KR100766300B1

KR100766300B1 - 레이저 가공슬릿 및 가공장치

Info

Publication number: KR100766300B1
Application number: KR1020060065520A
Authority: KR
Inventors: 유재연; 강현구; 강인철; 박건우; 권용태; 김경원
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-10-12

Abstract

레이저 가공슬릿 및 가공장치 개시된다. 대상물에 조사되는 레이저 빔이 슬릿홀을 통과하도록 하여 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿으로서, 슬릿홀을 구획하는 프레임과, 프레임에 결합되며, 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 슬릿홀을 가로지르는 분할바(bar)를 포함하는 레이저 가공슬릿은, 레이저 가공대상물의 크기와 형상에 대응하여 레이저 빔의 크기 및 형상을 조절할 수 있고, 레이저 빔의 회절에 의한 슬릿 에지부의 빔 확산을 방지하여 보다 정밀한 가공을 할 수 있다.

레이저, 슬릿, 분할바

Description

레이저 가공슬릿 및 가공장치{Laser slit and laser machining apparatus}

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 강도분포를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 강도분포의 가공전과 후를 비교한 도면.

도 3는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 가공슬릿의 구조를 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 레이저 가공슬릿의 구조를 나타낸 개략도.

도 5은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 빔 확대기 14 : 프레임

16 : 분할바 18 : 튜브렌즈

20 : 대물렌즈부 22 : 스테이지부

24 : 레이저 빔 26 :에너지 강도분포

28a, 28b, 28c : 블레이드 30 : 슬릿홀

102 : 레이저 발생부 104 : 셔터

106 : 광학변조기 109 : 반사거울

본 발명은 레이저 가공슬릿 및 가공장치에 관한 것이다.

반도체 제품의 소형화가 진행됨에 따라 종래의 기계가공의 기술만으로는 그 대처가 어려워지고 있다. 그래서, 이러한 산업적 필요를 실현하는 수단으로 레이저 가공 기술이 기대되고 있고, 폭 넓은 산업분야에서 그 용도가 확대되고 있는 실정이다.

레이저를 이용한 가공장치는 목표물에 대해 비접촉 방식으로 매우 국부적인 곳에 열을 전달하여 주변에 손상없이 원하는 목표물을 제거하거나, 마킹, 표면처리 등을 수행하게 된다.

특히, 반도체 웨이퍼 공정 중 패터닝에서 원래 설계와 달라 변경되는 경우나 작은 파티클(particle)들로 인하여 불량이 나타나게 되는 경우에 링크를 제거 함으로써 대체될 수 있는 잉여 회로로 연결시켜 재생 가능하게 할 수 있다. 또한, 고집적 회로의 구조도 더욱 높은 밀도를 가지게 됨에 따라 가공대상물 또한 더욱 작아지는 추세에 있으며 그에 따라 회로의 재질도 금속화 되어 가고 있다.

레이저를 이용하여 국부적인 곳에 열을 전달하여 주변에 손상없이 원하는 가공대상물의 제거에 있어서 그 가공의 질(質)은 가공대상물의 재질과 크기, 조사되는 레이저 빔의 에너지 강도 분포, 레이저 빔 스폿의 크기 및 조사 위치의 정확성 등에 영향을 받게 된다.

레이저 빔은 직진성의 성질을 가지므로, 레이저 빔이 집광되고 투과되는 대물렌즈부 앞에 슬릿을 두어 슬릿을 통과하는 레이저 빔의 단면 형상을 조절하여 레이저 빔의 스폿 형태를 결정하게 된다.

종래 기술에 따른 레이저 가공슬릿은 그 크기를 조절하는 것은 가능하나 형태가 제한되어 있고, 레이저 빔을 가공하는 슬릿의 변이 직선형태으로 이루어져 레이저 빔이 슬릿을 통과하면서 미세한 회절로 인한 슬릿 에지부의 빔 확산으로 인해 가공슬릿과 다른 형태의 레이저 빔 스폿이 형성되어 가공대상물이 정밀하게 가공되지 않는 문제점이 있다.

