KR20150004468A - 기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이져 가공 중 발생된 이물질이 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 페이스 다운 형태로 기판을 플립하여 레이져 가공할 수 있게 하는 기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법에 관한 것으로서, 기판이 안착될 수 있는 캐리어를 수용할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 설치되고, 상기 캐리어를 승하강시킬 수 있는 캐리어 승하강 장치; 상기 챔버에 설치되고, 상기 기판의 가공면이 아래를 향하도록 상기 캐리어 승하강 장치에 의해 상승된 상기 캐리어를 플립할 수 있는 기판 플립 장치; 및 상기 기판 플립 장치에 의해서 플립되어 이송된 상기 캐리어에 안착된 기판에 레이져 광을 조사할 수 있는 레이져 광 조사 장치;를 포함할 수 있다.

Description

기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법{Board flip-type laser processing apparatus and laser processing method}
본 발명은 기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이져 가공 중 발생된 이물질이 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 페이스 다운 형태로 기판을 플립하여 레이져 가공할 수 있게 하는 기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 LCD TV나 OLED TV나 PDP TV 등 디스플레이 패널용 유리 기판은, 가공면이 형성되는 전면과, 가공면이 형성되지 않는 후면을 갖는다.
여기서, 가공면의 주변을 깨끗하게 하고, 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있도록 가공면이 형성된 상기 유리 기판의 테두리부분을 레이져로 가공하여 식각하는 레이져 에칭 장비가 사용될 수 있다.
이외에도, 상기 유리 기판의 필요한 부분을 레이져로 가공하여 천공하는 레이져 드릴링 장비 등 레이져를 이용한 장비들이 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 레이져 장비들은, 레이져 광이 조사되는 상기 유리 기판의 가공 위치에서 대량의 부유 이물질들이 발생되는 것으로, 이러한 부유 이물질들은 상기 유리 기판에 재흡착되어 유리 기판을 오염시키는 등 많은 문제점이 있었다.
특히, 레이져 가공 중 기판 오염 현상은, 가공면이 상방을 향하는 페이스 업(face up) 상태의 기판의 경우, 가공면이 하방을 향하는 페이스 다운(face down) 상태의 기판의 경우 보다 훨씬 심하게 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판을 이송하는 캐리어를 플립하는 기판 플립 장치를 이용하여 페이스 다운 상태로 기판을 가공할 수 있고, 이에 따라 이물질에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 유리 기판의 불량률을 낮추고, 장치의 안전성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 기판 플립형 레이져 가공 장치 및 레이져 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치는, 기판이 안착될 수 있는 캐리어를 수용할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 설치되고, 상기 캐리어를 승하강시킬 수 있는 캐리어 승하강 장치; 상기 챔버에 설치되고, 상기 기판의 가공면이 아래를 향하도록 상기 캐리어 승하강 장치에 의해 상승된 상기 캐리어를 플립할 수 있는 기판 플립 장치; 및 상기 기판 플립 장치에 의해서 플립되어 이송된 상기 캐리어에 안착된 기판에 레이져 광을 조사할 수 있는 레이져 광 조사 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 챔버는, 레이져 천공용 진공 챔버이고, 상기 레이져 광 조사 장치는, 가공면이 아래를 향하는 상기 기판에 레이져 광을 조사할 수 있도록 상기 챔버의 외부에 설치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 기판 플립 장치는, 일방향에 캐리어 입구가 형성되고, 타방향에 캐리어 출구가 형성되며, 내부에 상기 캐리어를 수용할 수 있도록 캐리어 수용 공간이 형성되는 로테이션 케이지(rotation cage); 상기 캐리어를 상기 로테이션 케이지에 선택적으로 고정 및 해제시키는 고정 장치; 및 상기 캐리어가 상기 로테이션 케이지의 입구로 유입되고, 플립된 상기 캐리어가 