WO2018151581A1 - 레이저 스크라이빙 장치 - Google Patents

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WO2018151581A1
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laser
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scribing apparatus
wave plate
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유병소
김학용
김관유
신동우
송성호
김장현
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(주)큐엠씨
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    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating

Definitions

  • the present invention relates to a laser scribing apparatus.
  • LED Light Emitting Diode
  • switches of mobile phones and BLU Back Light Unit
  • LED TV due to low power, high durability, high brightness, fast response speed, and eco-friendly characteristics. As usage expands, its usage increases every year.
  • the LED manufacturing process is largely divided into an EPI process for growing InGaN (InGaN), a chip generation process, a packaging process, and a modular process.
  • scribing during the chip generation process is an important process in which chip characteristics and yield are determined according to processing methods.
  • Laser scribing is used to cut or cut a wafer or a substrate by chip, and is used in the LED industry using high-strength sapphire wafers and the package industry using ceramic substrates.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2004-0100042 name of the invention: a scribing apparatus using a laser
  • a scribing apparatus using a laser includes a table on which a laser processing object is disposed; A laser oscillator for emitting a laser beam to the object to be processed on the table; A condenser lens installed on an upper portion of the table and irradiating a laser beam transmitted from the laser oscillator to the object;
  • a configuration is disclosed as a beam delivery device connected between a laser oscillator and a condenser lens to transmit a laser beam emitted from the laser oscillator to a head.
  • An object of the present invention is to provide a laser scribing apparatus for irradiating two laser beams having different focal lengths to a processing object.
  • a laser scribing apparatus As a technical means for achieving the above technical problem, a laser scribing apparatus according to an aspect of the present application, a laser light source for outputting a laser beam, a splitter for dividing the laser beam into a first laser beam and a second laser beam A beam expander telescope for adjusting the divergence angle on the first laser beam or the second laser beam path, a beam combiner combining the first laser beam and the second laser beam, and a combination by the beam combiner And a condenser lens for condensing the first laser beam and the second laser beam.
  • the focal lengths of the first laser beam and the second laser beam are different.
  • the laser beam output from the laser light source is divided into two laser beams using a splitter, and the divided first laser beam and the second laser beam are irradiated to one condenser lens,
  • the focus of the burn there is an effect of cutting the thick wafer by irradiating the first laser beam and the second laser beam having different focal lengths in the vertical direction inside the object to be processed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a laser scribing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a laser scribing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a laser scribing apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a laser scribing apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a laser scribing apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing a laser scribing apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a laser scribing apparatus according to a fifteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a laser scribing apparatus according to a sixteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a laser scribing apparatus according to a seventeenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a laser scribing apparatus according to an eighteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a laser scribing apparatus according to a nineteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates a laser scribing apparatus according to a twentieth embodiment of the present invention.
  • 21 is a photograph of an internal crack row formed inside a substrate using the laser scribing apparatus of the present invention.
  • the present invention relates to a laser scribing apparatus 10.
  • the laser scribing apparatus 10 focuses a laser beam emitted from the laser light source 100 on the surface or inside of the object to be processed by the first focal point F1 through the condenser lens 600.
  • the focal point F2 focuses on the surface or the inside of the workpiece.
  • the positions of the first focal point and the second focal point are formed differently by different divergence angles of the first laser beam and the second laser beam.
  • a substrate of a material having high transmittance with respect to a laser wavelength is generally used as the object to be processed, for example, a sapphire substrate or a glass substrate may be used, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 shows a laser scribing apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a laser scribing apparatus 10 according to a second embodiment of the present invention
  • 3 shows a laser scribing apparatus 10 according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a laser scribing apparatus 10 according to a fourth embodiment of the present invention
  • 5 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus 10 according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a laser scribing apparatus 10 according to a sixth embodiment of the present invention
  • 7 is a diagram showing a laser scribing apparatus 10 according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a laser scribing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
  • 10 is a view showing a laser scribing apparatus 10 according to a ninth embodiment of the present invention.
  • 10 shows a laser scribing apparatus 10 according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 11 shows a laser scribing apparatus 10 according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • 12 is a diagram illustrating a laser scribing apparatus 10 according to a twelfth embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a laser scribing apparatus 10 according to a thirteenth embodiment of the present invention.
  • 14 is a view showing a laser scribing apparatus 10 according to a fourteenth embodiment of the present invention, and FIG.
  • FIG. 15 is a laser scribing apparatus according to a fifteenth embodiment of the present invention.
  • 10 is a view showing a laser scribing apparatus 10 according to a sixteenth embodiment of the present invention
  • Figure 17 is a laser scribing according to a seventeenth embodiment of the present invention
  • a device 10 is shown and
  • FIG. 18 is a laser scribing device according to an eighteenth embodiment of the invention.
  • 10 is a view showing a laser scribing apparatus 10 according to a nineteenth embodiment of the present invention
  • Figure 20 is a laser scribe according to a twentieth embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a view showing an ice device 10
  • FIG. 21 is a photograph of an internal crack row formed inside a substrate using the laser scribing device 10 of the present invention.
  • the laser scribing apparatus 10 splits a laser light source 100 for outputting a laser beam, a splitter for splitting the laser into a first laser beam L1 and a second laser beam L2. (200), divergence of the wave plate 320, the first laser beam (L1) or the second laser beam (L2) to rotate the polarization direction of the first laser beam (L2) divided by the splitter 200 by 90 degrees BEAM EXPANDER TELESCOPE (400) for adjusting the angle, the beam combiner 500, which combines the first laser beam (L1) and the second laser beam (L2), and the beam combiner (500)
  • the condenser lens 600 condenses the combined first laser beam L1 and the second laser beam L2. In this case, the focal lengths of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are different.
