KR101855307B1 - 레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법 - Google Patents

레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 마킹 시스템 및 마킹 방법이 개시된다. 개시된 레이저 마킹 시스템은, 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 제1, 제2 마킹 레이저빔으로 분할하는 빔 스플리터; 상기 제1, 제2 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치되며, 인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 변하여, 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성을 제어하는, 제1, 제2 빔 제어부; 및 상기 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저 빔의 방향을 제어하는 제1, 제2 갈바노 스캐너;를 포함한다.

Description

레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법{Laser marking system and laser marking method using the same}
본 발명은 레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법에 관한 것이다.
레이저 마킹 시스템이란 레이저빔을 이용하여 마킹 대상물, 예컨대 반도체 패키지나 웨이퍼에 원하는 문자, 도형 등을 마킹하기 위한 시스템을 말한다.
최근 들어, 이러한 레이저 마킹 시스템이 상대적으로 고가인 점을 고려하여, 하나의 레이저 발진기에서 출사된 하나의 레이저빔을 두 개의 마킹 레이저빔으로 분리하여, 두 개의 헤드를 통해 동시에 마킹 작업을 진행하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 종래에는 하나의 레이저빔을 두 개의 마킹 레이저빔으로 분리하여 동시에 마킹 작업을 진행할 경우, 두 개의 마킹 레이저빔의 세기가 서로 동일하지 않게 조사될 수 있었다. 또한, 두 개의 마킹 레이저빔을 개별 변조할 수 없었으며, 그에 따라 서로 다른 문자나 도형을 마킹할 수 없었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 마킹 시스템은,
레이저 발진기;
상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 제1, 제2 마킹 레이저빔으로 분할하는 빔 스플리터;
상기 제1, 제2 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치되며, 인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 변하여, 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성을 제어하는, 제1, 제2 빔 제어부; 및
상기 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저 빔의 방향을 제어하는 제1, 제2 갈바노 스캐너;를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 빔 제어부 각각은, 포켈스 셀과, 상기 포켈스 셀에 전압을 인가하는 드라이버와, 상기 포켈스 셀을 통과한 마킹 레이저빔을 편광시키는 편광기를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 빔 제어부 각각은, 상기 편광기에 의해 굴절된 마킹 레이저빔을 흡수하는 덤퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나는, 상기 드라이버가 상기 포켈스 셀에 인가되는 전압을 선택적으로 차단함으로써, 상기 빔 제어부를 통과하는 마킹 레이저빔을 변조할 수 있다.
제1 마킹 레이저빔에 의해 마킹 대상물에 형성된 제1 형상은 제2 마킹 레이저빔에 의해 마킹 대상물에 형성된 제2 형상과 다를 수 있다.
상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나는, 상기 드라이버가 상기 포켈스 셀에 인가되는 전압의 크기를 조정함으로써, 상기 빔 제어부를 통과하는 마킹 레이저빔의 세기를 조정할 수 있다.
상기 제1 빔 제어부를 통과한 제1 마킹 레이저빔의 세기는 상기 제2 빔 제어부를 통과한 제2 마킹 레이저빔의 세기와 동일할 수 있다.
상기 빔 스플리터와 상기 제1, 제2 빔 제어부 사이에 배치된 제1, 제2 고반사 거울;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 마킹 레이저빔의 이동 경로의 길이는, 상기 제2 마킹 레이저빔의 이동경로와 동일할 수 있다.
상기 제1, 제2 빔 제어부와 상기 제1, 제2 갈바노 스캐너 사이에 배치된 제1, 제2 빔 익스팬더; 및 상기 제1, 제2 갈바노 스캐너를 통과한 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치된 제1, 제2 에프-세타 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 마킹 방법은,
레이저빔을 발생시키는 단계;
상기 레이저빔을 제1, 제2 마킹 레이저빔으로 분할하는 단계;
인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 달라지는 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나에 의해, 제1, 제2 마킹 레이저빔 중 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계; 및
상기 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔의 방향을 제어하여, 적어도 하나의 마킹 대상물에 제1, 제2 형상을 마킹하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 마킹 레이저빔 중 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계는, 상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나에 인가되는 전압을 선택적으로 차단함으로써, 상기 빔 제어부를 통과하는 마킹 레이저빔를 변조할 수 있다.
