KR20130125438A - Laser machine using ultra - short pulse laser by single photon absorption - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a laser processing apparatus using the single photon absorption of an ultra-short pulse laser, wherein the laser processing apparatus forms a modified area due to the single photon absorption by irradiating an ultra-short pulse laser (1 x 10^-18 to 1 x 10^-12) beam to a local portion inside a workpiece (A), thereby easily performing a precise processing process, gaining a uniform processed section, and performing various pattern processing processes through a circular interpolation processing process. The laser processing apparatus according to the present invention comprises: a work stage on which the workpiece (A) is put and having a chuck table (111) of which the x- and y-axial movements are simultaneously controlled; a laser source (120) being installed at the work stage (110) and irradiating the ultra-short pulse laser beam to the surface of the workpiece (A); scanners (130) being respectively formed in the front and the rear side of a processing direction based on the laser beam irradiated to the surface of the workpiece and measuring the surface height variation of the workpiece (A) put on the chuck table (111); and a control part (140) receiving data corresponding to the surface height variation of the workpiece (A) from the scanners (130) and controlling the focal point of the laser source (120) in real time in order to form the modified area at a position which is separated from the surface of the workpiece (A) at a certain distance.

Description

극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치{Laser machine using ultra - short pulse laser by single photon absorption}Laser machine using ultra-short pulse laser by single photon absorption

본 발명은 가공물(A) 내부의 국소 부분에 극초단 펄스 레이저(ultra short pulse laser: 1x10-18 ~ 1x10-12s)광을 조사하여 단일 광자흡수(single photon absorption)에 의한 개질영역(modified area)을 형성시킴으로써 정밀 가공이 용이하면서 균일한 가공 단면을 얻을 수 있도록 하고, 원호보간 가공(circular interpolation processing)을 통한 다양한 패턴 가공이 가능한 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치에 관한 것이다.The present invention is a modified area by a single photon absorption by irradiating an ultra short pulse laser (1x10 -18 ~ 1x10 -12 s) light to a local portion inside the workpiece (A) The present invention relates to a laser processing apparatus using single photon absorption of an ultra-short pulsed laser, which enables easy processing of precision and obtains a uniform processing cross section, and enables processing of various patterns through circular interpolation processing. .

레이저의 응용분야는 절단(cutting/dicing), 용접(welding), 천공(drilling) 등 다양하다.Applications of the laser are diverse, such as cutting / dicing, welding, drilling, and the like.

이들 중에 절단을 예를 들면 웨이퍼(sapphire, quartz, silicon substrates, 등)나 LCD, (O)LED, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 유리기판의 가공물을 각 칩 단위로 절단하거나 절단선의 생성이 요구되는 개소에 흡수가 최대인 파장의 레이저 광을 조사한 다음, 상기 레이저 광의 흡수에 의해 절단 또는 절단선이 생성된 개소에서 가공물의 이면에서 용융 가열(melting heat)을 진행시켜서 가공물을 절단 또는 절단선 생성시키는 방법이 대표적이다.Among them, for example, cutting of wafers (sapphire, quartz, silicon substrates, etc.), glass substrates such as LCD, (O) LED, ITO (Indium Tin Oxide), etc. are required for each chip unit or generation of cutting lines is required. After irradiating the laser light of the wavelength having the maximum absorption to the point where it is absorbed, and then performing the melt heating on the back side of the workpiece at the point where the cutting or cutting line is generated by the absorption of the laser light to cut or generate the cutting line The way to make it is representative.

그러나, 이러한 절단방법에서는 가공물의 표면 중 절단하는 개소 주변 영역도 용융 가열되므로 반도체 웨이퍼나 유리기판 등의 경우 가공물이 손상되는 경우가 있다. 또한, 이러한 절단방법은 입력되는 평균 에너지(incident averaged energy)가 매우 크기 때문에 가공물 자체의 열 손상이 클 수밖에 없다.However, in such a cutting method, since the region around the cut part of the workpiece is also heated by melting, the workpiece may be damaged in the case of a semiconductor wafer or a glass substrate. In addition, since the cutting method has a very large average energy input (incident averaged energy), the heat damage of the workpiece itself is large.

이와 같이 가공물 표면의 용융을 방지하는 방법 중 하나로서 국내등록특허공보 제10-66746호, 유럽특허 EP1338371호 등에 개시된 다중 광자 흡수(multi-photon absorption)를 이용한 레이저 가공방법이 알려져 있다.As one of methods for preventing melting of the surface of the workpiece, a laser processing method using multi-photon absorption disclosed in Korean Patent Publication No. 10-66746 and European Patent EP1338371 is known.

이 가공방법에 따르면 실리콘 기판의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 초점을 맞추어 피크 파워 밀도가 1×108 W/㎠ 이상이고 펄스폭이 1㎲ 이하인 극초단 펄스 레이저 광(B)을 조사하면 가공물(A)의 내부에서 다중 광자 흡수(multi-photon absorption)에 의한 광학적 손상이 발생하면서 이 광학적 손상에 의해 가공물(A)의 내부에 개질영역(1)이 형성됨에 따라 가공물(A)의 내부에 국소적인 크랙영역이 만들어진다. 이 크랙 영역을 절단 예정 라인을 따라 만듦으로써 가공되는 원리로 가공후 작은 힘으로 가공물(A)을 분할하거나 절단할 수 있도록 한 것이다.According to this processing method, in the case of a silicon substrate, as shown in FIG. 1, an ultra-short pulsed laser light B having a peak power density of 1 × 10 8 W / cm 2 or more and a pulse width of 1 mW or less is focused inside. When irradiated, optical damage by multi-photon absorption occurs inside the work piece A, and the modified area 1 is formed inside the work piece A by the optical damage. A local crack area is created inside the. By making this crack area along the line to be cut, it is possible to divide or cut the work piece A with a small force after machining in principle.

여기서 "다중 광자 흡수"란 강한 레이저 광을 가공 대상물질에 조사할 때, 두 개 이상의 광자가 동시에 흡수되면서 여기상태(excites state)가 되는데, 여기상태에 있는 광자들끼리 충돌하거나 붕괴되면서 흡수할 때의 에너지보다 더 높은 에너지(광자)를 방출하고 바닥상태(ground state)로 돌아오는 현상을 말한다. 반면, "단일광자흡수(single photon absorption)"란 한 개의 광자만 흡수하여 여기상태(excites state)가 되고 고유의 레이저 파장의 광자를 방출하면서 바닥상태(ground state)로 돌아오는 현상을 말한다.Here, "multiphoton absorption" refers to the excitation state when two or more photons are absorbed at the same time when a strong laser light is irradiated to a material to be processed. It is a phenomenon that emits higher energy (photons) than the energy of and returns to the ground state. On the other hand, "single photon absorption" refers to a phenomenon in which only one photon is absorbed into an excited state and returns to the ground state while emitting photons of a unique laser wavelength.

