KR20140143478A - Apparatus for laser processing, system and method for real-time inspection of laser processing - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a laser processing apparatus, and a real-time inspection system and method of the laser processing. The laser processing apparatus comprises an optical unit providing a laser beam for processing; a real-time inspection system of the laser processing; and an objective lens condensing laser beam for the processing to an object to be processed from the optical unit. The real-time inspection system of the laser processing includes an optical path conversion part which is located between the optical unit and the objective lens to convert a progress path of incident beam; and an optical detector to generate a processing status detect signal in real time by receiving the back scattering beam which is scattered from the object to be processed to the rearward and processed to pass the optical path conversion part.

Description

레이저 가공 장치, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템 및 방법{Apparatus for laser processing, system and method for real-time inspection of laser processing}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a laser processing apparatus, a real-time inspection system and method for laser processing,

레이저 가공 장치, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 레이저 가공의 신뢰성을 보다 높일 수 있도록 된 레이저 가공 장치, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus and a real-time inspection system and method for laser processing. More particularly, the present invention relates to a laser processing apparatus and a real-time inspection system and method for laser processing capable of enhancing reliability of laser processing.

레이저 가공 장치는 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 스캐너를 통하여 가공 대상물에 조사한다. 이에 의하여 대상물의 일 평면에 대한 마킹, 노광, 식각, 펀칭, 스크라이빙 등의 레이저 가공이나, 스텔스-다이싱(stealth diceing) 방식 등을 이용한 다이싱이 수행될 수 있다. A laser processing apparatus irradiates an object to be processed with a laser beam emitted from a laser oscillator through a scanner. Accordingly, laser processing such as marking, exposure, etching, punching, and scribing on one plane of the object or dicing using a stealth dicing method can be performed.

레이저 가공된 가공 대상물에 대해서는 가공이 제대로 이루어졌는지 품질 검사가 필요하다. 레이저 가공의 신뢰성이 낮은 경우, 전수 검사 등이 필요하므로, 처리 비용이 매우 높고 검사 시간이 오래 걸린다.For laser machined objects, quality inspection is required to ensure that they are processed properly. When the reliability of the laser machining is low, it is necessary to perform a complete inspection and the like, so that the processing cost is very high and the inspection time is long.

레이저 가공의 신뢰성을 높일 수 있으며 전수 검사 등의 필요성을 줄일 수 있도록, 레이저 가공시 실시간으로 검사를 시행하도록 된 레이저 가공 장치, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides a laser processing apparatus and a real-time inspection system and method for laser processing, which can perform real-time inspection during laser processing so as to increase the reliability of laser processing and reduce the necessity of total inspection.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 가공용 레이저빔을 제공하는 광학유닛과; 레이저 가공의 실시간 검사 시스템과; 상기 광학유닛으로부터 제공되는 가공용 레이저빔을 가공 대상물에 집광시키는 대물렌즈;를 포함하며, 상기 레이저 가공의 실시간 검사 시스템은, 상기 광학유닛과 대물렌즈 사이에 위치되어, 입사빔의 진행 경로를 변환시키는 광경로 변환부와; 가공 대상물로부터 후방으로 산란되고 상기 광경로 변화부를 거쳐 진행하는 후방 산란빔을 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출 신호를 생성하는 광검출기;를 포함한다.A laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention includes an optical unit for providing a laser beam for machining; A real time inspection system of laser machining; And an objective lens for converging a working laser beam provided from the optical unit onto an object to be processed, wherein the real time inspection system for laser processing is disposed between the optical unit and the objective lens, A light path changing unit; And a photodetector which scatters backward from the object to be processed and receives a backscattering beam traveling through the light path changing portion to generate a processing state detection signal in real time.

상기 광학유닛은 편광된 가공용 레이저빔을 제공할 수 있다.The optical unit can provide a polarized processing laser beam.

상기 광경로 변환부는, 편광빔분할기와; 상기 편광빔분할기와 대물렌즈 사이에 위치하며, 입사빔의 편광을 변화시키는 파장판;을 포함할 수 있다.The optical path changing unit includes: a polarization beam splitter; And a wavelength plate disposed between the polarizing beam splitter and the objective lens for changing the polarization of the incident beam.

상기 가공용 레이저빔이 가공대상물 내에 조사되는 위치를 제어하기 위한 자동초점 조절 시스템;을 더 포함할 수 있다.And an automatic focusing system for controlling a position where the processing laser beam is irradiated in the object to be processed.

상기 자동초점 조절 시스템은, 보조빔을 출사하는 보조 광원과; 입사되는 보조빔의 진행 경로를 변환하는 광경로 변환부와; 가공 대상물에서 반사된 보조빔을 수광하여 상기 가공용 레이저빔이 가공 대상물에 조사되는 깊이를 검출하는 광검출 유닛과; 상기 가공대상물로 향하는 보조빔 및 가공용 레이저빔의 광경로는 결합시키고, 가공대상물로부터 반사되는 보조빔 및 후방 산란빔의 광경로는 분리하는 광경로 분리/결합기;를 포함할 수 있다.The autofocus system comprises: an auxiliary light source for emitting an auxiliary beam; A light path changing unit for changing the traveling path of the incident auxiliary beam; An optical detecting unit that receives the auxiliary beam reflected from the object to be processed and detects the depth of the object to be processed with the processing laser beam; And an optical path separator / combiner that combines the optical path of the auxiliary beam and the processing laser beam toward the object and separates the optical path of the auxiliary beam and the backward scattered beam reflected from the object.

상기 광경로 분리/결합기는, 상기 보조빔 및 가공용 레이저빔 중 어느 하나는 반사시키고 나머지 하나는 투과시키도록 마련될 수 있다.The optical path separator / coupler may be arranged to reflect any one of the auxiliary beam and the working laser beam and transmit the other.

상기 보조빔은 상기 가공용 레이저빔과 다른 파장을 가지며, 상기 광경로 분리/결합기는, 파장이 서로 다른 보조빔 및 가공용 레이저빔 중 어느 하나는 반사시키고 나머지 하나는 투과시키는 이색 미러;를 구비할 수 있다.Wherein the auxiliary beam has a wavelength different from that of the working laser beam and the optical path separator / coupler includes a dichroic mirror for reflecting one of the auxiliary beam and the working laser beam having different wavelengths and transmitting the other, have.

상기 자동 초점 조절 시스템은, 상기 보조빔을 상기 가공용 레이저빔과 동축상으로 가공 대상물에 조사하도록 마련될 수 있다.The autofocusing system may be arranged to irradiate the object to be processed coaxially with the working beam.

상기 광검출유닛과 상기 광경로 결합/분리기 사이에, 상기 보조빔의 초점 거리를 조절하는 렌즈 유닛;을 더 포함할 수 있다.And a lens unit for adjusting the focal length of the auxiliary beam between the optical detection unit and the optical path combining / separating unit.

