KR20130076444A - 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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김환
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Abstract

개시된 레이저 가공 방법 및 장치는, 복수의 레이저 빔을 가공 대상물의 내부의 동일한 깊이에 집광시킴으로써 가공 대상물의 내부에 복수의 절단선을 동시에 형성한다. 이에 의하여, 가공 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

레이저 가공 장치 및 방법{Laser machining apparatus and method thereof}
본 발명은 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 가공 대상물을 그 두께 방향으로 분할하기 위한 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 레이저를 이용하여 예를 들어 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등과 같은 가공 대상물을 절단하는 경우, 가공 대상물이 흡수하는 파장의 레이저 광을 조사하여, 레이저 광의 흡수에 의해 절단하고자 하는 영역에서 가공 대상물의 표면으로부터 이면을 향하여 가열 용융을 진행시켜서 가공 대상물을 절단한다. 그러나, 이러한 절단 방법에서는 가공 대상물의 표면 중 절단하고자 하는 영역의 주변도 용융된다. 따라서, 가공 대상물의 표면에 예를 들어 반도체 소자 등이 형성되어 있는 경우에는 가공 대상물의 절단시 이 절단 영역 주위에 있는 반도체 소자가 용융할 우려가 있다.
최근에는 가공 대상물의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 높은 출력을 가지는 ms(micro second) 이하, 예를 들어 ps(pico second) 또는 fs(femto second) 오더의 펄스 폭을 가지는 초단 또는 극초단 펄스의 레이저광을 이용하여 가공 대상물의 내부에 레이저 광의 초점을 맞춤으로써 내부 크랙을 형성하고, 이 내부 크랙이 형성된 가공 대상물에 외부 응력을 가하여 브레이킹(breaking)함으로써 가공 대상물을 절단하는 소위 스텔스 다이싱 방법이 개발되고 있다.
본 발명은 가공 대상물의 내부에 복수의 절단선을 신속하게 형성할 수 있는 레이저 가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 프리즘 쌍을 이용하여 복수의 레이저 빔을 형성함으로써 구조적으로 간단하고 가격이 저렴한 레이저 가공 장치의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명은 집광 렌즈를 움직이지 않고 균일한 품질의 집광점을 가공 대상물의 내부에 형성할 수 있는 레이저 가공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 가공 대상물이 탑재되는 스테이지; 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저 발생기; 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분리하는 적어도 하나의 광 분리기; 상기 가공 대상물 내부의 동일한 깊이에 상기 복수의 레이저 빔을 집광시키는 적어도 하나의 집광 렌즈;를 포함하여, 복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상기 복수의 레이저의 집광점과 상기 스테이지를 상대이동시켜, 상기 가공 대상물의 내부에 복수의 개질영역을 형성하고, 상기 복수의 개질영역에 의하여 절단의 기준이 되는 복수의 절단선을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 광 분리기는, 정점이 마주보게 배치되는 프리즘 쌍을 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔의 상기 집광 렌즈의 광축에 대한 기울기를 변경함으로써 상기 집광점의 상기 가공 대상물의 두께 방향으로의 위치를 변경하는 적어도 하나의 줌 렌즈 유닛;을 포함할 수 있다.
줌 렌즈 유닛은, 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광 또는 미세 수렴광으로 변경할 수 있다.
상기 줌 렌즈 유닛은, 마이너스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 줌 렌즈; 상기 줌 렌즈와 상기 집광 렌즈 사이에 고정적으로 배치되어, 상기 이동 렌즈의 위치에 따라 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 및 미세 수렴광을 상기 집광 렌즈로 입사시키는 고정 렌즈;를 포함할 수 있다.
상기 줌 렌즈 유닛은, 마이너스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 제1줌 렌즈; 플러스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 제2줌 렌즈; 상기 제2줌 렌즈와 상기 집광 렌즈 사이에 고정적으로 배치되어, 상기 제1줌렌즈와 상기 제2줌 렌즈의 위치에 따라 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 및 미세 수렴광을 상기 집광 렌즈로 입사시키는 고정 렌즈;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 복수의 가상의 절단 예정라인에 대응되는 복수의 레이저 빔을 준비하는 단계; 상기 복수의 레이저 빔을 상기 가공 대상물의 내부의 동일한 깊이에 집광시키는 단계; 상기 가공 대상물과 상기 복수의 레이저 빔의 집광점을 상기 복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상대 이동시키는 단계; 상기 복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상기 복수의 레이저 빔의 집광점과 상기 가공 대상물을 상대이동시켜, 상기 가공 대상물의 내부에 복수의 개질영역을 형성하고, 상기 복수의 개질영역에 의하여 절단의 기준이 되는 복수의 절단선을 형성하는 것을 특징한다.
상기 복수의 레이저 빔을 준비하는 단계는, 적어도 하나의 레이저 발생기로부터 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 발생시키는 단계; 정점이 마주보게 배치되는 적어도 하나의 프리즘 쌍을 이용하여 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 상기 복수의 레이저 빔으로 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 복수의 레이저 빔의 집광점의 위치를 상기 가공 대상물의 두께 방향으로 이동시키는 단계;를 더 구비할 수 있다.
