KR100904034B1

KR100904034B1 - 레이저멀티커팅장치

Info

Publication number: KR100904034B1
Application number: KR1020070062086A
Authority: KR
Inventors: 민성욱; 김창현
Original assignee: (주)하드램
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-06-19
Also published as: KR20080113520A

Abstract

본 발명은 레이저멀티커팅장치에 관한 것으로, 광을 발생하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 발생한 광을 수광하여 수광된 광을 분기하는 스플리터(21)와 분기된 광의 광 경로를 변경시키는 반사미러(22)로 구성된 분할부(20)와, 상기 분할부(20)를 통하여 입사한 다수의 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 스캐너부(100, 200, 300)와, 상기 스캐너부(100, 200, 300)에서 반사된 광을 스테이지(50)에 의해 지지되는 기판으로 안내하는 광학유닛(30)과, 상기 스캐너부(100, 200, 300)에서 반사된 광의 유효 광 경로 중 초기 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부(41)와 마지막 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부(42)로 이루어진 광로인식부(40)와, 상기 광로인식부(40)에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원(10)을 제어하는 제어부(60)와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부(60)로 제공하는 외부정보부(70)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여, 반도체 웨이퍼 또는 유리기판 등의 작업물에 대해, 넓은 영역에 걸쳐 동시에 멀티커팅이 가능하도록 구성하여 작업의 편의성과 효율성을 향상시키는 발명이다.

레이저, 스캐너, 커팅

Description

레이저멀티커팅장치{Laser multiple cutting device}

도 1은 종래기술에 의한 레이저커팅장치를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 레이저멀티커팅장치의 제1실시예를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 레이저멀티커팅장치의 제2실시예를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 의한 레이저멀티커팅장치의 제3실시예를 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명에 의한 레이저멀티커팅장치의 제1실시예에 사용되는

폴리곤스캐너와 스핀들모터에 대한 구성도,

도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 레이저멀티커팅장치의 제1실시예에

사용되는 보정광학계의 실시예를 나타내는 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 광원 11 : 콜리메이팅렌즈

12 : 촛점렌즈 20 : 분할부

21 : 스플리터 22 : 반사미러

30 : 광학유닛 31 : 광학미러

32 : 에프쎄타렌즈 33 : 이미징렌즈

40 : 광로인식부 41 : 제1수광부

42 : 제2수광부 50 : 스테이지

60 : 제어부 100, 200, 300 : 스캐너부

110 : 폴리곤스캐너 120 : 보정광학계

210 : 제1갈바노스캐너 220 : 제2갈바노스캐너

310 : X축갈바노스캐너 320 : Y축갈바노스캐너

330 : 호모나이저

본 발명은 레이저를 이용하여 작업물의 가공작업을 하는 레이저멀티커팅장치에 관한 것으로, 단일의 광원에서 발생하는 하나의 광을 스플리터에 의해 필요한 수로 분기하고 상기 광의 출력과 경로를 조정하여 반도체 웨이퍼 또는 유리기판 등의 작업물에 대해, 넓은 영역에 걸쳐 동시에 멀티커팅이 가능하도록 구성하여 작업의 편의성과 효율성을 향상시키는 발명이다.

산업의 발달에 따라 많은 부분의 생산공정이 자동화되고 기업간 경쟁이 심화되어, 제품의 생산성이 기업 경쟁력의 중요한 척도가 되고 각 기업은 생산효율성의 향상을 위해 많은 연구, 개발 및 투자를 진행하고 있다.

특히 정보화시대의 도래에 따라 TV 등의 AV 기기, OA용의 모니터로 사용되는 각종 표시장치 사양이 고급화되고 그 수요가 증대하여 이를 수용하기 위한 첨단 산업분야인 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등의 효율적인 생산방안에 대한 논의가 이슈화되고 있다.

