KR20220126044A

KR20220126044A - 가공물 절단 장치

Info

Publication number: KR20220126044A
Application number: KR1020210030124A
Authority: KR
Inventors: 허진; 이경민; 김유석; 문은경
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-09-15

Abstract

일 실시예에 따른 가공물 절단 장치는 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 가공 대상물을 지지하는 지그부, 상기 가공 대상물을 소정의 속도로 이동시키는 지그부 이동 수단, 상기 레이저 빔에 의해 생성되는 레이저 스폿의 위치를 조정하는 광학계, 상기 가공 대상물로부터 절단된 가공물을 상기 가공 대상물로부터 분리시키기 위해 상기 가공물을 지지하여 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 가공물 분리 장치를 포함하며, 상기 가공물 분리 장치는 상호 이격되어 배치되는 한 쌍 이상의 가공물 분리부를 포함할 수 있다.

Description

가공물 절단 장치{Wafer cutting device}

본 개시는 고속으로 가공물, 예를 들어 웨이퍼 또는 박막 유리 기판을 절단하는 가공물 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 가공 공정이라 함은 가공 대상물의 표면에 레이저 빔을 주사하여 가공 대상물 표면의 형상이나 물리적 성질 등을 가공하는 공정을 말한다. 가공물 절단 장치에 사용되는 가공 대상물에는 여러 가지 예가 있을 수 있다. 예를 들어 가공 대상물에는 박막 형태의 웨이퍼 또는 박막 유리 기판이 사용될 수 있다. 또한, 가공 대상물의 형상은 2차원 평면 형상 또는 3차원 입체 형상일 수도 있다.

레이저 가공 공정의 예로는 가공 대상물의 표면상에 패턴을 형성하는 패터닝, 가공 대상물의 물성을 변형시키는 공정, 레이저를 이용해 가공 대상물을 가열하고 가공 대상물의 형상을 변형하는 공정, 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물을 절단하는 공정 등이 있을 수 있다.

가공 대상물로부터 가공물을 빠르게 절단하는 과정에서, 가공 대상물로부터 절단된 가공물을 분리시키기 위해 가공물에 인력을 인가하는 가공물 분리 장치가 사용될 수 있다. 가공 대상물로부터 가공물을 분리시키기 위해 가공물에 인력을 인가하는 과정에서, 박막 형태의 가공물이 파손되거나 가공물의 형상이 왜곡될 우려가 있다.

본 발명은 고속으로 가공물을 절단하는 가공물 절단 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 박막 형태의 가공물을 가공 대상물로부터 분리시킬 수 있는 가공물 분리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 박막 형태의 가공물이 파손되거나 가공물의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 가공물 분리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 가공물 분리 장치의 사용 편의성을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 가공물 절단 장치는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 가공 대상물을 지지하는 지그부, 상기 가공 대상물을 소정의 속도로 이동시키는 지그부 이동 수단, 상기 레이저 빔에 의해 생성되는 레이저 스폿의 위치를 조정하는 광학계, 상기 가공 대상물로부터 절단된 가공물을 상기 가공 대상물로부터 분리시키기 위해 상기 가공물을 지지하여 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 가공물 분리 장치를 포함하며, 상기 가공물 분리 장치는 상호 이격되어 배치되는 한 쌍 이상의 가공물 분리부를 포함할 수 있다.

상기 가공 대상물은 초박막 형태의 웨이퍼 또는 초박막 형태의 유리 기판일 수 있다.

상기 가공 대상물은 70μm이하의 두께를 구비할 수 있다.

상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 상기 가공물의 일면에 배치되며, 상호 대칭되도록 배치될 수 있다.

상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 각각 제1 진공 흡착부를 포함할 수 있다.

상기 제1 진공 흡착부는 30Kpa 이하의 진공 압력을 구비할 수 있다.

상기 가공물은 직사각형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며,

상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부 및 제2 가공물 분리부를 포함하며, 상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제2 가공물 분리부는 상기 가공물의 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 상기 가공물의 제2 측면으로부터 제2 방향을 따라 동일한 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제1 가공물 분리부는 상기 가공물의 제3 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제2 가공물 분리부는 상기 제3 측면과 대향하는 상기 가공물의 제4 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제3 방향을 따르는 상기 가공물의 제1 측면의 길이에 대한 상기 제2 거리의 비율은 5:1 이상 20: 1이하일 수 있다.

