KR101523672B1 - 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법 - Google Patents

레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법 Download PDF

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서영덕
한승범
양상희
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Abstract

본 발명은 레이저 빔 보정 장치 및 레이저 빔 보정 방법에 관한 것으로서, 레이저를 발진하는 레이저 광원과, 레이저 광원에서 발진된 레이저 빔을 기판으로 반사시키며, 나머지 반사되지 않는 잔여 레이저 빔을 투과시키는 출력단 반사 미러, 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 상기 출력단 반사 미러의 전방에 구비되는 적어도 하나 이상의 보정 렌즈를 구비하고, 출력단 반사 미러에서 투과되는 잔여 레이저 라인 빔의 프로파일 데이터를 수집하는 보정계 및 보정계에 연결되어 보정계로부터 수집된 라인 빔 프로파일 데이터의 변형에 따라 보정 렌즈의 이동을 제어하는 제어기를 포함하여, 레이저 빔 중 반사 미러를 투과하는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하여, 수집된 라인 빔 프로파일 데이터를 기존의 라인 빔 프로파일 데이터와 비교하는 과정에서 수집된 라인 빔 프로파일 데이터와 기존의 라인 빔 프로파일 데이터의 값이 상이한 경우, 변형된 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량을 산출하는 과정 및 변화량에 따라 레이저 라인 빔의 프로파일을 보정하는 과정을 수행함으로써, 레이저 라인 빔의 보정을 위한 광학계의 조율이 요구되지 않아, 레이저 라인 빔 프로파일의 보정 시간을 단축할 수 있으며 피조사물로의 레이저 라인 빔의 조사위치의 오차 발생을 억제할 수 있어 피조사물의 불량률을 감소시켜 공정의 효율성을 증가시킬 수 있다.

Description

레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법 {Compensating apparatus for laser line beam and compensating method by using it}
본 발명은 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 라인 빔 프로파일을 용이하게 보정할 수 있는 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display) 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 등의 기판으로는 일반적으로 유리기판이 사용된다. 이때, 유리기판은 레이저 어닐링 공정을 거친 후, 결정화되거나 결정화도(crystallinity)가 향상되는데, 이러한 레이저 어닐링 공정은 기판 전면에 레이저 라인 빔이 균일하게 조사되어야 균일하게 공정이 이루어진다. (여기서, 도 1은 일반적인 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 개략도이다.)
도 1을 참조하면, 반응 챔버(10)의 상면에는 석영창(20)이 설치되며 석영창(20)의 위쪽에는 레이저 조사기(40)가 설치된다. 레이저 조사기(40)에서 출력되는 레이저(41)는 석영창(20)을 통과하여 반응 챔버(10) 내의 기판(W;wafer)에 조사된다.
도 2는 도 1의 레이저(41)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2(a)는 기판을 위에서 내려다 본 상태를 나타낸 도면이며, 도 2(b)는 기판의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저(41)는 라인 형태로 조사되며 커튼형태로 기판에 대해 수직하게 또는 약간의 기울기가 있는 상태로 조사된다. 기판(W)은 레이저(41)의 면에 대해서 수직 또는 약간 기울어진 방향으로 수평 이동하여 기판(W)의 전면에 레이저(41)의 조사가 이루어진다.
한편, 레이저 어닐링 시에 가장 대표적으로 영향을 줄 수 있는 팩터(factor)에는 세 가지가 있다. 상기의 세 가지 요소에는 조사되는 레이저의 라인 길이 및 균일도 등의 특성을 나타내는 라인 빔 프로파일(line beam profile), 레이저의 에너지 세기를 나타내는 레이저 에너지(laser energy), 레이저의 펄스 형태를 나타내는 펄스 형태(pulse shape)가 있다. 이러한 세 가지 요소는 레이저의 조사(laser shot)되는 횟수가 증가함에 따라 변할 수 있는 팩터들이다.
상기의 요소 중 라인 빔 프로파일은 레이저 빔 조사의 횟수에 따라 로우 빔(raw bewam)의 변형에 의해 변형되어, 기판에 원하는 위치와 모양으로 라인 빔을 조사하는 과정에서 오차가 발생한다. 이에, 라인 빔 프로파일이 원하는 기준범위를 벗어난 값을 가질 경우, 어닐링 시에 불량률이 증가하고, 양산 가동 시간이 줄어들게 되어, 생산 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이때, 레이저 로우 빔의 모니터링 후, 로우 빔의 변형 시 자동으로 보정하는 기술은 있었으나, 광학계를 지난 라인 빔 프로파일을 모니터링 하여 변형 시 보정하는 자동 보정 기술은 없는 실정이다.
이에 종래에는, 광학계를 지난 라인 빔 프로파일을 보정하기 위해 광학계를 새로이 조율(tuning)하여 정렬함으로써 라인 빔 프로파일을 보정하여 기판에 원하는 형태로 레이저 빔을 조사하였다.
그러나, 광학계를 조정하여 라인 빔 프로파일을 보정하는 방법은, 기본적으로 광학계를 통하는 레이저 빔의 상태를 확인해줘야 하기 때문에 광학계를 분리하여 보정하는 과정이 이루어진다. 따라서, 라인 빔 프로파일을 보정하기 위한 시간이 장시간 요구되어 상술한 바와 같은 문제점(양산 가동 시간이 줄어들게 되어, 생산 효율 감소)들이 야기된다.
JP 2004-0022444 A1 JP 2006-0248975 A1
본 발명은 조사된 레이저 라인 빔 프로파일 변화량을 실시간으로 감지하여, 오차범위 이상의 변형발생 시, 자동으로 라인 빔 프로파일을 보정할 수 있는 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법을 제공한다.
본 발명은 광학계를 통과한 레이저 라인 빔 프로파일을 보정하여, 종래에 레이저 라인 빔의 보정을 위한 광학계의 조율에 의해 소요되는 시간을 단축할 수 있는 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법을 제공한다.
