KR20160048856A - 캐리어로부터 유리 시트를 분리하는 방법 - Google Patents

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게운식 림
로버트 스테펜 와그너
제임스 조세프 왓킨스
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Abstract

유리 기판의 엣지 부분이 접합된 캐리어 플레이트와 얇은 유리 기판을 분리하는 방법은, 레이저 빔이 래스터 인벨롭 내의 복수의 평행한 스캔 경로를 따라서 이동하는 펄스 레이저 빔에 의해 상기 유리 기판의 표면을 조사하는 단계를 포함하여, 래스터 인벨롭이 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 이동하도록 상기 유리 기판과 상기 래스터 인벨롭 사이의 상대 운동을 만든다. 이러한 조사하는 단계는 채널을 형성한 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 어블레이션을 만들며, 상기 채널은 제 2 표면에서의 폭(W2)보다 더 큰 제 1 표면에서의 폭(W1)을 갖고 상기 유리 기판의 두께를 통해 뻗어있어, 이에 따라 유리 기판-캐리어 플레이트 조립체와 얇은 유리 시트를 분리한다.

Description

캐리어로부터 유리 시트를 분리하는 방법{Method of Separating a Glass Sheet from a Carrier}
본 출원은 35 U.S.C. §119 하에서 2013년 08월 28일에 출원된 미국특허 가출원번호 제61/871,543호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 우선권의 내용은 참조를 위해 본 출원에 인용되어 통합되어 있다.
본 발명은 캐리어 플레이트로부터 유리 기판을 분리하는 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 레이저 어블레이션(laser ablation)을 사용해 캐리어 플레이트로부터 얇은 유리 시트를 제거하는 방법에 관한 것이다.
전형적으로, LCD 또는 OLED 사용 유리 기판과 같은 유리 기판을 사용해 만들어진 전자 장치는 대략 0.5 내지 대략 0.7 mm 범위의 두께를 갖는 유리 기판을 사용하고 있다. 그러나, 유리 제조에 있어 최근 향상은 대략 0.3 mm 보다 작은, 그리고 여러 경우에 있어서 0.1 mm 보다 작은 두께를 갖는 유리 기판의 생산을 가능하게 하고 있다. 이러한 엄청나게 얇은 프로파일을 갖는 유리 기판의 제조는 보다 얇은 장치를 가능하게 하고, 여러 예에 있어서, 가요성 디스플레이인, 장치 설계품에 상당한 충격을 가할 수 있다.
매우 얇은 유리 기판에 의해 가능하게 된 장치 설계에 대한 장점에도 불구하고, 기판을 손상시키지 않으면서, 이러한 얇은 기판을 처리하는 것은 어려울 수 있다. 이에 따라, 본 방법은 조립체를 형성하기 위해 유리 기판을 캐리어 플레이트에 접합하도록 안출되었고, 상기 유리 기판을 처리하며, 그리고 이후 상기 캐리어 플레이트로부터 처리된 유리 기판을 제거한다. 그럼에도 불구하고, 캐리어 플레이트로부터 유리 기판을 제거하는 것은 여전히 어려움이 있을 수 있다.
본 발명에 따라, 캐리어 플레이트에 상당한 손상 없이 캐리어 플레이트로부터 얇은 유리 기판을 제거하기 위한 방법이 기술되어 있다. 본 방법은 유리 기판으로부터 유리를 어블레이트(ablate)하고 상기 유리 기판에 채널을 형성하기 위해, 피코-초 시간 척도(time scale)의 펄스 지속시간 및 큰 반복 율을 갖는 레이저 빔으로써, 상기 유리 기판의 접합되지 않은 부분을 조사(irradiate)하는 단계를 포함한다. 채널이 유리 기판의 총 두께를 통해 뻗어있고 그리고 상기 채널이 캐리어 플레이트에 접합되지 않은 유리 기판의 한 부분에 형성된다면, 채널에 의해 경계가 나타난 접합되지 않은 부분의 적어도 한 부분이 캐리어 플레이트로부터 제거될 수 있다. 채널의 폭은 캐리어 플레이트에 접합 유지된 유리 기판의 부분과 새롭게 자유롭게 된(freed) 부분을 접촉시킴으로써, 제거된 부분에 대한 잠재적 손상 가능성을 감소시키도록 선택될 수 있다. 레이저 매개변수(예를 들면, 펄스 율, 파워, 펄스 지속시간)는 캐리어 플레이트가 레이저 빔에 의해 실질적으로 손상되지 않도록 선택되기 때문에, 상기 캐리어 플레이트는 접합되지 않은 부분이 접합된 부분의 이어진 제거에 의해 제거된 이후에 필요에 따라 재-사용될 수 있다.
이에 따라, 한 특징으로서, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법이 개시되어 있고, 상기 방법은: 유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계(상기 유리 기판은 제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하고, 상기 엣지 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트에 접합되고 그리고 이 경우 상기 중앙 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트와 접합되지 않음); 펄스 레이저 빔으로써 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라 유리 기판의 제 1 표면을 조사하는 단계(상기 조사하는 단계는 엣지 부분으로부터 중앙 부분을 분리하는 유리 기판의 두께를 통해 뻗어있는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라 상기 유리 기판의 어블레이션을 만들며, 상기 채널은 제 2 표면에서의 제 2 폭 보다 더 큰 제 1 표면에서의 제 1 폭을 구비함); 상기 유리 시트를 만들도록 상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하며, 그리고 여기서 상기 유리 기판의 상기 엣지 부분은 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에 상기 캐리어 플레이트에 접합되어 유지된다. 레이저 빔은 조사하는 단계 동안에 래스터 인벨롭(raster envelope)을 형성하는 래스터 패턴에서 이동될 수 있다. 유리 기판의 두께는 0.7 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.3 mm 이하, 0.1 mm 이하 또는 0.05 mm이하 일 수 있다. 채널의 제 2 폭은 바람직하게는 10 ㎛ 이상이며, 예를 들면 20 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이상이다. 채널의 폭은 엣지 부분 사이의 접촉 발생없이 중앙 부분의 적어도 한 부분의 제거를 위한 클리어런스(clearance)를 제공하는데 충분할 수 있다. 대부분의 경우에, 채널의 제 2 폭은 100 ㎛ 이하일 수 있고, 예를 들면, 대략 40 ㎛ 내지 대략 80 ㎛의 범위에 속할 수 있다.
