KR20080075613A - 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 - Google Patents

레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 빔을 조사하여 재료를 가공하는 과정에서 발생되는 가공 잔여물과 발생 기체를 용이하게 처리할 수 있게 한 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치의 구성은 레이저 빔을 조사하여 피가공물을 가공할 때 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 처리하는 처리장치에 있어서, 상기 피가공물에 근접한 상부에 구비되며, 가스를 흡기한 후 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하는 흡/배기 플레이트를 포함하여 이루어지도록 한다.
Figure P1020070014729
레이저 가공, 레이저 빔, 가공 잔여물, 발생 기체, 처리장치, 배기, 흡기

Description

레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법{TREATMENT METHOD OF PROCESSING RESIDUE AND ORIGINATION GAS BY LASER PROCESSING AND TREATMENT APPARATUS}
도 1은 종래의 레이저 빔을 이용한 기판이 가공되는 상태를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패터닝 공정 등에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 상기 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치에서 배기 수단을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반도체 또는 수지기판 등에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 FPD 등의 가공에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5에서 흡/배기 플레이트의 일 실시 예에 따른 측단면도이다.
도 7은 도 5에서 상기 흡/배기 플레이트의 저면도이다.
도 8과 도 9는 상기 흡/배기 플레이트의 다른 실시 예와 또 다른 실시 예를 도시한 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 FPD의 가공 등에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치를 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리방법에 따른 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 흡/배기 플레이트 112: 빔 조사 홀
116: 배기 홀 118: 흡기 홀
120: 레이저 발진기 130: 반사미러
140: 스캔 구동부 150: 광학창
S: 기판
본 발명은 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 빔을 조사하여 재료를 가공하는 과정에서 발생되는 가공 잔여물과 발생 기체를 용이하게 처리할 수 있게 한 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
종래에서 레이저 빔으로 기판을 가공하는 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 발진기(20)에서 발생되는 레이저 빔이 광학계(50)를 거치면서 집광한 상태로 조사하여 기판(S) 같은 피가공물을 가공한다.
이렇게 레이저를 이용한 미세 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체(그을음)가 상기 기판(S)의 가공 부위에서 대기중으로 전파되는데 이 가공 잔여물 및 발생 기체는 광학계(50) 오염에 따른 손상, 가공물인 기판(S) 및 재료의 실장된 칩(Chip)의 오염 및 작업자의 건강을 해치는 등의 작업환경에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 레이저 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하고 저장하여 각종 장비와 가공물의 오염을 방지하고 나아가서는 작업환경을 개선할 수 있게 한 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레이저 빔을 조사하여 피가공물을 가공할 때 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 처리하는 처리장치에 있어서, 상기 피가공물에 근접한 상부에 구비되며, 가스를 흡기한 후 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하는 흡/배기 플레이트를 포함하여 이루어짐으로써, 피가공물의 레이저 가공시 발생되는 가공 잔여물과 발생 기체를 상기 흡/배기 플레이트에 의해 용이하게 배기 및 흡기함에 따라 장비, 가공물의 오염 방지와 작업환경을 개선할 수 있으므로 바람직하다.
이하, 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법을 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.
< 제 1 실시 예 >
본 실시 예에 따른 패터닝(Patterning) 공정 등에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 커버(100)와, 흡/배기 플레이트(110)와, 레이저 발진기(120)와, 반사미러(130)와, 마스크(142)와, 스캔렌즈(144)와, 스캔 구동부(140)와 광학창(150) 및 배기 수단으로 이루어진다.
상기 커버(100)는 내부가 중공 형성되며 그 하단에 후술할 흡/배기 플레이트(110)가 결합된다.
상기 흡/배기 플레이트(110)는 피가공물인 기판(S)과 미세하게 이격된 상측에서 상기 기판(S)에 레이저 빔을 조사하여 가공할 때 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체의 흡기/배기를 동시에 수행하는 기능을 한다.
