KR102397685B1

KR102397685B1 - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR102397685B1
Application number: KR1020210066446A
Authority: KR
Inventors: 이준정; 이대영
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2021-05-24
Publication date: 2022-05-16
Also published as: KR102329849B1; KR20210086581A; KR20220066022A; KR102562542B1; KR20210085477A

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 레이저 빔(laser beam)이 입사되는 입사면과, 입사된 상기 레이저 빔의 일부를 투과시켜 제1 빔으로 출사하는 제1 영역 및 입사된 상기 레이저 빔의 다른 일부를 회절(diffraction)시켜 제2 빔으로 출사하는 제2 영역을 구비하는 출사면을 포함하는 광학부재 및 상기 광학부재로부터 출사되는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 이동 경로 상에 배치되며, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔을 각각 집광시키는 집광부재를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명의 실시예는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

글라스를 절단하는 방법으로 주로 레이저 가공방법 및 기계식 가공방법이 있으며, 이러한 방법은 재료의 형태에 따라 여러가지 다양한 방식으로 사용된다. 레이저 가공방법은 비접촉 방식으로 기계식 가공방법에 비해 분진 발생이 적고, 절단면의 품질을 높여 외부 충격에 의한 강도를 증가시키기 위해 사용되며, 레이저 소스로 이산화탄소 레이저(CO₂ laser), 자외선 레이저(UV laser), 적외선 레이저(IR laser) 등을 이용한다.

기존에는 사각형 등의 정형화된 디스플레이가 개발되었으나, 최근들어 단순한 사각형상이 아닌 다양한 형상의 디스플레이가 개발되고 있고, 단순 글라스가 아닌 글라스 표면 또는 중간에 다른 재질의 박막이 형성되는 경우가 발생하여, 단순 글라스를 직선 형태로 절단하는 종래의 레이저 가공방법으로는 취성재료의 절단 한계가 있었다.

본 발명의 실시예는 간섭빔을 이용하는 레이저 가공 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 출사면의 상기 제1 영역은 상기 입사면에 대하여 평행한 면으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 출사면의 상기 제2 영역은 회절 격자(diffraction grating)로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 출사면의 상기 제1 영역은 상기 출사면의 중앙부분에 위치하고, 상기 출사면의 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제1 영역의 양측에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 영역의 중심을 관통하는 가상의 중심선은 상기 집광부재의 중심을 관통할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 집광부재를 통과한 상기 제1 빔은 한 점(spot)에 집광되고, 상기 집광부재를 통과한 상기 제2 빔은 간섭빔 형태로 초점심도(Depth Of Focus; DOF)내의 영역으로 집광될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태는, 입사되는 레이저 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 분할하는 광분할부재, 상기 제2 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제2 빔을 회절(diffraction)시켜 제2-1 빔으로 출사하는 광학부재를 포함하는 회절유닛, 상기 제2-1 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제2-1 빔의 경로가 상기 제1 빔의 경로와 중첩되도록 상기 제2-1 빔의 경로를 변경하는 광경로변경유닛 및 상기 제1 빔과 상기 제2-1 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제1 빔과 상기 제2-1 빔 각각을 집광시키는 집광부재를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 입사되는 레이저 빔은 제1 파장 빔과, 상기 제1 파장 빔과 다른 파장을 갖는 제2 파장 빔을 포함하고, 상기 광분할부재는 상기 제1 파장 빔과 상기 제2 파장 빔이 각각 상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 되도록 분할할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학부재는 상기 제2 빔이 입사되는 일면이 회절 격자(diffraction grating)를 구비하는 반사면으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 집광부재를 통과한 상기 제1 빔은 한 점(spot)에 집광되고, 상기 집광부재를 통과한 상기 제2-1 빔은 간섭빔 형태로 초점심도(Depth Of Focus; DOF)내의 영역으로 집광될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광분할부재는 상기 레이저 빔의 일부를 P편광 및 S편광 중 어느 하나로 편광된 상기 제1 빔으로 분할하고, 상기 레이저 빔의 다른 일부를 상기 P편광 및 상기 S편광 중 나머지 하나로 편광된 상기 제2 빔으로 분할하는 편광빔분할기일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 수단 및 상기 레이저 조사 수단과 상기 광분할부재 사이에 배치되며, 입사되는 상기 레이저 빔의 위상을 변화시켜 상기 광분할부재로 제공하는 제1 위상지연부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 가공 장치는 상기 제1 위상지연부재의 각도를 조절하여 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 강도(intensity) 비율을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광경로변경유닛은, 입사되는 상기 제2-1 빔을 반사시키는 미러부재 및 상기 미러부재와 상기 광학부재 사이에 배치되는 렌즈부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 가공 장치는 상기 렌즈부재의 위치를 이동시켜 상기 제1 빔 및 상기 제2-1 빔이 집광되는 위치를 조절할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 다른 에너지 성질을 갖는 두 종류의 레이저 빔을 형성하여, 합판 글라스 또는 박막을 포함하는 단판 글라스 등의 다양한 구조를 갖는 취성체를 용이하게 절단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 가공 장치의 구성요소만을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 B 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 레이저 가공 장치의 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 레이저 가공 장치의 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.