상기 제1, 제2 형상을 마킹하는 단계에서는, 상기 제1 형상은 상기 제2 형상과 다를 수 있다.
상기 제1, 제2 마킹 레이저빔 중 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계는, 상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나에 인가되는 전압의 크기를 조정함으로써, 상기 빔 제어부를 통과하는 마킹 레이저빔의 세기를 조정할 수 있다.
상기 제1 빔 제어부를 통과한 제1 마킹 레이저빔의 세기는 상기 제2 빔 제어부를 통과한 제2 마킹 레이저빔의 세기와 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템 및 이를 이용한 레이저 마킹 방법에 의하면, 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치된 빔 제어부에 인가되는 전압을 제어함으로써, 신속하게 마킹 레이저빔을 변조하거나 그 세기를 조정할 수 있다. 그리하여, 마킹 작업의 신뢰성을 확보하면서도, 마킹 시간의 단축, 수율 향상을 유도할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 빔 제어부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 제1, 제2 빔 제어부의 작동을 개략적으로 나타낸 것이며,
도 4a는 제1, 제2 빔 제어부를 통과하기 전 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성의 예를 나타낸 것이며, 도 4b는 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 후 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔에 의해 마킹 대상물에 마킹된 형상의 예를 나타낸다.
도 6은 제1 빔 제어부의 작동을 설명하기 위한 다른 도면이며,
도 7은 도 6의 제1 빔 제어부의 작동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a는 제1, 제2 빔 제어부를 통과하기 전 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성의 예를 나타낸 것이며, 도 8b는 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 후 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 9는 실시예에 따른 레이저 마킹 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템(1)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 마킹 시스템(1)은 레이저 발진기(10)를 포함한다.
레이저 발진기(10)는 레이저빔(L)을 발생 또는 발진시킨다. 레이저빔(L)은 선편광된 레이저빔일 수 있다. 예를 들어, 레이저빔(L)은 P편광 레이저빔일 수 있다.
레이저 마킹 시스템(1)은 적어도 두 개의 헤드를 통해 마킹 대상물(W1, W2)에 마킹을 진행할 수 있다. 레이저 마킹 시스템(1)은 빔 스플리터(20), 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 및 제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)를 더 포함한다.
빔 스플리터(20)는 레이저 발진기(10)에서 출사된 레이저빔(L)을 적어도 2개의 마킹 레이저빔으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(20)는 레이저빔(L)을 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)으로 분할할 수 있다.
일 예로써, 분할된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 세기는 서로 동일할 수 있다. 다른 예로써, 분할된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 세기는 서로 다를 수 있다. 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기와 제2 마킹 레이저빔(L2)의 세기 차이는 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기의 50% 이내일 수 있다
제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 이동 경로에는 제1, 제2 고반사 거울(31, 32)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 고반사 거울(31, 32)은 빔 스플리터(20)와 후술할 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 사이에 배치될 수 있다.
제1, 제2 고반사 거울(31, 32)은 99% 이상의 반사율을 가진 거울일 수 있다. 제1 고반사 거울(31)은 제1 마킹 레이저빔(L1)이 에너지 손실 없이 제1 빔 제어부(41)로 이동하도록 제1 마킹 레이저빔(L1)을 반사할 수 있다. 제2 고반사 거울(32)은 제2 마킹 레이저빔(L2)이 에너지 손실 없이 제2 빔 제어부(42)로 이동하도록 제2 마킹 레이저빔(L2)을 반사할 수 있다.
비록 도면상 도시되지 않았으나, 제1, 제2 고반사 거울(31, 32)은 에너지 밀도, 파장, 반사 각도 및 용도에 따라 반사 표면에 적절한 코팅층이 형성될 수 있다.
제1, 제2 고반사 거울(31, 32)에 의해 반사된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)은 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 거쳐 제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)로 이동할 수 있다. 제1 갈바노 스캐너(61)는 제1 마킹 레이저빔(L1)의 방향을 제어할 수 있다. 제2 갈바노 스캐너(62)는 제2 마킹 레이저빔(L2)의 방향을 제어할 수 있다.
