WO2017115974A1 - Lens optical system and laser processing apparatus comprising same - Google Patents

Lens optical system and laser processing apparatus comprising same Download PDF

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WO2017115974A1
WO2017115974A1 PCT/KR2016/009758 KR2016009758W WO2017115974A1 WO 2017115974 A1 WO2017115974 A1 WO 2017115974A1 KR 2016009758 W KR2016009758 W KR 2016009758W WO 2017115974 A1 WO2017115974 A1 WO 2017115974A1
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WO
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lens unit
laser light
lens
unit
substrate
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/009758
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박정래
정웅희
Original Assignee
(주)이오테크닉스
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses

Definitions

  • the present invention relates to a lens optical system and a laser processing apparatus including the same.
  • the laser beam is a line-shaped beam whose focusing point is formed in one direction on the processing surface of the object to be processed, and its depth has a constant structure.
  • This processing method has the advantage of machining a large machining area to the same depth.
  • such a processing method has a disadvantage in that it is difficult to be applied to a field that needs to shorten the machining time by reducing the number of machining, for example, cutting of a transparent workpiece.
  • a lens optical system and a laser processing apparatus including the same are provided.
  • a body part including a first surface on which light is incident and a second flat surface disposed on an opposite side of the first surface;
  • a circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface
  • At least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
  • the circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature to provide a lens optical system for forming a plurality of condensing points spaced apart along the traveling direction of the light.
  • Each of the at least one annular lens unit may have a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens unit.
  • the circular lens portion may have a smaller radius of curvature than each of the at least one annular lens portion.
  • the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger radius of curvature as the distance from the circular lens unit increases.
  • Each of the circular lens unit and the at least one annular lens unit may have the same light incident area.
  • the circular lens unit may have a light incident area smaller than each of the at least one annular lens unit.
  • the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger light incident area as the distance from the circular lens unit is increased.
  • a laser beam having an intensity of a Gaussian shape, a dog ear type shape, or a flat shape may be incident on the first surface of the body part.
  • a laser light source for emitting laser light
  • a focusing unit configured to focus the laser light emitted from the laser light source and irradiate the substrate.
  • the focusing unit
  • a body portion including a first surface on which the laser light is incident and a second flat surface positioned opposite to the first surface;
  • a circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface
  • At least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
  • the circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature to provide a laser processing apparatus for forming a plurality of condensing points spaced apart along the thickness direction of the substrate.
  • the substrate may include a material having transparency to the laser light.
  • the laser processing apparatus may further include a scan unit that scans the laser light irradiated onto the substrate along a processing direction.
  • Each of the at least one annular lens unit may have a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens unit.
  • the circular lens portion may have a smaller radius of curvature than each of the at least one annular lens portion.
  • the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger radius of curvature as the distance from the circular lens unit is increased.
  • the laser light source may emit a laser beam having a Gaussian type intensity.
  • the circular lens unit may have a light incident area smaller than that of each of the at least one annular lens unit.
  • the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger light incident area as the at least one annular lens unit moves away from the circular lens unit.
  • the apparatus may further include a beam forming unit provided between the laser light source and the focusing unit to modify the laser beam emitted from the laser light source to have a dog-ear type or a flat shape.
  • a beam forming unit provided between the laser light source and the focusing unit to modify the laser beam emitted from the laser light source to have a dog-ear type or a flat shape.
  • each of the circular lens unit and the at least one annular lens unit may have the same light incident area.
  • the lens optical system may include a body part including a first surface on which the laser light is incident and a flat second surface opposite to the first surface, a circular lens part disposed to be positioned at the center of the second surface; And at least one annular lens portion provided to surround the circular lens portion on the second surface.
  • the circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature, so that the laser light is multi-focused by the lens optical system to form a plurality of focusing points spaced apart from each other along the thickness direction of the substrate.
  • a method is provided.
  • the substrate may include a material having transparency to the laser light, such that at least one of the plurality of light collecting points may be formed inside the substrate.
  • the lens optical system since the lens optical system includes a plurality of lens units having different radii of curvature, a plurality of light collecting points may be simultaneously formed along the thickness direction of the substrate, thereby reducing processing time of the transparent substrate. That is, in the past, the processing steps have to be repeatedly performed as the processing depth of the substrate is changed, but using the lens optical system according to the present embodiment can greatly reduce the processing time of the substrate since the substrate can be processed in one process. have.
  • the aberration and the focal length can be variously adjusted by adjusting the radius of curvature or the distance between the lens portions of the plurality of lens portions constituting the lens optical system.
  • the thickness thereof can be made thinner and lighter than conventional multifocal optical systems. Since the lens optical system may be manufactured using a mold, mass production is easier than that of the conventional production using a polishing method.
  • Transparent substrates containing heterogeneous materials for example, wafer substrates composed of multiple layers such as insulating layers and silicon wafers, can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a lens optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a bottom surface of the lens optical system illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 illustrates a state in which laser light is incident on the lens optical system illustrated in FIG. 1 to form a plurality of light collecting points on a substrate.
  • 4A to 4D illustrate a method of manufacturing the lens optical system shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 schematically shows a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 schematically illustrates a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 7.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a lens optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 2 illustrates a bottom surface of the lens optical system illustrated in FIG. 1.
  • the lens optical system 10 includes a body 11 and a plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body 11. Include.
  • the body portion 11 may include a first surface 11a through which light is incident and a second surface 11b positioned opposite to the first surface 11a.
  • the body portion 11 may include a transparent material that transmits incident light.
  • the first surface 11a (the upper surface in FIG. 1) of the body portion 11 may have a convex shape as a surface on which light is incident.
  • the present invention is not limited thereto, and the first surface 11a may have a flat or concave shape.
  • the second surface 11b (the lower surface in FIG. 1) of the body portion 11 may have a flat shape as a surface through which light incident from the first surface 11 passes.
  • a plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the flat second surface 11b of the body portion 11.
  • the plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4).
  • the first lens unit S1 may be a circular lens unit provided at the center portion of the second surface 11b.
  • the first lens unit S1 may have a first radius of curvature.
  • Each of the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may be an annular lens unit that sequentially surrounds the first lens unit S1.
  • the second lens unit S2 is provided to surround the first lens unit S1
  • the third lens unit S3 is provided to surround the second lens unit S2.
  • the fourth lens unit S4 is provided to surround the third lens unit S3.
  • the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have second, third, and fourth curvature radii, respectively.
  • the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, as shown in FIG. 1. .
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different radii of curvature.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have first, second, third, and fourth curvature radii of which values are sequentially increased.
  • the present invention is not limited thereto, and the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different radii of curvature.
  • the lens optical system 10 includes first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature so that each of the lens optical systems 10 may be arranged along the traveling direction of light as described below.
  • a plurality of light collecting points having different focal lengths may be formed.
  • FIG. 3 illustrates a state in which laser light is incident on the lens optical system illustrated in FIG. 1 to form a plurality of light collecting points on a substrate.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have first, second, third, and fourth curvature radii that increase in order.
  • the substrate W a transparent substrate capable of transmitting laser light was used.
  • the laser light L is incident through the first surface 11a of the body portion 11 to pass through the body portion 11, and then the first, second, third and fourth lenses. Focused by the portions S1, S2, S3, and S4, the substrate W is irradiated.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have different radii of curvature, the advancing direction of the laser light L, that is, the thickness direction of the substrate W A plurality of condensing points (P1, P2, P3, P4) having different focal lengths are thus formed.
  • the first lens unit S1 since the first lens unit S1 has the smallest first radius of curvature, the first lens unit S1 may form the shortest focal length. Accordingly, the first laser light L1 incident on the first lens unit S1 of the laser light L is focused by the first lens unit S1, for example, on the upper surface of the substrate W. Condensing point P1 can be formed.
  • the second lens unit S2 since the second lens unit S2 has a second radius of curvature greater than the first radius of curvature, the second lens unit S2 may have a larger focal length than the first lens unit S1. Accordingly, the second laser light L2 incident on the second lens unit S2 of the laser light L is focused by the second lens unit S2, and the second light collecting point ( P2) can be formed.
  • the second light collecting point P2 may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W.
  • the third lens unit S3 Since the third lens unit S3 has a third radius of curvature greater than the second radius of curvature, the third lens unit S3 may form a larger focal length than the second lens unit S2. Accordingly, the third laser light L3 incident on the third lens unit S3 of the laser light L is focused by the third lens unit S3, and the third condensing point (3) is formed inside the substrate (W). P3) can be formed.
  • the third light collecting point P3 may be formed at a predetermined depth d2 (> d1) from the upper surface of the substrate W.
  • the fourth lens unit S4 since the fourth lens unit S4 has a fourth radius of curvature greater than the third radius of curvature, the fourth lens unit S4 may form a larger focal length than the third lens unit S3.
  • the fourth laser light L4 incident from the laser light L into the fourth lens part S4 is focused by the fourth lens part S4 and the fourth condensing point is formed inside the substrate W.
  • the fourth light collecting point P4 may be formed at a predetermined depth d3 (> d2) from the upper surface of the substrate W.
  • the lens optical system 10 includes the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature, thereby advancing the direction of the laser light L, That is, the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 spaced apart at predetermined intervals along the thickness direction of the substrate W may be simultaneously formed.
  • the laser processing time for the substrate W can be shortened as described later.
  • the laser light L incident on the first surface 11a of the body portion 11 may be a dog-ear type or flat type light having almost uniform intensity regardless of the position on the first surface 11a. have.
  • the dog-ear type beam means a beam whose intensity is flat in the center and pointed at both ends.
  • the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W may have the same energy density.
  • the third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have the same light incident area.
  • the laser light L incident on the first surface 11a of the body portion 11 has a Gaussian shape of light whose intensity gradually decreases from the center portion of the first surface 11a to the edge portion.
  • the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W may have the same energy density.
  • the third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different light incident areas.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have light incident areas having a larger value.
  • three second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 are provided to surround the first lens unit S1, which is a circular lens unit.