또한, 피크 파워 밀도(W/㎠)는 (초점에서 1펄스당의 에너지)÷(빔 스폿 단면적×펄스폭)로 구해지는데, 일반적으로 실리콘웨이퍼(silicon wafer)의 경우, 피크 파워 밀도가 1×108 W/㎠ 이상에서 다중 광자에 의한 흡수가 발생한다고 보고되고 있다.In addition, the peak power density (W / cm 2) is obtained by (energy per pulse at the focus) ÷ (beam spot cross-sectional area × pulse width) .In the case of a silicon wafer, the peak power density is generally 1 × 10. It is reported that absorption by multiple photons occurs at 8 W / cm 2 or more.

그러나, 상기와 같은 다중 광자 흡수를 이용한 레이저 가공방법은, 레이저 광(B)이 가공물(A) 내부의 국소영역에 조사될 때 임의의 펄스간 충돌에 의한 중첩(pulse overlap)이나 편광상태(random polarization state)가 되면서 개질영역(1)의 온도가 급격히 상승하면서 비선형 흡수가 발생되고, 펄스 반복률(repetition rate)이 매우 크기 때문에 이전 펄스와 후속 펄스가 중첩(pulse overlap)되면서 개질영역(1)의 온도가 급격히 상승하면서 비선형 흡수가 발생되고, 그 결과로 가공지점에 스트레스(stress)로 인한 크랙이나 칩핑(chipping) 현상을 발생시키는 문제점을 갖는다.However, in the laser processing method using the multi-photon absorption as described above, when the laser light (B) is irradiated to the local region inside the workpiece (A), the overlap due to any pulse collision or polarization state (random) As the polarization state increases, the temperature of the reformed region 1 rapidly increases, and nonlinear absorption occurs. Since the pulse repetition rate is very large, the previous pulse and the subsequent pulse overlap each other, so that the pulse region of the reformed region 1 As the temperature rises rapidly, nonlinear absorption occurs, and as a result, cracking or chipping due to stress occurs at the processing point.

즉, 극초단 펄스 레이저를 이용하여 좁은 공간에 높은 에너지를 집중시킬 경우 선행 펄스와 후행 펄스의 광자들이 임의적으로 충돌하면서 온도상승 등에 의한 원하지 않는 비선형 현상이 발생하는 데 이러한 문제점이 매우 크게 발생하는 것이다. 그리고 이러한 임의의 펄스 중첩현상은 레이저의 이동속도가 느릴수록, 레이저 광(B)의 초점직경이 크고 펄스 반복률이 커질수록 심화된다.In other words, when high energy is concentrated in a narrow space by using an ultra-short pulse laser, the photon of the preceding pulse and the following pulse randomly collides with each other, which causes an undesirable nonlinear phenomenon due to temperature rise. . In addition, the random pulse superimposition phenomenon becomes deeper as the moving speed of the laser is slower, the focal diameter of the laser light B is larger, and the pulse repetition rate is larger.

뿐만 아니라, 임의의 펄스 중첩에 의해서 가공 중에 발생한 열은 가공물(A)에 축적되기 때문에 목표로 하는 절단선을 벗어난 주변까지 용융되면서 가공 정밀도 및 특성이 크게 나빠져 정밀가공에 매우 불리한 요인으로 작용한다.In addition, since the heat generated during the processing by the arbitrary pulse overlap is accumulated in the workpiece (A), while melting to the periphery beyond the target cutting line, the processing precision and characteristics are greatly deteriorated, which acts as a very disadvantageous factor in the precision processing.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 가공방식은 불연속 직선가공방식을 따르고 있다.On the other hand, as shown in Figure 2, the conventional laser processing method follows a discontinuous linear processing method.

즉, 가공물(A)의 표면은 미세하게나마 높이편차를 갖고 있기 때문에 항상 일정 거리의 내부에서 레이저 광(B)의 초점이 맞추어져야 하므로, 가공이 개시되면 가공물(A)이 절단예정선을 따라 한쪽방향으로 이동하면서 스캐너(130)가 가공물(A)의 표면 높이 편차를 측정하고, 스캔공정이 완료되면 레이저 광원이 동작하면서 절단예정선을 따라 이동하면서 가공이 이루어지는 것이다. 상기 스캐너는 가공이 완료된 후 원위치로 복귀한다.That is, since the surface of the work piece A has a slight height deviation, the laser light B should always be focused within a predetermined distance. Therefore, when work is started, the work piece A is cut along one side of the cutting line. The scanner 130 measures the surface height deviation of the workpiece A while moving in the direction, and when the scanning process is completed, the laser light source operates and moves along the cutting schedule line, thereby processing is performed. The scanner returns to its original position after the machining is completed.

이때, 제어부는 스캐너(130)로부터 가공물(A)의 표면 높이 편차 데이터를 전송받아 레이저 이동위치에 따라 레이저의 초점위치를 상하방향으로 변화시켜 가면서 레이저 광이 가공물(A)의 표면으로부터 일정한 거리에서 가공이 이루어지도록 제어한다.At this time, the control unit receives the surface height deviation data of the workpiece (A) from the scanner 130 to change the focus position of the laser in the vertical direction in accordance with the laser movement position while the laser light at a constant distance from the surface of the workpiece (A) Control to be processed.

