KR101215147B1 - 공작물을 수용하는 테이블 및 이러한 테이블 위에서 공작물을 처리하는 방법 - Google Patents

공작물을 수용하는 테이블 및 이러한 테이블 위에서 공작물을 처리하는 방법 Download PDF

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외를리콘 솔라 아게, 트뤼프바흐
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Abstract

본 발명은 공작물, 상세하게는 평탄한 기판을 처리하는 데 이용되는 장치에 관한 것이다. 당해 장치는 공작물(5)을 지지하는 데 이용되는 테이블(2)을 포함한다. 플로우 발생 장치(6, 11)는 공작물(5)과 테이블(2)의 상면(17.1, 17.2) 사이의 영역에서 테이블(2)의 상면(17.1, 17.2) 위에 가스 흐름(22)을 생성하는데, 공작물(5)은 가공 동안에 가스 흐름 위에 배치된다.
Figure R1020077000126
테이블, 기판, 오리피스, 배기(take-off), 리니어 가이드

Description

공작물을 수용하는 테이블 및 이러한 테이블 위에서 공작물을 처리하는 방법{TABLE USED TO RECEIVE A WORKPIECE AND METHOD FOR TREATING A WORKPIECE ON SUCH A TABLE}
본 발명은 청구항 1항의 상위 개념에 따라 공작물(workpiece)을 수용하는 테이블(table) 및 본 발명에 따르는 테이블 위에서 공작물을 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 테이블은 레이저 예를 들어, 레이저 스크라이빙(laser scribing) 또는 절단(cutting)에 의해 유리판과 같은 판상 공작물을 가공하는 데 이용된다.
유리판 및 유사한 공작물은 두 개의 반대편 엣지(edge)에 고정되고 통상적으로 위로부터 가공하는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 대면적의 얇은 공작물의 경우에는, 공정상 충분한 정밀도를 허용하지 않는 특정 환경에서, 완전한 제어가 가능하지 않아 적어도 고정밀 요건에서의 방지가 추가로 필요한 방식으로 공작물과 가공장치 사이의 거리에 영향을 끼치는 새그(sag)가 항상 존재한다.
비교해보면, 공작물을 연속적인 평탄한 지지면(flat support surface) 위에 놓아 실질적으로 새그를 방지하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 경우이더라도 지지면의 불가피한 거칠기(roughness) 때문에, 공작물의 국소적인 변형은 실질적으로 작지만, 예를 들어 마이크론(micron) 및 서브마이크론(submicron) 범위의 구조의 생산에 있어서 여전히 문제가 되며, 완전히 배제할 수는 없다. 또한, 공작물이 지지면과의 직접적인 접촉에 의해 스크래치되거나, 지지면이 다른 방식으로 손상될 수 있는 무시할 수 없는 위험이 있다. 이러한 위험은 특히 대면적 웨이퍼(wafer)와 같은 반도체 산업용 기판의 가공에서 불량품을 초래할 수 있다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 지지면과의 직접적인 접촉으로 인해 공작물 표면을 훼손하지 않고 레이저 또는 다른 가공장치에 의해 공작물을 매우 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 테이블을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1항에 기재한 특징에 의해 달성된다. 또한, 본 발명에 따른 테이블 위에서 공작물을 가공하는 적당한 방법을 제공하는 것을 의도하고 있다. 이러한 목적은 청구항 18항의 특징에 의해 달성된다.
공작물, 플레이트(plate) 또는 유리판이 에어 쿠션(air cushion) 위에 지지되므로, 판형 공작물을 가공하는 동안 이의 아래쪽(underside)이 테이블의 상면(上面)과 접촉하지 않고, 그 결과, 본 발명은 예를 들면 테이블 표면 또는 미립자에 의한 플레이트 아래쪽의 불필요한 오염이나 스크래칭, 또는 손상을 방지할 수 있다는 결정적인 이점을 갖는다. 아울러, 공작물을 에어 쿠션 위에서 지지함으로써 기판의 새깅(sagging) 또는 벤딩(bending)을 방지할 수 있다. 압력 조건을 조정함으로써, 높이를 소정의 범위 내에서 제어할 수 있는데, 몇몇 처리단계에서는 유리하다. 또한, 위에서 언급한 에어 쿠션 또는 가스 쿠션은 테이블탑(tabletop) 위의 공작물을 준(quasi)마찰 없이 이송할 수 있다.
본 발명에서는 예를 들어, 창유리(glass pane), 유리 기판, 세라믹 플레이트, 실리콘과 같은 반도체 재료의 웨이퍼 등의 디스크형 또는 판형 공작물을 특히 공작물로서 고려한다. 이들 플레이트는 예를 들어, 2m2 이상의 면적을 달성하고, 동시에 예를 들어, 1mm 이하의 두께, 즉 면적은 크지만 두께는 얇을 수 있고, 이들은 통상 유리 또는 세라믹과 같은 취성 재료(brittle material)로 이루어진다.
