KR101715353B1

KR101715353B1 - 레이저 조사 영역의 실시간 온도 측정을 위한 챔버 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공 시스템

Info

Publication number: KR101715353B1
Application number: KR1020150108865A
Authority: KR
Inventors: 황대순; 조대엽; 김영중
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-03-10
Also published as: TWI607611B; KR20170014871A; TW201712980A; WO2017022969A1

Abstract

레이저 조사 영역의 실시간 온도 측정을 위한 챔버 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공 시스템이 개시된다. 개시된 챔버 유닛은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트에 마련되는 것으로 레이저 빔이 투과하는 제1 윈도우와, 상기 커버 플레이트에 상기 제1 윈도우와 이격되게 마련되는 것으로 상기 가공 대상물의 특정 영역에 대한 온도 측정을 위한 측정빔이 투과하는 제2 윈도우를 포함한다.

Description

레이저 조사 영역의 실시간 온도 측정을 위한 챔버 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공 시스템{Chamber unit for real time detecting temperature of laser irradiated area and laser processing system including the chamber unit}

본 발명은 레이저 가공용 챔버 유닛에 관한 것으로, 상세하게는 레이저 조사 영역의 실시간 온도 측정을 위한 챔버 유닛과 이러한 챔버 유닛을 포함하는 레이저 가공 시스템에 관한 것이다.

레이저 가공 시스템은 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 광학계를 이용하여 가공 대상물에 조사하고, 이러한 레이저 빔의 조사에 의해 가공 대상물에 대한 마킹(marking), 다이싱(dicing), 스크라이빙(scribing) 등과 같은 가공 작업을 수행한다.

일반적으로, 레이저 가공 작업은 그 내부가 진공으로 유지된 챔버 유닛 내에 가공 대상물을 적재하고, 레이저 빔을 챔버 유닛의 윈도우를 통해 가공 대상물에 조사함으로써 진행된다. 이 경우, 가공 대상물의 레이저 조사 영역에 대한 온도를 측정할 필요가 있는데, 종래에는 하나의 윈도우를 이용하여 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하고, 온도 측정 유닛으로부터 측정빔을 레이저 조사 영역에 조사함으로써 온도를 측정하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 방법을 사용하기 위해서는 챔버 유닛에 마련된 윈도우를 통과하는 레이저 빔의 파장과 측정빔의 파장이 일치하여야 하여야 한다는 문제점이 있다.

본 발명의 적어도 일 실시예는 레이저 조사 영역의 실시간 온도 측정을 위한 챔버 유닛과 이러한 챔버 유닛을 포함하는 레이저 가공 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 있어서,

내부에 가공 대상물이 마련되며, 외부로부터 레이저 빔이 투과하여 상기 가공 대상물에 조사되는 챔버 유닛에 있어서,

베이스 플레이트(base plate);

상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트(cover plate);

상기 커버 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 레이저 빔이 투과하는 제1 윈도우(window); 및

상기 커버 플레이트에 상기 제1 윈도우와 이격되게 마련되는 것으로, 상기 가공 대상물의 특정 영역에 대한 온도 측정을 위한 측정빔이 투과하는 제2 윈도우;를 포함하는 챔버 유닛이 제공된다.

상기 제1 및 제2 윈도우는 상기 커버 플레이트의 제1 및 제2 벽면에 마련될수 있다. 여기서, 상기 제2 벽면은 상기 제1 벽면에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 챔버 유닛은 상기 베이스 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 가공 대상물이 적재되는 스테이지(stage)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스테이지는 상기 베이스 플레이트 상에서 이동 가능하게 마련될 수 있다. 또한, 상기 스테이지는 상기 베이스 플레이트에 대해 경사지게 기울어질 수 있도록 그 일단부가 상하로 움직이도록 마련될 수 있다.

