KR101186279B1

KR101186279B1 - 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법

Info

Publication number: KR101186279B1
Application number: KR1020100054497A
Authority: KR
Inventors: 이태경; 박현주
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2012-09-27
Also published as: KR20110134747A

Abstract

개시된 가공방법은, 갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 것으로서 서로 직각인 두 방향으로 이동가능한 스캔 헤드를 구비하는 레이저 가공 시스템의 가공방법으로서, 스캔 헤드의 이동과 동기하여 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 스캔 헤드의 이동방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공 시스템 및 그 가공방법{Laser processing system and processing method thereof}

본 발명은 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법에 관한 것으로서, 특히 가공 속도와 가공정확성을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법에 관한 것이다.

레이저 가공 시스템은 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 스캔 헤드를 통하여 대상물에 조사한다. 대상물 또는 스캔 헤드는 평면 내에서 이동되며, 스캔 헤드는 평면에 대하여 직각으로 레이저 빔을 조사한다. 이에 의하여 대상물의 일 평면에 대한 마킹, 노광, 식각, 스크라이빙 등의 레이저 가공이 수행될 수 있다.

레이저 빔이 조사되는 대상물의 가공라인이 직선이 아닌 경우 또는 방향이 전환되는 전환점을 갖는 형태의 가공라인을 형성하기 위하여는 스캔 헤드를 일방향으로 이동시키면서 레이저 빔을 대상물에 조사하다가 감속/정지 시킨 후에 다시 방향을 바꾸어 가속하면서 레이저 빔을 대상물에 조사하여야 한다. 이와 같이 가속시간과 감속시간이 소요되면 전체 가공시간이 증가하게 된다. 또한, 가속/감속/정지시에 레이저 빔을 오프(OFF)하고 스캔 헤드의 위치를 잡은 후에 다시 레이저 빔을 온(ON)하여 가공하므로, 가공라인에 단절이 생기고, 가공의 정밀도가 저하된다.

본 발명은 고속 가공이 가능하고 연속된 가공라인을 정밀하게 형성할 수 있는 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공시스템의 가공방법은, 갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 것으로서 서로 직각인 두 방향으로 이동가능한 스캔 헤드를 구비하는 레이저 가공 시스템의 가공방법으로서, 상기 스캔 헤드의 이동과 동기하여, 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 스캔 헤드의 이동방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 갈바노미터는 상기 스캔 헤드의 이동 방향에 직각방향으로 상기 레이저 빔을 이동시킬 수 있다.

상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 경우에는 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미러를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사할 수 있다.

상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 영역은 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미러를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하고, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 영역은 상기 갈바노미터를 고정하고 상기 스캔 헤드를 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사할 수 있다.

상기 가공방법은, 상기 스캔 헤드의 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 가공 대상물은 그 표면에 투명 도전막이 형성된 기판을 포함하며, 상기 레이저 빔을 상기 투명 도전막에 조사하여 상기 투명 도전막을 패터닝할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 가공 시스템은, 갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 것으로서 서로 직각인 두 방향으로 이동가능한 스캔 헤드; 상기 스캔 헤드를 이동시키기 위한 스테이지 모터를 제어하는 동작 제어부; 상기 스캔 헤드의 위치를 검출하는 엔코더; 호스트 컴퓨터에 설치되어 가공 데이터에 근거하여 가공 과정을 제어하는 것으로서, 상기 스캔 헤드의 이동과 동기하여 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 스캔 헤드의 이동방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어 스테이션;을 포함한다.

상기 동작 제어부는 상기 스캔 헤드의 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키도록 제어할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 가공 시스템의 가공 방법은, 갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 스캔 헤드를 구비하며, 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물이 서로 직각인 두 방향으로 상대적으로 이동가능한 레이저 가공 시스템의 가공방법으로서, 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물의 상대 이동과 동기하여, 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 상대 이동 방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키는 단계;를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 가공 시스템은, 갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 스캔 헤드; 상기 가공 대상물이 적재되는 테이블; 상기 스캔 헤드와 상기 테이블을 상대 이동시키기 위한 스테이지 모터를 제어하는 동작 제어부; 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물의 상대 위치를 검출하는 엔코더; 호스트 컴퓨터에 설치되어 가공 데이터에 근거하여 가공 과정을 제어하는 것으로서, 상기 스캔 헤드와 상기 테이블의 상대 이동과 동기하여 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 상대 이동 방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어 스테이션;을 포함한다.