  • the present invention is not limited thereto, and the number of the annular lens units surrounding the first lens unit S1 may be modified depending on the processing conditions of the substrate W or the design conditions of the lens optical system 10.
  • the lens optical system 10 includes a plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature so that the plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 along the thickness direction of the substrate W are included.
  • the processing time of the substrate (W) can be shortened. That is, in the related art, the processing depths of the substrate W need to be repeatedly performed, but when the lens optical system 10 according to the present embodiment is used, the substrate W may be processed in one process. Machining time can be greatly shortened.
  • Constraints according to the processing direction of the substrate W may disappear.
  • the plurality of condensing points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W have an effective focal length suitable for processing conditions, thereby eliminating instability depending on the performance of other optical systems and making energy efficient. Can be used as
  • the aberration and the focal length can be varied. I can regulate it.
  • the thickness thereof can be made thinner and lighter than conventional multi-focused optical systems.
  • the lens optical system 10 may be manufactured using a mold, mass production of the lens optical system 10 is easier than that of the conventional production method using a polishing method.
  • Transparent substrates containing heterogeneous materials for example, wafer substrates composed of multiple layers such as insulating layers and silicon wafers, can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
  • 4A to 4D illustrate a method of manufacturing the lens optical system shown in FIG. 1.
  • the first surface 11a of the body portion 11 to which light is incident may have a convex shape.
  • the present invention is not limited thereto, and the first surface 11a of the body portion 11 may have a flat or concave shape.
  • the second surface 11b of the body portion 11 may have a flat shape.
  • the first lens portion S1 having the first radius of curvature is coupled to the second flat surface 11b of the body portion 11.
  • the first lens unit S1 may be attached to the center portion of the second surface 11b as a circular lens unit.
  • the first lens unit S1 may be manufactured by processing the first lens member 21 having the first radius of curvature into a circular lens having a predetermined size.
  • the second lens unit S2 is coupled to the flat second surface 11b of the body 11 to surround the first lens unit S1.
  • the second lens unit S2 may have a second radius of curvature different from the first radius of curvature.
  • the second lens part S2 may be attached to the second surface 11b as an annular lens part and surround the first lens part S1.
  • the second lens unit S2 may be manufactured by processing the second lens member 22 having the second radius of curvature into an annular lens having a larger size than the first lens unit S !.
  • the third lens part S3 is coupled to the second flat part 11b of the body part 11 so as to surround the second lens part S2.
  • the third lens unit S3 may have a third radius of curvature different from the first and second radius of curvature.
  • the third lens unit S3 is an annular lens unit and may be attached to the second surface 11b in a form surrounding the second lens unit S2.
  • the third lens unit S3 may be manufactured by processing the third lens member 23 having the third radius of curvature into an annular lens having a larger size than the second lens unit S2.
  • the fourth lens unit S4 when the fourth lens unit S4 is coupled to the second surface 11b of the body 11 to surround the third lens unit S3, the lens optical system 10 illustrated in FIG. Is completed.
  • the fourth lens unit S4 may have a fourth radius of curvature different from the first, second, and third radius of curvature.
  • the fourth lens unit S4 may be attached to the second surface 11b as an annular lens unit having a shape surrounding the third lens unit S3.
  • the fourth lens unit S4 may be manufactured by processing the fourth lens member 24 having the fourth radius of curvature into an annular lens having a size larger than that of the third lens unit S3.
  • FIG. 5 schematically shows a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 6 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 5.
  • the laser processing apparatus 100 focuses the laser light source 110 that emits the laser light L and the laser light L emitted from the laser light source 110 to focus the substrate W.
  • the substrate W which is the object to be processed, may be mounted on the stage 50.
  • a transparent substrate that is transparent to the laser light L may be used.
  • the laser light source 110 emits laser light L to be processed on the substrate W.
  • the laser light L emitted from the laser light source may have a Gaussian shape in which intensity decreases from the center portion to the edge portion.
  • the laser light source 110 may emit laser light L in various wavelength ranges.
  • the laser light source may emit, but is not limited to, infrared (IR) laser light, ultraviolet (UV) laser light, or green laser light.
  • a scan unit 130 may be provided between the laser light source 110 and the focusing unit 150.
  • the scan unit! 30 may serve to scan the laser light L while moving along the processing direction of the substrate W through a reflection mirror or the like.
  • a predetermined optical system 120 such as a beam expansion unit may be further provided between the laser light source 110 and the scan unit 130.
  • a beam shaping unit 140 may be provided between the scan unit 130 and the focusing unit 150.
  • the beam shaping unit 140 emits the light by changing the shape of the incident laser light L.
  • the beam shaping unit 140 has a Gaussian-type intensity emitted from the laser light source 110. It may serve to convert the laser light (L) having a type or flat type of intensity.
  • the laser light L having a dog ear type shape or a flat shape intensity may have a shape that is almost uniform in intensity regardless of the position. As such, the laser light L having the doge type or flat shape intensity emitted from the beam shaping unit 140 is incident on the focusing unit 150.
  • the focusing unit 150 may serve to focus the incident laser light L to form a plurality of focusing points P1, P2, P3, and P4 on the substrate W.
  • the light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the thickness direction of the substrate W.
  • the focusing unit 150 has the same configuration as the lens optical system 10 shown in FIG. 1 described above. That is, the focusing unit 150 includes a body portion 151 and a plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body portion 151.
  • the body portion 151 may include a first surface 151a through which light is incident and a second surface 151b positioned opposite to the first surface 151a.
  • the first surface 151a of the body portion 151 may have a convex shape as a surface on which the laser beam L having the intensity of the dog-ear type or the flat shape emitted from the beam forming unit 140 is incident. have.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the first surface 151a may have a flat or concave shape.
  • the second surface 151b of the body portion 151 may have a flat shape as a surface through which the laser light L incident from the first surface 151 passes.
  • a plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the second flat surface 151b of the body portion 151.
  • the plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4).
  • the first lens unit S1 may be a circular lens unit provided at the center portion of the second surface 11b.
  • the first lens unit S1 may have a first radius of curvature.
  • Each of the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may be an annular lens unit that sequentially surrounds the first lens unit S1.
  • the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have second, third, and fourth curvature radii, respectively.
  • the second, third and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, respectively.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3 and S4 may have different radii of curvature.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 constituting the focusing unit have different radii of curvature, so that the substrate W may be formed as shown in FIG. 6.
  • a plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart from each other along the thickness direction.
  • FIG. 6 shows a condensing point that may be formed when the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have larger radii of curvature as they move away from the first lens unit S1. (P1, P2, P3, P4) are shown.
  • first lens unit S1 of the laser light L is focused by the first lens unit S1 to, for example, place the first condensing point P1 on the upper surface of the substrate W.
  • the light incident on the second lens unit S2 among the laser lights L may be focused by the second lens unit S2, and the second light collecting point may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W. P2) can be formed.
  • the second light collecting point P2 may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W.
  • the light incident on the third lens unit S3 among the laser lights L is focused by the third lens unit S3, and the third condensing point is formed at a predetermined depth d2 (> d1) from the upper surface of the substrate W.
  • P3 may be formed, and the light incident from the laser light L into the fourth lens part S4 is focused by the fourth lens part S4, and the predetermined depth d3 (from the upper surface of the substrate W) is obtained.
  • the fourth light collecting point P4 may be formed at> d2. Accordingly, the first, second, third and fourth condensing points P1, P2, P3, and P4 spaced apart at predetermined intervals along the thickness direction of the substrate W may be simultaneously formed.
  • the laser beam L having the intensity of the dog-ear type or the flat shape is incident on the focusing unit 150 by the beam shaping unit 140.
  • the laser light L having a uniform intensity is incident on the first surface 151a of the body portion 151.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have the same light incident areas.
  • the focusing unit 150 includes four lens units S1, S2, S3, and S4 has been exemplarily described.
  • the present invention is not limited thereto, and the focusing unit 150 includes the lens units S1, S2, S3, and S4. The number can vary.
  • a transparent substrate including a dissimilar material for example, a wafer substrate composed of multiple layers such as an insulating layer and a silicon wafer can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
  • FIG. 7 schematically illustrates a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 8 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus illustrated in FIG. 7.
  • the laser processing apparatus 200 focuses a laser light source 210 emitting laser light L and a laser light L emitted from the laser light source 210 and irradiates the substrate. It includes a focusing unit 250 to be.
  • the laser light source 210 may have a Gaussian shape in which intensity decreases from the center portion to the edge portion thereof.
  • a scan unit 230 may be provided between the laser light source 210 and the focusing unit 250 between the laser light source and the focusing unit.
  • a predetermined optical system 220 such as a beam expansion unit may be further provided between the laser light source 210 and the scan unit 230.
  • the focusing unit 250 may focus the incident laser light L to form a plurality of focusing points P1, P2, P3, and P4 on the substrate W. As illustrated in FIG. These light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the thickness direction of the substrate W.
  • the focusing unit includes a body part 251 and a plurality of lens parts S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body part 251.
  • the body part 251 may include a first surface 251a through which light is incident and a second surface 251b positioned opposite to the first surface 251a.
  • the first surface 251a of the body portion 251 is a surface on which laser light having a Gaussian intensity is incident.
  • the second surface 251 b of the body part 251 may have a flat shape as a surface through which the laser light L incident from the first surface 251 passes.
  • a plurality of lens parts S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the second flat surface 251 b of the body part 251.
  • the plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4).
  • the second, third and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, respectively. Since the plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3 and S4 may have different radii of curvature.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit.
  • the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 constituting the focusing unit have different radii of curvature, so that the thickness of the substrate on the substrate as shown in FIG.
  • a plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart from each other along the direction.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may be formed when the first, second, third, and fourth lens units have larger radius of curvature as they move away from the first lens unit.
  • Third and fourth condensing points P1, P2, P3, P4 are shown.
  • the laser light L having a Gaussian-type intensity whose intensity decreases from the center portion to the edge portion is incident on the focusing unit 250. Accordingly, light of the strongest intensity may be incident on the first lens unit S1, and light of the weakest intensity may be incident on the fourth lens unit S4.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 move away from the first lens unit S1, light incident areas may increase.
