KR101275059B1 - 레이저빔 분할 장치 및 분할 방법 - Google Patents

레이저빔 분할 장치 및 분할 방법 Download PDF

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Abstract

레이저빔 분할 장치 및 분할 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 레이저빔 분할 장치는, 레이저 광원에서 출력된 레이저빔을 파워가 균질화된 변환 레이저빔으로 변환하는 빔변환부와, 변환 레이저빔의 일부는 반사시켜서 분할빔을 형성하고 나머지는 투과시키는 투과 및 반사 미러를 포함하고, 투과 및 반사 미러는, 변환 레이저빔이 투과하는 투과영역과, 변환 레이저빔을 반사하는 반사영역을 포함하고, 투과 및 반사 미러의 위치 조정을 통해 반사영역에서 변환 레이저빔이 반사되는 면적을 조정함으로써 분할빔의 파워를 조정한다.

Description

레이저빔 분할 장치 및 분할 방법{DEVICE AND METHOD FOR LASER BEAM SPLIT}
본 발명은 투과 및 반사 미러를 이용한 레이저빔 분할 장치 및 분할 방법에 관한 것이다.
레이저 가공 시스템은 산업계의 다양한 분야에서 사용되고 있다. 레이저 가공 시스템에는 반도체 칩의 표면에 생산 로트를 문자로 마킹하는 레이저 마커는 물론, 다층기판의 전자기기에서 각 층간의 연결을 위하여 작은 홈 및 특수 비아홀(via hole)을 레이저 광을 이용하여 천공을 하는 레이저 드릴링 시스템 등이 있다. 그리고 최근에는 레이저빔을 이용하여 미세한 패턴(pattern)을 형성하는 레이저 패터닝 공정(patterning process)도 사용되고 있다.
레이저 가공 시스템에서 레이저빔 광원은 고가에 해당하기 때문에, 도 1과 같이 하나의 레이저 광원에서 나온 레이빔을 분할 장치를 이용하여 다수 개로 분할하여 사용하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래의 레이저 가공 시스템에 해당하는 레이저빔 분할 장치(10)에 대한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 레이저빔 분할 장치(10)는 레이저 광원(12)에서 출력된 레이저빔이 다수 개의 빔스플리터(16, 18, 19)에 의해 분할된다. 분할된 레이저빔은 반사미러(20, 21)에 의해 모두 반사되어 타겟(24) 방향으로 향하게 된다. 그리고 레이저 광원(12)에서 출력된 레이저빔은 빔셰이퍼(14)에 의해 일정한 형상을 갖도록 변형된다. 또한, 레이저빔 분할 장치(10)는 어테뉴에이터(attenuator)(22)를 구비하여 분할된 각 레이저빔(P1, P2, P3, P4)의 파워를 모두 동일하게 조정한다.
종래의 레이저빔 분할 장치(10)는 다수 개의 빔 스플리터(16, 18, 19)를 이용하여 레이빔을 분할한다. 그러나 분할하고자 하는 레이저빔의 수가 증가할수록, 빔 스플리터의 수도 증가하기 때문에, 레이저빔 분할 장치(10)의 구성이 복잡하게 되는 문제점이 발생한다. 그리고 빔 스플리터(16, 18, 19) 1장 당 약 3~4%의 파워가 손실되기 때문에, 빔 스플리터(16,18,19)의 수가 증가할수록 분할된 레이저빔의 파워를 일정하게 조정하기 어렵게 된다.
