KR102434794B1 - 레이저 모니터링이 가능한 레이저 조사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 조사 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는 대상물로 레이저를 조사하여 대상물을 가공하며, 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 레이저 출력에 대한 분석 및 보정을 수행하는 레이저 조사 장치로서, 레이저를 출력하는 n개(단, n은 자연수)의 레이저 광원부; 레이저 광원부에서 출력되어 입사된 레이저의 진행 방향을 바꿔 정렬하는 레이저 정렬부; 정렬된 레이저를 균일화하는 호모게나이저; 균일화된 레이저가 진행하는 광 경로 상에서 회전하되 회전 정도에 따라 레이저의 반사 여부를 결정하는 회전 미러; 및 회전 미러에 의해 반사된 레이저의 파워를 측정하는 제1 파워 미터;를 포함하며, 상기 회전 미러는 대상물의 가공 영역들 사이의 비가공 영역에 대한 레이저 조사 시 제1 파워 미터로 레이저를 반사시키도록 회전하며, 상기 제1 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 상기 분석 및 보정을 수행한다.

Description

레이저 모니터링이 가능한 레이저 조사 장치 및 방법{Laser irradiation apparatus capable of laser monitoring and method thereof}

본 발명은 레이저 모니터링 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어닐링(annealing) 등의 가공 처리를 위해 레이저를 조사하는 장치에서 해당 레이저의 실시간 모니터링을 위한 기술에 관한 것이다.

최근, 반도체, 디스플레이 등의 미세공정에서, 웨이퍼 등의 표면 처리, 비아(via)홀 머시닝, 특정 패턴의 형성 등과 같은 다양한 처리를 위해 레이저 조사 장치가 사용되고 있다. 이러한 레이저 조사 장치는 레이저 빔을 특수한 형태로 가공하거나 새로운 레이저 활용 공정을 위해 다양하게 개발되고 있다.

예를 들어, 레이저의 공간적인 형태를 선, 면 등으로 다양하게 성형하는 기술, 즉 빔의 공간적인 세기(intensity)를 특정 형태로 유지하거나 에지 부분의 트랜지션 폭을 최소화하는 등의 기술이 개발되고 있다.

하지만, 이와 같이 정밀하게 성형된 레이저는 환경적인 요인 등에 의해 빔의 특성이 초기 설정과 달리 변경되어 대상물에 도달되는 경우가 있다. 만일, 이러한 레이저 빔의 변경이 발생하면, 레이저에 의해 가공되는 대상물은 그 가공 특성에 문제가 발생한다.

따라서, 레이저 공정 중 실시간으로 레이저 빔의 다양한 특성을 모니터링하고 보정할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

KR10- 2015-0015254 A

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 어닐링(annealing) 등의 가공 처리를 위해 레이저 조사 시 레이저의 실시간 모니터링 및 보정이 가능한 레이저 조사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는 대상물로 레이저를 조사하여 대상물을 가공하며, 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 레이저 출력에 대한 분석 및 보정을 수행하는 레이저 조사 장치로서, 레이저를 출력하는 n개(단, n은 자연수)의 레이저 광원부; 레이저 광원부에서 출력되어 입사된 레이저의 진행 방향을 바꿔 정렬하는 레이저 정렬부; 정렬된 레이저를 균일화하는 호모게나이저; 균일화된 레이저가 진행하는 광 경로 상에서 회전하되 회전 정도에 따라 레이저의 반사 여부를 결정하는 회전 미러; 및 회전 미러에 의해 반사된 레이저의 파워를 측정하는 제1 파워 미터;를 포함하며, 상기 회전 미러는 대상물의 가공 영역들 사이의 비가공 영역에 대한 레이저 조사 시 제1 파워 미터로 레이저를 반사시키도록 회전하며, 상기 제1 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 상기 분석 및 보정을 수행한다.

상기 레이저 정렬부는 입사되는 레이저에 대해 일부는 통과시키고 나머지는 진행 방향을 바꿔 정렬하는 n개의 제1 빔 스플리터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는 상기 각 제1 빔 스플리터에서 일부 통과한 레이저의 파워를 측정하는 n개의 제2 파워 미터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 상기 분석 및 보정을 수행할 수 있다.

상기 n이 복수인 경우, 상기 레이저 정렬부는 그 진행 방향이 바뀐 각 레이저의 이격 간격을 좁히도록 정렬할 수 있다.

상기 대상물이 준비되기 전에 최총 출력단에서 출력되는 레이저의 파워를 측정하는 제3 파워 미터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 파워 미터의 측정 결과를 기반으로 상기 제2 파워 미터의 이득 값을 조정하며, 이득 값이 조정된 상기 제2 파워 미터의 측정 결과에 따라 대상물 가공 중의 레이저 출력을 실시간으로 분석할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는, 마스크를 통과한 레이저를 통과시키는 제1 렌즈; 제1 렌즈를 통과한 레이저에 대해 일부와 나머지로 나누는 제2 빔 스플리터; 제2 빔 스플리터에서 나눠진 나머지 레이저를 통과시키는 제2 렌즈; 및 제2 빔 스플리터에서 나눠진 일부 레이저의 파워를 측정하는 제3 파워 미터;를 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 상기 분석 및 보정을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는, 측정용 레이저를 대상물의 레이저 조사 영역에 출력하는 레이저 다이오드; 측정용 레이저는 통과시키고, 대상물에서 반사된 측정용 레이저인 반사 레이저는 진행 방향을 바꾸는 제3 빔 스플리터; 제3 빔 스플리터에서 진행 방향이 바뀐 반사 레이저를 전기 신호로 검출하는 포토 다이오드; 및 포토 다이오드에서 검출된 반사 레이저에 대한 전기 신호를 측정하는 오실로스코프;를 더 포함할 수 있으며, 상기 오실로스코프에서 측정된 반사 레이저의 선폭에 따라 레이저의 출력을 분석할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는 균일화된 레이저에 대한 빔 단면 형상을 변경하는 마스크를 더 포함할 수 있으며, 상기 회전 미러는 마스크를 통과한 레이저가 진행하는 광 경로 상에서 회전할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치는 대상물로 레이저를 조사하여 대상물을 가공하는 레이저 조사 장치로서, 가공용 레이저를 출력하는 n개(단, n은 자연수)의 레이저 광원부; 레이저 광원부에서 출력되어 입사된 가공용 레이저의 진행 방향을 바꿔 정렬하는 레이저 정렬부; 정렬된 가공용 레이저를 균일화하는 호모게나이저; 측정용 레이저를 대상물의 레이저 조사 영역에 출력하는 레이저 다이오드; 측정용 레이저는 통과시키고, 대상물에서 반사된 측정용 레이저인 반사 레이저는 진행 방향을 바꾸는 빔 스플리터; 빔 스플리터에서 진행 방향이 바뀐 반사 레이저를 전기 신호로 검출하는 포토 다이오드; 및 포토 다이오드에서 검출된 반사 레이저에 대한 전기 신호를 측정하는 오실로스코프;를 포함하며, 상기 오실로스코프에서 측정된 반사 레이저의 선폭을 이용하여 가공용 레이저의 출력을 분석한다.

상기 대상물인 웨이퍼의 표면이 용융되는 경우, 상기 포토 다이오드에 입사되는 반사 레이저가 증가하면서 상기 오실로스코프에서 측정되는 반사 레이저의 선폭의 증가를 이용하여 가공용 레이저를 분석할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 방법은 대상물로 레이저를 조사하여 대상물을 가공하며, 파워 미터에서 측정된 결과를 이용하여 레이저의 출력을 분석 및 보정하는 레이저 조사 방법으로서, n개(단, n은 자연수)의 레이저를 출력하는 단계; 출력된 레이저의 진행 방향을 바꿔 정렬하고 균일화하여 대상물로 조사하는 단계; 회전 미러를 이용하여, 균일화된 레이저가 진행하는 광 경로 상에서 회전하되 회전 정도에 따라 레이저의 반사 여부를 결정하는 단계; 및 회전 미러에 의해 반사된 레이저의 파워를 파워 미터를 이용하여 측정하는 단계;를 포함하며, 상기 결정하는 단계는 대상물의 가공 영역들 사이의 비가공 영역에 대한 레이저 조사 시 제1 파워 미터로 레이저를 반사시키도록 회전하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 조사 방법은 대상물로 레이저를 조사하여 대상물을 가공하는 레이저 조사 방법으로서, n개(단, n은 자연수)의 가공용 레이저를 출력하는 단계; 출력된 가공용 레이저의 진행 방향을 바꿔 정렬하고 균일화하여 대상물로 조사하는 단계; 측정용 레이저를 출력하는 단계; 측정용 레이저는 통과시키고 대상물에서 반사된 측정용 레이저인 반사 레이저는 진행 방향을 바꾸는 빔 스플리터를 이용하여, 대상물의 레이저 조사 영역에 측정용 레이저를 조사하는 단계; 빔 스플리터에서 진행 방향이 바뀐 반사 레이저를 전기 신호로 검출하는 단계; 오실로스코프를 이용하여 검출된 반사 레이저에 대한 전기 신호를 측정하는 단계; 및 오실로스코프에서 측정된 반사 레이저의 선폭을 이용하여 레이저의 출력을 분석하는 단계;를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 어닐링(annealing) 등의 가공 처리를 위해 레이저 조사 시 레이저의 실시간 모니터링 및 보정이 가능하며, 보다 안정적인 레이저 운용이 가능한 이점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치(100)의 전체 구성도를 나타낸다.
도 2는 제1 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.
도 3은 제2 및 제3 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.
도 4는 Z축에서 바라본 X축-Y축 상의 가변형 마스크(142')의 평면도를 나타낸다.
도 5는 x축 상에서 바라본 도 4(a)의 E-E'의 단면도를 나타낸다.
도 6은 제4 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.
도 7은 제5 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.
도 8는 웨이퍼(W)의 대상물(OB)에 대해 각 라인을 스캔하는 일 예시를 나타낸다.
도 9는 최종 가공용 레이저(L_d)에 대한 신호와 측정용 레이저(L_e)의 반사 레이저(L_f)에 대한 시간에 따른 신호 크기를 나타낸다.
도 10은 실제 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치에서 각 파워 미터(131, 132, 133, 134)를 이용해 레이저 파워를 측정한 결과를 나타낸다.
도 11은 제1 및 제4 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다.
도 12는 제2 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다.
도 13은 제3 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다.
도 14는 제5 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다.