  • the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 are provided to have a larger light incident area, thereby forming the first, second, and third lenses.
  • the energy density at the third and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 can be made uniform, and as a result, the processing of the substrate W can be made easier and more precise.
  • the focusing unit 250 includes four lens units S1, S2, S3, and S4 has been exemplarily described.
  • the present invention is not limited thereto, and the focusing unit 250 includes the lens units S1, S2, S3, and S4. The number can vary.

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Abstract

A lens optical system and a laser processing apparatus comprising the same are disclosed. The disclosed lens optical system comprises: a body part including a first surface on which light is incident and a second flat surface opposite to the first surface; a circular lens part provided at the center of the second surface; and at least one annular lens part provided on the first surface so as to surround the circular lens part. Here, the circular lens part and the at least one annular lens part may have different radii of curvature, thereby forming a plurality of light-converging points spaced apart from each other along a traveling direction of the light.

Description

렌즈 광학계 및 이를 포함하는 레이저 가공장치Lens optical system and laser processing apparatus including the same
본 발명은 렌즈 광학계 및 이를 포함하는 레이저 가공장치에 관한 것이다. The present invention relates to a lens optical system and a laser processing apparatus including the same.
기존의 레이저 가공공정에서 레이저 빔은 라인 형태의 빔으로 그 집속 지점은 가공대상물의 가공면 상에 일방향으로 형성되어 있으며 그 깊이는 일정한 구조로 이루어져 있다. 이러한 가공 방식은 넓은 가공 영역을 동일한 깊이로 가공하는데에는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 가공 방식은 가공 횟수를 줄임으로써 가공 시간을 단축시키는 것이 필요한 분야, 예를 들면, 투명한 가공 대상물의 절단 등과 같은 분야에는 적용되기 어렵다는 단점이 있다. In the conventional laser processing process, the laser beam is a line-shaped beam whose focusing point is formed in one direction on the processing surface of the object to be processed, and its depth has a constant structure. This processing method has the advantage of machining a large machining area to the same depth. However, such a processing method has a disadvantage in that it is difficult to be applied to a field that needs to shorten the machining time by reducing the number of machining, for example, cutting of a transparent workpiece.
본 발명의 일 실시예에 따르면 렌즈 광학계 및 이를 포함하는 레이저 가공장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a lens optical system and a laser processing apparatus including the same are provided.
본 발명의 일 측면에 있어서, In one aspect of the invention,
광이 입사되는 제1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부;A body part including a first surface on which light is incident and a second flat surface disposed on an opposite side of the first surface;
상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부; 및A circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface; And
상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고,And at least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 광의 진행 방향을 따라 이격되게 배치되는 복수의 집광점을 형성하는 렌즈 광학계가 제공된다.The circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature to provide a lens optical system for forming a plurality of condensing points spaced apart along the traveling direction of the light.
상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 두께가 점점 얇아지는 형상을 가질 수 있다. Each of the at least one annular lens unit may have a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens unit.
상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 곡률 반경을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점 큰 곡률 반경을 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함할 수 있다. The circular lens portion may have a smaller radius of curvature than each of the at least one annular lens portion. In this case, the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger radius of curvature as the distance from the circular lens unit increases.
상기 원형 렌즈부와 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 동일한 광 입사면적을 가질 수 있다. 상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 광 입사면적을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점 큰 광 입사면적으로 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함할 수 있다. Each of the circular lens unit and the at least one annular lens unit may have the same light incident area. The circular lens unit may have a light incident area smaller than each of the at least one annular lens unit. In this case, the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger light incident area as the distance from the circular lens unit is increased.
상기 몸체부의 제1면에는 가우시안 형태, 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기(intensity)를 가지는 레이저 빔이 입사될 수 있다. A laser beam having an intensity of a Gaussian shape, a dog ear type shape, or a flat shape may be incident on the first surface of the body part.
다른 측면에 있어서,In another aspect,
레이저 광을 방출하는 레이저 광원; 및A laser light source for emitting laser light; And
상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 집속하여 기판에 조사하는 집속 유닛(focusing unit);을 포함하고,And a focusing unit configured to focus the laser light emitted from the laser light source and irradiate the substrate.
상기 집속 유닛은, The focusing unit,
상기 레이저 광이 입사되는 제1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부;A body portion including a first surface on which the laser light is incident and a second flat surface positioned opposite to the first surface;
상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부; 및A circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface; And
상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고,And at least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 기판의 두께 방향을 따라 이격되게 배치되는 복수의 집광점을 형성하는 레이저 가공장치가 제공된다.The circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature to provide a laser processing apparatus for forming a plurality of condensing points spaced apart along the thickness direction of the substrate.
상기 기판은 상기 레이저 광에 대해 투과성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 레이저 가공장치는 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 광을 가공 방향을 따라 주사하는 스캔 유닛을 더 포함할 수 있다. The substrate may include a material having transparency to the laser light. The laser processing apparatus may further include a scan unit that scans the laser light irradiated onto the substrate along a processing direction.
상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 두께가 점점 얇아지는 형상을 가질 수 있다. Each of the at least one annular lens unit may have a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens unit.
상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 곡률 반경을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 곡률 반경을 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함할 수 있다. The circular lens portion may have a smaller radius of curvature than each of the at least one annular lens portion. In this case, the at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger radius of curvature as the distance from the circular lens unit is increased.
상기 레이저 광원은 가우시안 형태의 세기를 가지는 레이저 빔을 방출할 수있다. 이 경우, 상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 광 입사면적을 가질 수 있다. 그리고, 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 광 입사면적으로 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함할 수 있다. The laser light source may emit a laser beam having a Gaussian type intensity. In this case, the circular lens unit may have a light incident area smaller than that of each of the at least one annular lens unit. The at least one annular lens unit may include a plurality of annular lens units having a larger light incident area as the at least one annular lens unit moves away from the circular lens unit.
상기 레이저 광원과 상기 집속 유닛 사이에 마련되어 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지도록 변형시키는 빔 성형 유닛을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 원형 렌즈부와 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 동일한 광 입사면적을 가질 수 있다. The apparatus may further include a beam forming unit provided between the laser light source and the focusing unit to modify the laser beam emitted from the laser light source to have a dog-ear type or a flat shape. In this case, each of the circular lens unit and the at least one annular lens unit may have the same light incident area.
또 다른 측면에 있어서,In another aspect,
렌즈 광학계를 이용하여 레이저 광을 집속시켜 기판을 가공하는 방법에 있어서,In a method of processing a substrate by focusing the laser light using a lens optical system,
상기 렌즈 광학계는, 상기 레이저 광이 입사되는 제1면과 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부와, 상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부와, 상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고, The lens optical system may include a body part including a first surface on which the laser light is incident and a flat second surface opposite to the first surface, a circular lens part disposed to be positioned at the center of the second surface; And at least one annular lens portion provided to surround the circular lens portion on the second surface.
상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 레이저 광은 상기 렌즈 광학계에 의해 다중 집속되어 상기 기판의 두께 방향을 따라 서로 이격된 복수의 집광점을 형성하는 레이저 가공방법이 제공된다. The circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature, so that the laser light is multi-focused by the lens optical system to form a plurality of focusing points spaced apart from each other along the thickness direction of the substrate. A method is provided.
상기 기판은 상기 레이저 광에 대해 투과성을 가지는 물질을 포함함으로써 상기 복수의 집광점 중 적어도 하나는 상기 기판의 내부에 형성될 수 있다. The substrate may include a material having transparency to the laser light, such that at least one of the plurality of light collecting points may be formed inside the substrate.
본 발명의 실시예에 의하면, 렌즈 광학계가 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부를 포함함으로써 기판의 두께 방향을 따라 복수의 집광점을 동시에 형성할 수 있으므로 투명한 기판의 가공 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 기존에는 기판의 가공 깊이가 달라짐에 따라 가공 공정들을 반복적으로 수행하여야 하지만 본 실시예에 따른 렌즈 광학계를 이용하게 되면 한번의 공정으로 기판을 가공할 수 있으므로 기판의 가공시간을 크게 단축시킬 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, since the lens optical system includes a plurality of lens units having different radii of curvature, a plurality of light collecting points may be simultaneously formed along the thickness direction of the substrate, thereby reducing processing time of the transparent substrate. That is, in the past, the processing steps have to be repeatedly performed as the processing depth of the substrate is changed, but using the lens optical system according to the present embodiment can greatly reduce the processing time of the substrate since the substrate can be processed in one process. have.
기존의 투명한 기판 가공 시에는 기판의 두께 방향을 따라 상부에 하부로 가공하거나 또는 하부에서 상부로 가공하는 등과 같은 가공 방향에 따른 제약이 있었으나, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계를 이용하게 되면 기판의 가공 방향에 따른 제약은 사라질 수 있다. 기판의 두께 방향을 따라 형성되는 복수의 집광점이 가공 조건에 맞는 유효 초점 거리를 갖도록 함으로써 다른 광학계의 성능에 의존하는 불안정성을 해소하고, 에너지도 효율적으로 사용할 수 있다. In the conventional transparent substrate processing, there were limitations depending on the processing direction such as processing from the top to the bottom or from the bottom to the top along the thickness direction of the substrate. However, when the lens optical system according to the present embodiment is used, the substrate is processed. Directional constraints can disappear. By making the plurality of light collecting points formed along the thickness direction of the substrate have an effective focal length suitable for processing conditions, instability depending on the performance of other optical systems can be eliminated, and energy can be used efficiently.
