KR102369090B1

KR102369090B1 - 레이저 장치

Info

Publication number: KR102369090B1
Application number: KR1020150130470A
Authority: KR
Inventors: 소병수; 서종오; 이동민; 전상호
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2022-03-02
Also published as: KR20170032944A; US10539803B2; US20170075124A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 입사 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기, 그리고 상기 입사 레이저 빔을 가공하여 출사 레이저 빔을 만드는 광학계를 포함하고, 상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 스플리터, 제1 미러 및 제2 미러를 포함하고, 상기 제1 미러는 사잇각을 가지며 서로 연결되어 있는 제1 서브 미러 및 제2 서브 미러를 포함한다.

Description

레이저 장치{LASER APPARATUS}

본 발명은 레이저 장치에 관한 것이다.

일반적으로 비정질 실리콘층(Amorphous Silicon Layer)을 다결정 실리콘층(Poly-crystal Silicon Layer)으로 결정화하는 방법으로는 고상 결정화법(Solid Phase Crystallization, SPC), 금속유도 결정화법(Metal Induced Crystallization, MIC), 금속유도측면 결정화법(Metal Induced Lateral Crystallization, MILC), 엑시머 레이저 열처리법(Excimer Laser Annealing, ELA) 등이 있다. 특히, 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode display, OLED) 또는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 의 제조 공정에서는 레이저 빔을 이용하여 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 엑시머 레이저 열처리법(ELA)을 사용한다.

이러한 엑시머 레이저 열처리법(ELA)에 사용되는 레이저 장치는 소스 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기를 포함한다. 소스 레이저 빔은 가공되지 않은 최초의 레이저 빔으로서, 그 단면이 장축 및 단축을 가지는 직사각형 형상을 가지는 레이저 빔이다. 소스 레이저 빔은 장축 방향 및 단축 방향으로 모두 가우시안 분포(Gaussian distribution)의 에너지 분포를 가진다. 가우시안 분포는 평균을 중심으로 좌우 대칭인 정규 분포를 의미한다.

그러나, 레이저 장치의 복수개의 샷(Shot)간에 흔들림(shaking)이 발생하는 경우, 소스 레이저 빔의 에너지 분포는 정규 분포를 벗어나게 되어 좌우 비대칭이 될 수 있다. 이 경우 다결정 실리콘층에 결정화 불량이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 크기가 작고, 낮은 제조 비용으로 결정화 불량을 최소화할 수 있는 레이저 장치를 제공하고자 한다.

상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 상기 스플리터, 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러가 차례로 위치하는 제1 장단축 반전 모듈을 포함할 수 있다.

상기 스플리터에서 반사된 제1 출사 빔과, 상기 스플리터를 통과하고 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러에서 반사되어 상기 스플리터를 다시 통과한 제2 출사빔은 서로 혼합되어 상기 출사 레이저 빔을 만들 수 있다.

상기 제2 출사 빔은 상기 제1 출사 빔과 비교하여 장축 방향으로 반전되는 동시에 단축 방향으로 반전될 수 있다.

상기 제1 미러에서 반사된 제1 반사 빔은 상기 제1 출사 빔과 비교하여 장축 방향으로 반전될 수 있다.

상기 제2 미러에서 반사된 제2 반사 빔은 상기 제1 반사 빔과 비교하여 단축 방향으로 반전될 수 있다.

상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 상기 스플리터, 상기 제2 미러 및 상기 제1 미러가 차례로 위치하는 제2 장단축 반전 모듈을 포함할 수 있다.

상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 제3 미러를 더 포함할 수 있다.

상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 스플리터, 제1 미러, 제2 미러, 및 제3 미러를 포함하는 장축 반전 모듈을 포함할 수 있다.

상기 사잇각은 1도 내지 179도일 수 있다.

