KR20120086242A - 피가공물 적재 고정용 테이블 및 피가공물 적재 고정용 글래스 척 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 가공이 용이하고 또한 피가공물을 안정적으로 보유 지지 가능한 레이저 가공 장치용 테이블 및 이것에 사용하는 글래스 척을 제공하는 것이다.
레이저 가공 장치에 있어서 피가공물이 적재 고정되는 테이블이, 평판 형상의 글래스 척과, 글래스 척을 외주로부터 보유 지지하는 보유 지지 프레임을 구비하고, 글래스 척의, 피가공물이 적재되는 피적재면에, 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡인용 홈이 평면에서 볼 때 허니콤 형상의 배치로 형성되어 이루어지도록 한다.

Description

피가공물 적재 고정용 테이블 및 피가공물 적재 고정용 글래스 척 {TABLE FOR LOADING AND FIXING WORKPIECE AND GLASS CHUCK FOR LOADING AND FIXING WORKPIECE}

본 발명은, 레이저 가공 장치 등에 사용되는 피가공물을 적재 고정하기 위한 테이블에 관한 것으로, 특히, 고정된 피가공물을 표리 양면으로부터 관찰 가능한 테이블에 관한 것이다.

사파이어 등의 기판에 디바이스 패턴을 형성한 것에 대해, 펄스 레이저를 조사함으로써 분할을 위한 기점을 형성하는 방법이 공지이다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

또한, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 장치에 의해 기판을 소정 위치에서 분할하려고 하는 경우 등, 테이블(스테이지 등이라고도 칭함) 상에 적재 고정한 피가공물에 대해 가공을 행하려고 하는 경우에 있어서, 피가공물을 그 이면측(테이블에 접하는 측)으로부터 관찰하고자 하는 경우가 있다. 스테이지에 흡착 고정한 투명성 기판을 이면측으로부터 적절하게 관찰 가능한 관찰 장치가 이미 공지이다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).

국제 공개 제2006/062017호 일본 특허 출원 공개 제2009-244549호 공보

특허 문헌 2에 개시된 관찰 장치에 구비되는 스테이지는, 석영 글래스 등 투명한 부재로 형성되어 있지만, 그 내부에는, 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡기 통로로 되는 흡인용 배관이 설치되어 이루어진다. 이러한 스테이지는, 그 상반 부분으로 되는 투명 부재와 하반 부분으로 되는 투명 부재의 배관 형성 대상 위치를 각각 기계 가공에 의해 천공하고, 그 후에 2개의 부재를 각각의 천공 위치가 합치되도록 고정함으로써 제작된다. 또한, 내부에 설치한 흡인용 배관에 있어서의 난반사를 억제하기 위해, 흑색 등의 저명도 색의 도료를 배관 부분에 도포한다고 하는 처리도 행해진다. 가령, 이러한 처리를 행하지 않는 경우, 배관 자체의 상(像)이 관찰되어 버려, 피가공물의 식별성에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.

이상과 같은 프로세스로 제작되므로, 특허 문헌 2에 개시된 스테이지에는, 가공 시간을 필요로 하고 또한 제조 비용이 든다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 가공이 용이하고 또한 피가공물을 안정적으로 보유 지지 가능한 레이저 가공 장치용의 테이블 및 이것에 사용하는 글래스 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 레이저 가공 장치에 있어서 피가공물이 적재 고정되는 테이블이며, 평판 형상의 글래스 척과, 상기 글래스 척을 외주로부터 보유 지지하는 보유 지지 프레임을 구비하고, 상기 글래스 척의, 피가공물이 적재되는 피적재면에, 상기 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡인용 홈이 평면에서 볼 때 허니콤 형상의 배치로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 테이블이며, 상기 글래스 척이, 상기 흡인용 홈과 연통되고 또한 상기 글래스 척의 단부까지 도달하는 제2 흡인용 홈을 구비하고, 상기 보유 지지 프레임이, 한쪽 단부에서 상기 제2 흡인용 홈과 연통되고, 또한 다른 쪽 단부가 상기 테이블 외부의 흡인용 배관과의 접속부인 흡기 경로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 테이블이며, 상기 흡인용 홈이, 상기 피적재면의 중앙으로부터 십자 형상으로 확대되는 십자 형상 영역 이외의 영역에 있어서 상기 허니콤 형상으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 테이블이며, 상기 글래스 척이 투명한 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 레이저 가공 장치에 있어서의 피가공물의 적재 고정용 글래스 척이며, 평판 형상을 이루고 있고, 피가공물이 적재되는 피적재면에, 상기 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡인용 홈이 평면에서 볼 때 허니콤 형상의 배치로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 5에 기재된 글래스 척이며, 상기 흡인용 홈과 연통되는 동시에, 상기 글래스 척의 단부까지 도달하여 상기 글래스 척의 외부에 설치된 흡기 경로와 연통되는 제2 흡인용 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은, 청구항 5 또는 청구항 6에 기재된 글래스 척이며, 상기 흡인용 홈이, 상기 피적재면의 중앙으로부터 십자 형상으로 확대되는 십자 형상 영역 이외의 영역에 있어서 상기 허니콤 형상으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 발명은, 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나에 기재된 글래스 척이며, 투명한 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 8의 발명에 따르면, 피가공물을 적재 고정하여 레이저 가공을 행할 때의 가공 정밀도를 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 글래스 척에 있어서는, 흡인용 홈이 피적재면에 형성되므로, 제조 시간의 단축과 제조 비용의 저감이 실현된다.

