KR100976399B1 - 레이저 가공 시스템 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 시스템이 개시된다. 본 발명의 레이저 가공 시스템은, 레이저를 발생시키는 레이저 소스(Laser source)와, 레이저 소스에 의해 발생된 레이저를 절단 가공 대상의 웨이퍼(wafer)로 조사하는 빔 스캐너(Beam scanner)를 구비하는 레이저부; 및 레이저부에 결합되어 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 제거하는 이물 제거유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지할 수 있다.

Description

레이저 가공 시스템{Laser cutting system}

본 발명은, 레이저 가공 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지할 수 있는 레이저 가공 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서 회로 패턴이 완성된 웨이퍼(Wafer)는 절단 공정을 거쳐 개별 칩(Chip) 단위로 분리된다. 웨이퍼 절단 공정에서 핵심이 되는 공정은 웨이퍼에 절단선을 형성하는 것이며, 웨이퍼 상에 절단선을 형성하는 방법으로 접촉식과 비접촉식을 들 수 있다. 여기서 접촉식이란 절단 날을 회전시켜 가공 대상의 웨이퍼에 접촉시킴으로써 웨이퍼에 절단선을 형성하는 방식을 뜻하며, 비접촉식이란 레이저(Laser)를 이용함으로써 웨이퍼에 절단 날과 같은 기구를 접촉하지 않고 웨이퍼에 절단선을 형성하는 방식을 뜻한다.

접촉식의 경우, 절단선 형성 과정에서 상대적으로 많은 부산물이 발생되고 절단 속도가 느릴 뿐만 아니라 넓은 절단 폭으로 인하여 비교적 작은 크기의 칩을 생산에 사용되는 웨이퍼에 적용하기 어려운 점이 있다. 이에, 최근에는 레이저를 이용하는 비접촉식 절단 방식에 대한 연구와 이용이 활발하게 이루어지고 있다.

레이저를 이용하여 웨이퍼 상에 절단선을 형성하는 경우, 본격적인 절단선의 형성에 앞서 웨이퍼를 예비 정렬시키고 코팅 물질을 입히는 것과 같은 사전준비 작업이 행해진다. 이러한 예비 정렬, 코팅, 절단 등의 일련의 과정들은, 웨이퍼에 대한 사전준비를 행하여 웨이퍼를 공급하는 공급유닛, 웨이퍼 전달을 수행하는 이송유닛 및 웨이퍼에 절단선을 형성하는 가공유닛을 구비하는 레이저 가공 시스템에 의해 이루어질 수 있다.

이때 가공유닛에는, 레이저 빔의 조사각을 일정범위에서 반복되도록 조절하여 웨이퍼가 정지하고 있더라도 웨이퍼 상에 소폭의 절단선이 형성될 수 있도록 하는 이른바 빔 스캐너(Beam scanner)가 구비될 수 있다. 그리하여 빔 스캐너를 통하여 소폭의 절단선이 형성되면 레이저의 조사를 일시적으로 멈추고 웨이퍼가 지지된 스테이지를 소폭 이동한 후 다시 빔 스캐너를 통하여 소폭의 절단선을 형성하는 과정을 반복함으로써 궁극적으로 웨이퍼를 절단시킬 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 빔 스캐너를 사용하여 고속으로 레이저를 조사하면서 웨이퍼를 절단하는 경우, 웨이퍼가 절단되는 과정에서 이물이 발생할 수 있는데, 만약 발생된 이물을 적절하게 제거하지 못하면 웨이퍼의 품질에 악영향을 미칠 수밖에 없게 되므로, 웨이퍼가 절단되는 과정에서 발생된 이물을 적절히 제거하기 위한 구조가 필요하다.

본 발명의 목적은, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지할 수 있는 레이저 가공 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 레이저를 발생시키는 레이저 소스(Laser source)와, 상기 레이저 소스에 의해 발생된 레이저를 절단 가공 대상의 웨이퍼(wafer)로 조사하는 빔 스캐너(Beam scanner)를 구비하는 레이저부; 및 상기 레이저부에 결합되어 상기 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 제거하는 이물 제거유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 이물 제거유닛은 상기 빔 스캐너에 결합될 수 있으며, 상기 이물 제거유닛은, 이물을 흡입하도록 덕트 형상을 갖는 흡입덕트본체; 일측은 상기 흡입덕트본체에 결합되고 타측은 상기 빔 스캐너에 결합되어 상기 빔 스캐너에 대해 상기 흡입덕트본체를 지지하는 마운트 브래킷; 및 상기 흡입덕트본체를 통해 흡입된 이물이 외부로 배출될 수 있도록 상기 흡입덕트본체에 마련되어 상기 흡입덕트본체와 함께 이물의 배출 경로를 형성하는 적어도 하나의 이물배출부를 포함할 수 있다.

상기 이물 제거유닛은, 상기 흡입덕트본체에 결합되어 상기 웨이퍼를 향해 에어(air)를 분사하는 적어도 하나의 에어분사부를 더 포함할 수 있으며, 상기 에어분사부는, 실질적으로 에어가 분사되는 노즐구가 형성된 블로어 노즐파이프; 및 상기 블로어 노즐파이프의 주변에 마련되며, 상기 블로어 노즐파이프로 에어를 공 급하는 에어 공급 파이프가 착탈 가능하게 결합되는 바브 피팅(barb fitting)을 포함할 수 있다.

상기 노즐구는 상기 블로어 노즐파이프에 복수개로 마련되되 상기 웨이퍼의 표면을 향해 경사진 방향으로 에어를 분사할 수 있도록 상기 블로어 노즐파이프에 마련될 수 있다.

상기 에어분사부는 상기 흡입덕트본체의 일면에 상호 이격되게 한 쌍 마련될 수 있다.

상기 흡입덕트본체는 밑면이 개방된 사다리꼴 형상으로 제작될 수 있으며, 상기 이물배출부는, 상기 흡입덕트본체의 양측 경사면 영역에 각각 경사지게 결합되어 이물 배출 파이프가 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 엘보 피팅(elbow fitting)을 포함할 수 있다.

상기 빔 스캐너에 대해 상기 이물 제거유닛이 도피 가능하도록 상기 마운트 브래킷은 상기 빔 스캐너와 힌지 결합될 수 있다.

상기 마운트 브래킷은, 상기 빔 스캐너 영역에 결합되는 제1 가로부; 상기 흡입덕트본체 영역에 결합되는 제2 가로부; 및 상기 제1 및 제2 가로부를 상호 연결하는 세로부를 포함할 수 있으며, 상기 힌지는 상기 제1 가로부 영역에 마련될 수 있다.

상기 힌지에 인접한 상기 제1 가로부에는 상기 빔 스캐너에 대해 상기 마운트 브래킷의 위치를 선택적으로 고정시키는 위치고정부가 더 결합될 수 있다.

상기 위치고정부는 상기 제1 가로부에 결합되는 노브볼트일 수 있다.

상기 노브볼트는, 상기 제1 가로부를 통과하도록 배치되고 노출단이 상기 빔 스캐너에 접촉지지되는 축부; 및 상기 축부의 단부에 마련되어 상기 축부를 정역 방향으로 회전시키는 머리부를 포함할 수 있다.

상기 이물 제거유닛은, 상기 웨이퍼를 기준으로 하여 상기 웨이퍼의 양측에 배치되도록 상기 빔 스캐너에 결합될 수 있다.

