KR102435763B1 - Laser device and method for laser beam homogenization - Google Patents

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Abstract

레이저 장치와 이를 이용한 레이저 빔 균일화 방법이 개시된다. 레이저 장치는 빔 분리기, 제1 스무딩 미러, 제2 스무딩 미러, 및 빔 통합기를 포함한다. 빔 분리기는 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시킨다. 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러는 제1 레이저 빔의 경로에 서로 이격 배치되며, 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시킨다. 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 구비하여 제1 레이저 빔을 단축 반전시킨다. 빔 통합기는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합친다.A laser device and a laser beam equalization method using the same are disclosed. The laser apparatus includes a beam splitter, a first smoothing mirror, a second smoothing mirror, and a beam integrator. The beam splitter separates a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction in a cross-section into a first laser beam and a second laser beam. The first smoothing mirror and the second smoothing mirror are spaced apart from each other in the path of the first laser beam, and rotate within a preset range based on each central point to move the first laser beam in the major axis direction. The second smoothing mirror has a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other to uniaxially invert the first laser beam. The beam integrator combines the first laser beam and the second laser beam.

Description

레이저 장치 및 레이저 빔 균일화 방법 {LASER DEVICE AND METHOD FOR LASER BEAM HOMOGENIZATION}LASER DEVICE AND METHOD FOR LASER BEAM HOMOGENIZATION

본 개시는 레이저 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 어닐링 설비에 적용 가능한 레이저 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 균일화 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a laser apparatus, and more particularly, to a laser apparatus applicable to a laser annealing facility and a laser beam homogenization method using the same.

유기 발광 표시장치(OLED), 액정 표시장치(LCD)와 같은 능동 구동형 표시장치의 화소에는 다결정 실리콘층을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된다. 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 어닐링하는 방법으로 형성될 수 있다.A thin film transistor (TFT) including a polysilicon layer is provided in a pixel of an active driving type display device such as an organic light emitting diode display (OLED) or a liquid crystal display (LCD). The polycrystalline silicon layer may be formed by annealing the amorphous silicon layer by irradiating a laser beam.

통상의 레이저 어닐링 설비는 레이저 발진기와, 레이저 발진기에서 발진된 레이저 빔을 직사각형 빔으로 변형시켜 비정질 실리콘층에 조사하는 광학 장치와, 비정질 실리콘층이 형성된 기판을 이동시키는 스테이지를 포함한다. 스테이지는 레이저 빔의 단축 방향을 따라 기판을 이동시켜 순차적인 어닐링이 이루어지도록 한다.A typical laser annealing facility includes a laser oscillator, an optical device for transforming a laser beam oscillated by the laser oscillator into a rectangular beam and irradiating the amorphous silicon layer, and a stage for moving a substrate on which the amorphous silicon layer is formed. The stage moves the substrate along the short axis direction of the laser beam so that sequential annealing is performed.

레이저 어닐링 과정에서 레이저 빔은 흡수, 산란, 간섭, 또는 회절 등 여러 가지 원인에 의해 균일도가 저하될 수 있다. 이 경우 다결정 실리콘층에 줄무늬 얼룩이 생길 수 있고, 이는 표시장치의 품질 저하로 이어진다.In the laser annealing process, the uniformity of the laser beam may be reduced due to various causes such as absorption, scattering, interference, or diffraction. In this case, streaks may occur in the polycrystalline silicon layer, which leads to deterioration of the quality of the display device.

본 개시는 레이저 빔의 균일도를 높여 레이저 어닐링 대상물의 줄무늬 얼룩을 방지할 수 있는 레이저 장치를 제공하고자 한다.An object of the present disclosure is to provide a laser device capable of preventing streak spots on a laser annealing target by increasing the uniformity of a laser beam.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 빔 분리기, 제1 스무딩(smoothing) 미러, 제2 스무딩 미러, 및 빔 통합기를 포함한다. 빔 분리기는 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시킨다. 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러는 제1 레이저 빔의 경로에 서로 이격 배치되며, 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시킨다. 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 구비하여 제1 레이저 빔을 단축 반전시킨다. 빔 통합기는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합친다.A laser device according to an embodiment of the present invention includes a beam splitter, a first smoothing mirror, a second smoothing mirror, and a beam integrator. The beam splitter separates a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction in a cross-section into a first laser beam and a second laser beam. The first smoothing mirror and the second smoothing mirror are spaced apart from each other in the path of the first laser beam, and rotate within a preset range based on each central point to move the first laser beam in the major axis direction. The second smoothing mirror has a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other to uniaxially invert the first laser beam. The beam integrator combines the first laser beam and the second laser beam.

빔 분리기는 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지를 투과하는 방식으로 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 생성할 수 있다. 빔 통합기는 빔 분리기를 투과한 제2 레이저 빔의 경로와, 제1 스무딩 미러 및 제2 스무딩 미러에서 반사된 제1 레이저 빔의 경로가 만나는 지점에 설치될 수 있다.The beam splitter may generate the first laser beam and the second laser beam in a manner that reflects a portion of the laser beam and transmits the remainder. The beam integrator may be installed at a point where the path of the second laser beam passing through the beam splitter and the path of the first laser beam reflected from the first smoothing mirror and the second smoothing mirror meet.

빔 분리기와 제1 스무딩 미러 및 빔 통합기는 기준면에 대해 경사지게 설치될 수 있다. 제1 경사면과 제2 경사면 중 어느 하나는 기준면과 수직할 수 있고, 다른 하나는 기준면과 평행할 수 있다.The beam splitter, the first smoothing mirror, and the beam integrator may be installed to be inclined with respect to the reference plane. One of the first inclined surface and the second inclined surface may be perpendicular to the reference surface, and the other may be parallel to the reference surface.

제1 스무딩 미러는 빔 분리기에서 반사된 제1 레이저 빔을 굴절 반사하여 제2 스무딩 미러에 제공할 수 있고, 제2 스무딩 미러는 제1 반사면과 제2 반사면에 의해 제1 레이저 빔을 두 번 굴절 반사하여 빔 통합기에 제공할 수 있다. 제1 반사면은 기준면과 수직할 수 있고, 제2 반사면은 기준면과 평행할 수 있으며, 제1 반사면과 제2 반사면 각각은 45˚ 굴절 코팅된 반사면일 수 있다.The first smoothing mirror may refract and reflect the first laser beam reflected by the beam splitter and provide it to the second smoothing mirror, wherein the second smoothing mirror divides the first laser beam by the first reflecting surface and the second reflecting surface. It can be provided to the beam integrator by refracting and reflecting once. The first reflective surface may be perpendicular to the reference plane, the second reflective surface may be parallel to the reference plane, and each of the first reflective surface and the second reflective surface may be a 45° refractive-coated reflective surface.

다른 한편으로, 제2 스무딩 미러는 빔 분리기에서 반사된 제1 레이저 빔을 제1 반사면과 제2 반사면에 의해 두 번 굴절 반사하여 제1 스무딩 미러에 제공할 수 있고, 제1 스무딩 미러는 제1 레이저 빔을 굴절 반사하여 빔 통합기에 제공할 수 있다. 제1 반사면은 기준면과 평행할 수 있고, 제2 반사면은 기준면과 수직할 수 있으며, 제1 반사면과 제2 반사면 각각은 45˚ 굴절 코팅된 반사면일 수 있다.On the other hand, the second smoothing mirror may provide the first smoothing mirror by refracting and reflecting the first laser beam reflected by the beam splitter twice by the first reflecting surface and the second reflecting surface, and the first smoothing mirror is The first laser beam may be refracted and provided to the beam integrator. The first reflective surface may be parallel to the reference plane, the second reflective surface may be perpendicular to the reference plane, and each of the first reflective surface and the second reflective surface may be a 45° refractive-coated reflective surface.