상술한 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법에 따르면, 갈바노미터를 이용하여 스캔 헤드 또는 가공 대상물의 이동방향과 동일한 방향 및/또는 그와 직각방향으로 레이저 빔을 이동시킴으로써 스캔 헤드 또는 가공 대상물의 이동과 가감속을 최소화하여 신속하고 정밀한 가공이 가능하다. 또한, 스캔 헤드 또는 가공 대상물의 방향 전환 시에 갈바노미터에 의하여 레이저 빔의 최종위치를 유지하도록 제어함으로써, 복잡한 형태의 가공라인을 끊김없이 연속적으로 형성할 수 있다. 또한, 복잡한 가공라인을 신속하고 정밀하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가공방법이 적용되는 레이저 가공 시스템의 일 예를 도시한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 경사가공용 스캔 헤드의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 가공 시스템의 제어 블록도.
도 4는 가공 대상물의 일 예를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 가공방법에 의하여 X방향의 제1가공라인을 형성하는 방법의 일 예를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 가공방법에 의하여 X방향과 Y방향의 제1, 제2가공라인을 형성하는 방법의 일 예를 설명하는 도면.
도 7은 제1가공라인에 대하여 오프셋된 제3가공라인을 형성하는 방법을 설명하는 도면.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 그 가공방법의 실시예들을 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)의 일 예를 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 가공대상물(200)은 테이블(50)에 적재된다. 스캔 헤드(100)는 서로 직각인 두 방향, 예를 들면 X 방향 또는 Y 방향으로 이동되면서 가공대상물(200)에 레이저 빔을 조사하여 마킹, 식각, 노광 등의 가공작업을 수행한다.

스캔 헤드(100)와 가공 대상물(200)은 XY평면 내에서 상대적으로 이동될 수 있다. 대상체를 XY 평면 내에서 이동시키기 위한 구조를 일반적으로 XY스테이지라 한다.

예를 들어, 스캔 헤드(100)는 XY스테이지에 의하여 X, Y방향으로 이동될 수 있다. XY스테이지는 X-이동블록(10)과 Y-이동블록(20)을 포함할 수 있다. X-이동블록(10)은 X 방향으로 설치된 한 쌍의 레일(30)을 따라 X 방향으로 이동될 수 있게 설치된다. Y-이동블록(20)은 X-이동블록(10)에 Y 방향으로 이동될 수 있게 설치된다. 도 1에는 3개의 Y-이동블록(20)이 도시되어 있으나, 그 갯수에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 스캔 헤드(100)는 Y-이동블록(20)에 설치된다. 스캔 헤드(100)는 Y-이동블록(20)에 설치된 Z-컬럼(column)(40)을 따라 Z방향으로 이동될 수도 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 스캔 헤드(100) 대신에 가공 대상물(200)을 XY평면 내에서 이동시키기 위하여 테이블(50)이 X방향과 X방향으로 이동가능한 XY스테이지의 형태일 수도 있다. 또, 필요에 따라서는 스캔 헤드(100)와 가공 대상물(200)이 적재된 테이블(50)이 각각의 XY스테이지에 설치되어 각각 XY평면 내에서 이동될 수도 있다.

이하에서는 스캔 헤드(100)가 XY스테이지에 의하여 X, Y 방향으로 이동되는 경우에 대하여 설명한다.

