KR20200036398A - A laser working system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a laser processing method for processing a workpiece by using a laser device comprising: a semiconductor laser output unit for generating a semiconductor laser with a preset output; a laser controller for generating a control signal that controls ON/OFF of the semiconductor laser output unit; an optical modulator for receiving the laser output from the semiconductor laser output unit to diffract the semiconductor laser to have different diffraction angles from each other; an optical modulation controller for generating a control signal that controls the ON/OFF of the optical modulation unit; and a control unit for controlling the laser controller and the optical modulation controller to reduce the time required for the semiconductor laser to reach a preset output value. And, the laser processing method for processing a workpiece by using the laser device comprises steps of: (a) synchronizing the operations of the laser controller and the optical modulation controller through the control unit; (b) generating a semiconductor laser with a preset output for a predetermined time by the semiconductor laser output unit according to an ON signal of the laser controller and applying the semiconductor laser to the optical modulator; (c) diffracting a laser that is operated by the ON signal of the optical modulation controller and satisfies a preset output value through the optical modulation unit at a predetermined angle; and (d) irradiating a first diffraction beam diffracted by the optical modulator to the workpiece for a predetermined irradiation time to perform laser processing.

Description

레이저 가공 방법{A laser working system}Laser processing method {A laser working system}

본 발명은 반도체 마스크 공정에서 반도체 레이저를 조사하여 가공대상물을 가공하는 레이저 가공 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향광학장치(AOM)를 이용하여 레이저 조사 시간을 제어함으로써 레이저 가공 시 열에 의한 반도체 마스크의 박막면의 손상을 감소시키고, 가공면의 품질을 향상시킬 수 있는 반도체 레이저 가공 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing system for processing an object to be processed by irradiating a semiconductor laser in a semiconductor mask process, and more specifically, by controlling the laser irradiation time using an acoustic optical device (AOM), a semiconductor mask by heat during laser processing It relates to a semiconductor laser processing method that can reduce the damage to the thin film surface, and improve the quality of the processed surface.

레이저를 이용한 가공장치는 가공 대상물에 대해 비접촉 방식으로 매우 국부적인 곳에 레이저 빔을 조사함으로써 주변 손상 없이 원하는 목표물을 제거하거나 마킹 표면처리 등을 수행하게 된다. The processing apparatus using a laser irradiates a laser beam to a very local area in a non-contact manner with respect to the object to be processed, thereby removing a desired target or performing marking surface treatment without damaging the surroundings.

이와 같은 레이저 가공장치는 반도체 마스크 공정에서도 사용되며, 반도체 마스크의 제조 공정 중 박막의 물질에 레이저빔을 조사하여 박막의 형질을 변화 시키는 역할로 레이저빔이 사용되고 있다. Such a laser processing apparatus is also used in a semiconductor mask process, and a laser beam is used to change the characteristics of a thin film by irradiating a laser beam to a thin film material during the manufacturing process of the semiconductor mask.

이때, 레이저빔의 출력 및 조사 시간에 따라서 반도체 마스크 박막 물질의 변화가 다르게 나타나게 되며, 레이저빔의 조사시간이 길어질수록 박막에 손상이 발생되는 것으로 특정 출력에서 레이저빔의 조사시간을 짧게 조절할수록 레이저 가공 품질은 개선된다. At this time, the change of the semiconductor mask thin film material appears differently according to the output and irradiation time of the laser beam. As the irradiation time of the laser beam increases, damage to the thin film occurs. Processing quality is improved.

즉, 반도체 레이저를 사용하여 가공할 때에는 연속발진을 기본으로 하고, 입력된 제어신호에 의하여 출력을 조절할 수 있으며, 레이저 조사시간의 조절은 반도체 레이저의 조사 시간을 제어하는 장치에 제어신호 입력을 ON/OFF 함으로써 가능하다.That is, when processing using a semiconductor laser, based on continuous oscillation, the output can be adjusted by the input control signal, and the control of the laser irradiation time turns ON the control signal input to the device that controls the irradiation time of the semiconductor laser. It is possible by / OFF.

상기와 같이 제어신호 처리에 의하여 반도체 레이저의 ON/OFF 동작에 의해 반도체 레이저를 사용하여 가공할 때에는 반도체 레이저를 방출하는 레이저 발생부에 제어신호가 인가(ON)되면 레이저에 설정된 출력값에 도달하기까지 수십 마이크로초(ㅅs)의 딜레이(delay) 시간이 걸려 레이저의 최대 효율의 에너지를 사용하여 공정을 수행하는데 어려움이 있었다. When processing using a semiconductor laser by an ON / OFF operation of the semiconductor laser by the control signal processing as described above, when a control signal is applied to the laser generation unit that emits the semiconductor laser (ON), until the output value set in the laser is reached. Delay time of several tens of microseconds (ㅅ s) took a long time and it was difficult to perform the process using the energy of the maximum efficiency of the laser.

또한, 이러한 딜레이(delay) 시간에 의해 레이저가 가공대상물에 조사되지 않거나 아주 낮은 출력의 레이저만 발진되어 공정에 필요한 충분한 에너지를 얻지 못해 레이저 가공 품질에 악영향을 줄 수 있는 문제가 있다. In addition, due to the delay time (delay), the laser is not irradiated to the object to be processed or only a very low-power laser is oscillated, so there is a problem in that sufficient energy required for the process is not obtained, which may adversely affect the laser processing quality.