일 예로 LCD의 경우 종래의 다른 표시 장치와 비교하여 슬림화 및 경량화를 실현하여 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있고 풀칼라표시를 실현하는 등의 장점이 있어 여러 산업분야에서 다양하게 사용되고 있다.

상기 LCD는 액정표시패널, 구동회로 및 백라이트 등으로 구성되는데, 액정표시패널의 제조과정에 있어 공지된 프로세스에 의해 전기배선이 형성된 유리기판을 소정 사이즈로 절단하는 공정이 필요하고 전기배선을 갖는 액정표시패널의 경우 정전기에 의한 불량을 피하고 단락된 전기배선을 절연하기 위해 기판을 절단하는 공정이 필요하게 된다.

또한 음극선관(CRT) 디스플레이, LCD, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로 루미네슨스 디스플레이(이하, EL 디스플레이라 한다), 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이등의 표시장치의 경우에도 대화면을 위한 개발 및 실용화가 진행되고 있는데, 액정표시패널의 사이즈가 커지면 제조공정시 신호선의 단선, 화소결함 등에 의한 불량율이 급격히 증가하고 액정표시패널의 가격을 상승시키는 문제가 있다.

따라서 상기 문제들을 해결하기 위해, 복수의 소형 기판들을 측면에서 접속하여 하나의 대형 액티브 매트릭스기판을 제조 후, 칼라 필터가 제공된 하나의 대형 기판(대향기판)을 액티브 매트릭스기판에 부착하여 제조하는 방법 등이 제시되어 왔다.

이러한 제조방법 역시 기판 사이의 이음을 감추기위해 액티브 매트릭스기판들 사이의 접속면을 고정밀도로 절단하여 기판 사이의 접속영역을 최소화시켜야 하므로 상기에서 언급한 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등의 제조에 있어 기판 접속면의 정확한 절단 여부가 고정밀도의 관점에서 중요하게 인식되었다.

현대 산업 현장에서 레이저는 많은 분야에 사용되고 있으며 특히 전술한 LCD 및 대화면 액정표시패널의 작업공정에 레이저를 적용시 생산성과 작업성 효율성이 향상되어 유리기판 커팅 또는 반도체 웨이퍼 커팅과 같은 많은 첨단제조공정에서 레이저를 이용한 가공장치에 대한 수요가 증가하여 수많은 장치 및 방안이 개시되어 왔는바, 이에 종래 기술에 의한 레이저 커팅장치를 첨부한 도면에 의해 알아본다.

도 1은 종래기술에 의한 레이저가공장치를 나타내는 사시도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래의 기술에 의한 레이저가공장치는 광을 발생하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 스캐너부(1)와, 상기 스캐너부(1)에서 반사된 광을 스테이지(50)에 의해 지지되는 기판으로 안내하는 광학유닛(31)(32)과, 상기 스캐너부(1)에서 반사된 광의 유효 광 경로 중 초기 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부(41)와 마지막 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부(42)로 이루어진 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원(10)을 제어하는 제어부(60)와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부(60)로 제공하는 외부정보부(70)를 구비하여 구성된다.

상기 발명의 경우 광원(10)에서 주사된 광을 스캐너부(1)에 의해 설정된 경로에 따라 반사하고, 반사된 광이 소정의 광학유닛(31)(32)을 통과하고, 상기 스캐너부(1)에 의해 반사된 광의 경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로인식부를 도입함으로써, 상기 동기 신호에 기반하여 제어부(60)가 광원(10)의 점멸, 스테이지의 이동 등을 제어함으로써 작업물에 대한 절단 작업을 수행하거나 드릴링 공정을 수행하였다.

