KR102305737B1 - 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에 관한 것으로, 복수의 광원을 포함하며, 각 광원에서 생성된 레이저빔을 조사하는 제 1레이저, 하나 이상의 광원을 포함하고, 광원에서 생성되는 레이저를 파장별로 분리하여 조사하는 레 2레이저, 상기 제 1레이저와 제 2레이저에서 출력되는 광을 전달받아 슬릿 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 슬릿부와, 스팟 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 스캐닝 렌즈를 포함하는 광학계를 통해 광을 출력시키고, 상기 광학계에서 출력되는 광을 대상체에 조사하기 위하여 전달하는 하나의 튜브렌즈를 포함하고, 상기 튜브렌즈를 투과한 광을 대상체에 조사하는 복수의 대물렌즈를 포함하며, 상기 슬릿부를 통한 슬릿 사이즈의 변경을 위한 가변 구동과 상기 스캐닝 렌즈를 통한 레이저의 스팟 사이즈의 변경을 위한 가변 구동을 구현하는 광학부 및 상기 대상체에서 반사되는 광을 빔스플리터를 통해 반사 받아 대상체에 조사되는 광을 모니터링하기 위하여 하나의 조명부와 카메라를 포함하여 구성되는 모니터링부를 포함하여 구성된다.

Description

슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치{Composite machining laser refair device capable of controlling slits and spots}

본 발명은 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 다양한 형태의 레이저 형상을 용이하게 조절하여 포토마스크, 디스플레이 패널, TFT 배선 등 패턴 가공이나 슬릿을 이용한 블록 가공을 동시에 진행할 수 있는 복합 스캐너 광학 장치에 관한 것이다.

최근 스마트폰, 테블릿 PC를 포함하는 다양한 모바일기기의 보급이 급속도로 성장하고, LCD, OLED와 같은 FPD를 채용한 TV의 점유율이 높아짐에 따라 다양한 사이즈의 FPD의 생산이 급증하고 있다. 또한, 거의 모든 전자제품에 IC와 같은 반도체 소자들이 들어있고 종래부터 사용되던 PCB도 소형화, 슬림화되는 경향에 맞추어 기판에 형성되는 배선이 점점 얇아지고 고집적화 되고 있는 추세이다.

모바일기기나 FPD를 채용한 TV에는 광투과율을 조절할 수 있는 액정을 채용한 LCD나 자체발광이 되는 OLED가 영상의 표시를 위한 구성으로 사용되는데 칼라영상을 구현하기 위해 각 화소를 조절하기 위한 TFT를 포함하는 구동소자와 이들을 연결하는 배선이 형성된 기판을 포함하고 있고, 반도체 웨이퍼와 PCB도 FPD와 같진 않지만 유사한 방식으로 기판 상에 배선이 형성되어 있다.

위와 같이 기판 상에 형성된 구동소자를 포함하는 배선들은 각 제조공정 중에 이물질에 의해 배선이 끊어지거나 단락되는 결함이 발생할 수 있는데 이런 결함이 일정 개수를 넘는 경우 불량으로 처리하는 것이 일반적이다.

하지만 단순한 단선이나 단락의 경우(라인불량) cutting이나 wiring을 통해 결함을 수리(or 리페어)하는 경우 정상적인 제품이 될 수 있기 때문에 기판 상의 결함을 검출하여 이를 리페어하는 과정을 거치게 된다. FPD의 경우에는 앞서 라인불량 이외에 개별화소에 결함이 있는 점(point)불량이 있으며, 점(point)불량에는 휘점불량(항상 밝은 색으로 표시되는 화소불량)과 암점불량(항상 어두운 색으로 표시되는 화소불량)이 있다. 통상 점(point)불량의 리페어는 휘점불량이 암점불량보다 잘 시인되기 때문에 휘점불량을 검출하여 검출된 화소에 레이저를 조사하여 암점불량으로 만드는 방식이 사용된다.