레이저 빔은 예를 들면, 100 피코초 이하의 펄스 지속시간을 가질 수 있고, 그리고 레이저 빔의 길이방향 축선에 수직한 레이저 빔의 강도 분포가 바람직하게는 가우시안(Gaussian)이다. 캐리어 플레이트는 조사하는 단계 동안에 레이저 빔에 의해 분리되지 않는다.
다른 한 특징에 있어서, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법이 개시되어 있고, 상기 방법은: 유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계(상기 유리 기판은 제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하고, 상기 엣지 부분에서 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면은 캐리어 플레이트에 접합되고 그리고 이 경우 상기 중앙 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트와 접합되지 않음); 펄스 레이저 빔으로써 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면을 조사하는 단계(상기 레이저 빔은 래스터 인벨롭 내에서 복수의 평행한 스캔 경로를 따라서 이동함); 상기 래스터 인벨롭이 상기 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 이동되도록 상기 유리 기판과 상기 래스터 인벨롭 사이에 상대 운동을 만드는 단계(상기 조사하는 단계는 상기 엣지 부분으로부터 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 분리하고 상기 유리 기판의 두께를 통해 뻗어있는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라 상기 유리 기판의 어블레이션을 만들며, 상기 채널은 제 2 표면에서의 폭(W2)보다 더 큰 제 1 표면에서의 폭(W1)을 가짐); 유리 시트를 만들도록 상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하고 그리고 이 경우 상기 캐리어 플레이트는 상기 조사하는 단계 동안에 상기 레이저 빔에 의해 분리되지 않는다. 복수의 스캔 경로는 바람직하게는 조사 경로와 평행하고, 그리고 레이저 빔은 바람직하게는 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면 상에 스팟을 형성하며, 이 경우 상기 스팟의 FWHM(full width half max) 직경은 인접한 스캔 경로 사이의 직교 거리와 동일하거나 이 보다 더 크다. 본 실시예에 따라, 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분이 조립체로부터 제거된 이후에 엣지 부분이 캐리어 플레이트로부터 접합되지 않을 수 있을지라도, 유리 기판의 엣지 부분은 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에, 상기 캐리어 플레이트에 접합 유지된다.
계속하여 다른 한 특징에 있어서, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법이 개시되어 있고, 상기 방법은: 유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계(상기 유리 기판은 제 1 표면과, 제 2 표면과, 그리고 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하고, 상기 엣지 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트와 접합되고, 그리고 이 경우 상기 중앙 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트에 접합되지 않음); 래스터 인벨롭 내의 복수의 평행한 스캔 경로를 따라서 이동하는 펄스 레이저 빔으로써, 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면을 조사하는 단계; 상기 래스터 인벨롭이 복수의 평행한 스캔 경로와 평행한 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 이동되도록, 상기 래스터 인벨롭과 상기 유리 기판 사이의 상대 운동을 만드는 단계(상기 조사하는 단계는 상기 유리 기판의 상기 두께를 통해 뻗어있고 그리고 상기 제 2 표면에서의 폭(W2)보다 더 큰 상기 제 1 표면에서의 폭(W1)을 갖는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 어블레이션을 만듬); 및 상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 상기 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하고, 그리고 이 경우 상기 캐리어 플레이트는 상기 조사하는 단계 동안에 상기 레이저 빔에 의해 분리되지 않는다. 바람직하게는, 복수의 스캔 경로는 조사 경로와 평행하고, 그리고 레이저 빔은 유리 기판의 제 1 표면 상에 스팟을 형성하며, 이 경우 상기 스팟의 FWHM 직경은 인접한 스캔 경로 사이의 직교 거리와 동일하거나 이보다 더 크다. 본 명세서에 개시된 실시예에 따라, 유리 기판의 엣지 부분은, 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에, 캐리어 플레이트에 접합되어 유지된다.
본 명세서에 개시된 실시예의 부가적인 특징 및 장점은 아래 기재된 상세한 설명에서 설명되어 있고, 당업자라면 상기 상세한 설명으로부터 이들을 용이하게 파악할 수 있거나, 또는 첨부된 도면 뿐만 아니라 청구범위에 이어 상세한 설명을 포함하고 있는, 본 명세서에 기술된 바와 같은 실시예를 실시함으로써 알 수 있을 것이다.
상기 기재된 일반적인 설명과 아래 기재된 상세한 설명 모두는 청구범위의 실시예의 특징과 특성의 개괄적이거나 포괄적인 이해를 위한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 실시예의 이해를 더욱 돕기 위해 제공되어 포함되어 있고, 그리고 본 명세서의 일부를 이루도록 통합되어 있다. 상세한 설명과 함께 도면은 개시된 실시예의 원리와 작동을 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 캐리어 플레이트에 적어도 부분적으로 접합된 얇은 유리 기판을 포함한 조립체의 분해 측면도이고;
도 2는 도 1의 조립체의 평면도이고;
도 3은 상기 캐리어 플레이트로부터, 도 1 및 도 2의 유리 기판의 접합되지 않은 부분의 적어도 한 부분을 분리하기 위한 분리 기기의 개략적인 도면이고;
도 4는 유리 기판상의 조사 경로를 따라서 그리고 이와 관련하여 이동하는 래스터 인벨롭을 나타낸 예시적인 래스터 패턴의 개략적인 도면이고;
도 5a는 펄스 레이저 빔으로부터의 조사에 의해 형성된 어블레이션 채널을 나타내고 있는, 캐리어 플레이트 없이 도시된, 도 1 및 도 2의 유리 기판의 단면도이고;
도 5b는 도 5a의 채널의 확대도이고;
도 6은 레이저 빔에 의한 조사 이후에 유리 기판의 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 동안의, 도 1 및 도 2의 조립체의 측면도이다.
