(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非メタル基板に設定された切断経路上に第１レーザビームを照射して前記切断経路の第１領域を急速加熱する段階と、
前記急速加熱された前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射して前記切断経路上に所定深さを有するスクライブラインを形成する段階と、
前記第１レーザビームの照射経路に沿って第２レーザビームを照射して前記スクライブラインを急速加熱することで、前記非メタル基板を完全に切断する段階と
を具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断方法。
【請求項２】
前記第２レーザビームは、前記スクライブライン上に照射されることを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項３】
前記第２レーザビームは、前記非メタル基板の溶融点以下の温度を有することを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項４】
前記第１レーザビームの幅は前記第２レーザビームの幅よりは小さくて、前記冷却流体ビームの幅は前記第１レーザビームの幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項５】
前記第１レーザビームの幅は５ｍｍ未満であり、前記第２レーザビームの幅は第１レーザビームの幅より大きくて２０ｍｍよりは小さいことを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項６】
前記冷却流体ビームは前記切断経路のうち、前記第１レーザビームが照射された第１領域に接している第２領域に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項７】
前記冷却流体ビームは前記切断経路のうち、前記第１レーザビームが照射された第１領域から所定間隔離隔された第３領域に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項８】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビームとの間隔は２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項９】
前記冷却流体ビームは前記切断経路のうち、前記第１レーザビームが照射された第１領域の内部に位置した第４領域に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項１０】
前記第２レーザビームは、楕円形や円形のビームパターンに照射されることを特徴とする請求項１に記載の非メタル基板の切断方法。
【請求項１１】
非メタル基板に設定された切断経路を加熱して前記切断経路上にスクライブラインが形成されるように第１レーザビームを照射し、及び前記第１レーザビームと所定距離離隔されて前記第１レーザビームの照射経路に沿って一つのビームパターンが形成されるように第２レーザビームを照射するレーザビーム発生手段と、
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとの間の前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射してクラックを発生させる冷却手段と
を具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断装置。
【請求項１２】
前記第２レーザビームは前記非メタル基板の溶融点以下の温度を有することを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１３】
前記レーザビーム発生手段は前記第１及び第２レーザビームを生成するレーザソースを含むことを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１４】
前記第１レーザビームの幅は前記第２レーザビームの幅よりは小さくて、前記冷却流体ビームの幅は前記第１レーザビームの幅より小さいことを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１５】
前記第１レーザビームの幅は５ｍｍ未満であり、前記第２レーザビームの幅は第１レーザビームの幅より大きくて２０ｍｍよりは小さいことを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１６】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビーム間の距離が０より大きいことを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１７】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビームの距離は２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１８】