본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.

본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.

본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치(100)의 전체 구성도를 나타내며, 도 8는 웨이퍼(W)의 대상물(OB)에 대해 각 라인을 스캔하는 일 예시를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치(100)는 대상물(OB)의 가공 영역에 레이저를 조사함으로써 가공 처리하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 광원부(110), 레이저 정렬부(120), 파워 미터(power meter)(131, 132, 133, 134), 호모게나이저(homogenizer)(141), 마스크(mask)(142), 회전 미러(143), 종단 렌즈(151, 153), 빔 스플리터(beam splitter)(121, 152, 162), 레이저 다이오드(laser diode)(161), 포토 다이오드(photo diode)(163), 오실로스코프(oscilloscope)(164), 제어부(170) 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 레이저 조사 장치(100)는 이동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 이동부는 대상물(OB)에 조사되는 레이저(L_d)의 위치를 이동시켜 라인 등을 따라 레이저 스캔이 가능하게 하는 구성이다. 이를 위해, 이동부는 대상물(OB)을 이동시키거나 본 레이저 조사 장치(100) 내의 광학계를 이동시킬 수 있다.

특히, 본 레이저 조사 장치(100)는 레이저에 대해 다양한 단계에서 레이저를 모니터링하는 구성(즉, 제1 모니터링 구성 내지 제5 모니터링 구성)을 포함할 수 있다. 또한, 본 레이저 조사 장치(100)는 대상물(OB)의 가공 영역(예를 들어, 반도체 소자 등)의 크기에 따라 레이저의 빔 크기 및 모양의 조절이 가능하다.

도 8를 참조하면, 본 레이저 조사 장치(100)는 다수의 반도체 소자를 가진 웨이퍼(W)가 대상물(OB)일 수 있으며, 해당 웨이퍼(W)에 대해 한 라인씩 레이저의 스캔(scan)을 통해 웨이퍼(W)를 가공 처리할 수 있다. 이때, 가공 처리는 표면 처리 등을 포함할 수 있으며, 표면 처리는 레이저 스캔을 통해, 반도체 소자의 도핑 농도를 증가시킬 수 있는 광학적 어닐링(annealing), 반도체 소자 표면의 극성을 변환(예를 들어, 질소 극성을 Ⅲ족 원소 극성으로 변환 등) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 소자의 상태, 성질 등을 변화시키는 모든 처리를 포함할 수 있다. 특히, 레이저의 빔 크기 및 모양의 조절은 어닐링 처리 시에 더욱 효과적일 수 있다.

레이저 광원부(110)는 레이저(L)를 생성 출력하는 구성이다. 이러한 레이저 광원부(110)는 n개(단, n은 자연수)가 구비될 수 있다. 만일, n이 복수개인 경우, 복수개의 레이저(L1, L2, …Ln)가 각 레이저 광원부(110-1, 110-2, …110-n)에서 출력될 수 있다. 레이저 광원부(110)는 펄스 형태로 레이저(L)를 출력할 수 있다. 가령, 레이저 광원부(110)는 DPSS(Diode pumped solid state) 레이저, 플래쉬 LPSS(lamp pumped solid state) 레이저 등을 생성할 수 있으며, 다양한 반복율(예를 들어, 50Hz 이하)과 다양한 펄스당 에너지를 가지는 레이저(L)를 생성할 수 있다.

예를 들어, 레이저 광원부(110)에서 생성되는 레이저(L)는 파장이 500nm이상 내지 600nm이하일 수 있고, 그 방출 시간이 반치폭 기준 30ns 이하일 수 있으며, 대상물(OB) 상에서의 에너지 밀도는 0.3J/cm² ~ 1.0J/cm²일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 해당 레이저(L)를 사용하는 경우, 종래보다 높은 에너지의 레이저를 사용함에 따라, 표면 처리 등의 가공 처리 효율을 더욱 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 30ns 이하의 단펄스 레이저 방출 시간을 가지므로, 레이저 스캔에 따른 웨이퍼(W) 등 대상물(OB)의 충격 및 손상을 줄일 수 있으며, 웨이퍼(W) 하부 층에 손상을 주기 않아 웨이퍼(W)의 각 라인에 대한 레이저 스캔 시 빔의 중첩 부분을 웨이퍼(W)의 스크라이브 라인(scribe Line)에 국한시키지 않아도 되는 이점이 있다.

도 2는 제1 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.

레이저 정렬부(120)는 레이저 광원부(110)에서 출력되어 입사된 레이저(L)의 진행 방향을 바꿔 정렬한다. 특히, 입사되는 레이저가 복수인 경우, 레이저 정렬부(120)는 그 진행 방향이 바뀐 각 레이저(L1, L2, …Ln)의 이격 간격을 좁히면서 정렬시킬 수 있다.

즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 정렬부(120)는 빔 스플리터(121) 및 미러(122)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(121)는 레이저 광원부(110)의 개수에 따라 n개가 구비될 수 있다. 이때, 빔 스플리터(121)는 입사되는 레이저(L)에 대해 일부는 통과시키고 나머지는 진행 방향을 바꿔 정렬한다. 즉, 복수의 레이저(L1, L2, …Ln)가 출력되는 경우, 첫번째 빔 스플리터(121-1)는 제1 레이저 광원부(110-1)의 L1에 대해 일부(L1')는 통과시키고 나머지(L1'')는 진행 방향을 바꿔 정렬하며, 나머지 빔 스플리터(121-2, …Ln)도 L2, …Ln에 대해 각각 마찬가지로 동작한다.

다만, 도 1 및 도 2에서, A-A' 부분은 각 빔 스플리터(121-1, 121-2, …121-n)에 의해 진행 방향이 바꿔지면서 정렬된 나머지 레이저(L1'', L2'', …Ln'') 각각에 대한 단면(즉, 레이저의 진행 방향에 수직한 평면에서의 단면)(이하, “수직 단면”이라 지칭함)로서, 4개 레이저(L1, L2, L3, L4)인 경우를 나타낸다. 즉, 빔 스플리터(121-1, 121-2, …121-n)에서 출사된 각 나머지 레이저(L1'', L2'', …Ln'')들에서 이웃 간의 이격 거리는 일정해지도록 정렬되되, 빔 스플리터(121-1, 121-2, …121-n)로 입사되는 각 레이저(L1, L2, …Ln)들에서 이웃 간의 이격 거리 보다 좁도록 정렬된다. 즉, 빔 스플리터(121-1, 121-2, …121-n)에서 출사된 각 나머지 레이저(L1'', L2'', …Ln'')들은 그 수직 단면에서 각 이격 간격이 일정하도록 정렬된 행렬을 이룰 수 있다.

이후, 미러(122)는 각 빔 스플리터(121-1, 121-2, …121-n)에서 진행 방향이 바뀐 나머지 레이저(L1'', L2'', …Ln'')를 동시에 반사시킴으로써, 그 진행 경로를 다시 바꿀 수 있다. 다만, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 달리, 미러(122)는 필요에 따라 복수개가 마련되어, 나머지 레이저(L1'', L2'', …Ln'')의 진행 경로를 다양하게 바꿀 수 있다.