상기 레이저 빔은 상기 스테이지에 적재된 상기 가공 대상물의 표면에 대해 경사지게 입사될 수 있다. 그리고, 상기 가공 대상물로부터 반사되는 상기 레이저 빔의 일부는 상기 커버 플레이트의 내벽면 중 상기 제1 및 제2 윈도우가 형성되지 않은 영역으로 진행할 수 있다.

상기 레이저 빔과 상기 측정빔은 파장이 서로 다를 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 윈도우와 상기 제2 윈도우는 서로 다른 재질을 포함할 수 있다. 상기 챔버 유닛의 내부는 진공으로 유지될 수 있다.

다른 측면에 있어서,

가공 대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 조사 유닛;

상기 가공 대상물의 특정 영역에 대한 온도 측정을 위한 측정빔을 출사하는 온도 측정 유닛; 및

내부에 상기 가공 대상물이 마련되는 챔버 유닛;을 포함하고,

상기 챔버 유닛은,

베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트;

상기 커버 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 레이저 빔이 투과하는 제1 윈도우; 및

상기 커버 플레이트에 상기 제1 윈도우와 이격되게 마련되는 것으로, 상기 측정빔이 투과하는 제2 윈도우;를 포함하는 레이저 가공 시스템이 제공된다.

상기 레이저 가공 시스템은 상기 챔버 유닛의 내부를 진공으로 유지시키는 진공 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 윈도우는 상기 커버 플레이트의 제1 및 제2 벽면에 마련되며, 상기 제2 벽면은 상기 제1 벽면에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 챔버 유닛은 상기 베이스 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 가공 대상물이 적재되는 스테이지를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스테이지는 상기 베이스 플레이트 상에서 이동 가능하게 마련될 수 있으며, 또한, 상기 스테이지는 상기 베이스 플레이트에 대해 경사지게 기울어질 수 있도록 그 일단부가 상하로 움직이도록 마련될 수 있다.

또 다른 측면에 있어서,

베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트를 포함하는 챔버 유닛의 내부에 마련된 가공 대상물의 온도를 측정하는 방법에 있어서,

레이저 빔은 상기 커버 플레이트의 제1 윈도우를 통해 상기 가공 대상물에 조사하여 레이저 가공 작업을 수행하고, 온도 측정을 위한 측정빔은 상기 커버 플레이트의 제2 윈도우를 통해 상기 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물의 특정영역에 대한 온도를 측정하는 가공대상물의 온도 측정 방법이 제공된다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 챔버 유닛의 커버 플레이트에는 서로의 다른 제1 및 제2 벽면에 각각 제1 및 제2 윈도우를 마련함으로써 레이저 빔은 제1 윈도우를 투과하여 가공 대상물에 레이저 가공작업을 진행하고, 측정빔은 제2 윈도우를 투과하여 가공 대상물의 특정 영역에 대한 온도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 레이저 가공 작업이 진행되는 동안에도 가공 대상물의 특정 영역(예를 들면, 레이저 조사 영역이나 그 주위 영역 등)에 대한 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링할 수 있고, 또한, 레이저 가공 작업의 품질 여부를 실시간으로 확인할 수 있다. 그리고, 측정빔으로 레이저 빔과 다른 파장을 가지는 다양한 파장의 광을 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 챔버 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 챔버 유닛의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 챔버 유닛의 내부 단면을 도시한 것으로, 스테이지가베이스 플레이트에 대해 제1 각도(θ1)로 기울어진 상태를 도시한 것이다
도 4는 도 1에 도시된 챔버 유닛의 내부 단면을 도시한 것으로, 스테이지가베이스 플레이트에 대해 제2 각도(θ2)로 기울어진 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 챔버 유닛을 도시한 내부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 구성요소가 예를 들어 기판에 존재한다고 설명될 때, 그 구성요소는 기판에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 구성요소를 이루는 물질은 단지 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.

