KR102208818B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기, 상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔을 복수개의 서브 레이저 빔으로 분할하는 회절 광학 소자, 상기 복수개의 서브 레이저 빔의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔을 복수개의 서브 레이저 빔으로 분할하는 회절 광학 소자와 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기를 설치함으로써, 증착 마스크의 가공 속도를 향상시키는 동시에 증착 마스크에 다양한 해상도의 가공 패턴을 형성할 수 있다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치의 유기물 증착을 위한 증착 마스크(shadow mask)를 제조하는 방법으로 습식 식각 방법이 사용되고 있다. 그러나, 습식 식각 방법을 이용한 증착 마스크의 제조 방법은 습식 식각의 불균일성에 의해 정교한 패턴의 증착 마스크를 제작하기 어렵고, 패턴의 측면 형상이 특정한 형태로 형성되어 증착 마스크가 넓은 증착 각도를 가질 수 없다. 또한, 대형 증착 마스크를 제조하는 경우 압연 기술의 한계로 철판의 두께가 두꺼워지고, 습식 식각 시간이 길어지므로 패턴이 불균일해진다.
이러한 습식 식각 방법의 문제를 극복하기 위하여 레이저 가공 장치를 이용하여 증착 마스크를 제조하는 방법이 고안되었다. 그러나, 레이저 가공 장치를 이용한 증착 마스크의 제조 방법은 단일 레이저 빔을 이용한 가공의 경우 증착 마스크 제조 시간이 오래 걸리며, 회절 광학 소자(Diffractive Optical Element, DOE)를 이용하여 복수개의 레이저 빔으로 나누어 가공할 경우 증착 마스크의 제조 시간을 단축할 수 있으나 레이저 빔 간의 간격이 고정되므로 다양한 해상도의 증착 마스크를 제조하기 어렵다.
본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 해상도의 증착 마스크를 신속하게 제조할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기, 상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔을 복수개의 서브 레이저 빔으로 분할하는 회절 광학 소자, 상기 복수개의 서브 레이저 빔의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기를 포함할 수 있다.
상기 빔 간격 조절기는 상기 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 일부 방향으로 변경시키는 애너모픽 광학계, 상기 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 모든 방향으로 변경시키는 줌 광학계를 포함할 수 있다.
상기 애너모픽 광학계는 한 쌍의 프리즘 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 애너모픽 광학계는 상기 한 쌍의 프리즘 렌즈를 회전시켜 프리즘 렌즈의 경사각을 조절하는 회전부, 상기 회전부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 서브 레이저 빔간 상대적 위치에 따른 수차를 보정하는 수차 보정 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 수차 보정 광학계는 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 애너모픽광학계와 상기 줌 광학계 사이에 위치하는 제1 수차 보정 광학계, 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 줌 광학계의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계를 포함할 수 있다.
상기 빔 간격 조절기는 상기 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 일부 방향으로 변경시키는 제1 애너모픽 광학계, 상기 제1 애너모픽 광학계를 통과한 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 상기 일부 방향과 교차하는 방향으로 변경시키는 제2 애너모픽 광학계를 포함할 수 있다.
상기 제1 애너모픽 광학계는 한 쌍의 제1 프리즘 렌즈를 포함하고, 상기 제2애너모픽 광학계는 한 쌍의 제2 프리즘 렌즈를 포함하며, 상기 제1 프리즘 렌즈와 상기 제2 프리즘 렌즈는 서로 직교할 수 있다.
상기 복수개의 서브 레이저 빔간 상대적 위치에 따른 수차를 보정하는 수차 보정 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 수차 보정 광학계는 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 제2 애너모픽 광학계의 후방에 위치하는 제1 수차 보정 광학계, 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 제1 수차 보정 광학계의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계를 포함할 수 있다.
상기 회절 광학 소자는 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격이 서로 다르게 형성할 수 있다.