그리고 상기 흡/배기 플레이트(110)는 마주보는 한 쌍으로 접촉면 중앙부에 반 원뿔 형상의 빔 조사 홀(112)이 형성되고 상기 빔 조사 홀(112)의 내측면에 배기 수단과 연결되는 배기 홀(116)이 형성되어 있으며, 저면 가장자리에 방사상의 흡기 홀(118)이 하방으로 확장되는 "∧"자 형태로 형성되어 있어 에어 커튼 역할과 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 활성화 시켜주는 역할을 한다.
상기 흡기 홀(118)을 "∧" 자 형상으로 형성하는 이유는 비산되는 각도를 넓게 해주어 상기 기판(S)의 전체 영역에 대하여 커버할 수 있게 하기 위함이다.
한편, 상기 흡/배기 플레이트(110)는 그 크기가 Working area에 따라 폭이 피가공물의 크기에 비례하여 증감될 수 있으며 상기 광학창(150)의 크기 또한 커진다.
상기 빔 조사 홀(112)은 상기 흡/배기 플레이트(110)의 중심부에서 반 원뿔형으로 형성되며 이를 통해 레이저 빔이 기판(S)에 조사된다.
상기 흡기 홀(118)은 상기 빔 조사 홀(112)을 중심으로 방사상으로 형성되되 후술할 한 쌍의 배기 홀(116)의 사이에 형성된다. 그리고 상기 흡기 홀(118)은 질소(N2) 또는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 불활성 가스를 공급하여 가공 잔여물 및 발생 기체에 활동성을 부가한 후 상기 배기 홀(116)로 배기한다.
그리고 상기 흡기 홀(118)에는 불활성 가스가 저장되는 가스 저장 탱크(168)가 관로에 의해 연결되며 상기 관로 도중에 개폐 밸브(도면에 미도시)가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 관로는 배기 홀(116)에서 빨아들인 가공 잔여물과 발생 기체가 관로상에 부착되어 관로가 막히는 경우를 고려하여 스테인레스 스틸 재질로 관로를 형성하여 주며, 상기 관로의 온도를 높여주기 위하여 관로 외부에 실리콘 히터(도면에 미도시)를 장착하여 사용하면, 가공 및 절단시 발생되는 가공 잔여물과 발생 기체가 관로 상에 붙지 않게 되어 반영구적으로 사용될 수 있으며, 정기적으로 예방유지보수(Preventive Maintenance)하던 시간을 절약할 수 있고 원가를 절감할 수 있다.
그리고 상기 가스 저장 탱크(168)는 각각의 흡기 홀(118)을 일률적으로 연결한 하나의 관로 상에 구비된다.
상기 배기 홀(116)은 상기 흡기 홀(118)의 내,외측에 형성되어 불활성 가스, 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기할 수 있도록 배기 수단이 구비된다.
상기 레이저 발진기(120)는 상기 커버(100)의 외부에서 내부 방향으로 레이저 빔을 조사하도록 발생시키며, 150 나노미터(㎚)에서 10.6 마이크로미터(㎛)의 파장대를 가지는 레이저 또는 나노 세컨드(nano second), 피코 세컨드(pico second), 펨토 세컨드(femto second)의 펄스 지속시간을 가지는 레이저 등 이 중에서 어느 하나를 선택적으로 채택할 수 있다.
상기 반사미러(130)는 상기 레이저 발진기(120)에서 발생되는 레이저 빔을 다른 방향인 기판(S) 방향으로 반사시켜준다.
상기 스캔 구동부(140)는 상기 반사미러(130)에 반사된 레이저 빔이 조사되는 위치를 사용자가 임의적으로 조절할 수 있으며, 미러를 모터(도면에 미도시)에 의해 미리 움직여 조사 방향을 조절하는 것이다.
결국, 레이저 빔을 쏘면 레이저 빔과 거울 면의 각도에 따라 반사되는 레이저 빔의 방향을 조정할 수 있으며, 거울을 하나만 쓰면 직선이 만들어지고 또 다른 거울을 원래의 거울과 수직되게 설치하여 첫 번째 거울에서 반사된 빛이 두 번째 거울에서 다시 반사되게 하면 레이저 빔은 평면상을 움직일 수 있다.
