(57)【要約】【課題】脆性材料基板を切断することに用いられるレーザー切断システム及び切断方法を提供する。【解決手段】互いに対向設置されて、且つ第一方向及び第二方向に沿って往復移動することができ、脆性材料基板を積載することに用いられる第一及び第二積載ステージと、第一積載ステージと第二積載ステージとの間に設置され、レーザー光を発生することに用いられるレーザー発生装置と、第一方向に沿って、別々にレーザー発生装置の両側に設置され、冷却流体を噴射することに用いられる第一及び第二冷却装置と、第一方向において、第二冷却装置におけるレーザー発生装置と対向する一側に設置されて、脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる第一スクライブと、第一方向において、第一冷却装置におけるレーザー発生装置と対向する一側に設置されて、脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる第二スクライブとを備える。【選択図】図３
2008149716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板を切断することに用いられるレーザー切断システムであって、
互いに対向設置されて、且つ第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に沿って往復移動することができ、前記脆性材料基板を積載することに用いられる第一積載ステージ及び第二積載ステージと、
前記第一積載ステージと前記第二積載ステージとの間に設置され、レーザー光を発生することに用いられるレーザー発生装置と、
前記第一方向に沿って、別々に前記レーザー発生装置の両側に設置され、冷却流体を噴射することに用いられる第一冷却装置及び第二冷却装置と、
前記第一方向において、前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置され、前記脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる第一スクライブと、
前記第一方向において、前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置され、前記脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる第二スクライブと、
を備えることを特徴とするレーザー切断システム。
【請求項２】
互いに対向設置されて、前記第二方向に沿って伸びる第一リニア軌道及び第二リニア軌道と、
前記第一方向に沿って伸びる第三リニア軌道と、を更に備え、
前記第一リニア軌道及び前記第二リニア軌道は、それぞれ前記第三リニア軌道の上で、前記第一方向に沿って往復移動することができ、
前記第一積載ステージと前記第二積載ステージとは、別々に前記第一リニア軌道の上と前記第二リニア軌道の上とで、前記第二方向に沿って往復移動することができることを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断システム。
【請求項３】
前記レーザー発生装置は、気体レーザー器を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断システム。
【請求項４】
前記気体レーザー器は、二酸化炭素レーザー器、一酸化炭素レーザー器、窒素分子レーザー器又は不活性気体レーザー器であることを特徴とする請求項３に記載のレーザー切断システム。
【請求項５】
前記冷却流体は、気体、液体又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断システム。
【請求項６】
前記気体は、空気、ヘリウムガス、窒素ガス、二酸化炭素又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項５に記載のレーザー切断システム。
【請求項７】
前記液体は、純水、アルコール、アセトン、イソプロパノール、液状窒素、液状ヘリウム、冷却油又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項５に記載のレーザー切断システム。
【請求項８】
前記レーザー発生装置、前記第一冷却装置、前記第二冷却装置、前記第一スクライブ及び前記第二スクライブは、前記第一方向でリニア配列されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断システム。
【請求項９】
互いに対向設置される第一積載ステージ及び第二積載ステージと、
前記第一積載ステージと前記第二積載ステージとの間に設置されるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置の両側に設置される第一冷却装置及び第二冷却装置と、
前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第一スクライブと、
前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第二スクライブと、
を備えるレーザー切断システムで脆性材料基板を切断する方法であって、
Ａ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、
Ｂ）前記第一スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第一冷却装置とを利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
