KR101200708B1 - 레이저 가공장치 및 그 제어방법 - Google Patents

레이저 가공장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저빔 광원; 상기 레이저빔 광원으로부터 방출된 레이저빔을 가공하기 위한 광학유닛; 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔이 조사되는 가공대상물을 지지하는 스테이지; 및 상기 광학유닛과 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 필요에 따라 선택적으로 검출하는 검출유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 포함한 것을 특징으로 한다. 이에,

Description

레이저 가공장치 및 그 제어방법 { LASER PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF THE SAME }
본 발명은 레이저 가공장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 레이저빔 광원으로부터 방출된 레이저빔의 에너지 상태를 검출할 수 있는 레이저 가공장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
레이저 가공장치는 광원으로부터 방출된 레이저빔을 이용하여 가공대상물을 가공하기 위한 장치이다. 최근에 레이저 가공장치의 레이저빔 광원으로 엑시머 레이저(Excimer Laser)가 많이 사용되고 있다.
엑시머 레이저는 레이저 정밀가공 및 이종 접합체의 분리를 포함하는 다양한 물질 가공을 위한 용도로 사용되고 있다. 특히, 엑시머 레이저는 레이저빔의 안정성과 출력이 향상되면서 반도체 물질을 가공하기 위한 공정에도 사용되고 있다. 예를 들어, 이러한 반도체 물질의 가공 공정은 발광소자를 형성하기 위해 웨이퍼 기판 위의 박막을 레이저빔을 이용하여 분리하는 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO) 공정을 포함한다. 레이저 리프트 오프공정에서는 웨이퍼 기판 위의 박막을 안정적으로 분리하기 위해 레이저빔의 상태를 일정하게 유지할 필요가 있다. 이와 같이, 레이저빔의 상태가 일정하게 유지되는지 여부를 파악하기 위해서는, 레이저빔이 가공대상물에 도달하기 전에 레이저빔을 검출하여 확인하여야 한다. 그리고, 레이저빔을 검출하기 위해서는 별도의 레이저빔 검출수단을 사용하여야 한다. 이러한 레이저빔 검출수단은 주로 레이저빔의 진행경로 상에 배치되어 레이저빔의 일부를 반사시켜 검출하게 된다.
그러나, 레이저 가공장치가 이러한 레이저빔 검출수단을 사용함으로써, 가공대상물에 도달하는 레이저빔의 에너지세기가 약화될 수 있다. 또한, 레이저빔 검출수단은 가공대상물의 가공시 발생되는 입자 등에 의해 오염될 수 있어, 이러한 경우, 레이저빔 검출수단을 통과한 레이저빔의 상태가 불량할 수 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 문제점들을 해결하기 위해 도출된 것으로, 레이저 가공장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점은 레이저빔의 검출수단을 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 레이저 가공장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면, 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 레이저빔 광원; 상기 레이저빔 광원으로부터 방출된 레이저빔을 가공하기 위한 광학유닛; 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔이 조사되는 가공대상물을 지지하는 스테이지; 및 상기 광학유닛과 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 필요에 따라 선택적으로 검출하는 검출유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면으로서, 레이저빔 광원으로부터 방출되어 광학유닛에 의해 가공된 레이저빔의 일부를 스테이지에 의해 지지된 가공대상물에 도달하기 전에 검출할지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 있다고 판단되는 경우에는 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 반사시키기 위해 빔스플리터를 상기 레이저빔의 진행경로 상에 위치하는 제1위치에 배치시키며, 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 없다고 판단되는 경우에는 상기 빔스플리터를 상기 레이저 빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치에 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치의 제어방법이 제공된다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐이며, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 레이저 가공장치 및 그 제어방법에 의하면, 레이저빔의 검출수단을 필요에 따라 선택적으로 사용가능함으로써 불필요한 장비의 사용으로 인해 발생되는 오류를 최소화할 수 있다.