따라서 상기 딜레이(delay) 되는 수십 마이크로초(ㅅs)의 시간을 단축시키기 위하여 전기적 회로의 개발이 많이 되었음에도 불구하고 수십 마이크로초(ㅅs)의 시간을 단축하기에는 어려움이 있었다. Therefore, although many electrical circuits have been developed to shorten the delay time of several tens of microseconds, it was difficult to shorten the time of tens of microseconds.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1189537호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1189537 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1233422호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1233422 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044774호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0044774

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가공할 때에 반도체 레이저의 최대 효율의 에너지를 사용함으로써 반도체 레이저의 조사시간을 종래보다 단축시킬 수 있는 반도체 레이저 가공 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and by using the energy of the maximum efficiency of the semiconductor laser when processing, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser processing method capable of shortening the irradiation time of the semiconductor laser.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, another object not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기설정된 출력으로 반도체 레이저를 발생시키는 반도체 레이저 출력부와, 상기 반도체 레이저 출력부의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 레이저 컨트롤러와, 상기 반도체 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 수광하여 반도체 레이저를 서로 다른 회절각을 가지도록 회절시키는 광변조부와, 상기 광변조부의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 광변조 컨트롤러와, 상기 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 도달하기까지의 시간을 감소시키도록 상기 레이저 컨트롤러와 광변조 컨트롤러를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 가공하는 레이저 가공 방법에 있어서, a, 상기 제어부를 통해 상기 레이저 컨트롤러와 광변조 컨트롤러의 작동을 동기화시키는 단계와, b, 상기 레이저 컨트롤러의 ON 시그널에 의해 상기 반도체 레이저 출력부에서 기설정된 출력으로 일정시간 반도체 레이저를 발생시켜 상기 광변조부에 인가하는 단계와, c, 상기 광변조 컨트롤러의 ON 시그널에 의해 작동되어 상기 광변조부를 통해 기설정된 출력값에 만족하는 레이저를 소정각도로 회절시키는 단계와, d, 상기 광변조부에서 회절된 1차 회절빔을 미리 설정된 조사시간 만큼 상기 가공대상물에 조사하여 레이저 가공하는 단계를 포함하여 이루어진다. In order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor laser output unit for generating a semiconductor laser with a predetermined output, a laser controller for generating a control signal for controlling the ON / OFF of the semiconductor laser output unit, and the semiconductor laser output unit The optical modulator for receiving the laser output from the laser and diffracting the semiconductor laser to have different diffraction angles, an optical modulation controller for generating a control signal for controlling ON / OFF of the optical modulator, and the semiconductor laser are preset In the laser processing method for processing a workpiece using a laser device comprising a control unit for controlling the laser controller and the light modulation controller to reduce the time to reach the output value, a, the laser through the control unit The step of synchronizing the operation of the controller and the light modulation controller W, b, generating a semiconductor laser for a predetermined time at a predetermined output from the semiconductor laser output unit by the ON signal of the laser controller, and applying it to the optical modulation unit; c, by the ON signal of the optical modulation controller Operating and diffracting a laser that satisfies a predetermined output value through the light modulation unit at a predetermined angle, and d, irradiating a primary diffraction beam diffracted by the light modulation unit to the object to be processed for a preset irradiation time to perform laser processing. It comprises the steps.

또한, 상기 d 단계 이후에, e, 상기 조사시간 동안 레이저 가공이 이루어진 후, 상기 광변조 컨트롤러의 OFF 시그널에 의해 상기 광변조부의 작동이 정지되는 단계와, f, 상기 광변조 컨트롤러가 작동이 정지되고 상기 레이저 컨트롤러의 OFF 시그널에 의해 상기 레이저 발생부의 작동이 정지되는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, after step d, e, after laser processing is performed for the irradiation time, the operation of the optical modulation unit is stopped by an OFF signal of the optical modulation controller, and f, the optical modulation controller is stopped. And the operation of the laser generator is stopped by the OFF signal of the laser controller may further include a step.

또한, 상기 a 단계는, a-1, 상기 기설정된 출력값으로 출력되는 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 측정하는 단계와, a-2. 상기 측정된 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 통해 데이터를 획득하는 단계와, a-3, 상기 데이터를 통해 상기 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 만족할 때, 상기 광변조부가 작동되도록 설정하는 단계를 포함한다. In addition, the step a, a-1, measuring the output value over time of the semiconductor laser output to the predetermined output value, and a-2. And obtaining data through the measured output value of the semiconductor laser over time, and a-3, setting the optical modulator to operate when the semiconductor laser satisfies a predetermined output value through the data. .

또한, 상기 a-2 단계는, a-2-1, 상기 레이저 컨트롤러의 ON 신호에 의해 상기 레이저 발생부가 작동되어 상기 반도체 레이저의 출력값이 0에서 기설정된 출력값에 도달하는 시점 Ta까지의 제1상승시간을 획득하는 단계와, a-2-2, 상기 레이저 컨트롤러의 OFF 신호가 작동되는 시점 Tb에서 반도체 레이저의 출력값이 기설정된 출력값에서 출력값 0에 도달하기까지의 제1하강시간을 획득하는 단계를 포함한다. In addition, in step a-2, a-2-1, the first rising from the laser generator to the point Ta when the output value of the semiconductor laser reaches a preset output value by operating the laser generator by the ON signal of the laser controller. Acquiring a time, and a-2-2, obtaining a first fall time from an output value of the semiconductor laser to a power value of 0 at a preset output value at a time Tb when the OFF signal of the laser controller is activated. Includes.