상기 입사 레이저 빔의 장축 방향이 상기 제1 서브 미러와 상기 제2 서브 미러간의 경계선과 수직한 상태로 상기 입사 레이저 빔이 상기 제1 미러에 입사할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스플리터, 제1 미러, 및 제2 미러를 포함하는 제1 장단축 반전 모듈을 이용하여 비대칭 에너지 분포를 가지는 입사 레이저 빔을 대칭 에너지 분포를 가지는 출사 레이저 빔으로 만들 수 있다.

이와 같이, 작은 수의 미러를 이용하여 제1 장단축 반전 모듈을 제조할 수 있으므로 제조 비용이 절감된다.

또한, 작은 수의 미러를 이용하여 제1 장단축 반전 모듈을 제조할 수 있으므로 구조가 간단하여 광학계의 크기를 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 광학계의 개략적인 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 제1 미러의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 제2 미러의 사시도이다.
도 5는 도 1의 광학계의 구체적인 설명도이다.
도 6은 도 5에서 스플리터에서 반사된 제1 출사 빔의 설명도이다.
도 7은 도 5에서 스플리터를 통과하고 제1 미러에서 반사된 제1 반사 빔과, 제2 미러에서 반사되고 스플리터를 통과한 제2 출사 빔의 설명도이다.
도 8은 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도인 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도보다 작은 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도보다 큰 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 광학계의 구체적인 설명도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 광학계의 구체적인 설명도이다.

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.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 입사 레이저 빔(1)을 발생시키는 레이저 발생기(10), 입사 레이저 빔(1)을 가공하여 출사 레이저 빔(1')을 만드는 광학계(20)를 포함한다. 그리고, 출사 레이저 빔(1')이 조사되어 레이저 결정화되는 박막(110)이 형성된 기판(100)은 스테이지(30) 위에 탑재된다.

레이저 발생기(10)에서 발생하는 입사 레이저 빔(1)은 박막(110)의 상 변이를 유도하는 엑시머 레이저 빔으로서, 광학계(20)를 통과하며 출사 레이저 빔(1')으로 가공되어 박막(110)을 결정화시킨다. 박막(110)은 비정질 실리콘층일 수 있으며, 이는 저압 화학 증기 증착(LPCVD), 상압 화학 증기 증착(APCVD), 플라즈마 화학 증기 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 스퍼터링(sputtering), 진공 증착(vacuum evaporation) 등의 방법으로 형성될 수 있다.

도 2는 도 1의 광학계의 개략적인 설명도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 제1 미러의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 제2 미러의 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 광학계(20)는 비대칭 에너지 분포를 가지는 입사 레이저 빔(1)을 장축 방향(X)으로 반전시키는 동시에 단축 방향(Y)으로 반전시켜 대칭 에너지 분포를 가지는 출사 레이저 빔(1')으로 가공하는 제1 장단축 반전 모듈(21)을 포함한다.

제1 장단축 반전 모듈(21)은 입사광의 일부는 반사시키고 입사광의 나머지 일부는 투과시키는 스플리터(splitter)(40), 입사광의 전부를 반사시키는 전반사 미러인 제1 미러(51) 및 제2 미러(52)를 포함한다. 스플리터(40), 제1 미러(51) 및 제2 미러(52)는 입사 레이저 빔(1)의 진행 경로 상에 차례로 위치하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제1 미러(51)는 서로 연결되어 있는 제1 서브 미러(51L) 및 제2 서브 미러(51R)를 포함한다. 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)는 서로 사잇각(θ)을 가지며 연결되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 미러(52)는 판 형상을 가진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 스플리터(40), 제1 미러(51) 및 제2 미러(52)를 이용하여 입사 레이저 빔(1)을 제1 출사 빔(1A) 및 제2 출사 빔(1B)으로 분리하고, 다시 제1 출사 빔(1A) 및 제2 출사 빔(1B)을 혼합하여 출사 레이저 빔(1')을 만든다.

스플리터(40)는 입사 레이저 빔(1)의 50%는 반사시켜 제1 출사 빔(1A)을 만들고, 입사 레이저 빔(1)의 나머지 50%는 투과시켜 투과 빔(11)을 만든다. 제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 반사시켜 제1 반사 빔(12)을 만든다. 그리고, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 반사시켜 제2 반사 빔(13)을 만든다. 제2 반사 빔(13)은 스플리터(40)를 그대로 통과하여 제2 출사 빔(1B)이 된다.