제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동할 수 있다.The first smoothing mirror and the second smoothing mirror may operate in conjunction with each other so that the amount of rotation is the same and the rotation direction is opposite to each other.

빔 통합기는 투명체와, 제2 레이저 빔이 입사하는 투명체의 일면에 형성되어 제2 레이저 빔을 투과하는 반사 방지층과, 제1 레이저 빔이 입사하는 투명체의 타면에 형성되어 제1 레이저 빔을 반사하는 특수 고반사층을 포함할 수 있다. 반사 방지층과 투명체를 투과한 제2 레이저 빔은 특수 고반사층을 투과하여 제1 레이저 빔과 합류할 수 있다.The beam integrator includes a transparent body, an antireflection layer formed on one surface of the transparent body to which the second laser beam is incident and transmitting the second laser beam, and the other surface of the transparent body to which the first laser beam is incident to reflect the first laser beam. It may include a special highly reflective layer. The second laser beam passing through the anti-reflection layer and the transparent body may pass through the special highly reflective layer to merge with the first laser beam.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 균일화 방법은, 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분할하는 단계와, 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 것과 더불어 단축 반전시키는 단계와, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합류시키는 단계를 포함한다.A laser beam equalization method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of dividing a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction in a cross section into a first laser beam and a second laser beam, and dividing the first laser beam in the major axis direction It includes the step of uniaxially inverting in addition to moving to , and the step of merging the first laser beam and the second laser beam.

제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔은 빔 분리기에 의해 서로 다른 경로로 분할될 수 있다. 제1 레이저 빔의 경로에 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러가 이격 배치될 수 있고, 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러는 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시킬 수 있다.The first laser beam and the second laser beam may be split into different paths by a beam splitter. The first smoothing mirror and the second smoothing mirror may be spaced apart from each other in the path of the first laser beam, and the first smoothing mirror and the second smoothing mirror rotate within a preset range with respect to each central point to rotate the first laser beam. can be moved in the longitudinal direction.

제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동할 수 있다. 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 포함할 수 있으며, 제1 레이저 빔은 제1 반사면과 제2 반사면에서 두 번 굴절 반사되면서 단축 반전될 수 있다.The first smoothing mirror and the second smoothing mirror may operate in conjunction with each other so that the amount of rotation is the same and the rotation direction is opposite to each other. The second smoothing mirror may include a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other, and the first laser beam is uniaxially reversed while being refracted and reflected twice on the first reflective surface and the second reflective surface. can be

빔 분리기에서 분리된 제2 레이저 빔의 경로와, 제1 스무딩 미러 및 제2 스무딩 미러에서 반사된 제1 레이저 빔의 경로가 만나는 지점에 빔 통합기가 설치될 수 있다.A beam integrator may be installed at a point where the path of the second laser beam separated by the beam splitter and the path of the first laser beam reflected from the first and second smoothing mirrors meet.

빔 통합기는 투명체를 포함할 수 있다. 제2 레이저 빔이 입사하는 투명체의 일면에 반사 방지층이 형성되어 제2 레이저 빔을 투과시킬 수 있고, 제1 레이저 빔이 입사하는 투명체의 타면에 특수 고반사층이 형성되어 제1 레이저 빔을 반사시킬 수 있다. 반사 방지층과 투명체를 투과한 제2 레이저 빔은 특수 고반사층을 투과하여 제1 레이저 빔과 합류할 수 있다.The beam integrator may include a transparent body. An anti-reflection layer is formed on one surface of the transparent body to which the second laser beam is incident to transmit the second laser beam, and a special highly reflective layer is formed on the other surface of the transparent body to which the first laser beam is incident to reflect the first laser beam. can The second laser beam passing through the anti-reflection layer and the transparent body may pass through the special highly reflective layer to merge with the first laser beam.

본 실시예의 레이저 장치 및 레이저 빔 균일화 방법에 따르면, 레이저 어닐링 대상물에 조사되는 레이저 빔의 균일도를 높일 수 있다. 따라서 레이저 빔의 불균일에 의한 레이저 어닐링 대상물의 줄무늬 얼룩과 같은 불량 발생을 억제할 수 있으며, 레이저 어닐링 품질을 향상시킬 수 있다.According to the laser device and the laser beam homogenization method of the present embodiment, it is possible to increase the uniformity of the laser beam irradiated to the laser annealing object. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects such as streak unevenness of the laser annealing object due to the non-uniformity of the laser beam, and it is possible to improve the laser annealing quality.

도 1은 일반적인 레이저 어닐링 과정을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 장치의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 레이저 장치 중 빔 분리기를 향해 진행하는 레이저 빔을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 레이저 장치 중 제1 스무딩 미러 및 제2 스무딩 미러를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시한 레이저 장치에서 제2 스무딩 미러를 평판 미러로 대체한 경우를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 제1 스무딩 미러와 평판 미러를 도시한 사시도이다.
도 7과 도 8은 도 6에 도시한 제1 스무딩 미러와 평판 미러를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 2에 도시한 레이저 장치에서 레이저 빔의 단면 형상을 추가하여 도시한 측면도이다.
도 10은 도 2에 도시한 레이저 장치 중 빔 통합기를 도시한 단면도이다.
도 11은 도 2에 도시한 레이저 장치에서 최초 레이저 빔, 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔, 및 통합 레이저 빔의 형상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 장치를 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 균일화 방법을 도시한 순서도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a general laser annealing process.
2 is a side view of a laser device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a laser beam traveling toward a beam splitter among the laser devices shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a perspective view illustrating a first smoothing mirror and a second smoothing mirror of the laser device shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a side view illustrating a case in which the second smoothing mirror is replaced with a flat mirror in the laser device shown in FIG. 2 .
6 is a perspective view illustrating the first smoothing mirror and the flat mirror shown in FIG. 5 .
7 and 8 are plan views illustrating the first smoothing mirror and the flat mirror shown in FIG. 6 .
FIG. 9 is a side view showing a cross-sectional shape of a laser beam in the laser device shown in FIG. 2 .
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a beam integrator of the laser device shown in FIG. 2 .
11 is a configuration diagram schematically illustrating shapes of an initial laser beam, a first laser beam, a second laser beam, and an integrated laser beam in the laser device shown in FIG. 2 .
12 is a side view illustrating a laser device according to a second embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a laser beam equalization method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.

명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Throughout the specification, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is referred to as “on” or “on” another part, this includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. do. In addition, to be "on" or "on" the reference portion is to be located above or below the reference portion, and does not necessarily mean to be located "on" or "on" the opposite direction of gravity. .

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 명세서 전체에서 "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.When a part "includes" a certain component throughout the specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. Throughout the specification, when “planar” is used, it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as “in cross-section”, it means when viewed from the side of a cross-section obtained by cutting the target part vertically.

도 1은 일반적인 레이저 어닐링 과정을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a general laser annealing process.