명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 레이저 가공 장치(100)의 구성요소만을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 광학부재(110) 및 집광부재(120)를 포함한다. 또한, 도시하지 않았지만, 레이저 가공 장치(100)는 글라스(glass)와 같은 취성체(M)를 절단하기 위해 레이저 조사 수단(미도시) 및 가공테이블(미도시)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 취성체(M)란, 디스플레이 장치에 사용되는 글라스와 같은 절단대상체를 의미하며, 판형 글라스뿐만 아니라 튜브(tubular) 형태의 관형 글라스와 같은 절단대상체로서, 그 형태에 대해서는 제한하지 않는다. 취성체(M)는 쿼츠(quartz), 소다라임(sodalime), 봉규산염(Borosilicate)과 같은 유리 재질을 포함하는 취성재료로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며 레이저를 이용하여 절단가능한 다양한 재질의 절단대상체에 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 취성체(M)는 단일의 글라스로 이루어질 수도 있고, 도시된 바와 같이, 상부 글라스(1)와 하부 글라스(3) 사이에 다른 재질의 박막(2)이 구비될 수도 있다. 또는, 취성체(M)는 단일 글라스 표면에 박막이 구비되는 구조를 가질 수도 있다.

레이저 조사 수단(미도시)은 레이저 빔(L)을 생성하여 광학부재(110)로 조사할 수 있다. 이때, 레이저 조사 수단(미도시)과 광학부재(110) 사이에는 레이저 빔(L)의 경로를 변경하거나 가공할 수 있는 다양한 광학계가 배치될 수 있다. 또한, 레이저 조사 수단(미도시)은 피코초(pico second) 레이저 발생기 또는 펨토초(femto second) 내지 마이크로초(micro second) 레이저 발생기일 수 있다. 예를 들면, 피코초 레이저 발생기는 수 피코초의 펄스를 사용하여 취성체(M)에서 레이저 가공 부위 주변으로의 열전달 및 열변형을 최소로 만들어 고정밀의 형상 즉, 10㎛ 이내의 오차를 가지는 형상을 가공할 수 있다.

광학 부재(110)는 레이저 빔(laser beam, L)이 입사되는 입사면(111)과, 상기 입사면(111)에 대향되는 출사면(112)을 구비할 수 있다. 이때, 출사면(112)은 입사된 레이저 빔(L)의 일부를 투과시켜 제1 빔(L1)으로 출사하는 제1 영역(A1) 및 레이저 빔(L)의 다른 일부를 회절(diffraction)시켜 제2 빔(L2)으로 출사하는 제2 영역(A2)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 출사면(112)의 제1 영역(A1)은 입사면(111)에 대하여 평행한 면으로 이루어지며, 레이저 빔(L)의 입사방향으로 제1 빔(L1)을 그대로 출사할 수 있다. 출사면(112)의 제2 영역(A2)은 회절 격자(diffraction grating)로 이루어질 수 있다. 회절 격자는 일방향으로 형성되는 복수의 홈 패턴일 수 있다.