상기 렌즈 유닛은, 복수의 렌즈를 포함하며, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 광축을 따라 조절하도록 마련될 수 있다.The lens unit may include a plurality of lenses, and may be provided to adjust the position of at least one of the plurality of lenses along an optical axis.

상기 광검출 유닛은, 비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 마련될 수 있다.The optical detection unit may be arranged to detect a focusing signal by an astigmatism method.

상기 광검출 유닛은, 비점수차를 발생시키는 비점수차 렌즈와; 비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 4분할 광검출기;를 포함할 수 있다.The photodetecting unit includes: an astigmatic lens for generating astigmatism; And a quadrant photodetector for detecting the focusing signal by the astigmatism method.

상기 대물렌즈의 위치를 광축을 따라 조절하는 액츄에이터;를 구비하여, 상기 대물렌즈의 구동에 의해 가공용 레이저빔의 조사 깊이를 조절하도록 마련될 수 있다.And an actuator that adjusts the position of the objective lens along an optical axis so as to adjust the irradiation depth of the laser beam for processing by driving the objective lens.

상기 광검출기 앞단에 가공 대상물의 인접 가공층에서의 후방 산란빔을 차단하는 개구 한정부재;를 더 구비할 수 있다.And an aperture limiting member disposed at a front end of the photodetector for blocking a backscattered beam in an adjacent processing layer of the object to be processed.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 이용하여, 가공 상태를 실시간으로 검사하는 방법은, 가공용 레이저빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계와; 상기 가공용 레이저빔으로 가공 대상물을 가공하면서, 가공 대상층의 가공 영역으로부터 후방으로 산란되는 후방 산란빔을 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출 신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for real-time inspection of a machining state using a laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention includes the steps of condensing a machining laser beam onto an object to be machined; And generating a machining state detection signal in real time by receiving a backscattering beam scattered rearward from the machining area of the machining target layer while processing the machining target with the machining laser beam.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공의 실시간 검사 시스템은, 빔을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터 출사된 빔을 가공대상물의 가공 대상층에 포커싱하는 대물렌즈; 상기 광원과 대물렌즈 사이에 위치되어, 입사빔의 진행 경로를 변환시키는 광경로 변환부; 및 상기 가공 대상층을 가공하는 동안, 상기 가공 대상층의 가공 영역으로부터 후방으로 산란되는 후방 산란빔을 검출하여, 상기 가공 대상층 가공 중에 실시간으로 가공 상태를 검출하는 광검출기;를 포함한다.A real-time inspection system for laser processing according to an embodiment of the present invention includes: a light source for emitting a beam; An objective lens for focusing a beam emitted from the light source onto a processing target layer of the object to be processed; A light path changing unit positioned between the light source and the objective lens for changing the path of the incident beam; And a photodetector for detecting a backscattering beam scattered rearward from an area to be processed of the processing target layer while processing the processing target layer to detect a processing state in real time during processing of the processing target layer.

상기 광원은, 상기 가공 대상물의 가공 대상층을 가공하는 가공용 레이저빔을 제공하는 광원일 수 있다.The light source may be a light source for providing a working laser beam for processing the processing target layer of the object to be processed.

상기 후방 산란빔은 상기 가공 대상층의 가공 영역에 조사되는 상기 가공용 레이저빔으로부터 상기 가공 영역에 의해 후방으로 산란될 수 있다.The backscattering beam may be scattered rearward by the processing region from the processing laser beam irradiated on the processing region of the processing target layer.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템 및 방법에 따르면, 레이저 가공시 실시간으로 레이저 가공 상태를 검사할 수 있으므로, 레이저 가공의 신뢰성을 높일 수 있으며 전수 검사 등의 필요성을 줄일 수 있다.According to the laser machining apparatus and the real-time inspection system and method of laser machining according to the embodiment of the present invention, it is possible to check the laser machining state in real time during laser machining, thereby enhancing the reliability of laser machining, Can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 전체 시스템을 개략적으로 보인 광학적 구성도이다.
도 2는 도 1의 레이저 가공 장치에서 실시간 검사 시스템의 구성 부분을 발췌하여 개략적으로 보여준다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공의 실시간 검사 시스템에서, 복수의 가공층이 형성된 경우에도, 레이저 가공의 실시간 검사가 가능함으로 보여준다.
도 4a 내지 도 4c는 대물렌즈와 가공 대상물의 커버층 사이의 간격 변화에 따라 4분할 광검출기 수광되는 광스폿의 형상 변화를 보여준다.
도 5은 포커스 에러신호(FES)의 S-커브를 보여준다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an optical configuration diagram schematically showing an overall system of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 2 schematically shows the construction of a real-time inspection system in the laser machining apparatus of Fig. 1. Fig.
FIG. 3 shows that real-time inspection of laser machining is possible even when a plurality of machining layers are formed in the real time inspection system of laser machining according to the embodiment of the present invention.
4A to 4C show the shape changes of the light spot received by the quadrant photodetector according to the change in the distance between the objective lens and the cover layer of the object to be processed.
Figure 5 shows the S-curve of the focus error signal (FES).

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위해 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, a laser processing apparatus and method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 전체 시스템을 개략적으로 보인 광학적 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 실시간으로 가공 상태를 검사할 수 있도록 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 다른 레이저 가공 장치는 레이저 가공의 실시간 검사 시스템을 내포한다. 도 2는 도 1의 레이저 가공 장치에서 실시간 검사 시스템의 구성 부분을 발췌하여 개략적으로 보여준다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an optical configuration diagram schematically showing an overall system of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. The laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention can be provided to check the machining state in real time. That is, another laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a real time inspection system for laser processing. Fig. 2 schematically shows the construction of a real-time inspection system in the laser machining apparatus of Fig. 1. Fig.

도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 가공 장치는, 가공용 레이저빔(31)을 제공하는 광학유닛(30)과, 레이저 가공의 실시간 검사 시스템(50)과, 상기 광학유닛(30)으로부터 제공되는 가공용 레이저빔(31)을 가공 대상물(10)에 집광시키는 대물렌즈(90)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 실시간 검사 시스템(50)은, 상기 광학유닛(30)과 대물렌즈(90) 사이에 위치되어 입사빔의 진행 경로를 변환시키는 광경로 변환부(51)와, 가공 대상물(10)로부터 후방으로 산란되고 상기 광경로 변환부(51)를 거쳐 진행하는 후방 산란빔을 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출 신호를 생성하는 광검출기(57)를 포함할 수 있다. 상기 대물렌즈(90) 및 가공용 레이저빔(31)은 실시간 검사 시스템(50)의 구성요소가 될 수 있다.1 and 2, the laser processing apparatus includes an optical unit 30 for providing a processing laser beam 31, a real time inspection system 50 for laser processing, And an objective lens 90 for converging the working laser beam 31 onto the object 10 to be processed. The real-time inspection system 50 includes an optical path changing unit 51 positioned between the optical unit 30 and the objective lens 90 to change the traveling path of the incident beam, And a photodetector 57 that receives the backscattered beam that is scattered and travels through the optical path changing unit 51 to generate a processing state detection signal in real time. The objective lens 90 and the processing laser beam 31 may be components of the real-time inspection system 50.

