KR101533336B1 - 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

레이저 가공 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는, 레이저 광원으로부터 입력되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하는 2차 조화파 발생소자, 상기 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔으로 분기하여, 제1파장의 제1레이저 빔은 제1광경로, 제2파장의 제2레이저 빔은 제2광경로로 진행하도록 하는 이색 분리소자와, 제1광경로로 진행한 제1파장의 제1레이저 빔과 제2광경로로 진행한 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로를 결합시키는 빔 결합기, 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 보정소자를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치 및 방법{Apparatus and method for laser processing}
레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가공 파워를 증대시킬 수 있도록 개선된 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이저 가공 장치는 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 스캐너를 통하여 가공 대상물에 조사한다. 이에 의하여 대상물의 일 평면에 대한 마킹, 노광, 식각, 펀칭, 스크라이빙 등의 레이저 가공이나, 스텔스-다이싱(stealth dicing) 방식 등을 이용한 다이싱이 수행될 수 있다.
이러한 레이저 가공 장치에서는, 일반적으로 장파장 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 예를 들어, 2차 고조파 발생소자를 이용하여, 단파장 레이저 빔으로 변환하여, 단파장 레이저 빔을 가공용 레이저 빔으로 사용한다. 이와 같이, 2차 고조파 발생소자를 이용하여 얻어진 단파장 레이저 빔만을 가공용 레이저 빔으로 사용하는 경우, 레이저 가공 파워가 낮을 수 있기 때문에, 이를 높이기 위한 노력이 요구된다.
2차 고조파 발생소자를 적용한 경우에도 충분한 가공 파워를 얻을 수 있도록 개선된 레이저 가공 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 제1파장의 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과; 상기 레이저 광원으로부터 입력되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하는 2차 조화파 발생소자와; 상기 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔으로 분기하여, 상기 제1파장의 제1레이저 빔은 제1광경로, 상기 제2파장의 제2레이저 빔은 제2광경로로 진행하도록 하는 이색 분리소자와; 상기 제1광경로로 진행한 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2광경로로 진행한 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로를 결합시키는 빔 결합기와; 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 집광 렌즈와; 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 보정소자;를 포함한다.
상기 보정소자는, 상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 배치된 보정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 상기 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하는 요소;를 더 포함하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 조사하거나 제2파장의 제2레이저 빔을 조사하도록 마련될 수 있다.
상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 구동형 미러를 구비하여, 상기 구동형 미러에 의해, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하도록 구동하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔이나 제2파장의 제2레이저 빔을 선택적으로 조사하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 제1파장의 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과; 상기 레이저 광원으로부터 입력되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하는 2차 조화파 발생소자와; 상기 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔 중 제1파장의 제1레이저 빔은 투과시키고, 제2파장의 제2레이저 빔은 반사시켜 분기하여, 상기 제1파장의 제1레이저 빔은 제1광경로, 상기 제2파장의 제2레이저 빔은 제2광경로로 진행하도록 하는 이색 분리소자와; 상기 제1파장의 제1레이저 빔은 투과시키고 제2파장의 제2레이저 빔은 반사시켜, 상기 제1광경로로 진행한 제1파장의 레이저 빔과 상기 제2광경로로 진행한 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로를 결합시키는 빔 결합기와; 레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 집광 렌즈와; 상기 제1광경로 상에 배치되어, 상기 제1레이저 빔과 제2레이저 빔이 상기 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 보정렌즈;를 포함하여, 상기 가공 대상물에 제2파장의 제2레이저 빔이 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하도록 마련될 수 있다.
상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 상기 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 모터에 의해 구동되는 구동형 미러를 구비하여, 상기 구동형 미러에 의해, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하도록 구동하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔이나 제2파장의 제2레이저 빔을 선택적으로 조사하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 방법은, 레이저 광원으로부터 출사되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하여, 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 생성하는 단계와; 상기 레이저 빔으로부터의 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로 길이가 서로 달라지도록 하는 단계와; 가공 대상물에 제2파장의 제2레이저 빔이 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하여, 상기 가공 대상물에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 시간차를 두고 조사되도록 하는 단계;를 포함한다.
