KR100682832B1 - 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 취성재료 기판의 스크라이브 방법은, 취성재료 기판의 표면에 복수 개의 스크라이브 라인을 서로 교차하는 방향으로 형성하는 방법이며, 취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 그 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단에 의해 제1방향에 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성한다. 그 후에 이 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인과 교차하는 방향으로 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을, 상기 스크라이브 수단에 의해 제1방향에 형성한 스크라이브 라인과의 사이에서 교차점을 만들지 않고 스크라이브 함으로써 형성한다.

Description

취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR SCRIBING FRAGILE MATERIAL SUBSTRATE}

본 발명은 플랫 패널 디스플레이(이하, FPD라 한다)에 사용되는 글래스 기판 또는 반도체 웨이퍼나 세라믹스 등 각종 취성재료(fragile material; 脆性材料) 기판의 절단에 있어서, 취성재료 기판의 표면에 서로 교차하는 복수 개의 스크라이브(scribe) 라인을 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 관한 것이다.

FPD관련 상품으로서 액정표시 패널, 액정 프로젝터 기판, 유기 일렉트로 루미네슨스(Electro Luminescence) 소자 등이, 여러가지 용도에 있어서 화상 및 문자를 포함하는 표시 수단으로서 사용되고 있다. 그러한 FPD 중에서 예를 들면 한 쌍의 글래스 기판을 접합시켜서 형성되는 액정표시 패널은, 그 제조 과정에 있어서 각각이 큰 치수의 한 쌍의 머더 글래스(mother glass)가 서로 접합된 후에 소정의 크기가 되도록 절단된다. 이 머더 글래스 기판의 절단에는 우선 머더 글래스 기판의 표면에 대하여 커 터 휠(cutter wheel)에 하중을 걸어서 한 방향으로 커터 휠을 전동(轉動)시키는(주행(走行)시키는) 작업을 하면서 주행시작 위치를 순차적으로 옆으로 옮기는 소정의 반복작업을 통하여 서로 평행한 제1방향의 스크라이브 라인을 형성한 후, 커터 휠의 주행 방향을 그 전의 라인과 교차하는 방향으로 변경함으로써 제1방향의 스크라이브 라인과 교차하는 제2방향의 스크라이브 라인을 형성하는 크로스 스크라이브(cross scribe)가 이루어진다. 그런 후에 상기한 크로스 스크라이브된 머더 글래스 기판은 브레이크 머신(break machine)에 보내져 거기에서 그 기판의 스크라이브 라인을 중심축으로 하여 소정의 휨응력을 인가함으로써 스크라이브 라인을 따라 절단되어 목적하는 액정표시 패널이 얻어진다.

이러한 취성재료 기판의 크로스 스크라이브를 하기 위한 스크라이브 장치에 바람직한 커터 휠로서 본원 출원인은, 먼저 칼날 능선에 미세한 홈을 동일한 간격으로 형성함으로써 돌기를 형성하여 이루어지는 「글래스 커터 휠」(일본 특허 제3074143호공보: 특허문헌1참조)을 개발하였다. 이 글래스 커터 휠을 채용한 스크라이브 장치에 있어서는, 스크라이브할 때 잔류응력(殘留應力)의 발생을 억제하면서 동시에 브레이크 후 글래스 절단면에 불필요한 흠집(수평크랙(水平 crack))의 발생을 증대시키지 않고 글래스를 관통하는 고침투(高浸透)의 수직크랙(垂直 crack)을 얻을 수 있다.

커터 휠의 칼날 능선에 요철(凹凸) 등이 전연 이루어지지 않은 커터 휠을 채용한 스크라이브 장치를 이용해서 취성재료 기판에 크로스 스크 라이브를 실시하면 교차점 건너뛰기라 불리는 현상(최초에 형성된 스크라이브 라인을 커터 휠이 통과하는 부근에서 뒤에 형성되어야 할 스크라이브 라인이 형성되지 않는 현상)이 발생한다. 이 현상은 최초에 형성된 스크라이브 라인(수직크랙의 라인)의 양측에 응력이 남아 있고, 다음에 최초로 형성된 스크라이브 라인과 교차해서 스크라이브 라인을 형성할 때에, 커터 휠이 상기 응력이 남아 있는 곳에서 취성재료 기판에 수직크랙을 생성시키는 취성재료 기판에 대한 커터 휠의 압력이 없기 때문에 스크라이브 라인이 형성되지 않게 되는 현상으로서 빈번하게 발생하고 있었다. 그러나 칼날 능선에 미세한 홈을 동일한 간격으로 형성함으로써 돌기를 형성하여 이루어지는 커터 휠을 구비한 스크라이브 장치로 크로스 스크라이브를 할 경우, 커터 휠의 능선부에 형성된 돌기에 의해 취성재료 기판에 타점충격(打點衝擊)이 더하여지고, 상기의 응력이 남아 있는 장소를 커터 휠이 통과할 때 그 커터 휠의 취성재료 기판에 대한 압력이 없어지지 않기 때문에, 종래에 주지된 칼날 능선에 요철 등의 가공이 전연 이루어지지 않은 커터 휠을 사용한 스크라이브 장치를 사용하는 경우에 생기는 교차점 건너뛰기라 불리는 현상이 발생하지 않고, 또 고침투의 수직크랙을 얻기 위한 것인 스크라이브 후의 브레이크 머신에 의한 절단 작업이 아무런 지장 없이 이루어질 수 있는 이점이 있었다.