특히, 청구항 3 및 청구항 7의 발명에 따르면, 피가공물을 적재 고정하여 레이저 가공을 행할 때의 가공 정밀도를 안정적으로 확보하면서, 가공시에 행하는 얼라인먼트 처리의 정밀도도 확보된다.

특히, 청구항 4 및 청구항 8의 발명에 따르면, 대응하는 관찰계를 구비하는 레이저 가공 장치에 있어서 사용된 경우에, 피가공물에 대한 가공 정밀도가 안정적으로 확보되는 동시에, 피가공물의 표리 양면이 모두 관찰 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 테이블(7)을 구비하는 레이저 가공 장치(50)의 구성을 개략적으로 도시하는 모식도.
도 2는 테이블(7)의 구성을 도시하는 모식 단면도.
도 3은 글래스 척(1)의 상면도.
도 4는 글래스 척(1)의 부분 사시도.
도 5는 본 실시 형태에 관한 글래스 척(1)과 레이저 가공에 의한 가공 예정선 P1의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 흡인용 홈(1003)이 직사각형 격자를 이루도록 배치된 글래스 척(1001)에 대한, 흡인용 홈(1003)과 레이저 가공에 의한 가공 예정선 P2의 관계를 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 도시하는 가공 예정선 P2를 따라 가공을 행한 경우, 가공 방향에 수직한 단면의 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 8은 글래스 척(1)의 제조 프로세스를 나타내는 도면.
도 9는 변형예의 글래스 척(101)을 예시하는 도면.

<레이저 가공 장치>

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 테이블(7)을 구비하는 레이저 가공 장치(50)의 구성을 개략적으로 도시하는 모식도이다. 또한, 레이저 가공 장치(50)의 이하에 나타내는 각 부의 동작(레이저 광의 조사, 테이블의 이동, 조명광의 조사, 가공 위치 결정을 위한 연산 처리 등)은, 모두 도시하지 않은 컴퓨터 등으로 이루어지는 소정의 제어 수단에 의해 제어되는 것으로 한다.

레이저 가공 장치(50)는, 표면 관찰부(50A)와, 이면 관찰부(50B)와, 예를 들어 석영 등의 투명한 부재로 이루어지고, 피가공물(10)을 부착한 보유 지지 시트(4)를 그 위에 적재하는 테이블(7)을 주로 구비한다. 또한, 이후에 있어서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 피가공물(10)을 부착한 보유 지지 시트(4)를 테이블(7)에 적재하는 것을, 단순히, 피가공물(10)을 적재한다고 표현하는 경우가 있다.

표면 관찰부(50A)는, 테이블(7)에 적재된 피가공물(10)을 레이저 광이 조사 되는 측(이것을 표면이라 칭함)으로부터 관찰하는 관찰부이고, 이면 관찰부(50B)는, 상기 피가공물(10)을 테이블(7)에 적재된 측(이것을 이면이라 칭함)으로부터 상기 테이블(7)을 통해 관찰하는 관찰부이다. 테이블(7)은, 이동 기구(7m)에 의해 표면 관찰부(50A)와 이면 관찰부(50B) 사이에서 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어진다. 또한, 테이블(7)은, 글래스 척(1)과 보유 지지 프레임(2)으로 주로 구성되고(도 2 참조), 예를 들어 흡인 펌프 등의 흡인 수단(11)에 의해 피가공물(10)을 흡인 고정할 수 있도록 되어 있지만, 그 상세에 대해서는 후술한다.

이동 기구(7m)는, 도시하지 않은 구동 수단의 작용에 의해 수평면 내에서 소정의 XY 2축 방향으로 테이블(7)을 이동시킨다. 이에 의해, 이러한 표면 관찰부(50A)와 이면 관찰부(50B) 사이의 테이블(7)의 이동 및 각각의 관찰부 내에 있어서의 관찰 위치의 이동이나 레이저 광 조사 위치의 이동이 실현되어 이루어진다. 즉, 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 이동 기구(7m)에 의해 테이블(7)을 이동시킴으로써, 표면 관찰부(50A)에 의한 표면측의 관찰과, 이면 관찰부(50B)에 의한 이면측의 관찰을 전환 가능하게 행할 수 있도록 되어 있다. 이에 의해, 피가공물(10)의 재질이나 상태에 따른 최적의 관찰을 유연하고 또한 신속하게 행할 수 있다. 또한, 이동 기구(7m)에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로 한, 수평면 내에 있어서의 회전(θ회전) 동작도, 수평 구동과 독립적으로 행할 수 있는 것이, 얼라인먼트 등을 행하는 데 있어서는 보다 바람직하다.

