KR100814276B1

KR100814276B1 - Device and method for correcting faults of panel

Info

Publication number: KR100814276B1
Application number: KR1020060080744A
Authority: KR
Inventors: 유재연; 강인철; 김정훈
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-03-18
Also published as: KR20080018518A

Abstract

기판 결함 수정장치 및 방법이 개시된다. 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 레이저 빔을 조사하여 결함을 수정하는 장치로서, 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부와, 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 갈바노 미러와, 제1 갈바노 미러로부터 반사된 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 갈바노 미러와, 제1 갈바노 미러 및 제2 갈바노 미러의 회전을 제어하여 레이저 빔이 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 조사되도록 하는 회전 제어부를 포함하는 기판 결함 수정장치는, 극초단 레이저 펄스를 갖는 피코세컨드 또는 펨토세컨드 레이저를 이용하여 초당 수 내지 수십 kHz에 이르는 높은 반복율(Repetition rate)로 패턴결함이나 돌기결함과 같은 가공 대상에 조사하고, 갈바노 미러를 이용하여 다양한 형태의 돌기결함에 대한 수정이 가능하다.A substrate defect correction apparatus and method are disclosed. A device for correcting a defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on a substrate, the apparatus comprising: a laser generator for generating a laser beam having an ultra short laser pulse, a laser beam receiving and reflecting the laser beam, and rotating about a first axis A first galvano mirror, a second galvano mirror that receives and reflects a laser beam reflected from the first galvano mirror, rotates about a second axis, and a first galvano mirror and a second galvano mirror. A substrate defect correcting apparatus including a rotation control unit for controlling rotation so that a laser beam is irradiated to a region in which a defect exists on a substrate is provided at several to several tens of kHz per second using a picosecond or femtosecond laser having an extremely short laser pulse. At high repetition rate, it is irradiated to processing object such as pattern defect or protrusion defect, and various forms using galvano mirror It can be modified for the protrusion defect.

극초단 레이저 펄스, 피코세컨드 레이저, 펨토세컨드 레이저, 컬러필터, 액정표시장치 Ultra-short laser pulse, picosecond laser, femtosecond laser, color filter, liquid crystal display

Description

Device and method for correcting faults of panel

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정장치의 시스템 블록도.1 is a system block diagram of a substrate defect correction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정장치 시스템의 개략도.2 is a schematic diagram of a substrate defect correction apparatus system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 분포의 평탄화 방법을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the planarization method of the energy distribution of the laser beam according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 갈바노 스캐너의 구동방법을 나타낸 사시도.4 is a perspective view showing a method of driving a galvano scanner according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 극초단 펄스 레이저로 가공한 예와 롱펄스 레이저로 가공한 예를 비교하여 나타낸 도면.Figure 5 is a view showing a comparison of the example processed by the ultra-short pulse laser and the long pulse laser according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 극초단 펄스 레이저의 확산길이와 롱펄스 레이저의 확산길이를 비교하여 나타낸 도면.Figure 6 is a view showing a comparison between the diffusion length of the ultrashort pulse laser and the long pulse laser according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 극초단 레이저 펄스로 가공한 돌기결함의 표면조도를 나타낸 그래프.7 is a graph showing the surface roughness of the protrusion defects processed by the ultra-short laser pulse according to an embodiment of the present invention.

도 8은 종래기술에 따른 컬러필터의 구조를 나타낸 단면도.8 is a cross-sectional view showing the structure of a color filter according to the prior art.

도 9는 레이저 패턴결함 수정방법에 따라 컬러필터의 패턴결함을 수정하는 과정을 나타낸 도면.9 is a view illustrating a process of correcting a pattern defect of a color filter according to a laser pattern defect correcting method.

도 10은 종래기술에 따른 연마테입을 이용하여 컬러필터의 돌기결함을 수정하는 과정을 나타낸 도면.10 is a view showing a process of correcting the protrusion defect of the color filter using a polishing tape according to the prior art.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정방법을 나타낸 순서도.11 is a flowchart illustrating a method of correcting a substrate defect according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 레이저 발생부 2 : 셔터1 laser generating unit 2 shutter

3 : 광학변조기(Optic Modulator) 5 : 파워검출기(Power detector)3: Optical Modulator 5: Power detector

12, 13, 15 : 빔스플리터 8 : 반사거울12, 13, 15: beam splitter 8: reflection mirror

9 : 에프쎄타렌즈 조명 10: 갈바노 스캐너9: ftheta lens illumination 10: galvano scanner

11a, 11b: 제1 및 제2 갈바노 미러 16: 비접촉 높이 측정기 11a, 11b: first and second galvano mirror 16: non-contact height measuring instrument

17: 에프쎄타렌즈부 18: Z축 스테이지(Z-axis stage)17: f-theta lens unit 18: Z-axis stage

19: 자동 초점 시스템 20: X-Y 스테이지(X-Y stage)19: Auto Focus System 20: X-Y Stage

21: 제어컴퓨터(Control PC) 22: 레이저 빔의 경로21: Control PC 22: Path of Laser Beam

23: 빔덤프(Beam dump) 24: 기판 23: Beam dump 24: Board

26: 유리기판 27: 블랙매트릭스(Black matrix) 26: glass substrate 27: Black matrix

28: 적(R) 29: 녹(G)28: Red (R) 29: Green (G)

30: 청(B) 31: 오버코트(Over coat)30: blue (B) 31: over coat

32: 투명전극막(Indium Tin Oxide) 33: 패턴결함(Pattern defect)32: Indium Tin Oxide 33: Pattern defect

34: 돌기결함 35: 연마헤드(Grinding head)34: Defective protrusion 35: Grinding head

36: 고정블록(Fixed block) 37: 연마테이프(Grinding tape)36: Fixed block 37: Grinding tape

40: 스캐닝 관찰부 42: 빔 축소렌즈 40: scanning observer 42: beam reduction lens

44: 빔 확대렌즈 46: 조명44: beam magnifying lens 46: illumination

48: 튜브렌즈 50:대물렌즈부48: tube lens 50: objective lens unit

본 발명은, 기판 결함 수정장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치용 컬러필터 기판의 결함을 수정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a substrate defect correction apparatus and a method, and more particularly, to an apparatus and a method for correcting a defect of a color filter substrate for a liquid crystal display device.

액정표시장치의 제조에 있어서, 도 8에 도시된 것과 같은 컬러필터의 제조 공정은 다음과 같다. 먼저 유리기판(Mother glass)(26) 위에 크롬이나 검정색 수지(Resin) 등을 도포하고 포토 리소그라피(Photo lithography) 공정 등을 이용하여 가는 격자 모양의 블랙매트릭스(Black matrix)(27)를 형성한 후, 빛의 3원색인 적(R)(28), 녹(G)(29), 청(B)(30)의 수지제의 포토 레지스트(Photo resist)를 블랙매트릭스와 같은 방법으로 순차적으로 도포 및 형성시킨다.In the manufacture of the liquid crystal display, the manufacturing process of the color filter as shown in FIG. 8 is as follows. First, chrome or black resin is coated on the mother glass 26, and a thin black matrix 27 is formed by using a photo lithography process. Photoresist of red (R) (28), green (G) (29), and blue (B) (30), which are the three primary colors of light, is sequentially applied in the same manner as the black matrix To form.

다음으로, 그 위에 각각 미세한 높이 차이를 갖는 적, 녹, 청의 컬러 레지스트면을 평탄화시키고, 액정의 배향 특성을 좋게 하기 위해 수지제의 오버코트(Over coat)(31) 막을 코팅하고, 공통전극 역할을 하는 투명전극막(Indium Tin Oxide)(32)과 액정의 배향을 결정해 주는 배향막(Polyimide)을 순차적으로 형성한다.Next, in order to planarize the red, green, and blue color resist surfaces having fine height differences thereon, and to improve the alignment characteristics of the liquid crystal, an overcoat 31 film made of resin is coated, and a common electrode is used. An indium tin oxide 32 and an alignment layer for determining the alignment of the liquid crystal are sequentially formed.

그러나 상기와 같은 컬러필터 제조공정에서는 여러 가지 결함들이 발생하게 되는데, 컬러필터를 증착시키는 공정에서 일부분이 평탄하게 증착되지 못하고 돌출되어 결함이 발생하거나, 공기 중에 있는 이물 등이 각각의 재료에 혼입되어 컬러필터의 픽셀(Pixel) 등에 고착되어 해당 컬러의 색상에 의해 발휘되는 색감을 저하시키는 문제이다.However, in the color filter manufacturing process as described above, various defects occur. In the process of depositing the color filter, a part of the color filter is not evenly deposited and protrudes to cause a defect, or foreign matter in the air is mixed in each material. It is a problem of deteriorating the color exerted by the color of the color by being adhered to a pixel of a color filter.

또한, 이와 같은 이물들이 제거되지 않을 경우에는 다음 공정에서 이 이물 위로 포토레지스트나 오버코트 등이 도포되어 돌기 형상의 결함이 발생하게 된다. 이와 같이 컬러필터 표면에 돌기결함이 발생되면 이 돌기결함을 통과하는 빛은 돌기결함에 의해 산란되거나 불규칙하게 반사되어 액정표시장치의 화질에 심각한 영향을 주게 된다.In addition, when such foreign matters are not removed, a photoresist or an overcoat, etc. are applied onto the foreign matters in the next step, thereby causing protrusion defects. When projection defects are generated on the surface of the color filter as described above, light passing through the projection defects is scattered or irregularly reflected by the projection defects, which seriously affects the image quality of the liquid crystal display.

이러한 이물에 의한 패턴결함이나 돌기결함은 액정표시장치의 유리기판의 크기가 커짐에 따라 그 빈도와 양이 급속히 증가하게 된다.Such pattern defects or protrusion defects caused by foreign substances are rapidly increased in frequency and quantity as the glass substrate of the liquid crystal display device increases in size.

한편, 액정표시장치의 유리기판 크기가 커질수록 그 가격도 상승하며, 상기와 같은 결함이 있는 유리기판을 폐기하는 것은 막대한 손실을 가져오게 되므로, 상기와 같은 결함이 있는 유리기판을 재사용하는 여러 가지 수정방법 및 장치가 고안되었다.On the other hand, as the size of the glass substrate of the liquid crystal display device increases, the price thereof increases, and the disposal of the defective glass substrate as described above causes enormous losses, so that various kinds of reuse of the defective glass substrate can be made. Modifications and devices have been devised.

그 대표적인 예의 하나로, 도 10에 도시한 바와 같이 컬러필터 표면에 발생한 돌기결함을 미세 연마 입자가 도포된 릴(Reel) 형태의 연마테이프(37)를 이용한 컬러필터 돌기연마장치를 이용하여 갈아내는 연마식 돌기결함(34) 수정방법을 들 수 있다.As one of the representative examples, as shown in FIG. 10, polishing of the protrusion defects generated on the surface of the color filter using a color filter protrusion polishing device using a reel-type polishing tape 37 coated with fine abrasive particles is applied. A method of correcting the expression protrusion defect 34 may be mentioned.

릴(Reel) 형태의 연마테이프(37)를 이용한 컬러필터 돌기연마장치는 도 10에 도시된 바와 같이 돌기결함(34)의 상단부터 기준 높이까지 돌기결함(34)의 재질과 크기에 따라 연마테이프의 속도와 높이를 정밀제어하면서 돌기결함을 연마하고 연마시에 발생하는 이물질은 흡입하는 방식으로 돌기결함을 제거한다.As shown in FIG. 10, the color filter protrusion polishing device using the reel-type polishing tape 37 has a polishing tape according to the material and size of the protrusion defect 34 from the top of the protrusion defect 34 to the reference height. It precisely controls the speed and height of the grind to remove the grind defects by grinding the grind defects and inhaling foreign substances generated during grinding.

그러나 종래의 연마테이프를 이용한 돌기결함 수정방법에는 다음과 같은 문제점들이 도출된다.However, the following problems are derived from the conventional method for correcting protrusion defects using abrasive tape.

첫째, 돌기결함의 연마조건을 찾아내기가 곤란하다. 컬러필터 제조공정에서 발생하는 돌기결함은 그 크기와 형상이 다양하므로 각 돌기결함마다 연마속도 등의 연마조건을 변화시켜야 하지만, 돌기의 크기가 수십 마이크로 미터 이하로 작기 때문에 수정 전 돌기결함의 상태나 조건을 확인하는 것이 매우 어렵다. 따라서 연마에 의한 돌기결함의 수정시 균일한 품질을 얻기 어렵다는 문제가 있다.First, it is difficult to find the polishing conditions for protrusion defects. Since the projection defects generated in the color filter manufacturing process vary in size and shape, the polishing conditions such as the polishing rate should be changed for each projection defect.However, since the projections are small in the order of tens of micrometers or less, It is very difficult to identify the condition. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a uniform quality when correcting the projection defect by polishing.