기판 상의 배선결함을 리페어하는 데에는 여러 가지 방법이 있지만 매우 짧은 주기의 펄스레이저를 이용하여 배선을 cut 이러한 각종 장치에 탑재되어 화상을 표시하기 위해서 사용되는 유리 기판에 대해서도 종전 이상의 높은 치수품위와 고정밀도의 표면성상이 요구되고 있다. 디스플레이 디바이스용도 등의 유리의 제조에서는 각종 제조 장치를 사용함으로써 유리 기판이 성형되고 있지만, 모두 무기 유리 원료를 가열 용해해서 용융 유리를 균질화한 후에 소정 형상으로 성형한다는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이때, 유리 원료의 용융 부족이나 제조 도중에서의 의도하지 않은 이물의 혼입, 또는 성형 장치의 노후화나 일시적인 성형 조건의 문제, 그리고 완성 후 원하는 크기로 절단하는 과정에서 발생하는 결함 등, 여러 가지 원인에 의해 유리 기판에 표면 품위의 이상 등의 결함이 생기는 경우가 있다.

평판 디스플레이는 음극선관 (CRT, Cathode Ray Tube) 디스플레이를 비롯하여, 액정 디스플레이 (LCD, Liquid Crystal Display)등으로 분류되는데, 이중에서도 LCD는 소비전력이 적고, 무게가 가볍다는 장점이 있어 최근 각광을 받고 있다.

상기 LCD 등 평판 디스플레이는 어레이 기판과, 대향 기판, 액정층 등으로 구성되는데, 이 중 어레이 기판에는 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 화소 전극, 복수의 화소 전극의 행을 따라 배치되는 복수의 주사선과 열을 따라 배치되는 복수의 신호선이 형성된다.

한편, 상기 어레이 기판의 제조 과정에서 전기적 신호선이 중첩되는 등 결함이 발생할 수 있는데, 결함이 발생하면 올바른 화상을 형성할 수 없게 된다. 따라서, 중첩된 신호선을 절단하여 상호 중첩되지 않도록 하여야 하는데, 이 과정을 "리페어"라고 한다.

이러한 결함을 리페어하는 기술로 각광을 받던 것이 리페어를 위한 예비배선을 구비하여 결함 시 예비배선을 연결하여 단선을 수리하는 방법이었으나, 이는 리페어 배선이 너무 길게 되는 경우에 배선의 저항값에 의해 신호레벨이 낮아지게 되어 액정패널의 동작특성에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

따라서 최근 각광을 받고 있는 것이 레이저를 이용한 리페어 배선방법이다. 결함이 발견된 경우, 정밀한 레이저를 이용하여 발견된 결함을 제거한 후, CVD 등의 다양한 방법으로 제거된 부위를 리페어한다.

기판에 발생한 결함을 제거하기 위해 이용되는 레이저 리페어 장치는 다양한 결함의 형태 또는 결함이 발생한 다양한 기판 내 위치 등을 모두 고려하여 결함을 제거하여야 하기에 다양한 파장 대의 레이저 빔을 생성하여 조사한다.

레이저 리페어 장치 내에서 다 파장대의 레이저 빔을 생성하는 레이저 장치는 펨토 레이저(Femto Laser), 피코 레이저(Pico Laser), 나노 레이저(Nano Laser) 또는 연속파 레이저(Continuous Wave Laser)가 있다. 펨토 레이저나 피코 레이저는 각 파장 대의 레이저 빔을 생성하는 광원을 각각 포함하여, 각 광원에서 서로 상이한 파장 대의 레이저 빔을 각각 생성하여 조사한다. 반면, 나노 레이저는 하나의 광원에서 서로 상이한 파장 대의 레이저 빔을 동시에 생성한다.

통상적으로 레이저 리페어 장치 내 레이저 장치는 각 파장 대역의 레이저 빔의 출력을 충분히 확보할 수 있도록, 복수 개의 레이저 장치를 포함한다. 다만, 펨토 레이저 장치나 피코 레이저 장치는 나노 레이저 장치에 비해 상대적으로 상당히 고가이기 때문에, 레이저 리페어 장치 내에는 나노 레이저 장치가 거의 대부분 포함된다. 즉, 레이저 리페어 장치 내에는 펨토 레이저 장치(또는 피코 레이저 장치)와 나노 레이저 장치가 포함되거나, 펨토 레이저 장치(또는 피코 레이저 장치) 및 나노 레이저 장치와 함께 연속파 레이저 장치가 포함된다.

