KR20190088141A

KR20190088141A - 레이저 장치

Info

Publication number: KR20190088141A
Application number: KR1020180005915A
Authority: KR
Inventors: 홍경호; 권도균; 이석주; 이정호
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-07-26
Also published as: US11660702B2; US20190217414A1; KR102376434B1

Abstract

레이저 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 레이저 빔이 조사되는 대상 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 하부에 배치되고, 상기 스테이지를 이송하는 이송부와 결합하는 결합부; 및 레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 상기 결합부와의 도킹(Docking)을 통해 상기 결합부와 연통됨으로써 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 배출하는 배출부;를 포함한다.

Description

레이저 장치{LASER APPARATUS}

본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 집진 기능이 향상된 레이저 장치에 관한 것이다.

레이저 장치는 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 광학계를 이용하여 대상물에 조사하고, 레이저 빔의 조사에 의하여 대상물에 대한 마킹(marking), 노광(exposure), 식각(etching), 펀칭(punching), 스크라이빙(scribing), 다이싱(dicing) 등과 같은 가공 작업을 수행할 수 있다. 다이싱 공정을 수행하는 경우, 즉, 대상물을 절단할 경우, 대상물로부터 미세분진(Fume)과 같은 이물이 발생할 수 있다.

상기 미세분진(Fume)과 같은 이물은 레이저 장치와 연결된 배출부에 의해 외부로 배출된다.

종래의 경우, 상기 배출부는 8mm 이하의 직경을 갖는 다수 개의 배관을 포함하는 배관다발이며, 배관의 직경이 작으므로 미세분진(Fume)이 배관 내부에서 퇴적되어 배관이 자주 막힌다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 경우, 대상물을 안착하는 스테이지가 상,하 또는 좌,우로 이동할 때, 스테이지와 연결된 배출부가 타 부재와 저촉될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 집진 기능이 향상된 레이저 장치를 제공하는데 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 레이저 빔이 조사되는 대상 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 하부에 배치되고, 상기 스테이지를 이송하는 이송부와 결합하는 결합부; 및 레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 상기 결합부와의 도킹(Docking)을 통해 상기 결합부와 연통됨으로써 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 배출하는 배출부;를 포함한다.

상기 배출부는, 상기 이물이 통과하도록 내부가 빈 케이싱; 상기 케이싱의 상부에 배치되는 흡입구; 및 상기 케이싱의 일측에서 집진배관과 연결된 연결배관;을 포함한다.

상기 케이싱은, 상기 결합부가 이동하도록 배치되는 가이드의 일측에 연결되는 제1 수평 케이싱; 상기 연결배관이 연결되는 제2 수평 케이싱; 및 상기 제1 수평 케이싱과 상기 제2 수평 케이싱을 연결하되, 미리 설정된 경사를 가지는 경사 케이싱;을 포함한다.

상기 흡입구는, 상기 케이싱의 상부에 배치되되, 상기 결합부의 하부와 도킹되는 부분에 배치되는 중공의 링부; 상기 링부의 상부에 결합되며 상기 링부의 외주보다 더 돌출된 중공의 플랜지;를 포함한다.

상기 플랜지는 유연한(flexible) 재질이다.

상기 플랜지는, 상기 결합부와 도킹되지 않을 때 수평을 유지하고, 상기 결합부와 도킹될 때 단부가 상향의 원호 형상을 갖는다.

상기 스테이지는, 기판이 안착되는 기판 안착 영역과 전면적으로 중첩하는 중앙 지지부; 상기 중앙 지지부의 외부에서 레이저 커팅라인에 대응되는 형상을 갖는 커팅라인 홈; 및 상기 커팅라인 홈의 외측에 배치되는 다수의 유입홈;을 포함한다.

상기 중앙 지지부에는 다수 개의 고정홀이 배치되고, 상기 고정홀은 상기 기판 안착 영역과 중첩한다.

상기 스테이지는 상기 이송부와 결합하며, 상기 결합부의 상부에 배치되는 스테이지 베이스를 더 포함한다.

상기 스테이지는 상기 고정홀에 부압을 형성하는 진공부를 더 포함한다.

상기 레이저 가공 시, 상기 커팅라인 홈과 상기 유입홈으로 유입된 상기 이물은 상기 결합부를 통해 상기 배출부로 이동한다.