이하에서 기술되는 예시적인 실시예에 따른 챔버 유닛은 그 내부에 가공 대상물이 마련되어 있으며, 외부로부터 레이저 빔이 챔버 유닛을 투과하여 가공 대상물에 조사됨으로써 레이저 가공 작업이 진행된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 챔버 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 챔버 유닛의 측면도이다. 그리고, 도 3 및 도 4에는 챔버 유닛의 내부 단면이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 챔버 유닛(100)은 베이스 플레이트(base plate, 105)와 이 베이스 플레이트(105)를 덮도록 마련되는 커버 플레이트(cover plate, 110)를 포함한다. 여기서, 커버 플레이트(110)에는 제1 및 제2 윈도우(window, 121,122)가 마련되어 있다. 그리고, 베이스 플레이트(105)에는 가공 대상물(W)이 적재되는 스테이지(stage, 130)가 마련되어 있다.

제1 윈도우(121)는 외부의 레이저 빔(L)이 투과하는 곳으로, 커버 플레이트(110)의 제1 벽면(110a, 도 1에서 커버 플레이트의 상면)에 마련될 수 있다. 챔버 유닛(100)의 외부, 예를 들면 챔버 유닛(100)의 상부에 마련된 레이저 조사 유닛(200)으로부터 출사된 레이저 빔(L)은 커버 플레이트(110)의 제1 윈도우(121)를 투과하여 스테이지(130) 상에 적재된 가공 대상물(W)에 조사될 수 있다.

제1 윈도우(121)는 입사되는 레이저 빔(L)의 파장을 잘 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)이 예를 들면, 248nm, 266nm, 355nm 등과 같은 자외선 범위의 파장을 가지는 경우에는 제1 윈도우(121)는 예를 들어 용융된 실리카(fused silica) 등을 포함할 수 있다. 또한, 레이저 빔(L)이 가시광선 범위의 파장을 가지는 경우에는 제1 윈도우(121)는 예를 들어 석영(Quartz) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 레이저 빔(L)이 적외선 범위의 파장을 가지는 경우에는 제1 윈도우(121)는 ZnSe 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이상에서 언급된 제1 윈도우(121)의 재질은 단지 예시적인 것으로, 이외에도 제1 윈도우(121)는 다른 다양한 재질을 포함할 수 있다.

제2 윈도우(122)는 온도 측정을 위한 측정빔(DL)이 투과하는 곳으로, 커버 플레이트(110)의 제2 벽면(110b, 도 1에서 커버 플레이트(110)의 일측면)에 마련될 수 있다. 챔버 유닛(100)의 외부, 예를 들면, 챔버 유닛(100)의 일측 상부에 마련된 온도 측정 유닛(300)으로부터 출사된 측정빔(DL)은 커버 플레이트(110)의 제2 윈도우(122)를 투과하여 스테이지(130) 상에 적재된 가공 대상물(W)의 특정 영역에 조사될 수 있다. 이에 따라, 온도 측정 유닛(300)은 가공 대상물(130)의 특정 영역에 대한 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링할 수 있다.

제2 윈도우(122)가 마련되는 제2 벽면(110b)은 제1 윈도우(121)가 마련되는 제1 벽면(110a)에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같이, 측정빔(DL)이 투과하는 제2 윈도우(122)가 위치하는 제2 벽면(110b)이 레이저 빔(L)이 투과하는 제1 윈도우(121)가 위치하는 제1 벽면(110a)에 대해 경사지게 형성된 것은 온도 측정 유닛(300)으로 출사된 측정빔(DL)이 제2 윈도우(122)에 입사되는 각도를 조절함으로측정빔(DL)이 챔버 유닛(100) 내 가공 대상물(W) 상의 원하는 위치에 정확하게 도달되도록 하기 위함이다. 한편, 본 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 윈도우(122)가 마련되는 제2 벽면(110b)이 제1 윈도우(121)가 마련되는 제1 벽면(110a)에 대해 경사지게 형성되지 않을 수도 있다.

