KR102199350B1 - Line beam optic and apparatus for laser lift off using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 라인빔 광학계 및 이를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a line beam optical system and a laser lift-off device including the same.
기술이 발전함에 따라 레이저 빔의 안정성과 출력이 향상되었으며, 반도체 물질을 가공하는 공정으로까지 그 사용범위가 확대되고 있다. 특히 발광다이오드(LED: Light Emittiing Diode)와 같은 소자를 형성하기 위하여, 레이저 빔을 이용하여 기판 위의 필름을 분리하는 공정이 많이 이루어지는데, 이러한 공정에 사용되는 대표적인 장비를 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 장비라고 한다. 레이저 리프트 오프 공정은 레이저 빔이 기판에 조사되어 접착증을 녹이면서 기판과 필름을 분리시키는 공정이다. 즉, 레이저 리프트-오프는 손상, 기화에 의해 하나 이상의 선택된 물질층을 제거하거나 분리하는 단계를 포함한다. As the technology advances, the stability and output of the laser beam have improved, and the range of use is expanding to the process of processing semiconductor materials. In particular, in order to form a device such as a light emitting diode (LED: Light Emittiing Diode), there are many processes of separating a film on a substrate using a laser beam. A typical equipment used in this process is laser lift off (LLO: Laser Lift Off) equipment. The laser lift-off process is a process in which a laser beam is irradiated onto a substrate to dissolve the adhesion and separate the substrate from the film. In other words, laser lift-off involves removing or separating one or more selected layers of material by damage, vaporization.
예를 들어, GaN(질화 갈륨)계 화합물 반도체에 의해 형성되는 반도체 발광 소자의 제조 프로세스에 있어서, 사파이어 기판상에 형성된 GaN계 화합물 결정층을 사파이어 기판의 이면으로부터 레이저 빔을 조사함으로써 박리한다. 즉, 사파이어 기판 상에 형성된 GaN층을 사파이어 기판의 이면에 레이저광을 조사함으로써, GaN층을 형성하는 GaN이 분해되어, GaN층을 사파이어 기판으로부터 박리한다. For example, in a manufacturing process of a semiconductor light emitting device formed of a GaN (gallium nitride) compound semiconductor, a GaN compound crystal layer formed on a sapphire substrate is peeled off by irradiating a laser beam from the back surface of the sapphire substrate. That is, by irradiating the GaN layer formed on the sapphire substrate with laser light on the back surface of the sapphire substrate, GaN forming the GaN layer is decomposed, and the GaN layer is peeled from the sapphire substrate.
여기서 사용되는 레이저 빔의 형태는 가우시안 빔 및 플랫탑 빔 등 다양한 형태일 수 있다. 이때, 가우시안 빔의 경우에는 빔의 중앙부와 외곽부의 에너지 차이가 있어 대상물에 균일한 에너지를 가할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 기판과 필름을 분리하기위해, 기판 또는 필름의 전체 면적에 걸쳐 균일한 에너지 크기의 레이저 빔을 조사하기 어려운 문제점이 있다.The form of the laser beam used herein may be in various forms such as a Gaussian beam and a flat top beam. At this time, in the case of a Gaussian beam, there is a problem in that uniform energy cannot be applied to the object because there is a difference in energy between the central portion and the outer portion of the beam. That is, there is a problem in that it is difficult to irradiate a laser beam having a uniform energy size over the entire area of the substrate or film in order to separate the substrate and the film.
본 발명의 일 실시예는 빔 발생부에서 발생한 레이저 빔을 광섬유부를 통해 플랫 탑 빔 형태로 성형하고, 개구수의 제어를 통해 레이저 빔의 출력분포 및 면적을 제어하여 라인 빔 형태로 조사하는 라인빔 광학계 및 이를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An embodiment of the present invention is a line beam that forms a laser beam generated from a beam generator into a flat top beam through an optical fiber unit, and controls the output distribution and area of the laser beam through control of the numerical aperture and irradiates it in a line beam form. An object of the present invention is to provide an optical system and a laser lift-off device including the same.
본 발명의 일 실시예는 고종횡비를 갖는 라인빔을 통해 기판과 필름에 균일한 에너지를 가하여, 기판과 필름을 분리할 수 있는 라인빔 광학계 및 이를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a line beam optical system capable of separating a substrate and a film by applying uniform energy to a substrate and a film through a line beam having a high aspect ratio, and a laser lift-off device including the same. The purpose.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빔발생부; 상기 빔발생부에서 출력된 레이저 빔을 플랫 탑 빔(flat-top beam) 형태로 조사하는 광섬유부; 및 상기 광섬유부에서 조사되는 상기 플랫 탑 빔의 출력분포를 확대하여 고 종횡비의 라인 빔(line beam) 형태로 조사하는 빔 익스팬더;를 포함하고, 상기 레이저 빔의 개구수는 구간에 따라, 상기 광섬유부로 전달되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제1 개구수, 상기 빔 익스팬더로 전달되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제2 개구수 및 상기 빔 익스팬더로 전달되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제3 개구수를 포함하되, 상기 제3 개구수가 수식 을 만족하며, 이되, 상기 빔 익스팬더로부터 발산되는 상기 레이저 빔의 출력분포가 기 결정된 수치를 유지하며 라인 빔 형태로 대상물에 전달되는 라인빔 광학계를 제공한다.(NA3 = 제3개구수, 상수 k = 0.43, S = 레이저 출력분포의 단부 경사도, H = 레이저 균질성)According to an embodiment of the present invention, a beam generator; An optical fiber unit for irradiating the laser beam output from the beam generating unit in the form of a flat-top beam; And a beam expander that enlarges the output distribution of the flat top beam irradiated from the optical fiber unit and irradiates it in the form of a line beam having a high aspect ratio, wherein the numerical aperture of the laser beam is determined according to a section, and the optical fiber has a numerical aperture of the optical fiber. A first numerical aperture that is a numerical aperture of the laser beam delivered to the negative, a second numerical aperture that is a numerical aperture of the laser beam delivered to the beam expander, and a third numerical aperture that is a numerical aperture of the laser beam delivered to the beam expander Including, the third numerical aperture formula Satisfying However, the output distribution of the laser beam emitted from the beam expander maintains a predetermined value and provides a line beam optical system that is transmitted to the object in the form of a line beam. (NA 3 = number of apertures, constant k = 0.43, S = end slope of laser power distribution, H = laser homogeneity)
또한, 상기 광섬유부는 코어부 및 상기 코어부를 감싸고 있는 피복부를 포함하되, 상기 코어부의 단면이 사각형인 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, the optical fiber unit may include a core portion and a covering portion surrounding the core portion, and may provide a line beam optical system having a square cross section of the core portion.