렌즈 광학계를 구성하는 복수의 렌즈부에 대한 곡률 반경이나 렌즈부들 사이의 간격을 조절함으로써 수차 및 초점 거리를 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부를 몸체부의 평면 상에 마련함으로써 기존에 사용되었던 다초점 광학계에 비해 그 두께를 얇고 가볍게 할 수 있다. 이러한 렌즈 광학계는 금형을 이용하여 제작될 수 있으므로 기존에 폴리싱 방법을 이용하여 생산하는 방식에 비해 대량 생산이 용이하다. 이종 물질을 포함하는 투명한 기판, 예를 들면 절연층과 실리콘 웨이퍼 등과같이 다층으로 구성된 웨이퍼 기판도 한번의 공정으로 가공이 가능하며, 이에 따라 가공 시간도 단축시킬 수 있다. The aberration and the focal length can be variously adjusted by adjusting the radius of curvature or the distance between the lens portions of the plurality of lens portions constituting the lens optical system. In addition, by providing a plurality of lens portions having different radii of curvature on the plane of the body portion, the thickness thereof can be made thinner and lighter than conventional multifocal optical systems. Since the lens optical system may be manufactured using a mold, mass production is easier than that of the conventional production using a polishing method. Transparent substrates containing heterogeneous materials, for example, wafer substrates composed of multiple layers such as insulating layers and silicon wafers, can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a lens optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 광학계의 저면을 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a bottom surface of the lens optical system illustrated in FIG. 1.
도 3은 레이저 광이 도 1에 도시된 렌즈 광학계에 입사되어 기판에 복수의집광점을 형성하는 모습을 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a state in which laser light is incident on the lens optical system illustrated in FIG. 1 to form a plurality of light collecting points on a substrate.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 렌즈 광학계를 제조하는 방법을 도시한 것이다.4A to 4D illustrate a method of manufacturing the lens optical system shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 도시한 것이다.5 schematically shows a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 레이저 가공장치에서 레이저 광이 집속 유닛을 통해 기판에 조사되는 모습을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 도시한 것이다.7 schematically illustrates a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에 도시된 레이저 가공장치에서 레이저 광이 집속 유닛을 통해 기판에 조사되는 모습을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 7.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; The examples illustrated below are not intended to limit the scope of the invention, but are provided to explain the invention to those skilled in the art. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity. Also, when it is described that a layer of material is present in a substrate, the material layer may be in direct contact with the substrate, and another third layer may be present therebetween.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 광학계의 저면을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view illustrating a lens optical system according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 illustrates a bottom surface of the lens optical system illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈 광학계(10)는 몸체부(11)와 이 몸체부(11)에 마련되는 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함한다. 몸체부(11)는 광이 입사되는 제1면(11a)과 이 제1면(11a)의 반대쪽에 위치하는 제2면(11b)을 포함할 수 있다. 이러한 몸체부(11)는 입사되는 광을 투과시키는 투명한 재질을 포함할 수 있다.1 and 2, the lens optical system 10 includes a body 11 and a plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body 11. Include. The body portion 11 may include a first surface 11a through which light is incident and a second surface 11b positioned opposite to the first surface 11a. The body portion 11 may include a transparent material that transmits incident light.
몸체부(11)의 제1면(11a, 도 1에서 상면)은 광이 입사하는 면으로서 볼록한 형태를 가질 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 제1면(11a)은 평탄한 형태 또는 오목한 형태를 가지는 것도 가능하다. 그리고, 몸체부(11)의 제2면(11b, 도 1에서 하면)은 제1면(11)으로부터 입사된 광이 투과하는 면으로서 평탄한 형태를 가질 수 있다. The first surface 11a (the upper surface in FIG. 1) of the body portion 11 may have a convex shape as a surface on which light is incident. However, the present invention is not limited thereto, and the first surface 11a may have a flat or concave shape. In addition, the second surface 11b (the lower surface in FIG. 1) of the body portion 11 may have a flat shape as a surface through which light incident from the first surface 11 passes.
몸체부(11)의 평탄한 제2면(11b)에는 서로 다른 곡률반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 마련되어 있다. 이러한 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부(S1)와 이 제1 렌즈부(S1)를 순차적으로 둘러싸도록 마련되는 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)를 포함할 수 있다.A plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the flat second surface 11b of the body portion 11. The plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4).
제1 렌즈부(S1)는 제2면(11b)의 가운데 부분에 마련되는 원형 렌즈부가 될 수 있다. 이러한 제1 렌즈부(S1)는 제1 곡률 반경을 가질 수 있다. 그리고, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4) 각각은 제1 렌즈부(S1)를 순차적으로 둘러싸는 환형 렌즈부가 될 수 있다. 구체적으로, 제2 렌즈부(S2)는 제1 렌즈부(S1)를 둘러싸도록 마련되어 있으며, 제3 렌즈부(S3)는 제2 렌즈부(S2)를 둘러싸도록 마련되어 있다. 그리고, 제4 렌즈부(S4)는 제3 렌즈부(S3)를 둘러싸도록 마련되어 있다. 이러한 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)는 각각 제2, 제3 및 제4 곡률반경을 가질 수 있다. 여기서, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)는 각각 도 1에 도시된 바와 같이 제1 렌즈부(S1)로부터 멀어질수록 그 두께가 점점 얇아지는 형상을 가질 수 있다. The first lens unit S1 may be a circular lens unit provided at the center portion of the second surface 11b. The first lens unit S1 may have a first radius of curvature. Each of the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may be an annular lens unit that sequentially surrounds the first lens unit S1. Specifically, the second lens unit S2 is provided to surround the first lens unit S1, and the third lens unit S3 is provided to surround the second lens unit S2. The fourth lens unit S4 is provided to surround the third lens unit S3. The second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have second, third, and fourth curvature radii, respectively. Here, the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, as shown in FIG. 1. .
본 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부로부터 멀어질수록 큰 곡률 반경들을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 순차적으로 그 값이 커지는 제1, 제2, 제3 및 제4 곡률 반경을 가질 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 다양한 값의 곡률 반경을 가질 수도 있다.In the present embodiment, the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different radii of curvature. For example, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit. Accordingly, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have first, second, third, and fourth curvature radii of which values are sequentially increased. However, the present invention is not limited thereto, and the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different radii of curvature.
이와 같이, 렌즈 광학계(10)가 서로 다른 곡률 반경을 가지는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함함으로써 후술하는 바와 같이 광의 진행 방향을 따라 서로 다른 초점 거리를 가지는 복수의 집광점이 형성될 수 있다. As such, the lens optical system 10 includes first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature so that each of the lens optical systems 10 may be arranged along the traveling direction of light as described below. A plurality of light collecting points having different focal lengths may be formed.
도 3은 레이저 광이 도 1에 도시된 렌즈 광학계에 입사되어 기판에 복수의집광점을 형성하는 모습을 도시한 것이다. 여기서, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 순차적으로 커지는 제1, 제2, 제3 및 제4 곡률 반경을 가지고 있다. 그리고, 기판(W)으로는 레이저 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질의 기판이 사용되었다. FIG. 3 illustrates a state in which laser light is incident on the lens optical system illustrated in FIG. 1 to form a plurality of light collecting points on a substrate. Here, the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have first, second, third, and fourth curvature radii that increase in order. As the substrate W, a transparent substrate capable of transmitting laser light was used.
도 3을 참조하면, 레이저 광(L)은 몸체부(11)의 제1면(11a)을 통해 입사되어 몸체부(11)를 투과한 다음, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)에 의해 집속되어 기판(W)에 조사된다. 여기서, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 곡률 반경을 가지고 있으므로, 레이저 광(L)의 진행 방향, 즉 기판(W)의 두께 방향을 따라 서로 다른 초점 거리를 가지는 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 형성하게 된다. Referring to FIG. 3, the laser light L is incident through the first surface 11a of the body portion 11 to pass through the body portion 11, and then the first, second, third and fourth lenses. Focused by the portions S1, S2, S3, and S4, the substrate W is irradiated. Here, since the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have different radii of curvature, the advancing direction of the laser light L, that is, the thickness direction of the substrate W A plurality of condensing points (P1, P2, P3, P4) having different focal lengths are thus formed.
구체적으로, 제1 렌즈부(S1)는 가장 작은 제1 곡률 반경을 가지고 있으므로 가장 짧은 초점 거리를 형성할 수 있다. 이에 따라, 레이저 광(L) 중에서 제1 렌즈부(S1)로 입사되는 제1 레이저 광(L1)은 제1 렌즈부(S1)에 의해 집속되어 예를 들면 기판(W)의 상면에 제1 집광점(P1)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 렌즈부(S2)는 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 가지고 있으므로 제1 렌즈부(S1)보다 큰 초점 거리를 형성할 수 있다. 이에 따라, 레이저 광(L) 중에서 제2 렌즈부(S2)로 입사되는 제2 레이저 광(L2)은 제2 렌즈부(S2)에 의해 집속되어 기판(W)의 내부에 제2 집광점(P2)을 형성할 수 있다. 여기서, 제2 집광점(P2)은 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d1에 형성될 수 있다. Specifically, since the first lens unit S1 has the smallest first radius of curvature, the first lens unit S1 may form the shortest focal length. Accordingly, the first laser light L1 incident on the first lens unit S1 of the laser light L is focused by the first lens unit S1, for example, on the upper surface of the substrate W. Condensing point P1 can be formed. In addition, since the second lens unit S2 has a second radius of curvature greater than the first radius of curvature, the second lens unit S2 may have a larger focal length than the first lens unit S1. Accordingly, the second laser light L2 incident on the second lens unit S2 of the laser light L is focused by the second lens unit S2, and the second light collecting point ( P2) can be formed. Here, the second light collecting point P2 may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W.