둘째, 가늘고 높은 기둥 형태의 돌기는 연마할 수 없다. 연마테이프(37)는 돌기결함(34)의 상면을 마찰시킴과 동시에 연마테이프의 이송방향으로 힘을 가하면서 연마를 하게 된다. 따라서, 돌기결함의 형태가 가늘고 높은 기둥 형태일 경우 연마시 가해지는 힘을 지탱하지 못하고 돌기가 부러지면서 연마테이프와 함께 이동하게 되고, 이 과정에서 부러진 돌기가 컬러필터의 상면을 긁고 지나가면서 추가적인 불량을 유발할 수 있다.Second, thin and tall pillars cannot be polished. The polishing tape 37 polishes the upper surface of the protrusion defect 34 while applying a force in the conveying direction of the polishing tape. Therefore, if the shape of the protrusion defect is thin and high, the column cannot support the force applied during polishing and the protrusion breaks and moves together with the polishing tape. In this process, the broken protrusion scratches the upper surface of the color filter and passes additional defects. May cause.

셋째, 유지보수가 번거롭고 비용이 많이 든다. 연마테이프는 소모성이므로 잦은 교체가 이루어져야 하고, 이를 교체하는데 비용이 많이 소요되어 생산비용이 증가한다. 또한, 잦은 교체에 따른 시간이 소요되어 장비의 가동 시간이 줄어들게 되므로 생산성이 감소할 수 있다.Third, maintenance is cumbersome and expensive. Since abrasive tapes are consumable, they need to be replaced frequently, which is expensive to replace, increasing production costs. In addition, productivity can be reduced because the time required for frequent replacement can reduce the uptime of the equipment.

넷째, 수정 작업에 소요되는 시간이 길다. 연마테이프를 이용한 돌기결함 수정방법의 경우 수정할 돌기결함의 물리적 상태를 파악하기 어렵기 때문에, 수정시 연마테이프의 이송속도는 최악의 돌기결함의 상태를 가정하여 설정하게 된다. 따라서 개별 돌기결함마다의 수정 시간은 최악의 돌기결함의 상태에 소요되는 시간만큼이 소요되게 되므로, 결과적으로 컬러필터 제조 공정에서 가장 빈도가 높은 불량인 돌기결함을 수정하는데 여러 대의 수정장치가 필요하게 된다.Fourth, the time required for corrective work is long. In the case of the method of correcting the protrusion defect using the polishing tape, it is difficult to determine the physical state of the protrusion defect to be corrected. Therefore, the feeding speed of the polishing tape at the time of correction is set on the assumption of the worst protrusion defect. Therefore, the correction time for each projection defect is as much as the time required for the state of the worst projection defect, and as a result, several correction devices are needed to correct the projection defect, which is the most frequent defect in the color filter manufacturing process. do.

또한, 유리기판을 재사용하기 위한 수정방법의 하나로서, 도 9에 도시된 바와 같이 레이저를 이용하여 이물이 혼입된 부위를 잘라내고 해당되는 색깔의 잉크 등을 도포하여 수정하는 레이저 패턴결함(33) 수정방법을 들 수 있다.In addition, as one of the correction methods for reusing the glass substrate, as shown in Figure 9, using a laser to cut out the portion mixed with the foreign material and the laser pattern defect 33 to apply by modifying the ink of the corresponding color, etc. The correction method can be mentioned.

종래의 레이저를 이용한 패턴결함 수정방법의 경우, 주로 사용하는 레이저는 펄스 시간이 수∼수십 나노세컨드(nano second)인 롱펄스(Long pulse) Nd-YAG 레이저이고, 일반적으로 1,064nm 파장의 레이저 광선을 비선형 크리스탈(Non-linear crystal)에 통과시켜 532nm, 355nm, 266nm 등의 파장으로 변환하여 가공물의 구성 재질에 따라 해당 재질에 흡수율(Absorption rate)이 높은 파장을 선택적으로 사용하며, 레이저 빔의 크기를 결함크기에 맞게 조절하는 슬릿(Slit) 등의 기구를 매개로 하여 결상광학계(Imaging optic system)를 구성하여 컬러필터 기판상의 결함을 제거하였다.In the case of a pattern defect correction method using a conventional laser, a laser mainly used is a long pulse Nd-YAG laser having a pulse time of several to several tens of nanoseconds, and generally a laser beam having a wavelength of 1,064 nm. Pass through non-linear crystal and convert it into wavelength of 532nm, 355nm, 266nm, etc., and selectively use the wavelength with high absorption rate for the material according to the material of the workpiece. The defects on the color filter substrate were removed by constructing an imaging optic system through a device such as a slit that adjusts the size to a defect size.

그러나 컬러필터 기판상의 결함을 롱펄스(Long pulse) 레이저로 가공하는 경우에는 다음과 같은 문제점들이 도출된다.However, when the defects on the color filter substrate are processed by a long pulse laser, the following problems are derived.

첫째, 롱펄스 레이저의 지속시간 동안 레이저에 의한 열의 축적으로 인하여 열확산이 일어난다. 열확산으로 인해 열영향부(Heat Affected Zone : HAZ)가 넓게 발생하며 열파동 또는 냉각파동은 열영향부를 따라 재료주변에 미소균열을 생성시킨다. 또한, 열확산은 표면에 충격파를 형성하여 소자 구조 근처에 손상을 주거나 다층재료를 여러 층으로 분리시키며, 재료가 가공되는 동안 충격파의 진폭이 변하게 되면 에너지의 축적은 더욱 강해지게 된다. 이에 따라 요구되는 가공 형상 및 정밀도를 얻기가 어렵다.First, thermal diffusion occurs due to the accumulation of heat by the laser during the duration of the long pulse laser. Due to the thermal diffusion, heat affected zones (HAZs) are widely generated, and heat waves or cooling waves generate microcracks around the material along the heat affected zones. Thermal diffusion also creates shock waves on the surface, which damages the device structure or separates the multilayered material into layers, and the accumulation of energy becomes stronger when the amplitude of the shock wave changes while the material is being processed. This makes it difficult to obtain the required machining shape and precision.

둘째, 수정에 필요한 레이저의 적정 파장을 선택하기 곤란하다. 컬러필터를 구성하는 다층재료의 종류에 따라 재료마다 에너지를 흡수하는 파장이 각각 다르므로 가공에 따라 레이저를 적절한 파장으로 변경시켜야 하며, 컬러필터의 제조공정의 단순화와 환경적인 문제 등으로 인해 다양한 컬러필터용 재료가 개발되고 있어서 레이저 가공에 적절한 파장을 선택하기 더욱 어려워지고 있다.Second, it is difficult to select the appropriate wavelength of the laser required for correction. The wavelengths of energy absorption are different for each material depending on the type of multi-layer material constituting the color filter. Therefore, the laser should be changed to an appropriate wavelength depending on the processing, and various colors due to the simplification of the manufacturing process of the color filter and environmental problems As filter materials have been developed, it is becoming more difficult to select a wavelength suitable for laser processing.

특히 최근에 생산되는 수지제(Resin) 컬러필터의 경우, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이 롱펄스 레이저로 가공 테스트를 해 본 결과, 열확산부가 넓게 형성되며 다층재료가 여러 층으로 분리되는 현상이 나타나 종래의 롱펄스(Long pulse) 레이저로 가공하는 것이 상당히 어려운 실정이다.In particular, in the case of a resin color filter recently produced, as shown in (a) of FIG. 5, as a result of a processing test with a long pulse laser, a thermal diffusion part is widely formed and a multilayer material is separated into several layers. This situation is quite difficult to process with a conventional long pulse (Long pulse) laser.

셋째, 파장변환으로 레이저 빔의 질과 가공 정도가 저하된다. 종래에 주로 사용하는 Nd:YAG 레이저를 비선형 크리스탈을 사용하여 1,064nm 파장에서 532nm, 355nm, 266nm의 파장으로의 변환할 경우, 그 과정에서 각 파장마다 비선형 크리스탈(Non-linear crystal)이 추가되어야 하는데, 이 경우 비선형 크리스탈(Non-linear crystal)이 온도 등 주위 환경에 민감하여 빔의 에너지 분포의 불균일화를 초래하며, 레이저 빔의 강도가 약화되어 빔의 질이 저하되므로 가공면의 상태와 정밀도가 악화된다는 문제가 있다.Third, the wavelength conversion degrades the quality and processing of the laser beam. When converting a conventional Nd: YAG laser from a wavelength of 1,064nm to wavelengths of 532nm, 355nm and 266nm using a nonlinear crystal, a non-linear crystal must be added for each wavelength in the process. In this case, the non-linear crystal is sensitive to the surrounding environment such as temperature, resulting in non-uniform distribution of energy of the beam, and the intensity of the laser beam is weakened and the quality of the beam is deteriorated. There is a problem that gets worse.

넷째, 돌기결함의 생김새가 다양하고 불규칙적이어서 레이저 빔의 스폿의 모양을 돌기결함의 형태에 따라 변화시켜야 하고 또한, 레이저 빔의 에너지 분포를 평탄화해야 주변의 손상없이 가공이 가능하다는 문제점이 있었다.Fourth, because the appearance of the projection defects are various and irregular, the shape of the spot of the laser beam must be changed according to the shape of the projection defect, and the energy distribution of the laser beam must be flattened to allow processing without damage to the surroundings.

다섯째, 돌기 형태의 결함의 경우 높이 제어 가공이 수행되야 하는데, 다양한 높이의 돌기에 따라 레이저 빔의 펄스의 수를 적절히 조절해야 한다는 문제점이 있었다.Fifth, in the case of the defect of the projection type, the height control processing should be performed, there was a problem that the number of pulses of the laser beam must be properly adjusted according to the projection of various heights.

본 발명은 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저를 이용하여 보다 정밀하고 신속하게 컬러필터 등의 기판의 결함을 수정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides an apparatus and method capable of correcting defects in a substrate such as a color filter more precisely and quickly by using a laser having an ultra-short laser pulse.

또한, 본 발명은 종래의 릴(Reel) 형태의 연마테이프를 이용한 돌기결함 수정방법 및 장치를 대신하여 극초단 레이저 펄스를 이용하여 돌기결함 높이를 정밀하게 수정할 수 있는 비접촉식 돌기결함 수정장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a non-contact protrusion defect correction device and method that can accurately modify the height of the protrusion defect by using an ultra-short laser pulse in place of the conventional reel-type polishing tape. To provide.

또한, 본 발명은 릴 형태의 연마테이프를 이용한 돌기결함 수정장치를 제거하여 장비의 크기를 줄일 뿐만 아니라 연마테이프 교체 등에 소요되는 유지 비용 등을 현저히 줄일 수 있는 컬러필터 등의 기판 결함 수정장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention removes the projection defect correction device using a reel-type polishing tape to reduce the size of the equipment as well as substrate defect correction apparatus and method such as color filters that can significantly reduce the maintenance cost required for polishing tape replacement, etc. To provide.

또한, 돌기결함의 생김새에 따라 레이저 빔의 스폿 위치를 조절하여 돌기결함이 있는 부위만을 레이저 빔을 조사하고 나머지 부위는 레이저 빔의 영향이 없도록 하고, 가우시안 분포를 갖는 레이저 빔을 결함부위에 조사함에 있어 처음 조사했던 부위에 대해 레이저 빔의 에너지 분포의 1/2 위치(FWHM, Full Width of Half Maximum) 만큼 레이저 빔을 이동, 조사하여 중첩된 부위에서 레이저 빔이 중복 조사되도록 하여 평탄한 에너지 분포를 갖는 레이저 빔을 조사한 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 기판 결함 수정장치 및 방법을 제공한다.In addition, by adjusting the spot position of the laser beam according to the appearance of the projection defect, the laser beam is irradiated only on the portion having the protrusion defect, and the remaining portion is not affected by the laser beam, and the laser beam having a Gaussian distribution is irradiated on the defect portion. Since the laser beam is moved and irradiated as much as 1/2 position (FWHM, Full Width of Half Maximum) of the energy distribution of the laser beam on the first irradiated portion, the laser beam is irradiated at the overlapped portions to have a flat energy distribution. Provided are a substrate defect correction apparatus and method which can achieve the same effect as by irradiating a laser beam.

또한, 돌기결함의 높이에 따라 레이저 빔의 펄스를 제어하여 다양한 높이의 돌기결함을 제거할 수 있도록 하는 것이다.In addition, by controlling the pulse of the laser beam according to the height of the projection defect is to be able to remove the projection defect of various heights.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 결함을 수정하는 장치로서, 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부와, 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 갈바노 미러와, 제1 갈바노 미러로부터 반사된 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 갈바노 미러와, 제1 갈바노 미러 및 제2 갈바노 미러의 회전을 제어하여 레이저 빔이 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 조사되도록 하는 회전 제어부를 포함하는 기판 결함 수정장치가 제공된 다.According to an aspect of the present invention, a device for correcting the defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on the substrate, comprising: a laser generator for generating a laser beam having an ultra-short laser pulse, and receiving the laser beam A first galvano mirror that reflects and rotates about a first axis, a second galvano mirror that receives and reflects a laser beam reflected from the first galvano mirror, and rotates about a second axis, and a first galvan A substrate defect correction apparatus is provided that includes a rotation control section for controlling rotation of the furnace mirror and the second galvano mirror to irradiate a laser beam to a region where a defect exists on the substrate.

