KR20010111830A - Laser transfer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대면적 스캔시 스캔위치에 따른 빔 세기와 디더링(DETHERING)폭의 불균일성을 제거할 수 있도록 한 레이저 전사장치에 관한 것으로,The present invention relates to a laser transfer apparatus capable of eliminating nonuniformity of beam intensity and dithering width according to a scan position when scanning a large area.
본 발명은 대 면적 스캔시 빔편향신호와 세기 변조신호를 출력하는 콘트롤러와; 상기 콘트롤러로부터 제어신호를 받아 레이저 빔을 조작하는 음향광학 편향기를 통해서 레이저빔을 스테이지 위에 스캔하는 레이저 전사장치에 있어서, 상기 콘트롤러 로부터 출력되는 빔의 세기를 결정하는 변조신호와 빔의 디더링 폭을 결정하는 편향신호를 보정하는 수단과, 상기 수단은 X 갈바노 메터의 위치데이타를 위치정보를 이용하여 보정하는 수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.The present invention provides a controller for outputting a beam deflection signal and an intensity modulation signal during a large area scan; A laser transfer apparatus for scanning a laser beam on a stage through an acoustic optical deflector that receives a control signal from the controller and manipulates a laser beam, wherein the modulation signal and the dither width of the beam determine the intensity of the beam output from the controller. Means for correcting the deflection signal, said means comprising means for correcting the position data of the X galvanometer using position information.
Description
본 발명의 레이저 전사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대면적 스캔시 스캔위치에 따른 빔 세기와 디더링(DETHERING)폭의 불균일성을 제거할 수 있도록 한 레이저 전사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser transfer apparatus of the present invention, and more particularly, to a laser transfer apparatus capable of removing nonuniformity of beam intensity and dithering width according to a scan position during a large area scan.
일반적으로 광식각 방식(Photolithographic)이 아닌 방법으로 칼라 이미지를 형성하는 방법의 한 종류로 빛에 의한 열전사법이 있다.In general, a method of forming a color image by a non-photolithographic method is a thermal transfer method using light.
이 빛에 의한 열전사법은 크게 도너 필름(donor film) 그리고 기판으로 구성되며, 광원에서 나온 빛은 도너 필름의 빛 흡수체에 의하여 흡수되어 열에너지로 변환되고, 이 열에너지에 의하여 도너 필름의 물질이 상기 기판으로 전사(transfer)되어 원하는 이미지를 형성하게 된다(미국특허 US5220348, US5256506, US5278023, US530873, US5521035).The thermal transfer method using light is largely composed of a donor film and a substrate, and the light emitted from the light source is absorbed by the light absorber of the donor film and converted into thermal energy. Are transferred to form a desired image (US Pat. Nos. US5220348, US5256506, US5278023, US530873, US5521035).
이러한 열전사법은 액정 표시소자에 이용되는 칼라필터의 제조에도 이용될 수 있다(미국특허 US5521035).This thermal transfer method can also be used to manufacture color filters used in liquid crystal display devices (US Pat. No. 5,552,035).
즉 레이저 전사장치는 도 1 에 도시한 바와같이, 편향신호와 변조신호를 출력하는 콘트롤러(10)와; 상기 콘트롤러(10)로부터 제어신호를 받아 구동하는 파워서플라이(11)와, 상기 파워서플라이(11)로부터 전원을 받아 빔을 발사하는 레이저(12)와, 상기 마이크로 콘트롤러(10)에서 출력되는 편향신호와 세기 변조신호를 드라이버(13)를 통해서 전달받아 레이저 빔을 편향시키는 음향 광학 편향기(AOD)와, 상기 콘트롤러(10)로부터 받은 X,Y 위치에 따라 드라이버(14)(15), X,Y 갈바노 메터(16)(17) 및 스캔 렌즈(18)를 통해서 레이저빔을 스테이지(STAGE)(19)위에 스캔하게 된다.That is, the laser transfer apparatus includes a controller 10 for outputting a deflection signal and a modulation signal as shown in FIG. 1; A power supply 11 for driving control signals from the controller 10, a laser 12 for receiving beams from the power supply 11, and a deflection signal output from the microcontroller 10; And an intensity-modulated signal transmitted through the driver 13 to deflect the laser beam, and the drivers 14, 15, X, and X according to the X and Y positions received from the controller 10. The Y galvanometer 16, 17 and the scan lens 18 scan the laser beam onto the stage 19.