본 발명은 피조사물로의 레이저 라인 빔의 조사위치의 오차발생을 억제하거나 방지하여, 가공 피조사물의 불량률을 감소시키고 공정의 효율성을 증가시킬 수 있는 레이저 빔 보정 장치 및 이를 이용한 레이저 빔 보정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔 보정 장치는 레이저를 발진하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원에서 발진된 레이저 빔을 기판으로 반사시키며, 나머지 반사되지 않는 잔여 레이저 빔을 투과시키는 출력단 반사 미러, 상기 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 상기 출력단 반사 미러의 전방에 구비되는 적어도 하나 이상의 보정 렌즈를 구비하고, 상기 출력단 반사 미러에서 투과되는 상기 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 보정계 및 상기 보정계에 연결되어 상기 보정계로부터 수집된 라인 빔 프로파일 데이터의 변형에 따라 상기 보정 렌즈의 이동을 제어하는 제어기를 포함한다.
상기 보정계는 상기 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 상기 출력단 반사 미러의 후방에 구비되어 상기 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하여, 레이저 라인 빔의 변형량을 산출하는 감지부와, 상기 레이저 라인 빔의 폭(width), 경사도(slope) 및 기울기(steepness) 중 적어도 어느 하나의 값을 증가시키거나 감소시키기 위해 상기 보정 렌즈에 연결되어, 상기 보정 렌즈를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 구동하는 구동기;를 포함할 수 있다.
상기 보정계에는 상기 보정 렌즈의 외측에 장착되는 지지 프레임이 구비되고, 상기 구동기는 상기 지지 프레임에 연결되어 상기 지지프레임을 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 보정 렌즈는 상기 레이저 빔의 출력 방향으로 나란하게 배치되는 제1 및 제2 보정 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제2 보정 렌즈는 상호 연동되어 상기 레이저 라인 빔의 폭을 조절할 수 있다.
상기 제어기는 상기 감지부로부터 산출된 상기 레이저 라인 빔의 변화량을 전달받고, 상기 변화량과 상기 구동기의 이동에 따른 레이저 라인 빔의 변화량에 따라, 상기 구동기의 이동 거리를 계산하여 상기 보정 렌즈의 이동을 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 구동기의 동작에 따른 레이저 라인 빔의 보정 값이 오차 범위 내에 속할 때까지 상기 레이저 라인 빔의 변화량을 산출하여 보정을 반복할 수 있다.
상기 레이저 광원에서 발진된 레이저 빔의 형상 및 에너지 분포를 가공하는 광학계 및 상기 출력단 반사 미러에서 반사되는 레이저 빔을 집광하여 기판으로 출력하는 기판 조사 렌즈계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔의 보정 방법은, 상기 레이저 빔 중 반사 미러를 투과하는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 과정, 상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터를 기존의 라인 빔 프로파일 데이터와 비교하는 과정, 상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터와 상기 기존의 라인 빔 프로파일 데이터의 값이 상이한 경우, 변형된 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량을 산출하는 과정, 상기 변화량에 따라 레이저 라인 빔의 프로파일을 보정하는 과정을 포함한다.
상기 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량을 산출하는 과정은, 상기 기존 라인 빔 프로파일 데이터와 상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터 간의 값의 차이로 산출할 수 있다.
상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은, 상기 레이저 빔의 출력방향을 기준으로 상기 출력단 반사 미러 사이의 보정 렌즈를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시켜 보정할 수 있다.
상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은, 상기 보정 렌즈를 상기 X축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 폭을 증가시키거나 감소시키며 수행될 수 있다.
상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은, 상기 보정 렌즈를 상기 Z축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 기울기 폭을 증가시키거나 감소시키며 수행될 수 있다.
상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은, 상기 보정 렌즈를 상기 θ축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 경사 높이를 증가시키거나 감소시키며 수행될 수 있다.
상기 보정 렌즈를 이동시키는 것은 상기 산출된 변화량과 기 설정된 구동기의 1㎜ 이동에 따른 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량으로부터 구동기의 이동 값을 조정하여 수행될 수 있다.
상기 연산은 하기의 관계식을 이용할 수 있다.
관계식
라인 빔 프로파일 데이터 변화량에 따른 구동기 조정 값(㎜) = 라인 빔 프로파일 데이터 변화량(㎜) / 구동기 1㎜ 이동에 따른 라인 빔 프로파일 데이터 변화량(㎜)
본 발명의 실시 예에 따르면, 피조사물에 라인 빔을 조사하여 수행하는 레이저 어닐링 시에, 레이저 라인 빔의 프로파일 변화량을 실시간으로 감지하여, 라인 빔 프로파일의 변형 발생 시 용이하게 보정할 수 있는 장치를 제공함으로써, 피조사물에 레이저 라인 빔을 균일하게 조사할 수 있다. 또한, 레이저 라인 빔을 광학계를 조율하지 않고 보정할 수 있어 광학계 조율에 소요되는 시간을 절약할 수 있다. 따라서, 레이저 라인 빔을 피조사물로 균일하게 조사함으로써, 레이저 어닐링 시 피조사물의 불량률을 줄일 수 있으며 양산 가동 시간이 늘어남으로 인하여 생산 효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1의 레이저를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔 보정 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 레이저 라인 빔 프로파일의 변형 발생을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 레이저 빔 보정 장치에 구비된 보정계 및 제어기를 확대 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔 보정 장치를 이용한 라인 빔 프로파일 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 보정 방법에 따른 보정계의 보정 렌즈의 작동을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 라인 빔 프로파일 보정 방법을 수식으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔 보정 장치를 도시하는 도면이다. 도 4는 레이저 라인 빔 프로파일의 변형 발생을 나타내는 그래프이다. 도 5는 본 발명의 레이저 빔 보정 장치에 구비된 보정계 및 제어기를 확대 도시한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔 보정 장치(1)는 피조사물에 라인형태의 레이저 빔을 조사하여 피조사물을 어닐링 처리하는 장치에서, 피조사물에 조사되는 라인 빔의 프로파일 변형을 용이하게 보정하는 장치로서 구현될 수 있으며, 여기서 피조사물은 결정화가 요구되는 기판일 수 있다. 레이저 빔 보정 장치(1)는 이에 한정되지 않고 레이저 결정화 장치, 기판 상의 막을 제거하는 레이저 리프트 오프(laser lift off) 장치, 레이저 열처리 장치, 레이저 처리 장치 및 기판 처리 장치 등과 같이 다양한 레이저를 사용하는 장치에서 레이저 라인 빔의 보정이 요구되는 곳에 적용될 수 있다.