상기 빔 간격 조절기는 상기 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 모든 방향으로 변경시키는 줌 광학계를 포함할 수 있고, 상기 복수개의 서브 레이저 빔간 상대적 위치에 따른 수차를 보정하는 수차 보정 광학계를 더 포함하며, 상기 수차 보정 광학계는 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 줌 광학계의 전방에 위치하는 제1 수차 보정 광학계, 상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 줌 광학계의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 서브 레이저 빔 중 고차항의 서브 레이저 빔을 제거하는 고차항 빔 차단 마스크를 더 포함할 수 있고, 상기 회절 광학 소자의 전방에 위치하며 상기 회절 광학 소자에 균일 강도의 레이저 빔을 유입시키는 빔 확장기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔을 복수개의 서브 레이저 빔으로 분할하는 회절 광학 소자와 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기를 설치함으로써, 증착 마스크의 가공 속도를 향상시키는 동시에 증착 마스크에 다양한 해상도의 가공 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 평탄도 확보를 위해 증착 마스크가 프레임에 장착되어 인장됨으로써 증착 마스크의 개구부가 일부 방향으로 변형되어야 하는 경우에는 빔 간격 조절기를 이용하여 미리 증착 마스크의 변형된 개구부 패턴에 맞추어 서브 레이저 빔간의 간격을 조절할 수 있다.
또한, 레이저 가공 장치의 제조 오차에 의한 서브 레이저 빔간의 간격 오차를 빔 간격 조절기를 이용하여 신속하게 미세 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 애너모픽 광학계의 사시도이다.
도 4는 도 2의 애너모픽 광학계의 설명도이다.
도 5는 도 2의 줌 광학계의 설명도이다.
도 6은 도 2의 수차 보정 광학계의 설명도이다.
도 7은 도 2의 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 9는 도 8의 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 11은 도 10의 회절 광학 소자 및 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
그러면 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 애너모픽 광학계의 사시도이며, 도 4는 도 2의 애너모픽 광학계의 설명도이고, 도 5는 도 2의 줌 광학계의 설명도이고, 도 6은 도 2의 수차 보정 광학계의 설명도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 레이저 가공 장치는 레이저 빔(1)을 발생시키는 레이저 발생기(100), 회절 광학 소자(210) 및 빔 간격 조절기(220)를 포함하며 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 분할하여 서브 레이저 빔(2)의 간격을 조절할 수 있는 빔 분기 광학계(200), 레이저 빔(1)으로 가공하는 가공 대상물(3)이 탑재되며 가공 대상물(3)의 위치를 조절할 수 있는 스테이지(300)를 포함한다.
가공 대상물(3)은 유기 발광 표시 장치의 유기물 증착을 위한 증착 마스크(shadow mask)(3)일 수 있다.
레이저 발생기(100)는 피코초(pico second) 레이저 발생기 또는 펨토초(femto second) 내지 마이크로초(micro second) 레이저 발생기일 수 있다. 피코초 레이저 발생기는 수 피코초의 펄스를 사용하여 가공 대상물(3)에서 레이저 가공 부위 주변으로의 열전달 및 열변형을 최소로 만들어 고정밀의 형상 즉, 2㎛ 이내의 오차를 가지는 형상을 가공할 수 있다.
빔 분기 광학계(200)는 레이저 발생기(100)에서 발생한 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 분할하는 회절 광학 소자(210), 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기(220)를 포함한다.
또한, 회절 광학 소자(210)의 전방에 위치하는 빔 확장기(230), 복수개의 서브 레이저 빔(2) 중 고차항의 서브 레이저 빔을 제거하는 고차항 빔 차단 마스크(240), 복수개의 서브 레이저 빔(2)간 상대적 위치에 따른 수차를 보정하는 수차 보정 광학계(250), 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로를 변경하는 스캐너(260) 및 가공 대상물(3)의 전방에 위치하며 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 초점을 가공 대상물(3)의 표면에 위치시키는 대물 렌즈(270)를 더 포함한다.
빔 확장기(230)는 레이저 빔(1)을 확장시켜 회절 광학 소자(210)의 입력부에 균일 강도의 레이저 빔(1)을 유입시킨다.
회절 광학 소자(210)는 회절 격자(diffractive grating) 등을 포함하며 회절 현상을 이용하여 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 분할시킨다. 따라서, 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 가공 대상물인 증착 마스크(3)를 가공하므로 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
고차항 빔 차단 마스크(240)는 회절 광학 소자(210)에 의해 불필요하게 발생한 고차항의 서브 레이저 빔(2)을 제거하며, 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로 상 어디든 위치할 수 있다. 즉, 회절 광학 소자(210)의 후방 이후에는 어디든 위치할 수 있다.
