KR100556587B1 - 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치 - Google Patents

폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공 대상물을 원활하게 가공할 수 있는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 관한 것으로, 레이저를 생성하여 출력하는 하나 또는 두 개의 레이저발생수단과, 복수의 반사면을 가지고 회전축을 중심으로 회전하는 한 쌍의 폴리곤 미러와, 상기 폴리곤 미러의 반사면에서 반사되는 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러와, 상기 미러에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 렌즈를 구비하여, 상기 폴리곤 미러의 회전에 따라 웨이퍼에 레이저빔을 조사할 때 웨이퍼가 안착되는 스테이지를 이송시킴으로써 레이저빔의 상대 스캐닝 속도를 빠르게 하여 웨이퍼를 원활하게 절단할 수 있고, 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 2줄씩 가공하여 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있어 가공효율을 향상시킬 수 있는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치를 제공한다.

Description

폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치{Laser Processing Apparatus with Polygon Mirror}
도 1은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 개념을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 실시예를 설명하기 위한 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 실시예에 대한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 설명도.
도 6은 본 발명에 따른 대상물의 가공과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 의한 웨이퍼 가공을 설명하기 위한 설명도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제 1폴리곤 미러 12 : 제 2폴리곤 미러
14 : 회전축 16 : 반사면
20 : 렌즈 30 : 스테이지
40 : 웨이퍼 50 : 제 1미러
52 : 제 2미러 110 : 제어부
120 : 입력부 130 : 폴리곤 미러 구동수단
140 : 레이저발생수단 150 : 스테이지 이송수단
160 : 표시부 170 : 저장부
180 : 빔 스플리터 210 : 빔 확장부
220 : 빔 변환부
본 발명은 폴리곤 미러를 이용하여 레이저를 반사시킴으로써 대상물을 원활하게 가공할 수 있는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼, 금속, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료를 이용하여 물질을 제조하기 위해서는 절단, 그루빙(grooving) 등과 같은 가공 절차가 필요하다.
일 예로, 반도체 제조 공정을 완료한 후에는 웨이퍼 상에 형성된 복수의 칩을 개별적인 칩 단위로 절단하기 위한 공정이 이어진다. 웨이퍼의 절단 공정은 후 속 공정에서의 품질 및 생산성에 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 의미를 가지며, 현재 웨이퍼의 절단에는 기계적 절단 방법, 레이저를 이용한 절단 방법 등이 이용되고 있다.
여기에서, 레이저를 이용하여 반도체 웨이퍼를 절단하는 장치는 기계적 장치에 비해 많은 장점을 가지고 있어 현재 많은 연구가 진행되고 있는데, 그중 가장 진보된 장치 중 하나로서 레이저빔을 고압 워터 제트 노즐을 통하여 분사되는 물로 가이딩 시키면서 웨이퍼를 절단하는 장치가 알려져 있다.
상기한 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 웨이퍼 절단장치는 고압 워터 제트 노즐을 통해 물을 분사하면서 레이저빔을 조사하는데, 워터 제트 노즐이 고압에 의해 기계적 마모가 심하기 때문에 일정주기마다 노즐을 교환해야 하였다.
이에 따라 상기한 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 웨이퍼 절단장치는 일정 주기로 노즐을 교환해야 하기 때문에 공정상 번거로움이 있음은 물론 생산성 저하, 비용상승을 초래하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 고압 워터 제트를 이용한 웨이퍼 절단장치는 특성상 미세한 선폭을 얻기 어렵기 때문에 고정밀 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 레이저만을 이용하여 웨이퍼를 절단할 경우 레이저에 의해 승화 또는 기화되는 부산물이 외부로 배출되지 못하고 웨이퍼 벽면에 응축(condensation)되고 재 침착(recast)되는 문제점이 있었다.