Ｃ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された前記第一脆性材料基板が先ず前記第一方向と直交する第二方向に沿って移動してから、前記第一方向と相反する方向に沿って移動するステップと、
Ｄ）前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第二冷却装置とを利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
Ｅ）前記第一脆性材料基板の第一表面に対する切断を完成してから、前記第一脆性材料基板を裏返すステップと、
Ｆ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板が第一方向に沿って移動するステップと、
Ｇ）前記第一スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第一冷却装置とを利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面と対向する第二表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
Ｈ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板が先ず前記第一方向と直交する第二方向に沿って移動してから、前記第一方向と相反する方向に沿って移動するステップと、
Ｉ）前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第二冷却装置とを利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面と対向する第二表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
を備えることを特徴とする切断方法。
【請求項１０】
前記ステップＢは、
ｂ１）前記第一スクライブを利用して、前記第一脆性材料基板の一つの開始縁辺から第一方向に沿って前記第一脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記第一脆性材料基板の終了縁辺まで切断することにより、前記第一脆性材料基板の第一表面に第一切断補助線を形成するステップと、
ｂ２）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第一切断補助線に沿って前記第一脆性材料基板を加熱するステップと、
ｂ３）前記第一冷却装置で加熱された第一切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第一脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の切断方法。
【請求項１１】
前記ステップＤは、
ｄ１）前記第二スクライブを利用して、前記終了縁辺から第一方向と相反する方向に沿って前記第一脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記開始縁辺まで切断することにより、前記第一脆性材料基板の第一表面に第二切断補助線を形成するステップと、
ｄ２）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第二切断補助線に沿って前記第一脆性材料基板を加熱するステップと、
ｄ３）前記第二冷却装置で加熱された第二切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第一脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の切断方法。
【請求項１２】
前記ステップＥの前に、
ｊ１）前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二積載ステージに積載された第二脆性材料基板も第一方向と相反する方向沿って移動するステップと、
ｊ２）前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第二冷却装置を利用して、前記第二脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
ｊ３）前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二積載ステージに積載された第二脆性材料基板が先ず前記第二方向に沿って移動してから、前記第一方向に沿って移動するステップと、
ｊ４）前記第一スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第一冷却装置とを利用して、前記第二脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の切断方法。
【請求項１３】
互いに対向設置される第一積載ステージ及び第二積載ステージと、
前記第一積載ステージと前記第二積載ステージとの間に設置されるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置の両側に設置される第一冷却装置及び第二冷却装置と、
前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第一スクライブと、
前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第二スクライブと、
を備えるレーザー切断システムで脆性材料基板を切断する方法であって、
