(57)【要約】【課題】本発明は、相対的に厚さの薄いガラス基板も効果的かつ安定的に切断することができる基板切断装置、及び基板切断装置を用いて基板を切断する基板切断方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態による基板切断装置１０１は、仮想の切断ラインＣＬに沿って切断される基板１０を支持するステージ部２０と、前記切断ラインに沿って前記基板の一部を除去して前記基板を切断するための紫外線系のレーザービームを放出するレーザー発生部３０と、前記レーザービームの光経路上に配置されて、前記切断ラインへ向かう前記レーザービームの傾斜角を揺らして前記レーザービームを前記切断ラインの長さ方向と平行な方向に光スイングさせる光スイング部５０とを含む。【選択図】図１
2010228005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想の切断ラインに沿って切断される基板を支持するステージ部と、
前記切断ラインに沿って前記基板の一部を除去して前記基板を切断するための紫外線系のレーザービームを放出するレーザー発生部と、
前記レーザービームの光経路上に配置されて、前記切断ラインへ向かう前記レーザービームの傾斜角を揺らして前記レーザービームを前記切断ラインの長さ方向と平行な方向に光スイングさせる光スイング部と
を含むことを特徴とする、基板切断装置。
【請求項２】
前記レーザービームは、予め設定された光照射区間内で光スイングされて、前記光照射区間は、前記切断ラインと同一な長さ方向を有して、前記切断ライン上に位置することを特徴とする、請求項１に記載の基板切断装置。
【請求項３】
前記レーザービームは、パルスレーザービームであることを特徴とする、請求項２に記載の基板切断装置。
【請求項４】
前記光スイングされたレーザービームは、前記光照射区間内の前記基板を物理的に除去することを特徴とする、請求項２又は３に記載の基板切断装置。
【請求項５】
光スイングされた前記レーザービームが向かう前記切断ライン上に前記基板の一部を予め加熱するための追加レーザービームを放出する追加レーザー発生部をさらに含み、
前記追加レーザービームは、赤外線系のレーザービームであることを特徴とする、請求項１乃至４のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項６】
前記レーザービームによって切断された領域をクリーニングするクリーニング部をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項７】
前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上を前記切断ラインと平行な方向に移送させる移送部をさらに含み、
前記光照射区間は、前記移送部によって前記切断ラインに沿って移動することを特徴とする、請求項２乃至４のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項８】
前記光スイング部は、前記レーザー発生部から放出されたレーザービームを反射させる反射部と、前記反射部を駆動させる駆動部とを含むことを特徴とする、請求項１乃至７のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記レーザービームの光スイング速度が均一になるように、前記反射部の動きを選択的に調節することを特徴とする、請求項８に記載の基板切断装置。
【請求項１０】
前記レーザービームは、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属することを特徴とする、請求項１乃至９のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項１１】
前記レーザービームは、単位照射時間が５０ｐｓより短いことを特徴とする、請求項３に記載の基板切断装置。
【請求項１２】
前記レーザービームは、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属することを特徴とする、請求項３又は１１に記載の基板切断装置。
【請求項１３】
前記基板は、厚さが０．３ｍｍ以下で、ガラス系の素材から形成されることを特徴とする、請求項１乃至１２のうち何れか一つに記載の基板切断装置。
【請求項１４】
ステージ部に仮想の切断ラインに沿って切断される基板を装着する段階と、
光スイング部によって前記基板に対する傾斜角を揺らして光スイングさせた紫外線系のレーザービームを前記切断ラインに沿って照射して前記基板を前記切断ラインに沿って切断する段階と