이러한 종래의 레이저 가공방식은 가공구간이 직선으로 한정되어 있고 스캔과 레이저 가공공정이 각각 별개로 이루어져 있어서 가공물(A)이 이동과 정지를 반복하면서 가공구간을 왕복 이동하며, 그 결과 가공시작과 종료시 가공물(A)의 이송속도가 감속되는 램핑(ramping)구간이 발생되면서 가공속도가 느려짐은 물론 상기 감속구간에서 레이저 광의 간섭 현상이 집중하여 발생되면서 가공정밀도가 크게 나빠지는 문제가 발생된다.In the conventional laser processing method, the processing section is limited to a straight line, and the scanning and laser processing processes are separately formed, so that the workpiece A reciprocates the processing section while repeatedly moving and stopping. As a ramping section in which the feed speed of the workpiece A is decelerated is generated, the machining speed is lowered and the interference of laser light is concentrated in the deceleration section.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연속가공을 통해 가공지점에 스트레스로 인한 크랙이나 칩핑 현상을 발생시키지 않으면서 신속하고 정밀한 가공을 수행할 수 있는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, single-photon absorption of the ultra-short pulse laser that can perform a rapid and precise processing without generating cracks or chipping due to stress in the processing point through the continuous processing It is an object to provide a laser processing apparatus using.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치는, 가공물이 놓여지며 x축, y축 방향 이동이 동시 제어되는 척 테이블을 구비한 작업스테이지; 상기 작업스테이지에 설치되어 가공물의 표면에 펄스 반복률을 Mhz단위로 높임으로써 단일광자 흡수를 유도하는 극초단 레이저 광원; 가공물의 표면으로 조사되는 레이저 광을 기준으로 가공방향의 전방과 후방에 각각 구비되어 척 테이블에 놓여진 가공물의 표면 높이 편차를 측정하는 스캐너; 및 상기 스캐너로부터 가공물(A)의 표면 높이 편차 데이터를 전송받아 상기 가공물의 표면으로부터 일정 거리 떨어진 내부에 개질 영역이 형성될 수 있도록 상기 레이저 광원의 초점위치를 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the laser processing apparatus using the single photon absorption of the ultra-short pulse laser of the present invention, the work stage is provided with a chuck table on which the workpiece is placed and the movement in the x-axis, y-axis direction is controlled simultaneously; An ultra-short laser light source installed on the work stage to induce single photon absorption by increasing the pulse repetition rate on the surface of the workpiece in Mhz units; A scanner which is provided at the front and the rear in the processing direction on the basis of the laser light irradiated onto the surface of the workpiece to measure the surface height deviation of the workpiece placed on the chuck table; And a control unit which receives the surface height deviation data of the workpiece A from the scanner and controls the focal position of the laser light source in real time so that a modified region can be formed inside a predetermined distance from the surface of the workpiece. It features.

또한, 상기 스캐너는 가공물의 표면을 비추는 조명과, 상기 조명을 통해 가공물의 표면 상태를 감시하는 카메라로 구성될 수 있다.In addition, the scanner may be composed of a light to illuminate the surface of the workpiece, and the camera to monitor the surface state of the workpiece through the illumination.

이 경우, 상기 제어부는 카메라가 촬영한 데이터와 레이저 광의 초기 초점위치를 비교하여 레이저 광의 초점이 정확한 가공위치에 놓여지도록 집광용 렌즈의 높이를 실시간으로 보정할 수 있다.In this case, the controller may compare the data photographed by the camera with the initial focus position of the laser light to correct the height of the condenser lens in real time so that the focus of the laser light is placed at the correct processing position.

또한, 상기 작업스테이지의 한쪽방향에는 가공물들이 탑재된 제1이송부와, 가공이 완료된 대상물들이 탑재되는 제2이송부가 더 설치되는 것이 바람직하다.In addition, in one direction of the work stage, it is preferable that a first transfer part on which workpieces are mounted, and a second transfer part on which processed objects are mounted.

이 경우, 상기 제1, 2이송부와 척 테이블의 사이에는 상기 제1이송부에 탑재된 가공물을 척 테이블에 올려놓는 동작과 척 테이블에 놓인 가공이 완료된 대상물을 제2이송부에 탑재시키는 동작을 순차적으로 수행하는 이송로봇이 설치될 수 있다.In this case, between the first and second transfer parts and the chuck table, the operation of placing the workpiece mounted on the first transfer part on the chuck table and the operation of mounting the finished object placed on the chuck table on the chuck table are sequentially performed. The carrying robot can be installed.

그리고 상기 이송로봇은, 회전 가능하도록 설치되는 회전 본체부; 상기 회전 본체부 상에 설치되어 회전 본체부와 동반 회전되고 신축에 의해 일직선상에서 전,후진 이동하는 스칼라 암 구조의 이송암; 및 상기 이송암의 선단에 형성되어 가공물을 파지하는 엔드 이펙터로 구성되는 것이 바람직하다.And the transfer robot, the rotating body portion is installed to be rotatable; A transfer arm having a scalar arm structure installed on the rotating body part and rotating together with the rotating body part and moving forward and backward in a straight line by stretching; And an end effector formed at the tip of the transfer arm to hold the workpiece.

한편, 상기 빔 확장기와 집광용 렌즈 사이에 설치되어 빔 확장기에서 출력된 레이저 광의 방향을 집광용 렌즈 측으로 전환시켜 주는 반사거울이 더 구비될 수 있다.Meanwhile, a reflection mirror may be further provided between the beam expander and the condenser lens to convert the direction of the laser light output from the beam expander to the condenser lens side.

또한, 상기 척 테이블은 x축이송유닛과 y축이송유닛을 통해 x축과 y축의 이동이 자유롭게 이루어지도록 구성되고, 상기 x축이송유닛과 y축이송유닛은 정지 및 감속없는 원호보간 가공을 하도록 제어부를 통해 실시간으로 동시에 제어되는 것이 바람직하다.In addition, the chuck table is configured to be freely moved in the x-axis and y-axis through the x-axis feed unit and the y-axis feed unit, the x-axis feed unit and the y-axis feed unit to perform circular interpolation without stop and deceleration It is preferable to be controlled simultaneously in real time through the control unit.

상기와 같이 구성된 본 발명은 단일 광자 흡수(single photon absorption)를 이용한 극초단 펄스 레이저 광원의 펄스반복률을 MHz 단위로 높임으로써 레이저 광이 비선형 현상없이 초점에 맺힐 때 분산을 최소화시키고 개수가 큰 집광용 렌즈를 사용하여 작은 스폿 크기에 강한 펄스세기를 모을 수 있다. 따라서, 초점이 맺히는 지점에서의 빔 품질 특성이 우수해지면서 웨이퍼나 유리기판의 가공에 있어서 가공속도 및 품질을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above minimizes dispersion when the laser light is focused in the absence of a nonlinear phenomenon by increasing the pulse repetition rate of the ultra-short pulsed laser light source using single photon absorption in MHz units. The lens can be used to collect strong pulse intensity in small spot sizes. Therefore, the beam quality characteristics at the point where the focus is made is excellent, there is an effect that can greatly increase the processing speed and quality in the processing of the wafer or glass substrate.

또한, 본 발명은 작업스테이지의 x축과 y축이 동시에 제어되도록 하여 원호보간 가공이 가능하도록 하는 동시에 레이저 광원의 양측에 스캐너를 장착하여 전후로 이동하면서 가공물 표면의 높이 편차 측정과 레이저 가공이 동시에 이루어지도록 구성되므로, 종래와는 달리 다양한 패턴의 가공이 가능할 뿐만 아니라 무감속, 무정지 가공으로 가공속도가 크게 향상되고 선편광, 선형흡수 등에 의해 가공정밀도가 크게 높아지는 효과가 있다.In addition, the present invention is to control the x-axis and y-axis of the work stage at the same time to enable circular interpolation processing, while simultaneously mounting the scanner on both sides of the laser light source to move back and forth to measure the height deviation of the workpiece surface and laser processing at the same time Since it is configured to make, unlike the prior art it is possible not only to process a variety of patterns, but also to increase the processing speed greatly by the non-deceleration, non-stop processing, and linearly, linear absorption, etc., the processing accuracy is greatly increased.

