KR101898073B1 - 레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치 - Google Patents

레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치 Download PDF

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Abstract

레이저 마킹 장치가 개시된다. 개시된 레이저 마킹 장치는, 가공 대상물의 상기 제1면이 평탄화 되도록 상기 가공 대상물의 상기 제1면과 반대면인 제2면을 가압하는 것으로서, 비접촉 방식에 의해 상기 제2면과의 이격 거리를 소정 거리 이내로 유지하도록 상기 제2면에 기체를 분사하는 적어도 하나의 기체 분사부를 포함하는 가압 유닛; 제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 가압 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 가압 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하는 관절 구조물; 및 상기 기체 연결부가 상기 가압 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부;를 포함할 수 있다.

Description

레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치{Laser marking apparatus and parking apparatus for a joint structure}
본 발명은 레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정에서 웨이퍼 상에 많은 반도체 칩이 형성된다. 이들 반도체 칩들을 생산 로트(lot)별로 구별하기 위해 각 반도체 칩에 대응되는 위치에 문자 및/또는 숫자가 표시된다. 레이저 마킹 장치는 레이저 빔을 이용하여 각 반도체 칩에 대응되는 위치에 문자 및/또는 숫자를 표시할 수 있다. 종래에는 다이싱(dicing) 후 각 칩들에 로트 번호를 마킹하였으나, 기술의 발달로 인해 집적회로(IC)의 초소형화 및 경량화가 가능해짐에 따라 작업효율을 높이고 대량생산을 위해, 웨이퍼 상에서 개별 반도체 칩에 대한 마킹을 한 후에 다이싱을 하게 되었다.
한편, 다수의 반도체 칩이 형성된 웨이퍼는 자중, 웨이퍼 표면의 코팅 및 기타 가공 등의 영향으로 휘어지는 휨 현상(워피지;warpage)이 발생된다. 이러한 휨 현상은 웨이퍼의 크기가 클수록, 두께가 얇을수록 그리고 코팅재질의 경화 시 수축량이 클수록 크게 나타난다. 이때 휨 현상에 의한 웨이퍼의 가공면의 높이 편차가 레이저 빔의 초점심도보다 큰 경우, 가공면의 위치에 따라서 레이저 출력의 밀도(beam density)와 레이저 빔의 크기가 달라져서 마킹 품질이 저하되고 선폭도 일정하지 않게 되며, 마킹 위치도 틀려지는 문제가 발생된다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 레이저 마킹 장치는 웨이퍼를 평탄화시키기 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 마킹 장치는, 웨이퍼에 고압의 기체를 분사하여 비접촉 방식에 의해 웨이퍼와의 이격 거리를 일정한 거리 이내로 유지하는 가압 유닛과, 상기 가압 유닛에 기체를 공급하는 관절 구조물을 더 포함할 수 있다.
다만, 레이저 마킹 장치에서 상기 가압 유닛을 다른 가압 유닛으로 교체한다거나 또는 사용하지 않는다는 등의 이유로, 상기 가압 유닛과 상기 관절 구조물을 분리할 수 있다. 상기 가압 유닛은 레이저 마킹 장치의 외부에 위치하기 때문에 별다른 영향을 미치지 않는다. 그러나, 상기 관절 구조물은 일 단부가 레이저 마킹 장치의 내부에 고정되며 타 단부가 이동 가능한 상태이다. 그에 따라, 관절 구조물의 상기 타 단부는, 레이저 마킹 장치의 내부에서 위치 이동하는 다른 구조물 또는 가공 대상물인 웨이퍼와 간섭이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 가압 유닛의 미 사용시에, 상기 관절 구조물이 소정 위치를 유지하도록 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부를 제공함으로써, 다른 구조물 또는 가공 대상물의 손상을 방지할 수 있는 레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 마킹 장치는,
가공 대상물의 제1면에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;
상기 가공 대상물의 상기 제1면이 평탄화 되도록 상기 가공 대상물의 상기 제1면과 반대면인 제2면을 가압하는 것으로서, 비접촉 방식에 의해 상기 제2면과의 이격 거리를 소정 거리 이내로 유지하도록 상기 제2면에 기체를 분사하는 적어도 하나의 기체 분사부를 포함하는 가압 유닛;
제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 가압 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 가압 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하는 관절 구조물;
상기 기체 연결부가 상기 가압 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부; 및
상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 빔이 관통하는 관통 구멍을 가지는 작업 테이블;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 보관부는, 상기 기체 연결부가 삽입 가능한 개방부를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 보관부는 그 내부에 상기 관절 구조물의 존재 여부를 검출하는 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 보관부는, 상기 작업 테이블에서 상기 가공 대상물을 지지하는 표면보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 구조물의 수평 이동 거리는 상기 가공 대상물의 크기보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크와 제2 링크를 회동 가능하게 연결하는 회동축과, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 