상기 마스크(Mask: 142)는 패터닝시 패턴의 형상에 맞게 조사하기 위해서 구비된다.
상기 스캔렌즈(144)는 상기 스캔 구동부(140)에서 조사되는 레이저 빔의 진행방향을 레이저 빔의 진행축과 평행하게 조정하기 위하여 이 스캔 구동부(140)의 하단에 구비된다.
즉, 상기 스캔렌즈(144)는 입사되는 레이저빔의 진행방향이 항상 레이저빔의 진행축과 평행하도록 조정하여, 상기 기판(S)의 일정영역에서는 위치에 관계없이 동일한 크기의 이미지가 기판(S)에 형성되도록 하게 한다.
상기 광학창(150)은 상기 흡/배기 플레이트(110)의 빔 조사 홀(112) 상단에 위치 고정되어 상기 스캔렌즈(144)에서 조정된 레이저를 피가공물인 기판(S)으로 조사한다.
상기 배기 수단은 도 3에 도시된 바와 같이 대용량 압력·유량 센서(170)와, 펌프(160)와, 필터(162)와, 저장탱크(164)와 배기부(166)와, 압력·유량 제어부(176) 및 데이터 저장/출력부(178)로 이루어진다.
즉, 상기 배기 수단은 상기 배기 홀(116)에서 시작한 관로 상에 대용량 압력·유량 센서(170)와, 펌프(160)와, 배기부(166)가 연결 설치된 필터(162) 및 저장탱크(164)가 순차적으로 설치된다.
상기 대용량 압력·유량 센서(170)는 상기 배기 홀(116)의 관로 상에는 흡기되는 가공 잔여물 및 발생 기체의 압력·유량을 감지하고, 상기 펌프(160)는 가공 잔여물 및 발생 기체를 빨아들이고, 상기 배기부(166)는 상기 배기 홀(116)을 통해 배기하며, 상기 필터(162)는 가공 잔여물 및 발생 기체를 필터링하여 가공 잔여물만 저장탱크(164)에 저장되게 한다.
상기 압력·유량 제어부(176)는 대용량 압력·유량 센서(170)의 출력 값을 제어하고 상기 압력·유량 제어부(176)는 PC 등과 같은 데이터 저장/출력부(178)와 연결되어 출력 데이터의 저장 및 출력의 기능을 겸비할 수 있다.
여기서, 상기 대용량 압력·유량 센서(170)를 사용하는 이유는 패터닝과 같은 가공을 할 경우 가공 잔여물 및 발생 기체가 많이 발생하기 때문이다. 반면, 가공 잔여물 및 발생 기체의 발생량이 적으면 일반 압력·유량 센서를 사용하여도 무방하다.
그리고 상기 빔 조사 홀(112)이 반 원뿔 형상이면 BM(Black Matrix), ITO(Indium Tin Oxide) 및 Gate등의 패터닝에 적합한 구조이다. FPD의 Panel에서의 Pattern Size는 수 마이크로미터의 크기로 형성되기 때문에 빔이 조사되는 구간에 마스크(142)를 이용하여 패턴의 형상에 맞도록 바꿔주어야 하며, 상기 레이저 발진기(120)에서 발생된 레이저 빔을 마스크(142)에서 형성된 형상을 축소하고 스캔 구동부(140)로 이동시킨다. 이동된 레이저 빔은 스캔 구동부(140)를 거친 후 스캔렌즈(144)를 통하여 조사하고 이를 이용하여 먼저 하나의 패턴을 패터닝한 후에 스캔 구동부(140)의 미러가 이동하면서 레이저 빔을 제어하고 다른 패턴으로 이동하여 패터닝한다.