또한, 상기 제1 개구수, 상기 제3 개구수 및 상기 제2 개구수가 순차적으로 감소하는 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a line beam optical system in which the first numerical aperture, the third numerical aperture, and the second numerical aperture are sequentially decreased.
또한, 상기 섬유부와 상기 빔 익스팬더 사이에는, 상기 플랫 탑 빔의 단면을 균일하게 조절하여 발산시키는 콜리메이터(collimator); 및 상기 플랫 탑 빔을 집광시키는 집광부;를 포함하는 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, between the fiber portion and the beam expander, a collimator (collimator) for diverging by uniformly adjusting the cross section of the flat top beam; And a condenser for condensing the flat top beam.
또한, 상기 빔발생부는 UV(ultraviolet) 레이저 빔을 조사하는 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, the beam generator may provide a line beam optical system that irradiates an ultraviolet (UV) laser beam.
또한, 하나 이상의 렌즈를 포함하여, 상기 빔 익스팬더에서 조사되는 상기 라인 빔의 길이, 형상 또는 방향을 조절하는 광조절부;를 더 포함하는 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a line beam optical system further comprising: a light adjusting unit including one or more lenses to adjust the length, shape, or direction of the line beam irradiated from the beam expander.
또한, 복수개의 상기 광섬유부가 이격 배치되어, 각 상기 광섬유부에서 조사되는 상기 플랫 탑 빔이 서로 소정 간격 중첩되어, 상기 플랫 탑 빔의 전체 길이가 연장되는 라인빔 광학계를 제공할 수 있다.In addition, a line beam optical system may be provided in which a plurality of the optical fibers are spaced apart from each other so that the flat top beams irradiated from each of the optical fibers are overlapped with each other by a predetermined distance, thereby extending the entire length of the flat top beam.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빔발생부; 상기 빔발생부에서 출력된 레이저 빔을 플랫 탑 빔(flat-top beam) 형태로 조사하는 광섬유부; 및 상기 광섬유부에서 조사되는 상기 플랫 탑 빔을 확대하여 고 종횡비의 라인 빔(line beam) 형태로 조사하는 빔 익스팬더;를 포함하는 라인빔 광학계를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a beam generator; An optical fiber unit for irradiating the laser beam output from the beam generating unit in the form of a flat-top beam; And a beam expander that enlarges the flat top beam irradiated from the optical fiber unit and irradiates it in the form of a line beam having a high aspect ratio.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 포함된 라인빔 광학계를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a laser lift-off device including the line beam optical system according to any one of
본 발명의 일 실시예는 종횡비가 큰 플랫 탑 빔 형태인 고종횡비의 라인 빔을 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a line beam having a high aspect ratio may be formed in the form of a flat top beam having a large aspect ratio.
또한, 빔 발생부에서 발생한 레이저 빔을 광섬유부를 통해 플랫 탑 빔 형태로 성형하고, 개구수의 제어를 통해 레이저 빔의 출력분포 및 면적을 제어하여 라인 빔 형태로 조사할 수 있다.In addition, the laser beam generated by the beam generator may be formed into a flat top beam through an optical fiber unit, and the output distribution and area of the laser beam may be controlled through the control of the numerical aperture, thereby irradiating in the form of a line beam.