또한, 레이저빔의 검출수단을 필요에 따라 선택적으로 사용함으로써 레이저빔의 에너지세기의 손실을 최소화 할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 작동도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치의 제어블록도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 작동도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 VI-VI 단면도이다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 있는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치 및 그 제어방법을 상세하게 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 개략도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 사시도 및 작동도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치의 제어블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공장치는 발광소자를 형성하기 위해 웨이퍼 기판 위의 박막을 레이저빔을 이용하여 분리하는 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO)장치이다. 그러나, 본 발명에 따른 레이저 가공장치는 이에 한정되지 않고, 레이저빔을 이용하여 가공대상물을 가공할 수 있는 다양한 형태의 장치를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 가공장치(1)는 레이저빔을 방출하는 레이저빔 광원(10)과, 레이저빔 광원(10)으로부터 방출된 레이저빔을 가공하기 위한 광학유닛(30)과, 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔이 조사되는 가공대상물(65)을 지지하는 스테이지(60)와, 광학유닛(30)과 가공대상물(65) 사이에 배치되어 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 필요시에 선택적으로 검출하는 검출유닛(70)을 포함한다.
레이저빔 광원(10)은 본 발명의 일예로 KrF 엑시머 레이저 또는 ArF 엑시머 레이저이다. 그러나, 본 발명에 따른 레이저빔 광원(10)은 이에 한정되지 않고 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에서 사용할 수 있거나 가공대상물을 가공할 수 있는 다양한 종류의 레이저를 포함할 수 있다.
광학유닛(30)은 레이저 광원(10)으로부터 방출된 레이저빔을 사용상의 목적에 맞게 가공하도록 레이저빔의 진행경로 상에 배치된다. 광학유닛(30)은 본 발명의 일예로 감쇠기(31), 빔확장 망원경(35) 및 이미지렌즈(45)와 같은 광학요소를 포함할 수 있다. 그러나, 광학유닛(30)은 이에 한정되지 않고 필요에 따라 빔균일제(37), 필드렌즈(41), 마스크(43), 반사미러(33)와 같은 광학요소들 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 일실시예로, 도 1에 도시된 광학유닛(30)에는 감쇠기(31), 빔확장 망원경(35), 빔균일제(37), 필드렌즈(41), 마스크(43) 및 이미지렌즈(45)가 순차적으로 배열되도록 마련된다. 그러나, 본 발명에 따른 광학유닛(30)은 이에 한정되지 않고 전술한 각 광학요소들의 순서와 다르게 배열될 수 있으며, 전술한 각 광학요소들 중 적어도 하나가 생략되도록 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학유닛(30)은 전술한 각 광학요소들 이외의 다른 광학요소들이 추가되도록 구성될 수도 있다.
광학유닛(30)의 각각 광학요소들에 대한 개략적인 설명은 다음과 같다. 감쇠기(attenuator)(31)는 레이저 광원(10)으로부터 방출된 레이저빔의 세기를 조절하도록 레이저빔의 경로 상에 배치된다. 빔확장 망원경(Beam Expansion Telescope)(35)은 레이저빔의 경로 상에 배치되어 레이저빔을 확장함으로써 레이저빔의 조사면적을 키울 수 있다. 빔균일제(Beam Homogenizer)(37)는 레이저빔의 경로 상에 배치되어 레이저빔의 에너지 분포를 균일하게 한다. 필드렌즈(Field Lens)(41)는 주로 빔균일제(37)와 마스크(43) 사이에 배치되어 빔균일제(37)와 마스크(43) 사이의 간격을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 마스크(43)는 주로 빔균일제(37)를 통과한 레이저빔의 단면의 가장자리를 절단하도록 레이저빔의 경로 상에 배치된다. 이미지렌즈(45)는 레이저빔의 경로 상에 배치되어 레이저빔의 초점을 조절한다. 반사미러(33)는 필요에 따라 레이저빔을 반사시켜 진행경로를 변경하도록 레이저빔의 경로 상에 배치된다. 본 발명의 일예로 반사미러(33)는 감쇠기(31)와 빔확장 망원경(35) 사이에, 빔확장 망원경(35)과 빔균일제(37) 사이에, 필드렌즈(41)와 마스크(43) 사이에 각각 배치된다. 그러나, 반사미러(33)는 이에 한정되지 않고, 각 광학요소 사이에 필요에 따라 추가되거나 생략될 수 있다. 이러한 광학유닛(30)의 각각의 광학요소들은 거의 공지의 기술에 해당되므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 가공대상물의 가공 과정을 촬영하기 위한 영상촬영기(50)를 더 포함할 수 있다. 영상촬영기(50)는 본 발명의 일예로 가공대상물(65)의 상측에 배치되어 실시간으로 가공대상물(65)의 가공 과정을 촬영할 수 있다. 또한, 영상촬영기(50)에 의해 촬영된 영상은 별도의 디스플레이장치 등을 통해 표시될 수 있다.
