 형상으로 하여 조사하고, 상기 레이저 조사수단이 제2레이저 스폿을 형성할 때에는, 상기 기판에 비스듬히 입사하는 경사입사 빔을 중심으로 하여 제2레이저 스폿이 이동하는 방향의 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하도록 하고 있다.
여기에서 레이저 조사수단이 조사하는 레이저 스폿은, 종래부터 취성재료기판에 레이저 스크라이브를 할 때에 사용하고 있는 레이저 광원을 사용하여 형성하면 되고, 취성재료기판의 종류에 따라 엑시머 레이저(excimer laser), YAG레이저, 탄산가스 레이저 또는 일산화탄소 레이저 등으로부터 선택하면 좋다. 예를 들면 글라스 기판에는 탄산가스 레이저를 사용하면 좋다.
또한 냉각수단은 제1레이저 스폿의 근방을 국소적으로 냉각하는 냉각 스폿을 형성할 수 있으면 되고, 냉각 스폿의 형성방법은 어떤 것이더라도 좋다. 예를 들면 분사 노즐로부터 기판면에 냉매를 분사하는 냉매분사 기구를 설치하도록 하여 냉각 스폿을 형성하더라도 좋다. 그 경우, 냉매에는, 물(수증기), 압축공기, He가스, N2가스, CO2가스 등을 사용할 수 있다.
또한 이동수단은, 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿, 냉각 스폿의 위치를 고정하고, 취성재료기판을 재치(載置)하는 스테이지를 이동하도록 하여도 좋고, 반대로 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿, 냉각 스폿의 위치를 이동하도록 하고, 취성재료기판을 재치하는 스테이지를 고정하더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 절단 제어부가 레이저 조사수단, 냉각수단, 이동수단을 제어하여, 취성재료기판에 대하여, 제1레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 기판의 연화점보다 낮은 온도로 가열하고, 냉각 스폿을 제1레이저 스폿에 추종하도록 이동하여 냉각함으로써 기판 표면에 크랙(스크라이브 라인)을 형성하는 제어를 한다. 또한 형성된 크랙(스크라이브 라인)에 따라, 제2레이저 스폿을 조사하면서 이동하여 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 재가열하는 제어를 한다. 이러한 제어에 있어서, 레이저 조사수단은, 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 조정하는 광로조정기구에 의하여 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿을 형성한다. 레이저 조사수단은, 제1레이저 스폿을 형성할 때에는, 기판에 수직으로 입사하는 수직입사 빔을 중심으로 하여 대칭의 열에너지 분포를 가지는 빔 형상으로 하여 조사한다. 그 결과, 수직입사 빔을 중심으로 대칭의 빔 형상의 제1레이저 스폿이 형성된다. 구체적으로는, 예를 들면 타원형, 장원형 혹은 원형 등의 제1레이저 스폿이 형성된다. 레이저 조사수단이 제2레이저 스폿을 형성할 때에는, 기판에 비스듬히 입사하는 경사입사 빔을 중심으로 하여, 제2레이저 스폿이 이동하는 방향의 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사한다. 그 결과, 경사입사 빔을 중심으로 하여 비대칭의 레이저 스폿이 형성된다. 구체적으로는, 예를 들면 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 계란형의 레이저 스폿이 형성된다.
이와 같이 레이저 조사수단은, 광로조정기구에 의하여 레이저빔의 기판에 대한 입사방향을 전환함으로써, 수직입사 빔을 중심으로 한 제1레이저 스폿을 형성함과 아울러 경사입사 빔을 중심으로 한 제2레이저 스폿을 형성한다.
본 발명에 의하면, 하나의 레이저 광원에서, 서로 형상이 다른 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿을 형성할 수 있으므로, 레이저 광원의 사용 대수를 감소시킬 수 있고, 레이저 광원을 2개 사용했을 때에는 필요한 레이저빔 사이의 위치조정을 할 필요가 없어진다.
또한 기판의 절단(세로쪼개짐)에 필요한 1회째 레이저 가열, 냉각, 2회째 레이저 가열의 순서로의 절단처리를 실행할 때에, 1회째 레이저 가열에서 가로쪼개짐이 발생하기 어려운 가열조건(제1레이저 스폿)을 선택하였을 경우에도, 2회째 레이저 가열 시에, 제1레이저 스폿과 다른 제2레이저 스폿의 가열조건으로 간단하게 바꾸어서 조사할 수 있어, 크랙을 이면까지 진 전시킬 수 있다.
(기타의 과제해결수단 및 효과)
상기 발명에 있어서, 광로조정기구는, 레이저빔의 광로 상에 회전 거울이 설치됨과 아울러 회전 거울에 대한 레이저빔의 입사위치를 조정하는 조정기구를 구비하도록 하여도 좋다.
여기에서 회전 거울은, 회전하는 반사면에 레이저빔이 조사됨으로써, 레이저빔을 어떤 각도범위에서 주사할 수 있는 구조이면 된다. 구체적으로는, 다각형 거울이 일반적으로 사용되지만, 이외에 타원 거울(원 거울을 제외한다), 조사면의 열에너지 분포를 변화시키기 위하여 반사면을 특수한 곡면으로 한 회전 거울이더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 레이저 조사수단은, 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔이, 고속회전 중인 회전 거울(예를 들면 다각형 거울)의 반사면에 입사함으로써 레이저빔이 주사되고, 주사된 레이저빔에 의한 빔 다발에 의하여 레이저 스폿이 형성된다. 그리고 회전 거울의 반사면에 대한 레이저빔의 입사위치를 조정기구에 의해 이동함으로써 레이저빔의 회전 거울로부터의 출사각도를 변경할 수 있기 때문에 수직입사 빔을 중심으로 하는 제1레이저 스폿을 형성하거나, 경사입사 빔을 중심으로 하는 제2레이저 스폿을 형성하거나 하는 것을 간단하게 할 수 있게 된다.
상기 발명에 있어서, 광로조정기구는, 레이저빔의 광로 상에 반사 거울이 배치됨과 아울러 레이저빔의 반사 거울에 대한 입사각을 조정하는 조 정기구를 구비하도록 하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 레이저 조사수단은, 레이저 광원으로부터 출사(出射)된 레이저빔을 반사 거울의 반사면에서 반사한 후에 기판에 조사한다. 레이저빔은, 반사 거울에 대한 입사각이 변경됨으로써 반사 거울로부터의 출사각도가 변경될 수 있기 때문에, 조정기구에 의하여 반사 거울에 대한 레이저빔의 입사각도를 변경하는 것 만으로, 수직입사 빔을 중심으로 하는 제1레이저 스폿을 형성하거나, 경사입사 빔을 중심으로 하는 제2레이저 스폿을 형성하거나 할 수 있게 된다.
상기 발명에 있어서, 광로조정기구에는, 레이저빔의 광로상에 배치되어 빔 형상을 조정하는 조정 거울 또는 조정 렌즈가 더 포함되도록 하여도 좋다.
여기에서 조정 거울, 조정 렌즈에는, 레이저빔이 이러한 광학소자에서 반사되거나, 투과하거나 했을 때에 레이저빔의 빔 지름이나 빔 스폿이 변경되는 소자를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 평볼록렌즈, 요면 거울, 원주 렌즈(cylindrical lens) 등이 사용된다.