또한, 고종횡비를 갖는 라인빔을 통해 기판과 필름에 균일한 에너지를 가하여, 기판으로부터 필름을 분리할 수 있다.In addition, by applying uniform energy to the substrate and the film through a line beam having a high aspect ratio, the film can be separated from the substrate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계의 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유부의 단면을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예로써 레이저 빔이 빔 익스팬더를 통해 전달되는 것을 나타낸 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔 광학계를 통해 발산되는 플랫 탑 빔 형태의 레이저 빔의 출력분포를 나타낸 도면
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광섬유부 를 통해 빔의 길이가 조절된 것을 나타낸 개략도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라인빔 광학계의 개략도
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치를 나타낸 개략도1 is a schematic diagram of a line beam optical system according to an embodiment of the present invention
2 is a view showing a cross-section of an optical fiber unit according to an embodiment of the present invention
3 is a schematic diagram showing that a laser beam is transmitted through a beam expander as an embodiment of the present invention
4 is a view showing an output distribution of a laser beam in the form of a flat top beam emitted through a line beam optical system according to an embodiment of the present invention
5 to 8 are schematic diagrams showing that the length of a beam is adjusted through a plurality of optical fibers according to an embodiment of the present invention
9 is a schematic diagram of a line beam optical system according to another embodiment of the present invention
10 and 11 are schematic diagrams showing a laser lift-off device including a line beam optical system according to an embodiment of the present invention
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are only one means for efficiently describing the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계(1)의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a line beam
도 1을 참조하면, 라인빔 광학계(1)는 빔발생부(10), 광섬유부(20), 커넥터 부(30), 콜리메이터(40), 집광부(50), 빔 익스팬더(60)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the line beam
빔발생부(10)는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 가공대상물에 빔을 조사하기 위해 요구되는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 빔발생부(10)에서 출력되는 레이저 빔은 UV(ultraviolet) 레이저 빔일 수 있다. 일 예로, 빔발생부(10)는 파장이 359nm인 UV레이저, 343nm인 UV레이저로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 빔발생부(10)는 UV레이저 이외에 레이저 빔을 출력할 수 있는 다양한 형태의 레이저로 이루어질 수 있다.The
빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔은 광섬유부(20)로 조사될 수 있다.The laser beam output from the
광섬유부(20)는 빔발생부(10)로부터 발생한 레이저 빔을 성형할 수 있다. 여기서, 성형은 레이저 빔의 전달 방향의 단면 형상을 포함하는 출력분포(레이저 빔의 단면적 및 에너지 밀도)를 성형하는 것을 의미하며, 빔발생부(10)로부터 발생한 레이저 빔의 단면 형태를 성형할 수 있는 것이다. 예를 들어, 광섬유부(20)는 레이저 빔의 단면을 사각형 모양으로 성형하여, 레이저 빔을 플랫 탑 빔(flat-top beam) 형태로 성형하여 조사할 수 있다. The
즉, 광섬유부(20)는 레이저 빔의 방향성, 레이저 빔을 통해 대상물에 가공할 형상, 레이저 빔의 출력분포를 선택적으로 결정할 수 있다. 광섬유부(20)에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 후술하도록 한다.That is, the
여기서, 플랫 탑 빔은 균일한 에너지 분포를 가지는 빔이다. 따라서, 플랫 탑 빔이 조사되는 대상물(미도시)은 균일한 크기의 에너지의 영향을 받게된다. 따라서, 플랫 탑 빔을 이용하는 경우, 균일한 품질의 레이저 가공이 가능하여 가공완성도를 높일 수 있다. 다시 말해, 레이저 빔이 플랫탑 빔 형식으로 성형 됨으로써, 대상물의 가공부 표면이 매끄럽게 마감될 수 있고 가공부의 주변부에 열영향이 최소화될 될 수 있다. 따라서, 대상물의 가공완성도가 증가될 수 있다.Here, the flat top beam is a beam having a uniform energy distribution. Accordingly, an object (not shown) to which the flat top beam is irradiated is affected by energy of a uniform size. Therefore, in the case of using a flat top beam, laser processing of uniform quality can be performed, thereby increasing processing completion. In other words, since the laser beam is formed in a flat-top beam format, the surface of the processed part of the object can be smoothly finished and the thermal effect on the periphery of the processed part can be minimized. Accordingly, the degree of processing completion of the object can be increased.
커넥터부(30)는 광섬유부(20)와 콜리메이터(40)를 연결할 수 있다. 커넥터는 광섬유부(20)에서 전달된 레이저 빔을 콜리메이터(40)로 유도하기 위한 것일 수 있다. 이를 위해 커넥터의 일측은 광섬유부(20)와 연결되고, 타측은 콜리메이터(40)와 연결될 수 있다. The
콜리메이터(40)는 레이저에서 나온 레이저 빔을 평행 빔으로 변형시켜서 평행한 상태로 전달시킬 수 있다.The
구체적으로, 빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔은 광섬유부(20)를 통과하며 플랫 탑 빔 형태로 성형되고, 광섬유부(20)에서 조사되는 플랫 탑 빔은 콜리메이터(40)로 전달될 수 있다.Specifically, the laser beam output from the
콜리메이터(40)는 광섬유부(20)에서 조사된 플랫 탑 빔을 평행 및 확대되도록 조정할 수 있다. 즉, 콜리메이터(40)는 플랫 탑 빔이 조사되어야 하는 조사 방향으로 균일한 단면(즉, 평평한 단면)으로 형성시킬 수 있다. 콜리메이터(40)를 경유한 플랫 탑 빔은 집광부(50)로 전달되어 레이저가 집중될 수 있다.The
집광부(50)에서 집중된 플랫 탑 빔은 빔 익스팬더(60)로 조사될 수 있다.The flat top beam concentrated by the condensing