레이저 빔 보정 장치(1)는 레이저 라인 빔의 프로파일을 실시간으로 보정하기 위한 장치로서, 보다 구체적으로는 레이저 빔 보정 장치(1)는 레이저 빔이 발진되어 라인 형태로 가공된 레이저 라인 빔에 변형이 발생한 경우, 변형된 레이저 라인 빔의 프로파일 데이터를 보정하기 위한 장치로서, 레이저를 발진하는 레이저 광원(100)과, 레이저 광원(100)에서 발진된 레이저 빔을 기판으로 반사시키며, 나머지 반사되지 않는 잔여 레이저 빔을 투과시키는 출력단 반사 미러(600), 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 출력단 반사 미러(600)의 전방에 구비되는 적어도 하나 이상의 보정 렌즈(410)를 구비하는 보정계(400) 및 보정계(400)에 연결되어 레이저 빔의 라인 빔 프로파일의 변형에 따라 보정 렌즈(410)의 이동을 제어하는 제어기(500)를 포함한다. 또한, 레이저 광원(100)에서 발진된 레이저 빔의 형상 및 에너지 분포를 가공하는 광학계(300)를 포함할 수도 있다.
레이저 광원(100)은 레이저를 발진하는 장치로서, 발진기라고 칭할 수도 있다. 레이저 광원(100)에서 발진되는 레이저는 원하는 형태로 가공되어 반사 미러(200; 210, 230)에서 반사되어 공정 챔버 내의 기판의 표면의 방향으로 조사될 수 있다. 레이저 광원(100)은 레이저를 발생시키는 공지의 구성으로서, 이용하고자 하는 레이저 빔의 파장에 따라 KrF 엑시머 레이저와, ArF 엑시머 레이저 등 다양한 종류의 것이 채용될 수 있다. 예컨대, 레이저 광원(100)의 소스로서, Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포스테라이트(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정(세라믹스)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중 1종 또는 다수 종 첨가한 것을 매질로 하는 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레이저 또는 금 증기 레이저 중 1종 또는 다수 종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다.
광학계(300)는 반사 미러(200; 210, 230)에서 반사된 레이저의 진행 경로(출력 방향) 상에 배치되며, 레이저의 형상 및 에너지 분포를 가공한다. 즉, 레이저 빔의 라인 형상의 레이저 빔 형태를 가지도록 형상 및 에너지 분포를 가공한다. 레이저 빔은 기판 전면(全面)을 조사하는 넓은 면적의 면 형상 빔보다 집광하기 쉬운 라인(line) 형상의 빔으로 가공하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 광학계(300)는 레이저 빔의 형상을 가공하는 빔 팽창 망원경(Beam Expansion Telescope)과, 가공된 레이저 빔의 에너지 분포를 균일하게 하는 빔 균일제(Beam Homogenizer)를 포함할 수 있다.
출력단 반사 미러(600)는, 레이저의 진행방향과 45°기울어지게 배치하여, 광학계(300)에서 가공되어 출력되는 레이저 라인 빔을 기판으로 반사시킨다. 출력단 반사 미러(600)에 반사되어 기판(S)을 향하는 레이저 라인 빔은 기판 조사 렌즈계(700)에 도달한다.
기판 조사 렌즈계(700)는, 볼록 렌즈 및/또는 오목 렌즈의 조합으로 이루어져, 출력단 반사 미러(600)에서 반사되는 레이저 라인 빔을 집광하여 기판으로 제공한다.
이때, 전술한 구성요소를 거쳐 기판(S)으로 조사되는 레이저 라인 빔은 레이저 빔의 조사 (즉, 레이저 샷; laser shot) 횟수에 따라 레이저 라인 빔의 변형이 발생한다. 즉, 레이저 빔은 레이저가 발진 후 시간이 지남에 따라 레이저 광학에 오염 및 레이저 반응 가스의 경화로 인한 레이저 빔의 미세한 변형이 발생하는데, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 레이저 라인 빔 프로파일 데이터(레이저 라인 빔 프로파일 변수)를 나타낼 수 있다.
도 4를 참조하면, 변형이 발생된 레이저 라인 빔의 이미지는 그래프의 상측의 이미지를 통해 확인할 수 있다. 이때, 레이저 라인 빔 프로파일은 레이저 라인 빔의 폭, 레이저 라인 빔의 경사 높이 및 레이저 라인 빔의 기울기 폭을 포함한다. 즉, 그래프의 α는 레이저 라인 빔의 폭(line beam width)을 ㎜로 나타내고, β는 레이저 라인 빔의 경사 높이 (line beam slope)를 count/㎜로 나타내며, γ는 레이저 라인 빔의 기울기 폭(line beam steepness)을 ㎜로 나타낸다. 여기서, 레이저 빔의 변형이 발생하지 않은 상태에서 β의 값은 0에 근접한 값을 가지게 된다. 본 발명에서 기존의 레이저 라인 빔이 나타내는 빔의 프로파일 값, 즉, 변형이 발생하지 않은 상태에서의 레이저 라인 빔의 프로파일 기존 값은 α, β 및 γ로 설정하고, 변형이 발생시, 레이저 라인 빔 프로파일의 변화량에 따라 α, β 및 γ의 값이 될때까지 변형된 프로파일 데이터 값을 증가시키거나 감소시키면서 라인 빔 프로파일을 보정할 수 있다.