도 2는 스캔 헤드(100)를 상세히 도시한 구성도이다. 도 1과 도 2를 보면, 스캔 헤드(100)는 레이저 발진기(110)와, 갈바노미터(galvanometer)(140)를 구비한다. 갈바노미터(140)는 레이저 빔을 X 방향으로 스캔하기 위한 X-갈바노미터유닛(120)과, 레이저 빔을 Y 방향으로 스캔하기 위한 Y-갈바노미터유닛(130)을 구비할 수 있다. X-갈바노미터유닛(120)은 X-반사미러(121)와, 이를 회전시키는 X-미러모터(122)를 포함할 수 있다. Y-갈바노미터유닛(130)은 Y-반사미러(131)와, 이를 회전시키는 Y-미러모터(132)를 포함한다. 갈바노미터(140)는 X방향 및 Y방향으로 소정의 스캔 범위(Sx, Sy)를 갖는다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 레이저 가공 시스템의 제어 블록도이다. 도 3을 보면, 제어 스테이션(2)은 예를 들어 호스트 컴퓨터에 마련되는 컨트롤 카드일 수 있다. 제어 스테이션(2)은 호스트 컴퓨터에 설치된 어플리케이션 프로그램에 의하여 구동되며, 가공 데이터에 근거하여 가공 과정을 제어한다. 예를 들어, 제어 스테이션(2)는 갈바노미터(120)(130)의 모터들(122)(132)을 제어하여 레이저 빔을 이동시키고, 스테이지 모터(4)를 제어하여 스캔 헤드(100)를 이동시킨다. 엔코더(5)는 스캔 헤드(100)의 위치를 검출하기 위한 것으로서, X-이동블록(10)과 Y-이동블록(20)의 위치를 직접 검출할 수 있다. 또한, 엔코더(5)는 X-이동블록(10)과 Y-이동블록(20)을 이동시키는 스테이지 모터(4)의 회전량을 검출함으로써 스캔 헤드(100)의 위치를 검출할 수도 있다. 동작 제어부(3)는 예를 들어 PLC(programmable logic controller)로서, 엔코더(5)의 검출값으로부터 스캔 헤드(100)의 이동 오차를 산출하고, 이를 보정하기 위한 보정값을 아날로그값의 형태로 직접 출력하여 스테이지 모터(4)를 제어한다. 따라서, 스캔 헤드(100)의 위치 오차를 보상하기 위한 과정에서 제어 스테이션(2)이 배제될 수 있어서, 효율적으로 가공과정을 제어할 수 있다. 또, 스캔 헤드(100)의 위치오차 보상 과정은 동작 제어부(3)를 통하여 미러 모터(122)(132)에 직접 반영되어, 갈바노미터(140)가 XY스테이지의 이동, 즉 스캔 헤드(100)의 이동과 정확하게 동기화되어 정밀한 가공이 가능하다.

물론, 스캔 헤드(100) 대신에 가공 대상물(200)이 이동되는 경우에는, 엔코더(5)는 테이블(50)을 이동시키기 위한 XY스테이지의 위치를 검출한다. 동작 제어부(3)는 엔코더(5)의 검출값으로부터 가공 대상물(200)의 이동 오차를 산출하고, 이를 보정하기 위한 보정값을 아날로그값의 형태로 직접 출력하여 스테이지 모터(4)를 제어할 수 있다. 가공 대상물(200)의 위치오차 보상 과정은 동작 제어부(3)를 통하여 미러 모터(122)(132)에 직접 반영되어, 갈바노미터(140)와 가공 대상물(200)을 이동시키기 위한 XY스테이지의 이동이 동기화될 수 있다.

결국, 스테이지 모터(4)는 스캔 헤드(100)와 가공 대상물(200) 또는 테이블(50)을 상대 이동시키기 위한 것이며, 엔코더(5)는 스캔 헤드(100)와 가공 대상물(200) 또는 테이블(50)의 상대 위치를 검출한다. 이에 의하여, 스캔 헤드(100)와 가공 대상물(200)의 상대적인 이동과 갈바노미터(140)가 동기화됨으로써 정밀한 가공이 가능하다.

도 1 내지 도 3에 도시된 레이저 가공 시스템을 이용하여 본 발명에 따른 가공방법의 실시예를 설명한다. 예를 들어, 가공 대상물(200)은 도 4에 도시된 바와 같이, 소정 두께의 투명 도전막(220)이 도포된 기판(210)일 수 있다. 투명 도전막(220)은 예를 들어 ITO일 수 있다. 이러한 형태의 기판(210)은 액정 표시 장치 등의 평판 표시장치의 기판으로 사용될 수 있다. 용도에 따라서 투명 도전막(220)은 소정의 패턴으로 가공될 필요가 있으며, 이하에서는 스캔 헤드(100)가 Y 방향의 소정의 위치에 위치되고, X-이동블록(10)이 X 방향으로 이동되면서 도 4에 도시된 가공 대상물(200)에 레이저 빔을 조사하여 투명 도전막(220)을 식각하는 경우를 예로써 설명한다. 이때, 레이저 빔의 파장은 투명 도전막(220)에 의하여 흡수될 수 있는 적절한 파장 범위로 선정된다.