도 2에서는 설명의 편의를 위해 우측 상단의 에너지 밀도가 상대적으로 높은 입사 레이저 빔(1)을 도시하였으나, 입사 레이저 빔(1)의 에너지 밀도가 비대칭인 경우의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 제1 출사 빔(1A)은 입사 레이저 빔(1)과 동일하게 우측 상단의 에너지 밀도가 높으며, 제2 출사 빔(1B)은 좌측 하단의 에너지 밀도가 상대적으로 높다. 따라서, 제1 출사 빔(1A)과 제2 출사 빔(1B)이 혼합된 출사 레이저 빔(1')은 중앙부의 에너지 밀도가 높아 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 가지게 된다. 따라서, 레이저 장치의 복수개의 샷(Shot)간에 흔들림(shaking)에 의한 결정화 불량을 최소화하는 동시에 결정화 불량의 발현 시기도 늦출 수 있다. 따라서, 레이저 장치의 정비 주기도 연장시킬 수 있어 레이저 장치의 운영비를 감소시킬 수 있다.

또한, 제1 장단축 반전 모듈(21)을 스플리터(40), 제1 미러(51) 및 제2 미러(52)만을 가지고 제조할 수 있으므로 제조 비용이 절감된다. 또한, 작은 수의 미러를 이용하여 제1 장단축 반전 모듈(21)을 제조할 수 있으므로 광학계의 크기를 최소화시킬 수 있다.

이하에서 도 5, 도 6, 및 도 7을 이용하여 제1 장단축 반전 모듈의 구체적인 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 5는 도 1의 광학계의 구체적인 설명도이고, 도 6은 도 5에서 스플리터에서 반사된 제1 출사 빔의 설명도이며, 도 7은 도 5에서 스플리터를 통과하고 제1 미러에서 반사된 제1 반사 빔과, 제2 미러에서 반사되고 스플리터를 통과한 제2 출사 빔의 설명도이다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 입사 레이저 빔(1)은 장축 방향(X)과 단축 방향(Y)을 가지는 슬릿 형상이며, 진행 방향(Z)으로 스플리터(40)에 입사한다. 설명의 편의를 위해 입사 레이저 빔(1)의 좌측 상단에 적색(R), 우측 상단에 청색(B), 좌측 하단에 녹색(G), 우측 하단에 노란색(Y)이 배치되어 있는 것으로 가정한다.

스플리터(40)에서 반사된 입사 레이저 빔(1)의 50%는 제1 출사 빔(1A)이 된다. 이 때, 입사 레이저 빔(1)과 제1 출사 빔(1A)간에 장축 반전이나 단축 반전은 발생하지 않는다. 따라서, 입사 레이저 빔(1)과 동일하게 제1 출사 빔(1A)의 좌측 상단에 적색(R), 우측 상단에 청색(B), 좌측 하단에 녹색(G), 우측 하단에 노란색(Y)이 배치되어 있다.

다음으로, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 스플리터(40)를 투과한 입사 레이저 빔(1)의 50%는 투과 빔(11)이 된다. 투과 빔(11)은 입사 레이저 빔(1)과 동일하므로 투과 빔(11)의 좌측 상단에 적색(R), 우측 상단에 청색(B), 좌측 하단에 녹색(G), 우측 하단에 노란색(Y)이 배치되어 있다.

입사 레이저 빔(1)의 장축 방향(X)이 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)간의 경계선(P)과 수직한 상태를 유지한 채로 입사 레이저 빔(1)은 스플리터(40)을 통과하여 투과 빔(11)이 된다. 따라서, 투과 빔(11)의 장축 방향(X)이 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)간의 경계선(P)과 수직한 상태를 유지한 채로 투과 빔(11)도 제1 미러(51)에 입사한다.