본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명을 참조하기 바라며, 이들 실시예는 첨부된 도면에 설명되어 있다. 가능하다면, 동일한 부재번호는 동일하거나 유사한 부품을 지시하도록 도면 내내 사용되어 있다.
종래의 레이저 유리 절단 공정에 있어서, 개별 부품으로의 유리의 분리는 기계적으로 또는 열적으로 유도된 스트레스에 의한 크랙 전파를 통한 레이저 스크라이빙(scribing) 및 분리에 기초한다. 거의 모든 현 레이저 절단 기술은 하나 이상의 단점을 갖고 있으며, 이들 단점은: (1) (나노초 척도의) 레이저 펄스와 관련된 큰 HZA(heat-affected zone)에 기인하여 캐리어 플레이트 상의 얇은 유리로부터 절단된 자유 형태의 형상을 성취하는 능력에 있어 제한이 있고, (2) 충격 파와 제어되지 않은 재료 제거에 기인하여 레이저 조사된 구역 근방의 표면의 크랙을 종종 초래하는 열 스트레스를 만들고, 및/또는 (3) 캐리어 플레이트를 용이하게 손상시킬 수 있다는 것이다.
열 크랙 전파에 기초한 레이저 절단 공정은 캐리어 플레이트 상의 얇은 유리에 적용가능하다. 그러나, 이러한 접근법은 다른 한 단점을 포함할 수 있다. 캐리어 플레이트로부터 얇은 유리 기판이 빼내질 때, 새롭게 형성된 부분의 엣지 사이의 접촉부는, 인접한 엣지 사이에 충분한 갭이 존재하지 않는다면, 치핑(chipping) 또는 미소-크래킹(micro-cracking)의 형태로 얇은 유리를 손상시킬 수 있다. 이러한 치핑 또는 미소-크래킹은 유리의 엣지 강도를 감소시킬 수 있고 그리고 분리된 기판의 보전성을 손상시킨다. 더욱이, 원치않은 방향에서의 크랙킹이 발생할 수 있고, 이에 따라 유리 기판을 잠재적으로 파손시킬 수 있다.
얇은 유리의 레이저 어블레이션 절단이 낮은 아웃풋 파워 및 펄스 에너지에 기인하여 비교적 느린 처리 속도를 나타내는 한편으로, 또한 어블레이션 구역 근방의 크랙이 형성되지 않거나 거의 형성되지 않게 할 수 있으며, 레이저 빔의 촛점 길이를 조정함으로써 절단 및 제어가능한 절단 두께를 자유-형태로 형성하는 능력이 가능해져, 이에 따라 아래에 놓인 캐리어 플레이트 표면에 대한 손상이 피해진다. 유리에서 결함이 개시되는 것이 엣지에서 더욱 자주 발생하기 때문에, 스트레스가 중앙에 가해질 때에서도, 전형적으로 손상이 유리의 엣지에서 개시됨에 따라, 엣지 크랙킹 및 잔여 엣지 스트레스가 바람직하게는 특정 유리 기판(예를 들면, 평탄한 패널 디스플레이와 같은 전자 장치용 유리 기판)에서 피해진다. 초 고속의 펄스 레이저의 높은 피크 파워가, 유리 상에서의 측정가능한 가열 효과없이, 콜드(cold) 어블레이션 절단을 사용함으로써, 이러한 문제점들을 피하도록 사용될 수 있다. 초고속의 펄스 레이저를 사용한 레이저 절단은 보다 큰 엣지 강도를 초래하는 유리에서의 잔여 스트레스를 필연적으로 발생시키지 않는다.
열 상황에 있어서, 용융 및 어블레이션은, 여기된 전자가 에너지를 유리 격자(lattice) 및 전자에 재분배하고 상기 격자가 레이저 펄스의 지속기간 내에서 평형을 유지한 이후에, 발생한다. 상용 온도에 도달하기 위한 재료의 시간 척도는 전자-포논(phonon) 커플링 상수에 의해 결정된다. 전자로부터 격자(전자-포논-리렉세이션-시간)로의 열의 확산은 대략적으로 1 내지 10 피코초의 전형적인 값을 갖는 재료 특성이다. 레이저 영향에 따라, 재료의 최종 온도는 용융 온도를 초과할 수 있으며, 이때 용융은 표면에서 개시하고 대략적으로 동일한 시간척도 내에서 내측으로 이동한다. 보다 큰 영향에서, 예를 들면, 피코초 펄스 및 펨토초(femtosecond) 펄스를 갖는 약 1 J/㎠에서의 에너지 밀도에서, 재료의 끓는 점이 초과되고 그리고 가스 상(phase)은 과열된 액체에서 균일하게 응집(nucleate)될 것이다. 가스 거품 형성 율이 액체의 냉각 율과 비교하여 크다면, 재료는 상 폭발(phase explosion), 즉, 어블레이션을 초래하는 표면으로부터 폭발적으로 배출될 것이다. 나노초 시간 척도의 펄스 지속시간을 갖는 펄스 레이저에 의해, 재료는 재료가 국부적으로 끓는 온도에 가깝게 가열되는 열 어블레이션에 의해 제거된다.
