KR20130113154A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20130113154A
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Abstract

본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원과, 상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기 및 상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING DEVICE}
본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 레이저광을 조사하여 가공 대상물을 가공하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel) 등의 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display), 반도체 웨이퍼(wafer), 적층 프린트 기판(multilayer printed circuit board) 등의 기판에 패턴을 형성하기 위하여 기판에 패턴 재료를 도포하고, 포토 마스크(Photomask)를 사용하여 패턴 재료에 선택적으로 노광을 하여 화학적 성질이 달라진 패턴 재료 부분 또는 그 외의 부분을 선택적으로 제거함으로서 패턴을 형성하였다.
또한, 최근에는 포토 마스크 대신 공간 광변조기(SLM : spatial light modulator)를 이용하여 기판상의 지정된 위치, 방향 및 형상으로 레이저광을 조사하여 패턴을 형성하는 레이저를 이용한 가공장치가 사용되고 있다.
여기서, 상기 공간 광변조기는 현재 주로 갈바노 미러(galvano mirror)나 폴리곤 미러(polygon mirror)를 이용한 1차원 스캐너를 사용하고 있으나, 이에 비해 DMD(Digital Micromirror Device)와 같은 어레이 타입의 공간 광변조기가 한순간에 레이저광을 조사할 수 있는 영역이 넓으므로 생산성 향상과 더불어 가공 장비의 구성과 제어 방법이 간단해지는 장점이 있다.
그러나, 갈바노 미러(galvano mirror)나 폴리곤 미러(polygon mirror)를 이용한 1차원 스캐너의 경우 충분한 크기의 반사면을 사용하여 제작됨으로써, 가공에 필요한 레이저광의 파장과 광에너지를 수용할 수 있는 재질로 사용할 수 있으며, 코팅 등의 처리를 할 수 있으므로 레이저광에 의한 손상이 발생되지 않으나, 상기 어레이 타입의 공간 광변조기의 경우 충분한 공간 분해능을 가지기 위하여 반도체 공정 등을 통하여 미세한 크기로 제작되기 때문에 가공에 필요한 레이저광의 광에너지를 견디기 위한 재질이나 코팅 등의 처리를 할 수 없어 가공에 필요한 레이저광의 광에너지를 견디지 못하여 열화되는 문제가 발생하였다.
또한, 갈바노 미러(galvano mirror) 또는 폴리곤 미러(polygon mirror)과 같은 1차원 스캐너와 같이 레이저광에 의한 손상이 발생하지 않는 경우에는 가공에 필요한 충분한 광에너지를 가공 대상물에 인가해야 하기 때문에 가공 대상물에 레이저광을 인가하는 시간이 길어지므로 생산성에 한계를 가지게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 높은 광에너지의 레이저광이 사용되는 가공 대상물의 가공공정에서 광변조기의 손상을 줄이고, 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원과, 상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기 및 상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함한다.
여기서, 상기 제1레이저광원은 상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
또한, 상기 제2레이저광원은 상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
아울러, 상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 클 수 있다.
이때, 상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은 Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 광변조기는 갈바노 미러, 폴리곤 미러, DMD, LCD 또는 포토마스크 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 조사 광학계는 상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기와, 상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈 및 상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공 장치는 서로 다른 파장의 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원과, 상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기 및 상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함하되, 상기 조사 광학계와 가공 대상물의 사이에 형성되어 조사광학계에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 다이크로익렌즈를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1레이저광원은 상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
또한, 상기 제2레이저광원은 상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
아울러, 상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지의 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 클 수 있다.
이때, 상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은 Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 광변조기는 갈바노 미러, 폴리곤 미러, DMD, LCD 또는 포토마스크 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 조사 광학계는 상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기와, 상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈 및 상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원과, 상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기와, 상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함하되, 상기 제1레이저광원과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광의 편광을 변경하는 편광변환부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조사 광학계와 가공 대상물의 사이에 형성되어 조사광학계에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광렌즈를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1레이저광원은 상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
또한, 상기 제2레이저광원은 상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진할 수 있다.
아울러, 상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지의 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 클 수 있다.