상기 제 2 거리는 10mm 이하일 수 있다.

상기 가공물은 직사각형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며, 상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부, 제2 가공물 분리부, 제3 가공물 분리부 및 제4 가공물 분리부를 포함하며, 상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제3 가공물 분리부는 상기 가공물의 제1 측면으로부터 제2 방향을 따라 제1 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제2 가공물 분리부 및 상기 제4 가공물 분리부는 상기 제1 측면과 대향하는 상기 가공물의 제2 측면으로부터 상기 제2 방향을 따라 제1 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제2 가공물 분리부는 상기 가공물의 제3 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제3 가공물 분리부 및 상기 제4 가공물 분리부는 상기 제3 측면과 대향하는 상기 가공물의 제4 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며, 상기 제2 방향을 따르는 상기 가공물의 제3 측면의 길이에 대한 상기 제1 거리의 비율은 5:1 이상 20:1 이하이며, 상기 제3 방향을 따르는 상기 가공물의 제1 측면의 길이에 대한 상기 제2 거리의 비율은 5:1 이상 20:1 이하일 수 있다.

상기 제1 거리는 10mm 이하이며, 상기 제2 거리는 10mm 이하일 수 있다.

상기 가공물은 원형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며, 상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부, 제2 가공물 분리부, 제3 가공물 분리부 및 제4 가공물 분리부를 포함하며, 상기 제1 가공물 분리부 내지 상기 제4 가공물 분리부는 상기 가공물의 원주 방향을 따라 동일한 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 제1 가공물 분리부 내지 상기 제4 가공물 분리부는 반경 방향을 따라 상기 가공물의 원주와 제3 거리를 사이에 두고 상호 이격되도록 배치되며, 상기 가공물의 반지름에 대한 상기 제3 거리는 5:1이상 20:1이하일 수 있다.

상기 제3 거리는 10mm 이하일 수 있다.

상기 지그부의 일면에 배치되어 상기 가공 대상물의 일면을 흡착하여 지지하는 가공 대상물 지지부;를 더 포함하며, 상기 가공 대상물 지지부는 복수 개의 제2 진공 흡착부를 구비할 수 있다.

상기 복수 개의 제2 진공 흡착부는 상기 절단 예정 라인의 내부에 배치되어 상기 가공 대상물을 지지하는 제1 진공 흡착 영역 및 상기 절단 예정 라인의 외부에 배치되어 상기 가공 대상물을 지지하는 제2 진공 흡착 영역으로 분리되며, 상기 제어부는 상기 제1 진공 흡착 영역와 상기 제2 진공 흡착 영역를 개별적으로 제어할 수 있다.

상기 제2 진공 흡착 영역은 500Kpa이하의 진공 압력을 구비할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 고속으로 가공물을 절단하는 가공물 절단 장치를 구현할 수 있다.

또한, 박막 형태의 가공물을 가공 대상물로부터 분리시킬 수 있는 가공물 분리 장치를 구현할 수 있다.

또한, 박막 형태의 가공물이 파손되거나 가공물의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 가공물 분리 장치를 구현할 수 있다.

또한, 가공물 분리 장치의 사용 편의성을 구현할 수 있다.

도 1 은 일 실시예에 따른 가공물 절단 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 사시도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 가공물 분리 장치를 이용하여 가공물 대상물로부터 가공물이 분리된 지그부 및 가공물 분리 장치의 사시도이다.
도 5는 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 사시도이다.
도 6은 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 일 실시예에 따른 가공물 절단 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 단면도이다. 도 3a는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 사시도이다. 도 3b는 일 실시예에 따른 가공 대상물이 지지된 지그부의 평면도이다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 가공물 절단 장치(100)는 레이저 광원(110), 광학계(120), 지그부(130), 지그부 이동 수단(140), 제어부(150) 및 가공물 분리장치(200; 도 4 참조)를 포함할 수 있다.