표면 관찰부(50A)에 있어서는, 낙사(落射) 조명 광원(S5)으로부터 발해진 낙사 조명광(L5)이, 도시하지 않은 경통 내에 설치된 반투명경(52)에서 반사되어, [표면 관찰부(50A)에 테이블(7)이 위치하는 상태에서] 피가공물(10)에 조사되도록 되어 있다. 또한, 표면 관찰부(50A)는, 반투명경(52)의 상방(경통의 상방)에 설치된 CCD 카메라(16a)와 상기 CCD 카메라(16a)에 접속된 모니터(16b)를 포함하는 표면 관찰 수단(16)을 구비하고 있고, 낙사 조명광(L5)을 조사시킨 상태에서 실시간으로 피가공물(10)의 명시야상(Bright Field Image)의 관찰을 행할 수 있도록 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 이러한 표면 관찰부(50A)와 테이블(7)이, 본 발명에 관한 관찰 장치의 주된 구성 요소에 상당한다.

또한, 표면 관찰부(50A)는, 테이블(7)에 적재된 피가공물(10)에 대해 레이저 광의 조사를 행할 수 있도록 구성되어 있기도 하다. 즉, 표면 관찰부(50A)는, 레이저 가공 장치(50)에 있어서의 레이저 광의 조사부이기도 하다. 이것은, 예를 들어 레이저의 조사계와 관찰 광학계가 동축으로 구성됨으로써 실현되어 이루어진다. 보다 구체적으로는, 표면 관찰부(50A)가 특허 문헌 1에 개시되어 있는 레이저 가공 장치의 기본적 구성과 마찬가지의 구성을 가짐으로써 실현 가능하다.

보다 상세하게 말하면, 표면 관찰부(50A)에 있어서는, 레이저 광원(SL)으로부터 레이저 광(LB)을 발하고, 도시를 생략하는 경통 내에 구비되는 반투명경(51)에서 반사시킨 후, 상기 레이저 광(LB)을, 표면 관찰부(50A)에 테이블(7)이 위치하는 상태에서 테이블(7)에 적재된 피가공물(10)의 피가공 부위에서 포커싱되도록 집광 렌즈(18)에서 집광하고, 피가공물(10)에 조사함으로써, 피가공물(10)의 가공, 예를 들어 분할의 기점으로 되는 융해 개질 영역의 형성이나 어브레이전(abrasion) 등을 실현할 수 있도록 되어 있다.

표면 관찰부(50A)에 있어서 얻어진 관찰상에 기초하여 가공 위치가 결정된 경우는, 계속해서 이러한 결정 내용에 기초하여 레이저 광(LB)의 조사에 의한 가공을 행할 수 있다.

또한, 가공 위치의 결정은, 도시하지 않은 제어 수단에 의해 실현되는 GUI를 이용하여, 레이저 가공 장치(50)의 작업자가 모니터(16b)에 표시된 CCD 카메라(16a)에 의한 촬상 화상을 시인하면서 행할 수 있도록 되어 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 작업자에 의해 가공 위치를 결정하기 위한 소정의 지시 입력이 GUI에 의해 부여되고, 그 입력 내용에 기초하는 소정의 연산 처리를 제어 수단이 행함으로써, 가공 위치가 결정되는 것이 바람직하다.

이면 관찰부(50B)는, 이면 관찰부(50B)에 테이블(7)이 위치하는 상태에서, 테이블(7)에 적재된 피가공물(10)에 대해 테이블(7)의 상방으로부터 동축 조명광원(S1)으로부터의 동축 투과 조명광(L1)의 조사와 사광 조명광원(S2)로부터의 사광 투과 조명광(L2)의 조사를 중첩적으로 행하면서, 테이블(7)의 하방측으로부터 이면 관찰 수단(6)에 의해 상기 피가공물(10)을 관찰할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 이면 관찰부(50B)에 있어서는, 테이블(7)의 하방에, 보다 바람직하게는 후술하는 반투명경(9)의 하방(경통의 하방)에 설치된 CCD 카메라(6a)와 상기 CCD 카메라(6a)에 접속된 모니터(6b)를 포함하는 이면 관찰 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 모니터(6b)와 표면 관찰 수단(16)에 구비되는 모니터(16b)는 공통된 것이어도 된다.

바람직하게는, 표면 관찰부(50A)가 사광 조명광원(S6)을 구비하고 있고, 사광 조명광(L6)을 테이블(7) 상의 피가공물(10)에 대해 조사할 수 있도록 되어 있어도 된다. 사광 조명광(L6)이 조사되는 경우, 표면 관찰 수단(16)에 있어서는 관찰 대상의 암시야상(Dark Field Image)을 얻을 수 있다. 피가공물(10)의 재질이나 표면 상태에 따라서 낙사 조명광(L5)과 사광 조명광(L6)을 적절하게 전환함으로써, 또는 낙사 조명광(L5)과 사광 조명광(L6)을 동시에 조사함으로써, 재질 등에 상관없이 적합한 관찰상을 얻을 수 있다.