일 실시예로서, 출사면(112)의 제1 영역(A1)은 출사면(112)의 중앙부분에 위치하며, 출사면(112)의 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1)을 중심으로 제1 영역(A1)의 양측에 배치될 수 있다. 다시 말해, 광학부재(110)는 중심으로 입사되는 레이저 빔(L)은 그대로 출사시키며, 주변영역을 통해 입사되는 레이저 빔(L)은 회절시켜 출사시킴으로써, 에너지 밀도가 높은 제1 빔(L1)과 에너지 밀도는 낮으나 간섭성질을 갖는 제2 빔(L2)을 생성할 수 있다.

집광부재(120)는 광학부재(110)로부터 출사되는 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)의 이동 경로 상에 배치되며, 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)을 각각 집광시킬 수 있다. 집광부재(120)는 광학부재(110)의 출사면 측에 위치하는 이미지 렌즈일 수 있으며, 도면에서는 하나의 렌즈로 표현하였지만, 제1 빔(L1) 및 제2 빔(L2)을 집광시킬 수 있는 복수의 렌즈군으로 이루어질 수도 있다. 이때, 광학부재(110)의 제1 영역(A1)의 중심(O1)을 관통하는 가상의 중심선(S1)은 집광부재(120)의 중심(O2)을 관통할 수 있다.

이를 통해, 집광부재(120)를 통과한 제1 빔(L1)은 한 점(spot, f1)에 집광되고, 집광부재(120)를 통과한 제2 빔(L2)은 간섭 되어진 형태로 초점심도(Depth Of Focus)내의 영역으로 집광될 수 있다. 구체적으로, 제1 빔(L1)은 집광부재(120)를 통해 한 점(f1)으로 집중된 포커싱 빔(focusing beam)을 형성하고, 제2 빔(L2)은 집광부재(120)를 통과하면서 간섭현상에 의해 초점심도가 긴 간섭빔을 형성할 수 있다. 여기서 간섭빔은 간섭성질에 의해 초점심도 영역(DOF) 내에서 에너지 밀도가 분포되는 베셀빔(bessel beam) 으로 정의될 수도 있다.

즉, 제1 빔(L1)에 의해 형성된 포커싱 빔은 한 점에 집광되기 때문에 단위면적당 에너지 밀도가 높고, 제2 빔(L2)에 의해 형성된 간섭빔은 포커싱 빔에 비해 넓은 면적에 집광되므로 단위면적당 에너지 밀도가 낮다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 하나의 광학부재(110)를 통해 성질이 다른 상기한 두 종류의 빔을 형성함으로써, 단일 재질로 이루어진 취성체(M)뿐만 아니라 이종(異種)의 재료를 구비하는 취성체(M)를 효과적으로 절단할 수 있다.

한편, 도 3에서와 같이 제1 빔(L1)이 집광되는 한 점(f1)은 제2 빔(L2)이 집광되는 초점심도 영역(DOF) 내에 위치할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 집광부재(120)의 초점 거리 또는 광학부재(110)와 집광부재(120)와의 거리를 조절하여 한 점(f1)과 초점심도 영역(DOF)의 위치를 변경할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200)를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 B 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 6은 도 4의 레이저 가공 장치(200)의 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200)는 광분할부재(202), 회절유닛(210), 광경로변경유닛(230) 및 집광부재(220)를 포함한다.

광분할부재(202)는 입사되는 레이저 빔(L)을 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 광분할부재(202)는 입사되는 광을 편광성분에 따라 서로 분리시키는 편광 빔 분할기(polarized beam splitter)일 수 있다. 이를 위해, 도시하지 않았지만 레이저 가공 장치(200)는 레이저 조사 수단(미도시)과 광분할부재(202) 사이에는 제1 위상지연부재(201)를 더 포함할 수 있다.