레이저 발생부는 복수의 레이저 빔을 발생시키며, 회전 제어부는 복수의 레이저 빔의 일부가 기판 상의 제1 영역에 조사된 후, 복수의 레이저 빔의 다른 일부가 제1 영역에 일부 중첩되는 제2 영역에 조사되도록 제1 갈바노 미러 및 제2 갈바노 미러의 회전을 제어할 수 있도록 구성된다. 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭에 상응하여 조절할 수 있다. 바람직하게는 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭의 1/2에 상응하도록 하는 것이 좋다.The laser generating unit generates a plurality of laser beams, and the rotation controller controls a portion of the plurality of laser beams on the first region on the substrate, and then, in a second region in which another portion of the plurality of laser beams partially overlaps the first region. And to control the rotation of the first galvano mirror and the second galvano mirror to be irradiated. The width of the region where the first region and the second region overlap may be adjusted according to the width of the laser beam. Preferably, the width of the region where the first region and the second region overlap is equal to 1/2 of the width of the laser beam.

레이저 빔을 제1 경로와 제2 경로로 분리시키는 광학변조기(Optic Modulator)와, 광학변조기의 작동을 제어하는 변조 제어부를 더 둘 수 있다.An optical modulator for separating the laser beam into a first path and a second path, and a modulation controller for controlling the operation of the optical modulator.

레이저 펄스의 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)인 것이 바람직하다. 레이저 발생부와 광학변조기 사이에 레이저 빔의 파장을 변환시키는 파장변환기가 개재되는 것이 바람직하다. 기판은 액정표시장치용 컬러필터 기판이며, 레이저 빔의 파장은 200nm 내지 400nm인 것이 바람직하다. 레이저 펄스의 반복율(repetition rate)은 1kHz 내지 120 MHz인 것이 바람직하다.The width of the laser pulse is preferably 30 femtoseconds to 10 picoseconds. It is preferable that a wavelength converter for converting the wavelength of the laser beam is interposed between the laser generator and the optical modulator. The substrate is a color filter substrate for a liquid crystal display device, and the wavelength of the laser beam is preferably 200 nm to 400 nm. The repetition rate of the laser pulses is preferably 1 kHz to 120 MHz.

광학변조기(Optic Modulator)는 음향 광학변조기(Acoustic Optic Modulator) 또는 전자 광학변조기(Electro Optic Modulator)인 것이 바람직하다. 제2 경로로 분리된 레이저 빔을 수광하는 빔덤프(Beam dump)를 더 포함할 수 있다.The optical modulator is preferably an acoustic optical modulator or an electro optic modulator. A beam dump may be further included to receive the laser beam separated by the second path.

레이저 발생부와 광학변조기 사이에 레이저 빔을 광학변조기에 대해 차단하는 셔터가 개재될 수 있다. 결함을 촬영하는 촬상카메라와, 촬상카메라로부터 신호 를 수신하여 결함의 위치 정보를 출력하는 위치 측정부를 더 포함할 수 있다. 촬상카메라로부터 신호를 수신하여 대물렌즈부의 촛점에 관한 정보를 출력하는 자동 초점 시스템(Auto focus system)을 더 포함할 수 있다.A shutter may be interposed between the laser generator and the optical modulator to block the laser beam from the optical modulator. The camera may further include an imaging camera photographing a defect, and a position measuring unit configured to receive a signal from the imaging camera and output position information of the defect. The apparatus may further include an auto focus system for receiving a signal from the imaging camera and outputting information on the focus of the objective lens unit.

기판 상에서 결함의 높이를 광학적 방법으로 측정하여 측정치에 상응하는 신호를 변조 제어부에 전송하는 비접촉 높이 측정기를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a non-contact height measuring device measuring the height of the defect on the substrate by an optical method and transmitting a signal corresponding to the measured value to the modulation controller.

변조 제어부는 비접촉 높이 측정기로부터 전송된 신호로부터 결함의 수정에 필요한 레이저 빔의 양을 계산하여 그에 상응하는 신호를 광학변조기에 전송하고, 광학변조기는 변조 제어부로부터 전송된 신호에 상응하여 레이저 빔을 분리되도록 할 수 있다.The modulation control unit calculates the amount of laser beam required to correct the defect from the signal transmitted from the non-contact height meter, and transmits the corresponding signal to the optical modulator, and the optical modulator separates the laser beam according to the signal transmitted from the modulation control unit. You can do that.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 레이저 빔을 조사하여 결함을 수정하는 방법으로서, (a) 레이저 발생부로부터 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계, (b) 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 갈바노 미러로 레이저 빔을 수광하여 반사시키는 단계 및 (c) 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 갈바노 미러로 제1 갈바노 미러로부터 반사된 레이저 빔을 수광하여, 레이저 빔이 기판 상의 소정의 영역에 조사되도록 반사시키는 단계를 포함하는 기판 결함 수정방법이 제시된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method of correcting a defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on the substrate, comprising the steps of: (a) generating a laser beam having an ultra-short laser pulse from the laser generating unit, (b) receiving and reflecting a laser beam with a first galvano mirror rotating about a first axis; and (c) a laser reflected from the first galvano mirror with a second galvano mirror rotating about a second axis. A method of correcting a substrate defect is provided that includes receiving a beam and reflecting the laser beam to irradiate a predetermined area on the substrate.

단계 (a)는 복수의 레이저 빔을 발생시키는 단계를 포함하며, 단계 (b) 내지 단계 (c) 중 어느 하나는 복수의 레이저 빔의 일부가 기판 상의 제1 영역에 조사된 후, 복수의 레이저 빔의 다른 일부가 상기 제1 영역에 일부 중첩되는 제2 영역에 조사되도록, 제1 갈바노 미러 또는 제2 갈바노 미러 중 어느 하나 이상의 회전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭에 상응하여 조절할 수 있다. 바람직하게는 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭의 1/2에 상응하도록 하는 것이 좋다.Step (a) includes generating a plurality of laser beams, wherein any one of steps (b) to (c) is after a portion of the plurality of laser beams has been irradiated to the first area on the substrate, the plurality of lasers Controlling the rotation of any one or more of the first galvano mirror or the second galvano mirror such that another portion of the beam is irradiated to the second region partially overlapping the first region. In this case, the width of the region where the first region and the second region overlap may be adjusted according to the width of the laser beam. Preferably, the width of the region where the first region and the second region overlap is equal to 1/2 of the width of the laser beam.

단계 (a)와 단계 (b) 사이에, 결함의 수정에 필요한 레이저 빔의 양에 상응하여 복수의 레이저 빔 중의 일부는 제1 갈바노 미러를 향하여 조사되도록 하고, 복수의 레이저 빔 중의 나머지는 소정의 더미 경로로 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 레이저 빔을 수광하여 기판을 구성하는 재질에 흡수가 잘 되는 파장영역으로 레이저 빔의 파장을 변환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Between steps (a) and (b), a portion of the plurality of laser beams is irradiated toward the first galvano mirror corresponding to the amount of laser beams necessary for correcting the defect, and the rest of the plurality of laser beams is predetermined Separating into a dummy path of may further include. The method may further include converting a wavelength of the laser beam into a wavelength region in which the laser beam is received and absorbed by the material constituting the substrate.

레이저 펄스의 폭은 30 펨토세컨드(femto second) 내지 10 피코세컨드(pico second)인 것이 바람직하다. 레이저 빔의 파장은 200나노미터(nano meter) 내지 400나노미터(nano meter)인 것이 바람직하다. 레이저 펄스의 반복율(repetition rate)은 1kHz 내지 120 MHz인 것이 바람직하다.The width of the laser pulse is preferably 30 femtoseconds to 10 picoseconds. The wavelength of the laser beam is preferably between 200 nanometers and 400 nanometers. The repetition rate of the laser pulses is preferably 1 kHz to 120 MHz.

이하, 본 발명에 따른 기판 결함 수정장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 일반적인 원리에 대해서 먼저 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a substrate defect correction apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and Duplicate description thereof will be omitted. In addition, the general principles will be described first before describing the preferred embodiments of the present invention in detail.

본 발명은 기판, 예를 들어 액정표시장치 중 컬러필터의 제조과정에서 발생하는 결함을 수정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 극초단(Ultra short) 레이저 펄스를 이용하여 컬러필터의 패턴결함부를 제거하거나 포토레지스트(Photo resist) 도포시 이물로 인하여 발생한 돌기결함을 기준 높이만큼 정밀하게 가공하여 제거하는 컬러필터 수정방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting defects occurring in a manufacturing process of a color filter of a substrate, for example, a liquid crystal display, and to remove a pattern defect of a color filter by using an ultra short laser pulse. The present invention relates to a color filter correction method and apparatus for precisely processing and removing protrusion defects caused by foreign materials when applying photo resist.

본 발명에 따른 기판 결함 수정장치는 30 펨토세컨드(femtosecond : 10^-15s) 내지 10 피코세컨드(picosecond : 10^-12s)와 같이 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저를 사용함으로써 약 10 피코세컨드에 달하는 열확산시간보다 펄스지속시간이 짧아 전자와 격자간의 에너지 전달이 없어 약 10¹²W/cm² 내지 10¹⁴W/cm² 의 높은 에너지 강도로 레이저 광에 노출된 재료는 순식간에 제거된다.The substrate defect correcting apparatus according to the present invention can reach about 10 picoseconds by using a laser having an ultra-short laser pulse, such as 30 femtoseconds (10 ^-15 s) to 10 picoseconds (10 ^-12 s). As the pulse duration is shorter than the thermal diffusion time, there is no energy transfer between the electrons and the lattice, and thus the material exposed to the laser light at a high energy intensity of about 10 ¹² W / cm ² to 10 ¹⁴ W / cm ² is immediately removed.

이에 따라, 레이저가 조사된 부분에서 용융부(Melting Zone)나 열영향부(Heat Affected Zone)가 거의 관찰되지 않으며, 레이저 펄스의 지속시간이 짧아 레이저 펄스가 가공부에 흡수되어 확산되는 확산길이(Diffusion length) 또한 수 나노미터에서 수십 나노미터 정도로 짧아지게 되므로, 돌기결함을 나노미터 단위로 정밀하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라 도 6에서와 같이 가공부의 경계 및 표면 조도 또한 Ra 0.1 이하로서 정밀한 가공면을 얻을 수 있게 된다.As a result, almost no melting zones or heat affected zones are observed in the portion where the laser is irradiated, and the diffusion length of the laser pulse is absorbed and diffused into the processing part due to the short duration of the laser pulse. Diffusion length) is also shortened from several nanometers to several tens of nanometers, so that not only can the projection defect be precisely processed in nanometers, but also the boundary and surface roughness of the processing part as shown in FIG. You will get

레이저 펄스에 의해 가공되는 깊이는 레이저 빔이 가공물에 흡수되어 확산되는 확산길이(Diffusion length : Ldiff.)에 의해 지배되는데, 그 지배식은 다음과 같다.The depth processed by the laser pulse is governed by the diffusion length (Ldiff.), In which the laser beam is absorbed and diffused into the workpiece. The governing equation is as follows.

Ldiff. = SQRT {4kt} (1)Ldiff. = SQRT {4kt} (1)

여기서 k는 열확산계수로서 재료에 따라 고유한 특성을 가지며, t는 레이저 펄스의 폭이다.Where k is the coefficient of thermal diffusion and has inherent properties depending on the material, and t is the width of the laser pulse.

그러므로 식 (1)에서와 같이 어떤 재료에 레이저 펄스가 흡수되어 확산되는 길이는 레이저 펄스의 폭과 비례한다고 볼 수 있다. 따라서 30 펨토세컨드 내지 10 피코세컨드와 같은 극초단 레이저 펄스를 조사하게 되면 도 6에서 보는 바와 같이 수 내지 수십 나노미터의 열 확산길이를 갖게 되므로, 1개의 레이저 펄스로 가공할 수 있는 깊이 및 표면조도 또한 수 내지 수십 나노미터의 정밀도로 가공할 수 있게 된다.Therefore, as shown in Equation (1), the length of the laser pulse absorbed and diffused in a material is proportional to the width of the laser pulse. Therefore, irradiation of ultra-short laser pulses such as 30 femtoseconds to 10 picoseconds has a heat diffusion length of several to several tens of nanometers, as shown in FIG. 6, so that the depth and surface roughness that can be processed by one laser pulse It can also be processed with precision of several to tens of nanometers.

자기만의 고유 진동수, 즉 파장을 가지고 있고 물질은 특정 파장대를 흡수하는 성질을 가지고 있는데 일반적으로 하나의 광자를 흡수토록 하여 분자의 결합을 끊거나 전자를 떼어내는 공정을 싱글 포톤 프로세스(single photon process)라 하고, 이에 대하여 두 개 이상의 광자를 흡수토록 하여 가공이 이루어지는 것을 멀티 포톤 프로세스라 한다.It has its own natural frequency, that is, its wavelength, and the material has the property of absorbing a specific wavelength band. In general, a single photon process is a process in which a single photon is absorbed to dissociate a molecule or detach an electron. In this regard, a process in which two or more photons are absorbed and processed is called a multi-photon process.