또한, 테이블(7)의 하방에는, 동축 조명광원(S3)으로부터 발해진 동축 조명광(L3)이, 도시하지 않은 경통 내에 설치된 반투명경(9)에서 반사되고, 집광 렌즈(8)에서 집광된 후, 테이블(7)을 통해 피가공물(10)에 조사되도록 되어 있어도 된다. 더욱 바람직하게는, 테이블(7)의 하방에 사광 조명광원(S4)을 구비하고 있고, 사광 조명광(L4)을 테이블(7)을 통해 피가공물(10)에 대해 조사할 수 있도록 되어 있어도 된다. 이들 동축 조명광원(S3)이나 사광 조명광원(S4)은, 예를 들어 피가공물(10)의 표면측에 불투명한 금속층 등이 있어 표면 관찰부(50A)에 의한 표면측으로부터의 관찰이, 상기 금속층으로부터의 반사가 발생하여 곤란한 경우 등에, 이면 관찰부(50B)에 의해 피가공물(10)의 이면측을 관찰할 때에 적절하게 사용할 수 있다.

<테이블의 상세 구조>

다음에, 본 실시 형태에 있어서 특징적인 테이블(7)의 구조에 대해, 상세하게 설명한다. 도 2는 테이블(7)의 구성을 도시하는 모식 단면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 테이블(7)은 주로 글래스 척(1)과, 보유 지지 프레임(2)을 구비한다. 도 3은 글래스 척(1)의 상면도이다. 도 4는 글래스 척(1)의 부분 사시도이다.

글래스 척(1)은, 석영 글래스 등으로 이루어지고, 5㎜ 내지 20㎜ 정도의 두께를 갖는 부재이다. 글래스 척(1)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 개략 평면에서 볼 때 원판 형상을 이루고 있지만, 그 외주 단부에는 볼록부(1a)가 설치되어 있고, 이에 의해 도 2에 도시하는 바와 같이, 글래스 척(1)의 외주 부분은 단면에서 볼 때 L자형의 형상을 갖고 이루어진다. 글래스 척(1)의 직경은, 가공 대상으로 하는 피가공물(10)의 사이즈에 따라서 적절하게 정해져도 된다. 예를 들어, 4 내지 5인치 정도의 직경을 갖는 원판 형상의 피가공물(10)을 가공하는 것이면, 글래스 척(1)의 직경은 180㎜ 내지 200㎜ 정도이면 된다.

테이블(7)에 있어서는, 글래스 척(1)의 표면(1s)이, 실질적인 피가공물(10)의 피적재면으로 된다. 즉, 표면(1s)은 테이블(7)에 있어서의 피적재면의 대부분을 구성한다. 이 글래스 척(1)의 표면(1s)에 있어서는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 중앙으로부터 십자 방향으로 연장된 십자 형상 영역(1b)을 제외한 4개의 부채꼴 영역(1c, 1d, 1e, 1f)에, 피가공물(10)의 흡인 고정시에 사용되는 일정 폭의 흡인용 홈(3)이 촘촘히 형성되어 있다.

또한, 글래스 척(1)에 있어서, 십자 형상 영역(1b)은, 예를 들어 투명한 피가공물(10)을 대상으로 얼라인먼트를 행하는 경우나, 피가공물(10)의 이면측에 있어서 얼라인먼트를 행하는 경우에, 피가공물(10)의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 개소가 배치되는 것을 염두에 두고 설치되어 있다. 가령, 얼라인먼트 마크가 흡인용 홈(3)의 바로 위에 위치한 경우, 얼라인먼트시에, 흡인용 홈(3)에 의한 난반사로 인해, 얼라인먼트 마크의 위치를 정확하게 특정할 수 없을 우려가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 그러한 상황을 회피할 수 있도록, 얼라인먼트 마크가 배치될 가능성이 높은 상술한 십자 형상 영역(1b)에는 흡인용 홈(3)이 형성되지 않도록 하고 있다. 단, 본 실시 형태에 있어서, 글래스 척(1)이 십자 형상 영역(1b)을 갖는 것은 필수적인 형태는 아니다. 또한, 십자 형상 영역(1b)이 형성되어 있었다고 해도, 테이블(7)에 있어서의 피가공물(10)의 흡착 고정의 안정성은 충분히 확보되어 이루어진다.

4개의 부채꼴 영역(1c, 1d, 1e, 1f)에는, 모두 다수의 흡인용 홈(3)이 허니콤 형상을 이루도록 배치된 허니콤 형상 홈부(3a)와, 흡인용 홈(3)이 십자 형상 영역(1b)을 따라 직선 형상으로 배치된 직선 형상 홈부(3b)와, 흡인용 홈(3)이 글래스 척(1)의 외주를 따라 호 형상으로 배치된 호 형상 홈부(3c)가 형성되어 이루어진다. 단, 각각의 홈부를 구성하는 흡인용 홈(3)은, 서로 연통되어 이루어진다. 또한, 직선 형상 홈부(3b)를 이루는 흡인용 홈(3)만, 글래스 척(1)의 외주 단부(1e)까지 도달하고 있다. 더욱 구체적으로 말하면, 서로 직교하는 2개의 직선 형상 홈부(3b)와 1개의 호 형상 홈부(3c)로 둘러싸인 부채꼴 영역 내에, 허니콤 형상 홈부(3a)가 형성되어 있다.