삭제
본 발명의 장치는 바람직하게는 2개 이상의 부재로 구성된 테이블 또는 테이블탑(tabletop)을 구비한다. 공작물과 면하는 부재의 표면은 서로 등간격으로 연장되어 가압장치의 가압 가스에 대하여 배열된 다수의 유출 오리피스(outlet orifice) 또는 출구 채널(outlet channels)을 구비하는데, 오리피스와 채널은 유체를 통과시키도록 가압장치와 연결되어 있다. 가압 가스의 유출 오리피스는 테이블의 전체 상면에 대하여 실질적으로 균일하게 분배되어 있으며, 그 결과, 균일한 압력이 에어 쿠션에서 지지된 공작물에서 발생하여 공작물의 불필요한 벤딩이 방지된다.
본 발명의 장치는 바람직하게는 공작물과 면하는 테이블의 상면 또는 테이블탑의 상면으로부터 가압된 가스를 흡인하는 흡인장치(suction apparatus)를 구비한다. 이러한 흡인장치는, 지지 가스 쿠션의 유체 압력이 지나치게 높은 경우, 고압의 압력면(pressure side)과 이보다는 낮은 압력의 흡인면(suction side) 사이의 압력차로 유체 압력을 제어할 수 있다. 결과적으로, 디스크형 공작물이 소정의 가공 높이를 유지하도록 가스 쿠션 또는 에어 쿠션에서의 압력을 조절할 수 있다.
테이블(또는 테이블 부재도 동일한 의미로 사용된다)이 공작물과 면하는 표면 위에서, 테이블의 상면 또는 테이블탑의 상면에 걸쳐서 균일하게 분배된 다수의 흡인 오리피스를 갖고, 이들 흡인 오리피스가 유체를 통과시키도록 흡인장치와 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 테이블의 상면 또는 테이블 부재의 상면 전체에 걸쳐서 균일한 흡인이 가능해지고, 따라서 그 결과, 공작물상의 압력 분포도 테이블 또는 테이블 부재 전체에 걸쳐서 균일하게 분배된다. 본 발명의 테이블은 바람직하게는 공작물과 면하는 상면 내에서 또는 상면 위에서, 테이블의 종방향을 따라 등간격으로 연속하여 연장하는 다수의 흡인 채널, 흡인 그루브(suction groove), 또는 흡인 오리피스로서의 함몰부(depression)를 구비하는 것이 바람직하고, 이들은 테이블의 폭 전체에 걸쳐서 실질적인 중단 없이 확장하며, 그 결과, 영역 전체의 유체 또는 에어의 균일한 흡인이 개선되는 것이 바람직하다.
흡인 채널은 사행형(serpentine), 지그재그형(zigzag), 톱니형 및/또는 곡류형(meandering) 흡인 단면을 구비할 수 있다. 그러나, 흡인 오리피스의 흡인 단면 역시 예를 들어, 원형처럼 둥글거나, 예를 들어, 사각형처럼 다각형일 수 있다.
삭제
테이블 또는 테이블의 테이블탑은 테이블탑 절반부(halves)에 상당하는 부재에 갭(gap), 함몰부, 또는 테이블 부재 사이의 공간이 동일 평면에서 형성되는 방식으로 제공되도록 분할되는 것이 바람직하다. 처리장치는 처리장치의 목적에 따라 측정장치, 시험장치 또는 가공장치를 구비할 수 있고, 테이블 부재 사이의 갭에 장착될 수 있다. 게다가, 추가의 처리장치는 테이블 위에서, 기판 위에서, 공간적으로 옮기거나, 또는 동일한 기판 영역을 위와 아래로부터 동시에 처리할 수 있는 배치로 장착할 수 있다. 목적에 따라, 이러한 배치는 동시에 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 처리 절차의 조절이 가능할 수 있도록 처리와 측정도 할 수 있다.
삭제
따라서, 예를 들어 레이저 가공의 경우, 테이블 부재 사이의 갭을 통하여, 플레이트의 양 측면의 레이저 조사에 의한 동시 가공을 유리하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 테이블(2)을 포함하는 장치(1)를 도시한다; 처리 장치로서 레이저 장치가 도시되고, 배출장치(take-off apparatus, 11)와 압력 발생 장치(pressure generation apparatus, 6)를 구비하는 플로우 발생 장치(flow generation apparatus)가 도시되며, 압력 발생 장치는 가압 유체 예를 들면 질소 또는 다른 가스 또는 가스 혼합물(여기서는 공기)을 방출한다. 디스크형 공작물(5)은 예를 들어, 레이저 장치에 의해 가공되는 유리판, 세라믹 플레이트 또는 취성 기판 재료로 이루어진 다른 플레이트이다. 도 1에 따르는 본 발명의 대표적이고 바람직한 실시예에서, 디스크형 공작물(5)은 기판 세라믹 플레이트 또는 유리 기판 플레이트이다.