배치되며, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 링크는 상기 제2 링크에 대해 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 기체 연결부의 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 30 mm ~ 60 mm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며, 상기 기체 연결부를 지지하며, 상기 기체 연결부의 높이보다 크며 상기 개방부의 높이보다 작은 높이를 가지는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 지지 블록의 재질은 상기 제1 링크의 재질과 다를 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가압 유닛은, 상기 기체 연결부에 연결되며 상기 기체 분사부로 기체를 전달하며, 구부러짐이 가능한 제2 튜브를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 관절 구조물 보관 장치는,
위치 이동이 가능하며, 기체를 분사하는 기체 분사 유닛;
제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 기체 분사 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 기체 분사 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하는 관절 구조물;
상기 기체 연결부가 상기 기체 분사 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 보관부는, 상기 기체 연결부가 삽입 가능한 개방부를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 보관부는 그 내부에 상기 관절 구조물의 존재 여부를 검출하는 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크와 제2 링크를 회동 가능하게 연결하는 회동축과, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 배치되며, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 링크는 상기 제2 링크에 대해 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 기체 연결부의 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 30 mm ~ 60 mm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며, 상기 기체 연결부를 지지하며, 상기 기체 연결부의 높이보다 크며 상기 개방부의 높이보다 작은 높이를 가지는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 지지 블록의 재질은 상기 제1 링크의 재질과 다를 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 마킹 장치 및 이에 사용되는 관절 구조물 보관 장치는 가압 유닛으로부터 분리된 관절 구조물이 소정 위치를 유지하도록 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부를 제공함으로써, 다른 구조물 또는 가공 대상물의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 마킹 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 레이저 마킹 장치에 의해 레이저 가공되는 가공 대상물의 예를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 가공 대상물이 휘어진 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 레이저 마킹 장치의 가압 유닛을 설명하기 위한 도면으로써, 도 4는 가압 유닛의 평면도이며, 도 5는 도 4의 일부를 절단한 단면도이다.
도 6은 가압 유닛의 위치 이동에 따라, 관절 구조물의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 가압 유닛과 관절 구조물의 연결 관계를 확대 도시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 관절 구조물을 포함한 레이저 마킹 장치를 나타낸 사시도이며,
도 9는 다른 각도에서 도 8의 일부를 확대 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 마킹 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 레이저 마킹 장치에 의해 레이저 가공되는 가공 대상물(T)의 예를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b는 가공 대상물(T)이 휘어진 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 마킹 장치는 레이저 조사 유닛(20), 가공 대상물(T)이 안착되는 작업 테이블(10) 및 상기 가공 대상물(T)을 가압하는 가압 유닛(30)을 포함한다. 레이저 마킹 장치는 비전 카메라(40)를 더 포함할 수 있다.
레이저 조사 유닛(20)은 가공 대상물(T)에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 조사 유닛(20)은 가공 대상물(T)의 하부에 배치되며, 가공 대상물(T)의 하부 표면에 레이저 빔을 조사하여, 가공 대상물(T)에 대한 소정의 마킹 작업을 수행할 수 있다.
작업 테이블(10)은, 가공 대상물(T)의 하부 표면의 일부를 노출시키는 개구부(H)를 포함한다. 레이저 조사 유닛(20)에 의해 조사된 레이저 빔이 개구부(H)를 관통하여 가공 대상물(T)의 하부 표면에 조사된다.
비전 카메라(40)는 가공 대상물(T)에 마련된 반도체 패턴(P: 도 2a 참조)을 촬영하여, 가공 대상물(T)의 가공 위치를 인식할 수 있다. 그에 따라, 레이저 조사 유닛(20)에 의해 정확한 가공 작업을 수행할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 가공 대상물(T)은 제1면(T10)과 이러한 제1면(T10)의 반대면인 제2면(T20)을 포함한다. 제1면(T10)은 하부 표면일 수 있으며, 제2면(T20)은 상부 표면일 수 있다.