제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62) 각각은, 두 개의 갈바노미터 미러(601, 602)가 수직으로 설치될 수 있다. 이러한 두 개의 갈바노미터 미러(601, 602)의 운동 벡터의 합으로 마킹 대상물(W1, W2)에 원하는 마킹 데이터를 그릴 수 있다. 두 개의 갈바노미터 미러(601, 602)를 X, Y 스캐너라고 부를 수 있다.
제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)와 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 사이에는 제1, 제2 빔 익스팬더(51, 52)가 배치될 수 있다. 제1, 제2 빔 익스팬더(51, 52)는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)을 굵은 평행 광선으로 변환할 수 있다. 제1, 제2 빔 익스팬더(51, 52)는, 도면상 도시되지 않지만, 3세트의 렌즈로 구성될 수 있다. 제1, 제2 빔 익스팬더(51, 52)는 렌즈의 배율을 증가시킬수록, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)을 더 굵은 평행 광선으로 변환할 수 있으며, 발산각을 더 줄일 수 있다. 제1, 제2 빔 익스팬더(51, 52)는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)을 원하는 스폿 사이즈로 조정하기 위해 사용될 수 있다.
제1, 제2 에프-세타 렌즈(71, 72)는 제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 이동 경로에 배치될 수 있다.
상기 빔 스플리터(20)에 의해 분할된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 이동 경로의 길이는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(20)와 제1 빔 제어부(41) 사이의 제1 마킹 레이저빔(L1)의 이동 경로와 빔 스플리터(20)와 제2 빔 제어부 사이의 제2 마킹 레이저빔(L2)의 이동 경로가 동일할 수 있다. 그에 따라, 두 개의 헤드에 의해 동시에 마킹이 진행될 수 있다.
제1 빔 제어부(41)는 제1 마킹 레이저빔(L1)의 이동 경로에 배치되며, 제1 마킹 레이저빔(L1)의 특성을 제어할 수 있다. 제2 빔 제어부(42)는 제2 마킹 레이저빔(L2)의 이동 경로에 배치되며, 제2 마킹 레이저빔(L2)의 특성을 제어할 수 있다.
제1 빔 제어부(41)는 빔 스플리터(20)와 제1 갈바노 스캐너(61) 사이에 배치되며, 제2 빔 제어부(42)는 빔 스플리터(20)와 제2 갈바노 스캐너(62) 사이에 배치될 수 있다.
제1, 제2 빔 제어부(41, 42)에 의해 제어되는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 특성은 마킹 레이저빔의 세기(또는 파워) 조정, 마킹 레이저빔의 변조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로써, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 중 적어도 하나는 마킹 레이저빔의 세기를 조절할 수 있다. 다른 예로써, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 중 적어도 하나는 마킹 레이저빔을 변조할 수 있다.
이를 위해, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)는 인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 달라지도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 편광 특성이 달라질 수 있다.
제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 각각은 포켈스 셀(110)과, 포켈스 셀(110)에 전압을 인가하는 드라이버(120)와, 상기 포켈스 셀(110)을 통과한 마킹 레이저빔을 편광시키는 편광기(130)를 포함할 수 있다. 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 각각은 덤퍼(140)를 더 포함할 수 있다.
포켈스 셀(110)은 인가되는 전압에 따라 굴절률이 달라질 수 있다. 포켈스 셀(110)의 재질은, ADP(ammonium dihydrogen phosphate), KDP(potassium dihydrogen phosphate, KD*P(potassium dideuterium phosphate), LN(lithium niobate), BBO(beta barium oxide), LBO(lithium triborate) 및 CdTe(cadmium telluride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
포켈스 셀(110)은 전압에 의해 제어되는 파장 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 포켈스 셀(110)에 소정의 제1 전압이 인가될 때에는 포켈스 셀(110)은 1/2 파장 플레이트로 작동될 수 있다. 포켈스 셀(110)에 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가될 때에는 포켈스 셀(110)은 1/4 파장 플레이트로 작동될 수 있다. 포켈스 셀(110)에 전압이 인가되지 않을 때에는 포켈스 셀(110)은 마킹 레이저빔을 그대로 통과시킬 수 있다.
드라이버(120)는 포켈스 셀(110)에 전기적으로 연결되어, 포켈스 셀(110)에 전압을 인가한다. 드라이버(120)에 의해 인가되는 전압을 조절함으로써, 포켈스 셀(110)의 굴절률을 조절할 수 있다.