이 경우 이용되는 레이저 광원(빔)은 그 모양이 일반적으로 도 2 에 도시한 바와같이 가우스 분포를 갖다.The laser light source (beam) used in this case generally has a Gaussian distribution as shown in FIG.
이러한 가우스 빔을 이용하는 경우, 특히 비교적 큰 빔 크기(약 60 ㎛ 이상)이용하는 경우에는 빔 모양의 특성상, 전사를 일으키는 최소 에너지인 문턱 에너지에서의 빔 모양의 기울기가 완만하기 때문에 형성되는 이미지의 가장자리 품질(EDGE QUALITY)이 떨어지게 되는 단점이 있다.When using such a Gaussian beam, especially when a relatively large beam size (about 60 µm or more) is used, the edge quality of the formed image is due to the gentle slope of the beam shape at the threshold energy which is the minimum energy causing the transfer due to the shape of the beam shape. There is a disadvantage that (EDGE QUALITY) falls.
그러므로 가장자리의 에너지를 도 3 에 도시한 바와같이, 스캔시 스캔방향으로 길이(d)가 길고 스캔방향에 수직방향으로는 폭(b)이 좁은 타원형의 빔을 스캔 방향에 수직으로 원하는 폭 만큼 진동시키면서 스캔하는 디더링 방법이 사용된다.Therefore, as shown in Fig. 3, the energy of the edge oscillates an elliptical beam having a long length d in the scanning direction and a narrow width b in the direction perpendicular to the scanning direction by the desired width perpendicular to the scanning direction. While dithering is used.
이때 진동은 음향 광학 편향기(Acousto-Optic Delflector)를 이용하며, 스캔은 갈바노메터(galvonometer)를 이용한다At this time, vibration is performed using an acoustic-optic delflector, and scanning is performed using a galvonometer.
그러나 보통 스캔 위치에 따라 빔의 세기나 디더링 폭이 달라지고, 이 세기의 변화는 광학계의 효율이 스캔 위치에 따라 균일하지 않기 때문이고, 디더링 폭(2a)이 달라지는 것은 스캐닝 광학계의 왜곡 때문이다.However, the intensity or dither width of the beam varies depending on the scan position, and the change in the intensity is because the efficiency of the optical system is not uniform depending on the scan position, and the dither width 2a varies due to the distortion of the scanning optical system.
스캔 영역이 작은 경우에는 무시할 수 있으나, 대 면적에 적용할 때는 무시할 수 없을 정도가 되어 보정이 필요하다.If the scan area is small, it can be ignored, but when it is applied to a large area, it cannot be ignored, and correction is necessary.
레이저 파워를 시간변화에 대해 안정화시키는 것이나(US5610709), 음향 광학 편향기의 편향각에 따른 효율의 균일화(US5067798)도 필요하지만 안정화된 레이저를 사용하고 디더링 파형을 변형시키면 이에 의한 불균일은 상대적으로 낮아진다.Stabilizing the laser power against time variation (US5610709) or uniformity of efficiency according to the deflection angle of the aco-optical deflector (US5067798) is also required, but using a stabilized laser and modifying the dither waveform results in relatively low unevenness. .
따라서 본 발명의 목적은 대 면적 전사장치로 스캔할 때 스캔위치에 따른 빔 세기와 디더링 폭의 불 균일성을 개선하여 균일한 빔 세기와 디더링 폭을 얻을 수 있도록 하고자 하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to improve the uniformity of the beam intensity and dither width according to the scan position when scanning with a large area transfer device to obtain a uniform beam intensity and dither width.
도 1 은 종래 레이저 전사장치의 회로 블록도1 is a circuit block diagram of a conventional laser transfer device;
도 2 는 종래 레이저 전사장치의 빔 세기 및 폭 특성도2 is a view illustrating beam intensity and width characteristics of a conventional laser transfer device;
도 3 은 종래 레이저 전사장치의 디더링3 is a dither of a conventional laser transfer device.
도 4 는 본 발명 레이저 전사장치의 회로 블록도4 is a circuit block diagram of the laser transfer device of the present invention.
도 5 는 본 발명에 적용되는 음향광학 편향기의 편향신호 및 편향각도5 is a deflection signal and a deflection angle of an acoustic optical deflector applied to the present invention.