Ａ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、
Ｂ）前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置とを利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面に対するレーザー切断を完成するステップと、
Ｃ）前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二積載ステージに積載された第二脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、
Ｄ）前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置とを利用して、前記第二脆性材料基板の第一表面に対するレーザー切断を完成し、且つ前記第一脆性材料基板を裏返すステップと、
Ｅ）前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、
Ｆ）前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置とを利用して、裏返された前記第一脆性材料基板に対するレーザー切断を完成し、且つ前記第二脆性材料基板を裏返すステップと、
Ｇ）前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、
Ｈ）前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置とを利用して、裏返された前記第二脆性材料基板に対するレーザー切断を完成するステップと、
を備えることを特徴とする切断方法。
【請求項１４】
前記ステップＢは、
ｂ１）前記第一スクライブを利用して、前記第一脆性材料基板の一つの開始縁辺から第一方向に沿って前記第一脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記第一脆性材料基板の終了縁辺まで切断することにより、前記第一脆性材料基板の第一表面に第一切断補助線を形成するステップと、
ｂ２）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第一切断補助線に沿って前記第一脆性材料基板を加熱するステップと、
ｂ３）前記第一冷却装置で加熱された第一切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第一脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
ｂ４）前記第一方向と直交する第二方向に沿って、前記第一脆性材料基板を移動するステップと、
ｂ５）前記第二スクライブを利用して、前記終了縁辺から第一方向と相反する方向に沿って前記第一脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記開始縁辺まで切断することにより、前記第一脆性材料基板の第一表面に第二切断補助線を形成するステップと、
ｂ６）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第二切断補助線に沿って前記第一脆性材料基板を加熱するステップと、
ｂ７）前記第二冷却装置で加熱された第二切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第一脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の切断方法。
【請求項１５】
前記ステップＤは、
ｄ１）前記第一スクライブを利用して、前記第二脆性材料基板の一つの開始縁辺から第一方向に沿って前記第二脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記第二脆性材料基板の終了縁辺まで切断することにより、前記第二脆性材料基板の第一表面に第一切断補助線を形成するステップと、
ｄ２）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第一切断補助線に沿って前記第二脆性材料基板を加熱するステップと、
ｄ３）前記第一冷却装置で加熱された第一切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第二脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
ｄ４）前記第一方向と直交する第二方向に沿って、前記第二脆性材料基板を移動するステップと、
ｄ５）前記第二スクライブを利用して、前記終了縁辺から第一方向と相反する方向に沿って前記第二脆性材料基板の中心に向かって切断し、このようにずっと前記開始縁辺まで切断することにより、前記第二脆性材料基板の第一表面に第二切断補助線を形成するステップと、
ｄ６）前記レーザー発生装置でレーザー光を発生して、前記第二切断補助線に沿って前記第二脆性材料基板を加熱するステップと、
