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KR101902991B1 - 레이저 스크라이빙 장치 - Google Patents

레이저 스크라이빙 장치 Download PDF

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KR101902991B1
KR101902991B1 KR1020170022268A KR20170022268A KR101902991B1 KR 101902991 B1 KR101902991 B1 KR 101902991B1 KR 1020170022268 A KR1020170022268 A KR 1020170022268A KR 20170022268 A KR20170022268 A KR 20170022268A KR 101902991 B1 KR101902991 B1 KR 101902991B1
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laser
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splitter
present
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김관유
신동우
송성호
김장현
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(주)큐엠씨
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Abstract

본 발명은 레이저 스크라이빙 장치에 대한 것으로서,. 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔으로 분할하는 스플리터, 상기 스플리터에 의하여 분할된 제2 레이저 빔의 편광 방향을 90도 회전하는 제1 파장판, 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 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈를 포함한다. 이때, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔의 초점 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 스크라이빙 장치{LASER SCRIBING DEVICE}
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 레이저 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 스플리터에 의하여 분할된 제 2 레이저 빔의 편광 방향을 90도 회전하는 제1 파장판, 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 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 통해 가공대상물의 내부에 포커싱한다. 여기서, 레이저 빔이 입사하는 가공대상물의 표면으로부터 소정 깊이에 레이저 빔이 포커싱되는 초점이 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 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 2 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 수평 편광 상태(P 편광)이고, 제 2 레이저 빔(L2)은 수직 편광 상태(S 편광)일 수 있다. 참고로, 도 1 내지 도 3에 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 2 레이저 빔(L2)은 제1 파장판(320)을 통과하면서, S편광으로 편광 방향이 90도 회전하게 된다.
또한, 제1 레이저 빔(L1) 또는 제2 레이저 빔(L2)은 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 초점거리가 조절될 수 있다. 즉, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 통해 레이저 빔이 발산할 경우에는 초점거리가 길어지고, 수렴할 경우에는 초점거리가 짧아지는 것을 특징으로 한다.
예시적으로, 도 1을 참조하면, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제2 레이저 빔(L2)의 경로 상에 위치할 경우, 제1 레이저 빔(L1)의 초점(F1)이 제2 레이저 빔(L2)의 초점(F2)보다 하부에 위치할 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 빔 익스펜더 텔레스코프(400)가 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치할 경우, 제1 레이저 빔(L1)의 초점(F1)이 제2 레이저 빔(L2)의 초점(F2)보다 상부에 위치할 수 있다. 또한, 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 1 레이저 빔(L1) 또는 제 2 레이저 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 2 레이저 빔(L2)은 제1 미러부(M1)를 의해 제1 파장판(320)으로 출력되고, 제 1 파장판(320)을 통과하여, S 편광 제 2 레이저 빔(L2)으로 편광상태가 변하게 된다. 또한, 제2 레이저 빔(L2)은 제 2 레이저 빔(L2) 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 제2 레이저 빔(L2)은 제2 미러부(M2)에 의해 반사되어 빔 컴바이너(500)로 출력될 수 있다.
또한, P편광 제 1 레이저 빔(L1)와 S편광 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500) 를 통과하면서 서로 결합될 수 있다. 다시 말해, P편광 제 1 레이저 빔(L1)와 S편광 제 2 레이저 빔(L2)은 빔 컴바이너(500)에 의해 동일한 경로 상에 위치할 수 있다. 또한, 집광 렌즈(600)를 통해 P편광 제 1 레이저 빔(L1)은 제1 초점(F1)에 조사되며, S편광 제 2 레이저 빔(L2)은 제2 초점(F2)에 조사될 수 있다.
즉, 레이저 스크라이빙 장치(10)는 서로 다른 초점 거리를 가지는 제1 레이저 빔(L1) 및 제2 레이저 빔(L2)이 발생되어, 가공 대상물 내부에 두께 방향으로 다른 높이를 가지는 초점을 형성하게 된다. 예시적으로, 제2 레이저 빔(L2)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 발산할 경우, 제 2 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, 제 2 레이저 빔(L2)은 가공 대상물 내에서 제1 레이저 빔(L1)의 제1 초점(F1)보다 상부에 제2 초점(F2)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 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 제1 레이저 빔(L1)은 빔 익스펜더 텔레스코프(400)를 통해 집광 렌즈(600)에 입사되는 발산각도가 조절될 수 있다. 예시적으로, 제1 레이저 빔(L1)이 빔 익스펜더 텔레스코프(400)에 의해 발산할 경우, 제1 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, 제1 레이저 빔(L1)은 가공 대상물 내에서 제2 레이저 빔(L2)의 제2 초점(F2)보다 상부에 제1 초점(F1)을 맺게 된다.
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.
이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제4 내지 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)에 대해서 설명하다.
본 발명의 제4 내지 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 편광 광선 분할기(800), 감쇄기(700), 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함할 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 편광 광선 분할기(800), 감쇄기(700), 및 제2 파장판(330) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이다. 하지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 제2 실시예 또는 제3 실시예에 편광 광선 분할기(800), 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, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기(800)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 레이저 빔(L2)은 편광 광선 분할기(800)의 설정상태에 따라 제2 레이저 빔(L2)의 에너지가 제어될 수 있다. 예시적으로, 제1 파장판(320)의 각도를 10도 돌리게 되면, 제1 파장판(320)을 통과한 제 2 레이저 빔(L2)은 약 89%의 수직편광 레이저 빔 및 약 11%의 수평편광 레이저 빔로 출력되며, 편광 광선 분할기(800)에서는 수직편광 레이저 빔만을 투과시켜, 약 89%의 에너지를 갖는 수직편광 제 2 레이저 빔(L2)으로 제어될 수 있으며, 감쇄기의 투과율은 아래와 같은 수식으로 표현할 수 있다. 상술한 감쇄기란 제1 파장판(320) 및 편광 광선 분할기(800)를 포함할 수 있다.
Figure 112017017196107-pat00001
도 5를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 레이저 빔(L1)의 경로상에 위치하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 감쇄기(700)는 제1 레이저 빔(L1)의 편광상태를 조절하는 파장판(미도시) 및 편광 광선 분할기(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 감쇄기(700)의 파장판의 편광 각도 및 편광 광선 분할기의 설정상태에 따라 제1 레이저 빔(L1)의 에너지가 제어될 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 파장판을 소정을 각도를 회전시킬 경우, 각도에 따라 수평편광 레이저 빔와 수직편광 레이저 빔의 비율이 조절될 수 있다. 다시 말해, 감쇄기(700)의 파장판의 각도를 10도 돌리게 되면, 감쇄기(700)의 파장판을 통과하는 제 1 레이저 빔(L1)은 약 89%의 수평편광 레이저 빔 및 약 11%의 수직편광 레이저 빔로 출력되며, 감쇄기(700)의 편광 광선 분할기(510)에서는 수평편광 레이저 빔만을 투과시켜, 약 89%의 에너지를 갖는 수평편광 제 1 레이저 빔(L1)으로 제어될 수 있다.
도 6을 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 7을 참조하여, 본 발명의 제7 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기(800) 및 제1 레이저 빔(L1)의 경로상에 위치하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700)를 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 제1 레이저 빔(L1)은 감쇄기(700)에 의해 에너지가 제어되고, 제2 레이저 빔(L2)은 제1 파장판(320) 및 편광 광선 분할기(800)에 의해 에너지가 제어될 수 있다.
도 8을 참조하여, 본 발명의 제8 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 9를 참조하여, 본 발명의 제9 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기(800) 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
제1 편광판(320) 및 편광 광선 분할기(700)에 의해 에너지가 제어될 수 있다. 또한, 에너지가 제어된 제2 레이저 빔(L2)과 제1 레이저 빔(L1)은 제2 파장판(330)에 의해 편광 상태가 조절되어, 원편광 상태의 레이저 빔이 조사될 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 제10 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치(10)는 제1 레이저 빔(L1)의 경로 상에 위치하여, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지를 제어하는 감쇄기(700), 제1 파장판(320)의 출력단에 결합하여, 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기(800), 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)의 에너지를 제어하고, 제1 편광판(320) 및 편광 광선 분할기(700)를 통해 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 11은 본 발명의 레이저 스크라이빙 장치(10)를 이용하여 기판 내부에 형성된 내부 크랙열을 찍은 사진이다.
도 11에 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.
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 800 : 편광 광선 분할기
L1 : 제1 레이저 빔 L2 : 제2 레이저 빔
M1, M2 : 미러부