또한, 상기 a-3 단계는, a-3-1, 상기 시점 Ta와 시점 Tb 사이에서 상기 광변조 컨트롤러의 ON/OFF가 상기 조사 시간만큼 작동되도록 설정한다. In addition, in step a-3, a-3-1, between the time point Ta and the time point Tb, sets ON / OFF of the light modulation controller to be operated for the irradiation time.

또한, 상기 광변조부의 OFF 작동 시 상기 반도체 레이저 출력부로부터 출력된 반도체 레이저가 입사하는 방향과 동일한 방향을 갖으면서 투과되는 0차 회절빔이 형성되되, 상기 1차 회절빔은 상기 반도체 레이저 출력부로부터 출력된 반도체 레이저가 입사하는 방향과 동일한 방향으로 출사되면서 상기 0차 회절빔을 기준으로 소정각도 θ1 만큼 편향되어 출사된다. In addition, when the light modulation unit is turned off, a zero-order diffraction beam is transmitted while having the same direction as the direction in which the semiconductor laser output from the semiconductor laser output unit is incident, and the first diffraction beam is the semiconductor laser output unit. As the semiconductor laser outputted from is emitted in the same direction as the incident direction, it is deflected by a predetermined angle θ1 based on the 0th-order diffracted beam and emitted.

또한, 상기 광변조부로부터 회절된 1차 회절빔은, 상기 제2컨트롤러의 ON 신호에 의해 상기 광변조부가 작동되어 상기 반도체 레이저의 출력값이 0에서 기설정된 출력값에 도달하는 시점 Tc까지의 제2상승시간과, 상기 제2컨트롤러의 OFF 신호가 작동되는 시점 Td에서 반도체 레이저의 출력값이 기설정된 출력값에서 출력값 0에 도달하기까지의 제2하강시간이 형성될 때, 상기 제2 상승 및 하강시간은 상기 제1 상승 및 하강시간의 1/10배 내지 1/1000배로 형성된다.In addition, the first diffraction beam diffracted from the light modulation unit is operated by the ON signal of the second controller to operate the light modulation unit, so that the output value of the semiconductor laser reaches a preset output value from 0 to a point in time Tc. When the rising time and the second falling time from the preset output value to the output value of the semiconductor laser reach the output value 0 at the time Td when the OFF signal of the second controller is operated, the second rising and falling time is It is formed from 1/10 times to 1/1000 times the first rise and fall times.

또한, 상기 광변조부로부터 회절되어 출사된 1차 회절빔을 수광하여 가공 대상물의 목표 위치에 조사되도록 하는 광학부가 더 구비된다. In addition, an optical unit is further provided to receive the primary diffraction beam diffracted from the light modulation unit and emitted to be irradiated to a target position of the object to be processed.

또한, 상기 광변조부는 음향광학장치(AOM; Acoustic Optic Modulator)를 포함한다. In addition, the optical modulation unit includes an acoustic optical device (AOM).

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional and lexical sense, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 레이저를 조사하여 가공할 때에 레이저의 최대 효율의 에너지를 사용하면서 레이저의 조사시간을 종래보다 단축시킬 수 있어 반도체 마스크 표면의 열 손상을 감소시키고, 가공면 품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when irradiating and processing a semiconductor laser, while using the energy of the maximum efficiency of the laser, it is possible to shorten the laser irradiation time than before, reducing thermal damage on the surface of the semiconductor mask, and processing surface It has the effect of improving quality.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 레이저 가공 방법을 나타낸 순서도,
도 4는 반도체 레이저의 출력상태를 설명하기 위한 도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 장치의 작동상태에 따른 레이저의 출력상태를 개략적으로 나타내기 위한 도,
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가공 시 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비가공시 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 1 to 3 is a flow chart showing a laser processing method according to the invention,
4 is a view for explaining the output state of the semiconductor laser,
5 is a view for schematically showing the output state of the laser according to the operating state of the laser device according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is a block diagram schematically showing the operating state of the laser device according to an embodiment of the present invention,
7 is a block diagram schematically showing an operation state of a laser device during processing according to a preferred embodiment of the present invention;
8 is a block diagram schematically showing an operating state of a laser device during non-processing according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사항에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical details throughout the specification of the present invention and constitute the claims. Embodiments that include a substitutable component as an equivalent in the elements can be included in the scope of the present invention.