前記冷却流体ビームが、前記第１レーザビームが照射された領域内に照射されることを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項１９】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビーム間の距離が０であることを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２０】
前記第２レーザビームは楕円形や円形で形成されるビームパターンに照射されることを特徴とする請求項１１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２１】
非メタル基板に設定された切断経路を加熱して前記切断経路上にスクライブラインが形成されるように第１レーザビームを照射し、及び前記第１レーザビームと所定距離離隔されて前記スクライブライン上に第２レーザビームを照射するレーザビーム発生手段と、
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとの間の前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射してクラックを発生させる冷却手段と
を具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断装置。
【請求項２２】
前記第２レーザビームは前記非メタル基板の溶融点以下の温度を有することを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２３】
前記レーザビーム発生手段は前記第１及び第２レーザビームを生成するレーザソースを含むことを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２４】
前記第１レーザビームの幅は前記第２レーザビームの幅よりは小さくて、前記冷却流体ビームの幅は前記第１レーザビームの幅より小さいことを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２５】
前記第１レーザビームの幅は５ｍｍ未満であり、前記第２レーザビームの幅は第１レーザビームの幅より大きくて２０ｍｍよりは小さいことを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２６】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビーム間の距離が０より大きいことを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２７】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビームの距離は２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２６に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２８】
前記冷却流体ビームが、前記第１レーザビームが照射された領域内に照射されることを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項２９】
前記冷却流体ビームと前記第１レーザビーム間の距離が０であることを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【請求項３０】
前記第２レーザビームは楕円形や円形で形成されるビームパターンに照射されることを特徴とする請求項２１に記載の非メタル基板の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非メタル材料、例えばガラスやシリコンのような材料で製作された平板形状の非メタル基板をより小さい複数個の切片に精密に切断する非メタル基板の切断方法及び装置に関するものである。より詳細には、本発明はスクライブ用レーザビームの後に、ガラスやシリコンのような材料で製作された非メタル基板を完全に切断する切断用レーザビームを切断経路上に照射することで、非メタル基板が指定された切断経路に沿って精密に切断されるようにした非メタル基板の切断方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体薄膜工程技術の開発に従って高集積、高性能半導体製品を生産する半導体産業の発達がますます成されている。半導体製品においては非メタル材料のうちの一つである単結晶シリコンに製作されたウェーハと呼ばれる純度が相当に高い基板上に数〜数千万個の半導体素子が半導体薄膜工程によって集積される。このような半導体製品はデジタル信号の形態でデータを貯蔵したり、貯蔵されたデータを相当に早い時間内に演算処理する役割を有する。