상기 장치에 의해서 레이저를 이용하고 기판 등을 절단하는 경우 정밀한 절단작업을 수행하게 되어 제품의 품질을 향상시키며 가공 단계를 단축시켜 비용을 절감하는 장점이 있으나, 대량생산을 위한 자동화의 요청 및 작업 효율성의 향상을 위해 단일의 레이저소스를 이용한 동시작업이 요청되었고 이를 실현하기 위해 본 발명이 개시되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 소스를 이용하여 복수개의 광 경로로 분기하여 각각의 광원에서 발생하는 광을 설정된 경로에 반사하는 스캐너(scanner)와 이를 조정하는 제어부를 구비하여 단일의 레이저소스에 의해 작업물의 광범위한 영역에 걸쳐 동시에 멀티커팅작업을 가능하도록 하여 작업시간을 단축하여 생산성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 멀티커팅장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 광을 수광하여 수광된 광을 분기하는 스플리터와 분기된 광의 광 경로를 변경시키는 반사미러로 구성된 분할부와, 상기 분할부를 통하여 입사한 다수의 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 스캐너부와, 상기 스캐너부에서 반사된 광을 스테이지에 의해 지지되는 기판으로 안내하는 광학유닛과, 상기 스캐너부에서 반사된 광의 유효 광 경로 중 초기 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부와 마지막 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부로 이루어진 광로인식부와, 상기 광 로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원을 제어하는 제어부와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부로 제공하는 외부정보부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명은 광을 발생하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 발생한 광을 수광하여 수광된 광을 분기하는 스플리터(21)와 분기된 광의 광 경로를 변경시키는 반사미러(22)로 구성된 분할부(20)와, 상기 분할부(20)를 통하여 입사한 다수의 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 스캐너부와, 상기 스캐너부에서 반사된 광을 스테이지(50)에 의해 지지되는 기판으로 안내하는 광학유닛(30)과, 상기 스캐너부에서 반사된 광의 유효 광 경로 중 초기 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부(41)와 마지막 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부(42)로 이루어진 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원(10)을 제어하는 제어부(60)와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부(60)로 제공하는 외부정보부(70)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 2 내지 도 5에서 도시하는 바와 같이, 본 발명은 단일의 광원(10)을 사용하되 상기 광원(10)은 점광의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드를 사용하여 실시함이 타당하다. 광원(10)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로, 온도가 내려가면 광 출력이 증가하는 반면, 온도가 올라가면 광 출력이 떨어지게 되어 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버(61)를 제어부(60)에 장착하여 실시할 수 있다.

상기 광원 드라이버(61)는 반전 앰프(Amp)와, 버퍼(Buffer)를 구비하고 상기 제어부(60)에 의해 제어 및 작동되어 레이저 광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로 공지되어 있다.

상기 구성에 의하면, 광원(10)에서는 일정한 파워로 레이저 광을 출사하고, 광원(10)에서 출사되는 레이저 광의 파워는 상기 광원 드라이버(61)에 의해 제어된다. 또한 출사된 광의 파워는 상기 제1 및 제2수광부(41, 42)에 의해서 모니터링되어, 상기 제어부(60)는 모니터링된 출사광의 파워를 근거로 상기 광원 드라이버(61)를 제어하게 된다.

상기 광원(10)에서 출사된 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이팅렌즈(11)가 광원(10)에서 출사된 광 경로 상에 설치되고, 콜리메이팅렌즈(11)를 통과한 레이저 광을 수평방향의 선형으로 결상시키는 촛점렌즈(12)는 통상적인 실린드리컬렌즈(cylindrical lens) 또는 텔레센트릭렌즈(telecentric lens)를 사용하여 광 경로 상에 설치함이 타당하며, 상기 콜리메이팅렌즈(11)와 촛점렌즈(12)는 광원(10)과 분할부(20) 사이의 경로 상에 차례로 배치된다.

출사된 광은 상기 콜리메이팅렌즈(11)와 촛점렌즈(12)를 통과하여 분할부(20)로 입사되는데, 상기 분할부(20)는 통상적인 스플리터(21) 및 반사미러(22)로 이루어져, 광을 분기하고 광로를 변경시켜 작업대상에 따른 적절한 루틴을 가진 다수개의 광경로를 구성하기 위한 스플리터(21) 및 반사미러(22)의 개수와 위치를 정하여 설치하게 된다.

