KR101547806B1 - Device for processing brittle substrate using aspherical lens having multi focus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가공 속도가 향상된 레이저를 이용한 취성 기판 가공 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치는 레이저 빔을 출사하는 레이저 발생부, 레이저 발생부로부터 출사된 레이저 빔을 반사하여, 출사된 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 반사 거울, 반사 거울에서 반사된 레이저 빔의 광선속을 변화시키는 빔 익스팬더 및 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔을 복수의 초점에 나누어 조사하는 멀티 초점 렌즈부를 포함한다.The present invention relates to a brittle substrate processing apparatus using a laser with an improved processing speed. A brittle substrate processing apparatus according to the present invention includes a laser generating unit for emitting a laser beam, a reflecting mirror for reflecting the laser beam emitted from the laser generating unit and changing the traveling direction of the emitted laser beam, A beam expander for changing the light beam, and a multi-focal lens unit for irradiating a laser beam passed through the beam expander to a plurality of focal points.
Description
본 발명은 멀티 초점을 가지는 비구면 렌즈를 이용한 취성 기판 가공 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멀티 초점을 이용하여 둘 이상의 지점을 동시에 가공함으로써 가공 속도를 향상시키는 취성 기판 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a brittle substrate processing apparatus using an aspheric lens having a multi-focal point, and more particularly, to a brittle substrate processing apparatus for improving a processing speed by simultaneously processing two or more points using a multi-focal point.
최근, 다양한 정보를 화면에 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 높아지면서, 고해상도 및 휴대용 디스플레이가 가능한 평판 디스플레이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, as the importance of the display industry for displaying various information on the screen has increased, studies on flat panel displays capable of high resolution and portable display have been actively conducted.
이러한 평판 디스플레이는 일반적으로 대규모 집적회로 등의 반도체 칩과 같이 취성 기판상에 복수의 매트릭스 형태로 형성되어 기판을 각 소자 또는 모듈 단위로 절단하는 공정을 거쳐서 제조된다. Such a flat panel display is generally manufactured in the form of a plurality of matrices on a brittle substrate such as a semiconductor chip such as a large-scale integrated circuit, and is manufactured through a process of cutting the substrate into individual devices or modules.
이 경우, 글라스(glass), 실리콘, 세라믹 등으로 구성된 취성 기판을 절단하여 분리시키기는 방법으로서는 스크라이빙(scribing), 블레이드 다이싱(blade dicing), 레이저 절단, 스텔스 다이싱(stealth dicing), TLS(Thermal Laser Separation) 등의 방법을 사용되고 있다. In this case, scribing, blade dicing, laser cutting, stealth dicing, and the like can be used as a method of cutting and separating a brittle substrate composed of glass, silicon, And Thermal Laser Separation (TLS).
이 중 스크라이빙과 블레이드 다이싱은 기계적인 절단 방법이고, 스텔스 다이싱과 TLS 방법은 레이저를 이용한 비접촉 절단 방법이다. 기존의 기계적 절단 방법을 사용하여 가공할 때에는, 가공물에 다량의 칩과 잔류 응력을 남기게 되며, 특히 100㎛ 두께 이하의 박막을 가공할 때 박막을 심각하게 파손할 가능성이 있다.Among them, scribing and blade dicing are mechanical cutting methods, and stealth dicing and TLS methods are laser non-contact cutting methods. When machining using the conventional mechanical cutting method, a large amount of chips and residual stress are left in the workpiece, and there is a possibility that the thin film is severely damaged when a thin film having a thickness of 100 μm or less is processed.
기존의 레이저를 이용한 비접촉 절단 방법으로서 열전달을 기반으로 하는 가공 방법이 있다. 레이저를 이용한 가공 방법은 얇은 박막도 파손 없이 가공할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 가공 시간이 많이 걸린다는 단점이 있다. As a noncontact cutting method using a conventional laser, there is a heat transfer based machining method. The laser processing method has a merit that thin thin film can be processed without breakage, but it has a disadvantage that it requires a long processing time.