ｄ７）前記第二冷却装置で加熱された第二切断補助線に沿って冷却流体を噴射することにより、前記第二脆性材料基板の上に切断線を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー切断システム及び切断方法に関するものであり、特に液晶表示装置のガラス基板のような脆性材料を切断することに用いられるレーザー切断システム及び切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示技術の発展につれて、液晶表示装置は、自身の性質によって従来の陰極線管（Cathode Ray Tube）の表示装置に代えて、消費領域に広く応用されている。液晶表示装置は、一般的に二つのガラス基板、該二つのガラス基板の間に収容される液晶、及び複数の回路から成る。液晶は、電界の影響を受けて配向状態を変えることによって表示を行う。寸法が異なる液晶表示パネルを製造するためには、大きい液晶表示パネル用ガラス基板を切断することにより、異なる寸法の液晶表示パネルの要求を満足する必要がある。
【０００３】
図１は、従来技術のレーザー切断システムの構成を示す概略図である。ガラス基板１０のような脆性材料を切断することに用いられるレーザー切断システムは、スクライブ２０と、レーザー発生装置３０及び冷却装置４０を備える。前記レーザー切断システムでガラス基板１０を切断する切断方向を、矢印Ａで示す。切断方向Ａに沿って、ガラス基板１０を切断する時には、先ず前記スクライブ２０でガラス基板１０の表面に所定の深さの切断補助線を形成し、ただちに前記レーザー発生装置３０からのレーザー光で切断補助線に沿ってガラス基板１０を加熱し、前記冷却装置４０から噴出する冷却液で加熱領域を冷却する。加熱した直後に冷却することにより、前記ガラス基板１０は、急激な温度差で応力の変化が生じるので、その表面に形成された切断補助線から生じた亀裂が伸展して基板断面を貫通し、これによって前記ガラス基板１０が完全に分離される。
【０００４】
図２に示すように、前記レーザー切断システムでガラス基板１０を切断する時には、通常、先ず前記ガラス基板１０の一面に対して切断を行う。例えば、切断方向Ａに沿って切断する時、先ず前記ガラス基板１０の一つの縁辺から中心に向かって切断し、このようにずっと他の縁辺まで切断して、第一切断線５０を完成する。続いて前記ガラス基板１０の開始切断縁辺に戻り、第二切断線６０を完成する。しかし、上述の切断過程では、無効行程が多すぎて、切断時間が長すぎ、切断速度も遅い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第一の目的は、前記課題を解決し、切断速度が速いレーザー切断システムを提供することである。
【０００６】
本発明の第二の目的は、前記課題を解決し、前記レーザー切断システムで脆性材料基板を切断するレーザー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】
前記第一目的を達成するため、本発明に係るレーザー切断システムは、脆性材料基板を切断することに用いられ、第一積載ステージ及び第二積載ステージと、レーザー発生装置と、第一冷却装置と、第二冷却装置と、第一スクライブと、第二スクライブとを備える。前記第一積載ステージと前記第二積載ステージは、互いに対向設置されて、且つ第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に沿って往復移動することができ、脆性材料基板を積載することに用いられる。前記レーザー発生装置は、前記第一積載ステージと前記第二積載ステージとの間に設置され、レーザー光を発生することに用いられる。前記第一冷却装置と前記第二冷却装置は、前記第一方向に沿って、別々に前記レーザー発生装置の両側に設置され、冷却流体を噴射することに用いられる。前記第一スクライブは、前記第一方向において、前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置されて、前記脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる。前記第二スクライブは、前記第一方向において、前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置されて、前記脆性材料基板の上に切断補助線を形成することに用いられる。
【０００８】
前記第二目的を達成するため、本発明に係るレーザー切断方法は、レーザー切断システムで脆性材料基板を切断する方法であって、前記レーザー切断システムは、第一積載ステージと、該第一積載ステージと対向する第二積載ステージと、レーザー発生装置と、別々に前記レーザー発生装置の両側に設置される第一冷却装置及び第二冷却装置と、前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第一スクライブと、前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第二スクライブとを備え、前記レーザー切断方法は、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第一冷却装置を利用して、前記脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板が先ず前記第一方向と直交する第二方向に沿って移動してから、前記第一方向と相反する方向に沿って移動するステップと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第二冷却装置を利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、前記第一脆性材料基板の第一表面に対する切断を完成してから、前記第一脆性材料基板を裏返すステップと、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板が第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第一冷却装置を利