빔 간격 조절기(220)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향으로만 변경시키는 애너모픽(anamorphic) 광학계(221), 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 모든 방향으로 동시에 변경시키는 줌 광학계(222)를 포함한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 애너모픽 광학계(221)는 한 쌍의 프리즘 렌즈(22), 프리즘 렌즈(22)를 지지하며 프리즘 렌즈(22)를 회전시켜 경사각(α1, α2)을 조절하는 회전부(21), 회전부(21)의 동작을 제어하는 제어부(23)를 포함한다.
한 쌍의 프리즘 렌즈(22)는 단면이 균일한 사각 기둥 형태로서 서로 엇갈린 형태로 배치되며, 굴절 법칙에 의해 서브 레이저 빔(2)이 두 번 굴절되어 출사하는 서브 레이저 빔(2)간의 간격이 한 쌍의 프리즘 렌즈에 입사하는 서브 레이저 빔(2)간의 간격과는 달라지게 된다.
회전부(21)는 압전 회전 위치 조절기(piezoelectric rotary positioner)를 사용할수 있으며, 반드시 압전 회전 위치 조절기에 한정되는 것은 아니며 다양한 회전 구동 기구를 적용할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 하나의 프리즘 렌즈(22a)의 경사각(α1)과 다른 하나의 프리즘 렌즈(22b)의 경사각(α2)를 조절하여 애너모픽 광학계(221)에 입사한 복수개의 서브 레이저 빔(2) 간의 일부 방향으로의 간격을 변경시킬 수 있다. 도 4에는 애너모픽 광학계(221)에 입사하는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격이 d1이며, 애너모픽 광학계(221)에서 출사하는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격이 d2로 확대된 상태를 나타내었다.
이와 같이, 애너모픽 광학계(221)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향 즉, x축 방향 또는 y축 방향으로 변경시킬 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 줌 광학계(222)는 복수개의 구성 렌즈(L1, L2, L3)를 포함하며, 이러한 구성 렌즈(L1, L2, L3)의 위치를 변화시켜 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 진행 방향은 유지하면서 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 조절할 수 있다. 각 구성 렌즈(L1, L2, L3)의 위치가 변화하면서 서브 레이저 빔(2)이 구성 렌즈(L1, L2, L3)에 닿는 위치(중심축(C)으로부터 거리)가 달라지게 되어 줌 광학계(222)를 통과한 서브 레이저 빔(2)간의 간격(d2)이 모든 방향, 즉 x축 방향과 y축 방향을 포함하는 모든 방향으로 달라지게 된다.
도 5에서는 동일한 간격을 가지는 서브 레이저 빔(d1)이 줌 광학계(222)의 구성 렌즈(L1, L2)의 위치 조절에 의해 서브 레이저 빔(2)간의 간격(d2)이 점차 줄어드는 상태를 나타내었다.
이와 같이, 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향으로만 변경시키는 애너모픽 광학계(221), 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 모든 방향으로 동시에 변경시키는 줌 광학계(222)를 이용함으로써, 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 다양하게 변경시킬 수 있다.
따라서, 가공 대상물인 증착 마스크(3)에 다양한 해상도의 가공 패턴을 신속하게 형성할 수 있으며, 증착 마스크(3)가 프레임에 장착되어 인장됨으로써 증착 마스크(3)의 개구부가 일부 방향으로 변형되어야 하는 경우에는 이러한 애너모픽 광학계(221) 및 줌 광학계(222)를 포함하는 빔 간격 조절기(220)를 이용하여 증착 마스크의 변형된 개구부 패턴에 맞추어 서브 레이저 빔(2)의 간격을 조절할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이, 수차 보정 광학계(250)는 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 애너모픽 광학계(221)와 줌 렌즈 광학계(222) 사이에 위치하는 제1 수차 보정 광학계(251), 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 줌 렌즈 광학계(222)의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계(252)를 포함한다. 이러한 수차 보정 광학계(250)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간 상대적 위치에 따른 수차를 줄여 모든 서브 레이저 빔(2)의 초점이 가공 대상물(3)의 표면에 형성되도록 한다.