한편, 제1 모니터링 구성을 위해, 파워 미터(131)가 포함될 수 있다. 즉, 빔 스플리터(121)를 통과한 일부 레이저(L')가 파워 미터(131)에 입사되며, 파워 미터(131)는 해당 레이저(L')의 파워를 측정한다. 해당 측정 값은 제어부(170)에 전달되며, 제어부(170)에서는 해당 일부 레이저(L')의 측정 값을 이용하여(가령, 빔 스플리터(121)에서 분기되는 비율을 이용하여), 원래 레이저 광원부(110)에서 출력된 레이저(L)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다. 파워 미터(131)는 레이저 광원부(110)의 개수에 따라 n개가 구비될 수 있다. 즉, 복수의 레이저(L1, L2, …Ln)가 출력되는 경우, 첫번째 파워 미터(131-1)는 L1'에 대한 파워를 측정하며, 나머지 파워 미터(131-2, …131-n)도 L2', …Ln'에 대해 각각 마찬가지로 동작한다.

이러한 제1 모니터링의 결과, 레이저 출력 상태가 안정적인 파워 산포를 유지하는지, 주기적인 발진이 이루어지는지, 장시간 사용에 대한 파워 감소가 있는지 등의 정보를 확인할 수 있다. 특히, 제1 모니터링에 따라, 대상물(OB)에 대한 가공 처리 중에 실시간으로 레이저의 파워에 대한 분석 및 보정이 가능하므로, 안정적인 레이저 운영이 가능하며, 일정한 가공 품질 도출이 가능하다.

도 3은 제2 및 제3 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다. 도 1 및 도 3에서, B-B' 부분은 호모게나이저(141)에 의해 균일화된 레이저(L_a)에 대한 수직 단면이며, C-C' 부분은 마스크(142)에 의해 빔 단면 형상이 변경된 레이저(L_b)에 대한 수직 단면이며, D-D' 부분은 출력단의 종단 렌즈(153)를 통과한 최종 레이저(L_d)에 대한 수직 단면이다.

호모게나이저(141)는 레이저 정렬부(120)에서 정렬된 레이저(L1'', L2'' …Ln'')를 균일화시키는 구성이다. 즉, 균일화 전의 레이저(L1'', L2'' …Ln'')는 빔의 중간 부분에서 에너지가 높고 가장자리 부분에서 에어지가 낮은 가우시안(Gaussian) 빔 형태를 가진다. 이러한 가우시안 빔 형태의 레이저가 대상물(OB)의 표면에 조사될 경우, 레이저의 빔이 닿는 부위에 따라 불균일한 표면 처리가 발생될 수 있다. 반면, 호모게나이저(141)를 통해 균일화된 레이저(L_a)는 빔의 중간 부분과 가장자리 부분의 에너지 차이를 최소화하여, 빔 전 영역에서 에너지가 균일한 Flat-top 빔 형태를 가진다.

특히, 다수의 정렬된 레이저(L1'', L2'' …Ln'')는 호모게나이저(141)를 통과하면서 하나로 합쳐진 레이저(L_a)로 출력될 수 있다. 즉, 호모게나이저(141)는 공간적으로 분포된 여러 개의 레이저(L1'', L2'' …Ln'')를 하나의 Flat-top 빔 형태로 합성/변형시킬 수 있다. 이 경우, 대상물(OB)에 조사되는 레이저(L_d)의 범위를 확장하면서 동시에 그 파워도 높일 수 있는 이점이 있다.

마스크(142)는 호모게나이저(141)에서 균일화된 레이저(L_a)에 대한 빔 단면 형상을 변경한다. 예를 들어, 마스크(142)는 라인 형상 또는 사각 형상(즉, 직사각형)의 빔 단면 형상을 출력할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 마스크(142)는 레이저(L_a)를 차단하는 빔 차단면과 레이저(L_a)를 통과시키는 빔 관통면을 각각 가진다. 이때, 마스크(142)는 빔 차단면 및 빔 관통면이 조절 안되는 고정형 마스크이거나, 빔 차단면 및 빔 관통면이 조절 가능한 가변형 마스크(142')일 수 있다. 즉, 가변형 마스크(142')는 레이저(L_a)의 빔 형상에 대한 변경이 가능하다. 다만, 고정형 마스크도 교체 가능하게 구성되어, 레이저(L_a)의 빔 형상에 대한 변경이 가능할 수도 있다. 다만, 필요에 따라 마스크(142)는 구비되지 않을 수도 있다.

한편, 호모게나이저(141)와 마스크(142)의 사이에는 다양한 광학계(미러 또는 렌즈 등)가 추가적으로 구비될 수 있다. 가령, 필드렌즈가 구비되는 경우, 필드렌즈는 호모게나이저(141)를 거쳐 균일화된 레이저를 집광할 수 있다. 즉, 필드렌즈는 상(像)을 만들 목적이 아니고, 레이저를 마스크(142)로 집중시키는데 사용될 수 있다.

도 4는 Z축에서 바라본 X축-Y축 상의 가변형 마스크(142')의 평면도를 나타낸다. 즉, 도 4(a)는 가변형 마스크(142')가 X축-Y축 상의 평면에서 회전하기 전의 모습을 나타내며, 도 4(b)는 가변형 마스크(142')가 X축-Y축 상의 평면에서 소정 각도(θ로 회전한 후의 모습을 나타낸다. 이때, x축이 레이저(L_a)의 입사 방향과 평행하며, x축-y축의 평면이 레이저(L_a)의 입사 방향에 수직이다.

도 4를 참조하면, 균일화된 레이저(L_a)는 가변형 마스크(142')를 거치면서 조절된 크기 및 모양을 가지는 빔 형태로 출력될 수 있다. 즉, 가변형 마스크(142')는 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d) 및 빔 관통면(142e)을 가지되, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)의 위치를 이동시켜 빔 관통면(142e)의 크기를 조절할 수 있다. 이때, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 레이저를 흡수 또는 반사하여 차단하는 부분이다. 또한, 빔 관통면(142e)은 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)에 의해 형성된 라인 형상 또는 사각 형상(즉, 직사각형)의 개구 영역으로서 레이저를 관통시키는 부분이며, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)의 이동에 따라 그 크기 및 모양이 조절될 수 있다.

빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 Z축 방향으로 진행하는 레이저를 차단하도록 X축 및 Y축이 이루는 평면 상에서 면적을 가지면서 그 위치가 변경될 수 있다. 이때, 빔 관통면(142e)을 사이에 두고 그 Y축 방향의 양측에 2개의 빔 차단면(131, 132)(이하, 제1 빔 차단면”이라 지칭함)이 구비된다. 또한, 빔 관통면(142e)을 사이에 두고 그 X축 방향의 양측에 2개의 빔 차단면(133, 134)(이하, 제2 빔 차단면”이라 지칭함)이 구비된다.

제1 빔 차단면(142a, 142b)은 Y축 방향에서 Y축의 양방향으로 이동이 가능하며, 빔 관통면(142e)의 Y축 방향의 관통 길이(HY)를 조절할 수 있다. 또한, 제2 빔 차단면(142c, 142d)은 X축 방향에서 X축의 양방향으로 이동이 가능하며, 빔 관통면(142e)의 X축 방향의 관통 길이(HX)를 조절할 수 있다. 즉, 제1 빔 차단면(142a, 142b) 및 제2 빔 차단면(142c, 142d)의 위치 이동에 따라, 빔 관통면(142e)은 X축 방향 및 Y축 방향에 대한 관통 길이(H_X, H_Y)이 조절되면서, 그 크기 및 모양이 조절될 수 있다.

예를 들어, 제1 빔 차단면(142a, 142b)이 서로를 향하도록 이동하는 경우, Y축 방향의 관통 길이(H_Y)는 줄어들면서 점차 넙적한 라인 형상 또는 직사각형 빔의 레이저가 출력될 수 있다. 또한, 제1 빔 차단면(142a, 142b)이 서로에게서 멀어지도록 이동하는 경우, Y축 방향의 관통 길이(H_Y)는 늘어나면서 점차 길쭉한 라인 형상 또는 직사각형 빔의 레이저가 출력될 수 있다.

마찬가지로, 제2 빔 차단면(142c, 142d)이 서로를 향하도록 이동하는 경우, X축 방향의 관통 길이(H_X)는 줄어들면서 점차 길쭉한 라인 형상 또는 직사각형 빔의 레이저가 출력될 수 있다. 제2 빔 차단면(142c, 142d)이 서로에게서 멀어지도록 이동하는 경우, X축 방향의 관통 길이(H_X)는 늘어나면서 점차 넙적한 라인 형상 또는 직사각형 빔의 레이저가 출력될 수 있다.