도 5를 보면, 발진기(110)를 온(ON)시킨 상태에서 스캔 헤드(100)가 X 방향으로 이동되면, 가공대상물(200)에는 레이저 빔에 의하여 X 방향으로 제1가공라인(WL1)에 형성된다. 도 5에서 가공라인의 두께는 가공 대상물(200)에 조사되는 레이저 빔의 스폿 직경에 대응되는 것이며, 가공라인의 시작 또는 끝부분에 원형으로 표시된 것은 레이저 빔의 스폿을 표시한다. 제1가공라인(WL1) 상의 투명도전막(220)은 레이저 빔의 에너지에 의하여 식각된다.

이 경우에, 예를 들어 가공하고자 하는 가공라인(WL1)의 길이(L)가 갈바노미터(140)의 X방향의 스캔 범위(Sx) 이내라면, 스캔 헤드(100)를 이동시킬 필요 없이, X-미러모터(122)를 구동하여 레이저 빔을 X방향으로 이동시킴으로써 제1가공라인(WL1)을 형성할 수 있다.

만일, 제1가공라인(WL1)의 길이(L)가 갈바노미터(140)의 X방향의 스캔 범위(Sx)를 초과한다면, 스캔 헤드(100)를 이동시키지 않고 X-미러모터(122)를 구동하여 레이저 빔을 X방향으로 Sx보다 작은 값(L'x) 만큼 이동시켜, 길이 L'x인 가공라인을 형성하고, X-미러모터(122)를 고정시킨 상태에서 스캔 헤드(100)를 X방향으로 L''x만큼 이동시킴으로써, 제1가공라인(WL1)을 형성할 수 있다.

물론, 스캔 헤드(100)를 L''x만큼 이동시키면서 동시에 X-미러모터(122)를 구동하여 레이저 빔을 X방향으로 Sx보다 작은 값(L'x) 만큼 이동시킴으로써 제1가공라인(WL1)을 형성하는 것도 가능하다. X-갈바노미터유닛(120)에 의한 레이저 빔의 이동량(L'x)을 X방향의 스캔 범위(Sx)보다 작게 함으로써 Sx-L'x 만큼의 마진(margin)을 확보하여 패턴의 끈김을 방지할 수 있다.

스캔 헤드(100)를 X방향으로 이동시키기 위하여는 스테이지 모터(4)를 구동하여 X-이동블록(10)을 이동시켜야 하는데, 관성이 큰 스캔 헤드(100)를 이동시키는 경우에는 정밀한 가공을 위하여 이동속도를 향상시키기가 어렵다. 본 실시예에 따르면, 갈바노미터(140)를 그 스캔 범위 이내에서는 구동하여 레이저 빔을 이동시킴으로써 스캔 헤드(100)의 움직임을 최소화하고 원하는 가공라인을 형성할 수 있다. 갈바노미터(140)에 의한 레이저 빔의 이동 범위를 갈바노미터(140)의 스캔 범위(Sx)보다 작게 함으로써 Sx-L'x 만큼의 마진(margin)을 확보하여 스캔 헤드(100)의 위치 오차에 의한 패턴의 끈김을 방지할 수 있다. 또한, 갈바노미터(140)의 관성은 스캔 헤드(100)에 비하여 매우 작으므로, 가공 정밀도와 속도가 더 빠르다. 따라서, 레이저 가공 속도를 향상시킬 수 있으며, 보다 정밀한 가공이 가능하다.

도 6을 참조하면, 투명 도전막(220)을 식각하는 공정은, 제1가공라인(WL1)으로부터 X 방향에 대하여 경사진 제2가공라인(WL2)을 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 제1, 제2가공라인(WL1)(WL2)을 형성하기 위하여 스캔 헤드(100)를 이동시키는 경우에는 제1가공라인(WL1)을 형성한 후에 X-이동블록(10)을 정지시키고, Y-이동블록(20)을 구동하여 스캔 헤드(100)를 Y 방향으로 이동시키면서 레이저 빔을 가공대상물(200)에 조사하는 방안을 고려할 수 있다. 이 경우에, X-이동블록(10)은 그 관성으로 인하여 즉시 정지되기 어려우며, 소정의 감속과정을 거쳐서 정지되어야 한다. 또, Y-이동블록(20) 역시 정상적인 가공속도에 도달될 때까지 소정의 가속과정을 거쳐야 하며, 제2가공라인(WL2)의 형성이 완료되면 다시 감속과정을 거쳐 정지되어야 한다. 이와 같이, 스캔 헤드(100) 자체를 X, Y 방향으로 이동시켜 제1, 제2가공라인(WL1)(WL2)을 형성하는 경우에는 가속, 정지, 가속, 정지를 반복하여야 하므로 가감속에 소요되는 시간만큼 가공시간이 증가된다. 또한, 제1가공라인(WL1)의 종료점과, 제2가공라인(WL2)의 시작점을 정확하게 맞추기 위하여는 관성을 고려하여 스캔 헤드(100)의 이동속도를 더 낮추어야 한다. 또한, 스캔 헤드(100)를 정지하지 않고 제1, 제2가공라인(WL1)(WL2)을 형성하는 경우에는 제1, 제2가공라인(WL1)(WL2)의 연결점이 정확하게 각을 이루지 않고 둥글게 가공될 수 있다. 이와 같은 가공시간의 증가와 가공정밀도의 저하는 가공라인의 형상이 복잡할수록 더욱 증가하게 된다.

