KR20130134703A

KR20130134703A - Laser processing system and method

Info

Publication number: KR20130134703A
Application number: KR1020120058409A
Authority: KR
Inventors: 장재영; 이승진; 지영수
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-10
Also published as: CN103447687A

Abstract

본 발명은 레이저 가공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템은, 기판(10)이 안착되는 스테이지부(100); 레이저 빔(L)을 생성하는 레이저부(200); 기판(10)과의 z축 방향 거리값을 측정하는 위치 측정부(300); 및 위치 측정부(300)로부터 전송받은 거리값에 기초하여 기판(10)의 표면 굴곡 데이터를 생성하고, 기판(10)의 표면 또는 내부에 조사되는 레이저 빔(L)의 집광점(P)의 위치를 조정하는 제어부(400)를 포함하며, 위치 측정부(300)의 거리값 측정과 제어부(400)의 레이저 빔 집광점(P)의 위치 조정이 실시간으로 연동되면서 기판(10)의 레이저 가공을 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a laser processing system and method thereof. The laser processing system according to the present invention includes a stage unit 100 on which a substrate 10 is mounted; A laser unit 200 generating a laser beam L; A position measuring unit 300 measuring a z-axis distance value from the substrate 10; And generate surface curvature data of the substrate 10 based on the distance value received from the position measuring unit 300, and determine the condensing point P of the laser beam L irradiated onto the surface or the inside of the substrate 10. It includes a control unit 400 for adjusting the position, the laser processing of the substrate 10 while the distance value measurement of the position measuring unit 300 and the position adjustment of the laser beam focusing point (P) of the control unit 400 is linked in real time It characterized in that to perform.

Description

LASER PROCESSING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 레이저 가공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 위치 측정부의 기판의 표면 굴곡 데이터 측정과 기판의 표면 또는 내부에 조사되는 레이저 빔 집광점의 위치 조정이 실시간으로 연동되면서 기판의 레이저 가공을 수행할 수 있는 레이저 가공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing system and method thereof. More specifically, the laser processing system and the method which can perform laser processing of the substrate while interfacing the measurement of the surface bending data of the substrate of the position measuring unit and the position adjustment of the laser beam focusing point irradiated on the surface or inside of the substrate in real time. It is about.

최근 디스플레이용 기판, 태양전지용 기판, 반도체용 웨이퍼 등의 기판이 대형화되고, 소자가 집적화 되는 추세에 비추어, 생산에 있어서 안정성을 높이기 위한 많은 노력이 경주되고 있다. 이러한 관점에서 대형화된 기판을 신속하게 가공하면서 동시에 정밀하게 가공하기 위한 레이저 가공 방법이 산업 전반에 걸쳐서 적용 분야가 급속히 확대되어 가고 있다. 정밀성, 공정의 유연성, 비접촉 가공성, 재료에 미치는 열 영향 등에 있어서 우수한 특성을 가지는 레이저 가공은 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판을 식각하거나 절단하는데 있어서 유용하게 사용된다.In recent years, many efforts have been made to increase the stability in production in view of the trend of increasing the size of substrates such as a display substrate, a solar cell substrate, a semiconductor wafer, and the like and integrating devices. From this point of view, the field of application of laser processing methods for rapidly and precisely processing large-sized substrates is rapidly expanding throughout the industry. Laser processing having excellent properties in precision, process flexibility, non-contact processability, heat influence on materials, and the like is usefully used for etching or cutting substrates such as semiconductor wafers and glasses.

레이저 가공 공정 전에 기판의 결함을 체크하고 기판의 상태를 분석하는 과정은 필수적이다. 특히, 기판이 커질수록 기판의 무게, 재료, 공정 환경 등으로 인한 평탄도가 기판 전면적에 걸쳐 일정하지 않을 수 있으므로, 레이저 가공 전 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하여야 한다. 상기와 같이 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하는 종래의 기술은 한국공개특허 제10-2005-0111242호 등에 개시되어 있다.Checking for defects in the substrate and analyzing the condition of the substrate before the laser processing process is essential. In particular, the larger the substrate, the flatness due to the weight, material, processing environment, etc. of the substrate may not be constant over the entire surface of the substrate, so the surface bending state of the substrate should be measured before laser processing. Conventional technology for measuring the surface bending state of the substrate as described above is disclosed in Korea Patent Publication No. 10-2005-0111242.

종래의 레이저 가공 방법은 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하는 공정을 수행한 후, 측정한 데이터에 기초한 레이저 가공 공정이 별도로 수행됨으로써 공정 시간이 지연되는 문제점이 있었다. 또한, 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하는 공정을 거친 후, 레이저 가공 공정을 하기 위해 대기하거나 기판을 이동하는 동안 기판의 표면 굴곡 상태가 변하게 됨으로써 측정한 데이터에 기초하여 레이저 가공을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.The conventional laser processing method has a problem in that a process time is delayed by separately performing a laser processing process based on the measured data after performing a process of measuring a surface curved state of a substrate. In addition, after the process of measuring the surface bending state of the substrate, the surface bending state of the substrate is changed while waiting for the laser processing process or moving the substrate, so that the laser machining cannot be performed based on the measured data. There was this.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판의 표면 굴곡 상태의 측정과 기판의 레이저 가공을 실시간으로 수행하여 공정 시간을 절감할 수 있는 레이저 가공 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides a laser processing system that can reduce the process time by performing the measurement of the surface bending state of the substrate and the laser processing of the substrate in real time. It aims to do it.