상기 이동시키는 단계는, 고정된 위치를 갖는 집광 렌즈의 광축에 대한 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔의 기울기를 조절하여 상기 집광 렌즈에 입사시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 제1기울기를 가지도록 조절된 상기 복수의 레이저 빔을 상기 집광 렌즈에 입사시킴으로써 상기 가공 대상물의 광입사면으로부터 제1거리 이격된 위치에 집광시켜 복수의 제1절단선을 형성하는 단계; 제1기울기와는 다른 제2기울기를 가지도록 조절된 상기 복수의 레이저 빔을 상기 집광 렌즈에 입사시킴으로써 상기 가공 대상물의 광입사면으로부터 상기 제1거리와는 다른 제2거리 이격된 위치에 집광시켜 복수의 제2절단선을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1거리는 상기 제2거리보다 클 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치 및 방법에 의하면, 가공 대상물과 레이저 빔의 일 회의 상대 이동에 의하여 복수의 절단선을 가공 대상물의 내부에 형성할 수 있어, 신속한 스텔스 다이싱 가공이 가능하다. 또한, 집광 렌즈 자체를 이동시키지 않고, 집광 렌즈에 입사되는 광의 기울기를 변경함으로써 집광점의 가공 대상물의 두께 방향의 위치를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공 방법의 일 실시예에 의하여 가공 대상물의 내부에 복수의 절단선을 동시에 형성하는 모습을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 가공 방법의 일 실시예에 의하여 가공 대상물의 내부에 개질영역이 형성되는 모습을 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 개질영역에 의하여 형성된 절단선을 기점으로 하여 가공 대상물이 분리되는 모습을 도시한 도면.
도 5는 가공 대상물의 일 예로서, 복수의 회소소자가 형성된 웨이퍼를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략적인 구성도.
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 적용된 광 분리기의 일 예를 도시한 도면.
도 8은 줌 렌즈 유닛의 일 실시예의 광학적 구성을 도시한 도면.
도 9는 도 8에 도시된 줌 렌즈 유닛의 일 실시예에 의하여 집광점의 위치가 변하는 모습을 도시한 도면.
도 10은 줌 렌즈 유닛의 다른 실시예의 광학적 구성을 도시한 도면.
도 11은 도 10에 도시된 줌 렌즈 유닛의 일 실시예에 의하여 집광점의 위치가 변하는 모습을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략적인 구성도.
도 13은 본 발명에 따른 레이저 가공 방법의 일 실시예로서, 가공 대상물의 내부의 두께 방향으로 서로 다른 위치에 복수의 절단선을 형성하는 모습을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 가공 장치 및 방법의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치 및 방법은 복수의 레이저 빔(L1)(L2)을 복수의 가상의 절단 예정라인(A1)(A2)을 따라 가공 대상물(1)의 내부에 조사하여, 가공 대상물(1)의 내부에 집광시키고, 그 집광점(F1)(F2) 부근에서 일어나는 다광자 흡수 또는 이에 준하는 물리광학적 현상에 의하여 가공 대상물(1)의 내부에 물성이 변화된 개질영역(C1)(C2)을 형성하고, 이 개질 영역(C1)(C2)에 의하여 가공 대상물(1)의 내부에 두께 방향으로의 절단의 기준이 되는 복수의 절단선(B1)(B2)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 레이저 빔(L1)(L2)은 가공 대상물(1)에 대하여 투과성을 갖는 파장 대역을 가진다. 레이저 빔(L1)(L2)은 그 펄스 폭이 1 ㎲ 이하, 바람직하게는 피코초 오더 또는 펨토초 오더의 펄스 폭을 가지는 초단 펄스 레이저 빔일 수 있다. 레이저 빔(L1)(L2)의 피크 파워 밀도는 1×108 (W/㎠) 이상일 수 있다. 이러한 레이저 빔(L1)(L2)은 매우 높은 집광성을 가지며, 회절 한계에까지 집광이 가능하다. 이러한 레이저 빔(L1)(L2)을 가공 대상물(1)의 내부에 집광시키면 집광점(F1)(F2) 부근에서 시간적, 공간적으로 압축되어 국소적으로 매우 높은 피크 파워가 밀집된 상태를 형성한다. 그러면, 가공 대상물(1)에 대하여 투과성을 가진 레이저 빔(L1)(L2)이 다광자흡수 또는 이에 준하는 비선형 흡수 효과에 의하여 국소적으로 매우 높은 흡수 특성을 나타낸다. 이에 의하여 가공 대상물(1)의 내부에는 재료의 물성이 변화된 개질영역(C1)(C2)이 형성되며, 이 개질영역(C1)(C2)에 의하여 가공 대상물(1)의 내부에 절단선(B1)(B2)을 형성할 수 있다. 절단선(B1)(B2)을 형성한 후에 가공 대상물(1)에 외부로부터 물리적 충격, 예를 들어 기계적, 열적 응력을 가하거나 또는 자연스런 분열에 의하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 절단선(B1)(B2)을 따라 가공 대상물(1)을 절단할 수 있다. 가공 대상물(1) 내부의 집광점(F1)(F2) 부근에서만 국소적인 비선형 흡수 효과를 보이기 때문에 가공 대상물(1)의 표면 또는 이면으로의 열영향을 줄일 수 있다.