상기 결합부는, 상기 흡입구와 대응되는 형상을 갖는 결합구; 결합구로부터 연장되며 상부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사진 경사부; 상기 경사부의 단부에서 상기 스테이지의 이송방향과 직교하는 방향으로 돌출된 측면 플랜지;를 포함한다.

상기 결합구와 상기 흡입구의 직경은 100mm 이상이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치는, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기로부터 상기 레이저 빔이 조사되는 대상 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 하부에 배치되며, 상기 스테이지에 적층된 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 제거하는 결합부; 및 레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 상기 결합부와의 도킹(Docking)을 통해 상기 결합부와 연통됨으로써 상기 이물을 배출하는 배출부;를 포함한다.

상기 결합부는, 상기 흡입구와 대응되는 형상을 갖는 결합구; 및 상기 결합구와 연결된 경사부;를 포함한다.

상기 경사부는, 에어가 공급되는 에어 공급관; 및 상기 에어 공급관에 연결되어 에어를 분사하는 노즐;을 포함한다.

상기 노즐은 상기 경사부의 법선에 대응하는 각도로 경사진다.

상기 에어 공급관은 미리 설정된 각도 범위에서 회전할 수 있다.

상기 결합구와 상기 흡입구의 직경은 100mm 이상이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 이물을 충분히 빨아 들여 스테이지, 결합부 및 배출부 내부의 오염을 줄여 주고, 오염에 의한 제품의 불량을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 비산되어 쌓인 이물을 에어를 분사하여 제거함으로써 스테이지 및 결합부의 내부의 청소주기를 길게 할 수 있으며, 이물에 의한 레이저 장치의 고장을 방지할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 1b는 도 1에 도시된 레이저 장치의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 전을 나타내는 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 후를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시에에 따른 레이저 장치의 도킹 전을 나타내는 일부 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 후를 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 측면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 A 부분에 따른 레이저 장치의 도킹 시 밀착과정을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 8은 도 7의 노즐을 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면,

소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 도시한 모식도이며, 도 1b는 도 1에 도시된 레이저 장치의 일부 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 사시도이며, 도 4a는 본 발명의 일 실시에에 따른 레이저 장치의 도킹 전을 나타내는 일부 단면도이다.

설명의 편의를 위하여, 도 1b에서는 스테이지(110)의 하부에 배치되는 결합부(120)와 배출부(130)는 생략하였다.

여기서, y축 방향은 이송부(20)에 의해 스테이지가 이동하는 방향이고, x축 방향은 평면상에서 스테이지가 이동하는 방향에 직교하는 방향이다.

결합부(120)와 배출부(130)에 관하여 이하, 도 2 내지 도 4b에서 보다 상세히 설명된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 마킹 공정(Marking), 또는 커팅 공정(Cutting)에 이용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 레이저 장치(100)는 대상 기판(SUB) 상에 레이저 빔(LSR)을 조사하여 커팅 라인(CL) 또는 가이드 라인을 형성하거나, 대상 기판(SUB)을 절단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 이하 후술되는 도면들에서는 커팅 공정에 사용되는 레이저 장치(100)가 도시된다. 그러나, 본 발명에 따른 레이저 장치는 특정 공정에 한정되지 않고, 피 가공물의 종류 및 용도에 따라 다양한 공정을 수행할 수 있다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 스테이지(110), 결합부(120) 및 배출부(130)를 포함한다.

스테이지(110)는 레이저 빔이 조사되는 대상 기판(SUB)이 안착되는 것이다.

레이저 빔은 레이저 발생부(10)에 의해 발생된다. 예시적으로, 레이저 발생기(11)는 엑시머 레이저(Eximer Laser), 또는 고체 레이저(Solid Laser) 등을 발생시킬 수 있다.

대상 기판(SUB)은 스테이지(110) 상에 안착된다. 대상 기판(SUB)이 안착되는 스테이지(110) 상의 영역은 기판 안착 영역으로 정의된다. 레이저 발생기(11)에서 발생된 레이저 빔(LSR)은 스테이지(110) 상에 안착된 대상 기판(SUB)으로 조사될 수 있다. 레이저 빔(LSR)이 대상 기판(SUB)의 커팅 라인(CL)을 따라 조사됨에 따라, 대상 기판(SUB)이 커팅될 수 있다.