含むことを特徴とする、基板切断方法。
【請求項１５】
前記レーザービームは、予め設定された光照射区間内で光スイングされ、
前記光照射区間は、前記切断ラインと同一な長さ方向を有して、前記切断ライン上に位置することを特徴とする、請求項１４に記載の基板切断方法。
【請求項１６】
前記光スイングされたレーザービームは、パルスレーザービームであり、
前記光照射区間内の前記基板を物理的に除去することを特徴とする、請求項１５に記載の基板切断方法。
【請求項１７】
光スイングされた前記レーザービームが照射される前記切断ラインに追加レーザービームを予め照射して、前記切断ラインに沿って前記基板の一部を予め加熱する段階をさらに含み、
前記追加レーザービームは、赤外線系のレーザービームであることを特徴とする、請求項１４乃至１６のうち何れか一つに記載の基板切断方法。
【請求項１８】
前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上を前記切断ラインと平行な方向に移送させる段階をさらに含み、
前記光照射区間は、前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上が移送されることによって前記切断ラインに沿って移動することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の基板切断方法。
【請求項１９】
前記レーザービームは、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属することを特徴とする、請求項１４乃至１８のうちの何れか一つに記載の基板切断方法。
【請求項２０】
前記レーザービームは、単位照射時間が５０ｐｓより短く、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属することを特徴とする、請求項１６に記載の基板切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板切断装置及びこれを用いた基板切断方法に関し、より詳しくは、レーザービームを用いてガラス基板を効果的かつ安定的に切断することができる基板切断装置及びこれを用いた基板切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板切断装置は、ガラス系の基板をベース基板として用いる平板表示装置を所望の製品サイズにするため、基板を切断するのに用いられる。平板表示装置は、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ  ｄｉｓｐｌａｙ）及び液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙａｙ、ＬＣＤ）などを含む。平板表示装置は、薄型化が可能な長所があり、薄型化に対する要求が益々増加している。最近では、厚さが０．３ｍｍ以下の非常に薄いガラス基板を用いた平板表示装置の需要が増加している実情がある。
【０００３】
一般に、基板切断装置は、透明なガラス基板を切断するために、赤外線系のレーザーである炭酸ガス（ＣＯ２）レーザー及び冷却手段を備えている。つまり、基板切断装置は、炭酸ガスレーザーで切断しようとするラインに沿ってガラス基板を瞬間的に加熱して熱による圧縮応力を発生させ、さらに冷却手段によって加熱された部位を瞬間的に冷却して引張応力を発生させる。このような熱衝撃がガラス基板に加えられると、微細なマイクロクラックが発生して、ガラス基板が切断される。
【０００４】
しかし、ガラス基板の厚さが薄くなるほど、温度差による応力でクラックを円滑に発生させて安定的にガラス基板を切断するのが難しくなる。これは、厚さの薄いガラス製のコップのほうが熱湯を注いでも割れにくい原理と同一である。従って、従来の基板切断装置は、薄いガラス基板を切断するのが難しい問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述した背景技術の問題を解決するためのものであって、本発明の第１の目的は、厚さの薄いガラス基板も効果的かつ安定的に切断することができる基板切断装置を提供することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、前記基板切断装置を用いて基板を切断する基板切断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態による基板切断装置は、仮想の切断ラインに沿って切断される基板を支持するステージ（ｓｔａｇｅ）部と、前記切断ラインに沿って前記基板の一部を除去して前記基板を切断するための紫外線系のレーザービームを放出するレーザー発生部と、前記レーザービームの光経路上に配置されて、前記切断ラインへ向かう前記レーザービームの傾斜角を揺らして前記レーザービームを前記切断ラインの長さ方向と平行な方向に光スイング（ｂｅａｍ  ｓｗｉｎｇ）させる光スイング部とを含む。