【０００３】
かつ、半導体産業の応用分野として、情報処理装置で処理されたアナログ形態の映像信号をデジタル方式でディスプレーする液晶表示装置（ＬＣＤ）の技術開発が急速に進行されている。液晶表示装置は透明な２枚の基板の間に液晶を注入した後、液晶の特定な分子配列に電圧を印加して異なる分子配列へ変換させ、このような分子配列により発光する液晶セルの複屈折性、旋光性、２色性及び光散乱特性などの光学的性質の変化を視覚変化へ変換するディスプレー装置である。
【０００４】
これら半導体製品と液晶表示装置は非メタル基板、即ち純度が高いシリコン基板及びガラス基板に形成される共通点を有している。また、これら非メタル基板は衝撃に弱く割れやすい短所を有しているが、一枚のウェーハまたは一枚の大型ガラス基板に複数個の半導体チップまたはＬＣＤ単位セルを形成した後、個別化しやすい長所を有する。
【０００５】
半導体製品の場合、一枚のウェーハに数〜数百万個の半導体チップを同時に形成した後、個別化工程を通じて個別化された半導体チップにパッケージ工程を実行して半導体製品を製作する。
【０００６】
液晶表示装置の場合には、母基板（ｍｏｔｈｅｒ  ｂｏａｒｄ）と呼ばれる大型ガラス基板に少なくとも２個以上のＬＣＤ単位セルを同時に形成した後、個別化工程によりＬＣＤ単位セルを母基板から個別化させてアセンブリ工程を実行する。
【０００７】
この時、個別化工程は製品生産の殆ど終わりの段階に属するので、個別化工程での不良、即ち切断不良は製品の量産性及び収率に大きな影響を及ぼすことになる。特に、液晶表示装置に使用される母基板の場合、ガラス特性上結晶構造を有しないためにシリコンウェーハに比べて脆性が大きくて、切断過程でエッジに形成された微細クラックによって、後続工程が実行されている間に脆弱したところに沿って応力が急速に増幅されて所望しない部分が切断される不良が発生しやすい。
【０００８】
従来は所定直径を有する円板の円周面に微細なダイアモンドがはまった状態で高速回転するダイアモンドブレードを切断しようとする“切断経路”に接触させて前記切断経路に沿って基板の表面に所定深さのスクライブラインを形成した後、前記基板に物理的な衝撃を加えてスクライブラインに沿って基板にクラックを発生させることで、ウェーハまたはガラス母基板から半導体チップまたはＬＣＤ単位セルを分離させる。
【０００９】
このようなダイアモンドブレードを使用してウェーハまたはガラス母基板の個別化工程を実行する時には必然的に切断のための所定面積、即ち一定面積以上の切断マージンを必要とするので精密な切断に成らない場合、単位ウェーハ当たりに形成される半導体チップの数を増加させることが相当に難しい。
【００１０】
特に、液晶表示装置の場合にはダイアモンドブレードによって切断された切断面が粗いので切断面上に応力が集中する部分が多く存在することになる。このように切断面上に応力が集中した部分は外部から加わる微細な衝撃にも割れやすくてクラックやチッピングを誘発することになる。
【００１１】
かつ、ダイアモンドブレードを利用する場合、ガラスパーチクルが相当に多く発生するのでこれを除去するための別途の洗浄工程及び乾燥工程が要求される短所がある。
【００１２】
最近、このような問題点を克服するために米国特許第４４６７１６８号“レーザを利用したガラス切断方法及びこれを利用した物品製作方法”、米国特許第４６８２００３号“レーザビームを利用したガラス切断”、 米国特許第５６２２５４０号“ガラス基板の切断方法”などレーザビームを利用した切断方法が開発されている。
【００１３】
図１は従来のレーザビームを利用したガラス基板切断装置を図示した概念図である。
【００１４】
図１を参照すれば、レーザビーム１がガラス母基板２の切断経路３に沿って照射されるようにしてガラス母基板２のうち、レーザビーム１が照射された切断経路３を急速加熱する。続いて、急速加熱された切断経路３上にガラス母基板２の加熱温度より顕著に低い温度を有する冷却流体ビーム４を噴射してガラス母基板２の急速膨張及び急速収縮に従う引張力（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｆｏｒｃｅ）によってガラス母基板２が切断経路に沿って切断されるようにする。
【００１５】
しかし、図１に図示したガラス基板切断装置は厚さが比較的薄いガラス母基板は一回で切断することができるが、最近液晶表示装置の大型化に従ってガラス母基板の平面積及び厚さが増加している趨勢として現在０．５ｍｍ以上の厚さを有するガラス母基板を一回で切断するためには相当に高いエネルギーレベルを有するレーザビーム１を照射しなければならない。