가공 대상물(T)의 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)에는 소정의 반도체 패턴(P)이 배치되며, 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)의 외곽에 배치된 테두리 영역(T21)에는 소정의 반도체 패턴(P)이 배치되지 않을 수 있다. 다만, 가공 대상물(T)의 제2면(T20)은 이에 한정되지 아니하며, 도면과 달리, 가운데 영역(T22)뿐만 아니라, 테두리 영역(T21)까지 소정의 반도체 패턴(P)이 배치될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 가공 대상물(T)은 웨이퍼일 수 있으며, 반도체 패턴(P)은 웨이퍼 상에 배치된 복수의 반도체 칩일 수 있다. 이 경우, 제2면(T20)에는 복수의 반도체 칩이 배치되며, 제1면(T10)에 복수의 반도체 칩이 배치되지 않는다. 레이저 마킹 장치는 반도체 패턴(P)이 배치되지 않은 가공 대상물(T)의 제1면(T10)에 레이저 빔을 조사하여, 레이저 마킹 작업을 수행한다.
다만, 가공 대상물(T)은 다양한 요인에 의해 도 3a와 같이 볼록하게 휘어지거나 도 3b와 같이 오목하게 휘어질 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물(T)은 그 자체의 하중 또는 가공 대상물(T) 표면의 코팅, 열처리 또는 기타 공정이 진행되는 과정에서 휘어질 수 있다. 그에 따라, 가공 대상물(T)은 높이 편차(Δh)가 발생할 수 있다.
이러한 가공 대상물(T)의 높이 편차(Δh)는 가공 대상물(T)의 크기가 크고, 두께가 얇을수록 그리고 코팅 재질의 경화시 수축량이 클수록 크게 나타날 수 있다. 가공 대상물(T)의 높이 편차(Δh)는 4 mm ~ 10 mm 일 수 있다.
가공 대상물(T)의 높이 편차(Δh)에 의해, 레이저 빔의 초점이 가공 대상물(T)를 벗어나 맞춰질 경우에는 마킹이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 레이저 빔의 초점이 가공 대상물(T)의 내부에 맞추어지더라도 초점 위치가 달라질 경우에는 선폭이 일정하지 않거나 마킹 위치가 틀려지는 등 마킹 품질이 저하될 수 있다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 레이저 마킹 장치의 가압 유닛(30)을 설명하기 위한 도면으로써, 도 4는 가압 유닛(30)의 평면도이며, 도 5는 도 4의 일부를 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 레이저 마킹 장치에서는, 이러한 가공 대상물(T)의 높이 편차(Δh)를 보완 또는 보상하기 위하여, 가공 대상물(T)을 가압하는 가압 유닛(30)을 더 포함한다. 가공 대상물(T)의 제1면(T10)에 대한 마킹 작업이 진행되기 전 또는 그와 동시에, 가압 유닛(30)은 가공 대상물(T)의 제2면(T20)을 가압할 수 있다. 가압 유닛(30)에 의해, 가공 대상물(T)이 평탄화될 수 있으며, 그에 따라 제1면(T10)이 평탄화될 수 있다.
실시예에 따른 레이저 마킹 장치는, 비접촉 방식에 의해 제2면(T20)과의 이격 거리를 소정 거리 이내로 유지하도록 제2면(T20)에 기체를 분사하는 적어도 하나의 기체 분사부(320)를 포함한다. 기체 분사부(320)는 가공 대상물(T)의 제2면(T20)을 향해 기체를 분사할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기체 분사부(320)는 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)을 비접촉 방식에 의해 가압한다. 기체 분사부(320)에 의해 가공 대상물(T)에 작용하는 압력은 0.01 MPa ~ 0.5 MPa 일 수 있다. 여기서, 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)을 비접촉 방식에 의해 가압한다는 의미는, 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)을 하부 방향으로 누르는 것은 물론 제2면(T20)의 가운데 영역(T22)을 상부 방향으로 잡아당기는 것을 포함하는 개념이다.