상기 제1레이저 빔과 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 방법은, 레이저 광원으로부터 출사되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하여, 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 생성하는 단계와; 상기 레이저 빔에 포함된 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 단계와; 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계;를 포함한다.
상기 보정 단계는, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 제1광경로, 제2파장의 제2레이저 빔이 제2광경로로 진행할 때, 상기 제1 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에서 보정렌즈를 통과하도록 하여 보정이 이루어질 수 있다.
상기 제1광경로의 길이와 제2광경로의 길이가 서로 달라지도록 하여, 상기 가공 대상물에 제2파장의 제2레이저 빔이 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하여, 가공 대상물에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔을 시간차를 두고 조사할 수 있다.
상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 2차 조화파 발생소자를 이용하여, 레이저 광원으로부터 출사된 제1파장(λ1)의 레이저빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장(λ2)의 레이저빔으로 변환시키고, 이 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제2파장(λ2)의 레이저 빔 뿐만 아니라, 제1파장(λ)의 레이저 빔도 레이저 가공에 사용하므로, 가공 파워를 증대시킬 수 있다. 즉, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 가공 대상물(100)에 도달하는 시간차를 이용하여, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)뿐만 아니라, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)도 레이저 가공에 사용할 수 있으므로, 가공 파워를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위해 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치는, 레이저 광원(1)과, 2차 조화파 발생소자(10)와, 이색 분리소자(30)와, 빔 결합기(50)와, 집광 렌즈(70)와, 보정소자(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레이저 광원(1)은 제1파장(λ1)의 레이저 빔을 출사하는 것으로, 예를 들어, 적외선 파장영역의 레이저 빔을 출사하도록 마련될 수 있다.
상기 2차 조화파 발생소자(10)는, 상기 레이저 광원(1)으로부터 입력되는 제1파장(λ1)의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장(λ2, 여기서, 제2파장(λ2)는 대략적으로 제1파장(λ1)의 절반에 해당한다)의 레이저 빔으로 변환한다. 이때, 2차 조화파 발생소자(10)는 입력되는 제1파장(λ1)의 레이저 빔의 일정 비율에 대해서만 2차 조화파를 발생시키므로, 2차 조화파 발생소자(10)로부터 출력되는 레이저 빔은 제2파장(λ2)뿐만 아니라 제1파장(λ1)도 포함한다. 예를 들어, 상기 레이저 광원(1)으로부터 적외선 파장영역의 레이저 빔이 출사되는 경우, 상기 2차 조화파 발생소자(10)를 거치면서 그린(green) 파장 영역의 레이저 빔으로 변환된다. 이 경우, 2차 조화파 발생소자(10)에서 출력되는 레이저 빔은 적외선 파장 및 그린 파장을 포함하며, 제1파장(λ1)은 적외선 파장, 제2파장(λ2)은 그린 파장이 된다.
상기 이색 분리소자(30)는 입사되는 레이저 빔을 파장에 따라 분기하도록 된 것으로, 조화파 발생소자(10)에서 출력된 레이저 빔을 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)으로 분기한다. 이에 의해, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)은 제1광경로, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)은 제2광경로로 진행하게 된다. 예를 들어, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)은 이색 분리소자(30)를 투과하고, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)은 이색 분리소자(30)에서 반사될 수 있다.
상기 제1레이저 빔(11) 및 제2레이저 빔(15)은 제1광경로 및 제2광경로 상에 배치된 반사 미러(35)(37)에 의해 반사되어 빔 결합기(50)로 입력된다.
상기 빔 결합기(50)는 제1광경로로 진행한 제1레이저 빔(11)과 제2광경로로 진행한 제2레이저 빔(15)의 광경로를 결합시킨다. 예를 들어, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 교차되게 빔 결합기(50)로 입사되는 경우, 빔 결합기(50)는 제1레이저 빔(11)은 투과시키고 제2레이저 빔(15)은 반사시켜, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 동일 광경로로 진행하도록 결합할 수 있다.
동일 광경로로 결합된 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)은 집광 렌즈(70)에 의해 가공 대상물(100)에 집광된다. 이때, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)은 파장이 서로 다르기 때문에, 색수차에 기인하여, 동일 초점에 포커싱되지 않을 수 있다.