레이저 광원(110)은 가공 대상물(M)의 절단 예정 라인(a)을 따라 가공하기 위한 레이저 빔을 조사한다. 본 실시예에서, 가공 대상물(M)은 가공 대상이 되는 물체로서 초박막 형태의 웨이퍼 또는 초박막 형태의 유리 기판을 포함할 수 있다. 일 예로서, 가공 대상물(M)은 70μm이하의 두께를 구비할 수 있다. 또한, 가공 대상물(M)은 투명한 물질을 포함하는 기판 형상으로 마련될 수 있다. 다만 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 레이저 빔을 이용하여 가공이 수행될 수 있는 다른 기판이 사용될 수도 있다.

레이저 광원(110)은 일체의 레이저 빔 조사 장치를 포함할 수 있으며 특정 실시예에 제한되지 않는다. 일 예로서 레이저 광원(110)은 레이저 빔을 발생시키는 물질의 종류에 따라 기체, 액체, 고체 레이저 광원들로 다양하게 분류될 수 있다. 기체 레이저 광원으로는 탄산 가스 레이저(carbon dioxide laser, CO₂ laser)가 사용될 수 있다. 또한, 레이저 광원(110)은 예를 들면 펄스형 레이저 빔을 방출할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 가공 대상물(M)의 종류에 따라 연속파형 레이저 빔을 방출하는 것도 가능하다.

광학계(120)는 레이저 광원(110)의 광 경로를 조정하는 역할을 수 행하는 광학부재이다. 일 예로서, 광학계(120)의 하나 이상의 광학 부재를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면, 광학계(120)는 가공 대상물(M) 상에 맺히는 레이저 스폿(laser spot)의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어 광학계(120)는 레이저 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)이 가공 대상물(M)의 절단 예정 라인(a)을 따라 스캔하도록 광 경로를 조정할 수 있다. 즉, 광학계(120)는 스캔 시작점과 스캔 끝점 사이에서 레이저 스폿의 위치를 조절할 수 있다.

일 예시에 따르면, 광학계(120)는, 제1 방향(Z)을 따라 입사되는 레이저 빔(L)에 의해 생성되는 레이저 스폿의 위치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향(Z)은 절단 예정 라인(a)과 일치하지 않는 방향일 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향(Z)은 절단 예정 라인(a)와 수직한 방향일 수 있다. 광학계(120)는 레이저 스폿을 제2 방향(X)을 따라 스캔하여 가공 대상물(M)을 가공 할 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(X)은 절단 예정 라인(a)과 일치하는 방향일 수 있다. 광학계(120)는 레이저 스폿을 절단 예정 라인(a)을 따라 왕복하도록 스캔하여 가공 대상물(M)을 가공할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(Z)과 제2 방향(X)은 서로 수직할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 일 실시예에 따르면, 가공 대상물(M)이 초박형 웨이퍼 또는 초박형 유리 가판인 경우, 광학계(120)는, 레이저 빔(L)이 투과율이 높은1029nm~1100nm 범위의 파장과 2ps 이하의 펄스폭, 초당 3개 이상 7개 이하의 버스트 트레인(burst train)을 구비하도록 조정할 수 있다. 일 예로서, 버스트 트레인(burst train)의 에너지 합이 60uJ 이하일 수 있다. 버스트 트레인이란 1개의 펄스(pulse) 내에 포함된 서브 펄스(sub-pulse)의 개수를 나타내며, 버스트 트레인의 개수는 가공 대상물(M) 내부의 균열 크기와 균열 정도의 변수가 된다. 버스트 트레인의 개수가 적으면 균열이 작게 발생하고 많으면 균열이 크게 발생한다. 이때, 가공 대상물(M)에는 1um 이하의 직경을 구비하는 레이저 스폿이 형성될 수 있다. 또한, 광학계(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔(L)이 가공 대상물(M) 의 표면부터 바닥까지 일정한 균열을 발생시키기 위해 가공 대상물(M)의 두께 전체에 걸쳐 포커싱(C)을 형성할 수 있다.

도 2 내지 도 3b를 참조하면, 지그부(130)는 가공 대상물(M)이 안착될 수 있는 지지부재이다. 일 예시에 따른 지그부(130)는 가공 대상물(M)의 형상과 동일하거나 가공 대상물(M)의 형상 보다 작게 형성된 기판 지지부 형상일 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 지그부(130)의 형상, 치수 등은 지지되는 가공 대상물(M)의 형상, 치수 등에 따라 설정되어도 무방하다.