상기 레이저부의 주변에 마련되며 상기 웨이퍼가 안착되는 드럼을 구비한 스피너부(Spinner part)를 더 포함할 수 있으며, 상기 스피너부는, 상기 웨이퍼의 표면에 소정의 코팅물질을 도포하는 코팅물질 도포노즐; 상기 웨이퍼의 세정을 위한 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐; 및 상기 웨이퍼의 건조를 위한 건조가스를 분사하는 건조가스 분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 세정액 분사노즐 및 상기 건조가스 분사노즐은 단일의 헤드에 상호 인접하게 일체로 마련될 수 있으며, 상기 코팅물질 도포노즐은 상기 드럼을 사이에 두고 상기 세정액 분사노즐 및 상기 건조가스 분사노즐에 상호 대향되게 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 평면도이고, 도 2는 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 카세트 엘리베이터부의 사시도이며, 도 3은 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 이송유닛의 평면도이고, 도 4는 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 스테이지부의 사시도이며, 도 5는 도 1에 도시된 스피너부 영역의 사시도이고, 도 6은 도 5에서 비산방지커버가 분리된 상태의 사시도이며, 도 7은 스피너부 영역의 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템은, 가공 대상의 웨이퍼(미도시)에 절단선을 형성하기에 앞서 웨이퍼에 대한 사전준비를 수행하는 공급유닛(100)과, 절단선 형성을 위한 사전준비가 완료된 웨이퍼를 이송하는 이송유닛(200)과, 이송유닛(200)을 통하여 공급유닛(100)으로부터 웨이퍼를 이송 받아 웨이퍼 상에 절단선을 형성하는 가공유닛(300)을 구비한다.

참고로, 가공유닛(300)은 레이저부(320)를 포함하며, 레이저부(320)는 레이저를 발생시키는 레이저 소스(321, Laser source)와, 레이저 소스(321)에 의해 발생된 레이저를 웨이퍼 상에 조사하는 빔 스캐너(322, Beam scanner)를 구비하는데, 이 레이저부(320)에 이물 제거유닛(400)이 결합되어 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되 는 이물을 적절하게 제거하게 된다. 이물 제거유닛(400)에 대해서는 도 8을 통해 후술하도록 하며, 우선적으로 공급유닛(100), 이송유닛(200) 및 가공유닛(300)에 대해 설명하도록 한다.

공급유닛(100)은, 이전 공정을 통하여 회로 패턴이 형성된 웨이퍼들을 제공받고 이러한 웨이퍼들을 대상으로 절단선을 형성하기에 앞서 수행해야 할 일정 작업들을 진행한다. 공급유닛(100)은, 레이저 가공 시스템의 내외로 웨이퍼가 신속하게 인출될 수 있도록 하는 카세트 엘리베이터부(110, Cassette elevator part)와, 웨이퍼에 대한 예비 정렬을 수행하는 예비 정렬부(120)와, 웨이퍼에 대한 세정, 건조 및 코팅 작업을 진행하는 스피너부(500, Spinner part)와, 이들 구성들이 설치 지지되는 공급유닛 프레임(140)을 구비한다.

카세트 엘리베이터부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 웨이퍼가 로딩되는 카세트(111)와, 카세트(111)를 탑재하여 승강시키는 엘리베이터(115)를 구비한다.

카세트(111, Cassette)는, 웨이퍼가 로딩될 수 있도록 한 쌍의 웨이퍼 로딩판(112a, 112b)을 구비하며, 각각의 웨이퍼 로딩판(112a, 112b, Wafer loading plate)의 내측면에는 수평의 웨이퍼 슬롯(113, Wafer slot)들이 형성되어 있다. 웨이퍼의 측면부가 슬라이딩 방식으로 웨이퍼 슬롯(113)에 삽입됨으로써 웨이퍼는 카세트(111)에 로딩될 수 있다.

이러한 카세트(111)는 엘리베이터(115)에 고정 결합되지 않고 탈착될 수 있도록 마련된다. 그리하여, 절단선을 형성하고자 하는 다수의 웨이퍼들을 카세 트(111)에 로딩시키는 작업이 마쳐진 후 비로소 카세트(111)는 엘리베이터(115)에 탑재된다. 그리고 카세트(111)에 로딩된 웨이퍼들은 후술하게 될 가공유닛(300)에 의해 절단선이 형성되게 되고, 이후 카세트(111)로 이송되어 로딩된다. 그리고 절단선 형성이 완료된 웨이퍼들로 카세트(111)가 채워지면, 카세트(111)는 엘리베이터(115)로부터 분리되어 취출된다.

엘리베이터(115)는, 카세트(111)를 단계적으로 상승 또는 하강시킨다. 이와 같이 카세트(111)를 단계적으로 상승 또는 하강시키는 것은, 카세트(111)에 형성된 여러 웨이퍼 슬롯(113)들 간의 높이차가 있어서, 웨이퍼가 로딩 또는 언로딩될 대상 웨이퍼 슬롯(113)의 높이를 일정하게 조절하기 위함이다. 즉, 엘리베이터(115)에 의해 카세트(111)가 승강할 수 있고, 이에 의해 웨이퍼가 로딩 또는 언로딩될 웨이퍼 슬롯(113)의 높이는 일정하게 유지될 수 있다.

예비 정렬부(120)는, 카세트(111)로부터 절단선을 형성하고자 하는 웨이퍼를 전달받아 예비 정렬한다. 이에 예비 정렬부(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 로딩되는 한 쌍의 로딩바아(121a, 121b, Loading bar)와, 로딩바아(121a, 121b)의 X축 이동을 안내하는 X축 가이드레일(122)과, 로딩바아(121a, 121b)의 Y축 이동을 안내하는 Y축 가이드레일(123)과, 이들 구성들이 장착되는 베이스 플레이트(124, Base plate)를 구비한다.

한 쌍의 로딩바아(121a, 121b)에는 카세트(111)로부터 전달된 웨이퍼가 로딩되며, 이러한 로딩바아(121a, 121b)가 베이스 플레이트(124) 상에서 수평 이동함으로써 로딩바아(121a, 121b)에 로딩된 웨이퍼의 예비 정렬이 이루어지게 된다.

이러한 로딩바아(121a, 121b)의 수평이동은 베이스 플레이트(124)에 설치된 X 및 Y축 가이드레일(122, 123)에 의해 안내된다. 즉, 로딩바아(121a, 121b)의 X축 이동이 필요한 경우 로딩바아(121a, 121b)는 X축 가이드레일(122)을 따라 수평 이동되며, 로딩바아(121a, 121b)의 Y축 이동이 필요한 경우 로딩바아(121a, 121b)는 Y축 가이드레일(123)을 따라 수평 이동된다. 도시되지 않았지만, 예비 정렬부에는 이러한 로딩바아(121a, 121b)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 모터들(미도시)이 구비되며, 이러한 모터들은 마이크로 스텝 모터(Micro step motor)일 수 있다.

베이스 플레이트(124)는, 예비 정렬부(120)의 다른 구성들이 설치되는 장소이다. 이러한 베이스 플레이트(124)의 중앙부에는, 예비 정렬이 완료된 웨이퍼가 빠져나가는 관통홀(124a, 도 1 참조)이 형성되어 있다.