편광기(130)는 특정 편광의 빛을 통과시키고 그 외 편광의 빛을 차단한다. 예를 들어, 편광기(130)는 마킹 레이저빔의 P 편광 레이저빔을 통과시키고 S 편광 레이저빔을 굴절시킬 수 있다.
덤퍼(140)는 편광기(130)에 의해 굴절된 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치된다. 덤퍼(140)는 굴절된 마킹 레이저빔을 흡수할 수 있다.
상기와 같이, 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템(1)은, 기계적인 구동 없이, 전기적인 신호 변화에 의해 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)의 편광 특성을 변화시킬 수 있기 때문에, 마킹 레이저빔의 특성을 신속하게 조정할 수 있다.
도 2는 제1 빔 제어부(41)의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 마킹 레이저빔(L1)이 포켈스 셀(110)에 입사된다. 포켈스 셀(110)에 입사된 제1 마킹 레이저빔(L1)은 편광 레이저빔일 수 있다. 예를 들어, 제1 마킹 레이저빔(L1)은 P 편광 레이저빔일 수 있다.
드라이버(120)는 포켈스 셀(110)에 배치된 한 쌍의 전극을 통해, 포켈스 셀(110)에 전압을 인가할 수 있다.
일 예로써, 드라이버(120)는 포켈스 셀(110)에, 포켈스 셀(110)의 굴절률이 1/2 파장 플레이트로 작동할 수 있는 제1 전압을 인가할 수 있다. 포켈스 셀(110)에 제1 전압이 인가될 경우, 포켈스 셀(110)을 통과하는 과정에서 제1 마킹 레이저빔(L1)은 P 편광 레이저빔에서 S 편광 레이저빔으로 변할 수 있다.
다른 예로써, 드라이버(120)는 포켈스 셀(110)에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 포켈스 셀(110)에는 전압이 인가되지 않은 상태이므로, 포켈스 셀(110)을 통과하는 과정에서 제1 마킹 레이저빔(L1)은 변화 없이 P 편광 레이저빔일 수 있다.
편광기(130)는 P 편광 레이저빔은 통과시키고 S 편광 레이저빔은 굴절시킬 수 있다. 그에 따라, 포켈스 셀(110)에 의해 제1 마킹 레이저빔(L1)이 S 편광 레이저빔으로 변한 경우, 제1 마킹 레이저빔(L1)은 편광기(130)에 의해 굴절될 수 있다. 반면, 포켈스 셀(110)에 의해 제1 마킹 레이저빔(L1)이 S 편광 레이저빔으로 변하지 않았을 경우, 제1 마킹 레이저빔(L1)은 편광기(130)에 의해 굴절되지 않고 통과될 수 있다.
이와 같이, 드라이버(120)에 의해 포켈스 셀(110)에 인가되는 전압을 조절함으로써, 제1 빔 제어부(41)는 제1 마킹 레이저빔(L1)을 선택적으로 차단할 수 있다. 그리하여, 제1 마킹 레이저빔(L1)을 변조할 수 있다.
설명의 편의상, 도 2에서는 제1 빔 제어부(41)를 중심으로 도시하였으나, 제2 빔 제어부는 제1 빔 제어부(41)와 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 제2 빔 제어부(42)에 의해 제2 마킹 레이저빔(L2)을 변조할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)의 작동을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4a는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하기 전 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 특성의 예를 나타낸 것이며, 도 4b는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과한 후 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 특성의 예를 나타낸 것이다. 도 5a 및 도 5b는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)에 의해 마킹 대상물(W1, W2)에 마킹된 형상의 예를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 제1 빔 제어부(41)의 포켈스 셀(110)에는 전압을 인가하지 않는다. 그에 따라, P 편광 레이저빔인 제1 마킹 레이저빔(L1)은 변화 없이 포켈스 셀(110)을 통과하며, 그에 따라 편광기(130)에 의해 굴절 없이 통과한다. 도 3b를 참조하면, 제2 빔 제어부(42)의 포켈스 셀(110)에는 제1 전압을 인가한다. 그에 따라, P 편광 레이저빔인 제2 마킹 레이저빔(L2)은 포켈스 셀(110)을 통과하는 과정에서 S 편광 레이저빔으로 변하게 된다. 그에 따라, 제2 마킹 레이저빔(L2)은 편광기(130)에 의해 굴절된다.