본 발명에 의하면, 조정 거울 또는 조정 렌즈의 광로 상에서의 위치나 각도를 조정함으로써, 형성되는 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿의 형상에 관해서도 조정할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 제2레이저 스폿은, 적어도 제1레이저 스폿보다 넓어지게 되도록 조정 거울 또는 조정 렌즈에 의하여 조정되도록 하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 2회째 레이저 조사의 경우에, 제1레이저 스폿보다 큰 스폿 형상으로 한 제2레이저 스폿으로 재가열을 하도록 함으로써, 1회째 레이저 조사의 가열영역보다 큰 면적으로 기판을 휘어지도록 하면서 크랙을 진전시키도록 하여, 크랙의 진전이 촉진된다.
상기 발명에 있어서, 절단 제어부는, 기판 상에서 제1레이저 스폿 및 냉각 스폿을 이동하여 크랙을 형성할 때의 이동방향과, 기판 상에서 제2레이저 스폿을 이동하여 크랙을 진전시킬 때의 이동방향을 반대로 하여 왕복이동에 의하여 상기 기판을 절단하도록 하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 가는 길에서 크랙을 형성하고, 돌아오는 길에서 크랙을 진전시켜서 절단할 수 있기 때문에, 효율적으로 작업을 진행시킬 수 있다.
또한 별도의 관점으로부터 이루어진 본 발명의 취성재료기판의 절단방법은, 취성재료기판에 설정되는 절단예정라인을 따라 제1레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 가열하고, 이어서 제1레이저 스폿에 추종하는 냉각 스폿에 의하여 상기 기판을 냉각하여 기판 표면에 크랙을 형성하고, 계속하여 상기 크랙을 따라 제2레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 재가열 함으로써, 상기 크랙을 상기 기판의 이면까지 진전시켜서 절단하는 취성재료기판의 절단방법으로서, 상기 제1레이저 스폿과 상기 제2레이저 스폿을, 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 광로조정기구에서 조정함으로써 형성하고, 상기 제1레이저 스폿은, 상기 기판에 수직으로 입사하는 수직입사 빔을 중심으로 하여 제1레이저 스폿의 이동방향의 전후에 대하여 대칭의 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하고, 상기 제2레이저 스폿은, 상기 기판에 비스듬히 입사하는 경사입사 빔을 중심으로 하여 제2레이저 스폿의 이동방향의 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하도록 하고 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 레이저 광원에서, 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿을 형성할 수 있으므로, 레이저 광원의 사용 대수를 감소시킬 수 있고, 레이저 광원을 2개 사용함으로써 필요하였던 레이저빔 사이의 위치조정을 할 필요가 없어진다.
또한 기판의 절단(세로쪼개짐)에 필요한 1회째 레이저 가열, 냉각, 2회째 레이저 가열의 순서로의 절단처리를 실행할 때에, 1회째 레이저 가열에서 가로쪼개짐이 발생하기 어려운 가열조건(제1레이저 스폿)을 선택한 경우에도, 2회째 레이저 가열 시에, 제1레이저 스폿과 다른 제2레이저 스폿의 가열조건으로 간단하게 바꾸어서 조사할 수 있어, 레이저 스폿의 형상을 변화시킴으로써, 크랙을 이면까지 확실하게 진전시킬 수 있다.
(실시예1)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 도1은 본 발명의 한 실시예인 레이저 절단장치(LC1)의 개략적인 구성도이다. 도2는 도1의 레이저 절단장치(LC1)에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
우선, 도1에 의거하여 레이저 절단장치(LC1)의 전체 구성에 대하여 설명한다.
수평한 설치대(1) 상에 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일(3, 4)을 따라, 도1의 지면(紙面) 전후방향(이하 Y방향이라고 한다)을 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(2)이 설치되어 있다. 양쪽 가이드 레일(3, 4)의 사이에, 스크루 나사(5)가 전후방향을 따라 배치되고, 이 스크루 나사(5)에, 상기 슬라이드 테이블(2)에 고정된 스테이(stay)(6)가 나사결합 되어 있고, 스크루 나사(5)를 모터(도면에 나타내지 않는다)에 의하여 정, 역회전 함으로써 슬라이드 테이블(2)이 가이드 레일(3, 4)을 따라 Y방향으로 왕복이동 하도록 형성되어 있다.
슬라이드 테이블(2) 상에, 수평한 대좌(臺座)(7)가 가이드 레일(8)을 따라, 도1의 좌우방향(이하 X방향이라고 한다)으로 왕복이동 하도록 배치되어 있다. 대좌(7)에 고정된 스테이(stay)(10)에, 모터(9)에 의하여 회전하는 스크루 나사(10a)가 관통하여 나사결합 되어 있고, 스크루 나사(10a)가 정, 역회전 함으로써 대좌(7)가 가이드 레일(8)을 따라, X방향으로 왕복이동 한다.
대좌(7) 상에는, 회전기구(11)에 의하여 회전하는 회전 테이블(12)이 설치되어 있고, 이 회전 테이블(12)에, 절단 대상으로서 취성재료기판인 글라스 기판(G)이 수평한 상태로 부착된다. 회전기구(11)는, 회전 테이블(12)을, 수직한 축을 중심으로 회전시키도록 되어 있어, 기준위치에 대하여 임의의 회전각도가 되도록 회전할 수 있도록 형성되어 있다. 또한 절단 대상물인 글라스 기판(G)은, 예를 들면 흡인 척(吸引 chuck)에 의하여 회전 테이블(12)에 고정된다.
회전 테이블(12)의 상방에는, 레이저 발진기(13)와 광로조정기구(14)가 부착 프레임(15)에 지지되어 있다. 광로조정기구(14)는, 레이저 발진기(13)로부터 출사되는 레이저광의 광로를 조정하기 위한 광로조정 소자군(光路調整素子群)(14a)(평볼록렌즈(31), 반사 거울(32), 다각형 거울(33))과, 광로조정 소자군(14a)의 위치를 이동하는 모터군(motor群)(14b)(모터(34∼36))과, 광로조정 소자군(14a)과 모터군(14b)을 연결하는 암군(arm群)(14c)(암(37∼39))으로 이루어진다. 평볼록렌즈(31)(메니스커스 렌즈)는 암(37)을 통하여 승강 모터(34)에 접속되어 상하 방향의 위치를 조정할 수 있게 되어 있다. 또한 반사 거울(32)은 암(38)을 통하여 승강 모터(35)에 접속되어 상하 방향의 위치를 조정할 수 있게 되어 있다. 또한 다각형 거울(33)은 암(39)을 통하여 승강 모터(36)에 접속되어 상하방향의 위치를 조정할 수 있게 되어 있다.