이와 같은 라인 빔 프로파일의 보정을 위하여 본 발명의 레이저 빔 보정 장치(1)에는 보정계(400)가 구비된다.
이하에서는 보정계(400) 및 보정계(400)를 제어하는 제어기(500)에 대해 자세하게 설명하기도 한다. 또한, 도 4를 참조하여 설명한 레이저 라인 빔 프로파일의 변화와 보정계(400)의 관계를 통해 레이저 라인 빔 프로파일의 보정 방법은 하기에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
전술한 출력단 반사 미러(600)에 조사된 레이저 라인 빔은 출력단 반사 미러(600)에서 전체가 반사되지 못한다. 즉, 광학계(300)에서 출력되는 레이저의 전체를 기판(S)으로 반사시키지 못하고, 반사 미러의 재질 특성상 레이저 빔의 일부가 반사되지 않고 출력단 반사 미러(600)를 투과하여 직진 진행하는 것이다. 예를 들어, 광학계(300)에서 출력되는 레이저의 에너지가 100%라고 할 때, 이 중에서 99.5%의 레이저 에너지는 출력단 반사 미러(600)에 의해 반사되어 기판을 향하며, 나머지 0.5%의 레이저 에너지가 출력단 반사 미러(600)를 투과하여 보정계(400)의 감지부(430)로 향할 수 있다.
보정계(400)는 출력단 반사 미러(600)의 전단에 구비되는 보정 렌즈(410)를 포함하여 레이저 라인 빔 프로파일을 보정하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 광학계(300)를 통과한 레이저 라인 빔의 변형을 실시간으로 감지하여 보정하기 위한 장치다. 보정계(400)는 구성 중 적어도 일부가 광학계(300)와 출력단 반사 미러(600) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 보정계(400)는 광학계(300)와 출력단 반사 미러(600) 사이에 구비되는 적어도 하나 이상의 보정 렌즈(410)와 보정 렌즈(410)를 이동시키기 위한 구동기(450)를 포함하는 조정부와, 전술한 출력단 반사 미러(600)를 투과하는 잔여 레이저 빔을 받아 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 감지부(430)를 구비한다. 여기서 보정계(400)는 전술한 바와 같이 광학계(300)를 통과한 레이저 라인 빔을 보정할 수 있어, 종래에 광학계(300)를 통과한 빔의 보정시, 광학계의 조율이 요구되어 광학계의 조율 후, 공정을 진행함으로써 발생하는 공정의 지연 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 광학계(300)를 통과한 레이저 빔의 라인 빔 프로파일을 실시간으로 감지하여, 변형 발생 판단 시 공정 진행 중 레이저 라인 빔을 보정 함으로써 보정이 용이하여 보정에 소요되는 시간이 단축되는 이점이 있다.
보정 렌즈(410)는 레이저 라인 빔의 출력방향을 기준으로 출력단 반사 미러(600)의 전방에 구비되며, 즉, 광학계(300)와 출력단 반사 미러(600) 사이에 배치된다. 이때, 보정 렌즈(410)는 레이저 라인 빔의 변형 발생 시 이동에 의해 라인 빔의 변형을 보정하기 위해 구비된다. 즉, 보정 렌즈(410)는 도 4에서 설명한 레이저 라인 빔의 폭(line beam width), 레이저 라인 빔의 경사 높이(line beam slope) 및 레이저 라인 빔의 기울기 폭(line beam steepness)을 보정하기 위해 레이저 빔의 출력방향과 나란한 방향(X축 방향)으로 움직이거나, 레이저 빔의 출력방향에 직교하는 방향(Z축 방향)으로 이동하거나, 레이저 빔의 출력방향과 직교하는 방향에서 레이저 빔의 출력방향과 동일한 방향 사이의 각도가 직각을 이루지 않는 방향(θ축 방향)으로 이동할 수 있다. 여기서, 레이저 빔의 폭인 α의 값을 조절하기 위해서는 한 쌍의 렌즈가 구비되어 상호 거리를 조절함으로써 폭을 조절할 수 있다. 이에, 보정 렌즈(410)는 레이저 빔의 출력 방향으로 나란하게 배치되는 제1 보정 렌즈(410a) 및 제2 보정 렌즈(410b)를 포함할 수 있다.
제1 보정 렌즈(410a) 및 제2 보정 렌즈(410b)는 상호 연동되어 레이저 라인 빔의 폭을 조절할 수 있고, 제1 보정 렌즈(410a) 및 제2 보정 렌즈(410b)는 플라노 컨벡스 렌즈(plano convex lens) 및 컨케이브 컨베스 렌즈(concave convex lens)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 한 쌍의 보정 렌즈(410)가 구비되어 레이저 라인 빔의 폭을 조절하는 것에 대해 설명하나, 보정 렌즈(410)는 2개 이상이 구비되어 레이저 라인 빔을 보정할 수 있으며, 이때, 각각의 렌즈의 거리 조절에 따른 레이저 라인 빔 변형에 대해 도출하여 사용할 수 있다.