도 6 은 본 발명 레이저 전사장치의 빔 세기 와 폭에 대한 보정 데이타6 is correction data for beam intensity and width of the laser transfer apparatus of the present invention.
도 7 은 본 발명 레이저 전사장치의 빔 세기와 폭 특성도7 is a view showing the beam intensity and width characteristics of the laser transfer device of the present invention.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 대 면적 스캔시 콘트롤러로부터 음향광학편향기에 변조신호와 편향신호를 출력하여 레이저빔을 스테이지 위에 스캔하는 레이저 전사장치에 있어서, 상기 콘트롤러 로부터 출력되는 빔의 세기를 결정하는 변조신호와 빔의 디더링 폭을 결정하는 편향신호를 보정하는 수단과, 상기 수단은 X 갈바노메터의 위치데이타를 위치정보로 하여 보정하여서 된 것을 특징으로 한다.In order to realize the above object, the present invention provides a laser transfer device for scanning a laser beam on a stage by outputting a modulation signal and a deflection signal from an controller to an acoustooptic deflector during a large-area scan. Means for correcting the modulation signal to be determined and the deflection signal for determining the dithering width of the beam, wherein said means is corrected by using the position data of the X galvanometer as position information.
그러므로 본 발명에 의하면, 대면적 전사장치를 스캔할 때 보정수단을 통해서 레이저 빔의 세기와 디더링 폭을 보정함으로써, 균일한 빔 세기를 얻을 수 있어 전사된 패턴 폭이 균일해 질 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, when scanning a large area transfer device, by correcting the intensity and dither width of the laser beam through the correction means, a uniform beam intensity can be obtained and the transferred pattern width can be made uniform.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.
도 4 은 본 발명 레이저 전사장치의 제어 블록도 로서, 편향신호와 변조신호를 출력하는 콘트롤러(10)와; 상기 콘트롤러(10)로부터 제어신호를 받아 레이저빔을 조작하는 음향광학 편향기(AOD)를 통해서 레이저빔을 스테이지 위에 스캔하는 레이저 전사장치에 있어서, 상기 콘트롤러(10)로부터 출력되는 편향신호와 변조신호를 X 위치정보에 따라 보정하여 빔의 세기와 디더링 폭을 보정하는 보정수단(200)을 구비하되, 상기 보정수단(200)은 X 갈바노메터의 위치에 따른 세기와 폭 보정 데이터가 저장된 메모리(LUT1)(LUT2)와; 상기 마이크로 콘트롤러(10)로부터 보내온 변조신호를 상기 메모리(LUT1)로부터 입력되는 빔의 세기 보정데이타에 따라 변조하는 감쇠기회로(R-2R Ladder)와; 상기 콘트롤러(10)로부터 보내온 편향신호의 교류성분을 직류성분으로 정류하는 정류기와; 상기 편향신호에서 직류성분을 감산하여 교류성분은 출력하는 감산기(-)와; 상기 감산기(-)에서 출력된 교류성분을 상기 메모리(LUT2)로부터 입력되는 빔의 폭 보정 데이터에 따라 빔의 폭 데이터를 변조하는 감쇠기회로(R-2R Ladder)와; 감쇠기회로(R-2R Ladder)에서 출력된 변조신호와 상기 정류기로부터 정류된 직류신호를 가산하여 출력하는 가산기(+)로 구성된다.4 is a control block diagram of the laser transfer apparatus of the present invention, comprising: a controller 10 for outputting a deflection signal and a modulation signal; In the laser transfer device for scanning the laser beam on the stage through an acoustic optical deflector (AOD) for receiving a control signal from the controller 10 to operate the laser beam, the deflection signal and the modulation signal output from the controller 10 Is corrected according to the X position information, and the correction means 200 corrects the intensity and dither width of the beam, wherein the correction means 200 includes a memory in which the intensity and width correction data are stored according to the position of the X galvanometer ( LUT1) (LUT2); An attenuator circuit (R-2R Ladder) for modulating the modulated signal sent from the microcontroller (10) according to the intensity correction data of the beam input from the memory (LUT1); A rectifier for rectifying the AC component of the deflection signal sent from the controller 10 as a DC component; A subtractor (-) which subtracts a DC component from the deflection signal and outputs an AC component; An attenuator circuit (R-2R Ladder) for modulating the width data of the beam according to the width correction data of the beam inputted from the memory (LUT2) to the AC component outputted from the subtractor (-); And an adder (+) for adding the modulated signal output from the attenuator circuit R-2R Ladder and the DC signal rectified from the rectifier.
