KR102375554B1 - 회절현상을 이용하여 조사될 빔의 프로파일을 조정하는 레이저 리페어 장치 및 방법 - Google Patents

회절현상을 이용하여 조사될 빔의 프로파일을 조정하는 레이저 리페어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

회절현상을 이용하여 조사될 빔의 프로파일을 조정하는 레이저 리페어 장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 레이저 리페어 장치에 있어서, 외부로부터 결함의 종류와 위치, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보 및 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 통신부와 이미지화된 레이저 빔 프로파일을 출력하는 디스플레이부와 기 설정된 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 리페어부 및 상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 각 조건마다 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하고, 계산된 레이저 빔 프로파일을 이미지화하여 상기 디스플레이부가 출력하도록 제어하며, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 상기 리페어부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 장치를 제공한다.

Description

회절현상을 이용하여 조사될 빔의 프로파일을 조정하는 레이저 리페어 장치 및 방법{Laser Repair Apparatus and Method for Adjusting a Profile of a Beam to be Irradiated by Using a Diffraction Phenomenon}
본 발명은 회절현상을 이용하여 조사될 빔의 프로파일을 조정하는 레이저 리페어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
디스플레이 디바이스 기술의 현저한 발전에 따라 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 각종 방식의 화상 표시 장치에 관련된 기술이 크게 진보되어 왔다. 특히 대형이며 고정밀한 표시를 실현하는 화상 표시 장치 등에서는 그 제조원가의 저감과 화상 품위의 향상을 위해 고도의 기술혁신이 진척되고 있다. 이러한 각종 장치에 탑재되어 화상을 표시하기 위해서 사용되는 유리기판에 대해서도 종전 이상의 높은 치수품위와 고정밀도의 표면성상이 요구되고 있다. 디스플레이 디바이스 용도 등의 유리의 제조에서는 각종 제조 장치를 사용함으로써 유리기판이 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 유리기판에 표면 품위의 이상 등의 결함이 생기는 경우가 있다.
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 리페어하곤 했다.
다만, 최근 반도체, 디스플레이 및 μLED 등 각종 산업 분야에서 미세 가공 및 미세 패턴의 가공 요구가 계속되고 있으며, 형태 또한 복잡해지고 있다. 통상적으로 레이저를 이용한 리페어 방법은 레이저 광을 출력하고, 스캐너로 가공할 위치로 레이저의 방향을 조정한 후, 각종 렌즈를 통과시켜 가공할 위치로 레이저를 포커싱하여 조사한다. 이때, 레이저의 형태나 빔 폭을 조정하기 위해 슬릿이 이용되는데, 슬릿은 필연적으로 레이저 빔의 회절현상을 유발한다. 이에, 회절현상에 의해 의도와는 다른 형태의 레이저가 조사되며, 온전히 결함을 리페어하지 못하는 경우가 종종 발생하곤 한다.
[선행기술 문헌번호]
선행기술 1: 10-2021-0086233 (CPC: g02f1/1309, IPC: G02F 1/13)
본 발명의 일 실시예는, 회절현상이 발생하는 점까지 모두 고려하여 조사될 빔의 프로파일을 조정함으로서, 정밀하게 기판에 발생한 결함을 리페어할 수 있는 레이저 리페어 장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 레이저 리페어 장치에 있어서, 외부로부터 결함의 종류와 위치, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보 및 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 통신부와 이미지화된 레이저 빔 프로파일을 출력하는 디스플레이부와 기 설정된 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 리페어부 및 상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 각 조건마다 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하고, 계산된 레이저 빔 프로파일을 이미지화하여 상기 디스플레이부가 출력하도록 제어하며, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 상기 리페어부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 레이저 빔 프로파일 연산에 필요한 정보는 출력될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기나 면적 및 분해능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 리페어부는 리페어를 위한 레이저 빔을 조사하는 광원과 상기 광원에서 출력된 빔을 통과시키며 빔의 프로파일을 조정하는 단일 슬릿과 상기 단일 슬릿을 거친 광을 입사받아 기판으로의 결상 거리를 조정하는 튜브렌즈 및 상기 튜브렌즈를 거치며 입사되는 레이저 빔을 