감지부(430)는 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 출력단 반사 미러(600)의 후방에 구비되어 출력단 반사 미러(600)를 투과하는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하여 레이저 라인 빔의 변형 시, 레이저 라인 빔의 프로파일 데이터의 변형량을 산출할 수 있다. 즉, 감지부(430)는 잔여 레이저 빔을 받아, 도 4와 같이 라인 빔의 이미지 및 라인 빔 프로파일 값을 나타내는 그래프로 변환할 수 있다. 따라서, 감지부(430)는 잔여 레이저 빔을 모니터링 하여 기존의 라인 빔 프로파일 데이터 값과 실시간으로 모니터링 되는 레이저 라인 빔의 데이터 값을 비교한다. 이때, 레이저 라인 빔의 변형이 발생할 경우, 감지부(430)에 모니터링 되는 레이저 라인 빔의 프로파일 데이터 값은 기존의 라인 빔 프로파일 데이터 값인 α, β 및 γ와는 다른 변형된 값을 갖게 된다. 이에, 변형된 값과 기존의 데이터 값으로 라인 빔 프로파일 데이터 값의 변화량을 산출하여 변형량에 따라 구동기(450)의 구동 값을 조절할 수 있는 제어기(500)로 신호를 전달하게 된다. 이에 따른 자세한 설명은 후술하는 레이저 빔 보정 방법을 통해 자세하게 설명하기로 한다.
구동기(450)는 보정 렌즈(410)를 이동시키기 위한 수단으로서, 레이저 라인 빔의 폭(α), 경사도(β) 및 기울기 폭(γ) 중 적어도 어느 하나의 값을 증가시키거나 감소시키기 위해 보정 렌즈(410)에 연결되어, 보정 렌즈(410)를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 구동기(450)는 라인 빔 프로파일의 변화량에 따라 보정 렌즈(410)를 이동시켜 변형된 레이저 라인 빔 프로파일 데이터가 기존의 변형 전 레이저 라인 빔 프로파일 데이터와 동일해지거나 오차범위 내에 들어오도록 조절할 수 있다. 구동기(450)는 제1 및 제2 보정 렌즈(410a, 410b)에 각각 연결되고, 제1 및 제2 보정 렌즈(410a, 410b)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 구동기(450a)와, 제1 및 제2 보정 렌즈(410a, 410b)를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 방향 구동기(450b) 및 제1 및 제2 보정 렌즈(410a, 410b)를 θ축 방향으로 이동시키는 θ축 방향 구동기(450c)를 포함할 수 있다. 이때, 구동기(450)는 간격을 조절하기 용이하고 일정 거리씩 움직일 수 있는 PI모터가 사용될 수 있다. 이에, PI 모터의 특성상 보정 렌즈(410)의 이동을 정밀하게 제어할 수 있어, 결과적으로 레이저 라인 빔의 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 각각의 방향으로 보정 렌즈(410)를 이동시키기 위해 각각의 방향에 대한 구동기(450a, 450b, 450c)를 구비하는 것으로 나타나 있으나, 하나의 구동기가 보정 렌즈를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향으로 이동시킬 수 있으면 단일로 구비되어도 무방하다.
이때, 보정계(400)의 보정 렌즈(410)에는 구동기(450)에 연결되는 지지 프레임(470)이 장착되어, 구동기(450)의 동작에 의해 지지 프레임(470)이 이동함으로써 보정 렌즈(410)를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있다.
제어기(500)는 보정계(400)에 연결되어 보정계(400)로부터 수집된 라인 빔 프로파일 데이터의 변형에 따라 보정 렌즈(410)의 이동을 제어하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 감지부(430)로부터 산출된 레이저 라인 빔의 변형량을 전달받고, 레이저 라인 빔의 변형량과 구동기(450)의 이동에 따른 레이저 라인 빔의 변형 값에 따라 보정 렌즈(410)의 이동 거리를 계산하여 구동기(450)의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 제어기는 감지부(430)로부터 레이저 라인 빔 프로파일의 변형량 값을 전달받는다. 이때, 제어기(500)에는 기존에 실험 및 보정계(400)의 작동에 의해 도출된 구동기(450)의 이동에 따른 라인 빔 프로파일의 변화 값이 설정되어 있다. 즉, 구동기(450)의 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향에서 각각의 축들이 1㎜ 이동할 시, 라인 빔 프로파일의 변화량을 σ,τ 및 φ로 나타낼 수 있다. 여기서, σ는 X축 방향으로의 구동기(450) 1㎜ 이동시 레이저 라인 빔 폭(width)의 변화량을 나타내고, τ는 Z축 방향으로의 구동기(450) 1㎜ 이동시 레이저 라인 빔 경사(slope)의 변화량을 나타내며, φ는 θ축 방향으로의 구동기(450) 1㎜ 이동시 레이저 라인 빔 기울기 폭(steepness)의 변화량을 나타낸다. 따라서, 제어기(500)는 감지부(430)로부터 산출된 라인 빔 프로파일 데이터 값의 변화량 값과 기존에 설정된 구동기(450)의 이동에 따른 라인 빔 프로파일의 변화량 사이의 연산에 의해서 기존의 라인 빔 프로파일로 변형된 라인 빔 프로파일을 보정하기 위해 구동기(450)가 이동하여야 하는 값을 연산 후, 구동기(450)로 작동 값을 전달하여 구동기(450)를 작동시킬 수 있다.
이에 보정계(400)와 제어기(500)는 상호 연결되어, 라인 빔 프로파일을 보정하고자 하는 오차 범위 내에 들어오도록 구동기(450)를 보정함으로써 보정 렌즈(410)의 이동을 통해 광학계를 통과한 레이저 빔의 라인 빔 프로파일을 보정할 수 있다.