또한, 현재 레이저를 이용한 대상물 가공시에는 대상물만을 이동시키거나 레이저빔 발생장치를 이동시키면서 가공을 수행하는데, 이 경우 다중 절단(Multipass Cutting) 등과 같은 공정을 수행하는데 비효율적인 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점 및 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼등의 대상물 가공시 가공 방향을 따라 레이저빔을 이동시키면서 조사함과 동시에 대상물 또한 이동시켜 대상물을 가공할 수 있으며, 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 2줄씩 가공하여 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는, 레이저를 생성하여 출력하는 하나 또는 두 개의 레이저발생수단과, 복수의 반사면을 가지고 축을 중심으로 회전하며 상기 레이저발생수단에서 생성되어 상기 반사면으로 입사되는 레이저를 반사하는 한 쌍의 폴리곤 미러와, 상기 폴리곤 미러에서 반사된 레이저를 반사하며 지정된 각도 및 방향(좌우 또는 상하)에 따라 회전을 반복하는 한 쌍의 미러와, 상기 미러에서 반사된 레이저를 집광하여 가공물에 조사하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 레이저발생수단은 하나 또는 두 개를 사용할 수 있지만 바람직하게는 두 개를 사용하는 것이 좋다.
필요에 따라서 상기 레이저발생수단을 하나만 사용할 경우는 빔 스플리터 (Beam splitter)를 사용하여 레이저빔을 두 개로 분할하여 사용한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는, 복수의 반사면을 구비하고 회전축을 중심으로 회전하는 회전다면경인 폴리곤 미러(Polygon mirror), 미러 및 레이저빔을 이용하여 피 가공물(이하 '대상물'이라 칭함)을 절단하거나 또는 대상물에 홈을 형성(그루빙;Grooving)하는 가공장치이다. 상기 대상물은 플라스틱, 금속, 반도체 등이 될 수 있으며, 이하의 본 실시예에는 대상물로서 반도체 웨이퍼를 예로써 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는 복수의 반사면(16)을 가지고 회전축(14)을 중심으로 회전하는 폴리곤 미러(10)(12)와, 상기 폴리곤 미러(10)(12)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 텔레센트릭 에프세타 렌즈(Telecentric f-theta lens; 이하 '렌즈'라 칭함)(20)를 포함하는데, 상기 렌즈(20)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수평방향으로 설치되어 상기 폴리곤 미러(10)(12)의 반사면(16)에서 반사되는 레이저빔을 집광한다. 이에 따라 렌즈(20)에서 집광된 레이저빔은 스테이지(30)에 안착된 웨이퍼 (40)에 수직으로 조사되고, 조사된 레이저에 의해 웨이퍼(40)를 소정 형태로 가공(절단)할 수 있다.
도 1을 참조하여 하나의 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
상기한 도 1의 (a) 내지 (c)는 폴리곤 미러(10)가 회전축(14)을 중심으로 시계반대방향으로 회전할 때 반사면(16)에서 반사되는 레이저빔이 렌즈(20)를 경유하여 웨이퍼(40)에 조사되는 것을 도시한 것이다.
먼저 도 1의 (a)를 참조하면, 폴리곤 미러(10)의 회전에 따라 레이저빔이 반사면(16)의 시작부분에 의해 반사되고, 반사된 레이저빔은 렌즈(20)의 좌측단으로 입사된다. 이에 따라 상기 반사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 소정위치(S1)에 수직으로 조사된다.
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 폴리곤 미러(10)가 더 회전하여 반사면(16)의 가운데 부분에서 레이저빔이 반사되면, 반사된 레이저빔은 렌즈(20)의 가운데 부분으로 입사되고, 입사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 위치 S2에 수직으로 조사된다.
도 1의 (c)를 참조하면, 상기 폴리곤 미러(10)가 더 회전하여 반사면(16)의 끝부분에서 레이저빔이 반사되면, 반사된 레이저빔은 렌즈(20)의 우측단으로 입사되고, 입사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 위치 S3에 수직으로 조사된다.