빔 익스팬더(60)는 집광부(50)로부터 조사되는 플랫 탑 빔을 확대하여 고 종횡비의 라인 빔(line beam) 형태로 빔을 조사할 수 있다. The
빔 익스팬더(60)로 도달하는 레이저 빔은 빔 익스팬더(60)로부터 발산될 때 면적이 증가될 수 있다. 물론, 반드시 증가되어야 하는 것은 아니고 증가율이나 증가여부는 선택적으로 결정가능하다. 이러한 선택적인 결정요인은 개구수와 관련이 있는데 개구수와 관련해서 도 3 및 4에서 후술하기로 한다. The area of the laser beam reaching the
본 실시예에서는 플랫 탑 빔이 빔 익스팬더(60)를 통해 라인 빔 형태로 조사되는 것을 나타낸 것이다.In this embodiment, it is shown that the flat top beam is irradiated in the form of a line beam through the
구체적으로, 레이저 도달 면적이 증가되게 되면, 플랫탑 빔 형식의 레이저는 플랫탑 빔 형식을 유지한 채로 조사되는 거리가 증가되어, 라인 빔 형태가 될 수 있다. 이러한 경우 동일면적 당 레이저의 출력분포가 감소하기 때문에 레이저의 도달면적이 증가되는 경우에는 빔 발생부(10)에서 조사되는 레이저의 출력이 증가되도록 조절될 수 있다. 즉, 빔 익스팬더(60)로부터 발산되는 레이저가 도달되는 면적이 증가되는 경우에도 단위면적 당 레이저의 출력분포가 유지될 수 있도록 빔 발생부(10)에서의 레이저 출력이 조절되어 출력될 수 있다.Specifically, when the laser reach area is increased, the laser of the flat-top beam type increases the distance to be irradiated while maintaining the flat-top beam type, thereby forming a line beam type. In this case, since the output distribution of the laser per the same area decreases, when the reaching area of the laser increases, the output of the laser irradiated from the
한편, 레이저 빔의 도달면적 대비 단위면적당 출력분포의 제어는 도시되지 않은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어는 예를 들어, 대상물과의 거리, 빔 익스팬더(60)로부터 발산되기 위해 조절되는 발산각도, 레이저 빔의 현재 설정출력 등을 기본 정보로 하면, 빔 익스팬더(60)로부터 발산되는 레이저가 대상물에 도달되는 면적을 예측할 수 있으므로, 레이저 빔의 출력을 기 결정된 수준으로 유기하기 위해 조절할 수 있다. 레이저 빔의 출력 조절은 상술한 기본 정보 외에도 다양한 정보가 이용될 수 있다.Meanwhile, the control of the output distribution per unit area relative to the arrival area of the laser beam may be controlled by a controller (not shown). The control is based on, for example, a distance to an object, a divergence angle adjusted to be emitted from the
이와 같이, 빔 익스팬더(60)는 플랫 탑 빔의 가는 평행 광선속을 굵은 평행 광선속으로 변환하여 출력할 수 있다. 즉, 플랫 탑 빔이 빔 익스팬더(60)를 통과하면, 플랫 탑 빔의 종횡비가 증가한 형태인 라인 빔(line beam)이 출력될 수 있다.In this way, the
이때, 빔 익스팬더(60)는 하나 이상의 렌즈(미도시)로 구성되며, 렌즈의 배치 및 렌즈의 형태나 종류, 렌즈간의 거리 등에 따라 플랫 탑 빔을 확대시킬 수 있다. At this time, the
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계(1)는 빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔을 광섬유부(20)에서 플랫 탑 빔 형태로 성형하고, 플랫 탑 빔이 빔 익스팬더(60)를 통과하면서 플랫 탑 빔이 확대되어 고종횡비의 라인 빔이 출력될 수 있다.In summary, in the line beam
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유부(20)의 단면을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a cross-section of the
도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이, 빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔은 광섬유부(20)를 통과하면서 플랫 탑 빔 형태로 성형될 수 있다. 광섬유부(20)는 코어부(201) 및 피복부(202) 를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, as described above, the laser beam output from the
코어부(201)는 빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔을 성형할 수 있다. 구체적으로, 빔발생부(10)에서 출력된 레이저 빔이 코어부(201)를 통과하며, 코어부(201)의 형상에 따라 레이저 빔의 단면 형상이 성형될 수 있다. 즉, 코어부(201)의 단면 형태에 따라, 빔의 출력분포(레이저 빔의 단면적 및 에너지 밀도)가 결정될 수 있다. The
코어부(201)의 단면은 사각형으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 레이저 빔은 가공대상물에 사각형 형태의 빔으로 조사될 수 있다. 단면이 사각형인 코어부(201)를 사용할 경우, 레이저 빔의 출력분포를 성형하기 위한 별도의 장치 없이 플랫 탑 빔을 생성할 수 있다. The cross section of the
다만, 코어부(201)가 사각형 형태의 단면으로 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 단면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 코어부(201)는 원형, 타원형, 다각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이때, 코어부(201)의 형태를 통해 레이저 빔이 플랫 탑 빔으로 형성될 수 없는 경우에는, 레이저 빔을 플랫 탑 빔 형태로 변환하기 위한 별도의 장치가 마련될 수 있다. However, the
피복부(202)는 코어부(201)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 방수, 연질 및 강성 등을 지닌 소재로 형성될 수 있다. The covering
도 3은 본 발명의 일 실시예로써 레이저 빔이 빔 익스팬더를 통해 전달되는 것을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram showing that a laser beam is transmitted through a beam expander according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 빔 발생부(10)에서 발생한 레이저 빔이 빔 익스팬더(60)를 통해 레이저 빔이 전달되는 과정 중 레이저 빔의 개구수(NA)는 기 결정된 범위 내에서 결정될 수 있다.Referring to FIG. 3, during a process in which the laser beam generated by the
여기서, 개구수(NA)란 레이저가 발산하는 각도를 나타내는 값으로 레이저 빔의 전달방향으로의 길이(z)와, 전달 방향으로부터 수직방향으로의 길이(h) 비에 의해 결정된다. 구체적으로, 개구수는 빛의 집광 능력을 나타내는 것으로, 넓은 범위의 입사각 내로 광을 입사시킬 수 있다. Here, the numerical aperture (NA) is a value representing the angle at which the laser diverges, and is determined by the ratio of the length z in the transmission direction of the laser beam and the length h in the vertical direction from the transmission direction. Specifically, the numerical aperture indicates the condensing ability of light, and light can be incident within a wide range of incident angles.
