KR20060012396A - 다중 레이저 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 대상물을 원활하게 가공할 수 있는 다중 레이저 가공장치에 관한 것으로, 레이저를 생성하여 출력하는 복수개의 레이저발생수단과, 상기 레이저발생수단에서 생성되어 출력되는 각각의 레이저빔을 동일한 위치로 반사시키는 복수개의 미러와, 상기 복수개의 미러에서 반사되어 동일한 위치로 입사되는 레이저빔을 반사시키는 반사미러와, 상기 반사미러를 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키는 반사미러 구동수단과, 상기 반사미러에서 반사된 레이저를 집광하여 가공물에 조사하는 렌즈를 구비하여, 상기 미러의 기울기 각도 및 위치를 조절하여 각각 다른 방향으로 반사하여 반사미러로 입사시켜 상기 반사미러의 회전에 따라 웨이퍼에 각각의 레이저빔을 조사할 때 웨이퍼가 안착되는 스테이지를 이송시킴으로써 레이저빔의 스캐닝 속도를 빠르게 하여 웨이퍼를 원활하게 절단할 수 있고 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 여러 줄씩 가공하여 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있어 가공효율을 향상시킬 수 있는 다중 레이저 가공장치를 제공한다.

Description

다중 레이저 가공장치{Multi Laser Processing Apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 개념을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치의 실시예를 설명하기 위한 설명도.

도 3은 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 대상물의 가공과정을 설명하기 위한 흐름도.

도 5는 도 3에 도시한 다중 레이저 가공장치에 의해 가공되는 웨이퍼의 일 예를 설명하기 위한 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 반사미러 12 : 회전축

14 : 반사면 20 : 렌즈

30 : 스테이지 40 : 웨이퍼

50 : 제 1미러 52 : 제 2미러

60 : 제 1엑츄에이터 62 : 제 2엑츄에이터

110 : 제어부 120 : 입력부

130 : 반사미러 구동수단 140, 142 : 레이저발생수단

150 : 스테이지 이송수단 160 : 표시부

170 : 저장부 210, 212 : 빔 확장부

220 : 빔 변환부

본 발명은 입사되는 복수개의 레이저빔을 각각 다른 방향에서 입사시켜 반사미러 구동수단에 의해 일정 각도 범위내에서 반복 회전하는 반사미러를 통해 각각 다른 방향으로 반사시킴으로써 대상물을 동시에 여러 줄씩 가공하게 되어 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있는 다중 레이저 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼, 금속, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료를 이용하여 물질을 제조하기 위해서는 절단, 그루빙(grooving) 등과 같은 가공 절차가 필요하다.

일 예로, 반도체 제조 공정을 완료한 후에는 웨이퍼 상에 형성된 복수의 칩을 개별적인 칩 단위로 절단하기 위한 공정이 이어진다. 웨이퍼의 절단 공정은 후속 공정에서의 품질 및 생산성에 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 의미를 가지며, 현재 웨이퍼의 절단에는 기계적 절단 방법, 레이저를 이용한 절단 방법 등이 이용되고 있다.

여기에서, 레이저를 이용하여 반도체 웨이퍼를 절단하는 장치는 기계적 장치에 비해 많은 장점을 가지고 있어 현재 많은 연구가 진행되고 있는데, 그중 가장 진보된 장치 중 하나로서 레이저빔을 고압 워터 제트 노즐을 통하여 분사되는 물로 가이딩 시키면서 웨이퍼를 절단하는 장치가 알려져 있다.

상기한 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 웨이퍼 절단장치는 고압 워터 제트 노즐을 통해 물을 분사하면서 레이저빔을 조사하는데, 워터 제트 노즐이 고압에 의해 기계적 마모가 심하기 때문에 일정주기마다 노즐을 교환해야 하였다.

이에 따라 상기한 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 웨이퍼 절단장치는 일정 주기로 노즐을 교환해야 하기 때문에 공정상 번거로움이 있음은 물론 생산성 저하, 비용상승을 초래하는 문제점이 있었다.