상기한 바와 같이 복수의 레이저 빔(L1)(L2)을 이용하여 일 회의 가공에 의하여 복수의 절단선(B1)(B2)을 형성할 수 있으므로, 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 회로소자(11)가 형성된 웨이퍼 형태의 가공 대상물(1)을 절단하고자 하는 경우에, 복수의 회로소자(11) 사이의 복수의 절단 예정라인을 따라 절단선을 형성함으로써 하나의 웨이퍼를 가공하는데 소요되는 공정 시간을 줄일 수 있다. 도 1 내지 도 4에서는 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)을 이용하는 방법에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 후술하는 바와 같이 4개 또는 그 이상의 레이저 빔을 이용하여 4개 또는 그 이상의 절단선을 동시에 형성하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 레이저 가공 장치의 일 예를 도시한 구성도이다. 도 6을 보면, 레이저 발생기(110), 광 분리기(140)와, 집광 렌즈(130), 및 스테이지(200)가 도시되어 있다. 레이저 발생기(110)는 초기 레이저 빔(L)을 발생시킨다. 초기 레이저 빔(L)은 예를 들어 콜리메이트된 평행광일 수 있다. 초기 레이저 빔(L)은 미러(120)에 의하여 반사되어 광 분리기(140)로 입사된다. 광 분리기(140)는 초기 레이저 빔(L)을 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리한다. 분리된 레이저 빔(L1)(L2)은 집광 렌즈(130)로 입사된다. 집광 렌즈(130)는 레이저 빔(L1)(L2)을 가공 대상물(1)의 내부에 집광시켜, 집광점(F1)(F2)을 형성한다. 집광 렌즈(130)는 가급적 높은 개구수(N.A.)를 가질 수 있다. 개구수가 높을수록 레이저 빔(L1)(L2)의 에너지가 가공 대상물(1)의 표면에서 흡수되는 것을 방지할 수 있으며, 높은 효율로 레이저 빔(L1)(L2)을 가공 대상물(1)의 내부에 집광시킬 수 있다. 스테이지(200)에는 가공 대상물(1)이 탑재된다. 스테이지(200)에는 가공 대상물(1)을 고정할 수 있는 고정수단(미도시)이 마련된다. 고정수단은 예를 들어 진공 척(chuck)일 수 있다. 스테이지(200)는 도시되지 않은 이동수단에 의하여 X방향 또는 X, Y 방향으로 이동될 수 있다. 스테이지(200)를 이동시키는 이동수단은 XY테이블 등 당업계에서 통용되는 다양한 구도가 채용될 수 있다. 물론 집광 렌즈(130)를 포함하는 광학유닛(100)이 X, Y방향으로 이동될 수도 있다. 집광 렌즈(130)는 소정 각도 범위 이내의 레이저 빔(L1)(L2)을 가공 대상물(1)에 수직으로 입사시킬 수 있는 텔레센트릭 렌즈일 수 있다.
가공 대상물(1)은 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 그 표면에 복수의 전자 소자(11)가 형성된 웨이퍼일 수 있다. 회로소자(11)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 일련의 반도체 제조 공정에 의하여 기판(substrate)이 되는 웨이퍼에 형성될 수 있는 발광다이오드, 레이저 다이오드 등일 수 있다. 레이저 빔(L1)(L2)의 광입사면은 회로소자(11)가 형성되지 않은 웨이퍼의 이면일 수 있다.
본 실시예의 레이저 가공 장치는 복수의 절단선(B1)(B2)을 동시에 형성하기 위하여, 초기 레이저 빔(L)을 복수의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리하는 광 분리기(140)를 채용한다. 광 분리기(140)로서는 예를 들어, 회절광학소자가 채용될 수 있다. 그러나, 회절광학소자는 절단 예정라인(A1)(A2)의 간격에 유기적으로 대응하기 어렵다. 즉, 회절광학소저는 절단 예정라인(A1)(A2)의 간격에 대응하여 주문제작되어야 하고 그 가격 또한 상대적으로 높다. 이러한 점을 감안하여, 본 실시예의 레이저 가공 장치는 광 분리기(140)로서 도 7에 도시된 바와 같이 프리즘 쌍(310)(320)을 채용한다.
도 7을 보면, 프리즘 쌍(310)(320)은 그 정점(314)(324)이 서로 마주보게 배치된다. 프리즘(310)(320)은 예를 들어 단면이 삼각형 형상의 각주 형태일 수 있다. 소정의 직경을 갖는 초기 레이저 빔(L)은 프리즘(310)의 밑변(311)을 통하여 입사된다. 예를 들어, 초기 레이저 빔(L)의 단면은 정점(314)(324)을 지나는 광축(8)에 대하여 대칭일 수 있다. 도 7에서는 초기 레이저 빔(L)의 단면이 원형인 경우를 도시하고 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 초기 레이저 빔(L)은 프리즘(310)을 출사하는 과정에서 빗변(312)(313)에서의 굴절각도의 차이에 의하여 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리되어 서로 교차된다. 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)은 각각 프리즘(320)의 빗변(322)(323)으로 입사되어 밑변(321)을 통하여 출사되면서 서로 평행한 상태로 광로가 변환되어 출사된다.
이와 같은 구성에 의하여, 초기 레이저 빔(L)은 절단 예정라인(A1)(A2)을 따라 서로 이격된 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리될 수 있다. 레이저 빔(L1)(L2) 사이의 간격, 즉 절단 예정라인(A1)(A2)의 이격거리(G)는 프리즘(310)(320)의 빗변(312)(313)(322)(323)의 경사각도에 의하여 결정될 수 있다. 빗변의 경사각도에 따른 다양한 종류의 프리즘은 상업적으로 이용가능할 뿐 아니라, 제작 역시 용이하여, 회절광학소자에 비하여 간단하고 저렴한 비용으로 광학유닛(100)을 구성할 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 가공 대상물(1)의 내부에 복수의 절단선(B1)(B2)을 형성하는 과정을 간략하게 설명한다.
레이저 발생기(110)로부터 조사되는 초기 레이저 빔(L)은 프리즘 쌍(310)(320)에 의하여 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 빔(L1)(L2)는 집광 렌즈(130)에 의하여 그 집광점(F1)(F2)이 가공 대상물(1)의 내부, 즉 광입사면(12) 두께 방향(Z)으로 소정 거리 떨어진 위치에 위치된다. 레이저 빔(L1)(L2)은 가공 대상물(1)에 대하여 투과성을 가지므로 광입사면(12)에서 흡수되지 않고 투과되나, 집광점(21) 부근에서는 다광자 흡수 또는 이에 준하는 비선형 흡수 효과에 의하여 국부적으로 가공 대상물(1)의 물성이 변화되어 개질 영역(C1)(C2)이 형성된다. 즉, 집광점(F1)(F2) 부근에서 레이저 빔(L1)(L2)의 에너지가 가공 대상물(1)에 흡수되어 순간적으로 용융이 일어나며, 레이저 빔(L1)(L2)이 통과되고 난 후에는 냉각되면서 수축 및 응고가 일어난다. 또한 용융, 냉각 과정 동안에 집광점(F1)(F2) 부근에서 가공 대상물(1)을 구성하는 물질이 팽창, 수축되는데, 이 팽창, 수축에 의하여 미세한 크랙이 형성될 수 있으며, 개질 영역(C1)(C2은 미세한 크랙을 포함하는 영역일 수 있다.