일 예로서, 지그부(130)는 절단 예정 라인(a)을 따라 연장되는 그루브 라인(131; groove line)을 포함할 수 있다. 예를 들어 그루브 라인(131)은 지그부(130)의 일면으로부터 소정의 깊이(d), 예를 들어 5mm이하의 깊이를 구비하도록 마련될 수 있다. 그루브 라인(131)이 지그부(130)의 일면에 배치됨에 따라 레이저 빔(L)이 초박형 가공 대상물(M)을 투과하여 지그부(130)의 일면으로부터 반사되는 문제점을 방지할 수 있다.

가공 대상물(M)와 마주보도록 배치된 지그부(130)의 일면은 가공 대상물 지지면일 수 있다. 일 예로서, 지그부(130)의 일면에는 가공 대상물(M)의 일면을 흡착하여 지지하는 가공 대상물 지지부(132)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물 지지부(132)가 진공 척으로 마련된 경우, 가공 대상물 지지부(132)는 복수 개의 제2 진공 흡착부를 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 제2 진공 흡착부는 지그부(130)의 일면을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 제2 진공 흡착부는 공기를 흡인하여 흡인력을 발생시킴으로써, 가공 대상물(M)을 고정시킬 수 있다.

일 예로서, 가공 대상물 지지부(132)는 절단 예정 라인(a)을 중심으로 가공 대상물(M)을 지지하는 지지 영역을 구별할 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물 지지부(132)가 복수 개의 제2 진공 흡착부를 구비하는 경우, 복수 개의 제2 진공 흡착부는 절단 예정 라인(a)의 내부에 배치되어 가공 대상물(M)을 지지하는 제1 진공 흡착 영역(T₁) 및 절단 예정 라인의 외부에 배치되어 가공 대상물(M)을 지지하는 제2 진공 흡착 영역(T₂)으로 구별될 수 있다. 이때, 제어부(150)는 제1 진공 흡착 영역(T₁) 및 제2 진공 흡착 영역(T₂)의 작동 상태 및 진공 압력을 상이하게 설정할 수 있다. 일 예로서, 제어부(150)는 레이저 빔(L)을 이용하여 가공 대상물(M)을 가공하는 제1 상태에서, 제1 진공 흡착 영역(T₁) 및 제2 진공 흡착 영역(T₂)에 동일한 진공 압력을 인가하여 가공 대상물(M)을 지지하도록 제어할 수 있다. 일 예로서, 이때, 제1 진공 흡착 영역(T₁)과 제2 진공 흡착 영역(T₂)의 진공 압력은 500Kpa이하일 수 있다. 반면, 제어부(150)는 레이저 빔(L)을 이용한 가공 대상물(M)의 가공이 완료된 제2 상태에서, 제1 진공 흡착 영역(T₁)의 작동을 중단하고, 제2 진공 흡착 영역(T₂)에만 진공 압력을 인가하여 가공 대상물(M)로부터 가공물(P; 도 4 참조)이 분리되도록 제어할 수 있다. 일 예로서, 이때, 제2 진공 흡착 영역(T₂)의 진공 압력은 500Kpa이하일 수 있다. 또한, 제1 진공 흡착 영역(T₁)에 인가되는 진공 압력은 0일 수 있다.

다시 도 1을 참조하면 지그부 이동 수단(140)은, 소정의 속도로 지그부(130)의 위치를 제2 방향(X) 또는 제3 방향(Y)을 따라 이동시킬 수 있는 구동 부재이다. 일 예로서, 지그부(130)는 일 평면 형상의 스테이지(미도시) 상에서 제2 방향(X) 또는 제3 방향(Y)을 따라 이동가능하도록 배치될 수 있다. 이때, 지그부 이동 수단(140)은 지그부(130)가 스테이지(미도시)에 대해 제2 방향(X) 또는 제3 방향(Y)을 따라 이동하도록 구동력을 생성할 수 있다. 이에 따라 지그부(130)에 지지된 가공 대상물(M)의 위치 또한 레이저 빔(L)에 대해 제2 방향(X) 또는 제3 방향(Y)을 따라 이동할 수 있다.

