KR101987192B1 - 가공물 절단 장치 - Google Patents

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KR101987192B1
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Abstract

본 개시에 따른 가공물 절단 방법은 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계, 및 상기의 복수의 제1 가공 스폿의 사이마다 위치한 복수의 제2 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계를 포함한다.
본 개시에 따른 가공물 절단 장치는 레이저 스폿의 위치를 스캔 시작점과 스캔 끝점 사이에서 조절할 수 있는 고속 스캐너 및 고속 스캐너의 구동을 제어하는 스캐너 제어부를 포함한다.

Description

가공물 절단 장치{Wafer cutting device}
본 개시는 고속으로 가공물을 절단하며 절단 후의 가공물의 강도가 감소하지 않는 가공물 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 가공 공정이라 함은 가공물의 표면에 레이저 빔을 주사하여 가공물 표면의 형상이나 물리적 성질 등을 가공하는 공정을 말한다. 가공 대상물에는 여러 가지 예가 있을 수 있으며 그 형상은 2차원 평면 형상일 수 있다. 레이저 가공공정의 예로는 가공 대상물의 표면상에 패턴을 형성하는 패터닝, 가공 대상물의 물성을 변형시키는 공정, 레이저를 이용해 가공 대상물을 가열하고 가공 대상물의 형상을 변형하는 공정, 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물을 절단하는 공정 등이 있을 수 있다.
가공 대상물을 빠르게 절단하기 위해서는 조사하는 레이저의 파워가 높을 필요가 있다. 다만, 레이저 파워가 높아지면 절단된 가공 대상물의 강도가 낮아지는 단점이 있다.
본 개시는 고속으로 가공물을 절단하며 절단 후의 가공물의 강도가 감소하지 않는 가공물 절단 장치에 관한 것을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 가공물 절단 장치는,
레이저 빔을 출사하는 레이저 광원;
상기 레이저 빔을 제1 방향을 따라 적어도 두 개의 레이저 스폿으로 분할하고, 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 상기 제1 방향이 아닌 제2 방향을 따라 스티어링하는 광학계; 및
절단 예정 라인을 따라 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 이동시키며 가공 물을 절단하도록 상기 광학계를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿으로 레이저 스폿을 순차적으로 이동시키며 상기 복수의 제1 가공 스폿을 가공하도록 상기 광학계를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 복수의 제1 가공 스폿의 가공이 이루어진 이후에, 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿의 사이에 마련되는 서로 이격된 복수의 제2 가공 스폿으로 레이저 스폿을 순차적으로 이동시키며 상기 복수의 제2 가공 스폿을 가공하도록 상기 광학계를 제어할 수 있다.
상기 광학계는 상기 레이저 빔을 스티어링하는 스티어링 소자, 상기 레이저 빔의 편광 상태를 변경하는 파장판을 포함할 수 있다.
상기 스티어링 소자는 광음향 변조기(Acoustic optical modulator)일 수 있다.
상기 파장판은 1/2 파장판 일 수 있다.
상기 광학계는 파장판을 통과한 레이저 빔을 편광 방향에 따라 분할하는 분할소자를 더 포함할 수 있다.
상기 분할소자는 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔을 각기 다른 방향으로 보내는 제1 편광 스플리터,
S형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 제1 가변미러,
P형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 제2 가변미러, 및
상기 제1 가변미러 및 상기 제2 가변미러에서 전달된 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔을 동일 방향으로 출사시키는 제2 편광 스플리터를 포함할 수 있다.
상기 제1 가변미러 및 상기 제2 가변미러는 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔이 상기 제2 편광 스플리터의 서로 이격된 위치로 전달되도록 마련될 수 있다.
상기 광학계는 상기 분할소자에 레이저 빔이 평행하게 입사하도록 마련되는 제1 렌즈,
상기 분할소자에서 출사된 레이저빔이 평행하지 않게 출사하도록 마련되는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 광학계는 상기 제2 렌즈에서 출사된 레이저 빔의 수차를 제어하는 제3 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 광학계는 상기 레이저 빔의 진행방향을 따라, 상기 스티어링 소자, 상기 파장판, 상기 제1 렌즈, 상기 분할소자, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈가 순차로 마련될 수 있다.
상기 스티어링 소자와 상기 제1 렌즈는 상기 제1 렌즈의 초점거리만큼 이격되고,
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 초점거리와 상기 제2 렌즈의 초점거리의 합만큼 이격될 수 있다.
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 초점거리는 실질적으로 동일 할 수 있다.
상기 분할소자는 노마스키 프리즘(Normaski Prism)일 수 있다.