절단 예정라인(A1)(A2)을 따라 집광점(F1)(F2)과 스테이지(140)를 상대이동시킴으로써 도 1에 도시된 바와 같이 가공 대상물(1)의 내부에 개질영역(C1)(C2)에 의한 복수의 절단선(B1)(B2)을 형성할 수 있다.
미세 크랙은 가공 대상물(1)의 표면과 이면에까지 도달되도록 형성될 수 있다. 이 경우 가공 대상물(1)은 자연스러운 분열에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이 두께 방향으로 절단될 수 있다. 또한, 미세 크랙이 가공 대상물(1)의 표면과 이면에까지 도달되지 않도록 형성되는 경우에는 가공 대상물(1)에 열적 또는 기계적인 충격을 가함으로써 크랙을 표면과 이면에까지 전파시켜 가공 대상물(1)을 두께 방향으로 절단할 수도 있다. 기계적 충격을 가하는 방식으로는 절단선(B1)(B2)에 대응되는 가공 대상물(1)의 표면 또는 이면을 도시되지 않은 블레이드로 누르는 브레이킹 방식이 있을 수 있다. 블레이드의 형태는 절단선(B1)(B2)의 형태에 따라 달라질 수 있다. 또한, 레이저 빔을 가공 대상물(1)에 조사하여 가공 대상물(1)에 열적 충격을 가하여 크랙을 표면과 이면에까지 전파시킬 수도 있다. 이 경우 레이저 빔은 가공 대상물(1)을 적절히 가열하였다가 냉각되는 과정에서 미세 크랙에 충격을 가하여 절단선(B1)(B2)을 따라 전파되도록 할 수 있는 적절한 에너지를 가지면 되며, 그 파장 대역은 가공 대상물(1)에 흡수될 수 있는 대역으로 선정될 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 일 회의 상대이동에 의하여 두 개의 절단선(B1)(B2)을 형성할 수 있어, 신속한 절단 가공이 가능하다. 또한, 프리즘 쌍(310)(320)을 이용하여 초기 레이저 빔(L)을 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리함으로써, 저렴한 비용으로 다양한 가공 환경에 유연하게 대처할 수 있다.
집광 렌즈(130)는 고정된 초점거리를 가지며, 이 초점거리에 해당되는 가공 대상물(1)의 내부에 집광점(F1)(F2)이 형성된다. 가공 대상물(1)의 종류와 두께에 따라서는 절단선(B1)(B2)의 형성 위치가 두께 방향으로 달라질 수 있다. 가공 대상물(1) 내부의 두께 방향으로 다른 위치에 절단선(B1)(B2)을 형성하기 위하여는 집광 렌즈(130)와 가공 대상물(1) 사이의 거리인 작업 거리(WD: Working Distance)를 조절할 필요가 있다. 작업 거리를 조절하기 위하여는 가공 대상물(1)을 Z 방향으로 이동시키거나 또는 집광 렌즈(130)를 Z 방향으로 이동시켜야 한다. 그러나, 소위 스텔스 다이싱을 수행하는 경우의 작업 거리를 수 밀리미터 정도에 지나지 않으므로 작업 거리를 조절하는 과정에서 집광 렌즈(130)와 가공 대상물(1)이 접촉될 위험이 있다. 또한, 가공 대상물(1)의 서로 다른 깊이에 집광점을 형성하는 경우에 매질의 두께 차이로 인하여 수차량이 달라지기 때문에 집광성능이 변화하여 균일한 균일하고 좋은 품질의 절단선을 형성하는 것이 용이하지 않다.
수차량을 보정하여 집광 성능의 변화를 억제하면서 매질 내부의 서로 다른 깊이에 레이저광을 집광시키기 위한 다양한 방안이 고려될 수 있다.
첫째, 가공 대상물과 같은 매질, 즉 굴절률이 같은 매질로 된 얇은 보정판을 집광 렌즈의 선단이나 말단에 장착하여 수차량을 보정하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나, 이 방안은 보정판의 경사나 두께 등에 의하여 집광성능 변화가 발생될 수 있다. 따라서, 보정판의 틸트(tilt)를 방지하기 위한 고정밀도의 틸트방지기구가 요구되고, 보정판의 두께를 정확하게 맞춰줘야 하므로 가격이 비싸진다. 짧은 작업 거리로 인하여 보정판을 교환할 때에 상당한 주의를 요한다. 또, 집광점의 위치가 변할때마다 다른 두께의 보정판으로 교환하여야 하므로 연속적인 작업이 곤란하다.
둘째, 매질 내부의 집광점의 위치에 따라 수차량이 다르게 발생하여 집광성능에 변화가 생기더라도 높은 개구수(High NA)의 집광 렌즈를 사용하여 양호한 집광점을 형성하는 방안이 고려될 수 있다. 그러나, 이 방안은 두께가 얇은 가공 대상물에는 어느 정도 적용이 가능하나. 두께가 두꺼운 가공 대상물, 예를 들어 약 300㎛ 이상의 두께를 가진 가공 대상물에서는 균일하고 좋은 품질의 절단선(30)을 구현하기가 곤란하다. 또한, 높은 개구수(High NA)의 집광 렌즈는 제작이 쉽지 않으며, 개구수가 높으면 작업 거리가 더욱 짧아지게 되는 불리함이 있다. 또한, 높은 개구수의 집광 렌즈를 채용하더라도 집광점의 위치를 변경하기 위하여는 집광 렌즈를 이동시켜 작업 거리를 변경하여야 하며, 이 과정에서 집광 렌즈(130)와 가공 대상물과의 접촉 위험은 더욱 커질 수 있다.