스캐너(260)는 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로를 신속하게 변경하여 가공 대상물(3)에 증착 마스크의 개구부를 용이하게 그리면서 가공할 수 있다.
도 7은 도 2의 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 회절 광학 소자(210)를 통과한 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 빔 간격(d1x, d1y)은 x축 방향 및 y축 방향으로 동일하다. 그리고, 복수개의 서브 레이저 빔(2)은 애너모픽 광학계(221)를 통과하여 x축 방향으로만 빔 간격(d2x)이 증가하고 y축 방향으로는 빔 간격(d1y)이 그대로 유지된다. 그리고, 복수개의 서브 레이저 빔(2)은 줌 광학계(222)를 통과하여 x축 방향 및 y축 방향으로 모두 빔 간격(d3x, d2y)이 증가하게 된다. 이와 같이, 애너모픽 광학계(221) 및 줌 광학계(222)를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향 또는 모든 방향으로 조절할 수 있다.
한편, 상기 제1 실시예에서는 애너모픽 광학계 및 줌 광학계를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 조절하였으나, 서로 다른 방향으로 빔 간격을 조절할 수 있는 2개의 애너모픽 광학계를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 조절하는 제2 실시예도 가능하다.
이하에서, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이다.
제2 실시예는 도 1 내지 도 7에 도시된 제1 실시예와 비교하여 빔 간격 조절기의 구조만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 빔 분기 광학계(200)는 레이저 발생기(100)에서 발생한 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 분할하는 회절 광학 소자(210), 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기(220)를 포함한다.
빔 간격 조절기(220)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향으로 변경시키는 제1 애너모픽 광학계(221a), 제1 애너모픽 광학계(221a)를 통과한 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향과 교차하는 방향으로 변경시키는 제2 애너모픽 광학계(221b)를 포함한다.
제1 애너모픽 광학계(221a)는 한 쌍의 제1 프리즘 렌즈를 포함하고, 제2 애너모픽 광학계(221b)는 한 쌍의 제2 프리즘 렌즈를 포함하며, 제1 프리즘 렌즈와 제2 프리즘 렌즈는 서로 직교할 수 있다.
따라서, 이러한 제1 애너모픽 광학계(221a)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 x축 방향으로 변경시키고, 제2 애너모픽 광학계(221b)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 y축 방향으로 변경시켜 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 다양하게 변경시킬 수 있다.
수차 보정 광학계(250)는 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 제2 애너모픽 광학계(221b)의 후방에 위치하는 제1 수차 보정 광학계(251), 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 제1 수차 보정 광학계(251)의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계(252)를 포함한다. 이러한 수차 보정 광학계(250)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간 상대적 위치에 따른 수차를 줄여 모든 서브 레이저 빔(2)의 초점이 가공 대상물(3)의 표면에 형성되도록 한다.
도 9는 도 8의 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 회절 광학 소자(210)를 통과한 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 빔 간격(d1x, d1y)은 x축 방향 및 y축 방향으로 동일하다. 그리고, 복수개의 서브 레이저 빔(2)은 제1 애너모픽 광학계(221a)를 통과하여 x축 방향으로만 빔 간격(d2x)이 증가하고 y축 방향으로는 빔 간격(d1y)이 그대로 유지된다. 그리고, 복수개의 서브 레이저 빔(2)은 제2 애너모픽 광학계(221b)를 통과하여 y축 방향으로만 빔 간격(d2y)이 증가하고 x축 방향으로는 빔 간격(d2x)가 그대로 유지된다. 이와 같이, 서로 다른 방향으로 빔 간격을 변경시킬 수 있는 제1 애너모픽 광학계(221a) 및 제2 애너모픽 광학계(221b)를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향 또는 모든 방향으로 조절할 수 있다.
한편, 상기 제1 실시예에서는 애너모픽 광학계 및 줌 광학계를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 조절하였으나, 회절 광학 소자를 이용하여 서브 레이저 빔 간의 간격이 일부 방향으로 다른 서브 레이저 빔을 형성하고 줌 광학계를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔간의 간격을 모든 방향으로 조절하는 제3 실시예도 가능하다.
이하에서, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성도이다.