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面と対向する第二表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップと、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板が先ず前記第一方向と直交する第二方向に沿って移動してから、前記第一方向と相反する方向に沿って移動するステップと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置及び前記第二冷却装置を利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面と対向する第二表面に対してレーザー切断することにより切断線を形成するステップとを備える。
【０００９】
前記第二目的を達成するため、本発明に係る他のレーザー切断方法は、レーザー切断システムで脆性材料基板を切断する方法であって、前記レーザー切断システムは、第一積載ステージと、該第一積載ステージと対向する第二積載ステージと、レーザー発生装置と、別々に前記レーザー発生装置の両側に設置される第一冷却装置及び第二冷却装置と、前記第二冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第一スクライブと、前記第一冷却装置における前記レーザー発生装置と対向する一側に設置される第二スクライブとを備え、前記レーザー切断方法は、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一積載ステージに積載された第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置を利用して、前記第一脆性材料基板の第一表面に対するレーザー切断を完成するステップと、前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二積載ステージに積載された第二脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置を利用して、前記第二脆性材料基板の第一表面に対するレーザー切断を完成し、且つ前記第一脆性材料基板を裏返すステップと、前記第一積載ステージを駆動することにより、前記第一積載ステージが移動することにしたがって、前記第一脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置を利用して、裏返された第一脆性材料基板に対するレーザー切断を完成し、且つ前記第二脆性材料基板を裏返すステップと、前記第二積載ステージを駆動することにより、前記第二積載ステージが移動することにしたがって、前記第二脆性材料基板も第一方向に沿って移動するステップと、前記第一スクライブと、前記第二スクライブと、前記レーザー発生装置と、前記第一冷却装置及び前記第二冷却装置を利用して、裏返された第二脆性材料基板に対するレーザー切断を完成するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザー切断システムで脆性材料基板の一つの表面に対して切断する時、切断線の軌跡は、前記脆性材料基板の一つの縁辺から中心に向かって切断し、このようにずっと他の縁辺まで切断してから、切断を完了した縁辺から中心に向かって再び切断し、ずっと切断を始めた縁辺まで切断し、このような切断軌跡を繰り返すことにより、前記脆性材料基板の一つの表面に対する切断線を完成し、上述の切断過程で無効行程を効果的に減少し、切断速度が高まる。なお、前記レーザー切断システムは、前記第一積載ステージと前記第二積載ステージを利用して、これらの積載ステージに積載された脆性材料基板を交互に切断することができ、一つの脆性材料基板に対して切断すると共に、もう一つの脆性材料基板を裏返すか又は載せるか又は下ろすことができ、従って切断速度を更に高める。本発明のレーザー切断システム及び該レーザー切断システムを利用して脆性材料基板を切断する切断方法は、切断速度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図３は、本発明のレーザー切断システムの構成を示す概略図である。レーザー切断システム１００は、第一リニア軌道６１０と、第二リニア軌道６２０と、第三リニア軌道５００と、第一積載ステージ７１０と、第二積載ステージ７２０と、レーザー発生装置３００と、第一冷却装置４１０と、第二冷却装置４２０と、第一スクライブ２１０及び第二スクライブ２２０とを備える。
【００１３】
前記第一リニア軌道６１０と前記第二リニア軌道６２０とは、互いに平行し、且つ前記第三リニア軌道５００と互いに直交する。前記第一リニア軌道６１０と前記第二リニア軌道６２０とは、それぞれ前記第三リニア軌道５００の上に設置され、且つ別々に前記第三リニア軌道５００の両端に位置する。前記第三リニア軌道５００は、Ｘ軸方向に沿って伸び、前記Ｘ軸方向は、Ｘ１方向及び該Ｘ１方向と相反するＸ２方向とを備える。前記第一リニア軌道６１０と前記第二リニア軌道６２０とは、Ｙ軸方向に沿って伸び、前記Ｙ軸方向は、Ｙ１方向及び該Ｙ１方向と相反するＹ２方向とを備える。前記第一リニア軌道６１０と前記第二リニア軌道６２０とは、それぞれ前記第三リニア軌道５００の上でＸ軸方向に沿って往復運動することができる。
【００１４】
前記第一積載ステージ７１０は、前記第一リニア軌道６１０の上に設置され、且つ前記第一リニア軌道６１０の上でＹ軸方向に沿って往復運動することができる。前記第一積載ステージ７１０は、脆性材料基板１０１を積載することに用いられる。
【００１５】