또한, 레이저 소스에 발진한 레이저 빔의 에너지 강도분포는 가공되지 않은 상태에서는 가우시안(Gaussian) 분포를 가지므로 레이저 빔의 스폿의 중심에 과도한 에너지가 전달되어 가공대상물의 하단부의 원하지 않는 부분에 변형 또는 손상을 야기하는 문제가 있다.

본 발명은 레이저 가공대상물의 크기와 형상에 대응하여 레이저 빔 단면의 크기 및 형상을 조절할 수 있고, 레이저 빔의 회절에 의한 슬릿 에지부에 의한 빔 확산을 방지할 수 있으며, 가우시안 분포를 갖는 레이저 빔의 에너지 강도분포를 플랫 탑(flat-top)형태로 변경할 수 있는 레이저 가공슬릿과 가공장비를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물에 조사되는 레이저 빔이 슬릿홀을 통과하도록 하여 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿으로서, 슬릿홀을 구획하는 프레임과, 프레임에 결합되며, 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 슬릿홀을 가로지르는 분할바(bar)를 포함하는 레이저 가공슬릿이 제공된다.

본 발명에 있어서 레이저 빔의 필터링은 레이저 빔이 갖는 직진성과 회절성을 이용하여 레이저 발생부 앞에 슬릿홀을 두어 슬릿홀을 통과하는 레이저 빔의 단면의 크기, 형상 및 레이저 빔의 에너지 강도 분포를 조절하는 것을 의미한다.

슬릿홀은 프레임에 이동 가능하게 결합되는 복수의 블레이드(blade)에 의해 구획되도록 할 수 있다. 레이저 빔이 레이저 소스에서 발진되면 통상 레이저 빔의 단면이 원형의 형태를 갖는데 이를 가공하여 레이저 빔 단면의 크기와 형상을 조절하게 된다. 바람직하게는 슬릿홀의 형태가 사각형이 되도록, 프레임에는 4개의 블레이드가 사각형의 각 변을 이루도록 서로 대향하여 결합되도록 하는 것이 좋다. 이 경우 블레이드는 레이저 빔의 단면을 가공하는 것으로 판형의 날만을 의미하지 않고, 레이저 빔의 회절을 고려하여 소정의 두께를 갖도록 할 수 있다.

프레임은 일체로 형성되고, 프레임에는 복수의 슬릿홀이 천공되며, 프레임의 회동에 의해 슬릿홀 중 어느 하나가 레이저 빔이 통과하는 위치에 정렬될 수 있다.

슬릿홀은 미세한 회절로 인한 슬릿 에지부의 빔 확산을 방지하기 위해 슬릿홀의 중심을 향해 만곡된 곡선의 변으로 형성하도록 하는 것이 좋다.

분할바(bar)는 레이저 빔의 에너지 강도분포를 플랫 탑(flat-top)형태로 되 도록 하기 위해 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 바(bar)를 두도록 하되, 바람직하게는 분할바(bar)는 슬릿홀의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 십(十)자 형태로 형성하는 것이 좋다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부와, 레이저 빔을 집광하여 대상물에 조사되도록 하는 대물렌즈부와, 레이저 발생부와 대물렌즈부 사이에 개재되어 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿을 포함하되, 가공슬릿은, 프레임과, 레이저 빔이 조사되는 위치에 상응하여 프레임의 일부가 천공되어 형성되는 슬릿홀과, 프레임에 결합되며, 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 슬릿홀을 가로지르는 분할바(bar)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 레이저 가공슬릿 및 가공장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 강도분포를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 강도분포의 가공전과 후를 비교한 도면이다. 도 1 및 도 2을 참조하면, 빔 확대기(12), 프레임(14), 분할바(16), 튜브렌즈(18), 대물렌즈부(20), 스테이지부(22), 레이저 빔(24), 에너지 강도분포(26)가 도시되어 있다.