종래의 레이저빔 분할 장치(10)는 분할된 빔의 파워를 균일하게 조정하기 위해서 어테뉴에이터(22)를 이용한다. 그러나 어테뉴에이터(22)는 고가이기 때문에 제작 비용을 증가시키는 요인이 된다. 그리고 어테뉴에이터(22)는 분할되는 빔의 수만큼 구비되어야 하기 때문에, 장치의 구성을 복잡하게 할 뿐만 아니라 전체 파워의 손실을 유발한다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 간편하고 안정적으로 레이저빔을 분할할 수 있고, 분할된 레이저빔의 파워를 간단하게 조정할 수 있는 레이저빔 분할 장치 및 분할 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저빔 분할 장치는, 레이저 광원에서 출력된 레이저빔을 파워가 균질화된 변환 레이저빔으로 변환하는 빔변환부와, 변환 레이저빔의 일부는 반사시켜서 분할빔을 형성하고 나머지는 투과시키는 투과 및 반사 미러를 포함하고, 투과 및 반사 미러는, 변환 레이저빔이 투과하는 투과영역과, 변환 레이저빔을 반사하는 반사영역을 포함하고, 투과 및 반사 미러의 위치 조정을 통해 반사영역에서 변환 레이저빔이 반사되는 면적을 조정함으로써 분할빔의 파워를 조정한다.
본 발명에 따른 레이저빔 분할 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 투과 및 반사 미러는 분할빔의 수와 동일하게 구비될 수 있다.
빔변환부는 빔셰이퍼 및 호모지나이저를 포함할 수 있다. 그리고 빔셰이퍼 및 호모지나이저에 의해서 레이저빔은 균질한 에너지 분포를 갖는 사각형 형태의 변환 레이저빔으로 될 수 있다.
사각형 형태의 변환 레이저빔의 폭은 투과 및 반사 미러의 폭에 비해 다소 작게 형성되고, 다수 개의 투과 및 반사 미러는 각각 일정한 높이차를 가져서 사각형 형태의 변환 레이저빔을 높이 방향에 대해 각각 분할할 수 있다.
반사영역 및 투과영역은 연속적으로 형성될 수 있다. 그리고 투과영역은 변환 레이저빔이 투과하는 베이스기판에 의해 형성되고, 반사영역은 서로 다른 굴절율을 갖는 제1반사막 및 제2반사막을 교대로 반복적으로 적층함으로써 형성될 수 있다.
베이스기판은 용융 실리카(fused silica) 기판, 석영(Quartz) 기판, 합성 석영(Synthetic Quartz) 기판 그리고 LiF, NaF, Sapphire, BaF2, SrF2, MgF2, CaF2 , Pyrex, BK-1, BK7, Ge, GaAs, Laf3, SF, ZeSe, ZeS 등의 Glass 계통의 유리 기판 중에서 선택된 하나일 수 있다.
제1반사막은 MgF2 및 SiO2 에 의해 형성되고, 제2반사막은 제1반사막에 비해 굴절율이 높은 TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, CeF3막, ZnS막, AlF3막, HfO2막, ZrO2, Nb2O5막, Sc2O3막, CeF3, LaF3, CeO2 중에서 선택된 하나에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저빔 분할 방법은, 레이저광원에서 출력된 레이저빔을 균질한 파워를 갖는 변환 레이저빔으로 변환하는 단계와, 변환 레이저빔이 투과하는 투과영역 및 변환 레이저빔이 반사되는 반사영역을 포함하는 다수 개의 투과 및 반사 미러를 구비하는 단계와, 반사영역에서 반사되는 변환 레이저빔의 면적을 조정하여 분할 레이저빔의 파워를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 레이저빔 분할 방법은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 변환 레이저빔은 사각 형상을 갖고, 다수 개의 투과 및 반사 미러는 각각 일정한 높이차를 갖도록 위치 조정되어서 변환 레이저빔을 그 높이 방향에 대해 분할할 수 있다.
본 발명은 간편하고 안정적으로 레이저빔을 분할할 수 있고, 분할된 레이저빔의 파워를 간단하게 조정할 수 있는 레이저빔 분할 장치 및 분할 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 레이저빔 분할 장치에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과 및 반사 미러에 대한 평면도이다.
도 4는 도 3에 예시된 투과 및 반사 미러에 대한 정면도이다.
도 5는 도 3에 예시된 투과 및 반사 미러의 반사막층에 대한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과 및 반사 미러를 제작하는 과정을 순차적으로 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치에서, 투과 및 반사 미러에 의해 레이저빔이 분할됨을 예시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)에 대한 도면이다.