도 1은 일반적인 다중 광자 흡수를 이용한 레이저 가공이 이루어지는 상태를 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 다중 광자 흡수를 이용한 레이저 가공이 불연속적으로 직선가공되는 과정을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치의 사시도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 도 3의 정면도.
도 6은 본 발명의 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치를 통해 원호보간 및 연속가공이 이루어지는 과정을 나타내는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the state in which the laser processing using general multi-photon absorption is performed.
2 is a diagram illustrating a process in which laser processing using a general multi-photon absorption is discontinuously straight;
Figure 3 is a perspective view of a laser processing apparatus using single photon absorption of the ultrashort pulse laser of the present invention.
Figure 4 is a side view of Figure 3;
Fig. 5 is a front view of Fig. 3; Fig.
6 is a view showing a process of performing circular interpolation and continuous processing through a laser processing apparatus using a single photon absorption of the ultra-short pulse laser of the present invention.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted in terms of meaning and concept.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, the same reference numerals are used for the same configuration, and only the different parts will be mainly described so as not to overlap for clarity.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 가공물(A)이 놓여지며 x축, y축 방향 이동이 동시 제어되는 척 테이블(111)을 구비한 작업스테이지(110)와, 상기 작업스테이지(110)에 설치되어 가공물(A)의 표면에 극초단 레이저 광을 조사하는 레이저 광원(120)과, 가공물의 표면으로 조사되는 레이저 광을 기준으로 가공방향의 전방과 후방에 각각 구비되어 척 테이블(111)에 놓여진 가공물(A)의 표면 높이 편차를 측정하는 스캐너(130) 및 상기 스캐너(130)로부터 가공물(A)의 표면 높이 편차 데이터를 실시간으로 전송받아 상기 가공물(A) 표면으로부터 일정 거리 떨어진 위치에서 개질 영역이 형성될 수 있도록 상기 레이저 광원(120)의 초점위치를 실시간으로 제어하는 제어부(140)로 구성된다.As shown in Figures 3 to 5, the present invention is a work stage 110 having a chuck table 111 in which the workpiece (A) is placed and the movement in the x-axis, y-axis direction is controlled at the same time, and the work stage The laser light source 120 installed at 110 and irradiating the ultra-short laser light to the surface of the workpiece A and the chuck table are provided at the front and rear of the machining direction based on the laser light irradiated to the surface of the workpiece. Scanner 130 for measuring the surface height deviation of the workpiece (A) placed on the (111) and the surface height deviation data of the workpiece (A) in real time from the scanner 130 receives a predetermined distance from the surface of the workpiece (A) The controller 140 is configured to control the focus position of the laser light source 120 in real time so that a modified region may be formed at a remote location.

상기 작업스테이지(110)에는 가공물(A)이 놓여져 고정되는 척 테이블(111)이 구비되어 있으며, 상기 척 테이블(111)은 x축이송유닛(112)과 y축이송유닛(113)을 통해 x축과 y축의 이동이 자유롭게 이루어지도록 설치된다. 상기 x축이송유닛(112)과 y축이송유닛(113)은 척 테이블(111)의 하부에 설치된 엘엠가이드나 볼스크류와 같은 이송장치들로서, 제어부(140)를 통해 동시제어가 가능하도록 설치된다.The work stage 110 is provided with a chuck table 111 to which the workpiece A is placed and fixed, and the chuck table 111 is x through the x-axis transfer unit 112 and the y-axis transfer unit 113. It is installed to move the axis and y axis freely. The x-axis conveying unit 112 and the y-axis conveying unit 113 are transfer devices such as an L guide or a ball screw installed in the lower part of the chuck table 111, and are installed to enable simultaneous control through the control unit 140. .

본 실시 예에서는 척 테이블(111)이 y축이송유닛(113)의 상부에 고정되고, 상기 y축이송유닛(113)은 x축이송유닛(112)상에 설치되어 x축으로 이동가능하게 설치되도록 하였다.In this embodiment, the chuck table 111 is fixed to the upper portion of the y-axis transfer unit 113, the y-axis transfer unit 113 is installed on the x-axis transfer unit 112 and installed to be movable on the x-axis It was made.

이와 같이, x축이송유닛(112)과 y축이송유닛(113)의 동시제어가 가능해지면 척 테이블(111)에 놓여진 가공물(A)의 직선이동은 물론 곡선이동도 가능해지므로 원호보간 가공을 통한 다양한 형상의 패턴가공이 가능해진다. 뿐만 아니라 척 테이블(111)은 멈추지 않고 패턴을 따라 이동하므로 가공시 감속구간 없이 연속가공이 가능해진다.As such, when simultaneous control of the x-axis feed unit 112 and the y-axis feed unit 113 becomes possible, the linear movement of the workpiece A placed on the chuck table 111 is possible as well as the curve movement, thereby performing circular interpolation. Pattern processing of various shapes is possible. In addition, since the chuck table 111 moves along the pattern without stopping, continuous processing is possible without deceleration section during processing.

상기 레이저 광원(120)은 작업스테이지(110)에 설치된 수직지지대(114)의 상단에 설치되어 극초단 펄스의 레이저 광을 수평방향으로 조사한다.The laser light source 120 is installed on the upper end of the vertical support 114 installed on the working stage 110 to irradiate the laser light of the ultra-short pulse in the horizontal direction.

상기 레이저 광원(120)을 피코초 레이저로 가정하고 유리를 가공할 경우, 적어도 펄스반복률은 1 내지 20MHz 를 가지면서 에너지는 20 내지 50μJ 정도이고 연속되는 펄스열 간 간격은 광원 초점 지름의 1/5 보다 작은 값(펄스열 간 중첩< 95%)을 갖도록 하는 것이 바람직하다.When the glass is processed assuming that the laser light source 120 is a picosecond laser, at least the pulse repetition rate is 1 to 20MHz, the energy is about 20 to 50μJ and the interval between successive pulse trains is less than 1/5 of the light source focal diameter. It is desirable to have a small value (overlap between pulse trains <95%).