한편, 레이저만을 이용하여 웨이퍼를 절단할 경우 레이저에 의해 승화 또는 기화되는 부산물이 외부로 배출되지 못하고 웨이퍼 벽면에 응축(condensation)되고 재 침착(recast)되는 문제점이 있었다.

또한, 현재 레이저를 이용한 대상물 가공시에는 대상물만을 이동시키거나 레이저빔 발생장치를 이동시키면서 가공을 수행하는데, 이 경우 2줄 이상을 동시에 가공하는 다중 절단(Multipass Cutting) 등과 같은 공정을 수행하기 위해서는 가공대상물 또는 레이저빔 발생장치를 여러 횟수 반복 이동시키면서 가공해야 하는 비효율적인 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점 및 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼 등의 대상물 가공시 가공 방향을 따라 레이저빔을 이동시키면서 조사함과 동시에 대상물 또한 이동시켜 대상물을 가공할 수 있으며, 부산물의 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 2줄 이상씩 동시에 가공하여 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있는 다중 레이저 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치는, 레이저를 생성하여 출력하는 복수개의 레이저발생수단과, 상기 레이저발생수단에서 생성되어 출력되는 레이저빔을 반사시키는 복수개의 미러와, 상기 복수개의 미러에서 반사되어 각각 다른 방향에서 동일한 위치로 입사되는 레이저빔을 반사시키는 반사미러와, 상기 반사미러가 소정의 각속도를 가지도록 상기 반사미러를 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키는 반사미러 구동수단과, 상기 반사미러에서 반사된 레이저를 집광하여 가공물에 조사하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 레이저발생수단에서 출력되는 레이저빔을 지정된 각도 및 방향(좌우방향)으로 반사시키기 위해 상기 미러의 각도와 위치를 조절하는 복수개의 엑츄에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 레이저발생수단은 2개 이상의 복수개를 사용할 수 있지만, 이하의 본 발명의 실시예에서는 레이저발생수단을 2개 사용한 것을 예로서 설명하도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치는, 회전축을 중심으로 회전하는 반사미러 및 레이저빔을 이용하여 피 가공물(이하 '대상물'이라 칭함)을 절단 및 드릴링(Drilling) 하거나 또는 대상물에 홈을 형성(그루빙;Grooving)하는 가공장치이다. 상기 대상물은 플라스틱, 금속, 반도체 등이 될 수 있으며, 이하의 본 실시예에는 대상물로서 반도체 웨이퍼를 예로써 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 가공장치는 회전축(12)을 중심으로 회전하는 반사미러(10)와, 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 텔레센트릭 에프세타 렌즈(Telecentric f-theta lens; 이하 '렌즈'라 칭함)(20)를 포함하는데, 상기 렌즈(20)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수평방향으로 설치되어 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔을 집광한다. 이에 따라 렌즈(20)에서 집광된 레이저빔은 스테이지(30)에 안착된 웨이퍼(40)에 수직으 로 조사되고, 조사된 레이저에 의해 웨이퍼(40)를 소정 형태로 가공(절단)할 수 있다.

도 1을 참조하여 하나의 레이저발생수단과 반사미러(10)를 이용한 다중 레이저 가공장치의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

상기한 도 1의 (a) 내지 (c)는 반사미러(10)가 회전축(12)을 중심으로 시계반대방향으로 회전할 때 반사면(14)에서 반사되는 레이저빔이 렌즈(20)를 경유하여 웨이퍼(40)에 조사되는 것을 도시한 것이다.

먼저 도 1의 (a)를 참조하면, 레이저빔이 반사미러(10)의 반사면(14) 중심부분에 입사되고, 입사된 레이저빔은 반사미러(10)의 기울기 각도에 의해 렌즈(20)의 좌측단으로 반사된다. 이에 따라 상기 반사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 소정위치(S1)에 수직으로 조사된다.

도 1의 (b)를 참조하면, 상기 반사미러(10)가 회전축(12)을 중심으로 더 회전하면 반사면(14)에 의해 반사된 레이저빔은 렌즈(20)의 가운데 부분으로 입사되고, 입사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 위치(S2)에 수직으로 조사된다.