제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 반사시켜 제1 반사 빔(12)을 만든다. 이 때, 제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 장축 방향(X)으로 반전시키는 장축 반전을 통해 제1 반사 빔(12)을 만든다. 즉, 제1 미러(51)에서 반사된 제1 반사 빔(12)은 투과 빔(11)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전된다. 따라서, 제1 반사 빔(12)의 좌측 상단에 청색(B), 우측 상단에 적색(R), 좌측 하단에 노란색(Y), 우측 하단에 녹색(G)이 배치되어 있다.

그리고, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 반사시켜 제2 반사 빔(13)을 만든다. 이 때, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 단축 방향(Y)으로 반전시키는 단축 반전을 통해 제2 반사 빔(13)을 만든다. 즉, 제2 미러(52)에서 반사된 제2 반사 빔(13)은 제1 반사 빔(12)과 비교하여 단축 방향(Y)으로 반전된다. 제2 반사 빔(13)은 스플리터(40)를 그대로 통과하여 제2 출사 빔(1B)이 된다. 따라서, 제2 출사 빔(1B)의 좌측 상단에 노란색(Y), 우측 상단에 녹색(G), 좌측 하단에 청색(B), 우측 하단에 적색(R)이 배치되어 있다.

이와 같이, 제2 출사 빔(1B)은 제1 출사 빔(1A)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전되는 동시에 단축 방향(Y)으로 반전된다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 입사 레이저 빔(1)이 우측 상단의 에너지 밀도가 높은 경우에, 제1 출사 빔(1A)은 입사 레이저 빔(1)과 동일하게 우측 상단의 에너지 밀도가 높으며, 제2 출사 빔(1B)은 좌측 하단의 에너지 밀도가 상대적으로 높게 된다. 따라서, 제1 출사 빔(1A)과 제2 출사 빔(1B)이 혼합된 출사 레이저 빔(1')은 중앙부의 에너지 밀도가 높아 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 가지게 된다.

이하에서, 도 5 및 도 8을 참조하여 장축 반전의 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 8은 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도인 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이다. 도 8에서는 제1 미러의 제1 서브 미러와 제2 서브 미러(51R)간의 사잇각이 90도 인 경우에 대해 설명한다. 이때, 제1 미러(51)에 진행 방향(Z)으로 입사되는 투과 빔(11)은 장축 방향(X)으로 제1 폭(W1)을 가지고 있으며, 설명의 편의를 위해 투과 빔(11)은 좌측광(11L)과 우측광(11R)으로 분리하며, 제1 반사 빔(12)은 좌측광(12L)과 우측광(12R)으로 분리한다.

도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이, 투과 빔(11)의 좌측광(11L)은 제1 서브 미러(51L)에서 반사되어 제2 서브 미러(51R)로 입사하며, 다시 제2 서브 미러(51R)에서 반사되어 제1 반사 빔(12)의 좌측광(12L)이 된다. 그리고, 투과 빔(11)의 우측광(11R)은 제2 서브 미러(51R)에서 반사되어 제1 서브 미러(51L)로 입사하며, 다시 제1 서브 미러(51L)에서 반사되어 제1 반사 빔(12)의 우측광(12R)이 된다.

이와 같이, 투과 빔(11)의 좌측광(11L)은 제1 반사 빔(12)의 좌측광(12L)이 되고, 투과 빔(11)의 우측광(11R)은 제1 반사 빔(12)의 우측광(12R)이 되며, 투과 빔(11)과 제1 반사 빔(12)의 진행 방향(Z)은 서로 반대 방향이므로, 결과적으로 제1 반사 빔(12)은 투과 빔(11)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전된다.

제1 폭(W1)을 가지는 투과 빔(11)은 제1 미러(51)에서 반사되어 제2 폭(W2)을 가지는 제1 반사 빔(12)이 된다. 이 때, 제1 미러(51)의 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)간의 사잇각(θ)이 90도 인 경우에는 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)이 서로 동일하게 된다.

제1 미러(51)의 사잇각(θ)을 조절함으로써, 제1 반사 빔(12)의 제2 폭(W2)은 조절할 수 있다.