본 발명에서 이용되는 극초단 레이저 펄스는 멀티 포톤 프로세스 (Multi Photon Process)가공 특성을 갖고 있어 한 개의 광자로 가공이 되지 않는 물질(문턱값에 도달하지 못하여 결합이 깨지지 않는 물질)에 대하여 여러 개의 광자를 흡수토록 하여 가공을 할 수 있는 장점이 있다. 예를 들면, 같은 수지 계열의 Red, Green 컬러 필터를 가공할 때, Red는 400nm 파장의 광자를 흡수하고 Green은 200nm 파장을 흡수한다면 다음의 공식에 따라 Red는 싱글 포톤 프로세스를 통하여, Green은 투 포톤 프로세스(two photon process)를 통하여 가공할 수 있는 것이다.The ultra-short laser pulse used in the present invention has a multi-photon process processing characteristic, so that several photons are used for a material that cannot be processed with a single photon (a material that does not reach a threshold and the bond is not broken). There is an advantage that can be processed to absorb. For example, when processing the same resin-based red and green color filters, if red absorbs 400nm photons and green absorbs 200nm wavelengths, Red uses a single photon process and Green It can be processed through two photon processes.

E = hC/λE = hC / λ

여기서, E는 에너지, h는 플랑크 상수, C는 빛의 속도, λ는 파장을 나타낸다. Where E is energy, h is Planck's constant, C is the speed of light, and λ is the wavelength.

본 발명에 따른 기판 결함 수정장치에 있어서, 액정표시장치의 컬러필터의 결함을 수정하는 경우에는 도 8에서 보는 바와 같이 컬러필터를 구성하는 모든 재질 즉, 수지제(Resin)의 블랙매트릭스(Black matrix)(27), 수지제(Resin)의 포토레지스트(Photo resist) 및 오버코트(Over coat)(31) 등에 모두 흡수가 잘되는 200nm 내지 400nm의 자외선 파장 영역을 갖는 30 펨토세컨드 내지 10 피코세컨드와 같은 극초단 레이저 펄스의 레이저를 사용하는 것이 좋다.In the substrate defect correcting apparatus according to the present invention, when correcting a defect of a color filter of a liquid crystal display, as shown in FIG. 8, all materials constituting the color filter, that is, a black matrix made of resin (Resin) Ultrafine, such as 30 femtoseconds to 10 picoseconds having an ultraviolet wavelength range of 200 nm to 400 nm, all of which are well absorbed (27), Resin photoresist and overcoat 31, etc. However, it is better to use a laser pulse laser.

이로써 도 9에서와 같이 적(R)(28), 녹(G)(29), 청(B)(30)의 컬러 픽셀에 발생하는 패턴결함(33)과 이물질에 의해 상기 수지제(Resin)로 형성되는 돌기결함(34)을 하나의 레이저 광원을 이용하여 수정함으로써, 재료가 가지는 고유한 에너지 흡수 파장을 선택하기 위해 비선형 크리스탈 광학계를 채용할 필요가 없어져 가공 품질의 안정성을 확보할 수 있고, 또한 돌기결함을 가공하는 릴 형태의 연마테이프(37)를 이용한 수정장치를 제거함으로써 장비의 크기를 줄일 뿐만 아니라 연마테이프 교체 등에 소요되는 유지 비용 등을 현저히 줄일 수 있다.As a result, as shown in FIG. 9, the resin defects are formed by the pattern defects 33 and foreign substances generated in the color pixels of the red (R) 28, the green (G) 29, and the blue (B) 30. By modifying the protrusion defects 34 formed by using a single laser light source, it is not necessary to employ a nonlinear crystal optical system to select a unique energy absorption wavelength of the material, thereby ensuring the stability of processing quality. In addition, by removing the correction device using the reel-type polishing tape 37 for processing the protrusion defects, it is possible not only to reduce the size of the equipment but also to significantly reduce the maintenance cost required for replacing the polishing tape.

본 발명에 따른 기판 결함 수정장치는 극초단 레이저 펄스와, 이를 초당 수 내지 수십 kHz에 이르는 높은 반복율(Repetition rate)로 패턴결함 또는 돌기결함에 조사할 수 있는 펄스 발진형 레이저와, 발진된 레이저 펄스를 정해진 양만큼 분리해 내는 음향광학변조기(Acousto Optic Modulator) 또는 전자광학변조기(Electro Optic Modulator)를 이용하여 1개의 펄스당 수십나노미터 정도의 미세한 양으로 초 당 수십 내지 수만 번의 가공을 수행하여 매우 신속하고 정확하게 결함을 수정할 수 있다.Substrate defect correction apparatus according to the present invention is an ultra-short laser pulse, a pulse oscillation type laser that can irradiate the pattern defect or protrusion defects at a high repetition rate of several to several tens of kHz per second, and the oscillated laser pulse By using the Acousto Optic Modulator or the Electro Optic Modulator that separates the amount by a predetermined amount, the processing is carried out several tens to tens of thousands of times per second at a minute amount of several tens of nanometers per pulse. Defects can be corrected quickly and accurately.

또한, 본 발명에 따른 기판 결함 수정장치는 하나의 극초단 레이저 펄스를 대상물에 조사하여 펄스당 가공량을 측정하고 그 값을 컴퓨터에 저장한 후, 3차원 비접촉 돌기 높이 측정기에 의해 측정된 돌기결함 또는 패턴결함의 높이 및 칫수에 따라 레이저에서 발진하는 펄스의 양, 조사 시간 및 펄스에너지(Pulse energy) 등을 컴퓨터로 조절하여 가공 대상물인 패턴결함 또는 돌기결함의 깊이나 높이를 정밀하게 수정할 수 있다.In addition, the substrate defect correction apparatus according to the present invention is irradiated with a single ultra-short laser pulse to the object to measure the amount of processing per pulse and store the value in a computer, the projection defect measured by a three-dimensional non-contact projection height measuring device Alternatively, you can precisely modify the depth or height of pattern defects or protrusion defects that are processed by adjusting the amount of pulses, irradiation time, and pulse energy generated by the laser according to the height and dimension of the pattern defects with a computer. .

또한, 본 발명에 따른 기판 결함 수정장치는 돌기결함의 생김새에 따라 레이저 빔의 스폿 위치를 조절하여 돌기결함이 있는 부위만을 레이저 빔을 조사하고 나머지 부위는 레이저 빔의 영향이 없도록 하고, 가우시안(Gaussian) 에너지 분포를 갖는 레이저 빔을 결함부위에 조사함에 있어, 처음 조사했던 부위에 대해 레이저 빔의 일부분이 중복 조사되도록 다음에 발진하는 레이저 빔을 이동, 조사하여 중첩된 부위에서 평탄한 에너지 분포를 갖는 레이저 빔을 조사한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.In addition, the substrate defect correction apparatus according to the present invention is to adjust the spot position of the laser beam according to the appearance of the projection defect to irradiate the laser beam only the portion having the projection defect, and the rest of the portion is not affected by the laser beam, Gaussian (Gaussian ) When irradiating a laser beam with energy distribution to a defective part, the laser having a flat energy distribution in the overlapped areas by moving and irradiating a laser beam that is next oscillated so that a portion of the laser beam is irradiated to the portion irradiated with the first irradiation. The same effect as the beam irradiation can be obtained.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정장치의 시스템 블록도이다. 도 1을 참조하면, 레이저 발생부(1), 반사미러(8), 빔 축소렌즈(42), 광학변조기(3), 빔 확대렌즈(44), 빔 스플리터(15), 자동초점시스템(19), 갈바노 스캐너부(10), 에프쎄타렌즈부(17), 스캐닝 관찰부(40), 비접촉 높이 측정기(16), 조명(46), 빔 스플리터(13), 튜브렌즈(48), 대물렌즈부(50), 기판(24)이 도시되어 있다.1 is a system block diagram of a substrate defect correction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a laser generator 1, a reflection mirror 8, a beam reduction lens 42, an optical modulator 3, a beam expansion lens 44, a beam splitter 15, and an autofocus system 19 ), Galvano scanner unit 10, f-theta lens unit 17, scanning observation unit 40, non-contact height measuring device 16, illumination 46, beam splitter 13, tube lens 48, objective lens Part 50 and substrate 24 are shown.

도 1의 (a)는 제1 갈바노 미러 및 제2 갈바노 미러를 포함하는 갈바노 스캐너부(10)를 구비하여 기판의 상의 결함을 수정하기 위한 구성을 나타내고 있다. 레이저 발생부(1)에서 발진한 레이저 빔은 광학변조기(3)를 통해 레이저 펄스의 일부는 에프쎄타렌즈부(17)에, 나머지 일부는 빔덤프로 조사된다. 그 방식은 음향 광학변조기(Acoustic Optic Modulator) 또는 전자 광학변조기(Electro Optic Modulator)일 수 있다. 즉, 광학변조기(3)는 레이저 펄스의 양을 조절하며, 레이저 발생부(1)로부터 발진된 레이저 펄스 중 기판의 결함을 수정하는 데에 필요한 만큼의 펄스를 에프쎄타렌즈부(17)에 이르는 제1 경로로, 나머지 펄스를 바이패스 경로와 같은 제2 경로로 분기시킴으로써 레이저 펄스의 양을 조절하게 된다.FIG. 1A illustrates a configuration for correcting a defect on a substrate by including a galvano scanner unit 10 including a first galvano mirror and a second galvano mirror. The laser beam oscillated by the laser generator 1 is irradiated to the f-theta lens unit 17 by a part of the laser pulse through the optical modulator 3 and a part of the laser beam by a beam dump. The scheme may be an acoustic optic modulator or an electro optic modulator. That is, the optical modulator 3 adjusts the amount of laser pulses, and transmits as many pulses as necessary to correct the defects of the substrate among the laser pulses oscillated from the laser generator 1 to reach the f-theta lens unit 17. In the first path, the amount of laser pulses is adjusted by branching the remaining pulses into a second path, such as the bypass path.

또한, 광학변조기(3)에는 결함의 크기에 따라 이를 수정하는데 필요한 양의 레이저 펄스를 계산하여, 계산된 양만큼의 레이저 펄스만 에프쎄타렌즈부(17)에 조사되도록 광학변조기(3)의 작동을 조절하는 변조 제어부가 부가될 수 있다. 변조 제어부는 광학변조기(3)와 일체로 구성될 수 있고, 별도의 장치로 연결될 수도 있으며, 제어컴퓨터(21)에 통합되어 구성될 수도 있다. In addition, the optical modulator 3 calculates an amount of laser pulses necessary to correct the defect according to the size of the defect, and operates the optical modulator 3 such that only the laser pulses of the calculated amount are irradiated to the f-theta lens unit 17. Modulation control unit to adjust the may be added. The modulation control unit may be integrated with the optical modulator 3, may be connected by a separate device, or may be integrated with the control computer 21.

레이저 빔이 광학변조기를 통해 변조가 이루어지기 위해서는 먼저 빔 축소렌즈(42)를 통해 레이저 빔의 폭을 축소하여 광학변조기를 거쳐야 하며, 광학변조를 거친 레이저 빔은 다시 빔 확대렌즈를 통해 레이저 빔의 폭이 확대된다.In order for the laser beam to be modulated by the optical modulator, first, the width of the laser beam must be reduced by the beam reduction lens 42 and then passed through the optical modulator. The width is enlarged.

폭이 확대된 레이저 빔은 반사미러(8) 등의 광학적 장치를 통해 기판상의 결함에 조사된다. 기판 상의 결함을 본 발명의 개념에 따라 수정하기 위해 갈바노 스 캐너(10)의 제1 및 제2 갈바노 미러를 통해 적절한 위치에 레이저 빔이 조사된다. 이에 대해서는 후술한다. 갈바노 스캐너에 의한 기판 결함의 수정과정을 관찰하기 위해 촬상카메라(CCD) 등을 구비한 스캐닝 관찰부(40)가 개재될 수 있다. The enlarged laser beam is irradiated to defects on the substrate through an optical device such as a reflecting mirror 8. The laser beam is irradiated at an appropriate position through the first and second galvano mirrors of the galvano scanner 10 to correct the defects on the substrate according to the inventive concept. This will be described later. In order to observe the process of correcting the defect of the substrate by the galvano scanner, a scanning observer 40 including an imaging camera (CCD) may be interposed.

