KR102096048B1

KR102096048B1 - 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR102096048B1
Application number: KR1020120112663A
Authority: KR
Inventors: 정일영; 한규완; 김준형
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2020-04-02
Also published as: TW201414562A; CN103722292A; US9700960B2; CN103722292B; US20140097162A1; TWI626105B; KR20140046719A

Abstract

본 발명은, 레이저를 이용한 레이저 가공장치로서, 제1 방향을 향해 중공형 레이저 빔을 발생하는 광원, 제1 방향을 향하는 중공형 레이저 빔의 진행 경로를 기판을 향하는 제2 방향으로 변경하는 반사부재, 반사부재에 의해 반사된 중공형 레이저 빔을 집속하는 렌즈, 및 중공형 레이저 빔에 의하여 기판이 가공되면서 발생된 파티클을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하며, 렌즈는 렌즈를 관통하는 제1 홀을 포함하고, 반사부재는 반사부재를 관통하는 제2 홀을 포함하며, 제1 홀 및 상기 제2 홀은 파티클의 배출 경로를 형성하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.

Description

레이저 가공장치{Laser Processing apparatus}

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이용 기판은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 디스플레이 장치에 사용되는 유리일 수 있다.

디스플레이용 기판을 가공하는 종래 방법의 하나로는 스크라이빙 휠 (Scribe Wheel) 방식이 있으나, 스크라이빙 휠 방식은 일정 면적 이상의 더미 영역을 필요로 하며, 가공시 파티클 (particle) 이 발생하여 이를 제거하기 위한 별도의 세정 공정 및 건조 공정이 요구되며, 가공면이 매끄럽지 못하고, 소모품의 비용이 증가하는 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하고자 레이저를 이용한 장치가 사용되고 있다. 레이저 가공의 경우 가공면이 매끄럽고 제어가 용이하다는 장점이 있다. 레이저 가공시에도 파티클 또는 연기(fume)가 발생하는데, 파티클 또는 연기를 기판의 가공에 방해되지 않고 배출하는 것이 중요하다.