본 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)의 빔변환부(120)는 레이저광원(110)에서 출력된 레이저빔을 균질한 파워와 특정 형상(예를 들면, 직사각 형상)을 갖는 변환 레이저빔(114)으로 생성한다. 그리고 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)는 변환 레이저빔(114)을 일부 투과 및 일부 반사하면서, 특정 형상을 갖는 변환 레이저빔(140)을 특정 방향으로 분할하여 다수 개의 분할빔(116)을 생성한다. 그리고 투과 및 반사 미러(130)의 위치 조정을 통해서 반사되는 변환 레이저빔(140)의 면적을 조정함으로써, 레이저빔 분할 장치(100)는 분할빔(116)의 파워를 용이하게 조정할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)는 종래와 같이 다수 개의 빔스플리터 및 고가의 어테뉴에이터를 사용하지 않아도 되기 때문에, 구성이 간단하고 제조비용을 줄일 수 있는 점에 특징이 있다. 또한, 본 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)는, 고가의 어테뉴에이터를 사용하지 않더라도 투과 및 반사 미러(130)의 위치 조정을 통해서 분할빔(116)의 파워를 용이하게 조정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 레이저빔 분할 장치(100)는 레이저광원(110), 빔셰이퍼 및 호모지나이저(120) 그리고 투과 및 반사 미러(130)를 포함한다.
레이저광원(110)은 특정 형상 및 에너지 분포를 갖는 레이저빔을 생성한다. 일반적인 레이저광원(110)은 도 2에 예시된 바와 같이 스폿(spot) 형상을 갖고 가우시안(Gaussian) 형상의 에너지 분포를 갖는 레이저빔을 생성할 수 있다.
레이저광원(110)은 자외선, 가시광선 또는 적외선을 출력할 수 있다. 레이저광원(110)은 KrF, ArF, XeCl, Xe 등의 엑시머 레이저, He, He-Cd, Ar, He-Ne, HF 등의 기체 레이저, YAG, GdVO4, YVO4 , YLF, YAlO3 등의 결정에 Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti 또는 Tm을 도프한 결정을 사용한 고체 레이저, GaN, GaAs, GaAlAs, InGaAsP 등의 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 레이저광원(110)에서 출력되는 레이저빔의 형상이나 레이저빔의 진로를 조정하기 위해서 셔터, 미러 또는 하프 미러 등의 반사체(도시하지 않음), 실린드리컬 렌즈나 볼록렌즈 등에 의해서 구성되는 광학계(도시하지 않음)가 설치될 수도 있다.
레이저광원(110)에서 출력된 레이저빔은 빔변환부(120)에 의해서 변환되어 특정한 형상(예를 들면, 직사각 형상) 및 균질한 에너지분포를 갖는 변환 레이저빔(114)으로 된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 변환 레이저빔(114)은 직사각 형상을 갖고 균질한 에너지 분포(파워)를 가질 수 있다. 그리고 변환 레이저빔(114)은 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)에 의해서 다수 개의 분할빔(116)으로 분할된다.
투과 및 반사 미러(130)는 빔변환부(120)에서 출력되는 변환 레이저빔(114)을 일부는 반사하고 그 나머지는 투과시켜서 하나의 변환 레이저빔(114)을 다수 개로 분할한다. 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)는, 그 투과 영역의 인덱스(index)에 따른 빔의 굴절에 대한 빔 위치 보정을 제외하고, 도 2에 예시된 바와 같이, x축에 대해 모두 동일한 위치를 갖고 z축에 대해 모두 동일한 간격을 갖고 y축에 대해 동일한 높이차를 갖는다 이와 같이 배치된 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)는 변환 레이저빔(114)이 일부는 반사하고 나머지는 투과시킨다. 반사된 변한 레이저빔(114)은 분할빔(116)을 형성한다. 그리고 투과된 변환 레이저빔(114)은 인접하는 투과 및 반사 미러(130)에 의해 일부가 반사되어 분할빔(116)으로 되고, 나머지는 투과되어 인접하는 투과 및 반사 미러(130)로 입사한다.