그런데 상기 일본 특허문헌1의 커터 휠을 사용한 스크라이브 장치에서는 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 한 방향으로만 형성할 때는 아무 런 문제가 없지만, 전술한 바와 같은 크로스 스크라이브를 하는 경우(도26 참조), 스크라이브 라인(L1～L3과 L4～L7)의 교차점S에 있어서 도27내지 도29에 나타나 있는 바와 같이 당업계에서 소위 깨짐, 작은 쪼개짐, 비직선 절단이라 불리는 불량이 발생하는 경우가 있었다.

상기 깨짐은 도27에 나타나 있는 바와 같이 커터 휠C가 취성재료 기판G에 가압하면서 전동하고 있는 측의 기판이 내려왔다가(도면 중의 화살표 참조), 이미 형성된 스크라이브 라인L1～L3에 이르러 반 정도 절단된 상태에 있는 반대측의 기판 위로 올라올 때에 발생(도면 중의 부호α에서 나타내는)하는 것이다.

또한 작은 쪼개짐은, 도28에 나타나 있는 바와 같이 커터 휠C가 취성재료 기판G에 가압하면서 전동하여 상기한 스크라이브 라인L1～L3에 다다르기 전에 반 정도 절단된 상태에 있는 기판끼리 서로 부딪혀서 각각의 끝부분에 발생하는 미세한 깨짐이며 이것을 작은 쪼개짐β라고 한다.

비직선 절단은, 도29에 나타나 있는 바와 같이 커터 휠C가 취성재료 기판G에 가압하면서 전동하여 상기한 스크라이브 라인L1～L3 중 어느 하나에 다다르려고 할 때, 반 정도 절단된 상태(수직크랙K가 취성재료 기판G 두께의 약90%까지 도달하고 있는 상태)의 스크라이브 라인L1～L3이 취성재료 기판G의 내부(裏面) 근방에서 경사 방향으로 절단되어버린다. 이 불량을 비직선 절단γ라 한다.

상기한 바와 같은 각종 불량은 어느 것이나 당연히 제품의 품질을 손상시키는 것이며 FPD기판의 제조 수율을 저하시키는 원인이 되어 왔다.

이에 본 발명자 등은 상기한 각 문제점을 해결하도록 예의(銳意) 연구를 한 결과, 일본 특허문헌1에 개시한 커터 휠로 취성재료 기판에 스크라이브를 하였을 경우에 발생하는 특유한 현상에 착안하여 본원 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명자 등은, 상기한 커터 휠에 의하여 스크라이브를 하였을 경우 스크라이브 시작 직후 커터 휠의 칼날 능선에 형성된 돌기에 의하여 커터 휠 자체가 취성재료 기판 상을 미끄러지지 않고 깊은 수직크랙이 스크라이브 방향과는 역방향으로 진행되어 가는 것을 확인할 수 있었다. 도24 및 도25는 그 현상을 나타내는 모식도이다. 커터 휠C에 칼날 하중(도면 중 화살표P 참조)이 가하여진 상태에서 스크라이브가 시작(커터 휠C는 도25에 있어서 시계 방향으로 회전하면서 화살표T가 나타내는 방향으로 진행)되어, 부하(負荷) 과정에 들어 가면(도24① 내지 ③참조) 커터 휠C는 상기한 바와 같이 칼날 능선의 돌기에 의해 취성재료 기판G 상을 미끄러지지 않으면서 커터 휠C의 회전이동을 따라 취성재료 기판G에 수직크랙K가 생성되어 간다(도24② 및 ③참조). 이 스크라이브 시작 직후에 생성되는 고침투 수직크랙K가 스크라이브 방향과는 역방향으로 진행하여 형성되는 것이다.

또한 스크라이브 중에 커터 휠의 돌기가 취성재료 기판에 타점충격을 주어서 수직크랙K를 형성해 가기 때문에, 형성되는 수직크랙 자체가 스크 라이브 방향으로 진행하여 형성되는 현상도 찾아냈다. 이 현상은, 타점충격에 의해 취성재료 기판 내에 수직크랙이 스크라이브 방향으로 진행되어 가는 에너지가 축적되어, 스크라이브 정지 후에도 수직크랙의 앞 끝이 그 정지위치보다 앞을 향해서 신장함으로써 그 결과 고침투의 수직크랙이 스크라이브 방향으로 진행하여 형성되는 것이다.

이에 본 발명자 등은, 상기한 수직크랙의 진행 현상을 이용함으로써 크로스 스크라이브의 경우, 전술한 제1방향의 스크라이브 라인의 근방에서 스크라이브를 시작하면 상기한 전자(前者)의 현상(수직크랙K가 스크라이브 방향의 역방향으로 진행)에 의해 수직크랙이 전술한 제1방향의 스크라이브 라인에 도달하는 것 및 전술한 제1방향 다음의 스크라이브 라인 근방에서 스크라이브를 종료하면, 상기한 후자(後者)의 현상(수직크랙K가 스크라이브 방향의 순방향으로 진행)에 의해 수직크랙이 전술한 제1방향 다음의 스크라이브 라인에 도달할 것을 각각 예상하였고, 이들을 실험에 의해 확인하였다.