레이저 발생부에서 발진된 레이저 빔은 가우시안 분포의 에너지 강도분포를 갖는데 이를 플랫 탑 형태로 변경하기 위해 먼저 레이저 빔이 빔 확대기를 통과하면서 확대되어 퍼지면서 레이저 빔의 가우시안 분포를 플랫 탑 형태로 1차 가공이 이루어진다.

1차 가공된 레이저 빔이 프레임(14)의 슬릿홀을 통과함과 동시에 프레임(14)과 결합된 분할바(16)에 의해 플랫 탑 형태로 2차 가공이 이루어진다. 분할바(16)는 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 하나 이상의 바를 구비하여, 슬릿홀을 통과하는 레이저 빔의 에너지 강도분포(26)의 중심부가 분할바(16)에 의해 일부 차폐되었다가 레이저 빔의 회절성에 의해 다시 겹쳐지면서 에너지 강도분포(26)가 플랫 탑 형태로 된다.

도 2을 참조하면, 도 2의 (a)는 분할바(16)가 없는 경우 레이저 빔의 가우시안 분포를 도시하고 있고, 도 2의 (b)는 분할바(16)가 슬릿홀의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 십(十)자 형태로 형성되는 경우, 분할바(16)에 의해 레이저 빔이 4개로 분할되었다가 회절에 의해 다시 겹쳐지는 형상을 나타내고 있다. 레이저 빔이 일부 차폐되어 분할되었다가 겹쳐지면서 레이저 빔의 중심부의 가우시안 분포의 첨두가 평탄화되면서 비교적 고른 에너지 강도분포(26)를 나타내게 된다.

분할바(16)와 프레임(14)의 슬릿홀을 통과한 레이저 빔(24)의 단면은 레이저 빔의 직진성에 의해 슬릿홀의 형상과 유사한 형태로 가공이 이루어지고 튜브렌즈(18)를 통과한 후 다시 대물렌즈부(20)를 통과하면서 집광되고 가공대상물에 레 이저 빔의 스폿을 조사하게 된다. 즉, 튜브렌즈(18)는 그 초점지점(도 1의 X₁)에 존재하는 레이저 빔의 프로파일을 그대로 전달하게 되고, 튜브렌즈(18)를 통과한 레이저 빔은 대물렌즈부(20)를 통해 대물렌즈부(20)의 초점지점(도 1의 X₂)에 있는 가공대상물에 레이저 빔을 집광하고 조사하게 되는 것이다. 따라서, 프레임(14)의 슬릿홀을 튜브렌즈(18)의 초점거리에 설치하여 슬릿홀에 의해 가공된 레이저 빔 단면의 모양을 대물렌즈부(20)를 통해 가공대상물에 조사하게 된다. 이와 같이 구성하면 슬릿홀을 통과하면서 가공된 레이저 빔 단면의 모양과 동일한 레이저 빔 스폿을 형성하여 가공대상물에 조사할 수 있게 된다.

본 실시예의 대물렌즈부(20)는 하나의 대물렌즈로 구성될 수도 있고, 볼록렌즈, 오목렌즈 등 여러 개의 렌즈 군이 모여 하나의 대물렌즈부를 형성할 수 있으며, 또는 하나 이상의 렌즈와 기타 광학계의 조합으로 구성될 수 있다.

도 3는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 레이저 가공슬릿의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 3를 참조하면, 분할바(16), 블레이드(28a, 28b, 28c), 슬릿홀(30)이 도시되어 있다.

본 실시예는 슬릿홀(30)을 구획하는 프레임(미도시)에 이동 가능하게 결합되는 복수의 블레이드(28a, 28b, 28c)에 의해 구획되는 슬릿홀(30)을 형성하고, 프레임에 레이저 빔의 일부를 차폐하여 레이저 빔의 에너지 강도분포를 평탄화하기 위한 슬릿홀(30)을 가로지르는 분할바(16)를 결합하게 된다.