제3 렌즈부(S3)는 제2 곡률 반경보다 큰 제3 곡률 반경을 가지고 있으므로 제2 렌즈부(S2)보다 큰 초점 거리를 형성할 수 있다. 이에 따라, 레이저 광(L) 중에서 제3 렌즈부(S3)로 입사되는 제3 레이저 광(L3)은 제3 렌즈부(S3)에 의해 집속되어 기판(W)의 내부에 제3 집광점(P3)을 형성할 수 있다. 여기서, 제3 집광점(P3)은 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d2 (>d1)에 형성될 수 있다. 그리고, 제4 렌즈부(S4)는 제3 곡률 반경보다 큰 제4 곡률 반경을 가지고 있으므로 제3 렌즈부(S3)보다 큰 초점 거리를 형성할 수 있다. 이에 따라, 레이저 광 중(L)에서 제4 렌즈부(S4)로 입사되는 제4 레이저 광(L4)은 제4 렌즈부(S4)에 의해 집속되어 기판(W)의 내부에 제4 집광점(P4)을 형성할 수 있다. 여기서, 제4 집광점(P4)은 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d3 (>d2)에 형성될 수 있다.Since the third lens unit S3 has a third radius of curvature greater than the second radius of curvature, the third lens unit S3 may form a larger focal length than the second lens unit S2. Accordingly, the third laser light L3 incident on the third lens unit S3 of the laser light L is focused by the third lens unit S3, and the third condensing point (3) is formed inside the substrate (W). P3) can be formed. Here, the third light collecting point P3 may be formed at a predetermined depth d2 (> d1) from the upper surface of the substrate W. In addition, since the fourth lens unit S4 has a fourth radius of curvature greater than the third radius of curvature, the fourth lens unit S4 may form a larger focal length than the third lens unit S3. Accordingly, the fourth laser light L4 incident from the laser light L into the fourth lens part S4 is focused by the fourth lens part S4 and the fourth condensing point is formed inside the substrate W. As shown in FIG. (P4) can be formed. Here, the fourth light collecting point P4 may be formed at a predetermined depth d3 (> d2) from the upper surface of the substrate W.
이상과 같이, 렌즈 광학계(10)가 서로 다른 곡률 반경을 가지는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함함으로써 레이저 광(L)의 진행 방향, 즉 기판(W)의 두께 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)을 동시에 형성할 수 있다. 이와 같이, 기판(W)에 두께 방향을 따라 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 동시에 형성하게 되면 후술하는 바와 같이 기판(W)에 대한 레이저 가공 시간을 크게 단축시킬 수 있다. As described above, the lens optical system 10 includes the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature, thereby advancing the direction of the laser light L, That is, the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 spaced apart at predetermined intervals along the thickness direction of the substrate W may be simultaneously formed. As described above, when the plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 are simultaneously formed on the substrate W along the thickness direction, the laser processing time for the substrate W can be shortened as described later.
몸체부(11)의 제1면(11a)에 입사되는 레이저 광(L)은 제1면(11a) 상의 위치에 무관하게 거의 균일한 세기를 가지는 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 광이 될 수 있다. 여기서, 도그이어 타입 형태의 빔이라 함은 그 세기가 가운데는 평탄하고 양끝이 뾰족한 형태의 빔을 의미한다. 이 경우, 기판(W)의 두께 방향을 따라 형성되는 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)이 동일한 에너지 밀도를 가질 수 있도록 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 동일한 광 입사면적을 가질 수 있다. 한편, 몸체부(11)의 제1면(11a)에 입사되는 레이저 광(L)은 제1면(11a)의 중심부에서 가장자리 부분으로 갈수록 그 세기가 점점 작아지는 가우시안(Gaussian) 형태의 광이 될 수도 있다. 이 경우, 기판(W)의 두께 방향을 따라 형성되는 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)이 동일한 에너지 밀도를 가질 수 있도록 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 광 입사면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 점점 큰 값을 가지는 광 입사면적을 가질 수 있다. The laser light L incident on the first surface 11a of the body portion 11 may be a dog-ear type or flat type light having almost uniform intensity regardless of the position on the first surface 11a. have. Here, the dog-ear type beam means a beam whose intensity is flat in the center and pointed at both ends. In this case, the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W may have the same energy density. The third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have the same light incident area. On the other hand, the laser light L incident on the first surface 11a of the body portion 11 has a Gaussian shape of light whose intensity gradually decreases from the center portion of the first surface 11a to the edge portion. May be In this case, the first, second, third, and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W may have the same energy density. The third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have different light incident areas. In detail, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have light incident areas having a larger value.
이상의 렌즈 광학계(10)에서는 원형 렌즈부인 제1 렌즈부(S1)를 둘러싸도록 3개의 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)가 마련된 경우가 설명되었다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 렌즈부(S1)를 둘러싸는 환형 렌즈부들의 개수는 기판(W)의 가공 조건이나 렌즈 광학계(10)의 설계 조건에 따라 얼마든지 변형 가능하다. In the above-described lens optical system 10, three second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 are provided to surround the first lens unit S1, which is a circular lens unit. However, the present invention is not limited thereto, and the number of the annular lens units surrounding the first lens unit S1 may be modified depending on the processing conditions of the substrate W or the design conditions of the lens optical system 10.
이상에서 설명된 렌즈 광학계(10)를 이용하여 기판(W)을 가공하는 경우에 다음과 같은 효과를 가져올 수 있다. When the substrate W is processed using the lens optical system 10 described above, the following effects can be obtained.
렌즈 광학계(10)가 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함함으로써 기판(W)의 두께 방향을 따라 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 동시에 형성할 수 있으므로 기판(W)의 가공 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 기존에는 기판(W)의 가공 깊이가 달라짐에 따라 가공 공정들을 반복적으로 수행하여야 하지만 본 실시예에 따른 렌즈 광학계(10)를 이용하게 되면 한번의 공정으로 기판(W)을 가공할 수 있으므로 가공시간을 크게 단축시킬 수 있다.The lens optical system 10 includes a plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature so that the plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 along the thickness direction of the substrate W are included. Can be formed at the same time, the processing time of the substrate (W) can be shortened. That is, in the related art, the processing depths of the substrate W need to be repeatedly performed, but when the lens optical system 10 according to the present embodiment is used, the substrate W may be processed in one process. Machining time can be greatly shortened.
기존의 투명한 기판 가공 시에는 기판의 두께 방향을 따라 상부에 하부로 가공하거나 또는 하부에서 상부로 가공하는 등과 같은 가공 방향에 따른 제약이 있었으나, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계(10)를 이용하게 되면 기판(W)의 가공 방향에 따른 제약은 사라질 수 있다. 기판(W)의 두께 방향을 따라 형성되는 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)이 가공 조건에 맞는 유효 초점 거리를 갖도록 함으로써 다른 광학계의 성능에 의존하는 불안정성을 해소하고, 에너지도 효율적으로 사용할 수 있다. In the conventional transparent substrate processing, there were limitations depending on the processing direction, such as processing from the top to the bottom or from the bottom to the top along the thickness direction of the substrate, but when using the lens optical system 10 according to the present embodiment Constraints according to the processing direction of the substrate W may disappear. The plurality of condensing points P1, P2, P3, and P4 formed along the thickness direction of the substrate W have an effective focal length suitable for processing conditions, thereby eliminating instability depending on the performance of other optical systems and making energy efficient. Can be used as
렌즈 광학계(10)를 구성하는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)에 대한 곡률 반경이나 렌즈부들(S1,S2,S3,S4) 사이의 간격을 조절함으로써 수차 및 초점 거리를 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 몸체부(11)의 평면에 마련함으로써 기존에 사용되었던 다초점 광학계에 비해 그 두께를 얇고 가볍게 할 수 있다. By varying the radius of curvature of the plurality of lens units S1, S2, S3, S4 constituting the lens optical system 10 or the interval between the lens units S1, S2, S3, S4, the aberration and the focal length can be varied. I can regulate it. In addition, by providing a plurality of lens units (S1, S2, S3, S4) having different radii of curvature in the plane of the body portion 11, the thickness thereof can be made thinner and lighter than conventional multi-focused optical systems.
이러한 렌즈 광학계(10)는 금형을 이용하여 제작될 수 있으므로 기존에 폴리싱 방법을 이용하여 생산하는 방식에 비해 대량 생산이 용이하다. 이종 물질을 포함하는 투명한 기판, 예를 들면 절연층과 실리콘 웨이퍼 등과같이 다층으로 구성된 웨이퍼 기판도 한번의 공정으로 가공이 가능하며, 이에 따라 가공 시간도 단축시킬 수 있다. Since the lens optical system 10 may be manufactured using a mold, mass production of the lens optical system 10 is easier than that of the conventional production method using a polishing method. Transparent substrates containing heterogeneous materials, for example, wafer substrates composed of multiple layers such as insulating layers and silicon wafers, can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 렌즈 광학계를 제조하는 방법을 도시한 것이다.4A to 4D illustrate a method of manufacturing the lens optical system shown in FIG. 1.
도 4a를 참조하면, 몸체부(11)를 준비한다. 여기서, 광이 입사하는 몸체부(11)의 제1면(11a)은 볼록한 형태를 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 몸체부(11)의 제1면(11a)이 평탄한 형태나 또는 오목한 형태를 가지는 것도 가능하다. 그리고, 몸체부(11)의 제2면(11b)을 평탄한 형태를 가질 수 있다. 다음으로, 몸체부(11)의 평탄한 제2면(11b)에 제1 곡률 반경을 가지는 제1 렌즈부(S1)를 결합한다. 여기서, 제1 렌즈부(S1)는 원형 렌즈부로서 제2면(11b)의 가운데 부분에 부착될 수 있다. 이러한 제1 렌즈부(S1)는 제1 곡률 반경을 가지는 제1 렌즈 부재(21)를 소정 크기의 원형 렌즈로 가공함으로써 제작될 수 있다.Referring to Figure 4a, to prepare a body portion (11). Here, the first surface 11a of the body portion 11 to which light is incident may have a convex shape. However, the present invention is not limited thereto, and the first surface 11a of the body portion 11 may have a flat or concave shape. In addition, the second surface 11b of the body portion 11 may have a flat shape. Next, the first lens portion S1 having the first radius of curvature is coupled to the second flat surface 11b of the body portion 11. Here, the first lens unit S1 may be attached to the center portion of the second surface 11b as a circular lens unit. The first lens unit S1 may be manufactured by processing the first lens member 21 having the first radius of curvature into a circular lens having a predetermined size.