또한 본 발명자 등은, 상기한 커터 휠로 크로스 스크라이브를 하는 경우, 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성할 때 커터 휠에 가해진 하중보다도 제1방향의 스크라이브 라인과 교차하는 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성할 때 커터 휠에 가해지는 하중을 작게 하면, 전술한 바와 같은 깨짐이나 작은 쪼개짐, 비직선 절단 등의 불량이 일체 발생하지 않는 것도 실험을 통해 찾아냈다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 상기한 지식과 견해에 의거하여 창안된 것이며, 서로 교차하는 스크라이브 라인을 상기한 스크라이브 라인 교차점에 발생하는 경향이 있는 불량을 초래 하지 않고 형성할 수 있는 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 방법은, 취성재료 기판의 표면에 복수 개의 스크라이브 라인을 서로 교차하는 방향으로 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서, 취성재료 기판의 표면에 단주기(短週期)의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단에 의해 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성한 후, 이 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인과 교차하는 방향으로 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을, 상기 스크라이브 수단에 의해 상기 제1방향의 스크라이브 라인과의 교차점을 만들지 않고 스크라이브 함으로써, 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 스크라이브 장치는 상기의 스크라이브 방법을 실시하는 스크라이브 장치로서, 취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단과, 이 스크라이브 수단에 의해 상기 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성할 때, 그 스크라이브 수단이 상기 제1방향에 형성된 스크라이브 라인을 피하여 진행되는 주행제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 의해 제2방향의 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이브를, 제1방향의 스크라이브 라인의 근방위치에서부터 시작한 직후에 전술한 바와 같은 수직크랙의 진행 현상에 의해 수직크랙이 제1방향의 스크라이브 라인에 도달하고, 또 다음 제1방향의 스크라이브 라인에 도달하기 직전에 스크라이브를 정지 함으로써 상기 현상에 의해 수직크랙이 그 다음의 제1방향의 스크라이브 라인에 도달한다. 이와 같이 단주기의 타점충격을 취성재료 기판에 주는 스크라이브 수단에 의해 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인과의 교차점을 만들지 않고 스크라이브 함으로써, 즉 제1방향의 스크라이브 라인을 피하면서 스크라이브 수단을 주행시킴으로써 결과적으로 제1방향의 스크라이브 라인과 제2방향의 스크라이브 라인과의 교차점에 부하가 걸리는 일이 없어져, 각 제1의 방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인과 교차하는 제2의 방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인이 상기한 깨짐, 작은 쪼개짐, 비직선 절단과 같은 불량이 발생하지 않게 되는 것이다.

또한 본 발명의 별도의 스크라이브 방법은, 취성재료 기판의 표면에 복수 개의 스크라이브 라인을 서로 교차시켜서 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서, 취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단에 의하여, 취성재료 기판의 표면에 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인과 이 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인이 교차하는 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 순차적으로 형성하는데 있어서, 상기 제1방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P1과 상기 제2방향의 적어도 하나의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P2와의 관계를 P1>P2로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 별도의 스크라이브 장치는 상기한 별도의 스크라이브 방법을 실시하는 스크라이브 장치로서, 취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단과, 상기 제1방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P1과 상기 제2방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P2와의 관계가 P1>P2가 되도록 스크라이브 수단에 걸리는 하중을 제어하는 하중제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이러한 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 의해 전술한 바와 같은 깨짐이나 작은 쪼개짐, 비직선 절단과 같은 불량은 일체 발생하지 않는다.

따라서 상기한 FPD의 제품 수율을 향상 시킬 수 있다.

도1은, 본 발명의 실시예에 있어서 스크라이브 장치의 일례를 나타내는 개략정면도이다.

도2는, 본 발명에서 사용되는 커터 휠의 일례를 나타내는 도면으로서, 도(a)는 회전축 방향에서 본 커터 휠의 외관 측면도, 도(b)는 회전축의 직각 방향에서 본 커터 휠의 외관 정면도, 도(c)는 도(a)에 나타난 칼날 능선부A의 확대도이다.

도3은, 도2에 나타난 커터 휠에 의해 취성재료 기판을 스크라이브하였을 때에 발생하는 수직크랙을 나타내는 확대단면도이다.

도4는, 커터 휠의 다른 예를 나타내는 부분확대도이다.

도5는, 커터 휠의 또 다른 예를 나타내는 부분확대도이다.

도6은, 커터 휠의 다른 예를 나타내는 부분확대도이다.

도7은, 본 발명에 의한 스크라이브 방법을 설명하는 취성재료 기판의 평면도이다.

도8은, 본 발명에 의한 스크라이브 방법을 설명하는 취성재료 기판의 평면도이다.

도9는, 본 발명에 의한 스크라이브 방법을 설명하는 취성재료 기판의 부분확대 평면도이다.

도10은, 본 발명의 실시예를 설명하는 취성재료 기판의 평면도이다.