본 발명에 따른 가공방법은 스캔 헤드(100)의 가감속과 정지를 최소화하고 보다 정밀하게 연결점의 각부를 가공할 수 있는 가공방법을 제공한다. 도 5에 관하여 설명한 방법에 의하여 제1가공라인(WL1)의 형성이 완료된 후에, 제2가공라인(WL2)을 형성하기 위하여 Y-갈바노미터유닛(130)을 이용한다. 제1가공라인(WL1)을 형성한 후에 Y-미러모터(132)를 이용하여 Y-반사미러(131)를 Y1 방향으로 회전시킨다. 그러면, 발진기(110)로부터 출사된 레이저 빔은 제1가공라인(WL1)에 대하여 +Y 방향으로 이동되면서 가공대상물(200)에 지속적으로 조사되어 제2가공라인(WL2)이 형성된다. 이 과정에서 스캔 헤드(100)는 +X 방향으로 계속하여 이동되므로 제2가공라인(WL2)과 제1가공라인(WL1)이루는 각도(A)는 둔각이 될 수 있다. 하지만, Y-갈바노미터유닛(130)의 회전관성은 매우 작고, 또 Y-반사미러(131)로부터 가공대상물(200)에 이르는 광로길이가 제2가공라인(WL1)의 길이(Ly)에 비하여 충분히 크다면 Y-반사미러(131)의 회전각도는 매우 작다. 그러므로, 실질적으로 Y-반사미러(131)를 회전시키는데 소요되는 시간은 매우 짧다. 이러한 점을 감안하면 각도(A)는 거의 직각에 가깝다.

각도(A)가 둔각이 되는 것은 Y-반사미러(131)를 회전시키는 동안에 스캔 헤드(100)가 계속하여 +X 방향으로 이동되기 때문이다. 따라서, 스캔 헤드(100)의 +X 방향의 이동을 보상할 수 있도록, Y-반사미러(131)를 회전시키는 동안에 X-반사미러(121)를 X2방향으로 회전시켜 레이저 빔을 -X 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 스캔 헤드(100)의 +X 방향의 이동속도와 동일한 속도로 레이저 빔이 -X 방향으로 이동되도록 X-미러모터(122)를 제어하여 X-반사미러(131)의 회전속도를 조절하면 된다.

각도(A)를 둔각으로 하고자 하는 경우에는 Y-미러모터(132)를 제어하여 Y-반사미러(131)의 회전속도를 조절함으로써 각도(A)의 크기를 조절할 수 있다.

또, X-반사미러(121)에 의한 레이저 빔의 -X 방향으로의 이동속도를 스캔 헤드(100)의 +X 방향의 이동속도보다 더 빠르게 하면 제1가공라인(WL1)과 제2가공라인(WL2)이 이루는 각도(A)는 예각이 될 수도 있다.

제2가공라인(WL2)의 길이(Ly)가 Y-갈바노미터유닛(130)의 Y방향의 스캔 범위(Sy)보다 큰 경우에는 Y-갈바노미터유닛(130)을 이용하여 레이저 빔을 Sy보다 작은 L'y만큼 이동시키고 X-이동블록(10)을 정지시킨다. X-이동블록(10)이 정지되는 동안에 갈바노미터(140)는 레이저 빔이 L'y만큼 이동된 위치(P1)에 고정되도록 제어된다. 이러한 과정은 엔코더(5)에 의하여 X-이동블록(10)의 위치를 검출하고 X-이동블록(10)의 위치에 따른 레이저 빔의 +X방향의 이동을 보상할 수 있도록 X-갈바노미터유닛(120)을 이용하여 레이저 빔을 이동시킴으로써 가능하다. 이 과정은 동작 제어부(3)에서 엔코더(5)의 위치검출값에 기반하여 직접 X-갈바노미터유닛(120)을 제어함으로써 수행될 수 있으며, 이에 의하여 제어 스테이션(2)을 거치지 않고 패턴의 끊김을 방지할 수 있다.