셋째, 집광 렌즈와 레이저 발생기 사이에 무초점 렌즈를 배치하고 이를 광축 방향으로 이동시킴으로써 매질 내부에서의 집광점의 위치의 변화에 따른 구면 수차를 보정하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나, 무초점 렌즈의 이동에 따라서 집광 렌즈에 입사되는 광속이 크게 변하므로 이를 보상하기 위하여 광원의 파워를 변화시켜야 하기 때문에 장치 구성이 복잡해질 수 있다. 또한, 무초점 렌즈로는 수차를 보정할 수는 있지만 집광점의 위치를 변경할 수 없으며, 집광점의 위치를 변경하기 위하여는 여전히 집광 렌즈를 이동시켜 작업 거리를 변경하여야 한다.
넷째, 레이저 발산 점을 이동시키는 방안을 고려할 수 있다. 이 방안은 레이저 빔을 발산광 형태로 출사하는 발산 점을 이동시키고 이를 집광 렌즈를 이용하여 집광하는 방안이다. 그러나, 이 방안은 레이저 광원의 퀄러티(quality)를 떨어뜨릴 위험이 있으며, 부피가 큰 레이저 광원을 이동시켜야 하므로 공간배치에 어려움이 따른다. 또한 레이저 광원에서 나오는 광의 확산범위를 측정하고 확산 값을 설정하는 작업이 용이하지 않으며, 매질 내부의 서로 다른 깊이에서의 집광점의 모양을 일정하게 유지하기 어렵다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 작업 거리(WD)를 변경하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 집광 렌즈(130)를 가공 대상물(1)에 대하여 고정된 위치에 위치시키고, 레이저 발생기(110)와 집광 렌즈(130) 사이, 즉 광 분리기(140)의 전단부에 줌 렌즈 유닛(150)을 배치한 것을 특징으로 한다. 줌 렌즈 유닛(150)은 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대한 초기 레이저 빔(L)의 기울기를 변경함으로써 집광 렌즈(130)에 의한 집광점의 가공 대상물(1)의 두께 방향(Z)의 위치를 변경한다. 즉, 줌 렌즈 유닛(150)은 초기 레이저 빔(L)을 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 평행한 광, 미세 발산광 또는 미세 수렴광으로 변경하고, 초기 레이저 빔(L)을 광 분리기(140)를 이용하여 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리하고, 이를 집광 렌즈(130)에 입사시킴으로써, 집광점의 두께 방향(Z)의 위치를 변경한다.
도 8은 줌 렌즈 유닛(150)의 광학적 구성의 일 예를 도시한 도면이다. 도 8에서는 편의상 광 분리기(140)는 생략하고 도시하였으며, 줌 렌즈 유닛(150)과 집광 렌즈(130) 사이의 광은 광 분리기(140)에 의하여 분리된 레이저 빔(L1)만을 도시한다. 레이저 빔(L2) 역시 레이저 빔(L1)과 마찬가지로 광입사면으로부터 동일한 거리에 집광된다.
도 8을 보면, 줌 렌즈(151)와 고정 렌즈(152)가 도시되어 있다. 줌 렌즈(151)는 광축(8)을 따라 이동되는 렌즈로서, 마이너스 파워를 가진다. 즉, 줌 렌즈(151)는 오목 렌즈로서 레이저 발생기(110)로부터 조사되는 콜리메이트된 초기 레이저 빔(L)을 그 파워에 비례하여 발산시킨다. 고정 렌즈(152)는 줌 렌즈(151)와 집광 렌즈(130) 사이에 고정적으로 배치된다. 고정 렌즈(152)는 줌 렌즈(151)의 위치에 따라 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 또는 미세 수렴광을 집광 렌즈(130)로 입사시킨다.
상술한 줌 렌즈 유닛(150)은 일종의 빔 익스팬더(beam expander) 광학계이나, 광을 확대하기 위한 파워를 갖는 줌 렌즈(151)가 이동된다는 점에서 차이가 있다. 줌 렌즈(151)가 소정의 기준 위치에 위치된 경우에는 도 9에 실선으로 도시된 바와 같이 고정 렌즈(152)를 통과한 광은 집광 렌즈(130)의 광축과 평행한 광(L1-1)이 되며, 집광점(F1-1)을 형성하게 된다. 이 상태에서 줌 렌즈 유닛(150)은 일반적인 고정 배율을 갖는 빔 익스팬더 광학계가 된다. 줌 렌즈(151)를 기준 위치를 중심으로 하여 고정 렌즈(152)로 접근시키거나 고정 렌즈(152)로부터 이격시키면 고정 렌즈(152)를 통과한 광의 집광 렌즈(130)의 광축에 대한 기울기가 변하며, 이 기울기의 변화에 의하여 집광점(F1)의 위치가 변하게 된다. 즉, 기울기를 변화시킴으로써 집광 렌즈(130)를 광축(8) 방향으로 이동시키지 않고도 집광점(F1)의 위치를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 줌 렌즈(151)가 기준위치에서 고정 렌즈(152)로부터 멀어지는 방향으로 이동되면, 고정 렌즈(152)를 통과한 광은 도 9에 점선으로 도시된 바와 같이 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 수렴하는 방향의 기울기를 가진 미세 수렴광(L1-2)이 되며, 집광점(F1-1)에 비하여 집광 렌즈(130)로 접근된 집광점(F1-2)이 형성된다. 줌 렌즈(151)가 기준위치에서 고정 렌즈(152)에 접근되는 방향으로 이동되면, 고정 렌즈(152)를 통과한 광은 도 9에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 발산하는 방향의 기울기를 가진 미세 발산광(L1-3)이 되며, 집광점(F1-1)에 비하여 집광 렌즈(130)로부터 이격된 집광점(F1-3)을 형성한다.