도11은, 본 발명의 실시예1에서 발생하는 비직선 절단의 크기를 설명 하는 부분확대 평면도이다.

도12는, 본 발명의 실시예1에서 발생하는 깨짐의 크기를 설명하는 부분확대 평면도이다.

도13은, 본 발명의 실시예1에 있어서의 커터 휠의 취성재료 기판(글래스 판)에 대한 설정 깊이를 설명하는 부분확대 측면도이다.

도14는, 본 발명의 실시예1에 있어서의 비직선 절단의 발생율을 나타내는 레이더 차트(radar chart)이다.

도15는, 본 발명의 실시예1에 있어서의 비직선 절단의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도16은, 본 발명의 실시예1에 있어서의 깨짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도17은, 본 발명의 실시예1에 있어서의 깨짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도18은, 본 발명의 실시예1에 있어서의 작은 쪼개짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도19은, 본 발명의 실시예2에 있어서의 비직선 절단의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도20은, 본 발명의 실시예2에 있어서의 비직선 절단의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도21은, 본 발명의 실시예2에 있어서의 깨짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도22는, 본 발명의 실시예2에 있어서의 깨짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도23은, 본 발명의 실시예2에 있어서의 작은 쪼개짐의 발생율을 나타내는 레이더 차트이다.

도24는, 도2의 커터 휠로 스크라이브하였을 때에 취성재료 기판에 형성되는 수직크랙의 진행 현상을 설명하는 개략적인 단면도이다.

도25는, 도2의 커터 휠로 스크라이브하였을 때에 취성재료 기판에 형성되는 수직크랙의 진행 현상을 설명하는 도이다.

도26은, 종래의 스크라이브 방법에 있어서 크로스 스크라이브를 설명하기 위한 취성재료 기판의 평면도이다.

도27은, 종래의 스크라이브 방법에 의해 발생하는 깨짐을 설명하는 도이다.

도28은, 종래의 스크라이브 방법에 의해 발생하는 작은 쪼개짐을 설명하는 도이다.

도29는, 종래의 스크라이브 방법에 의해 발생하는 비직선 절단을 설명하는 도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 스크라이브 장치를 나타내는 개략 정면도이다.

이 스크라이브 장치는, 놓여진 취성재료 기판G를 예를 들면 진공흡입수단(眞空吸引手段)에 의해 흡착 고정시킨 수평회전 가능한 테이블1과, 이 테이블1을 Y방향(지면에 직교하는 방향)으로 이동 가능하게 지지하는 평행한 한 쌍의 안내 레일2, 2와, 이 안내 레일2, 2를 따라 테이블1을 이동시키는 볼 나사3과, Y방향과 직교하는 X방향(이 도에 있어서는 좌우방향)을 따라 테이블1의 위 쪽에 설치된 가이드 바(guide bar)4와, X방향으로 슬라이딩이 가능하도록 이 가이드 바4에 설치된 스크라이브 헤드5와, 이 스크라이브 헤드5를 슬라이딩 시키는 모터6과, 스크라이브 헤드5의 하부에 승강(昇降) 이동 할 수 있고 또 좌우로 회전하도록 설치된 팁 홀더7과, 이 팁 홀더7의 하단에 회전 가능하게 장착된 커터 휠8과, 가이드 바4의 위 쪽에 설치되어 테이블1의 취성재료 기판G에 형성되어 있는 정렬(alignment) 마크를 인식하는 한 쌍의 CCD카메라9와, 제2스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 커터 휠8을 제1스크라이브 라인을 피하면서 주행시키기 위해 상기 스크라이브 헤드5의 슬라이딩 동작 및 팁 홀더7의 승강 동작을 제어하는 소프트웨어로 구성되는 주행제어수단을 구비한 것이다.

또 상기한 스크라이브 장치는 일례이며, 스크라이브 헤드5가 고정되어 테이블1이 X 및 Y방향으로 이동하는 타입이나, 테이블1이 고정되어 스크라이브 헤드5가 X 및 Y방향으로 이동하는 타입이어도 좋다.

도2에 나타난 커터 휠8(8A)은 취성재료 기판G의 표면에 단주기(短週期)의 타점충격을 줄 수 있는 타입이다. 도2(a)는 회전축 방향에서 본 커터 휠8의 외관 측면도이며, 도2(b)는 회전축과 직각 방향에서 본 커터 휠8의 외관 정면도이다. 또한 도2(c)는 칼날 능선부A의 확대도이다. 여기에서, 커터 휠8A의 칼날 능선10에 도8(c)에 나타나 있는 바와 같이 U자 형상의 홈11을 형성함으로써 높이h의 돌기12가 피치P의 간격으로 형성된다.

여기에서 예시한 커터 휠8A는 휠 지름φ가 2.5mm, 휠 두께W가 0.65mm, 칼날각도2θ가 125。, 돌기수가 125개, 돌기의 높이h가 5μm, 피치P가 63μm이며, 이 커터 휠8을 이용하여 칼날 하중0.35N, 스크라이브 속도 300mm/sec의 조건하에서 1.1mm 두께의 글래스 판을 스크라이브 하였을 때의 글래스 단면을 도3에 나타내고 있다.