그러나, 피코초 시간 척도의 초고속 펄스에 의해, 상기 펄스는 레이저 빔으로부터의 매우 적은 에너지가 열처럼 재료와 결합되는 충분하게 짧은 지속기간을 갖는다. 짧은 주기의 펄스 에너지가 전자를 여기시키게 되고, 이후 재료의 작은 부분을 어블레이트 시키며, 그리고 전형적으로 일 미크론보다 상당히 더 작은, 즉, 낮은 열 투과 깊이의 매우 제한된 HAZ(heat-affected zone)를 떠난다. 재료는, 격자가 손상 쓰레스홀드 아래에서도, 서브-피코초 지속기간의 펄스 동안에 캐리어로써 평형을 유지하기 전에 비-열적으로(non-thermally) 이상을 일으킨다(disorder). 레이저 펄스로부터의 에너지가 다수의-광자 처리와 같은 비-선형 흡수를 통한 국부 구역에 증착될 수 있게 하고, 이러한 실시예는 플라즈마의 형성, 전자 및 이온의 혼합물로 이루어진 재료에서의 유사-자유 전하(quasi-free charge) 캐리어의 형성을 야기하는 다-광자 이온화 및 아발란체(avalanche) 이온화이다. 따라서, 재료는 레이저 빔 프로파일을 통한 재료 제거의 위치의 매우 정밀한 제어를 초래하는 방식으로 제거될 것이다. 재료 매개변수 및 레이저 매개변수에 따른 쓰레스홀드를 넘는 플라즈마 형성 율이 증가하기 때문에, 매우 강한, 광학 고장이 이러한 매개변수 범위 내에서 발생한다. 비-선형 흡수에 의한 기계가공 동안의 높은 정밀도는 공간적으로 집중된, 적은 양의, 재현성(reproducible) 에너지가 유리 재료로 안내된다는 것을 요구한다. 이러한 콜드 어블레이션은 원치않은 열 전달을 거의 완전하게 피할 수 있고, 이에 따라, 특히 수 마이크로미터 상황 및 나노미터 상황 아래의 기계가공 정밀도를 필요로 하는 고정밀 절차에 대해, 초고속의 레이저를 특히 기대되는 공구(extremely promising tool)로 만든다.
도 1에서 분해 단면도로 도시되어 있고 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 조립체(10)는 캐리어 플레이트(14) 상에 위치된 유리 기판(12)을 포함하여 도시되어 있다. 유리 기판(12)은 제 1 표면(16) 및 상기 제 1 표면(16)과 전반적으로 평행한 제 2 표면(18)을 포함한다. 유리 기판(12)은 엣지 부분(20) 및 중앙 부분(22)을 더 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 유리 기판(12)은 직사각형 형상을 취하고 그리고 중앙 부분(22)에 대해 주변부를 형성하는 엣지 부분(20)을 포함한다. 제 1 표면(16) 및 제 2 표면(18)은 유리 기판(12)의 반대쪽 임에도 불구하고, 엣지 부분(20)과 중앙 부분(22) 모두 상에서 제공된다. 엣지 부분(20)은 예를 들면, 유리 기판(12)의 외측 엣지(24)로부터 대략 1 mm 내지 대략 20 mm의 범위, 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 범위 또는 대략 1 mm 내지 5 mm의 범위의 거리 "r"로 내측으로 뻗어있을 수 있다. 유리 기판(12)은 제 1 및 제 2 표면(16, 18) 사이에서 수직방향으로 뻗어있는 두께(δ1)를 더 포함한다. 유리 기판(12)의 두께(δ1)는 예를 들면, 0.7 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.3 mm 이하, 0.1 mm 이하, 또는 0.05 mm이하 일 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 조립체는 실리콘 층, ITO(indium-tin-oxide) 층 또는 층(23)으로 지시되는 바와 같은, 유리 기판의 제 1 표면상에 증착된 발광 다이오드와 같은 하나 이상의 전자 장치와 같은 부가적인 층을 포함할 수 있다.
도 1을 계속 살펴보면, 캐리어 플레이트(14)는 제 1 표면(26), 및 상기 제 1 표면(26)과 전반적으로 평행한 제 2 표면(28)을 포함한다. 캐리어 플레이트(14)는 예를 들면, 유리로 형성될 수 있거나, 세라믹으로 형성될 수 있거나, 유리 세라믹으로 형성될 수 있거나, 또는 상당한 치수 변화가 발생하지 않거나 워핑(warping) 없이 적어도 700℃에 이르는 온도에 노출될 수 있는 유리 기판(12)용 강성의 치수 안정적인 지지부를 형성할 수 있는 임의의 다른 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로, 캐리어 플레이트(14)는 유리 기판(12)과 동일한 재료로부터 형성될 수 있거나, 또는 다른 한 재료로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 유리 기판 및 상기 캐리어 플레이트는 동일한 열 팽창 계수나 비슷한 열 팽창 계수를 갖는다. 캐리어 플레이트(14)는 제 1 및 제 2 표면(26 및 28) 사이에 그리고 수직방향으로 뻗어있는 두께(δ2)를 더 포함한다. 캐리어 플레이트(14)의 두께는 유리 기판에 적당한 강성을 제공하도록 선택될 수 있고, 이에 따라 층(23)의 형성과 같은, 상기 유리 기판의 다음 처리가 상기 유리 기판의 손상 없이, 안전하게 행해질 수 있으면서, 상기 유리 기판이 캐리어 플레이트에 접합된다. 이에 따라, 캐리어 플레이트의 두께는 조립체의 다음 처리와 조정의 특징에 의해 지시될 것이지만, 그러나 예시적인 실시예에서, 예를 들면, 0.7 mm와 1 mm 사이의 범위를 포함한 대략 0.5 mm 내지 2 mm의 범위에 속할 수 있다.
도 2의 평면도로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 유리 기판(12)은 유리 기판(12)의 엣지 부분(20) 상의 캐리어 플레이트(14)에 접합되고, 이에 따라 조립체(10)를 형성한다. 즉, 엣지 부분(20)에서의 유리 기판(12)의 제 2 표면(18)은 캐리어 플레이트(14)의 제 1 표면(26)에 접합되어, 상기 캐리어 플레이트에 접합되지 않은 중앙 부분(22) 상에 제 2 표면(18)을 남겨둔다. 예를 들면, 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 유리 기판(12)은 직사각형 형상을 취하고, 그리고 엣지 부분(20)은 중앙 부분(22)에 대해 뻗어있는 전반적으로 직사각형 주변부 구역을 형성한다. 이에 따라, 접합되지 않은 중앙 부분(22)은 접합된 엣지 부분(20)에 의해 경계가 나타나게 된다(bound). 접합은 예를 들면, 유기 접착제(예를 들면, 폴리아미드)로써 달성될 수 있거나, 또는 무기 재료(예를 들면, 유리 프릿)에 의해 달성될 수 있다. 캐리어 플레이트의 재사용이 요구되어진다면, 유기 접착제가 유리 기판을 캐리어 플레이트에 제거가능하게 접합하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 여러 실시예에 있어서 기판의 접합된 부분은 레이저 빔으로써 접착제를 조사함으로써 캐리어 플레이트로부터 구속해제(release)될 수 있다.