기체 분사부(320)는, 베르누이 원리를 이용하여 가공 대상물(T)에 흡인력을 제공하거나 반발력을 제공할 수 있다. 기체 분사부(320)는 베르누이 척일 수 있다. 그에 따라, 기체 분사부(320)는 제2면(T20)과의 이격 거리(G)를 소정 거리 이내로 유지할 수 있다. 예를 들어, 기체 분사부(320)에 의해, 기체 분사부(320)와 가공 대상물(T)의 제2면(T20) 사이의 이격 거리(G)는 50 um 이하로 유지될 수 있다.
기체 분사부(320)는 제2면(T20)을 향해 고압의 기체를 분사하는 적어도 하나의 분사 구멍(321)을 가질 수 있다. 기체 분사부(320)는 프레임(310)에 의해 지지된다. 프레임(310)은 링 형상의 제1 프레임(311)과 제1 프레임(311)을 가로지르는 제2 프레임(312)을 포함한다. 가압 유닛(30)은 관절 구조물(100)에 통해 고압의 기체를 전달받을 수 있다.
기체 분사부(320)에 의해 분사된 고압 기체가 기체 분사부(320)와 가공 대상물(T) 사이에 배출됨에 따라 베르누이 효과가 생기며 그에 따라 흡인력이 발생할 수 있다. 반면, 기체 분사부(320)와 가공 대상물(T) 사이가 소정 거리보다 가까워질 경우, 기체 분사부(320)에 의해 분사된 고압 기체에 의해 가공 대상물(T)에 반발력이 작용할 수 있다.
예를 들어, 기체 분사부(320)와 가공 대상물(T) 사이의 거리가 50 um ~ 10 mm일 경우에는, 기체 분사부(320)에 의해 흡입력이 발생하여 가공 대상물(T)에 상부 방향으로 힘이 작용할 수 있다. 그에 따라, 가공 대상물(T)이 도 3b와 같이 하부를 향해 오목하게 휘어졌을 경우, 기체 분사부(320)에 의해 가공 대상물(T)은 평탄화될 수 있다.
예를 들어, 기체 분사부(320)와 가공 대상물(T) 사이의 이격 거리가 10 um 이하일 경우에는, 기체 분사부(320)에 의해 반발력이 발생하여 가공 대상물(T)에 하부 방향으로 힘이 작용할 수 있다. 그에 따라, 가공 대상물(T)이 도 3a와 같이 상부를 향해 볼록하게 휘어졌을 경우, 기체 분사부(320)에 의해 가공 대상물(T)이 평탄화될 수 있다.
상기와 같이, 기체 분사부(320)가 비접촉 방식에 의해 가공 대상물(T)의 가운데 부분에 흡인력 또는 반발력이 작용함으로써, 가공 대상물(T)의 가운데 부분이 평탄화될 수 있다. 그리하여, 가공 대상물(T)의 높이 편차가 4 mm 이상일 경우에도, 기체 분사부(320)에 의해 가공 대상물(T)의 높이 편차를 마킹 품질이 저하되지 않는 범위로 줄일 수 있다.
기체 분사부(320)의 개수는 단수 개일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 도면상 도시되지 않았으나, 가압 유닛(30)은 가공 대상물(T)의 제2면(T20)의 중심 영역(T22) 및 가공 대상물(T)의 제2면(T20)의 테두리 영역(T21)을 향해 기체를 분사하는 복수 개의 기체 분사부(320)를 포함할 수 있다. 가압 유닛(30)은 기체를 분사한다는 면에서 기체 분사 유닛으로 불릴 수 있다.
한편, 레이저 조사 유닛(20)에 의한 레이저 빔의 가공 범위는 가공 대상물(T)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔이 조사되어 정확한 마킹을 수행할 수 있는 가공 범위가 약 200 mm 일 때, 가공 대상물(T)의 크기, 예를 들어, 웨이퍼의 직경이 300 mm일 수 있다.
이와 같이, 레이저 빔의 가공 범위가 가공 대상물(T)의 크기보다 작을 경우, 가공 대상물(T)의 위치를 이동시킬 필요가 있다. 가공 대상물(T)을 이동시킬 경우, 가공 대상물(T)을 가압하는 가압 유닛(30) 역시, 위치 이동시킬 필요가 있다.