한편, Display panel 시장은 과거 LCD와 같은 형태에서 OLED로 전환하면서 그에 발맞춰 Laser Repair 시장도 더욱 세밀한 공정이 요구되는 형태로 발전하고 있다.

최근 개발되는 Display Panel은 기존보다 많은 박막층으로 구성되고 있으며, 그에 따라 Laser Repair 설비에 다양한 가공 방법이 요구되고 있다. 또한 Display Panel에 형성된 일정 주기의 패턴 형식을 가공할 수 있는 scanner 와 같은 가공 장치가 필요하다.

KR 10-0822223호 KR 10-1491659호 KR 10-0801439호 KR 10-1236509호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 Photo mask, LCD 및 OLED의 TFT 배선이나 PC 등 글라스의 defect를 레이저를 이용하여 리페어할 수 있는 복합 레이저 장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 패턴 가공이나 리페어 기능을 위하여 레이저 빔의 슬릿 형태나 스팟 형태로 자유롭게 변경하여 대상체(기판)의 레이저빔을 조사시킬 수 있는 복합 가공이 가능한 레이저 리페어 장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

즉, 본 발명은 선과 점을 동시에 연속해서 가공할 수 있는 리페어 장치로써, 동시 가공을 통해서 가공 속도와 가공 효율성을 크게 증대시킬 수 있는 목적을 가지고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 광원을 포함하며, 각 광원에서 생성된 레이저빔을 조사하는 제 1레이저, 하나 이상의 광원을 포함하고, 광원에서 생성되는 레이저를 파장별로 분리하여 조사하는 레 2레이저, 상기 제 1레이저와 제 2레이저에서 출력되는 광을 전달받아 슬릿 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 슬릿부와, 스팟 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 스캐닝 렌즈를 포함하는 광학계를 통해 광을 출력시키고, 상기 광학계에서 출력되는 광을 대상체에 조사하기 위하여 전달하는 하나의 튜브렌즈를 포함하고, 상기 튜브렌즈를 투과한 광을 대상체에 조사하는 복수의 대물렌즈를 포함하며, 상기 슬릿부를 통한 슬릿 사이즈의 변경을 위한 가변 구동과 상기 스캐닝 렌즈를 통한 레이저의 스팟 사이즈의 변경을 위한 가변 구동을 구현하는 광학부 및 상기 대상체에서 반사되는 광을 빔스플리터를 통해 반사 받아 대상체에 조사되는 광을 모니터링하기 위하여 하나의 조명부와 카메라를 포함하여 구성되는 모니터링부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제 1레이저는, 펨토초 레이저 장치에 해당한다.

또한, 상기 제 2레이저는 나노초 레이저 장치에 해당한다.

또한, 상기 제 1레이저와 제 2레이저는, 자외선 대역의 레이저 빔, 가시광선 대역의 레이저 빔 및 적외선 대역의 레이저 빔을 조사한다.