이때, 상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은 Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 광변조기는 갈바노 미러, 폴리곤 미러, DMD, LCD 또는 포토마스크 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 조사 광학계는 상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기와, 상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈 및 상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 두개의 레이저광원에서 광변조기를 손상시키지 않을 정도의 광에너지로 발진되는 레이저광을 합쳐 가공 대상물을 가공함으로써, 광변조기를 손상시키지 않고 가공 대상물의 가공이 가능하므로, 광변조기의 손상에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 광변조기를 사용함으로써, 가공 장치를 단순화할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 가공 대상물에 두개의 레이저광원으로 레이저광을 나누어 인가함으로써, 가공에 필요한 광에너지를 인가하는데 필요한 시간을 줄일 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 포토마스크를 사용한 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도.
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도.
도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4의 도면을 참고하여 본 발명에 따른 카메라 모듈의 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 포토마스크를 사용한 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 가공 장치는 제1레이저광원(10), 제2레이저광원(20), 광변조기(30) 및 조사 광학계(40)를 포함한다.
레이저 가공 장치는 가공 대상물(B)을 레이저광원에서 발진된 레이저광에 의해 가공하는 장치로, 용융, 절단, 그림이나 문자 등의 인화, 노광, 기판에 대한 회로패턴의 형성 및 회로패턴의 복구(리페어) 등 소정의 가공을 가공 대상물(B)에 대하여 행하는 것이다.
이때, 상기 가공 대상물(B)은 평판 디스플레이, 반도체 웨이퍼, 적층 프린트 기판 등일 수 있으며, 그외 일반적인 시료일 수 있다.
상기 제1레이저광원(10)과 제2레이저광원(20)은 레이저광을 발진하는 것으로, 상기 제1레이저광원(10)에서 발진된 레이저광은 반사미러(50)에 반사되어 광변조기(30)로 입사되고, 제2레이저광원(20)에서 발진된 레이저광은 가공하고자 하는 가공대상물(B)로 직접 조사될 수 있다. 이때, 상기 반사미러(50)는 레이저광을 반사하여 광경로를 변경시키는 것으로, 제1레이저광원(10)에서 발진된 레이저광을 광변조기(30)로 안내하도록 형성될 수 있다. 이러한 반사미러(50)는 제1레이저광원(10)의 위치와 광변조기(30)의 위치에 따라 사용되지 않을 수도 있고, 다수개가 사용될 수도 있다.
여기서, 상기 제2레이저광원(20)은 가공 대상물(B)에 레이저광을 직접 조사하도록 가공 대상물(B)의 일측에 형성될 수 있으며, 하나 또는 다수개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1레이저광원(10)와 제2레이저광원(20)은 Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1레이저광원(10)은 후술되는 광변조기(30)가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진되고, 상기 제2레이저광원(20)은 상기 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진될 수 있다.
다만, 상기 제1레이저광원(10)과 제2레이저광원(20)에서 발진되는 레이저광의 광에너지 합은 가공 대상물(B)의 가공시 필요한 광에너지 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 광변조기(30)가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 발진되는 제1레이저광원(10)의 레이저광과 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 발진되는 제2레이저광원(20)의 레이저광을 합하여 가공 대상물(B)을 가공함으로써, 광변조기(30)의 손상을 방지할 수 있으므로, 광변조기(30)의 손상에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 가공 장치를 단순화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 하나의 레이저광원을 사용하는 것에 비해 가공 대상물에 두개의 레이저광원으로 레이저광을 나누어 인가함으로써, 가공에 필요한 광에너지를 인가하는데 필요한 시간을 줄일 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에서는 레이저광원을 이용하는 것으로 설명하였으나, 레이저광원뿐만 아니라 LED(Light Emitting Diode : 발광 다이오드) 또는 램프와 같이 가공 대상물(B)을 가공할 수 있는 광을 발진하는 구성이라면 어떠한 것으로 형성되어도 무방하다.
상기 광변조기(30)는 제1레이저광원(10)에서 발진된 레이저광을 선택하여 정형화하는 것으로 DMD(Digital Micromirror Device)로 형성될 수 있다.
이때, 상기 DMD는 레이저광을 선택적으로 반사하여 형상화함으로써, 가공 대상물(B)로 조사할 수 있는 것으로 가공 대상물(B)의 상부 공역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 DMD는 다수개의 마이크로 미러(micro mirror)가 각도 조절이 가능하도록 2차원 어레이형으로 배열되어 구성될 수 있으며, 각 마이크로 미러의 경사각은 적어도 2종류로 전환이 가능하도록 형성될 수 있다.