상기 분할부(20)에 의해 분기된 광은 스캐너부로 입사하게 되는데, 상기 스캐너부는 작업특성에 따라 아래에서 상술할 여러 실시예로 구성할 수 있으며, 상기 스캐너부의 구성에 따라 적절한 광학유닛(30)을 장착하여 상기 스캐너부에서 반사된 광을 스테이지부(50)로 결상시킨다.

상기 광로인식부는 제1수광부(41)와, 제2수광부(42)를 구비한다. 상기 제1수광부(41)는 상기 스캐너부에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하여 초기 동기신호를 인식하기 위한 것으로서, 포토 다이오드를 사용하여 실시할 수 있다. 제1수광부(41)에서 수광된 신호는 상기 제어부(60)로 전달되고, 상기 제2수광부(42)는 상기 스캐너부에서 반사되는 광의 유효 광경로 중 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하여 마지막 동기신호를 인식하기 위한 것으로서 역시 포토 다이오드를 사용하여 실시할 수 있다. 이 제2수광부(42)에서의 수광신호는 제어부(60)로 전달된다.

상기 제어부(60)에서는 상기 각 수광부(41, 42)에서 전달된 동기신호를 근거로 하여, 상기 스테이지(50), 광원(10) 및 스캐너부를 구동제어함으로써, 설정된 작업을 수행하는데, 상기 제어부(60)는 상기 광원 드라이버(61)와, 상기 모터 구동드라이버(62)와, 스테이지(50)를 구동시키는 스테이지 구동드라이버(63) 등을 구비하며, 상기 제어부(60)는 외부 정보원(70)에서 제공되는 절단정보를 근거로 상기 광원(10)의 출력 및 온/오프 제어는 물론 그 온/오프 시간을 제어하되 상기 제1 및 제2수광부(41, 42)에서 전달되는 동기신호를 기초로 하여 상기 광원 드라이버(61)를 제어한다.

또한, 제어부(60)는 상기 광원(10)의 구동제어시 상기 스캐너부의 정속도 회전을 유지하도록 모터 구동드라이버(62)를 조절하며, 스테이지 구동드라이버(63)는 제어부(60)에 의해 스테이지(50)를 주주사방향(X)과 그 주주사방향(X)에 직교하는 부주사방향(Y)으로 선택적으로 구동시킨다.

상기 외부 정보원(70)은 절단 패턴를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 따라서 상기 컴퓨터는 미리 설정 또는 저장된 데이터를 절단패턴으로 프 로그래밍하여 상기 제어부(60)로 공급한다. 상기 스테이지(50)에는 반도체 웨이퍼, LCD, PDP 패널, PCB 등의 작업물을 거치하게 된다.

상기 스캐너부는 전술한 바와 같이 여러 타입의 스캐너를 작업 상황에 맞추어 다수 또는 복수의 스캐너를 선택할 수 있는데, 도 2에서는 그 일예로 폴리곤스캐너를 이용한 실시예를 예시하고 있다.

상기 실시예에서 제시하는 스캐너부의 경우, 도 5를 참고하면, 6개의 반사면이 등간격으로 배치된 폴리곤스캐너(110)가 지지프레임(111)에 결합된 스핀들모터(112)에 회전 가능하게 지지되어 제어부(60)에 의해 정속으로 회전하도록 제어된다.

상기 폴리곤스캐너(110)의 각 반사면에 단일의 광원(10)에서 나오는 광이 스플리터(21)와 반사미러(22)에 입사되면 상기 스플리터(21)와 반사미러(22)의 위치 및 개수에 따라 4개 또는 그 이상의 각기 다른 경로로 반사빔이 분기하고, 상기 분기된 반사빔은 폴리곤스캐너(110)의 각면에 동일한 위상으로 입사된다.