본 발명의 다른 목적은 레이저를 이용한 가공 장치에 있어서, 수직 방향으로 적어도 두 개 이상의 지점을 동시에 절단할 수 있는 취성 기판 가공 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a brittle substrate processing apparatus capable of simultaneously cutting at least two points in a vertical direction in a laser processing apparatus.
본 발명은 레이저를 이용한 가공 장치에 있어서, 가공 속도를 향상시키는 취성 기판 가공 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a brittle substrate processing apparatus for improving a processing speed in a laser processing apparatus.
본 발명은 레이저를 이용한 가공 장치에 있어서, 절단 표면의 품질이 우수하고 양산성이 향상된 취성 기판 가공 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a brittle substrate processing apparatus using a laser, which is excellent in quality of a cutting surface and has improved mass productivity.
본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치는 레이저 빔을 출사하는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부로부터 상기 출사된 레이저 빔을 반사하여, 상기 출사된 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 반사 거울; 상기 반사 거울에서 반사된 레이저 빔의 광선속을 변화시키는 빔 익스팬더; 및 상기 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔을 복수의 초점에 나누어 조사하는 멀티 초점 렌즈부를 포함한다.A brittle substrate processing apparatus according to the present invention includes: a laser generation unit for emitting a laser beam; A reflecting mirror for reflecting the emitted laser beam from the laser generating unit and changing a traveling direction of the emitted laser beam; A beam expander for changing the light beam of the laser beam reflected by the reflecting mirror; And a multi-focal lens unit that irradiates the laser beam passed through the beam expander to a plurality of focal points.
실시 예로서, 상기 복수의 초점은 동일한 수직선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the plurality of focal points are located on the same vertical line.
실시 예로서, 상기 복수의 초점이 위치한 상기 수직선 상은 상기 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔의 광축선 상인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the plurality of focal vertical lines are on the optical axis of the laser beam passing through the beam expander.
실시 예로서, 상기 복수의 초점간의 거리는 상기 복수의 초점이 위치한 가공 대상물의 두께에 따라 조정 가능한 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the distance between the plurality of focal points is adjustable according to the thickness of the object on which the plurality of focal points are located.
실시 예로서, 상기 복수의 초점은 서로 다른 두 개의 초점인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the plurality of focal points are two different focal points.
실시 예로서, 상기 레이저 빔은 펄스파(pulse wave) 레이저 빔인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the laser beam is a pulse wave laser beam.
실시 예로서, 상기 레이저 빔은 연속파(continuous wave, CW) 레이저 빔인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the laser beam is a continuous wave (CW) laser beam.
실시 예로서, 상기 초점 렌즈부는 제 1 렌즈; 및 상기 제 1 렌즈와 상이한 굴절율을 갖는 제 2 렌즈를 포함하고, 상기 제 2 렌즈는 동일한 중심 및 서로 다른 반경을 갖는 복수의 동심원에 의해 구분되는 복수의 구면 영역을 포함하고 상기 복수의 구면 영역들 각각은 서로 다른 곡률을 갖도록 구성되는 구면부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the focus lens unit includes a first lens; And a second lens having a refractive index different from that of the first lens, wherein the second lens includes a plurality of spherical regions divided by a plurality of concentric circles having the same center and different radii, and the plurality of spherical regions Each of which is characterized by including a spherical portion configured to have a different curvature.
실시 예로서, 상기 제 2 렌즈 또는 상기 복수의 구면 영역의 크기는 상기 제 2 렌즈 또는 상기 복수의 구면 영역의 배율에 따라 조정될 수 있다.In an embodiment, the size of the second lens or the plurality of spherical regions may be adjusted according to the magnification of the second lens or the plurality of spherical regions.