테이블(2)은 실질적으로 위를 향하는 지지면을 형성하는 테이블탑(2.1)을 포함한다. 테이블은 동일한 크기의 2개의 사각형 절반부(2.11, 2.12) 형태로 된 2개의 부재를 포함한다. 테이블 부재(2.11, 2.12) 상면(17.1, 17.2)은 각각 디스크형 공작물(5)과 면하는 테이블(2)의 지지면의 넓은 부분을 형성하고, 이의 표면 위에, 가압 공기가 흐르는 다수의 유출 오리피스(15) 및 가압 공기가 테이블 절반부(2.11, 2.12)의 상면(17.1, 17.2)으로부터 적어도 부분적으로 흡인되는 다수의 배기 오리피스(14)를 구비한다.
배기 오리피스(14)는 테이블 절반부(2.12)의 상면(17.2) 및 테이블 절반부(2.11)의 상면(17.1) 위에서, 위쪽이 개방된 그루브, 함몰부 또는 채널의 형태로 설치되어 있고 평면도에서 테이블탑 절반부(2.12, 2.11)의 전체 폭(B)에 걸쳐서 중단없는 방식으로 실질적으로 지그재그형 또는 사행형(蛇行形) 배기 단면을 구비한다. 따라서, 도 2에서는 동일한 형태의 6개의 배기 오리피스(14)가 도시되어 있는데, 이들은 공작물(5)의 이송 방향, 즉 테이블(2)의 종방향(L)으로 연이어 등간격으로 형성되어 있다. 테이블탑 절반부(2.11) 역시 연이어 등간격으로 형성된 6개의 사행형 배기 오리피스(14)를 구비한다. 배기 오리피스(14)는 테이블탑 표면 전체에 걸쳐서 가스 매질의 균일한 배기(排氣; take-off)가 확보될 수 있도록 테이블탑 절반부(2.12, 2.11)의 상면(17.1 또는 17.2) 전체에 실질적으로 균일하게 분배되어 있다. 원형 유출 단면을 구비한 유출 오리피스(15) 또는 유출 노즐(outlet nozzle)은 테이블탑(2.1)의 종방향(L)과 폭방향(B) 둘 다에서 보아도 사행형 배기 오리피스(14)의 와인딩(winding) 사이에 등간격으로 연속하여 형성되어 있다. 직경은 바람직하게는 0.1mm 내지 2mm이지만, 용도에 따라 0.05mm 내지 10mm일 수도 있다. 유출 오리피스(15)는 도 2에서는 각각의 경우 점으로 도시되고, 따라서 비교적 큰 배기 단면을 제공하는 그루브형 배기 오리피스(14)와 비교하여, 상당히 작은 오리피스 단면을 갖는다. 또한, 유출 오리피스(15)는 테이블탑(2.1), 즉 테이블탑 절반부(2.11, 2.12) 전체에 걸쳐서 균일하게 분배되어 있다.
실시예에서는, 테이블(2)의 폭 전체에 걸쳐서 뻗어 있는 갭(16) 또는 공간은 2개의 테이블 부재(2.11, 2.12) 사이에 설치되어 있다. 상면이 테이블탑 절반부(2.12)의 상면(17.2)과 동일한 높이에 있는 테이블(2)의 사각형 부재(square, 18)는 갭(16)과 테이블탑 절반부(2.12) 사이에 삽입되어 있으며, 사각형 부재(18)의 상면은 테이블탑 절반부(2.12)의 상면(17.2)과 동일 평면에 존재한다. 사각형 부재(18)의 맞은편에 사각형 부재(18)로부터 거리를 두고, 상면이 테이블탑 절반부(2.11)의 상면(17.1)과 동일한 높이, 즉 상면이 테이블탑 절반부(2.11)의 상면(17.1)과 동일 평면에 존재하는 다른 사각형 부재(19)가 갭(16)에 삽입되어 있다.
사각형 부재(18)의 상면에는 2열의 유출 오리피스(18.1)가 형성되어 있으며, 1열마다 유출 오리피스(18.1)는 테이블탑(2.1)의 전체 폭 또는 사각형 부재(18)의 길이 전체에 걸쳐서 등간격으로 연속하여 형성되어 있다. 종방향(L)으로 볼 때, 2열의 유출 오리피스(18.1)는 서로 간격을 두고 서로에 대하여 평행하게 설치되어 있다. 유출 오리피스(18.1)의 2열 사이에, 1열의 배기 오리피스(18.2)가 사각형 부재(18)의 길이 전체에 걸쳐서 분배되어 있으며, 각각의 배기 오리피스(18.2)는 등간격으로 연속하여 배치되어 있다. 각 경우의 2개의 배기 오리피스(18.2) 사이에, 2개의 유출 오리피스가 이들 각각의 2개의 배기 오리피스(18.2) 사이의 대략 가상 중심선(imaginary centre line)상에 배열되어 있다. 따라서, 테이블탑(2.1)의 종방향(L)으로 볼 때, 각각의 2개의 유출 오리피스(18.1)는 인접한 배기 오리피스(18.2)와 공통의 가상선상에 위치하지 않지만, 유출 오리피스(18.1)는 배기 오리피스(18.2)에 대하여 비켜 나가 있다. 사각형 부재(18)의 배기 오리피스(18.2) 및 유출 오리피스(18.1)는 사각형 부재의 상면에 걸쳐서 균일하게 분배되어 있다.