도 9는 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도보다 작은 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이고, 도 10은 도 3의 제1 미러의 사잇각이 90도보다 큰 경우의 투과 빔과 제1 반사 빔의 관계를 도시한 도면이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 제1 미러(51)의 사잇각(θ)이 90도보다 작은 경우에는 제1 반사 빔(12)의 제2 폭(W2)이 투과 빔(11)의 제1 폭(W1)보다 작다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 미러(51)의 사잇각(θ)이 90도보다 큰 경우에는 제1 반사 빔(12)의 제2 폭(W2)이 투과 빔(11)의 제1 폭(W1)보다 크다. 이와 같이, 제1 미러(51)의 사잇각(θ)을 조절함으로써, 제1 반사 빔(12)의 제2 폭(W2)을 조절할 수 있다. 이러한 사잇각(θ)은 1도 내지 179도 사이일 수 있다. 사잇각(θ)이 1도 보다 작은 경우에는 제1 미러(51)에 투과 빔(11)이 입사하기 어려우므로 장축 반전을 발생시키기 어렵다. 사잇각(θ)이 179도보다 큰 경우에는 제1 미러(51)는 거의 편평하므로 장축 반전을 발생시키기 어렵다.

한편, 상기 일 실시예에서는 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 스플리터, 제1 미러 및 제2 미러가 차례로 위치하였으나, 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 스플리터, 제2 미러 및 제1 미러가 차례로 위치하는 다른 실시예도 가능하다.

이하에서, 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치에 대해 상세히 설명한다.

다른 실시예는 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 일 실시예와 비교하여 제1 미러와 제2 미러의 위치만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 광학계의 구체적인 설명도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 광학계(20)는 스플리터(40), 제2 미러(52) 및 제1 미러(51)가 입사 레이저 빔(1)의 진행 경로 상에 차례로 위치하고 있는 제2 장단축 반전 모듈(22)을 포함한다. 제1 미러(51)는 서로 연결되어 있는 제1 서브 미러(51L) 및 제2 서브 미러(51R)를 포함한다. 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)는 서로 사잇각(θ)을 가지며 연결되어 있다.

스플리터(40)는 입사 레이저 빔(1)의 50%는 반사시켜 제1 출사 빔(1A)을 만들고, 입사 레이저 빔(1)의 나머지 50%는 투과시켜 투과 빔(11)을 만든다. 이 때, 입사 레이저 빔(1)과 제1 출사 빔(1A)간에 장축 반전이나 단축 반전은 발생하지 않는다. 따라서, 입사 레이저 빔(1)과 동일하게 제1 출사 빔(1A)의 좌측 상단에 적색(R), 우측 상단에 청색(B), 좌측 하단에 녹색(G), 우측 하단에 노란색(Y)이 배치되어 있다.

제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 반사시켜 제1 반사 빔(12)을 만든다. 이 때, 제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 단축 방향(Y)으로 반전시키는 단축 반전을 통해 제1 반사 빔(12)을 만든다. 즉, 제1 미러(51)에서 반사된 제1 반사 빔(12)은 투과 빔(11)과 비교하여 단축 방향(Y)으로 반전된다.

그리고, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 반사시켜 제2 반사 빔(13)을 만든다. 이 때, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 장축 방향(X)으로 반전시키는 장축 반전을 통해 제2 반사 빔(13)을 만든다. 즉, 제2 미러(52)에서 반사된 제2 반사 빔(13)은 제1 반사 빔(12)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전된다.

제1 반사 빔(12)의 좌측광(12L)은 제1 서브 미러(51L)에서 반사되어 제2 서브 미러(51R)로 입사하며, 다시 제2 서브 미러(51R)에서 반사되어 제2 반사 빔(13)의 좌측광(13L)이 된다. 그리고, 제1 반사 빔(12)의 우측광(12R)은 제2 서브 미러(51R)에서 반사되어 제1 서브 미러(51L)로 입사하며, 다시 제1 서브 미러(51L)에서 반사되어 제2 반사 빔(13)의 우측광(13R)이 된다.