상기 로테이션 케이지의 출구로 배출될 수 있도록 상기 로테이션 케이지를 회전시킬 수 있는 회전 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 캐리어 승하강 장치는, 상기 캐리어에 형성된 걸림홈에 걸림 결합될 수 있도록 걸림돌기가 설치되는 적어도 하나의 핑거; 상기 핑거와 연결되는 핑거암; 상기 핑거암이 설치되는 가동대; 상기 가동대가 가이드 부재를 따라 승하강할 수 있도록 상기 가동대를 나사 관통하여 설치되는 나사봉; 및 상기 나사봉을 회전시킬 수 있는 캐리어 승하강 모터;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 캐리어는, 일측면에 승하강하는 상기 핑거가 지나갈 수 있도록 핑거 통로홈이 형성되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 장치는, 상기 캐리어에 형성된 걸림홈에 걸림핀이 맞물릴 수 있도록 상기 걸림핀을 선택적으로 전후진시킬 수 있는 캐리어 클램프(carrier clamp)일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치는, 상기 기판 플립 장치에 의해 플립된 캐리어가 안착되는 얼라인 스테이지; 및 상기 얼라인 스테이지를 레이져 가공 위치까지 이송할 수 있는 얼라인 스테이지 이송 장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 얼라인 스테이지는, 상기 캐리어를 제 1 축, 제 2 축, 및 회전축 방향으로 미세 얼라인이 가능한 다축 얼라인 스테이지일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치는, 상기 얼라인 스테이지의 이송 경로를 안내하는 가이드 부재; 및 상기 얼라인 스테이지에 설치된 마그넷 부재와 대응되는 위치에 설치되고, 상기 마그넷 부재에 자력을 인가할 수 있는 코일 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치는, 상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내로 로딩된 기판을 상기 캐리어에 안착시킬 수 있도록 리프트 핀을 승하강시킬 수 있는 리프트 핀 승하강 장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 캐리어는, 상기 기판의 비가공면을 흡착할 수 있는 정전척이 설치되는 것일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 레이져 가공 방법은, 기판이 챔버 내의 캐리어에 그 가공면이 위를 향하도록 안착되는 캐리어 안착 단계; 캐리어 승하강 장치가 상기 캐리어를 기판 플립 장치까지 상승시키는 캐리어 상승 단계; 상기 기판 플립 장치가 상기 기판의 가공면이 아래를 향하도록 상기 캐리어를 플립시키는 캐리어 플립 단계; 얼라인 스테이지 이송 장치가 얼라인 스테이지를 대기 위치에 대기시키는 얼라인 스테이지 대기 단계; 상기 캐리어 승하강 장치가 상기 캐리어를 상기 얼라인 스테이지까지 하강시켜서 안착시키는 캐리어 하강 단계; 상기 얼라인 스테이지 이송 장치가 상기 캐리어가 안착된 얼라인 스테이지를 레이져 가공 위치까지 이송하는 얼라인 스테이지 이송 단계; 및 레이져 광 조사 장치를 이용하여 상기 레이져 가공 위치에서 가공면이 아래를 향하는 기판에 레이져 광을 조사하는 레이져 조사 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 캐리어 안착 단계에서, 상기 캐리어에 설치된 정전척이 상기 캐리어를 흡착하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 레이져 가공 방법은, 상기 캐리어 플립 단계 이전에, 상기 캐리어가 상기 기판 플립 장치로부터 이탈되지 않도록 상기 캐리어를 상기 기판 플립 장치에 고정시키는 캐리어 고정 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 레이져 가공 방법은, 상기 캐리어 하강 단계 이후에, 상기 캐리어를 상기 얼라인 스테이지에 안착시킨 상기 캐리어 승하강 장치의 핑거가 상기 캐리어의 일측에 형성된 핑거 통로홈을 통해 빠져 나갈 수 있도록 상기 핑거가 추가 하강하면, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치가 상기 캐리어의 핑거 통로홈에 맞추어 상기 얼라인 스테이지를 추가 이송하는 핑거 분리 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 이물질에 의한 유리 기판의 오염을 방지하여 고품질의 제품을 생산할 수 있고, 불량률을 낮추어 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 11은 도 1의 기판 플립형 레이져 가공 장치의 레이져 가공 방법을 순서에 따라 단계적으로 나타내는 사시도들이다.