흡인용 홈(3)은, 깊이 및 표면(1s)에 있어서의 폭이 0.5㎜ 내지 1㎜ 정도인, 표면이 평탄하고 또한 투명한 홈이다. 흡인용 홈(3)은, 반원 형상, 타원 형상, 직사각 형상, 삼각 형상 등의 단면 형상을 갖는다. 또한, 허니콤 형상 홈부(3a)에 있어서의 서로 평행한 흡인용 홈(3)의 피치(육각형의 대변의 거리에 상당)는, 3㎜ 내지 10㎜이고, 예를 들어 5㎜이다.

보유 지지 프레임(2)은, 예를 들어 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 부재이며, 평면에서 볼 때 원환상을 이루고 있다. 보유 지지 프레임(2)은, 글래스 척(1)의 외주 부분을 보유 지지하기 위한 부재이다.

보유 지지 프레임(2)은, 상부 프레임(2a)과 하부 프레임(2b)으로 이루어진다. 글래스 척(1)의 외주 부분에 설치된 볼록부(1a)를 상부 프레임(2a)과 하부 프레임(2b)으로 끼움 지지한 상태에서, 상부 프레임(2a)과 하부 프레임(2b)을 고정 나사(2c)로 나사 결합하여 일체화함으로써, 보유 지지 프레임(2)에 의한 글래스 척(1)의 보유 지지가 실현된다. 단, 상부 프레임(2a)과 하부 프레임(2b)을 일체화시키는 형태는 이것에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로는, 글래스 척(1)의 볼록부(1a)는, 상부 프레임(2a)과 하부 프레임(2b)으로 이루어지는 오목부(2d)에 끼움 지지된다. 이와 같이, 글래스 척(1)을 보유 지지 프레임(2)으로 보유 지지한 테이블(7)이, 도시하지 않은 설치 수단으로 이동 기구(7m)에 의해 이동 가능하게 설치된다.

보유 지지 프레임(2)의 표면(2s)에는, 글래스 척(1)의 표면(1s)에 형성된 직선 형상 홈부(3b)에 대응시켜, 흡인용 홈(2e)이 형성되어 이루어진다. 흡인용 홈(2e)은, 보유 지지 프레임(2)으로 글래스 척(1)을 보유 지지할 때에, 직선 형상 홈부(3b)를 이루는 흡인용 홈(3)에 연통되는 위치에 형성되어 이루어진다. 그로 인해, 보다 상세하게는 상술한 보유 지지 프레임(2)에 의한 글래스 척(1)의 보유 지지는, 이러한 연통 상태가 실현되는 형태로 행해진다.

흡인용 홈(2e)은, 보유 지지 프레임(2)의 표면(2s)의 도중에서 종단되고, 상기 종단 위치로부터는, 흡인용 홈(2e)이 연통되는 흡인 구멍(2f)이, 보유 지지 프레임(2)의 내부를 향해 형성되어 이루어진다. 흡인 구멍(2f)의 다른 쪽 단부는, 흡인 수단(11)으로부터 배치되는 흡인용 배관(12)과의 접속부로 되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 흡인 구멍(2f)은 하부 프레임(2b)까지 도달하고 있지만, 이것은 필수적인 대응은 아니다.

레이저 가공 장치(50)에 의해 가공을 행할 때에는, 이상과 같은 구성을 갖는 테이블(7) 상에 피가공물(10)이 적재된다. 보다 상세하게는, 피가공물(10)은, 피가공물(10) 자체 혹은 피가공물(10)을 부착한 보유 지지 시트(4)가, 모든 흡인용 홈(3, 2e)을 덮도록 적재된다. 이러한 상태에 있어서, 흡인 수단(11)을 작동시키면, 흡인용 배관(12) 및 흡인 구멍(2f)을 통해, 흡인용 홈(2e), 나아가서는 모든 흡인용 홈(3)에 대해 부압(負壓)이 부여된다. 이러한 부압이 적재된 피가공물(10) 혹은 보유 지지 시트(4)에 작용함으로써, 피가공물(10) 혹은 보유 지지 시트(4)가 테이블(7)에 고정된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 피가공물(10)을 흡인 고정하기 위한 흡기 경로의 대부분이, 글래스 척(1)의 표면(1s)에 형성한 흡인용 홈(3) 및 이것에 연통되는 보유 지지 프레임(2)의 표면(2s)의 흡인용 홈(2e)으로 되어 있고, 흡인용 홈(2e)에 연통되는 보유 지지 프레임(2)의 흡인 구멍(2f)만이, 테이블(7)의 내부에 형성되어 있는 점에서 특징적이다. 특히, 글래스 척(1)은, 1매의 글래스판의 표면에 흡인용 홈(3)을 형성한 것이므로, 내부에 흡기 경로를 설치한 종래의 유리제의 테이블에 비해, 제작 시간이 단축되고, 제작 비용이 저감되어 이루어진다. 구체적인 글래스 척의 제법에 대해서는, 후술한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 글래스 척(1)에 형성한 흡인용 홈(3)의 대부분이, 허니콤 형상 홈부(3a)를 구성하도록 하고 있는 것은, 레이저 광이 조사된 후에 있어서의 피가공물(10)의 고정의 안정성을 확보하기 위함이다. 도 5는 이것을 설명하기 위한, 본 실시 형태에 관한 글래스 척(1)과 레이저 가공에 의한 가공 예정선 P1의 관계를 도시하는 도면이다. 도 6은 대비를 위해 나타내는, 흡인용 홈(1003)이 직사각형 격자를 이루도록 배치된 글래스 척(1001)에 관한, 흡인용 홈(1003)과 레이저 가공에 의한 가공 예정선 P2의 관계를 도시하는 도면이다. 또한, 도 7은 도 6에 도시하는 가공 예정선 P2를 따라 가공을 행한 경우의, 가공 방향에 수직한 단면의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.

