KR100764179B1 - 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한레이저 다이렉트 패터닝 장치 - Google Patents

광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한레이저 다이렉트 패터닝 장치 Download PDF

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Abstract

광을 이용하여 기판상에 직선 줄무늬 형태의 패턴을 형성하기 위한 레이저 다이렉트 패터닝 장치에 있어서, 광을 발생하는 광원과; 상기 광원에서 발생되는 광을 반사시키기 위한 다수의 반사면을 가지는 폴리곤미러와; 상기 폴리곤미러를 회전시키기 위한 스핀들모터와; 상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사되는 광을 상기 기판상으로 안내하는 광학유닛과; 상기 기판을 지지하며, 상기 폴리곤미러에 의한 광의 주주사방향과, 상기 주주사방향에 직교하는 부주사방향으로 상기 기판을 이동시키며, 상기 제어부에 의해 구동제어되는 스테이지; 상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사된 광의 경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로 인식부와; 상기 광로 인식부로부터의 동기신호에 동기하여 상기 광원의 점멸을 조정하고, 상기 광로 인식부에서 검출된 신호에 의해 상기 스테이지를 구동제어하며, 원하는 패턴이 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부와; 상기 기판에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부로 제공하는 패턴 정보원;을 포함하며, 상기 광로 인식부는 상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부와; 상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치가 개시된다.
기판, 레이저 다이렉트 패터닝 장치, 폴리곤미러, 광로 인식, 동기 신호, ITO막 패터닝, 블랙 매트릭스막, 컬러필터 막

Description

광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치{A Laser Direct Patterning Apparatus using a Polygon Mirror controlled by corresponding signal from recognizing light path}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치를 개략적으로 나타내 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 폴리곤미러와 스핀들모터를 나타내 보인 부분 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 기판이 스캔광에 의해 부분적으로 막이 제거되는 상태를 설명하기 위한 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10..기판 100..광원
101..콜리메이팅렌즈 102..실린더렌즈
103..폴리곤미러 104..스핀들모터
105..이미징렌즈 106..반사미러
108,109..제1 및 제2수광부 110..제어부
120..패턴정보원 130..스테이지
140..지지프레임 150..베이스 프레임
160..조정유닛 170..솔레노이드
출원번호 : 1020040066719 (2004.08.24)
출원번호 : 1020040065066 (2004.08.18)
출원번호 : 1020040061074 (2004.08.03)
출원번호 : 1020040061077 (2004.08.03)
출원번호 : 1020040022270 (2004.03.31)
출원번호 : 1020030053586 (2003.08.02)
출원번호 : 1019990046281 (1999.10.25)
본 발명은 레이저를 이용하여 막이 형성된 기판이나 글라스에 막의 일부를 레이저를 이용하여 제거하는 방식으로 막 위에 패턴을 형성하는 다이렉트 패터닝(Direct Patterning) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리곤미러(Polygon Mirror)를 이용하여 레이저로 막 위에 패턴을 형성하는 레이저 다이렉트 패터닝 장치에 관한 것이다.
일반적으로 노광장치는 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등을 제조하는 공정에서 사용되는 것으로서, 마스크와 광학계, 조정용 스테이지 및 자외선을 이용하여 기판에 패턴을 형성하는 장치이다.
통상적으로 패턴을 형성하려는 막 위에 포토레지스트막을 마련한 뒤, 소정의 마스크 패턴을 포토레지스트막에 대응되게 위치시킨 뒤 UV 램프 등을 이용하여 상기 포토레지스트막을 마스크 패턴에 따라 노광시키고, 포토레지스트막의 노광된 부분을 현상하여 제거한 다음, 현상에 의해 제거된 포토레지스트막 패턴을 통해 노출된 막을 에칭 공정에 의해서 제거하고, 포토레지스트막 패턴을 제거하면, 유리기판상의 막에 원하는 패턴이 형성된다.
그런데 상기와 같이 포토 리소그라피(Photo Lithography) 방법에 의한 글라스 위의 막을 패터닝시키는 경우에는 그 공정이 까다롭고 복잡하며, 장치 설비에 비용이 많이 든다. 따라서, 제조시간이 오래 걸리고, 제조 비용이 증가하는 등의 문제점이 있다.