그러므로 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치의 작동 과정은 먼저, 상기 레이저 발진기(120)에서 레이저를 발생시켜 이 레이저빔이 상기 반사미러(130)에 의해 반사되고 마스크(142)에서 형성된 형상을 축소하 며 스캔 구동부(140)로 이동시킨다. 그리고 이동된 레이저 빔을 스캔 구동부(140)를 이용하여 레이저 빔의 진행 방향을 진행축과 평행하게 스캔렌즈(144)로 집광하고 조정한 후 먼저 하나의 패턴을 시작으로 계속 패터닝한다.
다음으로, 상기 스캔렌즈(144)에 의해 조정된 레이저를 기판(S)에 조사하여 상기 기판(S)을 가공하게 되며, 이때, 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 상기 흡/배기 플레이트(110)의 흡기 홀(118)과 관로로 연결된 가스 저장 탱크(164)에서 불활성 가스를 상기 흡기 홀(118)로 공급하여 가공 잔여물 및 발생 기체를 활성화 시켜주면서 이 흡/배기 플레이트(110) 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 에어커튼 역할을 한다.
한편, 상기 흡기 홀(118)에서 배출되는 불활성 가스는 가공 시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체가 외부로 유출되는 것을 방지하여 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체로 인한 기판(S)이나 기판(S)위에 실장된 칩의 손상 및 작업환경이나 작업자를 보호하는 에어커튼 역할과, 기판(S) 가공시 발생되는 가공 잔여물이 기판(S)이나 칩에 붙어 불량을 유발하지 않도록 불활성 기체를 이용하여 공기중으로 활성화 시켜준다.
그 후, 상기 배기 홀(116)을 통해 가공 잔여물 및 발생 기체를 상기 펌프(160)에서 빨아들이고, 상기 필터(162)에서 가공 잔여물 및 발생 기체를 걸러 낸 후에 가공 잔여물은 저장탱크(164)에 저장되고 나머지는 배기부(166)에 의해 외부로 배기된다.
< 제 2 실시 예 >
본 실시 예에서 수지기판 및 반도체 절단 공정 등에 적용되는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치는 도 4에 도시된 바와 같이 커버(200)와, 흡/배기 플레이트(210)와, 레이저 발진기(220)와, 반사미러(230)와, 스캔 구동부(240)와, 스캔렌즈(244)와, 광학창(250) 및 배기 수단으로 이루어지며, 상기 커버(200)와, 레이저 발진기(220)와, 반사미러(230)와, 스캔 구동부(240)와, 스캔렌즈(244)와, 광학창(250) 및 배기 수단은 제 1 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 예에서는 수지기판 및 반도체 절단 공정에 적용되므로 마스크가 존재하지 않는다.
그리고 상기 흡/배기 플레이트(210)는 마주보는 한 쌍으로 접촉면 중앙부에 원뿔 형상의 빔 조사 홀(212)이 형성되고 상기 빔 조사 홀(212)의 내측면에 배기 수단와 연결되는 배기 홀(216)이 형성되어 있으며, 저면 가장자리에 방사상의 흡기 홀(218)이 "∧"자 형태로 형성된다.
결국, 상기 빔 조사 홀(212)이 반원뿔 형상으로 형성되면 원뿔로 형성되는 것보다 상기 스캔 구동부(240)의 미러에 의해 빔이 이동할 수 있는 폭이 제한 되게 되어 있기 때문에, 패터닝의 용도로 사용되지 않고, 크기가 큰 수지기판이나 반도체용으로 적합하다.
< 제 3 실시 예 >
본 실시 예에 따른 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치는 도 5에 도시된 바와 같이 대면적 FPD(Flat-Panel Display)의 가공 등에 적용되는 장치로 커버(300), 흡/배기 플레이트(310), 레이저 발진기(320), 빔 형상기(322), 반사미러(330), 스캔 구동부(340), 스캔렌즈(344), 광학창(350) 및 배기 수단으로 이루어진다.
상기 커버(300)는 내부가 중공 형성되며 그 하단에 후술할 흡/배기 플레이트(310)가 결합된다.