스테이지(60)는 레이저빔에 의해 가공이 가능하도록 가공대상물(65)을 지지한다. 스테이지(60)는 가공대상물(65)을 이동시키도록 스테이지구동부(61)와 결합된다. 이에, 스테이지(60)는 스테이지(60)의 판면의 수평방향(좌우방향) 및 스테이지(60)의 판면의 수직방향(상하방향)으로 가공대상물(65)을 이동시킬 수 있다.
검출유닛(70)은 본 발명의 일예로 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 반사시킬 수 있도록 마련된 빔스플리터(beam splitter)(71)와, 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 상태를 측정하기 위한 측정수단을 포함할 수 있다.
빔스플리터(71)는 본 발명의 일예로 사각형의 판형상으로 마련된다. 이러한 빔스플리터(71)의 형상은 설치공간이나 디자인 등에 따라 원형, 타원형 혹은 삼각형 등 다양하게 마련될 수 있다. 빔스플리터(71)는 본 발명의 일예로 입사되는 레이저빔의 거의 95% 정도를 투과시키고 대략 5% 정도를 반사시키도록 마련된다. 그러나, 빔스플리터(71)는 이에 한정되지 않고 입사되는 레이저빔의 거의 90% 정도를 투과시키고 대략 10% 정도를 반사시키는 등 다양하게 마련될 수도 있다.
빔스플리터(71)는 레이저빔의 진행경로 상에 위치하는 제1위치와, 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치 사이를 이동가능하게 마련된다. 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치(1)는 빔스플리터(71)가 제1위치로부터 레이저빔의 진행경로에서 벗어한 제2위치로 회전하여 이동하게 된다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 일부를 반사시키도록 레이저빔의 진행경로 상에 소정의 각도(α)로 경사지게 배치된다. 즉, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 일부를 반사시키도록 제1위치에 위치하게 된다. 본 발명의 일예로 소정의 각도(α)는 레이저빔의 진행경로에 수직한 방향을 기준으로 대략 45도 정도 하향으로 기울어진 각도이다. 이에, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 일부를 90도 정도로 반사시켜 빔스플리터(71)의 일측에 위치한 측정수단에 용이하게 입사시킬 수 있다. 그러나, 이러한 소정의 각도(α)는 이에 한정되지 않고 측정수단의 위치에 따라 레이저빔의 진행경로에 수직한 방향을 기준으로 30도 혹은 60도 등 다양한 각도로 마련될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 빔스플리터(71)는 레이저빔을 반사시키지 않게 레이저빔의 진행경로에서 벗어나도록 소정의 각도(β)로 경사지게 배치된다. 즉, 빔스플리터(71)는 레이저빔을 반사시키지 않도록 제2위치에 위치하게 된다. 본 발명의 일예로 소정의 각도(β)는 레이저빔의 진행경로에 수직한 방향을 기준으로 대략 90도 정도 하향으로 기울어진 각도를 나타낸다. 이에, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 진행경로에서 벗어나게 되어 레이저빔을 반사시키지 않게 된다. 그러나, 이러한 소정의 각도(β)는 이에 한정되지 않고 레이저빔의 진행경로에서 벗어나도록 레이저빔의 진행경로에 수직한 방향을 기준으로 80도 혹은 100도 등 다양한 각도로 마련될 수 있다.