이와 같이, 변환 레이저빔(114)의 일부 반사 및 일부 투과를, x축에 대해 동일한 위치를 갖고 y축에 대해 각각 다른 높이를 갖는 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)를 이용하여 진행함으로써, 변환 레이저빔(114)을 용이하게 분할할 수 있다. 분할빔(116)의 개수는 투과 및 반사 미러(130)의 개수와 동일할 수 있는데, 도 2에서는 다섯 개의 투과 및 반사 미러(130)가 구비되어서 다섯 개의 분할빔(116)이 생성된 것으로 예시되어 있다.
그리고 변환 레이저빔(114)은 빔변환부(120)에 의해서 전체 면적에 대해 균일한 에너지 분포를 갖기 때문에, 투과 및 반사 미러(130)에서 변환 레이저빔(114)이 반사되는 면적을 조정함으로써, 다수 개의 분할빔(116)의 파워를 동일하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 변환 레이저빔(114)이 일정한 폭(w) 및 높이(h)를 갖는 직사각 형상인 경우, n개의 투과 및 반사 미러(130)는 y축에 대해 동일한 높이 차를 갖고 배치되어서 변환 레이저빔(114)을 높이 방향으로 n번 분할한다. 이로 인해, 모든 분할빔(116)은 일정한 폭(w)과 동일한 높이(h/n)를 갖게 된다. 그리고 변환 레이저빔(114)의 에너지 분포가 균질하기 때문에, 분할빔(116)이 동일한 면적을 갖는 경우 파워도 동일하게 된다.
다수 개의 투과 및 반사 미러(130)는 모두 동일한 크기 및 구성을 가질 수 있다. 그리고 투과 및 반사 미러(130)는 미러 마운트(도시하지 않음)에 결합되어 그 위치, 방향 및 틸트각 등이 미세하게 조정될 수 있다.
도 2에서는 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)가 y축에 대해 각각 일정한 높이차를 갖도록 배치되어서 변환 레이저빔(114)을 그 높이(h) 방향에 대해 높이차에 대응하여 분할하는 것으로 예시하였다. 그러나 본 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)는, 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)가 y축에 대해 모두 동일한 위치를 갖고 x축에 대해 일정한 간격을 갖도록 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 n개의 투과 및 반사 미러(130)는 변환 레이저빔(114)의 폭(w)을 n등분 할 수 있다.
분할빔(116)의 수는 투과 및 반사 미러(130)의 수와 동일할 수 있다. 그리고 도 2에 예시된 레이저빔 분할 장치(100)에서 최후방에 배치된 투과 및 반사 미러(130e)는 분할 레이저빔(114)을 반사시키기만 하기 때문에, 투과 및 반시 미러(130e)를 대신하여 반사미러(도시하지 않음)를 배치할 수도 있다. 이 경우, 분할빔(116)의 수는 투과 및 반사 미러(130)의 수와 다르게 된다.
분할빔(116)은 타겟(150) 방향으로 조사되어서 타겟(150)의 표면을 가공한다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하면서 투과 및 반사 미러(130)에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과 및 반사 미러(130)에 대한 평면도이고, 도 4는 도 3에 예시된 투과 및 반사 미러(130)에 대한 정면도이다. 그리고 도 5는 도 3에 예시된 투과 및 반사 미러(130)의 반사막층(142)에 대한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 투과 및 반사 미러(130)는 반사영역(132)과 투과영역(134)을 포함한다. 반사영역(132)에서는 변환 레이저빔(114)이 모두 반사될 수 있고, 투과영역(134)은 변환 레이저빔(114)이 모두 투과된다.