  • the first laser beam L1 may be in a vertical polarization state (S polarization), and the second laser beam L2 may be in a horizontal polarization state (P polarization).
  • S polarization vertical polarization state
  • P polarization horizontal polarization state
  • the laser beam output from the laser light source 100 may be a P-polarized laser.
  • the laser beam output from the laser light source 100 may be split into the P-polarized first laser beam L1 and the P-polarized second laser beam L2 while passing through the splitter 200.
  • the polarization direction is rotated by 90 degrees with S-polarized light.
  • the divergence angle of the first laser beam L1 or the second laser beam L2 may be adjusted by the beam expander telescope 400. That is, when the laser beam is diverged through the beam expander telescope 400, the focal length becomes long when the beam is diverged (Divergenced Beam), and the focal length is short when the converged beam is passed through the collimated beam state. It is characterized by losing.
  • the beam expander telescope 400 may be positioned in the path of the first laser beam L1 and the path of the second laser beam L2, respectively. As a result, the focal position of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the object to be processed may be adjusted.
  • the beam expander telescope 400 may include at least two lenses.
  • the angle of the laser beam incident on the condensing lens 600 is adjusted. (Convergence angle and divergence angle) are changed, the focal position of the first laser beam L1 or the second laser beam L2 can be changed.
  • first laser beam L1 and the second laser beam L2 are coupled while passing through the beam combiner 500.
  • first laser beam L1 and the second laser beam L2 coupled by the beam combiner 500 may be focused on the object to be processed through the condenser lens 600.
  • the laser scribing apparatus 10 may include a plurality of mirrors M1 and M2 for changing the optical path of the laser. Accordingly, there is an effect that the size of the laser scribing apparatus 10 can be made small.
  • the P-polarized laser beam output from the laser light source 100 is output to the splitter 200, and the splitter 200 receives the P-polarized laser beam output from the laser light source 100 to the P-polarized first laser beam L1 and P. It may be split into a polarized second laser beam L2.
  • the P-polarized first laser beam L1 is outputted to the first wave plate 320 by the first mirror portion M1, passes through the first wave plate 320, and the S-polarized first laser beam ( The polarization state is changed to L1).
  • the divergence angle of the first laser beam L1 incident on the condenser lens 600 may be adjusted by the beam expander telescope 400 positioned on the path of the first laser beam L1.
  • the S-polarized first laser beam L1 passing through the beam expander telescope 400 may be reflected by the second mirror unit M2 and output to the beam combiner 500.
  • the first wavelength plate 320 and the beam expander telescope 400 may be located on the path of the second laser beam L2.
  • the S-polarized first laser beam L1 and the P-polarized second laser beam L2 may be coupled to each other while passing through the beam combiner 500.
  • the S-polarized first laser beam L1 and the P-polarized second laser beam L2 may be positioned on the same path by the beam combiner 500.
  • the S polarized first laser beam L1 may be irradiated to the first focal point F1 through the condensing lens 600
  • the P polarized second laser beam L2 may be irradiated to the second focal point F2.
  • the laser scribing apparatus 10 generates the first laser beam L1 and the second laser beam L2 having different focal lengths, thereby forming focal points having different heights in the thickness direction inside the object to be processed.
  • the first laser beam L1 is diverged by the beam expander telescope 400
  • the first laser beam L1 is the second focal point F2 of the second laser beam L2 in the object to be processed.
  • the first focal point F1 is formed at the lower portion of the lower portion.
  • the first laser beam L1 converges by the beam expander telescope 400
  • the first laser beam L1 is less than the second focal point F2 of the second laser beam L2 within the object to be processed.
  • the first focus F1 is formed at an upper portion thereof.
  • the laser beam or the object to be processed is moved along the first direction in a state where the laser beam is focused on the light collection point inside the object. Accordingly, internal crack rows are formed inside the object to be processed. That is, when the laser beams L1 and L2 are moved along the cutting schedule line of the workpiece, the first and second portions of the laser beam L1 and the second laser beam L1 and the second laser beam L2 are positioned above and below the object. 2 internal crack rows may be formed at the same time.
  • FIG. 2 a laser scribing apparatus 10 according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • the laser scribing apparatus 10 is characterized in that the beam expander telescope 400 is positioned on the path of the second laser beam L2.
  • the divergence angle of the second laser beam L2 incident on the condenser lens 600 through the beam expander telescope 400 may be adjusted.
  • the second laser beam L2 is the first focal point F1 of the first laser beam L1 within the object to be processed.
  • a second focal point F2 below.
  • the second laser beam L2 converges by the beam expander telescope 400
  • the second laser beam L2 is less than the first focal point F1 of the first laser beam L1 within the object to be processed.
  • a second focal point F2 is formed at the upper portion.
  • the first wavelength plate 320 may be positioned on the second laser beam L2, and the beam expander telescope 400 may be positioned on the first laser beam L1.
  • FIG. 3 a laser scribing apparatus 10 according to a third embodiment of the present invention will be described.
  • the beam expander telescope 400 is positioned on the path of the first laser beam L1 and the path of the second laser beam L2, respectively. It is characterized by.