레이저 가공에 있어서의 가공에 있어서 주류로 되는 것은, 가공 예정선 P1, P2로 나타내는 직선 형상의 가공이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 흡인용 홈(1003)이 직사각 형상을 이루도록 형성되어 이루어지는 글래스 척(1001)을 사용하여 피가공물(10)에 대해 직선 형상의 가공을 행하려고 하는 경우, 가공 내용과 피가공물(10)의 고정 형태에 따라서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가공 예정선 P2의 위치와, 수평면 내에 있어서 흡인용 홈(1003)의 배치 위치와 겹쳐져 버리는 일이 일어날 수 있다. 이러한 겹쳐짐은, 예를 들어 흡인용 홈(1003)이 xy 2축 방향에 합치되도록 테이블(7)이 배치되고, 또한 피가공물(10)에 대한 레이저 가공이 x축 방향 또는 y축 방향을 따라 행해지는 경우에 일어나기 쉽다.

한편, 피가공물(10)을 흡인 고정하고 있는 동안은, 흡인용 홈(1003)에 있어서 부압이 작용한다. 그러므로, 보유 지지 시트(4) 중 흡인용 홈(1003) 상에 위치하는 부분(4a)[글래스 척(1001)과 접촉되어 있지 않은 부분이기도 함]에는, 도 7에 도시하는 연직 하향의 흡인력 F1이, 흡인용 홈(1003)을 따라 작용한다. 그 결과로서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 당해 부분(4a)이 피가공물(10)로부터 박리되기 쉬워진다. 이러한 상황하에서, 도 6에 도시하는 흡인용 홈(1003)과 합치되는 가공 예정선 P2를 따른 레이저 가공이 행해지면, 보유 지지 시트(4)가 하향의 흡인력 F1을 받고 있으므로, 피가공물(10)에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 가공 홈(10a)의 하방에서 인장 응력 F2가 작용하고, 경우에 따라서는, 가공 홈(10a)의 하단부로부터 크랙(10b)이 진전되어, 피가공물(10)이 깨져 버리는 문제가 일어날 수 있다.

혹은, 레이저 가공에 의해 피가공물(10)을 완전히 절단하는 경우, 가공 위치의 어긋남이 발생하지 않도록, 절단 후의 개편(個片)은 계속해서 보유 지지 시트(4)에서 절단 전과 동일한 위치에 보유 지지되어 있을 필요가 있지만, 보유 지지 시트(4)가 도 7에 도시하는 흡인력 F1을 받음으로써, 상기 개편에 위치 어긋남이 발생하여, 결과적으로 가공 위치가 어긋나 버린다고 하는 문제가 일어날 수 있다.

또한, 가공 피치가 흡인용 홈(1003)의 폭에 비해 작은 경우, 흡인용 홈(1003) 상에 있어서 잘라내어진 개편이 보유 지지 시트(4)로부터 박리되어 비산되어 버리는 등의 문제도 일어날 수 있다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같은, 흡인용 홈(1003)이 직사각형 격자를 이루도록 배치된 글래스 척(1001)을 사용한 경우, 가공 예정선과 흡인용 홈의 배치 관계에 따라서는, 안정된 가공이 실현되지 않는 경우가 있다.

이에 대해, 도 5에 도시하는 본 실시 형태의 경우는, 허니콤 형상 홈부(3a)를 구성하는 흡인용 홈(3)은, 일방향으로 연속되어 있는 것은 아니다. 따라서, 그 일부가 가공 예정선 P1과 겹쳐져 있었다고 해도, 상기 가공 예정선 P1이 지나는 위치에는 반드시 흡인용 홈(3)이 형성되어 있지 않은 개소가 존재하게 된다. 그러므로, 본 실시 형태의 경우, 보유 지지 시트(4)에 있어서 도 7에 도시하는 흡인력 F1을 받는 부분은, 이산적으로 존재하는 것에 불과하여, 흡인용 홈(3)에 있어서의 보유 지지 시트(4)의 박리가 문제로 되는 일은 없다.