도 3을 지금 살펴보면, 조립체(10)는 분리 기기(30)와 관련하여 나타내어져 있고, 상기 분리 기기는 펄스 레이저 빔(34)을 제공하도록 구성된 레이저 빔 발생원(32), 레이저 빔 스티어링 기기(36), 및 조립체(10)를 지지하고 레이저 빔(34)과 유리 기판(12) 사이의 상대 운동을 전개하기 위한 지지 장치(38)를 포함한다.
레이저 빔 발생원(32)은 초당 100,000(100k) 펄스이거나 이보다 더 크거나, 초당 200k 펄스이거나 이보다 더 크거나, 또는 초당 300k 펄스이거나 이보다 더 큰 펄스 반복에서 펄스 레이저 빔을 제공하도록 구성된다. 펄스 지속시간의 범위는 대략 10 피코초 내지 대략 15 피코초일 수 있다. 레이저 빔의 광학 에너지가 펄스 율에 따라, 40 microjoule(μJ)이거나 이보다 클 수 있거나, 45 μJ이거나 이보다 클 수 있거나, 또는 50 μJ이거나 이보다 클 수 있다. 레이저 빔은 빔의 전파 방향에 수직한 평면에서 가우시안 강도 분포(Gaussian intensity distribution)를 가질 수 있다. 적당한 레이저 발생원이 예를 들면, Coherent®에서 제조한 슈퍼 래피드 피코초 레이저(Super Rapid picosecond laser)일 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 어블레이션이 유리의 비-선형 흡수 특성에 따라 결정되기 때문에, 레이저의 작동 파장이 유리 기판 조성에 따라 변할 수 있고, 그리고 작동 파장에서 상기 유리 기판의 유리에서의 높은 정도의 흡수를 연관시킬 수 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 여러 실시예에 있어서, 레이저 파장은 대략 355 nm 내지 대략 1064 nm의 범위에 속할 수 있고, 예를 들면, 532 nm일 수 있다. 여러 예에 있어서, 예를 들면, 355 nm의 보다 짧은 파장 레이저가 예를 들면, 1064 nm의 보다 긴 파장에서보다 절단된 유리 기판의 향상된 엣지 강도를 초래할 수 있다고 나타내어져 있다.
레이저 빔 스티어링 기기(36)는 레이저 빔 발생원(32)으로부터 수신된 레이저 빔(34)을 유리 기판(12)의 제 1 표면(16)으로 나아가게 하도록 구성된 제 1 스티어링 미러(40), 및 레이저 빔을 유리 기판(12) 상에 촛점을 맞추도록 사용될 수 있는 렌즈(42)를 포함한다. 렌즈(42)는 예를 들면, 평탄한 대물 렌즈(예를 들면, F-쎄타(theta) 렌즈)일 수 있다. 선택적으로, 레이저 빔 스티어링 기기(36)는 제 2 스티어링 미러(44)를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제 1 스티어링 미러(40)가 레이저 빔(34)을 제 2 스티어링 미러로 나아가게 하도록 구성되고, 그리고 제 2 스티어링 미러(44)는 제 1 스티어링 미러(40)로부터 받은 레이저 빔(34)을 유리 기판(12)의 제 1 표면(16)으로 나아가게 하도록 구성된다. 제 1 및 제 2 스티어링 미러(40 및 44)는 각각 검류계(46 및 48)에 의해 구동될 수 있고, 그리고 유리 기판(12)의 제 1 표면(16) 상에 입사된 레이저 빔(34)의 래스터 스캐닝("래스터잉")을 만들도록 서로 관련하여 또는 별도로 사용될 수 있다. 도 4를 살펴보면, 래스터 스캐닝에서, 레이저 빔은 스캔 경로를 따라서 수평방향으로 좌측-대-우측으로 지나가고, 터언 오프되고, 이후 좌측으로 다시 신속하게 이동하며, 이 경우 상기 레이저 빔은 다시 터언 온되어 선행 스캔 라인으로부터 옮겨진 다음 스캔 경로를 이동한다. 이에 따라, 레이저 빔(34)의 래스터잉은 톱니 패턴을 야기할 수 있고, 이 경우 래스터 스캔 경로(50a)는 유리 기판의 능동형(active) 어블레이션이 발생하는 "on" 주기 동안의 레이저 빔의 경로를 의미하며, 그리고 예를 들면, 1 mm와 10 mm 사이의 길이(L)로 확대될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 특별하게 달리 언급하지 않았다면, 레이저/레이저 빔과 관련하여 "on" 및 "off"라는 용어는 펄스 간격과 구별될 수 있고, 그리고 어블레이션과 관련하여 가장 잘 이해되며, 여기서 "on"은 유리 기판으로부터 재료를 어블레이트 하는 펄스 레이저 빔을 의미하고, 그리고 "off"는 어블레이션이 발생하지 않는 주기를 의미한다. 레이저 빔 스티어링 기기(36)는 제 1 및 제 2 스티어링 미러(40 및 44)의 각각의 검류계를 통해 상기 제 1 및 제 2 스티어링 미러를 제어하여, 복수의 인접한, 평행한 스캔 경로(50a)를 통해 레이저 빔이 이동한다. 다른 한편으로, 래스터 스캔 경로(50b)는 "off" 경로를 나타내고 있으며, 레이저 빔은, 빔 스티어링 장치가 하나의 "on" 래스터 스캔(50a)에서의 끝 위치로부터, 인접한 "on" 스캔 경로(50a)에서의 시작 위치로 빔을 복귀시키도록 구성되는 "on" 상태에 있는지의 여부를 명백하게 할 것이다. 그러나, 여러 실시예에 있어서, 레이저는, 능동형 어블레이션이 래스터 패턴을 포함한 양자의 스캔 경로(50a 및 50b) 상에서 발생하도록, 래스터 스캔 경로(50b) 상에서 "on" 상태에 있을 수 있다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 스캔 경로(50a)가 폭(W)으로 확장된다. 폭(W)은 대략 0.05 mm 내지 대략 0.2 mm의 범위에 속할 수 있지만, 그러나 어블레이션 영역의 요구되는 폭에 따라 더 크거나 더 작을 수 있으며, 이에 따라 절단된다. 이후 사용된 바와 같이, 길이(L) 및 폭(W)으로써 나타내어진 직사각형 박스가 래스터 인벨롭(52)을 의미하고 있다. 다른 래스터 인벨롭 길이 및 폭이 요구되는 양의 재료 제거를 달성하기 위하여 필요에 따라 선택될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 톱니 형상의 래스터 패턴의 선행 기재는, 다른 래스터잉 패턴이 사용될 수 있기 때문에, 제한적인 것으로 보아서는 안된다. 예를 들면, 래스터 패턴은 정현-파 형상일 수 있다. 적당한 스캐닝 속도는 예를 들면, 대략 40 cm/초 내지 대략 80 cm/초 범위, 예를 들면 60 cm/초일 수 있다.