한편, 기판상의 결함을 수정하기 위해서는 결함의 위치, 형태, 크기를 측정해야 한다. 이를 위해 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 촬상카메라를 사용하여 결함을 촬영하고, 촬영된 정보를 수신하여 결함의 위치를 파악할 수 있는 위치 측정부가 부가될 수 있다. 결함의 위치, 형태 등의 측정방법을 살펴보면, 조명(46)에서 빛이 출력되고, 조명의 빛은 빔 스플리터(13)에 의해 반사되어 결함부를 포함하는 기판(24)에서 반사된다. 반사된 조명의 빛은 빔 스플리터(13)를 통과하여 촬상카메라(CCD)로 전달되어 결함부를 포함하는 기판(24)의 영상을 맺게 된다. 이와 같이 촬영된 영상의 이미지 프로세싱을 거쳐 결함의 크기, 위치, 형태를 측정할 수 있다.On the other hand, in order to correct a defect on a substrate, the position, shape, and size of the defect must be measured. To this end, as shown in (c) of FIG. 1, a position measuring unit capable of capturing a defect using an imaging camera and receiving the photographed information to determine the position of the defect may be added. Looking at the method of measuring the position, shape, and the like of the defect, light is output from the illumination 46, and the light of the illumination is reflected by the beam splitter 13 and reflected by the substrate 24 including the defect portion. The reflected light is passed through the beam splitter 13 to the imaging camera CCD to form an image of the substrate 24 including the defect portion. Through the image processing of the captured image, the size, position, and shape of the defect can be measured.

위치 측정부에 의해 결함의 위치, 형태를 측정할 수 있으나, 보다 정밀한 수정을 위해서는 결함의 크기, 즉 결함의 높이를 정확히 측정해야 한다. 돌기결함의 경우 돌기의 높이를 측정함으로써 이를 제거하기 위해 필요한 레이저 펄스의 양을 계산할 수 있으며, 계산 결과에 따라 광학변조기에서 필요한 양의 레이저 펄스를 분리시키게 된다.Although the position and shape of the defect can be measured by the position measuring unit, the size of the defect, that is, the height of the defect must be accurately measured for more accurate correction. In the case of protrusion defects, the amount of laser pulses required to remove them can be calculated by measuring the height of the protrusions, and the optical modulator separates the required amount of laser pulses according to the calculation result.

돌기의 높이는 여러 가지 방법으로 측정할 수 있으나, 광학시스템을 갖는 본 발명의 경우 기판 상에서 결함의 높이를 광학적 방법으로 측정하여 측정치에 상응하는 신호를 변조 제어부에 전송하는 비접촉 높이 측정기(16, 도 1의 (b))를 사용 하는 것이 바람직하다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내의 모든 광학적 방법에 의한 비접촉 높이 측정기(16)를 포함할 수 있다.Although the height of the projections can be measured in various ways, in the present invention having an optical system, a non-contact height measuring device 16 (see FIG. 1) for measuring a height of a defect on an substrate by an optical method and transmitting a signal corresponding to the measured value to a modulation controller. Preference is given to using (b)). The present invention may include a non-contact height meter 16 by any optical method within the scope apparent to those skilled in the art.

변조 제어부(미도시)는 위치 측정부(도 1의 (b)) 및 3차원 비접촉 높이 측정기(16)로부터 돌기결함의 위치, 형태, 크기, 높이 등에 관한 정보를 수신하여 돌기결함의 수정에 필요한 레이저 펄스의 양을 계산하며, 계산된 결과에 따라 광학변조기(3)에서 필요한 양의 레이저 펄스를 분리하도록 광학변조기(3)의 작동을 제어하게 된다.The modulation control unit (not shown) receives information about the position, shape, size, height, etc. of the protrusion defect from the position measuring unit (FIG. 1B) and the three-dimensional non-contact height measuring device 16 to correct the protrusion defect. The amount of laser pulses is calculated and the operation of the optical modulator 3 is controlled to separate the required amount of laser pulses from the optical modulator 3 according to the calculated results.

한편, 레이저 빔이 수정 대상이 되는 부위에 정확히 조사되도록 하기 위해, 에프쎄타렌즈부(17)의 촛점을 맞추는 자동 초점 시스템(Auto focus system)(19)을 구비할 수 있다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내에서 카메라로부터 신호를 수신하여 렌즈의 촛점을 맞추는 모든 자동 초점 시스템(19)을 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, in order to accurately irradiate the laser beam to the portion to be corrected, it may be provided with an auto focus system (Auto focus system) for focusing the f-theta lens unit 17. The present invention may include any auto focus system 19 that receives signals from the camera and focuses the lens within a range apparent to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정장치의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 레이저 발생부(1), 셔터(2), 광학변조기(3), 파워검출기(5), 빔스플리터(12, 13, 15), 반사거울(8), 에프쎄타렌즈 조명(9), 제1 갈바노 미러(11a), 제2 갈바노 미러(11b), 스캐닝 관찰부(40), 비접촉 높이 측정기(16), 에프쎄타렌즈부(17), Z축 스테이지(18), 자동 초점 시스템(19), X-Y 스테이지(20), 제어컴퓨터(21), 레이저 빔의 경로(22), 빔덤프(23)가 도시되어 있다.2 is a schematic diagram of a substrate defect correction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a laser generator 1, a shutter 2, an optical modulator 3, a power detector 5, a beam splitter 12, 13, and 15, a reflection mirror 8, and an f-theta lens illumination (9), the first galvano mirror 11a, the second galvano mirror 11b, the scanning observation unit 40, the non-contact height measuring device 16, the f-theta lens unit 17, the Z-axis stage 18, The auto focus system 19, the XY stage 20, the control computer 21, the path 22 of the laser beam, and the beam dump 23 are shown.

본 발명은 극초단 레이저 펄스를 사용하여 기판의 결함을 수정하는 것을 특징으로 하며, 이를 위해 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이 저 발생부(1)와 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 갈바노 미러(11a)와, 제1 갈바노 미러(11a)로부터 반사된 레이저 빔을 수광하여 반사시키며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 갈바노 미러(11b)와, 제1 갈바노 미러(11a) 및 제2 갈바노 미러(11b)의 회전을 제어하여 레이저 빔이 기판 상의 결함이 존재하는 영역에 조사되도록 하는 회전 제어부(미도시)를 핵심 구성요소로 한다.The present invention is characterized by using a very short laser pulse to correct the defects of the substrate, for this purpose to receive and reflect the laser beam generator 1 and the laser beam for generating a laser beam having an ultra-short laser pulse, The first galvano mirror 11a that rotates about the first axis and the second galvano mirror 11b that receive and reflect the laser beam reflected from the first galvano mirror 11a and rotate around the second axis. And a rotation controller (not shown) which controls the rotation of the first galvano mirror 11a and the second galvano mirror 11b so that the laser beam is irradiated to the region where the defect is present on the substrate. do.

이와 더불어, 수정 대상이 되는 기판을 올려놓기 위한 스테이지부를 더 둘 수 있다. 스테이지부는 정확한 위치 및 촛점을 조절할 수 있도록 하기 위해 에프쎄타렌즈부(17)에 대해 거리가 조절되는 것이 좋으며, 이를 위해 당업자에게 자명한 범위 내에서 스테이지부의 이동, 회전 등의 기구적 구성요소가 추가될 수 있다.In addition, a stage portion for placing a substrate to be modified may be further provided. In order to adjust the position and focus accurately, it is preferable that the stage is adjusted with respect to the f-theta lens unit 17. For this purpose, mechanical components such as movement and rotation of the stage unit are added within a range apparent to those skilled in the art. Can be.

도 2의 경우 기판의 평면상에서의 이동은 X-Y 스테이지(20)에 의해 이루어지며, 기판과 에프쎄타렌즈부(17)와의 거리는 에프쎄타렌즈부(17)에 결합되어 있는 Z축 스테이지(18)에 의해 이루어진다. 도 2에 도시되지는 않았지만 X-Y 스테이지(20)의 회전을 위한 구성이 추가될 수 있음은 물론이다.In the case of FIG. 2, the movement of the substrate on the plane is performed by the XY stage 20, and the distance between the substrate and the f-theta lens unit 17 is connected to the Z-axis stage 18 coupled to the f-theta lens unit 17. Is made by Although not shown in FIG. 2, a configuration for rotating the X-Y stage 20 may be added.

광학변조기(3)는 레이저 펄스의 일부는 에프쎄타렌즈부(17)에, 나머지 일부는 빔덤프(23)로 조사되도록 조절하는 역할을 하며, 그 방식은 음향 광학변조기(Acoustic Optic Modulator) 또는 전자 광학변조기(Electro Optic Modulator)일 수 있다.The optical modulator 3 adjusts a part of the laser pulse to the f-theta lens unit 17 and a part of the laser pulse to the beam dump 23. The method of the optical modulator 3 is an acoustic optical modulator or an electron. It may be an optical modulator.

즉, 광학변조기(3)는 레이저 펄스의 양을 조절하며, 레이저 발생부(1)로부터 발진된 레이저 펄스 중 기판의 결함을 수정하는 데에 필요한 만큼의 펄스를 에프쎄 타렌즈부(17)에 이르는 제1 경로로, 나머지 펄스를 바이패스 경로와 같은 제2 경로로 분기시킴으로써 레이저 펄스의 양을 조절하게 된다. 레이저 발생부(1)로부터 발진되는 레이저 펄스의 갯수가 자연수의 단위라고 할 때, 광학변조기는 펄스의 갯수, 즉 수량을 분리함으로써 레이저 펄스의 양을 조절하게 된다.That is, the optical modulator 3 adjusts the amount of laser pulses, and transmits as many pulses as necessary to correct the defects of the substrate among the laser pulses oscillated from the laser generator 1 to the Fenceta lens unit 17. With the first path leading up, the amount of laser pulses is adjusted by branching the remaining pulses into a second path, such as the bypass path. When the number of laser pulses oscillated from the laser generator 1 is a unit of natural number, the optical modulator adjusts the amount of laser pulses by separating the number of pulses, that is, the number of pulses.

또한, 광학변조기(3)에는 결함의 크기에 따라 이를 수정하는데 필요한 양의 레이저 펄스를 계산하여, 계산된 양만큼의 레이저 펄스만 에프쎄타렌즈부(17)에 조사되도록 광학변조기(3)의 작동을 조절하는 변조 제어부가 부가될 수 있다. 변조 제어부는 광학변조기(3)와 일체로 구성될 수 있고, 별도의 장치로 연결될 수도 있으며, 제어컴퓨터(21)에 통합되어 구성될 수도 있다.In addition, the optical modulator 3 calculates an amount of laser pulses necessary to correct the defect according to the size of the defect, and operates the optical modulator 3 such that only the laser pulses of the calculated amount are irradiated to the f-theta lens unit 17. Modulation control unit to adjust the may be added. The modulation control unit may be integrated with the optical modulator 3, may be connected by a separate device, or may be integrated with the control computer 21.

본 발명인 기판 결함 수정장치를 액정표시장치용 컬러필터의 결함을 수정하기 위해 사용할 경우에는 컬러필터를 구성하는 수지재 등에 흡수가 잘되는 파장영역의 레이저 빔을 사용하는 것이 좋다. 통상 컬러필터용 수지재는 200nm 내지 400nm의 자외선 영역의 파장에서 흡수가 잘 이루어진다.When the substrate defect correction apparatus of the present invention is used for correcting a defect of a color filter for a liquid crystal display device, it is preferable to use a laser beam in a wavelength region that absorbs well in a resin material or the like constituting the color filter. Usually, the resin material for color filters absorbs well in the wavelength of the ultraviolet-ray region of 200 nm-400 nm.

따라서, 본 발명 기판 결함 수정장치의 가공대상이 되는 기판의 재질에 따라 흡수가 잘되는 파장영역의 레이저 빔을 사용하는 것이 좋다. 이를 위해 레이저 발생부에서 발진된 레이저 빔을 광학변조기(3)에 의해 필요한 양만큼 분리하기 전에 레이저 빔의 파장을 변환시키는 파장변환기(미도시)가 개재되는 것이 좋다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내에서 레이저 빔의 파장을 변환시키는 모든 장치를 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Therefore, it is preferable to use the laser beam of the wavelength range which absorbs well according to the material of the board | substrate used as the process target of the board | substrate defect correction apparatus of this invention. To this end, a wavelength converter (not shown) for converting the wavelength of the laser beam before the laser beam oscillated in the laser generator is separated by the required amount by the optical modulator 3 is preferably interposed. The present invention may include any device for converting the wavelength of the laser beam within a range apparent to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

파장변환기는 레이저 발생부(1)로부터 발진된 레이저 빔을 수광하여 적절한 파장의 레이저 빔으로 변환하며, 광학변조기(3)는 파장이 변환된 레이저 빔에 대해 결함을 수정하는 데에 필요한 만큼의 레이저 펄스만을 에프쎄타렌즈부(17)로 보내고 나머지는 바이패스시키는 역할을 한다.The wavelength converter receives the laser beam oscillated from the laser generator 1 and converts the laser beam into a laser beam of an appropriate wavelength, and the optical modulator 3 has as many lasers as necessary to correct defects with respect to the laser beam whose wavelength has been converted. Only the pulse is sent to the f-theta lens unit 17, and the rest serves to bypass.

즉, 레이저 발생부(1), 파장변환기, 광학변조기(3)는 광학적으로 연결되어 있다. 광학적 현상은 광의 반사, 회절, 굴절 등 다양한 현상이 있으며, 여기에서 '광학적으로 연결된다'는 의미는 다양한 광학적 현상에 의해 한쪽 구성요소에서 출사된 광을 다른 쪽 구성요소에서 수광하는 관계에 있음을 의미한다.That is, the laser generator 1, the wavelength converter, and the optical modulator 3 are optically connected. Optical phenomena include various phenomena such as reflection, diffraction, and refraction of light. Here, 'optically connected' means that light emitted from one component by various optical phenomena is received by the other component. it means.