라인빔 광학계(1)는 대상체와의 거리관계에 따라 레이저 빔 스폿의 크기를 결정하기도 하고, 출력크기에 따라 레이저 빔 개구수를 조절하여 스폿의 크기가 결정되기도 한다. 즉, 개구수는 레이저 빔 스폿 크기 및 대상체에 전달되는 레이저 빔 출력의 결정요인 중 하나일 수 있다.The line beam
본 발명에서의 개구수는 레이저 전달 경로상에서 위치를 특정할 수 있다. 특정된 위치의 개구수를 각각 제1개구수(NA1), 제2개구수(NA2) 및 제3개구수(NA3)로 특정할 때, 레이저가 최종적으로 발산되는 발산위치를 제3개구수(NA3)라할 수 있다. 즉, 발산시점의 제3개구수(NA3)를 결정하기 위해 제1개구수(NA1) 및 제2개구수(NA2)를 특정 개구수로 제어할 수 있다. The numerical aperture in the present invention can specify a position on the laser transmission path. When the numerical aperture of the specified position is specified by the first number of apertures (NA1), the second number of apertures (NA2), and the number of third apertures (NA3), respectively, the divergence location at which the laser is finally emitted is the third aperture number ( It can be called NA3). That is, in order to determine the third opening number NA3 at the time of divergence, the first opening number NA1 and the second opening number NA2 may be controlled to a specific numerical aperture.
전달방향으로의 길이(z)가 분모인자가 되고, 수직방향으로의 길이(h)가 분자인자가 된다. 즉, 분자와 분모 값으로 결정되는 것이 개구수(NA)이다. 따라서, 개구수(NA)가 클수록 수직방향으로의 길이(h)가 상대적으로 큰 것이고, 개구수(NA)가 작을수록 전달방향으로의 길이(z)가 상대적으로 큰 것이다.The length z in the delivery direction becomes the denominator factor, and the length h in the vertical direction becomes the numerator factor. That is, the numerical aperture (NA) is determined by the numerator and denominator values. Accordingly, the larger the numerical aperture (NA) is, the larger the length h in the vertical direction is, and the smaller the numerical aperture (NA), the relatively large length z is in the transmission direction.
본 실시예의 개구수(NA)는 일 예로 세가지 조건을 설명할 수 있다. 레이저 빔의 발산 및 수렴정도를 표현하는 개구수(NA)는 광섬유부(20)에 의해 콜리메이터(40)로 입사되는 레이저의 제1개구수(NA1)는 0.1 내지 0.3의 범위 내에서 결정될 수 있다(바람직하게는 0.22가 될 수 있다). 또한, 빔 익스팬더(60)로 전달되는 제2개구수(NA2)는 0.02 내지 0.06의 범위 내에서 결정될 수 있다(바람직하게는 0.03 또는 0.05가 될 수 있다). 그리고, 빔 익스팬더(60)에 의해 발산되는 제3개구수(NA3)는 0.03 내지 0.12의 범위(바람직하게는 0.1 이하) 내에서 결정될 수 있다. The numerical aperture (NA) of the present embodiment can describe three conditions as an example. The numerical aperture (NA) representing the degree of divergence and convergence of the laser beam may be determined within the range of 0.1 to 0.3. (Preferably can be 0.22). In addition, the second opening number NA2 delivered to the
다만, 각 개구수(NA)는 제1개구수(NA1), 제3개구수(NA3) 및 제2개구수(NA2)가 순차적으로 점점 작아지도록 형성될 수 있다. 즉, 제1개구수(NA1) > 제3개구수(NA3) > 제2개구수(NA2) 관계를 만족할 수 있다. 이러한 과정에서도 레이저의 단면 형상 및 출력분포는 유지될 수 있다.However, each numerical aperture (NA) may be formed so that the first, third, and second openings NA1, NA3, and NA2 gradually decrease. That is, the relationship between the first number of openings (NA1)> the number of third openings (NA3)> the number of second openings (NA2) may be satisfied. Even in this process, the cross-sectional shape and power distribution of the laser can be maintained.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔 광학계를 통해 발산되는 플랫 탑 빔 형태의 레이저 빔의 출력분포를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an output distribution of a flat top beam type laser beam emitted through a line beam optical system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 앞서 설명한 제3개구수(NA3)의 경우에 아래 수식을 만족하는 범위 내에서 결정될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the case of the third aperture NA3 described above, it may be determined within a range satisfying the following equation.
NA3=제3개구수, 상수 k=0.43, S=레이저 출력분포의 단부 경사도, H=레이저 균질성NA 3 = 3rd opening, constant k = 0.43, S = end slope of laser power distribution, H = laser homogeneity
바람직하게, 일 수 있다.Preferably, Can be
구체적으로, S(Edge Stiffness, 레이저 출력분포의 단부경사도)는 플랫탑을 평가하는 기준 중 하나로서, 도 4에 도시된 그래프의 기저부(Bottom, 최저부)에서 평편부(TOP)까지의 강도(Intensity) 기울기를 나타내는 것이고, H(Homogeneity, 레이저의 균질성)는 플랫탑을 평가하는 기준 중 하나이고, 평편부(Top)에서의 강도 변동(Intensity Fluctuation)을 나타내는 것이다.Specifically, S (Edge Stiffness, the end slope of the laser output distribution) is one of the criteria for evaluating the flat top, and the intensity from the bottom (lowest part) to the flat part (TOP) of the graph shown in FIG. 4 ( Intensity) represents the slope, and H (homogeneity, laser homogeneity) is one of the criteria for evaluating the flat top, and represents the intensity fluctuation at the top.