상기 보정소자(40)는 상기 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 집광 렌즈(70)에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정한다. 상기 보정소자(40)는 이색 분리소자(30)와 빔 결합기(50) 사이의 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로상에 배치될 수 있으며, 보정렌즈로 이루어질 수 있다.
도 1에서는 보정소자(40)를 이색 분리소자(30)와 빔 결합기(50) 사이의 제1광경로 상에 배치한 예를 보여준다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 따르면, 레이저 광원(1)에서 출력되는 제1파장(λ1)의 레이저 빔은 펄스 형태이다. 그러므로, 도 1에서와 같이 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 진행하는 제1광경로 상에 보정소자(40)를 배치하는 경우, 제1레이저 빔(11)만이 보정소자(40)를 투과하므로, 제1레이저 빔(11)은 제2레이저 빔(15)에 비해 지연되어, 가공 대상물(100)에 늦게 도달하게 된다.
아울러, 도 1에서와 같이 제1레이저 빔(11)이 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)를 투과하고 제2레이저 빔(15)은 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)에서 반사되는 광학적 배치를 가지는 경우, 제1광경로를 따르는 경로 길이와 제2광경로를 따르는 경로 길이가 동일하다 해도, 제1레이저 빔(11)이 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)를 투과함에 따라 제2레이저 빔(15)에 비해 지연되어, 가공 대상물(100)에 조사되는 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15) 사이에는 시간차가 발생할 수 있다. 즉, 가공 대상물(100)에 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)보다 먼저 도착하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 이러한 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 가공 대상물(100)에 도달하는 시간차를 이용하여, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)뿐만 아니라, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)도 레이저 가공에 사용할 수 있으므로, 가공 파워를 증대시킬 수 있다.
예를 들어, 가공 대상물(100)이 실리콘 재질인 경우, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)은 가공 대상물(100) 즉, 실리콘을 용융시킨다. 용융된 상태의 실리콘은 다른 파장 대역의 광도 흡수하게 되므로, 뒤이어 도달하는 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)도 용융된 가공 대상물(100)에 흡수되게 된다. 그러므로, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)뿐만 아니라, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)도 가공 레이저 빔으로 사용될 수 있어 가공 파워가 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)만을 사용하는 경우에 비해 크게 증대될 수 있다.
여기서, 도 1 및 후술하는 도 2 내지 도 3에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이저 가공 장치가 제1레이저 빔(11)은 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)를 투과하고 제2레이저 빔(15)은 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)에서 반사되는 광학적 배치를 가지는 경우를 보여주는데 이는 예시적인 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 광학적 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 제1레이저 빔(11)이 이색 분리소자(30)를 투과하고 빔 결합기(50)에서 반사되어 집광 렌즈(70)로 진행하고, 제2레이저 빔(15)이 이색 분리소자(30)에서 반사되고 빔 결합기(50)를 투과하여 집광 렌즈(70)로 진행하도록 마련될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 제1레이저 빔(11)이 이색 분리소자(30)에서 반사되고 빔 결합기(50)를 투과하여 집광 렌즈(70)로 진행하고, 제2레이저 빔(15)이 이색 분리소자(30)를 투과하고 빔 결합기(50)에서 반사되어 집광 렌즈(70)로 진행하도록 마련될 수도 있다. 위의 두 경우는, 가공 대상물(100)에 도달하는 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)의 시간차가 이색 분리소자(30) 및 빔 결합기(50)에 의해서는 거의 발생하지 않으므로, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)의 시간차는 주로 보정소자(40)에 의해 영향을 받게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도를 보인 것으로, 도 1에 비해 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 가공 대상물(100)에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자(60)를 더 포함한다.
상기 지연소자(60)는 이색 분리소자(30)와 빔 결합기(50) 사이의 상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 구비될 수 있다. 도 2에서는 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 진행하는 제2광경로 상에 지연소자(60)를 구비한 예를 보여준다.
상기와 같이 지연소자(60)를 더 구비하면, 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 가공 대상물(100)에 도달하는 시간차를 보다 능동적으로 조절할 수 있다.