  • the divergence angle of the first laser beam L1 incident on the condenser lens 600 by the beam expander telescope 400 positioned on the path of the first laser beam L1 is adjusted, and the second laser beam L1 is adjusted.
  • a divergence angle incident on the condenser lens 600 by the beam expander telescope 400 positioned on the path of the second laser beam L2 may be adjusted.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 may focus on a desired position of the user in the object to be processed.
  • the laser scribing apparatus 10 according to the third embodiment of the present invention irradiates the first laser beam L1 and the second laser beam L2 having different focal lengths according to the thickness of the object to be processed. can do.
  • the first wavelength plate 320 may be positioned on the path of the first laser beam L1 or the second laser beam L2.
  • the laser scribing apparatus 10 may include at least one of the attenuator 700 and the second wave plate 330.
  • the attenuator 700 may be a polarizer or an attenuator including an analyzer or a polarized beam splitter.
  • the laser scribing equipment 10 according to the fourth to tenth embodiments of the present invention shown in FIGS. 4 to 10 may include the attenuator 700 and the second wavelength based on the first embodiment of the present invention.
  • At least one of the plates 330 is included.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented with at least one of the attenuator 700 and the second wave plate 330 in the second or third embodiment.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to an output terminal of the first wave plate 320 to adjust the energy of the first laser beam L1. It may further include (not shown). In this case, the energy of the first laser beam L1 may be adjusted according to the angle between the polarization direction of the beam passing through the first wavelength plate 320 and the polarization direction of the polarizer.
  • the intensity of the beam passing through the attenuator can be expressed by Malus's Law as follows.
  • the attenuator described above may include the first wave plate 320 and the polarizer, but is not limited thereto.
  • I (0) is the intensity of the beam incident on the polarizer
  • ⁇ is the angle between the polarization direction of the beam transmitted through the wavelength plate and the polarization direction of the polarizing plate.
  • the case where the polarization direction of the beam transmitted through the wavelength plate and the polarization plate polarization direction are the same is 0 degrees.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the second laser beam L2 to adjust energy of the second laser beam L2.
  • Attenuator 700 may be further included.
  • the attenuator 700 may be configured as a form or attenuator including a wave plate (not shown) and a polarizer (not shown) for adjusting the polarization state of the second laser beam (L2).
  • the energy of the second laser beam L2 may be adjusted according to the polarization angle of the wave plate of the attenuator 700 and the setting state of the polarizer.
  • the wavelength plate of the attenuator 700 is formed by alternating a plurality of grooves formed in the vertical direction, so that only the laser beam passing through the groove passes, so as to obtain a laser having a wavelength in the vertical direction.
  • the angle of the wavelength plate 700 is rotated, the ratio of the horizontally polarized laser beam and the vertically polarized laser beam may be adjusted according to the angle.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to the output terminal of the beam combiner 500, the first laser beam (L1) and the second laser beam (
  • the second wave plate 330 may further include adjusting the polarization state of L2 to the circular polarization state.
  • the second polarizing plate 330 may be a quarter wave plate, and different linearly polarized light of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 may be changed into the same circularly polarized light. have.
  • ⁇ shown in FIG. 6 means circularly polarized light.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to an output terminal of the first wave plate 320 to adjust the energy of the first laser beam L1.
  • the attenuator 700 may further include an attenuator 700 positioned on the path of the second laser beam L2 and 700.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the second laser beam L2 to adjust energy of the second laser beam L2.
  • the second wave plate 330 coupled to the output terminals of the attenuator 700 and the beam combiner 500 to adjust the polarization state of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to a circular polarization state. It may further include. In other words, the second laser beam L2 and the first laser beam L1 whose energy is adjusted by the attenuator 700 may be adjusted in a circularly polarized state by the second wave plate 330.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to an output terminal of the first wave plate 320 to adjust the energy of the first laser beam L1.
  • the second wavelength plate 330 coupled to the output terminal of the beam combiner 500 and 700 to adjust the polarization state of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to the circularly polarized state. It may further include.
  • the energy of the first laser beam L1 may be controlled by the attenuator 700.
  • the polarization state of the energy controlled first laser beam L1 and the second laser beam L2 may be adjusted by the second wave plate 330 so that the laser beam in a circular polarization state may be irradiated.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to an output terminal of the first wavelength plate 320 to adjust the energy of the first laser beam L1 ( 700, the first laser is located on the path of the second laser beam (L2), and coupled to the output terminal of the attenuator 700 and the beam combiner 500 for adjusting the energy of the second laser beam (L2),
  • the second wavelength plate 330 may further include adjusting the polarization states of the beam L1 and the second laser beam L2 to the circular polarization state.
  • the laser scribing apparatus 10 according to the tenth embodiment of the present invention may adjust the energy of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 through the attenuator 700.
  • the polarization state of the energy controlled first laser beam L1 and the energy controlled second laser beam L2 is adjusted by the second wave plate 330, so that the laser beam in a circularly polarized state may be irradiated. Can be.
  • the polarization state of the laser beam output to the splitter 200 is circularly polarized light
  • the splitter 200 is a polarized beam splitter. May be).
  • the first laser beam L1 of S polarization and the second laser beam L2 of P polarization are transmitted. Can be divided.
  • the first wave plate 320 is unnecessary.
  • the S-polarized first laser beam L1 is collected by a beam expander telescope 400 on the path of the first laser beam L1.
  • the divergent angle incident on the e 600 may be adjusted.