前記第二積載ステージ７２０は、前記第二リニア軌道６２０の上に設置され、且つ前記第二リニア軌道６２０の上でＹ軸方向に沿って往復運動することができる。前記第二積載ステージ７２０は、脆性材料基板１０２を積載することに用いられる。
【００１６】
前記レーザー発生装置３００は、前記第一積載ステージ７１０と前記第二積載ステージ７２０の間に設置されており、本実施形態において、前記レーザー発生装置３００は、前記第三リニア軌道５００の上方に設置される。前記レーザー発生装置３００は、気体レーザー器、例えば、二酸化炭素レーザー器、一酸化炭素レーザー器、窒素分子レーザー器、不活性気体レーザー器などを備える。前記レーザー発生装置３００は、レーザー光を発生することができ、前記脆性材料基板１０１、１０２の材質に基づいて、前記レーザー光の波長を選択することができ、前記脆性材料基板１０１、１０２の材質がガラスであると、レーザー光の波長が約１０．６μｍのレーザー発生装置を選択する。
【００１７】
前記第一冷却装置４１０と前記第二冷却装置４２０は、前記Ｘ軸方向に沿って、別々に前記レーザー発生装置３００と対向する両側に設置されており、本実施形態において、前記第一冷却装置４１０と前記第二冷却装置４２０とは、それぞれ前記第三リニア軌道５００の上方に設置される。前記第一冷却装置４１０と前記第二冷却装置４２０とは、冷却流体を噴射してガラス基板のような脆性材料基板１０１、１０２を冷却することに用いられる。前記冷却流体は、気体、液体又はこれらの混合物であることができる。前記気体は、空気、ヘリウムガス、窒素ガス、二酸化炭素又はこれらの混合物であることができる。前記液体は、純水、アルコール、アセトン、イソプロパノール、液状窒素、液状ヘリウム、冷却油又はこれらの混合物であることができる。
【００１８】
前記第一スクライブ２１０は、Ｘ軸方向に沿って前記第二冷却装置４２０における前記レーザー発生装置３００と対向する一側に設置される。前記第二スクライブ２２０は、Ｘ軸方向に沿って前記第一冷却装置４１０における前記レーザー発生装置３００と対向する一側に設置される。前記第一スクライブ２１０と前記第二スクライブ２２０とは、加工しようとする脆性材料基板１０１、１０２の上に切断補助線を形成することに用いられる。前記第一スクライブ２１０と前記第二スクライブ２２０とは、レーザー発生装置、ブレードホイールなどのようなガラス基板の表面に切断補助線を形成することができる道具である。
【００１９】
前記レーザー発生装置３００、前記第一冷却装置４１０、前記第二冷却装置４２０、前記第一スクライブ２１０及び前記第二スクライブ２２０は、前記Ｘ軸方向でリニア配列されており、且つその下方をレーザー切断ワーク領域と定義する。
【００２０】
図４、図５及び図６を参照すると、本発明の実施形態に係るレーザー切断システム１００で脆性材料基板１０１、１０２を切断するレーザー切断方法は、以下のステップを備える。
【００２１】
（１）脆性材料基板（第一脆性材料基板、第二脆性材料基板）１０１、１０２を提供し、且つ別々に前記第一積載ステージ７１０の上と前記第二積載ステージ７２０の上とに積載する。前記脆性材料基板１０１、１０２は、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン・ウエハーなどであることができる。
【００２２】
（２）前記第一リニア軌道６１０を駆動することによって前記第一リニア軌道６１０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第一積載ステージ７１０も、Ｘ１方向に沿って移動し、前記脆性材料基板１０１を前記レーザー切断ワーク領域に移動させる。
【００２３】
（３）前記第一積載ステージ７１０を駆動することによって前記第一積載ステージ７１０がＹ１方向又はＹ２方向に沿って移動することにしたがって、前記脆性材料基板１０１の上に形成しようとする第一切断線（切断線）１０４の位置が、前記第一スクライブ２１０の下方に位置する。
【００２４】
（４）前記第一リニア軌道６１０を駆動することにより、前記第一リニア軌道６１０がＸ２方向に沿って移動することにしたがって、前記第一スクライブ２１０を利用して、前記脆性材料基板１０１の一つの開始縁辺からＸ１方向に沿って前記脆性材料基板１０１の中心に向かって切断し、このようにずっと前記脆性材料基板１０１の終了縁辺まで切断することにより、前記脆性材料基板１０１の第一表面に第一切断補助線（切断補助線）１０３を形成する（図５を参照する）。
【００２５】
（５）前記レーザー発生装置３００が二酸化炭素レーザー光のようなレーザー光を発生して、前記第一切断補助線１０３を加熱すると、前記脆性材料基板１０１が熱を受けて膨張し、その内部に圧応力が発生する（図５を参照する）。
【００２６】
（６）前記第一冷却装置４１０は、加熱された第一切断補助線１０３の延在方向に沿って、前記脆性材料基板１０１の上に、急速に冷却流体（図に示していない）を霧状に噴射する（図５を参照する）。
【００２７】
前記冷却流体の作用によって、前記脆性材料基板１０１の表面の温度が急速に下がるため、前記脆性材料基板１０１が収縮し、その内部に張応力が発生する。この時、前記脆性材料基板１０１は、短時間内に局部に急激な応力の変化が生じるので、前記第一切断補助線１０３に沿って亀裂が発生し、前記亀裂が切断面で成長して第一切断線１０４を形成する。前記第一切断線１０４は、Ｘ軸方向に沿って延在する。
【００２８】
レーザーと冷却の作用によって、前記脆性材料基板１０１の内部に発生する応力は、以下の式（１）、（２）で表示することができる。
【００２９】
σ〜０．５αＥΔＴ…式（１）
【００３０】
ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２…式（２）
【００３１】
σは、前記脆性材料基板１０１の内部に発生する応力の大きさであって、αは、前記脆性材料基板１０１の内部の熱膨張係数であって、Ｅは、前記脆性材料基板１０１のヤング（Ｙｏｕｎｇ’ｓ）係数であって、Ｔ１は、前記レーザー光によって加熱された後の前記脆性材料基板１０１の温度であって、Ｔ２は、冷却された後の前記脆性材料基板１０１の温度である。
【００３２】
式（１）、（２）に示すように、前記脆性材料基板１０１の内部の応力の大きさは、脆性材料の熱膨張係数、ヤング係数及び前記レーザー発生装置３００と前記第一冷却装置４１０とによって前記脆性材料基板１０１に生じる温度差と正比例になる。ただし、Ｔ１の最大値は、前記脆性材料基板１０１の気化温度より大きくなってはならない。
【００３３】
加熱と冷却によって前記脆性材料基板１０１に生じる応力が脆性材料の破裂強度より大きければ、前記脆性材料基板１０１の表面に亀裂の成長が発生する。
【００３４】
（７）前記第一切断線１０４を形成してから、前記第一積載ステージ７１０を駆動することにより、前記第一積載ステージ７１０がＹ１方向に沿って移動することにしたがって、前記脆性材料基板１０１の上に形成しようとする第二切断線（切断線）１０４の位置が前記第二スクライブ２２０の下方に位置する。
【００３５】
（８）前記第一リニア軌道６１０を駆動することにより、前記第一リニア軌道６１０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第一積載ステージ７１０がＸ１方向に沿って移動し、前記脆性材料基板１０１もＸ１方向に沿って移動し、前記第二スクライブ２２０は、前記第一切断補助線１０３が終了した縁辺からＸ２方向に沿って前記脆性材料基板１０１の中心に向かって切断し、このようにずっと前記第一切断補助線１０３が始まる縁辺まで切断することにより、前記脆性材料基板１０１の第一表面に第二切断補助線（切断補助線）１０３を形成する（図６を参照する）。
【００３６】
（９）前記レーザー発生装置３００が二酸化炭素レーザー光のようなレーザー光を発生して、前記第二切断補助線１０３を加熱すると、前記脆性材料基板１０１が熱を受けて膨張し、その内部に圧応力が発生する（図６を参照する）。
【００３７】
（１０）前記第二冷却装置４２０は、加熱された第二切断補助線１０３の延在方向に沿って、前記脆性材料基板１０１の上に、急速に冷却流体（図に示していない）を霧状に噴射する（図６を参照する）。
【００３８】
前記冷却流体の作用によって、前記脆性材料基板１０１の表面の温度が急速に下がるため、前記脆性材料基板１０１が収縮し、その内部に張応力が発生する。この時、前記脆性材料基板１０１は、短時間内に局部に急激な応力の変化が生じるため、前記第二切断補助線１０３に沿って亀裂が発生し、前記亀裂が切断面で成長して第二切断線１０４を形成する。前記第二切断線１０４は、Ｘ軸方向に沿って延在する。
【００３９】
ステップ（３）〜（１０）を繰り返して、前記脆性材料基板１０１の第一表面にＸ軸方向に沿って延在する切断線１０４を形成し、前記脆性材料基板１０１を切断し終わるまで続ける。
【００４０】
実際の要求に基づいて、前記脆性材料基板１０１の第一表面にＸ軸方向に沿って延在する切断線１０４を形成してから、前記第一積載ステージ７１０を９０度回転して、上述のステップ（２）〜（１０）を繰り返すことにより、前記脆性材料基板１０１の第一表面にＹ軸方向に沿って延在する切断線１０４を形成する。従って、前記脆性材料基板１０１の第一表面に対する切断線の形成を完了してから、前記脆性材料基板１０１を裏返して、上述のステップ（２）〜（１０）を繰り返すことにより、前記脆性材料基板１０１の第一表面と対向する第二表面に対して切断を行い、前記第二表面に切断線を形成する。
【００４１】
（１１）前記第一リニア軌道６１０を駆動することにより、前記第一リニア軌道６１０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第一積載ステージ７１０がＸ２方向に沿って移動し、前記脆性材料基板１０１もＸ２方向に沿って移動し、前記第一積載ステージ７１０をレーザー切断ワーク領域から搬出する。
【００４２】
（１２）前記第二リニア軌道６２０を駆動することにより、前記第二リニア軌道６２０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第二積載ステージ７２０がＸ２方向に沿って移動し、前記脆性材料基板１０２もＸ２方向に沿って移動し、前記第二積載ステージ７２０をレーザー切断ワーク領域に移動させる。
【００４３】
（１３）前記脆性材料基板１０２の第一表面に切断線１０４を形成する。前記脆性材料基板１０２の第一表面に切断線１０４を形成するステップは、前記脆性材料基板１０１の第一表面に切断線１０４を形成するステップとほぼ同じであるから、ここでは詳しく説明しない。
【００４４】
（１４）前記脆性材料基板１０２の第一表面に切断線１０４を形成するとともに、第一表面の切断を完成した前記脆性材料基板１０１を裏返す。
【００４５】