분할바(16)는 레이저 빔의 에너지 강도분포의 첨두가 레이저 빔 단면의 중심 부에 형성되므로 이를 평탄화 하기 위해 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 바(bar)를 두는 것이 좋다. 바람직하게는 분할바(16)는 슬릿홀(30)의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 십(十)자 형태로 형성하는 것이 좋다. 이러한 분할바(16)는 프레임의 일측면 또는 슬릿홀의 내부에 형성될 수 있는데 본 실시예에서는 슬릿홀(30)이 가변형이므로 프레임의 전면 또는 후면에 형성하도록 하였다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 사각형 모양의 슬릿홀(30)이 구획되도록 4개의 블레이드(28a, 28b)로 구성하였다. 블레이드(28a, 28b)는 프레임상에 이동수단(미도시)에 의해 결합되어 상호 간의 거리조절이 가능하여 사각형의 슬릿홀(30)의 크기를 변경할 수 있다. 이동수단은 정밀제어가 가능한 서보모터, 볼 스크류 시스템, 리니어 시스템, 래크, 피니언 등 당업자에게 자명한 이동수단이 사용된다. 이 경우 블레이드(28a, 28b)을 회전시켜 평행사변형, 마름모형 등 다양한 형태의 슬릿홀(30)이 형성될 수 있도록 할 수 있음은 당연하다. 분할바(16)는 슬릿홀(30)의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되어 십(十)자 형태로 되도록 하여 프레임의 전면에 배치하였다.

또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 삼각형 모양의 슬릿홀(30)이 구획되도록 3개의 블레이드(28c)로 구성하였다. 블레이드(28c)는 프레임 상에 이동수단에 의해 결합되어 상호 간의 거리조절이 가능하여 삼각형의 슬릿홀(30)의 크기를 변경할 수 있다. 이동수단은 상술한 바와 같으므로 설명을 생략하기로 한다. 분할바(16)는 슬릿홀(30)의 중심부로부터 방사상 3방향으로 연장되도록 하여 프레임의 전면에 배치하였다.

레이저 빔을 가공하는 슬릿홀의 변이 직선형태으로 이루어진 경우, 레이저 빔이 슬릿홀을 통과하면서 미세한 회절로 인한 슬릿홀 에지부의 빔 확산으로 인해 슬릿홀의 형상과 다른 형태의 레이저 빔 스폿이 형성되어 가공대상물이 정밀하게 가공되지 않게 된다. 따라서 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 슬릿홀(30)을 형성하는 블레이드(28a, 28b, 28c)은 슬릿홀(30)의 중심을 향해 만곡된 곡선의 변으로 형성하여 레이저 빔의 회절에 의한 슬릿 에지부에 의한 빔 확산을 방지할 수 있도록 한다.

블레이드는 레이저 빔의 단면을 가공하는 것으로 판형의 날만을 의미하지 않고, 레이저 빔의 회절을 고려하여 소정의 두께를 갖도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 레이저 가공슬릿의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 4를 참조하면, 분할바(16), 프레임(14), 슬릿홀(30)이 도시되어 있다.

본 실시예의 프레임(14)은 일체로 형성하여, 제1 실시예와는 달리 블레이드를 두지 않고 프레임 상에 다양한 가공대상물의 크기 및 형상에 대응하는 크기 및 형상을 갖는 복수의 슬릿홀(30)을 미리 천공하고, 복수의 슬릿홀(30) 중 어느 하나가 특정 대상물의 가공에 이용될 수 있도록 레이저 빔이 통과하는 위치에 상응하는 위치에 이동 가능하도록 이동수단(미도시)를 두도록 한다.