제1 위상지연부재(201)는 입사되는 레이저 빔(L)의 위상을 변화시켜 광분할부재(202)로 제공할 수 있다. 제1 위상지연부재(201)를 통과하면서 위상(phase)이 지연된 레이저 빔(L)은 광분할부재(202)를 통해 상이한 편광성분을 갖는 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제1 위상지연부재(201)는 λ/2파장판(waveplate)일 수 있으며, λ/2파장판으로 구성되는 경우, 레이저 빔(L)은 동일한 비율의 P편광된 레이저 빔과, S편광된 레이저 빔을 포함할 수 있다.

광분할부재(202)는 제1 위상지연부재(201)를 통과한 레이저 빔(L)의 일부를 P편광 및 S편광 중 어느 하나로 편광된 제1 빔(L1)으로 분할하고, 레이저 빔(L)의 다른 일부를 P편광 및 S편광 중 나머지 하나로 편광된 제2 빔(L2)으로 분할할 수 있다. 이때, 레이저 가공 장치(200)는 제1 위상지연부재(201)의 각도를 조절하여 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)의 강도(intensity) 비율을 조절할 수 있다. 이를 이용하여, 레이저 가공 장치(200)는 취성체(M)의 재질, 박막 구조, 두께 등에 따라 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)의 강도 비율을 다르게 조절함으로써, 보다 효과적으로 취성체(M)를 절단할 수 있다.

회절유닛(210)은 제2 빔(L2)의 경로 상에 배치되어 제2 빔(L2)을 회절(diffraction)시켜 제2-1 빔(L2-1)으로 출사하는 광학부재(211)를 포함할 수 있다. 여기서, 다른 실시예에 따른 광학부재(211)는 일 실시예에 따른 광학부재와 달리, 제2 빔(L2)이 입사되는 일면이 회절 격자(diffraction grating)를 구비하는 반사면으로 이루어진 회절 미러(grating mirror)로 이루어질 수 있다.

한편, 회절유닛(210)은 반사되어 출사되는 제2-1 빔(L2-1)을 광분할부재(202)와 광경로변경유닛(230)을 거쳐 집광부재(220)로 제공하기 위해서, 광분할부재(202)와 광학부재(211) 사이에 하나 이상의 제2 위상지연부재(213, 214)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2-1 위상지연부재(213)는 λ/4 파장판일 수 있으며, 제2-2 위상지연부재(214)는 λ/2 파장판일 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 제2 위상지연부재(213, 214)는 광학부재(211)로 제공되는 제2 빔(L2)의 편광성분을 변경하여, 광분할부재(202)를 거쳐 광경로변경유닛(230)으로 제공할 수 있다.

광경로변경유닛(230)은 제2-1 (L2-1)의 경로 상에 배치되어 제2-1 빔(L2-1) 빔의 경로가 제1 빔(L1)의 경로와 중첩되도록 제2-1 빔(L2-1)의 경로를 변경할 수 있다. 광경로변경유닛(230)은 입사되는 제2-1 빔(L2-1)을 반사시키는 미러부재(232)와, 미러부재(232)와 광학부재(211) 사이에 배치되는 렌즈부재(231)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 렌즈 부재(231)는 제2-1 빔(L2-1)의 경로 중 광분할부재(202)와 미러부재(232) 사이에 배치될 수 있다.

회절유닛(210)과 마찬가지로, 광경로변경유닛(230)은 제2-1 빔(L2-1)을 광분할부재(202)를 거쳐 집광부재(220)로 제공하기 위해서, 광분할부재(202)와 미러부재(232) 사이에 하나 이상의 제3 위상지연부재(233, 234)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3-1 위상지연부재(233)는 λ/4 파장판일 수 있으며, 제3-2 위상지연부재(234)는 λ/2 파장판일 수 있다. 또한, 제3-1 위상지연부재(233)는 렌즈부재(231)와 미러부재(232) 사이에 배치될 수 있고, 제3-2 위상지연부재(234)는 광분할부재(202)와 렌즈부재(231) 사이에 배치될 수 있다. 상기한 하나 이상의 제3 위상지연부재(233, 234)는 광경로변경유닛(230)으로 제공되는 제2-1 빔(L2-1)의 편광성분을 변경하여, 광분할부재(202)를 거쳐 집광부재(220)로 제공할 수 있다.