지지 장치(38)는 조립체(10)를 지지하고 임의의 하나의, 두 개의, 또는 3개의 직교 방향으로 상기 조립체(10)를 이동시키도록 구성된다. 지지 장치(38)는 진공 라인(58)을 통해 진공 펌프(56)와 유체 연통하는 진공 플래튼(54, platen)을 포함하고 그리고 예를 들면, x - y 병진이동 스테이지(60)를 포함할 수 있다. 지지 장치(38)는 z-방향으로 병진이동하도록 또한 구성될 수 있어, 예를 들면, 조립체(10)의 상이한 두께(예를 들면, 다양한 두께(δ1))를 조정하고 그리고 유리 기판의 레이저 빔의 촛점맞춤을 용이하게 한다. 분리 기기(30)는 제 2 진공 펌프(64)와 유체 연통하는 진공 노즐(62)을 더 포함할 수 있으며, 여기서 레이저 빔(34)에 의해 유리 기판(12)으로부터 어블레이트된 유리 재료가 노즐로써 캡쳐되고 유리 기판(12)의 구역으로부터 제거된다. 지지 장치(38)는 바람직하게는 대략 5 mm/초 내지 대략 7 mm/초의 범위에서 조사 경로(66)를 따라서 래스터 인벨롭(52)과 유리 기판(12) 사이의 상대 운동을 제공하도록 구성된다.
도 3 및 도 4를 살펴보면, 레이저 발생원(32)은 레이저 빔 조사 경로(66)를 따라서 유리 기판의 제 1 표면(16) 상에 영향을 미치도록 빔 스트어링 기기(36)에 의해 수정된 레이저 빔(34)을 만든다. 조립체(10)를 병진이동시키는 것은, 래스터 인벨롭(52)이 조사 경로(66)를 따라서 이동하도록, 상기 조립체(10)와 레이저 빔(34) 사이에 상대 운동을 만든다. 래스터 인벨롭(52)이 조사 경로(66)를 따라서 이동됨에 따라, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 재료가 유리 기판(12)으로부터 어블레이트되어 상기 유리 기판에 채널(68)을 만든다.
도 5a 및 도 5b는 레이저 빔(34)에 의한 조사 이후의 유리 기판(12)의 측단면도를 나타내고 있으며, 이 도면에서 레이저 빔(34)에 의한 상기 유리 기판(12)의 조사는 상기 유리 기판(12)의 두께(δ1)를 통해 뻗어있는 어블레이션 채널(68)을 통과해 만들어진다. 두께(δ1)는 예를 들면, 0.5 mm 이하, 0.3 mm 이하, 0.1 mm 이하, 또는 0.05 mm 이하일 수 있다. 유리 기판(12)은 도면에서의 특징부가 명확하게 나타나도록 별도로 도시되어 있다. 유리 기판(12)의 제 1 표면(16)에서의 채널(68)의 제 1 폭(W1)이 제 2 표면(18)에서의 제 2 폭(W2)보다 더 크다는 것이 도 5a 및 도 5b로부터 용이하게 파악될 수 있을 것이다. 이에 따라, 채널(68)의 벽부가 유리 기판(12)의 표면에 대한 법선(69)과 관련된 각도(α)로 위치된다. 이는 채널(68)의 확대도를 나타낸 도 5b로부터 보다 명확하게 알 수 있을 것이다. 각도(α)의 범위는 예를 들면, 대략 10 도 내지 대략 14 도일 수 있다. 바람직하게는, W2는 8 ㎛과 12 ㎛ 사이이다. 새롭게 형성된 어블레이트된 엣지 사이의 잠재적인 접촉을 감소시키는데 효과적인 요구되는 W2를 안다면, W1는 이후 용이하게 계산될 수 있다. 예를 들면, 10 ㎛의 W2에 대한 값을 선택하면(이 경우 (제 1 표면(16)에 수직한) 표면 법선(69)과 관련된 각도(α)에 대한 공칭 값이 12 도임), 최종 폭(W1)= 2*δ1Tan(α) + W2 = 52.5 ㎛을 만족한다. 채널(68)의 총 폭(즉, 폭(W1 및 W2))은, 예를 들면, 적당한 래스터 인벨롭 폭(W)을 선택함으로써 및/또는 유리 기판(12) 상에 레이저 빔(34)의 스팟 크기를 변경시킴으로써, 변경될 수 있다.
바람직하게는, 레이저 빔(34)에 의해 조사된 유리 기판(12) 상의 스팟의 FWHM(full width half max)로서 본 명세서에서 정의된 레이저 빔의 스팟 크기는 채널(68)의 폭보다 더 짧을 수 있지만, 그러나 래스터 인벨롭 내에서 레이저 빔의 인접한 평행한 스캔(50a) 사이의 거리보다 더 길 수 있는 한편으로, 상기 레이저는 조사되는 레이저 스팟의 연속 패스(pass)가 겹쳐지도록 "on" 상태에 있다.