사각형 부재(19)는 이의 상면에 테이블(2)의 폭(B) 전체에 걸쳐서 또는 사각형 부재(19)의 길이 전체를 따라 등간격으로 연속하여 1열로 배열되는 다수의 오리피스 그룹(group of orifices, 19.6)(도 3 참조)을 구비한다. 오리피스의 각 그룹(19.6)은 배기 오리피스(19.2)와 이의 배기 오리피스(19.2)를 프레임형(frame-like) 또는 환형으로 둘러싸는 유출 오리피스(19.1)를 구비한다. 보다 상세하게는, 도시된 본 발명의 실시예에서는, 배기 오리피스(19.2)는 사각형 부재(19)의 종방향으로 연장하는 종방향 부분(19.4)과 종방향 부분(19.4)의 말단과 연결되고 종방향 부분(19.4)에 대하여 횡방향으로 연장하는 2개의 횡방향 부분(19.5, 19.3)을 구비한다. 따라서, 배기 오리피스(19.2)는 사각형 부재(19)의 표면 또는 상면에 이중 T자형(double T-shaped) 배기 단면을 구비한다. 유출 오리피스(19.1)는 이중 T자형 배기 오리피스(19.2)를 연속적으로 둘러싸는 사각형 프레임 형태의 출구 단면을 구비한다. 도 2에는, 일체로, 11개의 이들 오리피스의 그룹(19.6)이 1열로 형성되어 있다. 사각형 부재(18, 19)상의 오리피스의 형태와 배치를 나타내는 2개의 도면은 실시예에 대응하는 대체안들이다. 이들은 이송방향에서 갭(16)에 이어지는 넓은 부분 위에서 공작물이 용이하게 슬라이드될 수 있도록 한다. 바람직하게는, 동일 형상의 사각형 부재(18, 19)를 2개 사용하지만, 반드시 이러할 필요는 없다.
모든 배기 오리피스(14, 18.2, 19.2)는, 예를 들어 도면에만 표시된 테이블탑 절반부(2.11, 2.12)에 형성된 배기 연결부(take-off connection, 14.1) 및 채널을 통해, 유체가 통과할 수 있도록 배출 배관 네트워크(take-off pipe network, 13)와 연결되어 있다. 배출 배관 네트워크(13)는 차례로 유체가 통과할 수 있도록 배출장치(11)에 연결되어 있으며, 배출장치는 예를 들어, 다이어프램 펌프(diaphragm pump) 또는 워터 제트 펌프(water jet pump)로 할 수 있고, 테이블탑(2.1)과 사각형 부재(18, 19)의 상면으로부터 가스 또는 공기를 배출한다. 마이크로프로세서(microprocessor) 장치와 소프트웨어 및 대응하는 전자 기기 등으로 제어할 수 있는 진공 제어 밸브(vacuum control valve, 12)가 유체가 통과할 수 있도록 배출 배관 네트워크(13)와 배출장치(11) 사이에 배치되어 있다.
유출 오리피스(15, 18.1, 19.1)는, 예를 들어 대응하는 파이프 연결부 및 테이블탑 절반부(2.11, 2.12) 및 사각형 부재(18 및 19) 내의 내부 채널을 통해, 유체가 통과할 수 있도록 압력 파이프 네트워크(pressure pipe network, 8)에 연결되어 있고, 압력 파이프 네트워크(8)는 차례로 유체를 통과시킬 수 있도록 압력 발생 장치(6)와 연결되어 있으며, 압력 발생 장치는 예를 들어 출구측에 가압 공기를 제공하는 압축기(compressor)로서 설계되어 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서 장치를 통해 전자적으로 제어 또는 조정될 수 있는 압력 제어 밸브(pressure control valve, 7)는 유체를 통과시킬 수 있도록 압력 파이프 네트워크(8)와 압력 발생 장치(6) 사이에 배치되어 있다. 그 결과, 대기압보다 0.1bar 내지 1.5bar 높은 압력이 수득된다.