이러한 가압 유닛(30)의 위치 이동을 위해, 가압 유닛(30)에 고압의 기체를 제공하기 위해 가압 유닛(30)에 연결된 관절 구조물(100)의 단부가 함께 이동될 필요가 있다. 이를 위해, 관절 구조물(100)은 제1 링크(120)와 제1 링크(120)에 회동 가능하게 연결된 제2 링크(130)와, 가압 유닛(30)으로 기체를 공급하기 위한 제1 튜브(140)와, 제1 링크(120)의 단부에 배치되며 제1 튜브(140)의 단부를 지지하는 기체 연결부(150)를 포함한다. 제2 링크(130)는 베이스부(110)에 회동 가능할 수 있다.
관절 구조물(100)의 기체 연결부(150)는 가압 유닛(30)에 연결될 수 있다. 가압 유닛(30)의 위치를 이동시키는 과정에서, 가압 유닛(30)에 연결된 기체 연결부(150)가 이동되며, 그에 따라 제1 링크(120)가 제2 링크(130)에 대해 회동하거나 제2 링크(130)가 베이스부(110)에 대해 회동할 수 있다.
도 6은 가압 유닛(30)의 위치 이동에 따라, 관절 구조물(100)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 작업 테이블(10)의 관통 구멍을 통해 가공 대상물(T)이 노출되는 영역이 달라지도록 가공 대상물(T)이 위치 이동될 수 있다. 가압 유닛(30)의 위치는 가공 대상물(T)의 위치 이동에 대응하도록 위치 이동될 수 있다.
가압 유닛(30)의 위치 이동에 따라, 제1 링크(120)와 제2 링크(130)가 접근하도록 접히거나 제1 링크(120)와 제2 링크(130)가 멀어지도록 펴짐으로써, 관절 구조물(100)이 가압 유닛(30)의 위치 이동을 추종할 수 있다.
도 7은 도 6의 가압 유닛(30)과 관절 구조물(100)의 연결 관계를 확대 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 가압 유닛(30)은 기체 분사부(320)에 연결된 제2 튜브(330)를 포함한다. 가압 유닛(30)과 관절 구조물(100)은, 제2 튜브(330)와 기체 연결부(150)가 유체 연통 가능하도록 연결시킴으로써, 연결될 수 있다.
제2 튜브(330)는 구부러질 수 있다. 그에 따라, 가압 유닛(30)의 위치 이동을 관절 구조물(100)이 완벽하게 추종하지 못하더라도, 제2 튜브(330)가 구부러짐으로써, 가압 유닛(30)과 관절 구조물(100)의 기체 연결부(150)의 이동 오차를 보완할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 레이저 마킹 장치에서, 상기 가압 유닛(30)은 다른 가압 유닛, 예를 들어, 고압의 기체를 제공할 필요가 없는 방식을 가지는 가압 유닛으로 교환될 수 있다. 일 예로서, 다른 가압 유닛은 하중에 의해 가공 대상물(T)의 제2 면을 가압하는 가압 유닛일 수 있다. 또는, 다른 예로서, 레이저 마킹 장치에서 가압 유닛(30) 자체를 사용하지 않을 수 있다.
이를 위해, 관절 구조물(100)은 가압 유닛(30)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 기체 연결부(150)는 제2 튜브(330)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 제2 튜브(330)의 단부에는 관절 구조물(100)의 기체 연결부(150)에 탈착 가능하게 연결되는 연결 어댑터(331)가 배치될 수 있다. 기체 연결부(150)가 연결 어댑터(331)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다.
기체 연결부(150)와 연결 어댑터(331)에 의해, 가압 유닛(30)을 사용하지 않거나, 다른 가압 유닛(30)으로 교체할 필요가 있는 경우, 가압 유닛(30)을 관절 구조물(100)로부터 용이하게 분리할 수 있다.
다만, 이와 같이, 관절 구조물(100)을 가압 유닛(30)으로부터 분리할 경우, 관절 구조물(100)의 단부가 위치 이동이 가능하게 된다. 다시 말해서, 관절 구조물(100)을 가압 유닛(30)으로부터 분리할 경우, 관절 구조물(100)의 일 단부는 베이스부(110)에 고정되어 있지만 관절 구조물(100)의 타 단부가 위치 이동될 수 있다.