레이저 발생부(10)는 적어도 하나의 방향 전환 부재(M) 및 광학계(LNS)를 더 포함할 수 있다.

방향 전환 부재(M)는 레이저 발생기(11) 및 스테이지(110) 사이에 배치된다. 방향 전환 부재(M)는 레이저 발생기(11)로부터 제공되는 레이저 빔(LSR)이 스테이지(110)를 향하도록 레이저 빔(LSR)의 진행 방향을 변경시키는 역할을 한다.

광학계(LNS)는 입사되는 레이저 빔(LSR)의 형상 및 크기를 변경할 수 있다. 또한, 광학계(LNS)는 입사되는 레이저 빔(LSR)의 초점을 변경할 수 있다. 예시적으로, 광학계(LNS)는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

결합부(120)는 스테이지(110)의 하부에 배치되며, 이송부(20)와 결합한다.

배출부(130)는 레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 결합부(120)와의 도킹(Docking)을 통해 결합부(120)와 연통됨으로써 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 배출하는 것이다.

먼저, 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지(110)는 사각형 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명은 스테이지(110)의 형상에 특별히 한정되지 않는다. 스테이지(110)는 주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113)를 포함한다.

주변 지지부(111)는 중앙 지지부(113)를 감싸는 프레임 형상을 갖는다. 중앙 지지부(113)는 대상 기판(SUB)을 지지한다.

기판 안착 영역(SLA)은 평면 상에서, 중앙 지지부(113)와 전면적으로 중첩하고, 주변 지지부(111)의 내측 일부 영역과 중첩한다. 주변 지지부(111)의 가장자리 영역은 기판 안착 영역(SLA)과 중첩하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주변 지지부(111)의 상면은 중앙 지지부(113)의 상면과 동일 평면 상에 배치된다.

주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113)는 서로 이격된다. 주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113) 사이의 이격된 공간은 커팅라인 홈(115)이다.

커팅라인 홈(115)은 레이저 가공 시 레이저 발생부(10)에서 조사되는 레이저 빔이 조사되는 대상 기판(SUB)의 커팅라인(CL)과 대응되는 형상을 가진다.

본 발명의 일 실시예에서는 커팅라인(CL)과 커팅라인 홈(115)은 입구가 큰 병 모양으로 예시하였으나, 커팅라인(CL)과 커팅라인 홈(115)은 직사각형 형상을 가지는 것도 가능하며, 커팅라인(CL)과 커팅라인 홈(115)은 본 실시예에 한정되지 않는다.

커팅라인 홈(115)은 소정의 폭을 가지며, 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물은 커팅라인 홈(115)을 통해 결합부(120)와 배출부(130)를 통해 외부로 배출된다.

도면에 도시되지 않았으나, 다른 실시예로서, 주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113)는 적어도 하나의 연결부(미도시)에 의하여 연결된 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 커팅라인 홈(115)은 끝단이 연결되지 않는 프레임 형상을 가질 수 있다.

또한, 또 다른 실시 예로서, 연결부(미도시)가 복수로 제공될 수 있다. 연결부들(미도시)은 서로 이격되도록 형성되어 주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113)를 연결한다. 이 경우, 주변 지지부(111) 및 중앙 지지부(113) 사이에 복수의 커팅라인 홈(115)이 정의될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면 상에서 커팅라인 홈(115)과 인접한 주변 지지부(111) 상의 영역에 적어도 하나의 유입홈(IG)이 정의될 수 있다. 유입홈들(IG)은 중앙 지지부(113)의 양 측에서 일렬로 서로 이격되도록 배열된다.

유입홈들(IG)은 커팅라인 홈(115)과 연결될 수 있으며, 유입홈들(IG)은 결합부(120)와 직접 연결될 수 있다.