레이저 장치는 예를 들어, 디스크형 공작물(5)의 상면을 가공하기 위해 테이블(2) 또는 테이블탑(2.1)의 상면 방향으로 레이저 빔(laser beam)을 방출하거나, 디스크형 공작물(5)의 저면(底面)을 레이저 빔으로 처리할 수 있도록 하기 위해, 테이블탑 절반부(2.12 및 2.11) 사이의 갭(16) 내에 디스크형 공작물(5)의 하부 방향으로 레이저 빔을 방출하는 2개의 레이저 유닛(laser units; 3, 9)을 포함한다. 레이저 유닛(3)으로부터 도달하는 제1 레이저 빔(도 1 참조)은 디스크형 공작물(5)의 탑으로 레이저 빔의 초점을 맞추는 포커싱 장치(focussing apparatus, 4)를 통해 통과하는 반면, 레이저 유닛(9)으로부터 도달하는 제2 레이저 빔은 디스크형 공작물(5)의 저면으로 레이저 빔의 초점을 맞추는 포커싱 유닛(10)을 통해 통과한다. 따라서 디스크형 공작물(5)은 장치의 바람직한 실시예에 의해 저면 및 상면 둘 다를 동시에 가공할 수 있다.
디스크형 공작물(5)은 이송장치(feed apparatus)(도 4)에 의해 테이블(2)의 종방향(L)으로 이송된다. 이송장치는 테이블(1)의 테이블 부재(2.11, 2.12)의 대향하는 횡방향 엣지에 배치된 엣지 스트립(edge strips, 21)에 고정되고 갭(16)의 위쪽으로 횡방향으로 연장하는 2개의 레일(30, 31)을 구비하는 리니어 가이드(linear guide)를 포함한다. 2개의 레일은 예를 들어, 반원형 단면의 형태일 수 있다. 종방향으로 거리를 두고 떨어져 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 홀더(32, 33)로 구성된 공작물(5)용 수용부(receptacle)는 리니어 가이드에 의해 안내된다. 제1 홀더(32)는 종방향으로 작용하여, 공작물이 수용부 내에 정확하게 위치하도록 하는 공작물의 엣지용 정지부(stops)를 구비하고, 제2 홀더(33)는 예를 들어, 2개의 아크형 스틸 스프링(arc-shaped steel springs; 34, 35) 또는 공압 작동식 실린더로 구성되고, 공작물(5)을 정지부에 대하여 압축하는 가압장치를 이동시킨다. 각각의 2개의 홀더(32, 33)는 레일(30, 31) 내에서 양 측면에서 안내된다. 레일(30, 31)에 맞는 휠(wheel)을 각각 가지며 각각의 경우에 제1 홀더(32) 및 제2 홀더(33)를 구동하는 리니어 모터(linear motors; 36, 37 및 38, 39)를 포함하는 구동장치는 공작물을 레이저 빔(3, 9)에 의해 연속적으로 가공할 수 있도록 공작물(5)이 갭(16)의 위쪽에서 정확하게 제어 가능하게 이동할 수 있도록 수용부를 이동시킨다. 또한, 제1 홀더(32)는 예를 들어, 높이 조절을 위해 공압 부재(pneumatic element)를 구비하는데, 정지부가 공작물을 높이 방향으로 유지하도록 조절할 수 있다. 따라서, 공작물(5)의 정면 엣지는 소정의 높이로 조정할 수 있다. 이어서, 공작물(5)의 나머지 부분은 압력 제어 밸브(7, 12)에 의해 에어 쿠션을 제어함으로써 동일한 높이로 조절된다. 그 후, 공작물(5)은 제2 홀더(33)와 접촉하여, 제어된 방식으로 압축되고 고정된다. 그러나 홀더(32, 33) 대신에 공작물이 지지되는 일체형(one-part)의 높이 조절 가능한 프레임을 제공할 수 있다.
레이저 유닛(3 또는 9)에 의해 방출된 레이저 빔은, 각각에 대응하는 포커싱 장치(4, 10)와 함께, 테이블(2) 또는 공작물(5)의 폭(B)에 걸쳐서 편향 장치(deflection apparatus) 예를 들어, 갈바노 미러(galvano mirror) 또는 이동식 편향 미러(movable deflection mirror)에 의해 편향될 수 있다. 이송하는 동안, 디스크형 공작물(5)은 이의 측면 엣지에서 테이블(2)의 엣지 스트립(21)에 의해 안내된다.
대안으로, 디스크형 공작물의 이송 및 안내는 예를 들어, 공기 스트림의 적절한 제어에 의해, 또는 측면으로 설치된 추가의 가스 유입 오리피스(gas inflow orifices)에 의해 비접촉식으로 디자인될 수 있다.