또한, 상기 슬릿부는, 중앙에 기 설정된 형상의 공간을 갖도록 배치된 복수의 날을 포함하며, 레이저가 기 설정된 형상을 갖도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬릿부는, 각 날의 위치를 조정함으로써, 조사될 레이저의 형상을 가변시킬 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 스캐닝 렌즈는, F-세타 렌즈(F-theta Lens)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 F-세타 렌즈는, 상기 대상체에 조사되는 빔의 형상(스팟)을 변경하기 위하여 렌즈의 위치를 가변시킬 수 있는 구동부를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 F-세타 렌즈는, 상기 대상체에 조사되는 빔의 형상(스팟)을 변경하기 위하여 상기 F-세타 렌즈 구동부의 구동 스케줄을 제어하여 대상체의 가공을 위한 레이저 빔의 형상을 상기 슬릿부와 연동하여 제어하기 위한 가공 스케줄부를 더 포함하고, 상기 가공 스케줄부의 가공 스케줄에 따라 상기 F-세타 렌즈 구동부의 구동 스케줄을 연산하여 제어되도록 연산하는 가공 스케줄 연산부를 더 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 레이저를 이용한 패턴 가공이나 반도체 공정의 리페어 장치를 구성할 때 광학계의 구성을 통해 슬릿이나 스팟 형상을 자유롭게 조절하여 가공할 수 있기 때문에 가공 성능과 속도를 모두 만족시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 패턴 형상을 가공할 때 복잡한 광학계 구성없이 스캐닝 렌즈(F-세타 렌즈)의 가변 구동만으로 다양한 패턴을 쉽게 구현시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 스캐닝렌즈(F-세타 렌즈)와 슬릿부를 통해 선과 점을 동시에 가공할 수 있으며, 가공 스케줄부를 통해 형상 가공에 따른 스케줄을 연산하여 적용함으로써 빠른 가공을 수행하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에서 광학계의 상세도,
도 3은 본 발명에 따른 리페어 장치에서 F-세타 렌즈의 구동부를 상세히 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에서 슬릿부의 상세도,
도 5는 본 발명에 따른 복합 가공용 레이저 스캐너 광학 장치를 통해 구현되는 가공 패턴 형상의 이미지,
도 6은 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치를 통해 선과 점이 동시에 가공되는 예를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치는, 복수의 광원을 포함하며, 각 광원에서 생성된 레이저빔을 조사하는 제 1레이저, 하나 이상의 광원을 포함하고, 광원에서 생성되는 레이저를 파장별로 분리하여 조사하는 레 2레이저, 상기 제 1레이저와 제 2레이저에서 출력되는 광을 전달받아 슬릿 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 슬릿부와, 스팟 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 스캐닝 렌즈를 포함하는 광학계를 통해 광을 출력시키고, 상기 광학계에서 출력되는 광을 대상체에 조사하기 위하여 전달하는 하나의 튜브렌즈를 포함하고, 상기 튜브렌즈를 투과한 광을 대상체에 조사하는 복수의 대물렌즈를 포함하며, 상기 슬릿부를 통한 슬릿 사이즈의 변경을 위한 가변 구동과 상기 스캐닝 렌즈를 통한 레이저의 스팟 사이즈의 변경을 위한 가변 구동을 구현하는 광학부 및 상기 대상체에서 반사되는 광을 빔스플리터를 통해 반사 받아 대상체에 조사되는 광을 모니터링하기 위하여 하나의 조명부와 카메라를 포함하여 구성되는 모니터링부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 레이저 스캐너 광학 장치는 다양한 디스플레이 패널의 결함 리페어나 패턴 가공을 위한 복합 가공 레이저 장치를 제공하는 것으로써 광학계의 구성을 개선하여 구조의 간소화를 실현함과 동시에 슬릿빔과 스팟빔 형태를 자유롭게 구현할 수 있어 고속 동작이 가능한 복합 레이저 스캐닝 장치를 제공하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.

모든 Laser Repair 설비는 Slit을 이용한 사각 형태의 Laser Block가공을 기반으로 Display Panel을 가공한다. Slit 가공을 위해 기본적으로Slit, Tube Lens 및 대물렌즈 구성을 기본으로 한 결상 광학계를 구성된다. 본 발명은 slit 광학계를 기반으로 상부에 이동형 F-theta Lens를 추가하여 Scanner를 이용한 패턴 가공 및 Slit을 이용한 Block 가공을 모두 진행할 수 있는 광학 시스템이다.

이를 위하여 본 발명은 제 1레이저(200)와 제 2레이저(300) 그리고 슬릿빔과 스팟빔을 자유롭게 조사하는 광학부(400)로 크게 구성된다.

통상 기판은 수많은 픽셀을 포함하여 구성되며, 각 픽셀 역시, 복수의 레이어(Layer)로 구성된다. 기판 내 픽셀은 액티브 레이어(Active Layer), 게이트 레이어(Gate Layer), 소스 및 드레인 레이어 등 복수의 레이어로 구현된다. 기판의 생성 공정상에서 미세한 파티클(Particle)이 유입되거나 단선되는 등의 결함이 기판 상에 발생할 수 있으며, 특히, 기판 내 픽셀의 임의의 레이어 상에서 결함이 발생할 수 있다. 결함 검출장치(미도시)는 기판 내 포함된 어느 레이어의 어느 픽셀에 결함이 존재하는지를 검출한다. 결함 판별장치(미도시)는 결함 검출장치에서 검출된 기판 내 결함의 종류와 위치를 판별한다. 결함 검출장치가 검출한 결함에 대해, 결함 판별장치는 기판 내 발생한 결함이 어떠한 종류의 결함인지, 기판의 어느 위치 및 어느 레이어에 발생하였는지를 판별한다. 결함 판별장치는 결함의 성질을 판별함으로서, 레이저 리페어 장치(100)가 발생한 결함을 리페어하기에 적절한 레이저 빔을 조사할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치의 전체 구성도이다.