이때 폴리곤스캐너(110)의 회전은 반사각의 변화를 일으키게 되어 폴리곤스캐너(110)의 각 미러면에 입사된 빔은 반사 경로가 변하게 되어 가공물에 직선을 그리는 효과가 발생하여, 만일 상기 폴리곤스캐너(110)가 고속으로 회전하는 경우, 상기 폴리곤스캐너(110)의 각각의 면에서 반사된 빔은 단시간에 동일지점을 여러 번 지나게 된다.

상기 폴리곤스캐너(110)에서 반사된 빔을 가이드 하는 광학유닛(30)에 의해 가공물로 향하게 되되, 스캐너부에 상기 폴리곤스캐너(110)를 사용하는 경우, 상기 광학유닛(30)은 반사된 광의 초점거리를 일정하게 조절하여주는 에프 쎄타렌즈(F-theta lens) 사용하여, 상기 폴리곤스캐너(110)의 각 반사면을 통과한 각각의 빔들은 각 광의 경로상에 설치된 에프 쎄타렌즈(31)를 통과하여 이를 통과한 각 광들이 스테이지(50)에 주사되도록 실시한다.

상기 제어부(60)는 스테이지(50)의 좌표값에 동기하여 폴리곤스캐너(110)의 제어 및 광원(10)에서의 광 발진 시점을 결정 및 제어함으로써 커팅 길이를 조절할 수 있다. 상기 실시예의 경우 폴리곤스캐너(110)의 회전 속도와 스테이지(50)의 운반 속도를 제어함으로써 커팅 속도를 조절할 수 있는 장점이 있다.

다만 상기 실시예의 경우, 스핀들모터(112)의 중심축과 폴리곤스캐너(110)의 회전축이 일치하지 않는 경우 폴리곤스캐너(110)의 회전시 경면 기울기가 발생하게 되고 이는 폴리곤스캐너(110)에 의해 반사되는 광 경로에 영향을 미치어 작업 정밀도를 훼손하는 원인이 되므로 이를 방지하기 위해 폴리곤스캐너(110)의 출력단에 광 경로의 오차보정을 위한 보정광학계(120)를 추가로 장착하여 실시할 수 있다.

상기 보정광학계(120)는 일반적인 워블프리(Wobble-Free)광학계를 사용할 수 있으며, 도 6의 (a)에서 도시하는 바와 같이 본 발명에서는 상기 보정광학계(120)에 대한 일 예로 전, 후면이 각각 소정곡률의 네거티브곡면을 가지는 3개의 보정렌즈(121, 122, 123)로 구성하여 실시할 수 있다.

이때 상기 보정렌즈 중, 전방렌즈(121)와 중앙렌즈(122)의 전, 후면 좌우 곡률반경(r1, r2), (r3, r4)은 상, 하 곡률반경과 동일한 치수로 하고, 후방렌즈(123)의 경우 전면 좌우 곡률 반경(r5)과 상하 곡률 반경은 같고 후면의 좌우 곡률반경(r6)과 상하 곡률반경은 서로 다르게 형성하여 전방렌즈(121)의 전, 후면, 중앙렌즈(122)의 전, 후면, 후방렌지(123)의 전면까지는 구면이고, 후방렌즈(123)의 후면은 원환표면(Toric Surfac)으로 형성하여 실시할 수 있다.

상기의 네가티브 곡면으로 이루어진 3매의 보정렌즈(121, 122, 123)는 광속의 주사속도를 일정하게 하고, 광속의 주사방향과 수직으로 미세이동 하는 오차를 보정하는 역학을 하며, 특히 보정광학계(120)의 후방렌즈(123) 후면의 좌우 곡률(r6)은 상하 곡률 반경과 서로 다르게 형성되어, 상기 후방렌즈(123)의 좌우곡률(r6)은 주사방향으로의 광속주사 속도를 일정하게 하는데 기여하고 상하곡률은 폴리곤스캐너(110)의 경면 기울기에 의해 발생하는 광속의 이동을 방지하는데 기여하여 광 경로의 오차를 방지하고 광의 정확한 결상을 요구하는 자유도를 향상시켜준다.