【００１６】
このように、ガラス母基板２に照射されるレーザビーム１のエネルギーレベルを増加させると、レーザビーム１が照射されて急速加熱されるガラス母基板２の切断経路３上の温度と切断経路３周囲のガラス母基板２の温度との差が激しくなる。従って、冷却流体ビーム４によって切断経路３が冷却される前に、ガラス母基板２の温度差異が激しい部位でクラックが発生してガラス母基板２の切断経路３以外の部分が切断される不良が発生することになる。
【００１７】
このため、高いエネルギーレベルを有するレーザビームを使用しなくてもガラス基板を一回で切断することができるガラス基板切断装置が開発された。図２を参照して前記切断装置について説明する。
【００１８】
図２に図示したように、ガラス母基板１０に形成された切断経路１２に沿ってスクライブ用レーザビーム１３を照射してガラス母基板１０のうち、スクライブ用レーザビーム１３が照射された切断経路１２を急速加熱し、前記急速加熱された切断経路１２上にガラス母基板１０の加熱温度より顕著に低い温度を有する冷却流体ビーム１４を噴射する。そうすると、ガラス母基板１０が急速冷却されながらその表面に所定深さのクラックが発生してスクライブライン１５が形成される。続いて、スクライブライン１５の両側に切断用レーザビーム１６を照射すると、スクライブライン１５を基準に両側のガラス母基板１０が急速加熱に従って急速に膨張されてスクライブライン１５に相当に大きい引張力が発生する。結局、ガラス母基板１０はスクライブライン１５に沿って完全に切断される。
【００１９】
上述したガラス基板切断装置によると、スクライブ用レーザビーム１３によって加熱された切断経路１２上の温度と冷却流体ビーム１４によって冷却された温度との差異が小さくてもスクライブライン１５を十分に形成することができる。かつ、切断用レーザビーム１６によって加熱されたスクライブライン１５の周辺温度とスクライブライン１５上の温度との差異が大きくなるほどせん断応力が大きくなって、比較的厚いガラス母基板も一回で切断することができる。
【００２０】
しかし、上述したガラス基板切断装置によると、冷却流体ビームの噴射後、二つ以上のビームパターンを使用してガラス母基板を切断するために、二つ以上のビームパターンの大きさや強さを調節することに多くの時間が消費される。かつ、ビームパターンの対称性に従って切断の直線性が左右されるのでこれを調節するための多くの時間が消費される。さらに、一つのレーザビームに二つ以上のビームパターンを形成しなければならないために、分割機（ｓｐｌｉｔｔｅｒ）のような追加的なレンズが必要になって光学系の構成が複雑になるという短所がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の第１目的は光学系の構成を単純化させながらガラスやシリコンのような材料で製作された非メタル基板を完全に切断することができる非メタル基板の切断方法を提供するものである。
【００２２】
本発明の第２目的は上述した非メタル基板の切断方法を修行することに適合な非メタル基板の切断装置を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記第１目的を達成するための本発明は、非メタル基板に設定された切断経路上に第１レーザビームを照射して前記切断経路の第１領域を急速加熱する段階と、前記急速加熱された前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射して前記切断経路上に所定深さを有するスクライブラインを形成する段階と、前記第１レーザビームの照射経路に沿って第２レーザビームを照射して前記スクライブラインを急速加熱することで、前記非メタルを完全に切断する段階とを具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断方法を提供する。
【００２４】
前記第２目的を達成するための本発明は、非メタル基板に設定された切断経路を加熱して前記切断経路上にスクライブラインが形成されるように第１レーザビームを照射し、及び、前記第１レーザビームと所定距離離隔されて前記第１レーザビームの照射経路に沿って一つのビームパターンが形成されるように第２レーザビームを照射するレーザビーム発生手段と、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとの間の前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射してクラックを発生させる冷却手段とを具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断装置を提供する。