레이저 발진기(13)로부터 출사된 레이저빔은, 이러한 광로조정 소자군(14a)을 통과함으로써 원하는 단면형상을 구비하는 빔 다발이 형성되고, 기판(G) 상에 레이저 스폿으로서 조사(照射)된다. 본 실시예에서는 가늘게 줄어든 레이저빔이 출사(出射)되어, 다각형 거울(33)에 의해 주사(走査)됨으로써, 타원형의 레이저 스폿(LS)(도2)이 글라스 기판(G) 상에 형성된다. 그리고 광로조정 소자군(14a)을 조정함으로써 1회째 레이저 조사의 경우에 사용하는 제1레이저 스폿, 2회째 레이저 조사의 경우에 사용하는 제2레이저 스폿을 전환하도록 한다. 또, 광로조정 소자군(14a)의 각 소자에 의한 광로조정에 관해서는 후술한다.
부착 프레임(15)에는, 광로조정기구(14)에 근접하여 냉각 노즐(16)이 설치되어 있다. 이 냉각 노즐(16)로부터는, 냉각수, He가스, 탄산가스 등의 냉각매체가 글라스 기판(G)에 분사되도록 되어 있다. 냉각매체는, 글라스 기판(G)에 조사된 타원형의 레이저 스폿(LS)의 근방에 분사되어서, 글라스 기판(G)의 표면에 냉각 스폿(CS)(도2)을 형성한다.
부착 프레임(15)에는, 또한 커터휠(18)이, 상하이동 조절기구(17)를 통하여 부착되어 있다. 이 커터휠(18)은, 소결 다이아몬드 또는 초경합을 재료로 하고 외주면에 정점을 칼날로 하는 V자형의 능선부를 구비한 것이며, 글라스 기판(G)에 대한 압접력이 상하이동 조절기구(17)에 의하여 미세하게 조정될 수 있도록 되어 있다. 커터휠(18)은, 오로지, 글라스 기판(G)의 가장자리에 초기균열(TR)(도2)을 형성할 때에, 대좌(7)를 X방향으로 이동시키면서 일시적으로 하강시키도록 하여 사용한다.
계속하여 도2에 의거하여 제어계를 설명한다. 레이저 절단장치(LC1)는, 메모리에 기억된 제어 파라미터 및 프로그램(소프트웨어)과 CPU에 의하여 각종 처리를 실행하는 제어부(50)를 구비하고 있다. 이 제어부(50)는, 슬라이드 테이블(2), 대좌(7), 회전 테이블(12)의 위치결정이나 이동을 하기 위한 모터(모터(9) 등)를 구동하는 테이블 구동부(51), 레이저 조사를 하는 레이저 구동부(52)(레이저 발진기(13)를 구동하는 레이저 광원 구동부(52a), 광로조정 소자군(14a)용의 모터군(14b)을 구동하는 광로조정기구 구동부(52b)를 포함한다), 냉각 노즐(16)에 의한 냉매분사를 제어하는 개폐 밸브(도면에 나타내지 않는다)를 구동하는 노즐 구동부(53), 커터휠(18)에 의하여 글라스 기판(G)에 초기균열을 형성하는 커터 구동부(54), 카메라(20, 21)에 의하여 기판(G)에 각인되어 있는 위치결정용 마커(marker)를 투영하는 카메라 구동부(55)의 각 구동계를 제어한다. 또한 제어부(50)는, 키보드, 마우스 등으로 이루어지는 입력부(56), 및 표시화면 상에 각종 표시를 하는 표시부(57)가 접속되어, 필요한 정보가 화면에 표시됨과 아울러 필요한 지령(명령)이나 설정을 입력할 수 있게 되어 있다.
또한 제어부(50)는, 테이블 구동부(51), 레이저 구동부(52)(레이저 광원 구동부(52a), 광로조정기구 구동부(52b)), 노즐 구동부(53), 커터 구동부(54)를 종합적으로 구동하여 글라스 기판(G)의 절단을 하는 절단 제어부(58)를 구비하고 있고, 이 절단 제어부(58)에 의하여 1회째 레이저 조사, 냉각, 2회째 레이저 조사의 순서에 의한 절단이 실행된다.
구체적으로는, 절단 제어부(58)가, 우선 커터 구동부(54)와 테이블 구동 부(51)를 제어하여 커터휠(18)을 하강한 상태에서 기판(G)을 이동하고, 이에 따라 초기균열(TR)을 형성하는 처리가 이루어진다. 계속하여 테이블 구동부(51), 레이저 구동부(52), 노즐 구동부(53)를 제어하여 레이저빔(제1레이저 스폿)을 조사함과 아울러 냉매를 분사한 상태에서 기판(G)을 이동한다. 이에 따라 1회째 레이저 조사 및 냉각을 하고, 기판에 크랙을 형성하는 처리가 이루어진다. 계속하여 테이블 구동부(51), 레이저 구동부(52)를 제어하여 레이저빔(제2레이저 스폿)을 조사한 상태에서 기판(G)을 이동한다. 이에 의해 2회째 레이저 조사를 하고, 크랙을 진전되게 하는 처리가 이루어진다.
다음에 광로조정기구(14)(광로조정 소자군(14a), 모터군(14b), 암군(14c))에 의한 광로조정의 동작에 대하여 설명한다.
도3은 광로조정기구(14)의 동작을 설명하는 도이며, 구체적으로는, 반사 거울(32)의 상하이동에 의하여 기판(G)에 조사되는 레이저 스폿을 변화시켜, 빔 조사 영역의 열에너지 분포를 변화시키는 동작을 설명하는 도면이다.
레이저 광원(13)으로부터 출사되는 레이저빔(LB0)의 진행방향은 연직하방을 향하고 있어, 레이저빔(LB0)은 평볼록렌즈(31)에 입사한다. 평볼록렌즈(31)를 통과한 레이저빔(LB1)은 계속하여 연직방향으로 진행하여 반사 거울(32)에 입사한다. 이 때 반사 거울(32)의 반사면에 45도의 입사각도로 입사함과 아울러 45도의 반사각도로 출사되도록 반사 거울(32)의 부착각도가 조정되어 있어, 반사 거울(32)에서 반사된 레이저빔(LB2)은, 수평방향으로 진행한다.
수평방향으로 진행하는 레이저빔(LB2)은 다각형 거울(33)에 입사한다. 이 때, 다각형 거울(33)의 높이위치와 반사 거울(32)의 높이위치의 관계에 의하여 레이저빔(LB2)의 다각형 거울(33)에 대한 입사위치가 변화되고, 그 결과, 다각형 거울(33)의 반사면에 대한 입사각도 및 다각형 거울(33)로부터의 출사각도를 조정할 수 있다. 즉 다각형 거울(33)의 높이위치를 고정한 채, 모터(35)(도1)를 구동하여 암(38)을 승강시켜서 다각형 거울(33)에 대한 반사 거울(32)의 높이를 조정함으로써 다각형 거울(33)에 입사하는 레이저빔(LB2)의 입사위치를 조정하고, 다각형 거울(33)로부터 기판(G)을 향하여 출사되는 레이저빔(빔 다발)(LB3)의 각도를 조정하도록 하고 있다.
구체적으로는, 제1레이저 스폿을 형성할 때에는, 반사 거울(32)로부터 다각형 거울(33)을 향하는 레이저빔(LB2)이, 다각형 거울(33)의 하나의 반사면에 있어서의 중앙위치에, 45도로 입사하도록 하고(도면 중 일점쇄선으로 나타낸다), 반사면에서는 45도의 반사각도로 출사되도록 한다. 그 결과, 연직하방으로 진행하게 되고, 글라스 기판(G)에 대하여 수직입사하는 레이저빔(LB3a)이 형성되게 된다.