첨부된 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 레이저 가공 방법을 나타낸 순서도, 도 4는 반도체 레이저의 출력상태를 설명하기 위한 도, 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 장치의 작동상태에 따른 레이저의 출력상태를 개략적으로 나타내기 위한 도, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도, 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가공 시 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도, 도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비가공시 레이저 장치의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 1 to 3 is a flow chart showing a laser processing method according to the present invention, Figure 4 is a view for explaining the output state of the semiconductor laser, Figure 5 is an operating state of the laser device according to an embodiment of the present invention Figure 6 is a block diagram schematically showing the output state of the laser according to, Figure 6 is a block diagram schematically showing the operating state of the laser device according to the preferred embodiment of the present invention, Figure 7 is according to a preferred embodiment of the present invention 8 is a block diagram schematically showing the operating state of the laser device during processing, and FIG. 8 is a block diagram schematically showing the operating state of the laser device during non-processing according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 반도체 마스크 공정에서 반도체 레이저를 조사하여 가공대상물을 가공하는 레이저 가공 시스템에 관한 것으로, 가공대상물에 조사되는 레이저 조사 시간을 제어할 수 있는 레이저 가공 방법에 관한 것이다. 1, the present invention relates to a laser processing system for processing a workpiece by irradiating a semiconductor laser in a semiconductor mask process, the laser processing method capable of controlling the laser irradiation time irradiated to the workpiece It is about.

또한, 기설정된 출력으로 반도체 레이저를 발생시키는 반도체 레이저 출력부(11)와, 상기 반도체 레이저 출력부의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 레이저 컨트롤러와(12)와, 상기 반도체 레이저 출력부(11)에서 출력된 레이저를 수광하여 레이저를 서로 다른 회절각을 가지도록 회절시키는 광변조부(21)와, 상기 광변조부(21)의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 광변조 컨트롤러(22)와, 상기 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 도달하기까지의 시간을 감소시키도록 상기 레이저 컨트롤러(12)와 광변조 컨트롤러(22)를 제어하는 제어부(30)를 포함하여 이루어진 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 가공하는 레이저 가공 방법에 관한 것이다. In addition, a semiconductor laser output unit 11 for generating a semiconductor laser with a predetermined output, a laser controller for generating a control signal for controlling ON / OFF of the semiconductor laser output unit 12, and the semiconductor laser output unit ( 11) a light modulation unit 21 that receives the laser output from the laser to diffract the laser to have different diffraction angles, and a light modulation controller that generates a control signal to control ON / OFF of the light modulation unit 21 Using a laser device comprising a control unit 30 for controlling the laser controller 12 and the light modulation controller 22 to reduce the time until the semiconductor laser reaches a predetermined output value. It relates to a laser processing method for processing the object to be processed.

본 발명에 따른 상기 레이저 방법은, a, 상기 제어부(30)를 통해 상기 레이저 컨트롤러(12)와 광변조 컨트롤러(22)의 작동을 동기화시키는 단계(S110)와, b, 상기 레이저 컨트롤러(12)의 ON 시그널에 의해 상기 반도체 레이저 출력부(11)에서 기설정된 출력으로 일정시간 레이저를 발생시켜 상기 광변조부(30)에 인가하는 단계(S120)와, c, 상기 광변조 컨트롤러(22)의 ON 시그널에 의해 작동되어 상기 광변조부(30)를 통해 기설정된 출력값에 만족하는 반도체 레이저를 소정각도로 회절시키는 단계(S130)와, d, 상기 광변조부(30)에서 회절된 1차 회절빔을 미리 설정된 조사시간 만큼 상기 가공대상물에 조사하여 레이저 가공하는 단계(S140)를 포함한다.The laser method according to the present invention, a, synchronizing the operation of the laser controller 12 and the light modulation controller 22 through the control unit 30 (S110), b, the laser controller 12 Generating a laser for a predetermined time from the semiconductor laser output unit 11 to a predetermined output by the ON signal of (S120) and, c, the optical modulation controller 22 of the Diffraction of a semiconductor laser that is operated by an ON signal and satisfies a predetermined output value through the light modulator 30 at a predetermined angle (S130), and d, 1st diffraction diffracted by the light modulator 30 And laser processing the beam by irradiating the object with a preset irradiation time (S140).

즉, 본 발명에 따른 레이저 가공 방법은 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 도달하기까지의 시간을 제어하여 가공대상물에 레이저빔의 조사시간을 줄임으로써 레이저 가공 시 열에 의한 가공대상물의 손상을 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.That is, in the laser processing method according to the present invention, it is possible to reduce damage to an object due to heat during laser processing by reducing the irradiation time of the laser beam to the object to be processed by controlling the time until the semiconductor laser reaches a predetermined output value. It is characterized by.

또한, 상기 d 단계(S140) 이후에, e, 상기 조사시간 동안 레이저 가공이 이루어진 후, 상기 광변조 컨트롤러(22)의 OFF 시그널에 의해 상기 광변조부(30)의 작동이 정지되는 단계(S150)와, f, 상기 광변조 컨트롤러(22)가 작동이 정지되고 상기 레이저 컨트롤러(12)의 OFF 시그널에 의해 상기 반도체 레이저 출력부(11)의 작동이 정지되는 단계(S160)를 더 포함한다.In addition, after the step d (S140), e, after the laser processing is performed for the irradiation time, the operation of the light modulation unit 30 is stopped by the OFF signal of the light modulation controller 22 (S150) ), F, the operation of the optical modulation controller 22 is stopped and the operation of the semiconductor laser output unit 11 is stopped by the OFF signal of the laser controller 12 (S160).

또한, 상기 a 단계(S110)는, a-1, 상기 기설정된 출력값으로 출력되는 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 측정하는 단계(S111)와, a-2. 상기 측정된 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 통해 데이터를 획득하는 단계(S112)와, a-3, 상기 데이터를 통해 상기 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 만족할 때, 상기 광변조부(30)가 작동되도록 설정하는 단계(S113)를 포함한다. In addition, the a step (S110), a-1, measuring the output value over time of the semiconductor laser output to the predetermined output value (S111), and a-2. Acquiring data through the measured output value of the semiconductor laser over time (S112), and a-3, when the semiconductor laser satisfies a predetermined output value through the data, the light modulator 30 operates It includes the step of setting as possible (S113).