유입홈들(IG) 각각은 평면 상에서 기판 안착 영역(SLA)과 부분적으로 중첩할 수 있다. 구체적으로, 평면 상에서, 유입홈들(IG) 각각의 내측 영역은 기판 안착 영역(SLA)과 중첩하고, 유입홈들(IG) 각각의 외측 영역은 기판 안착 영역(SLA)과 중첩하지 않는다. 따라서, 스테이지(111) 상에 대상 기판(SUB)이 안착될 경우, 유입홈들(IG)의 각각의 상기 외측 영역이 대상 기판(SUB)에 의하여 노출될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 유입홈(IG)의 외측 영역은 대상 기판(SUB)에 의하여 노출되므로, 결합부(120)와 배출부(130)로부터 가해지는 흡입력(SF)에 의하여, 외부의 공기(AR)가 유입홈(IG)을 통하여 결합부(120)와 배출부(130)로 유도될 수 있다. 따라서, 대상 기판(SUB)이 레이저 빔(LSR)에 의하여 커팅될 시, 발생하는 이물 및 파편들이 공기(AR)의 흐름에 의하여 유입홈(IG)으로 유입될 수 있다.

이에, 대상 기판(SUB)이 커팅됨에 따라 대상 기판(SUB) 상부 및 하부에 발생하는 이물 및 파편을 효과적으로 제거할 수 있다.

스테이지(110)는 복수의 중앙 고정홀들(CFH)을 더 포함할 수 있다. 본 발명은 중앙 고정홀들(CFH)의 개수에 특별히 한정되지 않는다.

중앙 고정홀들(CFH)은 평면 상에서, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 그러나, 본 발명은 중앙 고정홀들(CFH)의 배열 형태에 특별히 한정되는 것은 아니다. 중앙 고정홀들(CFH) 각각은 결합부(120)와 배출부(130)와 연결되거나, 부압(흡인력)을 발생시키는 진공부(119)에 연결된다. 진공부(119)는 스테이지(110)와 결합부(120)의 내부에 배치되며, 진공부(119) 자체에서 흡인력을 발생시킬 수 있으나, 미도시된 배관에 의해 스테이지(110)의 외부에서 흡인력을 발생시킬 수 있음은 물론이다. 따라서, 중앙 고정홀들(SFH)을 통하여 대상 기판(SUB)에 가해지는 흡입력(SF)에 의하여 대상 기판(SUB)이 중앙 지지부(113)에 고정될 수 있다.

스테이지(110)는 이송부와 결합하며, 상기 결합부의 상부에 배치되는 스테이지 베이스(117)를 더 포함한다.

도 4a를 참조하면, 스테이지 베이스(117)는 주변 지지부(111)의 하부에 고정 결합하고, 스테이지 베이스(117)의 하부는 이송부(20)에 결합한다. 따라서, 스테이지 베이스(117)와 결합부(120) 사이에 이송부(20)의 단부가 결합하여, 이송부(20)의 동작에 의해 스테이지(110)는 가이드(30)에 가이드 되어 레이저 가공이 이루어지는 위치로 이송될 수 있다.

스테이지 베이스(117)는 스테이지(110)의 내부와 결합부(120)의 내부와 연통되도록 중공의 형상을 가진다. 스테이지 베이스(117)는 스테이지(110)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 주변 지지부(111)와 일체로 제작될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 흡입부(FM)는 스테이지(110)의 상부에 배치될 수 있다.

상부 흡입부(FM)는 적어도 하나의 흡입 파이프(SCP)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 공기가 상부 흡입홀들(미도시)을 통하여 흡입 파이프들(SCP)로 흡입될 수 있다. 이에 본 실시 예에 따르면, 대상 기판(SUB)에 레이저 빔(LSR)을 조사할 때 대상 기판(SUB)의 상부에서 발생하는 이물 및 파편을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상부 흡입부(FM)를 예시하였으나, 상부 흡입부(FM) 없이 연결부(120)와 배출부(130)를 통해 이물을 제거할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 전을 나타내는 사시도이며, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 후를 나타내는 사시도이며, 도 4a는 본 발명의 일 실시에에 따른 레이저 장치의 도킹 전을 나타내는 일부 단면도이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 도킹 후를 나타내는 일부 단면도이다.

결합부(120)는 스테이지(110)의 하부에 배치되고, 스테이지(110)를 평면에서 이송하는 이송부(20)와 연결된다. 결합부(120)는 스테이지(110)와 배출부(130) 사이에 배치되어, 레이저 가공 시 발생하는 미세분지(Fume)을 포함하는 이물을 배출부(130)로 유도하는 것이다.

결합부(120)는 측면 플랜지(121), 경사부(123), 결합홀(125), 결합구(127)를 포함한다.