【０００８】
前記レーザービームは、予め設定された光照射区間内で光スイングされ、前記光照射区間は、前記切断ラインと同一な長さ方向を有して、前記切断ライン上に位置する。
【０００９】
前記レーザービームは、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属する。
【００１０】
前記レーザービームは、パルス（ｐｕｌｓｅ）レーザービームである。
【００１１】
前記光スイングされたレーザービームは、前記光照射区間内の前記基板を物理的に除去する。
【００１２】
前記レーザービームは、単位照射時間が５０ｐｓ（ｐｉｃｏ  ｓｅｃｏｎｄ）より短い。
【００１３】
前記レーザービームは、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属する。
【００１４】
前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上を前記切断ラインと平行な方向に移送させる移送部をさらに含み、前記光照射区間は、前記移送部によって前記切断ラインに沿って移動する。
【００１５】
前記光スイング部は、前記レーザー発生部から放出されたレーザービームを反射させる反射部と、前記反射部を駆動させる駆動部とを含むことができる。
【００１６】
前記駆動部は、前記レーザービームの光スイング速度が均一になるように、前記反射部の動きを選択的に調節する。
【００１７】
前記基板切断装置は、前記レーザービームによって切断された領域をクリーニング（ｃｌｅａｎｉｎｇ）するクリーニング部をさらに含むことができる。
【００１８】
前記基板は、厚さが０．３ｍｍ以下で、ガラス系の素材から形成される。
【００１９】
前記基板切断装置は、光スイングされた前記レーザービームが向かう前記切断ライン上に前記基板の一部を予め加熱するための追加レーザービームを放出する追加レーザー発生部をさらに含み、前記追加レーザービームは、赤外線系のレーザービームである。
【００２０】
また、本発明の実施形態による基板切断方法は、ステージ（ｓｔａｇｅ）部に仮想の切断ラインに沿って切断される基板を装着する段階と、前記基板に対する傾斜角を揺らして光スイング（ｂｅａｍ  ｓｗｉｎｇ）させた紫外線系のレーザービームを前記切断ラインに沿って照射して前記基板を前記切断ラインに沿って切断する段階とを含む。
【００２１】
前記レーザービームは、予め設定された光照射区間内で光スイングされ、前記光照射区間は、前記切断ラインと同一な長さ方向を有して、前記切断ライン上に位置する。
【００２２】
前記レーザービームは、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属する。
【００２３】
前記光スイングされたレーザービームは、パルス（ｐｕｌｓｅ）レーザービームであり、前記光照射区間内の前記基板を物理的に除去する。
【００２４】
前記レーザービームは、単位照射時間が５０ｐｓ（ｐｉｃｏ  ｓｅｃｏｎｄ）より短く、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属する。
【００２５】
前記基板切断方法は、前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上を前記切断ラインと平行な方向に移送させる段階をさらに含み、前記光照射区間は、前記光スイング部及び前記ステージ部のうちの一つ以上が移送されることによって前記切断ラインに沿って移動する。
【００２６】
前記基板切断方法は、光スイングされた前記レーザービームが照射される前記切断ラインに追加レーザービームを予め照射して、前記切断ラインに沿って前記基板の一部を予め加熱する段階をさらに含み、前記追加レーザービームは、赤外線系のレーザービームである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施形態による基板切断装置は、ガラス基板を効果的かつ安定的に切断することができる。
【００２８】
また、本発明の実施形態による基板切断方法は、ガラス基板を効果的かつ安定的に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態による基板切断装置を示した斜視図である。
