KR20120020065A

KR20120020065A - 레이저 할단 장치

Info

Publication number: KR20120020065A
Application number: KR1020110084765A
Authority: KR
Inventors: 요이치 이마이즈미; 켄지 오토다
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2012-03-07
Also published as: KR101369211B1; CN102380713B; JP2012045830A; TWI507265B; CN102380713A; JP5194076B2; TW201217094A

Abstract

<과제> 테이블을 교환하는 일 없이 또한 기판이 두꺼운 경우여도, 기판을 만곡(彎曲)할 수 있으며 또한 고정할 수 있는 레이저 할단(割斷) 장치를 제공한다.
<해결 수단> 이 장치는, 기판이 재치(載置)되는 테이블(11)과, 기판의 스크라이브(scribe) 예정 라인의 양측을 테이블(11)에 대하여 압압하여 기판을 테이블(11) 상에 보지(保持)하는 보지 부재(13a, 13b)와, 스크라이브 예정 라인을 포함하는 기판의 일부를 압압(押壓)하여 기판의 일부를 만곡시키기 위한 봉상(棒狀) 부재(12)와, 기판을 용융 온도 미만으로 가열하는 레이저 조사(照射) 수단과, 가열된 기판을 냉각하여 기판에 생긴 열응력(熱應力)에 의하여 스크라이브 예정 라인을 따라 수직 크랙을 형성하는 냉각 수단을 구비하고 있다

Description

레이저 할단 장치{LASER CUTTING DEVICE}

본 발명은, 레이저 할단(割斷) 장치에 관한 것이다.

종래, 유리 기판 등의 취성 재료 기판은, 예를 들어 다음과 같은 방법에 의하여 할단되고 있다. 우선, 기판에 대하여 커터 휠(cutter wheel) 등을 압접(壓接)하면서 전동(轉動)시키는 것에 의하여, 수직 크랙(crack)으로 이루어지는 스크라이브 라인(scribe line)이 기판에 형성된다. 그 후, 스크라이브 라인을 따라, 기판에 대하여 수직 방향으로 외력이 가하여진다. 이것에 의하여, 기판이 스크라이브 라인을 따라 할단된다.

이상과 같이, 커터 휠을 이용하여 취성 재료 기판에 스크라이브 라인을 형성한 경우, 취성 재료 기판에 부여되는 기계적인 응력(應力)에 의하여 기판에 결함이 생기기 쉽다. 이 때문에, 외력을 가하여 기판을 할단할 때에, 결함에 기인하는 쪼개짐 등이 발생하는 경우가 있다.

그래서, 근년, 레이저를 이용하여 취성 재료 기판을 할단하는 방법이 실용화되고 있다. 이 방법에서는, 레이저 빔이 기판에 조사(照射)되어, 기판이 용융 온도 미만으로 가열된다. 그 후, 냉각 매체에 의하여 기판이 냉각되고, 이것에 의하여 기판에 열응력(熱應力)을 생기게 한다. 이 열응력에 의하여 기판의 표면으로부터 대략 수직 방향으로 크랙(이하, 「수직 크랙」으로 기재하는 일이 있다)이 형성된다. 이와 같은 레이저 빔을 이용한 취성 재료 기판의 할단 방법에서는, 열응력이 이용되기 때문에, 공구는 기판에 직접 접촉하지 않는다. 이 때문에, 기판의 할단면은 흠집 등이 적은 평활한 면으로 되어, 기판의 강도가 유지된다.

이상과 같은 레이저 할단 방법에 있어서 수직 크랙을 깊게 하는 데는, 레이저 빔의 조사 출력을 크게 하거나, 주사(走査) 속도를 느리게 할 필요가 있다. 그러나, 레이저 빔의 조사 출력을 크게 하면, 기판 표면에 가열에 의한 손상이 생기는 일이 있다. 또한, 레이저 빔의 주사 속도를 느리게 하면, 가공 효율이 저하한다.

그래서, 기판을 만곡(彎曲)시키고, 그 상태에서 레이저 빔을 조사하여 수직 크랙을 깊게 하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들어 특허 문헌 1에서는, 스테이지 상에 기판을 흡착 고정하는 것에 의하여 기판을 만곡시키고 있다. 또한 특허 문헌 2에서는, 지지 부재의 높이를 바꾸어 자중(自重)으로 기판을 만곡시키고 있다.