또한, 집광용 렌즈(150)는 대물렌즈가 적당하며, 가공물의 두께가 50~150μm일 경우 개구수(NA,numerical aperture)가 0.5 내지 1 이하이고, 배율이 50 내지 100배 이하가 되도록 하는 것이 좋다. 이 경우, 인접한 두 점을 구분할 수 있는 레이저광의 분해능(resolving power)이 0.25μm 이하로 최대가 되면서 가장 우수한 가공결과물을 얻을 수 있게 된다.In addition, the objective lens is suitable for the condenser lens 150, and when the thickness of the workpiece is 50 to 150 μm, the numerical aperture (NA) is 0.5 to 1 or less, and the magnification is 50 to 100 times or less. good. In this case, the resolution of the laser light capable of distinguishing two adjacent points is maximized to 0.25 μm or less, thereby obtaining the best processing result.

이 경우, 가공물(A)에서는 단일 광자흡수(single photon absorption)에 의한 개질영역(modified area)이 형성되는데, 단일 광자 흡수의 펄스당 에너지는 다중 광자 흡수의 에너지보다 크고 다른 광자들과 충돌이 없기 때문에, 초점에 맺힐 때, 분산 없이 10 ㎛ 이하의 스폿 크기에 1TW/㎠ 이상의 강한 빛을 모을 수 있게 된다.In this case, in the workpiece A, a modified area is formed by single photon absorption. The energy per pulse of single photon absorption is larger than that of multi-photon absorption and does not collide with other photons. Therefore, when focused on, it is possible to collect strong light of 1TW / cm 2 or more at a spot size of 10 μm or less without dispersion.

따라서, 가공 주변 영역까지 용융 가열되는 것이 방지되면서 웨이퍼, 유리기판, 등의 경우 불필요한 분열에 의한 가공물(A)의 손상이 전혀 없는 정밀한 가공이 이루어지게 된다.Therefore, while the melt heating is prevented to the processing peripheral region, in the case of a wafer, a glass substrate, etc., precise processing is performed without any damage of the workpiece A due to unnecessary cleavage.

그리고, 도시되지는 않았으나, 상기 수직지지대(114)에는 극초단 레이저(120)로부터 발생된 레이저 광의 출력 세기를 제어하는 감쇠기(attenuator)와 광의 크기를 배율에 맞게 확대시키고, 확대된 레이저 광을 렌즈 시스템 등을 이용하여 가공 사이즈에 맞게 임의적으로 광의 크기를 제어하는 빔 확장기(beam expander)가 설치되어 있다.Although not shown, the vertical support 114 has an attenuator for controlling the output intensity of the laser light generated from the ultra-short laser 120 and the size of the light is enlarged according to the magnification, and the enlarged laser light is lensed. A beam expander is installed which arbitrarily controls the size of the light in accordance with the processing size using a system or the like.

또한, 척 테이블(111)로부터 일정거리 이격된 상부에는 상하이동이 가능하도록 집광용 렌즈(150)가 더 구비된다. 상기 집광용 렌즈(150)는 빔확장기를 통과한 레이저 광을 집광시킨다. 이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 감쇠기, 빔확장기 및 집광용 렌즈(150)의 동작을 제어하게 된다.In addition, a light collecting lens 150 is further provided on the upper part spaced apart from the chuck table 111 by a predetermined distance. The condenser lens 150 condenses the laser light that has passed through the beam expander. In this case, the controller 140 controls the operations of the attenuator, the beam expander, and the condenser lens 150.

상기 집광용 렌즈(150)는 상하방향으로 이동이 가능하도록 상기 수직지지대(114)의 중앙에 구비된 z축이송유닛(160)에 설치된다. 상기 집광용 렌즈(150)는 빔 확장기를 통과한 레이저 광이 척 테이블(111) 상부에 놓인 가공물(A)의 내부에서 집광됨으로써 내부 중심으로부터 가공(inner scribing)이 이루어지도록 한다.The condenser lens 150 is installed in the z-axis transfer unit 160 provided at the center of the vertical support 114 to move in the vertical direction. The light collecting lens 150 collects the laser light passing through the beam expander inside the work piece A placed on the chuck table 111 so that inner scribing is performed.

한편, 상기 레이저 광원(120)과 집광용 렌즈(150) 사이에는 빔 확장기를 통과한 레이저 광의 방향을 집광용 렌즈(150) 측으로 전환시켜 주는 반사거울(170)이 45°각도로 설치된다. 상기 반사거울(170)은 수평방향으로 입사되는 레이저 광의 방향을 90°로 회전시켜 척 테이블(111)을 향해 수직으로 조사시킨다.On the other hand, between the laser light source 120 and the condenser lens 150, a reflection mirror 170 for converting the direction of the laser beam passing through the beam expander toward the condenser lens 150 is installed at an angle of 45 degrees. The reflection mirror 170 rotates the direction of the laser light incident in the horizontal direction by 90 ° to irradiate vertically toward the chuck table 111.

그리고, 본 발명은 가공물(A) 표면으로부터 일정 거리 내측으로 떨어진 위치에 상기 척 테이블(111)의 이동 방향을 따라 개질 영역(I)이 형성되도록 상기 집광용 렌즈(150)의 동작을 제어하는 제어부(140)를 구비한다. 상기 제어부(140)는 z축이송유닛(160)에 설치되어 스캐너(130)와 집광용 렌즈(150)와 함께 높이조절이 가능하게 설치된다.In addition, the present invention is a control unit for controlling the operation of the light collecting lens 150 so that the modified region (I) is formed along the moving direction of the chuck table 111 at a position away from the surface of the workpiece (A) by a predetermined distance 140. The control unit 140 is installed in the z-axis transfer unit 160 is installed so that the height can be adjusted together with the scanner 130 and the condenser lens 150.

상기 제어부(140)에는 가공물(A)의 정보와 가공형태가 입력되며, 이 정보에 근거하여 미리 입력된 제어프로그램에 의해 척 테이블(111)의 위치, 감쇠기와 빔 확장기의 수치설정, 집광용 렌즈(150)의 높이, 위치 등 관련 장비들의 모든 동작 및 수치가 실시간으로 제어된다.The controller 140 inputs the information of the workpiece A and the processing type, and sets the position of the chuck table 111, the numerical setting of the attenuator and the beam expander, and the condenser lens based on the information. All operations and values of the associated equipment, such as height, location of 150, are controlled in real time.