이와 같이, 제1 반사 빔(12)의 좌측광(12L)은 제2 반사 빔(13)의 좌측광(13L)이 되고, 제1 반사 빔(12)의 우측광(12R)은 제2 반사 빔(13)의 우측광(13R)이 되며, 제1 반사 빔(12)과 제2 반사 빔(13)의 진행 방향은 서로 반대 방향이므로, 결과적으로 제2 반사 빔(13)은 제1 반사 빔(12)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전된다.

그리고, 제2 반사 빔(13)은 스플리터(40)를 그대로 통과하여 제2 출사 빔(1B)이 된다.

따라서, 제2 출사 빔(1B)의 좌측 상단에 노란색(Y), 우측 상단에 녹색(G), 좌측 하단에 청색(B), 우측 하단에 적색(R)이 배치되어 있다.

이와 같이, 제2 출사 빔(1B)은 제1 출사 빔(1A)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전되는 동시에 단축 방향(Y)으로 반전된다. 따라서, 입사 레이저 빔(1)의 에너지 분포가 비대칭인 경우에, 제1 출사 빔(1A)과 제2 출사 빔(1B)이 혼합된 출사 레이저 빔(1')은 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 가지게 된다.

한편, 상기 다른 실시예에서는 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 스플리터, 제2 미러 및 제1 미러가 차례로 위치하였으나, 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 스플리터, 제2 미러, 제1 미러 및 제3 미러가 차례로 위치하는 다른 실시예도 가능하다.

이하에서, 도 12를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치에 대해 상세히 설명한다.

또 다른 실시예는 도 11에 도시된 다른 실시예와 비교하여 제3 미러가 추가된 것을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 광학계의 구체적인 설명도이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 광학계(20)는 스플리터(40), 제2 미러(52), 제1 미러(51) 및 제3 미러(53)가 입사 레이저 빔(1)의 진행 경로 상에 차례로 위치하고 있는 장축 반전 모듈(23)을 포함한다. 제1 미러(51)는 서로 연결되어 있는 제1 서브 미러(51L) 및 제2 서브 미러(51R)를 포함한다. 제1 서브 미러(51L)와 제2 서브 미러(51R)는 서로 사잇각(θ)을 가지며 연결되어 있다(도 3 참조). 입사광의 전부를 반사시키는 제1 미러(51) 및 제3 미러(53)는 입사광의 전부를 반사시키는 전반사 미러이다.

스플리터(40)는 입사 레이저 빔(1)의 50%는 반사시켜 제1 출사 빔(1A)을 만들고, 입사 레이저 빔(1)의 나머지 50%는 투과시켜 투과 빔(11)을 만든다. 이 때, 입사 레이저 빔(1)과 제1 출사 빔(1A)간에 장축 반전이나 단축 반전은 발생하지 않는다.

제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 반사시켜 제1 반사 빔(12)을 만든다. 이 때, 제1 미러(51)는 투과 빔(11)을 단축 방향(Y)으로 반전시키는 단축 반전을 통해 제1 반사 빔(12)을 만든다. 즉, 제1 미러(51)에서 반사된 제1 반사 빔(12)은 투과 빔(11)과 비교하여 단축 방향(Y)으로 반전된다. 그리고, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 반사시켜 제2 반사 빔(13)을 만든다. 이 때, 제2 미러(52)는 제1 반사 빔(12)을 장축 방향(X)으로 반전시키는 장축 반전을 통해 제2 반사 빔(13)을 만든다. 즉, 제2 미러(52)에서 반사된 제2 반사 빔(13)은 제1 반사 빔(12)과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전된다.

그리고, 제3 미러(53)는 제2 반사 빔(13)을 반사시켜 제3 반사 빔(14)을 만든다. 이 때, 제3 미러(53)는 제2 반사 빔(13)을 단축 방향(Y)으로 반전시키는 단축 반전을 통해 제3 반사 빔(14)을 만든다. 즉, 제3 미러(53)에서 반사된 제3 반사 빔(14)은 제2 반사 빔(13)과 비교하여 단축 방향(Y)으로 반전된다. 따라서, 제3 반사 빔(14)은 투과 빔(11)과 비교하여 단축 반전은 발생하지 않는다.