일본국 공개특허공보 특개평7-323384호 일본국 공개특허공보 특개2007-191363호

특허 문헌 1에 나타내진 방법에서는, 소정 높이의 돌조(突條) 또는 소정의 곡면이 성형된 스테이지 상에 기판이 보지(保持)되기 때문에, 기판을 소망의 형상으로 만곡시키는 데는 기판의 곡면 상태에 대응한 스테이지를 이용할 필요가 있다. 게다가, 기판이 두꺼운 경우에는, 기판이 충분하게는 만곡하지 않아, 스테이지에 기판을 고정할 수 없을 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 2의 방법에서도, 기판이 두꺼운 경우에는, 자중으로는 기판이 충분하게 만곡하지 않을 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 테이블을 교환하는 일 없이, 또한 기판이 두꺼운 경우여도, 소망의 형상으로 기판을 만곡할 수 있고 또한 고정할 수 있는 레이저 할단 장치를 제공하는 것에 있다.

제1 발명에 관련되는 레이저　할단　장치는, 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하여, 취성 재료 기판을 할단하는 장치이며, 취성 재료 기판이 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)되는 테이블과, 기판 보지 수단과, 압압(押壓, 내리누르는 것) 수단과, 레이저 빔 조사 수단과, 냉각 수단을 구비하고 있다. 기판 보지 수단은, 테이블에 재치된 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 양측을 테이블에 대하여 압압하여, 취성 재료 기판을 테이블 상에 보지한다. 압압 수단은, 스크라이브 예정 라인을 포함하는 취성 재료 기판의 일부를, 레이저 빔 조사 방향과는 반대쪽으로부터 압압하여, 기판의 일부를 만곡시킨다. 레이저 조사 수단은, 스크라이브 예정 라인을 따라 취성 재료 기판에 레이저 빔을 조사하여, 취성 재료 기판을 용융 온도 미만으로 가열한다. 냉각 수단은, 레이저 조사 수단으로 가열된 취성 재료 기판에 대하여 냉각 매체를 내뿜어 냉각하고, 취성 재료 기판에 생긴 열응력에 의하여, 스크라이브 예정 라인을 따라 수직 크랙을 형성한다.

제2 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 제1 발명의 장치에 있어서, 압압 수단은, 스크라이브 예정 라인을 따라 연장되는 압압 부재를 가지고 있다. 그리고, 압압 부재는, 테이블의 기판 재치면으로부터 기판의 레이저 조사면 측으로 돌출한 돌출 위치와, 기판 재치면으로부터 기판의 레이저 조사면과 반대쪽으로 몰입한 몰입 위치의 사이에서 이동 가능하며, 돌출 위치로 이동하였을 때에 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인을 포함하는 일부를 만곡시킨다.

제3 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 제2 발명의 장치에 있어서, 테이블은, 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 일방(一方) 측을 지지하는 제1 재치부와, 제1 재치부와 공간을 두고 배치되어 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 타방(他方) 측을 지지하는 제2 재치부를 가지고 있다. 그리고, 압압 부재는 제1 재치부와 제2 재치부 사이의 공간에 배치되어 있다.

제4 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 제2 발명의 장치에 있어서, 테이블은, 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 일방 측을 지지하는 제1 재치부와, 제1 재치부와 공간을 두고 배치되어 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 타방 측을 지지하는 제2 재치부를 가지고 있다. 그리고, 압압 부재는, 테이블에 재치된 취성 재료 기판을 사이에 두고 제1 재치부와 제2 재치부 사이의 공간과 대향하도록 배치되어 있다.

제5 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 제2 내지 제4 발명 중 어느 하나의 장치에 있어서, 압압 부재는, 테이블의 기판 재치면으로부터 기판의 레이저 조사면 측으로 제1 양(量)만큼 돌출한 제1 돌출 위치와, 제1 양보다 큰 제2 양만큼 돌출한 제2 돌출 위치를 취할 수 있다.

제6 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나의 장치에 있어서, 테이블에 취성 재료 기판을 고정하기 위한 흡착 고정 수단을 더 구비하고 있다.