또한, 본 발명은 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하고 이를 데이터화 하여 이용함으로써 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정하여 레이저 가공 깊이를 일정하게 유지할 수 있는 레이저 가공 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a laser processing system capable of maintaining a constant laser processing depth by adjusting the position of the light collecting point of the laser beam by measuring the surface bending state of the substrate and using it as data.

또한, 본 발명은 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하고 이를 데이터화 하여 이용함으로써 기판의 원하는 위치에서 정밀한 가공을 수행할 수 있는 레이저 가공 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a laser processing system capable of performing a precise machining at a desired position of the substrate by measuring the surface bending state of the substrate and using it as data.

본 발명의 상기의 목적은 기판이 안착되는 스테이지부; 레이저 빔을 생성하는 레이저부; 상기 기판과의 z축 방향 거리값을 측정하는 위치 측정부; 및 상기 위치 측정부로부터 전송받은 상기 거리값에 기초하여 상기 기판의 표면 굴곡 데이터를 생성하고, 상기 기판의 내부에 조사되는 상기 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정하는 제어부를 포함하며, 상기 위치 측정부의 상기 거리값 측정과 상기 제어부의 상기 레이저 빔 집광점의 위치 조정이 실시간으로 연동되면서 상기 기판의 레이저 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a stage portion on which the substrate is seated; A laser unit generating a laser beam; A position measuring unit measuring a z-axis distance value from the substrate; And a controller configured to generate surface curvature data of the substrate based on the distance value received from the position measuring unit, and adjust a position of a light converging point of the laser beam irradiated into the substrate, wherein the position measurement The negative distance value measurement and the position adjustment of the laser beam condensing point of the control unit are achieved by a laser processing system, characterized in that to perform laser processing of the substrate in real time.

상기 레이저부를 이동하여 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정하는 레이저부 구동부를 더 포함할 수 있다.The laser driving unit may further include a laser driving unit configured to move the laser unit to adjust a position of a light converging point of the laser beam irradiated onto the substrate.

상기 레이저부 구동부는 상기 레이저부를 z축 방향으로 상하 이동하도록 조정하여 상기 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.The laser unit driver may adjust the position of the light collecting point of the laser beam by adjusting the laser unit to move up and down in the z-axis direction.

상기 스테이지부가 x, y 또는 z축 방향으로 이동하도록 조정하는 스테이지 이송부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a stage transfer unit configured to adjust the stage unit to move in the x, y or z axis direction.

상기 스테이지부가 x축 또는 y축 방향으로 이동하면서 상기 위치 측정부가 상기 거리값을 측정할 수 있다.The position measuring unit may measure the distance value while the stage unit moves in the x-axis or y-axis direction.

2개의 상기 위치 측정부를 포함하며, 하나는 상기 레이저부와 x축 방향에 평행하도록 설치하고, 나머지 하나는 상기 레이저부와 y축 방향에 평행하도록 설치할 수 있다.It includes two of the position measuring unit, one may be installed to be parallel to the laser unit and the x-axis direction, the other may be installed to be parallel to the laser unit and the y-axis direction.

상기 기판의 상부면의 제1 지점에서부터 상기 기판의 상부면의 제2 지점까지의 상기 표면 굴곡 데이터를 상기 제어부에 저장할 수 있다.The surface bending data from the first point of the upper surface of the substrate to the second point of the upper surface of the substrate may be stored in the controller.

상기 제1 지점에서부터 상기 제2 지점까지의 상기 표면 굴곡 데이터에 기초하여 z축 방향을 따라서 상기 기판의 하부에서 상부까지 단계적으로 복수의 레이저 가공을 수행할 수 있다.Based on the surface curvature data from the first point to the second point, a plurality of laser processing may be performed step by step from the bottom to the top of the substrate along the z-axis direction.

상기 표면 굴곡 데이터에 기초하여 상기 제1 지점에서 상기 제2 지점 방향으로, 또는 상기 제2 지점에서 제1 지점 방향으로 상기 기판의 레이저 가공을 수행할 수 있다.Laser processing of the substrate may be performed in the direction of the first point at the first point or in the direction of the first point at the second point based on the surface curvature data.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은 위치 측정부로 기판과의 z축 방향 거리값을 측정하여 상기 거리값에 기초하여 상기 기판의 표면 굴곡 데이터를 생성하고, 상기 기판의 표면 또는 내부에 조사되는 레이저 빔의 집광점의 위치를 조절하되, 상기 거리값 측정과 상기 레이저 빔 집광점의 위치 조정이 실시간으로 연동되면서 상기 기판의 레이저 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법에 의해 달성된다.In addition, the above object of the present invention is to measure the distance value in the z-axis direction with the substrate by the position measuring unit to generate the surface bending data of the substrate based on the distance value, the laser beam irradiated on the surface or inside of the substrate While adjusting the position of the focusing point of the distance value measurement and the laser beam focusing point position adjustment is achieved by a laser processing method characterized in that the laser processing of the substrate is performed in real time.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기판의 표면 굴곡 상태의 측정과 기판의 레이저 가공을 실시간으로 수행하여 공정 시간을 절감할 수 있다.According to the present invention configured as described above, it is possible to reduce the process time by performing the measurement of the surface bending state of the substrate and the laser processing of the substrate in real time.