아울러, 각 마이크로 미러는 경사각에 따라 각각 독립적으로 "온 상태"와 "오프 상태"로 전환이 가능하며, 제어부(미도시)에 의해 선택적으로 그 상태가 전환될 수 있다. 이때, 상기 제어부에는 입사되는 레이저광의 조사 여부를 나타내는 데이터가 저장될 수 있다.
따라서, 상기 DMD는 제어부의 데이터에 따라 마이크로 미러를 "온 상태" 또는 "오프 상태"로 전환하고, 입사되는 레이저광이 온 상태의 마이크로 미러로 입사되면 연직방향으로 반사되어 가공 대상물(B)로 조사되고, 레이저광이 오프 상태의 마이크로 미러로 입사되면 연직방향과 상이한 방향으로 반사되어 가공 대상물(B)에 조사되지 않는다.
상기 조사 광학계(40)는 레이저광의 이동 경로 상에 형성되며, 레이저광을 확대하는 광확대기(41)와, 상기 광확대기(41)에서 확대된 레이저광을 가공하고자 하는 영역에 맞게 일정한 크기로 집광하는 마이크로렌즈(42) 및 상기 마이크로렌즈(42)에서 집광된 레이저광을 가공 대상물(B)에 투사하는 투사렌즈(43)로 형성되어 광변조기(30)에 의해 정형화된 레이저광을 가공 대상물(B)로 조사하게 된다.
한편, 상기 광변조기(30)는 갈바노 미러나 폴리곤 미러 또는 LCD(Liquid Crystal Display)로도 형성될 수 있다.
또한, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 광변조기(30)는 포토마스크(Photomask)로도 형성될 수 있다.
여기서, 상기 광변조기(30)가 포토마스크로 형성된 경우에는 상기 조사 광학계(40)와 가공 대상물(B) 사이에 형성되어 조사 광학계(40)를 통과한 레이저광이 선택적으로 투과됨으로써, 가공 대상물(B)로 조사될 수 있다.
이때, 상기 제2레이저광원(20)에 의해 가공 대상물(B)이 예열되므로, 상기 포토마스크에 의해 선택적으로 투과된 영역만 가공되게 된다.
상기와 같이 형성된 레이저 가공 장치를 통한 가공 대상물(B)의 가공 방법을 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제2레이저광원(20)은 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진한다. 이때, 상기 제2레이저광원(20)에서 발진된 레이저광은 가공 대상물(B)의 전면적 또는 일부 영역에 조사되어 가공 대상물(B)을 예열하게 된다.
이후, 상기 광변조기(30)가 상기 제1레이저광원(10)에서 발진된 레이저광을 제어부(미도시)의 데이터에 의해 선택하여 연직방향으로 반사시키고, 반사된 레이저광을 조사 광학계(40)에 의해 가공하여 가공 대상물(B)로 조사함으로써, 가공 대상물(B)을 가공하게 된다.
즉, 상기 제2레이저광원(20)에 의해 예열된 가공 대상물(B)에 제1레이저광원(10)에서 발진되어 광변조기(30)에 의해 선택된 레이저광을 조사함으로써, 상기 가공 대상물(B)을 상기 광변조기(30)에 의해 선택된 위치, 방향 및 형상으로 가공하게 된다.