상기 광학유닛(30)은 가공용 레이저빔(31)을 출사하는 레이저 광원을 포함하며, 가공 대상물(10)에 적절한 가공 레이저빔을 조사할 수 있도록 다양한 광학적 구성을 가질 수 있다. 상기 광학유닛(30)은, 편광된 가공용 레이저빔(31)을 제공하도록 마련될 수 있다.The optical unit 30 includes a laser beam source for emitting a processing laser beam 31 and may have various optical configurations so as to irradiate an object to be processed 10 with an appropriate processing laser beam. The optical unit 30 may be provided to provide a polarized laser beam 31 for processing.

상기 광경로 변환부(51)는, 상기 광학유닛(30)으로부터 입사되는 가공용 레이저빔(31)은 상기 대물렌즈(90)쪽으로 진행하도록 하며, 가공 대상물(10)의 가공 대상층(11)의 가공 영역으로부터 후방 산란되어 진행되는 후방 산란빔은 상기 광검출기(57)쪽으로 진행하도록, 입사빔의 진행 경로를 변환한다. The optical path changing section 51 causes the processing laser beam 31 incident from the optical unit 30 to proceed toward the objective lens 90 and causes the processing target layer 11 of the object 10 to be processed The backscattered beam, which is backscattered from the region, travels toward the photodetector 57 to change the path of the incident beam.

도 1에서는 광경로 변환부(51)가, 상기 광학유닛(30)이 편광된 가공용 레이저빔(31)을 제공할 때에 적합하도록 마련된 경우를 예시적으로 보여준다. 예를 들어, 광경로 변환부(51)는, 입사빔을 편광에 따라 투과 또는 반사시키는 편광빔분할기(52)와, 상기 편광빔분할기(52)와 대물렌즈(90) 사이에 위치하며, 입사빔의 편광을 변화시키는 파장판(53)을 포함하는 구성을 가질 수 있다. 상기 파장판(53)은 가공용 레이저빔(31)의 파장에 대해 사반파장판(quarter waveplate)일 수 있다. 이 경우, 광학유닛(30)으로부터 입사되는 편광된 가공용 레이저빔(31)은 편광빔분할기(52)를 경유하여 가공 대상물(10)쪽으로 진행하며, 가공 대상물(10)의 가공 대상층(11)의 가공 영역으로부터 후방 산란되어 진행되는 후방 산란빔은 편광빔분할기(52)를 경유하여 광검출기(57)로 진행하게 된다. 도 1에서는 광학유닛(30)으로부터 입사되는 편광된 가공용 레이저빔(31)은 편광빔분할기(52)를 투과하여 가공 대상물(10)쪽으로 진행하고, 후방 산란빔은 편광빔분할기(52)에서 반사되어 광검출기(57)로 향하도록 구성된 예를 보여준다. 여기서, 광학유닛(30)으로부터 입사되는 편광된 가공용 레이저빔(31)은 편광빔분할기(52)에서 반사되어 가공 대상물(10)쪽으로 진행하고, 후방 산란빔은 편광빔분할기(52)를 투과하여 광검출기(57)로 향하도록 구성될 수도 있다.In Fig. 1, the optical path changing section 51 exemplarily shows a case in which the optical unit 30 is provided to be suitable for providing the polarized processing laser beam 31. Fig. For example, the optical path changing unit 51 includes a polarizing beam splitter 52 for transmitting or reflecting an incident beam in accordance with the polarized light, and a polarizing beam splitter 52 positioned between the polarizing beam splitter 52 and the objective lens 90, And a wavelength plate 53 for changing the polarization of the beam. The wave plate 53 may be a quarter wave plate with respect to the wavelength of the laser beam 31 for processing. In this case, the polarized processing laser beam 31 incident from the optical unit 30 travels toward the object 10 via the polarizing beam splitter 52 and is directed to the object 10 of the object 10 to be processed 10 The backscattered beam, which is backscattered from the processing region, proceeds to the photodetector 57 via the polarizing beam splitter 52. 1, the polarized processing laser beam 31 incident from the optical unit 30 is transmitted through the polarizing beam splitter 52 to the object to be processed 10 and the backscattered beam is reflected by the polarizing beam splitter 52 And is directed to the photodetector 57. Here, the polarized processing laser beam 31 incident from the optical unit 30 is reflected by the polarization beam splitter 52 and travels toward the object 10, and the backscattered beam is transmitted through the polarization beam splitter 52 It may be configured to be directed to the photodetector 57.

상기 대물렌즈(90)는, 상기 광학유닛(30)으로부터 제공되는 가공용 레이저빔(31)을 가공 대상물(10)에 집광시키는 것으로, 광축을 따라 구동될 수 있도록 액츄에이터(100)에 탑재될 수 있다. The objective lens 90 condenses the processing laser beam 31 provided from the optical unit 30 onto the object 10 so that the object lens 90 can be mounted on the actuator 100 so as to be driven along the optical axis .

상기 액츄에이터(100)는 가공용 레이저빔(31)이 통과하도록 가운데 구멍(101)이 있는 고속 액츄에이터로서, 압전소자를 이용하여 대물렌즈(90)를 축 흔들림 없이 정밀하게 고속으로 예를 들어, 50Hz 이상의 고속으로 광축을 따라 구동할 수 있도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 대물렌즈(90)는 가공용 레이저빔(31)이 상기 액츄에이터(100)의 가운데 구멍(101)을 통해 가공 대상물(10)에 조사될 수 있도록 액츄에이터(100)에 탑재될 수 있다. 상기 대물렌즈(90)는 액츄에이터(100)에 탑재된 상태로 광로 상에 배치되게 된다.The actuator 100 is a high-speed actuator having a center hole 101 through which a processing laser beam 31 passes and is capable of precisely and rapidly rotating the objective lens 90 with a piezoelectric element at a high speed, for example, And can be provided so as to be able to drive along the optical axis at high speed. The objective lens 90 may be mounted on the actuator 100 so that the processing laser beam 31 can be irradiated onto the object 10 through the center hole 101 of the actuator 100. [ The objective lens 90 is disposed on the optical path in a state of being mounted on the actuator 100. [