예를 들면, 반도체 웨이퍼 공정 중 패터닝에서 원래 설계로부터 달라진 경우 퓨즈와 같은 역할을 하는 회로의 연결부분 즉, 링크를 제거 함으로써 대체될 수 있는 잉여 회로로 연결시켜 재생 가능하게 할 수 있는데, 링크의 크기는 다양하며 그 형태가 긴 형상을 하고 있고 또한 링크와 링크는 매우 가까운 간격을 유지하고 있다. 이러한 링크를 효율적으로 제거하기 위해서는 인접 링크에 손상이 없도록 링크의 폭과 동일한 폭을 가진 직사각형 형태의 레이저 빔 스폿을 요한다. 따라서, 이러한 경우는 슬릿홀(30)의 모양은 링크의 폭과 동일하게 하고, 원형이나 정사각형 보다는 직사각형의 슬릿홀(30)을 사용함이 유용할 것이다. 이와 같이 여러 가공 대상물의 크기 및 형상에 적합한 슬릿홀(30)을 미리 천공한 프레임(14)을 사용함으로써 이에 대응이 가능하다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 프레임(14)을 원형판으로 하여 원형판 가장자리에 미리 여러 형태의 슬릿홀(30)을 형성하고 특정 가공 대상물에 적합한 슬릿홀을 레이저 빔이 통과하는 위치에 상응하는 위치에 이동 가능하도록 이동수단(미도시)을 둔다. 이동수단에는 프레임(14)의 회전 및 이동이 가능하도록 하는 이동수단과 이의 정밀 제어를 위한 제어부를 둘 수 있다. 이동수단은 정밀제어가 가능한 서보모터, 볼 스크류 시스템, 리니어 시스템, 래크, 피니언 등 당업자에게 자명한 이동수단과 제어부가 사용된다.

또한, 분할바(16)는 레이저 빔의 에너지 강도분포의 첨두가 레이저 빔의 중심부에 형성되므로 이를 평탄화 하기 위해 슬릿홀(30)의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 바(bar)를 두는 것이 좋은데, 본 실시예에서는 슬릿홀(30)의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 십(十)자 형태로 하였다. 이러한 분할바(16)는 프레임(14)의 일측면 또는 슬릿홀(30)의 내부에 형성될 수 있는데 본 실시예에서는 프레임(14)의 전면 또는 후면에 형성하도록 하였다. 물론, 슬릿홀(30)의 내부에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 프레임(14)을 직사각형판으로 하여 직사각형판 내부에 미리 다양한 형태의 복수의 슬릿홀(30)을 미리 천공하고, 복수의 슬릿홀(30) 중 어느 하나가 특정 대상물의 가공에 이용될 수 있도록 레이저 빔이 통과하는 위치에 상응하는 위치에 이동 가능하도록 이동수단(미도시)를 두도록 한다. 이동수단에는 프레임(14)의 회전 및 이동이 가능하도록 하는 이동수단과 이의 정밀 제어를 위한 제어부를 둘 수 있다. 이동수단은 정밀제어가 가능한 서보모터, 볼 스크류 시스템, 리니어 시스템, 래크, 피니언 등 당업자에게 자명한 이동수단과 제어부가 사용된다.

분할바(16)는 레이저 빔의 에너지 강도분포의 첨두가 레이저 빔의 중심부에 형성되므로 이를 평탄화 하기 위해 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 하나 이상의 바(bar)를 두도록 하였다. 이러한 분할바(16)는 프레임(14)의 일측면 또는 슬릿홀(30)의 내부에 형성될 수 있는데 본 실시예에서는 슬릿홀(30)의 내부에 형성하였다. 물론, 프레임(14)의 전면 또는 후면에 형성하는 것도 가능하다.