도 1을 참고하면, 기판(10) 위에 레이저 어닐링 대상물, 예를 들어 비정질 실리콘층(11)이 형성된다. 레이저 어닐링 설비는 레이저 발진기(도시하지 않음)와, 레이저 발진기에서 발진된 레이저 빔(LB)을 실질적인 직사각형 빔으로 변형시켜 비정질 실리콘층(11)에 조사하는 광학 장치(도시하지 않음)와, 기판(10)을 이동시키는 스테이지(12) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a laser annealing target, for example, an amorphous silicon layer 11 is formed on a substrate 10 . The laser annealing facility includes a laser oscillator (not shown), an optical device (not shown) that transforms the laser beam LB oscillated by the laser oscillator into a substantially rectangular beam and irradiates the amorphous silicon layer 11, and a substrate ( and a stage 12 and the like for moving 10).

레이저 빔(LB)은 펄스 레이저 빔으로서, 실질적인 직사각형의 레이저 샷(13)이 비정질 실리콘층(11)에 불연속으로 조사된다. 이때 스테이지(12)에 의한 기판(10) 이동으로 이전 레이저 샷(13)과 90% 이상이 중첩되는 후속 레이저 샷이 비정질 실리콘층(11)에 조사된다. 이러한 순차적인 레이저 샷 조사에 의해 비정질 실리콘층(11)이 결정화되어 다결정 실리콘층으로 변한다.The laser beam LB is a pulsed laser beam, and a substantially rectangular laser shot 13 is discontinuously irradiated to the amorphous silicon layer 11 . At this time, as the substrate 10 is moved by the stage 12 , a subsequent laser shot overlapping the previous laser shot 13 by 90% or more is irradiated to the amorphous silicon layer 11 . By such sequential laser shot irradiation, the amorphous silicon layer 11 is crystallized and changed into a polycrystalline silicon layer.

레이저 빔은 여러 가지 원인에 의해 균일도가 저하될 수 있으며, 이 경우 레이저 어닐링 대상물에 줄무늬 얼룩과 같은 결함을 유발한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 전술한 광학 장치에 속하는 부품으로서, 레이저 어닐링 대상물에 조사되는 레이저 빔의 균일도를 높이는 기능을 한다.The uniformity of the laser beam may be deteriorated due to various reasons, and in this case, defects such as streaks on the laser annealing object are induced. The laser device according to an embodiment of the present invention is a component belonging to the above-described optical device, and functions to increase the uniformity of the laser beam irradiated to the laser annealing object.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 장치의 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 레이저 장치 중 빔 분리기를 향해 진행하는 레이저 빔을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고 도 4는 도 2에 도시한 레이저 장치 중 제1 스무딩 미러 및 제2 스무딩 미러를 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a side view of a laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a laser beam traveling toward a beam splitter among the laser devices shown in FIG. 2 . 4 is a perspective view illustrating a first smoothing mirror and a second smoothing mirror of the laser device shown in FIG. 2 .

도 2 내지 도 4를 참고하면, 레이저 장치(100)는 레이저 빔(LB)을 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)으로 분리시키는 빔 분리기(110)와, 제1 레이저 빔(LB1)의 경로에 이격 배치된 제1 스무딩(smoothing) 미러(120) 및 제2 스무딩 미러(130)와, 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)을 합치는 빔 통합기(140)를 포함한다. 2 to 4 , the laser device 100 includes a beam splitter 110 for splitting a laser beam LB into a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2, and a first laser beam. A beam integrator that combines a first smoothing mirror 120 and a second smoothing mirror 130 spaced apart from the path of the LB1, and the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 (140).

레이저 빔(LB)은 진행 경로와 수직한 단면 형상이 직사각형인 빔으로서, 단면상에서 장축 방향 길이(L)와 단축 방향 폭(W)을 가진다. 도 3에서 장축 방향을 x 방향으로 도시하고, 단축 방향을 y 방향으로 도시하였다.The laser beam LB has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the traveling path, and has a major axis length L and a minor axis width W on the cross section. In FIG. 3 , the long axis direction is illustrated as the x direction, and the short axis direction is illustrated as the y direction.

빔 분리기(110)는 통상의 빔 스플리터로 구성될 수 있으며, 레이저 빔(LB)의 일부를 반사하고 나머지를 투과하는 방식으로 레이저 빔(LB)을 두 개로 분할한다. 반사된 레이저 빔을 제1 레이저 빔(LB1)이라 하고, 투과된 레이저 빔을 제2 레이저 빔(LB2)이라 한다. 빔 분리기(110)에서 분리된 제1 레이저 빔(LB1)의 경로와 제2 레이저 빔(LB2)의 경로는 직교할 수 있다.The beam splitter 110 may be configured as a conventional beam splitter, and splits the laser beam LB into two by reflecting a part of the laser beam LB and transmitting the rest. The reflected laser beam is referred to as a first laser beam LB1, and the transmitted laser beam is referred to as a second laser beam LB2. The path of the first laser beam LB1 separated by the beam splitter 110 and the path of the second laser beam LB2 may be orthogonal to each other.

빔 분리기(110)는 기준면(150)에 대해 45˚ 경사지게 배치될 수 있다. 이 경우 제1 레이저 빔(LB1)의 경로는 기준면(150)과 수직하고, 제2 레이저 빔(LB2)의 경로는 기준면(150)과 평행하다.The beam splitter 110 may be disposed at an angle of 45° with respect to the reference plane 150 . In this case, the path of the first laser beam LB1 is perpendicular to the reference plane 150 , and the path of the second laser beam LB2 is parallel to the reference plane 150 .

제1 스무딩 미러(120)는 빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)의 경로에 위치하며, 기준면(150)에 대해 45˚ 경사지게 배치될 수 있다. 이 경우 제1 스무딩 미러(120)는 제1 레이저 빔(LB1)을 직각으로 반사한다. 제2 스무딩 미러(130)는 제1 스무딩 미러(120)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)의 경로에 위치한다.The first smoothing mirror 120 is positioned in the path of the first laser beam LB1 reflected from the beam splitter 110 , and may be disposed at an angle of 45° with respect to the reference plane 150 . In this case, the first smoothing mirror 120 reflects the first laser beam LB1 at a right angle. The second smoothing mirror 130 is positioned in the path of the first laser beam LB1 reflected from the first smoothing mirror 120 .

제2 스무딩 미러(130)는 서로 직각을 이루는 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)을 포함한다. 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132) 각각은 45˚ 굴절 코팅된 반사면으로서, 입사받은 빛을 45˚ 굴절 반사시킨다. 제1 반사면(131)은 기준면(150)과 수직할 수 있고, 제2 반사면(132)은 기준면(150)과 평행할 수 있다.The second smoothing mirror 130 includes a first reflective surface 131 and a second reflective surface 132 that are perpendicular to each other. Each of the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 is a reflective surface coated with 45° refraction, and reflects the incident light by 45°. The first reflective surface 131 may be perpendicular to the reference plane 150 , and the second reflective surface 132 may be parallel to the reference plane 150 .

제2 스무딩 미러(130)는 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)을 통해 제1 레이저 빔(LB1)을 두 번 굴절 반사시킨다. 빔 통합기(140)는 빔 분리기(110)를 투과한 제2 레이저 빔(LB2)의 경로와, 제2 스무딩 미러(130)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)의 경로가 만나는 지점에 설치된다. 빔 통합기(140)는 기준면(150)에 대해 45˚ 경사지게 배치될 수 있다.The second smoothing mirror 130 refracts and reflects the first laser beam LB1 twice through the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 . The beam integrator 140 is installed at a point where the path of the second laser beam LB2 transmitted through the beam splitter 110 and the path of the first laser beam LB1 reflected from the second smoothing mirror 130 meet. do. The beam integrator 140 may be disposed at an angle of 45° with respect to the reference plane 150 .

빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120)에 입사하고, 제1 스무딩 미러(120)에서 직각으로 반사되어 제2 스무딩 미러(130)의 제1 반사면(131)을 향한다. 제1 반사면(131)에 입사한 제1 레이저 빔(LB1)은 45˚ 굴절 반사되어 제2 반사면(132)을 향하며, 제2 반사면(132)에 입사한 제1 레이저 빔(LB1)은 45˚ 굴절 반사되어 빔 통합기(140)를 향한다.The first laser beam LB1 reflected from the beam splitter 110 is incident on the first smoothing mirror 120 , is reflected at right angles from the first smoothing mirror 120 , and is a first half of the second smoothing mirror 130 . It faces the slope 131 . The first laser beam LB1 incident on the first reflective surface 131 is refracted and reflected by 45° to face the second reflective surface 132 , and the first laser beam LB1 incident on the second reflective surface 132 . is refracted and reflected at 45° toward the beam integrator 140 .

제2 반사면(132)으로부터 빔 통합기(140)를 향하는 제1 레이저 빔(LB1)은 빔 통합기(140)에서 직각으로 반사되고, 빔 분리기(110)를 투과한 제2 레이저 빔(LB2)은 빔 통합기(140)를 연속으로 투과한다. 따라서 빔 통합기(140)를 거친 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 하나로 합쳐진다.The first laser beam LB1 from the second reflective surface 132 toward the beam integrator 140 is reflected at right angles from the beam integrator 140 , and the second laser beam LB2 transmitted through the beam splitter 110 . ) continuously passes through the beam integrator 140 . Accordingly, the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 passing through the beam integrator 140 are combined into one.

제1 스무딩 미러(120)는 중심점(C1)을 기준으로 액츄에이터(도시하지 않음)에 의해 기 설정된 범위 내에서 왕복 회전한다. 도 4에서 θ1이 제1 스무딩 미러(120)의 회전 가능 범위를 나타낸다. 회전 상태에 관계없이 제1 스무딩 미러(120)는 기준면(150)에 대해 45˚ 경사각을 유지한다.The first smoothing mirror 120 reciprocates within a preset range by an actuator (not shown) based on the central point C1 . In FIG. 4 , θ1 represents a rotatable range of the first smoothing mirror 120 . Regardless of the rotational state, the first smoothing mirror 120 maintains an inclination angle of 45° with respect to the reference plane 150 .

제2 스무딩 미러(130) 또한 중심점(C2)을 기준으로 액츄에이터(도시하지 않음)에 의해 기 설정된 범위 내에서 왕복 회전한다. 도 4에서 θ2가 제2 스무딩 미러(130)의 회전 가능 범위를 나타낸다. 제2 스무딩 미러(130)의 중심점(C2)은 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)의 경계에 위치한다. 회전 상태에 관계없이 제1 반사면(131)은 기준면(150)과 수직하고, 제2 반사면(132)은 기준면(150)과 평행하다.The second smoothing mirror 130 also reciprocates within a preset range by an actuator (not shown) based on the central point C2. In FIG. 4 , θ2 represents a rotatable range of the second smoothing mirror 130 . The center point C2 of the second smoothing mirror 130 is located at the boundary between the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 . Regardless of the rotational state, the first reflective surface 131 is perpendicular to the reference plane 150 , and the second reflective surface 132 is parallel to the reference plane 150 .

제1 스무딩 미러(120)와 제2 스무딩 미러(130)는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동한다. 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120) 및 제2 스무딩 미러(130)의 회전에 의해 장축(x) 방향으로 그 위치가 변한다. 이와 동시에 제2 스무딩 미러(130)는 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)을 이용하여 제1 레이저 빔(LB1)을 단축(y) 반전시킨다.The first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 operate in conjunction with each other so that the rotation amount is the same and the rotation direction is opposite. The position of the first laser beam LB1 is changed in the long axis (x) direction by rotation of the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 . At the same time, the second smoothing mirror 130 uses the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 to invert the first laser beam LB1 by short axis (y).

여기서, 단축(y) 반전은 제1 레이저 빔(LB1)이 그 중심을 가로지르는 장축(x)을 기준으로 180˚ 회전하여 두 장변의 위치가 서로 바뀌는 것을 의미한다. 제2 스무딩 미러(130)는 제1 스무딩 미러(120)와 연계하여 제1 레이저 빔(LB1)을 장축(x) 방향으로 이동시킴과 동시에 제1 스무딩 미러(120)와 상관없이 독립적으로 제1 레이저 빔(LB1)을 단축(y) 반전시킨다.Here, the short axis (y) inversion means that the first laser beam LB1 rotates 180° with respect to the long axis (x) crossing the center so that the positions of the two long sides are changed. The second smoothing mirror 130 moves the first laser beam LB1 in the long axis (x) direction in conjunction with the first smoothing mirror 120 , and at the same time, independently of the first smoothing mirror 120 , the first The laser beam LB1 is short-axis (y) reversed.

먼저, 제1 레이저 빔(LB1)의 장축(x) 방향 이동에 대해 보다 자세하게 설명한다.First, a movement in the long axis (x) direction of the first laser beam LB1 will be described in more detail.

도 5는 도 2에 도시한 레이저 장치에서 제2 스무딩 미러를 평판 미러로 대체한 경우를 도시한 측면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 제1 스무딩 미러와 평판 미러를 도시한 사시도이다. 제1 레이저 빔(LB1)의 장축(x) 방향 이동에 대하여 제2 스무딩 미러(130)의 작용은 다음에 설명하는 평판 미러(135)의 작용과 동일하다.FIG. 5 is a side view illustrating a case in which the second smoothing mirror is replaced with a flat mirror in the laser device shown in FIG. 2 , and FIG. 6 is a perspective view illustrating the first smoothing mirror and the flat mirror illustrated in FIG. 5 . The action of the second smoothing mirror 130 with respect to the movement in the long axis (x) direction of the first laser beam LB1 is the same as that of the flat mirror 135 , which will be described next.

도 5와 도 6을 참고하면, 평판 미러(135)는 기준면(150)에 대해 45˚ 경사지게 설치되며, 중심점(C3)을 기준으로 액츄에이터(도시하지 않음)에 의해 기 설정된 범위 내에서 왕복 회전한다. 도 6에서 θ3이 평판 미러(135)의 회전 가능 범위를 나타낸다. 제1 스무딩 미러(120)와 평판 미러(135)는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동한다.5 and 6, the flat mirror 135 is installed at an angle of 45° with respect to the reference plane 150, and is reciprocally rotated within a preset range by an actuator (not shown) based on the central point C3. . In FIG. 6 , θ3 represents the rotatable range of the flat mirror 135 . The first smoothing mirror 120 and the flat mirror 135 operate in conjunction with each other so that the rotation amount is the same and the rotation direction is opposite.

도 7과 도 8은 도 6에 도시한 제1 스무딩 미러와 평판 미러를 도시한 평면도이다.7 and 8 are plan views illustrating the first smoothing mirror and the flat mirror shown in FIG. 6 .