상기와 같이 본 발명은 디더링을 위하여 음향 광학 편향기(AOD)드라이버에 변조신호와 편향신호를 가해준다. 상기 편향신호는 편향각도를 조정하는 신호로 도 5 에 도시한 바와 같이 디더링의 폭과 주기등을 결정해 주게 된다.As described above, the present invention applies a modulation signal and a deflection signal to an AOD driver for dithering. The deflection signal is a signal for adjusting the deflection angle, and as shown in FIG. 5, the dithering width and period are determined.
그런데 일정한 크기의 편향신호를 가해 주더라도 스캔위치에 따라 디더링 폭이 다르게 나타난다.However, even if a certain amount of deflection signal is applied, the dithering width is different depending on the scan position.
이것은 광학계(스캔렌즈)의 왜곡 때문이다.This is due to the distortion of the optical system (scan lens).
이것을 없애려면 스캔 위치에 따라 편향신호를 다르게 주어야 한다.To eliminate this, the deflection signal must be given differently depending on the scan position.
편향신호는 직류성분과 교류성분이 합한 것으로 디더링 폭은 교류성분의 진폭과 관련되므로 교류성분의 진폭만을 조정해야 한다.The deflection signal is the sum of the DC component and the AC component. Since the dither width is related to the amplitude of the AC component, only the amplitude of the AC component should be adjusted.
그리고 변조신호는 음향 광학 편향기(AOD)의 광학효율, 즉 편향된 레이저 빔의 세기를 조정하는 신호로 이것 역시 도 6 에 도시한 바와 같이, 일정한 크기의 신호를 가해 주더라도 스캔 위치에 따라 빔의 세기가 다르게 나온다.The modulated signal is a signal for adjusting the optical efficiency of the AOD, that is, the intensity of the deflected laser beam, which is also shown in FIG. The century comes out differently.
이것은 광학계(렌즈, 미러등)의 광학 효율이 일정하지 않기 때문이다.This is because the optical efficiency of the optical system (lens, mirror, etc.) is not constant.
상기 변조신호는 펄스형태이며 신호의 크기가 효율과 관계가 있으므로 신호의 크기를 조정하면 된다.Since the modulated signal is in the form of a pulse and the magnitude of the signal is related to efficiency, the magnitude of the signal may be adjusted.
또한 폭과 빔 세기의 변화는 빔의 위치에 따라 결정되므로 빔의 위치에 따라신호의 크기를 조절해야 한다.Also, since the change in width and beam intensity is determined by the position of the beam, the size of the signal must be adjusted according to the position of the beam.
빔의 위치는 X 갈바노메터(24)의 위치에 의해 결정되므로 콘트롤러(10)에서 X 갈바노메터(24)로 전달되는 위치 데이터를 끌어와 위치에 따른 세기와 폭 보정 데이터가 저장된 메모리(LUT1)(LUT2)의 주소로 이용한다.Since the position of the beam is determined by the position of the X galvanometer 24, the memory in which the intensity and width correction data according to the position is stored by drawing the position data transferred from the controller 10 to the X galvanometer 24 (LUT1). It is used as the address of (LUT2).
그러면 X 갈바노메터(24)의 위치가 변화함에 따라 X 갈바노메터(24)위치에 해당되는 메모리(LUT1)(LUT2)에서 읽혀진 보정 데이터는 변조와 편향 두 채널의 신호 감쇠기로 전달되어 두 신호를 각각 조절하게 된다.Then, as the position of the X galvanometer 24 changes, the correction data read from the memory LUT1 (LUT2) corresponding to the X galvanometer 24 position is transferred to the signal attenuator of the modulation and deflection two channels, so that the two signals are Will be adjusted individually.
X 갈바노메터(24)의 위치 데이터는 16 비트로 폭과 빔의 세기의 변화가 위치에 따라 급격하게 변화하지 않으므로 상위 12 비트만을 보정데이타 롬(도시되지않음)의 주소로 이용한다.The position data of the X galvanometer 24 is 16 bits, and since the change of the width and the intensity of the beam does not change rapidly depending on the position, only the upper 12 bits are used as the address of the correction data ROM (not shown).