【図２】図１の光スイング部を示した構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態による基板切断装置を示した斜視図である。
【図４】図２の光学部を示した構成図である。
【図５】本発明の実施形態による実験例で切断された基板の切断面を示した平面図である。
【図６】比較例で切断された基板の切断面を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の多様な実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、多様な形態に具現され、ここで説明する実施形態に限られない。
【００３１】
また、多様な実施形態において、同一な構成を有する構成要素については、同一な符号を用いて代表的に第１実施形態で説明し、その他の第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成についてだけ説明する。
【００３２】
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素については、同一な参照符号を付けた。
【００３３】
また、図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上任意に示したものであるため、本発明は必ずしも示されたものに限られない。
【００３４】
図面では、多様な層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。そして、図面においては、説明の便宜上、一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分がある部分の「上」または「上部」にあるという時、これはある部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
【００３５】
以下、図１を参照して、本発明の第１実施形態による基板切断装置１０１を説明する。
【００３６】
図１に図示したように、本発明の第１実施形態による基板切断装置１０１は、ステージ（ｓｔａｇｅ）部２０と、レーザー発生部３０と、光スイング部（ｂｅａｍ  ｓｗｉｎｇ）５０と、移送部８０とを含む。また、基板切断装置１０１は、クリーニング（ｃｌｅａｎｉｎｇ）部６０をさらに含むことができる。
【００３７】
ステージ部２０は、仮想の切断ライン（ＣＬ）に沿って切断される基板１０を支持する。例えば、基板１０は、ガラス（ｇｌａｓｓ）系の素材から形成されたガラス基板である。しかし、本発明による第１実施形態においては、基板１０がガラス基板にだけ限定されるのではなく、ガラス以外の非金属材料から形成された基板であってもよい。図１で点線で示された切断ライン（ＣＬ）はこれから切断される仮想ラインを示し、実線で示された切断ライン（ＣＬ）は切断されたラインを示す。
【００３８】
レーザー発生部３０は、切断ライン（ＣＬ）に沿って基板１０を切断するためのレーザービーム（ＬＢ）を放出する。レーザー発生部３０としては、紫外線（ＵＶ）系のレーザーが用いられる。つまり、レーザー発生部３０から放出されるレーザービーム（ＬＢ）は、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属する。また、レーザー発生部３０から放出されるレーザービーム（ＬＢ）は、パルス（ｐｕｌｓｅ）レーザービームであり、単位照射時間が０．１ｐｓ以上５０ｐｓ（ｐｉｃｏ  ｓｅｃｏｎｄ）より短く、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属する。
【００３９】
光スイング部５０は、レーザー発生部３０から放出されて切断ライン（ＣＬ）へ向かうレーザービーム（ＬＢ）の光経路上に配置される。光スイング部５０は、基板１０に対するレーザービーム（ＬＢ）の傾斜角を微小に揺らして光スイング（ｂｅａｍ  ｓｗｉｎｇ）させる。つまり、レーザービーム（ＬＢ）は、光スイング部５０によって予め設定された光照射区間（ＬＢＤ）内で光スイングされる。光照射区間（ＬＢＤ）は、切断ライン（ＣＬ）と同一な長さ方向を有して、切断ライン（ＣＬ）上に位置する。ここで、傾斜角とは、基板１０の板面に光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）が入射される角度をいう。つまり、基板１０に対するレーザービーム（ＬＢ）の傾斜角を揺らすというのは、レーザービーム（ＬＢ）が基板１０に入射される角度を変化させることを意味する。従って、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）は、基板１０の板面に入射される角が所定の範囲内で変化する。また、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）がスイングされる方向は、切断ライン（ＣＬ）及び光照射区間（ＬＢＤ）の長さ方向と平行である。