또한, 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하고 이를 데이터화 하여 이용함으로써 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정하여 레이저 가공 깊이를 일정하게 유지할 수 있다.In addition, by measuring the surface bending state of the substrate and using it as data, it is possible to maintain the laser processing depth by adjusting the position of the light collecting point of the laser beam.

또한, 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하고 이를 데이터화 하여 이용함으로써 기판의 원하는 위치에서 정밀한 가공을 수행할 수 있다.In addition, by measuring the surface curvature of the substrate and using it as data, it is possible to perform precise processing at a desired position of the substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광점의 위치가 조정되는 것을 나타내는 확대 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지점에서부터 제2 지점까지 레이저 가공을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템이 표면 굴곡 데이터에 기초하여 기판 내부에 복수의 레이저 가공을 수행하는 것을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a laser processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view illustrating that a position of a light collecting point is adjusted according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views illustrating a process of performing laser processing from a first point to a second point according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams showing that the laser processing system according to an embodiment of the present invention performs a plurality of laser processing inside the substrate based on the surface bending data.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views, and length and area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 명세서에 있어서, 레이저 가공이란 레이저 빔이 기판의 표면 또는 내부에 조사되어 라인, 홈, 패턴 등을 형성하는 식각 또는 스크라이빙 공정을 의미하거나, 기판의 절단을 수행하는 의미로 이해될 수 있다.In the present specification, the laser processing may mean an etching or scribing process in which a laser beam is irradiated onto or in the surface of a substrate to form a line, a groove, a pattern, or the like, or may be understood to mean cutting a substrate. .

레이저 가공Laser processing 시스템의 구성 System configuration

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a laser processing system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템은 스테이지부(100), 레이저부(200), 위치 측정부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a laser processing system according to an exemplary embodiment may include a stage unit 100, a laser unit 200, a position measuring unit 300, and a controller 400.

스테이지부(100)에는 기판(10)이 안착되어 기판(10)의 레이저 가공이 수행될 수 있다. 기판(10)은 디스플레이, 태양전지 등에 쓰이는 글래스, 반도체 웨이퍼 등일 수 있다. 특히, 기판(10)의 내부에 레이저 빔(L)이 집속되어 집광점(P)을 형성할 수 있도록, 기판(10)의 재질은 투명한 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)은 표시 장치 등에 사용하는 얇은 기판으로서 두께는 2 mm 이하일 수 있다. 또한, 기판(10)은 표시 장치 등에 사용하는 대면적 기판으로서 한 변의 길이가 0.5 m 내지 3.5 m일 수 있다.The substrate 10 may be mounted on the stage unit 100 to perform laser processing of the substrate 10. The substrate 10 may be a glass, a semiconductor wafer, or the like used for a display, a solar cell, or the like. In particular, the material of the substrate 10 is preferably transparent so that the laser beam L may be focused inside the substrate 10 to form the light converging point P. FIG. In addition, the substrate 10 is a thin substrate used for a display device or the like and may have a thickness of 2 mm or less. In addition, the substrate 10 is a large-area substrate used for a display device and the like and may have a length of 0.5 m to 3.5 m.

한편, 본 발명의 레이저 가공 시스템은 스테이지부(100)에 스테이지 이송부(110)를 더 포함하여 스테이지부(100)를 x, y 또는 z축으로 이동하도록 조정할 수 있다. 이때, 레이저부(200), 위치 측정부(300) 등을 고정 상태로 배치하고, 스테이지 이송부(110)가 스테이지부(100)를 이동하도록 조정하여 기판의 레이저 가공을 수행할 수 있다. 또한, 스테이지부(100)를 고정하고 레이저부(200), 위치 측정부(300) 등을 x, y 또는 z축으로 이동하도록 하여 기판(10)의 레이저 가공을 수행할 수도 있다. 스테이지부(100), 레이저부(200), 위치 측정부(300) 등을 모두 x, y 또는 z축으로 이동하도록 조정할 수도 있음은 물론이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 스테이지부(100)를 x축 방향으로만 이동하여 기판(10)의 레이저 가공을 수행하는 것을 상정하여 설명한다.Meanwhile, the laser processing system of the present invention may further include a stage transfer unit 110 in the stage unit 100 to adjust the stage unit 100 to move in the x, y or z axis. In this case, the laser unit 200 and the position measuring unit 300 may be disposed in a fixed state, and the stage transfer unit 110 may be adjusted to move the stage unit 100 to perform laser processing of the substrate. In addition, the laser processing of the substrate 10 may be performed by fixing the stage unit 100 and moving the laser unit 200, the position measuring unit 300, and the like on the x, y or z axis. Of course, the stage unit 100, the laser unit 200, the position measuring unit 300 and the like can all be adjusted to move in the x, y or z axis. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the laser processing of the substrate 10 is performed by moving the stage unit 100 only in the x-axis direction as illustrated in FIGS. 3 to 5.