그러므로, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 레이저를 막에 직접적으로 조사하여 원하는 패턴을 형성하는 다이렉트 패너팅 기법이 도입될 필요가 있었다. 본 발명에서는 폴리곤 미러를 사용하여 ITO막이나 칼라 필터의 블랙 매트릭스에 직접적으로 원하는 패턴을 형성하는 장치를 개시한다.
폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공 기술은 출원번호 1020040066719 (2004.08.24), 출원번호 1020040065066(2004.08.18), 출원번호 1020040061074(2004.08.03), 출원번호 1020040061077(2004.08.03), 출원번호 1020040022270(2004.03.31), 출원번호 1020030053586(2003.08.02), 출원번호 1019990046281(1999.10.25) 등에도 개시되어 있다.
다만, 출원번호 1020040022270, 출원번호 1020040066719, 출원번호 1020040065066, 출원번호 1020040061074에 개시된 레이저 가공 기술은 웨이퍼 절단 을 목적으로 하고 있으며, 복수개의 폴리곤 미러를 사용하여 가공 속도를 높이는데 치중하고 있다.
출원번호 1020040061077에는 정밀한 레이저 가공을 위하여 오차보정이 가능한 폴리곤 미러를 이용한 다중 레이저 가공장치를 개시하고 있는데, 오차의 보정은 시험 대상물을 사용하여 폴리곤 미러의 반사면의 반사각이 항상 일정하게 되도록 하는 것으로서, 정밀한 패턴 형성을 위한 스테이지 제어나 광원의 점멸 제어에 기여하는 바는 없다.
출원번호 1019990046281는 폴리곤 미러 스캐너 모터의 속도를 제어하는 방법에 대해 개시하고 있으며, 검출 장치와 동기 신호를 분석하여 폴리곤 미러 스캐너의 회전 속도를 정밀하게 조절하는 기술을 개시하고 있다.
비교적 정밀도가 떨어져도 품질에서 용인이 되는 레이저를 이용한 절삭 가공과는 달리, 폴리곤 미러를 사용하는 막에 원하는 패턴을 형성시키기 위하여는 광원의 점멸, 스테이지의 이동 등을 정밀하게 조정해야 할 필요가 있다. 그러므로, 정밀한 제어에 기반하여 레이저로 막에 원하는 패턴을 정밀하게 형성시키는 기술의 개발이 절실하게 요구되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 직접 유리기판상의 막을 패터닝할 수 있는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치는, 광을 발생하는 광원과; 상기 광원에서 발생되는 광을 반사시키기 위한 다수의 반사면을 가지는 폴리곤미러와; 상기 폴리곤미러를 회전시키기 위한 스핀들모터와; 상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사되는 광을 상기 기판상으로 안내하는 광학유닛과; 상기 기판을 지지하며, 상기 폴리곤미러에 의한 광의 주주사방향과, 상기 주주사방향에 직교하는 부주사방향으로 상기 기판을 이동시키며, 상기 제어부에 의해 구동제어되는 스테이지; 상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사된 광의 경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로 인식부와; 상기 광로 인식부로부터의 동기신호에 동기하여 상기 광원의 점멸을 조정하고, 상기 광로 인식부에서 검출된 신호에 의해 상기 스테이지를 구동제어하며, 원하는 패턴이 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부와; 상기 기판에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부로 제공하는 패턴 정보원;을 포함하며, 상기 광로 인식부는 상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부와; 상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원과 상기 폴리곤미러 사이에 마련되어 상기 광원에서 출사되는 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 가이드 하는 콜리메이팅렌즈와; 상기 콜리메이팅렌즈에 의해 가이드된 광을 상기 폴리곤미러의 반사면에 수평방향으로 선형으로 결시키는 실린더렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학유닛은, 상기 폴리곤미러에서 발사된 등속도의 광을 주 스캐닝 방향으로 편광시키고 수차를 보정하여 스캐닝면 상에 초점을 맞추는 이미징렌즈와; 상기 이미징렌즈를 통과한 광을 소정 방향으로 반사시켜 상기 기판의 표면에 점상으로 결상시키는 반사미러;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 제1 및 제2수광부는 포토 다이오드를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 광원은 레이저 다이오드를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 제어부는, 상기 스핀들모터의 회전속도를 제어하는 모터 구동드라이버와; 상기 스테이지의 구동을 제어하는 스테이지 구동드라이버; 및 상기 광원의 점멸을 제어하는 광원 드라이버;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 패턴정보원은 상기 패턴정보를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 기판은 액정 디스플레이패널을 포함하며, 상기 액정디스플레이패널 상에 마련된 ITO막 또는 칼라 필터의 블랙 매트릭스가 상기 광에 의해서 부분적으로 제거되는 것이 좋다.
