KR100904039B1 - Multi-head laser direct imaging system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광을 이용하여 기판상에 직접 패턴을 형성하는 이미징 시스템으로, 광을 발생하는 광원(100)과, 상기 광원(100)에서 발생한 단일경로의 광을 분기하는 스플리터(210)와, 상기 스플리터(210)에서 분기된 광을 원하는 경로로 반사하는 스캐너부(103, 200)와, 상기 스캐너부(103, 200)에서 반사된 광을 기판상으로 안내하는 광학유닛(105, 106)과, 상기 스캐너부(103)의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로를 수광하는 광로인식부(108, 109)와, 상기 광로인식부(108, 109)에서 동기신호를 수신하여 상기 광원(100) 및 스캐너부(103, 200)를 조정하여 원하는 패턴을 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부(110)와, 상기 기판(10)에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부(110)로 제공하는 패턴생성기(120)로 구성된 것을 특징으로 하여, 마스크를 제작 사용하지 않고 레이저 다이렉트 이미징{Laser direct imaging} 기술을 이용하여 기판이나 글라스에 직접 패턴을 형성할 수 있도록 구성하여, 간이하고 정밀한 패터닝 작업을 수행하게 함으로써 제품의 상품성과 경제성을 향상시키는 발명이다.The present invention is an imaging system for forming a pattern directly on a substrate using light, a light source 100 for generating light, a splitter 210 for splitting light of a single path generated from the light source 100, and A scanner unit 103 or 200 for reflecting light split from the splitter 210 in a desired path, an optical unit 105 or 106 for guiding light reflected from the scanner unit 103 or 200 onto a substrate; Optical path recognition units 108 and 109 for receiving an effective optical path of light reflected from the reflecting surface of the scanner unit 103, and the optical path recognition units 108 and 109 receive a synchronization signal to receive the light source 100 and The controller 110 controls the scanners 103 and 200 to control a desired pattern to be formed on the substrate, and a pattern to provide the controller 110 with pattern information about a pattern to be formed on the substrate 10. Characterized in that the generator 120, without using a mask to produce Using a low Direct Imaging Laser direct imaging} {Technical configured to form a pattern directly on a substrate or a glass, the invention to easily and precisely carried out by the patterning operation enhance product and economy of the product.

레이저, 스캐너, 패턴 Laser, scanner, pattern

Description

멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템{Multi-head laser direct imaging system}Multi-head laser direct imaging system

본 발명은 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템에 관한 것으로, 광원 및 다수개의 스캐너를 이용하여 마스크를 제작 사용하지 않고 레이저 다이렉트 이미징{Laser direct imaging} 기술을 이용하여 기판이나 글라스에 직접 패턴을 형성할 수 있도록 구성하여, 간이하고 정밀한 패터닝 작업을 수행하게 함으로써 제품의 상품성과 경제성을 향상시키는 발명이다.The present invention relates to a multi-head laser direct imaging system, so that a pattern can be directly formed on a substrate or glass using laser direct imaging technology without fabricating a mask using a light source and a plurality of scanners. It is an invention which improves the merchandise and economy of a product by making it simple and precise patterning operation.

포토리소그라피(photolithography)는 현대산업에서 추구하는 경박 단소를 구현할 수 있는 핵심기술로, 이를 이용하면 소재 가공기술의 기계적 한계를 넘어 수십 마이크론에서 수십 나노미터까지의 전자회로를 구현할 수 있다. 이는 FPD(Flat Panel Display) 및 PCB 제조 산업뿐만 아니라 반도체 산업 및 기타 미세형상 가공이 요구되는 전 산업에 적용 가능한 기술로, 이를 이용해 정밀 PCB의 소형화 및 저소비전력 제품의 구현, 반도체 부품의 초고집적화, 마이크로 로봇의 개발, 고 분해 능 평판 디스플레이 제품 생산이 가능하게 되었다. Photolithography is a key technology that can realize the thin and small size pursued by the modern industry, and it can be used to realize electronic circuits ranging from tens of microns to tens of nanometers beyond the mechanical limitations of material processing technology. This technology is applicable not only to the flat panel display (FPD) and PCB manufacturing industries, but also to the semiconductor industry and other industries that require micro-machining processes. Development of micro robots and production of high-resolution flat panel display products is now possible.