【００２５】
かつ、本発明の第２目的は、非メタル基板に設定された切断経路を加熱して前記切断経路上にスクライブラインが形成されるように第１レーザビームを照射し、及び、前記第１レーザビームと所定距離離隔されて前記スクライブライン上に第２レーザビームを照射するレーザビーム発生手段と、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとの間の前記切断経路上に冷却流体ビームを噴射してクラックを発生させる冷却手段とを具備し、前記第２レーザビームの単位面積あたりの強さは前記第１レーザビームの単位面積あたりの強さより小さいことを特徴とする非メタル基板の切断装置によって達成されることもできる。
【００２６】
本発明によると、冷却流体ビームの噴射後、一つのビームパターンを使用してガラス母基板を切断するので、ビームパターンの大きさや強さを調節するための時間を短縮し、光学系を単純化させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図３は本発明の一実施形態によるガラス基板切断装置の切断メカニズムを説明するための概念図である。
【００２９】
図３を参照すれば、ガラス母基板１００の切断経路２００を加熱するためにレーザビームを発生させるレーザビーム発生装置１１０、急速に加熱されたガラス母基板１００の切断経路に冷却流体ビームを噴射してガラス母基板１００を冷却させて切断経路（ｙ軸方向）に沿ってガラス母基板１００にクラックを発生させる冷却装置１２０、及びレーザビーム発生装置１１０と冷却装置１２０がガラス母基板１００と相対運動するようにこれを移送させる移送装置（図示せず）で構成される。
【００３０】
より具体的に、前記レーザビーム発生装置１１０は、スクライブ用第１レーザビーム１３０を発生させる第１レーザビーム発生ユニット１４０と、切断用第２レーザビーム１５０を発生させる第２レーザビーム発生ユニット１６０とから構成される。前記第１レーザビーム発生ユニット１４０と第２レーザビーム発生ユニット１５０は各々別途のレーザソースを有することができるが、一つのレーザソースから発生させて分割機を使用して分離されたレーザビームを使用することもできる。
【００３１】
前記第１レーザビーム発生ユニット１４０から発生されたスクライブ用第１レーザビーム１３０は望ましくは短軸と長軸を有する長い楕円形状のビームパターンを有する。前記スクライブ用第１レーザビーム１３０はガラス母基板１００に設定された切断経路２００上にその長軸が整合された状態でガラス母基板１００に照射される。
【００３２】
前記第２レーザビーム発生ユニット１６０から発生された切断用第２レーザビーム１５０は前記スクライブ用第１レーザビーム１３０とは所定距離離隔され、前記第１レーザビーム１３０の照射経路に沿ってガラス母基板１００に照射される。望ましくは、前記切断用第２レーザビーム１５０も前記第１レーザビーム１３０と同様に短軸と長軸を有する長い楕円形状のビームパターンを有し、前記切断経路２００上にその長軸が整合された状態でガラス母基板１００に照射される。この時、前記第２レーザビーム１５０の温度はガラス母基板１００の溶融点温度と同一または低い温度であることが望ましい。
【００３３】
かつ、前記切断用第２レーザビーム１５０はその幅（Ｘ2）（短軸方向の距離）がスクライブ用第１レーザビーム１３０の幅（Ｘ1）（短軸方向の距離）より大きい。具体的には、第１レーザビーム１３０の幅（Ｘ1）は５ｍｍ未満の大きさを有し、前記第２レーザビーム１５０の幅（Ｘ2）は第１レーザビーム１３０の幅（Ｘ1）より大きくて２０ｍｍよりは小さいことが望ましい。
【００３４】
第２レーザビームの深さ（Ｚ２）は第１レーザビーム１３０の深さ（Ｚ１）より小さくなるよう照射される。ここで、レーザビームの深さとは単位面積当りのレーザビームの強さ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を意味する。前記スクライブ用第１レーザビーム１３０は、ガラス母基板１００の切断経路上にクラックを生成しなければならないので、狭くて単位面積当りのレーザビームの強さが大きくなるよう照射されなければならない。反面、前記切断用第２レーザビーム１５０は切断経路２００に沿ってガラス母基板１００を完全に切断させるために照射されるものであるので、切断経路２００以外のガラス母基板１００に不必要なクラックを発生させないように第１レーザビーム１３０より広く、単位面積当りのレーザビームの強さが小さくなるように照射されなければならない。
【００３５】
図４は前記切断用第２レーザビーム１５０によってガラス母基板１００に加わる熱分布の断面図である。
【００３６】