한편, 도 1을 포함하여 주로 도 5 내지 도 7을 참조하면, 스피너부(500)는 예비 정렬부(120)의 하부 영역에 마련된다. 예비 정렬이 완료된 웨이퍼는 관통홀(124a)을 통하여 스피너부(500)로 이동된 후 스피너부(500)가 제공하는 작업을 제공받게 된다. 여기서, 스피너부(500)가 제공하는 작업이란 웨이퍼에 대한 코팅, 세정 및 건조 작업을 가리킨다.

참고로 웨이퍼가 예비 정렬부(120)로부터 스피너부(500)로 전달될 때는, 한 쌍의 로딩바아(121a, 121b) 간의 거리가 소폭 증가하고 스피너부(500)의 업/다운(up/down) 동작에 기인하여 웨이퍼가 관통홀(124a)을 통하여 스피너부(500)에 로딩될 수 있게 된다. 스피너부(500)의 업/다운 동작은 도 5 및 도 7에 도시된 업/다 운 구동부(501)에 의해 수행된다.

스피너부(500)는 예비 정렬부(120)로부터 웨이퍼를 전달받아 절단선 형성작업의 수준을 높이기 위해 웨이퍼를 소정의 코팅물질로 코팅하며, 웨이퍼에 대한 절단선 형성이 완료된 이후에는 다시 웨이퍼를 전달받아 웨이퍼에 코팅된 코팅물질을 제거하는 작업을 진행한다. 결국, 웨이퍼는 스피너부(500)로 이송된 후, 코팅 작업을 먼저 진행하고, 이어서 세정 및 건조 작업을 진행하게 되는 것이다.

웨이퍼가 스피너부(500)에서 코팅, 세정 및 건조 작업이 진행될 수 있도록 스피너부(500)에는 드럼(510, Drum)이 마련되며, 웨이퍼는 드럼(510)의 상면에 흡착 지지된다. 드럼(510)은 웨이퍼를 실질적으로 평평하게 지지할 수 있도록 거의 정반으로 제작된다. 이러한 드럼(510)은 업/다운 구동부(501)에 의해 상하로 승강될 수 있으며, 코팅, 세정 및 건조 작업이 진행될 때는 드럼(510)에 결합된 회전구동부(미도시)에 의해 고속으로 회전하게 된다.

스피너부(500)는 웨이퍼의 표면에 소정의 코팅물질을 도포하는 코팅물질 도포노즐(520)과, 웨이퍼의 세정을 위한 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐(530)과, 웨이퍼의 건조를 위한 건조가스를 분사하는 건조가스 분사노즐(540)을 구비한다.

이러한 코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)에 의해 웨이퍼는 스피너부(500)에서 코팅, 세정 및 건조 작업이 진행될 수 있게 되는 것이다. 코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)로 각각 코팅물질, 세정액 및 건조가스를 공급하기 위해 스피너부(500)의 하부 영역에는 복수의 배관부(502)가 갖춰진다.

참고로, 본 실시예에서는 UV 레이저를 사용하기 때문에 절단선 형성 과정에서 발생하는 파티클(particle)의 양을 현저히 줄어들게 하며, 웨이퍼 상에 형성되는 절단선이 보다 나은 수준으로 형성될 수 있도록 코팅물질로 웨이퍼를 코팅하게 되는데, 따라서 본 실시예의 스피너부(500)에는 코팅물질 도포노즐(520)이 더 갖춰지게 된다.

코팅물질 도포노즐(520)에 의해 도포되는 코팅물질은 폴리비닐알콜(PolyVinyl Alcohol, PVA)이 사용될 수 있다. 폴리비닐알콜과 같은 코팅물질로 웨이퍼를 코팅함으로써 절단선 형성 과정에서 발생하는 파티클(Particle)의 양이 현저히 줄어들게 되며, 웨이퍼 상에 형성되는 절단선이 보다 나은 수준으로 형성될 수 있다.

웨이퍼에 절단선이 형성된 후에는 도포된 코팅물질을 제거해야 하는데, 이 때는 세정액 분사노즐(530)로부터 분사되는 세정액에 의해 코팅물질이 제거된다. 세정액으로는 디아이 워터(DI Water)를 사용할 수 있다.

세정액을 통해 코팅물질이 제거된 후에는 액상의 세정액을 건조시키기 위해 웨이퍼를 건조한다. 이 때는 건조가스 분사노즐(540)로부터 분사되는 건조가스에 의해 웨이퍼 상에 잔존하는 세정액을 건조시키게 된다. 본 실시예에서 건조가스로는 질소가스(N₂)를 적용하고 있다.

한편, 드럼(510)을 기준으로 스피너부(500)를 살펴보면, 스피너부(500)는 내부케이싱(503)과, 내부케이싱(503)의 외측에 배치되는 외부케이싱(504)을 구비한 다. 드럼(510)은 내부케이싱(503)의 내부에 마련되기 때문에, 코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)에 의한 코팅, 세정 및 건조 작업은 내부케이싱(503) 내의 작업공간에서 진행된다.

코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)은 주로 외부케이싱(504) 영역에 장착된다. 하지만, 웨이퍼에 대한 코팅, 세정 및 건조 작업이 진행될 때는 상호 독립적 혹은 연동 구동하여 내부케이싱(503)의 내부 작업공간에 배치된다. 이처럼 코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)의 설치 위치와 동작 위치를 상호 다르게 구현함으로써 작업 시 상호 영향을 미치는 것을 최대한 억제할 수 있게 된다.

코팅물질 도포노즐(520), 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)의 설치 위치 및 구조와 관련해서 살펴보면, 본 실시예에서 코팅물질 도포노즐(520)은 독립적으로 마련되고, 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)은 함께 일체형으로 마련된다.

물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540) 역시 각각 개별적인 분리형으로 제작할 수 있다. 하지만, 작업 중에 세정액 분사노즐(530)에서 분사된 세정액이 건조가스 분사노즐(540)에 묻더라도 건조가스 분사노즐(540)에는 별다른 영향을 미치지 않기 때문에 구조의 단순화를 위해 본 실시예에서는 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)을 일체형으로 제작하고 있는 것이다.

세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)을 일체형으로 구현하기 위 해서, 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)은 단일의 헤드(550)에 상호 인접하게 마련된다. 그리고 헤드(550)에는 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)이 드럼(510)의 상부 영역으로 배치될 수 있도록 헤드(550)를 드럼(510)의 판면 방향으로 독립 구동시키는 제1 액추에이터(560)가 연결된다.

제1 액추에이터(560)는, 일단이 헤드(550)를 지지하되 수평 방향으로 배치되는 헤드지지바아(560a)와, 드럼(510)의 주변에 마련되고 헤드지지바아(560a)의 타단을 지지하며, 수직 방향으로 배치되는 컬럼(560b)과, 헤드지지바아(560a) 및 컬럼(560b) 사이에 마련되어 헤드지지바아(560a)를 수평 방향으로 이동시키는 수평이동부(560c)를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 제1 액추에이터(560)가 헤드(550)를 드럼(510)의 판면 방향으로 독립 구동시킴에 따라 헤드(550)에 일체로 마련된 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)은 함께 드럼(510)의 상부 영역으로 배치될 수 있게 된다.

세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)이 단일의 헤드(550)에 의해 일체형으로 마련되어 있는 반면, 코팅물질 도포노즐(520)은 헤드(550)로부터 이격된 위치에 독립적으로 마련된다. 즉, 코팅물질 도포노즐(520)은 드럼(510)을 사이에 두고 헤드(550)의 대향측에 마련된다. 결국, 헤드(550)를 기준으로 볼 때, 코팅물질 도포노즐(520)과, 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)은 상호간 대향 배치되는 구조를 갖는다.