포토리소그라피(Photolithography) 방법으로는 접촉식, 근접식, 투영식이 있는데, 일 예로 투영식의 경우, 광원에서 방출된 빛을 F.E.L.을 통과시켜 빔의 균일성을 향상시킨 후, 콘덴싱 렌즈를 통해 집광한 빔을 마스크 역할을 하는 레티클(Reticle) 상의 패턴을 통해 프로젝션 렌즈로 조사, 이 빛을 기판에 필요한 크기로 변환하여 기판 표면에 패턴 형상을 전사시켜서 포토리소그라피(Photo Lithography)에 이용하는 장치이다. Photolithography methods include contact, proximity, and projection methods. For example, in the projection method, light emitted from a light source is passed through a FEL to improve the uniformity of a beam, and then focused through a condensing lens. The device irradiates a beam to a projection lens through a pattern on a reticle serving as a mask, converts the light into a size required for the substrate, transfers the pattern shape to the substrate surface, and is used for photolithography.

이러한 포토리소그라피(Photo Lithography) 방법은 노광장치에도 널리 이용되는데, 일반적으로 기판에 패턴을 형성하는 노광장치는 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등을 제조하는 공정에서 사용되는 것으로, 마스크와 광학계, 조정용 스테이지 및 자외선을 이용하여 구성되어, 패턴공정 시 패턴을 형성하려는 막 위에 포토레지스트막을 마련 후, 소정의 마스크 패턴을 포토레지스트막에 대응되게 위치시키고, UV 램프 등을 이용하여 상기 포토레지스트막을 마스크 패턴에 따라 노광시켜 포토레지스트막의 노광된 부분을 현상하여 제거한 후, 현상에 의해 제거된 포토레지스트막 패턴을 통해 노출된 막을 에칭 공정에 의해서 제거하고 포토레지스트막 패턴을 제거하여 유리기판상의 막에 원하는 패턴이 형성하는 방식이 사용되어 왔다.The photolithography method is widely used in an exposure apparatus. In general, an exposure apparatus that forms a pattern on a substrate is a PDP, a shadow mask (S / M), a PCB, a color filter (C / F), an LCD, a semiconductor. It is used in a process of manufacturing a light, and the like, and is formed by using a mask, an optical system, an adjusting stage, and an ultraviolet ray, and after forming a photoresist film on a film to form a pattern during a pattern process, a predetermined mask pattern is made to correspond to the photoresist film. Position and expose the photoresist film according to a mask pattern by using a UV lamp or the like to develop and remove the exposed portion of the photoresist film, and then remove the film exposed through the photoresist film pattern removed by development by an etching process. The method of forming a desired pattern in a film on a glass substrate by removing the photoresist film pattern has been used.

그러나 상기와 같이 포토리소그라피(Photo Lithography) 방법에 의한 글라스 위의 막을 패터닝하는 경우, 그 공정이 까다롭고 복잡하며 장치 설비에 비용이 많이 들며 제조시간과 비용이 증가하는 등의 문제점이 있었다.However, when patterning the film on the glass by the photolithography (Photo Lithography) method as described above, the process is difficult, complicated, expensive to the equipment equipment, manufacturing time and cost increases.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 레이저를 막에 직접적으로 조사하여 원하는 패턴을 형성하는 다이렉트 패너팅 기법이 도입될 필요가 있었고, 근래에는 폴리곤미러를 사용하여 ITO막이나 칼라 필터의 블랙 매트릭스에 원하는 패턴을 형성하는 드라이 에칭장치가 개발되어 상용되는 추세이다.In order to solve the above problems, it is necessary to introduce a direct panning technique that forms a desired pattern by directly irradiating a laser to the film. Recently, a desired pattern is applied to the black matrix of the ITO film or the color filter using a polygon mirror. Dry etching apparatus to be formed is a trend that has been developed and commercially available.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저를 작업 대상물에 직접 조사하여 원하는 패턴을 형성하는 레이저 다이렉트 이미징{Laser direct imaging} 기술을 도입하여 광원 및 다수개의 스캐너를 이용하여 마스크를 제작 사용하지 않고 기판이나 글라스에 패턴을 형성할 수 있도록 구성함으로써, 간이하고 정밀한 패터닝 작업을 수행하게 하여 제품의 상품성과 경제성을 향상시키는 발명이다.The present invention is to solve the above problems, by introducing a laser direct imaging technology that forms a desired pattern by directly irradiating the laser to the workpiece, a mask using a light source and a plurality of scanners is not used. By forming a pattern on a substrate or glass, the invention enables simple and precise patterning to be performed, thereby improving the merchandise and economy of the product.