반사영역(132)과 투과영역(134)은 연속적으로 형성될 수 있다. 그리고 변환 레이저빔(114)은 반사영역(132)에 의해서 일부 또는 일부가 반사되어 분할빔(116)이 되기 때문에, 변환 레이저빔(114)이 반사영역(132)에서 반사되는 면적을 조정함으로써 분할빔(116)의 파워를 조정할 수 있다.
투과영역(134)은 베이스기판(136)에 의해 형성되고, 반사영역(132)은 베이스기판(136)에 의해 형성된 반사막층(142)에 의해 형성될 수 있다.
베이스기판(136)은 변환 레이저빔(114)을 투과시키는 재질을 갖는데 예를 들면, 용융 실리카(fused silica) 기판, 석영(Quartz) 기판, 합성 석영(Synthetic Quartz) 기판 그리고 LiF, NaF, Sapphire, BaF2, SrF2, MgF2, CaF2 , Pyrex, BK-1, BK7, Ge, GaAs, Laf3, SF, ZeSe, ZeS 등의 Glass 계통의 유리 기판 등이 사용될 수 있다. 또한, 베이스기판(136)의 저면, 즉 변환 레이저빔(114)이 입사되는 면에는 반사방지막(Anti-Refection Coating; ARC)(도시하지 않음)이 추가로 형성될 수 있으며, 이를 통해 베이스기판(136)의 투과영역(134)에서 변환 레이저빔(114)의 투과율을 향상시켜서 파워 손실을 방지할 수 있다.
반사막층(142)은 서로 다른 굴절율을 갖는 제1반사막(142a) 및 제2반사막(142b)을 교대로 반복적으로 적층함으로써 형성될 수 있다.
제1반사막(142a)은 굴절율이 낮은 SiO2막 또는 MgF2막이 사용될 수 있으며, 제2반사막(142b)은 제1반사막(142a)에 비해 굴절율이 높은 TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, CeF3막, ZnS막, AlF3막, HfO2막, ZrO2, Nb2O5막, Sc2O3막, CeF3, LaF3, CeO2 등이 사용될 수 있다. 반사막층(142)은 TiO2막/SiO2막, Ta2O5막/SiO2막 등의 적층 구조를 반복적으로 수 내지 수십층 적층함으로써 형성될 수 있으며, MgF2막/SiO2막의 경우에는 5J/cm2~8J/cm2, Ta2O5막/SiO2막의 경우에는 10 J/cm2 정도의 에너지를 갖는 레이저빔에 견딜 수 있도록 형성된다.
특히, 레이저빔이 1064nm 파장을 갖는 경우, 제1반사막(142a)은 SiO2막에 의해 형성될 수 있고, 제2반사막(142b)은 ZrO2막에 의해 형성될 수 있다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6d를 참조하면서, 투과 및 반사 미러(130)의 제작에 대해 설명하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 반사막층(142)을 형성하기 위해서 베이스기판(136)의 상면 전체에 희생막층(138)이 형성된다. 희생막층(138)은, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au) 등의 금속 물질 중 한 가지 또는 적어도 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층 구조에 의해 형성될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 리소그래피(lithography) 후 패턴 에칭에 의해서 희생막층(138)의 일부를 제거하여 패턴이 형성된 희생막층(139)이 잔존하도록 한다. 희생막(138)이 제거된 부분에는 추후 공정에 의해서 반사막층(142)이 형성된다.