도3에 있어서, 글래스 판의 윗면에 있는 홈L은 커터 휠8을 글래스 판G의 윗면에 가압하면서 전동시켰을 때에 생성된 것이며, 이것을 스크라이브 라인이라 부른다(이 라인은 지면에 대하여 수직방향으로 연장된다). 이 스크라이브 라인L이 파여서 형성됨과 아울러, 이 스크라이브 라인L로부터 바로 아래 방향으로 연장되는 크랙(수직크랙)K가 발생하는데, 이 경우에 글래스 판을 두께 방향으로 관통하는 긴 크랙(실제로 측정962μm)이 발생, 즉 고침투의 수직크랙이 발생한다.

이와 같이, 상기한 커터 휠8은 칼날 하중을 크게 하더라도 수평크랙의 발생은 없고, 그 하중의 크기에 비례하여 고침투의 수직크랙K가 얻 어진다. 이렇게 스크라이브시에 얻어지는 수직크랙K가 고침투이고, 다음 공정의 브레이크 작업에 있어서 스크라이브 라인을 따라 정확한 브레이크를 할 수 있어 수율이 향상된다. 또, 브레이크 작업이 용이하기 때문에 브레이크 공정의 내용을 완화 혹은 간소화할 수 있다.

도4～도6은 다른 커터 휠의 원주 능선부를 나타내는 부분확대도이다. 도4의 커터 휠8B는, 상기한 커터 휠8A와는 다른 형상을 한 돌기121의 예를 나타내고 있는 것으로서, 칼날 능선101에 V자 형상의 홈111을 형성함으로써 돌기121을 형성하고 있다.

도5에 나타난 커터 휠8C는, 커터 휠8A, 8B와는 또 다른 형상을 한 돌기122의 예를 나타내고 있는 것으로서, 칼날 능선102에 톱 모양의 홈112를 형성함으로써 돌기122를 형성하고 있다.

도6에 나타난 커터 휠8D는 상기 커터 휠과는 다른 형상을 한 돌기123의 예를 나타내고 있는 것으로서, 칼날 능선103에 사각형의 홈113을 형성함으로써 돌기123을 형성하고 있다.

다음에 상기 주행제어수단에 의한 스크라이브 헤드5의 슬라이딩 동작 및 팁 홀더7의 승강 동작의 제어에 대해서, 3개의 제1스크라이브 라인과 이들과 교차하는 4개의 제2스크라이브 라인을 형성하는 경우를 예로 들어, 도7 내지 도9를 참조하여 설명한다.

우선 스크라이브에 앞서, 제1스크라이브 라인L1～L3의 형성 위치와 상호의 간격, 및 제2스크라이브 라인L4～L7의 형성 위치와 상호의 간격, 및 제2스크라이브 라인L4～L7 각각에 대해 제1스크라이브 라인L1～L3 각각의 사이에 있어서의 스크라이브 시작 위치 및 스크라이브 정지위치의 각 정보를 기준으로 해서 주행제어수단을 구성하는 소프트웨어가 탑재된, 도면에 나타나 있지 않은 컴퓨터에 입력한다.

즉 도7에 나타나 있는 바와 같이 제1스크라이브 라인L1～L3 각각의 형성 위치 및 상호간의 간격을 정하는 값으로서, 취성재료 기판G의 왼쪽 위 모서리를 기준점O라고 해서 이 기준점O로부터 X방향(도7 및 도8에 있어서 우측 방향)으로 떨어진 거리를 상기 컴퓨터에 입력한다. 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위해서, 스크라이브 라인L1은 기준점으로부터 X방향으로 10mm, 스크라이브 라인L2는 마찬가지로 100mm, 스크라이브 라인L3도 마찬가지로 200mm로 간단한 값으로 둔다.

다음에 제2스크라이브 라인L4～L7 각각의 형성 위치 및 상호간의 간격을 정하는 값으로서, 상기 기준점으로부터 Y방향(도7 및 도8에 있어서 아래 방향)으로 떨어진 거리를 적절하게 상기 컴퓨터에 입력한다.

계속하여 제2스크라이브 라인L4～L7 각각에 대해서 제1스크라이브 라인L1과 L2 사이에 있어서의 스크라이브 시작 위치A1을 정하는 값으로서, 제1스크라이브 라인L1이 기준점O로부터 떨어진 거리에 소정의 거리를 합한 값(도8에 나타난 예에서는 10.5mm)을 상기 컴퓨터에 입력한다. 또한 제1스크라이브 라인L2와 L3 사이에 있어서의 스크라이브 시작 위치A3을 정하는 값으로서, 제1스크라이브 라인L2가 기준점O로부터 떨어진 거리에 소정의 거 리를 합한 값(도8에 나타난 예에서는 100.5mm)을 상기 컴퓨터에 입력한다. 여기에서는, 제1스크라이브 라인L1 및 L2에서 각각 0.5mm 만큼 X 방향으로 떨어진 위치를 제2스크라이브 라인L4～L7에 있어서의 스크라이브 시작 위치로 하고 있다.