본 발명은 광을 이용하여 기판상에 직접 패턴을 형성하는 이미징 시스템으로, 광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 단일경로의 광을 분기하는 스플리터와, 상기 스플리터에서 분기된 각각의 광을 원하는 경로로 반사하는 스캐너부와, 상기 스캐너부에서 반사된 광을 기판상으로 안내하는 광학유닛과, 상기 스캐너부의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경를 수광하는 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 동기신호를 수신하여 상기 광원 및 스캐너부를 조정하여 원하는 패턴을 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부와, 기판상에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부로 제공하는 패턴생성기로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an imaging system for forming a pattern directly on a substrate using light, comprising: a light source for generating light, a splitter for splitting light of a single path generated from the light source, and a respective light branched from the splitter. A scanner unit that reflects a path, an optical unit that guides the light reflected by the scanner unit onto a substrate, an optical path recognition unit that receives an effective view of the light reflected from the reflecting surface of the scanner unit, and a synchronization signal in the optical path recognition unit And a controller configured to control the light source and the scanner to control a desired pattern to be formed on the substrate, and a pattern generator to provide the controller with pattern information about a pattern to be formed on the substrate.

특히 상기 스캐너부는 다수의 반사면을 가지는 폴리곤미러와, 광원에서 발생 한 광의 수직경로를 조정하며 상기 폴리곤미러로 반사시키는 갈바노스캐너가 결합하여 실시할 수 있으며, 상기 갈바노스태너의 전단부에 상기 광원에서 발생된 광의 수직경로를 변경시키는 전반사미러를 포함하여 사용할 수 있다.In particular, the scanner unit may be implemented by combining a polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces and a galvanos scanner reflecting the polygon mirror while adjusting a vertical path of light generated from a light source. It can be used including a total reflection mirror to change the vertical path of the light generated from the light source.

또한 상기 패턴생성기는 외부에서 입력된 데이터를 이미지데이터로 변경하는 파일포멧변환기와, 상기 스캐너부의 제어 및 입력 신호에 따라 이미지데이터를 전송하는 이미지전송기로 구성되는 것을 특징으로 한다.The pattern generator may include a file format converter for converting data input from the outside into image data, and an image transmitter for transmitting image data according to the control and input signals of the scanner unit.

상기 구성에 의하여, 기판이나 글라스에 패턴 형성시 레이저 다이렉트 이미징{Laser direct imaging} 기술을 사용하여 마스크를 대신하여 매번 패턴을 다르게 형성할 수 있어 원판 마스크의 자중에 의한 제품의 변형을 방지하고, 광원 및 다수개의 스캐너를 이용하여 대형크기의 작업물에 대해 간이하고 정밀한 패터닝 작업을 수행하게 함으로써 제품의 상품성과 경제성을 향상시키는 탁월한 효력을 발휘하는 발명이다.According to the above configuration, when the pattern is formed on the substrate or the glass, a pattern can be differently formed every time instead of the mask by using laser direct imaging technology, thereby preventing deformation of the product due to the weight of the original mask, and And by using a plurality of scanners to perform a simple and precise patterning operation on a large-sized workpiece is an invention that exhibits an excellent effect of improving the productability and economics of the product.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 의해 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템에 사용되는 폴리곤미러와 스캐너의 결합구조에 대한 상세도이다. 도 3은 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템에 사용되는 폴리곤미러와 스핀들모터에 대한 상세도이고, 도 4는 스캔광에 의해 기판상에 부분적으로 막이 제거되는 상태를 나타내는 상태도이다.1 is a perspective view illustrating a multihead laser direct imaging system according to the present invention, and FIG. 2 is a detailed view of a coupling structure of a polygon mirror and a scanner used in the multihead laser direct imaging system according to the present invention. 3 is a detailed view of the polygon mirror and the spindle motor used in the multi-head laser direct imaging system according to the present invention, Figure 4 is a state diagram showing a state in which the film is partially removed on the substrate by the scan light.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 광을 이용하여 기판상에 직접 패턴을 형성하는 이미징 시스템으로, 광을 발생하는 광원(100)과, 상기 광원(100)에서 발생한 단일경로의 광을 분기하는 스플리터(210)와, 상기 스플리터(210)에서 분기된 광을 원하는 경로로 반사하는 스캐너부(103, 200)와, 상기 스캐너부(103, 200)에서 반사된 광을 기판상으로 안내하는 광학유닛(105, 106)과, 상기 스캐너부(103)의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로를 수광하는 광로인식부(108, 109)와, 상기 광로인식부(108, 109)에서 동기신호를 수신하여 상기 광원(100) 및 스캐너부(103, 200)를 조정하여 원하는 패턴을 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부(110)와, 상기 기판(10)에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부(110)로 제공하는 패턴생성기(120)로 구성된 것을 특징으로 한다.1 to 4, the present invention is an imaging system for forming a pattern directly on a substrate using light, the light source 100 for generating light, and a single path of light generated from the light source 100 The splitter 210 for branching, the scanner units 103 and 200 reflecting the light branched from the splitter 210 in a desired path, and the light reflected from the scanner units 103 and 200 are guided onto the substrate. Optical unit 105, 106, optical path recognition unit 108, 109 for receiving an effective optical path of the light reflected from the reflecting surface of the scanner unit 103, and the synchronization signal in the optical path recognition unit 108, 109 And a control unit 110 for controlling the light source 100 and the scanner units 103 and 200 to control a desired pattern to be formed on the substrate, and pattern information on the pattern to be formed on the substrate 10. Characterized in that it consists of a pattern generator 120 provided to the control unit 110.