기판으로 포커싱하여 조사하는 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 단일 슬릿과 상기 튜브렌즈 간 거리를 조정하며, 각 거리마다 상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 분해능에 따라 구분된 각 지점에서 출력될 레이저 빔의 세기를 연산하여, 레이저 빔 프로파일을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저 리페어 장치가 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 방법에 있어서, 외부로부터 결함의 종류와 위치를, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 수신하는 수신과정과 상기 수신과정에서 수신한 정보에 따른 레이저가 조사될 때의 레이저 빔 프로파일을 연산하는 연산과정과 상기 연산과정에서 연산된 레이저 빔 프로파일을 이미지로 변환하는 변환과정과 상기 변환과정에서 변환된 이미지를 디스플레이하는 디스플레이과정 및 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받아, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 출력과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 레이저 빔 프로파일 연산에 필요한 정보는 출력될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기나 면적 및 분해능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 연산과정은 분해능에 따라 구분된 각 지점에서 출력될 레이저 빔의 세기를 연산하여, 레이저 빔 프로파일을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 변환과정은 분해능에 따라 구분된 각 지점에서의 레이저 빔의 세기에 따라 색상을 달리하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 회절현상이 발생하는 점까지 모두 고려하여 조사될 빔의 프로파일을 조정함으로서, 정밀하게 기판에 발생한 결함을 리페어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿과 튜브렌즈 간 거리가 달라짐에 따른 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 분해능에 따라 분해하여 이미지화한 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 장치가 레이저 빔을 조사하는 방법을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 시스템(100)은 결함 검출장치(110), 결함 판별장치(120) 및 레이저 리페어 장치(130)를 포함한다.
기판은 복수의 픽셀을 포함한다. 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 공정 상에서 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(110)는 기판 내 포함된 어느 레이어의 어느 픽셀에 결함이 존재하는지를 검출한다.
결함 판별장치(120)는 결함 검출장치(110)에서 검출된 기판 내 결함의 종류와 위치를 판별한다. 결함 검출장치(110)가 검출한 결함에 대해, 결함 판별장치(120)는 기판 내 발생한 결함이 어떠한 종류의 결함인지, 기판의 어느 위치 및 어느 레이어에 발생하였는지를 판별한다. 결함 판별장치(120)는 결함의 성질을 판별함으로서, 레이저 리페어 장치(130)가 발생한 결함을 리페어하기에 적절한 레이저 빔을 조사할 수 있도록 한다.
레이저 리페어 장치(130)는 결함 판별장치(120)에서 판별된 결함을 리페어하는데 적절한 레이저 빔을 생성하여 기판으로 조사한다.
레이저 리페어 장치(130)는 판별된 결함의 성질을 토대로, 결함을 리페어하기 위해 빔 프로파일을 조정하여 결함으로 조사한다. 여기서, 빔 프로파일은 조사될 레이저 빔의 특성을 의미하는 것으로, 빔의 폭(면적)이나 빔의 형태를 포함하는 개념이다. 빔의 형태는 조사되는 레이저 빔의 면적 내에서 (분해능에 따라 분해된) 각 구간에서의 세기가 달라짐에 따라 형태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 중앙부가 가장 강한 세기를 가지며 중앙부로부터 멀어질수록 약해지는 세기를 가질 경우, 출력되는 레이저 빔의 형태는 언덕 형태를 가질 수 있다. 또는, 경우에 따라, 언덕 형태 등을 포함하는 원형의 레이저 빔이 출력되어야 하는 경우도 있고, 정사각형 또는 직사각형 등 사각형태의 레이저 빔이 출력되어야 하는 경우도 있다. 이처럼, 레이저 리페어 장치(130)는 판별된 결함을 토대로, 레이저 빔 프로파일을 적절히 조정하여 결함으로 조사한다.
이때, 레이저 리페어 장치(130)는 장치 내 포함된 광학구성, 특히, 슬릿에 의한 회절현상에 의한 특성까지 고려하여 레이저 빔 프로파일을 조정한다. 레이저 빔 프로파일은 단지, 슬릿의 면적이나 렌즈에 의해 포커싱되는 정도만으로 결정되는 것은 아니며, 슬릿으로 인한 회절에 의해서도 영향을 받는다. 이에 따라, 레이저 리페어 장치(130)는 회절에 영향을 미치는 요소까지 모두 고려하여 레이저 빔 프로파일을 조정한다. 레이저 리페어 장치(130)는 전술한 모든 요소를 고려하여 출력될 레이저 빔 프로파일을 이미지화하며, 이를 출력함으로서 관리자가 이미지를 토대로 확인한 후 조정할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 장치(130)는 통신부(210), 리페어부(220), 제어부(230) 및 디스플레이부(240)를 포함한다.