상기 액츄에이터(100)의 구동에 따라 대물렌즈(90)는 광축을 따라 이동되며, 이에 따라, 최적 포커싱 위치에서 가공 대상물(10)의 원하는 가공 대상층(11)에 레이저 가공을 수행할 수 있다. 여기서, 가공 대상층(11)은, 일정 깊이에서 가공 대상물(10)을 가공함에 의해 얻어지는 가공 영역이 이루는 층에 해당할 수 있다. 대물렌즈(90)를 구동하여 포커싱 위치를 조정하므로, 가공용 레이저빔(31)이 가공 대상물(10) 내에 포커싱되는 깊이를 조절할 수 있으며, 이러한 포커싱 깊이 조절에 따라, 가공 대상물(10) 내에 여러 가공 대상층(11)이 형성될 수 있다. 도 1에서는 가공 대상물(10)에 4개의 가공 대상층(11)이 형성된 경우를 예시한다.The objective lens 90 is moved along the optical axis in accordance with the driving of the actuator 100 so that laser processing can be performed on the desired processing layer 11 of the object 10 at the optimum focusing position. Here, the processing target layer 11 may correspond to a layer formed by the processing region obtained by processing the object 10 at a certain depth. It is possible to adjust the focusing depth of the processing laser beam 31 in the object 10 by adjusting the focusing position by driving the objective lens 90. According to the adjustment of the focusing depth, The target layer 11 can be formed. 1 shows a case where four objects to be processed 11 are formed on an object 10 to be processed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 가공용 레이저빔(31)이 가공 대상물(10) 내에 포커싱되는 깊이가 달라짐에 따라 발생하는 구면수차를 보정하기 위해 구면수차 보정 유닛(60)을 더 포함할 수 있다. 도 1에서는 상기 구면수차 보정 유닛(60)이 광학 유닛(30)과 대물렌즈(90) 사이, 보다 구체적인 예로서, 광경로 변환부(51)와 후술하는 광경로 분리/결합기(80) 사이의 광로 상에 배치되는 예를 보여준다. 상기 구면수차 보정 유닛(60)은 광학 유닛(30) 내에 포함될 수도 있다. The laser machining apparatus according to the embodiment of the present invention includes a spherical aberration correcting unit 60 for correcting spherical aberration generated as the depth of the processing laser beam 31 is changed within the object 10 . 1, the spherical aberration correction unit 60 is provided between the optical unit 30 and the objective lens 90, more specifically, between the optical path changing unit 51 and the optical path separator / combiner 80 described later And is disposed on the optical path. The spherical aberration correction unit 60 may be included in the optical unit 30.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공의 실시간 검사 시스템(50) 및 이를 적용한 레이저 가공 장치에 따르면, 레이저 가공을 위해 가공 대상층(11)에 조사되는 가공용 레이저빔(31)의 일부가 가공 영역에 의해 후방 산란(back scattering)되는데, 이러한 후방 산란빔을 광검출기(57)로 검출하여 레이저 가공이 제대로 이루어졌는지를 실시간으로 검사할 수 있다. 레이저 가공이 제대로 이루어졌는지 여부는 후방 산란빔의 광량 변화로부터 알 수 있다.According to the laser processing real time inspection system 50 and the laser processing apparatus using the laser processing according to the embodiment of the present invention as described above, a part of the processing laser beam 31 irradiated on the processing target layer 11 for laser processing Back scattering is performed by the machining area. By detecting the back scattering beam with the photodetector 57, it is possible to check in real time whether the laser machining is properly performed. Whether or not the laser processing is properly performed can be known from the light amount change of the backscattering beam.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공의 실시간 검사 시스템(50)에서, 복수의 가공층이 형성된 경우에도, 레이저 가공의 실시간 검사가 가능함으로 보여준다.FIG. 3 shows that, in a real time inspection system 50 for laser processing according to an embodiment of the present invention, real time inspection of laser processing is possible even when a plurality of processing layers are formed.

도 3을 참조하면, 가공용 레이저빔(31)이 입사되는 측에서 가까운 가공 대상물(10)의 제1가공 대상층(L1)을 먼저 레이저 가공하고, 나중에 먼측의 제2가공 대상층(L2)을 레이저 가공하는 경우를 고려해보자.3, the first processing target layer L1 of the object to be processed 10 near the side where the processing laser beam 31 is incident is laser-processed first, and then the second processing target layer L2 on the far side is laser- Let's consider the case.

도 3의 좌측 부분을 참조하면, 가공용 레이저빔(31)은 제1가공 대상층(L1)에 집속되고, 이 제1가공 대상층(L1)에서 후방 산란된 빔이 상기 광검출기(57)에 수광되어, 제1가공 대상층(L1)에 대해 실시간으로 레이저 가공 상태를 검사한다. 3, the processing laser beam 31 is focused on the first processing target layer L1, and a beam backscattered from the first processing target layer L1 is received by the photodetector 57 , The laser processing state is checked in real time for the first processing target layer (L1).

도 3의 우측 부분을 참조하면, 상기 제1가공 대상층(L1)이 형성된 상태에서, 먼측의 제2가공 대상층(L2)을 레이저 가공하는 경우, 가공용 레이저빔(31)은 인접 가공층인 제1가공 대상층(L1)을 통과하여 제2가공 대상층(L2)에 포커싱된다. 이 제2가공 대상층(L2)에서 후방 산란된 빔이 상기 광검출기(57)에 수광되어, 제2가공 대상층(L2)에 대해 실시간으로 레이저 가공 상태를 검사한다. 이때, 제2가공 대상층(L2) 가공시, 가공용 레이저빔(31)은 제1가공 대상층(L1)을 경유하여 제2가공 대상층(L2)에 이르게 되므로, 일부의 가공용 레이저빔(31)이 제1가공 대상층(11)에서 후방 산란되게 된다. 하지만, 제2가공 대상층(L2)에 포커싱되는 가공용 레이저빔(31)의 제1가공 대상층(L1)을 통과할 때의 빔폭(S1)은 제1가공 대상층(L1)의 가공 영역(11a)의 폭(S2)에 비해 훨씬 크기 때문에, 단위 면적당 광량 세기가 작아, 제1가공 대상층(L1)에서 후방 산란된 빔은 제2가공 대상층(L2)의 실시간 가공 상태 검출신호에 그다지 영향을 미치지 않으며, 제2가공 대상층(L2)의 실시간 가공 상태의 정확한 검출이 가능하다.3, in the case where the second processing target layer L2 on the far side is laser-processed while the first processing target layer L1 is formed, the processing laser beam 31 is focused on the first processing target layer L1 Passes through the processing target layer L1 and is focused on the second processing target layer L2. The beam reflected back from the second processing target layer L2 is received by the photodetector 57 and the laser processing state is checked in real time for the second processing target layer L2. At this time, at the time of processing the second processing target layer (L2), the processing laser beam (31) reaches the second processing target layer (L2) via the first processing target layer (L1) 1 processing object layer 11 in the backward direction. However, the beam width S1 when passing through the first processing target layer L1 of the processing laser beam 31 focused on the second processing target layer L2 is smaller than the beam width S1 of the processing area 11a of the first processing target layer L1 The beam intensity per unit area is so small that the beam backscattered from the first processing target layer L1 does not significantly affect the real time processing state detection signal of the second processing target layer L2, It is possible to accurately detect the real-time processing state of the second processing target layer L2.