상기 보정데이타는 8 비트 크기로 감쇠기회로(R-2R Ladder)에서 가해진 입력신호(Vi)를 보정데이타(0~255)에 따라 변조하여 출력(Vo)한다.The correction data is 8 bits long and modulates the input signal Vi applied from the attenuator circuit R-2R Ladder according to the correction data 0 to 255 and outputs the output Vo.
Vo = Vi×(9 + (보정데이타)/256)/10Vo = Vi × (9 + (correction data) / 256) / 10
한편 상기 편향신호의 경우는 디더링 빔의 폭을 결정하는 것으로, 폭 변화를 조정하기 위하여 교류신호만을 변조해야 한다.In the case of the deflection signal, the width of the dithering beam is determined, and only the AC signal needs to be modulated to adjust the width change.
그래서 직류와 교류성분이 혼합된 입력신호로부터 정류기로 직류성분을 추출하여 원래 신호에서 직류성분을 빼면 교류성분을 얻을 수 있고, 보정데이타에서 지정한 만큼 감쇄시켜 직류성분에 더하면 된다.Therefore, the DC component can be obtained by extracting the DC component from the input signal mixed with the DC and AC components, and subtracting the DC component from the original signal. The AC component can be attenuated by the correction data and added to the DC component.
즉 상기 보정데이타 추출 과정을 살펴보면,In other words, looking at the correction data extraction process,
1) 빔의 위치와 X 갈바노메터 위치신호와의 관계식은 x(DACx) = -0.0132 ×(DACx - 215) [mm] ∴ DACx = 16 비트 x 위치신호이다.1) The relationship between the beam position and the X galvanometer position signal is x (DACx) = -0.0132 × (DACx-2 15 ) [mm] ∴ DACx = 16 bit x position signal.
2) 빔위치에 따라 빔의 세기와 디더링 폭을 측정(P(x), W(x)).2) Measure beam intensity and dither width according to beam position (P (x), W (x)).
3) 각 데이터 설정에 대한 (최소값)/(각 데이터)로 도 6 에 도시한 바와같이 정규: 증폭율(P mim / P(x), W mim / W(x)).3) Normally, as shown in FIG. 6 as (minimum value) / (each data) for each data setting: amplification factor (P mim / P (x), W mim / W (x)).
4) 정규화 된 데이터 대한 근사식은 a = a(x)4) The approximation for normalized data is a = a (x)
5) 증폭률을 8 bit 감쇠기회로(R-2R ladder) 데이터 변환5) Converting amplification rate to 8 bit attenuator circuit (R-2R ladder) data
증폭회로 증폭율 : a =(9 + ki)/10, k = DAC / 28(DAC = LUT 8 비트 데이Amplification Circuit Amplification Ratio: a = (9 + ki) / 10, k = DAC / 2 8 (DAC = LUT 8 bit day
터, a = 0.9 ~ 1.0) ∴ DAC = 28×(10a - 9), A = 0.9 to 1.0) ∴ DAC = 2 8 × (10a-9)
6) 결론적으로 증폭율 DAC 와 빔 위치 사이의 변환 테이블을 작성6) In conclusion, create a conversion table between the amplification factor DAC and the beam position.
DAC = DAC(x)DAC = DAC (x)
a = a(x) → DAC = 28× (10a - 9)a = a (x) → DAC = 2 8 × (10a-9)
따라서 상기 결과 도 7 에 도시한 바와 같이 스캔영역에 대한 빔의 세기와 폭은 편차는 하기와 같이 거의 없는 상태로 된다.As a result, as shown in FIG. 7, the intensity and the width of the beam with respect to the scan area are almost unchanged as follows.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 대면적 전사장치로 스캔할 때 X 갈바노메터 위치데이타를 이용하여 레이저빔의 위치에 따라 음향광학편향기의 빔의 세기를 결정하는 변조신호와 빔의 디더링 폭을 결정하는 편향신호를 보정함으로써, 균일한 빔 세기와 디더링 폭을 얻을 수 있어 전사된 패턴 폭이 균일해 질 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention uses the X-galvanometer position data when scanning with a large-area transfer device, and the dither width of the modulated signal and the beam to determine the intensity of the beam of the acoustic optical deflector according to the position of the laser beam. By correcting the deflection signal to determine the uniform beam intensity and dither width can be obtained, the effect that the transferred pattern width can be uniform.
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