다각형 거울(33)의 반사면이 고속회전 함으로써 다각형 거울(33)로부터 출사되는 레이저빔(빔 다발)(LB3)은 레이저빔(LB3a)을 중심으로 주사되어, 도4에 나타나 있는 바와 같이 열에너지 분포(E)가 빔의 주사방향 전후로 대략 대칭인 제1레이저 스폿(LS1)이 형성된다.
또한 제2레이저 스폿을 형성할 때에는, 반사 거울(32)로부터 다각형 거울(33)을 향하는 레이저빔(LB2)이, 다각형 거울(33)의 1개의 반사면에 있어서의 중앙위치에, 제1레이저 스폿을 형성할 때보다 깊은 입사각(예를 들면 60도)으로 입사하도록 하고(도면 중 파선으로 나타낸다), 다각형 거울(33)의 반사면에서도 깊은 반사각도로 출사되도록 한다. 그 결과, 기판(G)에 대하여 경사방향으로 진행하는 레이저빔(LB3b)이 형성되게 된다.
다각형 거울(33)의 반사면이 고속회전 함으로써 다각형 거울(33)로부터 출사되는 레이저빔(빔 다발)(LB3)은 레이저빔(LB3b)을 중심으로 주사되어, 도4에 나타나 있는 바와 같이 열에너지 분포(E)가 주사방향 전후로 비대칭인 제2레이저 스폿(LS2)이 형성된다.
도5는 광로조정기구(14)에 의한 조정동작을 종합적으로 설명하는 도면이다. 도3에서는 레이저 스폿의 열에너지 분포를 조정하는 실시예에 대하여 설명했지만, 도5(a)에 화살표로 나타나 있는 바와 같이 평볼록렌즈(31), 반사 거울(32), 다각형 거울(33)은 각각 독립적으로 승강할 수 있게 되어 있으므로, 이들의 위치관계를 변화시킴으로써, 열에너지 분포 이외에, 레이저 스폿 형상(길이나 폭)도 조정할 수 있다. 여기에서는 주된 조정에 대하여 정리하여 설명한다.
도5(b)는, 레이저 스폿을 비대칭의 열에너지 분포로 할 때의 조정이다.
이미 설명한 바와 같이(도3), 다각형 거울(33)을 고정하고, 반사 거 울(32)을 하강(실선 화살표방향으로의 이동)함으로써 비대칭의 열에너지 분포를 형성할 수 있다. 한편 반사 거울(32)을 고정하고, 다각형 거울(33)을 상승(파선화살표방향으로의 이동)함으로써도, 동일한 비대칭의 열에너지 분포를 형성할 수 있다.
도5(c)는, 레이저 스폿의 열에너지 분포를, 도5(b)와는 반대방향으로 비대칭으로 할 때의 조정이다. 다각형 거울(33)을 고정하고 반사 거울(32)을 상승(실선화살표방향으로의 이동)함으로써 혹은 반사 거울(32)을 고정하고 다각형 거울(33)을 하강(파선화살표방향으로의 이동)함으로써, 비대칭의 열에너지 분포를 형성할 수 있다.
도5(d)는, 레이저 스폿의 빔 형상을 작게 할 때의 조정이다. 반사 거울(32)과 다각형 거울(33)을 동시에 하강함으로써 기판(G) 상의 레이저 스폿은 축소되어, 빔 길이를 작게 할 수 있다. 또, 도면에 나타내는 것을 생략하지만, 반사 거울(32)과 다각형 거울(33)을 동시에 상승함으로써 레이저 스폿은 확대되므로, 빔 길이를 크게 할 수 있다.
이 조정을 이용하면, 1회째 레이저 조사의 가열영역보다 큰 지름으로 2회째 레이저 조사를 할 수 있다. 이 때 기판을 큰 지름으로 휘어지도록 하는 것이 가능하기 때문에 크랙의 진전이 촉진된다.
도5(e)는, 레이저 스폿의 빔 형상을 크게 할 때의 조정이다. 평볼록렌즈(31)를 하강함으로써 레이저 스폿은 확대되어, 빔 길이를 크게 할 수 있다. 또, 도면에 나타내는 것을 생략하지만, 평볼록렌즈(31)를 상승함으로 써 레이저 스폿은 축소되어, 도5(d)와는 별개의 방법으로 빔 길이를 작게 할 수 있다.
이와 같이 광로조정기구(14)의 각 소자를 개별적으로 승강하거나 복합적으로 승강하거나 함으로써, 레이저 스폿의 형상이나 열에너지 분포를 조정할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 다각형 거울(33)로 레이저빔을 주사함으로써 레이저 스폿을 형성하도록 했지만, 다각형 거울에 대신하여 타원 거울, 그 이외의 회전 거울을 사용하여 주사함으로써도, 서로 다른 형상의 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿을 형성할 수 있다.
그리고 절단 제어부(58)가 레이저 제어부(52)의 광로조정기구 구동부(52b)를 제어함으로써 1회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제1레이저 스폿(LS1)이 형성되도록 반사 거울(32)의 위치가 조정되고, 2회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제2레이저 스폿(LS2)이 형성되도록 반사 거울(32)의 위치가 조정된다.
또한 절단 제어부(58)가, 1회째 레이저 조사, 냉각, 2회째 레이저 조사의 순서에 의한 절단동작을 실행할 때에, 테이블 구동부(51)를 제어하여 기판(G)을 이동시키게 되지만, 1회째 레이저 조사의 경우의 이동방향과 2회째 레이저 조사의 이동방향을 반대로 함으로써, 왕복동작으로 절단을 완료할 수 있게 하여 이동을 위한 로스 타임(loss time)을 감소시키도록 할 수도 있다.
(실시예2)
도6은 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC2)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이며, 도6(a)는 제1레이저 스폿을 형성할 때의 상태, 도6(b)는 제2레이저 스폿을 형성할 때의 상태이다. 레이저 절단장치(LC2)에서는, 회전 거울(다각형 거울 등)을 사용하지 않고, 옵티컬 렌즈나 광학거울을 조합시킨 광학기구에 의하여 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿을 형성하도록 하고 있다.
또, 본 실시예의 레이저 절단장치(LC2)와 실시예1에서 설명한 레이저 절단장치(LC1)는, 광로조정기구(14)(14a∼14c) 이외의 구성에 관해서는 기본적으로 같으므로, 광로조정기구 이외의 부분의 설명을 생략한다.
광로조정기구(61)는, 고정측이 되는 제1반사 거울(62)과, 가동측이 되는 제2반사 거울(63)과, 평볼록렌즈(64)와, 원주 렌즈(cylindrical lens)(65)로 이루어진다. 이러한 광학소자군 중, 제2반사 거울(63), 평볼록렌즈(64), 원주 렌즈(65)는, 가동 광학체(66)로서 일체로 지지됨과 아울러 제2반사 거울(63)의 반사면 근방을 지점(支點)(P)으로 하여 경사지게 움직일 수 있도록, 모터(도면에 나타내지 않는다)에 접속되어 있다.