상기 광원(100)은 구동시 점광의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드를 사용하여 실시함이 타당한데, 광원(100)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로, 온도가 내려가면 광출력이 증가하는 반면, 온도가 올라가면 광출력이 떨 어지게 되어 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버(111)를 제어부(100)에 장착하여 실시할 수 있다.The light source 100 is appropriately implemented using a laser diode that emits laser light of point light while driving. Since the laser diode employed in the light source 100 is a semiconductor device, the light output increases when the temperature decreases. When the temperature rises, the light output drops, and the light source driver 111 is mounted on the controller 100 to continuously monitor the variation of the laser output and the driving current according to the temperature change so that the laser output of high efficiency is maintained. can do.

상기 광원 드라이버(111)는 반전 앰프(Amp)와, 버퍼(Buffer)를 구비하고 상기 제어부(110)에 의해 제어 및 동작되어 레이저 광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로 공지되어 있다. The light source driver 111 is known as a circuit having an inverting amplifier Amp and a buffer and controlled and operated by the control unit 110 to maintain a constant intensity of the laser light.

상기 광원(100)에서 출사된 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이팅렌즈(101)가 광원(100)에서 출사된 광의 경로 상에 설치된고 콜리메이팅렌즈(101)를 통과한 레이저 광을 수평방향의 선형으로 결상시키는 실린더렌즈(102)는 광경로 상에 설치함이 타당하다.A collimating lens 101 is formed on the path of the light emitted from the light source 100 and passes through the collimating lens 101 to make the light emitted from the light source 100 into parallel light or convergent light with respect to the optical axis. It is reasonable that the cylinder lens 102 for forming the laser light in a linear direction in the horizontal direction is provided on the optical path.

상기 실린더렌즈(102)를 통과한 광은 스플리터(210)를 통하여 다수개의 경로로 분기되는데, 상기 분기부(211)와 반사미러(212)의 위치 및 개수에 따라 2개 또는 그 이상의 각기 다른 경로로 분기되고, 각각의 분기된 광은 스캐너부(103, 200)로 입사한다.The light passing through the cylinder lens 102 is split into a plurality of paths through the splitter 210, and two or more different paths are provided depending on the position and the number of the branch parts 211 and the reflection mirror 212. Branched to each other, the incident light enters the scanner section 103,200.

도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 스캐너부(103, 200)는 광의 수직 변위를 조정하는 갈바노스캐너(200)와 수평변위를 조정하는 폴리곤스캐너(103, 104)를 조합하여 사용할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the scanner units 103 and 200 may be used in combination with a galvanos scanner 200 for adjusting vertical displacement of light and a polygon scanner 103 and 104 for adjusting horizontal displacement. have.

상기 갈바노스캐너(203)는 스플리터(210)에서 분기된 광을 소정의 굴절각을 이루도록 광 경로를 조절하여 폴리곤미러(103)로 유도하는데, 상기 광을 반사하도록 회전가능하게 장착된 미러부(201)와, 상기 미러부(201)를 지지하며 상기 미러부(201)를 회동시키는 구동부(202)로 구성된 통상적인 스캐너를 장착하여 상기 제어부(110)에 의해 그 구동이 제어되도록 실시함이 타당하다. The galvanos scanner 203 guides the light branched from the splitter 210 to the polygon mirror 103 by adjusting an optical path to achieve a predetermined angle of refraction. The mirror unit 201 is rotatably mounted to reflect the light. ) And a conventional scanner composed of a driving unit 202 supporting the mirror unit 201 and rotating the mirror unit 201 so that the driving is controlled by the control unit 110. .

또한 상기 갈바노스캐너(203)의 전단부에는 각 구성요소들의 레이아웃(Lay-out)에 따라 상기 미러부(201)의 설치위치를 조절할 수 있도록 상기 광원(100)에서 발생된 광의 수직경로를 변경시키는 전반사미러(203)를 구비하여 실시할 수 있다.In addition, the vertical path of the light generated from the light source 100 is changed at the front end of the galvanos scanner 203 to adjust the installation position of the mirror unit 201 according to the layout (lay-out) of each component. The total reflection mirror 203 can be implemented.