디스크형 공작물(5)의 표면을 가공하려고 하는 경우, 압력 발생 장치(6)와 배출장치(11)가 작동하는데, 그 결과, 압력 발생 장치(6)는 압력 제어 밸브(7) 및 압력 파이프 네트워크(8)를 통해 2개의 테이블탑 절반부(2.11, 2.12)의 유출 오리피스(15) 및 사각형 부재(18)의 유출 오리피스(18.1) 및 사각형 부재(19)의 유출 오리피스(19.1)로 가압 공기를 이송한다. 가압 공기는 테이블탑 절반부(2.11, 2.12) 및 사각형 부재(18, 19)의 상면에 있는 유출 오리피스로부터 고압으로 유출된다. 이어서, 디스크형 공작물(5)은 테이블(2)에 놓여지고, 위에서 설명한 바와 같이, 이송장치에 결합된다. 디스크형 공작물(5)은 생성된 에어 쿠션에 의해 테이블(2)의 상면 또는 표면 위로 올려진 상태로 유지된다. 유출 오리피스(15)와 배기 오리피스(14)가 갭 영역은 별도로 하여 균일하게 분배되어 있기 때문에, 에어 쿠션에 의한 디스크형 공작물(5)의 이러한 지지는 테이블의 상면 또는 테이블 면적 전체에 걸쳐서 균일하게 수행된다. 따라서, 디스크형 공작물(5)은 디스크형 공작물(5)의 저면과 테이블의 상면(17.1, 17.2) 사이의 에어 쿠션 또는 가스 흐름 위에 지지되기 때문에, 공작물은 테이블(2)의 상면과 접촉할 수 없다.
동시에, 배기는 배출 배관 네트워크(13)와 진공 제어 밸브(12)를 개재하여 배출장치(11)에 의해 테이블(2) 상면의 배기 오리피스(14, 18.2, 19.2)를 통해 달성되고, 그 결과, 테이블(2)의 상면에서의 공기 흐름의 압력을 이송측과 배기측 사이의 압력차로 조절할 수 있고, 디스크형 공작물(5)이 디스크형 공작물(5)과 테이블(2)의 상면 사이에서 발생한 에어 쿠션 위에서 디스크형 공작물(5)의 가공 높이에 상당하는 소정의 높이에서 안정하고 확실하게 지지된다. 지지면으로부터 공작물까지의 거리는 예를 들어, 0.01mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.05mm 내지 0.3mm의 수치로 조절할 수 있다. 이러한 높이의 정확한 조절은, 가공되는 공작물 또는 가공할 영역이 레이저의 초점 내에서 유지되어야 하므로, 가공장치가 레이저 장치인 경우에 특히 중요하다.
공작물(5)의 높이를 한 번 조절하여 상술한 바와 같이 공작물을 고정하는 것이 종종 충분하다. 또한, 높이는 예를 들어, 간섭 측정법 또는 삼각 측량법(triangulation method)에 의해 높이를 결정하는 적당한 측정방법을 제공하는 측정장치를 갭(16) 내에서 또는 테이블 위에 배치하여 사용함으로써 체크할 수 있다. 전자(前者)의 경우에는, 공작물(5)은 갭(16) 위로 이동시켜 이의 균일한 높이 위치를 체크할 수 있다; 후자(latter)의 경우에는, 배치된 측정수단에 의해 신속하게 측정을 수행할 수 있다. 공작물(5)의 높이는 가동되는 동안 피드백(feedback)함으로써 일정하게 유지할 수 있다. 공작물(5)의 높이는 측정 장치에 의해 1μm의 정밀도로 측정되며, 이어서 기체 압력은 적절한 제어 회로를 통해 압력 밸브(7, 12)에 의해 제어되며, 공작물(5)은 측정장치를 이용하여 갭의 위쪽으로 50 내지 100μm의 정밀도로 위치 결정할 수 있다. 공작물(5)의 작은 불규칙성(irregularity)을 보상하기 위해, 레이저의 초점을 조절할 수도 있다.
본 발명의 장치에 따라, 다양한 공작물 가공은 공작물(5)의 저면과 상면을 동시에 가공함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 공작물 위에 컨덕터 트랙(conductor track)을 형성할 수 있도록 하기 위해, 레이저 빔에 의해 공작물(5)의 상면 또는 저면으로부터 물질을 제거할 수 있거나, 또는 공작물을 레이저에 의해 마킹(marking)하거나, 스크라이빙할 수 있다. 투명한 공작물(5)의 경우에는, 예를 들어, 상면에 설치된 코팅을 공작물(5)을 통해 저면으로부터 가공할 수 있다.
물질 제거의 특별한 경우로서는, 연속적인 도전체 코팅을 실시한 얇은 기판상의 특정 영역이 전기적으로 절연되는, 소위 “레이저 스크라이빙"이다. 이러한 목적을 위하여, 도전체의 층이 의도적으로 레이저에 의한 선을 따라 고의적으로 제거되고(이러한 방법은 레이저 식각(laser ablation)으로 알려져 있다), 따라서 경계 영역이 전기적으로 절연된다. 이러한 목적을 위하여, 공작물은 접촉하지 않고 가스 쿠션 또는 에어 쿠션 상에서 본 발명에 따르는 테이블 위에 지지되고 테이블(2)의 종방향(L)으로 갭(16)에서 부재(2.11, 2.12) 사이에 제공되는 처리장치(레이저)에 대하여 앞뒤로 이동한다. 테이블의 횡방향으로의 이동은 갭(16)에서 처리장치의 이동에 의해 수행될 수 있고, 종방향 이동과 조합하여, 공지된 방법으로 기판 위에 라인이 새겨진다.