도 7은 제1 스무딩 미러(120)가 시계 방향으로 회전하고, 평판 미러(135)가 반시계 방향으로 회전한 경우를 나타낸다. 이 경우, 빔 분리기(110)서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120)에 의해 진행 경로가 아래로 꺾이며, 평판 미러(135)는 제1 레이저 빔(LB1)을 빔 통합기(140)로 반사시킨다.7 illustrates a case in which the first smoothing mirror 120 rotates clockwise and the flat mirror 135 rotates counterclockwise. In this case, the traveling path of the first laser beam LB1 reflected by the beam splitter 110 is bent downward by the first smoothing mirror 120 , and the flat mirror 135 reflects the first laser beam LB1 . It is reflected by the beam integrator 140 .

도 8은 제1 스무딩 미러(120)가 반시계 방향으로 회전하고, 평판 미러(135)가 시계 방향으로 회전한 경우를 나타낸다. 이 경우, 빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120)에 의해 진행 경로가 위로 꺾이며, 평판 미러(135)는 제1 레이저 빔(LB1)을 빔 통합기(140)로 반사시킨다.8 illustrates a case in which the first smoothing mirror 120 rotates counterclockwise and the flat mirror 135 rotates clockwise. In this case, the traveling path of the first laser beam LB1 reflected by the beam splitter 110 is bent upward by the first smoothing mirror 120 , and the flat mirror 135 beams the first laser beam LB1 . reflected back to the integrator 140 .

도 7과 도 8을 참고하면, 빔 통합기(140)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 최초 빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1) 대비 장축(x) 방향으로 그 위치가 변한다. 이때 제1 레이저 빔(LB1)의 이동 방향과 이동량은 제1 스무딩 미러(120)와 평판 미러(135)의 회전 방향 및 회전량에 의해 결정된다. 제1 레이저 빔(LB1)은 형상 변형 없이 그 위치만 변한다.7 and 8 , the first laser beam LB1 reflected from the beam integrator 140 is compared to the first laser beam LB1 reflected from the first beam splitter 110 in the long axis (x) direction. location changes. In this case, the moving direction and the moving amount of the first laser beam LB1 are determined by the rotating direction and the rotating amount of the first smoothing mirror 120 and the flat mirror 135 . The first laser beam LB1 changes only its position without shape deformation.

다음으로, 제1 레이저 빔(LB1)의 단축(y) 반전에 대해 보다 자세하게 설명한다.Next, the short axis (y) inversion of the first laser beam LB1 will be described in more detail.

도 9는 도 2에 도시한 레이저 장치에서 레이저 빔의 단면 형상을 추가하여 도시한 측면도이다.FIG. 9 is a side view showing a cross-sectional shape of a laser beam in the laser device shown in FIG. 2 .

도 9를 참고하면, 레이저 빔(LB)은 직사각형 빔으로 변형되고 이송 및 집속되는 과정에서 여러 가지 원인에 의해 에너지 분포 또는 가장자리 형상 등이 비대칭이 되거나 불균일한 특성을 보일 수 있다. 도 9에서는 편의상 레이저 빔(LB)의 상측 가장자리를 거친 선으로 도시하는 것으로 레이저 빔의 불균일 또는 비대칭을 개략화하여 도시하였다.Referring to FIG. 9 , the laser beam LB is transformed into a rectangular beam, and energy distribution or edge shape may be asymmetrical or non-uniform due to various causes in the process of being transported and focused. In FIG. 9 , for convenience, the upper edge of the laser beam LB is shown as a rough line, and the non-uniformity or asymmetry of the laser beam is schematically illustrated.

빔 분리기(110)에 의해 분리된 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 같은 형상을 가진다. 제1 스무딩 미러(120)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제2 스무딩 미러(130)의 제1 반사면(131)에 의해 45˚ 굴절 반사되면서 90˚ 꺾인다. 그리고 제1 레이저 빔(LB1)은 제2 스무딩 미러(130)의 제2 반사면(132)에 의해 45˚ 굴절 반사되면서 다시 90˚ 꺾인다.The first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 separated by the beam splitter 110 have the same shape. The first laser beam LB1 reflected by the first smoothing mirror 120 is bent by 90° while being refracted and reflected by 45° by the first reflective surface 131 of the second smoothing mirror 130 . In addition, the first laser beam LB1 is refracted and reflected by 45° by the second reflective surface 132 of the second smoothing mirror 130 and is bent again by 90°.

결과적으로 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)을 지나면서 180˚ 회전하며, 두 장변의 위치가 서로 바뀌는 상하 반전이 이루어진다(단축 반전).As a result, the first laser beam LB1 rotates 180° while passing through the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 , and the positions of the two long sides are reversed (short axis inversion).

제2 스무딩 미러(130)에 의해 단축(y) 반전된 제1 레이저 빔(LB1)은 빔 통합기(140)에 의해 제2 레이저 빔(LB2)과 하나로 합쳐진다. 합체된 레이저 빔은 최초 레이저 빔 대비 비대칭성이 개선되어 균일도가 높아진다.The first laser beam LB1 , which is inverted by y-axis by the second smoothing mirror 130 , is merged into one with the second laser beam LB2 by the beam integrator 140 . The asymmetry of the merged laser beam is improved compared to the original laser beam, so that the uniformity is increased.

도 10은 도 2에 도시한 레이저 장치 중 빔 통합기를 도시한 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a beam integrator of the laser device shown in FIG. 2 .

도 10을 참고하면, 빔 통합기(140)는 일정 두께의 투명체(141)와, 빔 분리기(110)를 향한 투명체(141)의 일면에 형성된 반사 방지층(142)과, 제2 스무딩 미러(130)를 향한 투명체(141)의 일면에 형성된 특수 고반사층(143)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the beam integrator 140 includes a transparent body 141 having a predetermined thickness, an anti-reflection layer 142 formed on one surface of the transparent body 141 facing the beam splitter 110 , and a second smoothing mirror 130 . ) may include a special highly reflective layer 143 formed on one surface of the transparent body 141 .

반사 방지층(142)은 입사받은 제2 레이저 빔(LB2)을 그대로 투과시킨다. 특수 고반사층(143)은 전면에서 입사받은 제1 레이저 빔(LB1)을 그대로 반사시키고, 후면에서 입사받은 제2 레이저 빔(LB2)을 그대로 투과시킨다. 특수 고반사층(143)은 일정 범위 내의 입사각에 한하여 빛을 투과시키는 기능을 한다.The anti-reflection layer 142 transmits the incident second laser beam LB2 as it is. The special highly reflective layer 143 reflects the first laser beam LB1 incident from the front as it is, and transmits the second laser beam LB2 incident from the rear as it is. The special highly reflective layer 143 functions to transmit light only at an incident angle within a certain range.

따라서 빔 통합기(140)는 특수 고반사층(143)을 이용하여 제1 레이저 빔(LB1) 반사와 제2 레이저 빔(LB2) 투과를 동시에 구현함으로써 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)을 하나로 합칠 수 있다.Therefore, the beam integrator 140 simultaneously implements the reflection of the first laser beam LB1 and the transmission of the second laser beam LB2 using the special high-reflection layer 143 , and thus the first laser beam LB1 and the second laser beam. (LB2) can be combined into one.