도 1의 (c)를 참조하면, 상기 반사미러(10)가 더 회전하면, 반사된 레이저빔은 렌즈(20)의 우측단으로 입사되고, 입사된 레이저빔은 렌즈(20)에 의해 집광되어 웨이퍼(40)의 위치(S3)에 수직으로 조사된다.

전술한 도 1의 (a) 내지 (c)에서, 반사미러(10)의 회전에 따라 레이저빔은 웨이퍼(40) 상의 위치 S1에서 S3으로 조사되고, S1과 S3의 거리는 반사미러(10)의 회전에 따라 반사면(14)에 의해 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되는 길이인 스캐닝 길이(Scanning length) S_L이 된다. 또한 반사미러(10)의 회전이 시작되는 부분과 끝나는 부분에서 반사되는 레이저빔이 형성하는 각도는 스캐닝 각도(Scanning angle)가 된다.

한편, 상기 반사미러(10)는 일정각도 범위 내에서 1회 회전시 상기 스캐닝 길이(S_L)를 스캐닝하게 된다. 이때 상기 반사미러(10)가 일정 각속도로 n번 반복 회전한다면 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 반사미러(10)의 회전방향과 역방향으로 이송시킴으로써, 폴리곤 미러(10)에 의해 반사된 레이저를 이용하여 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 상대속도가 증가하게 된다. 즉, 스테이지(30)가 정지된 상태일 때 레이저가 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 속도에 비해 스테이지(30)가 반사미러(10)의 회전방향에 대하여 역방향으로 이송될 경우 레이저가 웨이퍼(40)를 스캐닝하는 속도가 더 빠르게 되는 효과가 있다.

상기와 같은 하나의 레이저발생수단과 반사미러(10)를 이용한 레이저 가공장치는 반사미러(10)의 회전에 따라 웨이퍼(40) 상에 한 줄씩만 스캐닝할 수 있으며, 복수의 줄을 스캐닝 해야 하는 경우에는 반사미러(10)의 위치를 좌우 또는 전후로 이동시키거나 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 좌우 또는 전후로 이동시키면서 반복 스캐닝을 해야 한다. 이에 본 발명은 복수개의 레이저발생수단을 사용하여 동시에 여러 줄씩 스캐닝 가능한 다중 레이저 가공장치를 제공한다.

여기서, 상기 레이저발생수단은 2개 이상의 다수개를 사용할 수 있지만, 이 하의 본 발명의 실시예에서는 레이저발생수단을 2개 사용하여 동시에 2줄씩 스캐닝하는 것을 예로서 설명하도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 2개의 레이저발생수단을 사용하여 동시에 2줄씩 스캐닝 가능한 다중 레이저 가공장치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치의 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치는 전체 동작 제어를 위한 제어부(110)와, 제어 파라미터 및 제어명령을 입력하기 위한 입력부(120)와, 레이저를 생성하여 출력하는 2개의 레이저발생수단(140)(142)과, 상기 레이저발생수단(140)(142)에서 생성되어 출력되는 각각의 레이저빔을 동일한 위치로 반사시키는 2개의 미러(50)(52)와, 상기 레이저발생수단(140)(142)에서 출력되는 각각의 레이저빔을 동일한 위치로 반사시키기 위해 상기 미러(50)(52)에 각각 설치되어 상기 미러(50)(52)의 각도 및 위치를 조절하는 2개의 엑츄에이터(60)(62)와, 상기 복수개의 미러(50)(52)에서 반사되어 각각 다른 방향에서 동일한 위치로 입사되는 레이저빔을 반사시키는 반사미러(10)와, 상기 반사미러(10)가 소정의 각속도를 가지도록 상기 반사미러(10)를 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키는 반사미러 구동수단(130)과, 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 렌즈(20)와, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 소정 방향으로 이송하기 위한 스테이지 이송수단(150)과, 레이저 가공장치의 작동 상태를 표시하기 위한 표시부(160) 와, 데이터 저장을 위한 저장부(170)를 포함하여 이루어진다.

상기 미러(50)(52)는 상기 레이저발생수단(140)(142)에서 출력되는 각각의 레이저빔을 상기 반사미러(10)의 동일한 위치 쪽으로 반사시켜 상기 반사미러(10)에 의해 반사되도록, 상기 엑츄에이터(60)(62)를 이용하여 상기 미러(50)(52)의 기울기 각도 및 위치를 조절하여 각각 지정된 다른 방향으로 상기 레이저빔을 반사시킬 수 있도록 한다.

상기 반사미러(10)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수직방향으로 설치되며, 상기 렌즈(20)는 절단하고자 하는 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)와 수평방향으로 설치되어 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔을 집광한다.

상기 미러(50)(52)는 그 기울기 각도 및 위치가 상기 각각의 엑츄에이터(60)(62)에 의해 조절 가능함으로써, 상기 반사미러(10)에 의해 각각 다른 방향으로 반사된 레이저빔이 상기 렌즈(20)에 의해 집광되어 상기 스테이지(30)에 안착된 웨이퍼(40)에 수직으로 주사되는 한 쌍의 레이저빔 사이의 간격 및 위치를 조절할 수 있게 된다.

상기 렌즈(20)는 복수군의 렌즈(20)로 구성될 수도 있으나 본 실시예에서는 편의상 1매의 렌즈(20)로 도시하였다.

상기 반사미러 구동수단(130)은 반사면(14)을 구비하고 회전축(12)을 중심으로 회전하는 반사미러(10)를 소정속도로 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키기 위한 구성으로, 제어부(110)의 제어에 따라서 반사미러(10)를 설정된 속도로 일정범 위 내에서 반복 회전시킨다.

상기 레이저발생수단(140)(142)은 스테이지(30)에 안착되는 대상물인 웨이퍼(40)를 가공하기 위한 소스인 레이저빔을 생성하는 구성으로 본 실시예에서는 제어부(110)의 제어에 따라서 자외선 레이저를 생성한다.

또한, 상기 스테이지 이송수단(150)은 가공할 대상물인 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 미리 설정된 속도로 이송하기 위한 구성이다.

상기한 구성에 의하면 제어부(110)의 제어에 따라서 2개의 레이저발생수단(140)(142)에서 발생된 레이저빔은 각각 제 1미러(50)와 제 2미러(52)로 입사된다. 상기 미러(50)(52)로 입사되는 각각의 레이저빔을 엑츄에이터(60)(62)에 의해 미러(50)(52)의 기울기 각도 및 위치를 각각 조절하여 동일한 위치로 반사시켜 반사미러 구동수단(130)에 의해 회전하는 반사미러(10)의 반사면(14)에서 렌즈(20)방향으로 각각 반사시킨다. 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔은 상기 렌즈(20)의 각각 다른 위치에서 집광되어 웨이퍼(40)에 각각 수직방향으로 조사된다.

이때, 상기 제 1미러(50)와 제 2미러(52)의 기울어진 각도 및 위치를 상기 엑츄에이터(60)(62)를 이용해 조절함으로써 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사되는 한 쌍의 레이저빔 사이의 거리를 조절할 수 있도록 한다.

상기 반사미러(10)의 반사면(14)이 일정범위 만큼 회전할 때 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 스테이지(30)의 이송방향과 반대방향으로 전술한 스캐닝 길이만큼 이동하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.

도 3에 도시된 실시예의 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치는, 전체 동작 제어를 위한 제어부(110)와, 제어 파라미터 및 제어명령을 입력하기 위한 입력부(120)와, 레이저를 생성하여 출력하는 2개의 레이저발생수단(140)(142)과, 상기 레이저발생수단(140)(142)에서 생성되어 출력되는 각각의 레이저빔을 동일한 위치로 반사시키는 2개의 미러(50)(52)와, 상기 레이저발생수단(140)(142)에서 출력되는 각각의 레이저빔을 동일한 위치로 반사시키기 위해 상기 미러(50)(52)의 각도 및 위치를 조절하는 2개의 엑츄에이터(60)(62)와, 상기 복수개의 미러(50)(52)에서 반사되어 각각 다른 방향에서 동일한 위치로 입사되는 레이저빔을 반사시키는 반사미러(10)와, 상기 반사미러(10)가 소정의 각속도를 가지도록 상기 반사미러(10)를 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키는 반사미러 구동수단(130)과, 상기 반사미러(10)에서 반사되는 레이저빔을 집광하는 렌즈(20)와, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 소정 방향으로 이송하기 위한 스테이지 이송수단(150)과, 레이저 가공장치의 작동 상태를 표시하기 위한 표시부(160)와, 데이터 저장을 위한 저장부(170)를 포함하여 이루어지며, 상기한 구성은 전술한 도 2와 동일한 구성으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 도 3에 도시된 실시예의 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치는, 레이저빔의 형태를 변환할 수 있도록 레이저발생수단(140)(142)에서 생성된 포인트 레이저빔의 구경을 확장하여 제 1미러(50)와 제 2미러(52)로 조사하는 빔 확 장부(210)(212)와, 반사미러(10)에서 반사되어 렌즈(20)를 경유한 레이저빔을 타원형태로 변환하는 빔 변환부(220)를 더 포함한다. 이때, 상기 빔 변환부(220)는 실린더리컬 렌즈에 의해 양호하게 구현할 수 있다.

상기 빔 확장부(210)(212)에 의해 확장된 레이저빔은 엑츄에이터(60)(62)에 의해 기울기 각도 및 위치가 조절되는 제 1미러(50)와 제 2미러(52)에 의해 각각 다른 각도로 반사미러(10)의 동일한 위치의 반사면(14) 방향으로 각각 반사된다. 상기 반사미러(10)로 반사된 각각의 레이저빔은 렌즈(20)에서 집광되고 상기 빔 변환부(220)를 통해 그 단면의 형상이 타원형태로 변환되어 각각 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사된다.

이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 각각의 레이저빔은 그 단면형상이 타원형태로써, 타원의 장축은 가공방향이 되고, 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 된다.

상기에서와 같이 상기 빔 확장부(210)(212)는 상기 레이저발생수단(140)(142)과 미러(50)(52)사이에 위치할 수도 있고, 상기 미러(50)(52)와 폴리곤 미러(10) 사이에 위치할 수도 있다.

이하에서는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치의 실시예를 참조하여 대상물의 가공과정을 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 대상물의 가공과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 웨이퍼(40)를 가공, 예를 들어 절단하기 위해서는 먼저, 입력부(120)를 통하여 가공하고자하는 웨이퍼(40)에 따라서 엑츄에이터(60)(62)의 각각의 기울기 각도 및 위치와 반사미러(10)의 회전속도 및 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)의 이송속도 등의 제어 파라미터를 설정한다(S10). 이러한 설정과정은 가공하고자 하는 웨이퍼(40)의 종류 및 가공종류(예를 들어 절단, 홈파기, 드릴링 등)에 따라 미리 설정된 메뉴로 등록하여 저장부(170)에 저장하고, 메뉴를 호출함으로써 간단하게 이루어질 수 있다.

설정이 완료되면 제어부(110)는 제 1엑츄에이터(60)와 제 2엑츄에이터(62)를 제어하여 제 1미러(50)와 제 2미러(52)를 각각의 설정에 따른 기울기 각도 및 위치로 조절하며(S20), 반사미러 구동수단(16)을 제어하여 반사미러(10)를 상기 설정에 따른 회전속도로 일정각도 범위내에서 반복 회전시키며(S30), 스테이지 이송수단(150)을 구동하여 스테이지(30)를 설정된 속도로 이송한다(S40). 이때 제어부(110)는 2개의 레이저발생수단(140)(142)을 제어하여 레이저를 발행시킨다(S50).

이에 따라 상기 2개의 레이저발생수단(140)(142)에서 발생된 각각의 레이저빔은 빔 확장부(210)(212)를 통과하면서 그 구경이 확장되어 각각 제 1미러(50)와 제 2미러(52)로 입사된다. 미러(50)(52)로 입사되는 레이저빔은 미러(50)(52)에 의해 반사되어 각각 다른 방향에서 반사미러(10)의 동일한 위치로 입사된다. 반사미러(10)로 입사되는 각각의 레이저빔은 회전하는 반사미러(10)의 반사면(14)에서 각각 렌즈(20)에 전술한 스캐닝 각도로 반사된다.

상기 렌즈(20)는 반사미러(10)에서 반사된 각각의 레이저빔을 집광하고, 렌즈(20)에서 집광된 각각의 레이저빔은 빔 변환부(220)를 통과하면서 빔 단면의 모 양이 타원형으로 변환되어 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사된다. 이렇게 됨으로써 2줄 동시에 웨이퍼(40)를 가공할 수 있게 된다.

이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 각각의 레이저빔은 그 단면의 형태가 타원이며, 타원의 장축은 웨이퍼(40)의 절단방향, 즉 가공방향과 일치하여 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되는 커버리지가 더 넓어지고, 단축의 길이는 웨이퍼(40)의 절단 폭, 즉 가공 폭이 된다.

상기한 과정에서 반사미러(10)는 정속회전을 하게 되므로 전술한 레이저빔의 스캐닝 길이는 소정횟수 중첩되어 웨이퍼(40)에 조사된다.

또한, 웨이퍼(40)가 안착되는 스테이지(30)를 상기 반사미러(10)의 회전방향에 대하여 역방향으로 이송하는 경우 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔이 스캐닝 길이를 조사하는 상대속도는 더 빨라지게 되며, 웨이퍼(40)는 원활하게 가공된다(S60).

한편, 전술한 과정에서 레이저발생수단(140)(142)에서 생성된 레이저빔이 빔 확장부(210)(212)와 빔 변환부(220)를 경유하지 않을 경우에는 전술한 도 2에서 도시한 바와 같이 레이저발생수단(140)(142)에서 생성된 레이저빔은 그대로 웨이퍼(40)에 조사된다.

도 5는 도 3에 도시한 다중 레이저 가공장치에 의해 가공되는 웨이퍼의 일 예를 설명하기 위한 설명도이다.

전술한 바와 같이, 빔 확장부(210)(212)를 통과하면서 그 구경이 확장된 레 이저빔은 미러(50)(52)에 의해 반사되어 각각 다른 방향에서 반사미러(10)의 동일한 위치로 입사된다. 반사미러(10)로 입사되는 각각의 레이저빔은 회전하는 반사미러(10)의 반사면(14)에서 각각 다른 방향으로 렌즈(20)에 전술한 스캐닝 각도로 반사된다. 상기 렌즈(20)는 반사미러(10)에서 반사된 각각의 레이저빔을 집광하고, 렌즈(20)에서 집광된 각각의 레이저빔은 빔 변환부(220)를 통과하면서 빔 단면의 모양이 타원형으로 변환되어 웨이퍼(40)에 수직방향으로 조사된다.

이때, 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 그 단면형상이 타원형태로써, 타원의 장축은 가공방향이 되고, 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(40)에 조사되는 레이저빔은 타원형태로써 타원의 장축의 방향은 레이저빔의 진행방향과 동일 방향이며, 단축의 너비는 웨이퍼(40)가 가공되는 너비가 된다. 즉, 레이저빔의 단축의 너비를 제어함으로써 웨이퍼(40)의 가공폭(41)을 조절할 수 있다.

도시한 바와 같이 레이저빔이 웨이퍼(40)에 조사되면 웨이퍼(40)에서 레이저빔이 조사되는 부분은 기화되어 증기 형태로 배출된다.

이때, 레이저빔의 이동방향과 웨이퍼(40)의 이송방향이 역방향이 되어 레이저빔이 스캐닝되는 상대속도가 증가하고, 레이저빔의 장축이 가공방향으로 형성되기 때문에 실제 가공면(42)은 사선방향이 되어 레이저빔에 의해 기화되는 웨이퍼의 증기가 웨이퍼의 가공벽면(43)에 침착되지 않고 용이하게 배출됨으로써 원활한 가공이 가능하다.

또한, 레이저빔을 빠른 속도로 중첩시켜 웨이퍼(40)의 가공하고자 하는 부분을 기화시킴으로써, 용이하게 웨이퍼(40) 가공을 수행하고 상기 웨이퍼(40)의 증기가 대상물인 웨이퍼(40)의 가공면(43)에 침착되는 리캐스팅(recast) 현상을 방지하는 것이 가능하다.

전술한 실시예에서는 2개의 레이저발생수단, 미러, 엑츄에이터를 사용하여 2줄씩 동시에 웨이퍼를 가공하는 것을 예로 설명하였으나, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 상기 레이저 발생수단, 미러, 엑츄에이터의 개수가 변경 가능함은 당연하다 할 것이다.

또한, 전술한 본 실시예에서는 반도체 웨이퍼(40)를 가공하는 것을 예로 설명하였으나, 본 발명에 따르면 반도체 웨이퍼(40)는 물론 플라스틱, 금속 등을 가공할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 레이저 가공장치에 의하면, 복수개의 레이저발생수단을 사용하여 웨이퍼등의 대상물 가공시 가공 방향을 따라 레이저빔을 이동시키면서 조사함과 동시에 대상물 또한 이동시켜 대상물을 가공할 수 있으며 재 침착 현상을 방지하여 고정밀도로 대상물을 동시에 여러 줄씩 가공할 수 있음으로써, 대상물의 가공 속도 및 성능을 향상시킬 수 있어 가공효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 레이저를 이용하여 대상물을 가공하기 위한 장치로서,

   레이저를 생성하여 출력하는 복수 개의 레이저발생수단;

   상기 레이저발생수단에서 생성되어 출력되는 레이저빔을 각각 반사시키는 복수개의 미러;

   상기 복수개의 레이저발생수단에서 출력되는 레이저빔을 원하는 각도로 반사시키기 위해 상기 복수개의 미러 각각에 설치되어 상기 복수개 미러의 각도 및 위치를 조절하는 복수개의 엑츄에이터;

   상기 복수개의 미러에서 반사되어 각각 다른 방향에서 입사되는 레이저빔을 반사시키는 반사미러;

   상기 반사미러가 소정의 각속도를 가지도록 상기 반사미러를 일정각도 범위 내에서 반복 회전시키는 반사미러 구동수단; 및

   상기 반사미러에서 반사되는 레이저빔을 집광하여 스테이지에 안착된 가공 대상물에 조사하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가공장치는,

   상기 대상물이 안착되는 스테이지와,

   상기 스테이지를 소정 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단을 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스테이지 이송수단은 상기 반사미러의 회전방향에 대하여 역방향이 되도록 상기 스테이지를 이송시키는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 가공장치는,

   상기 렌즈에서 집광된 레이저빔의 단면 형상을 타원형으로 변환하는 빔 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 빔 변환부는 변환되는 레이저빔의 단면형상에서 타원의 장축이 웨이퍼의 가공방향이 되도록 상기 레이저빔의 형상을 변환하여 웨이퍼로 조사하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 레이저빔의 단면형상에서 타원의 단축의 길이는 레이저빔에 의해 가공되는 너비가 되며,

   상기 레이저빔의 상기 단축의 너비를 제어함으로써 가공되는 너비를 제어하 는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 가공장치는 상기 레이저발생수단에서 출력되는 레이저빔의 구경을 각각 확장하는 복수개의 빔 확장부를 더 포함하고,

   상기 빔 확장부에서 확장된 레이저빔은 복수개의 미러와 반사미러에서 반사되고 렌즈에서 집광되어 상기 빔 변환부로 입사되는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 렌즈는 상기 레이저빔을 집광하여 상기 웨이퍼에 수직으로 조사하는 렌즈인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 가공장치.

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