실시 예로서, 상기 복수의 구면 영역들 각각은 서로 동일한 수평 단면적을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, each of the plurality of spherical regions is configured to have the same horizontal cross-sectional area.
본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치는 수직 방향으로 적어도 두 개 이상의 지점을 동시에 가공할 수 있다. The brittle substrate processing apparatus according to the present invention can simultaneously process at least two points in the vertical direction.
또한, 레이저를 이용한 가공 방법에 있어서 가공 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.Further, the processing speed in the laser processing method can be remarkably improved.
본 발명은 레이저를 이용한 가공 장치에 있어서, 절단 표면의 품질이 우수하고 양산성이 향상된 취성 기판 가공 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a brittle substrate processing apparatus using a laser, which is excellent in quality of a cutting surface and has improved mass productivity.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 취성 기판 가공 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 멀티 초점 렌즈부를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 렌즈를 이용하여 멀티 초점을 형성하기 위한 기본 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 도 2의 멀티 초점 렌즈부의 멀티 초점 렌즈를 나타내는 (a) 단면도 및 (b) 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 멀티 초점 렌즈를 구성하는 방법을 구체적으로 나타내는 평면도이다.1 is a block diagram showing a brittle substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram specifically illustrating the multi-focal lens unit of FIG. 1. FIG.
3 is a view for explaining a basic principle for forming a multi-focus using a lens according to the present invention.
4 is a cross-sectional view (a) and a plan view (b) of a multifocal lens of the multifocal lens unit of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view specifically showing a method for constructing the multi-focal lens shown in Fig.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 취성 기판 가공 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 취성 기판 가공 장치(100)는 레이저 발생부(110), 반사 거울(120), 빔 익스팬더(130) 및 멀티 초점 렌즈부(140)를 포함한다.1 is a block diagram showing a brittle substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a brittle
레이저 발생부(110)는 레이저 빔을 발생하고 출사하는 레이저 광원으로서 기능한다. 레이저 발생부(110)에서 출사된 레이저 빔은 반사 거울(120)로 진행한다. 레이저 발생부(110)의 일반적인 구성 및 원리는 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명은 생략한다.The
실시 예로서, 레이저 발생부(110)가 출사하는 레이저 빔은 펄스파(pulse wave) 레이저 빔 또는 연속파(continuous wave, CW) 레이저 빔일 수 있다.In an embodiment, the laser beam emitted by the
반사 거울(120)은 레이저 발생기(110)로부터 출사된 레이저 빔를 반사시켜 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸어준다. 여기서 반사 거울(120)은 거울로서 표현되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 진행 방향을 바꿀 수 있는 기타 물체 또는 소재라면 어느 것이라도 반사 거울(120)로서 사용될 수 있다. The
실시 예로서, 반사 거울(120)은 레이저 빔의 입사각과 반사각을 조정하여, 반사되는 레이저 빔의 진행 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.As an embodiment, the
실시 예로서, 반사 거울(120)은 레이저 발생기(110)와 평행하게 배치될 수 있다. As an example, the