図４を参照すれば、前記切断用第２レーザビーム１５０はスクライブ用第１レーザビーム１３０と冷却流体ビーム１７０とによってガラス母基板１００の切断経路２００上に形成されるスクライブライン２１０上に照射される。従って、前記切断用第２レーザビーム１５０はスクライブライン２１０に一番大きい引張力（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｆｏｒｃｅ）が発生される熱分布を有する。この時、前記切断用第２レーザビーム１５０はスクライブライン２１０上に直接照射されるので、スクライブライン２１０をガラスの溶融点以上で加熱させることになると、クラックが生成された部位が再び接合される問題が発生される。従って、前記切断用第２レーザビーム１５０はガラスの溶融点以下の温度で照射されなければならない。
【００３７】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）は前記切断用第２レーザビーム１５０のいろいろなビームパターンを図示した平面図である。
【００３８】
図５（ａ）は切断経路２００上に長軸が整合された楕円形状のビームパターンを図示したもので、前記ビームパターンは切断速度を約１５０ｍｍ/ｓ以上まで増加させることに有利である。
【００３９】
図５（ｂ）は円形のビームパターンを図示し、図５（ｃ）は切断経路２００上に短軸が整合された楕円形状のビームパターンを図示する。上述した図５（ｂ）、及び図５（ｃ）に図示したビームパターンは切断精密度（ａｃｃｕｒａｃｙ）を増加させることに有利である。
【００４０】
本発明による切断用第２レーザビーム１５０は一つのビームパターンを形成するので、凹レンズと凸レンズが結合されたシリンダー形レンズ一つを利用してビームプロファイルを変換させることができ、分割機のような追加的なレンズを使用しないで光学系を単純化させることができる。
【００４１】
例えば、レーザビームが入射される上部面は凹レンズ部で加工され、下部面は凸レンズを有するように加工されたシリンダー形レンズを使用する場合、前記凹レンズ部にスポット形状のレーザビームが入射されると、前記レーザビームはスポット形状から短軸と長軸を有する長い楕円形状に変形される。このように、変形されたレーザビームが再び凸レンズ部を通過すると、楕円形状の短軸長さが更に短くなり、短軸より長軸が相当に長い楕円形状を有することになる。
【００４２】
前記冷却装置１２０はスクライブ用第１レーザビーム１３０と切断用第２レーザビーム１５０との間の切断経路２００上に冷却流体ビーム１７０を噴射する。前記冷却流体ビーム１７０はスポット形状を有し、低温状態の冷却ガス、例えば、ヘリウム、窒素、アルゴンなどの低温不活性ガスや冷却水を使用して形成することができる。かつ、高度の冷却機能を得るために冷却ガスと冷却水を全て使用することもできる。この時、冷却流体ビーム１７０の幅（Ｘ3）（直径）は前記第１レーザビーム１３０の幅（Ｘ1）より小さいことが望ましい。
【００４３】
この時、冷却流体ビーム１７０の到達位置は厚いガラス母基板１００が一回で切断されるようにすることにおいて相当に大事な意味を有する。
【００４４】
図３には、スクライブ用第１レーザビーム１３０の長軸端部からＬ1の距離ほど離隔され、前記スクライブ用第１レーザビーム１３０と向き合う切断用第２レーザビーム１５０の端部からＬ2の距離ほど離隔されたところに冷却流体ビーム１７０が到達される実施形態が図示されている。
【００４５】
前記冷却流体ビーム１７０はスクライブ用第１レーザビーム１３０によって急速加熱された切断経路２００上にガラス母基板１００の上部面から所定深さのクラックが誘発されるようにして、仮想の切断経路２００上にスクライブライン２１０が形成されるようにする。このようにスクライブライン２１０が形成された状態でスクライブライン２１０上に切断用第２レーザビーム１５０を照射すると、スクライブライン２１０に相当に大きい引張力が発生されてガラス母基板１００がスクライブライン２１０に沿って完全に切断される。
【００４６】
この時、冷却流体ビーム１７０の到達位置がスクライブ用第１レーザビーム１３０側にかたよっている場合、即ちＬ2がＬ1より大きい場合にはスクライブ用第１レーザビーム１３０によって加熱されたガラス母基板１００の温度と冷却温度の差異が相当に大きくなってスクライブライン２１０の形成に相当有利になる。即ち、前記冷却流体ビーム１７０はスクライブ用第１レーザビーム１３０の長軸一端部と接したり（即ち、Ｌ1＝０）、前記長軸一端部から少し離隔された（即ち、Ｌ1>０）部分に噴射されることが望ましい。かつ、場合によっては、前記冷却流体ビーム１７０はスクライブ用第１レーザビーム１３０が照射された領域内に噴射されることもできる（即ち、Ｌ1<０）。このようにスクライブ用第１レーザビーム１３０によって急速加熱された領域の内部に冷却流体ビーム１７０を噴射させると急速加熱及び急速冷却に従う局部的な温度差を極大化させることができるという利点がある。
【００４７】