통신부(210)는 결함 판별장치(120)로부터 판별된 결함의 종류와 위치를 수신한다.
통신부(210)는 관리자로부터 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 수신하며, 연산된 레이저 빔 프로파일의 출력여부에 대한 입력을 수신한다. 통신부(210)는 관리자로부터 조사될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기/면적 및 레이저 빔 프로파일의 이미지 생성을 위한 분해능을 입력받는다. 제어부(230)가 입력받은 정보를 이용해 출력된 레이저 빔의 프로파일을 이미지화한 경우, 통신부(210)는 관리자로부터 해당 레이저 빔을 출력할 것인지 여부를 입력받는다.
리페어부(220)는 제어부(230)의 제어에 따라, 설정된 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력한다. 리페어부(220)는 도 3에 도시된 구성을 갖는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어부(220)는 광원(310), 빔 전송부(320), 미러(330), 단일 슬릿(340), 튜브렌즈(350) 및 대물렌즈(360)를 포함한다.
광원(310)은 리페어를 위한 레이저 빔을 조사한다.
빔 전송부(320)는 광원(310)에서 출력된 레이저 빔의 입사받아 미러(330)로 전달한다.
미러(330)는 광원(310)에서 출력된 레이저 빔의 경로를 단일 슬릿(340)으로 반사시킨다.
단일 슬릿(340)은 미러(330)에서 반사된 빔을 통과시키며, 빔의 프로파일을 조정한다. 단일 슬릿(340)은 형성하고자 하는 빔의 형태를 갖는 틈을 구비하여, 틈으로 통과하는 빔의 형태를 변형한다. 예를 들어, 슬릿을 포함하지 않은 종래의 리페어 장치에서 출력되는 레이저 빔은 원형 형태만을 갖게 된다. 이에, 결함이 원형 형태가 아닐 경우, 온전한 리페어가 수행되지 않을 수 있다. 이를 방지하고자, 단일 슬릿(340)은 슬릿의 특정 면적을 가지며, 단일 슬릿(340)을 통과할 레이저 빔의 형태와 면적을 조정할 수 있다.
튜브렌즈(350)는 단일 슬릿(340)을 거친 광을 입사받아 기판(370)으로의 결상 거리를 조정한다.
대물렌즈(360)는 튜브렌즈(350)를 거치며 입사되는 레이저 빔을 기판(370)으로 포커싱하여 조사한다.
튜브렌즈(350)와 대물렌즈(360) 간 거리 및 각 렌즈의 배율에 따라 레이저 빔이 포커싱되는 정도가 결정되며, 출력될 레이저 빔의 형태와 면적이 달라질 수 있다.
한편, 단일 슬릿(340)을 거친 레이저 빔은 필연적으로 회절현상을 갖게 된다. 이때, 회절 현상은 다음과 같이 발생하게 된다. 프레넬 회절(Fresnel Diffraction)은 파원 또는 관측점이 스크린 또는 슬릿에서 유한한 거리에 위치하였을 때 일어나는 회절로서, 프레넬 회절에 의해 출력될 빔 프로파일은 사각 형상을 갖는다. 반면, 프라운호퍼 회절(Fraunhofer Diffraction)은 파원 또는 관측점이 스크린 또는 슬릿에서 무한히 멀리 떨어져 있을 때 일어어나는 회절로서, 프라운호퍼 회절에 의해 출력될 빔 프로파일은 원 형상을 갖는다. 양 회절은 다음의 수식을 경계로 구분된다.
Figure 112021147465374-pat00001
여기서, d는 단일 슬릿(340)으로부터 튜브렌즈(350)까지 거리를 의미하고, a, b 는 슬릿의 가로 길이 및 세로 길이로서 양자의 곱이 슬릿(보다 구체적으론, 슬릿에 형성된 틈)의 면적을 의미하며, λ는 레이저 빔의 파장을 의미한다. d가 a*b/λ 보다 작을 경우 프레넬 회절이, 클 경우 프라운호퍼 회절이 발생하게 된다. 이처럼, 단일 슬릿(340)과 튜브렌즈(350)의 거리가 조정될 경우, 회절현상으로 인해 레이저 빔 프로파일이 가변된다. 거리 조정에 따른 레이저 빔 프로파일의 변화는 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿과 튜브렌즈 간 거리가 달라짐에 따른 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다.