일 예로서, 제어부(150)는, 지그부 이동 수단(140)를 이용하여 레이저 빔(L)에 의해 생성되는 레이저 스폿에 대한 가공 대상물(M)의 상대 속도(v)를 제어할 수 있다. 예를 들어 레이저 스폿에 대한 가공 대상물(M)의 상대 속도(v)는, 레이저 스폿에 대한 가공 대상물(M)의 상대 속도(v)와 버스트 트레인의 주파수(f)의 비율 v/f의 범위가 0.5 mm/s/kHz 이상 2 mm/s/kHz 이하가 되도록 조정될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 상대 속도(v)는 가공 대상물(M)의 유형에 따라 상이하게 설정될 수도 있다

제어부(150)는 가공물 절단 장치(100)의 작동을 제어할 수 있는 프로세서이다. 일 예시에 따르면, 제어부(150)는 프로세서(14)는 메모리(미도시)에 저장된 프로그램 및 입력부(미도시)로부터 입력된 입력 신호 등으로부터 레이저 광원(110)의 on/off 제어, 광학계(120)에 대한 스캐너 제어부의 제어, 지그부(130)에 포함된 가공 대상물 지지부(132)의 작동 제어 및 가공물 분리 장치(200)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 하나의 마이크로프로세서 모듈의 형태로 구현되거나, 또는 둘 이상의 마이크로프로세서 모듈들이 조합된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 제어부(150)의 구현 형태는 어느 하나에 의해 제한되지 않는다.

가공물 분리장치(200; 도 4 참조)는 가공 대상물(M)로부터 절단된 가공물(P)을 가공 대상물(M)로부터 분리시킬 수 있는 분리 장치이다. 일 예로서, 가공물 분리장치(200)는 가공 대상물(M)로부터 절단된 가공물(P)을 지지하여 제1 방향(Z)을 따라 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 가공물 분리장치(200)는 상호 이격되어 배치되는 한 쌍 이상의 가공물 분리부를 포함할 수 있다. 이하에서는 한 쌍 이상의 가공물 분리부를 이용하여 가공물(P)을 가공 대상물(M)로부터 분리시키는 가공물 분리 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 서술한다. 이하에서, 가공물(P)은 레이저 빔(L)을 이용하여 가공 대상물(M)로부터 절단되어 분리된 가공 대상물(M)의 일부를 의미한다. 가공 대상물(M)은 레이저 빔(L)을 이용하여 가공이 수행되지 이전의 원장 상태를 유지하는 나머지 영역을 의미한다.

도 4는 일 실시예에 따른 가공물 분리 장치를 이용하여 가공물 대상물로부터 가공물이 분리된 지그부 및 가공물 분리 장치의 사시도이다. 도 5는 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 사시도이다. 도 6은 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 가공물 분리 장치(200)는 2쌍의 가공물 분리부, 예를 들어 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)는 가공물(P)의 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍 이상의 가공물 분리부(210-240)가 진공 지지부로 마련된 경우, 한 쌍 이상의 가공물 분리부(210-240) 각각은 제1 진공 흡착부를 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 가공물 분리부(210)는 가공물(P)의 일면에 흡착되어 가공물(P)을 지지하는 제1 진공 흡착부(211)와 진공 압력 발생부(212)를 포함할 수 있다.

일 예로서, 제1 진공 흡착부(211)는 공기를 흡인하여 흡인력을 발생시킴으로써, 가공물(P)을 고정시킬 수 있다. 예를 들어 제1 진공 흡착부(211)는 소정의 직경(R), 예를 들어 1μm이하의 직경을 구비할 수 있다. 또한, 제1 진공 흡착부(211)는 30Kpa 이하의 진공 압력을 구비할 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 진공 흡착부(211)의 직경(R) 및 진공 압력은 가공물(M)의 종류 및 가공 유형에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

일 실시예에 따른 가공물 분리 장치(200)는, 절단 예정 라인(a)을 중심으로 절단 예정 라인(a)의 내부에 배치되어 가공물(M)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 가공물 분리 장치(200)는, 가공 대상물 지지부(132)의 제1 진공 흡착 영역(T₁)에 배치될 수 있다. 이때, 가공 대상물 지지부(132)는 가공물(P)의 일면에 배치되며, 가공물 분리 장치(200)는 가공물(P)의 다른 일면에 배치될 수 있다.