이와 같이, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 각각의 포켈스 셀(110)에 인가되는 전압을 달리함으로써, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)에 의한 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)을 변조할 수 있다.
예를 들어, 빔 스플리터(20)에 의해 분할되어 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하기 전에 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)은 펄스 레이저로써, 도 4a의 (a), (b)와 같이 나타날 수 있다. 개별적으로 제어되는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하는 과정에서 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)이 선택적으로 차단됨에 따라, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)은 도 4b의 (a), (b)와 같이 온/오프(on/off) 시간이 서로 다르게 나타날 수 있다.
그에 따라, 제1 마킹 레이저빔(L1)에 의해 마킹된 제1 형상(SH1; 도 5a 참조)과 제2 마킹 레이저빔(L2)에 의해 마킹된 제2 형상(SH2; 도 5b 참조)은 다르게 나타날 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 마킹 레이저빔(L1)에 의해 마킹 대상물(W1)에 문자 "D"가 마킹될 수 있으며, 제2 마킹 레이저빔(L2)에 의해 마킹 대상물(W2)에 문자 "A"가 마킹될 수 있다. 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템(1)은 하나의 마킹 대상물(W1)에는 중단 없이 1회에 걸쳐 제1 형상(SH1)인 문자 "D"를 마킹하고, 다른 하나의 마킹 대상물(W2)에는 2회에 걸쳐 제2 형상(SH2)인 문자 "A"를 마킹할 수 있다. 이후에도, 레이저 마킹 시스템(1)은 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)에 의해 마킹 대상물(W1, W2)에 서로 다른 형상을 마킹할 수 있다.
도 6은 제1 빔 제어부(41)의 작동을 설명하기 위한 다른 도면이며, 도 7은 도 6의 제1 빔 제어부(41)의 작동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 포켈스 셀(110)에는 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제2 전압은 제1 전압보다 작을 수 있다.
포켈스 셀(110)에 제2 전압이 인가됨에 따라, 포켈스 셀(110)의 굴절률은 포켈스 셀(110)에 제1 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 때의 굴절률과 다를 수 있다. 그에 따라, P 편광 레이저빔인 제1 마킹 레이저빔(L1)은 포켈스 셀(110)을 통과하는 과정에서 P 편광 특성과 S 편광 특성을 가지는 마킹 레이저빔으로 변할 수 있다.
제1 마킹 레이저빔(L1)의 S 편광 레이저빔은 편광기(130)에 의해 굴절되며, P 편광 레이저빔 만이 편광기(130)를 통과할 수 있다. 그리하여, 제1 마킹 레이저빔(L1)은 제1 빔 제어부(41)를 통과하는 과정에서 파워(또는 세기)가 감쇠될 수 있다.
설명의 편의상, 도 6 및 도 7에서는 제1 빔 제어부(41)를 중심으로 도시하였으나, 제2 빔 제어부는 제1 빔 제어부(41)와 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 제2 빔 제어부에 의해 제2 마킹 레이저빔(L2)의 파워(또는 세기)가 감소할 수 있다.
도 8a는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하기 전 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 특성의 예를 나타낸 것이며, 도 8b는 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과한 후 상태의 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 8a를 참조하면, 레이저빔이 빔 스플리터(20)에 의해 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)에 의해 분할될 때, 제1 마킹 레이저빔(L1)과 제2 마킹 레이저빔(L2)이 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 8a의 (a), (b)와 같이, 제1 마킹 레이저빔(L1)의 파워는 레이저빔의 파워의 약 52%이고, 제2 마킹 레이저빔(L2)의 파워는 레이저빔의 파워의 약 48%일 수 있다.
이와 같이, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 파워가 동일하지 않을 경우, 정교한 작업, 예를 들어, 반도체 스크라이빙 작업을 진행할 때, 작업의 신뢰성이 저하될 수 있다.