레이저 발진기(13)는, 작은 직경의 빔 다발로 이루어지는 레이저빔(LB0)이 연직하방으로 출사되도록 조정되어 있어, 레이저빔(LB0)은 제1반사 거울(62)에 입사한다. 제1반사 거울(62)은, 레이저빔(LB0)이 반사면에 45도의 입사각도로 입사하여 45도의 반사각도로 출사되도록 부착각도가 조정 되어 있어, 제1반사 거울(62)로부터 출사된 레이저빔(LB1)은, 수평방향으로 진행한다.
수평방향으로 진행하는 레이저빔(LB1)은, 제2반사 거울(63)에 입사한다. 이 때, 레이저빔(LB1)이 제2반사 거울(63)의 반사면에 입사하는 입사각도에 의하여 제2반사 거울(63)의 반사면으로부터의 출사각도가 변화되게 된다.
제1레이저 스폿을 형성하는 경우에는, 제2반사 거울(63)의 반사면에 대하여, 레이저빔(LB1)이 45도의 입사각도로 입사하도록 조정함으로써, 반사면에 대하여 45도의 반사각도로 출사되게 되어, 도6(a)에 나타나 있는 바와 같이 레이저빔(LB2)이 연직하방을 향하여 진행하게 된다. 레이저빔(LB2)은, 평볼록렌즈(64)에 의하여 빔 지름이 축소됨과 아울러 원주 렌즈(65)에 의하여 하나의 축방향으로 확대되어, 단면이 타원형인 빔 다발이 형성된다. 그리고 레이저빔(LB2)의 빔 다발 중에서 평볼록렌즈(64), 원주 렌즈(65)의 렌즈 광축을 통과하는 레이저빔(센터 빔)은 직진하여, 글라스 기판(G)에 대하여 수직입사 하는 레이저빔(LB3a)을 형성하게 된다. 또한 레이저빔(LB2)의 빔 다발 중에서 그 이외의 레이저빔(센터 빔 이외)은, 레이저빔(LB3a)의 주위로 넓어지는 타원형의 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어, 타원형의 제1레이저 스폿(LS1)을 기판(G) 상에 형성한다. 이 때 제1레이저 스폿(LS1)은 장축방향으로 대칭의 열에너지 분포를 가지고 있다.
또한 제2레이저 스폿을 형성하는 경우에는, 제2반사 거울(63)의 반사면에 대하여, 레이저빔(LB1)이 45도보다 깊은 입사각도(예를 들면 60도)로 입 사하도록 조정함으로써, 제1레이저 스폿을 형성할 때보다 반사면에 대하여 깊은 반사각도로 출사되게 되어, 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 기판(G)에 대하여 경사방향으로 진행하는 레이저빔(LB2)이 형성되게 된다.
레이저빔(LB2)은, 평볼록렌즈(64)에 의하여 빔 지름이 축소됨과 아울러 원주 렌즈(65)에 의하여 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 빔 다발이 형성된다. 그리고 레이저빔(LB2)의 빔 다발 중에서 평볼록렌즈(64), 원주 렌즈(65)의 렌즈 광축을 통과하는 레이저빔(센터빔)은 직진하여, 글라스 기판(G)에 대하여 비스듬히 입사되는 레이저빔(LB3b)을 형성하게 된다. 또한 레이저빔(LB2)의 빔 다발 중에서 그 이외의 레이저빔(센터 빔 이외)은, 레이저빔(LB3b)의 주위로 넓어지는 타원형의 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되고, 이것이 기판(G)에 비스듬히 입사되는 결과, 열에너지 분포가 타원형의 장축방향으로 비대칭인 제2레이저 스폿(LS2)이 형성된다.
그리고 절단 제어부(58)에 의하여 1회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제1레이저 스폿(LS1)이 형성되도록 가동 광학체(66)의 위치가 조정되고, 2회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제2레이저 스폿(LS2)이 형성되도록 가동 광학체(66)의 위치가 조정된다.
(실시예3)
도7은, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC3)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이며, 도7(a)는 제1레이저 스폿을 형성할 때의 상태, 도7(b)는 제2레이저 스폿을 형성할 때의 상태이다. 레이저 절단 장치(LC3)에서는, 복수의 광학거울을 사용한 광학기구에 의하여 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿을 형성하도록 하고 있다.
또, 본 실시예의 레이저 절단장치(LC3)에 관해서도, 실시예1의 레이저 절단장치(LC1)에 있어서의 광로조정기구(14)(14a∼14c) 이외의 구성부분은 기본적으로 동일한 구성이므로, 광로조정기구 이외의 부분의 설명을 생략한다.
광로조정기구(71)는, 제1반사 거울(72), 요면 거울(73), 원주 거울(74), 제2반사 거울(75)의 광학소자군으로 이루어진다. 이 중, 최종단의 제2반사 거울(75)은 반사면 근방을 지점(P)으로 하여 경사지게 움직이도록 모터(도면에 나타내지 않는다)에 접속되어 있다.
레이저 발진기(13)는, 작은 직경의 빔 다발로 이루어지는 레이저빔(LB0)이 연직하방으로 출사되도록 조정되어 있어, 레이저빔(LB0)은 제1반사 거울(72)에 입사한다. 제1반사 거울(72)은, 레이저빔(LB0)이 45도의 입사각도로 입사하여 45도의 반사각도로 출사되도록 부착각도가 조정되어 있어, 제1반사 거울(72)을 출사한 레이저빔(LB1)은 수평방향으로 진행한다.
수평방향으로 진행하는 레이저빔(LB1)은 요면 거울(73)에 입사하고, 여기에서 반사된 레이저빔(LB2)은, 빔 지름이 축소되면서 원주 거울(74)에 입사한다. 원주 거울(74)에서 반사된 레이저빔(LB3)은, 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어, 제2반사 거울(75)의 반사면에 입사한다. 제2반사 거울(75)은, 반사면의 각도를 조정함으로써 출사각도를 변화시킬 수 있다.
제1레이저 스폿을 형성하는 경우는, 원주 거울(74)로부터 출사되는 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에 중심이 되는 센터빔(LB3a)에 대해서, 도7(a)에 나타나 있는 바와 같이 연직하방을 향한 레이저빔(LB4a)으로서 진행하도록 제2반사 거울(75)의 각도를 조정한다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터빔(LB3a) 이외는, 레이저빔(LB3a)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 제2반사 거울(75)에서 반사되어 타원형의 제1레이저 스폿(LS1)을 기판(G) 상에 형성한다. 이 때 제1레이저 스폿(LS1)은 장축방향으로 대칭의 열에너지 분포를 가지고 있다.
또한 제2레이저 스폿을 형성하는 경우는, 원주 거울(74)로부터 출사되는 레이저빔(LB3)의 빔 다발의 안쪽 중심이 되는 센터빔(LB3b)에 대해서, 제2반사 거울(75)의 반사면에 대한 레이저빔(LB3b)의 입사각도를, 제1레이저 스폿을 형성할 때보다 얕게(작게) 되도록 조정한다. 이에 따라 제2반사 거울(75)의 반사면에서 얕은(작은) 반사각도로 출사되게 되어, 도7(b)에 나타나 있는 바와 같이 기판(G)에 대하여 경사방향으로 진행하는 레이저빔(LB4b)이 형성되게 된다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터빔(LB3b) 이외는, 레이저빔(LB3b)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 제2반사 거울(75)에서 반사되고, 이것이 레이저빔(LB4b)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB4)이 되어서 기판(G)에 비스듬히 입사되는 결과, 열에너지 분포가 타원형의 장축방향으로 비대칭인 제2레이저 스폿(LS2)이 형성된 다.