도 12는 도 11의 핑거를 얼라인 스테이지 및 캐리어로부터 분리하기 위하여 상기 핑거를 추가 하강시키는 과정을 나타내는 측단면도이다.
도 13은 도 11의 핑거를 얼라인 스테이지 및 캐리어로부터 분리하기 위하여 상기 얼라인 스테이지를 추가 이송시키는 과정을 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 1의 캐리어 승하강 장치를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 1의 얼라인 스테이지를 나타내는 평면도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 가공 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)를 개념적으로 나타내는 단면도이고, 도 2 내지 도 11은 도 1의 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)의 레이져 가공 방법을 순서에 따라 단계적으로 나타내는 사시도들이다.
먼저, 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)는, 크게 챔버(10)와, 캐리어 승하강 장치(20)와, 기판 플립 장치(30) 및 레이져 광 조사 장치(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 챔버(10)는, 기판(1)을 이송할 수 있는 캐리어(C)를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성되는 진공 챔버일 수 있는 것으로서, 예를 들어서, 상기 기판(1)은, LCD TV나 OLED TV나 PDP TV 등 디스플레이 패널용 유리 기판일 수 있고, 상기 챔버(10)는, 일측에 게이트(GA)가 설치될 수 있는 레이져 천공용 챔버, 즉 상대적으로 고정밀도가 요구되는 레이져 드릴링 챔버일 수 있다. 이외에도 상기 챔버(10)는 레이져 에칭용 챔버일 수도 있다.
또한, 상기 캐리어(C)는, 이송암(2)에 의해 로딩된 상기 기판(1)의 비가공면(1b)을 흡착할 수 있는 정전척(ESC)(Electrostatic Chuck)이 설치되어, 상기 캐리어(C)가 플립되더라도 상기 기판(1)이 추락하지 않고, 상기 캐리어(C)에 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(C)는, 일측면에 승하강하는 상기 핑거(21)가 지나갈수 있도록 핑거 통로홈(Cb)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 캐리어 승하강 장치(20)는, 상기 챔버(10)에 설치되는 것으로서, 상기 캐리어(C)를 승하강시킬 수 있는 장치일 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)는, 상기 챔버(10)에 설치되고, 상기 챔버(10) 내로 로딩된 기판(1)을 상기 캐리어(C)에 안착시킬 수 있도록 리프트 핀(LP)을 승하강시키는 리프트핀 승하강 장치(70)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 리프트핀 승하강 장치(70)는, 각종 실린더나, 액츄에이터나 캠, 나사 등 각종 기구적 조합에 의해 상기 리프트 핀(LP)을 승하강시킬 수 있는 모든 장치들이 적용될 수 있다.
도 14는 도 1의 캐리어 승하강 장치(20)를 나타내는 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 승하강 장치(20)는, 예를 들어서, 상기 캐리어(C)에 형성된 걸림홈(Ca)에 걸림 결합될 수 있도록 걸림돌기(21a)가 설치되는 적어도 하나의 핑거(21)와, 상기 핑거(21)와 연결되는 핑거암(22)과, 상기 핑거암(22)이 설치되는 가동대(23)와, 상기 가동대(23)가 LM 가이드나 가이드 봉과 같은 가이드 부재(24)를 따라 승하강할 수 있도록 상기 가동대(23)를 나사 관통하여 설치되는 나사봉(25) 및 상기 나사봉(25)을 회전시키는 캐리어 승하강 모터(26)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 캐리어 승하강 장치(20)는, 상기 캐리어 승하강 모터(26)의 회전 동력을 상기 나사봉(25)에 전달시킬 수 있는 동력전달장치(27) 및 상기 동력전달장치(27)와 나사봉(25) 사이에 설치되어 상기 챔버(10)의 외부로 내부의 가스가 유출입되는 것을 방지할 수 있는 실링부재(28)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 캐리어 승하강 모터(26)가 정회전되면, 상기 나사봉(25)이 정회전되면서, 상기 가동대(23)가 상기 가이드 부재(24)를 따라 상승하여 상기 핑거암(22)에 설치된 상기 핑거(21)가 상기 캐리어(C)를 상승시킬 수 있고, 상기 캐리어 승하강 모터(26)가 역회전되면, 상기 나사봉(25)이 역회전되면서, 상기 가동대(23)가 상기 가이드 부재(24)를 따라 하강하여 상기 핑거암(22)에 설치된 상기 핑거(21)가 상기 캐리어(C)를 하강시킬 수 있다.