도 4a는 적외선 파장대역의 레이저 빔이 500㎛ * 500㎛ 면적을 갖는 슬릿을 통과함에 있어, 단일 슬릿(340) 튜브 렌즈(350)가 3 내지 5mm 떨어졌을 때의 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다. 도 4a를 참조하면, 출력될 레이저 빔 프로파일은 상대적으로 면적이 크며 뚜렷한 사각 형상을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 4b는 동일한 조건을 갖되, 단일 슬릿(340) 튜브 렌즈(350)가 6 내지 8mm 떨어졌을 때의 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다. 도 4b를 참조하면, 출력될 레이저 빔 프로파일은 상대적으로 면적이 작아졌으며, 사각 형상이 다소 일그러진 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 4c는 동일한 조건을 갖되, 단일 슬릿(340) 튜브 렌즈(350)가 12mm 이상 떨어졌을 때의 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다. 도 4c를 참조하면, 출력될 레이저 빔 프로파일은 상대적으로 가장 작은 면적을 가지며, 원 형태(중앙이 가장 센 세기를 가지며 중앙으로부터 멀어질수록 세기가 균알 또는 불균일하게 약해지는 형태)를 갖는 것을 확인할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 튜브렌즈(350)는 단독으로 (단일 슬릿과 가까워지거나 멀어지는 방향으로) 이동하거나, 대물렌즈(360)와 함께 이동함으로서, 출력될 레이저 빔 프로파일을 조정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제어부(230)는 통신부(210)가 입력받은 정보를 토대로, 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하여 디스플레이부(240)가 출력하도록 제어하며, 관리자로부터 입력을 수신하여 특정 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 리페어부(220)를 제어한다.
제어부(230)는 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산한다. 제어부(230)는 통신부(210)가 관리자로부터 입력받은 정보(관리자로부터 조사될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기/면적 및 레이저 빔 프로파일의 이미지 생성을 위한 분해능)를 토대로 출력될 레이저 빔의 분해능에 따라 구분된 각 지점에서의 세기를 연산한다. 레이저 빔의 파장(λ) 및 슬릿의 크기/면적(a, b)는 수신하며, 양 구성(340, 350)간 거리(d)는 조정할 대상이기에, 제어부(230)는 양 구성간 거리를 조정하며 각 거리마다 출력될 레이저 빔의 프로파일을 연산한다. 제어부(230)는 프레넬 적분을 이용하여 다음과 같이 출력될 레이저 빔의 프로파일을 연산한다. 레이저 빔의 프로파일은 일정 면적을 이루는 각 지점에서의 전기장 값으로 나타낼 수 있다. 이에, 슬릿 내 p 지점을 거친 레이저 빔에 의해 생성되는 전기장은 다음과 같이 연산된다.
Figure 112021147465374-pat00002
여기서, p 지점이 y축과 z축 상의 특정 지점(좌표)에 위치하며, p0는 광원으로부터 슬릿까지의 최단거리를, q0는 슬릿부터 이미지까지의 최단거리를, ε은 유전율을, p는 광원으로부터 슬랫 내 p지점까지의 거리를, q는 슬랫 내 p지점으로부터 이미지까지의 거리를, k는 파수(Wave Number)를 의미한다.
이때, u와 v를 다음과 같이 정의한다면,
Figure 112021147465374-pat00003
p지점의 전기장은 다음과 같이 다시 정리될 수 있다.
Figure 112021147465374-pat00004
p 지점의 전기장을 다음의 수식으로 정의되는 프레넬(Fresnel) 코사인 및 사인 적분함수를 사용하여 정리하면 다음과 같다.
프레넬 코사인 및 사인 적분함수는 다음의 수식을 만족하기에,
Figure 112021147465374-pat00005
Figure 112021147465374-pat00006
Figure 112021147465374-pat00007
Figure 112021147465374-pat00008
전기장은 다음과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112021147465374-pat00009
이때, p 지점에서의 빛의 세기는 전기장의 제곱과 동일하므로, p 지점에서의 빛의 세기는 다음과 같이 연산된다.