상기 전반사미러(203)를 거친 광은 그 수직 경로가 굴절되는데 전반사미러(203)의 설치각도에 따라 굴절정도를 조정할 수 있고, 전반사미러(203)에서 굴절된 광은 원하는 패턴형성을 위해 계산된 위치에 용이하게 투사될 수 있도록 상기 제어부(110)에 의해 회동이 제어되는 미러부(201)로 투과되어 회동하는 미러부(201)에 의해 적절한 굴절률로 반사되어 폴리곤미러(103)로 입사된다. The light passing through the total reflection mirror 203 is refracted in the vertical path, and the degree of refraction can be adjusted according to the installation angle of the total reflection mirror 203, and the light refracted by the total reflection mirror 203 is calculated for the desired pattern formation. In order to be easily projected to the position, the control unit 110 is transmitted to the mirror unit 201, which is controlled to be rotated, and is reflected by the mirror unit 201 which is rotated at an appropriate refractive index and incident on the polygon mirror 103.

상기 갈바노스캐너(200)로부터 입사된 광을 재차 반사하는 폴리곤미러(103)는 그 둘레면이 다각면으로 형성되어 고속으로 회전되게 되며, 그 회전에 따른 반 사면의 각도 변화에 따라 광을 반사하는 각도가 상이하게 형성된다. 따라서, 회전하는 폴리곤미러(103)의 반사면에서 상이한 방향으로 반사되는 레이저 광이 연속됨으로써, 주주사방향(A)으로 스캔된다.The polygon mirror 103 reflecting the light incident from the galvanoscancer 200 is rotated at high speed by forming the circumferential surface of the polygonal mirror and reflecting the light according to the change of the angle of the reflection surface according to the rotation. The angle to be formed is different. Therefore, the laser light reflected in the different directions on the reflecting surface of the rotating polygon mirror 103 is successively scanned in the main scanning direction A. FIG.

이러한 폴리곤미러(103)는 6개의 반사면이 등간격으로 배치되어 스핀들모터(104)에 회전 가능하게 지지된다. 이때 스핀들모터(104)는 지지프레임(140)에 결합되고 상기 제어부(110)에 의해 그 구동이 제어되는데, 상기 스핀들모터(104)는 제어부(110)에 의해 정속으로 회전하도록 제어됨으로써 폴리곤미러(103)가 정속으로 회전할 수 있도록 실시한다.The polygon mirror 103 has six reflective surfaces arranged at equal intervals and rotatably supported by the spindle motor 104. At this time, the spindle motor 104 is coupled to the support frame 140 and the drive is controlled by the control unit 110, the spindle motor 104 is controlled to rotate at a constant speed by the control unit 110 polygon mirror ( 103) can be rotated at a constant speed.

상기 광학유닛(105, 106)은 이미징렌즈(105)와, 반사미러(106)로 구성되는데, 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 실시한다.The optical units 105 and 106 may include an imaging lens 105 and a reflection mirror 106. The imaging lens 105 may scan light scanned in the main scanning direction A to the substrate 10. Image to focus on. The reflection mirror 106 reflects the light formed by the imaging lens 105 in a predetermined path, thereby forming the image on the substrate 10.

상기 광로인식부(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 것으로 포토 다이오드를 사용할 수 있다. 제1수광부(108)에서 수광된 신호는 상기 제어 부(110)로 전달된고, 상기 제2수광부(109)는 상기 폴리곤미러(103)에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하여 마지막 동기신호를 인식하기 위한 것으로서 역시 포토 다이오드를 사용할 수 있으며 제2수광부(109)에서의 수광신호는 제어부(110)로 전달된다.The optical path recognition units 108 and 109 include a first light receiver 108 and a second light receiver 109. The first light receiver 108 may use a photodiode to recognize an initial synchronization signal by receiving light having an initial optical path among the effective optical paths of the light reflected by the polygon mirror 103. The signal received by the first light receiver 108 is transmitted to the control unit 110, and the second light receiver 109 has the last light path among the effective light paths of the light reflected by the polygon mirror 103. Also, a photodiode may be used as a light receiver to recognize the last synchronization signal, and the received light signal from the second light receiver 109 is transmitted to the controller 110.

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 구비하여, 상기 스캐너부(103, 200)의 구동 및 위치정보를 수신하여 스테이지부(130)의 인코더신호를 이용해 스테이지부(130)의 위치를 계산하여 상기 광원(100)에 가공신호를 발신한다. The controller 110 includes the light source driver 111, the spindle motor driving driver 113, a stage driving driver 115 and an adjusting unit driving driver 117 for driving the stage 130 to be described later. After receiving the driving and position information of the scanner units 103 and 200, the position of the stage unit 130 is calculated using the encoder signal of the stage unit 130, and the processing signal is transmitted to the light source 100.