레이저 빔을 가공하는 슬릿홀의 변이 직선형태으로 이루어진 경우, 레이저 빔이 슬릿홀을 통과하면서 미세한 회절로 인한 슬릿홀 에지부의 빔 확산으로 인해 슬릿홀의 형상과 다른 형태의 레이저 빔 스폿이 형성되어 가공대상물이 정밀하게 가공되지 않게 된다. 따라서 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(14)에 형성된 슬릿홀(30)은 그 중심을 향해 만곡된 곡선의 변으로 형성하여 레이저 빔의 회절에 의한 슬릿 에지부에 의한 빔 확산을 방지할 수 있도록 하였다.

슬릿홀(30)은 레이저 빔의 단면을 가공하는 것으로 판형의 날만을 의미하지 않고, 레이저 빔의 회절을 고려하여 소정의 두께를 갖도록 할 수 있다.

도 5은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개략도이다. 도 5을 참조하면, 레이저 발생부(102), 셔터(104), 광학변조기(106), 빔 확대기(108), 반사거울(109), 분할바(16), 프레임(14), 튜브렌즈(18), 대물렌즈부(20), 스테이지부(22)가 도시되어 있다.

본 실시예는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부(102)와, 레이저 빔을 집광하여 대상물에 조사되도록 하는 대물렌즈부(20)와, 레이저 발생부(102)와 대물렌즈부(20) 사이에 개재되어 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿을 포함하되, 가공슬릿은 프레임(14)과, 레이저 빔이 조사되는 위치에 상응하여 프레임(14)의 일부가 천공되어 형성되는 슬릿홀과, 프레임(14)에 결합되며, 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 슬릿홀을 가로지르는 분할바(16)를 포함하는 레이저 가공장치가 제공된다.

레이저 소스에서 발진된 레이저 빔은 가우시안 분포의 에너지 강도분포를 갖는데 이를 플랫 탑 형태로 변경하기 위해 먼저 레이저 빔이 빔 확대기(108)를 통과하면서 확대되어 퍼지면서 레이저 빔의 가우시안 분포를 플랫 탑 형태로 1차 가공이 이루어진다.

1차 가공된 레이저 빔이 프레임(14)를 통과함과 동시에 프레임(14)과 결합된 분할바(16)에 의해 플랫 탑 형태로 2차 가공이 이루어진다. 분할바(16)는 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 바를 구비하여, 슬릿홀을 통과하는 레이 저 빔의 에너지 강도분포의 중심부가 분할바(16)에 의해 일부 차폐되어 레이저 빔의 회절성에 의해 다시 겹쳐지면서 에너지 강도분포가 평탄화하게 된다.

레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부(102)에는 레이저 빔의 파워를 조절하는 출력조절기와 레이저 빔의 펄스의 개수를 조절하는 펄스 반복률 가변장치를 두어 레이저 빔의 파워를 조절하고 또 다중 펄스 및 단일 펄스의 레이저 빔을 생성할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 레이저 발생부(102)와 프레임(14) 사이에 레이저 빔을 분리시켜 레이저 빔의 양을 조절하기 위한 광학변조기(Optic Modulator, 106)를 둘 수 있다. 이 경우 광학변조기는 음향 광학변조기(Acoustic Optic Modulator) 또는 전자 광학변조기(Electro Optic Modulator)가 사용될 수 있다.

본 실시예의 레이저 가공장치에는 가공대상물의 재질에 따라 흡수가 잘되는 파장영역의 레이저 빔을 사용하는 것이 좋다. 이를 위해 레이저 발생부(102)에서 발진된 레이저 빔을 광학변조기(106)에 의해 필요한 양만큼 분리하기 전에 레이저 빔의 파장을 변환시키는 파장변환기(미도시)가 개재되는 것이 좋다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내에서 레이저 빔의 파장을 변환시키는 모든 장치를 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 파장변환기는 레이저 발생부(102)로부터 발진된 레이저 빔을 수광하여 적절한 파장의 레이저 빔으로 변환하며, 광학변조기(106)는 파장이 변환된 레이저 빔에 대해 필요한 만큼의 레이저 펄스만을 대물렌즈부(20)로 보내고 나머지는 바이패스시키는 역할을 한다. 즉, 레이저 발생부(102), 파장변환기, 광학변조기(106)는 광학적으로 연결되어 있다. 광학적 현상 은 광의 반사, 회절, 굴절 등 다양한 현상이 있으며, 여기에서 '광학적으로 연결된다'는 의미는 다양한 광학적 현상에 의해 한쪽 구성요소에서 출사된 광을 다른 쪽 구성요소에서 수광하는 관계에 있음을 의미한다.