도 10에는 줌 렌즈 유닛(150)의 광학적 구성의 다른 예가 도시되어 있다. 도 10 역시 편의상 광 분리기(140)는 생략하고 도시하였으며, 줌 렌즈 유닛(150)과 집광 렌즈(130) 사이의 광은 광 분리기(140)에 의하여 분리된 레이저 빔(L1)만을 도시한다. 레이저 빔(L2) 역시 레이저 빔(L1)과 마찬가지로 광입사면으로부터 동일한 거리에 집광된다.
도 10을 참조하면, 제1, 제2줌 렌즈(153)(154)와 고정 렌즈(155)가 도시되어 있다. 제1줌 렌즈(153)는 광축(8)을 따라 이동되는 렌즈로서, 마이너스 파워를 가진다. 즉, 제1줌 렌즈(153)는 오목 렌즈로서 레이저 발생기(110)로부터 조사되는 콜리메이트된 초기 레이저 빔(L)을 그 파워에 비례하여 발산시킨다. 제2줌 렌즈(154)는 광축(8)을 따라 이동되는 렌즈로서, 플러스 파워를 가진다. 즉, 제2줌 렌즈(154)는 볼록 렌즈로서 제1줌 렌즈(153)에 의하여 발산된 초기 레이저 빔(L)을 그 파워에 비례하여 압축(condensing)시킨다. 고정 렌즈(155)는 제2줌 렌즈(154)와 집광 렌즈(130) 사이에 고정적으로 배치된다. 고정 렌즈(155)는 제1, 제2줌 렌즈(153)(154)의 위치에 따라 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 또는 미세 수렴광을 집광 렌즈(130)로 입사시킨다.
제1, 제2줌 렌즈(153)(154)가 소정의 기준 위치에 위치된 경우에는 도 11에 실선으로 도시된 바와 같이 고정 렌즈(155)를 통과한 광은 집광 렌즈(130)의 광축(8)과 평행한 광(L1')이 되며, 집광점(21-1)을 형성하게 된다. 이 상태에서 줌 렌즈 유닛(400a)은 일반적인 고정 배율을 갖는 빔 익스팬더 광학계가 된다. 제1, 제2줌 렌즈(153)(154)를 기준 위치를 중심으로 하여 고정 렌즈(155)로 접근시키거나 고정 렌즈(155)로부터 이격시키면 고정 렌즈(155)를 통과한 광의 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대한 기울기가 변하며, 이 기울기의 변화에 의하여 집광점(F1)의 위치가 변하게 된다. 즉, 기울기를 변화시킴으로써 집광 렌즈(130)를 광축(8) 방향으로 이동시키지 않고도 집광점(F1)의 위치를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 미세 수렴광(L1-2')을 형성하기 위하여 제1줌 렌즈(153)가 기준위치에서 고정 렌즈(155)로부터 멀어지는 방향으로 이동되며, 집광점(F1-1)에 비하여 집광 렌즈(130)로 접근된 집광점(F1-2)이 형성된다. 제1줌 렌즈(153)가 기준위치에서 고정 렌즈(155)에 접근되는 방향으로 이동되면, 고정 렌즈(155)를 통과한 광은 도 11에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 집광 렌즈(130)의 광축(8)에 대하여 발산하는 방향의 기울기를 가진 미세 발산광(L1-3')이 되며, 집광점(F1-1)에 비하여 집광 렌즈(130)로부터 이격된 집광점(F1-3)을 형성한다.
제1줌 렌즈(153)가 이동될 때에 제2줌 렌즈(154) 역시 이동되어 제1줌 렌즈(153)에 의하여 발산된 광을 그 파워에 비례하여 압축한다. 제2줌 렌즈(154)는 고정 렌즈(155)에 입사되는 광의 입사높이의 변화를 줄이는 방향으로 이동된다. 즉, 제2줌 렌즈(154)는 제1줌 렌즈(153)의 위치에 따른 고정 렌즈(155)에 입사되는 초기 레이저 빔(L)의 입사높이의 차이를 보상하는 보상렌즈로서 기능할 수 있다. 고정 렌즈(155)에 입사되는 광의 입사높이가 달라지면 구면 수차량이 달라진다. 구면 수차량의 변화는 집광점(21)의 품질 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예의 줌 렌즈 유닛(400a)은 제2줌 렌즈(154)를 채용하여 제1줌 렌즈(153)의 이동에 따라 고정 렌즈(155)에 입사되는 광의 입사 높이 차이를 보상하는 방향으로 이동시킴으로써 구면 수차를 보상할 수 있다. 여기서 보상이라 함은 구면 수차량의 변화를 제거하거나 또는 최소화한다는 것을 의미한다. 입사높이의 보상, 또는 구면 수차의 보상은 제2줌 렌즈(154)를 예를 들어 제1줌 렌즈(153)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동시킴으로써 구현될 수 있다. 즉, 제1줌 렌즈(153)가 고정 렌즈(155)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 발산량이 커지는 경우에는 압축량이 증가되도록 제2줌 렌즈(154) 역시 동일한 방향으로 이동될 수 있으며, 제1줌 렌즈(153)가 고정 렌즈(155)에 접근되는 방향으로 이동되어 발산량이 작아지는 경우에는 압축량이 줄어들도록 제2줌 렌즈(154) 역시 고정 렌즈(155)에 접근되는 방향으로 이동될 수 있다. 제1줌렌즈(153)와 고정 렌즈(155) 사이의 거리가 가까울수록 제1줌 렌즈(153)와 제2줌 렌즈(154) 사이의 거리는 멀어질 수 있다. 다만, 상술한 설명은 일 예일 뿐이며, 제2줌 렌즈(154)의 제1줌 렌즈(153)에 대한 상대적인 이동의 방향과 거리는 제1줌 렌즈(153) 및 제2줌 렌즈(154)의 광학적 구성에 따라 달라질 수 있다.