레이저부(200)는 레이저 빔(L)을 생성한다. 일 예로 YAG 레이저, 다이오드 레이저, CO₂ 레이저, 엑시머 레이저 등을 생성하여 기판(10)을 향해 조사할 수 있다. 레이저부(200)의 단부에는 레이저 빔(L)을 기판(10)의 표면 또는 내부에 집광시킬 수 있도록 가공 렌즈(210)가 배치된다. 가공 렌즈(210)는 레이저 빔(L)을 집속할 수 있는 집속 렌즈(focusing lens)로서, 기판(10)의 표면 또는 내부에 레이저 빔(L)의 집광점(P)을 형성하여 레이저 가공을 수행할 수 있다.The laser unit 200 generates a laser beam (L). For example, a YAG laser, a diode laser, a CO ₂ laser, an excimer laser, and the like may be generated and irradiated toward the substrate 10. The processing lens 210 is disposed at the end of the laser unit 200 so as to focus the laser beam L on the surface or the inside of the substrate 10. The processing lens 210 is a focusing lens capable of focusing the laser beam L. The processing lens 210 forms a condensing point P of the laser beam L on the surface or inside of the substrate 10 to perform laser processing. Can be done.

레이저 빔(L)의 펄스 폭은 펨토초(femtosecond) 내지 나노초(nanosecond)일 수 있다. 이 중에서, 수 피코초 이상의 펄스폭을 가지는 피코초 레이저 빔은 비열적 반응인 광학 반응이 주가 되므로 고정밀 가공을 가능하게 하는 특성이 있다. 수 펨토초 이상의 펄스폭을 가지는 펨토초 레이저 빔은 증폭을 할 경우 10¹²에 해당하는 테라와트의 출력을 낼 수 있어 어떠한 재질의 기판도 가공할 수 있는 특성이 있다. 또한, 펨토초 레이저 빔은 레이저를 오직 한 점에 모으지 않아도 광자 에너지가 한 점에 모이는 효과를 얻을 수 있고, 그만큼 정밀도가 높은 가공을 수행할 수 있다.The pulse width of the laser beam L may be femtosecond to nanoseconds. Among these, picosecond laser beams having a pulse width of several picoseconds or more have a characteristic of enabling high-precision processing since the optical reaction, which is a nonthermal reaction, is mainly used. A femtosecond laser beam with a pulse width of several femtoseconds or more can output a terawatt of 10 ¹² when amplified and can process substrates of any material. In addition, the femtosecond laser beam can obtain the effect of collecting photon energy at one point without collecting the laser at only one point, and can perform machining with high precision.

한편, 글래스 또는 반도체 웨이퍼 등의 기판(10)에 레이저 빔(L)의 흡수율이 높도록 하기 위하여 레이저 빔(L)의 파장은 100 nm 내지 1,100 nm일 수 있다.Meanwhile, the wavelength of the laser beam L may be 100 nm to 1,100 nm in order to increase the absorption rate of the laser beam L on the substrate 10 such as a glass or a semiconductor wafer.

레이저부 구동부(220)는 레이저부(200)를 z축 방향으로 상하 이동하도록 조정함으로써 레이저 빔(L)의 집광점(P)의 위치를 조정할 수 있다. 기판(10)의 표면 상태를 측정하여 표면 굴곡 데이터에 따라서 미세하게 집광점(P)의 위치를 조정할 수 있도록, 레이저부 구동부(220)는 레이저부(200)를 마이크로미터(micrometer) 내지 나노미터(nanometer) 수준까지 상하 이동의 조정을 할 수 있는 것이 바람직하다. 한편, 레이저부 구동부(220)는 가공 렌즈(210)를 z축 방향으로 상하 이동시켜 가공 렌즈(210)와 기판(10)의 거리를 조정함으로써 레이저 빔(L)의 집광점(P)의 위치를 조정할 수도 있다.The laser unit driver 220 may adjust the position of the light collecting point P of the laser beam L by adjusting the laser unit 200 to move up and down in the z-axis direction. In order to measure the surface state of the substrate 10 and to finely adjust the position of the light collecting point P according to the surface bending data, the laser unit driver 220 controls the laser unit 200 from micrometers to nanometers. It is desirable to be able to adjust the movement up and down to the level of nanometer. On the other hand, the laser unit driver 220 moves the processing lens 210 up and down in the z-axis direction to adjust the distance between the processing lens 210 and the substrate 10 to position the light collecting point P of the laser beam L. FIG. You can also adjust.