【００４０】
図１において、参照符号ＳＬＢは、光スイングされたレーザービームを示す。レーザービーム（ＳＬＢ）が光照射区間（ＬＢＤ）内で直線往復的に光スイングされ、レーザービーム（ＳＬＢ）に打撃された切断ライン（ＣＬ）上の基板１０は順次に除去される。つまり、レーザービーム（ＳＬＢ）が瞬間的に照射されるスポット領域が光照射区間（ＬＢＤ）内で直線往復する。ここで、スポット領域は、光照射区間（ＬＢＤ）でレーザービーム（ＳＬＢ）が瞬間的に照射される一点をいう。レーザービーム（ＳＬＢ）は、光スイングされながら光照射区間（ＬＢＤ）内の一つのスポット領域を断続的に数十乃至数百回打撃する。そして、基板１０を打撃したレーザービーム（ＳＬＢ）は、ガラス（ｇｌａｓｓ）の内部の分子結合を直接分断して光照射区間（ＬＢＤ）の基板１０を物理的に除去する。このように、切断ライン（ＣＬ）に沿って基板１０の一部が除去されると、最終的に基板１０は切断ライン（ＣＬ）に沿って切断される。
【００４１】
本発明の第１実施形態とは異なって、光スイングさせない一般的な紫外線系のレーザービーム（ＬＢ）では、平板表示装置の基板１０として用いられる数百マイクロメートルの厚さの基板１０を安定的に切断するのが難しい。つまり、数百マイクロメートルの厚さの基板１０を切断するために高いエネルギーレベルのレーザービーム（ＬＢ）を一つのスポット領域に持続的に照射すると、熱衝撃によるクラックが局所的に発生し易い。この時に発生するクラックは制御されず、切断ライン（ＣＬ）と交差する方向にも無作為に形成される。このように、無作為に形成されたクラックによって基板１０の周縁が損傷され易くなり、これは、基板１０の全体的な強度を低下させる原因となりうる。一方で、クラックが発生しないように光スイングさせないレーザービーム（ＬＢ）のエネルギーレベルを下げると、数百マイクロメートルの厚さの基板１０に溝を形成することはできても、基板１０を切断するのは難しい。
【００４２】
それに対して、本発明の第１実施形態では、レーザービーム（ＳＬＢ）を光照射区間（ＬＢＤ）内で光スイングさせて一つのスポット領域に断続的にレーザービーム（ＳＬＢ）が照射される。従って、一部のスポット領域で熱衝撃による不要なクラックが局所的に発生するのを抑制することができ、そのために基板１０に照射されるレーザービーム（ＳＬＢ）のエネルギーレベルを高めることができる。従って、光スイングされた紫外線系のレーザービーム（ＳＬＢ）は、より厚い基板１０も安定的に切断することができる。
【００４３】
また、本発明の第１実施形態において、光スイングされたレーザービーム（ＬＢＤ）が照射される光照射区間（ＬＢＤ）は、長さが約１００ｍｍ以内である。そして、光スイング部５０によって光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）は、光照射区間（ＬＢＤ）内で約０．１ｍ／ｓ乃至１０ｍ／ｓの範囲内に属する速度でスイングされる。つまり、０．１ｍ／ｓ乃至１０ｍ／ｓの範囲内の速度でレーザービーム（ＳＬＢ）が瞬間的に照射されるスポット領域が光照射区間（ＬＢＤ）内で直線往復する。しかし、前述した光照射区間（ＬＢＤ）の長さ及びレーザービーム（ＳＬＢ）の光スイング速度は一例に過ぎず、本発明の第１実施形態がこれに限定されるのではない。つまり、光照射区間（ＬＢＤ）の長さ及びレーザービーム（ＳＬＢ）の光スイング速度は、切断された基板１０の切断面の周辺で熱衝撃によるクラックが発生しないように、照射されるレーザービーム（ＳＬＢ）のエネルギーレベルに応じて適切に調節することができる。
【００４４】