상기 제어부(110)는 패턴생성부(120)에서 제공되는 패턴정보를 근거로 하여, 상기 스캐너부(103, 200)의 구동과 위치에 대한 정보를 파악하고 스테이지부(130)의 인코더신호를 이용해 스테이지부(130)의 위치를 계산하여 전체 움직임에 따라 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. The controller 110 determines information on the driving and position of the scanner units 103 and 200 based on the pattern information provided by the pattern generator 120 and uses the encoder signal of the stage unit 130. By calculating the position of the stage unit 130 to control the on / off of the light source 100 as well as the on / off time according to the overall movement, the synchronization signal transmitted from the first and second light receiving unit (108 109) The light source driver 111 is controlled based on.

또한, 상기 제어부(110)는 상기 광원(100)의 구동제어시, 상기 스핀들모터(103)가 정속도가 회전될 수 있도록 스핀들모터 구동드라이버(113)를 제어하는 데, 상기 스테이지 구동드라이버(115)는 제어부(110)에 의해 제어되는 것으로서, 스테이지부(130)를 주주사방향(A)과, 그 주주사방향(A)에 직교하는 부주사방향(B)으로 선택적으로 구동시킨다.In addition, the control unit 110 controls the spindle motor driving driver 113 so that the spindle motor 103 is rotated at a constant speed during the drive control of the light source 100, the stage driving driver 115 Is controlled by the control unit 110, and selectively drives the stage unit 130 in the main scanning direction A and the sub scanning direction B orthogonal to the main scanning direction A. FIG.

상기 스테이지부(130)는 기판(10)이 지지되는 작업대로서, 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 미리 설정된 패턴을 기판(10) 상에 형성할 수 있도록 스테이지(130)는 소정 거리와 각을 형성하며 부주사방향(B)으로 이동되도록 제어함으로써 순차적으로 연속된 패턴을 형성할 수 있도록 한다. 여기서 상기 스테이지(130)는 주주사 방향(A)으로는 초기에 스캔 위치를 세팅한 후 부주사 방향(B)으로 정밀제어됨으로써, 원하는 패턴이 기판(10) 상에 형성되도록 할 수 있다.The stage unit 130 is a work table on which the substrate 10 is supported. The substrate 10 placed on the stage 130 is based on a simultaneous signal received by the first and second light receiving units 108 and 109. The stage 130 is drive-controlled in the main scanning direction A by the drive driver 115 so as to be in the scan position in this main scanning direction A. As shown in FIG. In order to form a predetermined pattern on the substrate 10, the stage 130 forms a predetermined distance and an angle, and is controlled to be moved in the sub-scanning direction B so as to form a continuous pattern sequentially. In this case, the stage 130 is initially set in the scan direction A, and then precisely controlled in the sub-scan direction B, so that a desired pattern is formed on the substrate 10.

상기의 패턴생성기(120)은 패턴정보를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함할 수 있고 상기 컴퓨터는 미리 설정 또는 저장된 데이터를 패턴정보로 프로그래밍하여 상기 제어부(110)로 공급하게 된다. The pattern generator 120 may include a computer capable of programming pattern information, and the computer programs the preset or stored data as pattern information and supplies the pattern information to the controller 110.

상기 패턴생성기(120)는 외부에서 입력된 데이터를 이미지데이터로 변경하는 파일포멧변환기(121)와, 상기 스캐너부(103, 200)의 제어 및 입력 신호에 따라 이 미지데이터를 전송하는 이미지전송기(122)를 포함하게 되는데, 상기 이미지전송기(122)는 스캐너부(103, 200)의 제어 신호 및 인코더 입력에 따라서 이미지데이터(image data)를 전송하고, 상기 파일포멧변환기(121)는 대면적 크기의 데이터의 변환을 지원하기 위해서 병렬 프로세서/분산 아키텍처를 사용하여 구현한다.The pattern generator 120 may include a file format converter 121 for converting externally input data into image data, and an image transmitter for transmitting image data according to control and input signals of the scanners 103 and 200. 122, wherein the image transmitter 122 transmits image data according to control signals and encoder inputs of the scanner units 103 and 200, and the file format converter 121 has a large area size. It is implemented using a parallel processor / distributed architecture to support the conversion of data.

또한 스플리터(210)에 의해 분기된 광을 수광하는 복수개의 스캐너부(103, 200)를 포함한 멀티 해드를 구성하기 위하여, 각 스캐너부(103, 200)의 제어부(110, 111)에 동기화에 필요한 제어 신호를 보내고 스테이지부(130)의 위치 신호와 광의 펄스 주기를 동기화한다.In addition, in order to form a multihead including a plurality of scanner units 103 and 200 for receiving light split by the splitter 210, the controller 110 and 111 of each scanner unit 103 and 200 are required for synchronization. The control signal is sent and the position signal of the stage unit 130 and the pulse period of the light are synchronized.

