KR20130034474A - 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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윤성진
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지영수
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Abstract

본 발명은 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저 출력 조정 장치는 레이저 빔(10)을 생성하는 레이저부(100); 레이저 빔(10)이 통과하는 경로를 제공하는 광학부(200); 광학부(200)를 통과한 레이저 빔(10)을 기판(20)에 조사하는 가공부(300); 레이저부(100)와 광학부(200) 사이에 배치되고, 레이저부(100)에서 생성된 레이저 빔(10)의 출력을 측정하는 제1 측정부(400); 광학부(200) 내에 배치되고, 광학부(200)를 통과하는 레이저 빔(10)의 출력을 측정하는 제2 측정부(500); 및 제1 측정부(400)와 제2 측정부(500)가 측정한 레이저 빔(10)의 출력 신호를 전송 받고, 레이저부(100)에 신호를 전송하여 레이저부(100)에서 생성하는 레이저 빔(10)의 출력을 조정하는 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 출력 조정 장치 및 그 방법{DEVICE FOR CONTROLLING LASER OUTPUT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 제1 측정부 및 제2 측정부에서 측정하여, 기판에 조사되는 레이저 빔의 출력을 용이하게 조정할 수 있는 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이 장치, 특히, 액정 표시 장치(LCD)의 수요의 증가와 대형화에 추세에 비추어, 그 응용도와 크기의 증가, 해상도의 증가 속도가 가속화 되어 오고 있으며, 생산성의 증가와 낮은 가격을 위해서 제조 공정의 단순화 및 수율 향상의 관점에서 많은 노력이 경주되고 있다. 액정 표시 장치의 기본적인 구성은 블랙 매트리스와 컬러 필터와 공통 전극이 형성된 상부 기판과, 화소 영역과 화소 전극과 스위칭 소자와 배선이 형성된 하부 기판, 및 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 액정이 충진되는 구조로 설명될 수 있다.
이러한 하부 기판 상에 형성되는 구성요소는 제작 공정 중 배선의 단선이나 단락 등의 불량이 발생하며 이러한 결함은 이미지 소자의 표시 면적이 대형화됨에 따라 더욱 많아지고 있으며 액정 표시 장치의 품질의 향상과 안정성을 향상시키기 위해서는 이러한 결함의 리페어 기술이 필요하게 되었다.
이러한 리페어 기술로 각광을 받던 것이 리페어를 위한 예비 배선을 구비하여 결함 발생시 예비배선을 연결하여 단선을 수리하는 방법이었으나, 이는 리페어 배선이 너무 길게 되는 경우에 배선의 저항값에 의해 신호 레벨이 낮아지게 되어, 액정 패널의 동작 특성에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근 각광을 받고 있는 것이 레이저 CVD를 이용한 리페어 배선 방법이다. 즉, 기본적으로 결함을 발견한 경우에 결함 부위의 일정 부분을 레이저로 절단하고 CVD 방법에 의해 리페어 배선을 증착하고 패턴을 형성하는 방법을 사용하거나, 또는 배선이 단선되는 경우 레이저 화학기상 증착법(Laser CVD)을 이용하여 금속을 증착함으로써, 단선된 배선을 전기적으로 연결하는 방법을 사용하여 리페어를 완료하는 방식을 취하여 왔다. 이러한 레이저 CVD 리페어 방식은 배선의 단선시, 단선된 부위에 원하는 형상의 금속 배선을 바로 성장할 수 있어 수리 공정이 간단하고 적용 영역도 게이트 배선이나 데이터 배선을 포괄하여 모두 수리가 가능한 장점이 있다. 한편, 기판의 결함을 리페어할 뿐만 아니라 미세한 배선을 증착하는 공정에 있어서도 레이저 CVD를 이용할 수 있다. 이와 같은 종래의 레이저 CVD를 이용한 결함 부위 리페어에 대한 기술은 한국공개특허공보 제2008-0042201호 등에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 레이저 CVD 장치의 경우에는 레이저부(100)에서 생성되는 레이저 빔(10)이 광학부(200)를 통과하여 가공부(300)에서 기판(20)을 향해 조사되는 과정에서 가공부 측정기(310)를 통하여 그 출력값을 측정하였다. 하지만 레이저 빔(10)의 출력이 저하되는 문제가 발생한 경우에 레이저 빔(10)의 출력을 저하시키는 부분이 어디인지 파악하기 어려운 문제점이 있었고, 또한 저하된 레이저 빔의 출력을 필요한 세기만큼 다시 재조정하기가 어려운 문제점이 있었다
또한, 레이저 CVD 장치뿐만 아니라, 단락과 같은 불량 배선을 절단하여 결함을 수정하는 일반 리페어 장치, 디스플레이 장치의 불량 픽셀에 레이저를 조사하여 암점화 하여 결함을 수정하는 하이 픽셀 리페어(HPR) 장치 등에 있어서도 사용자가 의도하는 레이저 출력의 세기를 정확하게 유지하는 것이 공정의 재현성과 안정성을 확보하기 위해 무엇보다 중요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용한 증착, 리페어 공정 등에 있어서 원하는 레이저 빔의 출력을 일정하게 유지할 수 있는 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 레이저 빔의 출력을 저하시키는 레이저 장비의 구성요소를 용이하게 확인할 수 있는 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 레이저 가공시 실시간으로 레이저 빔의 출력을 측정할 수 있는 레이저 출력 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정 중 레이저 빔의 출력에 이상이 발생했을 때 자동으로 레이저 빔의 출력을 조정하여 공정의 신뢰성과 안전성을 증가시킬 수 있는 레이저 출력 조정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은 레이저 빔을 생성하는 레이저부; 상기 레이저 빔이 통과하는 경로를 제공하는 광학부; 상기 광학부를 통과한 레이저 빔을 기판에 조사하는 가공부; 상기 레이저부와 상기 광학부 사이에 배치되고, 상기 레이저부에서 생성된 레이저 빔의 출력을 측정하는 제1 측정부; 상기 광학부 내에 배치되고, 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔의 출력을 측정하는 제2 측정부; 및 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부가 측정한 레이저 빔의 출력 신호를 전송 받고, 상기 레이저부에 신호를 전송하여 상기 레이저부에서 생성하는 레이저 빔의 출력을 조정하는 제어부를 포함하는 레이저 출력 조정 장치에 의해 달성된다.