또한, 상기 a-2 단계(S112)는, a-2-1, 상기 레이저 컨트롤러(12)의 ON 신호에 의해 상기 반도체 레이저 출력부(11)가 작동되어 상기 반도체 레이저의 출력값이 0에서 기설정된 출력값에 도달하는 시점 Ta까지의 제1상승시간을 획득하는 단계(S122a)와, a-2-2, 상기 레이저 컨트롤러(12)의 OFF 신호가 작동되는 시점 Tb에서 반도체 레이저의 출력값이 기설정된 출력값에서 출력값 0에 도달하기까지의 제1하강시간을 획득하는 단계(S122b)를 포함한다. In addition, in step a-2 (S112), a-2-1, the semiconductor laser output unit 11 is operated by the ON signal of the laser controller 12 so that the output value of the semiconductor laser is preset from 0. Obtaining a first rising time up to the time point Ta when the output value is reached (S122a), and a-2-2, when the OFF signal of the laser controller 12 is activated Tb, the output value of the semiconductor laser is a preset output value In step S122b, obtaining a first fall time from reaching the output value 0 in step S122b.

또한, 상기 a-3 단계(S113)는, a-3-1, 상기 시점 Ta와 시점 Tb 사이에서 상기 광변조 컨트롤러(22)의 ON/OFF가 상기 조사시간 만큼 작동되도록 설정하는 단계를 포함한다. In addition, step a-3 (S113), a-3-1, between the time point Ta and the time point Tb, the ON / OFF of the light modulation controller 22 is set to operate for the irradiation time. .

즉, 상기 시점 Ta와 시점 Tb 사이에서 출력되는 반도체 레이저를 상기 가공대상물에 조사되도록 회절시켜 레이저 가공이 이루어지도록 한다. That is, laser processing is performed by diffracting the semiconductor laser output between the time point Ta and the time point Tb to be irradiated to the object to be processed.

따라서 반도체 레이저를 조사하여 가공할 때에 반도체 레이저의 최대 효율의 에너지를 사용하면서 가공대상물에 반도체 레이저가 조사되는 조사시간을 단축시켜 반도체 마스크 표면의 열 손상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, when irradiating and processing a semiconductor laser, while using the energy of the maximum efficiency of the semiconductor laser, there is an effect of reducing the thermal damage on the surface of the semiconductor mask by shortening the irradiation time to which the semiconductor laser is irradiated.

또한, 상기 광변조 컨트롤러(22)의 ON 작동은 상기 레이저 컨트롤러(12)의 ON 작동 후 일정한 간격을 두고 작동되면서 상기 레이저 컨트롤러(12)의 OFF 작동은 상기 광변조 컨트롤러(22)의 OFF 작동 후 일정한 간격을 두고 작동되도록 상기 제1 및 제2컨트롤러(20,40)는 동기화되어 작동된다. In addition, the ON operation of the light modulation controller 22 is operated at regular intervals after the ON operation of the laser controller 12 while the OFF operation of the laser controller 12 is after the OFF operation of the light modulation controller 22 The first and second controllers 20 and 40 are operated in synchronization so that they are operated at regular intervals.

또한, 레이저 가공 시 상기 광변조 컨트롤러(22)의 ON 신호에 의해 상기 광변조부(30)가 작동되고, 상기 작동된 광변조부(30)는 상기 반도체 레이저 출력부(11)로부터 출력된 반도체 레이저를 수광한 후, 상기 광변조부(30)로 수광된 레이저 빔은 제1회절각도(1st order)를 갖는 1차 회절빔(1st order)으로 출사시키고, 상기 광변조 컨트롤러(22)의 OFF 신호에 의해 상기 광변조부(30)의 작동이 정지되어 반도체 레이저를 0차 회절빔(0th order)으로 투과시킨다.Further, during the laser processing, the optical modulation unit 30 is operated by the ON signal of the optical modulation controller 22, and the operated optical modulation unit 30 is a semiconductor output from the semiconductor laser output unit 11 After receiving the laser, the laser beam received by the light modulator 30 is emitted as a first diffraction beam (1st order) having a first diffraction angle (1st order), and OFF of the light modulation controller 22 The operation of the light modulator 30 is stopped by a signal to transmit the semiconductor laser in a 0th order diffraction beam (0th order).

즉, 상기 0차 회절빔(0th order)은 상기 반도체 레이저 출력부(11)로부터 출력된 반도체 레이저가 입사는 방향과 동일한 방향으로 출사되고, 상기 1차 회절빔(1st order)은 상기 반도체 레이저 출력부(11)로부터 출력된 반도체 레이저가 입사하는 방향과 동일한 방향으로 출사되면서 상기 0차 회절빔(0th order)을 기준으로 소정각도 θ1 만큼 편향되어 출사된다. That is, the 0th order diffraction beam (0th order) is emitted in the same direction as the semiconductor laser output from the semiconductor laser output unit 11 is incident, and the 1st order diffraction beam (1st order) is the semiconductor laser output As the semiconductor laser output from the unit 11 is emitted in the same direction as the incident direction, it is deflected by a predetermined angle θ1 based on the 0th order diffracted beam (0th order) and then emitted.