여기서, 상기 스테이지(130)에 놓이는 기판(10)은 반도체 웨이퍼, LCD, PDP 패널 등일 수 있으며, 상기 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 기설정된 형태의 패턴이 만들어진다. 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.Here, the substrate 10 placed on the stage 130 may be a semiconductor wafer, an LCD, a PDP panel, or the like. An ITO (Indium Tin Oxide) film is coated or deposited on the substrate 10 to a predetermined thickness. In the ITO film provided on (10), a pattern having a predetermined shape is formed on the ITO film in such a manner that a portion exposed to the scan light is removed over time. In addition, a pattern having a predetermined shape as in the ITO film is formed on the black matrix, which is a UV blocking film that separates the pixels of the color filter instead of the ITO film in the same manner.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폴리곤스캐너(103, 104) 구성의 일 예로 폴리곤미러(103)의 회전축을 미세 조정하여 상기 폴리곤미러(103)의 반사면 각도를 조정하는 조정유닛(160)을 구비하여 실시할 수 있는데, 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 구비하고 상기 베이스 프레임(150)은 지지프레임(140)과 소정 거리 이격된 채 지지하도록 결합된다.As shown in FIG. 3, as an example of the configuration of the polygon scanners 103 and 104, an adjustment unit 160 for finely adjusting the rotation axis of the polygon mirror 103 to adjust the reflection surface angle of the polygon mirror 103 is provided. The adjustment unit 160 may include a base frame 150 on which the support frame 140 is placed, and a solenoid 170 installed between the support frame 140 and the base frame 150. And the base frame 150 is coupled to support the support frame 140 while being spaced a predetermined distance apart.

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 타당하다.The solenoid 170 is driven by the solenoid drive driver 115 controlled by the controller 110 to change the support angle of the support frame 140. When the solenoid 170 is driven, one side of the support frame 140 is further away from the base frame 150, so that the position of the polygon mirror 103 can be adjusted at the center of rotation of the polygon mirror 103. It is reasonable to be located at a distant point.

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.When the attitude of the polygon mirror 103 is adjusted by the adjustment unit 160 as described above, the direction of the scanned light is finely adjusted more precisely in the sub-scanning direction by adjusting the vertical angle of the reflection surface of the polygon mirror 103. It becomes possible.

전술한 상기 구성에 의한 작동과정을 살펴보면, 광원(100)에서는 일정한 파워로 레이저 광을 출사하고 광원(100)에서 출사되는 레이저 광의 파워는 상기 드라이버(111)에 의해 제어된다. 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.Looking at the operation process according to the above-described configuration, the light source 100 emits laser light with a constant power and the power of the laser light emitted from the light source 100 is controlled by the driver 111. The power of the emitted light is monitored by the first and second light receiving units 108 and 109, so that the controller 100 removes the driver 111 based on the power of the monitored outgoing light.

출사된 광은 상기 콜리메이팅렌즈(101)와 실린더렌즈(102)를 통과하여 폴리곤미러(103)의 반사면으로 결상되는데, 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.The emitted light passes through the collimating lens 101 and the cylinder lens 102 and forms an image on the reflecting surface of the polygon mirror 103. At this time, the polygon mirror 103 rotates at a high speed at a constant speed and receives incident light. The light is reflected in the main scanning direction A to form scan light. In this case, the scan light may be continuous light or non-continuous scan light according to on / off and on / off times of the light source 100.

상기 스캔광은 이미징렌즈(105)를 통과하고 스플리터(210)에서 분기된 후, 소정 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.The scan light passes through the imaging lens 105 and branches from the splitter 210, and then passes through a predetermined path. The first light receiver 108 receives initial light from among light paths having an effective light path, thereby synchronizing the light. The signal is transmitted to the controller 110. In addition, the second light receiver 109 receives the last light of the effective optical path, thereby transmitting the synchronization signal to the controller 110. The controller 110 controls driving of the stage 130, the light source 100, and the adjustment unit 160 based on the synchronization signals transmitted from the light receiving units 108 and 109, thereby providing a desired position of the substrate 10. The scan light is controlled to enter.