또한, 상기 기판 플립 장치(30)는, 상기 챔버(10)에 설치되는 것으로서, 상기 기판(1)의 가공면(1a)이 아래를 향하도록 상기 캐리어 승하강 장치(20)에 의해 상승된 상기 캐리어(C)를 플립할 수 있는 장치일 수 있다.
또한, 상기 레이져 광 조사 장치(40)는, 상기 기판 플립 장치(30)에 의해서 플립되어 이송된 상기 캐리어(C)에 안착된 기판(1)에 레이져 광(L)을 조사하는 장치일 수 있다. 즉, 상기 레이져 광 조사 장치(40)는, 가공면(1a)이 아래를 향하는 상기 기판(1)에 레이져 광(L)을 조사할 수 있도록 상기 챔버(10)의 외부에 설치되는 것일 수 있다.
한편, 상기 기판 플립 장치(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 로테이션 케이지(31)(rotation cage)와, 고정 장치(32) 및 회전 장치(33)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 로테이션 케이지(31)는, 일방향에 캐리어 입구(31a)가 형성되고, 타방향에 캐리어 출구(31b)가 형성되며, 내부에 상기 캐리어(C)를 수용할 수 있도록 캐리어 수용 공간(A)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 캐리어(C)는 상기 캐리어 입구(31a)를 통해서 상기 로테이션 케이지(31) 내부로 들어왔다가, 플립된 이후에, 반대편의 상기 캐리어 출구(31a)를 통해서 상기 로테이션 케이지(31)의 외부로 다시 빠져 나갈 수 있다.
또한, 상기 고정 장치(32)는, 상기 캐리어(C)를 상기 로테이션 케이지(31)에 선택적으로 고정 및 해제시키는 장치로서, 상기 로테이션 케이지(31)가 플립되는 동안, 상기 캐리어(C)가 상기 로테이션 케이지(31)로부터 이탈되거나, 심하게 흔들리는 현상을 방지할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정 장치(32)는, 상기 캐리어(C)에 형성된 걸림홈(Cd)에 걸림핀(HP)이 맞물릴 수 있도록 상기 걸림핀(HP)을 선택적으로 전후진시킬 수 있는 캐리어 클램프(carrier clamp)일 수 있다.
따라서, 상기 캐리어 클램프가 상기 걸림핀(HP)을 전진시키면, 상기 걸림핀(HP)이 상기 걸림홈(Cd)에 맞물려서 상기 캐리어(C)를 상기 로테이션 케이지(31)에 견고하게 고정시킬 수 있고, 상기 캐리어 클램프가 상기 걸림핀(HP)을 후진시키면, 상기 걸림핀(HP)이 상기 걸림홈(Cd)으로부터 이탈되면서 상기 캐리어(C)와 상기 로테이션 케이지(31)의 고정을 해제시킬 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전 장치(33)는, 상기 캐리어(C)가 상기 로테이션 케이지(31)의 입구(31a)로 유입되고, 플립된 상기 캐리어(C)가 상기 로테이션 케이지(31)의 출구(31b)로 배출될 수 있도록 상기 로테이션 케이지(31)를 회전시킬 수 있는 장치일 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전 장치(33)는, 상기 로테이션 케이지(31)와 연결되고, 내부에 전선 라인 또는 유압 라인이 통과할 수 있도록 중공부(B)가 형성되는 파이프 형태의 회전축(35) 및 상기 회전축(35)을 회전시키는 플립 모터(M)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 플립 모터(M)가 상기 로테이션 케이지(31)를 회전시키면, 상기 로테이션 케이지(31)에 수용된 상기 캐리어(C)도 함께 회전되어 플립될 수 있다.