측면 플랜지(121)는 경사부(123)의 단부에서 스테이지(111)의 이송방향과 직교하는 방향으로 돌출된 것으로, 제1 측면 플랜지(121a)와 제2 측면 플랜지(121b)를 포함한다.

제1 측면 플랜지(121a)는 이송부(20)의 하부와 결합하고, 제1 경사부(123a)로부터 연장되되, 제1 경사부(123a)로부터 x축 방향으로 꺾인 형상을 가지며, 미리 설정된 길이만큼 돌출된다.

제1 측면 플랜지(121a)의 하부는 가이드(30)에 안착되어, 이송부(20)의 동작 시 제1 측면 플랜지(121a)는 가이드(30)에 가이드 된다. 이에 따라, 결합부(120)는 스테이지(110)와 함께 레이저 가공이 이루어지는 위치로 이송된다.

제2 측면 플랜지(121b)는 제1 측면 플랜지(121a)와 대향하는 부분에 배치되며, 제1 측면 플랜지(121a)와 대응하는 형상을 가진다.

제2 측면 플랜지(121b)의 상부에는 커버부(128)가 배치된다.

커버부(128)는 이송부(20)가 연장된 부분으로, 측면 플랜지(121) 상부의 전, 후, 좌, 우 부분을 커버한다. 커버부(128)는 내부가 수직한 형상을 가지도록 예시하였으나, 경사부(123)의 경사에 대응되는 경사를 가질 수 있으며, 경사부(123)와 일체로 제조될 수 있다.

또한, 미도시하였으나 유체의 유동저항을 줄이기 위해 스테이지 베이스(117), 커버부(128), 경사부(123)는 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 깔때기 형상으로 일체로 제작되는 것도 물론 가능하다.

또한, 미도시하였으나 제1 측면 플랜지(121a)와 제2 측면 플랜지(121b)를 이어주는 제3 및 제4 측면 플랜지가 스테이지(110)의 이송방향의 제1 및 제2 측면 플랜지(121a, 121b)의 양 단부에 배치될 수 있다.

경사부(123)는 측면 플랜지(121)와 결합구(127)를 연결하는 것으로, 결합구(127)로부터 연장되며 상부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사진다.

경사부(123)는 제1 내지 제4 경사부를 포함하며, 제4 경사부는 미도시하였다.

제1 경사부(123a)는 결합구(127)로부터 제1 측면 플랜지(121a)까지 연장되는 것이며, 제2 경사부(123b)는 결합구(127)로부터 제2 측면 플랜지(121b)까지 연장되는 것이며, 제3 경사부(123c)는 결합구(127)로부터 제3 측면 플랜지까지 연장되는 것이며, 제4 경사부는 결합구(127)로부터 제4 측면 플랜지까지 연장되는 것이다.

경사부(123)는 전체적으로 축구 경기장의 관중석이나 깔때기 형상을 가질 수 있으며, 이에 공기 유동 시 유동저항이 최소화된다.

결합구(127)는 레이저 가공을 위해 결합부(120)와 배출부(130)의 도킹 시 흡입구(133)와 접하는 것이다.

결합구(127)와 흡입구(133)가 접하여 밀폐되는 것에 대하여, 도 5 내지 6c를 통하여 후술한다.

결합구(127)는 결합홀(125)을 둘러싸는 테두리로 정의되는 것으로, 결합구(127)는 흡입구(133)와 대응되는 형상을 가진다. 본 실시예에서는 결합구(127)와 흡입구(133)의 형상을 원형으로 예시하였으나, 타원형으로 형성될 수 있으며, 유동저항을 최소화하고 안정된 도킹(Docking)을 위해서는 다른 형상을 채용할 수 있다.

종래의 레이저 장치는 직경이 8mm인 4 개의 배관을 사용하여 배관의 전체 단면적이 200.96㎟이며, 커팅라인 홈에서의 유속은 1.5m/s 이하이다. 이에 따라, 종래의 레이저 장치는 배관의 막힘이 자주 발생할 뿐만 아니라, 그 단면적이 작아 유량 손실이 많고 커팅라인 홈에서 흡입이 제대로 이루어지지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 결합구(127)와 흡입구(133)는 예를 들어, 100mm 이상의 직경을 가진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 다수 개의 관이 아닌 하나의 관로로 정의된다. 즉, 스테이지(110)의 내부, 결합부(120)의 내부 및 배출부(130)의 내부가 하나의 배기 관로를 구성하며, 결합구(127)와 흡입구(133)가 최소 단면적을 가진다.