따라서, 상기 가공 대상물(B)을 두개의 레이저광원을 사용하여 가공함으로, 하나의 레이저광원을 사용하는 것에 비해 가공 속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공 장치는 서로 다른 파장의 레이저광을 발진하는 두개의 레이저광원을 사용하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 가공 장치는 서로 다른 파장의 레이저광을 발진하는 제1레이저광원(110) 및 제2레이저광원(120)과, 상기 제1레이저광원(110)에서 발진된 레이저광을 선택적으로 반사하여 형상화하는 광변조기(130)와, 상기 광변조기(130)에 의해 형상화된 레이저광을 가공 대상물에 조사하는 조사 광학계(140)를 포함하되, 상기 조사 광학계(130)와 가공 대상물(B)의 사이에 형성되어 조사 광학계(130)에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원(120)에서 발진되는 레이저광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 다이크로익렌즈(160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1레이저광원(110)은 광변조기(130)가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진되고, 상기 제2레이저광원(120)은 상기 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진될 수 있다. 다만, 상기 제1레이저광원(110)과 제2레이저광원(120)에서 발진하는 레이저광의 광에너지 합은 가공 대상물(B)의 가공시 필요한 에너지 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 광변조기(130)를 손상시키지 않을 정도로 적은 출력의 레이저광과 가공 대상물(B)을 예열만 할 수 있을 정도의 레이저광을 이용하여 가공 대상물을 가공함으로써, 광변조기(130)의 손상에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 가공 장치를 단순화할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 다이크로익렌즈(160)는 일정 파장의 레이저광은 투과시키고, 일정 파장 외의 레이저광은 반사시키는 것으로, 조사 광학계(130)와 가공 대상물(B)의 사이에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 다이크로익렌즈(160)는 광변조기(130)에서 반사되어 조사 광학계(140)로 가공되는 제1레이저광원(110)의 레이저광은 투과하여 가공 대상물(B)로 투영시키고, 제1레이저광원(110)과 다른 파장을 가지는 제2레이저광원(120)의 레이저광은 반사하여 가공 대상물(B)로 조사할 수 있다.
즉, 서로 다른 파장의 레이저광을 발진하는 다수개의 레이저광을 사용할 경우 상기 다이크로익렌즈(160)를 통하여 서로 다른 파장을 가지는 다수개의 레이저광을 합하여 일방향으로 조사함으로써, 가공 대상물(B)을 가공할 수 있게 된다.
따라서, 상기 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 발진하는 제2레이저광원(120)의 레이저광으로 가공 대상물(B)을 예열하고, 상기 광변조기(130)로 제1레이저광원(110)에서 발진된 레이저광을 선택적으로 조사하여 가공 대상물(B)로 가공하므로 하나의 레이저광원을 사용하는 것에 비해 가공 속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 가공 장치는 같은 파장의 레이저광을 발진하는 두개의 레이저광원을 사용하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 가공 장치는같은 파장의 레이저광을 발진하는 제1레이저광원(210) 및 제2레이저광원(220)과, 상기 제1레이저광원(210)에서 발진된 레이저광을 선택적으로 반사하여 형상화하는 광변조기(230)과, 상기 광변조기(230)에 의해 형상화된 레이저광을 가공 대상물(B)에 조사하는 조사 광학계(240)를 포함하되, 상기 제1레이저광원(210) 및 제2레이저광원(220)에서 발진되는 레이저광의 편광을 변경하는 편광변환부(270)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조사 광학계(240)와 가공 대상물(B)의 사이에 형성되어 조사 광학계(240)에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원(220)에서 발진되는 레이저광의 편광에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광렌즈(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 편광변환부(270)는 제1레이저광원(210)에 설치되어 제1레이저광원(210)에서 발진하는 레이저광의 편광방향을 수직방향으로 변환시키는 수직편광변환부(271)와, 제2레이저광원(220)에 설치되어 제2레이저광원(220)에서 발진하는 레이저광의 편광방향을 수평방향으로 변환시키는 수평편광변환부(272)로 형성될 수 있다.
이때, 상기 수직편광변환부(271)와 수평편광변환부(272)는 서로 바뀌어 설치되어 제1레이저광원(210)에 수평편광변환부(272)가 설치되고, 제2레이저광원(220)에 수직편광변환부(271)가 설치되어 각각의 레이저광원에서 발진되는 레이저광의 편광을 변환시킬 수 있다.
상기 편광미러(260)는 레이저광을 편광방향에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 것으로 조사 광학계(230)와 가공 대상물(B)의 사이에 형성될 수 있으며, 수평방향의 레이저광을 투과시키고 수직방향의 레이저광을 반사하는 수평편광미러 또는 수직방향의 레이저광을 투과시키고 수평방향의 레이저광을 반사하는 수직편광미러 중 하나로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제2레이저광원(220)에서 발진되어 수평편광변환부(272)에 의해 편광이 수평방향으로 변환된 레이저광은 편광미러(260)에 의해 가공 대상물(B)로 반사되어 가공 대상물(B)을 예열하게 되고, 상기 제1레이저광원(210)에서 발진되어 수직편광변환부(271)에 의해 편광이 수직방향으로 변환된 레이저광 중 광변조기(230)에서 선택적으로 반사되어 정형화된 레이저광은 조사 광학계(240)에 의해 가공되고, 편광미러(260)를 투과하여 가공 대상물(B)로 조사됨으로써, 가공 대상물(B)을 가공하게 된다.