Figure 112021147465374-pat00010
제어부(230)는 전술한 수식을 이용하여 슬릿을 투과한 레이저 빔의 빔 프로파일을 연산한다.
이때, 제어부(230)는 입력받은 분해능마다 슬릿의 면적을 분해하여 해당 지점을 거치며 출력될 레이저 빔의 세기를 연산한다. 예를 들어, 슬릿의 면적이 500㎛ * 500㎛ 이며 입력된 분해능이 1㎛일 경우, 제어부(230)는 슬릿의 면적에 대응되는 가로 길이(500㎛)와 세로 길이(500㎛)를 분해능(1㎛)만큼 구분한다. 이에, 슬릿의 면적은 분해능에 따라 250,000 지점으로 구분될 수 있으며, 출력될 레이저 빔의 세기를 각 지점으로 구분한다. 제어부(230)는 이처럼 분해능에 따라 구분한 레이저 빔 프로파일을 이미지화한다. 이미지화된 레이저 빔 프로파일은 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 분해능에 따라 분해하여 이미지화한 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 레이저 빔 프로파일은 슬릿의 면적이 100㎛ * 100㎛ 이고, 레이저 파장이 1030nm 이고, 분해능이 0.1㎛이며, 양 구성(340, 350)간 거리가 각각 1mm, 5mm, 10mm일 경우의 레이저 빔 프로파일을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(230)는 관리자로부터 입력받은 조건에서 레이저 빔 프로파일을 연산하고 분해능에 따라 분해한 후, 각 지점에서의 세기를 파악하여 이를 이미지화한다. 상대적으로 센 세기 레이저 빔이 출력되는 지점은 이미지 내에서 상대적으로 백색에 가까운 색상을 갖도록 설정될 수 있으며, 상대적으로 약한 세기의 레이저 빔이 출력되는 지점은 상대적으로 흑색에 가까운 색상을 갖도록 설정될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 색상은 설정에 따라 달라질 수 있다. 이와 같이 제어부(230)는 (단일 슬릿과 튜브렌즈 간 거리가 상이한) 각 조건에서의 레이저 빔 프로파일을 연산하고, 이를 이미지화한다. 제어부(230)는 이미지화한, 각 조건에서의 레이저 빔 프로파일을 출력하도록 디스플레이부(240)를 제어한다.
출력된 레이저 빔 프로파일을 확인하여 관리자로부터 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 경우, 제어부(230)는 해당 레이저 빔 프로파일로 레이저 빔을 출력하도록 리페어부(220)를 제어한다.
디스플레이부(240)는 제어부(230)에 의해 이미지화된 각 조건에서의 레이저 빔 프로파일을 출력한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리페어 장치가 레이저 빔을 조사하는 방법을 도시한 도면이다.
통신부(210)는 관리자로부터 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 수신한다(S610). 통신부(210)는 관리자로부터 레이저 파장, 슬릿의 크기 및 분해능을 수신한다.
제어부(230)는 수신한 정보에 따른 레이저가 조사될 때의 레이저 빔 프로파일을 설정된 분해능에 따라 연산한다(S620).
제어부(230)는 연산한 레이저 빔 프로파일을 이미지로 변환한다(S630).
디스플레이부(240)는 변환된 이미지를 출력한다(S640).
통신부(210)가 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 경우, 제어부(230)는 입력받은 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 리페어부(220)를 제어한다(S650).
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 레이저 리페어 시스템
110: 결함 검출장치
120: 결함 판별장치
130: 레이저 리페어 장치
210: 통신부
220: 리페어부
230: 제어부
240: 디스플레이부
310: 광원
320: 빔 전송부
330: 미러
340: 단일 슬릿
350: 튜브렌즈
360: 대물렌즈
370: 기판

Claims (9)

  1. 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 레이저 리페어 장치에 있어서,
    외부로부터 결함의 종류와 위치, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보 및 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 통신부;
    이미지화된 레이저 빔 프로파일을 출력하는 디스플레이부;
    기 설정된 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 리페어부; 및
    상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 각 조건마다 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하고, 계산된 레이저 빔 프로파일을 이미지화하여 상기 디스플레이부가 출력하도록 제어하며, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 상기 리페어부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 레이저 빔 프로파일 연산에 필요한 정보는,
    출력될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기나 면적 및 분해능을 포함하고,
    상기 제어부는,
    분해능에 따라 구분된 각 지점에서 출력될 레이저 빔의 세기를 연산하여, 레이저 빔 프로파일을 계산하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 장치.