결합구(127)와 흡입구(133)가 100mm의 직경을 가질 때, 그 단면적은 7850㎟이며, 커팅라인 홈에서의 유속은 5m/s 이상이다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 종래에 비해 수십 배 이 상 큰 배기 관로의 단면적을 가짐으로써, 배관 막힘 주기를 수백 배 이상으로 늘릴 수 있고, 커팅라인 홈에서 흡입유량이 증가하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 이물을 충분히 빨아 들여 스테이지, 결합부 및 배출부 내부의 오염을 줄여 주고, 오염에 의한 제품의 불량을 줄일 수 있다.

배출부(130)는 레이저 가공 시 레이저 발생부(10)가 배치되는 곳의 하부에 고정될 수 있다.

배출부(130)는 케이싱(131), 흡입구(133), 연결배관(135), 집진배관(137)을 포함한다.

케이싱(131)은 미세분진(Fume)을 포함하는 이물이 통과하여 연결배관(135)으로 배출되도록 내부가 빈 형상을 가진다.

케이싱(131)은 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 일측은 가이드(30)에 고정 결합하므로 그 높이가 작고 타측은 연결배관(135)이 결합하는 부분으로 그 높이가 클 수 있다. 그러나, 케이싱(130)은 높이가 동일한 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 그 형상은 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이싱(131)은 결합부(120)가 이동하도록 배치되는 가이드(30)의 일측에 연결되는 제1 수평 케이싱(131a), 연결배관이 연결되는 제2 수평 케이싱(131c) 및 제1 수평 케이싱(131a)과 제2 수평 케이싱(131c)을 연결하되, 미리 설정된 경사를 가지는 경사 케이싱(131b)을 포함한다.

제1 수평 케이싱(131a)은 제2 수평 케이싱(131c) 보다 높이가 낮으며, 하부는 가이드(30)에 고정 결합된다.

경사 케이싱(131b)은 제1 수평 케이싱(131a)로부터 제2 수평 케이싱(131c)까지 연장되며, 제1 수평 케이싱(131a)과 경사 케이싱(131b)의 상부에는 흡입구(133)가 배치된다.

제2 수평 케이싱(131c)의 일측에는 연결배관(135)이 결합되며, 연결배관(135)과 연결배관(135)과 연결된 집진배관(137)을 통해 이물이 집진기(미도시)로 배출된다.

집진기(미도시)는 레이저 장치(100)의 외부에 배치되어, 이물을 흡인하는 흡인력을 발생시키며, 이물을 저장하는 것이다.

흡입구(133)는 케이싱(131)의 상부에 배치되며, 구체적으로 제1 수평 케이싱(131a)과 경사 케이싱(131b)의 상부에 배치된다.

흡입구(133)는 결합구(127)과 결합되어 이물을 케이싱(131)의 내부로 유도한다.

흡입구(133)는 케이싱(131)의 상부에 배치되되, 결합부(120)의 하부와 도킹되는 부분에 배치되는 중공의 링부(133a)와 링부(133a)의 상부에 결합되며, 링부(133a)의 외주보다 외부로 더 돌출된 중공의 플랜지(133b)를 포함한다.

링부(133a)는 유연하지 않은 재질일 수 있으며, 플랜지(133b)는 상대적으로 링부(133a)에 비해 유연한(flexible) 재질일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 측면도이며, 도 6a 내지 도 6c는 도 5의 A 부분에 따른 레이저 장치의 도킹 시 밀착과정을 나타내는 측면도이다.

플랜지(133b)는 결합부(120)와 도킹되지 않을 때 수평을 유지하고, 결합부(120)와 도킹될 때 단부가 상향의 원호 형상을 갖는다.

보다 구체적으로, 도 5를 참조하면, 레이저 가공 시 레이저 발생부(10)가 배치되는 곳에 배출부(130)가 고정되며, 배출부(130)와 대향하도록 결합부(120)가 이송부(20)에 의해 이송된다.