레이저 리페어 장치(100)는 결함 판별장치에서 판별된 결함을 리페어 하는데 적절한 레이저 빔을 생성하여 기판으로 조사한다.

상기 레이저 리페어 장치(100)는 복수의 레이저 장치를 포함하며, 각 레이저 장치는 복수의, 서로 다른 파장 대역의 레이저 빔을 생성하여 조사한다. 레이저 리페어 장치(100)는 다양한 유형의 결함을 리페어하며, 충분한 출력으로 리페어하기 위해 복수의 서로 다른 파장 대역의 레이저 빔을 생성하는 레이저 장치를 복수 개 포함한다. 이하에서는 설명의 편의상, 레이저 리페어 장치(100)는 내 포함되는 레이저 장치는 적어도 펨토초(또는 피코초) 레이저 장치와 나노초 레이저 장치를 포함하는 것으로 가정하고, 레이저 장치에서 조사되는 레이저 빔의 각 파장대역은 적외선 대역, 가시광선 대역(특히, 녹색광) 및 자외선 대역인 것으로 가정하여 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 포함되는 레이저 장치의 종류나 조사되는 레이저 빔의 파장대역은 경우에 따라 상이해질 수 있다. 상기 레이저 리페어 장치(100)는 조사되는 각 파장대역의 레이저 빔을 각각 제어하여 조사한다. 레이저 리페어 장치(100)는 펨토초 레이저 장치 뿐 만 아니라, 나노초 레이저 장치에서 조사되는 레이저 빔에 대해서도 파장대역 별로 레이저빔을 각각 제어할 수 있다.

제1 레이저(200)는 복수의 광원을 이용하여 서로 다른 파장대역의 단파장 레이저 빔을 생성하며, 각 파장 대역의 레이저 빔을 서로 상이한 경로로 조사한다. 상기 제1 레이저(200)는 제1 내지 제3 광원, 제1 내지 제3 감쇠기(Attenuator), 제1 내지 제3 파장판 및 제1 내지 제3 미러를 포함한다.

제1 내지 제3 광원은 각각 서로 상이한 파장대역의 단파장 레이저 빔을 조사한다. 제1 광원은 제1 파장대역(예를 들어, 적외선 대역)의 레이저 빔을, 제2 광원은 제2 파장대역(예를 들어, 자외선 대역)의 레이저 빔을, 제3 광원은 제3 파장대역(예를 들어, 가시광선 대역)의 레이저 빔을 조사할 수 있다. 제1 내지 제3 광원은 서로 상이한 파장대역의 레이저 빔을 각각 생성하여, 제1 내지 제3 감쇠기로 각각 조사한다.

제2 레이저(300)는 하나의 광원을 이용하여 다파장 레이저 빔을 생성하고 이를 각 파장대역으로 분리하여, 각 파장 대역의 레이저 빔을 서로 상이한 경로로 조사한다. 제2 레이저(300)는 추가적으로, 특정 파장대역의 단파장 레이저 빔만을 생성하는 추가 광원을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 레이저(300)는 제4 광원, 제5 광원, 파장 선택기(Wave Selector), 제1 및 제2 빔 스플리터, 제1 내지 제3 빔 익스펜더(BET: Beam Expander Telescope), 제4 내지 제6 감쇠기, 제1 개폐형 반사부 및 제4 미러를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제 4광원은 다파장 레이저 빔을 생성하며, 상기 제 5광원은 단일의 단 파장 레이저 빔을 생성하여 조사한다.