또한, 상기 광변조부(30)는 음향광학장치(AOM; Acoustic Optic Modulator)로 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the optical modulation unit 30 is preferably provided with an acoustic optical device (AOM; Acoustic Optic Modulator).

즉, 상기 음향광학장치(AOM; Acoustic Optic Modulator)는 일반적으로 음향광학 매질에 부착된 전극, 및 전극을 통해 구동회로로부터 인가되는 전기적 신호에 다라 음향 탄성파를 발생시키는 전기-음향 변조기로 이루어져 있다.That is, the acoustic optical device (AOM; Acoustic Optic Modulator) generally includes an electrode attached to the acoustic optical medium, and an electro-acoustic modulator that generates acoustic acoustic waves depending on an electrical signal applied from a driving circuit through the electrode.

또한, 구동회로로부터 반도체 레이저에 의한 신호가 전기-음향 변조기에 인가되면, 전기-음향 변조기는 음향광학 매질 내에 음향파면을 발생시키고, 음향광학 매질의 입사면으로 입사되는 소정 파장의 반도체 레이저가 음향파면에서 브래그(bragg) 반사되어 1차(1st order) 회절광으로 출사되고, 입사된 반도체 레이저의 일부는 음향파면에서 회절되지 않고 0차(0th order) 회절광으로 출사된다. In addition, when the signal from the driving circuit by the semiconductor laser is applied to the electro-acoustic modulator, the electro-acoustic modulator generates an acoustic wave surface in the acoustic optical medium, and the semiconductor laser of a predetermined wavelength incident on the incident surface of the acoustic optical medium is acoustic Bragg is reflected from the wavefront and emitted as 1st order diffracted light, and a part of the incident semiconductor laser is not diffracted at the acoustic wavefront but emitted as 0th order diffracted light.

또한, 상기 음향광학장치(AOM; Acoustic Optic Modulator)의 회절율은 85% 내지 95%로 형성된다.In addition, the diffraction rate of the Acoustic Optic Modulator (AOM) is formed from 85% to 95%.

또한, 상기 레이저 조사시간 제어부는 상기 광변조부(30)로부터 회절되어 출사된 1차 회절빔(1st order)을 수광하여 가공 대상물의 목표 위치에 조사되도록 하는 광학부(50)를 포함하여 이루어질 수 있다. Further, the laser irradiation time control unit may include an optical unit 50 that receives a first diffraction beam (1st order) diffracted from the light modulation unit 30 and is emitted to be irradiated to a target position of a processing object. have.

또한, 상기 레이저 조사시간 제어부는 상기 광변조부(30)로부터 투과되어 출사된 0차 회절빔을 수광하여 상기 목표 위에 0차 회절빔(0th order)이 조사되는 것을 차단하는 셔터를 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the laser irradiation time control unit further comprises a shutter that blocks the zero-order diffraction beam (0th order) is irradiated on the target by receiving the zero-order diffraction beam transmitted from the light modulator 30 and emitted. You can.

또한, 상기 광변조부(30)로부터 회절된 1차 회절빔(1st order)은 상기 광변조 컨트롤러(22)의 ON 신호에 의해 상기 광변조부(30)가 작동되어 상기 반도체 레이저의 출력값이 0에서 기설정된 출력값에 도달하는 시점 Tc까지의 제2상승시간과, 상기 광변조 컨트롤러(22)의 OFF 신호가 작동되는 시점 Td에서 반도체 레이저의 출력값이 기설정된 출력값에서 출력값 0에 도달하기까지의 제2하강시간이 형성될 때, 상기 제2 상승 및 하강시간은 상기 제1 상승 및 하강시간의 1/10배 내지 1/1000배로 형성되기도 하나, 이는 반도체 레이저의 출력값, 광변조 컨트롤러의 설계 등에 에 따라 바뀔 수 있어 그 구간은 1/10배 내지 1/수천배로 형성될 수 있음은 당연하다.In addition, in the first diffraction beam (1st order) diffracted from the light modulation unit 30, the light modulation unit 30 is operated by an ON signal of the light modulation controller 22 so that the output value of the semiconductor laser is 0. The second rise time from the time when the preset output value reaches the time point Tc and the time from when the OFF signal of the optical modulation controller 22 is activated until the semiconductor laser output value reaches the output value 0 from the preset output value. 2 When the fall time is formed, the second rise and fall times may be formed from 1/10 times to 1/1000 times the first rise and fall times, but this is dependent on the output value of the semiconductor laser, the design of the optical modulation controller, etc. It is natural that the section can be formed from 1/10 times to 1 / thousands of times as it may change.

즉, 일실시예로 상기 제1 상승시간은 수십 마이크로초(ㅅs)가 걸리는데 비해 상기 제2상승시간은 수 마이크로초(ㅅs)가 걸린다고 가정했을 때, 제1 상승시간보다 기설정된 출력값에 도달하는 시간이 짧기 때문에 원하는 출력에 설정된 시간만큼만 가공대상물에 레이저를 조사할 수 있다. That is, in one embodiment, assuming that the first rising time takes several tens of microseconds (ㅅ s), while the second rising time takes several microseconds (ㅅ s), the first rising time is greater than the first rising time. Since the time to reach is short, the laser can be irradiated to the object to be processed only for the time set for the desired output.