상기 스티어링 소자로부터 레이저 빔의 진행방향을 따라 제 1 렌즈의 초점거리에 마련되는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈로부터 제1 렌즈의 초점거리와 제2 렌즈의 초점거리의 합에 마련되는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈로부터 레이저 빔의 진행방향을 따라 제2 렌즈의 초점거리와 수차거리의 합에 마련되는 제3 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 광학계는 상기 스티어링 소자와 상기 파장판 사이에 마련되며, 레이저 빔을 분할하는 회절 광학 소자(Diffractive optical device)를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 가공물 절단 장치는 고출력의 레이저를 이용해 고속으로 웨이퍼를 절단하면서도 절단 후의 웨이퍼 강도를 유지한다.
본 개시에 따른 가공물 절단 장치는 고출력의 레이저를 이용해 고속으로 웨이퍼를 절단하면서도 절단 후의 웨이퍼 표면의 손상이 없다.
본 개시에 따른 가공물 절단 장치는 레이저 빔을 제1 방향을 따라 적어도 두 개의 레이저 스폿으로 분할하고, 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 상기 제1 방향이 아닌 제2 방향을 따라 스티어링할 수 있다.
하는 광학계를 포함함으로써 적어도 두 개의 절단 예정 라인을 동시에 가공할 수 있어 가공물의 고속 가공이 가능할 수 있다.
본 개시에 따른 가공물 절단 장치는 회절 광학 소자를 포함하는 광학계를 포함함으로써, 복수의 레이저 스폿을 형성할 수 있어 가공물의 고속 가공이 가능할 수 있다.
도 1 및 2는 일 실시예에 따른 가공물 절단 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 5는 도 3에 따른 광학계를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7 및 8는 도 6에 따른 광학계를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 11은 도 9에 따른 광학계를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13 및 14는 도 12에 따른 광학계를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 가공물 절단 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 2는 일 실시예에 따른 가공물 절단 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 2는 일 실시예에 따른 가공물 절단 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 가공물 절단 장치(100)는 광원(110), 광학계(120)를 포함한다.
광원(110)은 가공물(130)의 절단 예정 라인(a1, a2)을 따라 가공하기 위한 레이저 빔을 조사한다. 광원(110)은 일체의 레이저 빔 조사 장치를 포함할 수 있으며 특정 실시예에 제한되지 않는다. 이러한 광원(110)은 레이저 빔을 발생시키는 물질의 종류에 따라 기체, 액체, 고체 레이저 광원들로 다양하게 분류될 수 있다. 기체 레이저 광원으로는 탄산 가스 레이저(carbon dioxide laser, CO2 laser)가 사용될 수 있다. 또한, 광원(110)은 예를 들면 펄스형 레이저 빔을 방출할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 가공 작업의 종류에 따라 연속파형 레이저 빔을 방출하는 것도 가능하다. 본 실시예에 따른 레이저 빔은 주파수가 100 내지 800kHz이고, 펄스폭이 1 내지 35 ps 일 수 있다.
광학계(120)는 광원(110)으로부터의 레이저 빔을 가공물(130)의 절단 예정 라인(a1, a2)에 스캔 함으로써 가공물(130)에 가공 작업을 수행하는 역할을 한다. 광학계(120)는 가공물(130) 상에 맺히는 레이저 스폿의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 광학계(120)는 스캔 시작점과 스캔 끝점 사이에서 레이저 스폿의 위치를 조절할 수 있다. 광학계(120)는 레이저 빔을 제 1 방향을 따라 분할하여 레이저 스폿이 별도의 절단 예정 라인(a1)과 절단 예정 라인(a2)에 위치하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향은 절단 예정 라인(a1, a2)와 일치하지 않는 방향일 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향은 절단 예정 라인(a1, a2)와 수직한 방향일 수 있다. 광학계(120)는 레이저 스폿을 제 2 방향을 따라 스캔하여 가공물(130)을 가공 할 수 있다. 예를 들어, 제 2 방향은 절단 예정 라인(a1, a2)과 일치하는 방향일 수 있다. 광학계(120)는 제 1 방향을 따라 분할한 레이저 스폿을 절단 예정 라인(a1, a2)을 따라 왕복하여 가공물(130)을 가공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 수직할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 광학계(120)는 제 1 방향을 따라 레이저 스폿을 두 개로 분할하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 방향을 따라 다양한 개수로 레이저 스폿을 분할 할 수 있다. 또한, 광학계(120)는 제 2 방향을 따라 레이저 스폿을 복수개로 분할할 수도 있다. 이러한 광학계(120) 및 분할되는 레이저 스폿의 상세한 실시예는 후술하도록 한다.
가공물(130)은 촬영 대상이 되는 물체로 웨이퍼, 반도체 칩 등을 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 가공물(130)은 스테이지(140)상에 마련될 수 있다. 스테이지(140)는 가공물(130)을 지지할 수 있다. 스테이지(140)는 가공물(130)의 위치를 변경할 수 있다. 스테이지(140)는 특별한 실시예에 제한되지 않는다. 가공물(130)의 고속 가공을 위해, 광학계(120)가 레이저 빔을 제 1 방향으로 가공물(130)상을 스캔할 때, 스테이지(140)는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 가공물(130)을 움직일 수 있다. 이는 일 실시예에 불과하며, 전술한 예시에 한정되는 것은 아니다.