또한, 본 발명은 척 테이블(111)의 상부로부터 일정거리 이격되게 설치된 조명(131)과 척 테이블(111)에 놓여진 가공물(A)의 표면을 촬영하는 CCD 카메라(132)로 구성된 스캐너(130)를 구비한다. 상기 조명(131)과 CCD 카메라(132)는 가공물(A)로 조사되는 레이저 광을 기준으로 가공방향 전방과 후방에 각각 설치된다. 상기 스캐너(130) 역시 z축이송유닛(160)에 설치되어 집광용 렌즈(150)와 함께 높이조절이 가능하게 설치된다.In addition, the present invention is a scanner 130 consisting of a CCD camera 132 for photographing the surface of the workpiece (A) placed on the chuck table 111 and the illumination 131 installed a predetermined distance away from the top of the chuck table 111 It is provided. The illumination 131 and the CCD camera 132 are respectively installed at the front and the rear in the processing direction based on the laser light irradiated to the workpiece A. FIG. The scanner 130 is also installed in the z-axis transfer unit 160 to be height-adjustable together with the condenser lens 150.

상기 조명(131)은 척 테이블(111)에 놓인 가공물(A)을 조명(131)하고, 상기 CCD 카메라(132)는 조명(131)을 통해 가공물(A)의 가공상태를 감시하면서 가공물(A)의 표면 높이편차를 측정하고 이를 제어부(140)로 즉시 전송한다.The illumination 131 illuminates the work A placed on the chuck table 111, and the CCD camera 132 monitors the work state of the work A through the illumination 131. Measure the height difference of the surface and transmits it immediately to the control unit 140.

상기 제어부(140)는 CCD 카메라(132)가 촬영한 데이터와 레이저 광의 초기 초점위치를 비교하여 집광용 렌즈(150)의 높이를 적절히 변화시켜 가면서 레이저 광의 초점이 정확한 가공위치에 놓여지도록 실시간으로 보정한다.The controller 140 compares the data captured by the CCD camera 132 with the initial focusing position of the laser light, and corrects the height of the condenser lens 150 in real time so that the focus of the laser light is placed at the correct processing position. do.

한편, 상기 작업스테이지(110)의 한쪽방향에는 가공물(A)들이 탑재된 제1이송부(200)와, 가공이 완료된 대상물들이 탑재되는 제2이송부(300)가 더 설치될 수 있다.Meanwhile, one side of the work stage 110 may further include a first transfer part 200 on which the workpieces A are mounted, and a second transfer part 300 on which the processed objects are mounted.

상기 제1, 2이송부(200,300)와 척 테이블(111)의 사이에는 상기 제1이송부(200)에 탑재된 가공물(A)을 척 테이블(111)에 올려놓는 동작과 가공이 완료된 가공물(A)을 제2이송부(300)에 탑재시키는 동작을 순차적으로 수행하는 이송로봇(400)이 더 설치될 수도 있다.Between the first and second transfer parts 200 and 300 and the chuck table 111, the operation of placing the workpiece A mounted on the first transfer part 200 on the chuck table 111 and the finished workpiece A are completed. The transport robot 400 may be further installed to sequentially perform the operation of mounting the to the second transfer unit 300.

이 경우, 상기 이송로봇(400)은 회전 가능하도록 설치되는 회전 본체부(410)와, 상기 회전 본체부(410) 위에 설치되어 회전 본체부(410)와 동반 회전되고 신축에 의해 일직선상에서 전,후진하는 스칼라 암 구조의 이송암(420)과, 상기 이송암(420)의 선단에 형성되어 가공물(A)을 파지하는 엔드 이펙터(430)로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the transfer robot 400 is installed on the rotating main body 410 to be rotatable, and installed on the rotating main body 410 to rotate together with the rotating main body 410 and stretch in a straight line by stretching, It is preferable that the transfer arm 420 has a scalar arm structure that moves backward, and an end effector 430 formed at the tip of the transfer arm 420 to hold the workpiece A.

이와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 과정을 통해 가공이 이루어진다.The present invention configured as described above is processed through the following process.

먼저, 이송로봇(400)이 제1이송부(200)를 통해 공급된 가공물(A)을 인출하고, 인출된 가공물(A)을 척 테이블(111)에 올려놓는다. 가공물(A)이 척 테이블(111)에 놓여지면 제어부(140)가 미리 입력된 가공물(A)의 두께와 가공깊이와 같은 조건에 맞추어 감쇠기, 빔 확장기, 집광용 렌즈(150), x축이송유닛(112), y축이송유닛(113) 등의 동작을 전체적으로 제어한다.First, the transfer robot 400 draws out the workpiece A supplied through the first transfer unit 200 and places the drawn workpiece A on the chuck table 111. When the workpiece A is placed on the chuck table 111, the control unit 140 adjusts the attenuator, beam expander, condenser lens 150, and x-axis feed according to the conditions such as the thickness and processing depth of the workpiece A previously input. The operation of the unit 112, the y-axis transfer unit 113, and the like are overall controlled.

즉, 제어부(140)는 미리 입력된 프로그램에 따라 연산된 가공수치를 포함하는 가공신호를 감쇠기와 빔 확장기와 집광용 렌즈(150) 쪽으로 전송한다. 제어부(140)로부터 가공신호를 전송받은 감쇠기는 레이저 광의 출력 세기를 조절하고, 빔 확장기는 레이저 광 조사범위를 조절하며, 집광용 렌즈(150)는 적정 높이로 설정된다.That is, the control unit 140 transmits a processing signal including a processing value calculated according to a previously input program toward the attenuator, the beam expander, and the condenser lens 150. The attenuator receiving the processing signal from the controller 140 adjusts the output intensity of the laser light, the beam expander adjusts the laser light irradiation range, and the condenser lens 150 is set to an appropriate height.

아울러, 척 테이블(111)의 하부에 설치된 조명(131)이 켜지면서 척 테이블(111)에 놓인 가공물(A)이 비추게 되면 CCD 카메라(132)가 작동된다. CCD 카메라(132)는 조명(131)을 통해 가공물(A)의 가공 상태를 감시한다.In addition, when the work A placed on the chuck table 111 is illuminated while the illumination 131 installed under the chuck table 111 is turned on, the CCD camera 132 is operated. The CCD camera 132 monitors the processing state of the workpiece A through the illumination 131.

이와 같이 가공준비가 완료되면, 레이저 광원(120)으로부터 레이저 광이 수평으로 조사된다. 레이저 광은 감쇠기와 빔 확장기를 거쳐 45°반사 거울에서 출사된 빛이 90°로 방향이 전환되면서 반사 거울의 하부에 위치된 집광용 렌즈(150)를 거쳐 척 테이블(111) 위의 가공물(A)에 수직으로 조사된다.When the preparation for processing is completed in this way, the laser light is irradiated horizontally from the laser light source 120. The laser light is passed through the attenuator and the beam expander, and the light emitted from the 45 ° reflecting mirror is turned to 90 °, and then the workpiece A on the chuck table 111 is passed through the condenser lens 150 positioned at the bottom of the reflecting mirror. Is irradiated perpendicularly).