도 2 및 도 3을 지금 살펴보면, 유리 기판(12)은 유리 기판의 엣지 부분(20)을 따라서만 캐리어 플레이트(14)에 접합되어, 상기 캐리어 플레이트(14)에 접합되지 않은 중앙 부분(22)을 남겨둔다. 진공 펌프(56)는 조립체(10)를 진공 플래튼과 결합시키는 진공 플래튼(54) 내에서의 진공을 빼내도록 사용된다. 제 1 스티어링 미러(40)와, 만약 존재한다면, 제 2 스티어링 미러(44)는 래스터 인벨롭(52)을 형성하는 사전결정된 래스터 패턴(예를 들면, 래스터 경로(50a 및 50b))에서의 유리 기판(12)의 제 1 표면(16) 상에 레이저 빔(34)을 조정(steer)하도록 사용될 수 있다. 레이저 빔 조사 경로(66)는, 바람직하게는 엣지(24)와 관련하여, 접합된 엣지 부분(20)의 내측이고, 그리고 채널(68)이 유리 기판(12)의 접합되지 않은 부분 내에 완전하게 있는 접합된 엣지 부분(20)의 충분하게 내측이다. 스테이지(60)는, 래스터 인벨롭(52)이 빔 조사 경로(66)를 가로지르도록, 유리 기판(12)과 레이저 빔(34)의 래스터 인벨롭(52) 사이에 상대 운동을 만들도록 사용될 수 있다. 레이저 빔(34)이 레이저 빔 조사 경로(66)를 따라서 제 1 표면(16)에 영향을 미치고 조사함에 따라, 짧은-지속기간 펄스가 레이저 빔 조사 경로(66)를 따라서 유리 기판을 어블레이트하여, 채널(68)을 만들고, 이 경우 제 1 표면(16)에서의 채널(68)의 제 1 폭(W1)은 제 2 표면(18)에서의 채널(68)의 제 2 폭(W2)보다 더 크다. 채널(68)은, 레이저 빔 조사 경로(66)가 폐쇄된 경로인 경우에서는 예를 들면, 폐쇄된 채널일 수 있으며, 이 폐쇄된 경로에서 경로의 시작 지점이 경로에 대한 끝 지점과 교차한다. 이에 따라, 채널(68)은 중앙 부분(22)의 적어도 한 부분(70)을 엣지 부분(20)과 완전하게 분리하는 폐쇄된 채널일 수 있다. 채널(68)이 일단 형성되어 진다면, 엣지 부분(20)과 분리되어 있는 중앙 부분(22)의 상기 부분(70)은 조립체로부터 분리된 부분을 상승시킴으로써 제거될 수 있다. 분리된 부분(70)은, 상기 분리된 부분(70)과 결합 유지되는 하나 이상의 석션 장치(74)(예를 들면, 석션 컵)를 포함한 리프팅 기기(72)에 의해 상승될 수 있다. 채널(68)의 경사진 벽부는 제거 공정 동안에 캐리어 플레이트(14)에 여전히 부착된 유리 기판(12)의 나머지 부분과 분리된 부분(70) 사이의 접촉 위험을 감소시킨다.
본 명세서에 직사각형 조사 경로가 기재되어 있을지라도, 상기 조사 경로는 원형, 타원형, 계란형 및 여러 자유로운 형태와 같은 다른 형상을 취할 수 있다는 것은 선행 기재로부터 명확하게 알 수 있을 것이다.
당업자라면 개시된 실시예의 범위 및 범주 내에서 본 명세서에 개시된 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위와 그 등가물의 범주 내에 속하는 본 실시예의 변경 및 수정을 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법으로서,
    유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계;
    펄스 레이저 빔으로써 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 제 1 표면을 조사하는 단계; 및
    유리 시트를 만들기 위하여, 상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 유리 기판은 제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하고, 상기 엣지 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트에 접합되며, 그리고 여기서 상기 중앙 부분에서의 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트에 접합되지 않고,
    상기 조사하는 단계는 상기 엣지 부분으로부터 상기 중앙 부분을 분리하는 상기 유리 기판의 상기 두께를 통해 뻗어있는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 어블레이션(ablation)을 만들고, 상기 채널은 상기 제 2 표면에서의 제 2 폭보다 더 큰 상기 제 1 표면에서의 제 1 폭을 갖고,
    상기 유리 기판의 상기 엣지 부분은 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에 상기 캐리어 플레이트와 접합 유지되는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 조사하는 단계 동안에 래스터 패턴으로 이동되는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 두께는 100 ㎛이거나 이보다 작은, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 펄스 레이저 빔의 펄스 지속시간은 100 피코초이거나 이 보다 더 작은, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 상기 조사하는 단계 동안에 상기 레이저 빔에 의해 분리되지 않는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 빔의 길이방향 축선에 직교한 상기 레이저 빔의 강도 프로파일은 가우시안(Gaussian)인, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널의 상기 제 2 폭은 10 ㎛이거나 이보다 더 큰, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  8. 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법으로서,
    유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계;
    래스터 인벨롭(raster envelope) 내의 복수의 평행한 스캔 경로를 따라서 이동하는 펄스 레이저 빔으로써, 상기 유리 기판의 제 1 표면을 조사하는 단계;
    상기 래스터 인벨롭이 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 이동되도록, 상기 래스터 인벨롭과 상기 유리 기판 사이에 상대 운동을 만드는 단계; 및
    분리된 유리 시트를 만들기 위하여, 상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하고
    상기 유리 기판은 제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하며, 상기 엣지 부분에서 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면은 상기 캐리어 플레이트에 접합되고 그리고 여기서 상기 중앙 부분에서 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트와 접합되지 않고,
    상기 조사하는 단계는 상기 엣지 부분으로부터 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 분리하고 상기 유리 기판의 두께를 통해 뻗어있는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 어블레이션을 만들고, 상기 채널은 상기 제 2 표면에서의 폭(W2)보다 더 큰 상기 제 1 표면에서의 폭(W1)을 갖고,
    상기 캐리어 플레이트는 상기 조사하는 단계 동안에 상기 레이저 빔에 의해 분리되지 않는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 스캔 경로는 상기 조사 경로와 평행한, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면상에서 스팟을 형성하고, 그리고 상기 스팟의 FWHM(full width half max) 직경은 인접한 스캔 경로 사이의 직교 거리와 동일하거나 이보다 더 큰, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    W2는 10 ㎛와 동일하거나 이보다 더 큰, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 엣지 부분은 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에 상기 캐리어 플레이트에 접합되어 유지되는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  13. 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법으로서,
    유리 기판 및 캐리어 플레이트를 포함한 조립체를 제공하는 단계;
    래스터 인벨롭 내의 복수의 평행한 스캔 경로를 따라서 이동하는 펄스 레이저 빔으로써 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면을 조사하는 단계;