도 9를 보면, 고정 렌즈(152)에서 평행 광(L1-1)이 출사될 때에 고정 렌즈(152)에 입사되는 광의 입사높이를 기준으로 하여 미세 수렴광(L1-2) 및 미세 발산광(L1-3)이 출사될 때의 광의 입사높이의 차이가 각각 h1, h2로 표시되어 있다. 마찬가지로, 도 11을 보면, 고정 렌즈(155)에서 평행 광(L1-1')이 출사될 때에 고정 렌즈(155)에 입사되는 광의 입사높이를 기준으로 하여 미세 수렴광(L1-2') 및 미세 발산광(L1-3')이 출사될 때의 광의 입사높이 차이가 각각 h1', h2'로 표시되어 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 줌 렌즈 유닛(150)에 의하면, 도 8 및 도 9에 도시된 줌 렌즈 유닛(150)에 비하여 광의 입사높이 차이를 줄일 수 있다. 다시 말하면, h1>h1', h2>h2'로 할 수 있다. 따라서, 집광점(F1-1, F1-2, F1-3)을 형성하는 경우의 개구수의 변화를 줄여 균일한 품질의 집광점(F1-1, F1-2, F1-3)을 형성할 수 있다. 또한, 렌즈계에 의한 구면 수차량의 변화를 최소화함으로써 균일한 품질의 집광점(F1-1, F1-2, F1-3)을 형성할 수 있다.
동일한 깊이에 집광점을 형성하는 경우에 줌 렌즈(151)와 고정 렌즈(152) 사이의 거리에 비하여 제1줌 렌즈(153)와 고정 렌즈(155) 사이의 거리가 짧다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에 따르면 작은 이동거리로 집광점의 깊이를 변화시킬 수 있기 때문에 고정 렌즈(155)로 들어가는 광의 입사 높이 차이를 줄일 수 있다. 또한, 제1줌 렌즈(153)와 고정 렌즈(155) 사이의 거리가 멀어질수록 제1, 제2줌 렌즈(153)(154) 사이의 거리는 가까워짐으로써 광의 입사높이 차이를 보상할 수 있다. 또한, 집광점(F1)의 깊이의 변화에 따른 개구수의 변화가 매우 작아서 집광점(F1)의 품질을 더 균일하게 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 줌 렌즈 유닛(150)을 이용하여, 가공 대상물(1)의 두께 방향으로의 집광점(F1)의 위치, 즉 깊이를 변경할 수 있으며, 가공 대상물(1)의 내부의 원하는 위치에 집광점(F1)을 형성할 수 있다. 따라서, 집광 렌즈(130)의 작업 거리(WD)를 변경하지 않고 집광점(F1)의 위치를 변경할 수 있는 레이저 가공 장치의 구현이 가능하다.
또한, 집광 렌즈(130)에 입사되는 광선의 입사높이가 높을수록 높은 개구수의 광학계를 구현할 수 있는데, 줌 렌즈 유닛(150)은 기본적으로 빔 익스팬더의 기능을 가지므로 집광 렌즈(130)에 입사되는 초기 레이저 빔(L)의 광속을 확대함으로써 높은 개구수의 광학계를 구현할 수 있다. 또한, 높은 개구수의 광학계를 구현함으로써 가공 대상물(1) 내부에서의 집광점(F1)의 위치 변화에 따른 수차량의 변화를 상당 부분 상쇄하여 품질높은 균일한 집광점(F1)을 형성할 수 있다.
도 6에서는 초기 레이저 빔(L)을 광 분리기(140)를 이용하여 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)으로 분리하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 12를 보면, 레이저 발생기(110)로부터 생성된 초기 레이저 빔(L)을 두 개의 레이저 빔(L')(L'')로 분리하는 초기 광 분리기(160)가 도시되어 있다. 초기 광 분리기(160)는 예를 들어 반투과미러, 도 7에 도시된 프리즘 쌍(310)(320) 등 어떠한 것이라도 무방하다. 레이저 빔(L')은 줌 렌즈 유닛(150), 광 분리기(140), 및 집광 렌즈(130)를 거쳐 두 개의 레이저 빔(L1)(L2)로 가공 대상물(1)에 조사된다. 또, 레이저 빔(L'')은 줌 렌즈 유닛(140-1), 광 분리기(150-1), 및 집광 렌즈(130-1)를 거쳐 두 개의 레이저 빔(L3)(L4)로 가공 대상물(1)에 조사된다. 물론 집광 렌즈(130)와 집광 렌즈(130-1)는 하나로 통합될 수도 있다. 물론, 도 12에 점선으로 도시된 바와 같이 레이저 빔(L'')는 별도의 레이저 발생기(100-1)에 의하여 조사될 수도 있다. 이 경우, 초기 광분리기(160)는 필요치 않다. 이와 같은 구성에 의하여 4개의 절단선을 동시에 형성할 수 있다.
위에서는 가공 대상물(1)의 내부의 두께 방향으로 동일한 위치에 복수의 절단선(C1)(C2)을 동시에 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 가공 대상물(1)의 두께에 따라서는 두께 방향으로 서로 다른 위치에 복수의 절단선을 형성할 수도 있다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이 가공 대상물(1)의 내부에 각각 광입사면(12)으로부터 제1거리(D1) 및 제2거리(D2) 이격된 위치에 각각 절단선(B1)(B2) 및 절단선 (B3)(B4)를 형성할 수도 있다. 이 경우에, 복수의 레이저 빔(L1)(L2)을 이용하여 광입사면(12)으로부터 제1거리(D1) 이격된 위치에 집광시켜 절단선(B1)(B2)을 형상하고, 그 후에 복수의 레이저 빔(L1)(L2)을 다시 광입사면(12)으로부터 제2거리(D2) 이격된 위치에 집광시켜 절단선(B3)(B4)를 형성할 수 있다.