제어부(150)는 광학계(120)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 제어부(150)는 광학계(120)를 제어하여 레이저 빔을 분할하여 레이저 스폿을 가공물(130)의 절단 예정 라인(a1, a2)으로 위치시키고, 스캔 거리(sl) 내에서 레이저 스폿을 왕복시키며 가공물(130)을 가공할 수 있다. 제어부(150)는 가공물(130)을 레이저 로 절단한 이후에도 가공물(130)의 강도가 감소하지 않도록, 레이저의 가공 방식을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿으로 레이저 스폿이 순차적으로 이동하도록 광학계(120)를 제어할 수 있다. 레이저 스폿이 연속적으로 절단 예정 라인(a1, a2)을 가공하지 않음으로써, 고출력의 레이저 스폿으로 인한 절단 예정 라인(a1, a2)이외의 부분의 열 손상 및 절단 이후의 가공물(130)의 강도 감소를 방지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 가공 스폿의 가공이 이루어진 이후에, 제어부(150)는 복수의 제1 가공 스폿의 사이마다 위치한 복수의 제2 가공 스폿을 레이저 스폿으로 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공하도록 상기 고속 스캐너를 제어할 수 있다.
복수의 제1 가공 스폿의 서로 간의 이격된 간격은 해당 제1 가공 스폿의 가공 시에 형성되는 잔열 영역이 서로 중복되지 않는 범위 일 수 있다. 잔열 영역은 레이저 빔의 어블레이션 가공으로 인해, 가공 완료 후의 잔여 열 에너지가 남아 있는 주변 영역을 의미한다. 잔열 영역은 가공에 이용되는 레이저 빔의 레이저 스폿 면적 당 에너지, 레이저 스폿의 직경, 가공물의 소재 등에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 잔열 영역은 가공 완료 영역이 형성됨에 따라 형성되나, 일정 시간이 도과되면 열 에너지가 빠져나감에 따라 자연 소멸된다. 레이저 가공에 있어서, 잔열 영역이 중첩되도록 가공을 하는 경우에는 열 손상으로 인하여 절단 후의 가공물의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 가공물 절단 방법은 잔열 영역이 겹쳐지지 않도록 제어부(150)가 광학계(120)를 제어하여 서로 일정 간격 이상 이격되는 복수의 제1 가공 스폿을 순차적으로 가공하도록 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 스캔 거리(sl)내의 가공이 완료되면, 광학계(120)의 위치를 변경하여, 가공 완료 라인(b1, b2)과 인접한 절단 예정 라인(a1, a2)을 순차적으로 가공할 수 있다. 이와 같은 방법으로 스캔 거리(sl)가 절단 예정 라인(a1, a2)의 거리보다 짧더라도, 광학계(120)의 위치를 변경함으로써, 절단 예정 라인(a1, a2)을 모두 가공할 수 있다. 또는, 광학계(120)의 위치가 고정되더라도 스테이지(140)의 위치를 변경함으로써, 스캔 거리(sl)가 절단 예정 라인(a1, a2)의 거리보다 짧더라도 절단 예정 라인(a1, a2)을 모두 가공할 수 있다. 예를 들어, 스캔 거리(sl)는 200 μm 과 작거나 작을 수 있다. 예를 들어, 절단 예정 라인(a1, a2)은 200 μm 보다 클 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 광학계(120)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4 및 5는 도 3에 따른 광학계(120)를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광학계(120)는 스티어링 소자(121), 파장판(122), 분할소자(123)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 광학계(120)는 레이저 빔을 복수의 레이저 스폿(A1, A2)으로 분할하고, 이를 분할예정라인(a1, a2)을 따라 스티어링 할 수 있다. 예를 들어, 광학계(120)는 제 1 방향을 따라 레이저 빔을 레이저 스폿(A1)과 레이저 스폿(A2)로 분할할 수 있다. 예를 들어, 광학계(120)는 레이저 스폿(A1, A2)을 최대 스캔 거리(B1, B2)까지 스티어링 할 수 있다.
스티어링 소자(121)는 레이저 빔의 진행방향을 변경할 수 있는 일체의 소자를 포함한다. 예를 들어, 스티어링 소자(121)는 광 변조기(optical modulator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티어링 소자(121)는 광음향 변조기(acoustic optical modulator;AOD)를 포함할 수 있다.