제2 윈도우(122)를 투과하는 측정빔(DL)은 제1 윈도우(121)를 투과하는 레이저 빔(L)과는 다른 파장을 가질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 윈도우(122)는 입사되는 측정빔(DL)의 파장을 잘 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정빔(DL)은 적외선 범위의 파장을 가지는 경우에는 제2 윈도우(122)는 ZnSe 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 본 실시예에서 사용되는 측정빔(DL)은 다양한 파장 범위을 가질 수 있으며, 이에 대응하여 제2 윈도우(122)는 그 파장의 빛을 잘 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다.

베이스 플레이트(105)의 상면에는 가공 대상물(W)이 적재되는 스테이지(130)가 마련될 수 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105)에 대해 경사지게 기울어지게 배치될 수 있으며, 이 경사 각도는 다양하게 조절될 수 있다. 이를 위해서, 스테이지(130)의 일단부는 가이드 부재(137)를 통해 베이스 플레이트(105)에 대해 상하로 움직일 수 있도록 되어 있으며, 스테이지(130)의 타단부는 상하 이동을 방지하는 핀(pin, 135)으로 고정되어 있다. 이와 같이, 스테이지(130)를 베이스 플레이트(105)에 대해 기울어지게 배치하는 것은 제1 윈도우(121)를 투과하는 레이저 빔(L)이나 또는 제2 윈도우(122)를 투과하는 측정빔(DL)이 정확하게 가공 대상물(W)의 원하는 영역에 입사될 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 베이스 플레이스(105) 상에 마련된 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105) 상에서 원하는 위치로 이동이 가능하도록 설치되어 있다.

본 실시예에 따른 챔버 유닛(100)은 그 내부가 진공으로 유지되는 것이 바람직하다. 이는 가공 대상물(W)이 레이저 빔(L)의 조사에 의해 반응하는 과정에서 다른 기체나 불순물 등에 의해 방해를 받지 않아야 하고, 또한 진공 상태에서 가공 대상물(W)에 반응하는 특정한 기체를 챔버 유닛(100)의 내부에 주입하게 되면 신뢰성이 높은 가공 공정을 수행할 수 있기 때문이다.

도 3은 도 1에 도시된 챔버 유닛의 내부 단면을 도시한 것으로, 스테이지가 베이스 플레이트에 대해 제1 각도(θ1)로 기울어진 상태를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 챔버 유닛(100)의 상부에는 레이저 빔(L)을 출사하는 레이저 조사 유닛(200)이 마련되어 있으며, 챔버 유닛(100)의 일측 상부에는 온도 측정을 위한 측정빔(DL)을 출사하는 온도 측정 유닛(300)이 마련되어 있다. 그리고, 챔버 유닛(100)의 내부에서 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105)에 대해 제1 각도(θ1)로 기울어져 있으며. 이렇게 기울어진 스테이지(130)의 상면에 가공 대상물(W)이 적재되어 있다.

이와 같은 구조에서, 레이저 조사 유닛(200)으로부터 출사된 레이저 빔(L)은 커버 플레이트(110)의 제1 벽면(110a, 예를 들면, 상면)에 마련되는 제1 윈도우(121)를 투과하여 가공 대상물(W)에 조사된다. 여기서, 레이저 빔(L)은 가공 대상물(W)의 표면에 대해 경사지게 입사될 수 있다. 이와 같이, 레이저 빔(L)이 가공 대상물(W)의 소정 영역에 조사됨으로써 가공 작업이 수행될 수 있다.

이러한 레이저 가공 공정에서 가공 대상물(W)에 입사되는 레이저 빔(L)의 일부는 반사될 수 있는데, 이렇게 반사되는 레이저 빔(RL)은 커버 플레이트(110)의 내벽면 중에서 제1 및 제2 윈도우(121,122)가 형성되지 않은 부분 쪽으로 진행되는 것이 바람직하다. 이는 가공 대상물(W)에서 반사되는 레이저 빔(RL)이 제1 윈도우(121) 또는 제2 윈도우(122) 쪽으로 진행하는 경우에는 반사된 레이저 빔(RL)에 의해 제1 또는 제2 윈도우(121,122)가 손상될 수 있기 때문이다.