본 발명의 일실시예는, 기판가공장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 레이저 가공장치의 구조에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저를 이용한 레이저 가공장치로서, 제1 방향을 향해 중공형 레이저 빔을 발생하는 광원; 제1 방향을 향하는 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로를 상기 기판을 향하는 제2 방향으로 변경하는 반사부재; 상기 반사부재에 의해 반사된 상기 중공형 레이저 빔을 집속하는 렌즈; 및 상기 중공형 레이저 빔에 의하여 상기 기판이 가공되면서 발생된 파티클을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 렌즈를 관통하는 제1 홀을 포함하고, 상기 반사부재는 상기 반사부재를 관통하는 제2 홀을 포함하며, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀은 상기 파티클의 배출 경로를 형성하는, 레이저 가공장치를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 동일축 선상에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홀의 크기와 상기 제2 홀의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 홀의 크기는 상기 제1 홀의 크기 보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 홀은 상기 제1 홀의 내주면을 따라 제1 나선 방향으로 형성된 제1 요홈을 포함하며, 상기 제2홀은 상기 제2 홀의 내주면을 따라서 상기 제1 나선 방향으로 형성된 제2 요홈을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 요홈은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제1 홀의 내주면을 선회하고, 상기 제2 요홈은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제2 홀의 내주면을 선회할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공기 공급부는 상기 파티클을 상기 제1 홀과 대응되는 위치로 이동시키도록 상기 제2 방향과 수직인 방향을 향해 공기를 공급할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 파티클의 배출 경로의 말단에 위치하며, 상기 파티클을 흡입하는 흡입부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하며, 상기 제1 홀을 향해 진행하는 파티클이 상기 광원을 향해 이동하지 않도록 상기 광원과 상기 배출 경로를 공간적으로 분리하는 제1 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사부재와 마주보는 상기 렌즈의 제1 면과 인접하게 배치되는 제2 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 윈도우 부재는 상기 렌즈의 제1 면의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 기판과 마주보는 상기 렌즈의 제2 면과 인접하게 배치되는 제3 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 윈도우 부재는 상기 렌즈의 상기 제2 면의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 방향을 따라 상기 기판을 향해 공기를 방출함으로써 에어 월(air wall)을 형성하여 상기 파티클이 외부로 이동하는 것을 차단하는 차단막 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 레이저를 이용한 레이저 가공장치로서, 중공형 레이저 빔을 발생하는 광원; 상기 중공형 레이저 빔이 상기 기판을 향해 진행하도록 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로를 변경하는 반사부재; 상기 반사부재에 의해 반사된 상기 중공형 레이저 빔을 집속하는 렌즈; 및 상기 중공형 레이저 빔에 의하여 상기 기판이 가공되면서 발생된 파티클을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며, 상기 렌즈 및 상기 반사부재는 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 형성된 상기 파티클의 배출 경로를 형성하는, 레이저 가공장치를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 렌즈는 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 놓이는 제1 홀을 포함하고, 상기 반사부재는 상기 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 놓이는 제2 홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 파티클의 배출 경로의 내측면에는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제1 홀의 내주면을 선회하는 나선상의 요홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하며, 상기 파티클이 상기 광원을 향해 이동하지 않도록 상기 광원과 상기 배출 경로를 공간적으로 분리하는 제1 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사부재와 마주보는 상기 렌즈의 제1 면 및 상기 기판과 마주보는 상기 렌즈의 제2 면 중 적어도 어느 하나와 인접하게 배치되며, 상기 렌즈가 상기 파티클에 의해 오염되는 것을 방지하는 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 윈도우 부재는 상기 파티클의 배출 경로를 형성하는 홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 기판을 향해 공기를 방출함으로써 에어 월(air wall)을 형성하여 상기 파티클이 외부로 이동하는 것을 차단하는 차단막 부재를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 기판의 가공시 발생하는 파티클을 특정 경로를 통해, 고속으로 배출되도록 함으로써 레이저 가공시 피가공체인 기판 주변에 파티클 형성을 억제하여 우수한 가공 품질을 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 파티클의 배출 방향이 기판에 집속되는 레이저의 진행 방향과 동일한 축선상에 형성됨으로써, 기판의 가공 영역의 측면으로 파티클이 이동하는 것을 억제할 수 있으며, 기판의 가공에 방해되지 않고 짧은 순간에 파티클을 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 도 1의 광원에서 발생되는 중공형 레이저 빔의 단면을 나타낸 것이다.
도 2b 및 도 2c는 도 2a의 빔의 세기를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 파티클의 배출 경로를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

본 명세서에서, 제1 방향은 기판(10)과 평행한 방향인 x축(또는 -x축) 방향을 나타내고, 제2 방향은 기판(10)에 대하여 수직이면서 기판(10)을 향하는 방향, 즉 -z축 방향을 나타내며, 제3 방향은 기판(10)에 대하여 수직이면서 기판(10)으로부터 멀어지는 방향, 즉 z축 방향을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2a는 도 1의 광원에서 발생되는 중공형 레이저 빔의 단면을 나타낸 것이고, 도 2b 및 도 2c는 도 2a의 빔의 세기를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 레이저 가공장치(1)는 하우징(100), 중공형 레이저 빔(B)(이하, 레이저 빔이라 함)을 발생하는 광원(110), 레이저 빔(B)의 진행 경로상에 배치되는 반사부재(120), 렌즈(130)를 포함할 수 있다. 레이저 가공장치(1)는 기판(10)의 가공시 발생하는 파티클의 배출을 위한 공기 공급부(140)와 흡입부(180)를 포함할 수 있으며, 파티클에 의해 광원(110) 및 렌즈(130)가 오염되는 것을 방지하기 위해 제1 윈도우 부재(150), 제2 윈도우 부재(160), 제3 윈도우 부재(170)를 포함할 수 있다. 렌즈(130)과 기판(10)의 상부면(11) 사이의 거리가 적어도 1mm 이상 되도록 한다. 렌즈(130)과 기판(10)의 상부면(11) 사이의 거리가 너무 가까우면, 기판(10)의 가공시 파티클이 간섭하여(방해하여) 가공의 정밀성이 저하될 수 있다.