이때, 가공물(A)로 조사되는 레이저 광을 피코초 레이저로 가정할 때, 적어도 1㎒ 수준의 주파수를 가지면서 최대 피크밀도가 1TW/cm2이상, 펄스열 간격이 광원 초점 지름의 1/5 보다 작은 값(펄스 중첩 < 90%)을 갖도록 한다.In this case, assuming that the laser light irradiated to the workpiece A is a picosecond laser, the maximum peak density is 1TW / cm 2 or more, and the pulse train interval is greater than 1/5 of the light source focal diameter, having a frequency of at least 1 MHz. Try to have a small value (pulse overlap <90%).

이렇게 하면, 상기 레이저 광이 집광용 렌즈(150)를 통해 가공물(A)로 조사되면서 레이저 광의 초점이 가공물(A) 표면으로부터 일정 거리의 내부에 맞추어지며, 이 지점에서 극초단 레이저 펄스가 유도되면서 단일 광자흡수가 발생되기 때문에 주변부의 온도상승 없이 개질 영역이 쉽게 형성되므로 신속하고 정밀한 가공 단면을 얻을 수 있다.In this case, the laser light is irradiated to the workpiece A through the condenser lens 150 to focus the laser light within a predetermined distance from the surface of the workpiece A, and at this point, an ultra-short laser pulse is induced. Since single photon absorption occurs, the modified region is easily formed without increasing the temperature of the peripheral portion, thereby obtaining a fast and precise machining cross section.

그리고 제어부(140)는 미리 입력된 가공형태에 따라 척 테이블(111)을 x축 방향과 y축 방향으로 자유로이 이동시켜 가면서 미리 입력된 가공패턴대로 개질영역을 확장시켜 나갈 수 있게 된다. 이러한 가공은 x축이송유닛(112)과 y축이송유닛(113)의 동시제어를 통해 이루어짐으로써 원호보간 가공이 가능하므로 다양한 가공패턴과 가공속도 향상을 구현할 수 있게 된다.In addition, the control unit 140 may freely move the chuck table 111 in the x-axis direction and the y-axis direction according to the previously input processing form, thereby expanding the reformed region according to the previously input processing pattern. Such processing is performed through simultaneous control of the x-axis transfer unit 112 and the y-axis transfer unit 113, so that circular interpolation processing is possible, thereby implementing various processing patterns and processing speed improvements.

또한, 가공이 개시되면 레이저 광원(120)을 기준으로 가공방향의 전방에 설치된 CCD 카메라(132)가 가공물(A)의 표면의 높이편차를 측정하여 제어부(140)로 즉시 전송하며, 제어부(140)가 CCD 카메라(132)가 촬영한 데이터와 레이저 광의 초기 초점위치를 비교하여 집광용 렌즈(150)의 높이를 적절히 변화시켜 레이저 광의 초점이 정확한 가공위치에 놓여지도록 보정한다.In addition, when processing is started, the CCD camera 132 installed in the front of the processing direction with respect to the laser light source 120 measures the height deviation of the surface of the workpiece A and immediately transmits it to the controller 140, and the controller 140. ) Compares the data photographed by the CCD camera 132 with the initial focusing position of the laser light to appropriately change the height of the condensing lens 150 to correct the focus of the laser light at the correct processing position.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 척 테이블(111)의 이동과 동시에 스캐너(130)에 의한 가공구간의 표면 스캔과 집광용 렌즈(150)를 통과한 레이저 광(B)에 의한 레이저가공이 함께 이루어지기 때문에 종래에 비해 척 테이블(111)의 이동경로가 획기적으로 짧아지면서 작업속도가 매우 신속하게 이루어지게 된다.As shown in FIG. 6A, the present invention provides a surface scan of the processing section by the scanner 130 and laser processing by the laser light B passing through the condenser lens 150 simultaneously with the movement of the chuck table 111. Since it is made together, the movement path of the chuck table 111 is significantly shorter as compared to the conventional operation speed is made very quickly.

그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이 가공방향이 역방향으로 바뀌게 되면, 반대측 CCD 카메라(132)가 레이저 광원(120)을 기준으로 가공방향의 전방에 설치된 CCD 카메라(132)가 되면서, 상기 반대측 CCD 카메라(132)가 제어부(140)측으로 가공물(A) 표면의 높이편차를 측정하여 전송하게 된다. 이와 같이, 본 발명은 CCD 카메라(132)가 집광용 렌즈(150)을 기준으로 가공진행방향의 전후로 설치되어 있어서 가공물(A)을 정지시키지 않고 연속으로 가공할 수 있다.6B, when the processing direction is reversed, the opposite CCD camera 132 becomes the CCD camera 132 installed in front of the processing direction with respect to the laser light source 120. 132 measures and transmits the height deviation of the surface of the workpiece A toward the control unit 140. As described above, in the present invention, the CCD camera 132 is provided in the front and rear of the processing progress direction with respect to the condensing lens 150 and can be processed continuously without stopping the workpiece A. FIG.

도 6a 및 6b에서의 점선은 가공예정라인으로서 레이저가공 경로를 나타낸 것이고 실선은 가공이 완료된 라인을 나타낸다.6A and 6B, the dotted lines show the laser processing paths as expected lines and the solid lines show the lines on which the processing is completed.

한편, 상기 CCD 카메라(132)는 개질영역이 미리 입력된 가공형태로 형성되는지를 촬영하고 그 결과를 모니터를 실시간으로 출력한다. 그리고 형성되는 개질영역이 미리 입력된 가공형태에서 일정범위 이상으로 벗어날 경우 관리자에 경고 메시지를 출력하여 알린다.On the other hand, the CCD camera 132 photographs whether the modified region is formed into a pre-input form and outputs the monitor in real time. And if the reformed area to be formed is out of a predetermined range from the pre-entered machining type by outputting a warning message to the manager.

상기와 같은 과정을 거치면, 가공물(A)이 개질영역을 따라 굴절시켜 크랙킹 이 가능해지는 상태로 가공되며 가공이 완료된 가공물(A)은 이송로봇(400)을 통해 척 테이블(111)로부터 제2이송부(300)에 차례로 탑재되어 후속공정으로 이송된다.After the process as described above, the workpiece A is processed in a state in which cracking is possible by refraction along the modified region, and the finished workpiece A is transferred from the chuck table 111 through the transfer robot 400 to the second transfer part. It is mounted on the (300) in turn and transferred to the subsequent process.