일 예로서, 레이저 빔(L)을 이용하여 가공 대상물(M)을 가공하는 제1 상태에서, 제1 진공 흡착 영역(T₁) 및 제2 진공 흡착 영역(T₂)에 동일한 진공 압력을 인가하여 가공 대상물(M)이 지그부(130)의 일면에 지지된다. 이때, 가공물 분리 장치(200)는 작동하지 않는다.

제1 상태가 완료되어 가공물(P)이 가공 대상물(M)로부터 분리된 완료된 제2 상태에서, 가공 대상물 지지부(132)는 제1 진공 흡착 영역(T₁)의 작동을 중단하고, 제2 진공 흡착 영역(T₂)에만 소정의 진공 압력을 인가할 수 있다. 이때, 가공 대상물 지지부(132)에 의해 제1 진공 흡착 영역(T₁)에 인가되는 진공 압력은 0일 수 있다. 또한, 이때, 가공물 분리 장치(200), 예를 들어 제1 진공 흡착부(211)는 가공물(P)의 다른 일면에 배치되며, 소정의 진공 압력을 인가하여 가공물(P)을 가공 대상물(M)로부터 분리시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 가공물(P)을 가공 대상물(M)로부터 분리시키는 과정에서, 가공물(P)은 제1 방향(Z)을 따라 상방으로 이동하고, 가공 대상물(M)은 지그부(130)에 고정되도록 배치될 수 있다. 이 과정에서 박막 형태의 가공물(P)에는 소정의 진공 압력이 인가됨으로써 가공물(P)의 형상이 변형될 위험이 있다. 가공물(P)의 형상 변형을 방지하기 위해 한 쌍 이상의 가공물 분리부, 예를 들어 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)는 상호 대칭되도록 배치될 수 있다.

일 예로서, 도 6에 도시된 바와 같이 가공물(P)이 직사각형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판으로 마련된 경우, 제1 가공물 분리부(210) 및 제3 가공물 분리부(230)는 가공물(P)의 제1 측면(P₁)으로부터 제2 방향(X)을 따라 제1 거리(Q₁)가 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 가공물 분리부(220) 및 제4 가공물 분리부(240)는 제1 측면(P₁)과 대향하는 가공물의 제2 측면(P₂)으로부터 제2 방향(X)을 따라 제1 거리(Q₁)가 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 제1 거리(Q₁)는 10mm 이하일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 제1 가공물 분리부(210) 및 제2 가공물 분리부(220)는 가공물의 제3 측면(P₃)으로부터 제3 방향(Y)을 따라 제2 거리(Q₂)가 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 제3 가공물 분리부(230) 및 제4 가공물 분리부(240)는 제3 측면(P₃)과 대향하는 가공물의 제4 측면(P₄)으로부터 제3 방향(Y)을 따라 제2 거리(Q₂)가 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 제2 거리(Q₂)는 10mm 이하일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 이에 따라 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)는 가공물(P)에 대해 상호 대칭되도록 배치될 수 있다. 따라서 가공물(P)에 진공압력이 균등하게 인가됨으로써 압력 불균형에 따른 가공물(P)의 파손이 방지될 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 제1 거리(Q₁) 및 제2 거리(Q₂)는 가공물(P)의 크기 예를 들어, 제1 측면(P₁)의 길이(P₁₁)와 제3 측면(P₃)의 길이(P₃₁)의 길이에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 예를 들어 제2 방향(X)을 따르는 가공물의 제3 측면(P₃)의 길이(P₃₁)에 대한 제1 거리(Q₁)의 비율은 5:1 이상 20:1 이하일 수 있다. 또한, 제3 방향(Y)을 따르는 가공물의 제1 측면(P₁)의 길이(P₁₁)에 대한 제2 거리(Q₂)의 비율은 5:1 이상 20:1 이하일 수 있다. 상술한 실시예에서는 2쌍의 가공물 분리부, 예를 들어 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)에 대해 서술하였으나, 가공물(P)의 크기에 따라 가공물 분리부의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.

도 7은 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.

도 7을 참조하면, 가공물(P)이 도 6과 같은 직사각형 형상으로 마련될 수 있으나, 가공물(P)의 크기가 도 6보다 작은 경우, 한 쌍의 가공물 분리부, 예를 들어, 제1 가공물 분리부(210) 및 제2 가공물 분리부(220) 만이 배치될 수도 있다.