전술한 도 1의 (a) 내지 (c)에서, 폴리곤 미러(10)의 회전에 따라 레이저빔 은 웨이퍼(40) 상의 위치 S1에서 S3로 조사되고, S1과 S3의 거리는 폴리곤 미러(10)의 회전에 따라 반사면(16) 한 면에 의해 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되는 길이인 스캐닝 길이(Scanning length) SL이 된다. 또한 반사면(16)의 시작부분과 끝 부분에서 반사되는 레이저빔이 형성하는 각도는 스캐닝 각도(Scanning angle)가 된다.
한편, 폴리곤 미러(10)는 n개의 반사면(16)을 가지므로, 1회 회전시 상기 스캐닝 길이(SL)를 n번 스캐닝하게 된다. 이때 폴리곤 미러(10)의 각속도가 일정하다면 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 폴리곤 미러(10)의 회전방향과 역방향으로 이송시킴으로써, 폴리곤 미러(10)에 의해 반사된 레이저를 이용하여 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 상대속도가 증가하게 된다. 즉, 스테이지(30)가 정지된 상태일 때 레이저가 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 속도에 비해 스테이지(30)가 폴리곤 미러(10)의 회전 방향에 대하여 역방향으로 이송될 경우 레이저가 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 속도가 더 빠르게 되는 효과가 있다.
상기와 같은 하나의 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는 폴리곤 미러의 회전에 따라 웨이퍼(40) 상에 한 줄씩만 스캐닝할 수 있으며, 복수의 줄을 스캐닝 해야 하는 경우에는 폴리곤 미러(10)의 위치를 이동시키거나 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 이동시키면서 스캐닝을 해야 한다. 이에 본 발명은 두 개의 폴리곤 미러(10)(12)를 사용하여 동시에 2줄씩 스캐닝 가능한 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 두 개의 폴리곤 미러(10)(12)를 사용하여 동시에 2줄씩 스캐닝 가능한 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 실시예를 설명하기 위한 설명도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 실시예에 대한 측면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는 전체 동작 제어를 위한 제어부(110)와, 제어 파라미터 및 제어명령을 입력하기 위한 입력부(120)와, 레이저를 생성하여 출력하는 하나 또는 두 개의 레이저발생수단(140)과, 복수의 반사면(16)을 가지고 회전축(14)을 중심으로 회전하는 한 쌍의 폴리곤 미러(10)(12)와, 폴리곤 미러(10)(12)을 구동하기 위한 폴리곤 미러 구동수단(130)과, 상기 폴리곤 미러(10)(12)의 반사면(16)에서 반사되는 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러(50)(52)와, 상기 미러(50)(52)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 렌즈(20)와, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 소정 방향으로 이송하기 위한 스테이지 이송수단(150)과, 작동 상태의 정보를 표시하기 위한 표시부(160)와, 데이터 저장을 위한 저장부(170)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 레이저발생수단(140)은 두 개를 사용하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라서 상기 레이저발생수단(140)을 하나만 사용할 수도 있다.
상기 레이저발생수단(140)을 하나만 사용할 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 빔 스플리터(Beam splitter)(180)를 사용하여 레이저빔을 두 개로 분할하여 사 용한다.
상기 빔 스플리터(180)는 레이저빔의 50%는 다른 방향으로 반사시키고 나머지 50%는 통과시키는 장치로서 상기 레이저발생수단(140)으로부터 발생된 레이저빔을 분할시킨다.
또한, 상기 한 쌍의 폴리곤 미러(10)(12)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수평방향으로 설치되고, 상기 미러(50)(52)는 상기 폴리곤 미러(10)(12) 사이에 설치되며, 상기 폴리곤 미러(10)(12)의 반사면(16)에서 반사되는 레이저빔이 상기 렌즈(20)쪽으로 반사되도록 상기 미러(50)(52)는 상기 스테이지(30)에 대해 수직방향으로 서로 대향되게 일정각도 기울어지게 설치한다.
이때, 상기 렌즈(20)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수평방향으로 설치되어 상기 미러(50)(52)에서 반사되는 레이저빔을 집광한다.