위치 측정부(300)는 기판(10)과 위치 측정부(300)와의 z축 방향 거리값을 측정할 수 있다. 스테이지 이송부(110)에 의해 기판(10)이 x축 또는 y축 방향으로 이동하는 동안, 위치 측정부(300)는 기판(10)과 위치 측정부(300)의 거리를 측정하고, 그 거리값을 제어부(400)에 전송할 수 있다. 위치 측정부(300)에 사용되는 위치 측정 센서(미도시)는 공지의 기술을 제한없이 사용할 수 있다. 다만, 기판(10)의 표면 상태를 고려하였을 때, 위치 측정부(300)는 마이크로미터(micrometer) 내지 나노미터(nanometer) 수준의 거리까지 측정할 수 있는 것이 바람직하다.The position measuring unit 300 may measure a distance in the z-axis direction between the substrate 10 and the position measuring unit 300. While the substrate 10 is moved in the x-axis or y-axis direction by the stage transfer unit 110, the position measuring unit 300 measures the distance between the substrate 10 and the position measuring unit 300, and the distance value thereof. Can be transmitted to the control unit 400. The position measuring sensor (not shown) used in the position measuring unit 300 may use a known technique without limitation. However, in consideration of the surface state of the substrate 10, the position measuring unit 300 may preferably measure up to a distance of a micrometer to a nanometer level.

한편, 위치 측정부(300)를 2개를 설치할 수도 있다. 하나의 위치 측정부(300)는 레이저부(200)와 x축 방향에 평행하도록 설치할 수 있고, 나머지 하나의 위치 측정부(300)는 레이저부(200)와 y축 방향에 평행하도록 설치할 수 있다. 이 경우에 x축 및 y축 방향으로의 가공을 보다 원활하게 수행할 수 있다.In addition, two position measuring parts 300 can also be provided. One position measuring unit 300 may be installed to be parallel to the laser unit 200 in the x-axis direction, and the other position measuring unit 300 may be installed to be parallel to the laser unit 200 in the y-axis direction. . In this case, machining in the x- and y-axis directions can be performed more smoothly.

제어부(400)는 스테이지 이송부(110)에 의해 스테이지부(100)가 x축 또는 y축 방향으로 이동하는 속도 또는 레이저부(200), 위치 측정부(300)가 x축 또는 y축 방향으로 이동하는 속도를 제어할 수 있다. 제어부(400)는 사용자의 입력값에 따라서 스테이지부(100), 레이저부(200), 위치 측정부(300) 등이 이동하는 속도(예를 들어, 1 mm/s의 저속에서 1500 mm/s의 고속)를 제어할 수 있다.The control unit 400 is a speed at which the stage unit 100 moves in the x-axis or y-axis direction by the stage transfer unit 110, or the laser unit 200 and the position measuring unit 300 move in the x-axis or y-axis direction. Speed can be controlled. The control unit 400 may move the stage unit 100, the laser unit 200, the position measuring unit 300, etc. according to a user's input value (for example, 1500 mm / s at a low speed of 1 mm / s). Can be controlled).

또한, 제어부(400)는 위치 측정부(300)로부터 전송받은 거리값에 기초하여 기판(10)의 표면 굴곡 데이터를 생성하고 저장할 수 있다. 일 예로, 실시간으로 위치 측정부(300)가 측정한 기판(10)과의 거리값이 커진다면 기판(10)의 표면이 아래 방향으로 볼록한 형상이 되도록 표면 굴곡 데이터를 생성할 수 있고, 반대로 거리값이 작아진다면 기판(10)이 표면이 위 방향으로 볼록한 형상이 되도록 표면 굴곡 데이터를 생성할 수 있다.In addition, the controller 400 may generate and store surface bending data of the substrate 10 based on the distance value received from the position measuring unit 300. For example, if the distance value from the substrate 10 measured by the position measuring unit 300 increases in real time, the surface bending data may be generated such that the surface of the substrate 10 is convex downward, and conversely, the distance If the value is small, the surface bending data may be generated such that the substrate 10 has a convex shape in the upward direction.

또한, 제어부(400)는 표면 굴곡 데이터에 따라서 레이저부 구동부(220)를 제어하여 레이저 빔(L)이 기판(10)의 표면 또는 내부에 조사되는 집광점(P)의 위치를 조정할 수 있다. 레이저부(200)와 위치 측정부(300)는 소정의 간격을 두고 고정되어 있으므로 기판(10)의 특정 지점에 대해서 위치 측정부(300)가 먼저 z축 방향 거리값을 측정하고, 기판(10)이 이동하는 속도[즉, 스테이지부(100)가 이동하는 속도]에 따라서 특정 지점의 z축 방향 위치에 레이저부(200)가 도달하였을 때, 위치 측정부(300)가 측정한 거리값에 기초하여 레이저 빔(L)의 집광점(P)의 위치를 조정할 수 있다.In addition, the controller 400 may control the laser driver 220 to adjust the position of the light collecting point P irradiated onto the surface or the inside of the substrate 10 by controlling the laser driver 220. Since the laser unit 200 and the position measuring unit 300 are fixed at a predetermined interval, the position measuring unit 300 first measures the z-axis direction distance value with respect to a specific point of the substrate 10, and then the substrate 10. When the laser unit 200 reaches the z-axis position of a specific point according to the speed at which the movement of the stage moves (that is, the speed at which the stage unit 100 moves), the position measurement unit 300 The position of the condensing point P of the laser beam L can be adjusted based on this.