그러나, 도 6 및 도 7을 기초로 서술한 바와 같이, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)의 포켈스 셀(110)에 인가되는 전압을 조절함으로써, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2) 중 적어도 하나의 파워를 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 도 8b와 같이, 제1 마킹 레이저빔(L1)의 파워를 감쇠시킬 수 있다. 그리하여, 실시예에 따른 레이저 마킹 시스템(1)은 도 8b의 (a), (b)와 같이, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 파워를 서로 동일하게 되도록, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 제어할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 제1 빔 제어부(41)를 제어한 예를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 중 적어도 하나를 제어하는 것이라면, 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하에서는, 상술한 레이저 마킹 시스템(1)에 의한 레이저 마킹 방법에 대하여 설명한다.
도 9는 실시예에 따른 레이저 마킹 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 레이저 발진기(10)는 레이저빔(L)을 발생시킨다(S10). 레이저빔(L)은 선편광된 레이저빔일 수 있다. 예를 들어, 레이저빔(L)은 P편광 레이저빔일 수 있다.
레이저빔(L)은 빔 스플리터(20)에 의해 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)으로 분할될 수 있다(S20). 일 예로써, 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기는 제2 마킹 레이저빔(L2)의 세기와 동일할 수 있다. 다른 예로써, 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기는 제2 마킹 레이저빔(L2)의 세기와 다를 수 있다. 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기와 제2 마킹 레이저빔(L2)의 세기 차이는 제1 마킹 레이저빔(L1)의 세기의 50% 이내일 수 있다.
분할된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)은 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)에 의해, 마킹 레이저빔의 특성이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2) 중 적어도 하나를 변조하거나, 적어도 하나의 세기가 조정될 수 있다.
일 예로써, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 중 적어도 하나의 포켈스 셀(110)에 인가되는 전압을 선택적으로 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 제어부(41)의 포켈스 셀(110)에는 제1 전압을 인가하고, 제2 빔 제어부의 포켈스 셀(110)에는 전압을 인가하지 않을 수 있다. 그에 따라, 제1 마킹 레이저빔(L1)은 제1 빔 제어부(41)를 통과하지 못하고 차단되며, 제2 마킹 레이저빔(L2)은 제2 빔 제어부(42)를 통과한다. 이와 같이, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)이 서로 다르게 변조될 수 있다. 그리하여, 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)에 의해 마킹 대상물(W1, W2)에 마킹된 제1, 제2 형상(SH1, SH2)은 서로 다를 수 있다.
다른 예로써, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42) 중 적어도 하나의 포켈스 셀(110)에 인가되는 전압의 크기를 조정할 수 있다. 그에 따라, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)를 통과하는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 세기가 조정될 수 있다. 그리하여, 빔 스플리터(20)에 의해 분할된 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 세기가 다소 차이가 나더라도, 제1, 제2 빔 제어부(41, 42)에 의해 마킹 대상물(W1, W2)에 조사되는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 세기를 동일하게 조정할 수 있다.
제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 조사 방향을 제어할 수 있다. 제1, 제2 갈바노 스캐너(61, 62)는 서로 다른 특성을 가지는 제1, 제2 마킹 레이저빔(L1, L2)의 조사 방향을 다르게 제어함으로써, 서로 다른 제1, 제2 형상(SH1, SH2)을 마킹 대상물(W1, W2)에 마킹할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 레이저빔(L)이 P 편광 레이저빔인 예를 중심으로 설명하였으나, 필요에 따라 S 편광 레이저빔이거나, 편광 레이저빔이 아닐 수도 있다. 이 경우, 편광 레이저빔에 관련된 구성들 역시 적절히 변경될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1 : 레이저 마킹 시스템