온도 측정 유닛(300)으로부터 출사된 측정빔(DL)은 커버 플레이트(110)의 경사진 제2 벽면(110b, 예를 들면, 측면)에 마련되는 제2 윈도우(122)를 투과하여 가공 대상물(W)의 특정 영역에 조사될 수 있다. 이에 따라, 온도 측정 유닛(300)은 레이저 가공 작업이 진행되는 동안에도 가공 대상물(W)의 특정 영역에 대한 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링 할 수 있다. 여기서, 온도를 측정하고자 하는 가공 대상물(W)의 특정 영역은 일반적으로 레이저 조사 영역이 될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 레이저 조사 영역의 주변 영역이나 또는 다른 영역이 될 수도 있다.

도 4는 도 1에 도시된 챔버 유닛의 내부 단면을 도시한 것으로, 스테이지가베이스 플레이트에 대해 제2 각도(θ2)로 기울어진 상태를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 도 3과 비교하여 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105) 상에서 일방향으로 직선 이동하였으며, 또한 스테이지(130)는 도 3에 도시된 제1 각도(θ1)보다 큰 제2 각도(θ2)로 기울어져 있다. 레이저 조사 유닛(200)으로부터 출사되어 제1 윈도우(121)를 투과하는 레이저 빔(L)은 가공 대상물(W)의 다른 영역에 조사되면서 레이저 가공 작업을 진행할 수 있다. 또한, 온도 측정 유닛(300)으로부터 출사되어 제2 윈도우(122)를 투과하는 측정빔(DL)은 가공 대상물(W)의 특정 영역에 조사되어 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링 할 수 있다. 한편, 도 3 및 도 4에 도시된 스테이지(130)의 경사 각도(θ1, θ2)는 레이저 빔(L) 및/또는 측정빔(DL)이 가공 대상물(W)에 입사되는 각도가 최적화될 수 있도록 적절하게 조절될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 챔버 유닛(100)에서는 커버 플레이트(110)의 다른 벽면, 즉 제1 및 제2 벽면(110a,110b)에 각각 제1 및 제2 윈도우(121,122)를 마련함으로써 레이저 빔(L)은 제1 윈도우(121)를 투과하여 가공 대상물(W)의 소정 영역에 조사되어 레이저 가공작업을 진행하고, 측정빔(DL)은 제2 윈도우(122)를 투과하여 가공 대상물(W)의 특정 영역에 대한 온도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 레이저 가공 작업이 진행되는 동안에도 가공 대상물(W)의 특정 영역(예를 들면, 레이저 조사 영역이나 그 주위 영역 등)에 대한 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링할 수 있고, 또한, 레이저 가공 작업의 품질 여부를 실시간으로 확인할 수 있다.

구체적인 예로서, 실리콘 박막 등과 같은 특정 가공 대상물의 경우에는 레이저 빔의 조사에 의해 반응하는 가공 대상물의 온도나 또는 데미지(damage) 구간 등으로 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 챔버 유닛의 내부에 식각 가스를 주입한 상태에서 포토 마스크에 레이저 빔을 조사하게 되면 레이저 빔의 조사 영역이나 그 주위의 영역에 대한 온도를 측정함으로써 원하는 영역에만 식각 공정을 수행할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 어릴닝 공정을 수행하면서 레이저 빔의 특정 조사 영역이나 그 주위 영역에 대한 온도를 실시간으로 측정함으로써 원하는 어닐링 공정을 정학하게 수행할 수 있다.