상기 흡/배기 플레이트(310)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 피가공물인 기판(S)과 미세하게 이격된 상측에서 상기 기판(S)에 레이저 빔을 조사하여 가공하게 되며, 이때 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 흡기와 배기를 동시에 수행하는 기능을 한다.
그리고 상기 흡/배기 플레이트(310)는 마주보는 한 쌍으로 접촉면 중앙부에 빔 조사 홀(312)이 형성되고 그 저면에 배기 홀(316)과 흡기 홀(314) 및 배기 홀(316)이 각각 순차 형성되어 상기 광학창(350)을 기준으로 배기, 흡기, 배기 순으로 배열된다.
한편, 상기 흡/배기 플레이트(310)는 그 크기가 Working area에 따라 폭이 피가공물의 크기에 비례하여 증감될 수 있으며 상기 광학창(350)의 크기 또한 커진다.
상기 빔 조사 홀(312)은 상기 흡/배기 플레이트(310)의 중심부에서 반 원뿔형 또는 원뿔형으로 형성되며 이를 통해 레이저 빔이 기판(S)에 조사된다.
상기 흡기 홀(314)은 상기 빔 조사 홀(312)을 중심으로 방사상으로 형성되되 후술할 한 쌍의 배기 홀(316)의 사이에 형성된다. 그리고 상기 흡기 홀(314)은 질소(N2) 또는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 불활성 가스를 공급하여 가공 잔여물 및 발생 기체에 활동성을 부가한 후 상기 배기 홀(316)로 배기한다.
그리고 상기 흡기 홀(314)에는 불활성 가스가 저장되는 가스 저장 탱크(도면에 미도시)가 관로에 의해 연결되며 상기 관로 도중에 개폐 밸브(도면에 미도시)가 더 구비될 수 있다.
그리고 상기 가스 저장 탱크(도면에 미도시)는 각각의 흡기 홀(314)을 일률적으로 연결한 하나의 관로 상에 구비된다.
상기 배기 홀(316)은 상기 흡기 홀(314)의 내,외측에 형성되어 불활성 가스, 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기할 수 있도록 배기 수단이 구비된다.
상기 빔 형상기(322)는 레이저 빔의 조사될 때 빔의 사이즈를 가공 특성을 고려하여 알맞은 크기로 확대한다.
한편, 상기 레이저 발진기(320), 상기 반사미러(330), 스캔 구동부(340), 스캔렌즈(344), 광학창(350) 및 배기 수단은 제 1 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
그러므로 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치의 작동 과정은 먼저, 상기 레이저 발진기(320)에서 레이저를 발생시켜 이 레이저 빔이 상기 반사미러(330)에 의해 반사되고 상기 스캔 구동부(340)에 의해 레이저 빔이 조사되는 위치를 사용자가 조절한다.
다음으로, 상기 스캔렌즈(344)에 의해 조정된 레이저를 기판(S)에 조사하여 상기 기판(S)을 가공하게 되며, 이때, 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 상기 흡/배기 플레이트(310)의 흡기 홀(314)과 관로로 연결된 가스 저장 탱크에서 불활성 가스를 상기 흡기 홀(314)로 공급하여 가공 잔여물 및 발생 기체를 활성화 시켜주면서 이 흡/배기 플레이트(310) 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 에어커튼 역할을 한다.
그 후, 상기 배기 홀(316)을 통해 가공 잔여물 및 발생 기체를 상기 펌프에서 빨아들이고, 필터에서 가공 잔여물 및 발생 기체를 걸러 낸 후에 가공 잔여물은 저장탱크에 저장되고 나머지는 배기부에 의해 외부로 배기된다.
한편, 다른 실시 예의 흡/배기 플레이트는 도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍이 마주보며 그 중심부에 빔 조사홀(412)이 형성되고 저면 가장자리가 피가공물인 기판(S)과 최대한 근접하도록 돌출되면서 내측을 향해 경사지도록 돌출부(411)가 형성된다.