도 4b를 참조하면, 몸체부(11)의 평탄한 제2면(11b)에 제1 렌즈부(S1)를 둘러싸도록 제2 렌즈부(S2)를 결합한다. 여기서, 제2 렌즈부(S2)는 제1 곡률 반경과 다른 제2 곡률 반경을 가질 수 있다. 제2 렌즈부(S2)는 환형 렌즈부로서 제1 렌즈부(S1)를 둘러싸는 형태를 가지고 제2면(11b)에 부착될 수 있다. 이러한 제2 렌즈부(S2)는 제2 곡률 반경을 가지는 제2 렌즈 부재(22)를 제1 렌즈부(S!)보다 큰 크기의 환형 렌즈로 가공함으로써 제작될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the second lens unit S2 is coupled to the flat second surface 11b of the body 11 to surround the first lens unit S1. Here, the second lens unit S2 may have a second radius of curvature different from the first radius of curvature. The second lens part S2 may be attached to the second surface 11b as an annular lens part and surround the first lens part S1. The second lens unit S2 may be manufactured by processing the second lens member 22 having the second radius of curvature into an annular lens having a larger size than the first lens unit S !.
도 4c를 참조하면, 몸체부(11)의 평탄한 제2면(11b)에 제2 렌즈부(S2)를 둘러싸도록 제3 렌즈부(S3)를 결합한다. 여기서, 제3 렌즈부(S3)는 제1 및 제2 곡률 반경과 다른 제3 곡률 반경을 가질 수 있다. 제3 렌즈부(S3)는 환형 렌즈부로서 제2 렌즈부(S2)를 둘러싸는 형태를 가지고 제2면(11b)에 부착될 수 있다. 이러한 제3 렌즈부(S3)는 제3 곡률 반경을 가지는 제3 렌즈 부재(23)를 제2 렌즈부(S2) 보다 큰 크기의 환형 렌즈로 가공함으로써 제작될 수 있다.Referring to FIG. 4C, the third lens part S3 is coupled to the second flat part 11b of the body part 11 so as to surround the second lens part S2. Here, the third lens unit S3 may have a third radius of curvature different from the first and second radius of curvature. The third lens unit S3 is an annular lens unit and may be attached to the second surface 11b in a form surrounding the second lens unit S2. The third lens unit S3 may be manufactured by processing the third lens member 23 having the third radius of curvature into an annular lens having a larger size than the second lens unit S2.
도 4d를 참조하면, 몸체부(11)의 제2면(11b)에 제3 렌즈부(S3)를 둘러싸도록 제4 렌즈부(S4)를 결합하면 도 1에 도시된 렌즈 광학계(10)가 완성된다. 여기서, 제4 렌즈부(S4)는 제1, 제2 및 제3 곡률 반경과 다른 제4 곡률 반경을 가질 수 있다. 제4 렌즈부(S4)는 환형 렌즈부로서 제3 렌즈부(S3)를 둘러싸는 형태를 가지고 제2면(11b)에 부착될 수 있다. 이러한 제4 렌즈부(S4)는 제4 곡률 반경을 가지는 제4 렌즈 부재(24)를 제3 렌즈부(S3) 보다 큰 크기의 환형 렌즈로 가공함으로써 제작될 수 있다.Referring to FIG. 4D, when the fourth lens unit S4 is coupled to the second surface 11b of the body 11 to surround the third lens unit S3, the lens optical system 10 illustrated in FIG. Is completed. Here, the fourth lens unit S4 may have a fourth radius of curvature different from the first, second, and third radius of curvature. The fourth lens unit S4 may be attached to the second surface 11b as an annular lens unit having a shape surrounding the third lens unit S3. The fourth lens unit S4 may be manufactured by processing the fourth lens member 24 having the fourth radius of curvature into an annular lens having a size larger than that of the third lens unit S3.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 도 5에 도시된 레이저 가공장치에서 레이저 광이 집속 유닛을 통해 기판에 조사되는 모습을 도시한 것이다.5 schematically shows a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention. 6 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus shown in FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면, 레이저 가공장치(100)는 레이저 광(L)을 방출하는 레이저 광원(110)과, 레이저 광원(110)으로부터 출사된 레이저 광(L)을 집속하여 기판(W)에 조사하는 집속 유닛(150)을 포함한다. 가공 대상물인 기판(W)은 스테이지(50) 상에 장착될 수 있다. 이러한 기판(W)으로는 레이저 광(L)에 대해 투과성이 있는 투명한 기판이 사용될 수 있다.5 and 6, the laser processing apparatus 100 focuses the laser light source 110 that emits the laser light L and the laser light L emitted from the laser light source 110 to focus the substrate W. As shown in FIG. It includes a focusing unit 150 for irradiating). The substrate W, which is the object to be processed, may be mounted on the stage 50. As the substrate W, a transparent substrate that is transparent to the laser light L may be used.
레이저 광원(110)은 기판(W)을 가공하고자 하는 레이저 광(L)을 방출한다. 여기서, 레이저 광원으로부터 방출되는 레이저 광(L)은 중심부에서 가장자리 부분으로 갈수록 그 세기(intensity)가 약해지는 가우시안(Gaussian) 형태의 세기를 가질 수 있다. 레이저 광원(110)은 다양한 파장 범위의 레이저 광(L)을 방출할 수 있다. 예를 들면, 레이저 광원은 적외선(IR) 레이저 광, 자외선(UV) 레이저 광, 또는 그린(Green) 레이저 광을 방출할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The laser light source 110 emits laser light L to be processed on the substrate W. In this case, the laser light L emitted from the laser light source may have a Gaussian shape in which intensity decreases from the center portion to the edge portion. The laser light source 110 may emit laser light L in various wavelength ranges. For example, the laser light source may emit, but is not limited to, infrared (IR) laser light, ultraviolet (UV) laser light, or green laser light.
레이저 광원(110)과 집속 유닛(150) 사이에는 스캔 유닛(scan unit, 130)이 마련될 수 있다. 스캔 유닛(!30)은 반사 미러 등을 통해 레이저 광(L)을 기판(W)의 가공 방향을 따라 움직이면서 주사하는 역할을 할 수 있다. 한편, 레이저 광원(110)과 스캔 유닛(130) 사이에는 예를 들면 빔 확장유닛 등과 같은 소정 광학계(120)가 더 마련될 수도 있다. A scan unit 130 may be provided between the laser light source 110 and the focusing unit 150. The scan unit! 30 may serve to scan the laser light L while moving along the processing direction of the substrate W through a reflection mirror or the like. Meanwhile, a predetermined optical system 120 such as a beam expansion unit may be further provided between the laser light source 110 and the scan unit 130.
스캔 유닛(130)과 집속 유닛(150) 사이에는 빔 성형 유닛(beam shaping unit, 140)이 마련될 수 있다. 빔 성형 유닛(140)은 입사되는 레이저 광(L)의 형상을 변화시켜 출사키는 것으로, 본 실시예에서는 레이저 광원(110)으로부터 방출된 가우시안 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)을 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)으로 변환시키는 역할을 할 수 있다. 여기서, 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)은 위치와 무관하게 그 세기가 거의 균일한 형태를 가질 수 있다. 이와 같이, 빔 성형 유닛(140)으로부터 출사된 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)은 집속 유닛(150)에 입사된다.A beam shaping unit 140 may be provided between the scan unit 130 and the focusing unit 150. The beam shaping unit 140 emits the light by changing the shape of the incident laser light L. In the present embodiment, the beam shaping unit 140 has a Gaussian-type intensity emitted from the laser light source 110. It may serve to convert the laser light (L) having a type or flat type of intensity. Here, the laser light L having a dog ear type shape or a flat shape intensity may have a shape that is almost uniform in intensity regardless of the position. As such, the laser light L having the doge type or flat shape intensity emitted from the beam shaping unit 140 is incident on the focusing unit 150.
집속 유닛(150)은 입사된 레이저 광(L)을 집속하여 기판(W)에 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 형성시키는 역할을 할 수 있다. 여기서, 집광점들(P1,P2,P3,P4)은 기판(W)의 두께 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 배치되도록 형성될 수 있다. 집속 유닛(150)은 전술한 도 1에 도시된 렌즈 광학계(10)와 동일한 구성을 가지고 있다. 즉, 집속 유닛(150)은 몸체부(151와 이 몸체부(151)에 마련되는 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함한다. The focusing unit 150 may serve to focus the incident laser light L to form a plurality of focusing points P1, P2, P3, and P4 on the substrate W. Here, the light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the thickness direction of the substrate W. The focusing unit 150 has the same configuration as the lens optical system 10 shown in FIG. 1 described above. That is, the focusing unit 150 includes a body portion 151 and a plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body portion 151.
몸체부(151)는 광이 입사되는 제1면(151a)과 이 제1면(151a)의 반대쪽에 위치하는 제2면(151b)을 포함할 수 있다. 여기서, 몸체부(151)의 제1면(151a)은 빔 성형 유닛(140)으로부터 출사된 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)이 입사하는 면으로서 볼록한 형태를 가질 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 제1면(151a)은 평탄한 형태 또는 오목한 형태를 가지는 것도 가능하다. The body portion 151 may include a first surface 151a through which light is incident and a second surface 151b positioned opposite to the first surface 151a. Here, the first surface 151a of the body portion 151 may have a convex shape as a surface on which the laser beam L having the intensity of the dog-ear type or the flat shape emitted from the beam forming unit 140 is incident. have. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the first surface 151a may have a flat or concave shape.
몸체부(151)의 제2면(151b)은 제1면(151)으로부터 입사된 레이저 광(L)이 투과하는 면으로서 평탄한 형태를 가질 수 있다. 몸체부(151)의 평탄한 제2면(151b)에는 서로 다른 곡률반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 마련되어 있다. 이러한 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부(S1)와 이 제1 렌즈부(S1)를 순차적으로 둘러싸도록 마련되는 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈부(S1)는 제2면(11b)의 가운데 부분에 마련되는 원형 렌즈부가 될 수 있다. 이러한 제1 렌즈부(S1)는 제1 곡률 반경을 가질 수 있다. 그리고, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4) 각각은 제1 렌즈부(S1)를 순차적으로 둘러싸는 환형 렌즈부가 될 수 있다. 이러한 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)는 각각 제2, 제3 및 제4 곡률반경을 가질 수 있다. 여기서, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)는 각각 제1 렌즈부(S1)로부터 멀어질수록 그 두께가 점점 얇아지는 형상을 가질 수 있다. The second surface 151b of the body portion 151 may have a flat shape as a surface through which the laser light L incident from the first surface 151 passes. A plurality of lens portions S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the second flat surface 151b of the body portion 151. The plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4). The first lens unit S1 may be a circular lens unit provided at the center portion of the second surface 11b. The first lens unit S1 may have a first radius of curvature. Each of the second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may be an annular lens unit that sequentially surrounds the first lens unit S1. The second, third, and fourth lens units S2, S3, and S4 may have second, third, and fourth curvature radii, respectively. Here, the second, third and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, respectively.