그리고 절단 제어부(58)에 의하여 1회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제1레이저 스폿(LS1)이 형성되도록 제2반사 거울(75)의 각도가 조정되고, 2회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제2레이저 스폿(LS2)이 형성되도록 제2반사 거울(75)의 각도가 조정된다.
(실시예4)
도8은, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC4)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이며, 도8(a)는 제1레이저 스폿을 형성할 때의 상태, 도8(b)는 제2레이저 스폿을 형성할 때의 상태이다. 레이저 절단장치(LC4)는, 실시예3에서 설명한 절단장치(LC3)의 광로조정기구(71)(도7)에 있어서의 원주 렌즈(74)와 제2반사 거울(75)의 배치가 교체되어 있을 뿐으로, 그 이외의 구조에 대해서는 같다.
즉 광로조정기구(81)는, 제1반사 거울(82), 요면 거울(183), 제2반사 거울(84), 원주 거울(85)의 광학소자군으로 이루어진다. 이 중, 제2반사 거울(84)은 반사면 근방을 지점(P)으로 하여, 경사지게 움직이도록 모터(도면에 나타내지 않는다)에 접속되어 있다.
레이저 발진기(13)는, 작은 직경의 빔 다발로 이루어지는 레이저빔(LB0)이 연직하방으로 출사되도록 조정되어 있어, 레이저빔(LB0)은 제1반사 거울(82)에 입사한다. 제1반사 거울(82)은, 레이저빔(LB0)이 45도의 입사각도로 입사하여 45도의 반사각도로 출사되도록 부착각도가 조정되어 있어, 출사된 레이저빔(LB1)은 수평방향으로 진행한다.
수평방향으로 진행하는 레이저빔(LB1)은 요면 거울83에 입사하고, 요면 거울83에서 반사된 레이저빔(LB2)은, 빔 지름이 축소되면서 제2반사 거울(84)에 입사한다. 제2반사 거울(84)은 반사면의 각도를 조정함으로써 출사각도를 조정할 수 있다.
제1레이저 스폿을 형성하는 경우에는, 제2반사 거울(84)로부터 출사되는 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에 중심이 되는 센터빔(LB3a)에 대해서, 도8(a)에 나타나 있는 바와 같이 원주 거울(85)의 반사면에 반사시킴과 아울러 이 반사면에서 출사되는 센터빔(LB4a)이 연직하방을 향하여 진행되도록, 제2반사 거울(84)의 각도를 조정한다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터빔(LB3a) 이외는, 레이저빔(LB3a)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 원주 거울(85)에서 반사되고, 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 레이저빔(빔 다발)(LB4)이 형성되고, 기판(G) 상에 타원형의 제1레이저 스폿(LS1)이 형성된다. 이 때 제1레이저 스폿(LS1)은 장축방향으로 대칭의 열에너지 분포를 가지고 있다.
또한 제2레이저 스폿을 형성하는 경우는, 제2반사 거울(84)로부터 출사되는 레이저빔(LB3) 중에 센터빔(LB3b)에 대해서, 도8(b)에 나타나 있는 바와 같이 원주 거울(85)의 반사면에 반사시킴과 아울러 반사면에서 출사되는 센터빔(LB4b)이 기판(G)에 대하여 경사방향을 향하여 진행하도록, 제2반사 거울(84)의 각도를 조정한다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터 빔(LB3b) 이외는, 레이저빔(LB3b)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 원주 거울(85)에서 반사되고, 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 레이저빔(빔 다발)(LB4)이 형성된다. 이것이 기판(G)에 비스듬히 입사되는 결과, 열에너지 분포가 장축방향으로 비대칭인 제2레이저 스폿(LS2)이 형성된다.
그리고 절단 제어부(58)에 의하여 1회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제1레이저 스폿(LS1)이 형성되도록 제2반사 거울(84)의 각도가 조정되고, 2회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제2레이저 스폿(LS2)이 형성되도록 제2반사 거울(84)의 각도가 조정된다.
(실시예5)
도9는, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC5)에 있어서의 광로조정기구(1)의 개략적인 구성도이며, 도9(a)는 제1레이저 스폿을 형성할 때의 상태, 도9(b)는 제2레이저 스폿을 형성할 때의 상태이다. 실시예4에서 설명한 절단장치(LC4)와 레이저 절단장치(LC5)는, 광로조정기구(81)(도8)에 있어서의 원주 렌즈(85)를 승강할 수 있게 한 점과, 제2반사 거울(84)이 움직이지 않도록 고정한 점이 다르고, 그 이외의 구조에 대해서는 같다.
즉 광로조정기구(91)는, 제1반사 거울(92), 요면 거울(93), 제2반사 거울(94), 원주 거울(95)의 광학소자군으로 이루어진다. 이 중, 원주 거울(95)은 암(도면에 나타내지 않는다) 및 모터(도면에 나타내지 않는다)에 의하여 상하측으로 이동할 수 있게 되어 있다.
레이저 발진기(13)는, 작은 직경의 빔 다발로 이루어지는 레이저빔(LB0)이 연직하방으로 출사되도록 조정되어 있어, 레이저빔(LB0)은 제1반사 거울(92)에 입사한다. 제1반사 거울(92)은, 레이저빔(LB0)이 45도의 입사각도로 입사하여 45도의 반사각도로 출사되도록 부착각도가 조정되어 있어, 출사된 레이저빔(LB1)은 수평방향으로 진행한다.
수평방향으로 진행하는 레이저빔(LB1)은 요면 거울(93)에 입사하고, 요면 거울(93)에서 반사된 레이저빔(LB2)은, 빔 지름이 축소되면서 제2반사 거울(94)에 입사한다. 제2반사 거울(94)에서 반사된 레이저빔(LB3)은 원주 거울(95)에 입사한다. 원주 거울(95)의 위치를 상하 이동함으로써 반사각도가 변화되게 되고, 출사각도가 조정된다.
제1레이저 스폿을 형성하는 경우는, 제2반사 거울(94)로부터 출사되는 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에 중심이 되는 센터빔(LB3a)에 대해서, 도9(a)에 나타나 있는 바와 같이 원주 거울(95)의 반사면에 반사시킴과 아울러 반사면에서 출사되는 센터빔(LB4a)이 연직하방을 향하여 진행하도록, 원주 거울(95)의 위치를 조정한다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터빔(LB3a) 이외는, 레이저빔(LB3a)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 원주 거울(95)에서 반사되고, 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 레이저빔(빔 다발)(LB4)이 형성되어, 기판(G) 상에 타원형의 제1레이저 스폿(LS1)이 형성된다. 이 때 제1레이저 스폿(LS1)은 장축방향으로 대칭의 열에너지 분포를 가지고 있다.