역으로, 제2가공 대상층(L2)을 먼저 레이저 가공하여 형성한 후, 제1가공 대상층(L1)을 레이저 가공하여 형성하는 경우, 도 3의 좌측 부분을 참조하면, 제1가공 대상층(L1) 레이저 가공시, 가공용 레이저빔(31)의 일부는 제1가공 대상층(L1)을 경유하여 인접 가공층인 제2가공 대상층(L2)에 다다르게 되고, 제2가공 대상층(L2)에 의해 후방 산란되게 된다. Conversely, when the first processing target layer L1 is formed by laser processing after the second processing target layer L2 is formed by laser processing first, referring to the left part of FIG. 3, A portion of the processing laser beam 31 reaches the second processing target layer L2 which is an adjacent processing layer via the first processing target layer L1 and is rearwardly scattered by the second processing target layer L2 do.

본 발명의 실시예에 따른 실시간 검사 시스템(50)은, 인접 가공층에서의 후방 산란빔의 적어도 일부를 차단하여 실시간 가공 상태 검출신호의 품질을 보다 양호하게 하기 위해, 도 1 및 도 2에서와 같이, 광검출기(57) 앞단에 가공 대상물(10)의 인접 가공층에서의 후방 산란빔을 차단하는 개구 한정부재(55)를 더 구비할 수 있다. 이 개구 한정부재(55)는, 그 위치를 광축을 따라 조절하도록 마련될 수 있다. 이에 의해 개구 한정부재(55)에 의해 인접 가공층에서의 후방 산란빔을 보다 잘 차단할 수 있다. A real-time inspection system 50 according to an embodiment of the present invention is configured to block at least a portion of a backscattering beam in an adjacent processing layer so as to improve the quality of the real- Similarly, at the front end of the photodetector 57, the opening limiting member 55 for blocking the back scattering beam in the adjacent processing layer of the object 10 may be further provided. The opening defining member 55 may be provided so as to adjust its position along the optical axis. Whereby the aperture limiting member 55 can better block the backscattering beam in the adjacent processing layer.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 가공용 레이저빔(31)이 가공 대상물(10) 내에 조사되는 위치를 제어하기 위한 자동초점 조절 시스템(70)을 더 포함할 수 있다. The laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention may further include an automatic focusing system 70 for controlling the position where the processing laser beam 31 is irradiated in the object 10.

상기 자동초점 조절 시스템(70)은, 보조빔(71a)을 출사하는 보조 광원(71)과, 입사되는 보조빔의 진행 경로를 변환하는 광경로 변환부(73)와, 가공 대상물(10)에서 반사된 보조빔(71b)을 수광하여 상기 가공용 레이저빔(31)이 가공 대상물(10)에 조사되는 깊이를 검출하는 광검출 유닛(76)과, 상기 가공 대상물(10)로 향하는 보조빔(71a) 및 가공용 레이저빔(31)의 광경로는 결합시키고, 가공 대상물(10)로부터 반사되는 보조빔(71b) 및 후방 산란빔(50a)의 광경로는 분리하는 광경로 분리/결합기(80)를 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 조절 시스템(70)은, 보조빔을 가공용 레이저빔(31)과 동축상으로 가공 대상물(10)에 조사하도록 마련될 수 있다.The automatic focus adjustment system 70 includes an auxiliary light source 71 for emitting the auxiliary beam 71a, a light path changing unit 73 for changing the path of the incident auxiliary beam, A photodetection unit 76 for receiving the reflected auxiliary beam 71b and detecting the depth of irradiation of the processing object 10 with the processing laser beam 31 and an auxiliary beam 71a And an optical path separator / combiner 80 for separating the optical path of the auxiliary beam 71b and the backward scattering beam 50a reflected from the object 10 from the optical path of the processing laser beam 31 and the optical path of the processing laser beam 31 . The automatic focus adjustment system 70 may be provided to irradiate the object 10 with the auxiliary beam coaxially with the processing laser beam 31. [

상기 보조 광원(71)은, 가공용 레이저빔(31)과는 다른 파장의 보조빔을 출사하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 보조 광원(71)은 대략 635nm 내지 650nm 파장의 보조빔을 출사하도록 마련될 수 있다. 상기 보조 광원(71)은 반드시 레이저광원일 필요는 없다. 즉, 보조 광원(71)은 가공 대상물(10)로부터 반사되는 보조빔을 광검출 유닛(76)에서 검출할 수 있다면, 레이저 광원이나, 발광 다이오드(LED) 광원 등의 어느 종류의 광원이든지 사용할 수 있다. The auxiliary light source 71 may be arranged to emit an auxiliary beam having a wavelength different from that of the processing laser beam 31. [ For example, the auxiliary light source 71 may be provided to emit an auxiliary beam having a wavelength of approximately 635 nm to 650 nm. The auxiliary light source 71 does not necessarily have to be a laser light source. That is, the auxiliary light source 71 can use any kind of light source such as a laser light source or a light emitting diode (LED) light source, as long as the auxiliary beam reflected from the object 10 can be detected by the optical detection unit 76 have.

상기 광경로 변환부(73)는, 상기 보조 광원(71)으로부터 출사된 보조빔은 상기 광경로 분리/결합기(80)로 향하도록 하며, 가공 대상물(10)에서 반사된 보조빔은 상기 광검출 유닛(76)쪽으로 진행하도록, 입사되는 보조빔의 진행 경로를 변환한다. The optical path changing unit 73 directs the auxiliary beam emitted from the auxiliary light source 71 to the optical path separator / combiner 80, and the auxiliary beam reflected from the object to be processed 10, Unit 76 so as to change the traveling path of the incident auxiliary beam.