한편, 도 1, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)는, 상기 기판 플립 장치(30)에 의해 플립된 캐리어(C)가 안착되는 얼라인 스테이지(50)(align stage) 및 상기 얼라인 스테이지(50)를 레이져 가공 위치까지 이송하는 얼라인 스테이지 이송 장치(60)를 더 포함할 수 있다.
도 15는 도 1의 얼라인 스테이지(50)를 나타내는 평면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 스테이지(50)는, 다축 모터(Mx)(My)(Mθ)와 로터리 가이드(RG)(rotary guide)를 이용하여 상기 캐리어(C)를 제 1 축, 제 2 축, 및 회전축 방향으로 미세 얼라인이 가능한 다축 얼라인 스테이지일 수 있다.
따라서, 도 1 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1)과 함께 플립된 상기 캐리어(C)가 상기 얼라인 스테이지(50)에 안착되면, 상기 얼라인 스테이지(50)에 의해서 상기 캐리어(C)의 위치가 정밀하게 정렬될 수 있고, 이렇게 정밀하게 위치가 정렬된 상기 기판(1)에 상기 레이져 광 조사 장치(40)가 레이져 광(L)을 정밀하게 조사할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)는, 상기 얼라인 스테이지(50)의 이송 경로를 안내하는 가이드 부재(61) 및 상기 얼라인 스테이지(50)에 설치된 마그넷 부재(Ma)와 대응되는 위치에 설치되고, 상기 마그넷 부재(Ma)에 자력을 인가하는 코일 부재(62)를 포함할 수 있다.
여기서, 상술된 마그넷 부재(Ma)는, 상기 캐리어(C)를 자력의 힘으로 이동시킬 수 있는 LMS(Linear Motor System) 모듈의 마그넷 띠(strap)일 수 있고, 상기 코일 부재(62)는 상기 마그넷 부재(Ma)와 대응되는 LMS(Linear Motor System) 모듈의 일부일 수 있고, 예컨대 밀봉된 코일 박스(Coil box) 내에 설치될 수 있다.
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)를 이용한 레이져 가공 과정을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1)이 이송암(2)에 의해 상기 챔버(10) 내의 리프트 핀(LP) 위에 로딩될 수 있다. 이 때 상기 기판(1)은 일반적인 공정에서 이송되는 상태와 동일하게 그 가공면(1a)이 위를 향할 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리프트 핀(LP)이 하강하면, 상기 기판(1)은 상기 캐리어(C)에 안착될 수 있다. 이 때, 상기 캐리어(C)에 설치된 정전척(ESC)이 상기 기판(1)을 흡착할 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 승하강 장치(20)의 핑거(21)가 상기 캐리어(C)를 상기 기판 플립 장치(30)의 상기 로테이션 케이지(31)까지 상승시킬 수 있다. 이 때, 상기 핑거(21)의 걸림돌기(21a)는 상기 캐리어(C)의 걸림홈(Ca)에 걸림 결합되어 상기 캐리어(C)가 상기 핑거(21)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 때, 상기 캐리어(C)의 상승 높이는, 상기 캐리어(C)가 회전시 상기 챔버(10) 내부의 부품들과 충돌하지 않을 정도로 충분한 높이를 확보할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(C)가 상기 기판 플립 장치(30)로부터 이탈되지 않도록 상기 캐리어 클램프가 상기 걸림핀(HP)을 전진시키면, 상기 걸림핀(HP)이 상기 걸림홈(Cd)에 맞물려서 상기 캐리어(C)를 상기 로테이션 케이지(31)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 핑거(21)를 다시 안전 거리 이상으로 하강시켜서 상기 핑거(21)가 상기 로테이션 케이지(31)의 플립시, 상기 로테이션 케이지(31)와 충돌되지 않게 할 수 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기판 플립 장치(30)의 로테이션 케이지(31)가 상기 기판(1)의 가공면(1a)이 아래를 향하도록 상기 캐리어(C)를 플립시킬 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 핑거(21)를 상기 로테이션 케이지(31)까지 다시 상승시켜서 상기 핑거(21)의 걸림돌기(21a)가 상기 캐리어(C)의 걸림홈(Ca)에 걸림 결합되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(C)가 상기 기판 플립 장치(30)로부터 이탈되지 않도록 상기 캐리어 클램프가 상기 걸림핀(HP)을 전진시켜서 상기 캐리어(C)를 상기 로테이션 케이지(31)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 얼라인 스테이지(50)를 대기 위치에 대기시키고, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 승하강 장치(20)의 핑거(21)가 상기 캐리어(C)를 상기 얼라인 스테이지(50)까지 하강시켜서 안착시킬 수 있다.