전술한 것과 같이, 각 레이저(200, 300), 특히, 하나의 광원으로 다파장 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저(300)에서 조사되는 레이저 빔을 각 파장별로 분리하여 파장에 따라 서로 상이한 경로를 지나도록 제어하기 때문에 레이저 리페어 장치(100)는 각 레이저 장치의 각 파장 별 레이저 빔의 상태(세기, 프로파일 등)를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

앞서 설명한 제 1레이저와 제 2레이저 장치는 본 출원인 2018년 12월 26일자로 출원한 발명의 명칭 : 파장 분배를 이용한 레이저 리페어 장치에서 상세히 설명되어 있으며, 본 발명의 주요 기술적 요지에 해당하는 광학부의 설명을 보다 상세히 설명하기 위하여 광원 장치의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

광학부(400)는 레이저의 형태를 가공하여 기판으로 조사하고 가공할 레이저 형태를 모니터링 한다. 본 발명에 따른 광학부(400)는 크게 하나의 광학계와 레이저 형태를 모니터링하기 위한 모니터링부(401)로 구성된다.

레이저 리페어 장치는 결함 판별장치를 통해 판별 결과에 따라 슬릿 형태로 리페어할 수 있는지 별도의 패턴으로 리페어할 수 있는지를 판별 받고 난 후 리페어 장치를 통해 리페어를 실현하는데, 본 발명에서는 별도의 패턴 리페어가 필요할 경우에도 광학부(400)에 구성된 가변 가능한 스캐닝렌즈(420)를 이용하여 신속하게 레이저 형상을 변경하여 리페어할 수 있는 것이 큰 특징이라 할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에서 광학계의 상세도이다. 본 발명에 따른 광학부(400)는 스캐닝 렌즈(420)와 슬릿부(430)를 통과하여 튜브렌즈(440)를 거친 레이저 빔은 대물렌즈(470)를 통해 대상체(500)에 조사된다.

이때, 대상체(500)에서는 반사되는 빔은 모니터링부(401)를 통해 식별할 수 있도록 조명부(450)와 카메라부(460) 및 반사빔을 전달하는 다수의 광학계를 통해 구성되어 있다.

본 발명에서는 대상체에 조사되는 빔을 슬릿 형태와 스팟 형태로 용이하게 변경하여 조사될 수 있도록 하나의 스캐닝 렌즈(420)와 슬릿부(430)를 포함한다.

상기 스캐닝 렌즈(420)는 바람직하게 F-세타 렌즈(F-theta Lens)를 적용하며, 상기 렌즈의 구동을 위하여 별도의 구동부(미도시)를 통해 렌즈를 구동시키면서 스폿의 사이즈를 변경시킬 수 있다.

상기 F-세타 렌즈(420)는 일정한 각도를 가지고 입사면을 통과한 광이 입사 각도에 무관하게 결상면에 수직으로 입사되도록 설계된 렌즈이며, 광원측으로부터 결상면측으로 순서대로 굴절력을 가지는 다수의 구면 렌즈가 구성되고 여기에 조리개가 구성될 수 있다.

상기 슬릿부(430)는 4면으로 구성되는 날(431)을 가지고 이 날들이 양방향으로 구동함으로써 중앙으로 통과하는 빔의 슬릿 사이즈나 형태를 변경시킬 수 있는 구성이다.

상기 튜브 렌즈(440)는 슬릿부 또는 스캐닝 렌즈를 거친 레이저 빔이 대물렌즈(470)의 종류에 따라 배율을 조정한다. 레이저 빔이 상기 대물렌즈(470)를 거쳐 대상체로 온전히 조사될 수 있도록 상기 튜브 렌즈(440)는 대물렌즈(470)의 종류에 따라 배율을 조정한다.

대물렌즈(470)는 입사되는 레이저 빔을 대상체(기판)로 포커싱하여 조사한다. 상기 대물렌즈(470)는 레이저 빔의 각 파장과 결함의 종류에 따라 레이저 빔이 포커싱되어야 할 정도에 따라, 다양한 종류가 배치된다.

도 3은 본 발명에 따른 리페어 장치에서 F-세타 렌즈의 구동부를 상세히 나타낸 도면이다. 본 발명에 따라 구성되는 F-세타 렌즈를 통해 조사 레이저빔을 스팟 형태로 출력하기 위하여 상기 F-세타 렌즈 제어 구성을 포함한다.