또한, 상기 폴리곤미러의 회전축을 미세 조정하여 상기 폴리곤미러의 반사면 각도를 조정하는 조정유닛을 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 조정유닛은, 상기 스핀들모터가 지지되는 지지프레임이 놓이는 베이스 프레임과; 상기 지지프레임과 베이스 프레임 사이에 설치되는 솔레노이드;를 포함하여, 상기 솔레노이드의 조정에 의해서 상기 지지프레임의 지지각도가 변경되어 상기 폴리곤미러의 자세를 조정할 수 있도록 하는 것이 좋다.
또한, 상기 솔레노이드는 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 폴리곤미러의 회전중심에서 벗어난 위치에 배치되는 것이 좋다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치를 자세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이렉트 패터닝 장치는, 광을 이용하여 기판(10)상에 직선 줄무늬 형태의 패턴을 형성하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이렉트 패터닝 장치는, 광을 발생하는 광원(100)과, 상기 광원(100)에서 발생되는 광을 반사시키기 위한 다수의 반사면을 가지는 폴리곤미러(103)와, 상기 폴리곤미러(103)를 회전시키기 위한 스핀들모터(104)와, 상기 폴리곤미러(103)의 반사면에서 반사되는 광을 상기 기판(10)상으로 안내하는 광학유닛(105,106)과, 상기 폴리곤미러(103)의 반사면에서 반사된 광의 반사경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로 인식부(108,109)와, 상기 광로 인식부(108,109)로부터의 동기신호에 동기하여 상기 광원(100)의 점멸을 조정하여 원하는 패턴이 상기 기판(10)상에 형성되도록 제어하는 제어부(110)와, 상기 기판(10)에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부(110)로 제공하는 패턴 정보원(120)을 구비한다.
상기 광원(100)은 소형, 경량이면서 가격이 저렴한 레이저 다이오드인 것이 바람직하다. 이 레이저 다이오드는 구동시 점광의 레이저 광을 출사한다.`
상기 광원(100)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로, 온도가 내려가면 광출력이 증가하는 반면에, 온도가 올라가면 광출력이 떨어지게 된다. 따라서, 그러한 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버(111)가 제어부(100)에 포함되어 있다. 상기 광원 드라이버(111)는 반전 앰프(Amp)와, 버퍼(Buffer)를 구비하고서 상기 제어부(110)에 의해 제어동작되어 레이저 광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로서 공지되어 있다.
또한, 상기 광원(100)에서 출사된 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이팅렌즈(101)가 광원(100)에서 출사된 광의 경로 상에 설치된다. 또한, 콜리메이팅렌즈(101)를 통과한 레이저 광을 수평방향의 선형으로 결상시키는 실린더렌즈(102)가 광의 경로 상에 설치되어 있다. 상기 콜리메이팅렌즈(101)와 실린더렌즈(102)는 광원(100)과 폴리곤미러(103) 사이의 레이저 광경로 상에 차례로 배치된다.
상기 폴리곤미러(103)는 그 둘레면이 다각면으로 형성되어 고속으로 회전되게 되며, 그 회전에 따른 반사면의 각도 변화에 따라 상기 광원(100)에서 출사되는 레이저 광을 반사하는 각도가 상이하게 되어 있다. 따라서, 회전하는 폴리곤미러(103)의 반사면에서 상이한 방향으로 반사되는 레이저 광이 연속됨으로써, 주주사방향(A)으로 스캔된다.
이러한 폴리곤미러(103)는 6개의 반사면이 등간격으로 배치되어 있으며, 상기 스핀들모터(104)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 스핀들모터(104)는 지지프레임(140)에 결합되어 있으며, 상기 제어부(110)에 의해 그 구동이 제어된다. 상 기 스핀들모터(104)는 제어부(110)에 의해 정속으로 회전하도록 제어됨으로써, 폴리곤미러(103)가 정속으로 회전될 수 있도록 한다.