광음향 변조기(AOD)는, 광이 통과하는 경로에 소정의 매질을 포함할 수 있다. 상기 매질에 대해 초음파를 발생시켜 주면 매질 내에서 발생한 굴절률의 소밀파가 발생할 수 있다. 그리고, 상기 굴절률의 소밀이 회절격자로 작용함으로써 매질에 입사되는 빛의 진행방향 및 회절광의 강도를 변경시킬 수 있다. 초음파를 발생시키는지 여부에 따라 회절광의 유무 자체가 달라질 수 있기 때문에 입력광에 대한 디지털 변조가 가능할 수 있다. 뿐만 아니라 회절광의 강도가 초음파의 강도에 비례하기 때문에 입력광에 대한 아날로그 변조도 가능할 수 있다.
파장판(122)은 스티어링 소자(121)에서 출사된 레이저 빔의 편광을 조절할 수 있다. 파장판(122)은 예를 들어, 1/2 파장판, 1/4 파장판, 전파장판을 포함할 수 있으며 특별한 실시예에 한정되지 않는다.
분할소자(123)는 상기 파장판(122)을 지난 레이저 빔의 서로 다른 편광을 가지는 두 개의 빔 성분을 물리적으로 서로 다른 위치로 분할하는 소자이다. 예를 들어, 분할소자(123)는 제1 편광 스플리터(PS1), 제1 가변미러(M1), 제2 가변미러(M2), 제2 편광 스플리터(PS2)를 포함할 수 있다.
제1 편광 스플리터(PS1)는 레이저 빔의 편광성분에 따라 레이저 빔을 투과시킬지 반사시킬지를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스플리터(PS1)는 P형 편광을 가지는 레이저 빔은 투과시키고, S형 편광을 가지는 레이저 빔은 반사시킬 수 있다. 제1 가변미러(M1)은 미러의 각도 θ1을 가변할 수 있다. 제1 가변미러(M1)는 제1 편광 스플리터(PS1)로부터 출사되는 S형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1 가변미러(M1)는 제1 편광 스플리터(PS1)로부터 출사되는 S형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향이 제2 편광 스플리터(PS2)의 특정 위치에 도달하도록 할 수 있다. 제2 가변미러(M2)는 미러의 각도 θ2을 가변할 수 있다. 제1 가변미러(M1)는 제1 편광 스플리터(PS1)로부터 출사되는 P형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제2 가변미러(M2)는 제1 편광 스플리터(PS1)로부터 출사되는 P형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향이 제2 편광 스플리터(PS2)의 특정 위치에 도달하도록 할 수 있다. 제1 가변미러(M1)와 제2 가변미러(M2)는 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔이 제2 편광 스플리터(PS2)의 서로 이격된 특정 위치에 도달하도록 각도 θ1 및 θ2 를 조절할 수 있다. 제1 가변미러(M1)와 제2 가변미러(M2)의 각도 θ1 및 θ2의 조절에 따라, 제1 방향을 따라 분할되는 레이저 스폿(A1, A2)간의 거리가 조절될 수 있다. 제2 편광 스플리터(PS2)는 제1 가변미러(M1) 및 제2 가변미러(M2)로부터 전달받은 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔을 다시 동일방향으로 출사할 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스플리터(PS2)는 P형 편광을 가지는 레이저 빔을 투과시키고, S형 편광을 가지는 레이저 빔을 반사시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 광학계는 분할소자(123)에 레이저 빔이 평행하게 입사되도록 마련되는 제1 렌즈(l1)와 분할소자(123)로부터 출사되는 레이저 빔이 평행하지 않게 출사하도록 마련되는 제2 렌즈(l2)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(l1)와 제2 렌즈(l2)는 실질적으로 동일한 초점거리 f를 가지는 볼록렌즈 일 수 있다. 제1 렌즈(l1)와 제2 렌즈(l2)는 광축을 기준으로 초점거리의 2배 거리인 2f 만큼 이격될 수 있다. 제1 렌즈(l1)와 제2 렌즈(l2)는 제1 가변렌즈(M1) 및 제2 가변렌즈(M2)를 기준으로 동일한 거리만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(l1)와 제1 가변렌즈(M1) 및 제2 가변렌즈(M2)는 광축 기준으로 제1 렌즈(l1)의 초점거리만큼 이격될 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우 제1 렌즈(l1)를 투과한 레이저 빔이 분할 소자로 평행하게 입사될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(l1)와 제1 가변렌즈(M1) 및 제2 가변렌즈(M2)는 광축 기준으로 제2 렌즈(l2)의 초점거리만큼 이격될 수 있다. 이 조건을 만족하는 경우 제2 렌즈(l2)를 투과한 레이저 빔이 서로 평행하지 않도록 출사될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(l1)에 입사하는 레이저 빔의 수직방향을 기준으로의 입사각은 제2 렌즈(l2)로 출사하는 레이저 빔의 수직방향을 기준으로 하는 출사각과 동일할 수 있다. (- 확인바랍니다 -) 제3 렌즈(l3)는 제2 렌즈(l2)로부터 제3 렌즈(l3)의 초점거리와 제2 렌즈(l2)의 초점거리의 합만큼 이격될 수 있다. 이 조건을 만족하는 제3 렌즈(l3)는 제3 렌즈(l3)로 출사하는 레이저 빔의 수직방향을 기준으로 하는 출사각이 제1 렌즈(l1)에 입사하는 레이저 빔의 수직방향을 기준으로의 입사각보다 클 수 있다. 제3 렌즈(l3)는 스티어링 소자(121)의 레이저 빔의 출사각 조정 범위를 더 확대 시킬 수 있다. 또한 제3 렌즈(l3)는 제2 렌즈(l2)에서 출사된 레이저 빔의 수차를 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 광학계(120)는 레이저 빔의 진행방향을 따라, 스티어링 소자(121), 파장판(122), 제1 렌즈(l1), 상기 분할소자(123), 제2 렌즈(l2), 및 제3 렌즈(l3)가 순차로 마련될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광학계(120)는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿으로 레이저 스폿이 순차적으로 이동하도록 레이저 스폿(A1, A2)의 위치를 제어할 수 있다. 