X-이동블록(10)이 정지되면, Y-이동블록(20)을 Y방향으로 이동시킴으로써 스캔 헤드(100)를 Y방향으로 이동시키면서 레이저 빔을 조사하여 제2가공라인(WL2)을 완성한다. 이와 같은 과정에 의하여, 갈바노미터(140)와 스캔 헤드(100)를 동기화하여 이동시킴으로써, 스캔 헤드(100)가 감속, 정지, 가속되더라도 끊김없는 가공라인의 형성이 가능하다.

Y-반사미러(132)를 Y1방향으로 회전시킨 상태에서 스캔 헤드(100)가 X 방향으로 이동되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 가공대상물(200)에는 제1가공라인(WL1)에 대하여 +Y 방향으로 오프셋된 제3가공라인(WL3)이 형성된다.

상술한 바와 같이 제2가공라인(WL1)의 길이(Ly)가 Y-갈바노미터유닛(130)의 Y방향의 스캔 범위(Sy)보다 클 때에는, 갈바노미터(140)는 Y-이동블록(20)을 정지시키는 동안에 레이저 빔이 제2가공라인(WL2)의 종료위치(P2)에 유지되도록 제어되며, 이 제어과정은 상술한 바와 같이 제어 스테이션(2)을 거치지 않고 동작 제어부(3)에 의하여 수행될 수 있다. Y-이동블록(20)이 정지되면, X-이동블록(10)을 X방향으로 이동시킴으로써 스캔 헤드(100)를 X방향으로 이동시키면서 레이저 빔을 조사하여 끊김없는 제3가공라인(WL3)을 형성할 수 있다.

이와 같은 과정에 의하여 X 방향의 제1가공라인(WL1), 제1가공라인(WL1)에 대하여 경사진 제2가공라인(WL2), 및 제1가공라인(WL1)에 대하여 +Y 방향으로 오프셋된 제3가공라인(WL3)이 서로 연결된 형태의 가공라인을 형성할 수 있다.

상술한 실시예에서는 직선 형태의 제2가공라인(WL2)을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. Y-반사미러(131)의 회전속도를 조절함으로써 임의의 곡선 형태를 갖는 제2가공라인(WL2)을 형성할 수 있다. 또한, 임의의 곡선 형태의 제2가공라인(WL2)은 Y-반사미러(131)와 X-반사미러(121)의 회전속도를 동시에 조절하여 구현될 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가공방법에 따르면, 갈바노미터(140)를 이용하여 스캔 헤드(100)의 이동방향과 동일한 방향으로 레이저 빔을 이동시켜 스캔 헤드(100)의 이동을 최소화함으로써 신속하고 정밀한 가공이 가능하다.

또한, 갈바노미터(140)를 이용하여 그 스캔 범위 이내에서 스캔 헤드(100)의 이동방향에 대하여 경사진 방향으로 레이저 빔을 이동시킴으로써 스캔 헤드(100)의 가감속동작과 스캔 헤드의 이동량을 최소화하면서 가공라인의 방향을 전환할 수 있다.

또한, 스캔 헤드의 방향 전환 시에 갈바노미터에 의하여 레이저 빔이 최종위치를 유지하도록 제어함으로써, 복잡한 형태의 가공라인을 끊김없이 연속적으로 형성할 수 있다. 따라서, 복잡한 형태의 가공라인을 형성하기 위한 가공시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 스캔 헤드(100)에 비하여 관성이 작은 갈바노미터(140)를 구동하므로, 가공장치의 제어부담 역시 저감될 수 있다.

상술한 실시예에서는 XY스테이지를 이용하여 스캔 헤드(100)를 이동시키는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 스캔 헤드(100) 대신에 가공 대상물(200)이 XY스테이지에 의하여 이동되는 경우에도 적용될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다.