나아가, 아래 표 1을 참조하면, (Homogeniety)∝?1/(Beam size)?^2의 관계(H와 빔사이즈 간의 반비례 관계) 및 (Edge Stiffness)∝?(Beam size)?^4의 관계(S와 빔사이즈 간의 비례관계)가 성립됨을 알 수 있다. 즉, S∝H^2 의 관계가 성립될 수 있다.Further, referring to Table 1 below, the relationship between (Homogeniety)∝?1/(Beam size)?^2 (inverse proportional relationship between H and beam size) and (Edge Stiffness)∝?(Beam size)?^4 It can be seen that (a proportional relationship between S and beam size) is established. That is, the relationship of S∝H^2 can be established.
아래 표는 실험치를 나열한 표이며 실험 조건은 H(Homogeneity) = 85% 이상, S(Edge Stiffness) = 5% 이하, 제1개구수(NA1) = 0.22, 제2개구수(NA2) = 0.03, 제3개구수(NA3) = 0.05 의 조건으로 실험된 결과이다.The table below is a table listing the experimental values, and the experimental conditions are H(Homogeneity) = 85% or more, S(Edge Stiffness) = 5% or less, the first number of openings (NA1) = 0.22, the second number of openings (NA2) = 0.03, This is the result of the experiment under the condition of the third opening number (NA3) = 0.05.
상기 표 1과 같이 H(Homogeneity) 및 S(Edge Stiffness) 값이 가공대상물에 전달되는 시점의 수치이므로 레이저의 특정 품질을 유지한 채로 전달가능하다. 상기 특정 품질의 요건은 S(Edge Stiffness)가 5%이하, H(Homogeneity)가 85% 이상이다. As shown in Table 1 above, since H (homogeneity) and S (edge stiffness) values are values at the time point when they are transmitted to the object to be processed, it can be transmitted while maintaining the specific quality of the laser. The specific quality requirements are S (Edge Stiffness) of 5% or less and H (Homogeneity) of 85% or more.
또한, 아래 표 2를 참조하면, (Homogeniety)∝1/(?제3개구수)4의 관계(H와 제3개구수(NA3) 간의 반비례 관계) 및 (Edge Stiffness)∝(제3개구수)2의 관계(S와 제3개구수(NA3) 간의 비례관계)가 성립됨을 알 수 있다. 즉 , 의 관계가 성립될 수 있다.In addition, referring to Table 2 below, the relationship of (Homogeniety)∝1/(?3rd number of openings) 4 (inverse relationship between H and the 3rd number of openings (NA3)) and (Edge Stiffness)∝(3rd number of openings ) It can be seen that the relationship of 2 (a proportional relationship between S and the third number of openings (NA3)) is established. In other words , The relationship of can be established.
즉, Homogeniety 는 1/(제3개구수)4에 비례하고, 1/(Beam size)2와 비례하기 때문에, (제3개구수)2가 (Beam size)와 비례하게 된다.That is, since homogeniety is proportional to 1/(third number of ports) 4 and 1/(Beam size) 2 , (third number of ports) 2 is proportional to (Beam size).
앞서 설명한 바와 같이 특정 품질 요건인 S(Edge Stiffness) 값이 5%를 초과하게 되면 레이저 가공부 주변에 열영향을 미치게 되어 가공품의 강도 저하 및 크랙을 유발할 수 있다. 또한, H(Homogeneity) 값이 85% 미만으로 저하되면 평편도가 저하되어 가공면이 균일하지 못할 수 있다. 이러한 현상은 비관통 레이저 가공을 시도할 때 보다 더욱 뚜렷하게 나타날 수 있다.As described above, when the value of S (Edge Stiffness), which is a specific quality requirement, exceeds 5%, it may cause a thermal effect around the laser processing unit, resulting in a decrease in strength and cracking of the processed product. In addition, when the H (homogeneity) value is lowered to less than 85%, the flatness may decrease, and the processed surface may not be uniform. This phenomenon can be more pronounced than when attempting to do non-penetrating laser processing.
아래 표는 실험치를 나열한 표이며 실험 조건은 H(Homogeneity) = 85% 이상, S(Edge Stiffness) = 5% 이하, 사각단면의 빔 크기 = 가로 60mm, 세로 60mm 의 조건에서 실험된 결과이다.The table below is a table listing the experimental values, and the experimental conditions are the results of experiments under the conditions of H(Homogeneity) = 85% or more, S(Edge Stiffness) = 5% or less, and the beam size of a square section = 60mm in width and 60mm in length.
또한 도 4(a)를 통해, H(Homogeneity)=(1-(I_max-I_min)/(I_max+I_min))×100(%)를 알 수 있고, 도 4(b)를 통해 S(Edge Stiffness)=((D_(10%)-D_(90%))/D_(10%) )×100(%)를 알 수 있다.In addition, through FIG. 4(a), H(Homogeneity)=(1-(I_max-I_min)/(I_max+I_min))×100(%) can be seen, and through FIG. 4(b), S(Edge Stiffness) )=((D_(10%)-D_(90%))/D_(10%) )×100(%).