제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부로부터 멀어질수록 큰 곡률 반경들을 가질 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 다른 다양한 곡률 반경들을 가질 수 있다. The first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3 and S4 may have different radii of curvature. For example, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit. However, this is merely illustrative and the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have other various radii of curvature.
이와 같이, 집속 유닛을 구성하는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 도 6에 도시된 바와 같이 기판(W)의 두께 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)이 형성될 수 있다. 도 6에는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 제1 렌즈부(S1)로부터 멀어질수록 큰 곡률 반경들을 가지는 경우에 형성될 수 있는 집광점들(P1,P2,P3,P4)이 도시되어 있다. As described above, the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 constituting the focusing unit have different radii of curvature, so that the substrate W may be formed as shown in FIG. 6. A plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart from each other along the thickness direction. FIG. 6 shows a condensing point that may be formed when the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 have larger radii of curvature as they move away from the first lens unit S1. (P1, P2, P3, P4) are shown.
구체적으로, 레이저 광(L) 중에서 제1 렌즈부(S1)로 입사되는 광은 제1 렌즈부(S1)에 의해 집속되어 예를 들면 기판(W)의 상면에 제1 집광점(P1)을 형성할 수 있으며, 레이저 광(L) 중에서 제2 렌즈부(S2)로 입사되는 광은 제2 렌즈부(S2)에 의해 집속되어 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d1에 제2 집광점(P2)을 형성할 수 있다. 여기서, 제2 집광점(P2)은 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d1에 형성될 수 있다. 또한, 레이저 광(L) 중에서 제3 렌즈부(S3)로 입사되는 광은 제3 렌즈부(S3)에 의해 집속되어 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d2 (>d1)에 제3 집광점(P3)을 형성할 수 있으며, 레이저 광 중(L)에서 제4 렌즈부(S4)로 입사되는 광은 제4 렌즈부(S4)에 의해 집속되어 기판(W)의 상면으로부터 소정 깊이 d3 (>d2)에 제4 집광점(P4)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 두께 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)이 동시에 형성될 수 있다.Specifically, light incident on the first lens unit S1 of the laser light L is focused by the first lens unit S1 to, for example, place the first condensing point P1 on the upper surface of the substrate W. FIG. The light incident on the second lens unit S2 among the laser lights L may be focused by the second lens unit S2, and the second light collecting point may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W. P2) can be formed. Here, the second light collecting point P2 may be formed at a predetermined depth d1 from the upper surface of the substrate W. In addition, the light incident on the third lens unit S3 among the laser lights L is focused by the third lens unit S3, and the third condensing point is formed at a predetermined depth d2 (> d1) from the upper surface of the substrate W. P3 may be formed, and the light incident from the laser light L into the fourth lens part S4 is focused by the fourth lens part S4, and the predetermined depth d3 (from the upper surface of the substrate W) is obtained. The fourth light collecting point P4 may be formed at> d2. Accordingly, the first, second, third and fourth condensing points P1, P2, P3, and P4 spaced apart at predetermined intervals along the thickness direction of the substrate W may be simultaneously formed.
한편, 본 실시예에서는 빔 성형 유닛(140)에 의해 도그이어 타입 형태 또는평탄한 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)이 집속 유닛(150)에 입사된다. 이는 몸체부(151)의 제1면(151a)에 위치가 무관하게 균일한 세기를 가지는 레이저 광(L)이 입사되는 것을 의미한다. 이 경우, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 동일한 광 입사면적들을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)에 의해 기판(W)에 형성되는 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)에서의 에너지 밀도가 균일하게 됨으로써 기판(W)의 가공을 보다 용이하고 정밀하게 할 수 있다. 한편, 이상에서는 집속 유닛(150)이 4개의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함하는 경우가 예시적으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 렌즈부들(S1,S2,S3,S4)의 개수를 다양하게 변형할 수 있다. Meanwhile, in the present embodiment, the laser beam L having the intensity of the dog-ear type or the flat shape is incident on the focusing unit 150 by the beam shaping unit 140. This means that the laser light L having a uniform intensity is incident on the first surface 151a of the body portion 151. In this case, the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have the same light incident areas. Accordingly, the first, second, third and fourth light collecting points P1, which are formed on the substrate W by the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4. Since the energy density in P2, P3, P4 becomes uniform, the process of the board | substrate W can be processed more easily and precisely. Meanwhile, the case in which the focusing unit 150 includes four lens units S1, S2, S3, and S4 has been exemplarily described. However, the present invention is not limited thereto, and the focusing unit 150 includes the lens units S1, S2, S3, and S4. The number can vary.
이상과 같은 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함하는 집속 유닛(150)에 의해 기판(W)의 두께 방향을 따라 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 동시에 형성할 수 있으므로 기판(W)의 가공 시간을 단축시킬 수 있다. A plurality of condensing points P1, P2, along the thickness direction of the substrate W by the focusing unit 150 including a plurality of lens units S1, S2, S3, S4 having different radii of curvature as described above. Since P3 and P4 can be formed simultaneously, the processing time of the board | substrate W can be shortened.
또한, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 몸체부(151)의 평면에 마련함으로써 기존에 사용되었던 다초점 광학계에 비해 그 두께를 얇고 가볍게 할 수 있다. 그리고, 이종 물질을 포함하는 투명한 기판, 예를 들면 절연층과 실리콘 웨이퍼 등과같이 다층으로 구성된 웨이퍼 기판도 한번의 공정으로 가공이 가능하며, 이에 따라 가공 시간도 단축시킬 수 있다. In addition, by providing a plurality of lens units (S1, S2, S3, S4) having different radii of curvature in the plane of the body portion 151, the thickness thereof can be made thinner and lighter than that of a conventional multifocal optical system. In addition, a transparent substrate including a dissimilar material, for example, a wafer substrate composed of multiple layers such as an insulating layer and a silicon wafer can be processed in a single process, thereby shortening the processing time.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 8은 도 7에 도시된 레이저 가공장치에서 레이저 광이 집속 유닛을 통해 기판에 조사되는 모습을 도시한 것이다.7 schematically illustrates a laser processing apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention. 8 illustrates a state in which the laser light is irradiated onto the substrate through the focusing unit in the laser processing apparatus illustrated in FIG. 7.
도 7 및 도 8을 참조하면, 레이저 가공장치(200)는 레이저 광(L)을 방출하는 레이저 광원(210)과, 레이저 광원(210)으로부터 출사된 레이저 광(L)을 집속하여 기판에 조사하는 집속 유닛(250)을 포함한다. 7 and 8, the laser processing apparatus 200 focuses a laser light source 210 emitting laser light L and a laser light L emitted from the laser light source 210 and irradiates the substrate. It includes a focusing unit 250 to be.
레이저 광원(210)은 중심부에서 가장자리 부분으로 갈수록 그 세기(intensity)가 약해지는 가우시안(Gaussian) 형태의 세기를 가질 수 있다. 레이저 광원(210)과 집속 유닛(250) 사이에는 레이저 광원과 집속 유닛 사이에는 스캔 유닛(scan unit,230)이 마련될 수 있다. 한편, 레이저 광원(210)과 스캔 유닛(230) 사이에는 예를 들면 빔 확장유닛 등과 같은 소정 광학계(220)가 더 마련될 수도 있다. The laser light source 210 may have a Gaussian shape in which intensity decreases from the center portion to the edge portion thereof. A scan unit 230 may be provided between the laser light source 210 and the focusing unit 250 between the laser light source and the focusing unit. Meanwhile, a predetermined optical system 220 such as a beam expansion unit may be further provided between the laser light source 210 and the scan unit 230.
집속 유닛(250)은 입사된 레이저 광(L)을 집속하여 기판(W)에 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)을 형성시킬 수 있다. 이러한 집광점들(P1,P2,P3,P4)은 기판(W)의 두께 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 배치되도록 형성될 수 있다. 집속 유닛은 전술한 바와 같이, 몸체부(251)와 이 몸체부(251)에 마련되는 서로 다른 곡률 반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함한다. The focusing unit 250 may focus the incident laser light L to form a plurality of focusing points P1, P2, P3, and P4 on the substrate W. As illustrated in FIG. These light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the thickness direction of the substrate W. FIG. As described above, the focusing unit includes a body part 251 and a plurality of lens parts S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature provided in the body part 251.