본 발명에 관련되는 레이저 할단 장치에서는, 기판 보지 수단으로 기판을 테이블 상에 보지한 상태에서 압압 수단에 의하여 기판을 만곡시키기 때문에, 테이블을 교환하는 일 없이 또한 기판이 두꺼운 경우여도, 기판을 소망의 양만큼 만곡시킬 수 있다. 그리고 만곡한 상태의 기판에 레이저 빔을 조사하는 것에 의하여, 깊은 수직 크랙을 기판에 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련되는 레이저 할단 장치의 일 실시예를 도시하는 개설도(槪說圖)이다.
도 2는 도 1의 레이저 할단 장치를 이용하여 기판을 할단하는 경우의 공정도이다.
도 3은 도 1의 레이저 할단 장치를 이용하여 기판을 할단하는 경우의 공정도이다.
도 4는 레이저 스크라이브의 조작 상태를 설명하는 사시도이다.
도 5는 봉상(棒狀) 부재가 제1 돌출 위치로부터 제2 돌출 위치로 이동할 때의 이동 상태를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관련되는 다른 레이저 할단 장치를 이용하여 기판을 할단하는 경우의 공정도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 할단 장치에 관하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 하등 한정되는 것이 아니다.

도 1에, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 할단 장치의 개략 구성을 도시한다. 이 도면의 레이저 할단 장치에서는, 테이블(11) 상에 취성 재료 기판(이하, 단순히 「기판」으로 기재하는 일이 있다)(50)이 재치되어, 고정된다.

테이블(11)은 좌우 2개의 재치부(11a, 11b)를 가지고, 제1 재치부(11a)는 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 각 재치부(11a, 11b)의 표면에는 복수의 흡기 구멍(흡착 고정 수단)(14)이 형성되어 있고, 이들 복수의 흡기 구멍(14)은 진공 펌프(P)에 연결되어 있다. 진공 펌프(P)를 구동시켜 공기를 빼는 것에 의하여, 테이블(11) 상에 기판(50)이 흡착 고정된다. 테이블(11)의 중앙부, 즉 제1 재치부(11a)와 제2 재치부(11b)의 사이에는, 지면(紙面)에 대하여 수직 방향(전후 방향)으로 긴 봉상 부재(압압 부재)(12)가, 테이블(11)로부터 돌출한 위치와 테이블(11)로 몰입한 위치의 사이에서 이동 가능하게 설치되어 있다. 봉상 부재(12)가 테이블(11)로부터 돌출 위치로 이동하면, 기판(50)의 레이저 빔(LB) 조사면 측이 볼록하게 되도록 만곡된다. 이것에 관해서는 후단에서 상술한다.

테이블(11)의 상방(上方)에는, 테이블(11)과 이격(離隔) 대향하도록, 지지대(31)가 설치되어 있다. 지지대(31)에는, 기판(50)의 표면에 트리거 크랙을 형성하기 위한 커터 휠(도시하지 않음)과, 기판(50)에 레이저 빔(LB)을 조사하기 위한 개구(開口, 부재의 열린 구멍)와, 기판(50)의 표면을 냉각하기 위한 냉각 노즐(37)(도 4에 도시)이 전후 방향으로 나란히 설치되어 있다.

커터 휠은, 기판(50)에 압접하는 위치와 비접촉인 위치로 승강(乘降) 가능하고, 스크라이브 라인의 개시 기점으로 되는 트리거 크랙을 형성할 때만, 기판(50)에 압접하는 위치로 하강한다. 트리거 크랙의 형성 위치는, 트리거 크랙으로부터 예측 불가능한 방향으로 크랙이 생기는 앞질러 감 현상을 억제하기 위하여, 기판(50)의 표면 측 가장자리보다도 내측에 형성하는 것이 바람직하다.

레이저 출력 장치(34)로부터 출사(出射)된 레이저 빔(LB)은, 반사 미러(44)에서 하방(下方)으로 반사되어, 도시하지 않는 광학계를 통하여, 지지대(31)에 형성된 개구로부터 테이블(11) 상에 고정된 기판(50)에 조사된다.

또한, 냉각 노즐(37)은 지지대(31)에 있어서 레이저 빔(LB)이 출사하는 개구 근방에 설치되어 있다. 이 냉각 노즐(37)로부터는, 기판(50)을 향하여 냉각 매체로서의 물이 공기와 함께 분출된다. 냉각 매체가 분출되는 기판(50) 상의 위치는, 스크라이브 예정 라인(51) 상이며 또한 레이저 빔(LB)의 조사 영역의 뒤쪽이다(도 4를 참조).