결합구(127)는 수평이동 시 흡입구(133)와 저촉되지 않도록 흡입구(133)와 미리 설정된 간격만큼 상향으로 이격된다.

여기서 미리 설정된 간격은 0.5 내지 1.0mm일 수 있다.

도 6a를 참조하면, 배출부(130)의 상부에 결합부(120)가 배치되지 않을 때 플랜지(133b)는 수평을 유지한다.

도 6b를 참조하면, 배출부(130)의 상부에 결합부(120)가 배치되어 도킹이 시작되며, 미리 설정된 간격만큼 배출부(130)와 결합부(120)는 이격된다.

이때, 결합구(127)와 흡입구(133) 사이의 이격공간으로 외기가 유입되기 시작하며, 도 6c와 같이 집진기(미도시)의 흡인력으로 외기의 속도가 점점 증가하게 되어 배출부(130) 및 결합부(120) 내부의 압력과 외부의 압력차에 의해 플랜지의 단부가 상승하여 원호형상을 이룬다.

이에 따라, 플랜지(133b)는 말려 올라가 결합구(127)를 감싸게 되어 결합구(127)와 흡입구(133)가 연결되는 부분은 폐관을 이룬다. 이때 결합부(120)와 배출부(130)의 도킹(Docking)이 완료되어, 레이저 가공 시 발생하는 이물은 안정적으로 집진기(미도시)로 배출된다.

레이저 가공이 끝나고 다시 결합부(120)가 이동하면 플랜지(133b)는 수평을 유지하게 된다.

본 실시예에서는 유연한 플랜지(133b)에 의해 결합부(120)와 배출부(130)가 밀폐되도록 예시하였으나, 플랜지(133b)가 제어부(미도시)에 의해 공정에 따라 자동으로 밀폐하도록 할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치를 나타내는 일부 단면도이며, 도 8은 도 7의 노즐을 나타내는 도면이다.

설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8울 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 스테이지(110) 내부와 결합부(120) 내부에 비산되어 적층된 이물을 제거한다.

결합부(120)의 경사부(123)에는 에어가 공급되는 에어 공급관(122)이 스테이지(110)의 이동방향으로 따라 배치된다.

에어 공급관(122)에는 다수 개의 노즐(124)이 에어 공급관(122)의 길이방향으로 따라 배치된다.

에어 공급관(122)은 펌프(미도시)와 에어탱크(미도시)를 통해 에어를 공급받는다.

본 실시예에서는 에어 공급관(122)이 경사부(123)에 고정되도록 하였으나, 에어 공급관(122)의 측면에 모터(미도시)가 배치되어 에어 공급관(122)은 미리 설정된 각도로 회전할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 에어를 사용하여 적층된 이물을 제거하도록 예시하였으나, 액체를 사용하여 이물을 제거할 수 있으며, 유체는 에어에 한정되지 않는다.

노즐(124)은 에어 공급관(122)에 연결되어 에어를 스테이지(110) 내부와 결합부(120) 내부, 진공부(119)로 분사한다.

노즐(124)은 경사부(123)의 법선에 대응하는 각도로 경사질 수 있으나, 경사부(123)의 법선 보다 크거나 작은 각도로 경사질 수 있다.

이에 레이저 가공 시 스테이지(110)의 내부로 유입되어 적층된 이물이 노즐(124)에 의해 분사된 에어에 의해 재 비산됨으로써 집진기(미도시)의 흡인력에 집진기(미도시)로 흡입될 수 있다.

이에 본 발명에 따른 레이저 장치는 비산되어 쌓인 이물을 에어를 분사하여 제거함으로써 스테이지 및 결합부의 내부의 청소주기를 길게 할 수 있으며, 이물에 의한 레이저 장치의 고장을 방지할 수 있다.