제3 실시예는 도 1 내지 도 7에 도시된 제1 실시예와 비교하여 회절 광학 소자와 빔 간격 조절기의 구조만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 빔 분기 광학계(200)는 레이저 발생기(100)에서 발생한 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 레이저 빔(2)으로 분할하는 회절 광학 소자(210), 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기(220)를 포함한다.
회절 광학 소자(210)는 회절 패턴의 간격을 서로 다르게 하여 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 서로 다르게 형성할 수 있다.
특히, 증착 마스크가 프레임에 장착되어 인장됨으로써 증착 마스크의 개구부가 일부 방향으로 변형되어야 하는 경우에는 회절 광학 소자(210) 자체의 회절 패턴의 간격을 서로 다르게 하여 미리 증착 마스크의 변형된 개구부 패턴에 맞추어 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 조절할 수 있다.
빔 간격 조절기(220)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 모든 방향으로 동시에 변경시키는 줌 광학계(220)를 포함한다.
수차 보정 광학계(250)는 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 줌 광학계(220)의 전방에 위치하는 제1 수차 보정 광학계(251), 서브 레이저 빔(2)의 진행 경로상 줌 광학계(220)의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계(252)를 포함한다. 이러한 수차 보정 광학계(250)는 복수개의 서브 레이저 빔(2)간 상대적 위치에 따른 수차를 줄여 모든 서브 레이저 빔(2)의 초점이 가공 대상물(3)의 표면에 형성되도록 한다.
도 11은 도 10의 회절 광학 소자 및 빔 간격 조절기의 구체적인 사용 예를 설명하는 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 회절 광학 소자(210)를 통과한 복수개의 서브 레이저 빔(2)의 빔 간격(d2x, d1y)는 x축 방향과 y축 방향이 서로 다르다. 이는 회절 광학 소자(210) 자체에서 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 서로 다르게 형성했기 때문이다.
그리고, 복수개의 서브 레이저 빔(2)은 줌 광학계(220)를 통과하여 x축 방향 및 y축 방향으로 모두 빔 간격(d3x, d2y)이 증가하게 된다. 이와 같이, 회절 광학 소자(210) 및 줌 광학계(220)를 이용하여 복수개의 서브 레이저 빔(2)간의 간격을 일부 방향 또는 모든 방향으로 조절할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 레이저 발생기 200: 빔 분기 광학계
210: 회절 광학 소자 220: 빔 간격 조절기
221: 애너모픽 광학계 222: 줌 광학계
300: 스테이지

Claims (16)

  1. 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기,
    상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔을 복수개의 서브 레이저 빔으로 분할하는 회절 광학 소자,
    상기 복수개의 서브 레이저 빔 간의 간격을 조절하는 빔 간격 조절기
    를 포함하고,
    상기 빔 간격 조절기는
    한 쌍의 프리즘 렌즈를 포함하고, 상기 복수개의 서브 레이저 빔 간의 간격을 서브 레이저 빔의 진행 방향에 수직인 제1 축 방향으로 변경시키는 애너모픽 광학계,
    상기 복수개의 서브 레이저 빔 간의 간격이 상기 제1 축 방향으로 변경된 상기 복수개의 서브 레이저 빔 간의 간격을 서브 레이저 빔의 진행 방향에 수직인 2개의 서로 다른 교차축 방향으로 변경시키는 줌 광학계
    를 포함하는 레이저 가공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 애너모픽 광학계는 상기 한 쌍의 프리즘 렌즈를 회전시켜 프리즘 렌즈의 경사각을 조절하는 회전부,
    상기 회전부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 애너모픽 광학계와 상기 줌 광학계 사이에 위치하는 제1 수차 보정 광학계를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 줌 광학계의 후방에 위치하는 제2 수차 보정 광학계를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에서,
    상기 서브 레이저 빔의 진행 경로상 상기 회절 광학 소자의 후방에 위치하고, 상기 복수개의 서브 레이저 빔 중 고차항의 서브 레이저 빔을 제거하는 고차항 빔 차단 마스크를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 회절 광학 소자의 전방에 위치하며 상기 회절 광학 소자에 균일 강도의 레이저 빔을 유입시키는 빔 확장기를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
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