관절 구조물(100)의 위치 이동 범위는, 가공 대상물(T)의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 관절 구조물(100)의 수평 이동 거리는 가공 대상물(T)의 크기보다 클 수 있다. 일 예로서, 관절 구조물(100)의 수평 이동 거리는 가공 대상물(T)의 크기보다 크고, 가공 대상물(T)의 크기의 2 배 이하일 수 있다.
상기와 같이, 관절 구조물(100)의 위치 이동 범위가 크기 때문에, 레이저 마킹 장치의 내부에서 위치 이동하는 가공 대상물(T) 또는 다른 구조물, 예를 들어, 픽업 부재의 간섭이 발생될 수 있다. 또한, 관절 구조물(100)의 타 단부의 위치 이동은 일정치 않을 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 실시예에 따른 레이저 마킹 장치에서는, 관절 구조물(100)이 가압 유닛(30)으로부터 분리될 경우에, 관절 구조물(100)이 소정 위치를 유지하도록 관절 구조물(100)을 보관하는 관절 보관부(200)를 포함할 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 관절 구조물(100)을 포함한 레이저 마킹 장치를 나타낸 사시도이며, 도 9는 다른 각도에서 도 8의 일부를 확대 도시한 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 관절 보관부(200)는 기체 연결부(150)가 위치 이동이 가능한 범위 내에 설치될 수 있다. 일 예로서, 관절 보관부(200)는 기체 연결부(150)가 수평 이동 가능한 범위 내에 설치될 수 있다.
관절 보관부(200)는 작업 테이블(10)에서 가공 대상물(T)을 지지하는 표면(11)보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라, 관절 보관부(200)가 관절 구조물(100)을 보관하되, 작업 테이블(10)에 탑재된 가공 대상물(T)과의 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
관절 구조물(100)은 기체 연결부(150)의 수직 이동이 가능한 구조를 가질 수 있다. 일 예로서, 관절 구조물(100)은 제1 링크(120)와 제2 링크(130)를 회동 가능하게 연결하는 회동축(125)과, 제1 링크(120)와 제2 링크(130) 사이에 배치되며 제1 링크(120)와 제2 링크(130) 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
탄성 부재(160)에 의해, 제1 링크(120)와 제2 링크(130) 사이에 소정의 탄성력이 작용하는 상태이다. 그에 따라, 사용자가 제1 링크(120) 또는 기체 연결부(150)에 외력을 가해, 기체 연결부(150)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 사용자가 외력을 해제할 경우, 기체 연결부(150)는 탄성력에 의해, 원래 위치로 회복될 수 있다.
탄성 부재(160)에 의해 제1 링크(120)를 제2 링크(130)에 대해 상하 방향으로 이동 가능하기 때문에, 제1 링크(120)에 배치된 기체 연결부(150) 역시 상하 방향으로 이동 가능하게 된다. 기체 연결부(150)의 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 30 mm ~ 60 mm일 수 있다.
관절 보관부(200)는 기체 연결부(150)가 삽입 가능한 개방부(210)를 포함할 수 있다. 개방부(210)는 관절 구조물(100)의 단부가 삽입 가능한 높이를 가질 수 있다. 일 예로서, 개방부(210)의 높이는 관절 구조물(100)의 단부의 높이보다 클 수 있다.
관절 보관부(200)는 관절 보관부(200)의 내부 공간에 관절 구조물(100)이 존재하는지 여부를 검출하는 센서(220)를 포함한다. 상기 센서(220)는 광을 검출하는 광 센서(220)일 수 있다. 센서(220)를 통해, 관절 구조물(100)이 관절 보관부(200)의 내부에 위치되었는지 여부를 검출함으로써, 관절 구조물(100)의 이탈 여부를 사용자가 쉽게 확인할 수 있다. 그에 따라, 관절 구조물(100)이 가공 대상물(T)에 접촉하거나 다른 구조물에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
관절 구조물(100)은 제1 링크(120)에 배치되며, 기체 연결부(150)를 지지하는 지지 블록(170)을 더 포함할 수 있다. 지지 블록(170)의 높이는 기체 연결부(150)의 높이보다 크며, 개방부(210)의 높이보다 작을 수 있다. 지지 블록(170)의 높이는 관절 보관부(200)의 일 측벽에 형성된 개구의 높이보다 클 수 있다.
지지 블록(170)의 재질은 제1 링크(120)의 재질과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 링크(120)가 알루미늄(Al)일 경우, 지지 블록(170)은 알루미늄보다 무거운 철(steel)일 수 있다.