그리고, 챔버 유닛(100)의 커버 플레이트(110)에 레이저 빔(L)과 측정빔(DL)이 각각 투과하는 제1 및 제2 윈도우(121,122)를 마련함으로써 레이저 빔(L)과 다른 파장을 가지는 다양한 광을 측정빔(DL)으로 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 챔버 유닛을 도시한 내부 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 챔버 유닛(100')에서는 전술한 실시예와는 달리 스테이지(130)가 베이스 플레이트(105)에 대해 경사지게 마련되어 있지 않고 베이스 플레이트(105)에 나란하게 마련되어 있다. 여기서, 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105) 상에서 원하는 위치로 이동 가능하도록 설치됨으로써 가공 대상물(W)의 다양한 영역에 레이저 빔(L) 및 측정빔(DL)이 조사될 수 이다.

그리고, 스테이지(130)에 적재된 가공 대상물(W)의 표면에 대해 레이저 빔(L)이 경사지게 입사될 수 있도록 레이저 조사 유닛(200)이 배치될 수 있다. 이와 같이, 스테이지(130)가 베이스 플레이트(105)에 나란하게 마련되는 실시예는 예를 들면 가공 대상물(W)에 조사되는 레이저 빔(L)의 크기가 큰 경우에 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 6에는 전술한 챔버 유닛(100)을 포함하는 레이저 가공 시스템(1000)이 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1000)은 레이저 조사 유닛(200), 온도 측정 유닛(300) 및 챔버 유닛(100)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 레이저 조사 유닛(200)은 챔버 유닛(100)의 상부에 마련될 수 있으며, 온도 측정 유닛(300)은 챔버 유닛(100)의 일측 상부에 마련될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 레이저 조사 유닛(200) 및 온도 측정 유닛(300)의 위치는 다양하게 변형될 수 있다.

레이저 조사 유닛(200)은 챔버 유닛(100)의 내부에 마련된 가공 대상물(W)에 레이저 빔(L)을 조사하여 가공 작업을 수행하기 위한 것으로, 예를 들면, 자외선 범위 파장을 가지는 레이저 빔(L)을 출사할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 이외에도 레이저 조사 유닛(200)은 가공 작업의 종류에 따라 다양한 파장 범위의 레이저 빔(L)을 출사할 수 있다.

온도 측정 유닛(300)은 온도 측정을 위해 사용되는 측정빔(DL)을 조사하여 가공 대상물(W) 중 레이저 빔(L)이 조사되는 영역이나 그 주위 영역 또는 다른 영역에 대한 온도를 측정하기 위한 것이다. 예를 들면, 온도 측정 유닛(300)은 가시광선 또는 적외선 범위의 파장을 가지는 측정빔(DL)을 조사할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 온도 측정 유닛(300)으로는 예를 들어 열화상 카메라 또는 파이로메터(pyrometer) 등이 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

챔버 유닛(100)은 도 3을 참조하면, 베이스 플레이트(105)와, 이 베이스 플레이트(105)를 덮도록 마련되는 커버 플레이트(110)와, 커버 플레이트(110)에 마련되는 제1 및 제2 윈도우(121,122)를 포함한다. 여기서, 제1 윈도우(121)는 레이저 빔(L)이 투과하는 곳으로, 커버 플레이트(110)의 제1 벽면(110a, 예를 들면, 커버 플레이트(110)의 상면)에 마련될 수 있다. 챔버 유닛(100)의 상부에 마련된 레이저 조사 유닛(200)으로부터 출사된 레이저 빔(L)은 커버 플레이트(110)의 제1 윈도우(121)를 투과하여 스테이지(130) 상에 적재된 가공 대상물(W)의 소정 영역에 조사될 수 있다. 이러한 제1 윈도우(121)는 입사되는 레이저 빔(L)의 파장을 잘 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다.