（１５）前記脆性材料基板１０２の第一表面に対する切断を完成してから、前記第二リニア軌道６２０を駆動することにより、前記第二リニア軌道６２０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第二積載ステージ７２０がＸ１方向に沿って移動し、前記脆性材料基板１０２もＸ１方向に沿って移動し、前記第二積載ステージ７２０をレーザー切断ワーク領域から搬出する。前記第一リニア軌道６１０を駆動することにより、第一リニア軌道６１０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第一積載ステージ７１０がＸ１方向に沿って移動して、前記脆性材料基板１０１もＸ１方向に沿って移動して、前記第一積載ステージ７１０をレーザー切断ワーク領域に移動させる。前記脆性材料基板１０１の第一表面と対向する第二表面に対してレーザー切断を行う。前記脆性材料基板１０１の第二表面に対して切断を行うステップは、前記脆性材料基板１０１の第一表面に対して切断を行うステップとほぼ同じであるから、ここでは詳しく説明しない。
【００４６】
（１６）前記脆性材料基板１０１の第二表面に対して切断を行うとともに、第一表面の切断を完成した前記脆性材料基板１０２を裏返す。
【００４７】
（１７）前記脆性材料基板１０１の第二表面に対する切断を完成してから、前記第一リニア軌道６１０を駆動することにより、前記第一リニア軌道６１０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第一積載ステージ７１０がＸ２方向に沿って移動して、前記脆性材料基板１０１もＸ２方向に沿って移動して、前記第一積載ステージ７１０をレーザー切断ワーク領域から搬出する。前記第二リニア軌道６２０を駆動することにより、前記第二リニア軌道６２０が前記第三リニア軌道５００の上で移動することにしたがって、前記第二積載ステージ７２０がＸ２方向に沿って移動して、前記脆性材料基板１０２をレーザー切断ワーク領域に移動させる。前記脆性材料基板１０２の第二表面に対してレーザー切断を行う。前記脆性材料基板１０２の第二表面に対して切断を行うステップは、前記脆性材料基板１０２の第一表面に対して切断を行うステップとほぼ同じであるから、ここでは詳しく説明しない。
【００４８】
（１８）前記脆性材料基板１０２の第二表面に対して切断を行うとともに、切断し終った前記脆性材料基板１０１を前記第一積載ステージ７１０から取り下ろしてから、次の切断しようとする脆性材料基板を前記第一積載ステージ７１０に積載する。
【００４９】
なお、実際の要求に基づいて、前記脆性材料基板１０１の第二表面に対して切断を行う必要がない場合、例えば、前記脆性材料基板１０１の第一表面の切断が完成するだけで前記脆性材料基板１０１が完全に分離する（Ｆｕｌｌ  Ｂｏｄｙ  Ｃｕｔ，ＦＢＣ）ことができる場合、切断を完成した前記脆性材料基板１０１を前記第一積載ステージ７１０から取り下ろしてから、次の切断しようとする脆性材料基板を前記第一積載ステージ７１０に積載する。
【００５０】
上述のステップを繰り返すと、前記第一積載ステージ７１０の上と前記第二積載ステージ７２０の上との脆性材料基板１０１、１０２に対して、交互に切断することができ、その中の一つの脆性材料基板に対して切断を行うと共に、他の脆性材料基板を裏返すか又は載せるか又は下ろすことができ、従って切断効率が高まる。
【００５１】
本発明によれば、レーザー切断システム１００で脆性材料基板１０１、１０２の一つの表面に対して切断を行う時、切断線の軌跡は、前記脆性材料基板１０１、１０２の一つの縁辺から中心に向かって切断し、このようにずっと他の縁辺まで切断し、続いて切断を終了した一つの縁辺から中心に向かって切断し、このようにずっと切断を始める縁辺まで切断し、このような切断軌跡を繰り返すことにより、前記表面に切断線を形成し、無効行程を効果的に減少することができ、切断速度が高まる。且つ、前記レーザー切断システム１００は、前記第一積載ステージ７１０と前記第二積載ステージ７２０を利用して、その上に積載した脆性材料基板１０１、１０２に対して交互に切断することができ、一つの脆性材料基板を切断すると共に、他の脆性材料基板を裏返すか又は積載するか又は取り下ろすことができ、従って切断速度を更に高める。本発明のレーザー切断システム１００及び該レーザー切断システム１００を利用して脆性材料基板を切断する切断方法は、切断速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術のレーザー切断システムの構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すレーザー切断システムの一つの切断状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザー切断システムの構成を示す概略図である。
【図４】図３に示すレーザー切断システムの一つの切断状態を示す図である。
【図５】図４において、第一脆性材料基板に第一切断線を形成する切断状態を示す図である。
【図６】図４において、第一脆性材料基板に第二切断線を形成する切断状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  レーザー切断システム
１０１  脆性材料基板（第一脆性材料基板）
１０２  脆性材料基板（第二脆性材料基板）
１０３  第一切断補助線、第二切断補助線（切断補助線）
１０４  第一切断線、第二切断線、切断線
２１０  第一スクライブ
２２０  第二スクライブ
３００  レーザー発生装置
４１０  第一冷却装置
４２０  第二冷却装置
５００  第三リニア軌道
６１０  第一リニア軌道
６２０  第二リニア軌道
７１０  第一積載ステージ
７２０  第二積載ステージ
【図１】
2008149716.tif 000003
【図２】
2008149716.tif 000004
【図３】
2008149716.tif 000005
【図４】
2008149716.tif 000006
【図５】
2008149716.tif 000007
【図６】
2008149716.tif 000008