도 12는 도 11의 핑거(21)를 얼라인 스테이지(50) 및 캐리어(C)로부터 분리하기 위하여 상기 핑거(21)를 추가 하강시키는 과정을 나타내는 측단면도이고, 도 13은 도 11의 핑거(21)를 얼라인 스테이지(50) 및 캐리어(C)로부터 분리하기 위하여 상기 얼라인 스테이지(50)를 추가 이송시키는 과정을 나타내는 평면도이다.
이어서, 먼저 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(C)를 상기 얼라인 스테이지(50)에 안착시킨 상기 캐리어 승하강 장치(20)의 핑거(21)가 상기 캐리어(C)의 일측에 형성된 핑거 통로홈(Cb)을 통해 빠져 나갈 수 있도록 상기 핑거(21)가 이탈 거리(D1)만큼 추가 하강할 수 있다.
이어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 상기 캐리어(C)의 핑거 통로홈(Cb)에 맞추어 상기 얼라인 스테이지(50)를 분리 거리(D2)만큼 추가 이송할 수 있다.
따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 핑거(21)는, 상기 캐리어(C)를 상기 얼라인 스테이지(50) 상에 안착시킨 후, 상기 핑거 통로홈(Cb)을 통해서 상기 얼라인 스테이지(50)로부터 빠져 올라갈 수 있다.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 상기 캐리어(C)가 안착된 얼라인 스테이지(50)를 레이져 가공 위치까지 이송하고, 상기 레이져 광 조사 장치(40)를 이용하여 상기 레이져 가공 위치에서 가공면(1a)이 아래를 향하는 기판(1)에 레이져 광(L)을 조사할 수 있다.
이어서, 상술된 과정의 역순으로 상기 캐리어(C)를 역이송하고, 역플립하여 언로딩하는 일련의 과정을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 플립형 레이져 가공 장치(100)는, 로딩된 페이스 업 상태의 기판(1)을 페이스 다운 상태로 가공면(1a)이 아래를 향하도록 플립하여 레이져 가공을 행하고, 다시 페이스 다운 상태에서 페이스 업 상태로 역플립하여 언로딩할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 가공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 가공 방법은, 기판(1)이 챔버(10) 내의 캐리어(C)에 그 가공면(1a)이 위를 향하도록 안착되는 캐리어 안착 단계(S1)와, 상기 캐리어(C)에 설치된 정전척(ESC)이 상기 캐리어(C)를 흡착하는 기판 흡착 단계(S2)와, 캐리어 승하강 장치(20)가 상기 캐리어를 기판 플립 장치(30)까지 상승시키는 캐리어 상승 단계(S3)와, 상기 캐리어(C)가 상기 기판 플립 장치(30)로부터 이탈되지 않도록 상기 캐리어(C)를 상기 기판 플립 장치(30)에 고정시키는 캐리어 고정 단계(S4)와, 상기 기판 플립 장치(30)가 상기 기판(1)의 가공면(1a)이 아래를 향하도록 상기 캐리어(C)를 플립시키는 캐리어 플립 단계(S5)와, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 상기 얼라인 스테이지(50)를 대기 위치에 대기시키는 얼라인 스테이지 대기 단계(S6)와, 상기 캐리어 승하강 장치(20)가 상기 캐리어(C)를 상기 얼라인 스테이지(50)까지 하강시켜서 안착시키는 캐리어 하강 단계(S7)와, 상기 캐리어(C)를 상기 얼라인 스테이지(50)에 안착시킨 상기 캐리어 승하강 장치(20)의 핑거(21)가 상기 캐리어(C)의 일측에 형성된 핑거 통로홈(Cb)을 통해 빠져 나갈 수 있도록 상기 핑거(21)가 이탈 거리(D1)만큼 추가 하강하면, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 상기 