또한 제2스크라이브 라인L4～L7 각각에 대해서, 제1스크라이브 라인L1과 L2의 사이에 있어서의 스크라이브 정지위치A2를 정하는 값으로서, 제1스크라이브 라인L2가 기준점O로부터 떨어진 거리에서 소정의 거리를 뺀 값(도8에 나타내는 예에서는 99.5mm)을 상기 컴퓨터에 입력한다. 또한 제1스크라이브 라인L2와 L3의 사이에 있어서의 스크라이브 정지위치A4를 정하는 값으로서, 제1스크라이브 라인L3이 기준점O로부터 떨어진 거리에서 소정의 거리를 뺀 값(도8에 나타내는 예에서는 199.5mm)을 상기 컴퓨터에 입력한다. 여기에서는, 제1스크라이브 라인L2 및 L3으로부터 각각 0.5mm 만큼 X방향과는 역방향으로 떨어진 위치를 제2스크라이브 라인L4～L7에 있어서의 각각의 스크라이브 정지위치로 하고 있다.

도9는, 제1스크라이브 라인L1과 L2와의 사이에 있어서, 스크라이브 시작 위치A1과 정지위치A2를 나타내는 부분 확대도이다. 상기 예에서는, 제1스크라이브 라인L1과 스크라이브 시작 위치A1과의 거리B1 및 제1스크라이브 라인L2와 스크라이브 정지위치A2와의 거리B2를 각각 0.5mm로 하고 있지만, 이 값은 취성재료 기판G의 재질이나 두께, 스크라이브 시의 칼날 하중 등에 따라 적절하게 조정되며, 실제로 약 0.5mm～0.7mm 정도로 하는 것이 바람직하다.

또 상기한 각 값의 입력 순서는 임의여서, 상기의 예에 한정되지 않는다. 또한 상기 기준점O의 위치도 취성재료 기판G의 왼 쪽 위 모서리일 필요는 없고, 다른 임의의 모서리 또는 모서리 이외에 예를 들면 임의의 변의 중앙이나 이미 알고 있는 소정의 위치이더라도 좋다.

이상과 같이 해서 제1 및 제2의 각 스크라이브 라인L1～L7에 대해서 스크라이브 위치 등의 각 값의 설정이 완료되면, 스크라이브에 들어 간다. 스크라이브가 시작되면, 우선 상기 입력치에 따라, 취성재료 기판G 위에 제1스크라이브 라인L1～L3이 형성된다.

이것이 완료되면 상기한 테이블1이 90도 회전하여, 제2스크라이브 라인L4～L7의 스크라이브가 시작되는 것이지만, 이 때 상기 스크라이브 헤드5는 상기제어수단에 의해 제어되어서 제2스크라이브 라인L4의 시작 위치의 위 부분까지 상기 가이드 바4를 따라 슬라이딩 하고, 당해 위치에 도달하면 일단 정지해서 상기 팁 홀더7이 내려온다. 이에 따라 팁 홀더7에 설치된 커터 휠8이 상기한 스크라이브 시작 위치A1에 온다. 그 뒤에 커터 휠8에 칼날 하중이 가하여지고, 그 상태에서 스크라이브 헤드5가 다음의 제1스크라이브 라인L2를 향해서 슬라이딩 한다. 스크라이브 헤드5가 슬라이딩을 시작하여 스크라이브가 시작되면, 전술한 바와 같이 커터 휠8에 의해 취성재료 기판G에 고침투의 수직크랙이 스크라이브 방향과는 역방향 즉 제1스크라이브 라인L1을 향하는 방향으로 진행하고, 그 결과 제2스크라 이브 라인L4의 시작점이 제1스크라이브 라인L1에 도달하게 된다.

그리고 커터 휠8이 소정의 위치, 즉 제1스크라이브 라인L2의 전방에 설정된 스크라이브 정지위치A2에 도달하면, 스크라이브 헤드5가 정지하고, 계속하여 팁 홀더7이 상승하여 취성재료 기판G로부터 커터 휠8이 떨어진다. 커터 휠8이 정지위치A2에 도달한 시점에서, 전술한 바와 같이 스크라이브 정지 후에도 수직크랙의 앞 부분이 또 그 정지위치보다도 앞을 향해서 신장함으로써 고침투의 수직크랙이 스크라이브 방향으로 진행하여 형성되고, 그 결과 제2스크라이브 라인L4의 끝 부분이 제1스크라이브 라인L2에 도달하게 된다.

팁 홀더7의 상승이 완료되면, 스크라이브 헤드5가 다시 X방향을 향해서 슬라이딩 하여, 제1스크라이브 라인L2의 상방을 통과한다. 그리고 스크라이브 헤드5가 제1스크라이브 라인L2와 L3과의 사이에 있어서의 스크라이브 시작 위치A3의 상방까지 도달하면 일단 정지하고, 다시 팁 홀더7이 내려온다. 이에 따라 커터 휠8이 소정의 스크라이브 시작 위치A3, 즉 제1스크라이브 라인L2로부터 소정의 거리만큼 X방향으로 떨어진 위치에 온다. 그 뒤에 다시 커터 휠8에 칼날 하중이 가하여지고, 그 상태에서 스크라이브 헤드5가 최종의 제1스크라이브 라인L3을 향해서 슬라이딩 한다.