상기 미러(50)(52)는 그 기울기 각도가 조절 가능함으로써 상기 미러(50)(52)에 의해 반사된 레이저빔이 상기 렌즈(20)에 의해 집광되어 상기 스테이지(30)에 안착된 웨이퍼(40)에 수직으로 주사되는 한 쌍의 레이저빔 사이의 간격을 조절할 수 있다. 즉, 상기 미러(50)(52)를 상기 스테이지(30)의 수직방향에 대해 많이 기울일수록 상기 웨이퍼(40)에 주사되는 레이저빔 사이의 간격은 좁아지고, 상기 미러(50)(52)를 스테이지(30)의 수직방향에 대해 적게 기울일수록 상기 웨이퍼(40)에 주사되는 레이저빔 사이의 간격은 넓어진다.
상기 렌즈(20)는 복수군의 렌즈(20)로 구성될 수도 있으나 본 실시예에서는 편의상 1매의 렌즈(20)로 도시하였다.
상기 폴리곤 미러 구동수단(130)은 복수의 반사면(16)을 구비하고 회전축(14)을 중심으로 회전하는 회전다면경인 폴리곤 미러(10)(12)를 소정속도로 회전시키기 위한 구성으로, 제어부(110)의 제어에 따라서 모터(미도시)를 이용하여 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)를 상호 대칭되게 설정된 속도로 정속 회전시킨다.
상기 레이저발생수단(140)은 스테이지(30)에 안착되는 대상물인 웨이퍼(40)를 가공하기 위한 소스인 레이저빔을 생성하는 구성으로 본 실시예에서는 제어부(110)의 제어에 따라서 자외선 레이저를 생성한다.
또한, 상기 스테이지 이송수단(150)은 가공할 대상물인 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 미리 설정된 속도로 이송하기 위한 구성이다.
상기한 구성에 의하면 제어부(110)의 제어에 따라서 두 개의 레이저발생수단(140)에서 발생된 레이저빔은 각각 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)로 입사된다. 폴리곤 미러(10)(12)로 입사되는 레이저빔은 폴리곤 미러 구동수단(130)에 의해 상호 대칭적으로 회전하는 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)의 반사면(16)에서 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12) 사이에 설치된 제 1미러(50)와 제 2미러(52) 방향으로 각각 반사된다. 상기 제 1미러(50)와 제 2미러(52)로 반사된 레이저빔은 스테이지(30) 방향에 대해 서로 대향되는 방향으로 일정각도 기울어지게 설치된 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에서 렌즈(20)방향으로 반사된다. 상기 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에서 반사되는 레이저빔은 렌즈(20) 에서 각각 집광되어 웨이퍼(40)에 각각 수직방향으로 조사된다.
이때, 상기 제 1미러(50)와 제 2미러(52)의 기울어진 각도를 조절함으로써 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사되는 한 쌍의 레이저빔 사이의 거리를 조절할 수 있도록 한다.
상기 폴리곤 미러(10)(12)의 한 반사면(16)이 회전할 때 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 스테이지(30)의 이송방향과 반대방향으로 전술한 스캐닝 길이만큼 이동하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5에 도시된 실시예의 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는, 전체 동작 제어를 위한 제어부(110)와, 제어 파라미터 및 제어명령을 입력하기 위한 입력부(120)와, 레이저를 생성하여 출력하는 하나 또는 두 개의 레이저발생수단(140)과, 복수의 반사면(16)을 가지고 회전축(14)을 중심으로 회전하는 한 쌍의 폴리곤 미러(10)(12)와, 폴리곤 미러(10)(12)을 구동하기 위한 폴리곤 미러 구동수단(130)과, 상기 폴리곤 미러(10)(12)의 반사면(16)에서 반사되는 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러(50)(52)와, 상기 미러(50)(52)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 렌즈(20)와, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 소정 방향으로 이송하기 위한 스테이지 이송수단(150)과, 작동 상태의 정보를 표시하기 위한 표시부(160)와, 데이터 저장을 위한 저장부(170)를 포함하여 이루어지며, 상기한 구성은 전술한 도 2와 동일한 구성으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 상기 도 5에 도시된 실시예의 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치는, 레이저빔의 형태를 변환할 수 있도록 레이저발생수단(140)에서 생성된 포인트 레이저빔의 구경을 확장하여 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)로 조사하는 빔 확장부(210)와, 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에서 반사되어 렌즈(20)를 경유한 레이저빔을 타원형태로 변환하는 빔 변환부(220)를 더 포함한다. 이때, 상기 빔 변환부(220)는 실린더리컬 렌즈에 의해 양호하게 구현할 수 있다.