지지대(31)의 좌우 방향 양측에, 전후 방향으로 가늘고 긴 직방체상의 보지 부재(13a, 13b)가 설치되어 있다. 이들 보지 부재(13a, 13b)는, 도시하지 않는 구동 수단에 의하여 좌우 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하며, 후술하는 바와 같이, 테이블(11)에 기판(50)이 고정되면, 봉상 부재(12)를 중심으로 하여 기판(50)의 좌우 양측을 누른다.

테이블(11)의 상방에는, 기판(50)에 미리 각인된 얼라이먼트 마크를 인식하는 한 쌍의 CCD 카메라(charge-coupled device camera, 38, 39)가 설치되어 있다. 이들 CCD 카메라(38, 39)에 의하여, 기판(50)의 스크라이브 예정 라인(51)(도 4에 도시)과 봉상 부재(12)가 평면으로부터 볼 때 겹쳐지도록 위치 수정된다. 구체적으로는, CCD 카메라(38, 39)에 의하여 세트 시의 기판(50)의 위치 어긋남이 검출되고, 예를 들어 기판(50)이 각도 θ 어긋나 있었던 경우는 테이블(11)이 -θ만큼 회전되고, 기판(50)이 Y 어긋나 있었던 때는 테이블(11)이 -Y만큼 이동된다.

도 2 및 도 3에, 이와 같은 구성의 할단 장치를 이용하여 기판(50)을 할단하는 경우의 공정도를 도시한다. 덧붙여, 테이블(11)에 기판(50)을 흡착 고정시키는 흡착 고정 수단 및 레이저 빔 조사 수단, 냉각 수단에 관해서는, 도면을 간결하게 하기 위하여 이들 도면으로부터는 생략하고 있다.

우선, 기판(50)을 테이블(11) 상에 재치하고, 진공 펌프(P)(도 1에 도시)를 구동시켜 흡기 구멍(14)(도 1에 도시)에 의하여 테이블(11)에 기판(50)을 흡착 고정한다. 그리고, CCD 카메라(38, 39)에 의하여, 기판(50)에 설치된 얼라이먼트 마크를 촬상(撮像)하고, 전술과 같이, 촬상 데이터에 기초하여 기판(50)의 스크라이브 예정 라인(51)(도 4에 도시)과 봉상 부재(12)가 평면으로부터 볼 때 겹쳐지도록 테이블(11)을 이동시켜 기판(50)을 소정의 위치로 위치 결정 한다(도 2(a)).

다음으로, 보지 부재(13a, 13b)를 중앙부로 이동시킨 후, 하강시켜 기판(50)을 테이블(11)에 압압 고정한다(동 도면 (b)). 보지 부재(13a, 13b)에 의한 기판(50)의 압압 고정의 정도는, 센서에 의하여 검지하여 소정의 압압력으로 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 보지 부재(13a, 13b)에 의한 기판(50)의 고정 위치는, 기판(50)의 재질이나 두께 등으로부터 적의(適宜) 결정하면 되지만, 봉상 부재(12)의 돌출에 의하여 기판(50)이 만곡한 때에 기판(50)의 곡률(曲率) 반경이 4000mm 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 봉상 부재(12)의 돌출량이 5mm 이하의 범위인 경우, 봉상 부재(12)로부터 보지 부재(13a, 13b)까지의 거리 L은 100mm 이상 300mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 보지 부재(13a, 13b)는, 기판(50)의 전후 방향의 전체를 압압하는 것이 바람직하지만, 전후 방향으로 소정 간격에서 기판(50)을 압압하도록 하여도 무방하다.

그리고, 봉상 부재(12)를 테이블(11)로부터 돌출한 제1 돌출 위치로 한다. 이것에 의하여 기판(50)이 만곡한다(동 도면 (c)). 봉상 부재(12)의 돌출량으로서는, 전술과 같이, 기판(50)을 만곡시킨 때의 기판(50)의 곡률 반경이 4000mm 이하로 되도록 하는 것이 바람직하며, 통상, 0.1mm ~ 5mm의 범위이다.