    상기 래스터 인벨롭이 상기 복수의 평행한 스캔 경로와 평행한 접합되지 않은 중앙 부분 상의 조사 경로를 따라서 이동되도록, 상기 유리 기판과 상기 래스터 인벨롭 사이에 상대 운동을 만드는 단계; 및
    상기 조립체로부터 상기 유리 기판의 접합되지 않은 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 유리 기판은 제 1 표면, 제 2 표면, 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께를 갖고, 상기 유리 기판은 엣지 부분 및 중앙 부분을 더 포함하고, 상기 엣지 부분에서 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트에 접합되고, 여기서 상기 중앙 부분에서 상기 유리 기판의 상기 제 2 표면이 상기 캐리어 플레이트와 접합하지 않고,
    상기 조사하는 단계는 상기 유리 기판의 두께를 통해 뻗어있고 상기 제 2 표면에서의 폭(W2)보다 더 큰, 상기 제 1 표면에서의 폭(W1)을 갖는 채널을 형성하는 조사 경로를 따라서 상기 유리 기판의 어블레이션을 만들고,
    상기 캐리어 플레이트는 상기 조사하는 단계 동안에 상기 레이저 빔에 의해 분리되지 않는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 스캔 경로는 상기 조사 경로와 평행한, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 유리 기판의 상기 제 1 표면상에 스팟을 형성하고, 그리고 상기 스팟의 FWHM(full width half max) 직경이 인접한 스캔 경로 사이의 직교 거리와 동일하거나 이보다 더 큰, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 엣지 부분은 상기 중앙 부분의 적어도 한 부분을 제거하는 단계 동안에 상기 캐리어 플레이트와 접합되어 유지되는, 캐리어 플레이트로부터 유리 시트를 분리하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230145778A (ko) * 2022-04-11 2023-10-18 주식회사 시스템알앤디 절단면 강도를 보존하는 초박형유리가공품 피킹 장치 및 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3024137B1 (fr) * 2014-07-24 2016-07-29 Saint Gobain Procede de fabrication de feuilles de verre de forme complexe
DE102015104802A1 (de) * 2015-03-27 2016-09-29 Schott Ag Verfahren zum Trennen von Glas mittels eines Lasers, sowie verfahrensgemäß hergestelltes Glaserzeugnis
KR101821239B1 (ko) * 2015-09-04 2018-01-24 주식회사 이오테크닉스 접착제 제거장치 및 방법
WO2017091529A1 (en) * 2015-11-25 2017-06-01 Corning Incorporated Methods of separating a glass web
JP7234109B2 (ja) 2016-11-15 2023-03-07 コーニング インコーポレイテッド 基板を加工する方法
US10919794B2 (en) * 2017-12-04 2021-02-16 General Atomics Method of cutting glass using a laser
DE102019003822A1 (de) * 2019-06-02 2020-12-03 Keming Du Verfahren zur Bearbeitung transparenter Materialien
CN112297546A (zh) * 2019-07-24 2021-02-02 东旭光电科技股份有限公司 显示面板的制备方法
KR20230161413A (ko) * 2021-03-30 2023-11-27 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판으로부터 구조물을 분리하는 방법

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894115A (en) * 1989-02-14 1990-01-16 General Electric Company Laser beam scanning method for forming via holes in polymer materials
JP2010138046A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Japan Steel Works Ltd:The 被割断材の加工方法および加工装置
US9346130B2 (en) * 2008-12-17 2016-05-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method for laser processing glass with a chamfered edge
RU2011130891A (ru) * 2008-12-25 2013-01-27 Асахи Гласс Компани, Лимитед Способ и система для резки пластины из хрупкого материала, и оконное стекло для транспортного средства
US8327666B2 (en) * 2009-02-19 2012-12-11 Corning Incorporated Method of separating strengthened glass
JP2010274328A (ja) * 2009-04-30 2010-12-09 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd レーザ加工方法及びレーザ加工装置
KR101409520B1 (ko) * 2010-04-12 2014-06-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 레이저 절단방법 및 레이저 절단장치
US8425641B2 (en) * 2010-06-30 2013-04-23 General Electric Company Inlet air filtration system
US20120132629A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for reducing taper of laser scribes
TWI486259B (zh) * 2010-12-27 2015-06-01 Au Optronics Corp 可撓式基板結構及其製作方法
US20120168412A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-05 Electro Scientific Industries, Inc Apparatus and method for forming an aperture in a substrate
US8635887B2 (en) * 2011-08-10 2014-01-28 Corning Incorporated Methods for separating glass substrate sheets by laser-formed grooves
JP5825551B2 (ja) * 2011-09-15 2015-12-02 日本電気硝子株式会社 ガラス板切断方法およびガラス板切断装置
JP2015515431A (ja) * 2012-02-08 2015-05-28 コーニング インコーポレイテッド 担体付のフレキシブルガラスの処理
JP2013216513A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラスフィルムの切断方法及びガラスフィルム積層体
JP5888158B2 (ja) * 2012-04-05 2016-03-16 日本電気硝子株式会社 ガラスフィルムの割断方法
US9919380B2 (en) * 2013-02-23 2018-03-20 Coherent, Inc. Shaping of brittle materials with controlled surface and bulk properties
KR102103502B1 (ko) * 2013-10-21 2020-04-23 삼성디스플레이 주식회사 기판 절단 방법
US9687936B2 (en) * 2013-12-17 2017-06-27 Corning Incorporated Transparent material cutting with ultrafast laser and beam optics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230145778A (ko) * 2022-04-11 2023-10-18 주식회사 시스템알앤디 절단면 강도를 보존하는 초박형유리가공품 피킹 장치 및 방법

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