또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 가변형 마스크(142')는 z축을 기준으로 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)을 회전시킬 수 있어, 그 결과 빔 관통면(142e)에 대한 회전 조절이 가능하다. 즉, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)을 θ만큼 회전시킬 경우, X축 및 Y축도 함께 θ만큼 이동하면서, 빔 관통면(142e)이 θ만큼 회전한 형태를 가지게 된다. 이 경우, 가변형 마스크(142')를 통과한 레이저의 빔은 마름모 형태를 가질 수 있으며, 제1 빔 차단면(142a, 142b) 및 제2 빔 차단면(142c, 142d)의 이동에 따라 그 마름모 형태의 크기가 조절될 수 있다.

제1 빔 차단면(142a, 142b)의 Z축 상의 상부 또는 하부에 제2 빔 차단면(142c, 142d)이 위치할 수 있다. 또한, 제1 빔 차단면(142a, 142b) 및 제2 빔 차단면(142c, 142d)의 Z축 상의 상부 또는 하부에 제1 빔 차단면(142a, 142b) 및 제2 빔 차단면(142c, 142d)이 위치할 수 있다. 즉, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)들은 Z축 상에서 적어도 2가지의 높이 위치를 가질 수 있다.

빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 이들에 연결된 나사산 바 및 나사산 바의 회전을 조절하는 손잡이 등의 구성을 통해, 그 이동 및 회전이 조절될 수 있다. 또한, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 리니어 모터 등에 연결되어 해당 모터의 작용에 따라 그 이동 및 회전이 조절될 수도 있다.

도 5는 x축 상에서 바라본 도 4(a)의 E-E'의 단면도를 나타낸다.

한편, 가변형 마스크(142')를 통해 그 빔의 크기 및 모양이 조절된 레이저는 스티프니스(steepness) 영역을 가질 수 있다. 즉, 스티프니스 영역은 레이저의 에너지가 0에서 시작하여 점점 증가하여 일정하게 되는 영역까지의 영역으로서, 그 빔의 크기 및 모양이 조절된 레이저의 가장자리에 형성된다. 예를 들어, 이러한 스티프니스 영역에 대한 설계 기준은 웨이퍼(W) 상의 스크라이브 라인(scribe Line) 폭 보다 작은 50㎛ 이하일 수 있다.

이때, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)가 일정 이상의 두께를 가질 경우, 레이저에 회절 현상이 심화되면서 스티프니스 영역이 늘어날 수 있다. 특히, 본 발명은 즉, 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)들 Z축 상에서 적어도 2가지의 높이 위치를 가지므로, 이러한 회절 현상에 의한 스티프니스 영역이 더 쉽게 늘어날 수 있다.

한편, 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)의 두께가 너무 얇아지는 경우, 유연성(flexibility)이 증가하면서 그 형상을 유지하기 어렵거나 레이저에 의해 쉽게 손상될 수 있다.

이에 따라, 스티프니스 영역을 줄여 그 설계 기준에 맞추기 위해, 가변형 마스크(142')의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 유전체 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 유전체 재질의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 Z축 상에서 2가지 높이 위치를 가지더라도, 50㎛ 이하에 해당하는 스티프티스 영역의 설계 기준에 맞으면서 동시에 그 형상 유지 및 레이저에 의한 손상 방지가 가능한 일정 이하의 두께를 가질 수 있다.

다만, 금속 재질의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 50㎛ 이하에 해당하는 스티프티스 영역의 설계 기준에 맞는 두께를 가지는 경우, 그 두께가 너무 얇아 유연성 증가로 인해 그 형상 유지의 불가능 및 레이저에 의한 손상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 금속 재질의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 그 단면이 빔 관통면(142e)에 가까울수록 두께가 얇아지는 형상으로 이루질 수 있다. 즉, 금속 재질의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)은 Z축 상에서 2가지 높이 위치를 가지더라도, 빔 관통면(142e)에 근접 부분만이 그 두께가 점차 얇아지고 나머지 부분은 일정 두께 이상으로 형성됨으로써, 50㎛ 이하에 해당하는 스티프티스 영역의 설계 기준에 맞으면서 동시에 그 형상 유지 및 레이저에 의한 손상 방지가 가능할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 모니터링 구성을 위해, 회전 미러(143) 및 파워 미터(132)가 포함될 수 있다. 이때, 회전 미러(143) 및 파워 미터(132)는 대상물(OB)에 대한 가공 처리 중에 출력되는 레이저의 파워를 측정을 위한 구성이다.

즉, 회전 미러(143)는 균일화된 레이저(L_a)(마스크가 구비되지 않은 경우) 또는 빔 단면 형상이 변경된 레이저(L_b)가 진행하는 광 경로 상에 구비되어 회전하되, 그 회전 정도에 따라 레이저(L_a 또는 L_b)의 반사 여부를 결정한다. 특히, 회전 미러(143)는 현재 조사되는 최종 레이저(L_d)의 스캔 영역(조사 영역)이 비가공 영역에 해당하는 경우(즉, 비가공 영역에 대한 레이저(L_d) 조사 시), 레이저(L_a 또는 L_b)를 파워 미터(132)로 반사하도록 회전할 수 있다. 이때, 가공 영역은 대상물(OB) 내에서 레이저(L_d) 조사에 의해 가공 처리되는 영역을 지칭하며, 비가공 영역은 대상물(OB) 내에서 가공 처리가 불필요한 영역이거나 대상물(OB) 밖의 영역일 수 있다. 이러한 비가공 영역은 레이저 스캔 과정 중에 대상물(OB)의 가공 영역들 사이의 위치할 수 있다.

예를 들어, 회전 미러(143)는 마스크(142)와 제1 종단 렌즈(151)의 사이에서 회전하는 거울로서, 그 회전 정도에 따라 마스크(142)와 제1 종단 렌즈(151)의 사이에서 진행하는 레이저(L_b)의 반사 여부를 결정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 파워 미터(132)는 레이저 스캔 영역(조사 영역)이 비가공 영역에 위치하는 경우에 회전 미러(143)에 의해 반사된 레이저(L_a 또는 L_b)의 파워를 측정한다. 이후, 측정된 파워 값은 제어부(170)로 전달되며, 제어부(170)에서는 해당 반사된 레이저(L_a 또는 L_b)의 측정 값을 이용하여, 대상물(OB)에 출력되는 레이저(L_d)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

가령, 도 8를 참조하면, 대상물(OB)이 웨이퍼(W)인 경우, 본 발명은 웨이퍼(W)에 대해 한 라인(line)씩 레이저 스캔을 통해 각 반도체 소자를 가공 처리(표면 처리 등)할 수 있다. 이때, 비가공 영역은 하나의 라인에 대한 레이저 스캔 후부터 다음 라인의 레이저 스캔 전까지의 사이 시간(BT)에 해당하는 영역일 수 있다. 즉, 회전 미러(143)는 BT 시에 회전하여 레이저(L_a 또는 L_b)를 블로킹함으로써, 파워 미터(132)로 레이저(L_a 또는 L_b)를 반사시킬 수 있다. 반사된 레이저(L_a 또는 L_b)는 파워 미터(132)에서 그 파워를 측정된 후, 제어부(170)로 그 측정 값이 전달되어 그 레이저 출력이 보정될 수 있다. 이후, 다음 라인 레이저 스캔 시에 회전 미러(143)는 다시 제자리로 위치함으로써, 다음 라임에 대한 레이저 스캔이 정상으로 이루어질 수 있다. 만일, 비가공 영역에 대해 회전 미러(143)로 블로킹하지 않으면, 챔버 내벽 등에 레이저(L_d)가 조사되어 파티클 발생의 원인이 될 수 있다. 즉, 회전 미러(143)는 대상물(OB) 가공 시 대상물(OB) 외의 챔버 영역에 레이저(L_d)가 조사되지 않도록 블로킹할 수 있다.

특히, 본 발명은 대상물(OB)에 대한 레이저 스캔 중에 그 스캔 영역(조사 영역)이 비가공 영역인 경우(예를 들어, 라인을 변경하는 중의 시간인 BT 등)에서 레이저 스캔에 대한 멈출 없이 실시간으로 레이저 파워에 대한 체크/보정이 이루어지므로, 스캔 시간을 아껴 보다 효율적인 레이저 스캔이 가능하면서, 동시에 웨이퍼 또는 다이(die) 등의 대상물(OB)의 전체 가공 영역에 대한 가공 처리(표면 처리 등) 품질을 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

이러한 제2 모니터링의 결과, 레이저 출력 상태가 안정적인 파워 산포를 유지하는지, 주기적인 발진이 이루어지는지, 장시간 사용에 대한 파워 감소가 있는지 등의 정보를 확인할 수 있다. 특히, 제2 모니터링에 따라, 대상물(OB)에 대한 가공 처리 중에 실시간으로 레이저의 파워에 대한 분석 및 보정이 가능하므로, 안정적인 레이저 운영이 가능하며, 일정한 가공 품질 도출이 가능하다.