이어서, 전술하는 바와 같이, 휠 커터에 의하여 기판(50)에 트리거 크랙을 형성한다. 그리고, 레이저 출력 장치(34)로부터 레이저 빔(LB)을 출사한다(동 도면 (d)). 레이저 빔(LB)은 반사 미러(44)에 의하여, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(50) 표면에 대하여 대략 수직으로 조사한다. 또한 동시에, 레이저 빔 조사 영역의 후단(後端) 근방에 냉각 매체로서의 물을 냉각 노즐(37)로부터 분출시킨다. 기판(50)에 레이저 빔(LB)을 조사하는 것에 의하여, 기판(50)은 두께 방향으로 용융 온도 미만으로 가열되어, 기판(50)은 열 팽창하려고 하지만, 국소 가열이기 때문에 팽창하지 못하고 조사점을 중심으로 압축 응력이 발생한다.　그리고 가열 직후에, 기판(50)의 표면이 물에 의하여 냉각되는 것에 의하여, 기판(50)이 수축하여 인장 응력이 발생한다. 이 인장 응력의 작용에 의하여, 트리거 크랙을 개시점으로 하여 스크라이브 예정 라인(51)을 따라 수직 크랙(53)이 기판(50)에 형성된다. 게다가, 본 장치에서는, 기판(50)의 레이저 빔 조사면 측에 기판(50)의 만곡에 의한 인장 응력이 부가되기 때문에, 수직 크랙(53)이 통상보다도 깊게 형성되고, 경우에 따라서는 수직 크랙(53)이 기판(50)의 반대면 측까지 도달한다.

그리고, 레이저 빔(LB) 및 냉각 노즐(37)을 스크라이브 예정 라인(51)을 따라 전후 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의하여, 수직 크랙(53)이 전후 방향으로 진전(進展)하여 기판(50)에 스크라이브 라인(52)이 형성된다.

여기서 사용하는 레이저 빔(LB)으로서는 특별히 한정은 없고, 기판의 재질이나 두께, 형성하고 싶은 수직 크랙의 깊이 등으로부터 적의 결정하면 된다. 취성 재료 기판이 유리 기판인 경우, 유리 기판 표면에서의 흡수가 큰 파장 9 ~ 11μｍ의 레이저 빔이 호적하게 사용된다. 이와 같은 레이저 빔으로서는 CO₂ 레이저를 들 수 있다. 레이저 빔의 조사 스폿(spot)의 형상으로서는, 레이저 빔의 상대 이동 방향으로 가늘고 긴 타원 형상이 바람직하고, 상대 이동 방향의 조사 길이는 10 ~ 60mm의 범위, 조사 폭은 1 ~ 5mm의 범위가 호적하다.

냉각 노즐(37)로부터 분출시키는 냉각 매체로서는 물이나 알코올 등을 들 수 있다. 또한, 할단 후의 취성 재료 기판을 사용하는 데에 있어서 악영향을 주지 않는 범위에 있어서, 계면 활성제 등의 첨가제가 첨가되어 있어도 무방하다. 냉각 매체의 내뿜는 양으로서는, 통상은 수ml/min 정도가 호적하다. 냉각 매체에 의한 기판의 냉각은, 레이저 빔에 의하여 가열된 기판을 급냉하는 관점으로부터는, 기체(통상은 공기)와 함께 물을 분사시키는 소위 워터제트(water jet) 방식이 바람직하다. 냉각 매체에 의한 냉각 영역은, 장경(長徑) 1 ~ 5mm 정도의 원 형상 또는 타원 형상인 것이 바람직하다. 또한, 냉각 영역은, 레이저 빔에 의한 가열 영역의 상대 이동 방향 후방(後方)이고, 냉각 영역과 가열 영역의 중심점 사이의 거리가 수mm ~ 수십mm 정도로 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

레이저 빔(LB) 및 냉각 노즐(37)의 상대 이동 속도로서는 특별히 한정은 없고, 얻고 싶은 수직 크랙의 깊이 등으로부터 적의 결정하면 된다. 일반적으로, 상대 이동 속도를 느리게 하는 만큼, 형성되는 수직 크랙은 깊어진다. 통상, 상대 이동 속도는 수백mm/sec 정도이다.

다음으로, 봉상 부재(12)를 한층 더 돌출시켜 제2 돌출 위치로 한다(도 3(e)). 이것에 의하여, 기판(50)에 형성된 수직 크랙(53)이, 기판(50)의 반대면 측에까지 도달하여, 기판(50)이 할단된다. 덧붙여, 레이저 빔(LB)의 조사에 의하여 수직 크랙(53)을 형성하는 전(前) 공정에 있어서, 수직 크랙(53)이 기판(50)의 반대면 측까지 도달한 경우에는, 이 도면에 도시하는 공정은 불요(不要)해진다. 봉상 부재(12)의 돌출량은, 수직 크랙(53)을 기판(50)의 반대면 측으로 진전시키는 것이면 특별히 한정은 없고, 통상, 제1 돌출 위치로부터 0.1mm ~ 1mm 정도의 돌출량으로 족하다. 덧붙여, 봉상 부재(12)를 제1 돌출 위치로부터 제2 돌출 위치로 할 때, 봉상 부재(12)의 전후 방향 양단(兩端)을 동시에 돌출시켜도 무방하고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 봉상 부재(12)의 전후 방향의 일방 측 가장자리를 먼저 돌출시키고, 뒤늦게 다른 일방 측 가장자리를 돌출시키도록 하여도 무방하다.