光スイング部５０は、図２に示したように、レーザー発生部３０から放出されたレーザービーム（ＬＢ）を反射させる反射部５１と、反射部５１を駆動する駆動部５２とを含む。駆動部５２は、図２に示された構成以外に、モータ及び制御部などの構成をさらに含むことができる。駆動部５２は、反射部５１の動きを調節して、レーザー発生部３０から放出されたレーザービーム（ＬＢ）を光スイングさせる。この時、駆動部５２は、レーザービーム（ＳＬＢ）の光スイング速度が均一になるように、反射部５１の動きを選択的に調節することができる。つまり、駆動部５２は、反射部５１が動く速度を均一に選択的に調節することができる。このように、駆動部５２が反射部５１の動きを調節して、レーザービーム（ＳＬＢ）の光スイング幅及びスイング速度を制御することができる。また、光スイングのターニング（ｔｕｒｎｉｎｇ  方向転換）による加減速区間などの不均一な領域をマスクや後述するケーシングの光照射口５５５によって遮蔽することができる。しかし、本発明の第１実施形態がこれに限定されるのではない。従って、光スイング部５０によって光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）の光スイング速度は均一でない場合もある。
【００４５】
また、光スイング部５０は、反射部５１及び駆動部５２を収納するケーシング５５をさらに含むことができる。ケーシング５５は、レーザー発生部３０から放出されたレーザービーム（ＬＢ）を内部に流入させるための光流入口５５１と、反射部５１及び駆動部５２によって光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）を基板１０（図１に図示）方向に照射するための光照射口５５５とを含む。光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）のスイング幅は、光照射口５５５の大きさによって調節することもできる。
【００４６】
また、図示していないが、光スイング部５０は、必要に応じて光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）が光照射区間（ＬＢＤ）内で均一な焦点を有するように、光照射口５５５に配置された一つ以上のレンズをさらに含むことができる。
【００４７】
また、本発明の第１実施形態において、光スイング部５０が図２に示した構造に限定されるのではない。従って、光スイング部５０は、多様な光学的な方法によって基板１０に対するレーザービーム（ＬＢ）の傾斜角を微小に揺らして光スイング（ｂｅａｍ  ｓｗｉｎｇ）させることができる。
【００４８】
図１をさらに説明すると、移送部８０は、ステージ部２０を切断ライン（ＣＬ）と平行な方向に移送させる。図１の参照符号ＳＤは、移送部８０がステージ部２０を移送させる方向を示す。つまり、光照射区間（ＬＢＤ）は、移送部８０によって切断ライン（ＣＬ）に沿って移動する。しかし、本発明の第１実施形態がこれに限定されるのではなく、移送部８０がステージ部２０の代わりに光スイング部５０及びレーザー発生部３０を移送させることもできる。つまり、移送部８０は、ステージ部２０または光スイング部５０を移送させて、光スイング部５０によって光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）が照射される光照射区間（ＬＢＤ）を切断ライン（ＣＬ）に沿って移動させる役割を果たす。
【００４９】
クリーニング部６０は、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）によって基板１０が切断されながら発生した不要な粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）を除去する。このような粒子は不良発生の原因となり、レーザービーム（ＬＢ）の光経路を妨害する。クリーニング部６０は、空気を噴出または吸入して粒子を除去することができる。クリーニング部６０によって切断工程がより精密で迅速に進められる。
【００５０】
このような構成によって、基板切断装置１０１は、基板１０を効果的かつ安定的に切断することができる。
【００５１】
本発明の第１実施形態による基板切断装置１０１は、光スイングされた紫外線系のレーザービーム（ＳＬＢ）を利用して基板１０を切断するため、一般に数百マイクロメートルの厚さのガラス系の素材から形成された基板１０を安定的に切断することができる。
【００５２】
また、本発明の第１実施形態による基板切断装置１０１は、熱衝撃によって発生するクラックを利用して基板１０を切断する方式ではないため、厚さが０．３ｍｍ以下の薄い基板１０も効果的かつ安定的に切断することができる。
【００５３】
以下、図１の基板切断装置１０１を用いて基板１０を切断する方法を説明する。
【００５４】
まず、切断ライン（ＣＬ）に沿って切断しようとする０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍの範囲内の厚さのガラス系の素材から形成された基板１０をステージ部２０に装着する。この時、基板１０の厚さが必ずしも０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍの範囲内に属する必要はない。また、基板１０が必ずしもガラス系の素材から形成される必要はなく、ガラス以外の非金属材料から形成された基板１０であってもよい。