상기 광학유닛(105,106)은 이미징렌즈(105)와, 반사미러(106)를 구비한다. 상기 이미징렌즈(105)는 상기 주주사방향(A)으로 주사되는 스캔되는 광을 상기 기판(10)에 초점이 맞추어지도록 결상시킨다. 상기 반사미러(106)는 상기 이미징렌즈(105)에서 결상되는 광을 소정 경로로 반사시킴으로써, 상기 기판(10)으로 결상되도록 한다.
상기 광로 인식부(108,109)는 제1수광부(108)와, 제2수광부(109)를 구비한다. 상기 제1수광부(108)는 상기 폴리곤미러(103)에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하여 초기 동기신호를 인식하기 위한 것으로서, 포토 다이오드일 수 있다. 이 제1수광부(108)에서 수광된 신호는 상기 제어부(110)로 전달된다.
상기 제2수광부(109)는 상기 폴리곤미러(103)에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하여 마지막 동기신호를 인식하기 위한 것으로서, 포토 다이오드일 수 있다. 이 제2수광부(109)에서의 수광신호는 제어부(110)로 전달된다.
상기 제어부(110)는 상기 광원 드라이버(111)와, 상기 스핀들모터 구동드라이버(113)와, 후술할 스테이지(130)를 구동시키는 스테이지 구동드라이버(115) 및 조정유닛 구동드라이버(117)를 구비한다.
상기 제어부(110)는 패턴 정보원(120)에서 제공되는 패턴정보를 근거로 하 여, 상기 광원(100)의 온/오프 제어는 물론 그 온/오프 시간을 제어하되, 상기 제1 및 제2수광부(108,109)에서 전달되는 동기신호를 기초로 하여 상기 광원 드라이버(111)를 제어한다.
또한, 제어부(110)는 상기 광원(100)의 구동제어시, 상기 스핀들모터(104)가 정속도가 회전될 수 있도록 스핀들모터 구동드라이버(113)를 제어한다.
상기 스테이지 구동드라이버(115)는 제어부(110)에 의해 제어되는 것으로서, 스테이지(130)를 주주사방향(A)과, 그 주주사방향(A)에 직교하는 부주사방향(B)으로 선택적으로 구동시킨다.
여기서, 상기 스테이지(130)는 기판(10)이 지지되는 작업대이다. 상기 제1 및 제2수광부(108,109)에서 수광된 동시신호를 근거로 하여, 상기 스테이지(130)에 놓인 기판(10)이 주주사 방향(A)으로 스캔위치에 놓이도록 스테이지(130)는 구동드라이버(115)에 의해 주주사 방향(A)으로 구동제어된다. 그리고 줄무늬 모양의 패턴을 기판(10) 상에 형성할 수 있도록 스테이지(130)는 하나의 줄무늬 모양이 스캔된 다음에는 소정 거리 부주사방향(B)으로 이동되도록 제어됨으로써, 먼저 형성된 줄무늬 모양의 패턴에 소정 간격을 두고 다른 줄무늬 패턴을 연속해서 형성할 수 있도록 한다. 여기서 상기 스테이지(130)는 주주사 방향(A)으로는 초기에 스캔 위치를 세팅한 뒤에는 부주사 방향(B)으로 정밀제어됨으로써, 줄무늬 형태의 패턴이 기판(10) 상에 연속해서 형성되도록 할 수 있다.
상기 패턴 정보원(120)은 패턴정보를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 컴퓨터는 미리 설정 또는 저장된 데이터를 패턴정보로 프로 그래밍하여 상기 제어부(110)로 공급하게 된다.
여기서, 상기 스테이지(130)에 놓이는 기판(10)은 반도체 웨이퍼, LCD, PDP 패널 등일 수 있으며, 본 실시예의 경우, 액정 디스플레이패널(LCD) 즉, 유리기판(이하 유리기판(10)이라 함)을 나타낸다. 상기 유리 기판(10) 상에는 ITO(Indium Tin Oxide) 막이 소정 두께로 코팅 내지는 증착되어 있으며, 상기 유리 기판(10) 상에 마련된 ITO막은 시간의 경과에 따라 스캔광에 노출되는 부분이 제거되는 방식으로 ITO 막에 줄무늬 등의 기설정된 형태의 패턴이 만들어지게 된다. 또한, 동일한 방식으로 상기 ITO 막 대신에 칼라 필터의 화소를 분리하는 자외선 차단 필름인 블랙 매트릭스(Black matrix) 상에서도 상기 ITO 막에서와 같이 기설정된 형태의 패턴이 만들어 지게 된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리곤미러(103)의 회전축을 미세 조정하여 상기 폴리곤미러(103)의 반사면 각도를 조정하는 조정유닛(160)을 더 구비한다. 상기 조정유닛(160)은 상기 지지프레임(140)이 놓이는 베이스 프레임(150)과, 상기 지지프레임(140)과 베이스 프레임(150) 사이에 설치되는 솔레노이드(170)를 구비하다. 상기 베이스 프레임(150)은 지지프레임(140)과 소정 거리 이격된 채 지지하도록 결합된다.