캐리어(C)의 핑거 통로홈(Cb)에 맞추어 상기 얼라인 스테이지(50)를 분리 거리(D2)만큼 추가 이송하는 핑거 분리 단계(S8)와, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치(60)가 상기 캐리어(C)가 안착된 얼라인 스테이지(50)를 레이져 가공 위치까지 이송하는 얼라인 스테이지 이송 단계(S9) 및 상기 레이져 광 조사 장치(40)를 이용하여 상기 레이져 가공 위치에서 가공면(1a)이 아래를 향하는 기판(1)에 레이져 광(L)을 조사하는 레이져 조사 단계(S10)를 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기판
1a: 가공면
1b: 비가공면
2: 이송암
C: 캐리어
Ca, Cd: 걸림홈
Cb: 핑거 통로홈
10: 챔버
20: 캐리어 승하강 장치
21: 핑거
21a: 걸림돌기
22: 핑거암
23: 가동대
24: 가이드 부재
25; 나사봉
26: 캐리어 승하강 모터
27: 동력전달장치
28: 실링부재
30: 기판 플립 장치
40: 레이져 광 조사 장치
L: 레이져 광
100: 기판 플립형 레이져 가공 장치
GA: 게이트
31: 로테이션 케이지
31a: 캐리어 입구
31b: 캐리어 출구
A: 캐리어 수용 공간
32: 고정 장치
HP: 걸림핀
33: 회전 장치
B: 중공부
35: 회전축
M: 플립 모터
50: 얼라인 스테이지
Mx, My, Mθ: 다축 모터
RG: 로터리 가이드
60: 얼라인 스테이지 이송 장치
Ma: 마그넷 부재
62: 코일 부재
LP: 리프트 핀
70: 리프트핀 승하강 장치
ESC: 정전척
D1: 이탈 거리
D2: 분리 거리

Claims (15)

  1. 기판이 안착될 수 있는 캐리어를 수용할 수 있는 챔버;
    상기 챔버에 설치되고, 상기 캐리어를 승하강시킬 수 있는 캐리어 승하강 장치;
    상기 챔버에 설치되고, 상기 기판의 가공면이 아래를 향하도록 상기 캐리어 승하강 장치에 의해 상승된 상기 캐리어를 플립할 수 있는 기판 플립 장치; 및
    상기 기판 플립 장치에 의해서 플립되어 이송된 상기 캐리어에 안착된 기판에 레이져 광을 조사할 수 있는 레이져 광 조사 장치;
    를 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는, 레이져 천공용 진공 챔버이고, 상기 레이져 광 조사 장치는, 가공면이 아래를 향하는 상기 기판에 레이져 광을 조사할 수 있도록 상기 챔버의 외부에 설치되는 것인, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 플립 장치는,
    일방향에 캐리어 입구가 형성되고, 타방향에 캐리어 출구가 형성되며, 내부에 상기 캐리어를 수용할 수 있도록 캐리어 수용 공간이 형성되는 로테이션 케이지(rotation cage);
    상기 캐리어를 상기 로테이션 케이지에 선택적으로 고정 및 해제시킬 수 있는 고정 장치; 및
    상기 캐리어가 상기 로테이션 케이지의 입구로 유입되고, 플립된 상기 캐리어가 상기 로테이션 케이지의 출구로 배출될 수 있도록 상기 로테이션 케이지를 회전시킬 수 있는 회전 장치;
    를 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 승하강 장치는,
    상기 캐리어에 형성된 걸림홈에 걸림 결합될 수 있도록 걸림돌기가 설치되는 적어도 하나의 핑거;
    상기 핑거와 연결되는 핑거암;
    상기 핑거암이 설치되는 가동대;
    상기 가동대가 가이드 부재를 따라 승하강할 수 있도록 상기 가동대를 나사 관통하여 설치되는 나사봉; 및
    상기 나사봉을 회전시킬 수 있는 캐리어 승하강 모터;
    를 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 캐리어는, 일측면에 승하강하는 상기 핑거가 지나갈수 있도록 핑거 통로홈이 형성되는 것인, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 장치는,