광학계(120)는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿의 가공이 이루어진 후에 서로 이격된 복수의 제2 가공 스폿으로 레이저 스폿이 순차적으로 이동하도록 레이저 스폿(A1, A2)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 레이저 스폿(A1)은 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4)을 순차적으로 가공하고, 그 후에 서로 이격된 복수의 제2 가공 스폿(d1, d2, d3)를 순차적으로 가공할 수 있다. 예를 들어, 레이저 스폿(A2)은 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿(e1, e2, e3, e4)을 순차적으로 가공하고, 그 후에 서로 이격된 복수의 제2 가공 스폿(f1, f2, f3)를 순차적으로 가공할 수 있다. 광학계(120)는 분할된 레이저 스폿(A1, A2)을 함께 스티어링하여 도 5에 도시된 바와 같이 1,2,3,4,5,6,7의 순서로 가공 스폿을 순차적으로 가공할 수 있다. 이와 같이 레이저 스폿(A1, A2)이 연속적으로 절단 예정 라인(a1, a2)을 가공하지 않음으로써, 고출력의 레이저 스폿(A1, A2)으로 인한 절단 예정 라인(a1, a2)이외의 부분의 열 손상 및 절단 이후의 가공물(130)의 강도 감소를 방지할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 광학계(220)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7 및 8는 도 6에 따른 광학계(220)를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면 광학계(220)는 스티어링 소자(121)와 파장판(122) 사이에 마련되는 회절 광학 소자(224;Diffractive Optical Element;DOE)를 포함한다. 회절 광학 소자(224)를 제외한 광학계(220)의 구성은 도 3에 따른 광학계(120)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
회절 광학 소자(224)는 스티어링 소자(121)를 통과한 레이저 빔을 복수의 레이저 스폿으로 분기시키는 일체의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자는 레이저 스폿을 일정 간격으로 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자는 스트라이프(stripe), 매트릭스(matrix), 도트(dot) 등의 패턴으로 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(224)는 일정 방향으로 레이저 스폿을 복수 개로 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 분할소자가 제 1 방향을 따라 레이저 스폿을 분할하고, 회절 광학 소자(224)는 분할소자의 분할소자와 다른 방향으로 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(224)는 제 2 방향을 따라 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 4의 레이저 스폿(A1)이 절단예정라인(a1)을 따라 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3)으로 분기되며, 도 4의 레이저 스폿(A2)이 절단 예정 라인(a2)을 따라 복수의 레이저 스폿(A2-1, A2-2, A2-3)으로 분기될 수 있다. 회절 광학 소자(224)는 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3)이 제 2 방향을 따라 서로 간에 일정한 거리로 이격 되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(224)는 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3)이 복수의 이격된 제1 가공 스폿과 동일한 거리만큼 이격되도록 조정될 수 있다. 회절 광학 소자(224)는 제2 방향을 따라 분기된 레이저 스폿의 개수만큼 한번의 가공으로 복수의 이격된 제1 가공 스폿을 가공할 수 있으므로, 가공에 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
도 8을 참조하면, 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3)이 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c1, c2, c3)를 동시에 가공하고, 그 후에 스티어링을 통해 위치를 변경하여 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c4, c5, c6)을 동시에 가공할 수 있다. 따라서, 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3)의 개수만큼 가공속도가 증가될 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광학계(320)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 11은 도 9에 따른 광학계(320)를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 광학계(320)는 스티어링 소자(121), 파장판(122) 및 분할소자(323)를 포함할 수 있다.
스티어링 소자(121)는 레이저 빔의 진행방향을 변경할 수 있는 일체의 소자를 포함한다. 파장판(122)은 스티어링 소자(121)에서 출사된 레이저 빔의 편광을 조절할 수 있다.