한편, 이상에서는 가공 대상물(100)을 레이저 가공하는데 있어서, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)과 함께 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)을 사용하는 경우를 설명 및 도시하였는데, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 도 3에 예를 들어 보인 바와 같이, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)에 대해서는 선택적인 사용이 가능하도록, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 집광 렌즈(70)쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하는 요소를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 가공 대상물(100)에는 제1 및 제2파장(λ2)을 포함하는 레이저 빔이 조사될 수 있으며, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)만을 조사하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 보여주는 광학적 구성도를 보인 것으로, 도 2에 비해 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 구동형 미러를 구비하는 점에 차이가 있다. 도 3에서는 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 진행하는 제1광경로 상에 반사 미러(35) 대신에 구동형 미러(80)를 구비한 예를 보여준다.
도 3에서와 같이 구동형 미러(80)를 구비하는 경우, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 집광 렌즈(70)쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하도록 구동형 미러(80)를 구동할 수 있으므로, 가공 대상물(100)에 제1 및 제2파장(λ2)을 포함하는 레이저 빔을 조사하거나 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)만을 선택적으로 조사할 수 있다. 도 3에서 구동형 미러(80)를 점선으로 나타낸 바와 같이 회동시키면, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 집광 렌즈(70)를 벗어난 영역으로 진행하므로, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)은 가공 대상물(100)에 포커싱되지 않아, 가공에 사용되지 않게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 따르면, 가공용 레이저 빔을 가공 대상물(100)에 조사하기 위하여, 레이저 광원(1)으로부터 출사되는 제1파장(λ1)의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장(λ2)의 레이저 빔으로 변환하여, 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)을 포함하는 레이저 빔을 생성한다. 이 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)을 포함하는 레이저 빔 즉, 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11) 및 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)은 집광 렌즈(70)에 의해 가공 대상물(100)에 포커싱된다.
상기 레이저 빔으로부터의 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)의 광경로 길이가 서로 달라지도록 하여, 가공 대상물(100)에 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)보다 먼저 도착하도록 하면, 상기 가공 대상물(100)에 상기 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 시간차를 두고 조사되도록 할 수 있다.
이때, 지연소자(60)를 이용하여 상기 제1레이저 빔(11)과 제2레이저 빔(15)이 상기 가공 대상물(100)에 도달하는 시간차를 조정할 수 있다.
또한, 레이저 빔에 포함된 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 집광 렌즈(70)에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하여, 상기 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)과 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)을 가공 대상물(100)에 집광시킬 수 있다. 이때, 보정은 제1파장(λ1)의 제1레이저 빔(11)이 제1광경로, 제2파장(λ2)의 제2레이저 빔(15)이 제2광경로로 진행할 때, 상기 제1 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에서 보정렌즈를 통과하도록 하여 이루어질 수 있다.
1...레이저 광원 10...2차 조화파 발생소자
30...이색 분리소자 35,37...반사 미러
40...보정 소자 50...빔 결합기
60...지연소자 70...집광 렌즈
80...구동형 미러 100...가공 대상물

Claims (15)

  1. 제1파장의 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과;
    상기 레이저 광원으로부터 입력되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하는 2차 조화파 발생소자와;
    상기 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔으로 분기하여, 상기 제1파장의 제1레이저 빔은 제1광경로, 상기 제2파장의 제2레이저 빔은 제2광경로로 진행하도록 하는 이색 분리소자와;
    상기 제1광경로로 진행한 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2광경로로 진행한 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로를 결합시키는 빔 결합기와;
    레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 집광 렌즈와;
    상기 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 보정소자;를 포함하며,
    가공 대상물에 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하여 가공 대상물에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 시간차를 두고 조사되며,
    상기 제2파장의 제2레이저빔을 가공 대상물에 조사하여 용융된 상태에서, 상기 제1파장의 제1레이저빔을 용융된 가공 대상물에 조사하여 흡수되도록 하여 가공용 레이저빔으로 사용하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보정소자는,
    상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 배치된 보정렌즈를 포함하는 레이저 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 상기 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자;를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 상기 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자;를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하는 요소;를 더 포함하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 조사하거나 제2파장의 제2레이저 빔을 조사하도록 마련된 레이저 가공 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 구동형 미러를 구비하여,
    상기 구동형 미러에 의해, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하도록 구동하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔이나 제2파장의 제2레이저 빔을 선택적으로 조사하도록 마련된 레이저 가공 장치.