일 예시에 따라, 제1 가공물 분리부(210) 및 제2 가공물 분리부(220)는 가공물의 제1 측면(P₁) 및 제1 측면(P₁)과 대향하는 가공물의 제2 측면(P₂)으로부터 제2 방향(X)을 따라 동일한 거리가 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 가공물 분리부(210)는 가공물의 제3 측면(P₃)으로부터 제3 방향(Y)을 따라 제2 거리(Q₂)가 이격되도록 배치되며, 제2 가공물 분리부(220)는 제3 측면(P₃)과 대향하는 가공물의 제4 측면(P₄)으로부터 제3 방향(Y)을 따라 제2 거리(Q₂)가 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 제2 거리(Q₂)는 10mm 이하일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 일 실시예에 따르면, 제2 거리(Q₂)는 가공물(P)의 크기 예를 들어, 제1 측면(P₁)의 길이(P₁₁) 의 길이에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 예를 들어 제3 방향(Y)을 따르는 가공물의 제1 측면(P₁)의 길이(P₁₁)에 대한 제2 거리(Q₂)의 비율은 5:1 이상 20:1 이하일 수 있다.

상술한 실시예에서는 가공물(P)의 평면 형상이 직사각형인 경우에 대해 개시하였으나, 가공물(P)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 가공물(P)의 평면 형상은 다각형 또는 원형 형상을 구비할 수도 있다.

도 8은 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다. 도 9는 다른 실시예에 따라 가공물이 지지된 가공물 분리 장치의 평면도이다.

도 8을 참조하면, 가공물(P)의 일 평면이 원형 형상을 구비하는 박막 형태의 기판으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 한 쌍의 가공물 분리부, 예를 들어, 제1 가공물 분리부(210) 내지 제4 가공물 분리부(240)를 포함할 수 있다. 이때 제1 가공물 분리부(210) 내지 제4 가공물 분리부(240)는 가공물(P)의 원주 방향을 따라 동일한 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)는 가공물(P)에 대해 상호 대칭되도록 배치될 수 있다. 따라서 가공물(P)에 진공압력이 균등하게 인가됨으로써 압력 불균형에 따른 가공물(P)의 파손이 방지될 수 있다.

또한, 제1 가공물 분리부(210) 내지 제4 가공물 분리부(240)는 반경 방향을 따라 가공물(P)의 원주와 제3 거리(Q₃)를 사이에 두고 상호 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 제3 거리는 10mm 이하일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 일 실시예에 따르면, 제3 거리(Q₃)는 가공물(P)의 크기 예를 들어, 가공물(P)의 반지름(K)의 길이에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 예를 들어 가공물의 반지름(K)에 대한 제3 거리(Q₃)는 5:1 이상 20:1 이하일 수 있다.

상술한 실시예에서는 2쌍의 가공물 분리부, 예를 들어 제1 가공물 분리부 내지 제4 가공물 분리부(210-240)에 대해 서술하였으나, 가공물(P)의 크기에 따라 가공물 분리부의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 일 예로서, 도 9를 참조하면, 가공물(P)이 도 8과 같은 원형 형상으로 마련될 수 있으나, 가공물(P)의 크기가 도 8보다 큰 경우, 네 쌍의 가공물 분리부, 예를 들어, 제1 가공물 분리부(210) 내지 제8 가공물 분리부(280)가 원주 방향을 따라 동일한 간격을 사이에 두고 상호 이겨되도록 배치될 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 가공물 절단 장치
110: 레이저 광원
120: 광학계
130: 지그부
131: 그루브 라인
132: 가공 대상물 지지부
140: 지그부 이동 수단
150: 제어부
200: 가공물 분리 장치