하우징(100)은 광원(110)에서 발생하는 레이저 빔(B)의 진행 경로를 제공하며, 기판(10)의 가공시 발생하는 파티클의 배출 경로도 제공할 수 있다. 하우징(100)은 대략 수직으로 절곡되며, 하우징(100) 내부 공간의 일 측은 광원(110)과 인접하고 타 측은 가공될 기판(10)과 인접할 수 있다.

광원(110)은 제1 방향을 향해 레이저 빔(B)을 발생한다. 도 2a를 참조하면, 레이저 빔(B)은 중공형의 레이저 빔(B)으로서 단면이 소정의 두께를 갖는 고리형(환형)일 수 있다. 중공형의 레이저 빔(B)은 원주 방향을 따라 소정의 세기를 가질 수 있으며, 레이저 빔(B)의 세기(I)는 도 2b 또는 도 2c에 도시된 바와 같을 수 있다. 본 실시예에서는 레이저 빔(B)이 전체적으로 둥근 고리형인 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 또 다른 실시에로서 원주 방향으로 소정의 세기를 갖는 형상이라면 타원의 고리형일 수도 있다.

본 실시예에서는, 광원(110)이 중공형의 레이저 빔(B)을 발생함으로써, 비교적 DOF(Depth Of Focus)가 큰 렌즈(130)를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 중공형의 레이저 빔(B)을 사용함으로써, DOF를 확보하기 위한 별도의 렌즈(130)를 구비하지 않더라도, 기판(10)의 상부면(11) 뿐만 아니라 하부면(12)까지 동시에 가공하기에 충분한 DOF를 확보할 수 있다.

또한, 중공형의 레이저 빔(B)을 사용하므로, 레이저 빔(B)의 광축과 동일 선상에 놓인 제3 방향을 향해 배출되는 파티클에 의해 방해 받지 않으면서 기판(10)을 가공하기에 충분한 강도를 갖는 레이저 빔(B)을 조사할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 반사부재(120)는 제1 방향으로 진행하는 레이저 빔(B)의 광축을 제2 방향으로, 예컨대 기판(10)에 수직인 방향으로 절곡시킬 수 있다. 반사부재(120)에 의하여 레이저 빔(B) 진행 경로가 변경됨으로써, 레이저 빔(B)은 기판(10)을 향해 이동할 수 있다. 반사부재(120)는 반사 미러일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 또 다른 실시예로서 반사부재(120)는 프리즘이 사용될 수 있다.

렌즈(130)는 반사부재(120)에 의하여 경로가 변경된 레이저 빔(B)을 기판(10) 상에 집속하기 위한 광학 부재로서, 반사부재(120)와 기판(10) 사이에 배치될 수 있다. 렌즈(130)에 의해 집속된 레이저 빔(B)에 의해 기판(10)의 상부면(11) 및/또는 하부면(12)이 가공되며, 기판(10)이 가공되면서 발생한 파티클은 기판(10)에서 멀어지는 제3 방향을 따라 배출될 수 있다.

반사부재(120)와 렌즈(130) 각각은 이들을 관통하는 홀(H1, H2)을 포함하며, 렌즈(130)에 형성된 제1 홀(H1)과 반사부재(120)에 형성된 제2 홀(H2)은 파티클의 배출 경로를 형성한다. 파티클의 배출 경로는 중공형 레이저 빔(B)의 광축과 동일한 축선 상에 놓일 수 있다. 제1 홀(H1)과 제2 홀(H2)은 예컨대, 기판(10)과 수직인 ±z축과 동일한 축 선상에 놓일 수 있다.

공기 공급부(140)는 하우징(100)의 측면에 구비되며, 기판(10)에서 발생된 파티클을 향해 공기를 공급할 수 있다. 공기 공급부(140)에서 배출된 공기에 의하여 파티클은 제1 홀(H1)/제2 홀(H2)과 대응되는 위치에 모이게 되고, 제1 홀(H1)과 제2 홀(H2)이 형성한 배출 경로를 따라 이동할 수 있다.