레이저 펄스는 30 펨토세컨드 내지 10 피코세컨드의 것을 사용하는 것이 좋다. 극초단 레이저 펄스의 경우 도 6에 도시된 바와 같이 롱 레이저 펄스에 비해 확산길이가 짧아 도 5의 (a)와 같이 수정부위의 주변에 영향을 미치지 않고 도 5의 (b)와 같이 필요한 부분만 정확히 수정할 수 있다.It is preferable to use a laser pulse of 30 femtoseconds to 10 picoseconds. In the case of the ultra-short laser pulse, the diffusion length is shorter than that of the long laser pulse as shown in FIG. 6, so that only the necessary portion is not shown as shown in FIG. You can correct it exactly.

극초단 레이저 펄스는 펨토세컨드 또는 피코세컨드 단위의 레이저 펄스라고 할 수 있으나, 본 발명의 효과를 도출하기 위해서는 일반적으로 30 펨토세컨드에서 10 피코세컨드 사이의 레이저 펄스가 적합하다. 다만, 본 발명이 반드시 레이저 펄스의 단위를 상기 수치에 한정하는 것은 아니다.The ultrashort laser pulse may be referred to as a femtosecond or picosecond laser pulse. However, in order to obtain the effect of the present invention, a laser pulse between 30 femtoseconds and 10 picoseconds is generally suitable. However, the present invention does not necessarily limit the unit of the laser pulse to the above numerical value.

레이저 펄스의 반복율(repetition rate)은 극초단 레이저 펄스에 있어서 일반적인 범위인 1kHz 내지 120MHz인 것이 좋다.The repetition rate of the laser pulse is preferably 1 kHz to 120 MHz, which is a general range for ultrashort laser pulses.

한편, 기판상의 결함을 수정하기 위해서는 결함의 위치, 형태, 크기, 높이를 측정해야 한다. 이를 위해 촬상카메라 등을 사용하여 결함을 촬영하고, 촬영된 정보를 수신하여 결함의 위치를 파악할 수 있는 위치 측정부가 부가될 수 있다. 위치 측정부는 전술한 변조 제어부와 마찬가지로 다른 장치와 일체로 또는 별도로 형성될 수 있으며, 제어컴퓨터(21)에 통합되어 구성될 수 있다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내에서 촬상카메라를 사용하여 위치를 측정하는 모든 장치를 포함할 수 있다.On the other hand, in order to correct the defect on the substrate, the position, shape, size, and height of the defect must be measured. To this end, a position measuring unit capable of capturing a defect using an imaging camera or the like and receiving the photographed information to determine the position of the defect may be added. Like the above-described modulation control unit, the position measuring unit may be formed integrally with or separately from other devices, and may be integrated with the control computer 21. The present invention may include any device for measuring position using an imaging camera within a range apparent to those skilled in the art.

위치 측정부에 의해 결함의 위치, 형태를 측정할 수 있으나, 보다 정밀한 수정을 위해서는 결함의 크기, 즉 결함의 높이를 정확히 측정해야 한다. 돌기결함의 경우 돌기의 높이를 측정함으로써 이를 제거하기 위해 필요한 레이저 펄스의 양을 계산할 수 있으며, 계산 결과에 따라 광학변조기(3)에서 필요한 양의 레이저 펄스를 분리시키게 된다.Although the position and shape of the defect can be measured by the position measuring unit, the size of the defect, that is, the height of the defect must be accurately measured for more accurate correction. In the case of protrusion defects, the amount of laser pulses necessary for removing the protrusions can be calculated by measuring the height of the protrusions, and the laser modulator 3 separates the required amount of laser pulses according to the calculation result.

돌기의 높이는 여러 가지 방법으로 측정할 수 있으나, 광학시스템을 갖는 본 발명의 경우 기판 상에서 결함의 높이를 광학적 방법으로 측정하여 측정치에 상응하는 신호를 변조 제어부에 전송하는 비접촉 높이 측정기(16)를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내의 모든 광학적 방법에 의한 비접촉 높이 측정기(16)를 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The height of the projections can be measured in various ways, but in the case of the present invention having an optical system, a non-contact height measuring device 16 which measures the height of a defect on an substrate by an optical method and transmits a signal corresponding to the measured value to a modulation controller. It is desirable to. The present invention may include a non-contact height measuring device 16 by any optical method within a range apparent to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

따라서, 전술한 변조 제어부는 위치 측정부 및 3차원 비접촉 높이 측정기(16)로부터 돌기결함의 위치, 형태, 크기 등에 관한 정보를 수신하여 돌기결함의 수정에 필요한 레이저 펄스의 양을 계산하며, 계산된 결과에 따라 광학변조기(3)에서 필요한 양의 레이저 펄스를 분리하도록 광학변조기(3)의 작동을 제어한다.Therefore, the above-described modulation controller receives information on the position, shape, size, etc. of the protrusion defect from the position measuring unit and the three-dimensional non-contact height measuring device 16, and calculates the amount of laser pulses necessary for correcting the protrusion defect. According to the result, the operation of the optical modulator 3 is controlled to separate the required amount of laser pulses from the optical modulator 3.

한편, 레이저 빔이 수정 대상이 되는 부위에 정확히 조사되도록 하기 위해, 촬상카메라를 구비한 스캐닝 관찰부(40)로부터 신호를 수신하여 에프쎄타렌즈 부(17)의 촛점을 맞추는 자동 초점 시스템(Auto focus system)(19)을 구비할 수 있다. 다만, 상기 촬상카메라는 반드시 스캐닝 관찰부(40)에 사용하는 것을 병용할 필요는 없으며, 별도의 전용 카메라를 사용할 수 있음은 물론이다. 본 발명은 당업자에게 자명한 범위 내에서 촬상카메라로부터 신호를 수신하여 렌즈의 촛점을 맞추는 모든 자동 초점 시스템(19)을 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, in order to accurately irradiate the laser beam to the area to be corrected, an auto focus system for receiving a signal from the scanning observation unit 40 having an imaging camera to focus the f-theta lens unit 17 (Auto focus system) 19 may be provided. However, the imaging camera does not necessarily need to be used in combination with the scanning observation unit 40, and of course, a separate dedicated camera can be used. The present invention may include any auto focus system 19 for receiving signals from an imaging camera and focusing the lens within a range apparent to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

도 3는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 빔의 에너지 분포의 평탄화 방법을 도시한 도면이다. 레이저 발생부에서 발진한 레이저 빔의 에너지 강도분포는 가공되지 않은 상태에서는 가우시안(Gaussian) 분포를 가지므로 레이저 빔의 스폿의 중심에 과도한 에너지가 전달되어 가공대상물의 하단부의 원하지 않는 부분에 변형 또는 손상을 야기하는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 본 실시예에서는,3 is a view illustrating a planarization method of energy distribution of a laser beam according to an exemplary embodiment of the present invention. The energy intensity distribution of the laser beam oscillated by the laser generator has a Gaussian distribution in the unprocessed state, so that excessive energy is transmitted to the center of the spot of the laser beam, thereby deforming or damaging an unwanted portion of the lower end of the workpiece. There is a problem that causes. In order to improve this problem, in this embodiment,

레이저 발생부는 복수의 레이저 빔을 발생시키며, 회전 제어부는 복수의 레이저 빔의 일부가 기판 상의 제1 영역에 조사된 후, 복수의 레이저 빔의 다른 일부가 제1 영역에 일부 중첩되는 제2 영역에 조사되도록 제1 갈바노 미러 및 제2 갈바노 미러의 회전을 제어하도록 구성하였다.The laser generating unit generates a plurality of laser beams, and the rotation controller controls a portion of the plurality of laser beams on the first region on the substrate, and then, in a second region in which another portion of the plurality of laser beams partially overlaps the first region. It was configured to control the rotation of the first galvano mirror and the second galvano mirror to be irradiated.

제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭에 상응하도록 할 수 있다. 바람직하게는 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭의 1/2에 상응하도록 하는 것이 좋다.The width of the region where the first region and the second region overlap may correspond to the width of the laser beam. Preferably, the width of the region where the first region and the second region overlap is equal to 1/2 of the width of the laser beam.

도 3를 참조하면, 레이저 발생부에서 출력되는 레이저 빔의 에너지 분포는 가공되지 않은 상태에서는 가우시안(Gaussian) 분포(도 3의 (a) 참조)를 가지므로 레이저 빔의 스폿의 중심에 과도한 에너지가 전달되어 가공대상물의 하단부의 원하지 않는 부분에 변형 또는 손상을 야기하는 문제가 있다. 따라서, 가우시안 분포를 갖는 레이저 빔의 에너지 분포를 플랫 탑(flat-top)형태(도 3의 (c) 참조)로 변경하여 레이저 빔을 가공대상물에 조사하는 좋다. Referring to FIG. 3, since the energy distribution of the laser beam output from the laser generator has a Gaussian distribution (see FIG. 3A) in the unprocessed state, excessive energy is applied to the center of the spot of the laser beam. There is a problem that is transmitted to cause deformation or damage to the unwanted portion of the lower end of the workpiece. Therefore, the laser beam may be irradiated to the processing object by changing the energy distribution of the laser beam having a Gaussian distribution into a flat-top shape (see FIG. 3C).

이를 위해 본 실시예는, 레이저 빔이 가지는 에너지 강도 분포를 플랫 탑 형태로 직접 가공하기 보다 개념을 달리하여, 레이저 발생부에서 먼저 첫 번째 레이저 빔을 발진시키고, 제1 갈바노 미러 또는 제2 갈바노 미러의 회전을 제어하여 레이저 빔이 기판 상의 제1 영역에 조사되도록 한다. 이후, 제1 갈바노 미러 또는/및 제2 갈바노 미러의 회전을 제어하여 두 번째 레이저 빔이 제1 영역에 일부 중첩되는 제2 영역에 조사되도록 한다. 이와 같이, 제1 영역, 제2 영역 및 중첩되는 영역은 마치 두 개의 레이저 빔을 중첩시켜 조사한 것과 같은 효과를 나타내게 된다. 이 경우 제1 영역과 제2 영역의 중첩되는 영역은 레이저 빔의 폭에 상응하여 변화가 가능하다. 즉, 제1 영역과 제2 영역이 완전히 중첩될 수도 있고, 때에 따라서는 일부 중첩도 가능하다. 바람직하게는 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭의 1/2에 상응하게 하는 것이 좋다.To this end, in the present embodiment, rather than directly processing the energy intensity distribution of the laser beam in the form of a flat top, the laser generator first oscillates the first laser beam, and then the first galvano mirror or the second galva. The rotation of the furnace mirror is controlled to cause the laser beam to irradiate the first area on the substrate. Then, the rotation of the first galvano mirror and / or the second galvano mirror is controlled so that the second laser beam is irradiated to the second region partially overlapping the first region. As described above, the first region, the second region, and the overlapping region have an effect as if the two laser beams were overlapped and irradiated. In this case, the overlapping area of the first area and the second area may be changed corresponding to the width of the laser beam. That is, the first region and the second region may overlap completely, and in some cases, some overlap may be possible. Preferably, the width of the region where the first region and the second region overlap is equal to 1/2 of the width of the laser beam.

가우시안 분포를 가지는 레이저 빔 펄스(도 3의 (a))를 조사한 후, 레이저 빔의 에너지 분포의 반측폭(FWHM, Full Width of Half Maximum) 만큼 레이저 빔을 편향시켜 재조사 한다면(도 3의 (b)), 레이저 빔이 중복되어 조사된 부위(레이저 빔의 반측폭 만큼 겹치는 부위)에는 에너지가 중복하여 조사되어 평탄한 에너지 분 포를 갖는 레이저 빔을 조사하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다(도 3의 (c'), (c)). 예를 들면, 가로 x 세로가 100μm x 100μm 인 돌기 결함을 스폿 크기가 1μm인 레이저 빔을 이용하여 가공하려 할 때 가로로 첫 번째 레이저 빔을 조사한 후 대략 0.5μm이동하면서 레이저 빔을 조사해 간다. 그리고, 세로 방향으로 다시 대략 0.5μm 내려온 지점에서 다시 중첩하여 조사하는 것이다. After irradiating a laser beam pulse having a Gaussian distribution (FIG. 3 (a)), the laser beam is deflected and re-illuminated by the full width of half maximum (FWHM) of the energy distribution of the laser beam (FIG. 3 (b)). )), The laser beam is irradiated with overlapping energy (the area overlapping by the half-width of the laser beam), and energy can be radiated repeatedly to obtain the same effect as irradiating a laser beam having a flat energy distribution (FIG. 3). (c '), (c)). For example, when processing a projection defect having a width x length of 100 μm x 100 μm using a laser beam having a spot size of 1 μm, the laser beam is irradiated while moving about 0.5 μm after irradiating the first laser beam horizontally. And again, it irradiates by overlapping again at the point which came down about 0.5 micrometer in the vertical direction.