측정수단은 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 에너지 세기(energy intensity) 및 에너지 프로파일(energy profile) 중 적어도 하나를 측정하는 에너지 검출기(81)를 포함할 수 있다. 에너지 검출기(81)는 본 발명의 일예로 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 에너지 세기를 측정하는 광센서(미도시)와, 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 에너지 프로파일을 측정하는 빔프로파일러(미도시)를 포함한다. 그러나, 에너지 검출기(81)는 이에 한정되지 않고, 광센서 및 빔프로파일러 중 하나를 포함할 수도 있다. 이에, 본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 에너지 세기 및 에너지 프로파일을 측정할 수 있다.
또한, 측정수단은 에너지 검출기(81)에 의해 측정된 측정값을 표시하기 위한 출력부(85)를 더 포함할 수 있다. 이에, 사용자는 출력부(85)를 통해 에너지 검출기(81)에 의해 측정된 측정값을 용이하게 확인할 수 있다.
검출유닛(70)은 빔스플리터(71)를 광학유닛(30)에 지지시키기 위한 지지대(73)를 더 포함할 수 있다. 지지대(73)는 도 2에 도시된 바와 같이, 빔스플리터(71)를 지지하기 위한 프레임 형상으로 마련된다. 지지대(73)의 상측에는 지지대(73)를 체결스크루(76) 등에 의해 광학유닛(30)의 광학요소들을 지지하는 프레임(미도시) 등에 체결스크루(76)에 의해 결합하도록 브래킷(74)이 형성된다. 그러나, 지지대(73)는 이에 한정되지 않고, 빔스플리터(71)를 광학유닛(30)에 지지시키도록 다양한 형태로 마련될 수도 있다. 또한, 지지대(73)는 광학유닛(30)의 프레임(미도시)에 체결되는 것에 한정되지 않고, 레이저 가공장치(1)의 내부부품을 지지하기 위한 프레임(미도시) 등 에 체결될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 지지대(73)는 본 발명의 제1실시예로, 빔스플리터(71)를 소정각도범위 내에서 회전가능하도록 빔스플리터(71)의 상부영역을 회전가능하게 결합한다. 이에, 본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 지지대(73)에 의해 빔스플리터(71)를 광학유닛(30)에 대해 일정한 거리를 유지하도록 지지시킬 수 있으며, 광학유닛(30)에 대해 소정각도범위 내에서 회전가능하게 할 수 있다.
검출유닛(70)은 빔스플리터(71)가 제1위치 및 제2위치 사이를 이동하도록 빔스플리터를 이동시키는 이동수단(77)을 더 포함할 수 있다. 이동수단(77)은 본 발명의 제1실시예로 빔스플리터(71)가 제1위치 및 제2위치 사이를 회전시키도록 구동모터 타입으로 마련될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동수단(77)은 빔스플리터(71)의 상측을 기준으로 빔스플리터(71)를 회전시킬 수 있도록 빔스플리터(71)와 결합되며, 지지대(73)의 일측에 배치된다. 이동수단(77)은 별도의 지지수단에 의해 광학유닛(30)의 프레임(미도시) 혹은 지지대(73)에 지지될 수도 있다. 이에, 도 3a 및 도 3b와 같이, 이동수단(77)은 빔스플리터(71)를 광학유닛(30) 및 지지대(73)에 대해 소정각도범위 내에서 용이하게 회전시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 검출유닛(70)의 사용 여부를 입력하기 위한 사용자입력부(91)와, 사용자입력부(91)에 의해 이동수단(77)을 제어하는 제어부(95)를 더 포함할 수 있다.
사용자입력부(91)는 사용자가 레이저 가공장치(1)를 사용하기 전에, 레이저 가공과정에서 검출유닛(70)을 사용하여 레이저빔의 검출과정을 수행할 것인지를 판단한 후 이를 입력하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 사용자입력부(91)는 버튼이나 스위치 등 다양한 형태로 마련될 수 있다.
제어부(95)는 사용자입력부(91)에 의해 검출유닛(70)을 사용하도록 입력된 경우에는 빔스플리터(71)를 제1위치로 이동시키며, 사용자입력부(91)에 의해 검출유닛(70)을 사용하지 않도록 입력된 경우에는 빔스플리터(71)를 상기 제2위치로 이동시키도록 이동수단(77)을 제어하게 된다. 이에, 본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 이동수단(77), 사용자입력부(91) 및 제어부(95)에 의해 빔스플리터(71)의 위치를 용이하게 변경할 수 있다.