실시 예로서, 반사 거울(120)의 반사면은 평면 형태일 수 있다. As an example, the reflective surface of the
실시 예로서, 반사 거울(120)은 입사되는 레이저 빔의 입사각과 반사각이 각각 45°가 되도록 구성될 수 있다.As an example, the
빔 익스팬더(130)는 반사 거울(120)로부터 반사된 레이저 빔의 크기와 평행 광선을 만들어준다. 빔 익스팬더(130)는 레이저에서 나오는 빛과 같은 가는 광선속을 굵은 평행 광선속으로 변환한다. 빔 익스팬더(130)는 반사 거울(120)로부터 반사된 레이저 빔의 진행선 상에 배치될 수 있다.The
실시 예로서, 빔 익스팬더(130)는 레이저 빔의 광선폭(또는, 레이저 빔의 직경)을 변화시키기 위해 초점 위치를 일치시킨 두 조의 렌즈들로 구성될 수 있다.In an embodiment, the
멀티 초점 렌즈부(140)는 빔 익스팬더(130)를 통과한 레이저 빔이 둘 이상의 초점에 나누어 조사되도록 한다. 멀티 초점 렌즈부(140)는 복수의 초점을 형성하는 멀티 초점 렌즈를 이용하여 레이저 빔이 동일한 수직 선상에 위치한 둘 이상의 초점에 나누어 조사되게 한다. 이때, 취성 기판 가공 장치(100)는 레이저 빔이 조사되는 초점들을 가공 대상물의 가공 지점과 일치시켜, 가공 대상물의 가공 지점을 절단하거나 천공할 수 있다.The
실시 예로서, 멀티 초점 렌즈부(140)에 의해 형성되는 복수의 초점들은 빔 익스팬더(130)를 통과한 레이저 빔의 광축 선상에 위치할 수 있다.As an example, the plurality of foci formed by the
실시 예로서, 멀티 초점 렌즈부(140)는 멀티 초점 렌즈부(140)에 의해 형성되는 복수의 초점들 간의 거리를 초점거리를 조정하는 초점거리 조정부를 포함할 수 있다. 둘 이상의 초점간의 거리를 조정하는 초점거리 조정부에 관한 구체적인 내용은 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으므로 여기서는 그에 대한 설명은 생략한다.In an embodiment, the
실시 예로서, 멀티 초점 렌즈부(140)는 복수의 초점을 갖는 멀티 초점 렌즈(미도시)를 포함할 수 있고, 여기서 멀티 초점 렌즈의 크기는 멀티 초점 렌즈가 갖는 배율에 따라 변화될 수 있다 As an example, the
실시 예로서, 멀티 초점 렌즈부(140)는 레이저 빔의 광축상에 형성된 두 개의 초점들(10, 20)에 빔 익스팬더(130)를 통과한 레이저 빔을 나누어 조사한다.As an embodiment, the
한편, 멀티 초점 렌즈부(140)의 구성 및 동작에 대해서는 도 2 이하에서 더욱 상세히 후술하기로 한다.
The configuration and operation of the
상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치(100)는 수직 방향으로 적어도 두 개 이상의 초점을 향해 레이저 빔을 조사할 수 있다. 따라서, 취성 기판 가공 장치(100)는 둘 이상의 지점을 동시에 가공할 수 있으므로, 가공 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.According to the above configuration, the brittle
또한, 본 밤령에 따른 취성 기판 가공 장치(100)는 레이저 빔을 이용하여 비접촉식으로 취성 기판을 절단하므로, 가공된 기판 표면의 품질 및 양산성이 더욱 향상될 수 있다.
In addition, the brittle
도 2는 도 1의 멀티 초점 렌즈부를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 멀티 초점 렌즈부(140)는 입사된 레이저 빔을 두 개의 초점(10, 20)에 나누어 조사한다. 이때, 두 개의 초점(10, 20)에 각각 나누어 입사되는 레이저 빔들의 에너지의 합은 멀티 초점 렌즈부(140)에 입사된 레이저 빔의 에너지와 동일하다. 즉, 멀티 초점 렌즈부(140)는 입사된 레이저 빔의 에너지를 두 개의 초점 지역으로 분산하여 조사한다.FIG. 2 is a block diagram specifically illustrating the multi-focal lens unit of FIG. 1. FIG. Referring to FIG. 2, the
멀티 초점 렌즈부(140)에 의해 형성되는 두 개의 초점(10, 20)은 서로 동일한 수직선상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 초점(10, 20)은 입사된 레이저 빔의 광축선 상에 위치할 수 있다.The two foci 10 and 20 formed by the
멀티 초점 렌즈부(140)에 의해 형성되는 두 개의 초점(10, 20)은 가공 대상물의 제 1 가공 지점 또는 제 2 가공 지점에 위치할 수 있다. 멀티 초점 렌즈부(140)는 입사된 레이저 빔을 두 개의 초점(10, 20), 즉 제 1 및 제 2 가공 지점에 나누어 조사하여 가공 대상물의 제 1 및 제 2 가공 지점이 절단되거나 천공되도록 할 수 있다. Two focal points 10 and 20 formed by the
멀티 초점 렌즈부(140)에 의해 형성되는 두 개의 초점(10, 20)은 가공 대상물의 가공 지점들에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물의 두께가 두꺼우면 두 개의 초점(10, 20)들은 서로 더 멀리 떨어지도록 초점들(10, 20)간의 거리가 조정될 수 있다. 반면에, 가공 대상물의 두께가 얇으면 두 개의 초점(10, 20)들은 서로 더 가까워지도록 초점들(10, 20)간의 거리가 조정될 수 있다.