Claims (8)

  1. 레이저 스크라이빙 장치에 있어서,
    레이저 빔을 출력하는 레이저 광원,
    상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔으로 분할하는 스플리터,
    상기 스플리터에 의하여 분할된 제 2 레이저 빔의 편광 방향을 90도 회전하는 제1 파장판,
    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 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈를 포함하되,
    상기 제1 레이저 빔 및/또는 제2 레이저 빔은 상기 빔 익스펜더 텔레스코프에 의해 상기 집광 렌즈에 입사되는 각도가 변하게 되어, 초점 거리가 상이한 거리를 가지며, 가공 대상물 내부에 두께 방향으로 다른 높이를 가지는 초점을 형성하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔의 경로상에 위치하여, 상기 제1 레이저 빔의 에너지를 제어하는 감쇄기를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 파장판의 출력단에 결합하여, 상기 제2 레이저 빔의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄기는 상기 제1 레이저 빔의 편광상태를 조절하는 파장판 및 상기 파장판의 출력단에 결합하여 제1 레이저 빔의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기를 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장판의 출력단에 결합하여, 상기 제2 레이저 빔의 에너지를 제어하는 편광 광선 분할기를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이빙 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 빔 컴바이너의 출력단에 결합하여, 상기 제1 레이저 빔와 제2 레이저 빔의 편광 상태를 원 편광 상태로 조절하는 제2 파장판을 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
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