테이블 또는 처리장치에 대한 공작물의 위치를 정하기 위해, 공작물에 마킹을 제공하는 것이 자주 필요하다. 마킹은 십자형 또는 위치 결정선으로서 형성하면 유리하다. 마킹을 설치하는 것은 업스트림 공정(upstream process) 예를 들어, 인쇄 또는 포토리소그래피 노광 공정(photolithographic exposure process)으로 달성할 수 있다. 그러나, 마킹이 본 발명에 따르는 장치에 의해 레이저를 통하여 예를 들어, 제1 처리공정에서도 행할 수 있다면, 유리하다. 이를 위해, 처리장치로서의 레이저 이외에, 마킹용 검출기(detector) 예를 들어, 측정장치로서의 패턴 인식 장치(pattern recognition device)를 설치하면 특히 유리하다. 이 장치는 테이블 내 또는 위의 다수의 지점에 고정 설치할 수 있고, 다수의 마킹을 동시에 모니터하는 것을 가능하게 한다. 한 실시예에서는, 측정장치를 갭(16) 내에서 또는 위에서, 바람직하게는 처리장치(레이저)와 같은 움직이는 장치 위에, 또는 이들과 조합하여 설치할 수도 있다.
마킹을 통한 위치 모니터링(position monitoring)은 이송 및 안내장치에 의한 위치 결정의 정확성을 필요로 하지 않는 디자인을 가능하게 한다. 이러한 구성은 지지 및 안내가 비접촉 또는 실질적인 비접촉 방식으로 행해지는 경우에 특히 필요하다.
마킹은 예를 들어, 공작물 위의 재료의 퇴적층을 형성하는 다양한 코팅 공정들 사이에서 기판에 수회 스크라이빙되어야 할 때 특히 중요하다. 따라서, 공작물의 위치 결정이 재인식되고 새롭게 스트라이빙되는 선들이 소정의 패턴에 확실하게 따르도록 할 수 있다. 이러한 경우, 정밀도 요건은 5 내지 500μm이다. 그러나, 마킹으로 되돌리려고 하면, 특히 공작물의 움직임 제어는 예를 들어, 1μm일 수 있는 고정밀 요건을 실질적으로 충족시킬 수 있으므로, 10μm의 정밀도는 용이하게 달성할 수 있다. 정밀도는 갭에 대하여 평행한 위치 결정 및 갭에 대하여 횡방향 위치 결정에 적용할 수 있다.
더구나, 예를 들어 바코드(barcode) 형식의 마킹은 공작물을 식별하기 위해 사용할 수 있다. 따라서, 공작물마다 고유의 스크라이빙 패턴을 부여할 수 있고, 마킹을 통해 공작물의 고유 식별(unique identification)을 확보할 수 있다. 따라서, 처리장치에 측정장치와 시험장치가 구비되어 있는 경우에는, 이 장치는 피검체(test specimen)와 측정 데이터를 명백하게 대응시키는 것도 가능하게 한다.
다른 용도로는, 본 발명에 따르는 장치는 디스크형 공작물 예를 들어, 유리판 또는 세라믹 플레이트를 분리 또는 절단하기 위해 사용할 수 있다. 여기서는, 플레이트의 레이저 유도 절단을 이용할 수 있다. 본 발명의 장치는 레이저 빔을 절단선을 따라 이동시킴으로써 플레이트 또는 공작물(5)을 절단하는데, 유리판은 절단선을 따라 가열되지만 용융되지는 않는다. 절단선을 따라 플레이트를 가열한 이후에, 냉각 매체 예를 들어, 냉각된 에어 제트(air jet)에 의해 절단선을 따라 냉각되고, 그 결과, 플레이트 내에 절단선을 따라 응력(stress)을 발생시켜 절단선을 따라 유리판을 정확하게 파단시킨다. 본 발명의 장치에서의 플레이트 또는 유리판을 에어 쿠션으로 지지함으로써, 레이저 유도 절단하는 경우에도 플레이트의 저면은 테이블의 표면과 접촉하지 않으며, 그 결과, 테이블 표면에 의한 플레이트의 저면의 불필요한 오염 또는 불필요한 스크래칭 또는 플레이트 저면의 손상이 방지된다.
테이블은 예를 들어, 사각형 부재에 의해 서로 분리된 다수의 연속적인 갭들을 가질 수 있고, 각각의 갭 내에 처리장치를 배치할 수 있다. 따라서, 복수의 처리 조작을 동시에 수행할 수 있다.