도 11은 도 2에 도시한 레이저 장치에서 최초 레이저 빔, 제1 레이저 빔, 제2 레이저 빔, 및 통합 레이저 빔의 형상을 개략적으로 도시한 구성도이다.11 is a configuration diagram schematically illustrating shapes of an initial laser beam, a first laser beam, a second laser beam, and an integrated laser beam in the laser device shown in FIG. 2 .

도 11을 참고하면, 최초 레이저 빔(LB)은 빔 분리기(110)에 의해 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)으로 분리된다. 제1 레이저 빔(LB1)의 세기는 제2 레이저 빔(LB2)의 세기와 같거나 다를 수 있다. 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120) 및 제2 스무딩 미러(130)에 의해 장축(x) 방향으로 이동함과 동시에 단축(y) 반전이 행해지며, 빔 통합기(140)에 의해 제2 레이저 빔(LB2)과 합쳐져 통합 레이저 빔(LB3)으로 만들어진다.Referring to FIG. 11 , the initial laser beam LB is split into a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2 by the beam splitter 110 . The intensity of the first laser beam LB1 may be the same as or different from the intensity of the second laser beam LB2 . The first laser beam LB1 is moved in the long axis (x) direction by the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 and simultaneously short axis (y) inversion is performed, and the beam integrator 140 . is combined with the second laser beam LB2 to form an integrated laser beam LB3.

통합 레이저 빔(LB3)의 장축(x) 방향 길이(L')는 최초 레이저 빔(LB)의 장축(x) 방향 길이(L)보다 크며, 제1 레이저 빔(LB1)의 단축(y) 반전에 의해 통합 레이저 빔(LB3)의 에너지 분포 또는 형상 등의 비대칭 또는 불균일 특성이 완화된다. 결과적으로, 통합 레이저 빔(LB3)은 장축(x) 방향으로 균일도가 높아짐과 더불어 특정 위치에 집중된 비대칭 또는 불균일 특성을 완화시켜 전체적으로 높은 균일도를 가진다.The long axis (x) direction length L' of the integrated laser beam LB3 is greater than the long axis (x) direction length L of the first laser beam LB, and the short axis (y) reversal of the first laser beam LB1 Accordingly, asymmetry or non-uniformity characteristics such as energy distribution or shape of the integrated laser beam LB3 are alleviated. As a result, the integrated laser beam LB3 has a higher uniformity in the long axis (x) direction and has a high overall uniformity by alleviating asymmetry or non-uniformity characteristics concentrated in a specific position.

제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)의 세기는 빔 분리기(110)의 특성에 좌우되는데, 최초 레이저 빔(LB)의 균일도가 낮을수록 반사율이 높은 빔 분리기(110)가 적용될 수 있다. 이 경우 장축(x) 방향 이동과 단축(y) 반전이 행해지는 제1 레이저 빔(LB1)의 세기를 제2 레이저 빔(LB2)의 세기보다 높게 설정할 수 있다.The intensity of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 depends on the characteristics of the beam splitter 110 . The lower the uniformity of the first laser beam LB, the higher the reflectivity of the beam splitter 110 is applied. can In this case, the intensity of the first laser beam LB1 in which the major axis (x) direction movement and the minor axis (y) inversion are performed may be set higher than the intensity of the second laser beam LB2 .

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 장치를 도시한 측면도이다.12 is a side view illustrating a laser device according to a second embodiment of the present invention.

도 12를 참고하면, 제1 스무딩 미러(120)는 빔 통합기(140)의 상부에 위치하고, 제2 스무딩 미러(130)는 빔 분리기(110)의 상부에 위치한다. 빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제2 스무딩 미러(130)에 의해 단축(y) 반전이 이루어지며, 제2 스무딩 미러(130)와 제1 스무딩 미러(120)의 회전에 의해 장축(x) 방향으로 이동한다.Referring to FIG. 12 , the first smoothing mirror 120 is positioned on the beam integrator 140 , and the second smoothing mirror 130 is positioned on the beam splitter 110 . The first laser beam LB1 reflected by the beam splitter 110 is reversed by a uniaxial (y) by the second smoothing mirror 130 , and the second smoothing mirror 130 and the first smoothing mirror 120 . It moves in the long axis (x) direction by rotation.

제2 실시예의 경우, 제2 스무딩 미러(130)의 제1 반사면(131)은 기준면(150)과 평행하고, 제2 반사면(132)은 기준면(150)과 수직하다. 빔 분리기(110)에서 반사된 제1 레이저 빔(LB1)은 제2 스무딩 미러(130)의 제1 반사면(131)에서 45˚ 굴절 반사되어 제2 반사면(132)을 향하고, 제2 반사면(132)에서 다시 45˚ 굴절 반사되어 제1 스무딩 미러(120)를 향한다.In the second embodiment, the first reflective surface 131 of the second smoothing mirror 130 is parallel to the reference plane 150 , and the second reflective surface 132 is perpendicular to the reference plane 150 . The first laser beam LB1 reflected by the beam splitter 110 is refracted and reflected by 45° on the first reflective surface 131 of the second smoothing mirror 130 and is directed toward the second reflective surface 132, and the second half The slope 132 is reflected again by 45° to face the first smoothing mirror 120 .

제2 실시예의 레이저 장치(200)는 제1 스무딩 미러(120) 및 제2 스무딩 미러(130)의 위치를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the laser device 200 of the second embodiment is the same as the above-described first embodiment except for the positions of the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 , the overlapping description will be omitted.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 균일화 방법을 도시한 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a laser beam equalization method according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참고하면, 레이저 빔 균일화 방법은 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시키는 제1 단계(S10)와, 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시킴과 더불어 단축 반전시키는 제2 단계(S20)와, 제2 단계(S20)를 거친 제1 레이저 빔과 제1 단계(S10)의 제2 레이저 빔을 하나로 합치는 제3 단계(S30)를 포함한다.Referring to FIG. 13 , the laser beam equalization method includes a first step (S10) of separating a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction in a cross section into a first laser beam and a second laser beam, and the first laser beam A second step (S20) of moving in the long axis direction and short-axis inversion, and a third step of combining the first laser beam that has passed through the second step (S20) and the second laser beam of the first step (S10) into one ( S30).

도 2와 도 13을 참고하면, 제1 단계(S10)에서 레이저 빔(LB)은 빔 분리기(110)에 의해 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)으로 분리된다. 빔 분리기(110)는 통상의 빔 스플리터일 수 있으며, 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 같은 세기를 가지거나 서로 다른 세기를 가질 수 있다.2 and 13 , in the first step S10 , the laser beam LB is divided into a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2 by the beam splitter 110 . The beam splitter 110 may be a conventional beam splitter, and the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 may have the same intensity or different intensities.

제2 단계(S20)에서, 제1 레이저 빔(LB1)의 경로 상에 제1 스무딩 미러(120)와 제2 스무딩 미러(130)가 위치한다. 제1 스무딩 미러(120)는 기준면(150)에 대해 45˚ 경사지게 배치될 수 있다. 제2 스무딩 미러(130)는 기준면(150)과 나란한 방향을 따라 제1 스무딩 미러(120)와 이격되고, 서로 직각을 이루는 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)을 포함한다. 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132) 각각은 입사된 빛을 45˚ 굴절 반사시킨다.In the second step S20 , the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 are positioned on the path of the first laser beam LB1 . The first smoothing mirror 120 may be disposed to be inclined at 45° with respect to the reference plane 150 . The second smoothing mirror 130 is spaced apart from the first smoothing mirror 120 in a direction parallel to the reference plane 150 and includes a first reflective surface 131 and a second reflective surface 132 that are perpendicular to each other. . Each of the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 refracts and reflects the incident light by 45°.