렌즈(130)에 형성된 제1 홀(H1)의 크기는 반사부재(120)에 형성된 제2 홀(H2)의 크기 보다 크게 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 홀(H2)의 직경(R2)은 제1 홀(H1)의 직경(R1) 보다 작게 형성될 수 있다. 제2 홀(H2)이 제1 홀(H1) 보다 작게 형성됨으로써 제1 홀(H1) 및 제2 홀(H2) 사이에는 압력차가 발생하며, 이와 같은 압력차에 의하여 제3 방향을 향하는 파티클의 흡인이 빠르게 이루어질 수 있다.

배출 경로의 말단에는 흡인부(180)가 배치되어 제1 홀(H1) 및 제2 홀(H2)이 형성한 배출 경로를 따라 파티클이 이동하도록 공기의 흐름 발생을 도와줄 수 있다. 흡인부(180)는 별도의 저장 공간(미도시)을 구비하여, 배출 경로를 따라 이동한 파티클을 수집할 수 있다.

본 실시예에서는, 기판(10)의 가공에 의해 발생된 파티클은 제1 홀(H1)과 제2 홀(H2)이 형성한 배출 경로를 따라 제3 방향, 즉 z 방향으로 이동할 수 있다. 만약, 제3 방향을 따라 이동하던 파티클 중 일부가 광원(110)을 향해 이동한다면, 파티클은 광원(110)의 표면에 고착될 수 있다. 파티클이 광원(110)의 표면에 고착화되는 경우, 광원(110)은 충분한 세기를 갖는 레이저 빔(B)을 발생하기 어려울 수 있으며 레이저 빔(B)의 단면의 형상도 일그러질 수 있는바, 기판(10)의 정밀 가공이 어렵게 된다.

그러나, 본 실시예에 따르면, 제1 윈도우 부재(150)가 광원(110)과 파티클의 배출 경로를 공간적으로 분리하므로 이와 같은 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 제1 윈도우 부재(150)는 레이저 빔(B)의 진행 경로 중 광원(110)과 반사부재(120) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 제3 방향을 향해 이동하던 파티클 중 일부 파티클이 광원(110)을 향해 이동하더라도 파티클이 제1 윈도우 부재(150)에 의해 가로막히게 되므로, 광원(110)의 표면에 파티클이 증착 또는 고착화되는 것을 방지할 수 있다.

제2 윈도우 부재(160)는 렌즈(130)의 제1 면과 인접하게 배치되어, 렌즈(130)의 제1 면, 예컨대 렌즈(130)의 상부면이 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 제2 윈도우 부재(160)는 렌즈(130)의 제1 면의 적어도 일부와 접촉하도록 배치되어, 렌즈(130)의 제1 홀(H1)을 통과하는 파티클이 렌즈(130)의 제1 면 상에 증착 또는 고착화되는 것을 방지할 수 있다.

제3 윈도우 부재(170)는 렌즈(130)의 제1 면과 인접하게 배치되어, 렌즈(130)의 제2 면, 예컨대 렌즈(130)의 하부면이 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 제3 윈도우 부재(170)는 렌즈(130)의 제2 면의 적어도 일부와 접촉하도록 배치되어, 기판(10)에서 발생된 파티클이 렌즈(130)의 하부면에 증착 또는 고착화되는 것을 방지할 수 있다.

제2 윈도우 부재(160)와 제3 윈도우 부재(170) 각각에는 제3 홀(H3)과 제4 홀(H4)이 형성되어 파티클의 배출 경로를 형성할 수 있다. 제3 홀(H3)과 제4 홀(H4)의 크기는 렌즈(130)에 형성된 제1 홀(H1)의 크기와 동일하게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 파티클의 배출 경로를 발췌하여 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치(2)는 하우징(100), 중공형 레이저 빔(B)을 발생하는 광원(110), 레이저 빔(B)의 진행 경로상에 배치되는 반사부재(220), 렌즈(230), 공기 공급부(140) 및 흡입부(180)를 포함할 수 있으며, 파티클에 의해 광원(110) 및 렌즈(230)가 오염되는 것을 방지하기 위해 제1 윈도우 부재(150), 제2 윈도우 부재(260), 제3 윈도우 부재(270)를 포함할 수 있는 점 및 그 구체적 구조와 기능을 앞서 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 바와 같다.