또한, 상기 보정렌즈(121, 122, 123)의 제1면에서 6면은 네가티브 곡면으로 형성되므로, 주사방향의 초점거리 f1과, 주사방향과 수직인 방향으로의 초점거리 f2의 비를 3.0＜f1＜f2＜4.0의 범위에 오도록 설계하고, 상기 전방렌즈(121)의 후면 곡률반경(r2)을 중앙렌즈(122)의 전면 곡률 반경(r3)보다 크게 형성하여 광속을 효과적으로 집속할 수 있도록 형성하여 실시할 수 있다.

상기 보정광학계(120)의 또 다른 예로써 도 6의 (b)에서 도시하는 바와 같이, 평탄면과 요철면을 가지는 한쌍의 프리넬렌즈(124, 125)를 상기 평탄면이 상기 폴리곤스캐너(110)를 향하도록 배치하여 실시할 수 있다.

상기 구성에 의한 보정광학계(120)는 평탄면과 요철면으로 구성된 1개 이상의 프레넬 렌즈(124) (125)를 그 평탄면이 폴리곤스캐너(110)측으로 향하도록 나란히 설치하여, 광원(10)에서 발생한 광이 콜리메이팅렌즈(11) 및 촛점렌즈(12)를 통과하여 평행광을 형성한 후 폴리곤스캐너(110)에 의해 반사되면, 전방에 평탄면이 위치한 프레넬렌즈(124, 125)가 광의 투과율을 향상시키고 주사속도를 일정하게 하여 선형적인 초점 궤적을 형성시키며 특히 프레넬렌즈(124, 125)를 광학유닛(30)과 근접하여 설치하는 경우 폴리곤스캐너(110)의 경면기울기에 의해 발생하는 흔들림을 보정하게 된다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 있어 스캐너부에 대한 다른 실시예로서, 분할부(20)에서 분기된 광을 수광하는 복수개의 제1갈바노스캐너(210)와, 상기 제1갈바노스캐너(210)에서 반사된 광을 수광하는 하나의 제2갈바노미터스캐너(220)로 구성할 수 있는데, 이러한 경우 광학유닛은 제2갈바노미터스캐너(220)에서 반사되는 복수의 광이 입사하여 입사된 광의 스팟사이즈를 조절하는 이미징렌즈(33)로 구성하여 실시할 수 있다.

단일의 광원(10)에서 나오는 광이 스플리터(21)와 반사미러(22)에 입사되면 상기 스플리터(21)와 반사미러(22)의 위치 및 개수에 따라 3개 또는 그 이상의 각기 다른 경로로 반사빔이 분기하고, 상기 분기된 반사빔은 각 분기된 반사빔에 대응하여 위치한 상기 제1갈바노스캐너(210)의 각 반사면으로 입사한다.

상기 각 제1갈바노스캐너(210)에서 반사된 광들은 제2갈바노스캐너(220)에 입사되고, 상기 제1,2갈바노미터스캐너(210)(220)는 광원(10)에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사함으로써 광 경로를 조절하여 상기 광을 이미징렌즈(33)로 유도하는데, 상기 제1갈바노스캐너(210)의 장착위치에 따라 광을 반사하도록 광원(10)에서 발생된 광의 수직경로를 변경시키는 전반사미러를 구비할 수도 있으며, 제2갈바노스캐너(220)에서 반사된 광은 입사 구경이 큰 이미징렌즈(33)를 통과하여 가공 가능한 빔 형태(spot size)로 변화된다.