그리고, 제3 반사 빔(14)은 스플리터(40)를 그대로 통과하여 제2 출사 빔(1B)이 된다.

이와 같이, 제2 출사 빔(1B)은 제1 출사 빔(1A)과 비교하여 장축 방향(X)으로만 반전된다. 따라서, 입사 레이저 빔(1)의 에너지 분포가 비대칭인 경우에, 제1 출사 빔(1A)과 제2 출사 빔(1B)이 혼합된 출사 레이저 빔(1')은 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 가지게 된다.

이와 같이, 장단 반전 모듈을 스플리터(40), 제1 미러(51), 제2 미러(52) 및 제3 미러(53)만을 가지고 제조할 수 있으므로 제조 비용이 절감된다. 또한, 작은 수의 미러를 이용하여 장단 반전 모듈을 제조할 수 있으므로 광학계의 크기를 최소화시킬 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.

1: 입사 레이저 빔 1': 출사 레이저 빔
10: 레이저 발생기 11; 투과 빔
12: 제1 반사 빔 13: 제2 반사 빔
14: 제3 반사 빔 20: 광학계
30: 스테이지 40: 스플리터
51: 제1 미러 52: 제2 미러
53: 제3 미러 51L: 제1 서브 미러
51R: 제2 서브 미러

Claims

입사 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기, 그리고
상기 입사 레이저 빔을 가공하여 출사 레이저 빔을 만드는 광학계
를 포함하며,
상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 스플리터, 제1 미러 및 제2 미러를 포함하고,
상기 제1 미러는 사잇각을 가지며 서로 연결되어 있는 제1 서브 미러 및 제2 서브 미러를 포함하고,
상기 광학계는 비대칭 에너지 분포를 가지는 입사 레이저 빔을 대칭 에너지 분포를 가지는 출사 레이저 빔으로 변환하고,
상기 제1 미러는 상기 스플리터를 투과한 빔을 장축 방향으로 반전시키고, 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러는 조합하여 상기 스플리터를 투과한 빔을 단축 방향으로 반전시키는 레이저 장치.
제1항에서,
상기 광학계는 상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 상기 스플리터, 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러가 차례로 위치하는 제1 장단축 반전 모듈을 포함하는 레이저 장치.
제2항에서,
상기 스플리터에서 반사된 제1 출사 빔과,
상기 스플리터를 통과하고 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러에서 반사되어 상기 스플리터를 다시 통과한 제2 출사빔은 서로 혼합되어 상기 출사 레이저 빔을 만드는 레이저 장치.
제3항에서,
상기 제2 출사 빔은 상기 제1 출사 빔과 비교하여 장축 방향으로 반전되는 동시에 단축 방향으로 반전되는 레이저 장치.
제4항에서,
상기 제1 미러에서 반사된 제1 반사 빔은 상기 제1 출사 빔과 비교하여 장축 방향으로 반전되는 레이저 장치.
제5항에서,
상기 제2 미러에서 반사된 제2 반사 빔은 상기 제1 반사 빔과 비교하여 단축 방향으로 반전되는 레이저 장치.
삭제
제1항에서,
상기 광학계는
상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 제3 미러를 더 포함하는 레이저 장치.
제8항에서,
상기 광학계는
상기 입사 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하는 스플리터, 제1 미러, 제2 미러, 및 제3 미러를 포함하는 장축 반전 모듈을 포함하는 레이저 장치.
제1항에서,
상기 사잇각은 1도 내지 179도인 레이저 장치.
제1항에서,
상기 입사 레이저 빔의 장축 방향이 상기 제1 서브 미러와 상기 제2 서브 미러간의 경계선과 수직한 상태로 상기 입사 레이저 빔이 상기 제1 미러에 입사하는 레이저 장치.