상기 빔 확장부(210)에 의해 확장된 레이저빔은 상호 대칭적으로 회전하는 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)의 반사면(16)에서 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12) 사이에 설치된 제 1미러(50)와 제 2미러(52) 방향으로 각각 반사된다. 상기 제 1미러(50)와 제 2미러(52)로 반사된 각각의 레이저빔은 렌즈(20)에서 집광되고 상기 빔 변환부(220)를 통해 그 단면의 형상이 타원형태로 변환되어 각각 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사된다.
이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 각각의 레이저빔은 그 단면형상이 타원형태로써, 타원의 장축은 가공방향이 되고, 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 된다.
이하에서는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치의 실시예를 참조하여 대상물의 가공과정을 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 대상물의 가공과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 웨이퍼(40)를 가공, 예를 들어 절단하기 위해서는 먼저, 입력부(120)를 통하여 가공하고자하는 웨이퍼(40)에 따라서 폴리곤 미러(10)(12)의 회전속도와 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)의 이송속도 등의 제어 파라미터를 설정한다(S10). 이러한 설정과정은 가공하고자 하는 웨이퍼(40)의 종류 및 가공종류(예를 들어 절단, 홈파기 등)에 따라 미리 설정된 메뉴로 등록하여 저장부(170)에 저장하고, 메뉴를 호출함으로써 간단하게 이루어질 수 있다.
설정이 완료되면 제어부(110)는 폴리곤 미러 구동수단(130)을 제어하여 제1 폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)를 상호 대칭적으로 상기 설정에 따른 회전속도로 정속 회전시키며(S20), 스테이지 이송수단(150)을 구동하여 스테이지(30)를 설정된 속도로 이송한다(S30). 이때 제어부(110)는 두 개의 레이저발생수단(140)을 제어하여 레이저를 발행시킨다(S40).
이에 따라 상기 두 개의 레이저발생수단(140)에서 발생된 각각의 레이저빔은 빔 확장부(210)를 통과하면서 그 구경이 확장되어 각각 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12)로 입사된다. 폴리곤 미러(10)(12)로 입사되는 레이저빔은 상호 대칭적으로 회전하는 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12) 각각의 반사면(16)에서 제 1폴리곤 미러(10)와 제 2폴리곤 미러(12) 사이에 설치된 미러(50)(52)방향으로 전술한 스캐닝 각도로 반사된다.
상기 미러(50)(52)방향으로 반사된 각각의 레이저빔은 각각 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에 의해 다시 렌즈(20)방향으로 소정의 각도로 반사된다.
상기 렌즈(20)는 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에서 반사된 각각의 레이저빔을 집광하고, 렌즈(20)에서 집광된 각각의 레이저빔은 빔 변환부(220)를 통과하면서 빔 단면의 모양이 타원형으로 변환되어 웨이퍼(40)에 수직방향으로 각각 조사된다. 이렇게 됨으로써 2줄 동시에 웨이퍼(40)를 가공할 수 있게 된다.
이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 각각의 레이저빔은 그 단면의 형태가 타원이며, 타원의 장축은 웨이퍼(40)의 절단방향, 즉 가공방향과 일치하여 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되는 커버리지가 더 넓어지고, 단축의 길이는 웨이퍼(40)의 절단 폭, 즉 가공 폭이 된다.