물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 경우에 따라서는 전술한 헤드(550)에 코팅물질 도포노즐(520)을 함께 마련할 수도 있다. 하지만, 이 와 같이 코팅물질 도포노즐(520)이 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)과 일체로 마련되는 경우, 세정액이 코팅물질 도포노즐(520)에 묻게 되면 코팅 시 악영향을 주게 될 수 있다. 따라서 코팅물질 도포노즐(520)을, 세정액 분사노즐(530) 및 건조가스 분사노즐(540)과 독립적으로 마련하고 각각이 개별적으로 제어되도록 구현하는 것이 바람직하다.

코팅물질 도포노즐(520)이 독립 구동하여 드럼(510)의 상부 영역으로 배치될 수 있도록, 코팅물질 도포노즐(520)에 연결되어 코팅물질 도포노즐(520)을 드럼(510)의 판면 방향으로 독립 구동시키는 제2 액추에이터(570)가 더 마련된다. 제2 액추에이터(570)는 제1 액추에이터(560)와 유사한 형태로 구현할 수 있으므로 제2 액추에이터(570)에 대한 구조적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 웨이퍼에 대한 코팅 작업 시 코팅물질은 웨이퍼의 표면에 도포되는 수준이므로 코팅물질이 비산될 우려는 그다지 높지 않다. 하지만, 웨이퍼의 세정을 위해 세정액을 웨이퍼로 분사하는 경우, 액상의 세정액은 웨이퍼의 주변으로 비산될 우려가 높다. 이를 저지하기 위해, 본 실시예의 스피너부(500)에는 세정액이 비산되는 것을 저지하는 비산방지커버(580)가 더 마련된다.

비산방지커버(580)는, 스피너부(500)의 외측면을 형성하는 측면커버(581)와, 측면커버(581)의 상면을 형성하는 상면커버(582)를 구비하는데, 상면커버(582)에는 관통공(582a)이 더 형성된다. 관통공(582a)의 면적은 대략 드럼(510)의 면적과 실질적으로 동일하게 형성된다.

뿐만 아니라 본 실시예의 경우, 공급유닛 프레임(140)에는 비산하는 세정액 을 흡수할 수 있도록 흡수부재(미도시)가 더 마련될 수 있다. 이와 같이 흡수부재를 마련하는 경우, 흡수부재가 쉽게 교체할 수 있도록 하는 편이 바람직할 것이다. 한편, 본 실시예의 스피너부(500)에는 석션부(590, Suction portion)가 더 구비되어 있다. 석션부(590)는 스피너부(500)에서 세정 및 건조 작업이 진행될 때 함께 동작되어 물방울 등을 흡입하는 역할을 한다. 따라서 세정 및 건조 작업 시 스피너부(500)에서 물방울이 비산되는 현상이 저지될 수 있게 된다. 이러한 석션부(590)는 다양한 형태로 구현될 수 있는데 본 실시예에서는 스피너부(500)에 배기 파이프(pipe)를 결합시키고 이 배기 파이프에 펌프(pump) 등을 연결하여 배기 파이프를 통해 물방을 등이 흡입되도록 하는 간단한 구조를 적용하고 있다. 하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 도시된 것 외의 다른 구조로 적용되어도 무방하다.

공급유닛 프레임(140, 도 1 참조)은, 대략 육면체 형상으로 마련되며 공급유닛(100)에 구비하는 다른 구성들이 설치되는 틀이 된다. 즉, 전술한 카세트 엘리베이터부(110), 예비 정렬부(120) 및 스피너부(500)는 공급유닛 프레임(140)에 결합 설치됨으로써 적절한 위치에 배치될 수 있다.

이송유닛(200)은, 공급유닛(100)에서 예비 정렬 및 코팅이 완료된 웨이퍼를 가공유닛(300)으로 이송한다. 이러한 이송유닛(200)은, 웨이퍼를 흡착하여 수평 또는 상하로 이동시키도록 마련된 헤드부(210)와, 헤드부(210)의 일단이 결합되며 헤드부(210)를 지지함과 동시에 수평 구동하는 지지구동부(250)를 구비한다.

헤드부(210)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 헤드부(220)와 제2 헤드 부(230)를 구비한다. 제1 헤드부(220)는, 제1 헤드(221)와, 제1 실린더(222)와, 제1 결합판(223)을 구비한다. 그리고 제2 헤드부(230)는, 제2 헤드(231)와, 제2 실린더(232)와, 제2 결합판(233)을 구비한다.

여기서 제1 및 제2 헤드(221, 231)는, 웨이퍼를 진공흡착 방식으로 웨이퍼를 흡착할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 실린더(222, 232)는 각각, 제1 및 제2 헤드(221, 231)를 상하로 동작할 수 있도록 한다. 또한, 제1 및 제2 결합판(223, 233)은 각각 제1 및 제2 헤드(221, 221)를 지지구동부(220)에 연결시키며, 제1 및 제2 결합판(223, 233)이 지지구동부에 대해 수평으로 슬라이딩 이동함에 따라 제1 및 제2 헤드(221, 231)도 함께 수평으로 슬라이딩할 수 있게 된다. 한편, 제1 실린더(222)의 스트로크(stroke)는 제2 실린더(232)의 스트로크에 비해 더 길게 마련되며, 이는 제1 헤드(221)를 지지구동부(220)에 연결시키는 제1 결합판(223)의 결합위치가 제2 헤드(231)를 지지구동부(220)에 결합시키는 제2 결합판(233)의 결합위치보다 더 상위이기 때문이다.

이들 결합판들(223, 233)이 슬라이딩 가능하도록 결합되는 지지구동부(250)는 사각의 지지판(251)을 구비하며, 지지판(251)에는 결합판(223, 233)에 연결된 볼스크루(미도시, Ball screw) 및 결합판(223, 233)의 수평이동을 가이드하는 가이드레일(미도시)이 설치된다. 이때 볼스크루는 스텝 모터(Step motor, 미도시)에 의해 구동될 수 있고, 볼스크루가 스텝 모터에 의해 구동됨에 따라 제1 및 제2 헤드부(220, 230)는 수평으로 왕복운동 할 수 있다.

이처럼 본 실시예의 이송유닛(200)은 수평 및 상하로 구동되는 2개의 헤 드(221, 231)를 구비함으로써, 헤드가 1개 마련된 경우에 비해 공급유닛(100)과 가공유닛(300) 사이에서 웨이퍼를 전달하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 예를 들어, 가공유닛(300)에서 하나의 웨이퍼에 대한 가공이 마쳐지면, 제1 및 제2 헤드부(220, 230) 중 하나가 가공이 마쳐진 웨이퍼를 흡착하여 공급유닛(100) 측으로 이송함과 동시에 나머지 다른 헤드부가 가공 대상의 웨이퍼를 가공유닛(100)에 제공할 수 있다.

가공유닛(300)은, 이송유닛(200)으로부터 웨이퍼를 전달받아 절단선 형성을 위한 가공을 수행한다. 이러한 가공유닛(300)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 지지하는 스테이지부(310)와, 스테이지부(310)에 지지된 웨이퍼에 레이저를 조사하여 웨이퍼에 절단선을 형성하는 레이저부(320)와, 스테이지부(310)의 측면부를 커버하는 가공유닛 커버(330)를 구비한다.