도 1에서는 광경로 변환부(73)가, 상기 보조 광원(71)이 편광된 보조빔(71a)을 제공할 때 적합하도록 마련된 경우를 예시적으로 보여준다. 예를 들어, 광경로 변환부(73)는, 보조빔을 편광에 따라 투과 또는 반사시키는 편광빔분할기(73a)와, 상기 편광빔분할기(73a)와 광경로 분리/결합기(80) 사이에 위치하며 입사되는 보조빔의 편광을 변화시키는 파장판(73b)을 포함하는 구성을 가질 수 있다. 상기 파장판(73b)은 보조빔의 파장에 대해 사반파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 도 1에서는 보조 광원(71)으로부터 입사되는 편광된 보조빔(71a)은 편광빔분할기(73a)에서 반사되어 광경로 분리/결합기(80)로 향하며, 가공 대상물(10)에서 반사된 보조빔(71b)은 편광빔분할기(73a)를 투과하여 광검출 유닛(76)으로 향하도록 구성된 예를 보여준다. 여기서, 보조 광원(71)으로부터 입사되는 편광된 보조빔(71a)은 편광빔분할기(73a)를 투과하여 광경로 분리/결합기(80)로 향하고, 가공 대상물(10)에서 반사된 보조빔(71b)은 편광빔분할기(73a)에서 반사되어 광검출 유닛(76)으로 향하도록 광학계가 구성될 수도 있다.In FIG. 1, the optical path changing unit 73 exemplifies a case where the auxiliary light source 71 is provided to be suitable for providing the polarized auxiliary beam 71a. For example, the optical path changing section 73 includes a polarizing beam splitter 73a for transmitting or reflecting the auxiliary beam according to the polarized light, and a polarizing beam splitter 73b for positioning the polarizing beam splitter 73a and the optical path separating / And a wave plate 73b for changing the polarization of the incident auxiliary beam. The wave plate 73b may be a quarter wave plate with respect to the wavelength of the auxiliary beam. 1, the polarized auxiliary beam 71a incident from the auxiliary light source 71 is reflected by the polarizing beam splitter 73a and directed to the optical path separator / combiner 80. The auxiliary beam 71a reflected from the object 10 71b are configured to be transmitted to the polarization beam splitter 73a and directed to the optical detection unit 76. [ Here, the polarized auxiliary beam 71a incident from the auxiliary light source 71 is transmitted through the polarizing beam splitter 73a to the optical path separator / combiner 80, and the auxiliary beam 71b reflected from the object 10 May be reflected by the polarization beam splitter 73a and directed to the optical detection unit 76. [

상기 광검출 유닛(76)은, 비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 광검출 유닛(76)은, 비점수차를 발생시키는 비점수차 렌즈(78)와, 비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 4분할 광검출기(79)를 포함할 수 있다. 비점수차 렌즈(78)와 광경로 변환부(73) 사이에 콜리메이팅렌즈(77)를 더 포함할 수 있다.The photodetection unit 76 may be arranged to detect a focusing signal by an astigmatism method. For example, the photodetector unit 76 may include an astigmatism lens 78 for generating an astigmatism and a quadrant photodetector 79 for detecting a focusing signal by an astigmatism method. A collimating lens 77 may be further included between the astigmatism lens 78 and the optical path changing unit 73. [

상기 광경로 분리/결합기(80)는, 보조빔(71a) 및 가공용 레이저빔(31) 중 어느 하나는 반사시키고, 나머지 하나는 투과시키도록 마련될 수 있다. 상기 보조 광원(71)이 가공용 레이저빔(31)과는 다른 파장을 가지는 보조빔(71a)을 출사하는 경우, 상기 광경로 분리/결합기(80)로 파장이 서로 다른 보조빔(71a) 및 가공용 레이저빔(31) 중 어느 하나는 반사시키고, 나머지 하나는 투과시키는 이색 미러를 사용할 수 있다. 도 1에서는 광경로 분리/결합기(80)가 보조빔(71a)은 반사시키고, 가공용 레이저빔(31)은 투과시키도록 마련된 예를 보여준다.The optical path separator / combiner 80 may be arranged to reflect any one of the auxiliary beam 71a and the processing laser beam 31 and transmit the other. When the auxiliary light source 71 emits an auxiliary beam 71a having a wavelength different from that of the working laser beam 31, the auxiliary beam 71a having different wavelengths from the optical path separator / combiner 80, A dichroic mirror for reflecting one of the laser beams 31 and transmitting the other is used. 1 shows an example in which the optical path separator / coupler 80 reflects the auxiliary beam 71a and transmits the laser beam 31 for processing.

한편, 상기 대물렌즈(90)는 가공용 레이저빔(31)에 대해 최적으로 포커싱하므로, 보조빔(71a)에 대해서는 최적으로 포커싱하기 어려울 수 있다. 이를 고려하여, 포커싱 자동 초점 조절 시스템(70)은, 광검출 유닛(76)과 광경로 분리/결합기(80) 사이에 보조빔(71a)의 초점 거리를 조절하는 렌즈 유닛(75)을 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈 유닛(75)은 복수의 렌즈를 포함하며, 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 광축을 따라 조절하도록 마련될 수 있다. 도 1에서는 렌즈 유닛(75)이 제1 및 제2렌즈(75a,75b)를 포함하며, 제1렌즈(75a)의 위치를 광축을 따라 조정하여, 제1 및 제2렌즈(75a,75b) 사이의 간격을 조정함으로써, 보조빔(71a)의 포커싱 위치를 조절하도록 마련된 예를 보여준다. On the other hand, since the objective lens 90 optimally focuses on the working laser beam 31, it may be difficult to optimally focus the auxiliary beam 71a. In consideration of this, the focusing automatic focusing system 70 further includes a lens unit 75 for adjusting the focal distance of the auxiliary beam 71a between the optical detection unit 76 and the optical path separator / combiner 80 can do. The lens unit 75 includes a plurality of lenses, and may be provided to adjust the position of at least one of the plurality of lenses along an optical axis. 1, the lens unit 75 includes first and second lenses 75a and 75b, and the position of the first lens 75a is adjusted along the optical axis so that the first and second lenses 75a and 75b, Thereby adjusting the focusing position of the auxiliary beam 71a.

상기와 같은 자동 초점 조절 시스템(70)에 따르면, 보조빔(71a)을 대물렌즈(90)에 의해 가공 대상물(10)의 커버층(15)과 가공층(13) 사이의 계면에 포커싱되도록 하며, 광검출 유닛(76)에서 검출되는 신호에 따라 대물렌즈(90)의 위치가 자동으로 조절되도록 한다.According to the above-described automatic focusing system 70, the auxiliary beam 71a is focused by the objective lens 90 onto the interface between the cover layer 15 of the object 10 and the processing layer 13 , And the position of the objective lens 90 is automatically adjusted in accordance with the signal detected by the optical detection unit 76.