몸체부(251)는 광이 입사되는 제1면(251a)과 이 제1면(251a)의 반대쪽에 위치하는 제2면(251b)을 포함할 수 있다. 여기서, 몸체부(251)의 제1면(251a)은 가우시안 형태의 세기를 가지는 레이저 광이 입사하는 면이다. 그리고, 몸체부(251)의 제2면(251b)은 제1면(251)으로부터 입사된 레이저 광(L)이 투과하는 면으로서 평탄한 형태를 가질 수 있다. 몸체부(251)의 평탄한 제2면(251b)에는 서로 다른 곡률반경을 가지는 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 마련되어 있다. 이러한 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부(S1)와 이 제1 렌즈부(S1)를 순차적으로 둘러싸도록 마련되는 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S2,S3,S4)는 각각 제1 렌즈부(S1)로부터 멀어질수록 그 두께가 점점 얇아지는 형상을 가질 수 있다. 이러한 복수의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)에 대해서는 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. The body part 251 may include a first surface 251a through which light is incident and a second surface 251b positioned opposite to the first surface 251a. Here, the first surface 251a of the body portion 251 is a surface on which laser light having a Gaussian intensity is incident. The second surface 251 b of the body part 251 may have a flat shape as a surface through which the laser light L incident from the first surface 251 passes. A plurality of lens parts S1, S2, S3, and S4 having different radii of curvature are provided on the second flat surface 251 b of the body part 251. The plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 may include the second, third, and fourth lens units S2 that sequentially surround the first lens unit S1 and the first lens unit S1. , S3, S4). Here, the second, third and fourth lens units S2, S3, and S4 may have shapes that become thinner as they move away from the first lens unit S1, respectively. Since the plurality of lens units S1, S2, S3, and S4 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 서로 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)는 제1 렌즈부로부터 멀어질수록 큰 곡률 반경들을 가질 수 있다. 이와 같이, 집속 유닛을 구성하는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 도 8에 도시된 바와 같이 기판에는 기판의 두께 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 집광점(P1,P2,P3,P4)이 형성될 수 있다. 도 8에는 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 제1 렌즈부로부터 멀어질수록 큰 곡률 반경들을 가지는 경우에 형성될 수 있는 제1, 제2, 제3 및 제 4 집광점(P1,P2,P3,P4)이 도시되어 있다. The first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3 and S4 may have different radii of curvature. For example, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may have larger curvature radii as they move away from the first lens unit. As such, the first, second, third and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 constituting the focusing unit have different radii of curvature, so that the thickness of the substrate on the substrate as shown in FIG. A plurality of light collecting points P1, P2, P3, and P4 may be formed to be spaced apart from each other along the direction. 8, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 may be formed when the first, second, third, and fourth lens units have larger radius of curvature as they move away from the first lens unit. , Third and fourth condensing points P1, P2, P3, P4 are shown.
본 실시예에서는 가운데 부분에서 가장 자리 부분으로 갈수록 그 세기가 약해지는 가우시안 형태의 세기를 가지는 레이저 광(L)이 집속 유닛(250)에 입사된다. 이에 따라, 제1 렌즈부(S1)에 가장 강한 세기의 광이 입사되며, 제4 렌즈부(S4)에 가장 약한 세기의 광이 입사될 수 있다. 이 경우, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 제1 렌즈부(S1)로부터 멀어질수록 점점 큰 광 입사면적들을 가질 수 있다. 이와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈부(S1,S2,S3,S4)가 점점 큰 광 입사면적을 가지도록 마련함으로써 기판(W)에 형성되는 제1, 제2, 제3 및 제4 집광점(P1,P2,P3,P4)에서의 에너지 밀도는 균일하게 될 수 있으며, 그 결과 기판(W)의 가공을 보다 용이하고 정밀하게 할 수 있다. 한편, 이상에서는 집속 유닛(250)이 4개의 렌즈부(S1,S2,S3,S4)를 포함하는 경우가 예시적으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 렌즈부들(S1,S2,S3,S4)의 개수를 다양하게 변형할 수 있다. In the present embodiment, the laser light L having a Gaussian-type intensity whose intensity decreases from the center portion to the edge portion is incident on the focusing unit 250. Accordingly, light of the strongest intensity may be incident on the first lens unit S1, and light of the weakest intensity may be incident on the fourth lens unit S4. In this case, as the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 move away from the first lens unit S1, light incident areas may increase. In this way, the first, second, third, and fourth lens units S1, S2, S3, and S4 are provided to have a larger light incident area, thereby forming the first, second, and third lenses. The energy density at the third and fourth light collecting points P1, P2, P3, and P4 can be made uniform, and as a result, the processing of the substrate W can be made easier and more precise. Meanwhile, the case in which the focusing unit 250 includes four lens units S1, S2, S3, and S4 has been exemplarily described. However, the present invention is not limited thereto, and the focusing unit 250 includes the lens units S1, S2, S3, and S4. The number can vary.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although embodiments of the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

Claims (21)

  1. 광이 입사되는 제1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부;A body part including a first surface on which light is incident and a second flat surface disposed on an opposite side of the first surface;
    상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부; 및A circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface; And
    상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고,And at least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
    상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 광의 진행 방향을 따라 이격되게 배치되는 복수의 집광점을 형성하는 렌즈 광학계.And the circular lens unit and the at least one annular lens unit have a different radius of curvature to form a plurality of condensing points spaced apart along the traveling direction of the light.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 두께가 점점 얇아지는 형상을 가지는 렌즈 광학계.And each of the at least one annular lens portion has a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens portion.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 곡률 반경을 가지는 렌즈 광학계. And the circular lens unit has a radius of curvature smaller than each of the at least one annular lens unit.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 곡률 반경을 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함하는 렌즈 광학계. The at least one annular lens unit includes a plurality of annular lens units having a larger radius of curvature as the distance from the circular lens unit.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 원형 렌즈부와 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 동일한 광 입사면적을 가지는 렌즈 광학계.And each of the circular lens portion and the at least one annular lens portion has the same light incident area.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 광 입사면적을 가지는 렌즈 광학계.And the circular lens unit has a light incident area smaller than each of the at least one annular lens unit.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 광 입사면적으로 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함하는 렌즈 광학계. The at least one annular lens unit includes a plurality of annular lens units having a larger light incident area as the distance from the circular lens unit.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 몸체부의 제1면에는 가우시안 형태, 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기(intensity)를 가지는 레이저 빔이 입사되는 렌즈 광학계.And a laser beam having a Gaussian shape, a dog ear type shape, or a flat shape intensity on the first surface of the body portion.
  9. 레이저 광을 방출하는 레이저 광원; 및A laser light source for emitting laser light; And
    상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 집속하여 기판에 조사하는 집속 유닛(focusing unit);을 포함하고,And a focusing unit configured to focus the laser light emitted from the laser light source and irradiate the substrate.
    상기 집속 유닛은, The focusing unit,
    상기 레이저 광이 입사되는 제1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부;A body portion including a first surface on which the laser light is incident and a second flat surface positioned opposite to the first surface;
    상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부; 및A circular lens unit provided to be positioned at the center of the second surface; And
    상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고,And at least one annular lens unit disposed on the second surface to surround the circular lens unit.
    상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 기판의 두께 방향을 따라 이격되게 배치되는 복수의 집광점을 형성하는 레이저 가공장치.And the circular lens portion and the at least one annular lens portion have different radii of curvature to form a plurality of condensing points spaced apart along the thickness direction of the substrate.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 기판은 상기 레이저 광에 대해 투과성을 가지는 물질을 포함하는 레이저 가공장치.And the substrate comprises a material having transparency to the laser light.
  11. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 기판에 조사되는 상기 레이저 광을 가공 방향을 따라 주사하는 스캔 유닛을 더 포함하는 레이저 가공장치.And a scanning unit for scanning the laser light irradiated onto the substrate along a processing direction.
  12. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 두께가 점점 얇아지는 형상을 가지는 레이저 가공장치.And each of the at least one annular lens portion has a shape in which the thickness becomes thinner as it moves away from the circular lens portion.
  13. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 곡률 반경을 가지는 레이저 가공장치.And said circular lens portion has a radius of curvature smaller than each of said at least one annular lens portion.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 곡률 반경을 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함하는 레이저 가공장치.And said at least one annular lens portion comprises a plurality of annular lens portions having a larger radius of curvature as they move away from the circular lens portion.
  15. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 레이저 광원은 가우시안 형태의 세기를 가지는 레이저 빔을 방출하는 레이저 가공장치.The laser light source is a laser processing device for emitting a laser beam having a Gaussian type intensity.
  16. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 원형 렌즈부는 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각 보다 작은 광 입사면적을 가지는 레이저 가공장치. And the circular lens portion has a light incident area smaller than each of the at least one annular lens portion.
  17. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 상기 원형 렌즈부로부터 멀어질수록 점점큰 광 입사면적으로 가지는 복수개의 환형 렌즈부를 포함하는 레이저 가공장치.And the at least one annular lens portion comprises a plurality of annular lens portions having a larger light incident area as the at least one annular lens portion moves away from the circular lens portion.
  18. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 레이저 광원과 상기 집속 유닛 사이에 마련되어 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 도그이어 타입 형태 또는 평탄한 형태의 세기를 가지도록 변형시키는 빔 성형 유닛을 더 포함하는 레이저 가공장치. And a beam forming unit provided between the laser light source and the focusing unit to deform the laser beam emitted from the laser light source to have a dog-ear type or a flat shape.
  19. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 원형 렌즈부와 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부 각각은 동일한 광 입사면적을 가지는 레이저 가공장치. And the circular lens portion and the at least one annular lens portion each have the same light incident area.
  20. 렌즈 광학계를 이용하여 레이저 광을 집속시켜 기판을 가공하는 방법에 있어서,In a method of processing a substrate by focusing the laser light using a lens optical system,
    상기 렌즈 광학계는, 상기 레이저 광이 입사되는 제1면과 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 평탄한 제2면을 포함하는 몸체부와, 상기 제2면의 가운데에 위치하도록 마련되는 원형 렌즈부와, 상기 제2면에 상기 원형 렌즈부를 둘러싸도록 마련되는 적어도 하나의 환형 렌즈부;를 포함하고, The lens optical system may include a body part including a first surface on which the laser light is incident and a flat second surface opposite to the first surface, a circular lens part disposed to be positioned at the center of the second surface; And at least one annular lens portion provided to surround the circular lens portion on the second surface.
    상기 원형 렌즈부 및 상기 적어도 하나의 환형 렌즈부는 서로 다른 곡률 반경을 가짐으로써 상기 레이저 광은 상기 렌즈 광학계에 의해 다중 집속되어 상기 기판의 두께 방향을 따라 서로 이격된 복수의 집광점을 형성하는 레이저 가공방법. The circular lens unit and the at least one annular lens unit have different radii of curvature, so that the laser light is multi-focused by the lens optical system to form a plurality of focusing points spaced apart from each other along the thickness direction of the substrate. Way.
  21. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20,
    상기 기판은 상기 레이저 광에 대해 투과성을 가지는 물질을 포함함으로써 상기 복수의 집광점 중 적어도 하나는 상기 기판의 내부에 형성되는 레이저 가공방법.And the substrate includes a material having transparency to the laser light, such that at least one of the plurality of light collecting points is formed inside the substrate.
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