【００５５】
次に、基板１０に対する傾斜角を微小に揺らして光スイングさせた紫外線系のレーザービーム（ＳＬＢ）を切断ライン（ＣＬ）に沿って基板１０に照射しながらステージ部２０を徐々に移送させる。レーザービーム（ＳＬＢ）は、予め設定された光照射区間（ＬＢＤ）内で光スイングされ、光照射区間（ＬＢＤ）は、切断ライン（ＣＬ）と同一な長さ方向を有して、切断ライン（ＣＬ）に沿って移動する。
【００５６】
光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）は、波長が２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲内に属する。また、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）は、パルス（ｐｕｌｓｅ）レーザービームであり、単位照射時間が０．１ｐｓ以上５０ｐｓ（ｐｉｃｏ  ｓｅｃｏｎｄ）より短く、パルス周波数が０．１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲内に属する。このようなレーザービーム（ＳＬＢ）によって光照射区間（ＬＢＤ）内の基板１０を物理的に除去する。つまり、前述した条件を満たすことによって、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）がガラス（ｇｌａｓｓ）の内部の分子結合を直接分断して基板１０を物理的に除去できる。そして、ステージ部２０が移送されながら光照射区間（ＬＢＤ）が切断ライン（ＣＬ）に沿って移動し、これによって基板１０は切断ライン（ＣＬ）に沿って切断される。
【００５７】
また、基板１０の一部が除去されて切断ライン（ＣＬ）に沿って切断される程度をモニターして、移送部８０がステージ部２０を移送させる速度やレーザービーム（ＬＢ）の強度などを調節することができる。
【００５８】
次に、光スイングされたレーザービーム（ＳＬＢ）によって基板１０が切断されながら発生して、不良発生の原因となったりレーザービーム（ＬＢ）の光経路を妨害したりする不要な粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）をクリーニング部６０によって除去する。
【００５９】
このような基板切断方法によって、基板１０をより効果的かつ安定的に切断することができる。
【００６０】
以下、図３及び図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
【００６１】
図３に図示したように、本発明の第２実施形態による基板切断装置１０２は、紫外線系のレーザービーム（ＬＢ１）を放出するレーザー発生部３０以外に、赤外線系の追加レーザービーム（ＬＢ２）を放出する追加レーザー発生部４０をさらに含む。以下、レーザー発生部３０を第１レーザー発生部といい、追加レーザー発生部４０を第２レーザー発生部という。また、レーザービーム（ＬＢ１）を第１レーザービームといい、追加レーザービーム（ＬＢ２）を第２レーザービームという。
【００６２】
第２レーザー発生部４０から放出された第２レーザービーム（ＬＢ２）は、第１レーザー発生部３０から放出されて光スイングされた第１レーザービーム（ＳＬＢ１）が向かう切断ライン（ＣＬ）上の基板１０の一部を予め加熱する。第２レーザービーム（ＬＢ２）によって加熱される加熱領域（ＨＡ）も、光照射領域（ＬＢＤ）のように切断ライン（ＣＬ）に沿って移動する。つまり、光スイングされた紫外線系の第１レーザービーム（ＳＬＢ１）は、赤外線系の第２レーザービーム（ＬＢ２）によって加熱された基板１０を切断する。
【００６３】
赤外線系の第２レーザービーム（ＬＢ２）を放出する第２レーザー発生部４０は、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）レーザーである。炭酸ガスレーザーは、波長が１０６００ｎｍのレーザービームを照射することができる。波長が１０６００ｎｍのレーザービームは、水分子またはヒドロキシ基を有する物質によく吸収され、ガラスに対する吸収性も非常に高い。
【００６４】
また、本発明の第２実施形態による基板切断装置１０２は、第２レーザー発生部４０から放出された第２レーザービーム（ＬＢ２）の経路を調節して、第２レーザービーム（ＬＢ２）を集光するための光学部４５をさらに含むことができる。
【００６５】