Two focuses 10 and 20 formed by the
도 3은 본 발명에 따른 멀티 초점 렌즈를 이용하여 멀티 초점을 형성하기 위한 기본 원리를 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, (a)도면에는 종래의 초점 렌즈(310)가 도시되고 (b)도면에는 본 발명에 따른 멀티 초점 렌즈(320)가 도시된다. 3 is a view for explaining the basic principle for forming a multi-focal point by using the multi-focal lens according to the present invention. Referring to FIG. 3, (a) shows a
종래의 초점 렌즈(310)는 입사된 빛(또는, 레이저 빔)을 하나의 초점을 향해 조사한다. 따라서, 종래의 초점 렌즈(310)를 통해 조사된 빛은 초점 깊이(Depth Of Focus, DOF)가 상대적으로 얕고, 조사되는 빛의 에너지가 좁은 지역에 집중되게 된다.The
반면에, 본 발명에 따른 초점 렌즈(320)는 입사된 빛(또는, 레이저 빔)을 복수의 초점(예를 들어, 두 개의 초점)을 향해 조사한다. 따라서, 본 발명의 초점 렌즈(320)를 통해 조사된 빛은 초점 깊이(Depth Of Focus, DOF)가 상대적으로 깊고, 조사되는 빛의 에너지가 적어도 둘 이상의 지역에 나누어 집중된다.
On the other hand, the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 도 2의 멀티 초점 렌즈부의 멀티 초점 렌즈를 나타내는 단면도 및 평면도이다. 도 4를 참조하면, 멀티 초점 렌즈는 몸통부(410) 및 구면부(420)를 포함한다. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing a multi-focal lens of the multi-focal lens unit of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the multi-focal lens includes a
(a)도면을 참조하면, 몸통부(410)는 입사된 레이저 빔을 진행시켜 구면부(420)에 전달한다. 몸통부(410)는 서로 다른 굴절율을 갖는 두 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 두 개의 렌즈 중 제 1 렌즈(흰 박스)는 입사된 레이저 빔을 직진시켜 두 개의 렌즈 중 제 2 렌즈(빗금 박스)에 전달한다. 이때, 전달되는 레이저 빔은 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 경계에서 굴절되어, 레이저 빔의 진행 방향이 바뀔 수 있다. 진행 방향이 바뀐 레이저 빔은 구면부(420)의 중심을 향해 진행하며, 구면부(420)에서 더 좁은 영역에 레이저 빔의 에너지가 집중될 수 있게 한다. Referring to FIG. 6A, the
구면부(420)는 복수의 초점을 형성하도록 구성된 구면을 갖는다. 구면부(420)의 구면은 가장 자리에서 제 1 곡률을 갖도록 구성되고, 중심부에서 제 2 곡률을 갖도록 구성된다. 여기서, 구면부(420)의 구면은 서로 다른 곡률을 갖는 두 개의 영역으로 표현되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 구면부(420)의 구면은 서로 다른 곡률을 갖는 세 개 이상의 영역을 가질 수 있으며, 그에 따라 구면부(420)는 세 개 이상이 초점을 형성할 수도 있다.The
구면부(420)로 전달된 레이저 빔 중 제 1 곡률을 갖는 영역(이하, 제 1 구면 영역이라 함)에 도달한 레이저 빔은 제 1 구면 영역의 곡률에 따라 형성된 제 1 초점(10)을 향해 굴절 및 조사된다. 반면에, 제 2 곡률을 갖는 영역(이하, 제 2 구면 영역이라 함)에 도달한 레이저 빔은 제 2 구면 영역의 곡률에 따라 형성된 제 2 초점(20)을 향해 굴절 및 조사된다. The laser beam reaching the region having the first curvature (hereinafter, referred to as the first spherical region) of the laser beam transmitted to the
상기와 같은 멀티 초점 렌즈의 구성에 따르면, 멀티 초점 렌즈부(140, 도 1 참조)로 입사된 레이저 빔은 두 개의 초점(10, 20)으로 나누어 굴절 및 조사되게 된다.According to the configuration of the above-described multi-focal lens, the laser beam incident on the multi-focal lens unit 140 (see FIG. 1) is refracted and irradiated by the two focal points 10 and 20.