즉, 유효 스캔광은 상기 반사미러(106)에서 반사되어 유리기판(10)으로 입사되고, 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 이동시킴 으로써, 연속된 형태의 패턴을 형성할 수 있게 된다.That is, the effective scan light is reflected by the reflecting mirror 106 and incident on the glass substrate 10, and by patterning by discontinuously scanning the ITO film 13 or the black matrix of the color filter on the glass substrate 10. By forming a stripe-shaped pattern in the main scanning direction (A) and driving the stage 130 to move the glass substrate 10 in the sub-scanning direction (B), it is possible to form a continuous pattern do.

도 4에서 도시하는 바와 같이 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 된다.As shown in FIG. 4, since the light source 100 is turned on and the laser light is emitted and the scanned portion is removed while the film 13 is patterned, the other portion is lighted because the light source 100 is turned off. Since it is not emitted, no scan light is generated and the film 13 remains as it is.

상기와 같이 레이저를 스캐너부(200) 및 폴리곤미러(103)를 이용하여 유리기판(10)을 스캐닝하여 막(13)을 직접 패터닝하는 경우, 광 경로의 미세한 조절이 가능하게 되어 섬세한 패터닝작업이 가능할 뿐 아니라 작업시간을 단축함으로써 생산성도 향상시킬 수 있게 되고 가공 단계를 단축시켜 비용도 절감할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the case of directly patterning the film 13 by scanning the glass substrate 10 by using the laser scanner unit 200 and the polygon mirror 103, fine adjustment of the optical path is possible, so that fine patterning work is performed. Not only is this possible, it also improves productivity by reducing the working time and reduces costs by shortening the machining step.

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 것이다.In the above, certain preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and spirit of the present invention claimed in the claims may make various modifications and variations. Implementation will be possible.

도 1은 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템을 1 illustrates a multihead laser direct imaging system according to the present invention.

나타내는 사시도,Indicating perspective,

도 2는 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템에2 is a multihead laser direct imaging system according to the present invention.

사용되는 폴리곤미러와 스캐너의 결합구조에 대한 상세도,Detailed view of the combined structure of the polygon mirror and the scanner used,

도 3은 본 발명에 의한 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템에3 is a multihead laser direct imaging system according to the present invention.

사용되는 폴리곤미러와 스핀들모터에 대한 상세도,Detailed view of the polygon mirror and spindle motor used,

도 4는 스캔광에 의해 기판상에 부분적으로 막이 제거되는 상태를 나타내는4 shows a state in which a film is partially removed on a substrate by scan light;

상태도.State diagram.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10 : 기판 100 : 광원10: substrate 100: light source

101 : 콜리메이팅렌즈 102 : 실린더렌즈101: collimating lens 102: cylinder lens

103 : 폴리곤미러 104 : 스핀들모터103: polygon mirror 104: spindle motor

105 : 이미징렌즈 106 : 반사미러105: imaging lens 106: reflection mirror

108, 109 : 제1 및 제2수광부 110 : 제어부108, 109: first and second light receiving unit 110: control unit

120 : 패턴생성기 130 : 스테이지120: pattern generator 130: stage

200 : 스캐너 201 : 반사부200: scanner 201: reflector

202 : 모터부 210 : 스플리터202: motor portion 210: splitter

Claims (4)

광을 이용하여 기판상에 직접 패턴을 형성하는 이미징 시스템으로, 광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 단일경로의 광을 분기하는 스플리터와, 상기 스플리터에서 분기된 광을 원하는 경로로 반사하는 스캐너부와, 상기 스캐너부에서 반사된 광을 기판상으로 안내하는 광학유닛과, 상기 스캐너부의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로를 수광하는 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 동기신호를 수신하여 상기 광원 및 스캐너부를 조정하여 원하는 패턴을 상기 기판상에 형성되도록 제어하는 제어부와, 상기 기판에 형성될 패턴에 대한 패턴정보를 상기 제어부로 제공하는 패턴생성기로 구성되되,An imaging system using light to form a pattern directly on a substrate, comprising: a light source for generating light, a splitter for splitting light in a single path generated from the light source, and a scanner for reflecting light split from the splitter in a desired path And an optical unit for guiding the light reflected from the scanner unit onto a substrate, an optical path recognition unit for receiving an effective optical path of the light reflected from the reflective surface of the scanner unit, and receiving the synchronization signal from the optical path recognition unit. A controller configured to control the light source and the scanner to control a desired pattern to be formed on the substrate, and a pattern generator to provide the controller with pattern information on the pattern to be formed on the substrate, 상기 패턴생성기는 외부에서 입력된 데이터를 이미지데이터로 변경하는 파일포멧변환기와,The pattern generator is a file format converter for changing the data input from the outside into image data; 상기 스캐너부의 제어 및 입력 신호에 따라 이미지데이터를 전송하는 이미지전송기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템.And an image transmitter configured to transmit image data according to the control and input signals of the scanner unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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