光学部４５は、図４に示したように、第２レーザービーム（ＬＢ２）の経路を調節する  反射部４６と、第２レーザービーム（ＬＢ２）を集光する集光部４７とを含む。光学部４５の反射部４６及び集光部４７のうちの一つ以上は、第２レーザー発生部４０の位置及び第２レーザービーム（ＬＢ２）が放出される方向に応じて省略することができる。
【００６６】
また、光学部４５は、反射部４６及び集光部４７を収納するケーシング４８をさらに含むことができる。ケーシング４８は、第２レーザー発生部４０から放出された第２レーザービーム（ＬＢ２）を内部に流入させるための光入口４８１と、反射部４６及び集光部４７を経て基板１０（図３に図示）に向かって照射するための光出口４８５とを含む。しかし、本発明の第２実施形態において、光学部４５が図４に示した構造に限定されるのではない。
【００６７】
このような構成によって、基板切断装置１０２は、より安定的に基板１０を切断することができる。
【００６８】
具体的には、本発明の第２実施形態による基板切断装置１０２は、光スイングされた第１レーザービーム（ＳＬＢ１）によって切断ライン（ＣＬ）に沿って基板１０が切断される過程において、万が一熱衝撃によるクラックが発生する場合には、クラックが切断ライン（ＣＬ）に沿って発生するようにクラックの形成方向を制御することができる。つまり、第１レーザービーム（ＳＬＢ１）が照射される切断ライン（ＣＬ）に沿って基板１０の一部が第２レーザービーム（ＬＢ２）によって予め加熱されているため、第１レーザービーム（ＳＬＢ１）で基板１０を切断する時にクラックが発生しても、切断ライン（ＣＬ）と交差する方向にクラックが進むのが抑制される。このように、第２レーザービーム（ＬＢ２）によってクラックが切断ライン（ＣＬ）に沿って形成されるように誘導して、切断された基板１０の切断面の周縁の損傷を防止する。
【００６９】
これにより、基板切断装置１０２は、より高いエネルギーレベルの光スイングされた第１レーザービーム（ＳＬＢ１）を安定的に用いることができる。
【００７０】
以下、図５及び図６を参照して、実験例及び比較例を対照して説明する。実験例は、本発明の第１実施形態により光スイングされた紫外線系のレーザービームを用いて基板を切断し、比較例は、光スイングされない一般的な赤外線系のレーザービームを用いて基板を切断した。
【００７１】
図５は実験例により切断された基板の切断ラインを示し、図６は比較例により切断された基板の切断ラインを示す。
【００７２】
図５に示したように、実験例により切断された基板は、切断ラインの切断面が均一で安定的であることが分かる。一方、図６に示したように、比較例により切断された基板は、切断ラインの切断面が均一でなく、周縁に多くのクラックが発生することが分かる。
【００７３】
光スイングさせない一般的な紫外線系のレーザービームで平板表示装置の基板として用いられる数百マイクロメートルの厚さの基板を切断するためには、高いエネルギーレベルのレーザービームを一つのスポット領域に持続的に照射しなければならない。この時、局所的に発生する熱衝撃によってクラックが発生する。そして、このようなクラックは制御されないため、切断ラインと交差する方向にも無作為に形成される。このように形成されたクラックによって基板の周縁が損傷されると、基板の全体的な強度を低下させる。
【００７４】
しかし、本発明の第１実施形態により光スイングされた紫外線系のレーザービームを用いて基板を切断すれば、クラックが発生せずに安定した切断作業ができることが分かる。
【００７５】
以上で、本発明を望ましい実施形態によって説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることを本発明が属する技術分野の従事者は簡単に理解することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０１、１０２    基板切断装置、
１０    基板、
２０    ステージ部、
３０、４０    レーザー発生部、
４５    光学部、
４６、５１    反射部、
４７    集光部、
４８    ケーシング、
４８１    光入口、
５０    光スイング部、
５２    駆動部、
５５５    光照射口、
６０    クリーニング部、
８０    移送部、
ＣＬ    切断ライン、
ＬＢ    レーザービーム、
ＵＶ    紫外線、
ＬＢＤ    照射区間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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