상기 솔레노이드(170)는 상기 제어부(110)에 의해 제어되는 솔레노이드 구동드라이버(115)에 의해 구동제어되어 상기 지지프레임(140)의 지지각도를 변경하도록 한다. 이러한 솔레노이드(170)는 구동시 지지프레임(140)의 어느 한쪽이 베이스 프레임(150)에 대해 더 멀어지도록 함으로써, 폴리곤미러(103)의 자세를 조정할 수 있도록 폴리곤미러(103)의 회전중심에서 가능한 멀리 벗어난 지점에 위치되는 것이 좋다.
상기와 같이 폴리곤미러(103)의 자세를 조정유닛(160)에 의해 조정하게 되면, 폴리곤미러(103)의 반사면의 상하 각도를 조정하여 스캐닝되는 광의 방향을 부주사방향으로 더욱 정밀하게 미세 조정할 수 있게 된다.
상기 구성에 의하면, 광원(100)에서는 일정한 파워로 레이저 광을 출사한다. 광원(100)에서 출사되는 레이저 광의 파워는 상기 드라이버(111)에 의해 제어된다. 그리고 출사된 광의 파워는 상기 제1 및 제2수광부(108,109)에 의해서 모니터링됨으로서, 제어부(100)는 모니터링된 출사광의 파워를 근거로 상기 드라이버(111)를 제거하게 된다.
출사된 광은 상기 콜리메이팅렌즈(101)와 실린더렌즈(102)를 통과하여 폴리곤미러(103)의 반사면으로 결상된다. 이때, 폴리곤미러(103)는 고속으로 정속 회전하면서, 입사되는 광을 주주사 방향(A)으로 반사하여 스캔광을 형성한다. 이때, 상기 스캔광은 연속된 광일 수도 있고, 광원(100)의 온/오프 및 온/오프 시간에 따라서 비 연속된 스캔광일 수 있다.
상기 스캔광은 이미징렌즈(105)를 통과하여 소정의 경로를 경유하는데, 상기 제1수광부(108)에서는 유효 광경로를 갖는 광경로 중에서 초기 광을 수광함으로써, 동기신호를 상기 제어부(110)로 전달한다. 그리고 제2수광부(109)에서는 유효 광경로의 마지막 광을 수광함으로써, 동기신호를 상기 제어부(110)로 전달한다. 상기 제어부(110)에서는 상기 각 수광부(108,109)에서 전달된 동기신호를 근거로 하여, 상기 스테이지(130), 광원(100) 및 조정유닛(160)을 구동제어함으로써, 기판(10)의 원하는 위치에 스캔광이 입사되도록 제어한다.
즉, 소위 유효 스캔광은 상기 반사미러(106)에서 반사되어 유리기판(10)으로 입사되되, 비연속적인 스캔광이다 보니, 도 3에 도시된 바와 같이, 유리기판(10) 상의 ITO막(13) 또는 컬러 필터의 블랙매트릭스 등을 비연속적으로 스캔하여 패터닝시킴으로써, 줄무늬 형태의 패턴을 주주사 방향(A)으로 형성하고, 상기 스테이지(130)를 구동시켜 유리기판(10)을 부주사방향(B)으로 이동시킴으로써, 연속된 줄무늬 형태의 패턴을 형성할 수 있게 된다.
즉, 도 3에서 광원(100)이 온(on)되어 레이저 광이 출사되어 스캔 된 부분은 막(13)이 패터닝되면서 제거되고, 다른 부분은 광원(100)이 오프된 상태이므로 광이 출사되지 않았으므로, 스캔광이 생성되지 않아 막(13)이 그대로 남아있게 되는 것이다.