애당초, 본 실시 형태의 테이블(7)을 사용하는 경우, 도 5에 도시한 경우보다도 가공 예정선과 흡인용 홈(3)이 합치되는 것은 일어나기 어려워, 대부분의 가공은 가공 예정선이 흡인용 홈(3)을 따르는 일 없이 행해진다. 당연히, 이러한 경우에는, 안정된 흡착 고정 상태하에서 가공이 행해진다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 테이블(7)을 사용한 레이저 가공 장치(50)는, 가공 정밀도가 안정적으로 확보된 것으로 되어 있다.

<글래스 척의 제법>

다음에, 글래스 척(1)의 제법, 특히 흡인용 홈(3)의 형성에 대해 설명한다. 도 8은 글래스 척(1)의 제조 프로세스를 도시하는 도면이다.

우선, 글래스 척(1)의 형성 소재로서, 석영 글래스 등으로 이루어지는 원판 형상의 글래스판을 준비한다(스텝 ST1). 상술한 바와 같이, 글래스 척(1)은, 5㎜ 내지 20㎜ 정도의 두께를 갖고, 또한 피가공물(10)의 사이즈에 따른 직경을 갖고 있으면 되므로, 글래스판도, 이것에 따른 사이즈인 것을 준비하면 된다. 또한, 글래스판에는, 미리 그 외주 부분에 볼록부(1a)가 형성되어 이루어진다.

다음에, 준비한 글래스판의 표면[흡인용 홈(3)의 형성 대상면]에, 레지스트막을 형성한다(스텝 ST2). 레지스트막의 형성에는, 공지의 방법을 적용 가능하다.

계속해서, 이 레지스트막을 실시한 글래스판에 대해, 흡인용 홈(3)의 배치 패턴에 따른 마스크를 세트하여 샌드블라스트 처리를 행하여, 글래스판 표면의 흡인용 홈(3)의 형성 위치에 깊이 0.5㎜ 내지 1㎜ 정도의 홈을 형성한다(스텝 ST3). 또한, 이때 형성되는 홈은, 표면에 요철(거칠기)이 있고, 투명성이 낮은 거친 홈이다. 샌드블라스트 처리에는, 공지의 방법을 적용 가능하다.

이러한 거친 홈의 형성에 이어서, 에칭 처리를 행하여, 상기 거친 홈의 표면을 부식시킴으로써, 거칠기를 제거하여 평활화시킨다(스텝 ST4). 이에 의해, 표면이 평탄 또한 투명한(경면 처리된) 흡인용 홈(3)이 형성된다. 에칭 처리는, 공지의 방법을 적용 가능하다. 글래스판이 석영 글래스로 이루어지는 경우이면, 예를 들어 질산이암모늄세륨 등을 주성분으로 하는 에칭 용액을 사용하고, 처리 시간을 1 내지 2시간 정도로 하는 것이 적합하다.

마지막으로 레지스트막을 제거함으로써(스텝 ST5), 흡인용 홈(3)을 구비한 글래스 척(1)이 얻어진다. 얻어진 글래스 척(1)을 미리 제작해 둔 보유 지지 프레임(2)에 의해 상술한 바와 같이 보유 지지함으로써 테이블(7)이 완성된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 글래스 척(1)에 흡인용 홈(3)을 형성하는 데 있어서, 샌드블라스트 처리와 에칭 처리를 병용하고 있는 점에서 특징적이다. 가령, 0.5㎜ 정도의 깊이의 홈을 에칭 처리만으로 형성하기 위해서는, 6시간 정도의 에칭 시간이 필요하다. 또한, 깊이 방향뿐만 아니라, 레지스트막의 하방을 향하는 수평 방향의 에칭이 진행되어 버리는 과잉 에칭 등이 발생하므로, 홈 형상의 제어가 어렵다고 하는 문제도 있다. 따라서, 흡인용 홈(3)을 에칭 처리만으로 형성하려고 하는 것은, 형성 시간 및 홈 형상의 정밀도의 관점에서 바람직하지 않다.

이에 대해, 본 실시 형태의 경우, 샌드블라스트 처리에 의해 단시간에 어느 정도의 깊이의 거친 홈을 형성한 후, 단시간의 에칭 처리를 행하면, 소정의 형상의 흡인용 홈(3)을 형성할 수 있다. 에칭 처리만을 행하는 경우에 비해, 1개의 글래스판에 있어서의 홈의 형성 시간이 단축되고, 또한 정밀도도 확보되어 이루어진다.

또한, 샌드블라스트 처리 후에 행하는 에칭 처리는, 초기 비용은 들지만, 반복 처리에 드는 비용이 낮으므로, 글래스 척을 반복 제작하는 경우에는, 제작 비용의 저감에 이바지한다.