한편, 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200)는 렌즈부재(231)의 위치를 이동시켜 제1 빔(L1)과 제2-1 빔(L2-1)이 집광되는 위치를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 렌즈부재(231)는 광분할부재(202)와의 거리를 조절하는 것에 의해, 제1 빔(L1)과 제2-1 빔(L2-1)이 집광되는 위치를 조절할 수 있다.

집광부재(220)는 제1 빔(L1)과 제2-1 빔(L2-1) 빔의 경로 상에 배치되어 제1 빔(L1)과 제2-1 빔(L2-1) 각각을 집광시킬 수 있다. 일 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 빔(L1)이 집광되는 한 점(f1)은 제2-1 빔(L2-1)이 집광되는 초점심도 영역(DOF)과 이격될 수 있다. 이 경우, 도 6의 (b)와 같이, 하부 글라스(3) 상에 다른 재질의 박막(2)을 구비하는 취성체(M')를 절단함에 있어, 한 점(f1)으로 집광되는 제1 빔(L1)을 박막(2)에 위치시키고, 초점심도 영역(DOF)으로 집광되는 제2-1 빔(L2-1)을 글라스(3)에 위치시켜 동시에 절단을 진행할 수 있다. 한편, 집광부재(220)와 광분할부재(202) 사이에는 제1 빔(L1)과 제2-1 빔(L2-1)의 위상을 변화시키는 하나 이상의 제4 위상지연부재(221)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 제4 위상지연부재(221)는 λ/4 파장판일 수 있다.

다른 실시예로서, 렌즈 부재(231)의 위치를 이동시켜 제1 빔(L1)이 집광되는 한 점(f1)을 초점심도 영역(DOF) 내로 위치시킬 수도 있다. 이를 통해, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부글라스(1)와 하부글라스(3) 사이에 구비되는 박막(2)에 집광된 제1 빔(L1)을 위치시킬 수 있어, 상부글라스(1), 박막(2) 및 하부글라스(3)를 동시에 절단할 수 있다.

도 7은 도 6의 레이저 가공 장치의 다른 실시형태를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시형태의 레이저 가공 장치(200-1)는 광학계 구성은 도 6의 레이저 가공 장치(200)와 동일하되, 레이저 조사 수단(미도시)을 통해 입사되는 레이저 빔은 제1 파장 빔(B1)과, 제1 파장 빔(B1)과 다른 파장을 갖는 제2 파장 빔(B2)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시형태의 레이저 가공 장치(200-1)는 파장이 서로 다른 두 종류의 레이저를 이용하여 취성체(M)의 구조 또는 성질에 따라 다양한 활용이 가능할 수 있다. 이를 위해, 레이저 조사 수단(미도시)은 제1 파장 레이저 조사 수단과 제2 파장 레이저 조사 수단을 포함할 수 있다.