이때, 상기 제1레이저광원(210)은 광변조기(230)가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진되고, 상기 제2레이저광원(220)은 상기 가공 대상물(B)이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광이 발진될 수 있다.
다만, 상기 제1레이저광원(210)과 제2레이저광원(220)에서 발진하는 레이저광의 광에너지 합은 가공 대상물(B)의 가공시 필요한 에너지 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 광변조기(230)를 손상시키지 않을 정도로 적은 출력의 레이저광과 가공 대상물(B)을 예열만 할 수 있을 정도의 레이저광을 이용하여 가공 대상물을 가공함으로써, 광변조기(230)의 손상에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 가공 장치를 단순화할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 두개의 레이저광을 사용하여 가공 대상물(B)을 가공함으로써, 하나의 레이저광원을 사용하는 것에 비해 가공 속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 제1레이저광원
20 : 제2레이저광원
30 : 광변조기
40 : 조사 광학계
41 : 광확대기
42 : 마이크로렌즈
43 : 투사렌즈
50 : 반사미러
B : 가공 대상물

Claims (22)

  1. 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원;
    상기 제1레이저광에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기; 및
    상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계;
    를 포함하는 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1레이저광원은
    상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2레이저광원은
    상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지의 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 큰 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은
    Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광변조기는
    갈바노 미러, 폴리곤 미러, LCD, DMD 또는 포토마스크 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 광학계는
    상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기;
    상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈; 및
    상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈;
    를 포함하는 레이저 가공 장치.
  8. 서로 다른 파장의 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원;
    상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기; 및
    상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함하되,
    상기 조사 광학계와 가공 대상물의 사이에 형성되어 조사 광학계에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 다이크로익렌즈를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1레이저광원은
    상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2레이저광원은
    상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지의 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 큰 레이저 가공 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은
    Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 광변조기는
    갈바노 미러, 폴리곤 미러, DMD, LCD 또는 포토마스크 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 조사 광학계는
    상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기;
    상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈; 및
    상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈;
    를 포함하는 레이저 가공 장치.
  15. 레이저광을 발진하는 제1레이저광원 및 제2레이저광원;
    상기 제1레이저광원에서 발진된 레이저광을 선택하여 형상화하는 광변조기; 및
    상기 레이저광을 가공 대상물로 조사하는 조사 광학계를 포함하되,
    상기 제1레이저광원과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광의 편광을 변경하는 편광변환부;를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 조사 광학계와 가공 대상물의 사이에 형성되어 조사광학계에서 조사되는 레이저광과 제2레이저광원에서 발진되는 레이저광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광렌즈를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1레이저광원은
    상기 광변조기가 손상되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2레이저광원은
    상기 레이저광이 상기 가공 대상물로 직접 조사되도록 형성되며, 상기 가공 대상물이 가공되지 않을 정도의 광에너지로 레이저광을 발진하는 레이저 가공 장치.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1레이저광원의 광에너지와 제2레이저광원의 광에너지의 합은 가공 대상물의 가공시 필요한 광에너지 보다 큰 레이저 가공 장치.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1레이저광원 및 제2레이저광원은
    Nd:YAG 레이저, Nd:YLF 레이저, Nd:YVO4 레이저, 티타늄 사파이어 펨토초 레이저 및 CO2 레이저 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 광변조기는
    갈바노 미러, 폴리곤 미러, DMD, LCD 또는 포토마스크 중 어느 하나로 형성되는 레이저 가공 장치.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 조사 광학계는
    상기 광변조기에 의해 변조된 레이저광을 확대하는 광확대기;
    상기 광확대기에서 확대된 레이저광을 집광하는 마이크로렌즈; 및
    상기 마이크로렌즈에서 집광된 레이저광을 가공 대상물에 투사하는 투사렌즈;
    를 포함하는 레이저 가공 장치.
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