이러한 레이저 빔 보정 과정에 대하여 이하, 도 6 내지 도8을 참조하여 상술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔 보정 장치를 이용한 라인 빔 프로파일 보정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 7은 도 6의 보정 방법에 따른 보정계(400)의 보정 렌즈의 작동을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 7의 (a)는 보정 렌즈의 X축 방향으로의 작동 상태를 나타내며, (b)는 보정 렌즈의 Z축 방향으로의 작동 상태를 나타내며, (c)는 보정 렌즈의 θ축 방향으로의 작동 상태를 나타낸다. 도 8은 도 6의 라인 빔 프로파일 보정 방법을 수식으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 빔 보정 방법은, 광학계를 통과한 레이저 빔의 라인 빔 프로파일을 보정하는 방법으로서, 레이저 빔 중 출력단 반사 미러(600)를 투과하는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 과정과, 수집된 라인 빔 프로파일 데이터 값을 기존의 라인 빔 프로파일 데이터 값과 비교하는 과정, 수집된 라인 빔 프로파일 데이터 값이 상기 기존의 라인 빔 프로파일 데이터 값과 상이한 경우, 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량을 산출하는 과정 및 라인 빔 프로파일 데이터 값의 변화량에 따라 레이저 라인 빔을 보정하는 과정을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 레이저 광원(100)의 경우 500Hz 주파수를 가지며 발진되는 경우 초당 500번의 펄스 피크가 발생된다고 볼 수 있는데, 이러한 레이저 빔의 발진 횟수가 임계치를 초과하는 경우에 분위기 가스 농도 변화 및 석영창 오염 등으로 인하여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일이 변형되는 문제가 발생한다. 따라서, 이러한 레이저 광원(100)의 사용 시간, 즉 발진 횟수가 임계치를 초과하여 레이저 라인 빔의 변형이 발생되는 경우에는 기판(S)으로 조사되는 레이저 라인 빔을 보정하기 위해 광학계(300)를 조율(tuning)하는 작업이 요구된다. 이때, 본 발명의 실시 예는 레이저의 발진 횟수의 증가에 따라 발생하는 변형된 레이저 라인 빔 프로파일을 광학계를 통과한 상태에서 보정하여 주는 것이다.
이를 위하여 본 발명의 실시예는 우선, 레이저 광원(100)으로부터 레이저 빔을 조사(S100)하고, 출력된 레이저 빔은 광학계(300)를 통과하여 출력단 반사 미러(600)에 반사되어 일부는 기판(S)측으로 반사되며, 출력단 반사 미러(600)를 투과하는 잔여 레이저 빔은 출력단 반사 미러(600)의 후방에 구비되는 감지부(430)에 의해 실시간으로 모니터링 되어 레이저 라인 빔의 프로파일 데이터로 분석된다(S200). 즉, 감지부(430)는 잔여 레이저 빔을 받아 전술한 라인 빔 프로파일 데이터를 수집한다. 이때, 레이저 라인 빔 프로파일은 크게 3가지의 변수로 구분하여 수집할 수 있는데, 도 4의 그래프에서 설명한 것처럼 레이저 라인 빔의 폭(line beam width), 레이저 라인 빔의 경사 높이 (line beam slope) 및 레이저 라인 빔의 기울기 폭(line beam steepness)에 대한 데이터를 수집할 수 있다. 레이저 출력 후 원하는 빔의 형태로 기판(S)에 조사되도록 하는 빔 프로파일 값은 기 설정되어 있다. 즉, 기존의 빔 프로파일 데이터 값은 라인 빔의 폭, 경사 높이, 기울기 폭에 따라 α, β, γ의 기존 값을 나타낸다.
출력단 반사 미러(600)에 투과되는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일을 실시간으로 모니터링 하는 과정에서 감지부(430)에 기존의 라인 빔 프로파일 값과 다른 변형된 라인 빔 프로파일 데이터 값이 감지(S300)되면 이는 라인 빔 프로파일이 변형되어 원하는 라인 빔의 형태로 기판(S)에 조사하는 것이 불가능하다. 즉, 변형된 라인 빔 프로파일 데이터 값은 αe, βe 및γe의 값을 가지게 되는데 변형된 라인 빔 프로파일을 보정하기 위해 변형된 라인 빔 프로파일 데이터 값과 기존의 라인 빔 프로파일 데이터 값의 차이 값으로 라인 빔 프로파일 데이터 값의 변화량을 산출한다. 즉, 기존 라인 빔 프로파일 데이터 (A; α, β, γ)와 변형된 라인 빔 프로파일 데이터 (αe, βe 및γe) 간의 차이를 산출하여 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량(C; Δα, Δβ, Δγ)을 산출한다(S400). 각각의 기호가 갖는 의미로 Δα는 레이저 라인 빔 프로파일의 폭의 총 변화량을 의미하며, Δβ는 레이저 라인 빔 프로파일의 경사 높이의 총 변화량을 의미하고, Δγ는 레이저 라인 빔 프로파일의 기울기 폭의 총 변화량을 의미한다.
상기와 같이 라인 빔 프로파일 변화량을 산출하면, 변화량에 따라서 보정계(400)의 구동기(450)의 이동 조정 값을 산출(S500)하여 라인 빔을 보정할 수 있다. 이는 라인 빔 프로파일의 변화량(Δα, Δβ, Δγ)과 기 설정된 구동기(450)의 1㎜의 이동에 따른 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량(B; σ, τ, φ)의 연산에 의해 산출할 수 있다. 여기서, σ는 구동기(450)의 X축 방향으로의 1㎜ 이동에 따른 레이저 라인 빔 프로파일 폭의 변화량을 나타내고, τ는 구동기(450)의 θ축 방향으로의 1㎜ 이동에 따른 레이저 라인 빔 프로파일 경사 높이의 변화량을 나타내고, φ는 구동기(450)의 Z축 방향으로의 1㎜ 이동에 따른 레이저 라인 빔 프로파일 경사 높이의 변화량을 나타낸다. 이에, 라인 빔 프로파일의 변화량(C; Δα, Δβ, Δγ)을 기 설정된 구동기의 1㎜ 이동에 따른 레이저 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량(B; σ, τ, φ)으로 나누면 라인 빔 프로파일의 변화량에 따라서 라인 빔 프로파일을 보정하기 위해 구동기가 이동되어야 하는 조정 값이 산출될 수 있다.