상기한 과정에서 폴리곤 미러(10)(12)는 정속회전을 하게 되므로 전술한 레이저빔의 스캐닝 길이는 소정횟수 중첩되어 웨이퍼(40)에 조사된다.
또한, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)가 상기 폴리곤 미러(10)(12)의 회전방향에 대하여 역방향으로 이송됨으로써 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔이 스캐닝 길이를 조사하는 상대속도는 더 빨라지게 되며, 웨이퍼(40)는 원활하게 가공된다(S50).
한편, 전술한 과정에서 레이저발생수단(140)에서 생성된 레이저빔이 빔 확장부(210)와 빔 변환부(220)를 경유하지 않을 경우에는 전술한 도 2에서 도시한 바와 같이 레이저발생수단(140)에서 생성된 레이저빔은 그대로 웨이퍼(40)에 조사된다.
도 7은 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 의한 웨이퍼 가공을 설명하기 위한 설명도이다.
전술한 바와 같이, 빔 확장부(210)를 통과하면서 그 구경이 확장된 레이저빔은 폴리곤 미러(10)(12)로 입사된다. 폴리곤 미러(10)(12)로 입사되는 레이저빔은 회전하는 폴리곤 미러(10)(12)의 반사면(16)에서 미러(50)(52)방향으로 전술한 스캐닝 각도로 반사된다. 미러(50)(52)로 입사된 레이저빔은 미러(50)(52)에서 렌즈(20)방향으로 반사된다. 상기 렌즈(20)는 미러(50)(52)에서 반사된 레이저빔을 집광하고, 렌즈(20)에서 집광된 레이저빔은 빔 확장부(220)를 통과하면서 빔 단면의 모양이 타원형으로 변환되어 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사된다.
이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 그 단면형상이 타원형태로써, 타원의 장축은 가공방향이 되고, 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 타원형태로써 타원의 장축의 방향은 레이저빔의 진행방향과 동일 방향이며, 단축의 너비는 웨이퍼(40)가 가공되는 너비가 된다. 즉, 레이저빔의 단축의 너비를 제어함으로써 웨이퍼(40)의 가공폭(41)을 조절할 수 있다.
도시한 바와 같이 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되면 웨이퍼(40)에서 레이저빔이 조사되는 부분은 기화되어 증기 형태로 배출된다.
이때, 레이저빔의 이동방향과 웨이퍼(40)의 이송방향이 역방향이 되어 레이저빔이 스캐닝되는 상대속도가 증가하고, 레이저빔의 장축이 가공방향으로 형성되기 때문에 실제 가공면(42)은 사선방향이 되어 레이저빔에 의해 기화되는 웨이퍼의 증기가 웨이퍼의 가공벽면(43)에 침착되지 않고 용이하게 배출됨으로써 원활한 가 공이 가능하다.
또한, 레이저빔을 빠른 속도로 중첩시켜 웨이퍼(40)의 가공하고자 하는 부분을 기화시킴으로써, 용이하게 웨이퍼(40) 가공을 수행하고 상기 웨이퍼(40)의 증기가 대상물인 웨이퍼(40)의 가공면(43)에 침착되는 리캐스팅(recast) 현상을 방지하는 것이 가능하다.
전술한 실시예에서 폴리곤 미러(10)(12)는 6각으로써 6개의 반사면(16)을 가지는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 변경 가능함은 당연하다 할 것이다.