한편, 이와 같이, 레이저를 폴리곤미러(103)를 이용하여 유리기판(10)을 스캐닝하여 막(13)을 직접 패터닝하게 되면, 종래와는 달리 그 공정이 간단하여 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 생산성도 향상시킬 수 있게 되며, 또한, 가공 단계를 단축시키고 비용도 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이 다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 레이저 다이렉트 패터닝 장치에 따르면, 폴리곤미러를 사용하여 유리 기판에 패턴을 스캐닝하여 직접 형성할 수 있기 때문에, 패터닝 작업이 간단하고, 이에 따른 비용 및 시간을 절약할 수 있는 이점이 있다.
또한, 폴리곤미러의 반사면에서 반사된 광의 경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로 인식부를 도입함으로써, 상기 동기 신호에 기반하여 제어부가 광원의 점멸, 스테이지의 이동 등을 제어함으로써 막에 원하는 정밀한 패턴을 형성시킬 수가 있게 된다.

Claims (11)

  1. 광을 이용하여 기판상에 직선 줄무늬 형태의 패턴을 형성하기 위한 레이저 다이렉트 패터닝 장치에 있어서,
    광을 발생하는 광원과;
    상기 광원에서 발생되는 광을 반사시키기 위한 다수의 반사면을 가지는 폴리곤미러와;
    상기 폴리곤미러를 회전시키기 위한 스핀들모터와;
    상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사되는 광을 상기 기판상으로 안내하는 광학유닛과;
    상기 기판을 지지하며, 상기 폴리곤미러에 의한 광의 주주사방향과, 상기 주주사방향에 직교하는 부주사방향으로 상기 기판을 이동시키며, 상기 제어부에 의해 구동제어되는 스테이지;
    상기 폴리곤미러의 반사면에서 반사된 광의 경로를 인식하여 동기신호를 발생하는 광로 인식부와;
    상기 광로 인식부로부터의 동기신호에 동기하여 상기 광원의 점멸을 조정하고, 상기 광로 인식부에서 검출된 신호에 의해 상기 스테이지를 구동제어하며, 원하는 패턴이 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부와;
    상기 기판에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부로 제공하는 패턴 정보원;을 포함하며,
    상기 광로 인식부는 상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부와;
    상기 폴리곤미러에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원과 상기 폴리곤미러 사이에 마련되어 상기 광원에서 출사되는 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 가이드 하는 콜리메이팅렌즈와;
    상기 콜리메이팅렌즈에 의해 가이드된 광을 상기 폴리곤미러의 반사면에 수평방향으로 선형으로 결상시키는 실린더렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학유닛은,
    상기 폴리곤미러에서 발사된 등속도의 광을 주 스캐닝 방향으로 편광시키고 수차를 보정하여 스캐닝면 상에 초점을 맞추는 이미징렌즈와;
    상기 이미징렌즈를 통과한 광을 소정 방향으로 반사시켜 상기 기판의 표면에 점상으로 결상시키는 반사미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2수광부는 포토 다이오드를 포함하며,
    상기 광원은 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 스핀들모터의 회전속도를 제어하는 모터 구동드라이버와;
    상기 스테이지의 구동을 제어하는 스테이지 구동드라이버; 및
    상기 광원의 점멸을 제어하는 광원 드라이버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 패턴정보원은 상기 패턴정보를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판은 액정 디스플레이패널을 포함하며,
    상기 액정디스플레이패널 상에 마련된 ITO막이 상기 광에 의해서 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은 평판 디스플레이패널을 포함하며,
    상기 평판 디스플레이패널 상에 마련된 칼라 필터 상의 블랙 매트릭스막이 상기 광에 의해서 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리곤미러의 회전축을 미세 조정하여 상기 폴리곤미러의 반사면 각도를 조정하는 조정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조정유닛은,
    상기 스핀들모터가 지지되는 지지프레임이 놓이는 베이스 프레임과;
    상기 지지프레임과 베이스 프레임 사이에 설치되는 솔레노이드;를 포함하여,
    상기 솔레노이드의 조정에 의해서 상기 지지프레임의 지지각도가 변경되어 상기 폴리곤미러의 자세를 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 제어부에 의해 제어되며,
    상기 폴리곤미러의 회전중심에서 벗어난 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 광로 인식 동기 신호로 제어되는 폴리곤미러를 이용한 레이저 다이렉트 패터닝 장치.
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