커터 휠8이 소정의 위치, 즉 제1스크라이브 라인L3의 전방에 설정된 스크라이브 정지위치A4에 도달하면 스크라이브 헤드5가 정지하고, 계속하여 팁 홀더7이 상승해서 취성재료 기판G로부터 커터 휠8이 떨어진다. 이렇게 해서, 제2스크라이브 라인L4의 스크라이브가 완료된다. 그 뒤에, 순차적으로 나머지 제2스크라이브 라인L5～L7의 스크라이브도 상기한 바와 마찬가지로 형성된다.

또 상기한 실시형태에 있어서는 스크라이브 수단으로서 스크라이브 헤드5, 팁 홀더7, 커터 휠8 등으로 구성된 것을 예시했지만, 취성재료 기판G의 표면에 단주기의 타점충격을 줄 수 있는 것이면 다른 구성의 것이어도 좋다.

예를 들면 취성재료 기판G의 표면을 가압하는 커터로 진동 구동기(actuator)의 주기적 신축에 의한 진동을 가하여, 커터에 부여되는 압력(하중)을 주기적으로 크게 하고 이에 따라 취성재료 기판G에 타점충격을 주도록 한 것이어도 좋다. 그 하나의 예로서, 일본 특허 제2954566호 공보에 개시되어 있는 장치가 있으므로 여기에서는 상세한 설명을 하지 않는다.

다음으로 청구항3 및 4에 관계되는 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

스크라이브 장치의 형태는, 상기한 실시형태에서 설명한 것과 기본적으로 같으므로 여기에서는 다른 점에 대해서만 설명한다.

상기한 실시형태에서는, 제2스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 커터 휠이 제1스크라이브 라인을 피하면서 주행하도록 상기 스크라이브 헤드의 슬라이딩 동작 및 팁 홀더의 승강 동작을 제어하는 소프트웨어로 구 성되는 주행제어수단을 구비하고 있었지만, 본 실시예에 있어서는 그 주행제어수단에 대신하여 소프트웨어로 구성되는 하중제어수단을 구비하고 있다.

이 하중제어수단은 제1스크라이브 라인을 형성할 때에 커터 휠에 대한 칼날 하중P1과 제2스크라이브 라인을 형성할 때의 커터 휠에 대한 칼날 하중P2와의 관계가 P1>P2가 되도록 커터 휠에 걸리는 하중을 제어하는 것이다.

이러한 하중제어수단을 구비함으로써 크로스 스크라이브 시에 전술한 바와 같은 깨짐이나 작은 쪼개짐, 비직선 절단과 같은 불량은 일체 발생하지 않는다.

다음 실시예에 대해서 설명한다.

(실시예 1)

취성재료 기판으로서, 두께 0.7mm의 글래스 판에 대하여, 도10에 나타나 있는 바와 같이 각 5개씩 제1스크라이브 라인L1～L5 및 제2스크라이브 라인L6～L10을 스크라이브하고, 이들 제1 및 제2스크라이브 라인의 합계 25곳의 교차점 전부에 대해서 상기한 비직선 절단, 깨짐, 작은 쪼개짐의 각각의 발생율을 조사하였다. 또 이하에서 말하는 비직선 절단의 크기는 도11에 있어서 부호m으로 나타내는 수치를 말하고, 깨짐의 크기는, 도12에 있어서 부호n으로 나타내는 수치를 말한다.

스크라이브의 조건으로서, 커터 휠의 주행속도를 300mm/sec로 하고 커터 휠이 글래스 판에 닿기 전의 설정 깊이(도13의 부호d 참조), 즉 파이는 양을 0.15mm로 하였다. 또 도면 중의 부호 8은 커터 휠, G'은 글래스 판을 나타낸다. 또한 제1스크라이브 라인L1～L5를 형성할 때에 커터 휠에 거는 칼날 하중P1의 설정치를 0.15MPa, 0.20MPa, 0.25MPa, 0.30MPa의 4종류로 하는 한편, 제2스크라이브 라인L6～L10을 형성할 때의 커터 휠에 거는 칼날 하중P2의 설정치를 0.15MPa, 0.20MPa, 0.25MPa, 0.30MPa의 4종류로 하였다.

*상기에 따라서 스크라이브한 결과는 도14내지 도18의 레이더 차트에 나타나 있다.

도14는 크기가 100～200μm인 비직선 절단의 발생율을, 도15는 크기가 200～300μm인 비직선 절단의 발생율을, 도16은 크기가 150～300μm인 깨짐의 발생율을, 도17은 크기가 300μm이상인 깨짐의 발생율을, 도18은 작은 쪼개짐의 발생율을 각각 나타내고 있다.

이들 도면에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 제1스크라이브 라인L1～L5를 형성할 때의 커터 휠에 대한 칼날 하중P1과 제2스크라이브 라인L6～L10을 형성할 때의 커터 휠에 대한 칼날 하중P2와의 관계를 P1>P2가 되도록 하면, 상기한 비직선 절단, 깨짐, 작은 쪼개짐의 어느 것이나 모두 발생율이 저하되는 것을 알 수 있다.