  • the S-polarized first laser beam L1 and the P-polarized second laser beam L2 may be coupled to each other while passing through the beam combiner 500.
  • the S-polarized first laser beam L1 and the P-polarized second laser beam L2 may be positioned on the same path by the beam combiner 500.
  • the S polarized first laser beam L1 may be irradiated to the first focal point F1 through the condensing lens 600
  • the P polarized second laser beam L2 may be irradiated to the second focal point F2. .
  • the laser scribing apparatus 10 is characterized in that the beam expander telescope 400 is positioned on the path of the second laser beam L2.
  • the divergence angle of the second laser beam L2 incident on the condenser lens 600 through the beam expander telescope 400 may be adjusted.
  • FIG. 13 a laser scribing apparatus 10 according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described.
  • the beam expander telescope 400 is positioned on the path of the first laser beam L1 and the path of the second laser beam L2, respectively. It is characterized by.
  • the divergence angle of the first laser beam L1 incident on the condenser lens 600 by the beam expander telescope 400 positioned on the path of the first laser beam L1 is adjusted, and the second laser beam L1 is adjusted.
  • a divergence angle incident on the condenser lens 600 by the beam expander telescope 400 positioned on the path of the second laser beam L2 may be adjusted.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 may focus on a desired position of the user in the object to be processed.
  • the laser scribing apparatus 10 irradiates the first laser beam L1 and the second laser beam L2 having different focal lengths according to the thickness of the object to be processed. can do.
  • the laser scribing apparatus 10 according to the fourteenth to twentieth embodiments of the present invention may include at least one of the attenuator 700 and the second wave plate 330.
  • At least one of the wave plate 330 is included.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented with at least one of the attenuator 700 and the second wave plate 330 in the twelfth or thirteenth embodiment.
  • the laser scribing apparatus 10 controls an energy of the first laser beam L1 on the path of the first laser beam L1 700. ) May be further included.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the second laser beam L2 to control energy of the second laser beam L2.
  • Attenuator 700 may be further included.
  • the laser scribing apparatus 10 is coupled to an output terminal of the beam combiner 500 so that the first laser beam L1 and the second laser beam (
  • the second wave plate 330 may further include adjusting the polarization state of L2 to the circular polarization state.
  • the second polarizing plate 330 may be a quarter wave plate, and different linearly polarized light of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 may be changed into the same circularly polarized light. have.
  • ⁇ shown in FIG. 16 means circularly polarized light.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on a path of a first laser beam L1 and controls an energy of the first laser beam L1.
  • the attenuator 700 may further include an attenuator 700 positioned on a path of the 700 and the second laser beam L2 to control energy of the second laser beam L2.
  • the energy of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 may be controlled by the attenuator 700.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the first laser beam L1 to control energy of the first laser beam L1.
  • the second wave plate 330 coupled to the output terminals of the attenuator 700 and the beam combiner 500 to adjust the polarization state of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to a circular polarization state. It may further include. In other words, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 whose energy is adjusted by the attenuator 700 may be adjusted in a circularly polarized state by the second wave plate 330.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the second laser beam L2 to control energy of the second laser beam L2.
  • a second wavelength plate 330 coupled to an output terminal of the attenuator and the beam combiner 500 to adjust the polarization state of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to a circular polarization state. It may include.
  • the energy of the second laser beam L2 may be controlled by the attenuator 700.
  • the polarization state of the first laser beam L1 and the energy controlled second laser beam L2 may be adjusted by the second wave plate 330 so that the laser beam in a circular polarization state may be irradiated.
  • the laser scribing apparatus 10 is positioned on the path of the first laser beam L1 to control energy of the first laser beam L1.
  • Attenuator 700 located on the path of the second laser beam L2, coupled to the attenuator 700 for controlling the energy of the second laser beam L2, and the output of the beam combiner 500,
  • the second wavelength plate 330 may further include adjusting the polarization states of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to the circular polarization state.
  • the laser scribing apparatus 10 according to the twentieth embodiment of the present invention may control the energy of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 through the attenuator 700.
  • the polarization state of the energy controlled first laser beam L1 and the energy controlled second laser beam L2 is adjusted by the second wave plate 330, so that the laser beam in a circularly polarized state may be irradiated. Can be.
  • 21 is a photograph of an internal crack row formed inside a substrate using the laser scribing apparatus 10 of the present invention.
  • the laser scribing apparatus 10 is able to form the crack heat to a sufficient thickness also in the processing object more than 200um, demonstrating that it can scribe a thick processing object.
  • L1 first laser beam
  • L2 second laser beam

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Abstract

본 발명은 레이저 스크라이빙 장치에 대한 것으로서, 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔으로 분할하는 스플리터, 상기 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔 경로상에서 발산각을 조절하는 빔 익스펜더 텔레스코프, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 결합하는 빔 컴바이너, 및 상기 빔 컴바이너에 의하여 결합된 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈를 포함한다. 이때, 상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔의 초점 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 스크라이빙 장치
본 발명은 레이저 스크라이빙 장치에 관한 것이다.
LED(Light Emitting diode)는 저 전력, 높은 내구성, 고휘도, 빠른 응답속도, 친환경적 특성 등으로 인해 휴대 전화의 스위치, LED TV용 BLU(Back Light Unit)등 전자부품으로 사용되고 있으며, 조명분야로 적용범위가 확대되면서 매년 사용량이 증가되고 있다.