다만, 본 실시예에서는 파티클의 배출 경로에 나선상의 요홈(S1, S2)이 형성되어, 제2 방향/제3 방향과 동일한 축 방향에 작용하는 추력(thrust)이 더해지는 점에서 차이가 있다. 각 구성요소에 대한 설명은 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 내용으로 갈음하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 파티클의 배출 경로를 형성하는 제1 홀(H1')과 제2 홀(H2')에는 각각 나선상의 요홈(S1, S2)이 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 홀(H1')은 제1 홀(H1')의 내주면을 따라 형성된 나선상의 제1 요홈(S1)을 포함하고, 제2 홀(H2')은 제2 홀(H2')의 내주면을 따라 형성된 나선상의 제2 요홈(S2)을 포함할 수 있다.

제1 요홈(S1)과 제2 요홈(S2)은 제1 나선 방향(C1), 예컨대 기판(10)으로부터 멀어지는 제3 방향을 따라 반시계 방향을 따라 형성될 수 있다. 제1 요홈(S1)은 제1 나선 방향을 따라 제1 홀(H1')의 내주면을 반시계 방향으로 선회하도록 형성되고, 제2 요홈(S2)은 제2 나선 방향을 따라 제2 홀(H2')의 내주면을 반시계 방향으로 선회하도록 형성됨으로써, 제3 방향으로 이동하는 파티클에 추력을 더할 수 있다. 비교적 무거운 파티클의 배출을 위한 충분한 추력을 형성하기 위하여, 제1 요홈(S1)과 제2 요홈(S2)의 피치는 적어도 3회 이상 반복되는 것이 바람직하다.

기판(10)에서 발생한 파티클 중에서 비교적 크기가 크고 무거운 파티클은 제1 홀(H1')의 크기와 제2 홀(H2')의 크기 차이에 의한 압력차만으로는 이동하기 어려울 수 있으므로, 본 실시예와 같은 나선상의 요홈(S1, S2)을 통해 추력을 더함으로써 무거운 파티클도 용이하게 배출되도록 구현할 수 있다.

상술한 바에 따르면 제1 홀(H1')과 제2 홀(H2')에 각각 나선상의 요홈(S1, S2)이 형성된 경우를 설명하였으나, 나선상의 요홈(S1, S2)은 파티클의 배출 경로 전체에 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 윈도우 부재(260)와 제3 윈도우 부재(270) 각각에 형성된 제3 홀(H3')과 제4 홀(H4')의 내주에도 제1 나선 방향을 따르는 나선상의 요홈(S1, S2)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 홀(H2)을 통과한 파티클이 외부로 배출되기까지의 배출 경로인, 하우징(100)에 형성된 홀에도 나선상의 요홈(S1, S2)이 형성될 수 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하면 본 실시예에 따른 레이저 가공장치는 하우징(100), 중공형 레이저 빔(B)을 발생하는 광원(110), 레이저 빔(B)의 진행 경로상에 배치되는 반사부재(120), 렌즈(130), 공기 공급부(140) 및 흡입부(180)를 포함할 수 있으며, 파티클에 의해 광원(110) 및 렌즈(130)가 오염되는 것을 방지하기 위해 제1 윈도우 부재(150), 제2 윈도우 부재(160), 제3 윈도우 부재(170)를 포함할 수 있는 점 및 그 구체적 구조와 기능을 앞서 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 바와 같다.

다만, 본 실시예에서는 제2 방향을 향해 에어월(air-wall)을 형성하는 차단막 부재(190)가 더 포함되는 점에서 차이가 있다. 각 구성요소에 대한 설명은 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 내용으로 갈음하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.

차단막 부재(190)는 기판(10)의 상부면(11)과 하우징(100) 사이의 공간을 향해 파티클이 외부로 이동하는 것을 차단하기 위하여, 제2 방향을 향해 공기를 배출할 수 있다. 차단막 부재(190)로부터 배출되는 공기는 고압 공기일 수 있다.