(b)도면을 참조하면, 멀티 초점 렌즈의 다른 실시 예가 도시된다. (a)도면에서 멀티 초점 렌즈는 비구면 표면을 갖는 하나의 렌즈에 의해 구면부가 구성되는 반면에, (b)도면에서 멀티 초점 렌즈는 구면 표면을 갖는 크기가 상이한 두 개의 렌즈를 결합하여 구면부(결과적으로, 비구면이 되는)를 구성한다. 이때, 구면부를 구성하는 두 개의 렌즈는 각각 (a)도면의 제 1 구면 영역 및 제 2 구면 영역에 대응될 수 있다.(b) Referring to the drawing, another embodiment of a multi-focal lens is shown. (a) In the drawing, a multi-focal lens is constituted by a single lens having an aspheric surface, while (b) a multi-focal lens in the drawing combines two lenses having different spherical surfaces to form spherical surfaces Resulting in an aspherical surface). At this time, the two lenses constituting the spherical portion may correspond to the first spherical region and the second spherical region in (a), respectively.
(b)도면에 도시된 실시 예에서, 멀티 초점 렌즈를 구성하는 두 개의 렌즈는 동일한 중심 및 상이한 반경을 갖는 동심원 형태로 각각 구성 및 배치될 수 있다.
(b) In the embodiment shown in the drawings, the two lenses constituting the multi-focal lens can be respectively constituted and arranged in the form of a concentric circle having the same center and different radii.
도 5는 도 4에 도시된 멀티 초점 렌즈를 구성하는 방법을 구체적으로 나타내는 평면도이다. 도 5를 참조하면, 멀티 초점 렌즈의 구면부는 동일한 중심 및 상이한 반경을 갖는 두 개의 동심원으로 구분되는 두 개의 구면 영역을 갖는다. 5 is a plan view specifically showing a method for constructing the multi-focal lens shown in Fig. Referring to FIG. 5, the spherical portion of the multi-focal lens has two spherical regions divided into two concentric circles having the same center and different radii.
본 실시 예에서, 멀티 초점 렌즈의 두 개의 구면 영역은 평면에서 내려다 보았을 때, 서로 동일한 수평 단면적을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 구면 영역의 수평 단면(510)의 면적과 제 2 구면 영역의 수평 단면(520)의 면적(즉, 외부 동심원의 면적에서 내부 동심원의 면적을 뺀 면적)은 서로 동일하게 구성될 수 있다. In this embodiment, the two spherical areas of the multi-focal lens can be configured to have the same horizontal cross-sectional area when looked down from the plane. For example, the area of the
즉, 제 1 및 제 2 구면 영역의 수평 단면의 면적들이 서로 동일하게 함으로써, 제 1 초점(10, 도 1 참조) 및 제 2 초점(20, 도 1 참조)에 조사되는 레이저 빔의 에너지가 서로 동일하게 되도록 할 수 있다. That is, by making the areas of the horizontal sections of the first and second spherical regions equal to each other, the energy of the laser beam irradiated to the first focus 10 (see FIG. 1) and the second focus 20 The same can be achieved.