일 예로, 도 2를 참조하면, 특정 지점에서 위치 측정부(300)가 측정한 기판(10)과의 거리값이 a만큼 작아졌다면 이 지점에서 레이저 빔(L)은 그만큼 기판(10)의 상부 측으로 a만큼 위치가 조정되도록 집광점(P')을 형성하고, 반대로 위치 측정부(300)가 측정한 기판(10)과의 거리값이 b만큼 커졌다면 이 지점에서 레이저 빔(L)의 집광점(P)은 그만큼 기판(10) 하부 측으로 b만큼 위치가 조정되도록 집광점(P'')를 형성할 수 있을 것이다. 집광점(P')은 레이저부 구동부(220)가 레이저부(200)를 a만큼 z축 방향 상부로 이동하도록 조정하여 형성할 수 있고, 집광점(P'')은 레이저부 구동부(220)가 레이저부(200)를 b만큼 z축 방향 하부로 이동하도록 조정하여 형성할 수 있다. 한편, 레이저부 구동부(220)가 가공 렌즈(210)를 z축 방향으로 상하 이동시키는 경우에도 상기 방법을 동일하게 적용할 수 있을 것이다. 이와 같이, 도 2의 집광점 P-P'-P-P''-P를 연결하는 가상의 점선을 살펴보면, 기판(10) 표면의 굴곡과 모양이 일치함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 기판(10)의 표면 굴곡 상태에 관계없이 레이저 가공 깊이를 일정하게 유지할 수 있다.For example, referring to FIG. 2, if the distance value with respect to the substrate 10 measured by the position measuring unit 300 at a specific point is reduced by a, the laser beam L is the upper portion of the substrate 10 at this point. Condensing point P 'is formed to adjust the position by a side to the side, and conversely, if the distance value from the substrate 10 measured by the position measuring unit 300 is increased by b, condensing of the laser beam L at this point The point P may form the light collecting point P ″ such that the position is adjusted by b toward the lower side of the substrate 10. The condensing point P ′ may be formed by adjusting the laser unit driver 220 to move the laser unit 200 upward in the z-axis direction by a, and the condenser point P ″ may be formed by the laser unit driver 220. May be formed by adjusting the laser unit 200 to move downward in the z-axis direction by b. On the other hand, even if the laser drive unit 220 moves the processing lens 210 up and down in the z-axis direction may be applied to the same method. As such, looking at a virtual dotted line connecting the light collecting points P-P'-P-P ''-P of FIG. 2, it can be seen that the shape and the curvature of the surface of the substrate 10 coincide. Therefore, the present invention can keep the laser processing depth constant regardless of the surface bending state of the substrate 10.

레이저 가공Laser processing 과정 process

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에서 기판(10)의 레이저 가공이 수행되는 과정을 살펴보도록 한다.Hereinafter, a process in which laser processing of the substrate 10 is performed in the laser processing system according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지점(1)에서부터 제2 지점(2)까지 레이저 가공을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.3 to 5 are views illustrating a process of performing laser processing from the first point 1 to the second point 2 according to an embodiment of the present invention.

제1 지점(1) 및 제2 지점(2)은 기판(10)의 레이저 가공을 수행하기 위한 기판 표면 또는 내부의 한 지점에서 수직한 축과 기판(10)의 상부 표면이 맞닿는 지점으로 이해될 수 있다. 또한, 제1 지점(1) 및 제2 지점(2)은 레이저 가공이 수행되기 위한 시작점(1) 및 종료점(2)으로 이해될 수 있다.The first point 1 and the second point 2 are to be understood as the point where the upper surface of the substrate 10 is in contact with a vertical axis at a point on or inside the substrate surface for performing laser processing of the substrate 10. Can be. In addition, the first point 1 and the second point 2 can be understood as the starting point 1 and the ending point 2 for the laser machining to be performed.

도 3을 참조하면, 제어부(400)가 스테이지 이동부(110)에 신호를 전달하여 스테이지(100)가 x축과 평행하게 오른쪽에서 왼쪽으로 이동함에 따라서, 상대적으로 레이저부(200)와 위치 측정부(300)는 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 된다. 위치 측정부(300)가 제1 지점(1)의 상부에 위치하게 되면 위치 측정부(300)는 왼쪽 방향으로 이동하는 기판(10)과의 z축 방향 거리값을 실시간으로 측정하여 제어부(400)에 전송하고, 제어부(400)는 제1 지점(1)으로부터 제2 지점까지의 표면 굴곡 데이터를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the control unit 400 transmits a signal to the stage moving unit 110 so that the stage 100 moves from right to left in parallel with the x-axis, so that the laser unit 200 and position measurement are relatively performed. The unit 300 moves from left to right. When the position measuring unit 300 is positioned above the first point 1, the position measuring unit 300 measures the distance in the z-axis direction with the substrate 10 moving in the left direction in real time to control the control unit 400. ), The controller 400 may generate surface bending data from the first point 1 to the second point.