제1 스무딩 미러(120)와 제2 스무딩 미러(130) 각각은 중심점을 기준으로 액츄에이터(도시하지 않음)에 의해 기 설정된 범위 내에서 왕복 회전한다. 이때 제1 스무딩 미러(120)와 제2 스무딩 미러(130)는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동한다.Each of the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 reciprocates within a preset range by an actuator (not shown) based on a central point. At this time, the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 operate in conjunction with each other so that the rotation amount is the same and the rotation direction is opposite.

제1 레이저 빔(LB1)은 제1 스무딩 미러(120)와 제2 스무딩 미러(130)의 회전에 의해 장축(x) 방향으로 그 위치가 변한다. 제1 레이저 빔(LB1)의 이동 방향과 이동량은 제1 스무딩 미러(120) 및 제2 스무딩 미러(130)의 회전 방향과 회전량에 의해 결정된다.The position of the first laser beam LB1 is changed in the long axis (x) direction by rotation of the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 . The moving direction and the moving amount of the first laser beam LB1 are determined by the rotating direction and the rotating amount of the first smoothing mirror 120 and the second smoothing mirror 130 .

또한, 제1 레이저 빔(LB1)은 제2 스무딩 미러(130)의 제1 반사면(131)과 제2 반사면(132)에 의해 그 중심을 가로지르는 장축(x)을 기준으로 180˚ 회전한다. 즉, 제1 레이저 빔(LB1)은 두 장변의 위치가 서로 바뀌는 단축(y) 반전이 이루어진다.In addition, the first laser beam LB1 is rotated by 180° with respect to the long axis x crossing the center by the first reflective surface 131 and the second reflective surface 132 of the second smoothing mirror 130 . do. That is, in the first laser beam LB1, the short axis (y) inversion is made in which the positions of the two long sides are changed.

제3 단계(S30)에서, 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 빔 통합기(140)에 의해 하나로 통합된다. 제2 단계(S20)를 거친 제1 레이저 빔(LB1)은 빔 통합기(140)에서 반사되고, 제1 단계(S10)의 제2 레이저 빔(LB2)은 빔 통합기(140)를 투과한다. 따라서 빔 통합기(140)를 거친 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 하나로 합쳐진다.In the third step S30 , the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are integrated into one by the beam integrator 140 . The first laser beam LB1 that has passed through the second step S20 is reflected by the beam integrator 140 , and the second laser beam LB2 of the first step S10 passes through the beam integrator 140 . . Accordingly, the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 passing through the beam integrator 140 are combined into one.

통합 레이저 빔의 장축(x) 방향 길이는 최초 레이저 빔의 장축(x) 방향 길이보다 크며, 제1 레이저 빔(LB1)의 단축(y) 반전에 의해 통합 레이저 빔의 에너지 분포 또는 형상 등의 비대칭 또는 불균일 특성이 완화된다. 전술한 레이저 빔 균일화 방법에 따르면, 레이저 빔의 균일도를 높여 레이저 어닐링 대상물의 줄무늬 얼룩 발생을 억제할 수 있다.The length in the long axis (x) direction of the integrated laser beam is greater than the length in the long axis (x) direction of the first laser beam, and asymmetry such as energy distribution or shape of the integrated laser beam by inversion of the minor axis (y) of the first laser beam LB1 or the non-uniformity characteristic is alleviated. According to the above-described laser beam homogenization method, it is possible to suppress the occurrence of streak spots on the laser annealing object by increasing the uniformity of the laser beam.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. is within the scope of the right.

100: 레이저 장치 110: 빔 분리기
120: 제1 스무딩 미러 130: 제2 스무딩 미러
131: 제1 반사면 132: 제2 반사면
140: 빔 통합기 141: 투명체
142: 반사 방지층 143: 특수 고반사층
150: 기준면100: laser device 110: beam splitter
120: first smoothing mirror 130: second smoothing mirror
131: first reflective surface 132: second reflective surface
140: beam integrator 141: transparent body
142: anti-reflection layer 143: special highly reflective layer
150: reference plane

Claims (18)