본 발명의 일예로, 제어부(95)는 측정수단에 의해 측정된 측정값과 기 설정된 기준값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 기준값을 벗어나는 경우에 레이저빔 광원(10), 광학유닛(30) 및 스테이지(60)를 구동하는 스테이지구동부(61) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일예에 따른 제어부(95)는 이동수단(77)을 제어할 뿐만 아니라 레이저빔 광원(10), 광학유닛(30) 및 스테이지구동부(61) 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 이동수단(77)을 제어하는 제어부과, 레이저빔 광원(10), 광학유닛(30) 및 스테이지구동부(61) 중 적어도 하나를 제어하는 제어부가 별도로 마련될 수도 있다. 이에, 본 발명에 따른 레이저 가공장치(1)는 측정수단에 의해 측정된 측정값이 기준값을 벗어나는 경우에 레이저빔 광원(10), 광학유닛(30) 및 스테이지구동부(61) 중 적어도 하나를 제어하여 용이하게 레이저빔의 상태를 변경시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치(1)의 제어과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 레이저빔 광원(10)으로부터 방출되어 광학유닛(30)에 의해 가공된 레이저빔의 일부를 스테이지(60)에 의해 지지된 가공대상물(65)에 도달하기 전에 검출할지 여부를 판단한다. 이러한 판단에 따라서, 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 있다고 판단되는 경우에는 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 반사시키기 위해 빔스플리터(71)를 레이저빔의 진행경로 상에 위치하는 제1위치에 배치시킨다. 그러나, 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 없다고 판단되는 경우에는 빔스플리터(71)를 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치에 배치시키게 된다.
이때, 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 있다고 판단되는 경우에는 빔스플리터(71)를 제1위치로 이동시키며, 광학유닛(30)을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 없다고 판단되는 경우에는 빔스플리터(71)를 제2위치로 이동시키기 위해서는 전술한 이동수단을 제어하면 된다. 본 발명의 제1실시예로, 빔스플리터를 이동시키는 과정은 빔스플리터(71)가 제1위치와 제2위치 사이를 회전하도록 마련된다.
만약, 빔스플리터(71)를 제1위치로 이동시킨 경우에는 빔스플리터(71)에 의해 반사된 레이저빔의 상태를 측정수단을 통해 측정할 수 있다.
그리고, 측정수단인 에너지 검출기(81)에 의해 측정된 측정값과 기 설정된 기준값을 비교하여, 측정값이 기준값을 벗어나는 경우에 레이저빔 광원(10), 광학유닛(30) 및 스테이지(60)를 구동하는 스테이지구동부(61) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공장치(1)는 레이저빔의 검출유닛을 필요에 따라 선택적으로 사용가능하게 구성할 수 있으며, 검출유닛을 선택적으로 사용가능하게 함으로써 불필요한 장비의 사용으로 인해 발생되는 오류를 최소화할 수 있다. 즉, 레이저빔의 검출이 불필요한 경우에도 검출유닛을 지속적으로 사용함으로써 발생될 수 있는 오류(검출유닛의 오염으로 인한 레이저빔의 상태 불량)를 방지할 수 있다.
또한, 레이저빔의 검출유닛을 필요에 따라 선택적으로 사용함으로써 레이저빔의 에너지 손실을 최소화 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일예로 검출유닛의 빔스플리터는 레이저빔의 5 ~ 10% 정도를 반사시키므로 그 만큼 에너지세기가 약해지게 된다. 따라서, 레이저빔의 검출이 불필요한 경우에도 레이저의 검출유닛을 사용하지 않게 되어 레이저빔의 에너지 손실을 최소화 할 수 있다.
제2실시예
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 작동도이며, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치의 검출유닛의 VI-VI 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치는 검출유닛(70)의 빔스플리터(71)를 레이저빔의 진행경로 상에 위치한 제1위치와, 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치 사이를 이동시키는 방법이 제1실시예와 상이하다는 것을 제외하고는 동일하다.