이어서, 도 4를 참조하면, 레이저부(200)와 위치 측정부(300)가 상대적으로 왼쪽에서 오른쪽으로 더 이동하게 되어 레이저부(200)가 제1 지점(1)의 상부에 위치하게 될 때, 레이저 빔(L)이 기판(10)의 내부 또는 표면에 집광점(P)을 형성하여 레이저 가공을 수행함으로써 가공영역(11)을 형성할 수 있다. 이 때, 제어부(400)는 표면 굴곡 데이터에 따라 위치 측정부(300)와 레이저부(200)의 오차를 보정하여 레이저부 구동부(220)를 조정함으로써 레이저 빔(200)의 집광점(P)이 z축 방향으로 미세하게 상하 이동하도록 할 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 4, when the laser unit 200 and the position measuring unit 300 move further from the left to the right, the laser unit 200 is positioned above the first point 1. In addition, the laser beam L may form the light collecting point P on the inside or the surface of the substrate 10 to perform laser processing, thereby forming the processing region 11. At this time, the control unit 400 corrects the error between the position measuring unit 300 and the laser unit 200 according to the surface curvature data and adjusts the laser unit driver 220 to condense point P of the laser beam 200. It can be made to move up and down finely in the z-axis direction.

이어서, 도 5를 참조하면, 위치 측정부(300)는 제2 지점(2)까지 도달할 동안 기판(10)과의 z축 방향 거리값을 실시간으로 측정하여 제어부(400)에 전송하고, 레이저부(200)는 제2 지점(2)에 도달할 때까지 레이저 가공을 수행할 수 있다. 이로써, 기판(10)의 상부 표면을 따라 제1 지점(1)으로부터 제2 지점(2)까지 연결된 가상의 선과 평행하도록 가공영역(11)이 형성될 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 5, the position measuring unit 300 measures the z-axis distance value with respect to the substrate 10 in real time while reaching the second point 2 and transmits the measured value to the control unit 400 in real time. The unit 200 may perform laser processing until reaching the second point 2. As a result, the processing region 11 may be formed to be parallel to the imaginary line connected from the first point 1 to the second point 2 along the upper surface of the substrate 10.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템이 표면 굴곡 데이터에 기초하여 기판 내부에 복수의 레이저 가공을 수행하는 것을 나타내는 도면이다.6 and 7 are diagrams showing that the laser processing system according to an embodiment of the present invention performs a plurality of laser processing inside the substrate based on the surface bending data.

도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템을 이용하여 기판(10)의 절단을 수행할 수 있다. 우선, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 1차적으로 위치 측정부(300)에서 기판(10)과의 거리값을 실시간으로 측정하면서 동시에 레이저부(200)에서 가공영역(11)을 형성하는 공정을 수행한 후, 제어부(400)에 저장했던 표면 굴곡 데이터에 기초하여, z축 방향을 따라서 기판(10)의 하부에서 상부까지 단계적으로 복수의 레이저 가공을 수행할 수 있다. 기판(10)의 하부에 먼저 가공영역(11)을 형성한 후, 가공영역(11)의 상부 방향으로 가공영역(12) 내지 가공영역(14)를 순차적으로 형성해야지만 레이저 빔(L)과 가공영역의 간섭을 피할 수 있다. 도 6에서는 가공영역(11)에서 가공영역(14)까지 4번의 레이저 가공을 수행하는 것으로 도시되어 있으나, 기판(10)의 두께나 재질에 따라서 얼마든지 레이저 가공의 수행 횟수를 조절할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 6, cutting of the substrate 10 may be performed by using a laser processing system according to an exemplary embodiment. First, as shown in FIGS. 3 to 5, the processing unit 11 is formed in the laser unit 200 while measuring the distance value with the substrate 10 in real time in the position measuring unit 300. After performing the process, the plurality of laser processing may be performed step by step from the bottom to the top of the substrate 10 along the z-axis direction based on the surface bending data stored in the control unit 400. After forming the processing region 11 below the substrate 10, the processing region 12 to the processing region 14 must be sequentially formed in the upper direction of the processing region 11, but the laser beam L and Interference in the machining area can be avoided. In FIG. 6, the laser processing is performed four times from the processing region 11 to the processing region 14, but the number of times of laser processing may be adjusted according to the thickness or the material of the substrate 10.

한편, 이미 표면 굴곡 데이터를 저장하고 있으므로 반드시 제1 지점(1)에서 제2 지점(2) 방향으로 레이저 가공을 할 필요는 없고, 제2 지점(2)에서 제1 지점(1) 방향으로 레이저 가공을 수행할 수도 있다. 즉, 위치 측정부(300)에서 1회 측정한 표면 굴곡 데이터를 가지고 복수의 정방향 및 역방향 가공을 수행할 수 있으므로, 레이저 가공 시간을 현저히 절감할 수 있다.On the other hand, since the surface curvature data is already stored, it is not always necessary to perform laser processing from the first point 1 to the second point 2, but the laser is directed from the second point 2 to the first point 1. Machining may also be performed. That is, since the plurality of forward and reverse machining can be performed with the surface bending data measured once by the position measuring unit 300, laser processing time can be significantly reduced.