LED 제작 공정은 크게 InGaN(Indium Gallium Nitride)을 성장시키는 EPI 공정, 칩 생성 공정, 패키징(Packaging) 공정 그리고 모듈화 공정으로 구분된다. 또한, 칩 생성 공정 중 스크라이빙(Scribing)은 칩을 절단하기 위한 공정으로 가공방식에 따라 칩의 특성 및 생산량이 결정되는 중요한 공정이다.
특히, 스크라이빙 가공 시 발생되는IR(Reverse current), Double chip, Meandering, Chipping등의 불량은 LED 칩의 생산 수율을 저하시키고, 공정의 최적화 및 정량화를 어렵게 만드는 요소로 작용한다.
또한, 종래에는 다이아몬드 팁을 이용한 절단하였으나, 칩의 외관불량, 생산성 저하 및 높은 공정비용이라는 커다란 문제점을 안고 있어 많은 LED 생산업체들이 레이저를 이용한 스크라이빙 장비를 이용을 늘리는 추세이다.
레이저 스크라이빙은 웨이퍼 또는 기판을 각 칩 단위로 절단 또는 절단선 생성작업을 하는 것으로서, 강도 높은 사파이어 웨이퍼를 사용하는 LED 산업과 세라믹 기판을 사용하는 패키지 산업에 사용되고 있다.
이와 관련하여, 대한민국공개특허 제10-2004-0100042호(발명의 명칭: 레이저를 이용한 스크라이빙 장치)에서는, 레이저 가공대상물이 배치되는 테이블; 테이블 상의 가공대상물에 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기; 테이블의 상부에 설치되며, 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔을 가공대상물에 조사하는 집광 렌즈; 레이저 발진기와 집광 렌즈 사이에 연결되어 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 헤드까지 전송하는 빔 전달 장치로 구성이 개시되어 있다.
하지만, 이러한 종래의 스크라이빙 장치는 두께가 두꺼운 가공대상물을 가공하는데 한계가 있는 문제점이 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가공 대상물에 초점 거리가 상이한 2개의 레이저 빔을 조사하는 레이저 스크라이빙 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일측면에 따른 레이저 스크라이빙 장치는, 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔으로 분할하는 스플리터, 상기 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔 경로상에서 발산각을 조절하는 빔 익스펜더 텔레스코프, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 결합하는 빔 컴바이너, 및 상기 빔 컴바이너에 의하여 결합된 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈를 포함한다. 이때, 상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔의 초점 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 레이저 광원으로부터 출력된 레이저 빔를 스플리터를 이용하여 2개의 레이저 빔으로 분할하고, 분할된 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 하나의 집광 렌즈에 조사하여, 한 번의 포커싱으로 가공 대상물의 내부에 수직방향으로 초점 거리가 상이한 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 조사하여 두꺼운 웨이퍼를 절단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제14 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제15 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제16 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제17 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제18 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제19 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 레이저 스크라이빙 장치를 이용하여 기판 내부에 형성된 내부 크랙열을 찍은 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 발명은 레이저 스크라이빙 장치(10)에 관한 것이다.
예시적으로, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 레이저 광원(100)으로부터 출사된 레이저 빔을 집광 렌즈(600)를 통한 첫 번째 초점(F1)은 가공대상물의 표면 또는 내부에 포커싱하며, 두 번째 초점(F2)은 가공대상물의 표면 또는 내부에 포커싱한다. 여기서 제1레이저 빔과 제2레이저빔의 발산각을 달리하여 첫 번째 초점과 두 번째 초점의 위치는 다르게 형성된다. 또한, 가공대상물로는 일반적으로 레이저 파장에 대하여 투과율이 높은 재질의 기판이 사용되며, 예를 들면 사파이어 기판 또는 유리 기판 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 제12실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 14은 본 발명의 제14 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제15 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 16은 본 발명의 제16실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 제17 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 제18 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 제19 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 20은 본 발명의 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)를 도시한 도면이고, 도 21은 본 발명의 레이저 스크라이빙 장치(10)를 이용하여 기판 내부에 형성된 내부 크랙열을 찍은 사진이다.
이하, 본 발명의 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원(100), 레이저를 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)으로 분할하는 스플리터(200), 스플리터(200)에 의하여 분할된 제 1 레이저 빔(L2)의 편광 방향을 90도 회전하는 파장판(320), 제 1 레이저 빔(L1) 또는 제 2 레이저 빔(L2)의 발산각을 조절하는 빔 익스펜더 텔레스코프(BEAM EXPANDER TELESCOPE, 400), 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)을 결합하는 빔 컴바인더(500), 및 빔 컴바인더(500) 에 의하여 결합된 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)을 집광하는 집광 렌즈(600)를 포함한다. 이때, 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)의 초점 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 레이저 빔(L1)은 수직 편광 상태(S 편광)이고, 제 2 레이저 빔(L2)은 수평 편광 상태(P 편광)일 수 있다. 참고로, 도 1 내지 도 20에 표시된 ◈는 광축에 수직된 S편광(S-polaized light)을 의미하고, ↕는 광축에 수평된 P편광(P-polaized light)을 의미한다.
예시적으로, 레이저 광원(100)에서 출력된 레이저 빔은 P 편광 레이저일 수 있다. 또한, 레이저 광원(100)에서 출력된 레이저 빔은 스플리터(200)를 통과하면서, P편광의 제 1 레이저 빔(L1)과 P편광 제 2 레이저 빔(L2)으로 분할될 수 있다.