단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시키는 빔 분리기;
상기 제1 레이저 빔의 경로에 서로 이격 배치되며, 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 상기 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러; 및
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 합치는 빔 통합기
를 포함하며,
상기 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 구비하여 상기 제1 레이저 빔을 단축 반전시키며,
상기 빔 분리기와 상기 제1 스무딩 미러 및 상기 빔 통합기는 기준면에 대해 경사지게 설치되고,
상기 제1 반사면은 상기 기준면과 수직하고, 상기 제2 반사면은 상기 기준면과 평행하며, 상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면 각각은 45˚ 굴절 코팅된 반사면인 레이저 장치.a beam splitter for splitting a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction on a cross-section into a first laser beam and a second laser beam;
a first smoothing mirror and a second smoothing mirror that are spaced apart from each other in the path of the first laser beam and rotate within a preset range based on each central point to move the first laser beam in a major axis direction; and
Beam integrator combining the first laser beam and the second laser beam
includes,
The second smoothing mirror includes a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other to uniaxially invert the first laser beam,
The beam splitter, the first smoothing mirror, and the beam integrator are installed to be inclined with respect to a reference plane,
The first reflective surface is perpendicular to the reference plane, the second reflective surface is parallel to the reference plane, and each of the first reflective surface and the second reflective surface is a 45° refractive-coated reflective surface. 제1항에 있어서,
상기 빔 분리기는 상기 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지를 투과하는 방식으로 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 생성하며,
상기 빔 통합기는 상기 빔 분리기를 투과한 상기 제2 레이저 빔의 경로와, 상기 제1 스무딩 미러 및 상기 제2 스무딩 미러에서 반사된 상기 제1 레이저 빔의 경로가 만나는 지점에 설치되는 레이저 장치.According to claim 1,
the beam splitter generates the first laser beam and the second laser beam in such a way that a portion of the laser beam is reflected and the remainder is transmitted;
The beam integrator is installed at a point where the path of the second laser beam passing through the beam splitter and the path of the first laser beam reflected from the first and second smoothing mirrors meet. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 스무딩 미러는 상기 빔 분리기에서 반사된 상기 제1 레이저 빔을 굴절 반사하여 상기 제2 스무딩 미러에 제공하고,
상기 제2 스무딩 미러는 상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면에 의해 상기 제1 레이저 빔을 두 번 굴절 반사하여 상기 빔 통합기에 제공하는 레이저 장치.According to claim 1,
The first smoothing mirror refracts and reflects the first laser beam reflected by the beam splitter and provides it to the second smoothing mirror,
and the second smoothing mirror refracts and reflects the first laser beam twice by the first reflective surface and the second reflective surface to provide it to the beam integrator. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 스무딩 미러는 상기 빔 분리기에서 반사된 상기 제1 레이저 빔을 상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면에 의해 두 번 굴절 반사하여 상기 제1 스무딩 미러에 제공하고,
상기 제1 스무딩 미러는 상기 제1 레이저 빔을 굴절 반사하여 상기 빔 통합기에 제공하는 레이저 장치.According to claim 1,
The second smoothing mirror refracts and reflects the first laser beam reflected by the beam splitter twice by the first reflective surface and the second reflective surface to provide the first smoothing mirror,
The first smoothing mirror refracts and reflects the first laser beam and provides it to the beam integrator. 제6항에 있어서,
상기 제1 반사면은 상기 기준면과 평행하고,
상기 제2 반사면은 상기 기준면과 수직하며,
상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면 각각은 45˚ 굴절 코팅된 반사면인 레이저 장치.7. The method of claim 6,
The first reflective surface is parallel to the reference plane,
The second reflective surface is perpendicular to the reference plane,
Each of the first reflective surface and the second reflective surface is a 45° refractive-coated reflective surface. 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시키는 빔 분리기;
상기 제1 레이저 빔의 경로에 서로 이격 배치되며, 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 상기 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러; 및
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 합치는 빔 통합기
를 포함하며,
상기 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 구비하여 상기 제1 레이저 빔을 단축 반전시키며,
상기 제1 스무딩 미러와 상기 제2 스무딩 미러는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동하는 레이저 장치.a beam splitter for splitting a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction on a cross-section into a first laser beam and a second laser beam;
a first smoothing mirror and a second smoothing mirror that are spaced apart from each other in the path of the first laser beam and rotate within a preset range based on each central point to move the first laser beam in a major axis direction; and
Beam integrator combining the first laser beam and the second laser beam
includes,
The second smoothing mirror includes a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other to uniaxially invert the first laser beam,
The first smoothing mirror and the second smoothing mirror operate in conjunction with each other so that the rotation amount is the same and the rotation direction is opposite. 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분리시키는 빔 분리기;
상기 제1 레이저 빔의 경로에 서로 이격 배치되며, 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 상기 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러; 및
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 합치는 빔 통합기
를 포함하며,
상기 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 구비하여 상기 제1 레이저 빔을 단축 반전시키며,
상기 빔 통합기는,
투명체;
상기 제2 레이저 빔이 입사하는 상기 투명체의 일면에 형성되어 상기 제2 레이저 빔을 투과하는 반사 방지층; 및
상기 제1 레이저 빔이 입사하는 상기 투명체의 타면에 형성되어 상기 제1 레이저 빔을 반사하는 특수 고반사층
을 포함하는 레이저 장치.a beam splitter for splitting a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction on a cross-section into a first laser beam and a second laser beam;
a first smoothing mirror and a second smoothing mirror that are spaced apart from each other in the path of the first laser beam and rotate within a preset range based on each central point to move the first laser beam in a major axis direction; and
Beam integrator combining the first laser beam and the second laser beam
includes,
The second smoothing mirror includes a first reflective surface and a second reflective surface coated with refraction while maintaining a right angle to each other to uniaxially invert the first laser beam,
The beam integrator,
transparent body;
an antireflection layer formed on one surface of the transparent body to which the second laser beam is incident and transmitting the second laser beam; and
A special highly reflective layer that is formed on the other surface of the transparent body to which the first laser beam is incident and reflects the first laser beam
A laser device comprising a. 제9항에 있어서,
상기 반사 방지층과 상기 투명체를 투과한 상기 제2 레이저 빔은 상기 특수 고반사층을 투과하여 상기 제1 레이저 빔과 합류하는 레이저 장치.10. The method of claim 9,
The second laser beam passing through the anti-reflection layer and the transparent material passes through the special high reflection layer and merges with the first laser beam. 단면상에서 장축 방향 길이와 단축 방향 폭을 갖는 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 분할하는 단계;
상기 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 것과 더불어 단축 반전시키는 단계; 및
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 합류시키는 단계
를 포함하며,
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 빔 분리기에 의해 서로 다른 경로로 분할되고,
상기 제1 레이저 빔의 경로에 제1 스무딩 미러와 제2 스무딩 미러가 이격 배치되고,
상기 제1 스무딩 미러와 상기 제2 스무딩 미러는 각각의 중심점을 기준으로 기 설정된 범위 내에서 회전하여 상기 제1 레이저 빔을 장축 방향으로 이동시키는 레이저 빔 균일화 방법.splitting a laser beam having a length in a major axis direction and a width in a minor axis direction on a cross-section into a first laser beam and a second laser beam;
moving the first laser beam in the long axis direction and short-axis inverting; and
merging the first laser beam and the second laser beam
includes,
The first laser beam and the second laser beam are split into different paths by a beam splitter,
A first smoothing mirror and a second smoothing mirror are spaced apart from each other in the path of the first laser beam,
The first smoothing mirror and the second smoothing mirror are rotated within a preset range based on a central point of each to move the first laser beam in a long axis direction. 삭제delete 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 제1 스무딩 미러와 상기 제2 스무딩 미러는 회전량이 같고 회전 방향이 반대가 되도록 서로 연계하여 작동하며,
상기 제1 레이저 빔의 이동 방향과 이동량은 상기 제1 스무딩 미러 및 상기제2 스무딩 미러의 회전 방향과 회전량에 의해 결정되는 레이저 빔 균일화 방법.12. The method of claim 11,
The first smoothing mirror and the second smoothing mirror operate in conjunction with each other so that the rotation amount is the same and the rotation direction is opposite,
A laser beam equalization method in which the moving direction and the moving amount of the first laser beam are determined by the rotating directions and the rotating amount of the first and second smoothing mirrors. 제11항에 있어서,
상기 제2 스무딩 미러는 서로 직각을 유지하면서 굴절 코팅된 제1 반사면과 제2 반사면을 포함하며,
상기 제1 레이저 빔은 상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면에서 두 번 굴절 반사되면서 단축 반전되는 레이저 빔 균일화 방법.12. The method of claim 11,
The second smoothing mirror includes a first reflective surface and a second reflective surface that are refractively coated while maintaining a right angle to each other,
The first laser beam is uniaxially reversed while being refracted and reflected twice at the first reflective surface and the second reflective surface. 제15항에 있어서,
상기 빔 분리기에서 분리된 상기 제2 레이저 빔의 경로와, 상기 제1 스무딩미러 및 상기 제2 스무딩 미러에서 반사된 상기 제1 레이저 빔의 경로가 만나는 지점에 빔 통합기가 설치되는 레이저 빔 균일화 방법.16. The method of claim 15,
A laser beam equalization method in which a beam integrator is installed at a point where the path of the second laser beam separated by the beam splitter and the path of the first laser beam reflected from the first and second smoothing mirrors meet. 제16항에 있어서,
상기 빔 통합기는 투명체를 포함하고,
상기 제2 레이저 빔이 입사하는 상기 투명체의 일면에 반사 방지층이 형성되어 상기 제2 레이저 빔을 투과시키며,
상기 제1 레이저 빔이 입사하는 상기 투명체의 타면에 특수 고반사층이 형성되어 상기 제1 레이저 빔을 반사시키는 레이저 빔 균일화 방법.17. The method of claim 16,
the beam integrator comprises a transparent body;
An anti-reflection layer is formed on one surface of the transparent body to which the second laser beam is incident to transmit the second laser beam,
A laser beam equalization method in which a special high reflective layer is formed on the other surface of the transparent body to which the first laser beam is incident to reflect the first laser beam. 제17항에 있어서,
상기 반사 방지층과 상기 투명체를 투과한 상기 제2 레이저 빔은 상기 특수 고반사층을 투과하여 상기 제1 레이저 빔과 합류하는 레이저 빔 균일화 방법.18. The method of claim 17,
The second laser beam passing through the antireflection layer and the transparent material passes through the special high reflection layer and merges with the first laser beam.
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