또한, 전술한 본 실시예에서는 반도체 웨이퍼(40)를 가공하는 것을 예로 설명하였으나, 본 발명에 따르면 반도체 웨이퍼(40)는 물론 플라스틱, 금속 등을 가공할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치에 의하면, 두 개의 폴리곤 미러를 사용하여 웨이퍼등의 대상물 가공시 가공 방향을 따라 레이저빔을 이동시키면서 조사함과 동시에 대상물 또한 이동시켜 대상물을 가공할 수 있으며, 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 2줄씩 가공하여 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있어 가공효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 레이저를 이용하여 대상물을 가공하기 위한 장치로서,
    레이저를 생성하여 출력하는 두 개의 레이저발생수단과,
    복수의 반사면을 가지고 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 발생수단에서 생성되어 상기 반사면으로 입사되는 레이저를 반사하는 한 쌍의 폴리곤 미러와,
    상기 폴리곤 미러의 반사면에서 반사되는 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러와,
    상기 미러에서 반사되는 레이저빔을 집광하여 스테이지에 안착된 가공 대상물에 조사하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  2. 웨이퍼를 가공하기 위한 장치로서,
    레이저를 생성하여 출력하는 하나의 레이저발생수단과,
    상기 레이저발생수단에서 출력되는 레이저빔을 두 개로 분할하는 빔 스플리터와,
    복수의 반사면을 가지고 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 발생수단에서 생성되고 상기 빔 스플리터에 의해 분할되어 상기 반사면으로 입사되는 레이저를 반사하는 한 쌍의 폴리곤 미러와,
    상기 폴리곤 미러의 반사면에서 반사되는 레이저빔을 반사시키는 한 쌍의 미러와,
    상기 미러에서 반사되는 레이저빔을 집광하여 스테이지에 안착된 가공 대상물에 조사하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 가공장치는,
    상기 폴리곤 미러의 반사면이 소정의 각속도를 가지도록 상기 한 쌍의 폴리곤 미러를 상호 대칭적으로 정속 회전시키는 폴리곤 미러 구동수단과,
    상기 대상물이 안착되는 스테이지와,
    상기 스테이지를 소정 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스테이지 이송수단은 상기 폴리곤 미러의 회전방향에 대하여 역방향이 되도록 상기 스테이지를 이송시키는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 가공장치는 상기 렌즈에서 집광된 레이저빔의 단면 형상을 타원형으로 변환하는 빔 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 빔 변환부는 변환되는 레이저빔의 단면형상에서 타원의 장축이 웨이퍼의 가공방향이 되도록 상기 레이저빔의 형상을 변환하여 웨이퍼로 조사하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 레이저빔의 단면형상에서 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 되며,
    상기 레이저빔의 상기 단축의 너비를 제어함으로써 가공되는 너비를 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 가공장치는 상기 레이저발생수단에서 출력되는 레이저빔의 구경을 확장하는 빔 확장부를 더 포함하고,
    상기 빔 확장부에서 확장된 레이저빔은 한 쌍의 폴리곤 미러와 미러에서 반사되고 렌즈에서 집광되어 상기 빔 변환부로 입사되는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 레이저빔을 집광하여 상기 웨이퍼에 수직으로 조사하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008105631A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Eo Technics Co., Ltd. Laser processing apparatus and method
KR100887245B1 (ko) 2006-08-10 2009-03-06 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법
KR101128871B1 (ko) 2011-10-24 2012-03-26 주식회사 케이랩 전극 포일 절단 장치 및 방법
WO2013116001A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for separating non-metallic materials

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969946B1 (ko) * 2007-07-24 2010-07-14 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법
KR101339637B1 (ko) * 2010-01-18 2013-12-09 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법
KR101221828B1 (ko) * 2010-08-20 2013-01-15 한국기계연구원 레이저 가공장치 및 이를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법
CN113523577A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 济南森峰激光科技股份有限公司 基于转镜的perc电池片高速激光开槽方法、装置及perc电池片

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100887245B1 (ko) 2006-08-10 2009-03-06 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법
WO2008105631A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Eo Technics Co., Ltd. Laser processing apparatus and method
KR101128871B1 (ko) 2011-10-24 2012-03-26 주식회사 케이랩 전극 포일 절단 장치 및 방법
WO2013062173A1 (ko) * 2011-10-24 2013-05-02 아이피지 포토닉스 코리아(주) 전극 포일 절단 장치 및 방법
WO2013116001A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Electro Scientific Industries, Inc. Systems and methods for separating non-metallic materials

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