  7. 제1파장의 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과;
    상기 레이저 광원으로부터 입력되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하는 2차 조화파 발생소자와;
    상기 2차 조화파 발생소자로부터 출력되는 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔 중 제1파장의 제1레이저 빔은 투과시키고, 제2파장의 제2레이저 빔은 반사시켜 분기하여, 상기 제1파장의 제1레이저 빔은 제1광경로, 상기 제2파장의 제2레이저 빔은 제2광경로로 진행하도록 하는 이색 분리소자와;
    상기 제1파장의 제1레이저 빔은 투과시키고 제2파장의 제2레이저 빔은 반사시켜, 상기 제1광경로로 진행한 제1파장의 레이저 빔과 상기 제2광경로로 진행한 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로를 결합시키는 빔 결합기와;
    레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 집광 렌즈와;
    상기 제1광경로 상에 배치되어, 상기 제1레이저 빔과 제2레이저 빔이 상기 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 보정렌즈;를 포함하여,
    상기 가공 대상물에 제2파장의 제2레이저 빔이 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하도록 마련되며,
    상기 제2파장의 제2레이저빔을 가공 대상물에 조사하여 용융된 상태에서, 상기 제1파장의 제1레이저빔을 용융된 가공 대상물에 조사하여 흡수되도록 하여 가공용 레이저빔으로 사용하는 레이저 가공 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이색 분리소자와 상기 빔 결합기 사이의 상기 제1광경로 및 상기 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조절하기 위한 지연소자;를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1광경로 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에 모터에 의해 구동되는 구동형 미러를 구비하여,
    상기 구동형 미러에 의해, 상기 제1파장의 제1레이저 빔이 상기 집광 렌즈쪽으로 진행하는 것을 선택적으로 방해하도록 구동하여, 가공 대상물에 제1 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔이나 제2파장의 제2레이저 빔을 선택적으로 조사하도록 마련된 레이저 가공 장치.
  10. 레이저 광원으로부터 출사되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하여, 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 생성하는 단계와;
    상기 레이저 빔으로부터의 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔의 광경로 길이가 서로 달라지도록 하는 단계와;
    가공 대상물에 제2파장의 제2레이저 빔이 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하여, 상기 가공 대상물에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 시간차를 두고 조사되도록 하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2파장의 제2레이저빔을 가공 대상물에 조사하여 용융된 상태에서, 상기 제1파장의 제1레이저빔을 용융된 가공 대상물에 조사하여 흡수되도록 하여 가공용 레이저빔으로 사용하는 레이저 가공 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1레이저 빔과 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조정하는 단계;를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  12. 레이저 광원으로부터 출사되는 제1파장의 레이저 빔에 대해 2차 조화파를 발생시켜 제2파장의 레이저 빔으로 변환하여, 제1파장 및 제2파장을 포함하는 레이저 빔을 생성하는 단계와;
    상기 레이저 빔에 포함된 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 집광 렌즈에 의해 동일 초점에 포커싱되도록 보정하는 단계와;
    상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계;를 포함하며,
    가공 대상물에 상기 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 제1파장의 제1레이저 빔보다 먼저 도착하여 가공 대상물에 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 시간차를 두고 조사되며,
    상기 제2파장의 제2레이저빔을 가공 대상물에 조사하여 용융된 상태에서, 상기 제1파장의 제1레이저빔을 용융된 가공 대상물에 조사하여 흡수되도록 하여 가공용 레이저빔으로 사용하는 레이저 가공 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 보정 단계는,
    상기 제1파장의 제1레이저 빔이 제1광경로, 제2파장의 제2레이저 빔이 제2광경로로 진행할 때, 상기 제1 및 제2광경로 중 적어도 일 광경로 상에서 보정렌즈를 통과하도록 하는 레이저 가공 방법.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1파장의 제1레이저 빔과 제2파장의 제2레이저 빔이 상기 가공 대상물에 도달하는 시간차를 조정하는 단계;를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
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