스테이지부(310)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 지지하는 스테이지(311)와, 스테이지가 설치되어 지지되는 정반(312)과, 스테이지(311)를 수평 구동하는 수평구동수단(미도시)과, 정반의 내부로 분진이 침투하는 것을 저지하는 자바라(313)와, 정반의 하면에 결합되어 공급유닛(100) 또는 이송유닛(200)으로부터 발생된 진동이 바닥을 통하여 스테이지(311)로 전달되는 것을 저지하는 재진대(314)를 구비한다.

스테이지(311)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 진공흡착 방식으로 흡착하여 레이저에 의해 가공되는 동안 웨이퍼를 지지한다. 이러한 스테이지(311)는 정반의 상면부에서 X축 또는 Y축을 따라 직선운동 가능하도록 마련된다.

그리고 도시되진 않았지만, 정반(312)의 상측에는 스테이지(311)를 수평 구동하는 수평구동수단(미도시)이 설치되며, 수평구동수단에 의해 스테이지(311)는 X축 또는 Y축으로 직선운동 할 수 있다. 이러한 수평구동수단은, 스테이지(311)를 X축으로 구동하는 X축 리니어 모터(미도시) 및 스테이지(311)를 Y축으로 구동하는 Y축 리니어 모터(미도시)를 구비한다.

웨이퍼 상에 절단선을 형성하고자 하는 경우, 웨이퍼 상에 레이저를 조사함과 동시에 스테이지(311)를 절단선의 길이에 해당하는 변위만큼 절단선이 형성될 방향으로 왕복 운동시키게 된다. 참고로, X축 방향으로 절단선을 형성한 후 Y축 방향으로 절단선을 형성하기 위해서는 스테이지(311)가 90도 회전하게 된다. 이처럼 본 실시예에서는, 레이저의 조사와 스테이지(311)의 왕복운동을 동시에 수행함으로써 웨이퍼 상에 절단선을 형성하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 정반(312)의 상면부에는 자바라(313)를 설치하여, 정반(312)에 설치된 수평구동수단 등의 구성들에 분진이 침투할 수 없도록 방지한다. 이러한 자바라(313)는, 정반(312) 상에서의 스테이지(311)가 이동영역을 커버할 수 있도록 마련된다. 이에 자바라(313)는, 스테이지(311)의 이동방향에 대응하여 X축 자바라(313a)와, Y축 자바라(313b)를 구비한다. 그리하여, X축 자바라(313a)는 스테이지(311)가 X축으로 이동할 때 함께 X축 방향으로 접히거나 펼쳐지게 되고, Y축 자바라(313b)는 스테이지(311)가 Y축으로 이동할 때 Y축 방향으로 접혀지거나 펼쳐지게 된다.

정반(312)의 하면부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 모서리 부근에 스테 이지(311)로 외부 진동이 전달되는 것을 저지하기 위해 재진대(314)가 마련된다. 이들 4개의 재진대(314)는, 압축공기 주입형이 선택되어 사용되며, 압축공기의 탄성에 의해 재진대(314)의 바닥에 외부 진동이 전달되더라도 재진대(314)를 통하여 스테이지(311)에 전달되는 진동의 양은 현저하게 감소될 수 있다.

레이저부(320)는, 스테이지부(310)에 지지된 웨이퍼에 레이저를 조사하여 웨이퍼에 절단선을 형성한다. 이러한 레이저부(320)는, 앞서 기술한 바와 같이, 레이저를 발생시키는 레이저 소스(321)와, 레이저 소스(321)에 의해 발생된 레이저를 웨이퍼 상에 조사하는 빔 스캐너(322)를 구비한다.

빔 스캐너(322)는, 웨이퍼 상에 레이저를 정하방으로 일정하게 조사하지 않고, 레이저가 조사되는 각을 일정각도 범위에서 변화될 수 있도록 한다. 그리하여, 만약 가공 대상의 웨이퍼를 지지한 스테이지(311)가 정지하였다 하더라도, 웨이퍼 상에는 절단선의 일부분이 형성될 수 있다. 따라서 빔 스캐너(322)를 사용하는 경우, 스테이지(311)를 정지시킨 상태에서 웨이퍼 상에 일정시간 레이저를 조사한 다음 레이저 조사를 일시 멈추고 스테이지(311)를 소폭 이동시키고 다시 레이저를 조사하는 과정을 반복함으로써 하나의 절단선 형성을 완성할 수 있게 된다. 하지만, 본 실시예에서는 절단선 형성에 소요되는 시간을 줄이는 한편 절단선이 매끄럽게 형성될 수 있도록, 빔 스캐너(322)를 통하여 웨이퍼 상에 레이저를 조사함과 동시에 웨이퍼가 지지된 스테이지(311)를 절단선을 형성하고자 하는 방향에 대해 왕복 운동시킨다.

또한 스테이지(311)의 둘레에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(311)의 측면부를 커버하는 가공유닛 커버(330)가 마련된다. 이러한 가공유닛 커버(330)는 전술한 공급유닛(100)이 구비하는 공급유닛 프레임(140)과 상호 결합된다. 하지만, 가공유닛 커버(330)는 도 2의 A에 도시된 바와 같이, 스테이지(311)와는 결합되지 않고 일정거리 이격되도록 마련된다. 즉, 스테이지(311)와 가공유닛 커버(330)는 기구적으로 완전히 분리되도록 마련된다. 이에 의해, 공급유닛(100) 또는 이송유닛(200)으로부터 발생된 진동은 가공유닛 커버(330)를 통하여 스테이지(311)로 전달될 수 없게 된다.

이처럼 본 실시예에서는, 스테이지(311)의 하면에 재진대(314)를 마련하는 한편 가공유닛 커버(330)를 스테이지(311)와 분리되게 마련함으로써 바닥을 통하여 또는 가공유닛 커버(330)를 통하여 공급유닛(100) 또는 이송유닛(200)으로부터 발생된 진동이 스테이지(311)로 전달될 수 없거나 전달되더라도 그 전달량이 현저히 감소될 수 있도록 한다. 이와 같이, 스테이지(311)에 전달되는 진동을 줄임으로써, 웨이퍼에 레이저를 조사함과 동시에 스테이지(311)를 수평 구동하더라도 웨이퍼에 형성되는 절단선이 매끄럽게 형성될 수 있다.

한편, 도 8은 도 1에 도시된 이물 제거유닛의 정면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 이물 제거유닛(400)은, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지하는 역할을 한다.

이러한 이물 제거유닛(400)은 레이저부(320)에 마련될 수 있는데 본 실시예의 경우, 레이저부(320) 중에서도 빔 스캐너(322)에 이물 제거유닛(400)이 결합되 도록 하고 있다.

이물 제거유닛(400)은, 흡입덕트본체(410)와, 일측은 흡입덕트본체(410)에 결합되고 타측은 빔 스캐너(322)에 결합되어 빔 스캐너(322)에 대해 흡입덕트본체(410)를 지지하는 마운트 브래킷(420)과, 흡입덕트본체(410)에 결합되어 웨이퍼를 향해 에어(air)를 분사하는 에어분사부(430)와, 흡입덕트본체(410)를 통해 흡입된 이물이 외부로 배출될 수 있도록 흡입덕트본체(410)에 마련되어 흡입덕트본체(410)와 함께 이물의 배출 경로를 형성하는 이물배출부(440)를 구비한다.