10 : 레이저 발진기
20 : 빔 스플리터
31, 32 : 제1, 제2 고반사 거울
41, 42 : 제1, 제2 빔 제어부
110 : 포켈스 셀
120 : 드라이버
130 : 편광기
140 : 덤퍼
51, 52 : 제1, 제2 빔 익스팬더
61, 62 : 제1, 제2 갈바노 스캐너
601, 602 : 갈바노미터 미러
71, 72 : 제1, 제2 에프 세타 렌즈
L : 레이저빔
L1, L2 : 마킹 레이저빔
W1, W2 : 마킹 대상물

Claims (15)

  1. 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 동일한 편광 특성을 가지는 제1, 제2 마킹 레이저빔으로 분할하는 빔 스플리터;
    상기 제1, 제2 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치되며, 인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 변하여, 제1, 제2 마킹 레이저빔의 특성을 제어하는, 제1, 제2 빔 제어부; 및
    상기 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저 빔의 방향을 제어하는 제1, 제2 갈바노 스캐너;를 포함하며,
    상기 제1, 제2 빔 제어부 각각은,
    포켈스 셀과, 상기 포켈스 셀에 전압을 인가하는 드라이버와, 상기 포켈스 셀을 통과한 마킹 레이저빔을 편광시키는 편광기와, 상기 편광기에 의해 굴절된 마킹 레이저빔을 흡수하는 덤퍼를 포함하며,
    적어도 하나의 마킹 대상물에 상기 제1 마킹 레이저빔 및 상기 제2 마킹 레이저빔이 동시에 조사되도록, 상기 빔 스플리터에서 상기 제1 갈바노 스캐너까지 상기 제1 마킹 레이저빔의 이동 경로의 길이는, 상기 빔 스플리터에서 상기 제2 갈바노 스캐너까지 상기 제2 마킹 레이저빔의 이동 경로의 길이와 동일하며,
    상기 제1 갈바노 스캐너에 의해 제어된 제1 마킹 레이저 빔의 편광 특성은, 상기 제2 갈바노 스캐너에 의해 제어된 제2 마킹 레이저 빔의 편광 특성과 동일하며,
    상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나는, 상기 드라이버가 상기 포켈스 셀에 인가되는 전압의 크기를 조정함으로써, 상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나를 통과하는 마킹 레이저빔의 세기를 조정하는, 레이저 마킹 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 빔 제어부를 통과한 제1 마킹 레이저빔의 세기는 상기 제2 빔 제어부를 통과한 제2 마킹 레이저빔의 세기와 동일한, 레이저 마킹 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 제1, 제2 빔 제어부 사이에 배치된 제1, 제2 고반사 거울;을 더 포함하는, 레이저 마킹 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 빔 제어부와 상기 제1, 제2 갈바노 스캐너 사이에 배치된 제1, 제2 빔 익스팬더; 및
    상기 제1, 제2 갈바노 스캐너를 통과한 마킹 레이저빔의 이동 경로에 배치된 제1, 제2 에프-세타 렌즈;를 더 포함하는, 레이저 마킹 시스템.
  11. 레이저빔을 발생시키는 단계;
    빔 스플리터에 의해, 상기 레이저빔을 동일한 편광 특성을 가지는 제1, 제2 마킹 레이저빔으로 분할하는 단계;
    인가되는 전압의 변화에 따라 굴절률이 달라지는 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나에 의해, 제1, 제2 마킹 레이저빔 중 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계; 및
    제1, 제2 갈바노 스캐너에 의해, 상기 제1, 제2 빔 제어부를 통과한 제1, 제2 마킹 레이저빔의 방향을 제어하여, 적어도 하나의 마킹 대상물에 제1, 제2 형상을 마킹하는 단계;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 마킹 대상물에 상기 제1 마킹 레이저빔 및 상기 제2 마킹 레이저빔이 동시에 조사되도록, 상기 빔 스플리터에서 상기 제1 갈바노 스캐너까지 상기 제1 마킹 레이저빔의 이동 경로의 길이는, 상기 빔 스플리터에서 상기 제2 갈바노 스캐너까지 상기 제2 마킹 레이저빔의 이동 경로의 길이와 동일하며,
    상기 적어도 하나의 마킹 대상물의 마킹에 사용되는 제1 마킹 레이저 빔과 제2 마킹 레이저 빔의 편광 특성은 서로 동일하며,
    상기 제1, 제2 마킹 레이저빔 중 적어도 하나의 특성을 제어하는 단계는, 상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나에 인가되는 전압의 크기를 조정함으로써, 상기 제1, 제2 빔 제어부 중 적어도 하나를 통과하는 마킹 레이저빔의 세기를 조정하는, 레이저 마킹 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 빔 제어부를 통과한 제1 마킹 레이저빔의 세기는 상기 제2 빔 제어부를 통과한 제2 마킹 레이저빔의 세기와 동일한, 레이저 마킹 방법.
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