かつ、前記冷却流体ビーム１７０と切断用第２レーザビーム１５０間の距離Ｌ2は可能な限り近いほどよい。即ち、前記距離Ｌ2が小さいほど切断用第２レーザビーム１５０によって加熱されたスクライブライン２１０上の温度とその周辺温度との温度差異が大きくなり、温度差異が増加するほどせん断応力が大きくなるので、比較的厚いガラス母基板１００も一回で完全に切断することができる。
【００４８】
上述したように、前記第２レーザビーム１５０と前記冷却流体ビーム１７０は切断速度に従って変化させることができるが、互いに接するように形成することができ、望ましくは冷却流体ビーム１７０の第２レーザビーム１５０の端部から距離Ｌ2は２５ｍｍ以下になるように維持される。例えば、切断速度が２００乃至２５０ｍｍ/ｓｅｃである場合に、距離Ｌ2は１６ｍｍにすることが望ましい。
【００４９】
以下、図３に図示したガラス基板切断装置を利用してガラス母基板１００を切断する方法について詳細に説明する。
【００５０】
まず、ガラス母基板１００に実装された切断経路２００に沿ってスクライブ用第１レーザビーム１３０を照射して前記切断経路２００の第１領域を急速に加熱する。続いて、冷却ガスや、冷却水、またはこれが混合された冷却流体ビーム１７０をスクライブ用第１レーザビーム１３０の後側に噴射して冷却流体ビーム１７０がスクライブ用第１レーザビーム１３０の後に従いながら前記切断経路２００を急速に冷却するようにする。即ち、冷却流体ビーム１７０を、前記切断経路２００のうち、スクライブ用第１レーザビーム１３０が照射された第１領域に接している第２領域に噴射し、又は前記第１領域から所定間隔離隔された第３領域に噴射する。また、前記冷却流体ビーム１７０を前記切断経路２００のうちにスクライブ用第１レーザビーム１３０が照射された第１領域の内部に位置した第４領域に噴射することもできる。
【００５１】
そうすると、図３に図示したようにスクライブ用第１レーザビーム１３０によって急速加熱されたガラス母基板１００が前記冷却流体ビーム１７０によって急速冷却されるので、ガラス母基板１００の表面から所定深さのクラックが発生して前記切断経路２００に沿ってスクライブライン２１０が形成される。
【００５２】
前記スクライブ用第１レーザビーム１３０と冷却流体ビーム１７０とが切断経路２００に沿って続けて前進する状態で、前記スクライブ用第１レーザビーム１３０の照射経路に沿って切断用第２レーザビーム１５０を照射してスクライブライン２１０を急速に加熱させる。即ち、前記切断用第２レーザビーム１５０をスクライブライン２１０上に照射する。
【００５３】
このように、切断用第２レーザビーム１５０をスクライブライン２１０上に照射すると、所定深さでクラックが発生されたスクライブライン２１０に相当に大きい引張力が発生することになる。従って、スクライブライン２１０に沿ってガラス母基板１００の下部面まで一直線にクラックが発生してガラス母基板１００が完全に切断される。
【００５４】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００５５】
【発明の効果】
上述したように本発明によると、冷却流体ビームの噴射後一つのビームパターンを使用してガラス母基板を切断するために、ビームパターンの大きさや強さを調節するための時間を短縮することができる。かつ、分割機のような追加的なレンズなしに、一つの光学レンズのみで一つのビームパターンを形成することができるので光学系の構成を単純化させることができる。さらに、スクライブライン上に直接第２レーザビームを照射して大きい引張力を発生させるので非メタル基板の完全切断を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来方法によるレーザビームを利用したガラス基板切断装置を図示した概念図である。
【図２】従来の異なる方法によるレーザビームを利用したガラス基板切断装置を図示した概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるガラス基板切断メカニズムを説明するための概念図である。
【図４】図３の第２レーザビームによってガラス母基板に加わる熱分布の断面図である。
【図５】第２レーザビームのいろいろなビームパターンを図示した平面図である。
【符号の説明】
１００    ガラス母基板
２１０    レーザ発生装置
１２０    冷却装置
１３０    スクライブ用第１レーザビーム
１４０    第１レーザビーム発生ユニット
１５０    切断用第２レーザビーム
１６０    第２レーザビーム発生ユニット
１７０    冷却流体ビーム
２００    切断経路
２１０    スクライブライン
【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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