기판(50)의 할단이 이루어지면, 일방의 보지 부재(13a)가 상승하여 기판(50a)의 누름이 해제되고, 기판(50a)과 함께 제1 재치부(11a)가 봉상 부재(12)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다(도 3(f)). 이것에 의하여 2개로 할단된 기판(50a, 50b)이 분리되고, 할단면의 흠집 등의 발생이 방지된다. 이어서, 봉상 부재(12)가 제2 돌출 위치로부터 몰입 위치로 이동한다(동 도면 (g)). 덧붙여, 도 3(f) 및 동 도면 (g)에서 도시하는 공정은, 동시에 행하여도 무방하다.

그리고, 제1 재치부(11a)의 흡착 고정이 해제되고, 기판(50a)이 다음의 공정으로 이동된다(동 도면 (h)). 이어서, 보지 부재(13b)가 상승하여 기판(50b)의 누름이 해제되는 것과 함께, 제2 재치부(11b)의 흡착 고정이 해제된다. 그리고, 기판(50b)이 봉상 부재(12)를 지나 소정 거리까지 이동되고, 상기 일련의 할단 처리가 반복하여 행하여진다.

본 발명에 관련되는 레이저 할단 장치의 할단 대상으로서의 취성 재료 기판(50)에 특별히 한정은 없고, 유리, 세라믹, 실리콘, 사파이어 등의 종래 공지(公知)의 취성 재료 기판을 들 수 있다. 이들 중에서도, 표면 압축 응력이 크고, 크로스 스크라이브가 곤란하다고 여겨지고 있는 화학 강화 유리나 풍냉 강화 유리 등의 강화 유리 기판의 할단에 본 발명의 레이저 할단 장치는 특히 유효하다. 또한, 본 발명의 레이저 할단 장치로 할단할 수 있는 취성 재료 기판(50)의 두께로서는, 취성 재료 기판(50)의 재질 등에 따라서 다르지만, 취성 재료 기판(50)이 유리 기판의 경우에는 대체로 2mm 정도의 두께까지이다.

도 6에, 본 발명에 관련되는 레이저 할단 장치의 다른 실시예를 도시한다. 이 도면에 도시하는 레이저 할단 장치가 상기의 실시예의 장치와 다른 점은, 봉상 부재(12)가, 기판(50)의, 보지 부재(13a, 13b)가 압압하는 면과 같은 면을 압압하여 기판(50)을 만곡시키는 점, 및 기판(50)의, 테이블 측으로부터 레이저 빔(LB)을 조사하는 점에 있다. 이하, 이 장치를 이용한 기판(50)의 할단 순서에 관하여, 주로 상기 실시예의 장치와 다른 점을 개설한다.

우선, 기판(50)을 테이블(11)에 흡착 고정한다(도 6 (a)). 그리고, 보지 부재(13a, 13b)를 이동시켜, 봉상 부재(12)를 중심으로 하여 기판(50)의 양측을 보지 부재(13a, 13b)로 압압 고정한다(동 도면 (b)). 다음으로, 봉상 부재(12)를 하강시켜 기판(50)을 만곡시킨다(동 도면 (c)). 테이블(11)의 표면으로부터 하방으로의 봉상 부재(12)의 돌출량으로서는, 전술과 마찬가지의 범위가 여기에서도 예시된다.

이어서, 전술과 같이, 휠 커터에 의하여 기판(50)에 트리거 크랙을 형성한다. 그리고, 레이저 출력 장치(34)로부터 레이저 빔(LB)을 출사한다(동 도면 (d)).

또한 동시에, 레이저 빔 조사 영역의 후단 근방에 냉각 매체로서의 물을 냉각 노즐(37)(도 4에 도시)로부터 분출시켜, 스크라이브 예정 라인(51)(도 4에 도시)을 따라 수직 크랙(53)을 기판(50)에 형성시킨다. 이 실시예의 장치에서도, 기판(50)의 레이저 빔 조사면 측에 기판(50)의 만곡에 의한 인장 응력이 부가되어 있기 때문에, 수직 크랙(53)이 통상보다도 깊게 형성된다. 이하, 도 3에 도시한 처리 공정과 같은 처리가 이 실시예의 장치에서도 행하여진다.

본 발명에 관련되는 레이저 할단 장치는, 기판이 테이블 상에 보지된 후, 기판을 만곡시키기 때문에, 테이블을 교환하는 일 없이 또한 기판이 두꺼운 경우여도, 소망의 형상으로 기판을 만곡시킬 수 있다. 그리고 만곡한 상태의 기판에 레이저 빔을 조사하는 것에 의하여, 깊은 수직 크랙을 기판에 형성시킬 수 있어 유용하다.

11 : 테이블
11a, 11b : 재치부
12 : 봉상 부재
13a, 13b : 보지 부재
37 : 냉각 노즐
50 : 취성 재료 기판
53 : 수직 크랙
P : 진공 펌프
LB : 레이저 빔

Claims

취성 재료 기판의 스크라이브(scribe) 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사(照射)하여, 상기 취성 재료 기판을 할단(割斷)하는 레이저 할단 장치이고,
상기 취성 재료 기판이 재치(載置)되는 테이블과,
상기 테이블에 재치된 상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 양측을 상기 테이블에 대하여 압압(押壓)하여, 상기 취성 재료 기판을 상기 테이블 상에 보지(保持)하는 기판 보지 수단과,
상기 스크라이브 예정 라인을 포함하는 상기 취성 재료 기판의 일부를, 레이저 빔 조사 방향과는 반대쪽으로부터 압압하여, 상기 기판의 일부를 만곡(彎曲)시키기 위한 압압 수단과,
상기 스크라이브 예정 라인을 따라 상기 취성 재료 기판에 상기 레이저 빔을 조사하여, 상기 취성 재료 기판을 용융 온도 미만으로 가열하는 레이저 조사 수단과,
상기 레이저 조사 수단으로 가열된 상기 취성 재료 기판에 대하여 냉각 매체를 내뿜어 냉각하여, 상기 취성 재료 기판에 생긴 열응력(熱應力)에 의하여, 상기 스크라이브 예정 라인을 따라 수직 크랙을 형성하기 위한 냉각 수단을 구비한 레이저 할단 장치.
제1항에 있어서,
상기 압압 수단은, 상기 스크라이브 예정 라인을 따라 연장되는 압압 부재를 가지며,
상기 압압 부재는, 상기 테이블의 기판 재치면으로부터 기판의 레이저 조사면 측으로 돌출한 돌출 위치와, 상기 기판 재치면으로부터 상기 기판의 레이저 조사면과 반대쪽으로 몰입한 몰입 위치의 사이에서 이동 가능하며, 상기 돌출 위치로 이동한 때에 상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인을 포함하는 일부를 만곡시키는, 레이저 할단 장치.
제2항에 있어서,
상기 테이블은,
상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 일방(一方) 측을 지지하는 제1 재치부와,
상기 제1 재치부와 공간을 두고 배치되어 상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 타방(他方) 측을 지지하는 제2 재치부를 가지며,
상기 압압 부재는 상기 제1 재치부와 상기 제2 재치부 사이의 공간에 배치되어 있는, 레이저 할단 장치.
제2항에 있어서,
상기 테이블은,
상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 일방 측을 지지하는 제1 재치부와,
상기 제1 재치부와 공간을 두고 배치되어 상기 취성 재료 기판의 스크라이브 예정 라인의 타방 측을 지지하는 제2 재치부를 가지며,
상기 압압 부재는, 상기 테이블에 재치된 상기 취성 재료 기판을 사이에 두고 상기 제1 재치부와 상기 제2 재치부 사이의 공간과 대향하도록 배치되어 있는, 레이저 할단 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압압 부재는, 상기 테이블의 기판 재치면으로부터 상기 기판의 레이저 조사면 측으로 제1 양(量)만큼 돌출한 제1 돌출 위치와, 상기 제1 양보다 큰 제2 양만큼 돌출한 제2 돌출 위치를 취할 수 있는, 레이저 할단 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이블에 상기 취성 재료 기판을 고정하기 위한 흡착 고정 수단을 더 구비한, 레이저 할단 장치.