예를 들어, 제 1 구면 영역을 형성하는 안쪽 동심원의 반경을 5.3025㎝로 하고, 제 2 구면 영역을 형성하는 바깥쪽 동심원의 반경을 7.5㎝로 할 수 있다. 이때, 제 1 구면 영역의 단면(510) 및 제 2 구면 영역의 단면(520)의 면적은 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같다.For example, the radius of the inner concentric circle forming the first spherical region is 5.3025 cm, and the radius of the outer concentric circle forming the second spherical region is 7.5 cm. Here, the areas of the
수학식 1 및 수학식 2에 따르면, 제 1 구면 영역의 단면(510) 및 제 2 구면 영역의 단면(520)의 면적이 서로 동일하게 됨을 알 수 있다.According to Equations (1) and (2), it can be seen that the areas of the
실시 예로서, 제 1 및 제 2 구면 영역의 면적은 렌즈의 크기 등에 따라 바뀔 수 있다.As an example, the area of the first and second spherical regions may be changed according to the size of the lens or the like.
실시 예로서, 제 1 및 제 2 초점(10, 20)에 조사되는 레이저 빔 에너지의 비율을 다르게 하기 위해서, 제 1 및 제 2 구면 영역의 수평 단면적의 비를 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 초점(10)보다 제 2 초점(20)에 더 많은 레이저 빔 에너지를 집중하기 위해서, 제 1 구면 영역의 수평 단면적(510)과 제 2 구면의 수평 단멱적(520)의 넓이 비를 1:2가 되도록 조정할 수 있다.
As an embodiment, the ratio of the horizontal cross-sectional area of the first and second spherical regions may be different in order to make the ratio of the laser beam energy irradiated to the first and second focal points 10 and 20 different. For example, in order to focus more laser beam energy on the second focal spot 20 than the first focal spot 10, the horizontal
상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치(100)는 수직 방향으로 적어도 두 개 이상의 초점을 향해 레이저 빔을 조사할 수 있다. 따라서, 취성 기판 가공 장치(100)는 둘 이상의 지점을 동시에 가공할 수 있으므로, 가공 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.According to the above configuration, the brittle
또한, 본 발명에 따른 취성 기판 가공 장치(100)는 레이저 빔을 이용하여 비접촉식으로 취성 기판을 절단하므로, 가공된 기판 표면의 품질 및 양산성이 더욱 향상될 수 있다.
Further, the brittle
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In addition, although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims equivalent to the claims of the present invention as well as the claims of the following.