그리고 상기 흡/배기 플레이트(410)는 앞선 실시 예에서와 같이 흡기되는 흡기 홀(414)과 배기되는 배기 홀(416)이 구비된다.
즉, 상기 빔 조사 홀(412)을 통해 조사되는 레이저에 의해 기판(S)을 가공할 때 상기 기판(S)에 근접한 상기 흡/배기 플레이트(410)의 돌출부(411)에 의해 레이 저 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체가 외부로 빠져나가지 못하고 상기 흡기 홀(414)에서 공급되는 불활성 가스에 의해 1차적으로 에어커튼이 외부와 차단하는 역할을 하여 주며, 2차적으로 상기 돌출부(411)를 기판(S) 가까이 접근시켜서 기체가 유출되는 통로를 최대한 차단한다.
그 후, 상기 배기 홀(416)을 통해 가공 잔여물 및 발생 기체를 외부로 배기시킨다.
그리고 또 다른 실시 예의 흡/배기 플레이트(510)는 도 9에 도시된 바와 같이 내, 외측에 구비된 배기 홀(516a, 516b)의 직경이 상이하다.
여기서, 상기 배기 홀(516a, 516b)로 입력되는 압력은 동일하며, 외측에 위치되는 배기 홀(516b)은 내측의 배기 홀(516a)보다 직경이 좁아서 기체가 유입되는 속도가 빠르다.
여기서, 설명하지 않은 부호 512는 빔 조사 홀이고, 514는 흡기 홀이고, 550은 광학창이며, S는 기판이다.
< 제 4 실시 예 >
본 실시 예에서는 대면적 FPD(Flat-Panel Display)의 가공 등에 적용되는 다른 실시 예의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치를 예시하며, 상기 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치는 도 10에 도시된 바와 같이 커버(600), 흡/배기 플레이트(610), 레이저 발진기(620), 빔 형상기(622), 반사미러(630), 광학 현미경(642), 광학창(650) 및 배기 수단으로 이루어진다.
여기서, 상기 커버(600), 흡/배기 플레이트(610), 레이저 발진기(620), 빔 형상기(622), 반사미러(630), 광학창(650) 및 배기 수단은 앞선 제 3 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 광학 현미경(642)은 상기 반사미러(630)에서 반사된 레이저 빔을 집광하여 오토 포커싱(Auto Focussing)하며, 별도의 기구물을 이용하여 이동한다.
본 발명에 따른 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리방법은 도 2, 도 4, 도 5, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 레이저 발생 단계(S700), 피가공물 레이저 빔 조사 단계(S710), 불활성 가스 흡기 단계(S720), 불활성 가스, 가공 잔여물 및 발생 기체 배기 단계(S730) 및 가공 완료 단계(S740)로 이루어지며, 도면 2를 기준으로 예시하고 나머지는 생략한다.
상기 레이저 발생 단계(S700)는 레이저 발진기(120)에서 레이저를 발생시키는 단계이다.
상기 피가공물 레이저 빔 조사 단계(S710)는 레이저 빔의 조사 위치를 조절하고 상기 기판(S)을 가공하기 위해 레이저 빔을 조사하는 단계이다.
상기 불활성 가스 흡기 단계(S720)는 상기 기판(S)을 가공하기 위해 레이저 빔을 조사하는 과정에서 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체가 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 에어커튼 역할과 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체의 움직임을 활성화시켜주는 역할을 하도록 불활성 가스를 가스 저장 탱크(164)와 관로로 연결된 흡기 홀(314, 614)을 통해 가공이 수행되는 기판(S)에 흡기하는 단계이다.
상기 가공 잔여물 및 발생 기체 배기 단계(S730)는 상기 배기 홀(316, 616)을 통해 가공 잔여물 및 발생 기체를 상기 펌프(160)에서 빨아들이고, 상기 필터(162)에서 가공 잔여물 및 발생 기체를 걸러 낸 후에 가공 잔여물은 저장탱크(164)에 저장되고 나머지는 배기부(166)에 의해 외부로 배기하는 단계이다.