도 6c를 참조하면, 도 6b의 공정을 완료한 후 희생막층(139) 및 베이스기판(136) 상에 유전체층(143)을 형성한다. 유전체층(143)은 제1반사막(142a) 및 제2반사막(142b)을 교대로 반복적으로 적층함으로써 형성된다. 제1반사막(166a) 및 제2반사막(166b)은 각각 기상증착(evaporative deposition), 이온보조증착(ion beam assisted deposition), 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD), 이온증착(ion beam deposition), 분자선 결정성장법(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 스퍼터 증착(sputter deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 베이스기판(136) 상에 잔존하는 희생막층(139)을 제거하여 반사막층(142)이 형성되도록 한다. 희생막층(139)은 화학적 리프트 오프(lift off) 또는 레이저빔을 이용한 리프트 오프 공정에 의해 제거될 수 있다. 즉, 베이스기판(136)의 저면에 레이저빔을 조사하여 잔존하는 희생막층(139)을 리프트 오프할 수 있다. 희생막층(139)에 레이저빔이 조사되면, 레이저빔의 반사가 이루어지지 않고 흡수된다. 이와 같이 흡수되는 레이저빔의 에너지에 의해서 잔존하는 희생막층(139)이 가열된다. 희생막층(138)이, 과열되면 부서지기 쉬운(brittle) 크롬 또는 몰리브덴 등에 의해 형성되는 경우, 레이저빔의 조사에 의해 희생막층(139)이 파괴되면서 베이스기판(136)에서 분리된다.
희생막층(139)을 제거함으로써, 베이스기판(136) 상에 반사영역(132)에 해당하는 반사막층(142)이 잔존하게 된다. 그리고 베이스기판(136) 상에서 반사막층(142)이 형성되어 있지 않은 부분은 변한 레이저빔(114)이 투과하는 투과영역(134)을 형성한다.
투과 및 반사 미러(130)는, 대면적의 베이스기판(136) 상에 반사막층(142)을 형성한 후 일정한 크기로 절단하는 방법에 의해 제작될 수 있다. 이로 인해, 투과 및 반사 미러(130)의 제작 비용을 절감할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 7을 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 분할 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 분할 장치(100)에서, 투과 및 반사 미러(130)에 의해 변환 레이저빔(114)이 분할됨을 예시하는 도면이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 다수 개의 투과 및 반사 미러(130)가 x축에 대해 동일한 위치를 갖는 경우 y축에 대한 위치 및 반사 각도 등을 각각 조정함으로써 분할빔(116)의 에너지를 조정할 수 있다.
도 2와 같이, 빔변환부(120)에서 출력된 변환 레이저빔(114)을 다섯 개의 분할빔(116)으로 분할하는 것을 예시적으로 설명한다. 이때, 변환 레이저빔(114)의 총 파워가 예를 들어 100w인 경우 다섯 개의 분할빔(116)은 각각 20w의 파워를 갖게 된다.
다만, 레이저빔이 미러의 투과영역을 통과하면서 파워가 실질적으로 소량 감쇄되기 때문에, 투과영역 전부를 투과한 후의 레이저빔의 파워를 특정한 후 빔 분할 개수만큼 나누어 개별 광학 헤드의 파워를 세팅해야 ?다. 예를 들면, 변환 레이저빔(114)의 총 파워가 이론적으로 100w이고 실측정치는 96w인 경우, 다섯 개의 분할빔(116)은 각각 19,2w의 파워를 갖게 된다.
빔변환부(120)와 가장 인접하게 위치하는 투과 및 반사 미러(130a)에서 반사되어 생성된 첫 번째 분할빔(P1)의 에너지가 20w가 되도록 투과 및 반사 미러(130a)의 y축에 대한 높이 및 반사 각도를 조정한다. 분할빔(P1)의 에너지가 정확하게 20w가 되도록 하기 위해서, 파워미터(powermeter)(160)를 이용하여 분할빔(P1)의 에너지를 측정하면서 투과 및 반사 미러(130a)를 조정한다.
그 후 연속적으로 위치하는 투과 및 반사 미러(130b, 130c, 130d, 130e)의 y축에 대한 위치 및 각도 등을 동일한 방법에 의해 조정함으로써, 각각의 분할빔(P2, P3, P4, P5)이 모두 동일한 파워(20w)를 갖도록 한다. 다섯 개의 투과 및 반사 미러(130a, 130b, 130c, 130d, 130e)가 모두 동일한 구조를 갖는 경우, 투과 및 반사 미러(130a, 130b, 130c, 130d, 130e)의 y축에 대한 높이는 순차적으로 동일한 높이만큼 증가한다.