아래에서 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 도면은 단지 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따르는 테이블의 전형적인 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 장치에 대한 실시예의 테이블이 분리된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 본 발명의 장치의 실시예에서 사용되는 1조(組)의 오리피스를 절단하여 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 테이블의 상부 위의 공작물용 홀더와 홀더용 리니어 가이드를 나타내는 평면도이다.

Claims (21)

  1. 지지면이 적어도 2개의 면 부분(surface section)으로 이루어지고, 당해 면 부분이 종방향으로 서로 이어지며 종방향에 대하여 횡방향으로 뻗은 갭(16)에 의해 분리되고, 각각의 면 부분에 있어서, 각각의 면 부분과 공작물(5)의 저면(底面) 사이에 가스 쿠션을 생성하는 압축 가스를 공급하는 유출 오리피스(15)가 면 부분 전체에 걸쳐서 분배되고, 갭(16)을 횡단하여 공작물(5)을 이동시키는 공작물(5)의 이송장치 및 공작물(5)을 처리하는 처리장치를 포함하는, 공작물(5)을 지탱하는 평탄한 지지면을 구비한 테이블(2)로서, 처리장치가 갭(16)의 아래에 배치되고, 이송장치가 갭(16)을 종방향으로 횡단하고 종방향에 대하여 횡방향으로 간격을 두고 떨어진 2개의 평행한 레일(30, 31)을 구비한 리니어 가이드(linear guide); 제1 홀더(32) 및 이로부터 종방향으로 간격을 두고 떨어진 제2 홀더(33)를 구비하며 제1 홀더 및 제2 홀더가 각각 2개의 레일(30, 31) 내에서 안내되는 공작물(5)용 수용부(receptacle); 및 리니어 가이드를 따라 수용부를 이동시키는 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  2. 제1항에 있어서, 제1 홀더(32)가 종방향에 대하여 유효한 공작물(5)의 정지부(stops)를 구비하고, 제2 홀더(33)가 공작물(5)을 정지부에 대하여 압축하는 가압장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구동장치가, 각각의 경우, 제1 홀더(32) 및 제2 홀더(33)에 연결된 하나 이상의 리니어 모터(36, 37; 38, 39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공작물(5) 위의 기준 마크(reference marks)와 이의 위치를 인식하는 패턴 인식 장치(pattern recognition device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공작물(5)을 처리하는 처리장치를 포함하고, 당해 처리장치가 갭(16) 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리장치가 갭(16)의 방향으로 향하는 하나 이상의 레이저 유닛(3, 9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  7. 제6항에 있어서, 레이저 유닛(3, 9)의 초점이 높이에 따라 조절 가능한 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유출 오리피스(15)가, 각각의 경우, 면 부분 전체에 걸쳐서 균일하게 분배되어 있음을 특징으로 하는 테이블(2).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유출 오리피스(15)가, 적어도 일부가 둥글고, 각각의 경우, 직경이 0.05mm 내지 10mm임을 특징으로 하는 테이블(2).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압축 가스를 배출하는 배기 오리피스(14)가 면 부분 전체에 걸쳐서 분배되어 있음을 특징으로 하는 테이블(2).
  11. 제10항에 있어서, 배기 오리피스(14)가, 적어도 일부가 갭(16)에 대하여 평행한 배출 슬릿(slit)의 형태이고, 면 부분 전체에 걸쳐서 종방향으로 균일하게 분배되어 있음을 특징으로 하는 테이블(2).
  12. 제11항에 있어서, 배출 슬릿이 각각 지그재그 선을 따르는 것을 특징으로 하는 테이블(2).
  13. 제10항에 있어서, 밀폐된 슬릿을 형성하는 유출 오리피스(18.1, 19.2)로 둘러싸인 배기 오리피스(18.2, 19.2)가 갭(16)의 적어도 양 측면에 배치되어 있음을 특징으로 하는 테이블(2).
  14. 제13항에 있어서, 배기 오리피스(19.2)가, 각각의 경우, 이중 T자형 슬릿(double-T-shaped slit)으로서 형성되고, 이를 둘러싸는 유출 오리피스(19.1)가 사각형 프레임을 형성하는 슬릿으로서 형성되어 있음을 특징으로 하는 테이블(2).
  15. 제1항 또는 제2항의 테이블(2) 위에서 공작물(5)을 처리하는 방법으로서, 공작물(5)이 수용부 안에 고정되고, 이어서 수용부에 의해 갭(16)의 위쪽으로 이동되고, 동시에 갭(16)을 통하여 갭(16)의 아래에 배치된 처리장치에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 레이저 빔에 의한 처리공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 공작물(5)이 레이저 빔에 대하여 투명하고, 공작물의 표면 위에 배치된 층이 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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