도 4를 참고하면, 본 발명에 있어 스캐너부에 대한 또 다른 실시예로서, 상기 단일의 광원(10)에서 나오는 광이 스플리터(21)와 반사미러(22)에 입사되면 상기 스플리터(21)와 반사미러(22)의 위치 및 개수에 따라 2개 또는 그 이상의 각기 다른 경로로 분기된 후에 호모나이저(310)를 통과하고, 각각의 광을 수광하여 광경로를 변경시키는 복수개의 X축 갈바노스캐너(320) 및 Y축 갈바노스캐너(330)에 의해 제공될 수 있다. 이때, 광학유닛은 Y축 갈바노스캐너(330)에서 반사되는 복수의 광이 입사하여 입사된 광의 스팟사이즈를 조절하는 이미징렌즈(33)에 의해 제공될 수 있다.

단일의 광원(10)에서 나온 광은 스플리터(21)와 반사미러(22)에 의하여 나누어져 광의 광밀도를 균일하게 형성하는 각각의 호모나이저(310)로 입사되어 커팅 가능한 형태로 변형된다. 상기 호모나이저(310)를 지난 빔은 각각의 X축 갈바노스캐너(320)로 입사되어 가공영역으로 빔을 향하게 되고, 상기 제어부(60)는 레이저의 발사 시점과 각각의 X축 갈바노스캐너(320) 및 Y축 갈바노스캐너(330)를 제어한다.

상기 형태의 멀티커팅 장치의 장점은, 각각의 X축 갈바노스캐너(320) 및 Y축 갈바노스캐너(330)의 장점을 최대한 이용할 수 있는 것으로, 상술한 바와 같은 도 2 및 도 3의 실시예의 경우 광 경로는 직선운동을 벗어나기 어려우나 도 4의 실시예에 의한 광 경로의 경우 직선 및 곡선의 빔의 경로 변경이 가능하여 가공물을 다양한 모양으로 커팅 할 수 있는 장점이 있다. 또한 제어부(60)는 움직이는 가공물에도 작업을 할 수 있도록 스테이지의 위치 값을 해석하여 레이저의 발사 시점과 갈바노 스캐너들을 제어할 수 있기 때문에 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 단일의 광원에서 발생하는 하나의 광을 스플리터에 의해 필요한 수로 분기하고 상기 광의 출력과 경로를 조정하여 반도체 웨이퍼 또는 유리기판 등의 작업물에 대해, 넓은 영역에 걸쳐 동시에 멀티커팅이 가능하도록 구성하여 작업시간을 단축하여 생산성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 탁월한 효력을 발휘하는 발명이다.

Claims

광을 발생하는 광원과;

상기 광원에서 발생한 광을 수광하여 수광된 광을 분기하는 스플리터와 분기된 광의 광 경로를 변경시키는 반사미러로 구성된 분할부와;

상기 분할부를 통하여 입사한 다수의 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 단일의 폴리곤스캐너와;

상기 폴리곤스캐너에서 반사된 광을 스테이지에 의해 지지되는 기판으로 안내하는 광학유닛과;

상기 폴리곤스캐너에서 반사된 광의 유효 광 경로 중 초기 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부와 마지막 광 경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부로 이루어진 광로인식부와;

상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원을 제어하는 제어부와;

상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부로 제공하는 외부정보부로 구성되는 레이저멀티커팅장치.
제 1항에 있어서, 상기 폴리곤스캐너와 상기 광학유닛 사이에는 상기 폴리곤스캐너의 경면 기울기에 의한 광 경로의 오차보정을 위한 보정광학계가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저멀티커팅장치.
제2항에 있어서, 상기 보정광학계는 전, 후면이 각각 소정곡률의 네거티브 곡면을 갖는 다수개의 보정렌즈들로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저멀티커팅장치.
제2항에 있어서, 상기 보정광학계는 일측 면이 평면이고 그 반대 면이 요철을 갖는 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저멀티커팅장치.