제2 윈도우(122)는 온도 측정을 위한 측정빔(DL)이 투과하는 곳으로, 커버 플레이트(110)의 제2 벽면(110b, 예를 들면, 커버 플레이트(110)의 일측면)에 마련될 수 있다. 챔버 유닛(100)의 일측 상부에 마련된 온도 측정 유닛(300)으로부터 출사된 측정빔(DL)은 커버 플레이트(110)의 제2 윈도우(122)를 투과하여 스테이지(130) 상에 적재된 가공 대상물(W)의 특정 영역에 조사될 수 있다. 이에 따라 온도 측정 유닛(300)은 가공 대상물(W)의 특정 영역에 대한 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 제2 윈도우(122)가 마련되는 제2 벽면(110b)은 제1 윈도우(121)가 마련되는 제1 벽면(110a)에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 제2 윈도우(122)를 투과하는 측정빔(DL)은 제1 윈도우(121)를 투과하는 레이저 빔(L)과는 다른 파장을 가질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 윈도우(122)는 입사되는 측정빔(DL)의 파장을 잘 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다.

베이스 플레이트(105)에는 가공 대상물(W)을 적재하는 스테이지(130)가 마련되어 있으며, 이 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105) 상을 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 그리고, 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105)에 대해 경사지게 기울어지도록 마련될 수 있다. 한편, 스테이지(130)는 베이스 플레이트(105)에 대해 경사지게 기울어지도록 마련되지 않을 수도 있다.

챔버 유닛(100)의 하부에는 진공 유닛(400)이 더 마련될 수 있다. 이러한 진공 유닛(400)은 챔버 유닛(100)와 연결되어 챔버 유닛(100)의 내부를 진공으로 유지시키는 역할을 할 수 있다. 그리고, 진공 유닛(400)의 상부에는 챔버 유닛(100)의 내부 압력을 표시하는 역할을 하는 압력 디스플레이 유닛(500)이 더 마련될 수도 있다.

이상과 같이, 챔버 유닛(100)의 커버 플레이트(110)에는 제1 및 제2 윈도우(121,122)를 마련함으로써 레이저 빔(L)은 제1 윈도우(121)를 투과하여 가공 대상물(W)의 소정 영역에 조사됨으로써 레이저 가공작업을 진행하고, 측정빔(DL)은 제2 윈도우(122)를 투과하여 가공 대상물(W)의 특정 영역에 대한 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 작업이 진행되는 동안에도 가공 대상물(W)의 특정 영역(예를 들면, 레이저 조사 영역이나 그 주위 영역 등)에 대한 온도를 실시간으로 측정하고 모니터링할 수 있다. 또한, 측정빔(DL)으로는 레이저 빔(L)과 다른 파장을 가지는 다양한 파장의 광을 사용할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 챔버 유닛(100)은 레이저 가공을 이용하는 다양한 분야에 활용될 수 있다. 일 예로, 챔버 유닛(100)은 레이저 어닐링(laser annealing), 포토 마스크의 접착제(glue) 제거, 레이저를 이용한 에칭 등에 사용될 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 가공대상물의 흡수율에 따른 온도 특성 변화 혹은 상변화(phase transition)등을 측정하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100,100'.. 챔버 유닛
105.. 베이스 플레이트
110.. 커버 플레이트
121.. 제1 윈도우
122.. 제2 윈도우
130.. 스테이지
135.. 핀(pin)
137.. 가이드 부재
200.. 레이저 조사 유닛
300.. 온도 측정 유닛
400.. 진공 유닛
500.. 압력 디스플레이 유닛
1000.. 레이저 가공 시스템
L.. 레이저 빔
RL.. 반사된 레이저 빔
DL.. 측정빔
W.. 가공 대상물