한편, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제3 모니터링 구성을 위해, 파워 미터(133)가 포함될 수 있다. 파워 미터(133)는 대상물(OB)과 함께 챔버(chamber) 외부 옆면에 구비될 수 있으며, 최종 출력단에서 대상물(OB)로 조사되는 레이저(L_d)의 파워를 측정할 수 있다. 다만, 파워 미터(133)는 그 위치 특성 상 대상물(OB)에 대한 레이어 스캔 중에는 실시간 측정이 불가능하며, 대상물(OB)이 안착(준비)되기 전(즉, 레이저 스캔 전후)에 최종 레이저(L_d)에 대한 실제 운용 전의 테스트용 측정 시에만 사용될 수 있다.

따라서, 이러한 제3 모니터링 구성을 실시간 모니터링에 활용하기 위해, 제2 모니터링 구성과 연계할 수 있다. 즉, 제3 모니터링 구성인 파워 미터(133)의 측정 결과를 기반으로, 제2 모니터링 구성인 파워 미터(132)의 이득 값을 조정할 수 있다.

구체적으로, 초기에 테스트용으로 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력하는 중에, 각 파워 미터(132, 133)가 해당 각 위치에서의 레이저에 대한 파워를 측정한다. 즉, 제2 모니터링의 파워 미터(132)는 회전 미러(143)가 잠시 회전 후 다시 제자리로 위치함으로써 L_a 또는 L_b(이하, “_b 등”이라 지칭함)를 측정하며, 제3 모니터링의 파워 미터(133)는 이동부에 의해 그 조사 위치가 자신에게로 변경된 L_d를 측정한다. 제어부(170)는 각 파워 미터(132, 133)에서 측정된 파워 값을 비교한다.

이때, 제2 모니터링의 파워 미터(132)에서는 그 레이저 진행 경로가 더 짧은 이유로 인해 제3 모니터링의 파워 미터(133)에서 보다 더 큰 파워 값이 측정될 것이다. 이후, 제어부(170)는 제2 모니터링의 파워 미터(132)에서 측정되는 파워 값이 제3 모니터링의 파워 미터(133)에서 측정되는 파워 값과 동일하게 되도록, 제2 모니터링의 파워 미터(132)의 이득 값이 감소되도록 조정할 수 있다.

이와 같이 사전에 제2 모니터링의 파워 미터(132)의 이득 값이 조정되는 경우, 이후 대상물(OB)에 대한 레이저 스캔 중에 실시간으로 측정되는 제2 모니터링의 파워 미터(132)의 파워 값은 최종 레이저(L_d)에 대한 파워 값에 해당할 수 있다. 즉, 본 발명은 이득 값이 조정된 제2 모니터링의 파워 미터(132)의 측정 결과에 따라, 대상물(OB) 가공 중의 최종 레이저(L_d) 출력을 실시간으로 보다 용이하게 분석 및 보정할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 모니터링 구성과 제3 모니터링 구성 사이의 광학계로는 종단 렌즈(151, 153) 및 빔 스플리터(152)가 포함될 수 있으며, 이들은 출력단의 광학계에 해당한다.

종단 렌즈(151, 153)는 호모게나이저(141) 또는 마스크(142)를 통과한 레이저(L_b 등)를 통과시키면서 해당 레이저(L_b 등)를 광학적으로 가공할 수 있다. 예를 들어, 종단 렌즈(151, 153)는 텔레센트릭 렌즈일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 제1 종단 렌즈(151)를 통과한 레이저(L_C)에 대해, 빔 스플리터(152)는 일부 레이저(L_c')와 나머지 레이저(L_c'')로 나눌 수 있다. 즉, 빔 스플리터(152)는 일부 레이저(L_c')는 통과시키고 나머지 레이저(L_c'')는 진행 방향을 전환하여 반사하며, 제2 종단 렌즈(153)는 빔 스플리터(152)를 통해 방향 전환된 나머지 레이저(L_c'')를 통과시키면서 최종 레이저(L_d)를 대상물(OB)로 조사한다.

도 6은 제4 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다.

한편, 도 1 및 도 6을 참조하면, 제4 모니터링 구성을 위해, 파워 미터(134)가 포함될 수 있다. 즉, 제4 모니터링의 파워 미터(134)는 빔 스플리터(152)에서 나눠진 일부 레이저(L_c')의 파워를 측정할 수 있다. 해당 측정 값은 제어부(170)에 전달되며, 제어부(170)에서는 해당 일부 레이저(L_c')의 측정 값을 이용하여(가령, 빔 스플리터(152)에서 분기되는 비율을 이용하여), 최종 출력단에서의 레이저(L_d)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

이러한 제4 모니터링의 결과, 레이저 출력 상태가 안정적인 파워 산포를 유지하는지, 주기적인 발진이 이루어지는지, 장시간 사용에 대한 파워 감소가 있는지, 대상물(OB)의 가공 영역에 레이저가 조사되는지, 조사된 레이저 세기 편차 등의 정보를 확인할 수 있다. 즉, 제4 모니터링은 대상물(OB)에 대한 가공 품질을 확인할 수 있다. 특히, 제4 모니터링에 따라, 대상물(OB)에 대한 가공 처리 중에 실시간으로 레이저의 파워에 대한 분석 및 보정이 가능하므로, 안정적인 레이저 운영이 가능하며, 일정한 가공 품질 도출이 가능하다.

또한, 본 발명의 출력단은 대상물(OB)에 최종 레이저(L_d)를 전달하는 종단 렌즈(151, 153)는 하나가 아닌 복수개로 분리된 구조를 갖되, 빔 스플리터(152)를 통해 그 일부 레이저를 제4 모니터링하면서 그 나머지 레이저의 방향을 전환한다. 그 결과, 본 발명은 출력단에서의 Z축 방향의 길이를 줄여, 장치 전체의 부피를 줄일 수 있다. 또한, 종단 렌즈가 2개로 분리됨에 따라, 그 탈부착이 용이할 뿐 아니라, 취급이 편리한 이점이 있다.

도 7은 제5 모니터링 구성을 포함하는 도 1의 일부를 나타낸다. 도 7에서, D-D' 부분은 출력단의 종단 렌즈(153)를 통과한 최종 레이저(L_d) 및 측정용 레이저(L_e)(또는 반사 레이저(L_f))에 대한 수직 단면이다.

한편, 도 1 및 도 7을 참조하면, 제5 모니터링 구성을 위해, 레이저 다이오드(161), 빔 스플리터(162), 포토 다이오드(163) 및 오실로스코프(164)가 포함될 수 있다.

레이저 다이오드(161)는 측정용 레이저(L_e)를 출력하는 구성이다. 이때, 측정용 레이저(L_e)는 제5 모니터링을 위한 출력된 레이저이다. 물론, 대상물(OB)에 대한 영향을 최소화해야 하므로, 측정용 레이저(L_e)는 가공 처리를 위해 레이저 광원부(110)에서 출력되어 진행되는 레이저(L, L_a, L_b, L_c 및 L_d)(즉, 가공용 레이저) 보다 작은 파워 및 큰 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 측정용 레이저(L_e)는 파장이 600nm이상 내지 700nm이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

특히, 측정용 레이저(L_e)는 출력단의 광학계를 거쳐 대상물(OB)의 레이저 스캔 영역(조사 영역)에 조사된다. 즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 대상물(OB)의 표면 상에 조사되는 최종 가공용 레이저(L_d)의 조사 영역 내(가령, 그 중앙부)에 측정용 레이저(L_e)가 조사된다.

다만, 도 1 및 도 7에서, D-D' 부분 외에서는 측정용 레이저(L_e) 및 그 반사 레이저(L_f)가 최종 가공용 레이저(L_d) 주변에 각각 있는 것으로 도시되었으나, 이는 단지 측정용 레이이(L_e) 및 그 반사 레이저(L_f)의 진행 방향을 나타내기 위함에 불과하다. 즉, 대상물(OB)의 표면 상에 조사되는 최종 가공용 레이저(L_d) 및 측정용 레이저(L_e)(또는 반사 레이저(L_f))는, D-D'에 도시된 바와 같이, 최종 가공용 레이저(L_d)의 조사 영역 내에 측정용 레이저(L_e)가 조사된다.

또한, 레이저 스캔에 따라 최종 가공용 레이저(L_d)가 이동하는 경우, 측정용 레이저(L_e)도 동일하게 이동하여 최종 가공용 레이저(L_d)의 조사 영역 내에 조사된다.