관절 구조물(100)은, 가공 대상물(T)을 가압하기 위한 가압 유닛(30)에 기체를 제공하기 위한 것이므로, 소정의 무게 범위를 가질 필요가 있다. 예를 들어, 관절 구조물(100)의 무게는 300 g ~ 900 g일 수 있다. 만일, 관절 구조물(100)의 무게가 소정의 무게 범위보다 작을 경우에는, 제1 튜브(140)를 통해 기체가 유동하는 과정에서 관절 구조물(100)이 흔들릴 수 있다. 또한, 반대로 관절 구조물(100)의 무게가 소정의 무게 범위보다 클 경우에는, 관절 구조물(100)의 무게에 의해 가압 유닛(30)에 의도치 않은 영향을 미칠 수 있다.
이하에서는, 상기 관절 구조물(100)을 상기 관절 보관부(200)에 보관하는 과정을 설명한다.
가압 유닛(30)을 관절 구조물(100)로부터 분리한 경우, 사용자는 기체 연결부(150)를 관절 보관부(200)의 개방부(210)를 향해 이동시킨다. 기체 연결부(150)를 이동시키는 과정에서, 관절 구조물(100)은 제1 링크(120)와 제2 링크(130)에 의해 전후 방향 및 좌우 방향으로 이동될 수 있으며, 탄성 부재(160)에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다.
사용자는 제1 링크(120) 또는 기체 연결부(150)를 하부를 향해 가압하여, 기체 연결부(150)를 하강시켜 개방부(210)를 통해 기체 연결부(150)를 관절 보관부(200)의 내부로 삽입할 수 있다.
이후, 사용자가 가압을 해제할 경우, 관절 구조물(100)의 탄성 부재(160)에 의해 기체 연결부(150) 및 지지 블록(170)은 상승한다. 지지 블록(170)은 관절 보관부(200)의 상부 벽에 의해 상부 이동이 제한되며, 양 측벽에 의해 좌우 이동이 제한된다. 더불어, 관절 구조물(100)에는 제1 튜브(140)가 배치된 상태이기 때문에, 이러한 제1 튜브(140)로 인해 소정의 텐션(tension)이 관절 구조물(100)에 작용하게 되며, 그로 인해 지지 블록(170)의 이동이 더욱 제한된다. 따라서, 사용자가 의도적으로 관절 구조물(100)을 관절 보관부(200)로부터 꺼내지 않는 한, 관절 구조물(100)의 단부가 이탈되지 않게 된다.
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.
예를 들어, 본 발명의 대상은 레이저 마킹 장치에 한정되지 아니하며, 예를 들어, 상기 가압 유닛(30)(또는 기체 분사 유닛), 관절 구조물(100) 및 관절 보관부(200)를 포함하는 관절 구조물(100) 보관 장치라면 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있음은 물론이다.
10 : 작업 테이블 H : 개구부
20 : 레이저 조사 유닛 30 : 가압 유닛
40 : 비전 카메라 100 : 관절 구조물
110 : 베이스 120 : 제1 링크
130 : 제2 링크 125 : 회동축
140 : 제1 튜브 150 : 기체 연결부
160 : 탄성 부재 170 : 지지 블록
200 : 관절 보관부 210 : 개방부
220 : 센서 T : 가공 대상물

Claims (17)

  1. 가공 대상물의 제1면에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;
    상기 가공 대상물의 상기 제1면이 평탄화 되도록 상기 가공 대상물의 상기 제1면과 반대면인 제2면을 가압하는 것으로서, 비접촉 방식에 의해 상기 제2면과의 이격 거리를 소정 거리 이내로 유지하도록 상기 제2면에 기체를 분사하는 적어도 하나의 기체 분사부를 포함하는 가압 유닛;
    제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 가압 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 가압 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하며, 상기 기체 연결부를 상기 가압 유닛에 탈착시키는 과정에서 상기 제1 튜브가 휘어지는 관절 구조물;
    상기 기체 연결부가 상기 가압 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물의 일부를 보관하는 관절 보관부; 및
    상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 빔이 관통하는 관통 구멍을 가지는 작업 테이블;을 포함하며,
    상기 관절 보관부는 상기 기체 연결부가 삽입 가능한 개방부를 가지며,
    상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며, 상기 기체 연결부를 지지하며, 상기 기체 연결부의 높이보다 크며 상기 개방부의 높이보다 작은 높이를 가지는 지지 블록을 더 포함하며,
    상기 지지 블록의 재질은 상기 제1 링크의 재질보다 무거운, 레이저 마킹 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관절 보관부는 그 내부에 상기 관절 구조물의 존재 여부를 검출하는 센서를 더 포함하는, 레이저 마킹 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관절 보관부는, 상기 작업 테이블에서 상기 가공 대상물을 지지하는 표면보다 낮은 위치에 배치되는, 레이저 마킹 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관절 구조물의 수평 이동 거리는 상기 가공 대상물의 크기보다 큰, 레이저 마킹 장치.