변환 레이저빔(114)의 에너지 분포는 그 전체 영역에 걸쳐서 동일하기 때문에, 투과 및 반사 미러(130a, 130b, 130c, 130d, 130e)에 의해 반사되는 변환 레이저빔(114)의 면적을 동일하게 조정함으로써 분할빔(P1, P2, P3, P4, P5)의 파워를 동일하게 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 레이저빔 분할 장치 110: 레이저광원
114: 변환 레이저빔 116: 분할빔
120: 빔변환부 130: 투과 및 반사 미러
132: 반사영역 134: 투과영역
136: 베이스기판 138: 희생막층
142: 반사막층 142a: 제1반사막
142b: 제2반사막 143: 유전체층
150: 타겟 160: 파워미터

Claims (11)

  1. 레이저 광원에서 출력된 레이저빔을 파워가 균질화된 변환 레이저빔으로 변환하는 빔변환부; 및
    상기 변환 레이저빔의 일부는 반사시켜서 분할빔을 형성하고 나머지는 투과시키는 투과 및 반사 미러를 포함하고,
    상기 투과 및 반사 미러는, 상기 변환 레이저빔이 투과하는 투과영역과, 상기 변환 레이저빔을 반사하는 반사영역을 포함하고,
    상기 투과 및 반사 미러의 위치 조정을 통해 상기 반사영역에서 상기 변환 레이저빔이 반사되는 면적을 조정함으로써 상기 분할빔의 파워를 조정하는 레이저빔 분할 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투과 및 반사 미러는 상기 분할빔의 수와 동일하게 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔변환부는 빔셰이퍼 및 호모지나이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 빔셰이퍼 및 호모지나이저에 의해서 레이저빔은 균질한 에너지 분포를 갖는 사각형 형태의 변환 레이저빔으로 되는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사각형 형태의 변환 레이저빔의 폭은 상기 투과 및 반사 미러의 폭에 비해 다소 작게 형성되고,
    다수 개의 상기 투과 및 반사 미러는 각각 일정한 높이차를 가져서 상기 사각형 형태의 변환 레이저빔을 높이 방향에 대해 각각 분할하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사영역 및 투과영역은 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투과영역은 상기 변환 레이저빔이 투과하는 베이스기판에 의해 형성되고,
    상기 반사영역은 서로 다른 굴절율을 갖는 제1반사막 및 제2반사막을 교대로 반복적으로 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스기판은 용융 실리카(fused silica) 기판, 석영(Quartz) 기판, 합성 석영(Synthetic Quartz) 기판 그리고 LiF, NaF, Sapphire, BaF2, SrF2, MgF2, CaF2 , Pyrex, BK-1, BK7, Ge, GaAs, Laf3, SF, ZnSe, ZnS 등의 Glass 계통의 유리 기판 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 분할 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1반사막은 MgF2 또는 SiO2 중 하나에 의해 형성되고, 상기 제2반사막은 상기 제1반사막에 비해 굴절율이 높은 TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, CeF3막, ZnS막, AlF3막, HfO2막, ZrO2, Nb2O5막, Sc2O3막, CeF3, LaF3, CeO2 중에서 선택된 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 장치.
  10. 레이저광원에서 출력된 레이저빔을 균질한 파워를 갖는 변환 레이저빔으로 변환하는 단계;
    상기 변환 레이저빔이 투과하는 투과영역 및 상기 변환 레이저빔이 반사되는 반사영역을 포함하는 다수 개의 투과 및 반사 미러를 구비하는 단계; 및
    상기 반사영역에서 반사되는 상기 변환 레이저빔의 면적을 조정하여 분할 레이저빔의 파워를 조정하는 단계를 포함하는 레이저빔 분할 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변환 레이저빔은 사각 형상을 갖고,
    다수 개의 상기 투과 및 반사 미러는 각각 일정한 높이차를 갖도록 위치 조정되어서 상기 변환 레이저빔을 그 높이 방향에 대해 분할하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 분할 방법.
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