예를 들어, 대물렌즈(90)와 가공 대상물(10)의 커버층(15) 사이의 간격이 적절하여, 보조빔(71a)이 가공 대상물(10)의 커버층(15)과 가공층(13) 사이의 계면에 정확히 포커싱되는 경우에는, 4분할 광검출기(79)에는 도 4a에서와 같은 형상의 광스폿이 형성된다. 대물렌즈(90)와 가공 대상물(10)의 커버층(15) 사이의 간격이 너무 가까워 보조빔(71a)이 가공 대상물(10)의 커버층(15)과 가공층(13) 사이의 계면보다 멀리 포커싱되는 경우에는 4분할 광검출기(79)에는 도 4b에서와 같은 형상의 광스폿이 형성된다. 또한, 대물렌즈(90)와 가공 대상물(10)의 커버층(15) 사이의 간격이 너무 멀어, 보조빔(71a)이 가공 대상물(10)의 커버층(15)과 가공층(13) 사이의 계면보다 앞쪽에 포커싱되는 경우에는 4분할 광검출기(79)에는 도 4c에서와 같은 형상의 광스폿이 형성된다. For example, the distance between the objective lens 90 and the cover layer 15 of the object to be processed 10 is appropriate, and the auxiliary beam 71a is reflected by the cover layer 15 of the object 10 and the processing layer 13 , A light spot having a shape as shown in FIG. 4A is formed in the quadrant photodetector 79. In this case, as shown in FIG. The distance between the objective lens 90 and the cover layer 15 of the object to be processed 10 is too close so that the auxiliary beam 71a is not in contact with the interface between the cover layer 15 and the processing layer 13 of the object 10 In the case of far focusing, a light spot having the same shape as shown in FIG. 4B is formed in the quadrant photodetector 79. The distance between the objective lens 90 and the cover layer 15 of the object to be processed 10 is too far and the auxiliary beam 71a is not formed between the cover layer 15 of the object 10 and the processing layer 13 A light spot having a shape as shown in FIG. 4C is formed in the quadrant photodetector 79. The light spot of FIG.

따라서, 4분할 광검출기(79)의 수광영역 및 그 검출신호를 D1,D2,D3,D4라 할 때, 비점수차법에 의한 포커스 에러신호(FES)는 FES=(D1+D3-D2-D4)/(D1+D2+D3+D4)이 되고, 도 5에서와 같은 S-커브를 그리게 된다. Therefore, when the light receiving region of the quadrant photodetector 79 and the detection signals thereof are D1, D2, D3 and D4, the focus error signal FES by the astigmatism method is FES = (D1 + D3-D2-D4 ) / (D1 + D2 + D3 + D4), and the S-curve as shown in Fig. 5 is drawn.

이 포커스 에러신호(FES)를 이용하여, 대물렌즈(90)의 위치를 제어하면, 자동으로 초점 조절이 가능하게 된다. 즉, 가공 대상층(11)의 깊이에 따라, S-커브 상에서의 제어 포인트를 정하면, 대물렌즈(90)의 구동에 의해 가공용 레이저빔(31)의 조사 깊이를 조절함과 동시에, 해당 조사 깊이 상에서 레이저 가공이 이루어지도록 대물렌즈(90)를 제어할 수 있다.When the position of the objective lens 90 is controlled by using the focus error signal FES, the focus can be automatically adjusted. That is, when the control point on the S-curve is determined according to the depth of the processing target layer 11, the irradiation depth of the processing laser beam 31 is adjusted by driving the objective lens 90, The objective lens 90 can be controlled so that laser processing is performed.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치에서 레이저 가공의 실시간 검사는, 가공용 레이저빔(31)을 가공 대상물(10)에 집광시키고, 가공용 레이저빔(31)으로 가공 대상물(10)을 가공하면서, 가공 대상층(11)의 가공 영역으로부터 후방으로 산란되는 후방 산란빔을 광검출기(57)로 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출시호를 생성하는 방식으로 이루어질 수 있다. In the real time inspection of the laser processing in the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention as described above, the processing laser beam 31 is condensed on the object 10 and the object 10 is processed by the processing laser beam 31, And a back scattering beam scattered rearward from the processing region of the processing target layer 11 is received by the photodetector 57 while processing the processing target layer 11 to generate a processing state detection signal in real time.

10...가공 대상물 11...가공 대상층
30...광학유닛 31...가공용 레이저빔
50...실시간 검사 시스템 51,73...광경로 변환부
52...편광빔분할기 53...파장판
57...광검출기 70...자동초점 조절 시스템
71...보조 광원 76...광검출 유닛
79...4분할 광검출기 80...광경로 분리/결합기
90...대물렌즈 100...액츄에이터
10: object to be processed 11:
30 ... optical unit 31 ... working laser beam
50 ... real-time inspection system 51, 73 ... light path conversion section
52 ... polarizing beam splitter 53 ... wave plate
57 ... photodetector 70 ... automatic focusing system
71 ... auxiliary light source 76 ... optical detection unit
79 ... 4-split photodetector 80 ... optical path separator / combiner
90 ... Objective lens 100 ... Actuator

Claims (20)