이때, 광분할부재(202)는 제1 파장 빔(B1)과 제2 파장 빔(B2)이 각각 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)이 되도록 분할할 수 있다. 이를 위해, 제1 파장 빔(B1)은 P편광 및 S편광 중 어느 하나로 편광된 광일 수 있고, 제2 파장 빔(B2)은 P편광 및 S편광 중 다른 하나로 편광된 광일 수 있다. 이 경우, 레이저 조사 수단(미도시)과 광분할부재(202) 사이에는 제1 위상지연부재를 구비하지 않아도 광분할부재(202)는 편광분할이 가능할 수 있다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200-2)를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200-2)는 도 6의 레이저 가공 장치(200)의 반사형 광학부재(211)와 달리, 투과형 광학부재(211')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예에 따른 광학부재(211')는 제1 파장 빔(B1)이 입사되는 입사면과 입사면에 대향되며 입사된 제1 파장 빔(B1)을 회절시켜 출사하는 출사면을 구비할 수 있다. 다시 말해, 레이저 가공 장치(200-2)는 제1 파장 빔(B1)을 광학부재(211')의 입사면으로 바로 입사시키고, 제1 파장 빔(B1)과 다른 파장을 갖는 제2 파장 빔(B2)을 광분할부재(202)로 바로 입사시킬 수 있다. 이때, 제1 파장 빔(B1)과 제2 파장 빔(B2)은 편광성분이 다를 수 있으며, 이에 대응하여 광학계의 위상지연부재 구성을 달리함으로써, 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)을 집광부재(220)로 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 다른 에너지 성질을 갖는 두 종류의 레이저 빔을 형성하여, 합판 글라스 또는 박막을 포함하는 단판 글라스 등의 다양한 구조를 갖는 취성체를 용이하게 절단할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 레이저 가공 장치
110 : 광학부재
111 : 입사면
112 : 출사면
120 : 집광부재

Claims

레이저 가공 장치에 있어서,
입사되는 레이저 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 분할하는 광분할부재;
상기 제2 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제2 빔을 회절(diffraction)시켜 제2-1 빔으로 출사하는 광학부재를 포함하는 회절유닛;
입사되는 상기 제2-1 빔을 반사시키는 미러부재 및 상기 미러부재와 상기 광학부재 사이에 배치되는 렌즈부재를 포함하며, 상기 제2-1 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제2-1 빔의 경로가 상기 제1 빔의 경로와 중첩되도록 상기 제2-1 빔의 경로를 변경하는 광경로변경유닛; 및
상기 제1 빔과 상기 제2-1 빔의 경로 상에 배치되어 상기 제1 빔과 상기 제2-1 빔 각각을 집광시키는 집광부재;를 포함하고,
상기 집광부재를 통과한 상기 제1 빔은 한 점(spot)에 집광되며,
상기 집광부재를 통과한 상기 제2-1 빔은 간섭빔 형태로 초점심도(Depth Of Focus; DOF) 영역으로 집광되고,
상기 레이저 가공 장치는 상기 렌즈부재의 위치를 이동시켜 상기 제1 빔과 상기 제2-1 빔이 집광되는 사이 거리를 조절하는, 레이저 가공 장치.
제1 항에 있어서,
상기 입사되는 레이저 빔은 제1 파장 빔과, 상기 제1 파장 빔과 다른 파장을 갖는 제2 파장 빔을 포함하고,
상기 광분할부재는 상기 제1 파장 빔과 상기 제2 파장 빔이 각각 상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 되도록 분할하는, 레이저 가공 장치.
제1 항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학부재는 상기 제2 빔이 입사되는 일면이 회절 격자(diffraction grating)를 구비하는 반사면으로 이루어진, 레이저 가공 장치.
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제1 항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광분할부재는 상기 레이저 빔의 일부를 P편광 및 S편광 중 어느 하나로 편광된 상기 제1 빔으로 분할하고, 상기 레이저 빔의 다른 일부를 상기 P편광 및 상기 S편광 중 나머지 하나로 편광된 상기 제2 빔으로 분할하는 편광빔분할기인, 레이저 가공 장치.
제5 항에 있어서,
상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 수단; 및
상기 레이저 조사 수단과 상기 광분할부재 사이에 배치되며, 입사되는 상기 레이저 빔의 위상을 변화시켜 상기 광분할부재로 제공하는 제1 위상지연부재;를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.
제6 항에 있어서,
상기 레이저 가공 장치는 상기 제1 위상지연부재의 각도를 조절하여 상기 제1 빔과 상기 제2 빔의 강도(intensity) 비율을 조절하는, 레이저 가공 장치.
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