또한, P편광 제 1레이저 빔(L1)은 제1 파장판(320)을 통과하면서, S편광으로 편광 방향이 90도 회전하게 된다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 레이저 빔(L1) 또는 제2 레이저 빔(L2)은 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 발산 각도가 조절될 수 있다. 즉, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 통해 레이저 빔이 발산할 경우(Divergenced Beam)에는 초점거리가 길어지고, 평행광(Collimated Beam) 상태를 지나, 수렴할 경우(Convergenced Beam)에는 초점거리가 짧아지는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)는 제1 레이저 빔(L1)의 경로 및 제2 레이저 빔(L2)의 경로에 각각 위치할 수 있으며, 각각의 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 의해 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)의 가공대상물 내의 초점 위치를 조절 할 수 있다.
이를 위해, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)는 적어도 두 개 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제 1레이저 빔(L1) 또는 제2레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치한 빔 익스펜더 텔레스코프(400)의 렌즈 간의 간격을 조절함에 따라, 집광 렌즈(600)에 입사되는 레이저 빔의 각도(수렴각 및 발산각)가 변하여, 제1레이저 빔(L1) 또는 제 2 레이저 빔(L2)의 초점 위치가 변경될 수 있다.
또한, 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바인더(500)를 통과하면서 결합된다. 또한, 빔 컴바인더(500)에 의하여 결합된 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)은 집광 렌즈(600)를 통해 가공 대상물에 집광될 수 있다.
또한, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 레이저의 광 경로를 변경하는 복수의 미러부(M1, M2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 레이저 스크라이빙 장치(10)의 크기를 작게 제작할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 상세히 설명한다.
레이저 광원(100)에서 출력된 P편광 레이저 빔은 스플리터(200)로 출력되며, 스플리터(200)는 레이저 광원(100)에서 출력된 P편광 레이저 빔을 P편광 제 1 레이저 빔(L1) 및 P편광 제 2 레이저 빔(L2)으로 분할할 수 있다.
또한, P편광 제 1 레이저 빔(L1)은 제1 미러부(M1)를 의해 제1 파장판(320)으로 출력되고, 제 1 파장판(320)을 통과하여, S 편광 제 1 레이저 빔(L1)으로 편광상태가 변하게 된다. 또한, 제1 레이저 빔(L1)은 제 1 레이저 빔(L1) 경로상에 위치하는 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산각도가 조절될 수 있다. 또한, 빔 익스펜더 텔레스코프 (400)를 통과한 S편광 제1 레이저 빔(L1)은 제2 미러부(M2)에 의해 반사되어 빔 컴바이너(500)로 출력될 수 있다. 또한 제1파장판(320)과 빔 익스펜더 텔레스코프(400)는 제2레이저 빔(L2) 경로상에 위치할 수 있다.
또한, S편광 제 1 레이저 빔(L1) 과 P편광 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500) 를 통과하면서 서로 결합될 수 있다. 다시 말해, S편광 제 1 레이저 빔(L1)와 P편광 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500)에 의해 동일한 경로 상에 위치할 수 있다. 또한, 집광 렌즈(600)를 통해 S편광 제 1 레이저 빔(L1)은 제1 초점(F1)에 조사되며, P편광 제 2 레이저 빔(L2)은 제2 초점(F2)에 조사될 수 있다.
즉, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 서로 다른 초점 거리를 가지는 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)이 발생되어, 가공 대상물 내부에 두께 방향으로 다른 높이를 가지는 초점을 형성하게 된다. 예시적으로, 제1 레이저 빔(L1)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 발산할 경우, 제 1 레이저 빔(L1)은 가공 대상물 내에서 제2 레이저 빔(L2)의 제2 초점(F2)보다 하부에 제1 초점(F1)을 맺게 된다. 반대로, 제1 레이저 빔(L1)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 수렴할 경우, 제 1 레이저 빔(L1)은 가공 대상물 내에서 제2 레이저 빔(L2)의 제2 초점(F2)보다 상부에 제1 초점(F1)을 맺게 된다.
또한, 가공대상물 내부의 집광점에 레이저 빔이 포커싱된 상태에서, 레이저 빔 또는 가공대상물을 제1 방향을 따라 이동시킨다. 이에 따라, 가공 대상물 내부에는 내부 크랙열이 형성된다. 즉, 레이저 빔(L1, L2)을 가공 대상물의 절단 예정라인을 따라 이동시키게 되면, 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)에 의해 가공 대상물 내의 상부 및 하부에 제1 및 제2 내부 크랙열이 동시에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 실시예와 달리 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 제2 레이저 빔(L2)은 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 통해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산각도가 조절될 수 있다. 예시적으로, 제2 레이저 빔(L2)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 발산할 경우, 제2 레이저 빔(L2)은 가공 대상물 내에서 제1 레이저 빔(L1)의 제1 초점(F1)보다 하부에 제2 초점(F2)을 맺게 된다. 반대로, 제2 레이저 빔(L2)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 수렴할 경우, 제2 레이저 빔(L2)은 가공 대상물 내에서 제1 레이저 빔(L1)의 제1 초점(F1)보다 상부에 제2 초점(F2)을 맺게 된다. 또한, 제1파장판(320)은 제2레이저 빔(L2) 상에, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)는 제1레이저 빔(L1) 상에 위치할 수 있다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제1 레이저 빔(L1)의 경로 및 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 제1 레이저 빔(L1)은 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치한 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 의해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산 각도가 조절되고, 제2 레이저 빔(L2)은 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치한 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 의해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산 각도가 조절될 수 있다. 이에 따라, 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)은 가공 대상물 내의 사용자가 원하는 위치에 각각 초점을 맺게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 가공 대상물의 두께에 따라 각각 다른 초점 거리를 갖는 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)을 조사할 수 있다. 또한, 제1파장판(320)은 제1레이저 빔(L1) 또는 제2레이저 빔(L2) 경로상에 위치할 수 있다
이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제4 내지 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제4 내지 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 감쇄기(700) 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서 감쇄기(700)는 검광자(Analyzer) 또는 편광 광선 분할기(Polarized Beam Splitter)를 포함한 편광자 또는 어테뉴에이터(Attenuator)일 수 있다. 참고로, 도 4내지 도 10에 도시된 본 발명의 제4 내지 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장비(10)는 본 발명의 제1 실시예를 기준으로 감쇄기(700) 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이다. 하지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 제2 실시예 또는 제3 실시예에 감쇄기(700) 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 구비하여 실시할 수도 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 조절하는 편광자(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 레이저 빔(L1)은 제1파장판(320)을 투과한 빔의 편광방향과 편광자의 편광방향의 사잇각에따라 제1 레이저 빔(L1)의 에너지가 조절될 수 있다.