흡입덕트본체(410)는, 웨이퍼를 향해 분사된 에어로 인해 웨이퍼 영역에서 발생된 이물이 최초로 흡입되는 부분이다. 따라서 흡입덕트본체(410)는 도시된 바와 같이, 덕트 형상을 갖는다. 본 실시예에서 흡입덕트본체(410)는 밑면이 개방된 사다리꼴 형상으로 제작된다. 이러한 구조로 인해 보다 넓은 면적으로 이물을 흡입할 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 흡입덕트본체(410)는 이물을 흡입할 수 있도록 덕트의 구조만 가지면 족하기 때문에 반드시 사다리꼴 형상을 가질 필요는 없는 것이다. 다만, 흡입덕트본체(410)가 사다리꼴 형상을 가질 경우라면 복수의 이물배출부(440)를 비스듬히 설치할 수 있는 공간을 확보할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.

마운트 브래킷(420)은, 빔 스캐너(322)에 대해 흡입덕트본체(410)를 지지하는 부분이다. 도시된 바와 같이, 마운트 브래킷(420)은, 빔 스캐너(322) 영역에 결합되는 제1 가로부(421)와, 흡입덕트본체(410) 영역에 결합되는 제2 가로부(422)와, 제1 및 제2 가로부(421,422)를 상호 연결하는 세로부(423)를 구비한다.

한편, 가공유닛(300)에 의해 웨이퍼에 대한 절단 가공 작업이 진행될 때는 이물 제거유닛(400)이 웨이퍼에 근접되어야 하지만 시스템의 유지 보수 시, 레이저의 조사 여부 확인 시, 광학계의 메인티넌스 시, 빔 어라이너 장착 시 등의 환경 하에서는 굳이 이물 제거유닛(400)이 웨이퍼에 근접될 필요가 없다. 특히, 시스템의 유지 보수 시, 레이저의 조사 여부 확인 시, 광학계의 메인티넌스 시, 빔 어라이너 장착 시 등의 환경 하에서 이물 제거유닛(400)이 웨이퍼에 근접되면 오히려 해당 작업에 방해를 받을 우려가 있다.

따라서 이물 제거유닛(400)은 위와 같은 상황 하에서 적절한 도피 위치로 도피될 필요가 있다. 빔 스캐너(322)에 대해 이물 제거유닛(400)이 도피 가능하도록 마운트 브래킷(420)은 빔 스캐너(322)와 힌지(424)로 결합된다. 힌지(424)는 마운트 브래킷(420)의 제1 가로부(421) 영역에 마련된다.

따라서 작업자는, 힌지(424)를 축으로 하여 마운트 브래킷(420)을 원하는 방향으로 이동시킴으로써 이물 제거유닛(400)의 위치를 자유롭게 조절할 수 있게 된다. 즉, 실질적으로 웨이퍼에 대한 절단 가공 작업이 진행될 때는 힌지(424)를 축으로 하여 마운트 브래킷(420)을 웨이퍼 측으로 이동시켜 이물 제거유닛(400)이 전반적으로 웨이퍼에 근접하도록 한다. 그리고 만약 시스템의 유지 보수 시, 레이저의 조사 여부 확인 시, 광학계의 메인티넌스 시, 빔 어라이너 장착 시 등의 환경 하에서는 다시 마운트 브래킷(420)을 반대로 이동시켜 이물 제거유닛(400)을 도피시키면 된다.

한편, 이와 같이, 힌지(424)를 축으로 하여 마운트 브래킷(420)을 원하는 방 향으로 이동시키는 경우, 이물 제거유닛(400)의 위치가 결정되고 나면 그 위치에서 이물 제거유닛(400)이 임의로 이동되지 않도록 고정시켜야 한다. 이를 위해 위치고정부(425)가 마련된다. 위치고정부(425)는 힌지(424)에 인접한 제1 가로부(421)에 마련되어 빔 스캐너(322)에 대해 마운트 브래킷(420)의 위치를 선택적으로 고정시키는 역할을 한다.

이러한 위치고정부(425)는 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 위치고정부(425)로서 노브볼트(425)를 적용하고 있다. 노브볼트(425)는 제1 가로부(421)를 통과하도록 배치되고 노출단이 빔 스캐너(322)에 접촉지지되는 축부(425a)와, 축부(425a)의 단부에 마련되어 축부(425a)를 정역 방향으로 회전시키는 머리부(425b)를 포함한다.

이에, 힌지(424)를 축으로 하여 마운트 브래킷(420)을 원하는 방향으로 이동시킨 후, 머리부(425b)를 정방향으로 조여 축부(425a)의 노출단이 빔 스캐너(322)에 접촉 지지되도록 함으로써 마운트 브래킷(420)의 위치를 고정시킬 수 있게 된다.

에어분사부(430)는, 웨이퍼를 향해 실질적으로 이물 제거용 에어를 분사하는 부분이다. 에어분사부(430)는 흡입덕트본체(410)에 한개 마련될 수도 있지만 본 실시예에서는 이물 제거의 효율을 높이기 위해 에어분사부(430)를 복수개 마련하고 있다. 즉, 본 실시예에서 에어분사부(430)는 흡입덕트본체(410)의 일면에 상호 이격되게 한 쌍 마련되어 있다.

이러한 에어분사부(430)는 실질적으로 에어가 분사되는 노즐구(미도시)가 형 성된 블로어 노즐파이프(431)와, 블로어 노즐파이프(431)의 주변에 마련되며, 블로어 노즐파이프(431)로 에어를 공급하는 에어 공급 파이프(미도시)가 착탈 가능하게 결합되는 바브 피팅(432, barb fitting)을 포함한다. 이에, 바브 피팅(432)에 에어 공급 파이프를 결합시킨 상태에서 에어 공급 파이프로 에어를 공급하면 공급된 에어는 바브 피팅(432)을 통해 블로어 노즐파이프(431)로 전달되고, 이어 노즐구를 통해 웨이퍼로 분사될 수 있게 된다. 이 때, 본 실시예에서 노즐구는 웨이퍼를 향해 경사진 방향으로 에어를 분사할 수 있도록 블로어 노즐파이프(431)에 복수개로 마련될 수 있다.

이물배출부(440)는, 사다리꼴 형상으로 제작된 흡입덕트본체(410)의 양측 경사면 영역에 각각 경사지게 결합되어 이물 배출 파이프(미도시)가 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 엘보 피팅(441, elbow fitting)을 포함한다. 이에, 엘보 피팅(441)에 이물 배출 파이프를 결합시키고 이물 배출 파이프 측에 결합된 펌프(미도시)를 가동시키면, 웨이퍼 영역에서 발생된 이물은 흡입덕트본체(410), 엘보 피팅(441) 및 이물 배출 파이프를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다. 엘보 피팅(441) 역시 에어분사부(430)와 마찬가지로 한 쌍 마련됨으로써 이물 배출의 효율을 높이고 있다.