차단막 부재(190)에 의하여 파티클은 기판(10)의 상부면과 하우징(100) 사이의 공간을 통해 하우징(100) 밖으로 이동하는 것이 방지되므로, 기판(10)의 가공시 발생하는 파티클은 누설 없이 배출 통로를 따라서만 배출될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 6을 참조하면 본 실시예에 따른 레이저 가공장치는 하우징(100), 중공형 레이저 빔(B)을 발생하는 광원(110), 레이저 빔(B)의 진행 경로상에 배치되는 반사부재(220), 렌즈(230), 공기 공급부(140) 및 흡입부(180)를 포함할 수 있으며, 파티클에 의해 광원(110) 및 렌즈(230)가 오염되는 것을 방지하기 위해 제1 윈도우 부재(150), 제2 윈도우 부재(260), 제3 윈도우 부재(270)를 포함할 수 있는 점, 파티클의 배출 경로에 나선상의 요홈(S1,S2)이 구비된 점 및 그 구체적 구조와 기능을 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같다.

다만, 본 실시예에서는 제2 방향을 향해 에어월(air-wall)을 형성하는 차단막 부재(190)가 더 포함되는 점에서 차이가 있다. 각 구성요소에 대한 설명은 도 3을 참조하여 설명한 내용으로 갈음하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.

상술한 바에 따른 레이저 가공장치(1,2,3,4)에 의하여 가공되는 기판(10)은, 유기발광표시장치(OLED)의 제조에 사용되는 기판일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 레이저 가공장치는 반도체 장치, 태양전지 등 기판의 가공이 필요한 산업 분야라면 다양하게 사용될 수 있다.

상술한 바에 따르면, 파티클의 배출에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한하지 않으며, 파티클 이외에도 기판 가공시 발생하는 연기(fume)도 파티클과 동일한 경로를 통해 배출될 수 있음은 물론이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1, 2, 3, 4: 레이저 가공장치 10: 기판
11: 기판의 상부면 12: 기판의 하부면
100: 하우징 110: 광원(110)
120, 220: 반사부재 130, 230: 렌즈
140: 공기 공급부 150: 제1 윈도우 부재
160, 260: 제2 윈도우 부재 170, 270: 제3 윈도우 부재
180: 흡입부 190: 차단막 부재
B: 중공형의 레이저 빔(레이저 빔) H1, H1 ': 제1 홀(H1)
H2, H2 ': 제2 홀 H3, H3 ': 제3 홀
H4, H4 ': 제4 홀 S1: 나선상의 제1 요홈
S2: 나선상의 제2 요홈

