KR20090089161A - Laser processing device - Google Patents

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Abstract

A laser processing apparatus is provided to improve durability by preventing the laser processing apparatus from being polluted or damaged by the byproduct. A laser beam source(10) emits a laser beam. An optical system(30) processes the energy distribution and the shape of the laser beam emitted from the laser beam source. A processing object processed by the irradiated laser beam is arranged on a stage(40). A suction unit(50) absorbs the byproduct generated when processing the processing object. The suction unit includes a housing, a beam splitter coupled to the housing and a fan absorbing the byproduct. A monitoring unit(60) monitors the laser beam using the laser beam reflected in the beam splitter.

Description

레이저 가공장치{Laser processing device}Laser processing device

본 발명의 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로부터 박막을 분리하는 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 레이저 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus used in a laser lift-off process for separating a thin film from a substrate.

최근 들어 엑시머 레이저(Eximaer Laser) 빔의 안정성과 출력이 향상됨에 따라 반도체 물질을 가공하는 공정으로까지 그 사용 범위가 넓어지고 있다. 특히, 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)와 같은 소자를 형성하기 위하여, 레이저 빔을 이용하여 웨이퍼 기판 위의 박막을 분리하는 공정이 많이 이루어지는데, 이러한 공정을 레이저 리프트 오프(Laser Life Off : LLO) 공정이라고 한다. 도 1에는 레이저 리프트 오프 공정을 수행하는 종래의 레이저 가공장치가 도시되어 있다.Recently, as the stability and power of an excimer laser beam are improved, the use range of the semiconductor material to the process of processing is expanding. In particular, in order to form a device such as a light emitting diode (LED), many processes for separating a thin film on a wafer substrate using a laser beam are performed. This process is performed by laser lift off (LLO). It is called process. 1 shows a conventional laser processing apparatus for performing a laser lift off process.

도 1을 참조하면, 레이저 가공장치는 248nm의 파장을 가지는 KrF 엑시머 레이저(1)와, 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계(2)를 포함한다. 이하, 상기한 레이저 가공장치(9)로 레이저 리프트 오프 공정을 수행하는 과정에 대해 설명한다. 먼저, KrF 엑시머 레이저(1)에서 레이저 빔을 방출하면, 이 레이저 빔은 광학계(2)를 통과하면서 적절한 형상 및 세기로 가공되며, 이후 사파이어 윈도우(P1)와 GaN 계열의 에피층(P2)을 포함하는 가공대상물(P)에 조사된다. 이때, 레이저 빔의 에너지가 사파이어의 밴드갭(약 10.0 eV) 보다는 낮으며 GaN의 밴드갭(약 3.3 eV) 보다는 높으므로, 레이저 빔은 사파이어 윈도우(P1)에 흡수되지 않고 그대로 투과된 뒤 GaN 계열의 에피층(P2)에 흡수된다. 그리고, 이렇게 흡수되는 레이저 빔의 에너지에 의해 사파이어 윈도우와 접하는 에피층(P2)의 계면이 가열 및 분해됨으로써 사파이어 윈도우(P1)와 에피층(P2)이 분리된다.Referring to FIG. 1, the laser processing apparatus includes a KrF excimer laser 1 having a wavelength of 248 nm, and an optical system 2 composed of a plurality of lenses. Hereinafter, a process of performing a laser lift-off process with the laser processing apparatus 9 will be described. First, when the KrF excimer laser 1 emits a laser beam, the laser beam is processed into an appropriate shape and intensity while passing through the optical system 2, and then the sapphire window P1 and the GaN-based epi layer P2 are formed. The object to be processed P is irradiated. At this time, since the energy of the laser beam is lower than the bandgap (about 10.0 eV) of sapphire and higher than the bandgap (about 3.3 eV) of GaN, the laser beam is not absorbed by the sapphire window (P1) and is transmitted through the GaN series. Is absorbed into the epitaxial layer P2. The sapphire window P1 and the epi layer P2 are separated by heating and decomposing the interface of the epi layer P2 in contact with the sapphire window by the energy of the laser beam absorbed in this way.

한편, 상술한 레이저 리프트 오프 공정 중 에피층의 계면이 분해됨에 따라 흄 및 파티클의 형태로 부산물(0)이 발생하게 되며, 이 부산물(0)은 도 1에 도시된 바와 같이 렌즈의 표면이나, 사파이어 윈도우의 상면에 부착된다. 그리고, 이와 같이 부산물이 부착되면, 에피층(P2)으로 조사되는 레이저 빔의 일부가 진행도중에 부산물(0)에 흡수되며, 이에 따라 에피층 계면에 도달되는 레이저 빔의 에너지 분포가 불균일하게 된다. 따라서, 에피층의 계면 중 과도한 에너지가 흡수되는 부분에서는 스트레스에 의한 균열 또는 결함이 발생하게 되고, 적은 양의 에너지가 흡수되는 부분에서는 사파이어 윈도우와 에피층이 분리되지 않게 되며, 그 결과 생산되는 제품의 품질 및 수율이 저하되는 문제점이 있다.Meanwhile, as the interface of the epi layer is decomposed during the laser lift-off process described above, by-products (0) are generated in the form of fumes and particles, and the by-products (0) are formed on the surface of the lens as shown in FIG. 1, It is attached to the top surface of the sapphire window. When the by-products are attached as described above, a part of the laser beam irradiated to the epi layer P2 is absorbed by the by-product 0 during the process, and thus the energy distribution of the laser beam reaching the epi layer interface becomes uneven. Accordingly, cracks or defects due to stress are generated in the portion where the excessive energy is absorbed in the interface of the epi layer, and the sapphire window and the epi layer are not separated from the portion where the small amount of energy is absorbed. There is a problem that the quality and yield of the deterioration.

또한, 상기한 부산물(0)에 의해 레이저 가공장치 내의 다른 구성들이 오염되거나 손상됨으로 인해, 레이저 가공장치의 내구성이 떨어지게 되는 문제점도 있었다. In addition, due to contamination or damage to other components in the laser processing apparatus by the by-product (0), there was also a problem that the durability of the laser processing apparatus is reduced.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공대상물의 가공시 발생되는 부산물에 의해 생산되는 제품의 품질 및 수율이 저하되거나, 주변 기구들이 오염되는 것이 방지되도록 구조가 개선된 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a structure such that the quality and yield of the product produced by the by-products generated during the processing of the object to be degraded or the surrounding mechanism is prevented from being contaminated It is to provide an improved laser processing apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 가공장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 빔 광원과, 상기 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 형상 및 에너지분포를 가공하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 조사되며, 상기 조사된 레이저 빔에 의해 가공되는 가공대상물이 배치되는 스테이지와, 상기 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 통과하도록 상기 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 상기 가공대상물의 가공시 발생되는 부산물을 흡입하기 위한 석션 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the present invention comprises a laser beam light source for emitting a laser beam, an optical system for processing the shape and energy distribution of the laser beam emitted from the laser beam light source, and processed by the optical system The laser beam is irradiated, the stage is disposed on the object to be processed by the irradiated laser beam, and the laser beam processed by the optical system is disposed on the path of the laser beam so as to pass, Characterized in that it comprises a suction unit for sucking the by-products generated during processing.

본 발명에 따르면, 상기 석션 유닛은 상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 부산물이 유동되며 관통 형성되는 배출공을 가지는 하우징과, 상기 관통공을 막도록 상기 하우징에 결합되는 빔 스플리터와, 상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬을 포함하며, 상기 빔 스플리터에서 반사된 레이저 빔을 이용하여 상기 레이저 빔을 모니터링하는 모니터링 유닛을 더 가지는 것이 바람직하다.According to the present invention, the suction unit includes a housing having a through hole through which the laser beam passes, a discharge hole through which the by-product flows, and a beam splitter coupled to the housing to block the through hole. And a fan for sucking the by-product so that the by-product is sucked into the discharge hole, and further comprising a monitoring unit for monitoring the laser beam by using the laser beam reflected from the beam splitter.

또한, 본 발명에 따르면 상기 석션 유닛은, 상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 관통공과 연통되며 상기 부산물이 유동되는 배출공과, 상기 관통공과 연통되며 상기 배출공을 향하여 외부로부터 공급되는 불활성기체를 분사하는 노즐부를 가지는 하우징 및 상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the suction unit includes a through hole formed to pass through the laser beam, a discharge hole communicating with the through hole and the by-product flowing, and being communicated with the through hole and supplied from the outside toward the discharge hole. It is preferable to include a housing having a nozzle unit for injecting inert gas and a fan for sucking the by-product so that the by-product is sucked into the discharge hole.

또한, 본 발명에 따르면 상기 하우징에는, 상기 관통공을 막도록 빔 스플리터가 결합되며, 상기 관통공과 연통되며 상기 빔 스플리터를 향하여 불활성기체를 분사하는 분사부가 마련되어 있는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, it is preferable that the beam splitter is coupled to the housing so as to block the through hole, and an injection unit communicating with the through hole and injecting an inert gas toward the beam splitter is provided.

또한, 본 발명에 따르면 상기 부산물의 유동 경로 상, 상기 배출공과 상기 팬 사이에 배치되며 상기 부산물을 걸러내는 필터를 더 구비하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, it is preferable to further include a filter disposed on the flow path of the by-product, between the discharge hole and the fan to filter the by-product.

또한, 본 발명에 따르면 상기 가공대상물과 상기 레이저 빔을 정렬시키는 정렬 유닛 및 상기 가공대상물에 대한 상기 레이저 빔의 초점을 정렬하는 포커싱 유닛을 더 구비하는 것이 바람직하다.Further, according to the present invention, it is preferable to further include an alignment unit for aligning the workpiece and the laser beam, and a focusing unit for aligning the focus of the laser beam with respect to the workpiece.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 가공대상물의 가공시 발생되는 석션 유닛 내부로 효율적으로 흡입할 수 있다. 따라서, 부산물에 의해 가공조건이 악화 되는 것이 방지되며, 그 결과 생산되는 제품의 품질이 우수해지며, 레이저 가공장치의 생산수율이 향상된다.According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to efficiently suck into the suction unit generated during processing of the object. Therefore, the deterioration of the processing conditions by the by-products is prevented, as a result, the quality of the produced product is improved, and the production yield of the laser processing apparatus is improved.

또한, 부산물의 의해 레이저 가공장치가 오염되거나 손상되는 것이 방지되므로, 레이저 가공장치의 내구성이 향상된다.In addition, since the laser processing apparatus is prevented from being contaminated or damaged by the by-products, durability of the laser processing apparatus is improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치에 관하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개념도이며, 도 3은 도 2에 도시된 석션 유닛의 사시도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 도 3에 도시된 레이저 가공장치를 자른 단면도이다.2 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the suction unit shown in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3, and FIG. 5 is FIG. 4. Sectional drawing which cuts the laser processing apparatus shown in FIG. 3 along the V-V line | wire.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는 레이저 빔 광원(10)과, 감쇠기(attenuator)(20)와, 광학계(30)와, 스테이지(40)와, 석션 유닛(50)과, 모니터링 유닛(60)과, 영상촬영기(70)를 포함한다.2 to 5, the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a laser beam light source 10, an attenuator 20, an optical system 30, a stage 40, A suction unit 50, a monitoring unit 60, and an image photographing device 70 are included.

레이저 빔 광원(10)은 레이저 빔을 발생시키는 공지의 구성으로서, 이용하고자 하는 레이저 빔의 파장에 따라 KrF 엑시머 레이저와, ArF 엑시머 레이저 등 다양한 종류의 것이 채용될 수 있다. The laser beam light source 10 is a well-known configuration for generating a laser beam, and various kinds such as a KrF excimer laser and an ArF excimer laser may be employed depending on the wavelength of the laser beam to be used.

감쇠기(20)는 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 레이저 빔의 세기를 조절한다. 감쇠기(20)는 공지의 구성이므로, 상세한 설명은 생략한다.The attenuator 20 is disposed on the path of the laser beam, and adjusts the intensity of the laser beam. Since the attenuator 20 is a well-known structure, detailed description is abbreviate | omitted.

광학계(30)는 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 레이저 빔의 형상 및 에너지분포를 가공한다. 본 실시예에서 광학계(30)는 레이저 빔의 형상을 가공하는 빔 팽창 망원경(Beam Expansion Telescope)(31)과, 가공된 레이저 빔의 에너지 분포를 균일하게 하는 빔 균일제(Beam Homogenizer)(32)와, 레이저 빔의 초점을 조절하는 프로젝션 렌즈(33)를 포함한다. 또한, 필요에 따라 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 진행경로를 변화시키는 미러(34)와, 빔 균 일제(32)를 통과한 레이저 빔 단면의 가장자리를 마스킹하는 마스크(35)와, 필드 렌즈(36)를 구비할 수도 있다. 상술한 바와 같이 구성되는 광학계(30)는 대한민국 등록특허 제10-0724540호 등에 개시된 공지의 구성이므로 개별적 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.The optical system 30 is disposed on the path of the laser beam emitted from the laser beam light source, and processes the shape and energy distribution of the laser beam. In this embodiment, the optical system 30 includes a beam expansion telescope 31 for processing the shape of the laser beam, a beam homogenizer 32 for uniformizing the energy distribution of the processed laser beam. And a projection lens 33 for adjusting the focus of the laser beam. In addition, a mirror 34 for reflecting the laser beam as necessary to change the path of the laser beam, a mask 35 for masking the edge of the laser beam cross section passing through the beam homogenizer 32, and a field lens ( 36). Since the optical system 30 configured as described above is a known configuration disclosed in Korean Patent No. 10-0724540 and the like, detailed descriptions of individual configurations will be omitted.

스테이지(40)는 광학계(30)를 통과한 레이저 빔의 진행경로 상에 배치된다. 스테이지(40)의 상면에는 레이저 빔의 조사시 가공되는 가공대상물(P)이 배치된다. 스테이지(40)는 스테이지 구동부에 연결된다. 스테이지 구동부는 모션 제어부와 전기적으로 연결되며, 모션 제어부에서 출력된 이동신호를 인가받아 스테이지(40)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킨다.The stage 40 is disposed on the path of the laser beam passing through the optical system 30. On the upper surface of the stage 40, the object to be processed (P) to be processed when the laser beam is disposed. The stage 40 is connected to the stage driver. The stage driver is electrically connected to the motion controller, and receives the movement signal output from the motion controller to move the stage 40 in the horizontal and vertical directions.

석션 유닛(50)은 가공대상물(P)의 가공시 발생되는 부산물(0)을 흡입하기 위한 것으로, 레이저 빔의 진행경로 상에 배치된다. 석션 유닛(50)은 하우징(51)과, 빔 스플리터(52)와, 팬(53)과, 필터(54)와, 카트리지(55)를 포함한다.The suction unit 50 is for sucking the by-product (0) generated during the processing of the object (P), is disposed on the path of the laser beam. The suction unit 50 includes a housing 51, a beam splitter 52, a fan 53, a filter 54, and a cartridge 55.

하우징(51)은 가공대상물(P)의 상측에 배치되며, 관통공(511)과, 배출공(512)과, 노즐부(513)와, 분사부(514)를 가진다. 관통공(511)은 하우징(51) 중앙부에 상하 방향으로 관통 형성된다. 관통공(511)의 내부로는 레이저 빔이 통과된다. 배출공(512)은 관통공(511)의 내측면과 하우징(51)을 관통하며 형성된다. 배출공(512)은 관통공(511) 및 하우징(51)에 결합된 배기덕트(515)와 연통된다. 노즐부(513)는 관통공(511) 및 하우징(51)의 측면에 설치된 제1가스공급관(516)과 연통된다. 노즐부(513)는 외부로부터 제1가스공급관(516)을 통하여 공급되는 불활성기체를 배출공(512)을 향하여 분사한다. 분사된 불활성기체는 배출공(512)으로 유입되며, 이때 불활성기체와 함께 부산물(0)이 배출공(512)으로 유입된다. 분사부(514)는 관통공(511) 및 하우징(51)의 측면에 설치된 제2가스공급관(517)과 연통된다. 분사부(514)는 외부로부터 제2가스공급관(517)을 통하여 공급되는 불활성기체를 후술할 빔 스플리터(52)를 향하여 분사한다. 분사된 불활성기체는 빔 스플리터(52) 및 관통공(511)을 따라 하방향으로 유동된다. 따라서, 빔 스플리터(52)의 하면은 불활성기체 분위기에 있게 되며, 부산물(0)은 불활성기체와 함께 하방향으로 유동된다.The housing 51 is disposed above the object P, and has a through hole 511, a discharge hole 512, a nozzle part 513, and an injection part 514. The through hole 511 is formed through the housing 51 in the vertical direction. The laser beam passes through the through hole 511. The discharge hole 512 is formed through the inner surface of the through hole 511 and the housing 51. The discharge hole 512 is in communication with the exhaust duct 515 coupled to the through hole 511 and the housing 51. The nozzle unit 513 communicates with the through-hole 511 and the first gas supply pipe 516 provided on the side of the housing 51. The nozzle unit 513 sprays the inert gas supplied through the first gas supply pipe 516 from the outside toward the discharge hole 512. The injected inert gas is introduced into the discharge hole 512, whereby by-product (0) is introduced into the discharge hole 512 together with the inert gas. The injection unit 514 communicates with the through-hole 511 and the second gas supply pipe 517 provided on the side of the housing 51. The injection unit 514 sprays the inert gas supplied from the outside through the second gas supply pipe 517 toward the beam splitter 52 to be described later. The injected inert gas flows downward along the beam splitter 52 and the through hole 511. Accordingly, the lower surface of the beam splitter 52 is in an inert gas atmosphere, and the by-product 0 flows downward with the inert gas.

빔 스플리터(52)는 판상으로 형성되며, 레이저 빔의 진행경로 상에 레이저 빔의 진행방향과 45도 기울어지게 배치된다. 빔 스플리터(52)는 하우징(51)의 상면에 결합되며, 관통공(511)을 막는다. 빔 스플리터(52)는 입사되는 레이저 빔을 투과 및 반사시킨다. 특히, 본 실시예에서는 입사되는 레이저 빔의 95%는 투과시키며, 5%는 반사시킨다. The beam splitter 52 is formed in a plate shape, and is disposed to be inclined at 45 degrees with the traveling direction of the laser beam on the path of the laser beam. The beam splitter 52 is coupled to the upper surface of the housing 51 and blocks the through hole 511. The beam splitter 52 transmits and reflects the incident laser beam. In particular, in this embodiment, 95% of the incident laser beam is transmitted and 5% is reflected.

팬(53)은 배기덕트(515) 내에 설치된다. 팬(53)은 관통공(511) 및 배출공(512)을 통해 부산물(0)을 흡입한다. The fan 53 is installed in the exhaust duct 515. The fan 53 sucks the by-product 0 through the through hole 511 and the discharge hole 512.

필터(54)는 배기덕트(515)의 내부에 설치되며, 부산물(0)의 배출 경로 상 배출공(512)과 팬(53) 사이에 배치된다. 필터(54)는 배기덕트(515)를 통해 배출되는 기체를 필터링하여 그 속에 포함된 부산물(0)을 걸러낸다.The filter 54 is installed inside the exhaust duct 515 and is disposed between the discharge hole 512 and the fan 53 on the discharge path of the by-product (0). The filter 54 filters the gas discharged through the exhaust duct 515 to filter the by-product (0) contained therein.

카트리지(55)는 수용부(551)를 가지며, 배기덕트(515)에 착탈 가능하게 결합된다. 카트리지(55)는 필터(54)의 하측에 배치되며, 카트리지의 수용부(551)에는 필터(54)를 통과하지 못한 큰 크기의 부산물(0)이 쌓인다. 그리고, 카트리지의 수 용부(551)에는 발광소자(561)와 수광소자(562)로 이루어지는 레벨센서(56)가 설치되어 있다. 발광소자(561)는 광을 발생시키며, 이 광은 발광소자(561)와 마주보게 배치된 수광소자(562)에서 수광된다. 카트리지의 수용부(551)에 적정량 이상의 부산물(0)이 쌓이게 되면, 이 부산물에 의해 발광소자(561)에서 발생된 광이 차단되어 수광소자(562)에서 수신되지 않으며, 이때 레벨센서(56)와 전기적으로 연결된 알림부(미도시)에서 카트리지(55)를 비우라는 소정의 신호가 발생된다. The cartridge 55 has a receiving portion 551 and is detachably coupled to the exhaust duct 515. The cartridge 55 is disposed below the filter 54, and a large by-product (0) that fails to pass through the filter 54 is accumulated in the receiving portion 551 of the cartridge. In the cartridge receiving portion 551, a level sensor 56 composed of a light emitting element 561 and a light receiving element 562 is provided. The light emitting element 561 generates light, and the light is received by the light receiving element 562 disposed to face the light emitting element 561. When the by-product (0) more than the appropriate amount is accumulated in the receiving portion 551 of the cartridge, the light generated by the light emitting device 561 is blocked by this by-product is not received by the light receiving device 562, at this time, the level sensor 56 A predetermined signal for emptying the cartridge 55 is generated by a notification unit (not shown) electrically connected to the front panel.

모니터링 유닛(60)은 빔 스플리터(52)에서 반사된 레이저 빔을 수광하고, 이를 이용하여 레이저 빔을 모니터링 한다. 특히, 본 실시예에서 모니터링 유닛(60)은 빔 프로라일러(61)와 에너지 미터(62)를 포함한다. 빔 프로파일러(61)는 빔 스플리터(52)에서 반사된 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 반사된 레이저 빔을 수광한다. 빔 프로파일러(61)는 반사된 레이저 빔의 에너지 분포도(profile)를 측정한다. 에너지 미터(62)는 빔 스플리터(52)에서 반사된 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 반사된 레이저 빔을 수광한다. 에너지 미터(62)는 반사된 레이저 빔의 세기를 측정한다. 그리고, 이와 같이 반사된 빔의 에너지 분포도 및 세기를 측정하면, 빔 스플리터(52)를 투과한 레이저 빔의 에너지 분포도 및 세기도 알 수 있다. The monitoring unit 60 receives the laser beam reflected from the beam splitter 52 and monitors the laser beam using the same. In particular, in this embodiment the monitoring unit 60 comprises a beam prolier 61 and an energy meter 62. The beam profiler 61 is disposed on a path of the laser beam reflected by the beam splitter 52 and receives the reflected laser beam. The beam profiler 61 measures the energy profile of the reflected laser beam. The energy meter 62 is disposed on the path of the laser beam reflected by the beam splitter 52 and receives the reflected laser beam. The energy meter 62 measures the intensity of the reflected laser beam. When the energy distribution and intensity of the beam reflected in this way are measured, the energy distribution and intensity of the laser beam transmitted through the beam splitter 52 can also be known.

영상촬영기(70)는 관통공(511)의 상측에 배치되며, 가공대상물(P)의 가공과정을 촬영한다. 그리고 영상촬영기(70)에 디스플레이 장치 등을 연결하면, 가공대상물의 가공과정을 실시간으로 확인할 수 있다.The imager 70 is disposed above the through hole 511 and photographs the processing of the object P. If a display device or the like is connected to the imager 70, the processing of the object may be confirmed in real time.

또한, 레이저 가공장치(100)는 정렬 유닛(80)과, 포커싱 유닛(90)을 더 구비 한다. 도 6은 정렬 유닛의 작동 원리를 설명하는 블록도이며, 도 7은 포커싱 유닛의 작동 원리를 설명하는 블록도이다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.In addition, the laser processing apparatus 100 further includes an alignment unit 80 and a focusing unit 90. FIG. 6 is a block diagram illustrating the operating principle of the alignment unit, and FIG. 7 is a block diagram illustrating the operating principle of the focusing unit. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 6 and 7.

정렬 유닛(Aligner)(80)은 가공대상물(P)과 레이저 빔을 정렬시키기 위한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면 가공하고자 하는 가공지점을 레이저 빔의 진행경로 상에 배치하기 위한 것이다. 본 실시예에서 정렬 유닛(80)은 비전(81)과, 비전 제어부(82)를 구비한다. 비전(81)은 가공대상물(P)의 상측에 배치된다. 가공대상물(P)이 비전(81) 아래로 이동되면, 비전(81)은 가공대상물(P) 내의 마크를 인식하고, 이를 이용하여 가공지점의 수평방향 상에서의 위치를 측정하며, 측정된 위치를 비전 제어부(82)로 전송한다. 비전 제어부(82)는 비전(81)에서 전송된 가공지점의 위치와 레이저 빔의 조사위치 사이의 차이를 산출하고, 이에 대응되는 제어신호를 모션 제어부(42)로 출력한다. 그리고, 제어신호를 인가받은 모션 제어부(42)는 제어신호에 대응되는 이동신호를 스테이지 구동부(41)로 출력하며, 스테이지 구동부(41)는 이동신호를 수신하고 이에 따라 스테이지(40)를 수평 방향으로 이동시킨다.The alignment unit 80 is for aligning the object P and the laser beam. More specifically, the alignment unit 80 is for arranging a processing point to be processed on the path of the laser beam. In this embodiment, the alignment unit 80 includes a vision 81 and a vision control unit 82. The vision 81 is disposed above the object P. When the workpiece P is moved below the vision 81, the vision 81 recognizes a mark in the workpiece P, uses the same to measure a position on the horizontal direction of the machining point, and measures the measured position. Transfer to vision control unit 82. The vision controller 82 calculates a difference between the position of the processing point transmitted from the vision 81 and the irradiation position of the laser beam, and outputs a control signal corresponding thereto to the motion controller 42. In addition, the motion controller 42 receiving the control signal outputs a movement signal corresponding to the control signal to the stage driver 41, and the stage driver 41 receives the movement signal and accordingly moves the stage 40 in the horizontal direction. Move to.

포커싱 유닛(90)은 레이저 빔의 초점을 가공대상물(P)에 정렬시키기 위한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면 레이저 빔의 초점을 가공지점에 맞추기 위한 것이다. 본 실시예에서 포커싱 유닛(90)은 포커싱부(91)와 포커싱 제어부(92)를 구비한다. 포커싱부(81)는 가공대상물(P)의 상측에 배치된다. 가공대상물(P)이 포커싱부(81) 아래로 이동되면, 포커싱부(81)는 가공대상물(P)의 휨 정도를 감지하고 이를 이용하여 가공지점의 수직방향 상에서의 위치를 측정하며, 측정된 위치를 포 커싱 제어부(82)로 전송한다. 포커싱 제어부(82)는 포커싱부(81)에서 전송된 가공지점의 위치와 레이저 빔의 초점 사이의 차이를 산출하고, 이에 대응되는 제어신호를 모션 제어부(42)로 출력한다. 그리고, 제어신호를 인가받은 모션 제어부(42)는 제어신호에 대응되는 이동신호를 스테이지 구동부(41)로 출력하며, 스테이지 구동부(41)는 이동신호를 수신하고 이에 따라 스테이지(40)를 수직 방향으로 이동시킨다.The focusing unit 90 is for aligning the focus of the laser beam to the processing object P, and more specifically, for focusing the laser beam at the processing point. In the present embodiment, the focusing unit 90 includes a focusing unit 91 and a focusing control unit 92. The focusing unit 81 is disposed above the object to be processed P. FIG. When the workpiece P is moved below the focusing unit 81, the focusing unit 81 senses the degree of warpage of the workpiece P and measures the position in the vertical direction of the processing point using the measured value. The position is transmitted to the focusing control unit 82. The focusing control unit 82 calculates a difference between the position of the processing point transmitted from the focusing unit 81 and the focus of the laser beam, and outputs a control signal corresponding thereto to the motion control unit 42. In addition, the motion controller 42 receiving the control signal outputs a movement signal corresponding to the control signal to the stage driver 41, and the stage driver 41 receives the movement signal and accordingly moves the stage 40 in the vertical direction. Move to.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 레이저 가공장치(100)를 사용하여 레이저 리프트 오프 공정을 수행하는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process of performing a laser lift-off process using the laser processing apparatus 100 configured as described above will be described.

도 4에 도시된 바와 같이, 광학계(30)를 통과한 레이저 빔은 하방향으로 진행하여 빔 스플리터(52)에 도달된다. 빔 스플리터(52)에 도달된 레이저 빔 중 5%는 반사되어 수평방향으로 진행되며, 95%는 빔 스플리터(52)를 투과하여 가공대상물(P)에 조사된다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 가공대상물(P)에 조사된 레이저 빔은 사파이어 윈도우(P1)를 투과한 뒤 GaN 계열의 에피층(P2)에 흡수되며, 이에 따라 에피층(P2)의 계면이 가열 및 분해됨으로써 사파이어 윈도우(P1)와 에피층(P2)이 분리된다. 그리고, 에피층(P2)이 분해됨에 따라 부산물(0)이 흄 및 파티클 형태로 발생하게 된다. As shown in FIG. 4, the laser beam passing through the optical system 30 travels downward to reach the beam splitter 52. 5% of the laser beam that reaches the beam splitter 52 is reflected and proceeds in the horizontal direction, and 95% passes through the beam splitter 52 and is irradiated to the workpiece P. As described in the related art, the laser beam irradiated onto the object P is absorbed into the GaN-based epi layer P2 after passing through the sapphire window P1, and thus the interface of the epi layer P2 is heated. And the sapphire window P1 and the epi layer P2 are separated by being decomposed. As the epi layer P2 is decomposed, the by-product (0) is generated in the form of a fume and a particle.

발생된 부산물(0)은 팬(53)에 의해 발생되는 흡입력 및 노즐부(513)와 분사부(514)에서 분사되는 불활성기체에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 관통공(511) 및 배출공(512)을 따라 유동하다가 필터(54)에 의해 걸러지게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 팬(53)의 흡입력에 의해 관통공(511)을 따라 상방향으로 유동하는 부산 물(0)은 노즐부(513)에서 배출구(512)쪽으로 분사되는 불활성기체와 함께 대부분 배출공(512)으로 유입된 뒤 배기덕트(515)를 따라 유동하다가 필터(54)에 의해 걸러진다. 그리고, 배출구(512)로 유입되지 않은 채 분사구(511)를 따라 상방향으로 유동하는 일부의 부산물(0)은 분사부(514)에서 분사되어 빔 스플리터(52) 및 투과구(511)를 따라 하방향으로 유동하는 불활성기체에 의해 다시 하방향으로 유동하게 되며, 이후 팬(53)의 흡입력에 의해 배출공(512)으로 유입된 뒤 필터(54)에 의해 걸러진다.The generated by-product (0) is the through-hole 511 and the discharge hole as shown in Figure 4 by the suction force generated by the fan 53 and the inert gas injected from the nozzle unit 513 and the injection unit 514. Flow along 512 is filtered by filter 54. In more detail, the by-product (0) flowing upward along the through hole 511 by the suction force of the fan 53 is mostly with the inert gas injected from the nozzle portion 513 toward the outlet 512. After flowing into the discharge hole 512, it flows along the exhaust duct 515 and is filtered by the filter 54. In addition, a part of the by-product (0) flowing upward along the injection port 511 without flowing into the discharge port 512 is injected from the injection unit 514 is along the beam splitter 52 and the transmission hole 511 It flows downward again by the inert gas flowing downward, and then is introduced into the discharge hole 512 by the suction force of the fan 53 and then filtered by the filter 54.

한편, 모니터링 유닛(60)을 이용하면 레이저 빔의 에너지 분포도와 세기를 측정할 수 있으며, 정렬 유닛(80)과 포커싱 유닛(90)을 이용하면 정확한 위치에 레이저 빔을 조사할 수 있다.Meanwhile, the monitoring unit 60 may measure the energy distribution and the intensity of the laser beam, and the alignment unit 80 and the focusing unit 90 may irradiate the laser beam at the correct position.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)에는 석션 유닛(50)이 구비되어 있으므로 가공시 발생되는 부산물(0)이 가공대상물에 부착되거나 주변장치에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 석션 유닛(50)이 흡입력을 발생시키는 팬(53) 만으로 이루어지는 것이 아니라 과, 배출구(512) 쪽으로 부산물(0)이 유동되도록 불활성기체를 분사하는 노즐부(513)와, 부산물(0)이 빔 스플리터(52) 쪽으로 유동되는 것이 방지되도록 불활성기체를 분사하는 분사부(514)를 더 포함하고 있다. 그러므로, 부산물(0)을 배기덕트 내부로 효율적으로 흡입할 수 있으며, 동시에 부산물(0)이 빔 스플리터(52)에 부착되는 것도 방지할 수 있다. 따라서, 에피층(P2)에 도달되는 레이저 빔의 에너지가 불균일하게 되는 것이 방지되며, 그 결과 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있고, 레이저 가공장치(100)의 생산 수율도 향상된다. 또한, 부산물(0)에 의해 레어저 가공장치가 오염 및 손상되는 것이 방지되므로, 레이저 가공장치의 내구성이 향상된다.As described above, since the suction unit 50 is provided in the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment, the by-product (0) generated during processing may be prevented from being attached to the processing object or the peripheral device. . In particular, the suction unit 50 is not composed of only the fan 53 generating the suction force, and the nozzle unit 513 for injecting the inert gas so that the by-product (0) flows toward the outlet 512 and the by-product (0). It further includes an injection unit 514 for injecting inert gas to prevent flow toward the beam splitter 52. Therefore, the by-products 0 can be sucked into the exhaust duct efficiently, and at the same time, the by-products 0 can be prevented from being attached to the beam splitter 52. Therefore, the energy of the laser beam reaching the epi layer P2 is prevented from being uneven, and as a result, a product of excellent quality can be produced, and the production yield of the laser processing apparatus 100 is also improved. In addition, since the laser processing apparatus is prevented from being contaminated and damaged by the by-product (0), the durability of the laser processing apparatus is improved.

또한, 빔 스플리터(52)가 석션 장치(50) 내에 설치되어 있다. 따라서, 레이저 빔의 분포도 및 세기를 측정하기 위하여 레이저 빔을 분할하는 별도의 구성을 추가적으로 설치하지 않더라도, 빔 스플리터(52)에 반사된 레이저 빔을 이용하면 레이저 리프트 오프 공정 중에도 레이저 빔의 분포도 및 세기를 실시간으로 측정할 수 있다. 따라서, 레이저 가공장치의 공간 활용성이 우수해지며, 그 구성이 단순해지게 된다.In addition, the beam splitter 52 is provided in the suction device 50. Therefore, even if a separate configuration for dividing the laser beam is not additionally installed to measure the distribution and intensity of the laser beam, the distribution and intensity of the laser beam even during the laser lift-off process by using the reflected laser beam in the beam splitter 52 Can be measured in real time. Therefore, the space utilization of the laser processing apparatus is excellent, and the configuration thereof is simplified.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

도 1에는 종래 레이저 가공장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional laser processing apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 석션 유닛의 사시도이다.3 is a perspective view of the suction unit shown in FIG. 2.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 도 3에 도시된 레이저 가공장치를 자른 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the laser processing apparatus illustrated in FIG. 3 taken along the line VV of FIG. 4.

도 6은 정렬 유닛의 작동 원리를 설명하는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating the principle of operation of the alignment unit.

도 7은 포커싱 유닛의 작동 원리를 설명하는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating the operating principle of the focusing unit.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100...레이저 가공장치 10...레이저 빔 광원100 ... laser processing equipment 10 ... laser beam light source

20...가변 감쇄기 30...광학계20 ... variable attenuator 30 ... optical system

40...스테이지 50...석션 유닛40 ... Stage 50 ... Suction Unit

51...하우징 52...빔 스플리터51 ... housing 52 ... beam splitter

53...팬 60...모니터링 유닛53 ... Fan 60 ... Monitoring Unit

70...영상촬영기 80...정렬 유닛70 ... Movie Camera 80 ... Alignment Unit

90...포커싱 유닛90 ... focusing unit

Claims (6)

레이저 빔을 방출하는 레이저 빔 광원;A laser beam light source for emitting a laser beam; 상기 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 형상 및 에너지분포를 가공하는 광학계;An optical system for processing the shape and energy distribution of the laser beam emitted from the laser beam light source; 상기 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 조사되며, 상기 조사된 레이저 빔에 의해 가공되는 가공대상물이 배치되는 스테이지; 및A stage on which a laser beam processed by the optical system is irradiated, and a workpiece to be processed by the irradiated laser beam is disposed; And 상기 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 통과하도록 상기 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 상기 가공대상물의 가공시 발생되는 부산물을 흡입하기 위한 석션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치. And a suction unit disposed on a path of the laser beam to pass the laser beam processed by the optical system, and a suction unit for suctioning a by-product generated during processing of the object to be processed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 석션 유닛은,The suction unit, 상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 부산물이 유동되며 관통 형성되는 배출공을 가지는 하우징;A housing having a through hole through which the laser beam passes and a discharge hole through which the by-product flows; 상기 관통공을 막도록 상기 하우징에 결합되는 빔 스플리터; 및A beam splitter coupled to the housing to block the through hole; And 상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬;을 포함하며,And a fan that sucks the by-products so that the by-products are sucked into the discharge holes. 상기 빔 스플리터에서 반사된 레이저 빔을 이용하여 상기 레이저 빔을 모니터링하는 모니터링 유닛;을 더 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a monitoring unit for monitoring the laser beam by using the laser beam reflected by the beam splitter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 석션 유닛은,The suction unit, 상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 관통공과 연통되며 상기 부산물이 유동되는 배출공과, 상기 관통공과 연통되며 상기 배출공을 향하여 외부로부터 공급되는 불활성기체를 분사하는 노즐부를 가지는 하우징; 및A housing having a through hole formed to pass through the laser beam, a discharge hole communicating with the through hole and flowing the by-product, and a nozzle unit communicating with the through hole and injecting an inert gas supplied from the outside toward the discharge hole; And 상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a fan for sucking the by-product so that the by-product is sucked into the discharge hole. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 하우징에는, 상기 관통공을 막도록 빔 스플리터가 결합되며, 상기 관통공과 연통되며 상기 빔 스플리터를 향하여 불활성기체를 분사하는 분사부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a beam splitter coupled to the housing so as to block the through hole, and having a spraying portion communicating with the through hole and injecting an inert gas toward the beam splitter. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 부산물의 유동 경로 상, 상기 배출공과 상기 팬 사이에 배치되며 상기 부산물을 걸러내는 필터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a filter disposed on the flow path of the byproduct and disposed between the discharge hole and the fan to filter the byproduct. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 가공대상물과 상기 레이저 빔을 정렬시키는 정렬 유닛; 및An alignment unit for aligning the object with the laser beam; And 상기 가공대상물에 대한 상기 레이저 빔의 초점을 정렬하는 포커싱 유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a focusing unit for aligning a focus of the laser beam with respect to the object to be processed.
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