상기 가공 완료 단계(S740)는 상기 기판(S)의 가공이 완료되는 단계이다.
특히, 상기 불활성 가스 흡기 단계(S720)와 상기 불활성 가스, 가공 잔여물 및 발생 기체 배기 단계(S730)에서 상기 흡/배기 플레이트(310, 610)의 저면 외측에서 내측으로 순차 형성된 배기 홀(316, 616)과 흡기 홀(314, 614) 및 배기 홀(316, 616)에 의해 조사되는 레이저를 기준으로 배기, 흡기, 배기 순으로 배열 실시된다.
이와 같은 본 발명의 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치 및 처리방법은 레이저 가공시 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하고 수집하여 각종 장비와 가공물의 오염 방지 및 공정 수율을 향상하고 나아가서는 작업환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 레이저의 조사 면적을 확대 또는 축소가능하여 다양한 대상물의 가공이 용이한 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 레이저 빔을 조사하여 피가공물을 가공할 때 발생되는 가공 잔여물 및 발생 기체를 처리하는 처리장치에 있어서,
    상기 피가공물에 근접한 상부에 구비되며, 가스를 흡기한 후 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하는 흡/배기 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 흡/배기 플레이트는,
    그 중심부에 레이저 빔이 투과되도록 형성되는 빔 조사 홀;
    상기 빔 조사 홀의 내주면에 일정 간격으로 다수 형성되는 배기 홀; 및
    상기 빔 조사 홀을 중심으로 저면 가장자리에 방사상으로 형성되는 흡기 홀; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 흡/배기 플레이트는,
    그 중심부에 레이저 빔이 투과하도록 형성되는 빔 조사 홀;
    상기 빔 조사 홀을 중심으로 저면에 방사상으로 형성되는 흡기 홀; 및
    상기 흡기 홀을 기점으로 한 저면 내, 외측에 방사상으로 형성되는 배기 홀; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 흡/배기 플레이트는,
    그 중심부에 레이저 빔이 투과되도록 형성되는 빔 조사 홀;
    상기 빔 조사 홀을 중심으로 저면에 방사상으로 형성되는 흡기 홀; 및
    상기 흡기 홀을 기점으로 한 저면 내, 외측에 방사상으로 형성되는 배기 홀; 및
    저면 가장자리가 피가공물과 근접하면서 경사지도록 형성되는 돌출부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 흡/배기 플레이트는,
    그 중심부에 레이저 빔이 투과하도록 형성되는 빔 조사 홀;
    상기 빔 조사 홀을 중심으로 저면에 방사상으로 형성되는 흡기 홀; 및
    상기 흡기 홀을 기점으로 한 저면 내, 외측에 방사상으로 형성되되 그 내, 외측의 직경이 상이하도록 형성되는 배기 홀; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡기 홀은 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 질소(N2) 또는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 흡/배기 플레이트는 그 크기가 피가공물의 크기에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 150 나노미터(㎚)에서 10.6 마이크로미터(㎛)의 파장대를 가지는 레이저 또는 나노 세컨드(nano second), 피코 세컨드(pico second), 펨토 세컨드(femto second)의 펄스 지속시간을 가지는 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 채택하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 빔 조사 홀은 반 원뿔 형상 또는 원뿔 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 피가공물은 대면적 FPD(Flat-Panel Display) 또는 반도체 또는 수지기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리장치.
  12. 1) 피가공물에 레이저를 조사하는 단계;
    2) 레이저의 조사시 피가공물에 불활성 가스를 흡기하는 단계; 및
    3) 상기 피가공물의 가공시 불활성 가스, 가공 잔여물 및 발생 기체를 배기하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 2) 단계와 3) 단계는,
    조사되는 레이저를 기준으로 배기, 흡기, 배기 순으로 배열 실시되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공에 의한 가공 잔여물과 발생 기체 처리방법.
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