도 7을 참조하면, 기판(10)이 중력에 의해 아래 방향으로 굴곡이 발생하여 있으나 본 발명의 레이저 가공 시스템을 이용하여 가공영역(11) 내지 가공영역(14)이 기판(10)의 표면 굴곡 형상과 평행하도록 형성되어 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, the substrate 10 is bent downward due to gravity, but using the laser processing system of the present invention, the processing region 11 to the processing region 14 are surface bending of the substrate 10. It can be seen that it is formed parallel to the shape.

이와 같이, 본 발명은 기판의 표면 굴곡 상태의 측정과 기판의 레이저 가공을 실시간으로 수행하여 공정 시간을 절감할 수 있으며, 1회 측정한 표면 굴곡 데이터를 사용하여 복수의 레이저 가공을 수행하여 더욱 공정 시간을 절감할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention can reduce the processing time by performing the measurement of the surface bending state of the substrate and the laser processing of the substrate in real time, and perform a plurality of laser processing using the surface bending data measured once. This has the advantage of saving time.

또한, 본 발명은 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하고 이를 데이터화 하여 이용함으로써 레이저 빔의 집광점의 위치를 조정하여 레이저 가공 깊이를 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the laser processing depth can be kept constant by adjusting the position of the light collecting point of the laser beam by measuring the surface bending state of the substrate and using it as data.

또한, 본 발명은 가공을 원하는 영역 외에 다른 영역에는 레이저 빔의 영향을 최소화할 수 있기 때문에 기판의 손상을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has an advantage in that damage to the substrate can be reduced because the influence of the laser beam can be minimized in a region other than the region to be processed.

또한, 본 발명은 기판의 표면 굴곡 상태를 측정하면서 실시간으로 그에 따라 레이저 가공을 수행하므로 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that can perform a more precise processing because it performs the laser processing according to the real time while measuring the surface bending state of the substrate.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Variations and changes are possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.

1: 제1 지점
2: 제2 지점
11, 12, 13, 14: 가공영역
10: 기판
100: 스테이지부
110: 스테이지 이송부
200: 레이저부
210: 가공 렌즈
220: 레이저부 구동부
300: 위치 측정부
L: 제1 레이저 빔
P, P', P'': 집광점1: first point
2: second point
11, 12, 13, 14: machining area
10: substrate
100: stage part
110: stage transfer unit
200: laser unit
210: processing lens
220: laser drive unit
300: position measuring unit
L: first laser beam
P, P ', P'': Condensing Point

Claims

A stage unit on which a substrate is mounted;
A laser unit generating a laser beam;
A position measuring unit measuring a z-axis distance value from the substrate; And
A controller for generating surface bending data of the substrate based on the distance value received from the position measuring unit, and adjusting a position of a light converging point of the laser beam irradiated onto the surface or the inside of the substrate;
Including;
And laser processing of the substrate while measuring the distance value of the position measuring unit and adjusting the position of the laser beam condensing point of the control unit in real time.

The method of claim 1,
And a laser unit driving unit which moves the laser unit and adjusts a position of a light converging point of the laser beam that is irradiated onto the substrate.

3. The method of claim 2,
And the laser unit driving unit adjusts the position of the light converging point of the laser beam by adjusting the laser unit to move up and down in the z-axis direction.

The method of claim 1,
And a stage feeder for adjusting the stage to move in the x, y or z axis direction.

5. The method of claim 4,
And the position measuring unit measures the distance value while the stage unit moves in the x-axis or y-axis direction.

The method of claim 1,
And two of the position measuring units, one of which is installed to be parallel to the laser unit in the x-axis direction, and the other of which is installed to be parallel to the laser unit in the y-axis direction.

The method of claim 1,
And storing the surface bending data from the first point of the upper surface of the substrate to the second point of the upper surface of the substrate in the controller.

The method of claim 7, wherein
And performing a plurality of laser processing step by step from bottom to top of the substrate along the z-axis direction based on the surface bending data from the first point to the second point.

The method of claim 7, wherein
And laser processing the substrate in the direction from the first point to the second point or from the second point to the first point based on the surface curvature data.

By measuring the distance value in the z-axis direction with the position measuring unit to generate the surface bending data of the substrate based on the distance value, and adjusts the position of the focusing point of the laser beam irradiated on the surface or inside of the substrate,
And laser processing of the substrate while measuring the distance value and adjusting the position of the laser beam converging point in real time.

The method of claim 10,
Store the surface curvature data from a first point on an upper surface of the substrate to a second point on an upper surface of the substrate,
And a plurality of laser processing steps are performed from the bottom to the top of the substrate in a z-axis direction based on the surface bending data from the first point to the second point.

The method of claim 10,
Store the surface curvature data from a first point on an upper surface of the substrate to a second point on an upper surface of the substrate,
And laser processing of the substrate in the direction of the first point from the first point or in the direction of the first point of the second point based on the surface curvature data.