발진된 레이저 빔은 광학변조기(106) 등 광학시스템을 거쳐 대물렌즈부(20)를 통해 대상물에 조사되는데, 비상시 등 경우에 따라서는 레이저 빔을 긴급히 차단해야 할 필요가 있다. 이를 위해 레이저 발생부(102) 다음에 셔터(104)를 구비하는 것이 좋다.

스테이지부(22)는 정확한 위치 및 촛점을 조절할 수 있도록 하기 위해 대물렌즈부(20)에 대해 거리가 조절되는 것이 좋으며, 이를 위해 당업자에게 자명한 범위 내에서 스테이지부의 이동, 회전 등의 기구적 구성요소가 추가될 수 있다.

레이저 빔의 경로는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 이를 위해 반사거울(109)이 사용된다.

본 실시예의 슬릿홀을 구획하는 프레임(14)과 분할바(16)는 상술한 바와 같으며 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 레이저 가공대상물의 크기와 형상에 대응하여 레이저 빔의 크기 및 형상을 조절할 수 있고, 레이저 빔의 회절에 의한 슬릿 에지부의 빔 확산을 방지하여 보다 정밀한 가공을 할 수 있다.

또한, 가우시안 분포를 갖는 레이저 빔의 에너지 강도분포를 플랫 탑(flat-top)형태로 변경함으로써, 가공대상물 이외의 주변 부의 손상을 방지할 수 있다.

Claims

대상물에 조사되는 레이저 빔이 슬릿홀을 통과하도록 하여 상기 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿으로서,

상기 슬릿홀을 구획하는 프레임과;

상기 프레임에 결합되며, 상기 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 상기 슬릿홀을 가로지르는 분할바(bar)를 포함하는 레이저 가공슬릿.
제1항에 있어서,

상기 슬릿홀은 상기 프레임에 이동 가능하게 결합되는 복수의 블레이드(blade)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
제2항에 있어서,

상기 슬릿홀의 형태는 사각형이고, 상기 프레임에는 4개의 블레이드가 사각형의 각 변을 이루도록 서로 대향하여 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
제1항에 있어서,

상기 프레임은 일체로 형성되고, 상기 프레임에는 복수의 상기 슬릿홀이 천공되며, 상기 프레임의 회동에 의해 상기 슬릿홀 중 어느 하나가 상기 레이저 빔이 통과하는 위치에 정렬되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
제1항에 있어서,

상기 슬릿홀은 상기 슬릿홀의 중심을 향해 만곡된 곡선의 변에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
제1항에 있어서,

상기 분할바(bar)는 상기 슬릿홀의 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
제6항에 있어서,

상기 분할바(bar)는 상기 슬릿홀의 중심부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 십(十)자 형태인 것을 특징으로 하는 레이저 가공슬릿.
레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부와;

상기 레이저 빔을 집광하여 대상물에 조사되도록 하는 대물렌즈부와;

상기 레이저 발생부와 대물렌즈부 사이에 개재되어 상기 레이저 빔을 필터링하는 가공슬릿을 포함하되, 상기 가공슬릿은,

프레임과;

상기 레이저 빔이 조사되는 위치에 상응하여 상기 프레임의 일부가 천공되어 형성되는 슬릿홀과;

상기 프레임에 결합되며, 상기 레이저 빔의 일부를 차폐하도록 상기 슬릿홀을 가로지르는 분할바(bar)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.