상술한 바와 같이, 레이저 빔을 중복하여 조사하기 위해 갈바노 미러(11a, 11b)를 이용하여 레이저 빔의 조사위치를 변경할 필요가 있다. 또한, 결함부위와 비결함부위를 선택적으로 레이저 빔을 조사하기 위해서도 갈바노 미러(11a, 11b)를 이용할 수 있음은 물론이다. 이에 대해서는 도 4을 통해 설명하기로 한다.As described above, it is necessary to change the irradiation position of the laser beam by using the galvano mirrors 11a and 11b to irradiate the laser beam in duplicate. In addition, it is a matter of course that the galvano mirrors 11a and 11b can also be used to selectively irradiate the laser beam to the defective and non-defective sites. This will be described with reference to FIG. 4.

도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 갈바노 미러의 구동방법을 나타낸 도면이다. 도 4을 참조하면, 레이저 빔(22), 제1 갈바노 미러(11a), 제2 갈바노 미러(11b), 기판(24)이 도시되어 있다.4 is a view showing a method of driving a galvano mirror according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the laser beam 22, the first galvano mirror 11a, the second galvano mirror 11b, and the substrate 24 are shown.

갈바노 미러(11a, 11b)를 이용하여 레이저 빔의 조사위치를 변경하는 과정을 살펴보면, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔(22)은 상술한 다양한 광학적 장치를 거쳐 제1 갈바노 미러(11a)에 입사된다. 제1 갈바노 미러(11a)는 레이저 빔(22)을 수광하여 반사시키게 되는데, 액츄레이터(미도시)를 통해 미러의 각도를 조절하여 기판(19)상의 레이저 빔의 스폿 위치를 한 방향(예컨데, Y축 방향)으로 변화시킬 수 있다. 제1 갈바노 미러(11a)로부터 반사된 레이저 빔은, 다음에 제2 갈바노 미러(11b)에 입사된다. 제2 갈바노 미러(11b)는 액츄레이터(미도시)를 통해 미러의 각도가 조절되어 기판(19)상의 레이저 빔의 스폿 위치를 다른 방향(예컨데, X축방향)으로 조절할 수 있다. 즉, 쌍을 이루는 제1 및 제2 갈바노 미러(11a, 11b)의 각도를 적적히 조절함으로써 기판 상의 레이저 빔의 스폿 위치(XY평면상의 2축방향)를 조절할 수 있다. 제2 갈바노 미러(11b)에 의해 반사된 레이저 빔은 에프쎄타렌즈부(미도시)를 통하여, 기판(24)에 형성된 돌기결함에 조사된다.Looking at the process of changing the irradiation position of the laser beam using the galvano mirror (11a, 11b), the laser beam 22 oscillated from the laser oscillator is passed to the first galvano mirror (11a) through the above-described various optical devices Incident. The first galvano mirror 11a receives and reflects the laser beam 22, and adjusts the angle of the mirror through an actuator (not shown) to adjust the spot position of the laser beam on the substrate 19 in one direction (eg, , Y-axis direction). The laser beam reflected from the first galvano mirror 11a is then incident on the second galvano mirror 11b. The second galvano mirror 11b may adjust an angle of the mirror through an actuator (not shown) to adjust the spot position of the laser beam on the substrate 19 in another direction (for example, the X-axis direction). That is, by appropriately adjusting the angles of the paired first and second galvano mirrors 11a and 11b, the spot position (two-axis directions on the XY plane) of the laser beam on the substrate can be adjusted. The laser beam reflected by the second galvano mirror 11b is irradiated to protrusions formed on the substrate 24 through an f-theta lens unit (not shown).

제1 및 제2 갈바노 미러(11a, 11b)의 각도는 회전제어부(미도시)를 통해 조절된다. 회전제어부는 제1 및 제2 갈바노 미러(11a, 11b)와 연결되어 별도의 장치로 될 수도 있으며, 제어컴퓨터에 통합되어 구성될 수도 있다. 회전제어부는 상술한 위치 측정부와 비접촉 높이 측정기로부터 얻어진 돌기결함의 위치, 크기, 형태, 높이 등의 정보를 통해 제1 및 제2 갈바노 미러(11a, 11b)의 각도를 결정하여 레이저 빔이 수정하고자하는 결함부위에 조사되도록 한다.The angles of the first and second galvano mirrors 11a and 11b are adjusted through a rotation controller (not shown). The rotation control unit may be connected to the first and second galvano mirrors 11a and 11b to be a separate device, or may be integrated into the control computer. The rotation controller determines the angles of the first and second galvano mirrors 11a and 11b based on the position, size, shape, and height of the protrusion defects obtained from the position measuring unit and the non-contact height measuring device. Investigate the defect to be corrected.

이하, 전술한 바와 같은 핵심 구성요소를 포함한 기판 결함 수정장치의 구성에 대해 레이저 빔의 경로를 따라 상세히 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 발생부(1)로부터 극초단 펄스 레이저가 발진된다.Hereinafter, the configuration of the substrate defect correction apparatus including the core components as described above will be described in detail along the path of the laser beam. As shown in FIG. 2, the ultra-short pulse laser is oscillated from the laser generator 1.

발진된 레이저 빔은 광학변조기(3) 등 광학시스템을 거쳐 에프쎄타렌즈부(17)를 통해 대상물에 조사되는데, 비상시 등 경우에 따라서는 레이저 빔을 긴급히 차단해야 할 필요가 있다. 이를 위해 레이저 발생부 다음에 셔터(2)를 구비하는 것이 좋다.The oscillated laser beam is irradiated onto the object through the f-theta lens unit 17 through an optical system such as an optical modulator 3, and in some cases, it is necessary to urgently block the laser beam. For this purpose, it is preferable to provide the shutter 2 after the laser generating unit.

레이저 발생부(1)로부터 발진된 레이저 펄스 중 결함을 수정하는데 필요한 양만큼의 레이저 펄스만을 추출하여 광학시스템으로 전송하기 위해 광학변조기(3)가 설치된다. 광학변조기(3)는 음향광학변조기(Acousto Optic Modulator) 또는 전 자광학변조기(Electro Optic Modulator)가 사용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다른 형식의 광학변조기도 사용될 수 있다.An optical modulator 3 is installed in order to extract only the laser pulses necessary for correcting defects among the laser pulses oscillated from the laser generator 1 and transmit them to the optical system. As the optical modulator 3, an acoustic optical modulator or an electro optic modulator may be used, and other types of optical modulators may be used within a range apparent to those skilled in the art.

광학변조기(3)에 의해 조절된 레이저 빔의 가우시안(Gaussian) 에너지 분포를 플랫 탑(Flat-top)형태로 변경된 것과 같은 효과를 얻고 또한 돌기결함이 있는 부위에만 레이저 빔을 조사하기 위해 갈바노 미러(11a, 11b)가 사용된다.Galvano mirror to obtain the same effect as the Gaussian energy distribution of the laser beam controlled by the optical modulator 3 in the form of a flat-top and to irradiate the laser beam only to the protruding defects. (11a, 11b) are used.

기타, 레이저 빔의 세기를 검출하는 파워검출기(Power meter)(5)와, 빛은 광학경로로 반사시키고 레이저 빔은 투과시키는 빔 스플리터(Beam splitter)가 설치된다. 레이저 빔의 경로는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 이를 위해 반사거울(8)이 사용된다. 물론, 복수의 반사거울이 사용될 수 있다.In addition, a power meter 5 for detecting the intensity of the laser beam and a beam splitter for reflecting light through an optical path and transmitting the laser beam are provided. The path of the laser beam can be changed as necessary, for which a reflective mirror 8 is used. Of course, a plurality of reflecting mirrors may be used.

에프쎄타렌즈부(17) 및 제어컴퓨터(21)와 연계되어 수정 대상에 관한 정보를 획득하는 시스템이 설치될 수 있다. 즉, 반사된 가공부의 영상을 처리하는 스캐닝 관찰부(40)와, 에프쎄타렌즈 조명(9)을 반사 및 투과하는 빔스플리터(15)와, 돌기의 3차원 높이를 측정하는 3차원 비접촉 돌기 높이 측정기(16)가 설치되며, 이는 제어컴퓨터(21)와 연결되어 결함의 위치, 형태, 크기, 높이 등을 측정함으로써 전술한 광학변조기(3)의 작동여부 및 스테이지부의 이동, 회전 등을 제어하게 된다.In connection with the f-theta lens unit 17 and the control computer 21, a system for acquiring information on the object to be corrected may be installed. That is, the scanning observation unit 40 for processing the image of the reflected processing unit, the beam splitter 15 for reflecting and transmitting the f-theta lens illumination 9, and the three-dimensional non-contact protrusion height measuring instrument for measuring the three-dimensional height of the projections. (16) is installed, which is connected to the control computer 21 to measure the position, shape, size, height, etc. of the defect to control the operation of the above-described optical modulator 3 and the movement, rotation, etc. of the stage. .

레이저 빔을 수정 대상 부위에 조사하는 것은 에프쎄타렌즈부(17)에서 이루어지며, 에프쎄타렌즈부(17)는 레이저 빔을 집광하여 수정 대상이 되는 결함부위에 조사한다.Irradiation of the laser beam to the region to be corrected is performed by the f-theta lens unit 17, and the f-theta lens unit 17 condenses the laser beam and irradiates the defect site to be corrected.

한편, 레이저 빔의 정확한 조사를 위해 에프쎄타렌즈부(17) 및 스테이지부의 위치, 각도 등이 조절되어야 하며, 이를 위해 에프쎄타렌즈부(17)를 상하로 정밀하 게 이동시켜 자동 초점을 잡아주고 가공 높이에 따라 에프쎄타렌즈부(17)의 높이를 변경시키는 Z축 스테이지(18)와, 촬상카메라(14)의 영상자료를 수신, 분석하여 Z축 스테이지(18)를 구동함으로써 에프쎄타렌즈의 초점 위치를 잡아주는 자동초점시스템(19)과, 수정 대상이 되는 기판이 거치되는 X-Y 스테이지(20)가 설치될 수 있다.On the other hand, the position, angle, etc. of the f-theta lens unit 17 and the stage unit must be adjusted for accurate irradiation of the laser beam, and for this purpose, the f-theta lens unit 17 is precisely moved up and down to obtain auto focus. Receive and analyze the Z-axis stage 18 and the image data of the imaging camera 14 to change the height of the f-theta lens unit 17 according to the processing height, and drive the Z-axis stage 18 to produce the f-theta lens. An autofocus system 19 for holding a focus position and an XY stage 20 on which a substrate to be modified is mounted may be installed.

전술한 각종 구동부 및 측정을 위한 구성요소들은 모두 제어컴퓨터(21)에 연결되어 제어 된다. 도 2에는 하나의 제어컴퓨터(21)에 의해 각종 구성요소들이 모두 제어되는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 구동장치에 별도의 제어부가 통합되어 구성될 수 있고, 복수의 제어컴퓨터(21)에 의해 각각의 구동장치가 제어될 수도 있음은 물론이다.The various drivers and the components for measurement described above are all connected to the control computer 21 and controlled. In FIG. 2, all of the various components are controlled by one control computer 21, but the present invention is not necessarily limited thereto, and a separate control unit may be integrated in each driving apparatus, and a plurality of components may be configured. It goes without saying that each drive device may be controlled by the control computer 21.

제어컴퓨터(21)에서는 촬상카메라로부터 수신된 영상을 분석하여 결함의 위치를 측정하는 위치 측정부(미도시, 도 1의 (c)참조)가 포함될 수 있으며, 3차원 비접촉 높이 측정기(16)로부터 신호를 수신하여 결함의 제거에 필요한 레이저 펄스의 양을 계산한 후 광학변조기(3)의 작동을 제어하는 변조 제어부가 포함될 수 있다.The control computer 21 may include a position measuring unit (not shown, refer to (c) of FIG. 1) for analyzing the image received from the imaging camera to measure the position of the defect, from the three-dimensional non-contact height measuring device 16. A modulation control unit may be included to control the operation of the optical modulator 3 after receiving the signal to calculate the amount of laser pulses required to remove the defect.

본 실시예에서 사용된 레이저 발생부(1)는 펄스 출력이 가능한 레이저 시스템이며 이로부터 발진되는 레이저 펄스의 반복율(Repetition rate)은 제어컴퓨터(21)에 의해 수 내지 수만 kHz의 범위로 제어될 수 있다.The laser generator 1 used in this embodiment is a laser system capable of pulse output, and the repetition rate of the laser pulses oscillated therefrom can be controlled by the control computer 21 in the range of tens to tens of thousands of kHz. have.

이와 같이 발진된 레이저 빔(22)은 비상시에 레이저의 전원을 끊지 않고 차단할 수 있는 셔터(2)를 통과하며, 연속적으로 발진되는 레이저 펄스를 가공에 필요한 양만큼 분리해 내는 광학변조기(3)를 거쳐 미리 계산된 양만큼의 레이저 펄스 가 조사되게 된다.The laser beam 22 oscillated in this way passes through the shutter 2 which can cut off the laser without interrupting the power in an emergency, and the optical modulator 3 which separates the laser pulse which is continuously oscillated by the amount necessary for processing. The laser pulses are irradiated by the amount calculated in advance.