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광섬유부 를 통해 빔의 길이가 조절된 것을 나타낸 개략도이다.5 to 8 are schematic diagrams showing that the length of a beam is adjusted through a plurality of optical fibers according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 라인빔 광학계(1)는 복수개의 광섬유부(20)를 포함할 수 있다. 복수개의 광섬유부(20)를 병렬로 이격 배치하여, 조사되는 플랫 탑 빔의 길이(즉, 플랫 탑 빔의 폭)를 증가시킬 수 있다.5 to 8, the line beam
먼저, 도 5를 살펴보면, 라인빔 광학계(1)는 복수의 빔발생부(10), 광섬유부(20), 커넥터부(30), 콜리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 포함할 수 있다. 이하에서는 각 구성이 4개씩 배치되는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.First, referring to FIG. 5, the line beam
복수의 빔발생부(10) 각각에서 조사되는 레이저 빔은 각각의 광섬유부(20)를 통과하며 플랫 탑 빔으로 성형될 수 있다. 이후, 각각의 광섬유부(20)를 통과한 레이저 빔은 커넥터부(30), 콜리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 통과하며 출력될 수 있다. 이때, 복수의 빔 익스펜더(60)는 각각의 빔 익스펜더(60)에서 출력되는 플랫 탑 빔이 서로 중첩되도록 병렬로 소정 간격 이격 배치된다. 따라서, 각 빔 익스펜더(60)에서 출력되는 플랫 탑 빔이 소정 간격 D만큼 서로 중첩됨으로써, 최종적으로 출력되는 플랫 탑 빔의 길이(즉, 폭)이 증가할 수 있다.The laser beam irradiated from each of the plurality of
여기서, 도 6을 살펴보면, 빔발생부(10)와 광섬유부(20)는 복수개가 병렬로 배치되고, 커넥터부(30), 콜리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)는 하나가 배치될 수 있다.Here, referring to FIG. 6, a plurality of the
각각의 빔발생부(10)에서 조사되는 레이저 빔은 광섬유부(20)를 통과하며 플랫 탑 빔 형태로 성형되고, 복수의 플랫 탑 빔은 하나의 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 통과하면서, 중첩되어 출력될 수 있다.The laser beam irradiated from each
여기서, 도 7을 살펴보면, 하나의 빔 발생부(10)에서 조사되는 레이저 빔이 분기되어 광섬유부(20)를 통과하고, 각각의 광섬유부(20)에서 성형된 플랫 탑 빔은 하나의 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 통과할 수 있다. 이러한 플랫 탑 빔은 소정 간격 D만큼 중첩되어 출력될 수 있다.Here, referring to FIG. 7, a laser beam irradiated from one
여기서, 도 8을 살펴보면, 하나의 빔 발생부(10)에서 조사되는 레이저 빔이 분기되어 광섬유부(20)를 통과하고, 각각의 광섬유부(20)에서 성형된 플랫 탑 빔은 각각의 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)을 통과하여 각각 출력될 수 있다. 이때, 각각의 빔 익스펜더(60)에서 출력된 플랫 탑 빔은 인접한 빔 익스펜더(60)에서 출력되는 플랫 탑 빔과 서로 소정 간격 D만큼 중첩될 수 있다.Here, referring to FIG. 8, a laser beam irradiated from one
따라서, 하나의 섬유부에서만 조사되는 플랫 탑 빔의 길이보다, 복수의 광섬유부(20)를 통과하여 출력되는 플랫 탑 빔은 인접한 플랫 탑 빔간에 중첩되며 출력되어, 플랫 탑 빔의 길이가 길어질 수 있다. 이와 같은 방법으로, 플랫 탑 빔의 길이를 연장할 수 있다. Therefore, than the length of the flat top beam irradiated only in one fiber portion, the flat top beam output through the plurality of
상술한 바와 같이, 각각의 광섬유부(20)를 통과하여 성형된 플랫 탑 빔은 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60) 이전에 광섬유부(20)를 통과하면서 중첩될 수도 있고, 하나의 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 통과하면서 중첩될 수도 있고, 하나의 커넥터부(30), 리메이터(40), 집광부(50) 및 빔 익스펜더(60)를 통과하여 출력되면서 중첩될 수도 있다. 이러한 플랫 탑 빔의 중첩 위치는 당업자에 의해 조정이 가능하다. As described above, the flat top beam formed by passing through each
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계(1)의 개략도이다.9 is a schematic diagram of a line beam
도 9를 참조하면, 라인빔 광학계(1)는 광조절부(70)를 더 포함할 수 있다. 광조절부(70)는 빔 익스팬더(60)에서 조사되는 라인 빔의 길이, 형상 또는 방향을 조절할 수 있다. 광조절부(70)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 일 예로, 광조절부(70)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 원통형 렌즈(cylinder lens), 반원통형 렌즈(semi- cylinder lens) 등의 렌즈로 이루어질 수 있다. 이러한 렌즈들의 배열, 렌즈 간의 간격 등에 따라, 라인빔이 조사되는 각도, 방향 또는 길이를 조절할 수 있다.Referring to FIG. 9, the line beam
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인빔 광학계(1)를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치(1000)를 나타낸 개략도이다.10 and 11 are schematic diagrams showing a laser lift-
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리프트 오프(laser lift off) 장치(1000)는 도 1 내지 도 9에 상술한 라인빔 광학계(1)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11, a laser lift off
구체적으로, 레이저 리프트 오프 장치(1000)(1000)는 접착층(120)에 의해 기판(110)에 부착된 필름층(130)을 분리시킬 수 있다.Specifically, the laser lift-
구체적으로, 라인빔 광학계(1)는 필름층(130) 또는 기판(110)층을 향해 고 종횡비를 갖는 플랫 탑 빔 형태인 라인 빔을 조사할 수 있다.Specifically, the line beam
라인빔 광학계(1)에서 조사된 라인빔에 의해 접착층(120)이 녹으면서 필름층(130)이 분리될 수 있다.The
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments within the scope of the present invention . Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, but also by the claims and equivalents.