이처럼, 산출된 구동기의 조정 값에 의해 구동기(450)는 보정 렌즈(410)를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 레이저 라인 빔의 폭을 증가시키거나 감소시키기 위해서 제1 보정 렌즈(410a)와 제2 보정 렌즈(410b) 사이의 거리를 좁아지게 하거나 멀어지게 할 수 있다. 따라서, 감지부(430)에서 모니터링 된 변형된 라인 빔 프로파일 폭의 크기가 기존의 라인 빔 프로파일 폭의 크기보다 큰 경우는 제1 보정 렌즈(410a)와 제2 보정 렌즈(410b) 사이의 이격 거리를 증가시켜, 즉, 도 7의 (a)에서 제1 보정 렌즈(410a)와 제2 보정 렌즈(410b)를 상호 (+)방향으로 멀어지게 함으로써, 변형된 라인 빔 프로파일의 폭을 감소시켜 기존의 라인 빔 프로파일 폭과 유사하거나 오차범위 내에 들어오도록 보정할 수 있다.
또한, 레이저 라인 빔 프로파일 경사 높이를 보정하기 위해서는 보정 렌즈(410)를 θ축 방향으로 틸팅함으로써 보정할 수 있다. 예컨대, 변형된 라인 빔 프로파일 경사 높이가 기존의 라인 빔 프로파일 경사 높이보다 큰 값을 갖는 경우, 보정 렌즈(410)를 레이저 라인 빔의 출력방향과 반대되는 방향, 즉, 도 7의 (c)의 (-) 방향으로 보정 렌즈(410)를 틸팅함으로써, 변형된 라인 빔 프로파일의 경사 높이를 감소시켜 기존의 라인 빔 프로파일 경사 높이와 유사하거나 오차 범위 내에 들어오도록 보정할 수 있다.
그리고, 레이저 라인 빔 프로파일 기울기 폭을 보정하기 위해서는 보정 렌즈(410)를 Z축 방향으로 상승 또는 하강시킴으로써 보정할 수 있다. 예컨대, 변형된 라인 빔 프로파일 기울기 폭이 기존의 라인 빔 프로파일 기울기 폭보다 큰 값을 갖는 경우, 보정 렌즈(410)를 레이저 라인 빔의 출력방향과 직교되는 방향(Z축 방향)에서 상측으로 움직여서(즉, 도 7 (b)의 (-) 방향으로 움직여서), 변형된 라인 빔 프로파일 기울기 폭을 감소시켜 기존의 라인 빔 프로파일 기울기 폭과 유사하거나 오차 범위 내에 들어오도록 보정할 수 있다.
이와 같이 구동기(450)의 이동에 의해 보정 렌즈(410)를 이동시켜 보정된 라인 빔 프로파일 데이터가 기존의 라인 빔 프로파일 데이터와 같은 값을 갖거나 오차 범위 이내로 보정이 완료되면(S700), 기판(S)으로의 레이저 라인 빔 조사 후 공정을 완료한다(S800).
한편, 구동기(450)의 이동에 의해 보정 렌즈(410)를 이동시켜 보정된 라인 빔 프로파일 데이터가 기존의 라인 빔 프로파일 데이터와 상이한 값을 갖거나 오차 범위 이상의 값을 갖는 경우에는 라인 빔 프로파일 변화량을 산출하는 과정(S400) 및 변화량에 따른 구동기 조정 값 산출(S500) 과정을 반복하여 진행한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 레이저 광원으로부터 출력되어 광학계를 통과한 레이저 빔의 라인 빔 프로파일을 실시간으로 모니터링하여, 레이저 라인 빔 프로파일 변화량에 따라서 보정 렌즈의 이동을 통해 레이저 라인 빔을 보정함으로써 광학계를 통과한 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 보정이 용이하다. 따라서, 종래에 광학계를 통과한 레이저 라인 빔의 변형 발생 시, 광학계를 조율하며 보정해야하기 위한 시간을 단축시킬 수 있어, 양산을 증가시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
S : 기판 1 : 레이저 빔 보정 장치
100 : 레이저 광원 200 : 반사 미러
300 : 광학계 400 : 보정계(400)
410 : 보정 렌즈 410a : 제1 보정 렌즈
410b : 제2 보정 렌즈 430 : 감지부
450 : 구동기 450a : X축 방향 구동기
450b : Z축 방향 구동기 450c : θ축 방향 구동기
500 : 제어기 600 : 출력단 반사 미러
700 : 기판 조사 렌즈계

Claims (15)

  1. 레이저를 발진하는 레이저 광원과;,
    상기 레이저 광원에서 발진된 상기 레이저의 형상 및 에너지 분포를 가공하는 광학계;
    상기 광학계에서 가공되어 출력되는 레이저 라인 빔을 기판으로 반사시키며, 나머지 반사되지 않는 잔여 레이저 빔을 투과시키는 출력단 반사 미러;
    상기 광학계를 통과한 레이저 라인 빔의 변형을 실시간으로 감지하여 보정하기 위해, 상기 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 상기 광학계와 상기 출력단 반사 미러의 사이에 구비되는 적어도 하나 이상의 보정 렌즈를 구비하고, 상기 출력단 반사 미러에서 투과되는 상기 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 보정계; 및
    상기 보정계에 연결되어 상기 보정계로부터 수집된 라인 빔 프로파일 데이터의 변형에 따라 상기 보정 렌즈의 이동을 제어하는 제어기; 및
    상기 출력단 반사 미러에서 반사되는 레이저 빔을 집광하여 기판으로 출력하는 기판 조사 렌즈계;를 포함하는 레이저 빔 보정 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 보정계는,
    상기 레이저 빔의 출력 방향을 기준으로 상기 출력단 반사 미러의 후방에 구비되어 상기 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하여, 레이저 라인 빔의 변형량을 산출하는 감지부와;,
    상기 레이저 라인 빔의 폭(width), 경사도(slope) 및 기울기(steepness) 중 적어도 어느 하나의 값을 증가시키거나 감소시키기 위해 상기 보정 렌즈에 연결되어, 상기 보정 렌즈를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 구동하는 구동기;를 포함하는 레이저 빔 보정 장치.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 보정계에는,
    상기 보정 렌즈의 외측에 장착되는 지지 프레임;이 구비되고,
    상기 구동기는 상기 지지 프레임에 연결되어 상기 지지프레임을 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시키는 레이저 빔 보정 장치.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 보정 렌즈는 상기 레이저 빔의 출력 방향으로 나란하게 배치되는 제1 및 제2 보정 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 보정 렌즈는 상호 연동되어 상기 레이저 라인 빔의 폭을 조절하는 레이저 빔 보정 장치.