상기 F-세타 렌즈는, 상기 대상체에 조사되는 빔의 형상(스팟)을 변경하기 위하여 상기 F-세타 렌즈 구동부(421)의 구동 스케줄을 제어하여 대상체의 가공을 위한 레이저 빔의 형상을 상기 슬릿부와 연동하여 제어하기 위한 가공 스케줄부(422)를 더 포함하고, 상기 가공 스케줄부의 가공 스케줄에 따라 상기 F-세타 렌즈 구동부의 구동 스케줄을 연산하여 제어되도록 연산하는 가공 스케줄 연산부(423)를 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 따라 구성되는 상기 F-세타 렌즈는 스팟형상의 빔을 출력하기 위한 구성으로써, 종래의 리페어 장치의 경우 선과 점을 별도로 가공하였으나, 본 발명에서는 슬릿부와 F-세타 렌즈부를 통해서 동시에 구현이 가능하다. 이러한 가공을 위해 제어부에서는 점과 선에 따라 가공 스케줄을 정하고 스케줄에 따라 F-세타 렌즈에서 가공되어야 할 스케줄을 상기 가공 스케줄부(422)에 저장하고, 이에 따라서, 상기 가공 스케줄 연산부(423)에서 구동부의 구동값을 결정하여 제어되도록 한다.

즉, 이러한 구조를 가공할 때에는 곡선은 점, 직선은 선으로 연결하여 가공연산을 하고 이를 분석하여 점과 선의 가공에 따라 가공 스케줄을 결정하고 F-세타 렌즈의 구동값을 계산하여 제어하게 되는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치에서 슬릿부의 상세도이다.

상기 슬릿부(430)는 4개의 날(431)이 각각 수직, 수평으로 이동할 수 있어 형성되는 내부 공간의 형태와 면적이 가변될 수 있으며, 4개의 날 모두 회전할 수 있어 내부 공간의 형태가 가변될 수 있다. 상기 날(431)의 수직, 수평 가변을 통해서 중앙의 공간은 정사각형 또는 직사각형 형태로 가질 수 있으며, 회전함으로써, 마름모꼴 형태를 가질 수 있다. 또한 4개의 중 2개의 날의 거리를 아주 가까이 위치시키면 선의 형태를 구현할 수 있으며 나머지 2개의 날의 위치를 변화시켜 선의 길이도 바꿀 수 있다. 이와 이 슬릿부의 4개의 날의 위치를 변경하여 면과 선의 크기를 원하는 형태로 얻을 수 있으며, 여기에 F-센타 렌즈부를 통해 원하는 부위에 점(스팟)형태도 얻을 수 있다.

이때, 상기 슬릿부를 통한 빔의 형태는 모니터링부(401)를 통해 관리자가 육안으로 빔의 형태를 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 복합 가공용 레이저 스캐너 광학 장치를 통해 구현되는 가공 패턴 형상의 이미지이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 스캐닝 렌즈를 이용하여 기판에 조사되는 빔의 스팟 사이즈로 가공하거나 슬릿부를 통한 다양한 면적이나 선의 형태로 가공이 가능하기 때문에 가공 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 결함 판별장치의 판별 결과에 따라서 패턴이나 슬릿 형태로 리페어를 하고자 할 때 슬릿부와 스캐닝 렌즈를 가변시킴으로써 다양한 형태의 마킹이나 리페어가 가능하고 신속하게 제어할 수 있으며, (e) 이미지에 나타낸 바와 같이 직선과 스팟의 결함에 의한 가공도 매우 용이하게 구현할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치를 통해 선과 점이 동시에 가공되는 예를 도시한 도면이다.

도 6을 보면 일정구간은 선으로 가공하다가 소정부위에서는 점으로 가공함으로써 원하는 형상을 얻을 수 있다. 즉 대부분의 마킹이나 리페어는 면적의 크기와 선의 두께 및 과 점(스팟)으로 조합하면 모두 가공이 가능하다. 이때 면적의 크기와 위치 및 가공시점, 선의 길이와 위치 및 가공시점, 점의 위치와 가공시점을 조합하면 임의 형상의 마크나 리페어를 할 수 있음을 알 수 있다.