본 발명의 제2실시예에 따른 빔스플리터(71)도 역시 레이저빔의 진행경로 상에 위치하는 제1위치와, 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치 사이를 이동가능하게 마련된다. 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치는 빔스플리터(71)가 제1위치로부터 레이저빔의 진행경로에서 벗어나도록 제1위치의 일측에 위치한 제2위치로 이송하도록 구성된다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 일부를 반사시키도록 레이저빔의 진행경로 상에 배치된다. 이때, 빔스플리터(71)는 레이저빔의 일부를 반사시키도록 레이저빔의 진행경로 상에 소정의 각도(α)로 경사지게 배치되며, 이러한 소정의 각도(α)는 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 빔스플리터(71)는 레이저빔을 반사시키지 않게 레이저빔의 진행경로에서 벗어나도록 배치된다. 이때, 빔스플리터(71)는 제1실시예와는 달리 제1위치로부터 제1위치의 일측에 위치한 제2위치로 이송가능하게 마련된다. 이와 같이, 빔스플리터(71)가 지지대(73)에 지지되어 제1위치로부터 제1위치의 일측에 위치한 제2위치로 이송가능하기 위해서는 이동수단(177)이 필요하다.
본 발명의 일예로 이동수단(177)은 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드레일(178)과, 가이드레일(178)에 결합되어 가이드레일(178)을 따라 주행가능하게 마련된 레일수용부(179)를 포함한다. 가이드레일(178)은 본 발명의 일예로 광학유닛(30)의 광학요소들을 지지하는 프레임(미도시)에 한 쌍으로 나란하게 체결될 수 있다. 가이드레일(178)은 본 발명의 일예로 레일수용부(179)가 하측으로 이탈되지 않도록 단면이 사각형 형상을 마련될 수 있다. 레일수용부(179)는 지지대(73)의 상부영역에 가이드레일(178)을 수용하도록 함몰 형성되며, 하측으로 이탈하지 않도록 가이드레일(178) 같은 형태로 마련될 수 있다. 또한, 이동수단(77)은 빔스플리터(71) 및 지지대(73)를 가이드레일(178)을 따라 이송시키도록 구동수단을 더 포함할 수 있다. 이러한 구동수단은 리니터모터 방식 혹은 구동모터 타입 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 이동수단(177)은 가이드레일(178) 및 레일수용부(179)에 한정되지 않고 물체를 제1위치에서 제1위치의 일측에 위치하는 제2위치로 이송가능한 모든 형태의 공지된 기술을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공장치도 역시 레이저빔의 검출유닛을 필요에 따라 선택적으로 사용가능하게 구성할 수 있으며, 검출유닛을 선택적으로 사용가능하게 함으로써 불필요한 장비의 사용으로 인해 발생되는 오류를 최소화할 수 있다.
또한, 레이저빔의 검출유닛을 필요에 따라 선택적으로 사용함으로써 레이저빔의 에너지 손실을 최소화 할 수 있다.