레이저 빔(L1)(L2)의 집광점을 광입사면(12)으로부터 제1거리(D1) 이격된 위치 및 광입사면(12)으로부터 제2거리(D2) 이격된 위치에 형성하기 위하여 줌렌즈(151) 또는 제1, 제2줌 렌즈(153)(154)를 이동시켜 집광 렌즈(130)에 입사되는 광의 기울기를 제1기울기로 설정하여 절단선(B1)(B2)를 형성하고, 그 후에 줌렌즈(151) 또는 제1, 제2줌 렌즈(153)(154)를 이동시켜 집광 렌즈(130)에 입사되는 광의 기울기를 제1기울기와 다른 제2기울기로 설정하여 다른 절단선(B3)(B4)을 형성할 수 있다. 이 경우에, 광입사면으로부터 멀리 떨어진 절단선(B1)(B2)을 먼저 형성하고 그 후에 절단선(B3)(B4)을 형성할 수 있다. 도 13에서는 광입사면(12)으로부터 제1, 제2거리(D1)(D2) 이격된 위치에 절단선을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서는 가공 대상물(1)의 두께 방향으로 3곳 이상에 절단선을 형성할 수도 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.
L...초기 레이저 빔 L1, L2, L3, L4...레이저 빔
1...가공 대상물 11...회로 소자
12...광입사면 100...광학유닛
110...레이저 발생기 120...미러
130...집광 렌즈 140...광 분리기
150...줌 렌즈 유닛 151...줌 렌즈
152, 155...고정 렌즈 153...제1줌 렌즈
154...제2줌 렌즈 160...초기 광분리기
200...스테이지 310, 320...프리즘
A1, A2...절단 예정라인 B1, B2, B3, B4...절단선
C1, C2, C3, C4...개질 영역

Claims (12)

  1. 가공 대상물이 탑재되는 스테이지;
    적어도 하나의 초기 레이저 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저 발생기;
    상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분리하는 적어도 하나의 광 분리기;
    상기 가공 대상물 내부의 동일한 깊이에 상기 복수의 레이저 빔을 집광시키는 적어도 하나의 집광 렌즈;를 포함하여,
    복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상기 복수의 레이저의 집광점과 상기 스테이지를 상대이동시켜, 상기 가공 대상물의 내부에 복수의 개질영역을 형성하고, 상기 복수의 개질영역에 의하여 절단의 기준이 되는 복수의 절단선을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 분리기는, 정점이 마주보게 배치되는 프리즘 쌍을 포함하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔의 상기 집광 렌즈의 광축에 대한 기울기를 변경함으로써 상기 집광점의 상기 가공 대상물의 두께 방향으로의 위치를 변경하는 적어도 하나의 줌 렌즈 유닛;을 포함하는 레이저 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    줌 렌즈 유닛은, 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광 또는 미세 수렴광으로 변경하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 줌 렌즈 유닛은,
    마이너스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 줌 렌즈;
    상기 줌 렌즈와 상기 집광 렌즈 사이에 고정적으로 배치되어, 상기 이동 렌즈의 위치에 따라 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 및 미세 수렴광을 상기 집광 렌즈로 입사시키는 고정 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 줌 렌즈 유닛은,
    마이너스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 제1줌 렌즈;
    플러스 파워를 가지며, 광축을 따라 이동되는 제2줌 렌즈;
    상기 제2줌 렌즈와 상기 집광 렌즈 사이에 고정적으로 배치되어, 상기 제1줌렌즈와 상기 제2줌 렌즈의 위치에 따라 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 평행한 광, 미세 발산광, 및 미세 수렴광을 상기 집광 렌즈로 입사시키는 고정 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 복수의 가상의 절단 예정라인에 대응되는 복수의 레이저 빔을 준비하는 단계;
    상기 복수의 레이저 빔을 상기 가공 대상물의 내부의 동일한 깊이에 집광시키는 단계;
    상기 가공 대상물과 상기 복수의 레이저 빔의 집광점을 상기 복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상대 이동시키는 단계;
    상기 복수의 가상의 절단 예정라인을 따라 상기 복수의 레이저 빔의 집광점과 상기 가공 대상물을 상대이동시켜, 상기 가공 대상물의 내부에 복수의 개질영역을 형성하고, 상기 복수의 개질영역에 의하여 절단의 기준이 되는 복수의 절단선을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔을 준비하는 단계는,
    적어도 하나의 레이저 발생기로부터 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 발생시키는 단계;
    정점이 마주보게 배치되는 적어도 하나의 프리즘 쌍을 이용하여 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔을 상기 복수의 레이저 빔으로 분리하는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 빔의 집광점의 위치를 상기 가공 대상물의 두께 방향으로 이동시키는 단계;를 더 구비하는 레이저 가공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는,
    고정된 위치를 갖는 집광 렌즈의 광축에 대한 상기 적어도 하나의 초기 레이저 빔의 기울기를 조절하여 상기 집광 렌즈에 입사시키는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1기울기를 가지도록 조절된 상기 복수의 레이저 빔을 상기 집광 렌즈에 입사시킴으로써 상기 가공 대상물의 광입사면으로부터 제1거리 이격된 위치에 집광시켜 복수의 제1절단선을 형성하는 단계;
    제1기울기와는 다른 제2기울기를 가지도록 조절된 상기 복수의 레이저 빔을 상기 집광 렌즈에 입사시킴으로써 상기 가공 대상물의 광입사면으로부터 상기 제1거리와는 다른 제2거리 이격된 위치에 집광시켜 복수의 제2절단선을 형성하는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1거리는 상기 제2거리보다 큰 레이저 가공 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103495805A (zh) * 2013-09-27 2014-01-08 苏州德龙激光股份有限公司 激光打点装置
CN107876968A (zh) * 2017-12-26 2018-04-06 英诺激光科技股份有限公司 一种用于平行加工的激光加工设备
KR20230153102A (ko) * 2022-04-28 2023-11-06 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법

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