Claims

레이저 빔을 출사하는 레이저 광원;
가공 대상물을 지지하는 지그부;
상기 가공 대상물을 소정의 속도로 이동시키는 지그부 이동 수단;
상기 레이저 빔에 의해 생성되는 레이저 스폿의 위치를 조정하는 광학계;
상기 가공 대상물로부터 절단된 가공물을 상기 가공 대상물로부터 분리시키기 위해 상기 가공물을 지지하여 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 가공물 분리 장치;를 포함하며,
상기 가공물 분리 장치는 상호 이격되어 배치되는 한 쌍 이상의 가공물 분리부를 포함하는,
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가공 대상물은 초박막 형태의 웨이퍼 또는 초박막 형태의 유리 기판인,
가공물 절단 장치.
제2 항에 있어서,
상기 가공 대상물은 70μm이하의 두께를 구비하는
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 상기 가공물의 일면에 배치되며, 상호 대칭되도록 배치되는,
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 각각 제1 진공 흡착부를 포함하는,
가공물 절단 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1 진공 흡착부는 30Kpa 이하의 진공 압력을 구비하는,
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가공물은 직사각형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며,
상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부 및 제2 가공물 분리부를 포함하며,
상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제2 가공물 분리부는 상기 가공물의 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 상기 가공물의 제2 측면으로부터 제2 방향을 따라 동일한 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제1 가공물 분리부는 상기 가공물의 제3 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제2 가공물 분리부는 상기 제3 측면과 대향하는 상기 가공물의 제4 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제3 방향을 따르는 상기 가공물의 제1 측면의 길이에 대한 상기 제2 거리의 비율은 5:1 이상 20:1 이하인,
가공물 절단 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제 2 거리는 10mm 이하인
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가공물은 직사각형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며,
상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부, 제2 가공물 분리부, 제3 가공물 분리부 및 제4 가공물 분리부를 포함하며,
상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제3 가공물 분리부는 상기 가공물의 제1 측면으로부터 제2 방향을 따라 제1 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제2 가공물 분리부 및 상기 제4 가공물 분리부는 상기 제1 측면과 대향하는 상기 가공물의 제2 측면으로부터 상기 제2 방향을 따라 제1 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제1 가공물 분리부 및 상기 제2 가공물 분리부는 상기 가공물의 제3 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제3 가공물 분리부 및 상기 제4 가공물 분리부는 상기 제3 측면과 대향하는 상기 가공물의 제4 측면으로부터 제3 방향을 따라 제2 거리가 이격되도록 배치되며,
상기 제2 방향을 따르는 상기 가공물의 제3 측면의 길이에 대한 상기 제1 거리의 비율은 5:1 이상 20:1 이하이며,
상기 제3 방향을 따르는 상기 가공물의 제1 측면의 길이에 대한 상기 제2 거리의 비율은 5:1 이상 20:1 이하인,
가공물 절단 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 거리는 10mm 이하이며,
상기 제2 거리는 10mm 이하인,
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가공물은 원형 형상의 일면을 구비하는 박막 형태의 기판이며,
상기 한 쌍 이상의 가공물 분리부는 제1 가공물 분리부, 제2 가공물 분리부, 제3 가공물 분리부 및 제4 가공물 분리부를 포함하며,
상기 제1 가공물 분리부 내지 상기 제4 가공물 분리부는 상기 가공물의 원주 방향을 따라 동일한 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 배치되는,
가공물 절단 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제1 가공물 분리부 내지 상기 제4 가공물 분리부는 반경 방향을 따라 상기 가공물의 원주와 제3 거리를 사이에 두고 상호 이격되도록 배치되며,
상기 가공물의 반지름에 대한 상기 제3 거리는 5:1 이상 20:1 이하인,
가공물 절단 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제3 거리는 10mm 이하인,
가공물 절단 장치.
제1 항에 있어서,
상기 지그부의 일면에 배치되어 상기 가공 대상물의 일면을 흡착하여 지지하는 가공 대상물 지지부;를 더 포함하며,
상기 가공 대상물 지지부는 복수 개의 제2 진공 흡착부를 구비하는
가공물 절단 장치.
제14 항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 진공 흡착부는
상기 절단 예정 라인의 내부에 배치되어 상기 가공 대상물을 지지하는 제1 진공 흡착 영역 및 상기 절단 예정 라인의 외부에 배치되어 상기 가공 대상물을 지지하는 제2 진공 흡착 영역으로 분리되며,
상기 제어부는 상기 제1 진공 흡착 영역와 상기 제2 진공 흡착 영역를 개별적으로 제어하는
가공물 절단 장치.
제15 항에 있어서,
상기 제2 진공 흡착 영역은 500Kpa 이하의 진공 압력을 구비하는,
가공물 절단 장치.