이러한 구성을 갖는 레이저 가공 시스템을 통하여 웨이퍼에 절단선을 형성하면서 웨이퍼를 절단 가공하는 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 절단선을 형성하고자 하는 다수의 웨이퍼들을 카세트(111)에 로딩시키고 카세트(111)를 엘리베이터(115)에 탑재시킨다. 그러면, 카세트(111)에 로딩된 웨이퍼는 한 장씩 예비 정렬부(120)로 그립핑(gripping)되어 이송된다. 이때, 엘리베이터(115)는 카세트(111)로부터 웨이퍼가 한 장 빠져나갈 때마다 상하로 이웃한 웨이퍼 슬롯(113) 간의 높이차만큼 카세트(111)를 단계적으로 상승시켜, 웨이퍼 슬롯(113)을 빠져나가는 웨이퍼의 높이가 예비 정렬부(120)에서 웨이퍼가 로딩되는 로딩바아(121a, 121b)의 높이에 일치하도록 한다.

예비 정렬부(120)로 이송된 웨이퍼는, 한 쌍의 로딩바아(121a, 121b)에 로딩된다. 그리고 로딩바아(121a, 121b)에 웨이퍼가 로딩되면, 로딩바아(121a, 121b)에 연결된 모터(미도시)가 구동하여 로딩바아(121a, 121b)를 X축 또는 Y축으로 이동시킴으로써 로딩바아(121a, 121b)에 로딩된 웨이퍼에 대한 예비 정렬을 수행한다.

예비 정렬부(120)에서 예비 정렬이 완료되면, 한 쌍의 로딩바아(121a, 121b)는 모터 구동에 의해 상호 간의 이격 거리가 증가하는 방향으로 이동되며, 이때 로딩바아(121a, 121b)에 로딩되었던 웨이퍼는 베이스 플레이트(124)의 중앙에 형성된 관통홀(124a)을 통하여 하방에 위치한 스피너부(500) 측으로 로딩된다. 그리고 웨이퍼는 스피너부(500)에 구비된 드럼(510)의 상면에 진공 흡착된다.

드럼(510)의 상면으로 웨이퍼가 진공 흡착되면, 별도의 제어 신호에 의해 제2 액추에이터(570)가 코팅물질 도포노즐(520)을 독립적으로 구동시켜 웨이퍼의 상면으로 배치시킨다. 이어 코팅물질 도포노즐(520)을 통해 코팅물질인 폴리비닐알콜(PVA)이 분사되어 웨이퍼의 표면으로 도포된다. 이 과정에서 드럼(510)은 일정한 각속도를 가지고 고속으로 회전하게 됨으로써 폴리비닐알콜(PVA)은 웨이퍼 상에 고르게 코팅될 수 있게 된다.

웨이퍼에 대한 코팅 작업이 완료되면, 이송유닛(200)에 구비된 제1 헤드(221) 및 제2 헤드(231) 중 어느 하나가 일정 스트로크(stroke)만큼 하강하여 드럼(510)에 로딩되어 있던 웨이퍼를 진공 흡착하고 하강된 스트로크만큼 다시 상승한 후 가공유닛(100) 측으로 수평 이동된다.

그리고 가공유닛(100) 측으로 수평 이동된 웨이퍼는 먼저 스테이지(311)에 진공 흡착된다. 그리고 웨이퍼가 흡착된 후 스테이지(311)는 X축 및 Y축 리니어 모터(미도시)에 의해 구동되어 수평 이동함으로써 웨이퍼에 대한 최종 정렬이 수행된다.

웨이퍼에 대한 최종 정렬이 마쳐지면 비로소 웨이퍼에 대한 절단선 가공이 개시된다. 이때, 웨이퍼 상에 X축 방향의 절단선을 형성하고자 하는 경우를 예로 설명하면, 스테이지(311)는 X축 리니어 모터에 의해 대략 절단선의 길이만큼의 변위를 가지고 X축 방향으로 왕복 운동된다. 이와 동시에 빔 스캐너(322)를 통하여 레이저가 일정 범위의 조사각을 가지고 웨이퍼 상에서 절단선이 형성될 위치에 조사된다. 즉, 웨이퍼 상에 레이저가 조사됨과 동시에 웨이퍼가 지지된 스테이지(311)가 이동하며, 이에 의해 웨이퍼 상에 레이저가 간헐적으로 조사되는 경우에 비해 웨이퍼에 절단선을 형성하는 속도가 현저하게 증가하게 된다.

이처럼 웨이퍼 상에 절단선을 형성하는 과정에서, 웨이퍼 상에는 스피너부(500)에서 폴리비닐알콜이 코팅되어 있어 파티클은 발생되더라도 매우 미미하게 발생될 뿐만 아니라 웨이퍼에 형성되는 절단선이 가공도가 향상될 수 있다.

또한 하나의 웨이퍼에 절단선을 형성하는 동안, 공급유닛(100) 및 이송유 닛(200)에서는 다른 웨이퍼들에 대한 예비 정렬, 폴리비닐알콜 코팅 및 웨이퍼 이송 등의 작업들이 함께 이루어지며, 이러한 작업과정에서 사용되는 다수의 모터 및 실린더에 의해 진동이 발생된다. 이러한 공급유닛(100) 및 이송유닛(200)에 발생되는 진동이 가공유닛(300)에 설치된 스테이지(311)에 그대로 전달되면, 스테이지(311)에 지지된 웨이퍼에 절단선이 매끄럽게 형성되기 어렵다. 특히, 스피너부(500)의 드럼(510)의 회전이 진동의 주요 발생원인이 된다.

이에 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 스테이지(311)의 하부면에 재진대(314)를 결합시켜 바닥을 통하여 공급유닛(100) 및 이송유닛(200)에 의해 발생된 진동이 스테이지(311)로 전달되는 양을 최소화하고 있다. 그리고 다른 한편으로는 스테이지(311)의 둘레를 커버하는 가공유닛 커버(330)가 스테이지(311)와 상호 분리되도록 마련하여, 공급유닛(100) 및 이송유닛(200)에 의해 발생된 진동이 가공유닛 커버(330)를 통하여 스테이지(311)로 전달될 수 없도록 차단하고 있다.

이처럼 스테이지(311)로 전달되는 진동을 최소화함으로써 웨이퍼를 지지한 스테이지(311)가 빠른 속도로 주행하더라도 웨이퍼 상에는 절단선이 매끄럽게 형성될 수 있게 된다.

절단선 형성이 완료된 웨이퍼는 다시 이송유닛(200)에 의해 스피너부(500)로 이송되어 다시 드럼(510)의 상면으로 진공 흡착된다. 그리고 드럼(510)이 고속으로 회전하면서 웨이퍼에 대한 세정 및 건조 작업이 진행된다. 즉, 제1 액추에이터(560)에 의해 드럼(510)의 판면 방향으로 헤드(550)가 이동된 상태에서, 세정액 분사노즐(530)로부터 세정액이 웨이퍼의 표면으로 분사된다. 이처럼 분사되는 세정 액에 의해 웨이퍼 상에 코팅된 폴리비닐알콜이 세정될 수 있게 된다. 이 때, 비산되는 세정액은 비산방지커버(580)에 의해 차단될 수 있게 된다.

세정액 분사노즐(530)에 의한 세정 작업이 완료되면, 이어서 건조가스 분사노즐(540)에 의한 건조 작업이 진행된다. 즉, 건조가스 분사노즐(540)에 의해 건조가스가 웨이퍼 측으로 분사됨에 따라 웨이퍼에 잔존 가능한 액상의 세정액은 건조될 수 있게 된다.