또한, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 구성의 스테이지의 경우는, 복수개를 제작하는 경우, 각각에 절삭 시간을 필요로 하고 있었지만, 본 실시 형태에 있어서 행하는 샌드블라스트 처리는, 동시에 복수의 글래스판에 대해 행할 수 있으므로, 본 실시 형태에 관한 글래스 척의 제법은, 이 점에서도 제조 효율이 향상된 것이라고 할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 레이저 가공 장치에 있어서 피가공물을 적재 고정하기 위한 테이블로서, 표면에 흡인용 홈이 허니콤 형상으로 배치된 것을 사용하도록 함으로써, 레이저 가공시의 가공 정밀도를, 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 테이블을 구성하는 글래스 척에 형성하는 흡인용 홈의 형성에 있어서는, 샌드블라스트 처리와 에칭 처리를 병용하므로, 홈의 형성 시간의 단축과 형상 정밀도의 확보가 실현된다. 즉, 글래스 척 및 테이블을 제조할 때의 제조 시간의 단축과 제조 비용의 저감이 실현된다.

<변형예>

흡인용 홈이 격자를 이루는 경우라도, 상술한 바와 같은 문제를 회피할 수 있는 경우는 존재한다. 도 9는 이러한 변형예의 글래스 척(101)을 예시하는 도면이다. 이 글래스 척(101)은, 흡인용 홈(103)의 격자가 지그재그 배치된 구성을 갖는다. 이 경우도, 도 5에 도시한 글래스 척(1)과 마찬가지로, 흡인용 홈(103)은 일방향으로 연속되어 있는 것은 아니므로, 그 일부가 가공 예정선 P3과 겹쳐져 있었다고 해도, 상기 가공 예정선 P3이 지나는 위치에는 반드시 흡인용 홈(103)이 형성되어 있지 않은 개소가 존재한다. 단, 상술한 실시 형태와 같이 글래스 척(1)이 허니콤 형상 홈부(3a)를 구비하는 경우, 가공 예정선 P2를 따라 존재하는 흡인용 홈(3)과 그 이외의 부분의 비율은 약 1:2인 것에 대해, 도 9에 도시한 경우는, 가공 예정선 P3을 따라 존재하는 흡인용 홈(103)과 그 이외의 부분의 비율은 약 1:1이다. 따라서, 후자의 쪽이 흡인용 홈이 존재하는 비율이 상대적으로 크기 때문에, 가공 정밀도의 안정적인 확보라고 하는 점에 있어서는, 상술한 바와 같이 허니콤 형상 홈부(3a)를 형성하는 쪽이 우수하다.

1, 101, 1001 : 글래스 척
2 : 보유 지지 프레임
2e : 흡인용 홈
2f : 흡인 구멍
3, 103, 1003 : (글래스 척의) 흡인용 홈
3a : 허니콤 형상 홈부
3b : 직선 형상 홈부
3c : 호 형상 홈부
4 : 보유 지지 시트
7 : 테이블
7m : 이동 기구
10 : 피가공물
10a : 가공 홈
10b : 크랙
11 : 흡인 수단
12 : 흡인용 배관
50 : 레이저 가공 장치
50A : 표면 관찰부
50B : 이면 관찰부

Claims (8)

1. 레이저 가공 장치에 있어서 피가공물이 적재 고정되는 테이블이며,
   평판 형상의 글래스 척과,
   상기 글래스 척을 외주로부터 보유 지지하는 보유 지지 프레임을 구비하고,
   상기 글래스 척의, 피가공물이 적재되는 피적재면에, 상기 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡인용 홈이 평면에서 볼 때 허니콤 형상의 배치로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 테이블.
2. 제1항에 있어서, 상기 글래스 척이, 상기 흡인용 홈과 연통되고 또한 상기 글래스 척의 단부까지 도달하는 제2 흡인용 홈을 구비하고,
   상기 보유 지지 프레임이, 한쪽 단부에서 상기 제2 흡인용 홈과 연통되고, 또한 다른 쪽 단부가 상기 테이블 외부의 흡인용 배관의 접속부로 되어 이루어지는 흡기 경로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 테이블.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡인용 홈이, 상기 피적재면의 중앙으로부터 십자 형상으로 확대되는 십자 형상 영역 이외의 영역에 있어서 상기 허니콤 형상으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 테이블.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글래스 척이 투명한 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 테이블.
5. 레이저 가공 장치에 있어서의 피가공물의 적재 고정용 글래스 척이며,
   평판 형상을 이루고 있고,
   피가공물이 적재되는 피적재면에, 상기 피가공물을 흡인 고정하기 위한 흡인용 홈이 평면에서 볼 때 허니콤 형상의 배치로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 글래스 척.
6. 제5항에 있어서, 상기 흡인용 홈과 연통되는 동시에, 상기 글래스 척의 단부까지 도달하여 상기 글래스 척의 외부에 설치된 흡기 경로와 연통되는 제2 흡인용 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 글래스 척.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 흡인용 홈이, 상기 피적재면의 중앙으로부터 십자 형상으로 확대되는 십자 형상 영역 이외의 영역에 있어서 상기 허니콤 형상으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 글래스 척.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 투명한 것을 특징으로 하는, 피가공물 적재 고정용 글래스 척.

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