1: 라인빔 광학계
10: 빔발생부
20: 광섬유부
30: 커넥터부
40: 콜리메이터
50: 집광부
60: 빔 익스팬더
70: 광조절부
110: 기판
120: 접착층
130: 필름층
1000: 레이저 리프트 오프 장치1: line beam optical system
10: beam generator
20: optical fiber unit
30: connector part
40: collimator
50: condenser
60: beam expander
70: light control unit
110: substrate
120: adhesive layer
130: film layer
1000: laser lift off device
Claims (9)
상기 빔발생부에서 출력된 레이저 빔을 플랫 탑 빔(flat-top beam) 형태로 조사하는 광섬유부; 및
상기 광섬유부에서 조사되는 상기 플랫 탑 빔의 출력분포를 확대하여 고 종횡비의 라인 빔(line beam) 형태로 조사하는 빔 익스팬더;를 포함하고,
상기 레이저 빔의 개구수는 구간에 따라, 상기 광섬유부로 전달되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제1 개구수, 상기 빔 익스팬더에 의해 발산되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제2 개구수 및 상기 빔 익스팬더에 의해 발산되는 상기 레이저 빔의 개구수인 제3 개구수를 포함하되,
상기 제3 개구수가 수식 을 만족하며, 이되, 상기 빔 익스팬더로부터 발산되는 상기 레이저 빔의 출력분포가 기 결정된 수치를 유지하며 라인 빔 형태로 대상물에 전달되는 라인빔 광학계.
(NA3 = 제3개구수, 상수 k = 0.43,
S = 레이저 출력분포의 단부 경사도, H = 레이저 균질성)
A beam generator;
An optical fiber unit for irradiating the laser beam output from the beam generating unit in the form of a flat-top beam; And
Including; a beam expander that expands the output distribution of the flat top beam irradiated from the optical fiber unit and irradiates it in a form of a line beam having a high aspect ratio,
The numerical aperture of the laser beam is a first numerical aperture that is a numerical aperture of the laser beam transmitted to the optical fiber unit, a second numerical aperture that is a numerical aperture of the laser beam emitted by the beam expander, and the beam expander. Including a third numerical aperture that is the numerical aperture of the laser beam emitted by,
The third numerical aperture Satisfying However, the output distribution of the laser beam emitted from the beam expander maintains a predetermined value and is transmitted to the object in the form of a line beam.
(NA 3 = third count, constant k = 0.43,
S = end slope of laser power distribution, H = laser homogeneity)
상기 광섬유부는 코어부 및 상기 코어부를 감싸고 있는 피복부를 포함하되,
상기 코어부의 단면이 사각형인 라인빔 광학계.
The method according to claim 1,
The optical fiber portion includes a core portion and a covering portion surrounding the core portion,
A line beam optical system having a square cross section of the core part.
상기 제1 개구수, 상기 제3 개구수 및 상기 제2 개구수가 순차적으로 감소하는 라인빔 광학계.
The method according to claim 1,
A line beam optical system in which the first numerical aperture, the third numerical aperture, and the second numerical aperture are sequentially decreased.
상기 광섬유부와 상기 빔 익스팬더 사이에는,
상기 플랫 탑 빔의 단면을 균일하게 조절하여 발산시키는 콜리메이터(collimator); 및
상기 플랫 탑 빔을 집광시키는 집광부;를 포함하는 라인빔 광학계.
The method according to claim 1,
Between the optical fiber unit and the beam expander,
A collimator that uniformly adjusts and diverges the cross section of the flat top beam; And
A line beam optical system including a condensing unit for condensing the flat top beam.
상기 빔발생부는 UV(ultraviolet) 레이저 빔을 조사하는 라인빔 광학계.
The method according to claim 1,
The beam generator is a line beam optical system that irradiates a UV (ultraviolet) laser beam.
하나 이상의 렌즈를 포함하여, 상기 빔 익스팬더에서 조사되는 상기 라인 빔의 길이, 형상 또는 방향을 조절하는 광조절부;를 더 포함하는 라인빔 광학계.
The method of claim 4,
A line beam optical system further comprising: a light adjusting unit including at least one lens to adjust the length, shape, or direction of the line beam irradiated by the beam expander.
복수개의 상기 광섬유부가 이격 배치되어,
각 상기 광섬유부에서 조사되는 상기 플랫 탑 빔이 서로 소정 간격 중첩되어, 상기 플랫 탑 빔의 전체 길이가 연장되는 라인빔 광학계.
The method of claim 6,
A plurality of the optical fiber units are spaced apart,
A line beam optical system in which the flat top beams irradiated from each of the optical fibers are overlapped with each other by a predetermined distance, thereby extending the entire length of the flat top beam.
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