미리 계산된 양만큼의 레이저 펄스의 조사가 끝나면 광학변조기(3)는 레이저 빔(22)의 방향을 바꾸는 스위치 역할을 하게 되어 광학변조기(3)를 통과한 레이저 빔(22)은 빔덤프(Beam dump)(23)로 바이패스된다. 이 때 레이저 발생부(1)로부터 레이저 펄스의 발진은 중단되지 않는다.After the irradiation of the laser pulse by the amount calculated in advance, the optical modulator 3 serves as a switch for changing the direction of the laser beam 22, so that the laser beam 22 passing through the optical modulator 3 is beam dumped. dump) (23). At this time, the oscillation of the laser pulse from the laser generator 1 is not stopped.

한편, 에프쎄타렌즈부(17)를 통해 명시야 관찰을 가능케 해주는 에프쎄타렌즈 조명(9)은 빔스플리터(13)에 반사되어 에프쎄타렌즈부(17)을 통과하여 결함부에서 반사되며, 반사된 에프쎄타렌즈 조명(9)의 빛은 빔스플리터(13)를 통과하고 빔스플리터 (12)에서 반사된 후, 빔스플리터(15)를 거쳐 스캐닝 관찰부(40)로 전달되어 결함부의 영상을 촬상하여 스캐닝 되는 모습을 실시간으로 확인할 수 있게 해 준다. 이러한 스캐닝 관찰부를 통하여 들어온 영상은 자동 초점 시스템(19)에 전달되며, Z축 스테이지(18)와 연동하여 에프쎄타렌즈부(17)의 초점위치를 자동으로 조절한다.Meanwhile, the f-theta lens illumination 9, which enables bright field observation through the f-theta lens unit 17, is reflected by the beam splitter 13, passes through the f-theta lens unit 17, and is reflected by the defective part. After the light of the f-theta lens illumination 9 passes through the beam splitter 13 and is reflected by the beam splitter 12, it is transmitted to the scanning observer 40 through the beam splitter 15 to capture an image of a defective part. It allows you to see what is being scanned in real time. The image entered through the scanning observation unit is transmitted to the auto focus system 19 and automatically adjusts the focus position of the f-theta lens unit 17 in conjunction with the Z-axis stage 18.

그리고, 비접촉 높이 측정기(16)는 비접촉 방식으로 돌기결함의 높이를 3차원으로 정밀 측정하고 그 측정값을 제어컴퓨터(21)로 전송하며, 제어컴퓨터(21)는 변조 제어부의 역할을 하여 광학변조기(3)에 의해 레이저 펄스의 양이 조절되도록 그 작동을 제어한다 In addition, the non-contact height measuring device 16 accurately measures the height of the protrusion defect in three dimensions in a non-contact manner, and transmits the measured value to the control computer 21. The control computer 21 acts as an modulation control unit to provide an optical modulator. The operation is controlled so that the amount of laser pulses is adjusted by (3).

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 결함 수정방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명에 따른 기판 결함 수정방법은 레이저 발생부(1)로부터 극초단 펄스 레이저를 발진시키고, 이를 광학변조기(3)에 의해 필요한 양만큼 조절하여 에 프쎄타렌즈부(17)를 통해 기판에 조사함으로써, 기판의 결함을 수정하는 일련의 과정을 포함한다.11 is a flowchart illustrating a method for correcting a substrate defect according to an exemplary embodiment of the present invention. The substrate defect correction method according to the present invention oscillates the ultra-short pulse laser from the laser generating unit 1, and adjusts it by the required amount by the optical modulator 3 to irradiate the substrate through the ephthaletascia unit 17. This includes a series of procedures for correcting defects in the substrate.

기판 상의 결함이 존재하는 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 결함을 수정하는 방법으로서, 레이저 발생부로부터 극초단 레이저 펄스를 갖는 레이저 빔을 발생시킨다. 이 경우 레이저 빔은 복수로 발생할 수 있다(100). 복수의 레이저 빔 중의 일부는 소정의 더미 경로로 분리할 수 있다(110). 즉, 결함의 수정에 필요한 레이저 펄스를 양을 계산하고, 그에 대응하여 레이저 빔을 광학변조기에 의해 제1 경로와 제2 경로로 분리시킨다. 결함의 수정에 필요한 레이저 펄스의 양의 계산을 위해서는, 촬상카메라 등에 의해 결함을 촬영하여 결함의 위치를 측정하고 비접촉 높이 측정기 등에 의해 결함의 높이를 측정하는 과정이 선행되어야 한다. 레이저 펄스의 양의 계산 및 광학변조기의 작동은 변조 제어부에 의해 수행된다.As a method of correcting the defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on the substrate, a laser beam having an ultra-short laser pulse is generated from the laser generator. In this case, a plurality of laser beams may be generated (100). Some of the plurality of laser beams may be separated into a predetermined dummy path (110). That is, the amount of laser pulses required to correct the defect is calculated, and correspondingly, the laser beam is separated into a first path and a second path by an optical modulator. In order to calculate the amount of laser pulse necessary for correcting a defect, a process of photographing the defect by an imaging camera or the like to measure the position of the defect and measuring the height of the defect by a non-contact height measuring instrument or the like must be preceded. The calculation of the amount of laser pulses and the operation of the optical modulator are performed by the modulation control unit.

결함의 수정에 필요한 양만큼 분리된 레이저 빔은 제1 갈바노 미러로 입사되고, 광학변조기에 의해 분리된 나머지 레이저 빔은 빔덤프(Beam dump)등의 소정의 더미 경로로 바이패스된다.The laser beam separated by the amount necessary to correct the defect is incident on the first galvano mirror, and the remaining laser beam separated by the optical modulator is bypassed by a predetermined dummy path such as a beam dump.

결함의 수정에 필요한 양만큼 분리된 복수의 레이저 빔의 일부는 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 갈바노 미러로 수광하여 반사시킨다(120).A portion of the plurality of laser beams separated by the amount necessary to correct the defect is received and reflected by the first galvano mirror rotating about the first axis (120).

제1 갈바노 미러로부터 반사된 레이저 빔은 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 갈바노 미러로 수광하여, 이를 기판 상의 소정의 영역에 조사되도록 반사시킨다. (130). 이 경우, 제1 갈바노 미러 또는 제2 갈바노 미러 중 어는 하나 이상의 회전을 제어하여 복수의 레이저 빔의 나머지 일부가 기판상의 제1 영역에 조사된 후, 복수의 레이저 빔의 다른 일부가 제1 영역에 일부 중첩되는 제2 영역에 조사되도록 할 수 있다(140). 이 때, 제1 영역과 제2 영역의 중첩되는 영역은 레이저 빔의 폭에 상응하여 변화가 가능하다. 즉, 제1 영역과 제2 영역이 완전히 중첩될 수도 있고, 때에 따라서는 일부 중첩도 가능하다. 바람직하게는 제1 영역과 제2 영역이 중첩되는 영역의 폭은 레이저 빔의 폭의 1/2에 상응하게 하는 것이 좋다.The laser beam reflected from the first galvano mirror is received by the second galvano mirror which rotates about the second axis and reflects it to a predetermined area on the substrate. (130). In this case, one of the first galvano mirror or the second galvano mirror controls one or more rotations so that the remaining part of the plurality of laser beams is irradiated to the first area on the substrate, and then the other part of the plurality of laser beams is first The second region partially overlapped with the region may be irradiated (140). In this case, the overlapping region of the first region and the second region may be changed in accordance with the width of the laser beam. That is, the first region and the second region may overlap completely, and in some cases, some overlap may be possible. Preferably, the width of the region where the first region and the second region overlap is equal to 1/2 of the width of the laser beam.

본 실시예는 액정표시장치용 컬러필터 기판의 수정에 적용되는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 기판은 물론이고, 극초단 펄스 레이저를 이용하여 물체의 손상을 최소화하고, 보다 미세하고 정밀한 구조물 및 패턴과 형상을 요구하는 3차원 미세 가공분야에 적용할 수 있다.Although the present embodiment has been described in the case of applying to the modification of the color filter substrate for the liquid crystal display device, the present invention is not limited to this, as well as other types of substrates, using the ultra-short pulse laser to damage the object It can be applied to three-dimensional micromachining fields that require minimal and more precise structures and patterns and shapes.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described embodiments, the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation, and a person of ordinary skill in the art will appreciate It will be understood that various embodiments are possible within the scope.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 극초단 레이저 펄스를 갖는 피코세컨드 또는 펨토세컨드 레이저를 이용하여 초당 수 내지 수십 kHz에 이르는 높은 반복율(Repetition rate)로 패턴결함이나 돌기결함과 같은 가공 대상에 조사하고, 갈바노 스캐너를 이용하여 다양한 형태의 돌기결함에 대한 수정이 가 능하다.According to a preferred embodiment of the present invention as described above, using a picosecond or femtosecond laser having an ultrashort laser pulse, processing such as pattern defects or protrusion defects at a high repetition rate of several to several tens of kHz per second. Investigate the subject and modify the various types of dendritic defects using galvano scanners.

또한, 종래에 연마테이프를 이용한 돌기 수정장치가 불필요하게 되므로, 유지보수 비용과 교체시간을 절감하여 경제성과 장비가동 효율을 높일 뿐만 아니라 장비의 설치에 소요되는 공간을 획기적으로 축소할 수 있다.In addition, since the projection correction apparatus using the polishing tape is conventionally unnecessary, it is possible to reduce maintenance costs and replacement time, thereby improving economic efficiency and equipment operation efficiency, and significantly reducing the space required for installation of the equipment.

또한, 돌기결함의 수정에 있어서 높은 반복율의 레이저 펄스를 사용함으로써 수정 시간을 약 절반 이상으로 대폭 줄일 수 있어 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.In addition, by using a laser pulse of high repetition rate in the correction of protrusion defects, the correction time can be significantly reduced to about half or more, which can dramatically improve productivity.

또한, 레이저 빔을 사용하기 때문에 돌기결함의 형상이나 상태에 구애받지 않고 종래 가장 우수한 연마기법과 동등 이상의 표면조도 분포를 나타내 결함 수정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the laser beam is used, the surface roughness distribution equal to or higher than that of the conventional best polishing technique can be improved regardless of the shape or state of the protrusion defect, thereby improving the reliability of defect correction.

Claims

An apparatus for correcting a defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on a substrate,

A laser generator for generating a plurality of laser beams having extremely short laser pulses;

A first galvano mirror which receives and reflects the laser beam and rotates about a first axis;

A second galvano mirror which receives and reflects the laser beam reflected from the first galvano mirror and rotates about a second axis;

After the part of the plurality of laser beams is irradiated to the first region where the defect is present on the substrate, the first galvan so that another part of the plurality of laser beams is irradiated to the second region partially overlapping the first region. And a rotation control unit for controlling the rotation of the furnace mirror and the second galvano mirror.

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The method of claim 1,

And a width of a region where the first region and the second region overlap each other corresponds to a width of the laser beam.

The method of claim 3,

And a width of a region where the first region and the second region overlap each other corresponds to 1/2 of a width of the laser beam.

The method of claim 1,

An optical modulator separating the laser beam into a first path and a second path;

A modulation controller for controlling the operation of the optical modulator;

And a non-contact height measuring device for measuring a height of the defect on the substrate by an optical method and transmitting a signal corresponding to the measured value to the modulation controller.

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The method of claim 5,

The modulation control unit calculates an amount of the laser beam required to correct the defect from the signal transmitted from the non-contact height measuring unit and transmits a corresponding signal to the optical modulator, and the optical modulator is applied to the signal transmitted from the modulation control unit. And correspondingly separating the laser beams.

A method of correcting a defect by irradiating a laser beam to a region where a defect exists on a substrate,

(a) generating a plurality of laser beams having extremely short laser pulses from a laser generator;

(b) receiving and reflecting the laser beam with a first galvano mirror rotating about a first axis;

(c) receiving the laser beam reflected from the first galvano mirror with a second galvano mirror rotating about a second axis, and reflecting the laser beam to be irradiated to a predetermined area on the substrate; And

(d) after the portion of the plurality of laser beams is irradiated to the first region on the substrate, the first galvan so that another portion of the plurality of laser beams is irradiated to the second region partially overlapping the first region. Controlling the rotation of at least one of the furnace mirror or the second galvano mirror.

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The method of claim 8,

And a width of the region where the first region and the second region overlap each other corresponds to a width of the laser beam.

The method of claim 10,

And a width of a region where the first region and the second region overlap each other corresponds to 1/2 of the width of the laser beam.

The method of claim 8,

Between the steps (a) and (b), some of the plurality of laser beams are irradiated toward the first galvano mirror corresponding to the amount of laser beams required for correcting the defect, and the plurality of And separating the rest of the laser beam into a predetermined dummy path.