100: 취성 기판 가공 장치
110: 레이저 발생부
120: 반사 거울
130: 빔 익스팬더
140: 멀티 초점 렌즈부
10, 20: 초점들
310, 320: 초점 렌즈들
410: 멀티 초점 렌즈의 몸통부
420: 멀티 초점 렌즈의 구면부
510: 멀티 초점 렌즈의 제 1 구면 영역
520: 멀티 초점 렌즈의 제 2 구면 영역100: brittle substrate processing device
110: laser generator
120: Reflective mirror
130: beam expander
140: Multi-focus lens unit
10, 20: Focuses
310, 320: Focus lens
410: body portion of a multi-focal lens
420: spherical portion of the multi-focal lens
510: a first spherical area of the multi-focal lens
520: second spherical area of the multi-focal lens
Claims (10)
상기 레이저 발생부로부터 상기 출사된 레이저 빔을 반사하여, 상기 출사된 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 반사 거울;
상기 반사 거울에서 반사된 레이저 빔의 광선속을 변화시키는 빔 익스팬더; 및
상기 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔을 서로 다른 두 개의 초점을 포함하는 복수의 초점에 나누어 조사하는 멀티 초점 렌즈부를 포함하고,
상기 빔 익스팬더는 상기 반사 거울과 상기 멀티 초점 렌즈부 사이에 위치하고,
상기 멀티 초점 렌즈부는 서로 다른 굴절율을 갖는 둘 이상의 렌즈를 포함하는 몸통부 및 동일한 중심 및 서로 다른 반경을 갖는 복수의 동심원에 의해 구분되는 복수의 구면 영역을 갖는 구면부를 포함하고, 상기 복수의 구면 영역들 각각은 서로 다른 곡률을 갖도록 구성되고,
상기 복수의 초점에 조사되는 상기 레이저 빔 에너지의 비율을 다르게 하기 위해 상기 복수의 구면 영역들의 수평 단면적의 넓이 비를 다르게 조정하고,
상기 복수의 초점에 조사되는 레이저 빔의 에너지를 서로 동일하게 하기 위해 상기 복수의 구면 영역들의 수평 단면적의 넓이 비를 동일하게 조정하고,
상기 빔 익스팬더는 상기 반사 거울로부터 반사된 레이저 빔의 진행선 상에 배치되고, 상기 반사된 레이저 빔의 광선속을 굵은 평행 광선속으로 변환시키고,
상기 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔은, 상기 몸통부의 상기 둘 이상의 렌즈의 경계에서 굴절되어 상기 구면부의 중심에 집중되는 것을 특징으로 하는, 취성 기판 가공 장치.
A laser generator for emitting a laser beam;
A reflecting mirror for reflecting the emitted laser beam from the laser generating unit and changing a traveling direction of the emitted laser beam;
A beam expander for changing the light beam of the laser beam reflected by the reflecting mirror; And
And a multi-focal lens unit for dividing the laser beam passed through the beam expander into a plurality of focal points including two different focal points,
Wherein the beam expander is positioned between the reflective mirror and the multi-focal lens unit,
Wherein the multi-focal lens unit includes a body portion including two or more lenses having different refractive indices, and a spherical portion having a plurality of spherical regions divided by a plurality of concentric circles having the same center and different radii, Are each configured to have different curvatures,
Adjusting a width ratio of a horizontal cross-sectional area of the plurality of spherical areas to different ratios of the laser beam energy irradiated to the plurality of focal points,
Adjusting the width ratios of the horizontal cross-sectional areas of the plurality of spherical areas to be equal to each other to make the energy of the laser beams irradiated to the plurality of focal points equal to each other,
Wherein the beam expander is disposed on a traveling line of the laser beam reflected from the reflecting mirror and converts the light beam of the reflected laser beam into a thick parallel light beam,
Wherein the laser beam that has passed through the beam expander is refracted at the boundary between the two or more lenses of the body and concentrated at the center of the spherical portion.
상기 복수의 초점은 동일한 수직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 취성 기판 가공 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of focal points are located on the same vertical line.
상기 복수의 초점이 위치한 상기 수직선 상은 상기 빔 익스팬더를 통과한 레이저 빔의 광축선 상인 것을 특징으로 하는, 취성 기판 가공 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of focal vertical lines are on the optical axis line of the laser beam passing through the beam expander.
상기 복수의 초점간의 거리는 상기 복수의 초점이 위치한 가공 대상물의 두께에 따라 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 취성 기판 가공 장치.
The method of claim 3,
Wherein the distance between the plurality of focal points is adjustable according to the thickness of the object to which the plurality of focal points are located.
상기 레이저 빔은 펄스파(pulse wave) 또는 연속파(continuous wave, CW) 레이저 빔인 것을 특징으로 하는, 취성 기판 가공 장치.The method according to claim 1,
Wherein the laser beam is a pulse wave or a continuous wave (CW) laser beam.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |