KR20120026958A

KR20120026958A - 레이저 할단 장치

Info

Publication number: KR20120026958A
Application number: KR1020110053145A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 타바타
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-03-20
Also published as: TW201210726A; CN102442770A; JP2012056229A; TWI406727B; EP2428494A3; KR101197109B1; JP5202595B2; EP2428494A2; CN102442770B

Abstract

(과제) 막대 형상 부재로 기판을 만곡시키는 레이저 할단 장치에 있어서, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 막대 형상 부재가 겹치도록 신속 그리고 정확하게 기판을 위치 결정할 수 있도록 한다.
(해결 수단) 기판(50)의 위치를 검지하는 CCD 카메라(38, 39)와, 고정대(11)를 회전시키는 회전 기구(25)와 X방향으로 이동시키는 슬라이드 테이블(26)을 설치하고, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인(51)과 막대 형상 부재(12)가 겹치도록, CCD 카메라(38, 39)로부터의 검지 정보에 기초하여, 기판(50)을 고정한 고정대(11)의 위치를 회전 기구(25) 및 슬라이드 테이블(26)에 의해 조정한다.

Description

레이저 할단 장치{LASER CUTTING DEVICE}

본 발명은 취성 재료 기판을 만곡(curved)시킨 상태에서 레이저 빔 조사를 행하여 할단하는 레이저 할단 장치에 관한 것이다.

종래, 유리 기판 등의 취성 재료 기판의 할단 방법으로서는, 커터 휠 등을 압접 전동(rolling)시켜, 수직 크랙으로 이루어지는 스크라이브 라인(scribing line)을 형성한 후, 스크라이브 라인을 따라서 기판에 대하여 수직 방향으로 외력을 가하여 기판을 할단하는 방법이 널리 행해지고 있다.

통상, 커터 휠을 이용하여 취성 재료 기판의 스크라이브를 행한 경우, 커터 휠에 의해 취성 재료 기판(brittle material substrate)에 부여되는 기계적인 응력에 의해 기판의 결함이 발생하기 쉽고, 외력을 가하여 기판을 할단할 때에 상기 결함에 기인하는 균열 등이 발생하는 경우가 있었다.

그래서, 최근, 레이저를 이용하여 취성 재료 기판을 할단하는 방법이 실용화되고 있다. 이 방법은, 레이저 빔을 기판에 조사하여 기판을 용융 온도 미만으로 가열한 후, 냉각 매체에 의해 기판을 냉각함으로써 기판에 열응력을 발생시키고, 이 열응력에 의해 기판의 표면으로부터 대략 수직 방향으로 크랙(이하, 「수직 크랙」이라고 기재하는 경우가 있음)을 형성시킨다는 것이다. 이 레이저 빔을 이용한 취성 재료 기판의 할단 방법에서는, 열응력을 이용하기 때문에, 공구를 기판에 직접 접촉시키는 일이 없고, 할단면은 이빠짐 등이 적은 평활한 면이 되어, 기판의 강도가 유지된다.

상기 소위 레이저 할단 방법에 있어서 수직 크랙을 깊게 하려면 , 레이저 빔의 조사 출력을 크게 하거나, 주사 속도를 늦출 필요가 있지만, 레이저 빔의 조사 출력을 크게 하면, 기판 표면에 가열에 의한 손상이 발생하는 경우가 있다. 또한, 레이저 빔의 주사 속도를 늦추면 가공 효율이 저하된다.

그래서, 기판을 만곡시켜, 그 상태에서 레이저 빔을 조사하여 수직 크랙을 깊게 하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에서는, 기판을 지지하는 복수의 막대 형상 부재의 높이를 각각 바꾸어 기판을 자중(自重)으로 만곡시키고 있다.

일본공개특허공보 2007-191363호

그러나, 특허문헌 1의 제안 기술에서는, 복수의 막대 형상 부재의 높이를 각각 조정하지 않으면 안 되어 작업이 번잡해진다. 한편, 1개의 막대 형상 부재로 기판을 만곡시키는 경우에는, 막대 형상 부재의 높이 조정은 용이해지지만, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 막대 형상 부재가 겹치도록 정확하게 위치 결정할 것이 요구된다.

본 발명은, 이러한 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 막대 형상 부재로 기판을 만곡시키는 레이저 할단 장치에 있어서, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 막대 형상 부재가 겹치도록 신속 그리고 정확하게 기판을 위치 결정할 수 있는 레이저 할단 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 취성 재료 기판을 고정하는 고정대와, 레이저 조사 수단과, 냉각 수단과, 상기 고정대에 고정된 상기 기판을 레이저 빔의 조사면측이 볼록해지도록 만곡시키는 막대 형상 부재를 구비하고, 상기 막대 형상 부재로 상기 기판을 만곡시키고, 상기 기판에 대하여 상기 레이저 조사 수단 및 상기 냉각 수단을 상대 이동시키고, 레이저 빔을 취성 재료 기판에 조사하여 용융 온도 미만으로 가열한 후, 상기 기판에 대하여 냉각 매체를 분사하여 냉각하고, 상기 기판에 발생한 열응력에 의해, 수직 크랙을 형성하여 상기 기판을 할단하는 레이저 할단 장치로서, 상기 기판의 위치를 검지하는 위치 검지 수단과, 상기 고정대의 위치를 조정하는 위치 조정 수단을 추가로 구비하고, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 상기 막대 형상 부재가 겹치도록, 상기 위치 검지 수단으로부터의 검지 정보에 기초하여, 상기 기판을 고정한 상기 고정대의 위치를 상기 위치 조정 수단에 의해 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 할단 장치가 제공된다.

여기에서, 상기 위치 조정 수단으로서는, 상기 고정대의 기판 고정면에 대하여 수직인 축을 중심으로 하여 상기 고정대를 회전시키는 회전 기구와, 상기 고정대의 기판 고정면이 동일면 내를 유지하도록 상기 고정대를 이동시키는 이동 기구를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 위치 검지 수단으로서는, 상기 기판에 형성된 검출용 마크를 광학적으로 검지하는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 상기 고정대에 상기 기판을 고정하기 위한 흡인 고정 수단을 설치하는 것이 바람직하다.

또한 상기 막대 형상 부재를, 상기 고정대에 대하여 돌출 위치와 깊이 파인 위치로 이동을 자유롭게 하여, 상기 막대 형상 부재를 상기 고정대로부터 돌출된 위치로 이동시킴으로써 상기 기판을 만곡시키는 것이 바람직하다.

상기 기판이 두꺼운 경우라도 소망하는 형상으로 기판을 만곡할 수 있도록 하는 관점에서는, 상기 막대 형상 부재를 중심으로 하여 상기 기판의 양측을 상기 고정대에 압압하는 한 쌍의 압압 부재를 추가로 설치하고, 상기 고정대에 상기 기판을 고정하고, 상기 한 쌍의 압압 부재로 상기 기판을 압압한 후, 상기 막대 형상 부재로 상기 기판을 만곡시키도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 레이저 할단 장치에서는, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 막대 형상 부재가 겹치도록, 신속 그리고 정확하게 취성 재료 기판을 위치 결정할 수 있기 때문에, 막대 형상 부재에 의해 레이저 빔 조사 예정 라인에서 최대 곡률이 되도록 기판을 만곡시킬 수 있다. 그리고, 레이저 빔 조사 예정 라인을 따라서 레이저 빔을 조사함으로써, 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 할단 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개설도이다.
도 2는 기판의 위치 조정의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 레이저 할단 장치를 이용하여 기판을 할단하는 경우의 공정도이다.
도 4는 도 1의 레이저 할단 장치를 이용하여 기판을 할단하는 경우의 공정도이다.
도 5는 레이저 빔 및 냉각 노즐의 동작 상태를 설명하는 사시도이다.
도 6은 막대 형상 부재가 제1 돌출 위치로부터 제2 돌출 위치로 이동할 때의 이동 상태를 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 따른 레이저 할단 장치에 대해서 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태로 하등 한정되는 것은 아니다.

도 1에, 본 발명에 따른 레이저 할단 장치의 일 예를 나타내는 개설도를 나타낸다. 이 도면의 레이저 할단 장치에서는, 취성 재료 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 기재하는 경우가 있음)(50)을 재치?고정하는 고정대(11)가, 회전 기구(25) 및 슬라이드 테이블(26)(이동 기구)의 위에 설치되어 있다. 즉, 도면의 좌우 방향(X방향)으로 이동이 자유로운 슬라이드 테이블(26)이 기대(base;20) 상에 설치되고, 슬라이드 테이블(26) 상에 회전 기구(25)가 설치되어 있다. 이들 회전 기구(25) 및 슬라이드 테이블(26)에 의해, 고정대(11)에 재치?고정된 기판(50)은 수평면 내를 X방향 및 소정 각도로 이동된다.

슬라이드 테이블(26)은, 기대(20) 상에 소정 거리 떨어져 평행으로 배치된 한 쌍의 가이드 부재(21)에 의해 이동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 한 쌍의 가이드 부재(21)간에는, 가이드 부재(21)와 평행하게 볼 나사(22)가, 모터(23)에 의해 정역회전(正逆回轉)이 자유롭게 설치되어 있다. 또한, 슬라이드 테이블(26)의 저면(底面)에는 볼 너트(24)가 설치되고, 볼 나사(22)에 나사결합되어 있다. 볼 나사(22)가 정회전 또는 역회전함으로써, 볼 너트(24)는 X방향으로 이동하고, 이에 따라, 볼 너트(24)와 함께 슬라이드 테이블(26)이, 한 쌍의 가이드 부재(21)를 따라서 X방향으로 이동한다.

슬라이드 테이블(26) 상에는 회전 기구(25)가 설치되어 있다. 그리고, 이 회전 기구(25) 상에 고정대(11)가 설치되어 있다. 회전 기구(25)는, 고정대(11)에 대하여 수직 방향의 중심축의 주위로 회전시킨다.

할단 대상인 기판(50)은, 고정대(11) 상에 진공 흡착에 의해 고정된다. 고정대(11)의 표면에는 복수의 흡기구멍(흡착 고정 수단)(14)이 형성되어 있고, 이들 복수의 흡기구멍(14)은 진공 펌프(흡착 고정 수단)(P)에 연결되어 있다. 진공 펌프(P)를 구동시켜 공기를 뽑아냄으로써, 고정대(11) 상에 기판(50)이 흡착 고정된다. 고정대(11)의 중앙부, 지면에 대하여 수직 방향(전후 방향)으로 홈부가 형성되고, 이 홈부에 전후 방향으로 가늘고 긴 막대 형상 부재(12)가, 도시하지 않은 구동 수단에 의해, 고정대(11)로부터 돌출한 위치와 고정대(11)로 깊이 들어간 위치로 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 막대 형상 부재(12)가 고정대(11)로부터 돌출한 위치가 되면, 레이저 빔(LB) 조사면측이 볼록해지도록 기판(50)이 만곡된다. 이에 대해서는 후단에서 상술한다.

고정대(11)의 상방에는, 고정대(11)와 이격 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 개구와, 막대 형상 부재(12) 및 기판(50)의 표면을 냉각하기 위한 냉각 노즐(37)(냉각 수단, 도 5에 도시)이 전후 방향으로 늘어서 설치되어 있다.

커터 휠(도시하지 않음)은, 기판(50)에 압접하는 위치와 비접촉인 위치로 승강 가능하게 보지(保持)되어 있고, 스크라이브 라인(52)(도 5에 도시)의 개시 기점이 되는 트리거 크랙을 형성할 때만, 기판(50)에 압접하는 위치로 하강한다. 트리거 크랙의 형성 위치는, 트리거 크랙으로부터 예측 불가능한 방향으로 크랙이 발생하는 앞질러감 현상을 억제하기 위해, 기판(50)의 표면측단(端)보다도 내측에 형성하는 것이 바람직하다.

레이저 출력 장치(34)로부터 출사된 레이저 빔(LB)은, 반사 미러(44)에서 하방으로 반사되고, 도시하지 않은 광학계를 개재하여 지지대(31)에 형성된 개구로부터, 고정대(11) 상에 고정된 기판(50)으로 조사된다.

지지대(31)의 X방향 양측에, 전후 방향으로 가늘고 긴 직방체 형상의 한 쌍의 압압 부재(13a, 13b)가 설치되어 있다. 이 한 쌍의 압압 부재(13a, 13b)는, 도시하지 않은 구동 수단에 의해 X방향 및 상하 방향으로 이동이 자유로우며, 후술하는 바와 같이, 고정대(11)에 기판(50)이 고정되면, 막대 형상 부재(12)를 중심으로 하여 기판(50)의 좌우 양측을 눌러, 막대 형상 부재(12)의 돌출에 의해 기판(50)이 만곡되는 것을 보조한다. 또한, 막대 형상 부재(12)가 돌출되었을 때에 고정대(11)에 의한 흡착 고정만으로 기판(50)을 고정할 수 있는 경우에는, 한 쌍의 압압 부재(13a, 13b)를 이용하지 않아도 상관없다.

고정대(11)의 상방에는, 기판(50)에 미리 각인된 얼라인먼트 마크(AM)(검출용 마크, 도 2에 도시)를 인식하는 한 쌍의 CCD 카메라(위치 검지 수단)(38, 39)가 설치되어 있다. 이들 CCD 카메라(38, 39)에 의해 얼라인먼트 마크(AM;Alignment Mark)를 인식하여, 기판(50)의 레이저 빔 조사 예정 라인(51)(도 2에 도시)과 막대 형상 부재(12)가 평면에서 보았을 때에 있어서 겹치도록, 회전 기구(25) 및 슬라이드 테이블(26)이 구동되어 기판(50)의 위치가 수정된다.

구체적으로는, 기판(50)을 고정대(11) 상에 올려놓고, 진공 펌프(P)(도 1에 도시)를 구동시켜 흡기구멍(14)(도 1에 도시)에 의해 고정대(11)에 기판(50)을 흡착 고정한다. 그리고, CCD 카메라(38, 39)에 의해 얼라인먼트 마크(AM)를 인식하여, 고정대(11)에 재치?고정시의 기판(50)의 위치 어긋남을 검출한다. 예를 들면 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(50)이, 각도 「－θ」, X방향으로 거리 「－L」 어긋나 있었을 경우는, 회전 기구(25)에 의해 고정대(11)를 각도 「＋θ」 회전시킴과 함께, 슬라이드 테이블(26)을 X방향으로 거리 「＋L」 이동시켜, 기판(50)의 레이저 빔 조사 예정 라인(51)과 막대 형상 부재(12)가 평면에서 보았을 때에 있어서 겹치도록 한다(도 2(b)). 회전 기구(25) 및 슬라이드 테이블(26)의 구동은 동시에 행해도 좋고, 어느 한쪽을 먼저 구동하고 다른 한쪽을 나중에 구동해도 좋다.

기판(50)이 고정대(11)에 고정되어 기판(50)의 위치 조정이 행해지면, 다음으로, 기판(50)의 할단 처리가 행해진다. 도 3 및 도 4에, 기판(50)을 할단하는 경우의 공정도를 나타낸다. 또한, 고정대(11)에 기판(50)을 흡착 고정시키는 흡착 수단 및 레이저 빔 조사 수단, 냉각 수단에 대해서는, 도면을 간결하게 하기 위해 이들 도면으로부터는 생략하고 있다.

우선, 압압 부재(13a, 13b)를 중앙부로 이동시킨 후, 하강시켜 기판(50)을 고정대(11)에 압압 고정한다(도 3(a), (b)). 압압 부재(13a, 13b)에 의한 기판(50)의 압압 고정의 정도는, 센서에 의해 검지하여 소정의 압압력이 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 압압 부재(13a, 13b)에 의한 기판(50)의 고정 위치는, 기판(50)의 재질이나 두께 등으로부터 적절히 결정하면 좋지만, 막대 형상 부재(12)의 돌출에 의해 기판(50)이 만곡되었을 때에 기판(50)의 곡률 반경이 4000mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 막대 형상 부재(12)의 돌출량이 5mm 이하의 범위의 경우, 막대 형상 부재(12)에서 압압 부재(13a, 13b)까지의 거리(L)는 100mm 이상 300mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 압압 부재(13a, 13b)는, 기판(50)의 전후 방향의 전체를 압압하는 것이 바람직하지만, 전후 방향으로 소정 간격으로 기판(50)을 압압하도록 해도 상관없다.

그리고, 막대 형상 부재(12)를 고정대(11)로부터 돌출한 제1 돌출 위치로 한다. 이에 따라 기판(50)이 만곡된다(동 도면(c)). 막대 형상 부재(12)의 돌출량으로서는, 전술한 바와 같이, 기판(50)을 만곡시켰을 때의 기판(50)의 곡률 반경이 4000mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하고, 통상 0.1mm?5mm의 범위이다.

이어서, 전술한 바와 같이, 휠 커터에 의해 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 의해, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(50) 표면에 대하여 대략 수직으로 조사한다. 또한 동시에, 레이저 빔 조사 영역의 후단 근방에 냉각 매체로서의 물을 냉각 노즐(37)로부터 분출시킨다. 기판(50)에 레이저 빔(LB)을 조사함으로써, 기판(50)은 두께 방향으로 용융 온도 미만으로 가열되고, 기판(50)은 열팽창되려 하지만, 국소 가열 때문에 팽창하지 못하고 조사점을 중심으로 압축 응력이 발생한다. 그리고 가열 직후에, 기판(50)의 표면이 물에 의해 냉각됨으로써, 기판(50)이 이번에는 수축하여 인장 응력이 발생한다. 이 인장 응력의 작용에 의해, 트리거 크랙을 개시점으로 하여 레이저 빔 조사 예정 라인(51)을 따라서 수직 크랙(53)이 기판(50)에 형성된다. 덧붙여, 본 발명의 장치에서는, 기판(50)의 레이저 빔 조사면측에 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 반대면측까지 도달한다.

그리고, 레이저 빔(LB) 및 냉각 노즐(37)을 레이저 빔 조사 예정 라인(51)을 따라서 전후 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 수직 크랙(53)이 전후 방향으로 진전되어 기판(50)에 스크라이브 라인(52)이 형성된다.

여기에서 사용하는 레이저 빔(LB)으로서는 특별히 한정은 없고, 기판의 재질이나 두께, 형성하고 싶은 수직 크랙의 깊이 등으로부터 적절히 결정하면 좋다. 취성 재료 기판이 유리 기판의 경우, 유리 기판 표면에서의 흡수가 큰 파장 9?11㎛의 레이저 빔이 적합하게 사용된다. 이러한 레이저 빔으로서는 CO₂ 레이저를 들 수 있다. 레이저 빔의 조사 스폿의 형상으로서는, 레이저 빔의 상대 이동 방향으로 가늘고 긴 타원 형상이 바람직하고, 상대 이동 방향의 조사 길이는 10?60mm의 범위, 조사폭은 1?5mm의 범위가 적합하다.

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, 계면활성제 등의 첨가제가 첨가되어 있어도 상관없다. 냉각 매체의 분사량으로서는 통상은 수ml/min 정도가 적합하다. 냉각 매체에 의한 기판의 냉각은, 레이저 빔에 의해 가열된 기판을 급냉하는 관점에서는, 기체(통상은 공기)와 함께 물을 분사시키는 소위 워터제트 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 후방이며, 냉각 영역과 가열 영역과의 중심점간의 거리가 수mm?수십mm 정도가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

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

다음으로, 막대 형상 부재(12)를 더욱 돌출시켜 제2 돌출 위치로 한다(도 4(e)). 이에 따라, 기판(50)에 형성된 수직 크랙(53)이, 기판(50)의 반대면측에까지 도달하여 기판(50)이 할단된다. 또한, 레이저 빔(LB)의 조사에 의해 수직 크랙(53)을 형성하기 전(前) 공정에 있어서, 수직 크랙(53)이 기판(50)의 반대면측까지 도달한 경우에는, 이 도면에 나타내는 공정은 불필요해진다. 막대 형상 부재(12)의 돌출량은, 수직 크랙(53)을 기판(50)의 반대면측으로 진전시키는 것이면 특별히 한정은 없고, 통상, 제1 돌출 위치로부터 0.1mm?1mm 정도의 돌출량으로 충분하다. 또한, 막대 형상 부재(12)를 제1 돌출 위치로부터 제2 돌출 위치로 할 때, 막대 형상 부재(12)의 전후 방향 양단을 동시에 돌출시켜도 좋고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 막대 형상 부재(12)의 전후 방향의 한쪽측단을 먼저 돌출시키고, 뒤늦게 다른 한쪽단측을 돌출시키도록 해도 좋다.

기판(50)의 할단이 이루어지면, 막대 형상 부재(12)를 제2 돌출 위치로 한 채로 압압 부재(13a)를 상승시켜 기판(50a)의 누름을 해제한다(도 4(f)). 그리고, 고정대(11)의 흡착 고정을 해제하고, 기판(50a)을 다음의 공정으로 이동시킨다(도 4(g)). 또한, 막대 형상 부재(12)를 제2 돌출 위치로 한 채로 기판(50a)의 누름을 해제하고 다음의 공정으로 이동시키는 것은, 막대 형상 부재(12)를 제2 돌출 위치로부터 깊이 파인 위치로 이동시킨 후에, 기판(50a)을 이동시키면, 막대 형상 부재(12)를 깊이 파인 위치로 했을 때에, 기판(50a)과 기판(50b)과의 단면(端面)끼리가 접촉하여 손상될 우려가 있기 때문이다. 이어서, 기판(50b)이 막대 형상 부재(12)를 넘어 소정 거리까지 이동되어, 상기 일련의 할단 처리가 반복하여 행해진다. 또한, 도 4(f) 및 동 도(g)에서 나타내는 공정은, 동시에 행해도 상관없다.

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

본 발명에 따른 레이저 할단 장치에서는, 레이저 빔 조사 방향에서 보아, 기판의 레이저 빔 조사 예정 라인과 막대 형상 부재가 겹치도록 신속 그리고 정확하게 기판을 위치 결정할 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔 조사 예정 라인에서 최대 곡률이 되도록 기판을 만곡시킬 수 있고, 레이저 빔 조사 예정 라인을 따라서 레이저 빔을 조사함으로써 깊은 수직 크랙을 기판에 형성할 수 있어 유용하다.

11 : 고정대
12 : 막대 형상 부재
13a, 13b : 압압 부재
25 : 회전 기구
26 : 슬라이드 테이블(이동 기구)
37 : 냉각 노즐
38, 39 : CCD 카메라(위치 검지 수단)
50 : 취성 재료 기판
51 : 레이저 빔 조사 예정 라인
53 : 수직 크랙
P : 진공 펌프
LB : 레이저 빔
AM : 얼라인먼트 마크(검출용 마크)

Claims

취성 재료 기판을 고정하는 고정대와, 레이저 조사 수단과, 냉각 수단과, 상기 고정대에 고정된 상기 기판을 레이저 빔의 조사면측이 볼록해지도록 만곡시키는 막대 형상 부재를 구비하고, 상기 막대 형상 부재로 상기 기판을 만곡시키고, 상기 기판에 대하여 상기 레이저 조사 수단 및 상기 냉각 수단을 상대 이동시키고, 레이저 빔을 취성 재료 기판에 조사하여 용융 온도 미만으로 가열한 후, 상기 기판에 대하여 냉각 매체를 분사하여 냉각하고, 상기 기판에 발생한 열응력에 의해, 수직 크랙을 형성하여 상기 기판을 할단하는 레이저 할단 장치로서,
상기 기판의 위치를 검지하는 위치 검지 수단과, 상기 고정대의 위치를 조정하는 위치 조정 수단을 추가로 구비하고,
레이저 빔 조사 방향에서 보아, 레이저 빔 조사 예정 라인과 상기 막대 형상 부재가 겹치도록, 상기 위치 검지 수단으로부터의 검지 정보에 기초하여, 상기 기판을 고정한 상기 고정대의 위치를 상기 위치 조정 수단에 의해 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 할단 장치.
제1항에 있어서,
상기 위치 조정 수단은, 상기 고정대의 기판 고정면에 대하여 수직인 축을 중심으로 하여 상기 고정대를 회전시키는 회전 기구와, 상기 고정대의 기판 고정면이 동일면 내를 유지하도록 상기 고정대를 이동시키는 이동 기구를 갖는 레이저 할단 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위치 검지 수단이, 상기 기판에 형성된 검출용 마크를 광학적으로 검지하는 것인 레이저 할단 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고정대에 상기 기판을 고정하기 위한 흡인 고정 수단이 설치되어 있는 레이저 할단 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 막대 형상 부재가, 상기 고정대에 대하여 돌출 위치와 깊이 파인 위치로 이동이 자유롭고, 상기 고정대로부터 돌출한 위치로 이동함으로써 상기 기판을 만곡시키는 레이저 할단 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 막대 형상 부재를 중심으로 하여 상기 기판의 양측을 상기 고정대에 압압하는 한 쌍의 압압 부재를 추가로 구비하고,
상기 고정대에 상기 기판을 고정하고, 상기 한 쌍의 압압 부재로 상기 기판을 압압한 후, 상기 막대 형상 부재로 상기 기판을 만곡시키는 레이저 할단 장치.