또한 제2레이저 스폿을 형성하는 경우는, 제2반사 거울(94)로부터 출사되는 레이저빔(LB3) 중에 센터빔(LB3b)에 대해서, 도9(b)에 나타나 있는 바와 같이 원주 거울(95)의 반사면에 반사시킴과 아울러 반사면에서 출사되는 센터빔(LB4b)이 기판(G)에 대하여 경사방향을 향하여 진행하도록, 원주 거울(95)의 위치를 조정한다. 레이저빔(LB3)의 빔 다발 중에서 센터빔(LB3b) 이외는, 레이저빔(LB3b)의 주위로 넓어지는 레이저빔(빔 다발)(LB3)이 되어서 원주 거울(95)에서 반사되고, 하나의 축방향으로 확대되어서 단면이 타원형인 레이저빔(빔 다발)(LB4)이 형성된다. 이것이 기판(G)에 비스듬히 입사되는 결과, 열에너지 분포가 장축방향으로 비대칭인 제2레이저 스폿(LS2)이 형성된다.
그리고 절단 제어부(58)에 의하여 1회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제1레이저 스폿(LS1)이 형성되도록 원주 거울(95)의 위치가 조정되고, 2회째 레이저 조사가 실행될 때에는 제2레이저 스폿(LS2)이 형성되도록 원주 거울(95)의 위치가 조정된다.
이상, 옵티컬 렌즈나 광학거울을 사용한 몇 가지 실시예를 설명하였지만, 여기에서 설명한 실시예에 한하지 않고, 옵티컬 렌즈나 광학거울의 조합이나 배치를 다소 변경하여도, 상기 실시예와 동일한 광로조정을 실현할 수 있다.
본 발명은, 레이저 조사에 의한 국소적인 가열 및 가열 직후의 냉각과, 2회째의 레이저 조사에 의한 재가열에 의하여 취성재료기판을 절단하는 절단장치에 이용할 수 있다.
도1은, 본 발명의 한 실시예인 레이저 절단장치의 개략적인 구성도이다.
도2는, 도1의 레이저 절단장치에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 도면이다.
도3은, 도1에 있어서의 광로조정기구의 동작을 설명하는 도면이다.
도4는, 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿의 열에너지 분포예를 나타내는 도면이다.
도5는, 광로조정기구의 조정동작을 종합적으로 설명하는 도면이다.
도6은, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC2)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이다.
도7은, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC3)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이다.
도8은, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC4)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이다.
도9는, 본 발명의 다른 한 실시예인 레이저 절단장치(LC5)에 있어서의 광로조정기구의 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 슬라이드 테이블
7 대좌
12 회전 테이블
13 레이저 발진기
14 광로조정기구
14a 광로구성 소자
14b 모터군(motor群)
14c 암군(arm群)
16 냉각 노즐
18 커터휠
31 평볼록렌즈
32 반사 거울
33 다각형 거울
34∼36 모터
37∼39 암
50 제어부
52 레이저 구동부
52a 레이저 광원 구동부
52b 광로조정기구 구동부
58 절단 제어부
61, 71, 81, 91 광로조정기구
62, 72, 82, 92 제1반사 거울
63, 75, 84 제2반사 거울
64 평볼록렌즈
65, 74, 85, 95 원주 렌즈(cylindrical lens)
66 가동 광학체
73, 83, 93 화면 거울
LB0∼LB4 레이저빔(빔 다발)
LB3a, LB3b, LB4a, LB4b 센터빔
LS1 제1레이저 스폿
LS2 제2레이저 스폿

Claims (7)

  1. 스폿 형상(spot 形狀)이 서로 다른 제1레이저 스폿과 제2레이저 스폿을 선택적으로 스테이지상의 취성재료기판(脆性材料基板)에 조사(照射)하는 레이저 조사수단(laser 照射手段)과,
    제1레이저 스폿을 조사할 때에 제1레이저 스폿의 근방을 냉각하는 냉각 스폿을 형성하는 냉각수단과,
    상기 기판에 대하여, 제1레이저 스폿, 제2레이저 스폿, 냉각 스폿을 상대적으로 이동시키는 이동수단과,
    상기 기판에 대하여, 제1레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 상기 기판의 연화점(軟化點)보다 낮은 온도로 가열하고, 냉각 스폿을 제1레이저 스폿에 추종하도록 이동하여 냉각함으로써 기판 표면에 크랙을 형성하고, 계속하여 상기 크랙을 따라 제2레이저 스폿을 조사하면서 이동하여 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 재가열(再加熱) 함으로써 상기 크랙을 상기 기판의 이면까지 진전시켜서 상기 기판을 절단하는 제어를 하는 절단 제어부를 구비한 취성재료기판의 절단장치로서,
    상기 레이저 조사수단은 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 조정하는 광로조정기구(光路調整機構)에 의하여 상기 제1레이저 스폿 또는 상기 제2레이저 스폿을 형성하고,
    상기 레이저 조사수단이 제1레이저 스폿을 형성할 때에는, 상기 기판 에 입사하는 입사빔을 중심으로 하여 대략 대칭의 열에너지 분포를 가지는 빔 형상으로 하여 조사하고,
    상기 레이저 조사수단이 제2레이저 스폿을 형성할 때에는, 상기 기판에 입사하는 입사빔을 중심으로 하여 제2레이저 스폿이 이동하는 방향의 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광로조정기구는, 상기 레이저빔의 광로 상에 회전 거울이 설치됨과 아울러 회전 거울에 대한 상기 레이저빔의 입사위치를 조정하는 조정기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광로조정기구는, 상기 레이저빔의 광로 상에 반사 거울이 배치됨과 아울러 상기 레이저빔의 반사 거울에 대한 입사각을 조정하는 조정기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 광로조정기구에는, 상기 레이저빔의 광로상에 배치되어 빔 형상을 조정하는 조정 거울 또는 조정 렌즈가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제2레이저 스폿은, 적어도 제1레이저 스폿보다 넓어지게 되도록 조정 거울 또는 조정 렌즈에 의하여 조정되는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단 제어부는, 상기 기판 상에서 제1레이저 스폿 및 냉각 스폿을 이동하여 크랙을 형성할 때의 이동방향과, 상기 기판 상에서 제2레이저 스폿을 이동하여 크랙을 진전시킬 때의 이동방향을 반대로 하여 왕복이동에 의하여 상기 기판을 절단하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단장치.
  7. 취성재료기판에 설정되는 절단예정라인을 따라 제1레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 가열하고, 이어서 제1레이저 스폿에 추종하는 냉각 스폿에 의하여 상기 기판을 냉각하여 기판 표면에 크랙을 형성하고, 계속하여 상기 크랙을 따라 제2레이저 스폿을 조사하면서 이동함으로써 기판의 연화점보다 낮은 온도로 상기 기판을 재가열 함으로써, 상기 크랙을 상기 기판의 이면까지 진전시켜서 절단하는 취성재료기판의 절단방법으로서,
    상기 제1레이저 스폿과 상기 제2레이저 스폿을, 하나의 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저빔의 광로를 광로조정기구에서 조정함으로써 형성하고,
    상기 제1레이저 스폿은, 상기 기판에 수직으로 입사하는 수직입사 빔을 중심으로 하여 제1레이저 스폿의 이동방향의 전후에 대하여 대칭의 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하고,
    상기 제2레이저 스폿은, 상기 기판에 비스듬히 입사하는 경사입사 빔을 중심으로 하여 제2레이저 스폿의 이동방향의 전방측이 후방측보다 큰 열에너지 분포를 가지는 형상으로 하여 조사하는 것을 특징으로 하는 취성재료기판의 절단방법.