  6. 가공 대상물의 제1면에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;
    상기 가공 대상물의 상기 제1면이 평탄화 되도록 상기 가공 대상물의 상기 제1면과 반대면인 제2면을 가압하는 것으로서, 비접촉 방식에 의해 상기 제2면과의 이격 거리를 소정 거리 이내로 유지하도록 상기 제2면에 기체를 분사하는 적어도 하나의 기체 분사부를 포함하는 가압 유닛;
    제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 가압 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 가압 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하는 관절 구조물;
    상기 기체 연결부가 상기 가압 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부; 및
    상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 빔이 관통하는 관통 구멍을 가지는 작업 테이블;을 포함하며,
    상기 관절 구조물은,
    상기 제1 링크와 제2 링크를 회동 가능하게 연결하는 회동축과,
    상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 배치되며, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 더 포함하는, 레이저 마킹 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 링크는 상기 제2 링크에 대해 상기 회동축의 연장 방향인 상하 방향으로 이동 가능하며,
    상기 기체 연결부의 상기 회동축의 연장 방향인 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 30 mm ~ 60 mm인, 레이저 마킹 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유닛은, 상기 기체 연결부에 연결되며 상기 기체 분사부로 기체를 전달하며, 구부러짐이 가능한 제2 튜브를 포함하는, 레이저 마킹 장치.
  11. 위치 이동이 가능하며, 기체를 분사하는 기체 분사 유닛;
    제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 기체 분사 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 기체 분사 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하며, 상기 기체 연결부를 상기 기체 분사 유닛에 탈착시키는 과정에서 상기 제1 튜브가 휘어지는 관절 구조물;
    상기 기체 연결부가 상기 기체 분사 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물의 일부를 보관하는 관절 보관부;를 포함하며,
    상기 관절 보관부는 상기 기체 연결부가 삽입 가능한 개방부를 가지며,
    상기 관절 구조물은, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며, 상기 기체 연결부를 지지하며, 상기 기체 연결부의 높이보다 크며 상기 개방부의 높이보다 작은 높이를 가지는 지지 블록을 더 포함하며,
    상기 지지 블록의 재질은 상기 제1 링크의 재질보다 무거운, 관절 구조물 보관 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 관절 보관부는 그 내부에 상기 관절 구조물의 존재 여부를 검출하는 센서를 더 포함하는, 관절 구조물 보관 장치.
  14. 위치 이동이 가능하며, 기체를 분사하는 기체 분사 유닛;
    제1 링크와, 상기 제1 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 링크와, 상기 기체 분사 유닛으로 상기 기체를 공급하기 위한 제1 튜브와, 상기 제1 링크의 단부에 배치되며 상기 제1 튜브의 단부를 지지하며 상기 기체 분사 유닛에 탈착 가능하게 연결된 기체 연결부를 포함하는 관절 구조물;
    상기 기체 연결부가 상기 기체 분사 유닛으로부터 분리될 때, 상기 관절 구조물이 소정의 위치를 유지하도록 상기 관절 구조물을 보관하는 관절 보관부;를 포함하며,
    상기 관절 구조물은,
    상기 제1 링크와 제2 링크를 회동 가능하게 연결하는 회동축과,
    상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 배치되며, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 더 포함하는, 관절 구조물 보관 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 링크는 상기 제2 링크에 대해 상기 회동축의 연장 방향인 상하 방향으로 이동 가능하며,
    상기 기체 연결부의 상기 회동축의 연장 방향인 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 30 mm ~ 60 mm인, 관절 구조물 보관 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
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