빔 스플리터(162)는 측정용 레이저(L_e)는 통과시키며, 대상물(OB)에서 반사된 측정용 레이저(L_e)의 반사 레이저(L_f)는 진행 방향을 바꿔서 포토 다이오드(163)로 반사한다. 즉, 레이저 다이오드(161)에서 출력된 측정용 레이저(L_e)는 빔 스플리터(162), 다른 빔 스플리터(152) 및 제2 종단 렌즈(153)를 차례로 통과하여 대상물(OB)로 조사된다. 이후, 대상물(OB)에서 반사된 측정용 레이저(L_e)의 반사 레이저(L_f)는 다시 제2 종단 렌즈(153) 및 다른 빔 스플리터(152)를 차례로 통과한 후, 빔 스플리터(162)에서 진행 방향이 바뀌면서 포토 다이오드(163)로 입사된다. 또한, 빔 스플리터(162)는 혹여 다른 빔 스플리터(152)에서 일부 입사될 수 있는 가공용 레이저가 포토 다이오드(163)에 입사되지 않도록 차단하거나 경로를 바꿀 수 있다.

이후, 포토 다이오드(163)는 빔 스플리터(162)에서 진행 방향이 바뀐 반사 레이저(L_f)의 전기 신호를 검출하고, 오실로스코프(164)는 포토 다이오드(163)에서 검출된 반사 레이저(L_f)에 대한 전기 신호를 측정하며, 그 측정 결과를 제어부(170)로 전달한다. 이후, 제어부(170)에서는 오실로스코프(164)에서 측정된 반사 레이저(L_f)의 전기 신호의 선폭에 따라 가공용 레이저의 출력을 보정할 수 있다.

도 9는 최종 가공용 레이저(L_d)에 대한 신호와 측정용 레이저(L_e)의 반사 레이저(L_f)에 대한 시간에 따른 신호 크기를 나타낸다. 즉, 도 9는 웨이퍼(W)의 대상물(OB)에 대해 최종 가공용 레이저(L_d)의 파장이 532nm(도 9에서 분홍색 선으로 표시)이고 측정용 레이저(L_e)의 파장이 635nm(도 9에서 노란색 선으로 표시)인 경우에 측정된 각 신호의 결과를 나타낸다.

웨이퍼(W) 등의 대상물(OB)에 최종 가공용 레이저(L_d)가 조사되면 순간적으로 대상물(OB)의 표면이 용융된 액체 상태로 바뀌면서 그 조사 영역 내에 조사되는 측정용 레이저(L_e)의 반사도, 즉 반사 레이저(L_f)가 증가한다. 이때, 대상물(OB)가 용융되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 반사 레이저(L_f)의 신호는 펄스 형태로 나타나며, 이러한 펄스 형태는 오실로스코프(164)를 이용하여 측정할 수 있다. 즉, 도 9를 참조하면, 가공용 레이저(L_d)에 의해 웨이퍼(W)가 용융이 되고 일정 시간이 지난 후에 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호가 측정됨을 알 수 있다. 웨이퍼(W)에 조사되는 가공용 레이저(L_d)의 세기가 클수록 웨이퍼(W)의 용융 시간이 길어져 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호의 선폭은 넓어진다.

즉, 가공용 레이저(L_d)의 세기에 따라 대상물(OB)의 용융 상태 유지 시간이 변화하며, 이에 따라 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호의 선폭이 변화된다. 즉, 가공용 레이저(L_d)의 세기가 클수록, 대상물(OB)의 용융 상태 유지 시간이 길어지고, 이에 따라 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호의 선폭이 증가한다. 그 결과, 제어부(170)는 오실로스코프(164)에서 측정된 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호의 선폭을 분석하여, 가공용 레이저(L_d)의 파워를 상대적으로 확인할 수 있다.

즉, 제어부(170)는 반사 레이저(L_f)의 펄스 형태 신호의 선폭을 측정하여, 대상물(OB)의 가공 처리가 안정적으로 이루어지는가를 실시간으로 확인할 수 있다. 만일, 분석된 가공용 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

한편, 반사 신호 측정 시 대상물(OB) 상의 간섭 신호를 분석하여 용융된 깊이 정보, 즉 가공된 레이저 파워를 산출하는 종래 기술이 있다. 하지만, 이러한 간섭 신호는 크기가 매우 작아 분석에 어려움이 있다. 이를 개선하여, 본 발명은 제5 모니터링을 통해 간섭 신호보다 변화폭이 큰 반사 레이저(L_f)의 선폭 변화를 측정하여 가공용 레이저(L_d)의 세기를 산출하므로, 종래 기술 보다 더 정확한 분석이 가능하다.

이러한 제5 모니터링의 결과, 레이저 출력 상태가 안정적인 파워 산포를 유지하는지, 주기적인 발진이 이루어지는지, 장시간 사용에 대한 파워 감소가 있는지 등의 정보를 확인할 수 있다. 특히, 제5 모니터링에 따라, 대상물(OB)에 대한 가공 처리 중에 실시간으로 레이저의 파워에 대한 분석 및 보정이 가능하므로, 안정적인 레이저 운영이 가능하며, 일정한 가공 품질 도출이 가능하다. 또한, 이러한 제5 모니터링은 그 원리 상 가공 처리 중 표면 처리, 특히 웨이퍼(W)의 어닐링 처리 시에 최적합한 모니터링 방법일 수 있다.

도 10은 실제 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치에서 각 파워 미터(131, 132, 133, 134)를 이용해 레이저 파워를 측정한 결과를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 파워 미터(131, 132, 133, 134)에서 측정한 모든 레이저의 파워는 PTP(Pulse to Pulse) 편차가 +3% 내지 3% 이내로 안정적인 값을 가지는 것으로 나타났다. 여기서, PTP = +/- {(P_max-P_min)/(P_max+P_min)}X100[%]이며, P_max는 가공용 레이저의 순간적인 최대 파워, P_min는 가공용 레이저의 순간적인 최소 파워를 각각 나타낸다. 즉, 이러한 결과는 본 발명이 제1 모니터링 내지 제4 모니터링에 의해 보다 안정적인 레이저 운용이 가능함을 보여준다.

한편, 본 발명은 상술한 구성 외에, 추가적인 미러 또는 렌즈의 광학계를 더 포함할 수 있다. 이러한 광학계는 각 레이저의 경로 중간에서 각 레이저를 광학적으로 처리하여 대상물(OB)로 가이드(guide) 하기 위한 구성일 수 있다.

제어부(170)는 본 레이저 조사 장치(100)의 각 구성을 제어하는 구성이다. 예를 들어, 제어부(170)는 각종 연산 및 처리를 수행하는 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 특히, 제어부(170)는 레이저 광원부(110), 파워 미터(131, 132, 133, 134), 가변형 마스크(142'), 회전 미러(143), 레이저 다이오드(161), 포토 다이오드(163), 오실로스코프(164), 이동부(미도시) 등의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 회전 미러(143) 및 파워 미터(131, 132, 133, 134)에 의한 측정 동작과, 파워 미터(131, 132, 133, 134)에서 측정된 값에 따른 레이저 광원부(110)에서 생성되는 레이저의 파워를 보정하는 동작과, 대상물(OB)에 대한 위한 레이저 스캔을 위한 이동부의 이동 동작 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 가변형 마스크(142')에서 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)의 이동 및 회전을 제어할 수 있다.

한편, 상술한 제1 모니터링 구성 내지 제5 모니터링 구성은 선택적으로 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.

이하, 제어부(170)에 의해 제어 동작되는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 11은 제1 및 제4 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타내고, 도 12는 제2 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다. 또한, 도 13은 제3 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타내고, 도 14는 제5 모니터링에 따른 레이저 조사 방법을 나타낸다.

도 11 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 방법은 대상물(OB)에 대한 가공 처리(예를 들어, 다수의 반도체 소자를 구비한 웨이퍼에 대해 표면 처리 등)를 위한 방법으로서, 각 모니터링에 따라 다수의 단계를 포함한다. 이들 각 단계는 제어부(170)에 의해 제어 동작될 수 있다.

먼저, 도 11을 참조하면, 제1 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 S101 및 S102를 포함한다.

S101은 레이저 출력 단계이다. 즉, 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력하며, 그 중 일부 레이저(L')가 빔 스플리터(121)를 통해 파워 미터(131)로 입사된다.

S102는 레이저 출력 분석 및 보정 단계이다. 즉, 파워 미터(131)가 입사된 일부 레이저(L')의 파워를 측정하며, 해당 측정 값은 제어부(170)에 전달된다. 이때, 제어부(170)에서는 해당 일부 레이저(L')의 측정 값을 이용하여 원래 레이저 광원부(110)에서 출력된 레이저(L)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

다음으로, 도 11을 참조하면, 제4 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 S401 및 S402를 포함한다.

S401은 레이저 출력 단계이다. 즉, 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력한다. 이후, 각 광학계, 즉 레이저 정렬부(120), 호모게나이저(141), 마스크(142), 종단 렌즈(151) 및 빔 스플리터(152)를 거친 일부 레이저(L_c')가 파워 미터(134)로 입사된다.