이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 레이저 발생부
20: 이송부
30: 가이드
100: 레이저 장치
110: 스테이지
120: 결합부
130: 배출부
SUB: 대상 기판
LNS: 광학계
SLA: 기판 안착 영역
CL: 커팅라인
IG: 유입홈
CFH: 중앙고정홀
FM: 상부 흡입부

Claims

레이저 빔이 조사되는 대상 기판이 안착되는 스테이지;
상기 스테이지 하부에 배치되고, 상기 스테이지를 이송하는 이송부와 결합하는 결합부; 및
레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 상기 결합부와의 도킹(Docking)을 통해 상기 결합부와 연통됨으로써 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 배출하는 배출부;를 포함하는 레이저 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배출부는,
상기 이물이 통과하도록 내부가 빈 케이싱;
상기 케이싱의 상부에 배치되는 흡입구; 및
상기 케이싱의 일측에서 집진배관과 연결된 연결배관;을 포함하는 레이저 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 케이싱은,
상기 결합부가 이동하도록 배치되는 가이드의 일측에 연결되는 제1 수평 케이싱;
상기 연결배관이 연결되는 제2 수평 케이싱; 및
상기 제1 수평 케이싱과 상기 제2 수평 케이싱을 연결하되, 미리 설정된 경사를 가지는 경사 케이싱;을 포함하는 레이저 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 흡입구는,
상기 케이싱의 상부에 배치되되, 상기 결합부의 하부와 도킹되는 부분에 배치되는 중공의 링부;
상기 링부의 상부에 결합되며 상기 링부의 외주보다 더 돌출된 중공의 플랜지;를 포함하는 레이저 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 플랜지는 유연한(flexible) 재질인 레이저 장치.
제 5항에 있어서,
상기 플랜지는, 상기 결합부와 도킹되지 않을 때 수평을 유지하고, 상기 결합부와 도킹될 때 단부가 상향의 원호 형상을 갖는 레이저 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스테이지는,
기판이 안착되는 기판 안착 영역과 전면적으로 중첩하는 중앙 지지부;
상기 중앙 지지부의 외부에서 레이저 커팅라인에 대응되는 형상을 갖는 커팅라인 홈; 및
상기 커팅라인 홈의 외측에 배치되는 다수의 유입홈;을 포함하는 레이저 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 중앙 지지부에는 다수 개의 고정홀이 배치되고,
상기 고정홀은 상기 기판 안착 영역과 중첩하는 레이저 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 스테이지는 상기 이송부와 결합하며, 상기 결합부의 상부에 배치되는 스테이지 베이스를 더 포함하는 레이저 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 스테이지는 상기 고정홀에 부압을 형성하는 진공부를 더 포함하는 레이저 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 레이저 가공 시, 상기 커팅라인 홈과 상기 유입홈으로 유입된 상기 이물은 상기 결합부를 통해 상기 배출부로 이동하는 레이저 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 결합부는,
상기 흡입구와 대응되는 형상을 갖는 결합구;
결합구로부터 연장되며 상부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사진 경사부;
상기 경사부의 단부에서 상기 스테이지의 이송방향과 직교하는 방향으로 돌출된 측면 플랜지;를 포함하는 레이저 장치.
제12항에 있어서,
상기 결합구와 상기 흡입구의 직경은 100mm 이상인 레이저 장치.
레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기로부터 상기 레이저 빔이 조사되는 대상 기판이 안착되는 스테이지;
상기 스테이지 하부에 배치되며, 상기 스테이지에 적층된 레이저 가공 시 발생하는 미세분진(Fume)을 포함하는 이물을 제거하는 결합부; 및
레이저 가공을 위한 미리 설정된 위치에 배치되며, 상기 결합부와의 도킹(Docking)을 통해 상기 결합부와 연통됨으로써 상기 이물을 배출하는 배출부;를 포함하는 레이저 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 배출부는,
상기 이물이 통과하도록 내부가 빈 케이싱;
상기 케이싱의 상부에 배치되는 흡입구; 및
상기 케이싱의 일측에서 집진배관과 연결된 연결배관;을 포함하는 레이저 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 결합부는,
상기 흡입구와 대응되는 형상을 갖는 결합구; 및
상기 결합구와 연결된 경사부;를 포함하는 레이저 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 경사부는,
에어가 공급되는 에어 공급관; 및
상기 에어 공급관에 연결되어 에어를 분사하는 노즐;을 포함하는 레이저 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 노즐은 상기 경사부의 법선에 대응하는 각도로 경사진 레이저 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 에어 공급관은 미리 설정된 각도 범위에서 회전할 수 있는 레이저 장치.
제16항에 있어서,
상기 결합구와 상기 흡입구의 직경은 100mm 이상인 레이저 장치.