감쇄기를 투과한 빔의 세기는 아래와 같이 말러스의 법칙(Malus’s Law)으로 표현할 수 있다. 상술한 감쇄기란 제1 파장판(320) 및 편광자를 포함할 수 있으나, 이에 한하지 않는다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2018002082-appb-I000001
상기 [수학식 1]에서,
I(0)는 편광판에 입사하는 빔의 세기이며,
θ는 파장판을 투과한 빔의 편광방향과 편광판 편광방향의 사잇각이다.
여기서, 파장판을 투과한 빔의 편광방향과 편광판 편광방향이 같은 경우를 0도로 한다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제2 레이저 빔(L2)의 경로상에 위치하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 감쇄기(700)는 제2 레이저 빔(L2)의 편광상태를 조절하는 파장판(미도시) 및 편광자(미도시)를 포함하는 형태 또는 어테뉴에이터로 구성될 수 있다. 이때, 감쇄기(700)의 파장판의 편광 각도 및 편광자의 설정상태에 따라 제2 레이저 빔(L2)의 에너지가 조절될 수 있다. 상세하게는, 감쇄기(700)의 파장판은 수직방향으로 형성된 복수의 홈이 교번하여 형성되어, 홈을 통과한 레이저 빔만이 통과하여, 수직된 방향으로 파장을 갖는 레이저를 획득할 수 있으며, 감쇄기(700)의 파장판 각도를 회전시킬 경우, 각도에 따라 수평편광 레이저 빔과 수직편광 레이저 빔의 비율이 조절될 수 있다.
도 6를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 편광판(330)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일수 있으며, 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)의 각기 다른 선편광을 동일한 원편광으로 변경할 수 있다. 참고로, 도 6에 도시된 ◎은 원편광을 의미한다.
도 7를 참조하여, 본 발명의 제7 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700) 및 제2 레이저 빔(L2)의 경로상에 위치하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다.
도 8를 참조하여, 본 발명의 제8 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치하여, 제2레이저 빔(L2)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700) 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 감쇄기(700)에 의해 에너지가 조절된 제2 레이저 빔(L2)과 제1 레이저 빔(L1)은 제2 파장판(330)에 의해 원편광 상태로 조절될 수 있다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 제9 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700) 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 제1레이저빔(L1)은 감쇄기(700)에 의해 에너지가 조절될 수 있다. 또한, 에너지가 조절된 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)은 제2 파장판(330)에 의해 편광 상태가 조절되어, 원편광 상태의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
도 10를 참조하여, 본 발명의 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1파장판(320)의 출력단에 결합하여 제1레이저 빔(L1)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700), 제2레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치하여, 제2레이저 빔(L2)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700) 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 감쇄기(700)를 통해 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 조절할 수 있다. 또한, 에너지가 제어된 제1 레이저 빔(L1)과 에너지가 제어된 제2 레이저 빔(L2)은 제2 파장판(330)에 의해 편광 상태가 조절되어, 원편광 상태의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 제11 내지 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대하여 설명한다.
본 발명의 제11 내지 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 스플리터(200)로 출력되는 레이저 빔의 편광 상태가 원형 편광이고, 스플리터(200)는 편광 광선 분할기(Polarized Beam Splitter)일 수 있다. 다시 말해, 레이저 광원(100)에서 발진 된 원형 편광의 레이저 빔이 편광 광선 분할기인 스플리터(200)를 통과하면 S편광의 제1레이저 빔(L1)과 P편광의 제2레이저 빔(L2)으로 분할될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 제11 내지 제20 실시예는 제1 내지 10 실시예와 달리 제1 파장판(320)이 불필요하다.
도 11을 참조하여, 본 발명의 제11 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제11 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 S편광 제1레이저 빔(L1)은 제1레이저 빔(L1) 경로상에 있는 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 집광 렌즈에(600)에 입사되는 발산각도가 조절될 수 있다. 또한, S편광 제1레이저 빔(L1)과 P 편광 제2레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500)를 통과하면서 서로 결합될 수 있다.
다시 말해, S편광 제 1 레이저 빔(L1)와 P편광 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500)에 의해 동일한 경로 상에 위치할 수 있다. 또한, 집광 렌즈(600)를 통해 S편광 제 1 레이저 빔(L1)은 제1 초점(F1)에 조사되며, P편광 제 2 레이저 빔(L2)은 제2 초점(F2)에 조사될 수 있다.