S402는 레이저 출력 분석 및 보정 단계이다. 즉, 파워 미터(134)가 입사된 일부 레이저(L_c')의 파워를 측정하며, 해당 측정 값은 제어부(170)에 전달된다. 이때, 제어부(170)에서는 해당 일부 레이저(L_c')의 측정 값을 이용하여 최종 출력단에서의 레이저(L_d)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

다음으로, 도 12를 참조하면, 제2 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 S201 내지 S205를 포함한다.

먼저, 대상물(OB)에서 가공 영역의 하나의 라인에 대해 레이저 스캔한다(S201). 즉, 제어부(170)는 레이저 광원부(110)가 레이저를 생성 출력하도록 제어하면서, 대상물(OB)의 해당 라인에 대한 레이저 스캔이 가능하도록 이동부가 이동 동작하도록 제어할 수 있다.

이후, 모든 가공 영역의 모든 라인에 대해 레이저 스캔이 완료되었는지 확인하고(S202), 모든 라인에 대한 스캔이 완료된 경우, 가공 처리를 종료한다(S206).

반면, 아직 미가공 처리된 가공 영역이 남아 있고 현재 레이저 스캔 영역의 위치가 비가공 영역에 해당하는 경우, 회전 미러(143)가 레이저를 반사시키도록 회전되면서 레이저를 블로킹한다(S203).

이후, 회전 미러(143)에 의해 반사된 레이저의 파워를 파워 미터(132)가 측정함으로써 레이저 파워를 분석한다(S204). 이때, 측정된 레이저의 파워가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 제어부(170)는 레이저 광원부(110)의 레이저 생성 출력을 제어하거나, 기 설치된 감쇄기(attenuator)(미도시) 등이 동작하도록 제어하여 레이저의 파워를 해당 범위 내로 보정하여 안정화시킬 수 있다.

레이저의 파워 분석/보정이 완료되면, 대상물(OB)의 다음 가공 영역의 라인을 레이저 스캔할 수 있도록 이동부를 제어하여 대상 가공 영역을 변경하여 레이저 스캔을 수행한다(S205). 이후, 해당 대상 가공 영역의 라인에 대해, 상술한 S202부터 다시 수행한다.

특히, 이전에 제1 라인에 대해 일 방향으로 레이저 스캔이 수행되면, 다음의 제2 라인에 대해 타 방향으로 레이저 스캔이 수행될 수 있다. 즉, 각 라인에 대해 지그재그 방식으로 레이저 스캔이 수행될 수 있다.

이에 따라, S203 및 S204는 대상물(OB)의 가공 영역에 대한 제1 라인의 레이저 스캔 후부터 제2 라인의 레이저 스캔 전까지의 사이 시간(BT)에 수행될 수 있다. 예를 들어, BT는 수십 us일 수 있다. 즉, 제2 모니터링에서는 가공 영역들 사이에 존재하는 비 가공 영역에 대한 시간(즉, 가공 영역의 대상 라인을 변경하는 중의 시간)인 BT에서 실시간으로 레이저 파워에 대한 분석/보정이 이루어질 수 있다.

다음으로, 도 13을 참조하면, 제3 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 S301 내지 S303을 포함한다.

S301은 레이저 출력 단계이다. 즉, 대상물(OB)이 안착(준비)되기 전(즉, 레이저 스캔 전후)의 초기에 테스트용으로 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력한다. 이후, 각 광학계를 거친 최종 출력단의 레이저(L_d)가 제3 모니터링의 파워 미터(133)로 입사된다.

S302는 회전 미러를 이용한 레이저 출력 분석 및 보정 단계이다. 즉, 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력하는 중에, 회전 미러(143)가 잠시 회전 후 다시 제자리로 위치함으로써, 제2 모니터링의 파워 미터(132)가 해당 위치에서의 레이저(L_b 등)를 측정하며, 제3 모니터링의 파워 미터(133)는 이동부에 의해 그 조사 위치가 자신에게로 변경된 레이저(L_d)를 측정한다. 해당 측정 값은 제어부(170)에 전달된다. 이때, 제어부(170)에서는 해당 레이저의 측정 값을 이용하여 최종 출력단에서의 레이저(L_d)에 대한 파워를 분석할 수 있다. 만일, 분석된 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

S303은 이득 조정 단계이다. 즉, 제어부(170)는 각 파워 미터(132, 133)에서 측정된 레이저의 파워 값을 비교한다. 이때, 제2 모니터링의 파워 미터(132)에서는 그 레이저 진행 경로가 더 짧은 이유로 인해 제3 모니터링의 파워 미터(133)에서 보다 더 큰 파워 값이 측정될 것이다. 이에 따라, 제어부(170)는 제2 모니터링의 파워 미터(132)에서 측정되는 파워 값이 제3 모니터링의 파워 미터(133)에서 측정되는 파워 값과 동일하게 되도록, 제2 모니터링의 파워 미터(132)의 이득 값이 감소되도록 조정한다.

이후, 대상물(OB)에 대한 실제 가공 처리 중에 상술한 제2 모니터링을 통해 실시간 분석 및 보정을 수행한다.

다음으로, 도 14를 참조하면, 제5 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 S501 내지 S503을 포함한다.

S501은 가공용 레이저 출력 단계이다. 즉, 레이저 광원부(110)에서 레이저(L)를 출력한다. 이후, 각 광학계를 거친 최종 출력단의 가공용 레이저(L_d)가 대상물(OB)로 조사된다.

S502는 측정용 레이저 출력 단계이다. 즉, 레이저 다이오드(161)에서 측정용 레이저(L_e)를 출력한다. 이후, 측정용 레이저(L_e)가 각 광학계를 거쳐 대상물(OB)로 조사된다. 이때, 대상물(OB)에서 가공용 레이저(L_d)의 조사 영역 내에 측정용 레이저(L_e)가 조사된다.

S503은 가공용 레이저 분석 및 보정 단계이다. 즉, 대상물(OB)에서 반사된 측정용 레이저(L_e)의 반사 레이저(L_f)가 빔 스플리터(162) 등의 각 광학계를 거쳐 포토 다이오드(163)로 입사된다. 이때, 포토 다이오드(163)는 입사된 반사 레이저(L_f)의 전기 신호를 검출하며, 오실로스코프(164)는 포토 다이오드(163)에서 검출된 반사 레이저(L_f)에 대한 전기 신호를 측정하며, 그 측정 결과를 제어부(170)로 전달한다. 이후, 제어부(170)에서는 오실로스코프(164)에서 측정된 반사 레이저(L_f)의 전기 신호의 선폭에 따라 가공용 레이저의 출력을 보정할 수 있다. 즉, 분석된 가공용 레이저(L_d)의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우, 제어부(170)는 해당 변경 값을 반영하여 레이저 광원부(110)의 출력을 보정하도록 제어할 수 있다.

한편, 제1 내지 제5 모니터링에 따른 레이저 조사 방법은 준비 단계를 추가적으로 수행할 수도 있다.

즉, 준비 단계는 가변형 마스크(142')의 빔 차단면(142a, 142b, 142c, 142d)의 위치 또는 회전각(θ을 조절하여 빔 관통면(142e)에 대한 크기/모양 및 회전각(θ을 조절하는 단계이다. 즉, 대상물(OB)에서 하나의 라인을 가공 처리할 수 있을 만큼의 가공용 레이저(L_d)가 대상물(OB)에 조사될 수 있도록, 빔 관통면(142e)에 대한 크기 및 모양을 조절한다.

이때, 대상물(OB)이 웨이퍼(W)인 경우, 하나의 라인은 일렬로 정렬된 반도체 소자들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자는 5mm X 5mm에서 40mm X 40mm 크기를 가질 수 있으며, 이러한 반도체 소자의 크기에 따른 하나의 라인 두께에 따라, 빔 관통면(142e)의 크기/모양 회전각(θ이 조절될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 어닐링(annealing) 등의 가공 처리를 위해 레이저 조사 시 레이저의 실시간 모니터링 및 보정이 가능하며, 보다 안정적인 레이저 운용이 가능한 이점이 있다. 즉, 어닐링 공정에서 웨이퍼가 용융되는 경우, 공정 산포, 생산성 품질 등을 관리하기 위해 가공 레이저의 상태를 실시간으로 확인할 필요가 있는데, 본 발명은 이러한 레이저 어닐링 등의 가공 처리 시 실시간으로 레이저 상태를 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 가공 유무나 가공 상태를 확인하기 위하여 레이저가 조사되었는지, 정확한 파워를 유지하고 있는지, 가공 영역의 가공이 원할하게 이루어 졌는지 등에 대한 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 레이저 광원부 120: 레이저 정렬부
121, 152, 162: 빔 스플리터 122: 미러
131, 132, 133, 134: 파워 미터 141: 호모게나이저
142: 마스크 143: 회전 미러
151, 153: 종단 렌즈 161: 레이저 다이오드
163: 포토 다이오드 164: 오실로스코프
OB: 대상물