1 : 레이저 가공장치 10 : 레이저빔 광원
30 : 광학유닛 31 : 감쇠기
35 : 빔 확장 망원경 37 : 빔균일제
45 : 이미지렌즈 50 : 영상촬영기
60 : 스테이지 61 : 스테이지구동부
70 : 검출유닛 71 : 빔스플리터
73 : 지지대 77 : 이동수단
81 : 에너지검출기 85 : 출력부
91 : 사용자입력부 95 : 제어부

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 레이저빔 광원;
    상기 레이저빔 광원으로부터 방출된 레이저빔을 가공하기 위한 광학유닛;
    상기 광학유닛을 통과한 레이저빔이 조사되는 가공대상물을 지지하는 스테이지; 및
    상기 광학유닛과 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔을 선택적으로 검출하는 검출유닛을 포함하고,
    상기 검출유닛은, 상기 광학유닛을 통과한 상기 레이저빔의 일부를 반사시키는 동시에 상기 레이저빔의 나머지를 투과시켜 상기 가공대상물에 조사시키기 위해 상기 레이저빔의 진행경로 상에 위치하는 제1위치와, 상기 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 제2위치 사이를 이동가능하게 마련된 빔스플리터; 상기 빔스플리터가 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이를 이동하도록 상기 빔스플리터를 이동시키는 이동수단; 및 상기 빔스플리터에 의해 반사된 레이저빔의 상태를 측정하기 위한 측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출유닛의 사용 여부를 입력하기 위한 사용자입력부; 및
    상기 사용자입력부에 의해 상기 검출유닛을 사용하도록 입력된 경우에는 상기 빔스플리터를 상기 제1위치로 이동시키며, 상기 사용자입력부에 의해 상기 검출유닛을 사용하지 않도록 입력된 경우에는 상기 빔스플리터를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동수단을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2위치는 상기 빔스플리터가 상기 제1위치로부터 회전되어 상기 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 위치인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출유닛은 상기 빔스플리터를 상기 광학유닛에 지지시키기 위한 지지대를 더 포함하며,
    상기 빔스플리터는 상기 지지대에 지지되어 상기 광학유닛에 대해 회전가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  7. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2위치는 상기 빔스플리터가 상기 제1위치로부터 일측으로 이송되어 상기 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 위치인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출유닛은 상기 빔스플리터를 상기 광학유닛에 지지시키기 위한 지지대를 더 포함하며,
    상기 빔스플리터는 상기 지지대에 지지되어 상기 광학유닛에 대해 일측으로 이송가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 측정수단은 상기 빔스플리터에 의해 반사된 레이저빔의 에너지세기 및 에너지 프로파일 중 적어도 하나를 측정하는 에너지검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 빔스플리터가 상기 제1위치에 있을 때, 상기 빔스플리터를 투과한 상기 레이저빔을 상기 가공대상물에 조사하는 동시에, 상기 빔스플리터에 의해 반사된 상기 레이저빔을 상기 측정수단으로 측정한 측정값과 기 설정된 기준값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 기준값을 벗어나는 경우에 상기 레이저빔 광원, 상기 광학유닛 및 상기 스테이지를 구동하는 스테이지구동부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 레이저빔 광원으로부터 방출되어 광학유닛에 의해 가공된 레이저빔의 일부를 스테이지에 의해 지지된 가공대상물에 도달하기 전에 검출할지 여부를 판단하는 단계;
    제1위치 및 제2위치 사이를 이동하도록 빔스플리터를 이동시키는 이동수단을 이용하여, 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 있다고 판단되는 경우에는 상기 빔스플리터를 상기 제1위치에 배치시키며, 상기 광학유닛을 통과한 레이저빔의 일부를 검출할 필요가 없다고 판단되는 경우에는 상기 빔스플리터를 상기 제2위치에 배치시키는 단계;
    상기 빔스플리터가 상기 제1위치에 있을 때, 상기 빔스플리터를 투과한 상기 레이저빔을 상기 가공대상물에 조사하는 동시에 상기 빔스플리터에 의해 반사된 레이저빔의 상태를 측정수단을 통해 측정하는 단계; 및
    상기 측정수단에 의해 측정된 측정값과 기 설정된 기준값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 기준값을 벗어나는 경우에 상기 레이저빔 광원, 상기 광학유닛 및 상기 스테이지를 구동하는 스테이지구동부 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제1위치는 상기 빔스플리터가 상기 레이저빔의 일부를 반사시키는 동시에 상기 레이저빔의 나머지를 투과시켜 상기 가공대상물에 조사되도록 하기 위해 상기 레이저빔의 진행경로 상에 배치되는 위치이고, 상기 제2위치는 상기 빔스플리터가 상기 레이저빔의 진행경로에서 벗어난 위치인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 빔스플리터를 이동시키는 단계는 상기 빔스플리터가 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이를 회전하도록 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 빔스플리터를 이동시키는 단계는 상기 빔스플리터가 상기 제1위치와 상기 레이저빔의 진행경로를 벗어나도록 상기 제1위치의 일측에 위치한 제2위치 사이를 이송하도록 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치의 제어방법.
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