따라서 상기 광변조부(30)로부터 회전된 반도체 레이저를 사용하여 상기 가공대상물에 조사시킴으로써 기설정된 출력값에 빠르게 도달하여 설정된 시간만큼 최대 효율의 에너지를 사용하여 레이저 가공을 할 수 있어 반도체 마스크 표면의 열 손상 감소시키고, 가공면 품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다. Therefore, by irradiating the object to be processed using a semiconductor laser rotated from the light modulator 30, a predetermined output value can be quickly reached and laser processing can be performed using the energy of maximum efficiency for a set time, so that heat on the semiconductor mask surface It has the effect of reducing damage and improving the quality of the machined surface.

또한, 상기 반도체 레이저 출력부(11)에서 출력된 레이저를 조사하여 50W 파워를 200us 동안 주사하였다면, 상기 광변조부(21)에서 회절된 1차 회절빔은 기설정된 출력값에 도달하는 시간이 줄어들어 50W를 150us만 주사하여도 같은 양의 에너지가 주사되면서 열 노출 시간이 감소되어 열이 전달되는 경계면에서의 열 손상을 방지할 수 있다.In addition, when the laser output from the semiconductor laser output unit 11 is irradiated and the 50W power is scanned for 200us, the first diffraction beam diffracted by the light modulation unit 21 decreases the time to reach a predetermined output value, thereby reducing 50W. Even if only 150us is injected, the same amount of energy is injected to reduce the heat exposure time, thereby preventing thermal damage at the interface where heat is transferred.

또한, 레이저 빔이 주사되는 경계면에서 레이저 빔이 주사되지 않는 방향으로 전달되는 열의 양도 줄어들기 때문에 경계면에서의 edge sharpness가 가파르게 형성되어 기존보다 좀더 Sharp한 면을 얻을 수 있다.In addition, since the amount of heat transferred in the direction in which the laser beam is not scanned is also reduced at the interface where the laser beam is scanned, edge sharpness at the interface is steeply formed, so that a sharper surface can be obtained.

즉, 상대적으로 열전달 시간이 더 오래된 가공대상물의 경계면을 TEM 등을 통해 보면 경사도가 크게 되어 있고 상대적으로 열전달 시간이 작으면 작을수록 경사면의 기울기는 작아지기 때문에 경계면이 명확하고, 가공면 품질이 향상된다.In other words, when the boundary surface of the object to be processed, which has a relatively longer heat transfer time, is viewed through TEM or the like, the slope becomes larger, and the smaller the heat transfer time, the smaller the slope of the slope, so the boundary surface is clear and the quality of the processed surface is improved. do.

따라서 상기 광변조부(21)로부터 회절된 레이저빔을 사용하여 상기 가공대상물에 조사시킴으로써 기설정된 출력값에 빠르게 도달하여 설정된 시간만큼 최대 효율의 에너지를 사용하여 레이저 가공을 할 수 있어 반도체 마스크 표면의 열 손상을 감소시키고, 가공면 품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다. Therefore, by irradiating the object to be processed by using the laser beam diffracted from the light modulator 21, a predetermined output value can be reached quickly and laser processing can be performed using the energy of maximum efficiency for a set time, so that the heat of the semiconductor mask surface It has the effect of reducing damage and improving the quality of the machined surface.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is specifically for describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is clear that the modification and improvement are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

10 : 레이저 발생부 20 : 제1컨트롤러
30 : 광변조부 40 : 제2컨트롤러 10: laser generator 20: the first controller
30: light modulator 40: second controller

Claims (8)