Claims

내부에 가공 대상물이 마련되며, 외부에 마련된 레이저 조사 유닛으로부터 출사된 레이저 빔이 투과하여 상기 가공 대상물에 조사되는 챔버 유닛에 있어서,
베이스 플레이트(base plate);
상기 가공 대상물이 적재되는 것으로, 상기 베이스 플레이트에 대해 경사지게 움직일 수 있도록 마련되는 스테이지(stage);
상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 스테이지 일단부의 상하 이동을 가이드하는 가이드 부재;
상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 스테이지 타단부의 상하 이동을 방지하는 핀(pin);
상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트(cover plate);
상기 커버 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 레이저 빔을 투과시켜 상기 가공 대상물에 조사하는 제1 윈도우(window); 및
상기 커버 플레이트에 상기 제1 윈도우와 이격되게 마련되는 것으로, 외부에 마련된 온도 측정 유닛으로부터 출사된 온도 측정을 위한 측정빔을 투과시켜 상기 가공 대상물에 조사하는 제2 윈도우;를 포함하고,
상기 베이스 플레이트에 대한 상기 스테이지의 경사 각도를 변화시킴으로써상기 가공 대상물에 상기 레이저 빔이 조사되는 위치가 이동하는 챔버 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 윈도우는 상기 커버 플레이트의 제1 및 제2 벽면에 마련되는 챔버 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 벽면은 상기 제1 벽면에 대해 경사지게 형성된 챔버 유닛.
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제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 스테이지에 적재된 상기 가공 대상물의 표면에 대해 경사지게 입사되는 챔버 유닛.
제 7 항에 있어서,
상기 가공 대상물로부터 반사되는 상기 레이저 빔의 일부는 상기 커버 플레이트의 내벽면 중 상기 제1 및 제2 윈도우가 형성되지 않은 영역으로 진행하는 챔버 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔과 상기 측정빔은 파장이 서로 다르고, 상기 제1 윈도우와 상기 제2 윈도우는 서로 다른 재질을 포함하는 다른 챔버 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 유닛의 내부는 진공으로 유지되는 챔버 유닛.
가공 대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 조사 유닛;
상기 가공 대상물의 특정 영역에 대한 온도 측정을 위한 측정빔을 출사하는 온도 측정 유닛; 및
내부에 상기 가공 대상물이 마련되는 챔버 유닛;을 포함하고,
상기 챔버 유닛은,
베이스 플레이트;
상기 가공 대상물이 적재되는 것으로, 상기 베이스 플레이트에 대해 경사지게 움직일 수 있도록 마련되는 스테이지;
상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 스테이지 일단부의 상하 이동을 가이드하는 가이드 부재;
상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 스테이지 타단부의 상하 이동을 방지하는 핀(pin);
상기 베이스 플레이트를 덮도록 마련되는 커버 플레이트;
상기 커버 플레이트에 마련되는 것으로, 상기 레이저 빔을 투과시켜 상기 가공 대상물에 조사하는 제1 윈도우; 및
상기 커버 플레이트에 상기 제1 윈도우와 이격되게 마련되는 것으로, 외부에 마련된 온도 측정 유닛으로부터 출사된 온도 측정을 위한 측정빔을 투과시켜 상기 가공 대상물에 조사하는 제2 윈도우;를 포함하고,
상기 베이스 플레이트에 대한 상기 스테이지의 경사 각도를 변화시킴으로써상기 가공 대상물에 상기 레이저 빔이 조사되는 위치가 이동하는 레이저 가공 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 챔버 유닛의 내부를 진공으로 유지시키는 진공 유닛을 더 포함하는 레이저 가공 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 윈도우는 상기 커버 플레이트의 제1 및 제2 벽면에 마련되며, 상기 제2 벽면은 상기 제1 벽면에 대해 경사지게 형성된 레이저 가공 시스템.
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제 11 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 스테이지에 적재된 상기 가공 대상물의 표면에 대해 경사지게 입사되며, 상기 가공 대상물로부터 반사되는 상기 레이저 빔의 일부는 상기 커버 플레이트의 내벽면 중 상기 제1 및 제2 윈도우가 형성되지 않은 영역으로 진행하는 레이저 가공 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 레이저 빔과 상기 측정빔은 파장이 서로 다르고, 상기 제1 윈도우와 상기 제2 윈도우는 서로 다른 재질을 포함하는 레이저 가공 시스템.
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