Claims (12)

1. 레이저를 조사하여 대상물을 가공하는 레이저 조사 장치로서,
   가공용 레이저를 출력하는 n개의 레이저 광원부;
   상기 가공용 레이저보다 파워가 작고 파장이 큰 측정용 레이저를 출력하는 레이저 다이오드;
   상기 측정용 레이저를 대상물에 조사한 다음 형성되는 반사 레이저의 진행 방향을 변경하는 빔 스플리터;
   상기 반사 레이저의 전기 신호를 검출하는 포토 다이오드;
   상기 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 펄스 형태 신호를 측정하는 오실로스코프;
   상기 가공용 레이저 및 측정용 레이저의 조사 위치를 이동시키는 이동부; 및
   상기 레이저 광원부의 레이저 출력을 분석 및 보정하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는,
   대상물에 상기 가공용 레이저를 조사한 후, 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 상기 측정용 레이저를 조사하여 측정한 반사 레이저의 펄스 형태 신호를 분석하여, 상기 가공용 레이저의 파워를 확인하고, 확인한 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 레이저 조사 장치(단, 상기 n은 자연수임).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 대상물에 상기 가공용 레이저를 조사하여 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 표면이 용융되면, 상기 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 형성되는 상기 펄스 형태 신호의 선폭이 증가하며, 상기 가공용 레이저의 파워가 높을수록, 상기 용융 상태의 유지 시간이 길어지며, 상기 펄스 형태 신호의 선폭이 증가하여 상기 가공용 레이저의 파워를 확인하는 레이저 조사 장치.
   
3. 레이저를 조사하여 대상물을 가공하는 레이저 조사 장치로서,
   가공용 레이저를 출력하는 n개의 레이저 광원부;
   상기 가공용 레이저의 진행 방향을 변경하는 레이저 정렬부;
   상기 가공용 레이저를 균일화하는 호모게나이저;
   상기 호모게나이저에서 균일화한 가공용 레이저를 통과시키거나 반사하는 회전 미러; 및
   상기 회전 미러에서 반사한 가공용 레이저의 파워를 측정하여 측정값을 생성하는 제1 파워 미터;
   상기 가공용 레이저보다 파워가 작고 파장이 큰 측정용 레이저를 출력하는 레이저 다이오드;
   상기 측정용 레이저를 대상물에 조사한 다음 형성되는 반사 레이저의 진행 방향을 변경하는 빔 스플리터;
   상기 반사 레이저의 전기 신호를 검출하는 포토 다이오드;
   상기 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 펄스 형태 신호를 측정하는 오실로스코프;
   상기 가공용 레이저 및 측정용 레이저의 조사 위치를 이동시키는 이동부; 및
   상기 레이저 광원부의 레이저 출력을 분석 및 보정하는 제어부를 포함하되,
   상기 대상물은 가공 영역들 사이에 비가공 영역이 위치하며,
   상기 회전 미러는,
   상기 대상물의 비가공 영역에 상기 가공용 레이저가 조사되는 경우 회전하여 상기 가공용 레이저를 반사하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 파워 미터에서 생성한 측정값을 이용해 상기 레이저 광원부에서 출력한 가공용 레이저의 파워를 분석하고, 상기 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하고,
   상기 대상물에 상기 가공용 레이저를 조사하여 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 표면이 용융되면 상기 가공용 레이저를 이동시키고, 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 상기 측정용 레이저를 조사하며, 상기 측정용 레이저의 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 펄스 형태 신호를 측정하고, 상기 펄스 형태 신호의 선폭 변화를 분석하여 상기 가공용 레이저의 파워를 분석하며, 분석한 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 레이저 조사 장치(단, 상기 n은 자연수임).
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 레이저 정렬부는,
   상기 n이 복수인 경우 복수 개의 가공용 레이저의 이격 간격을 좁히도록 정렬하는 레이저 조사 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 레이저 정렬부는,
   입사되는 레이저에 대해 일부는 통과시키고 나머지는 진행 방향을 바꿔 정렬하는 n개의 레이저 정렬용 빔 스플리터를 더 포함하는 레이저 조사 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 레이저 정렬용 빔 스플리터를 통과한 일부 레이저의 파워를 측정하여 측정값을 생성하는 제2 파워 미터를 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 제2 파워 미터에서 측정한 측정값을 이용해 상기 레이저 광원부에서 출력한 가공용 레이저의 파워를 분석하고, 상기 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 레이저 조사 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   회전 미러를 통과한 가공용 레이저가 직접 조사되면, 상기 가공용 레이저의 파워를 측정하여 측정값을 생성하는 제3 파워 미터를 더 포함하고,
   상기 제3 파워 미터는 대상물 가공전 테스트를 위해 상기 회전 미러를 통과한 가공용 레이저가 직접 조사되도록 이동하며,
   상기 제어부는,
   상기 제3 파워 미터에서 생성한 측정값과 상기 제2 파워 미터에서 생성한 측정값을 비교하고, 상기 제2 파워 미터의 측정값이 상기 제3 파워 미터의 측정값과 동일해지도록 상기 제2 파워 미터의 이득 값을 감소시키도록 보정하는 레이저 조사 장치.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 호모게나이저 및 상기 회전 미러 사이에 설치되어 상기 호모게나이저에서 균일화한 상기 가공용 레이저의 빔 단면 형상을 변경하는 마스크를 더 포함하고,
   상기 마스크는 상기 가공용 레이저를 차단하는 빔 차단면 및 상기 가공용 레이저를 통과시키는 빔 관통면을 포함하는 레이저 조사 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 회전 미러 또는 마스크를 통과한 가공용 레이저를 상기 대상물로 조사하기 위해 설치되는 텔레센트릭 렌즈 및 상기 텔레센트릭 렌즈를 통해 조사되는 가공용 레이저의 파워를 측정하여 측정값을 생성하는 제3 파워 미터를 더 포함하는 레이저 조사 장치.
   
10. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 조사 장치를 이용해 대상물을 가공하는 레이저 조사 방법으로서,
    n개의 가공용 레이저를 출력하는 단계 및
    상기 가공용 레이저를 정렬하고 균일화한 다음, 균일화한 가공용 레이저를 대상물로 조사하여 상기 대상물을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 대상물을 가공하는 단계는, 상기 가공용 레이저의 출력을 보정하는 제1 레이저 출력 보정 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 레이저 출력 보정 단계는,
    상기 대상물에 상기 가공용 레이저를 조사하여 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 표면이 용융되면 상기 가공용 레이저를 이동시키고, 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 상기 측정용 레이저를 조사하는 단계; 상기 측정용 레이저의 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 펄스 형태 신호를 측정하는 단계; 상기 펄스 형태 신호의 선폭 변화를 분석하여 상기 가공용 레이저의 파워를 분석하는 단계; 및 분석한 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 단계를 포함하는 레이저 조사 방법.
    
11. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 조사 장치를 이용해 대상물을 가공하는 레이저 조사 방법으로서,
    n개의 가공용 레이저를 출력하는 단계 및
    상기 가공용 레이저를 정렬하고 균일화한 다음, 균일화한 가공용 레이저를 대상물로 조사하여 상기 대상물을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 대상물은 가공 영역들 사이에 상기 비가공 영역이 위치하며,
    상기 대상물을 가공하는 단계는, 상기 가공용 레이저의 출력을 보정하는 제1 레이저 출력 보정 단계 및 제2 레이저 출력 보정 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 레이저 출력 보정 단계는,
    상기 대상물에 상기 가공용 레이저를 조사하여 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 표면이 용융되면 상기 가공용 레이저를 이동시키고, 상기 가공용 레이저의 조사 영역에 상기 측정용 레이저를 조사하는 단계; 상기 측정용 레이저의 반사 레이저의 전기 신호를 이용해 펄스 형태 신호를 측정하는 단계; 상기 펄스 형태 신호의 선폭 변화를 분석하여 상기 가공용 레이저의 파워를 분석하는 단계; 및 분석한 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 레이저 출력 보정 단계는,
    상기 대상물의 비가공 영역에 상기 가공용 레이저가 조사되는 경우 회전 미러를 회전시켜 균일화한 상기 가공용 레이저를 반사하는 단계; 상기 회전 미러에서 반사한 가공용 레이저의 파워를 측정하여 측정값을 생성하는 단계; 상기 제1 파워 미터에서 생성한 측정값을 이용해 상기 레이저 광원부에서 출력한 가공용 레이저의 파워를 분석하는 단계; 및 상기 가공용 레이저의 파워가 설정된 값에서 변경된 경우 상기 레이저 광원부의 출력을 보정하는 단계를 포함하는 레이저 조사 방법.
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