    상기 캐리어에 형성된 걸림홈에 걸림핀이 맞물릴 수 있도록 상기 걸림핀을 선택적으로 전후진시킬 수 있는 캐리어 클램프(carrier clamp)인, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 플립 장치에 의해 플립된 캐리어가 안착되는 얼라인 스테이지; 및
    상기 얼라인 스테이지를 레이져 가공 위치까지 이송할 수 있는 얼라인 스테이지 이송 장치;
    를 더 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 얼라인 스테이지는, 상기 캐리어를 제 1 축, 제 2 축, 및 회전축 방향으로 미세 얼라인이 가능한 다축 얼라인 스테이지인, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 얼라인 스테이지 이송 장치는,
    상기 얼라인 스테이지의 이송 경로를 안내할 수 있는 가이드 부재; 및
    상기 얼라인 스테이지에 설치된 마그넷 부재와 대응되는 위치에 설치되고, 상기 마그넷 부재에 자력을 인가할 수 있는 코일 부재;
    를 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버 내로 로딩된 기판을 상기 캐리어에 안착시킬 수 있도록 리프트 핀을 승하강시킬 수 있는 리프트핀 승하강 장치;
    를 더 포함하는, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 기판의 비가공면을 흡착할 수 있는 정전척이 설치되는 것인, 기판 플립형 레이져 가공 장치.
  12. 기판이 챔버 내의 캐리어에 그 가공면이 위를 향하도록 안착되는 캐리어 안착 단계;
    캐리어 승하강 장치가 상기 캐리어를 기판 플립 장치까지 상승시키는 캐리어 상승 단계;
    상기 기판 플립 장치가 상기 기판의 가공면이 아래를 향하도록 상기 캐리어를 플립시키는 캐리어 플립 단계;
    얼라인 스테이지 이송 장치가 얼라인 스테이지를 대기 위치에 대기시키는 얼라인 스테이지 대기 단계;
    상기 캐리어 승하강 장치가 상기 캐리어를 상기 얼라인 스테이지까지 하강시켜서 안착시키는 캐리어 하강 단계;
    상기 얼라인 스테이지 이송 장치가 상기 캐리어가 안착된 얼라인 스테이지를 레이져 가공 위치까지 이송하는 얼라인 스테이지 이송 단계; 및
    레이져 광 조사 장치를 이용하여 상기 레이져 가공 위치에서 가공면이 아래를 향하는 기판에 레이져 광을 조사하는 레이져 조사 단계;
    를 포함하는, 레이져 가공 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐리어 안착 단계에서, 상기 캐리어에 설치된 정전척이 상기 캐리어를 흡착하는 것인, 레이져 가공 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐리어 플립 단계 이전에,
    상기 캐리어가 상기 기판 플립 장치로부터 이탈되지 않도록 상기 캐리어를 상기 기판 플립 장치에 고정시키는 캐리어 고정 단계;
    를 더 포함하는, 레이져 가공 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐리어 하강 단계 이후에,
    상기 캐리어를 상기 얼라인 스테이지에 안착시킨 상기 캐리어 승하강 장치의 핑거가 상기 캐리어의 일측에 형성된 핑거 통로홈을 통해 빠져 나갈 수 있도록 상기 핑거가 추가 하강하면, 상기 얼라인 스테이지 이송 장치가 상기 캐리어의 핑거 통로홈에 맞추어 상기 얼라인 스테이지를 추가 이송하는 핑거 분리 단계;
    를 더 포함하는, 레이져 가공 방법.
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