KR1020080070920A 2007-09-11 2008-07-22 취성재료기판의 절단장치 및 절단방법 KR101211427B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00235832 2007-09-11
JP2007235832A JP5060880B2 (ja) 2007-09-11 2007-09-11 脆性材料基板の分断装置および分断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090027139A true KR20090027139A (ko) 2009-03-16
KR101211427B1 KR101211427B1 (ko) 2012-12-12

Family

ID=40476174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080070920A KR101211427B1 (ko) 2007-09-11 2008-07-22 취성재료기판의 절단장치 및 절단방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5060880B2 (ko)
KR (1) KR101211427B1 (ko)
CN (1) CN101386467B (ko)
TW (1) TWI394628B (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101250223B1 (ko) * 2011-04-28 2013-04-09 주식회사 엠엠테크 레이저 절단장치용 절단 헤드
KR101250225B1 (ko) * 2011-05-03 2013-04-09 주식회사 엠엠테크 레이저 절단장치 및 절단방법
US8835803B2 (en) 2009-12-29 2014-09-16 Samsung Display Co., Ltd. Laser cutting method and method of manufacturing organic light-emitting device
KR20180035111A (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 취성 재료 기판의 분단 방법 그리고 분단 장치
CN108393596A (zh) * 2018-05-07 2018-08-14 王立国 一种双工位多功能激光裁切机

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5478957B2 (ja) * 2009-06-30 2014-04-23 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の割断方法
US8932510B2 (en) * 2009-08-28 2015-01-13 Corning Incorporated Methods for laser cutting glass substrates
DE102010028589A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines keramischen Sensorelements
EP2692475B1 (en) * 2011-03-29 2016-06-08 JFE Steel Corporation Laser welding method
JP2014195040A (ja) * 2013-02-27 2014-10-09 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Ｌｅｄ素子の製造方法、ｌｅｄ素子製造用ウェハ基材およびｌｅｄ素子の製造装置
EP2980033B1 (en) * 2013-03-26 2021-01-20 AGC Inc. Glass sheet processing method and glass sheet processing apparatus
CN103203554A (zh) * 2013-04-09 2013-07-17 杨波 一种激光模切机
CN103386549B (zh) * 2013-04-09 2016-04-13 杨波 一种激光模切机的排烟气管结构
DE102015104802A1 (de) * 2015-03-27 2016-09-29 Schott Ag Verfahren zum Trennen von Glas mittels eines Lasers, sowie verfahrensgemäß hergestelltes Glaserzeugnis
KR102167941B1 (ko) * 2016-05-25 2020-10-20 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 취성 기판의 분단 방법
CN106077970B (zh) * 2016-06-30 2018-04-20 维沃移动通信有限公司 一种电阻陶瓷基板的加工方法
CN107199410B (zh) * 2017-07-25 2019-04-02 东莞市盛雄激光设备有限公司 一种激光切割设备及其切割方法
JP6997566B2 (ja) * 2017-09-14 2022-01-17 株式会社ディスコ レーザー加工装置
WO2020130165A1 (ko) * 2018-12-18 2020-06-25 이석준 취성재료의 레이저 절단 가공방법
JP7323792B2 (ja) * 2019-08-13 2023-08-09 日本製鉄株式会社 レーザー照射装置及び鋼板の加工システム
CN112828474B (zh) * 2020-12-31 2022-07-05 武汉华工激光工程有限责任公司 用于透明脆性材料的斜向切割补偿方法及系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03285786A (ja) * 1990-03-30 1991-12-16 Toshiba Corp レーザ加工装置
KR100673073B1 (ko) * 2000-10-21 2007-01-22 삼성전자주식회사 레이저 빔을 이용한 비금속 기판의 절단 방법 및 장치
WO2003008168A1 (fr) * 2001-07-16 2003-01-30 Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. Dispositif de rainurage pour substrat constitue de matiere fragile
TW583046B (en) * 2001-08-10 2004-04-11 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method and device for scribing brittle material substrate
KR100794284B1 (ko) * 2001-09-29 2008-01-11 삼성전자주식회사 비금속 기판 절단 방법
JP3887394B2 (ja) * 2004-10-08 2007-02-28 芝浦メカトロニクス株式会社 脆性材料の割断加工システム及びその方法
JP2007099587A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Kyoto Seisakusho Co Ltd 脆性材料の割断加工方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8835803B2 (en) 2009-12-29 2014-09-16 Samsung Display Co., Ltd. Laser cutting method and method of manufacturing organic light-emitting device
KR101250223B1 (ko) * 2011-04-28 2013-04-09 주식회사 엠엠테크 레이저 절단장치용 절단 헤드
KR101250225B1 (ko) * 2011-05-03 2013-04-09 주식회사 엠엠테크 레이저 절단장치 및 절단방법
KR20180035111A (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 취성 재료 기판의 분단 방법 그리고 분단 장치
CN108393596A (zh) * 2018-05-07 2018-08-14 王立国 一种双工位多功能激光裁切机
CN108393596B (zh) * 2018-05-07 2024-03-01 王立国 一种双工位多功能激光裁切机

Also Published As

Publication number Publication date
KR101211427B1 (ko) 2012-12-12
JP2009066613A (ja) 2009-04-02
JP5060880B2 (ja) 2012-10-31
CN101386467A (zh) 2009-03-18
CN101386467B (zh) 2012-10-10
TWI394628B (zh) 2013-05-01
TW200911435A (en) 2009-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101211427B1 (ko) 취성재료기판의 절단장치 및 절단방법
JP5050099B2 (ja) 脆性材料基板の加工方法
KR101193855B1 (ko) 레이저 가공장치
US7772522B2 (en) Method for scribing substrate of brittle material and scriber
KR101190173B1 (ko) 취성 재료 기판의 분단 방법
KR101183865B1 (ko) 취성 재료 기판의 모따기 가공 방법 및 모따기 가공 장치
WO2009128334A1 (ja) 脆性材料基板の加工方法
KR101306673B1 (ko) 모따기 가공 장치
KR20100035173A (ko) 레이저 가공 장치
KR100647454B1 (ko) 취성재료 기판의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법
KR100583889B1 (ko) 취성재료기판의 스크라이브 장치
WO2009128315A1 (ja) 脆性材料基板の加工方法
KR100551527B1 (ko) 취성재료기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치
KR100958745B1 (ko) 레이저를 이용한 스크라이빙 장치, 방법 및 스크라이빙 헤드
KR20040007251A (ko) 스크라이브 장치
KR101442067B1 (ko) 취성 재료 기판의 할단 방법
JP5590642B2 (ja) スクライブ加工装置及びスクライブ加工方法
KR20140099222A (ko) 레이저 가공 장치
KR20130006045A (ko) 레이저 가공장치 및 가공 방법
JP2011201200A (ja) 脆性材料基板のレーザ加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee