KR20090105423A - 레이저 가공장치 및 가공방법 - Google Patents

레이저 가공장치 및 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 레이저 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로부터 박막을 분리하는 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 레이저 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저 가공장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 빔 광원과, 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 형상 및 에너지분포를 가공하는 광학계와, 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 조사되며, 조사된 레이저 빔에 의해 가공되는 가공대상물이 배치되며, 레이저 빔 광원에 대하여 상대이동가능하게 배치되는 스테이지와, 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 레이저 빔의 조사 후 획득된 가공영역의 이미지 중 적어도 하나를 기초로 하여 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하며, 레이저 빔의 재조사 필요시에 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 레이저 빔 광원을 제어하는 제어부를 포함한다.
레이저 빔, 광학계, 에너지 미터

Description

레이저 가공장치 및 가공방법{Laser processing device and laser processing method}
본 발명의 레이저 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로부터 박막을 분리하는 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 레이저 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다.
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 기판 위의 박막을 분리하는 공정이 많이 이루어지는데, 이러한 공정을 레이저 리프트 오프(Laser Life Off : LLO) 공정이라고 한다.
상기한 레이저 리프트 오프 공정은 레이저 빔의 조사 방식에 따라 스캔(Scan) 조사방식과, 원 샷(One-shot) 조사 방식으로 나눌 수 있다. 스캔 조사방식은 여러 개의 레이저 빔을 일정 간격으로 오버랩시켜 레이저를 조사하는 방식이다. 이러한 스캔 조사방식은 기판의 전면에 레이저 빔을 조사하므로 생산성이 우수하다는 장점이 있으나, 하부층이 열적 데미지를 받을 수 있으며 오버랩 부분에는 줄무늬 형태의 결함이 발생하는 문제점이 있다.
원 샷 조사방식은 셀(Cell)과 모양 및 크기가 같도록 가공된 레이저 빔을 각 셀에 한 번씩 조사하는 방식으로, 박막과 기판 사이의 결합에너지보다 큰 에너지를 가지는 레이저 빔을 조사하여 박막과 기판을 서로 분리한다. 이러한 방식은 하부층에 열적 데미지를 주지 않으며, 각 셀당 한 번씩 레이저를 조사하므로 오버랩에 의한 결함이 발생되지 않는다는 장점이 있다.
한편, 원 샷 조사방식의 경우 각 셀당 한 번씩 레이저 빔을 조사하므로, 한 번 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기에 따라 박막과 기판의 분리 여부가 크게 좌우된다. 그런데, 기판과 박막의 결합상태와, 기판의 폴리싱 및 청결 상태에 따라 기판의 투과율이 변하게 되므로, 기판과 박막이 분리되는 에너지 범위, 즉 프로세스 윈도우는 좁게 형성된다. 따라서, 원 샷 조사방식에 사용되는 레이저 빔의 에너지는 일정하게 유지될 필요성이 있다.
하지만, 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 엑시머 레이저의 경우 엑시머 가스가 채워져 있는 튜브 내부의 압력, 온도 및 엑시머 가스의 순도에 따라 레이저의 성능이 변하게 된다. 그러므로 레이저 빔 에너지를 일정하게 유지하기 위해서는 튜브 내부의 조건을 정밀하게 제어해야 하는데, 이를 위해서는 엑시머 레이저의 구성이 복잡해지며 그 결과 좋은 성능을 갖춘 엑시머 레이저는 그 제작비용이 상승하게 된다. 또한, 엑시머 가스의 순도를 유지하기 위해서는 정기적으로 엑시머 가스를 교환해 주어야 하므로, 엑시머 레이저의 유지 비용이 많이 소요되게 된다. 따라서, 종래 원 샷 조사방식의 레이저 가공장치는 제작 및 유지비용이 많아지게 되는 문제점이 있다.
또한, 셀의 집적도가 커지고 셀이 소형화됨에 따라서 셀의 위치에 정확하게 레이저 빔을 조사하기 위해서는, 익스터널 트리거(External trigger) 방식으로 레이저 빔을 발진하는 것이 바람직하다. 하지만, 익스터널 트리거 방식을 택하는 경우, 레이저 빔이 불연속적으로 발진되게 되며, 이에 따라 레이저 빔의 피크 안정성(Peak stability)이 떨어지게 되어 레이저 빔의 에너지 변화폭이 커지게 된다. 따라서, 고성능의 엑시머 레이저를 사용한다고 하더라도, 레이저 빔의 에너지 크기를 항상 프로세스 윈도우 범위 내로 제어하는데 한계가 있으며, 그 결과 박막과 기판의 가공 수율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공 수율이 향상되며 동시에 저렴한 비용으로 제작 및 유지가능하도록 구조가 개선된 레이저 가공장치 및 가공방법을 제공하는 것이다.
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 배치되며, 상기 레이저 빔 광원에 대하여 상대이동가능하게 배치되는 스테이지와, 상기 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 상기 레이저 빔의 조사 후 획득된 상기 가공영역의 이미지 중 적어도 하나를 기초로 하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하며, 상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 상기 레이저 빔 광원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 에너지 미터를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 에너지 미터에서 측정된 에너지의 크기가 미리 설정된 기준에너지보다 작은 경우, 상기 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 상기 레이저 빔 광원을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 가공영역의 가공시 발생되는 부산물이 유동되며 관통 형성되는 배출공을 가지는 하우징과, 상기 관통공을 막도록 상기 하우징에 결합되는 빔 스플리터와, 상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬을 포함하는 석션유닛을 더 포함하며, 상기 에너지 미터는 상기 빔 스플리터에서 반사된 레이저 빔을 이용하여 상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 레이저 빔이 조사된 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 영상촬영기를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 영상촬영기에서 촬영된 이미지와, 미리 설정된 기준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 제어부는, 상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역이 레이저 빔이 조사되는 위치로 이동되도록 상기 스테이지를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 레이저 가공방법은, 형상 및 에너지분포가 가공된 레이저 빔을 가공대상물의 가공영역으로 조사하는 조사단계와, 상기 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 상기 레이저 빔의 조사 후 획득된 상기 가공영역의 이미지 중 적어도 하나를 기초로 하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 판단단계와, 상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역에 상기 레이저 빔을 재조사하는 재조사단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 측정단계를 더 포함하며, 상기 판단단계에서는, 상기 측정단계에서 측정된 에너지의 크기와 미리 설정된 기준에너지의 크기를 비교하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 레이저 빔의 조사 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영단계를 더 포함하며, 상기 판단단계에서는, 상기 촬영단계에서 촬영된 이미지와 미리 설정된 기준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 측정단계 및 상기 레이저 빔의 조사 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영단계를 더 포함하며, 상기 판단단계에서는, 상기 측정단계에서 측정된 에너지의 크기와 미리 설정된 기준에너지의 크기를 비교하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 일차적으로 판단하고, 상기 촬영단계에서 촬영된 이미지와 미리 설정된 기준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 최종적으로 판단하는 것이 바람직하다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 가공완료되지 않은 가공영역에 레이저 빔을 재조사함으로써 그 지점을 재가공할 수 있으며, 그 결과 레이저 가공장치의 가공 수율이 향상된다.
또한, 상기한 바와 같이 가공완료되지 않은 가공영역에 대하여 재가공을 하도록 구성되어 있으므로, 비교적 저렴한 비용의 레이저를 사용하거나 익스터널 트리거 방식을 사용하더라도 높은 수준의 가공 수율을 유지할 수 있으며, 그 결과 일정 수준 이상의 가공 수율을 가지는 레이저 가공장치를 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개념도이며, 도 2는 도 1에 도시된 석션 유닛의 사시도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이며, 도 4는 제어부의 작동원리를 설명하기 위한 블록도이며, 도 5는 제어부의 판단과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 기판과 박막이 결합된 상태 및 분리된 상태의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 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, 측정유닛과, 제어부(70)를 포함한다.
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.
감쇠기(20)는 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되며, 레이저 빔의 세기를 조절한다. 감쇠기(20)는 공지의 구성이므로, 상세한 설명은 생략한다.
광학계(30)는 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 진행경로 상에 배치되 며, 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, 광학계(30)는 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 진행경로를 변화시키는 미러(34)와, 빔 균일제(32)를 통과한 레이저 빔 단면의 가장자리를 마스킹하는 마스크(35)와, 필드 렌즈(36)를 구비한다. 상술한 바와 같이 구성되는 광학계(30)는 대한민국 등록특허 제10-0724540호 등에 개시된 공지의 구성이므로 개별적 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
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 구동부(41)에 연결된다. 스테이지 구동부(41)는 스테이지(40)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킨다.
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.
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.
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.
팬(53)은 배기덕트(515) 내에 설치된다. 팬(53)은 관통공(511) 및 배출공(512)을 통해 부산물(0)을 흡입한다.
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.
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.
측정유닛은 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지를 측정하거나 가공영역의 이미지를 촬영하기 위한 것이다. 특히, 본 실시예에서 측정유닛은 빔 프로라일러(61)와, 에너지 미터(62)와, 영상촬영기(63)를 포함한다. 빔 프로파일러(61)는 빔 스플리터(52)에서 반사된 레이저 빔을 수광하며, 레이저 빔의 에너지 분포도(profile)를 측정한다. 에너지 미터(62)는 빔 스플리터(52)에서 반사된 레이저 빔을 수광하며, 레이저 빔의 에너지 크기를 측정한다. 그리고, 이와 같이 반사된 빔의 에너지 분포도 및 세기를 측정하면, 빔 스플리터(52)를 투과한 레이저 빔의 에너지의 분포도 및 크기를 알 수 있다. 영상촬영기(63)는 가공대상물(P)의 상측에 배치되며, 레이저 빔이 조사된 후의 가공대상물(P)의 이미지를 촬영한다. 영상촬영기(63)는 CCD(Charge-coupled device) 카메라 등 다양한 것이 채용될 수 있다.
제어부(70)는 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 여부를 판단하고, 재조사 필요시 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 레이저 빔 광원(10)과 스테이지(40)를 제어하기 위한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(70)는 에너지 미터(62), 영상촬영기(63), 스테이지 구동부(41) 및 레이저 빔 광원(10)과 전기적으로 연결되어 있다.
제어부(70)는 에너지 미터(62) 및 영상촬영기(63)로부터 각각 가공영역으로 조사된 레이저 빔의 에너지 크기와 가공영역의 이미지를 입력받는다. 제어부(70)는 입력받은 에너지의 크기와 기준에너지의 크기를 비교한다. 기준에너지는 레이저 빔의 조사시 기판과 박막의 서로 분리되는 에너지 범위 즉 프로세스 윈도우를 의미한다. 입력받은 에너지의 크기가 프로세스 윈도우 범위 내이면 박막과 기판이 정상적으로 분리되어 레이저 빔의 재조사가 필요 없으며, 따라서 제어부는 판단을 종료한다.
입력받은 에너지의 크기가 프로세스 윈도위 보다 작은 값을 가지는 경우, 제어부(70)는 입력받은 가공영역의 이미지의 명암과, 미리 설정된 기준이미지 즉 기판과 박막이 정상적으로 분리된 상태의 이미지의 명암을 서로 비교하여 레이저 빔의 재조사 여부를 최종적으로 판단한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 박막과 기판이 결합되어 있는 상태의 이미지(1)와, 박막과 기판이 정상적으로 분리된 상태의 이미지(2) 즉 기준이미지 사이에는 명암차이가 존재하는데, 기준이미지와 가공영역의 이미지 사이의 명암차이가 기준 값 이하인 경우에는 기판과 박막이 정상적으로 분리된 것으로 레이저 빔의 재조사가 필요 없으며, 두 이미지 사이의 명암차이가 기준 값을 넘어서는 경우에는 박막과 기판이 분리되지 않은 상태로 레이저 빔의 재조사가 필요한 상태이다.
최종 판단시 가공영역이 가공완료되지 않은 것으로 판단되는 경우, 제어부(70)는 구동신호를 스테이지 구동부(41) 및 레이저 빔 광원(10)으로 출력한다. 구동신호 인가시, 스테이지 구동부(41)는 스테이지를 구동하여 가공완료되지 않은 가공영역을 레이저 빔이 조사되는 지점으로 이동시키며, 레이저 빔 광원(10)은 레이저 빔을 가공영역에 재조사한다.
또한, 레이저 가공장치(100)는 정렬 유닛과, 포커싱 유닛을 더 구비한다.
정렬 유닛(Aligner)은 가공대상물(P)과 레이저 빔을 정렬시키기 위한 것으로, 가공하고자 하는 가공영역을 레이저 빔의 진행경로 상에 배치하기 위한 것이다. 본 실시예에서 정렬 유닛은 가공대상물의 상측에 배치되어 가공대상물(P) 내의 마크를 인식하는 비전(81)을 포함한다. 상기한 정렬 유닛은 공지의 구성인 바, 상세한 설명은 생략한다.
포커싱 유닛은 레이저 빔의 초점을 가공대상물(P)에 정렬시키기 위한 것으로, 레이저 빔의 초점을 가공영역에 맞추기 위한 것이다. 본 실시예에서 포커싱 유닛은 가공대상물(P)의 상측에 배치되어 가공대상물의 휨 정도를 감지하는 포커싱부(91)를 포함한다. 상기한 포커싱 유닛은 공지의 구성인 바, 상세한 설명은 생략한다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 레이저 가공장치(100)를 사용하여 가공대상물을 가공하는 공정에 대하여, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 스테이지(40)를 구동하여 가공대상물을 이동시키면서 가공대상물의 모든 가공영역에 레이저 빔을 1회씩 조사하며, 이 과정 동안 각 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지를 측정하고 이를 저장한다. 이후, 저장된 각 가공영역의 에너지 데이터를 이용하여 각 가공영역의 가공완료 여부를 일차적으로 판단한다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 각 가공영역에 조사된 에너지의 크기를 기준에너지(475 ~ 500mJ)와 비교하여, 기준에너지 미만의 에너지를 갖는 레이저 빔이 조사된 가공영역(R)을 선별한다. 그런 다음, 스테이지를 구동하여 가공대상물을 이동하면서 영상촬영기로 선별된 각 가공영역(R)의 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지와 기준이미지 사이의 명암을 비교하여, 레이저 빔의 재조사가 필요한 영역을 최종적으로 판단 및 선별한다. 이후, 가공대상물을 이동시켜가면서 최종적으로 선별된 각 가공영역에 레이저 빔을 1회씩 재조사하면, 레이저 가공공정이 완료된다. 다만, 필요에 따라서는 도 7에 점선으로 도시된 바와 같이, 모든 가공영역이 가공완료될 때까지 재조사된 각 가공영역에 대하여 상기한 과정을 반복할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는 각 가공영역으로 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 각 가공영역의 이미지를 이용하여, 각 가공영역의 가공완료 여부를 판단하며, 가공완료되지 않은 가공영역에 대해서는 레이저 빔을 재조사하여 다시 가공하도록 구성되어 있다. 따라서, 레이저 가공장치에 비교적 저렴한 엑시머 레이저를 사용하면서도 높은 가공 수율을 유지할 수 있게 되며 또한 레이저 빔을 정확한 위치에 조사하기 위한 익스터널 트리거 방식을 채택할 수 있게 된다.
상세하게 설명하면, 종래와 같이 각 가공영역의 가공완료 여부와 관계없이 모든 가공영역에 1회씩만 레이저 빔을 조사하는 장치에서 레이저 빔 에너지의 변화폭이 커지게 되면, 기준에너지보다 작은 에너지가 조사되는 가공영역이 증가하게 되며, 그 결과 레이저 가공장치의 가공 수율이 떨어지게 된다. 하지만, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치는, 가공이 완료되지 않은 가공영역에 대하여 추가적으로 레이저 빔을 조사하도록 구성되어 있으므로, 최초 레이저 빔의 조사시 가공완료되지 않은 가공영역을 추가적으로 가공할 수 있으며, 그 결과 레이저 가공장치의 가공 수율이 떨어지게 되는 것이 방지된다. 따라서, 저렴한 엑시머 레이저를 사용하거나 익스터널 트리거 방식을 사용하더라도, 높은 가공 수율을 유지할 수 있게 된다.
또한, 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 있으며, 그 결과 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있고 레어저 가공장치가 오염 및 손상되는 것이 방지된다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 석션 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이다.
도 4는 제어부의 작동원리를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 제어부의 판단과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 기판과 박막이 결합된 상태 및 분리된 상태의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7은 레이저 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 각 가공영역에 조사된 레이저 빔 에너지의 크기를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...레이저 가공장치 10...레이저 빔 광원
20...감쇠기 30...광학계
40...스테이지 50...석션 유닛
62...에너지 미터 63...영상촬영기
70...제어부

Claims (10)

  1. 레이저 빔을 방출하는 레이저 빔 광원;
    상기 레이저 빔 광원에서 방출된 레이저 빔의 형상 및 에너지분포를 가공하는 광학계;
    상기 광학계에 의해 가공된 레이저 빔이 조사되며, 상기 조사된 레이저 빔에 의해 가공되는 가공대상물이 배치되며, 상기 레이저 빔 광원에 대하여 상대이동가능하게 배치되는 스테이지; 및
    상기 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 상기 레이저 빔의 조사 후 획득된 상기 가공영역의 이미지 중 적어도 하나를 기초로 하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하며, 상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 상기 레이저 빔 광원을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 에너지 미터;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 에너지 미터에서 측정된 에너지의 크기가 미리 설정된 기준에너지보다 작은 경우, 상기 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 상기 레이저 빔 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 통과되도록 관통 형성되는 관통공과, 상기 가공영역의 가공시 발생되는 부산물이 유동되며 관통 형성되는 배출공을 가지는 하우징과,
    상기 관통공을 막도록 상기 하우징에 결합되는 빔 스플리터와,
    상기 부산물이 배출공으로 흡입되도록 상기 부산물을 흡입하는 팬을 포함하는 석션유닛;을 더 포함하며,
    상기 에너지 미터는 상기 빔 스플리터에서 반사된 레이저 빔을 이용하여 상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 조사된 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 영상촬영기;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 영상촬영기에서 촬영된 이미지와, 미리 설정된 기준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 에너지 미 터;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 에너지 미터에서 측정된 에너지의 크기가 미리 설정된 기준에너지보다 작은 경우, 상기 가공영역에 레이저 빔이 재조사되도록 상기 레이저 빔 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역이 레이저 빔이 조사되는 위치로 이동되도록 상기 스테이지를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  7. 형상 및 에너지분포가 가공된 레이저 빔을 가공대상물의 가공영역으로 조사하는 조사단계;
    상기 가공대상물의 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기 및 상기 레이저 빔의 조사 후 획득된 상기 가공영역의 이미지 중 적어도 하나를 기초로 하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 판단단계; 및
    상기 레이저 빔의 재조사 필요시에 상기 가공영역에 상기 레이저 빔을 재조사하는 재조사단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 측정단계;를 더 포함하며,
    상기 판단단계에서는, 상기 측정단계에서 측정된 에너지의 크기와 미리 설정된 기준에너지의 크기를 비교하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 조사 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영단계;를 더 포함하며,
    상기 판단단계에서는, 상기 촬영단계에서 촬영된 이미지와 미리 설정된 기준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가공영역에 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기를 측정하는 측정단계; 및
    상기 레이저 빔의 조사 후 상기 가공영역의 이미지를 촬영하는 촬영단계;를 더 포함하며,
    상기 판단단계에서는, 상기 측정단계에서 측정된 에너지의 크기와 미리 설정된 기준에너지의 크기를 비교하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 일차적으로 판단하고, 상기 촬영단계에서 촬영된 이미지와 미리 설정된 기 준이미지 사이의 명암차이를 이용하여 상기 가공영역에 대한 레이저 빔의 재조사 필요 여부를 최종적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102101215A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 Ap系统股份有限公司 具有激光束分析器的激光加工装置
KR101466669B1 (ko) * 2013-05-31 2014-12-01 주식회사 엘티에스 강화유리 셀의 관통홀 가공장치
CN104816085A (zh) * 2014-02-05 2015-08-05 Ap系统股份有限公司 用于处理激光的设备
US9132511B2 (en) 2011-01-13 2015-09-15 Suss Microtec Photonic Systems, Inc. Laser removal of conductive seed layers
KR20180097942A (ko) 2017-02-24 2018-09-03 에이피시스템 주식회사 레이저 처리 장치 및 방법
KR102077732B1 (ko) 2018-11-07 2020-04-07 김윤호 레이저 가공장치
KR20210096849A (ko) 2020-01-29 2021-08-06 김윤호 라인빔 광학계 및 이를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100419369B1 (ko) * 2001-11-16 2004-02-19 주식회사 인스텍 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템
KR100783175B1 (ko) 2006-11-29 2007-12-12 나노전광 주식회사 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 씨씨디 결합을이용한 포토마스크 표면의 헤이즈 검출장치 및 그검출방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102101215A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 Ap系统股份有限公司 具有激光束分析器的激光加工装置
US9132511B2 (en) 2011-01-13 2015-09-15 Suss Microtec Photonic Systems, Inc. Laser removal of conductive seed layers
KR20160012250A (ko) * 2011-01-13 2016-02-02 타마랙 사이언티픽 컴퍼니 인코포레이티드 전도성 시드 레이어를 레이저 제거하는 방법 및 장치
KR101466669B1 (ko) * 2013-05-31 2014-12-01 주식회사 엘티에스 강화유리 셀의 관통홀 가공장치
CN104816085A (zh) * 2014-02-05 2015-08-05 Ap系统股份有限公司 用于处理激光的设备
KR20180097942A (ko) 2017-02-24 2018-09-03 에이피시스템 주식회사 레이저 처리 장치 및 방법
KR102077732B1 (ko) 2018-11-07 2020-04-07 김윤호 레이저 가공장치
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