스피너부(500)에서 세정 및 건조 작업이 완료된 웨이퍼는 이송유닛(200)에 의해 예비 정렬부(120)에 로딩된 후 카세트(111)의 웨이퍼 슬롯(113)에 다시 로딩되며, 절단선 형성이 완료된 웨이퍼들로 채워진 카세트(111)는 취출되고 아직 절단선이 형성되지 않은 웨이퍼들로 채워진 카세트(111)가 엘리베이터(115)에 새로이 탑재된다.

한편, 이와 같이 웨이퍼에 대한 절단 가공 작업이 진행되는 과정에서, 바브 피팅(432)에 결합된 에어 공급 파이프로 에어를 공급하면 공급된 에어는 바브 피팅(432)을 통해 블로어 노즐파이프(431)로 전달되고, 이어 복수의 노즐구를 통해 웨이퍼로 분사되면서 이물을 비산시키게 된다. 이 때, 비산된 이물은 흡입덕트본체(410), 엘보 피팅(441) 및 이물 배출 파이프를 통해 외부로 배출될 수 있게 됨으로써 절단 가공 작업 시 웨이퍼 영역에서 발생된 이물은 효과적으로 제거될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 단순하고도 효율적인 방법으로 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 적절하게 제거할 수 있도록 함으로써 이물로 인해 웨 이퍼의 품질이 저하되는 것을 저지할 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는 하나의 이물 제거유닛이 마련되는 것에 대해 설명하였으나, 이물 제거유닛은, 웨이퍼를 기준으로 하여 웨이퍼의 양측에 배치되도록 빔 스캐너에 결합될 수도 있다. 즉, 빔 스캐너를 사용하여 고속으로 흔들면서 레이저를 조사하는 경우, 만약 웨이퍼의 일측에만 빔 스캐너를 설치하는 경우 이물 제거의 효율이 저하될 우려가 있으므로, 이를 해결하고자 한다면 한 쌍의 이물 제거유닛을 마련하면 된다. 한 쌍의 이물 제거유닛은 모두가 동일한 구조를 가질 수 있는데, 한 쌍의 이물 제거유닛이 웨이퍼를 향해 경사진 방향으로 이물 제거용 에어를 분사하고 이어 이물을 흡입하도록 한다면 보다 효과적으로 이물을 제거할 수 있을 것으로 예상할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 평면도이다.

도 2는 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 카세트 엘리베이터부의 사시도이다.

도 3은 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 이송유닛의 평면도이다.

도 4는 도 1의 레이저 가공 시스템에 구비된 스테이지부의 사시도이다.

도 5는 도 1에 도시된 스피너부 영역의 사시도이다.

도 6은 도 5에서 비산방지커버가 분리된 상태의 사시도이다.

도 7은 스피너부 영역의 평면도이다.

도 8은 도 1에 도시된 이물 제거유닛의 정면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 공급유닛 110 : 카세트 엘리베이터부

120 : 예비 정렬부 124 : 베이스 플레이트

140 : 공급유닛 프레임 200 : 이송유닛

210 : 헤드부 210 : 제1 헤드부

220 : 제2 헤드부 250 : 지지구동부

300 : 가공유닛 310 : 스테이지부

311 : 스테이지 312 : 정반

313 : 자바라 314 : 재진대

320 : 레이저부 321 : 레이저 소스

322 : 빔 스캐너 330 : 가공유닛 커버

400 : 이물 제거유닛 410 : 흡입덕트본체

420 : 마운트 브래킷 430 : 에어분사부

440 : 이물배출부 500 : 스피너부

Claims (14)

1. 레이저를 발생시키는 레이저 소스(Laser source)와, 상기 레이저 소스에 의해 발생된 레이저를 절단 가공 대상의 웨이퍼(wafer)로 조사하는 빔 스캐너(Beam scanner)를 구비하는 레이저부; 및

   상기 레이저부의 빔 스캐너에 결합되되 상기 웨이퍼를 기준으로 하여 상기 웨이퍼의 양측에 배치되도록 상기 빔 스캐너에 결합되어 상기 웨이퍼의 절단 공정 시 발생되는 이물을 제거하는 이물 제거유닛을 포함하며,

   상기 이물 제거유닛은,

   이물을 흡입하도록 덕트 형상을 갖는 흡입덕트본체;

   일측은 상기 흡입덕트본체에 결합되고 타측은 상기 빔 스캐너에 결합되어 상기 빔 스캐너에 대해 상기 흡입덕트본체를 지지하는 마운트 브래킷;

   상기 흡입덕트본체를 통해 흡입된 이물이 외부로 배출될 수 있도록 상기 흡입덕트본체에 마련되어 상기 흡입덕트본체와 함께 이물의 배출 경로를 형성하는 적어도 하나의 이물배출부; 및

   상기 흡입덕트본체에 결합되어 상기 웨이퍼를 향해 에어(air)를 분사하며, 상기 흡입덕트본체의 일면에서 상호 이격되게 한 쌍으로 마련되는 에어분사부를 포함하며,

   상기 에어분사부는,

   상기 웨이퍼의 표면을 향해 경사진 방향으로 에어를 분사하는 다수의 노즐구가 마련되는 블로어 노즐파이프; 및

   상기 블로어 노즐파이프의 주변에 마련되며, 상기 블로어 노즐파이프로 에어를 공급하는 에어 공급 파이프가 착탈 가능하게 결합되는 바브 피팅(barb fitting)을 포함하며,

   상기 빔 스캐너에 대해 상기 이물 제거유닛이 도피 가능하도록 상기 마운트 브래킷은 상기 빔 스캐너와 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 흡입덕트본체는 밑면이 개방된 사다리꼴 형상으로 제작되며,

   상기 이물배출부는, 상기 흡입덕트본체의 양측 경사면 영역에 각각 경사지게 결합되어 이물 배출 파이프가 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 엘보 피팅(elbow fitting)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 마운트 브래킷은,

   상기 빔 스캐너 영역에 결합되는 제1 가로부;

   상기 흡입덕트본체 영역에 결합되는 제2 가로부; 및

   상기 제1 및 제2 가로부를 상호 연결하는 세로부를 포함하며,

   상기 힌지는 상기 제1 가로부 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 힌지에 인접한 상기 제1 가로부에는 상기 빔 스캐너에 대해 상기 마운트 브래킷의 위치를 선택적으로 고정시키는 위치고정부가 더 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 위치고정부는 상기 제1 가로부에 결합되는 노브볼트인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 노브볼트는,

    상기 제1 가로부를 통과하도록 배치되고 노출단이 상기 빔 스캐너에 접촉지지되는 축부; 및

    상기 축부의 단부에 마련되어 상기 축부를 정역 방향으로 회전시키는 머리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,

    상기 레이저부의 주변에 마련되며 상기 웨이퍼가 안착되는 드럼을 구비한 스피너부(Spinner part)를 더 포함하며,

    상기 스피너부는,

    상기 웨이퍼의 표면에 소정의 코팅물질을 도포하는 코팅물질 도포노즐;

    상기 웨이퍼의 세정을 위한 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐; 및

    상기 웨이퍼의 건조를 위한 건조가스를 분사하는 건조가스 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 세정액 분사노즐 및 상기 건조가스 분사노즐은 단일의 헤드에 상호 인접하게 일체로 마련되며,

    상기 코팅물질 도포노즐은 상기 드럼을 사이에 두고 상기 세정액 분사노즐 및 상기 건조가스 분사노즐에 상호 대향되게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.

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