(실시예2)

커터 휠의 주행속도를 100mm/sec로 해서 제1스크라이브 라인L1～L5를 형성할 때에 커터 휠에 거는 칼날 하중P1의 설정치를 0.15MPa, 0.20MPa, 0.25MPa의 3종류로 하는 한편, 제2스크라이브 라인L6～L10을 형성할 때에 커터 휠에 거는 칼날 하중P2의 설정치를 0.15MPa, 0.20MPa, 0.25MPa의 3종류로 한 이외에는 상기 실시예1과 같은 조건에서 스크라이브를 하였다.

그 결과가 도19내지 도23의 레이더 차트에 나타나 있다.

도19는 크기가 100～200μm인 비직선 절단의 발생율을, 도20은 크기가 200～300μm인 비직선 절단의 발생율을, 도21은 크기가 150～300μm인 깨짐의 발생율을, 도22는 크기가 300μm이상인 깨짐의 발생율을, 도23은 작은 쪼개짐의 발생율을 각각 나타내고 있다.

이들 도면에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 제1스크라이브 라인L1～L5를 형성할 때에 커터 휠에 거는 칼날 하중P1과 제2스크라이브 라인L6～L10을 형성할 때의 커터 휠에 거는 칼날 하중P2와의 관계를 P1>P2가 되도록 하면 상기한 비직선 절단, 깨짐, 작은 쪼개짐 모두 발생율이 저하되는 것을 알 수 있다.

또 상기한 실시예에서는, 스크라이브 수단으로서 스크라이브 헤드5, 팁 홀더7, 커터 휠8 등으로 구성된 것을 예시했지만, 취성재료 기판G의 표면에 단주기의 타점충격을 줄 수 있는 것이면 다른 구성이어도 좋다.

예를 들면 취성재료 기판G의 표면을 가압하는 커터로 진동 구동기의 주기적 신축에 의한 진동을 가하여 커터에 부여되는 압력(하중)을 주기적으로 크게 하고, 이에 따라 취성재료 기판G에 타점충격을 주도록 한 것이 어도 좋다. 그 하나의 예로서, 일본 특허 제2954566호 공보에 개시되어 있는 장치가 있으므로 여기에서는 상세한 설명을 하지 않는다.

한편 상기의 설명에서는 취성재료 기판의 일종인 글래스 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 경우에 대해서 주로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 액정표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기EL 디스플레이 등의 취성재료 기판을 접합시킨 플랫 패널 디스플레이(FPD)나, 투과형 프로젝터 기판, 반사형 프로젝터 기판 등의 머더 접합기판에 스크라이브 라인을 형성하는 공정에도 본 발명의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법이 효과적으로 적용된다.

본 발명의 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법은 취성재료 기판으로서 글래스 기판, 취성재료 기판을 접합시킨 FPD나 머더접합 기판 등에 적용되어, 이것들의 기판에 형성된 스크라이브 라인의 교차점에 발생하는 경향이 있는 불량을 초래 하지 않고 스크라이브 라인을 형성하는데 유용하다.

Claims (4)

1. 취성재료 기판(脆性材料 基板)의 표면에 복수 개의 스크라이브(scribe) 라인을 서로 교차하는 방향으로 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서,

   취성재료 기판의 표면에 단주기(短週期)의 타점충격(打點衝擊)을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투(高浸透)의 수직크랙(垂直 crack)을 생성시키는 스크라이브 수단에 의해 제1방향의 스크라이브 라인을 형성한 후, 이 제1방향의 스크라이브 라인과 교차하는 방향으로 제2방향의 스크라이브 라인을, 상기 제1방향의 스크라이브라인과 상기 제2방향의 스크라이브라인의 교차점 및 그 근방에서는 상기 스크라이브 수단에 의해 상기 취성재료 기판의 표면에 상기 타점충격을 주지 않음으로써 상기 제1방향의 스크라이브 라인과의 교차점을 만들지 않고 스크라이브 함으로써, 형성하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
2. 청구항1의 스크라이브 방법을 실시하는 스크라이브 장치로서,

   취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단과,

   이 스크라이브 수단에 의해 상기 제2방향의 스크라이브 라인을 형성할 때, 그 스크라이브 수단이 상기 제1방향에 형성된 스크라이브 라인을 피하여 진행하게 하는 주행제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치.
3. 취성재료 기판의 표면에 복수 개의 스크라이브 라인을 서로 교차시켜서 형성하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법으로서,

   취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단에 의하여, 취성재료 기판의 표면에 제1방향의 스크라이브 라인과 이 제1방향의 스크라이브 라인이 교차하는 제2방향의 스크라이브 라인을 순차적으로 형성하는데 있어서, 상기 제1방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P1과 상기 제2방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P2와의 관계를

   P1>P2

   로 하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
4. 청구항3의 스크라이브 방법을 실시하는 스크라이브 장치로서,

   취성재료 기판의 표면에 단주기의 타점충격을 줌으로써 취성재료 기판 내에 고침투의 수직크랙을 생성시키는 스크라이브 수단과,

   상기 제1방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P1과 상기 제2방향의 스크라이브 라인을 형성할 때에 상기 스크라이브 수단에 걸리는 하중P2와의 관계가

   P1>P2

   가 되도록 스크라이브 수단에 걸리는 하중을 제어하는 하중제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 장치.

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