도 12을 참조하여, 본 발명의 제12 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제11 실시예와 달리 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제2레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 제2레이저 빔(L2)은 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 통해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산각도가 조절될 수 있다.
도 13를 참조하여, 본 발명의 제13 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제13 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제1 레이저 빔(L1)의 경로 및 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 제1 레이저 빔(L1)은 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치한 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 의해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산 각도가 조절되고, 제2 레이저 빔(L2)은 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치한 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 의해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산 각도가 조절될 수 있다. 이에 따라, 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)은 가공 대상물 내의 사용자가 원하는 위치에 각각 초점을 맺게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제13 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 가공 대상물의 두께에 따라 각각 다른 초점 거리를 갖는 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)을 조사할 수 있다.
이하, 도 14내지 도 20를 참조하여, 본 발명의 제14내지 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제14 내지 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 감쇄기(700) 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 참고로, 도 14내지 도 20에 도시된 본 발명의 제14내지 제20실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장비(10)는 본 발명의 제11 실시예를 기준으로 감쇄기(700), 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이다. 하지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 제12 실시예 또는 제13실시예에 감쇄기(700), 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 구비하여 실시할 수도 있다.
도 14을 참조하여, 본 발명의 제14실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 레이저 빔(L1) 경로상에, 제1레이저 빔(L1)의 에너지를 조절하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다.
도 15를 참조하여, 본 발명의 제15실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제2레이저 빔(L2)의 경로상에 위치하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다.
도 16를 참조하여, 본 발명의 제16실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 편광판(330)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일수 있으며, 제 1 레이저 빔(L1) 및 제 2 레이저 빔(L2)의 각기 다른 선편광을 동일한 원편광으로 변경할 수 있다. 참고로, 도 16에 도시된 ◎은 원편광을 의미한다.
도 17을 참조하여, 본 발명의 제17 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는, 제1레이저 빔(L1) 경로상에 위치하여 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700) 와 제2 레이저 빔(L2)의 경로상에 위치하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 제1 레이저 빔(L1) 및 제2레이저 빔(L2)은 감쇄기(700)에 의해 에너지가 제어될 수 있다.
도 18을 참조하여, 본 발명의 제18 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700) 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 감쇄기(700)에 의해 에너지가 조절된 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)은 제2 파장판(330)에 의해 원편광 상태로 조절될 수 있다.
도 19를 참조하여, 본 발명의 제19 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는, 제2레이저 빔(L2)의 경로상에 위치하여, 제2레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 감쇄기 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 제2 레이저 빔(L2)은 감쇄기(700)에 의해 에너지가 제어될 수 있다. 또한, 제1 레이저 빔(L1)과 에너지가 제어된 제2 레이저 빔(L2)은 제2 파장판(330)에 의해 편광 상태가 조절되어, 원편광 상태의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
도 20을 참조하여, 본 발명의 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700), 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700), 및 빔 컴바이너(500)의 출력단에 결합하여, 제1 레이저 빔(L1)과 제2 레이저 빔(L2)의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판(330)을 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 제20 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 감쇄기(700)를 통해 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어할 수 있다. 또한, 에너지가 제어된 제1 레이저 빔(L1)과 에너지가 제어된 제2 레이저 빔(L2)은 제2 파장판(330)에 의해 편광 상태가 조절되어, 원편광 상태의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
도 21은 본 발명의 레이저 스크라이빙 장치(10)를 이용하여 기판 내부에 형성된 내부 크랙열을 찍은 사진이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 200um이상의 가공 대상물에서도 크랙열을 충분한 두께로 형성할 수 있어, 두꺼운 가공 대상물을 스크라이빙할 수 있음을 증명하고 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
10 : 레이저 스크라이빙 장치
100 : 레이저 광원 200 : 스플리터
320 : 제1 파장판 330 : 제2 파장판
400 : 빔 익스펜더 텔레스코프
500 : 빔 컴바이너 600 : 집광 렌즈
700 : 감쇄기
L1 : 제1 레이저 빔 L2 : 제2 레이저 빔
M1, M2 : 미러부

Claims (10)

  1. 레이저 스크라이빙 장치에 있어서,
    레이저 빔을 출력하는 레이저 광원,
    상기 레이저 빔을 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔으로 분할하는 스플리터,
    상기 제1 레이저 빔 및/또는 제2 레이저 빔 경로상에서 발산각을 조절하는 빔 익스펜더 텔레스코프,
    상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 결합하는 빔 컴바이너, 및
    상기 빔 컴바이너에 의하여 결합된 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈를 포함하되,
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔의 초점 거리가 상이한 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔의 경로상에 위치하여, 상기 제2 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄기를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 파장판의 출력단에 결합하여, 상기 제1 레이저 빔의 에너지를 조절하는 감쇄기를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제 2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제 2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄기는 상기 제2 레이저 빔의 편광상태를 조절하는 파장판 및 상기 파장판의 출력단에 결합하여 제 2 레이저 빔의 에너지를 조절하는 편광자 또는 어테뉴에이터를 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 파장판의 출력단에 결합하여, 상기 제1 레이저 빔의 에너지를 조절하는 편광자를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제 2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제 2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 스플리터에 의하여 분할된 제 1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔의 경로 상에 위치하여, 상기 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔의 편광 방향을 90도 회전하는 제1 파장판를 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
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