상술한 실시예에서는 기판 표면의 투명 도전막을 식각하여 패터닝하는 가공방법을 예로써 설명하였으나, 이에 의한 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 가공방법은 투명도전막의 패터닝 공정뿐만 아니라, 마킹, 노광, 스크라이빙 등 레이저를 이용하여 가공 대상물을 가공하는 방법에도 적용될 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

1...레이저 가공 시스템 2...제어 스테이션
3...동작 제어부 4...스테이지 모터
5...엔코더 10...X-이동블록
20...Y-이동블록 30...레일
40...Z-컬럼 50...작업대
100...스캔 헤드 110...발진기
120...X-갈비노미터유닛 121...X-반사미러
122...X-미러모터 130...Y-갈비노미터유닛
131...Y-반사미러 132...Y-미러모터
140...갈바노미터장치

Claims

갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 것으로서 서로 직각인 두 방향으로 이동가능한 스캔 헤드를 구비하는 레이저 가공 시스템의 가공방법으로서,
상기 스캔 헤드의 이동과 동기하여, 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 스캔 헤드의 이동방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하며,
상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 경우에는 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
제1항에 있어서,
상기 갈바노미터는 상기 스캔 헤드의 이동 방향에 직각방향으로 상기 레이저 빔을 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 영역은 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하고, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 영역은 상기 갈바노미터를 고정하고 상기 스캔 헤드를 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 스캔 헤드의 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키는 단계;를 포함하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 가공 대상물은 그 표면에 투명 도전막이 형성된 기판을 포함하며, 상기 레이저 빔을 상기 투명 도전막에 조사하여 상기 투명 도전막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
제6항에 있어서,
상기 스캔 헤드의 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키는 단계;를 포함하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 것으로서 서로 직각인 두 방향으로 이동가능한 스캔 헤드;
상기 스캔 헤드를 이동시키기 위한 스테이지 모터를 제어하는 동작 제어부;
상기 스캔 헤드의 위치를 검출하는 엔코더;
호스트 컴퓨터에 설치되어 가공 데이터에 근거하여 가공 과정을 제어하는 것으로서, 상기 스캔 헤드의 이동과 동기하여 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 스캔 헤드의 이동방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어 스테이션;을 포함하며,
상기 제어 스테이션은 상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 경우에는 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
제8항에 있어서,
상기 동작 제어부는 상기 스캔 헤드의 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 가공 대상물은 그 표면에 투명 도전막이 형성된 기판을 포함하며, 상기 레이저 빔을 상기 투명 도전막에 조사하여 상기 투명 도전막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 스캔 헤드를 구비하며, 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물이 서로 직각인 두 방향으로 상대적으로 이동가능한 레이저 가공 시스템의 가공방법으로서,
상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물의 상대 이동과 동기하여, 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 상대 이동 방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하며,
상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 경우에는 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물을 상대 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 영역은 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물을 상대 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하고, 상기 가공 영역 중에서 상기 갈바노미터의 스캔 범위를 벗어나는 영역은 상기 갈바노미터를 고정하고 상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물을 상대 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
제11항 또는 제13항에 있어서,
상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물의 상대 이동방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키는 단계;를 포함하는 레이저 가공 시스템의 가공방법.
갈바노미터를 구비하고 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 상기 가공 대상물을 가공하는 스캔 헤드;
상기 가공 대상물이 적재되는 테이블;
상기 스캔 헤드와 상기 테이블을 상대 이동시키기 위한 스테이지 모터를 제어하는 동작 제어부;
상기 스캔 헤드와 상기 가공 대상물의 상대 위치를 검출하는 엔코더;
호스트 컴퓨터에 설치되어 가공 데이터에 근거하여 가공 과정을 제어하는 것으로서, 상기 스캔 헤드와 상기 테이블의 상대 이동과 동기하여 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 상기 상대 이동 방향과 그에 직각인 방향 중 적어도 한 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어 스테이션;을 포함하며,
상기 제어 스테이션은 상기 가공 대상물의 가공영역이 상기 갈바노미터의 스캔 범위 이내에 있는 경우에는 상기 스캔 헤드를 이동시키지 않고 상기 갈바노미터를 이용하여 레이저 빔을 이동시켜 상기 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.
제15항에 있어서,
상기 동작 제어부는 상기 스캔 헤드와 상기 테이블의 상대 이동 방향을 전환하는 동안에 상기 갈바노미터를 이용하여 상기 레이저 빔을 최종 위치에 유지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 시스템.