110...작업스테이지 111...척 테이블
112...x축이송유닛 113...y축이송유닛
114...수직지지대 120...레이저 광원
130...스캐너 131...조명
132...CCD 카메라 140...제어부
150...집광용 렌즈 170...반사거울
160...z축이송유닛 200...제1이송부
300...제2이송부 400...이송로봇
410...회전 본체부 420...이송암
430...엔드 이펙터 A...가공물
B...레이저 광
110 working stage 111 ... chuck table
112 ... x axis feed unit 113 ... y axis feed unit
114 Vertical support 120 Laser light source
130 ... scanner 131 ... lighting
132 CCD camera 140 Control unit
150 ... condensing lens 170 ... reflective mirror
160 ... z-axis transfer unit 200 ... 1st transfer unit
300 ... 2nd transfer part 400 ... transfer robot
410 ... rotating body 420 ... transfer arm
430 End Effector A Workpiece
B ... laser light

Claims (8)

가공물이 놓여지며 x축, y축 방향 이동이 동시 제어되는 척 테이블을 구비한 작업스테이지;
상기 작업스테이지에 설치되어 가공물의 표면에 펄스 반복률을 MHz단위로 높임으로써 단일광자 흡수를 유도하는 극초단 레이저 광원;
가공물의 표면으로 조사되는 레이저 광을 기준으로 가공방향의 전방과 후방에 각각 구비되어 척 테이블에 놓여진 가공물의 표면 높이 편차를 측정하는 스캐너; 및
상기 스캐너로부터 가공물의 표면 높이 편차 데이터를 전송받아 상기 가공물의 표면으로부터 일정 거리 떨어진 내부에 개질 영역이 형성될 수 있도록 상기 레이저 광원의 초점위치를 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
A work stage having a chuck table on which a workpiece is placed and which movement in the x- and y-axis directions is simultaneously controlled;
An ultra-short laser light source installed on the work stage to induce single photon absorption by increasing a pulse repetition rate on a surface of a workpiece in MHz units;
A scanner which is provided at the front and the rear in the processing direction on the basis of the laser light irradiated onto the surface of the workpiece to measure the surface height deviation of the workpiece placed on the chuck table; And
And a controller for controlling the focus position of the laser light source in real time to receive the surface height deviation data of the workpiece from the scanner so that a modified region can be formed within a predetermined distance from the surface of the workpiece. Laser processing apparatus using single photon absorption of short pulse laser.
제 1항에 있어서,
상기 스캐너는 가공물의 표면을 비추는 조명과, 상기 조명을 통해 가공물의 표면 상태를 감시하는 카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
The scanner is laser processing apparatus using a single-photon absorption of the ultra-short pulse laser, characterized in that consisting of a light to illuminate the surface of the workpiece, and the camera to monitor the surface state of the workpiece through the illumination.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는 카메라가 촬영한 데이터와 레이저 광의 초기 초점위치를 비교하여 레이저 광의 초점이 정확한 가공위치에 놓여지도록 집광용 렌즈의 높이를 실시간으로 보정하는 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
The method of claim 2,
The control unit compares the data captured by the camera with the initial focus position of the laser light to correct the height of the condenser lens in real time so that the focus of the laser light is positioned at the correct processing position. Laser processing equipment.
제 1항에 있어서,
상기 작업스테이지의 한쪽방향에는 가공물들이 탑재된 제1이송부와, 가공이 완료된 대상물들이 탑재되는 제2이송부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
One side of the work stage is a laser processing apparatus using a single photon absorption of ultra-short pulsed laser, characterized in that the first transfer portion on which the workpieces are mounted, and the second transfer portion on which the processed objects are mounted.
제 4항에 있어서,
상기 제1, 2이송부와 척 테이블의 사이에는 상기 제1이송부에 탑재된 가공물을 척 테이블에 올려놓는 동작과 척 테이블에 놓인 가공이 완료된 대상물을 제2이송부에 탑재시키는 동작을 순차적으로 수행하는 이송로봇이 설치된 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
5. The method of claim 4,
Transfer between the first and second transfer unit and the chuck table sequentially performing the operation of placing the workpiece mounted on the first transfer unit on the chuck table and the operation of mounting the finished object placed on the chuck table to the second transfer unit Laser processing apparatus using a single photon absorption of ultra-short pulsed laser, characterized in that the robot is installed.
제 5항에 있어서,
상기 이송로봇은,
회전 가능하도록 설치되는 회전본체부;
상기 회전 본체부 상에 설치되어 회전본체부와 동반 회전되고 신축에 의해 일직선상에서 전,후진 이동하는 스칼라 암 구조의 이송암; 및
상기 이송암의 선단에 형성되어 가공물(A)을 파지하는 엔드 이펙터로 구성되는 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저를 이용한 레이저 가공장치.
6. The method of claim 5,
The transfer robot,
Rotating body portion is installed to be rotatable;
A transfer arm having a scalar arm structure installed on the rotating body part and rotating together with the rotating main body part and moving forward and backward in a straight line by stretching; And
Laser processing apparatus using an ultra-short pulse laser, characterized in that the end effector formed on the tip of the transfer arm to hold the workpiece (A).
제 1항에 있어서,
상기 빔 확장기와 집광용 렌즈 사이에 설치되어 빔 확장기에서 출력된 레이저 광의 방향을 집광용 렌즈 측으로 전환시켜 주는 반사거울이 더 구비된 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
Laser processing apparatus using a single-photon absorption of the ultra-short pulse laser, characterized in that provided between the beam expander and the condenser lens for changing the direction of the laser light output from the beam expander toward the condenser lens side .
제 1항에 있어서,
상기 척 테이블은 x축이송유닛과 y축이송유닛을 통해 x축과 y축의 이동이 자유롭게 이루어지도록 구성되고,
상기 x축이송유닛과 y축이송유닛은 정지 및 감속없는 원호보간 가공을 하도록 제어부를 통해 실시간으로 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 극초단 펄스 레이저의 단일 광자 흡수를 이용한 레이저 가공장치.
The method of claim 1,
The chuck table is configured to freely move the x-axis and y-axis through the x-axis transfer unit and the y-axis transfer unit,
The x-axis transfer unit and the y-axis transfer unit is a laser processing apparatus using a single photon absorption of ultra-short pulsed laser, characterized in that simultaneously controlled in real time through a control unit to perform circular interpolation processing without stop and deceleration.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105689891A (en) * 2016-04-12 2016-06-22 东莞市沃德精密机械有限公司 Automatic laser welding machine electrically connected with controller
CN106914703A (en) * 2015-12-24 2017-07-04 株式会社理光 Optical machining device
KR20210033081A (en) * 2019-09-17 2021-03-26 아이엔지글로벌 (주) Transfer system

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