본 실시예에 따른 분할소자(323)는 노마스키 프리즘(Normaski Prism)을 포함할 수 있다. 노마스키 프리즘은 두 개의 복굴절 결정 웨지를 포함하는 광학 소자로써, 입사광을 편광에 따라 분할할 수 있다. 레이저 빔의 진행 경로를 기준으로 하여, 노마스키 프리즘은 스티어링 소자(121) 및 파장판(122)의 후면 방향으로 마련될 수 있다.
도 10을 참조하면, 노마스키 프리즘을 통과한 레이저 빔은 복수 개의 레이저 스폿(A1, A2, A3, A4)으로 분할 될 수 있다. 예를 들어, 노마스키 프리즘은 레이저 빔을 복수의 방향으로 분할 할 수 있다. 예를 들어, 노마스키 프리즘은 레이저 빔을 제 1 방향을 따라 분할하여, 레이저 스폿이 복수의 분할 예정 라인(a1, a2)에 마련될 수 있도록 하고, 레이저 빔을 제 2 방향을 따라 분할하여 레이저 스폿이 서로 이격된 복수의 제 1 가공스폿에 마련될 수 있도록 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 노마스키 프리즘을 통해 분할된 레이저 스폿(A1, A2, A3, A4)은 분할 예정 라인(a1, a2)을 따라 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4, e1, e2, e3, e4)을 순차적으로 가공할 수 있다. 예를 들어, 레이저 스폿(A1, A2, A3, A4)은 첫번째로 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c1, c2, e1, e2)을 가공하고, 그 다음 순차적으로 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c3, c4, e3, e4)을 가공할 수 있다. 이후 복수의 이격된 제2 가공 스폿(d1, d2, d3, f1, f2, f3)을 레이저 스폿(A1, A2, A3, A4)을 순차적으로 이동시키며 가공할 수 있다.
본 실시예에 따른 노마스키 프리즘을 도 6에 따른 분할소자와 비교하면, 도 6에 따른 분할소자에 비해 노마스키 프리즘의 체적이 작으므로 작은 광학계의 구현에 유리할 수 있다.
본 실시예에 따른 광학계(320)는 레이저 빔의 진행방향을 따라, 스티어링 소자(121), 파장판(122), 분할소자(323;노마스키 프리즘), 제1 렌즈(l1), 제2 렌즈(l2), 및 제3 렌즈(l3)가 순차로 마련될 수 있다. 제1 렌즈(l1)와 제2 렌즈(l2)는 빔 익스펜더(beam expander)로 기능하고, 제3 렌즈(l3)는 수차를 제어할 수 있다. 제1 렌즈는 스티어링 소자(121)를 기준으로 거리 l0 만큼 이격되었다고 할 때 아래와 같은 초점거리를 가질 수 있다.
f = l0 + n_p1 * d_p1 + n_N + d_N + l0
제2 렌즈(l2)는 제1 렌즈(l1)과 실질적으로 동일한 초점거리 f를 가질 수 있다. 제2 렌즈(l2)는 제1 렌즈(l1)로부터 제1 렌즈(l1)의 초점거리 f 와 제2 렌즈(l2)의 초점거리 f의 합만큼의 거리에 위치할 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광학계(420)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13 및 14는 도 12에 따른 광학계를 이용한 가공물 절단 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 광학계(420)는 스티어링 소자(121)와 파장판(122) 사이에 마련되는 회절 광학 소자(424)를 포함한다. 회절 광학 소자(424)를 제외한 광학계(220) 의 구성은 도 9에 따른 광학계(320)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
회절 광학 소자(424)는 스티어링 소자(121)를 통과한 레이저 빔을 복수의 레이저 스폿으로 분기시키는 일체의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자는 레이저 스폿을 일정 간격으로 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자는 스트라이프(stripe), 매트릭스(matrix), 도트(dot) 등의 패턴으로 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(424)는 일정 방향으로 레이저 스폿을 복수 개로 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 분할소자가 제 1 방향을 따라 레이저 스폿을 분할하고, 회절 광학 소자(424)는 분할소자의 분할소자와 다른 방향으로 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(424)는 제 2 방향을 따라 레이저 스폿을 분기시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 10의 레이저 스폿(A1, A2, A3, A4)이 절단예정라인(a1, a2)을 따라 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3, A3-1, A3-2, A3-3, A4-1, A4-2, A4-3)으로 분기될 수 있다. 회절 광학 소자(424)는 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3, A3-1, A3-2, A3-3, A4-1, A4-2, A4-3)이 제 2 방향을 따라 서로 간에 일정한 거리로 분기되도록 마련 될 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 소자(424)는 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3)이 복수의 이격된 제1 가공 스폿과 동일한 거리만큼 이격되도록 조정될 수 있다. 회절 광학 소자(424)는 제2 방향을 따라 분기된 레이저 스폿의 개수만큼 한번의 가공으로 복수의 이격된 제1 가공 스폿을 가공할 수 있으므로, 가공에 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
도 14을 참조하면, 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3)이 복수의 이격된 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4, c5, c6)를 동시에 가공하고, 그 후에 스티어링을 통해 위치를 변경하여 복수의 이격된 제1 가공 스폿(미도시)을 동시에 가공할 수 있다. 따라서, 분기된 복수의 레이저 스폿(A1-1, A1-2, A1-3, A2-1, A2-2, A2-3)의 개수만큼 가공속도가 증가될 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 가공물 절단 방법을 나타내는 순서도이다. 도 15를 참조하면, 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계(S801)와 복수의 제1 가공 스폿의 사이마다 위치한 복수의 제2 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계(S802)를 포함할 수 있다.
서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계(S801)는 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 빔이 순차적으로 이동하며 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4)을 가공할 수 있다. 복수의 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4)의 서로 간의 이격된 간격은 해당 제1 가공 스폿의 가공 시에 형성되는 잔열 영역이 서로 중복되지 않는 범위 일 수 있다. 잔열 영역은 레이저 빔의 어블레이션 가공으로 인해, 가공 완료 후의 잔여 열 에너지가 남아 있는 주변 영역을 의미한다. 잔열 영역은 가공에 이용되는 레이저 빔의 레이저 스폿 면적 당 에너지, 레이저 스폿의 직경, 가공물의 소재 등에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 잔열 영역은 가공 완료 영역이 형성됨에 따라 형성되나, 일정 시간이 도과되면 열 에너지가 빠져나감에 따라 자연 소멸된다. 레이저 가공에 있어서, 잔열 영역이 중첩되도록 가공을 하는 경우에는 열 손상으로 인하여 절단 후의 가공물의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 가공물 절단 방법은 잔열 영역이 겹쳐지지 않도록 서로 일정 간격 이상 이격되는 복수의 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4, e1, e2, e3, e4)을 순차적으로 가공하도록 할 수 있다. 또한, 복수의 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4, e1, e2, e3, e4)의 가공이 종료된 후에, 서로 이격되는 복수의 제2 가공 스폿(d1, d2, d3, f1, f2, f3)을 순차적으로 가공하여 잔열 영역이 겹쳐지지 않도록 가공물을 가공하여, 절단 후에도 강도가 감소하지 않도록 가공물을 절단할 수 있다. 이러한 잔열 영역이 중첩되지 않는 가공물 절단 방법은 도 5, 도 8, 도 11, 도 14의 가공 순서에 의해 구체적으로 전술된 바 있다.
복수의 제1 가공 스폿(c1, c2, c3, c4, e1, e2, e3, e4)의 서로 간의 이격된 간격은 레이저 스폿의 직경(도 1의 ss)과 동일하거나 작을 수 있다. 이와 같은 간격을 유지함으로써, 잔열 영역이 중첩되는 것을 방지하여 절단 후에도 가공물(130)의 강도가 떨어지지 않을 수 있다.
복수의 제1 가공 스폿의 사이마다 위치한 복수의 제2 가공 스폿을 레이저 스폿이 순차적으로 이동하며 가공물을 가공하는 단계(S802)는, 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 빔이 순차적으로 이동하며 제2 가공 스폿(d1, d2, d3, f1, f2, f3)을 가공할 수 있다. 제1 가공 스폿의 가공단계(S801)와 제2 가공 스폿의 가공단계(S802)에서의 레이저 빔의 가공 방향은 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 두 단계에서 모두 레이저 빔은 스캔 시작점에서 스캔 끝점 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 제1 가공 스폿의 가공단계(S801) 이후에, 잔열영역이 이미 소멸된 제2 가공 스폿(d1, f1)을 가공함으로써, 가공물의 강도가 떨어지지 않을 수 있다.
가공물의 절단 여부를 확인하는 단계(S803)에서는, 제1 가공 스폿의 가공단계(S801)와 제2 가공 스폿의 가공단계(S802)가 수행된 이후에 가공물(130)이 절단되었는지 여부에 따라, 제1 가공 스폿의 가공단계(S801)와 제2 가공 스폿의 가공단계(S802)를 반복하여 수행할 수 있다. 가공물(130)의 두께에 따라서 절단 예정 라인(a1, a2)을 수 회 왕복하여 가공하는 것이 요구될 수 있다. 본 단계(S803)에서는 가공물의 절단이 이루어 졌는지 여부를 확인하여, 제1 가공 스폿의 가공단계(S801)와 제2 가공 스폿의 가공단계(S802)를 반복하여 수행할 수 있다. 종래에 따른 가공 방법에서는 절단 예정 라인(a1, a2)을 수 회 왕복하여 가공할 때마다, 가공물의 강도가 점차 감소하였으나, 본 실시예에 따른 가공 방법은 수 회 왕복하며 가공하여도, 잔열영역이 소멸한 이후에 해당 가공 스폿을 가공함에 따라 가공물의 강도가 감소하지 않을 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 가공물 절단 장치
110 : 광원
120 : 광학계
130 : 가공물
140 : 스테이지
150 : 제어부
121 : 스티어링 소자
122 : 파장판
123 : 분할소자
l1 : 제1 렌즈 l2 : 제2 렌즈 l3 : 제3 렌즈

Claims (18)

  1. 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 제1 방향을 따라 적어도 두 개의 레이저 스폿으로 분할하고, 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 상기 제1 방향이 아닌 제2 방향을 따라 스티어링하는 광학계; 및
    절단 예정 라인을 따라 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 이동시키며 가공물을 절단하도록 상기 광학계를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿으로 레이저 스폿을 순차적으로 이동시키며 상기 복수의 제1 가공 스폿을 가공하도록 상기 광학계를 제어하고,
    상기 광학계는,
    상기 레이저 빔을 스티어링하는 스티어링 소자;
    상기 레이저 빔의 편광 상태를 변경하는 파장판;
    상기 파장판을 통과한 레이저 빔을 편광 방향에 따라 분할하는 분할소자;
    상기 분할소자에 레이저 빔이 평행하게 입사하도록 마련되는 제1 렌즈; 및
    상기 분할소자에서 출사된 레이저빔이 평행하지 않게 출사하도록 마련되는 제2 렌즈;를 포함하며,
    상기 스티어링 소자와 상기 제1 렌즈는 상기 제1 렌즈의 초점거리만큼 이격되고,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 초점거리와 상기 제2 렌즈의 초점거리의 합만큼 이격되는 가공물 절단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 제1 가공 스폿의 가공이 이루어진 이후에, 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿의 사이에 마련되는 서로 이격된 복수의 제2 가공 스폿으로 레이저 스폿을 순차적으로 이동시키며 상기 복수의 제2 가공 스폿을 가공하도록 상기 광학계를 제어하는 가공물 절단 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 소자는 광음향 변조기(Acoustic optical modulator)인 가공물 절단 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 파장판은 1/2 파장판인 가공물 절단 장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 분할소자는 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔을 각기 다른 방향으로 보내는 제1 편광 스플리터,
    S형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 제1 가변미러,
    P형 편광을 가지는 레이저 빔의 진행 방향을 바꾸는 제2 가변미러, 및
    상기 제1 가변미러 및 상기 제2 가변미러에서 전달된 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔을 동일 방향으로 출사시키는 제2 편광 스플리터를 포함하는 가공물 절단 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 가변미러 및 상기 제2 가변미러는 P형 편광을 가지는 레이저 빔과 S형 편광을 가지는 레이저 빔이 상기 제2 편광 스플리터의 서로 이격된 위치로 전달되도록 마련되는 가공물 절단 장치.
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광학계는 상기 제2 렌즈에서 출사된 레이저 빔의 수차를 제어하는 제3 렌즈를 더 포함하는 가공물 절단 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 광학계는 상기 레이저 빔의 진행방향을 따라, 상기 스티어링 소자, 상기 파장판, 상기 제1 렌즈, 상기 분할소자, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈가 순차로 마련되는 가공물 절단 장치.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 초점거리는 동일한 가공물 절단 장치.
  15. 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 제1 방향을 따라 적어도 두 개의 레이저 스폿으로 분할하고, 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 상기 제1 방향이 아닌 제2 방향을 따라 스티어링하는 광학계; 및
    절단 예정 라인을 따라 상기 적어도 두 개의 레이저 스폿을 이동시키며 가공물을 절단하도록 상기 광학계를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 서로 이격된 복수의 제1 가공 스폿으로 레이저 스폿을 순차적으로 이동시키며 상기 복수의 제1 가공 스폿을 가공하도록 상기 광학계를 제어하고,
    상기 광학계는,
    상기 레이저 빔을 스티어링하는 스티어링 소자;
    상기 레이저 빔의 편광 상태를 변경하는 파장판;
    상기 파장판을 통과한 레이저 빔을 편광 방향에 따라 분할하는 것으로, 노마스키 프리즘(Normaski Prism)을 포함하는 분할소자;
    상기 스티어링 소자로부터 레이저 빔의 진행방향을 따라 제1 렌즈의 초점거리에 마련되는 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈로부터 제1 렌즈의 초점거리와 제2 렌즈의 초점거리의 합에 마련되는 제2 렌즈;를 포함하는 가공물 절단 장치.
  16. 삭제
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈로부터 레이저 빔의 진행방향을 따라 제2 렌즈의 초점거리와 수차거리의 합에 마련되는 제3 렌즈를 더 포함하는 가공물 절단 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 광학계는 상기 스티어링 소자와 상기 파장판 사이에 마련되며, 레이저 빔을 분할하는 회절 광학 소자(Diffractive optical device)를 더 포함하는 가공물 절단 장치.
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