가공용 레이저빔을 제공하는 광학유닛과;
레이저 가공의 실시간 검사 시스템과;
상기 광학유닛으로부터 제공되는 가공용 레이저빔을 가공 대상물에 집광시키는 대물렌즈;를 포함하며,
레이저 가공의 실시간 검사 시스템은, 상기 광학유닛과 대물렌즈 사이에 위치되어, 입사빔의 진행 경로를 변환시키는 광경로 변환부와;
가공 대상물로부터 후방으로 산란되고 상기 광경로 변화부를 거쳐 진행하는 후방 산란빔을 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출 신호를 생성하는 광검출기;를 포함하는 레이저 가공 장치.
An optical unit for providing a working laser beam;
A real time inspection system of laser machining;
And an objective lens for converging a working laser beam provided from the optical unit onto an object to be processed,
A real-time inspection system for laser machining comprises: a light path changing unit positioned between the optical unit and an objective lens, for changing a traveling path of an incident beam;
And a photodetector for receiving a backscattering beam scattered rearward from the object to be processed and traveling through the optical path changing portion to generate a processing state detection signal in real time.
제1항에 있어서, 상기 광학유닛은 편광된 가공용 레이저빔을 제공하는 레이저 가공 장치.The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical unit provides a polarized processing laser beam. 제2항에 있어서, 상기 광경로 변환부는,
편광빔분할기와;
상기 편광빔분할기와 대물렌즈 사이에 위치하며, 입사빔의 편광을 변화시키는 파장판을 포함하는 레이저 가공 장치.
3. The apparatus according to claim 2,
A polarization beam splitter;
And a wavelength plate positioned between the polarizing beam splitter and the objective lens for changing the polarization of the incident beam.
제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 가공용 레이저빔이 가공 대상물 내에 조사되는 위치를 제어하기 위한 자동초점 조절 시스템;을 더 포함하는 레이저 가공 장치.The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an automatic focusing system for controlling a position at which the processing laser beam is irradiated in the object to be processed. 제4항에 있어서, 상기 자동초점 조절 시스템은,
보조빔을 출사하는 보조 광원과;
입사되는 보조빔의 진행 경로를 변환하는 광경로 변환부와;
가공 대상물에서 반사된 보조빔을 수광하여 상기 가공용 레이저빔이 가공 대상물에 조사되는 깊이를 검출하는 광검출 유닛과;
상기 가공 대상물로 향하는 보조빔 및 가공용 레이저빔의 광경로는 결합시키고, 가공 대상물로부터 반사되는 보조빔 및 후방 산란빔의 광경로는 분리하는 광경로 분리/결합기;를 포함하는 레이저 가공 장치.
5. The system of claim 4,
An auxiliary light source for emitting an auxiliary beam;
A light path changing unit for changing the traveling path of the incident auxiliary beam;
An optical detecting unit that receives the auxiliary beam reflected from the object to be processed and detects the depth of the object to be processed with the processing laser beam;
And an optical path separator / combiner for coupling the optical path of the auxiliary beam and the working laser beam to the object to be processed and separating the optical path of the auxiliary beam and the backscattering beam reflected from the object.
제5항에 있어서, 상기 광경로 분리/결합기는,
상기 보조빔 및 가공용 레이저빔 중 어느 하나는 반사시키고 나머지 하나는 투과시키도록 마련된 레이저 가공 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the optical path separator /
Wherein one of the auxiliary beam and the working laser beam is reflected and the other is transmitted.
제6항에 있어서, 상기 보조빔은 상기 가공용 레이저빔과 다른 파장을 가지며,
상기 광경로 분리/결합기는,
파장이 서로 다른 보조빔 및 가공용 레이저빔 중 어느 하나는 반사시키고 나머지 하나는 투과시키는 이색 미러;를 구비하는 레이저 가공 장치.
7. The apparatus according to claim 6, wherein the auxiliary beam has a different wavelength from the working laser beam,
The light path separating /
And a dichroic mirror for reflecting one of the auxiliary beam and the working laser beam having different wavelengths and transmitting the other.
제5항에 있어서, 상기 자동 초점 조절 시스템은,
상기 보조빔을 상기 가공용 레이저빔과 동축상으로 가공 대상물에 조사하도록 마련된 레이저 가공 장치.
6. The system of claim 5,
And the auxiliary beam is irradiated to the object to be processed coaxially with the processing laser beam.
제5항에 있어서, 상기 광검출유닛과 상기 광경로 결합/분리기 사이에, 상기 보조빔의 초점 거리를 조절하는 렌즈 유닛;을 더 포함하는 레이저 가공 장치.6. The laser processing apparatus according to claim 5, further comprising: a lens unit between the optical detection unit and the optical path coupling / separator for adjusting a focal length of the auxiliary beam. 제9항에 있어서, 상기 렌즈 유닛은, 복수의 렌즈를 포함하며,
상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 광축을 따라 조절하도록 된 레이저 가공 장치.
10. The image pickup apparatus according to claim 9, wherein the lens unit includes a plurality of lenses,
Wherein the position of at least one of the plurality of lenses is adjusted along an optical axis.
제5항에 있어서, 상기 광검출 유닛은, 비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 마련된 레이저 가공 장치.The laser processing apparatus according to claim 5, wherein the optical detection unit is arranged to detect a focusing signal by an astigmatism method. 제11항에 있어서, 상기 광검출 유닛은,
비점수차를 발생시키는 비점수차 렌즈와;
비점수차법에 의해 포커싱 신호를 검출하도록 4분할 광검출기;를 포함하는 레이저 가공 장치.
12. The optical pickup apparatus according to claim 11,
An astigmatic lens for generating astigmatism;
And a quadrant photodetector for detecting a focusing signal by an astigmatism method.
제1항에 있어서, 상기 대물렌즈의 위치를 광축을 따라 조절하는 액츄에이터;를 구비하여, 상기 대물렌즈의 구동에 의해 가공용 레이저빔의 조사 깊이를 조절하도록 된 레이저 가공 장치.The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising an actuator for adjusting the position of the objective lens along an optical axis, wherein the irradiation depth of the processing laser beam is adjusted by driving the objective lens. 제1항에 있어서, 상기 광검출기 앞단에 가공 대상물의 인접 가공층에서의 후방 산란빔을 차단하는 개구 한정부재;를 더 구비하는 레이저 가공 장치.The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: a aperture limiting member disposed at a front end of the photodetector for blocking a backscattered beam in an adjacent processing layer of the object to be processed. 청구항 1항의 레이저 가공 장치를 이용하여, 가공 상태를 실시간으로 검사하는 방법에 있어서,
가공용 레이저빔을 가공 대상물에 집광시키는 단계와;
상기 가공용 레이저빔으로 가공 대상물을 가공하면서, 가공 대상층의 가공 영역으로부터 후방으로 산란되는 후방 산란빔을 수신하여 실시간으로 가공 상태 검출 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 레이저 가공의 실시간 검사 방법.
A method for real-time inspection of a processing state using the laser processing apparatus according to claim 1,
Converging the working laser beam on the object to be processed;
And generating a machining state detection signal in real time by receiving a backscattering beam scattered rearward from an machining area of the machining target layer while processing the machining target with the machining laser beam.
제1항에 있어서, 가공 대상물의 인접 가공층으로부터의 후방 산란빔은 차단하는 레이저 가공의 실시간 검사 방법.The method of claim 1, wherein the backscattering beam from the adjacent processing layer of the object is blocked. 빔을 출사하는 광원;
상기 광원으로부터 출사된 빔을 가공 대상물의 가공 대상층에 포커싱하는 대물렌즈;
상기 광원과 대물렌즈 사이에 위치되어, 입사빔의 진행 경로를 변환시키는 광경로 변환부; 및
상기 가공 대상층을 가공하는 동안, 상기 가공 대상층의 가공 영역으로부터 후방으로 산란되는 후방 산란빔을 검출하여, 상기 가공 대상층 가공 중에 실시간으로 가공 상태를 검출하는 광검출기;를 포함하는 레이저 가공의 실시간 검사 시스템.
A light source for emitting a beam;
An objective lens for focusing a beam emitted from the light source onto a processing target layer of the object to be processed;
A light path changing unit positioned between the light source and the objective lens for changing the path of the incident beam; And
And a photodetector for detecting a backward scattered beam scattered rearward from an area to be processed of the processing target layer while processing the processing target layer to detect a processing state in real time during the processing of the processing target layer, .
제17항에 있어서, 상기 광원은, 상기 가공 대상물의 가공 대상층을 가공하는 가공용 레이저빔을 제공하는 광원인 레이저 가공의 실시간 검사 시스템.18. The system of claim 17, wherein the light source is a light source for providing a processing laser beam for processing a processing target layer of the object. 제18항에 있어서, 상기 후방 산란빔은 상기 가공 대상층의 가공 영역에 조사되는 상기 가공용 레이저빔으로부터 상기 가공 영역에 의해 후방으로 산란되는 빔인 레이저 가공의 실시간 검사 시스템.19. The system of claim 18, wherein the backscattering beam is a beam that is scattered rearward by the machining region from the machining laser beam irradiated to the machining region of the machining target layer. 제17항에 있어서, 상기 광검출기 앞단에 가공 대상물의 인접 가공층에서의 후방 산란빔을 차단하는 개구 한정부재;를 더 구비하는 레이저 가공의 실시간 검사 시스템.18. The system of claim 17, further comprising: a aperture limiting member at the front end of the photodetector for blocking a backscattered beam in an adjacent processing layer of the object.
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