  5. 청구항 2 에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 감지부로부터 산출된 상기 레이저 라인 빔의 변화량을 전달받고, 상기 변화량과 상기 구동기의 이동에 따른 레이저 라인 빔의 변화량에 따라, 상기 구동기의 이동 거리를 계산하여 상기 보정 렌즈의 이동을 제어하는 레이저 빔 보정 장치.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 제어기는 상기 구동기의 동작에 따른 레이저 라인 빔의 보정 값이 오차 범위 내에 속할 때까지 상기 레이저 라인 빔의 변화량을 산출하여 보정을 반복하는 레이저 빔 보정 장치.
  7. 삭제
  8. 광학계를 통과한 레이저 빔의 보정 방법으로서,
    상기 레이저 빔 중 출력단 반사 미러를 투과하는 잔여 레이저 빔의 라인 빔 프로파일 데이터를 수집하는 과정;,
    상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터를 기존의 라인 빔 프로파일 데이터와 비교하는 과정;
    상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터와 상기 기존의 라인 빔 프로파일 데이터의 값이 상이한 경우, 상기 기존 라인 빔 프로파일 데이터와 상기 수집된 라인 빔 프로파일 데이터 간의 값의 차이로 변형된 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량을 산출하는 과정;
    상기 변화량에 따라 레이저 라인 빔의 프로파일을 보정하는 과정;을 포함하는 레이저 빔 보정 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8 에 있어서,
    상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은,
    상기 레이저 빔의 출력방향을 기준으로 상기 광학계와 상기 출력단 반사 미러 사이의 보정 렌즈를 X축 방향, Z축 방향 및 θ축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시켜 보정하는 레이저 빔 보정 방법.
  11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은,
    상기 보정 렌즈를 상기 X축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 폭을 증가시키거나 감소시키며 수행되는 레이저 빔 보정 방법.
  12. 청구항 10 에 있어서,
    상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은,
    상기 보정 렌즈를 상기 Z축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 기울기 폭을 증가시키거나 감소시키며 수행되는 레이저 빔 보정 방법.
  13. 청구항 10 에 있어서,
    상기 레이저 라인 빔을 보정하는 과정은,
    상기 보정 렌즈를 상기 θ축 방향으로 이동시켜 상기 레이저 라인 빔의 경사 높이를 증가시키거나 감소시키며 수행되는 레이저 빔 보정 방법.
  14. 청구항 10 에 있어서,
    상기 보정 렌즈를 이동시키는 것은 상기 산출된 변화량과 기 설정된 구동기의 1mm 이동에 따른 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량으로부터 구동기의 이동 값을 조정하여 수행되는 레이저 빔 보정 방법.
  15. 청구항 14 에 있어서,
    상기 라인 빔 프로파일 데이터의 변화량으로부터 구동기의 이동 값의 연산은 하기의 관계식을 이용하여 구하는 레이저 빔 보정 방법.
    관계식
    라인 빔 프로파일 데이터 변화량에 따른 구동기 조정 값(㎜) = 라인 빔 프로파일 데이터 변화량(㎜) / 구동기 1㎜ 이동에 따른 라인 빔 프로파일 데이터 변화량(㎜)
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631470A (ja) * 1992-07-14 1994-02-08 Hitachi Ltd レーザ光のビーム強度分布の制御方法及び装置並びにそ れを用いた加工方法及び装置
JPH11347777A (ja) * 1998-06-05 1999-12-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ光プロファイル自動調整装置及び調整方法
JP2008053459A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd ビームプロファイル計測方法、ビームプロファイル計測装置、レーザ加工方法、及び、レーザ加工装置
US20090027753A1 (en) * 2003-04-10 2009-01-29 Lizotte Todd E Beam shaping prior to harmonic generation for increased stability of laser beam shaping post harmonic generation with integrated automatic displacement and thermal beam drift compensation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07185860A (ja) * 1993-12-27 1995-07-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工装置
JP2003258349A (ja) * 2002-03-04 2003-09-12 Toshiba Corp レーザ加工方法、その装置および薄膜加工方法
US8198564B2 (en) * 2008-09-09 2012-06-12 Electro Scientific Industries, Inc. Adaptive optic beamshaping in laser processing systems
KR100984727B1 (ko) * 2010-04-30 2010-10-01 유병소 대상물 가공 방법 및 대상물 가공 장치
DE102011119319A1 (de) * 2011-11-24 2013-05-29 Slm Solutions Gmbh Optische Bestrahlungsvorrichtung für eine Anlage zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten eines Rohstoffpulvers mit Laserstrahlung
CN102658431B (zh) * 2012-05-18 2014-09-03 中国科学院光电技术研究所 一种自动诊断并校正激光光束发散角及光束质量的装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631470A (ja) * 1992-07-14 1994-02-08 Hitachi Ltd レーザ光のビーム強度分布の制御方法及び装置並びにそ れを用いた加工方法及び装置
JPH11347777A (ja) * 1998-06-05 1999-12-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ光プロファイル自動調整装置及び調整方法
US20090027753A1 (en) * 2003-04-10 2009-01-29 Lizotte Todd E Beam shaping prior to harmonic generation for increased stability of laser beam shaping post harmonic generation with integrated automatic displacement and thermal beam drift compensation
JP2008053459A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd ビームプロファイル計測方法、ビームプロファイル計測装置、レーザ加工方法、及び、レーザ加工装置

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