Claims

레이저를 이용한 레이저 가공장치로서,
제1 방향을 향해 중공형 레이저 빔을 발생하는 광원;
제1 방향을 향하는 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로를 기판을 향하는 제2 방향으로 변경하는 반사부재;
상기 반사부재에 의해 반사된 상기 중공형 레이저 빔을 집속하는 렌즈; 및
상기 중공형 레이저 빔에 의하여 상기 기판이 가공되면서 발생된 파티클을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며,
상기 공기 공급부는 상기 기판과 상기 렌즈 사이에 위치하는 복수의 공급 공을 포함하되, 상기 공기는 상기 복수의 공급 공을 통해 상기 제2 방향과 교차하는 방향을 따라 상기 파티클을 향해 공급되며,
상기 렌즈는 상기 렌즈를 관통하는 제1 홀을 포함하고, 상기 반사부재는 상기 반사부재를 관통하는 제2 홀을 포함하되, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀은 동일축 선상에 위치하여 상기 제2 방향의 반대방향을 따르는 상기 파티클의 배출 경로를 형성하는, 레이저 가공장치.
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제1항에 있어서,
상기 제1 홀의 크기와 상기 제2 홀의 크기는 서로 다르게 형성된, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 홀의 크기는 상기 제1 홀의 크기 보다 작게 형성된, 레이저 가공장치.
제1항, 제3항,및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 홀은 상기 제1 홀의 내주면을 따라 제1 나선 방향으로 형성된 제1 요홈을 포함하며,
상기 제2 홀은 상기 제2 홀의 내주면을 따라서 상기 제1 나선 방향으로 형성된 제2 요홈을 포함하는, 레이저 가공장치.
제5항 있어서,
상기 제1 요홈은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제1 홀의 내주면을 선회하고,
상기 제2 요홈은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제2 홀의 내주면을 선회하는, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 파티클을 상기 제1 홀과 대응되는 위치로 이동시키도록 상기 제2 방향과 수직인 방향을 향해 공기를 공급하는, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 파티클의 배출 경로의 말단에 위치하며, 상기 파티클을 흡입하는 흡입부를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하며, 상기 제1 홀을 향해 진행하는 파티클이 상기 광원을 향해 이동하지 않도록 상기 광원과 상기 배출 경로를 공간적으로 분리하는 제1 윈도우 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 반사부재와 마주보는 상기 렌즈의 제1 면과 인접하게 배치되며, 상기 제1 홀과 중첩하는 홀을 구비한 제2 윈도우 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 윈도우 부재는 상기 렌즈의 제1 면의 적어도 일부와 접촉하는, 레이저 가공장치.
제1항 또는 제10항에 있어서,
상기 기판과 마주보는 상기 렌즈의 제2 면과 인접하게 배치되며, 상기 제1 홀과 중첩하는 홀을 구비한 제3 윈도우 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제12항에 있어서,
상기 제3 윈도우 부재는 상기 렌즈의 상기 제2 면의 적어도 일부와 접촉하는, 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 방향을 따라 상기 기판을 향해 공기를 방출함으로써 에어 월(air wall)을 형성하여 상기 파티클이 외부로 이동하는 것을 차단하는 차단막 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
레이저를 이용한 레이저 가공장치로서,
중공형 레이저 빔을 발생하는 광원;
상기 중공형 레이저 빔이 기판을 향해 진행하도록 상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로를 변경하는 반사부재;
상기 반사부재에 의해 반사된 상기 중공형 레이저 빔을 집속하는 렌즈; 및
상기 중공형 레이저 빔에 의하여 상기 기판이 가공되면서 발생되는 파티클을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며,
상기 공기 공급부는 상기 반사부재 및 상기 렌즈의 배치 방향과 교차하는 방향으로 상기 공기를 공급하는 복수의 공급 공을 포함하며,
상기 렌즈 및 상기 반사부재는 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 형성된 상기 파티클의 배출 경로를 포함하는, 레이저 가공장치.
제15항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 놓이는 제1 홀을 포함하고,
상기 반사부재는 상기 중공형 레이저 빔의 광축과 동일한 축선상에 놓이는 제2 홀을 포함하는, 레이저 가공장치.
제16항에 있어서,
상기 제2 홀의 크기는 상기 제1 홀의 크기 보다 작게 형성된, 레이저 가공장치.
제16항에 있어서,
상기 파티클의 배출 경로의 내측면에는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향을 따라 반시계 방향으로 상기 제1 홀의 내주면을 선회하는 나선상의 요홈이 형성된, 레이저 가공장치.
제15항에 있어서,
상기 중공형 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하며, 상기 파티클이 상기 광원을 향해 이동하지 않도록 상기 광원과 상기 배출 경로를 공간적으로 분리하는 제1 윈도우 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제15항에 있어서,
상기 반사부재와 마주보는 상기 렌즈의 제1 면 및 상기 기판과 마주보는 상기 렌즈의 제2 면 중 적어도 어느 하나와 인접하게 배치되며, 상기 렌즈가 상기 파티클에 의해 오염되는 것을 방지하는 윈도우 부재를 더 포함하며,
상기 윈도우 부재는 상기 파티클의 배출 경로를 형성하는 홀을 포함하는, 레이저 가공장치.
제15항에 있어서,
상기 파티클의 배출 경로의 말단에 위치하며, 상기 파티클을 흡입하는 흡입부를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
제15항에 있어서,
상기 기판을 향해 공기를 방출함으로써 에어 월(air wall)을 형성하여 상기 파티클이 외부로 이동하는 것을 차단하는 차단막 부재를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
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