  2. 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 레이저 리페어 장치에 있어서,
    외부로부터 결함의 종류와 위치, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보 및 출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받는 통신부;
    이미지화된 레이저 빔 프로파일을 출력하는 디스플레이부;
    기 설정된 레이저 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 리페어부; 및
    상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 각 조건마다 조사될 레이저 빔 프로파일을 계산하고, 계산된 레이저 빔 프로파일을 이미지화하여 상기 디스플레이부가 출력하도록 제어하며, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 상기 리페어부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 리페어부는,
    리페어를 위한 레이저 빔을 조사하는 광원;
    상기 광원에서 출력된 빔을 통과시키며 빔의 프로파일을 조정하는 단일 슬릿;
    상기 단일 슬릿을 거친 광을 입사받아 기판으로의 결상 거리를 조정하는 튜브렌즈; 및
    상기 튜브렌즈를 거치며 입사되는 레이저 빔을 기판으로 포커싱하여 조사하는 대물렌즈를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 단일 슬릿과 상기 튜브렌즈 간 거리를 조정하며, 각 거리마다 상기 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 토대로 분해능에 따라 구분된 각 지점에서 출력될 레이저 빔의 세기를 연산하여, 레이저 빔 프로파일을 계산하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    프레넬 적분을 이용하여 출력될 레이저 빔의 프로파일을 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 레이저 리페어 장치가 기판에 발생한 결함을 리페어하기 위해 레이저 빔을 출력하는 방법에 있어서,
    외부로부터 결함의 종류와 위치를, 레이저 빔 프로파일의 연산에 필요한 정보를 수신하는 수신과정;
    상기 수신과정에서 수신한 정보에 따른 레이저가 조사될 때의 레이저 빔 프로파일을 연산하는 연산과정;
    상기 연산과정에서 연산된 레이저 빔 프로파일을 이미지로 변환하는 변환과정;
    상기 변환과정에서 변환된 이미지를 디스플레이하는 디스플레이과정; 및
    출력할 레이저 빔 프로파일을 입력받아, 입력받은 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하는 출력과정을 포함하고,
    상기 레이저 빔 프로파일 연산에 필요한 정보는,
    출력될 레이저 빔의 파장, 슬릿의 크기나 면적 및 분해능을 포함하며,
    상기 연산과정은,
    분해능에 따라 구분된 각 지점에서 출력될 레이저 빔의 세기를 연산하여, 레이저 빔 프로파일을 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연산과정은 프레넬 적분을 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 변환과정은,
    분해능에 따라 구분된 각 지점에서의 레이저 빔의 세기에 따라 색상을 달리하는 것을 특징으로 하는 레이저 리페어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102194831B1 (ko) * 2020-07-21 2020-12-23 주식회사 에이치비테크놀러지 빔의 편광상태를 조정하고 모니터링하는 레이저 리페어 장치
KR20210062673A (ko) * 2018-09-27 2021-05-31 아이피지 포토닉스 코포레이션 상이한 근거리 필드 스캐닝 패턴에 의해 제공되는 레이저 에너지 분포를 시각화하기 위한 시스템 및 방법
KR102305737B1 (ko) * 2020-04-27 2021-09-30 주식회사 에이치비테크놀러지 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210062673A (ko) * 2018-09-27 2021-05-31 아이피지 포토닉스 코포레이션 상이한 근거리 필드 스캐닝 패턴에 의해 제공되는 레이저 에너지 분포를 시각화하기 위한 시스템 및 방법
KR102305737B1 (ko) * 2020-04-27 2021-09-30 주식회사 에이치비테크놀러지 슬릿과 스팟 제어가 가능한 복합 가공용 레이저 리페어 장치
KR102194831B1 (ko) * 2020-07-21 2020-12-23 주식회사 에이치비테크놀러지 빔의 편광상태를 조정하고 모니터링하는 레이저 리페어 장치

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