즉 임의 형상을 가공하거나 리페어 할 때, 가공물에 조사되는 면적형태를 갖는 광에 대해 면적의 크기와 위치 및 가공시점, 조사되는 선형태를 갖는 광에 대해 선형태의 길이와 위치 및 가공시점, 조사되는 점형태를 갖는 광에 대해 점의 위치와 가공시점을 가공스케줄부에 입력시킨후 상기 가공스케줄부의 해당 스케줄을 활용하여 임의 형상을 가공하거나 리페어 할 수 있게 된다.

도 5에서 (e)의 이미지를 확대한 것으로, 이러한 선과 점(곡면부)으로 이루어진 패턴에서 곡면(곡선)이 패턴에서는 점 가공을 통해 가공을 하고 선 패턴에서는 슬릿부를 통한 선 가공을 통해서 빠르게 가공 처리할 수 있는 이점이 있는 것이다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 레이저 리페어 장치 200 : 제 1레이저 300 : 제 2레이저
400 : 광학부 401 : 모니터링부 410 : 스캐닝부
420 : 스캐닝렌즈(F-세타 렌즈) 421 : 스캐닝렌즈 구동부
422 : 스캐닝렌즈 가공스케줄부 423 : 스캐닝렌즈 가공스케줄 연산부
430 : 슬릿부 440 : 튜브렌즈
450 : 조명부 460 : 카메라부
470 : 대물렌즈 500 : 대상체

Claims (6)

1. 복수의 광원을 포함하며, 각 광원에서 생성된 레이저빔을 조사하는 제 1레이저;
   하나 이상의 광원을 포함하고, 광원에서 생성되는 레이저를 파장별로 분리하여 조사하는 레 2레이저;
   상기 제 1레이저와 제 2레이저에서 출력되는 광을 전달받아 슬릿 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 슬릿부와, 스팟 형태로 광의 사이즈를 변경하여 조사하기 위한 스캐닝 렌즈를 포함하는 광학계를 통해 광을 출력시키고, 상기 광학계에서 출력되는 광을 대상체에 조사하기 위하여 전달하는 하나의 튜브렌즈를 포함하고, 상기 튜브렌즈를 투과한 광을 대상체에 조사하는 복수의 대물렌즈를 포함하며, 상기 슬릿부를 통한 슬릿 사이즈의 변경을 위한 가변 구동과 상기 스캐닝 렌즈를 통한 레이저의 스팟 사이즈의 변경을 위한 가변 구동을 구현하는 광학부; 및 상기 대상체에서 반사되는 광을 빔스플리터를 통해 반사 받아 대상체에 조사되는 광을 모니터링하기 위하여 하나의 조명부와 카메라를 포함하며,
   상기 슬릿부는,
   중앙에 기 설정된 형상의 공간을 갖도록 배치된 복수의 날을 포함하며, 레이저가 기 설정된 형상을 갖도록 제어되고,
   또한, 상기 슬릿부는,
   각 날의 수평, 수직 방향과 회전 방향을 조정함으로써, 중앙으로 조사될 레이저의 형상을 가변시킬 수 있도록 구성되며,
   상기 스캐닝 렌즈는, F-세타 렌즈(F-theta Lens)로 구성되고,
   또한, 상기 F-세타 렌즈는, 상기 대상체에 조사되는 빔의 형상(스팟)을 변경하기 위하여 렌즈의 위치를 가변시킬 수 있는 구동부를 더 포함하며,
   또한, 상기 F-세타 렌즈는, 상기 대상체에 조사되는 빔의 형상(스팟)을 변경하기 위하여 상기 F-세타 렌즈 구동부의 구동 스케줄을 제어하여 대상체의 가공을 위한 레이저 빔의 형상을 상기 슬릿부와 연동하여 제어하기 위한 가공 스케줄부를 더 포함하고, 상기 가공 스케줄부의 가공 스케줄에 따라 상기 F-세타 렌즈 구동부의 구동 스케줄을 연산하여 제어되도록 연산하는 가공 스케줄 연산부를 더 포함하는 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1레이저는,
   펨토초 레이저에 해당하는 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2레이저는
   나노초 레이저에 해당하는 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1레이저와 제 2레이저는, 자외선 대역의 레이저 빔, 가시광선 대역의 레이저 빔 및 적외선 대역의 레이저 빔을 조사하는 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치.
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