기설정된 출력으로 반도체 레이저를 발생시키는 반도체 레이저 출력부와, 상기 반도체 레이저 출력부의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 레이저 컨트롤러와, 상기 반도체 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 수광하여 반도체 레이저를 서로 다른 회절각을 가지도록 회절시키는 광변조부와, 상기 광변조부의 ON/OFF를 제어하는 제어신호를 발생시키는 광변조 컨트롤러와, 상기 반도체 레이저가 기설정된 출력값에 도달하기까지의 시간을 감소시키도록 상기 레이저 컨트롤러와 광변조 컨트롤러를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 가공하는 레이저 가공 방법에 있어서,
a, 상기 제어부를 통해 상기 레이저 컨트롤러와 광변조 컨트롤러의 작동을 동기화시키는 단계와,
b, 상기 레이저 컨트롤러의 ON 시그널에 의해 상기 반도체 레이저 출력부에서 기설정된 출력으로 일정시간 반도체 레이저를 발생시켜 상기 광변조부에 인가하는 단계와,
c, 상기 광변조 컨트롤러의 ON 시그널에 의해 작동되어 상기 광변조부를 통해 기설정된 출력값에 만족하는 레이저를 소정각도로 회절시키는 단계와,
d, 상기 광변조부에서 회절된 1차 회절빔을 미리 설정된 조사시간 만큼 상기 가공대상물에 조사하여 레이저 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
A semiconductor laser output unit that generates a semiconductor laser at a predetermined output, a laser controller that generates a control signal for controlling ON / OFF of the semiconductor laser output unit, and receives a laser output from the semiconductor laser output unit to receive a semiconductor laser. An optical modulation unit diffracting to have different diffraction angles, an optical modulation controller generating a control signal for controlling ON / OFF of the optical modulation unit, and reducing the time until the semiconductor laser reaches a predetermined output value. In the laser processing method for processing the object to be processed using a laser device comprising a control unit for controlling the laser controller and the light modulation controller so as to,
a, synchronizing the operation of the laser controller and the light modulation controller through the control unit,
b, generating a semiconductor laser for a predetermined period of time from the semiconductor laser output unit to a predetermined output by the ON signal of the laser controller and applying it to the optical modulation unit;
c, diffracting a laser that is operated by an ON signal of the optical modulation controller and satisfies a predetermined output value through the optical modulation unit at a predetermined angle,
d, a semiconductor laser processing method comprising the step of irradiating a laser beam by irradiating the object to be processed for a preset irradiation time by a first diffraction beam diffracted by the light modulator.
제1항에 있어서, 상기 d 단계 이후에,
e, 상기 조사시간 동안 레이저 가공이 이루어진 후, 상기 광변조 컨트롤러의 OFF 시그널에 의해 상기 광변조부의 작동이 정지되는 단계와,
f, 상기 광변조 컨트롤러가 작동이 정지되고 상기 레이저 컨트롤러의 OFF 시그널에 의해 상기 레이저 발생부의 작동이 정지되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
According to claim 1, After step d,
e, after the laser processing is performed for the irradiation time, the operation of the light modulation unit is stopped by the OFF signal of the light modulation controller,
f, The semiconductor laser processing method further comprises the step of stopping the operation of the light modulation controller and the operation of the laser generating unit by the OFF signal of the laser controller.
제2항에 있어서, 상기 a 단계는,
a-1, 상기 기설정된 출력값으로 출력되는 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 측정하는 단계와,
a-2. 상기 측정된 반도체 레이저의 시간에 따른 출력값을 통해 데이터를 획득하는 단계와,
a-3, 상기 데이터를 통해 상기 반도체 레이저의 기설정된 출력값에 만족할 때, 상기 광변조부가 작동되도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
The method of claim 2, wherein step a,
a-1, measuring an output value over time of a semiconductor laser output at the predetermined output value,
a-2. Acquiring data through the measured output value of the semiconductor laser over time;
a-3, setting the optical modulator to operate when the predetermined output value of the semiconductor laser is satisfied through the data.
제3항에 있어서, 상기 a-2 단계는,
a-2-1, 상기 레이저 컨트롤러의 ON 신호에 의해 상기 반도체 레이저 출력부가 작동되어 상기 반도체 레이저의 출력값이 0에서 기설정된 출력값에 도달하는 시점 Ta까지의 제1상승시간을 획득하는 단계와,
a-2-2, 상기 레이저 컨트롤러의 OFF 신호가 작동되는 시점 Tb에서 반도체 레이저의 출력값이 기설정된 출력값에서 출력값 0에 도달하기까지의 제1하강시간을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
The method of claim 3, wherein step a-2,
a-2-1, obtaining the first rise time from the 0 to a time point Ta when the output value of the semiconductor laser reaches a preset output value by operating the semiconductor laser output unit by the ON signal of the laser controller,
a-2-2, at a time point Tb at which the OFF signal of the laser controller is operated, obtaining a first fall time from the preset output value to the output value 0 at a preset semiconductor value. Laser processing method.
제4항에 있어서, 상기 a-3 단계는,
a-3-1, 상기 시점 Ta와 시점 Tb 사이에서 상기 광변조 컨트롤러의 ON/OFF가 상기 조사시간만큼 작동되도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
The method of claim 4, wherein step a-3,
a-3-1, a semiconductor laser processing method comprising setting the ON / OFF of the light modulation controller to operate for the irradiation time between the time point Ta and the time point Tb.
제2항에 있어서,
상기 광변조부의 OFF 작동 시 상기 반도체 레이저 출력부로부터 출력된 반도체 레이저가 입사하는 방향과 동일한 방향을 갖으면서 투과되는 0차 회절빔이 형성되되,
상기 1차 회절빔은 상기 반도체 레이저 출력부로부터 출력된 반도체 레이저가 입사하는 방향과 동일한 방향으로 출사되면서 상기 0차 회절빔을 기준으로 소정각도 θ1 만큼 편향되어 출사되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
According to claim 2,
In the OFF operation of the light modulator, a zero-order diffraction beam that is transmitted while having the same direction as that of the semiconductor laser output from the semiconductor laser output unit is formed is formed.
The primary diffraction beam is emitted in the same direction as the semiconductor laser outputted from the semiconductor laser output unit is incident while being deflected by a predetermined angle θ1 based on the 0th diffraction beam and then emitted. .
제1항에 있어서,
상기 광변조부로부터 회절되어 출사된 1차 회절빔을 수광하여 가공 대상물의 목표 위치에 조사되도록 하는 광학부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법.
According to claim 1,
A semiconductor laser processing method further comprising an optical unit that receives a first diffraction beam diffracted from the light modulation unit and is emitted to be irradiated to a target position of the object to be processed.
제1항에 있어서,
상기 광변조부는 음향광학장치(AOM; Acoustic Optic Modulator)인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 가공 방법. According to claim 1,
The optical modulator is an acoustic optical device (AOM; Acoustic Optic Modulator) semiconductor laser processing method characterized in that.
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