상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 레이저부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하고, 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 같고 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 광학부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정할 수 있다.
상기 레이저부와 상기 광학부 사이에 배치되고, 상기 레이저부에서 생성된 레이저 빔을 분리하는 제1 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 빔 스플리터는 상기 레이저부에서 생성된 상기 레이저 빔의 출력의 1% 내지 2%를 분리할 수 있다.
상기 제1 빔 스플리터에서 분리된 레이저 빔을 상기 제1 측정부로 반사하는 커버 블록을 더 포함할 수 있다.
상기 광학부 내에 배치되고, 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔을 분리하는 제2 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 빔 스플리터는 상기 광학부를 통과한 레이저 빔의 출력의 1% 내지 2%를 분리할 수 있다.
상기 제2 측정부의 측면에 확산기가 장착될 수 있다.
상기 확산기는 상기 제2 측정부의 측면에 0°초과 45°미만의 각도로 기울어져 장착될 수 있다.
상기 확산기의 재질은 용융 실리카(fused silica)일 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은 레이저 빔을 생성하는 레이저부와 레이저 빔이 통과하는 경로를 제공하는 광학부 사이에 배치되는 제1 측정부에서 측정된 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력 신호와, 상기 광학부 내에 배치되는 제2 측정부에서 측정된 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔의 출력 신호를 상기 레이저부에 전송하여 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하는 레이저 출력 조정 방법에 의해 달성된다.
상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 레이저부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하고, 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 같고, 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 광학부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 레이저를 이용한 증착, 리페어 공정 등에 있어서 원하는 레이저 빔의 출력을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 빔의 출력을 저하시키는 레이저 장비의 구성요소를 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 레이저 가공시 실시간으로 레이저 빔의 출력을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 공정 중 레이저 빔의 출력에 이상이 발생했을 때 자동으로 레이저 빔의 출력을 조정하여 공정의 신뢰성과 안전성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 레이저 출력 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 출력 조정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 측정부에서 레이저 빔의 출력이 측정되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 측정부에서 레이저 빔의 출력이 측정되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 확산기에서 레이저 빔이 확산되는 것을 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 레이저 출력 조정 장치는 기판의 패터닝 공정, 배선 증착 또는 배선 절단 등의 결함 리페어 공정, 증착 공정, 불량 픽셀 암점화 공정 등에 한정되지 않고, 레이저 출력 장치가 사용되는 모든 분야에서 당업자의 능력에 따라 적용할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는, 레이저 CVD 공정에서 본 발명의 레이저 출력 조정 장치를 사용하는 것으로 상정하여 설명한다.
레이저 출력 조정 장치의 구성
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 출력 조정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 출력 조정 장치는 레이저부(100), 광학부(200), 가공부(300), 제1 측정부(400), 제2 측정부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
레이저부(100)는 레이저 빔(10)을 생성하며, 일 예로 Nd:YAG 레이저나 다이오드 레이저 등이 생성되어 광학부(200)로 조사될 수 있다. 또한, 레이저부(100)는 제어부(600)로부터 신호를 전달받아 생성되는 레이저 빔(10)의 출력을 조정할 수 있다.
또한, 레이저부(100)는 일 예로, 복수개의 레이저 빔을 이용하여 생산 효율을 높일 수 있는데, 이는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하기로 한다. 본 실시예에서 사용되는 레이저 빔의 개수는 기판 사이즈 등에 따라 다양하게 변경이 가능하다. 또한, 복수개의 레이저 빔의 파장은 모두 동일해도 되고 공정 조건에 따라 서로 다른 파장의 레이저 빔을 사용할 수도 있다. 또한, 복수개의 레이저 빔은 각각의 레이저 발생기(미도시)로부터 도출될 수도 있으며 경우에 따라서는 적절한 광학계(미도시)를 이용하여 하나의 레이저 발생기로부터 복수개의 레이저 빔이 생성될 수도 있다.
광학부(200)는 레이저부(100)와 가공부(300) 사이에 배치되고, 레이저 빔(10)이 통과하는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 레이저 빔(10)을 집속시켜 초점을 형성할 수 있다. 이때, 집속 강도, 각도, 집속 효율 등에 따라서 하나 또는 복수 개의 광학계(미도시)가 이용될 수 있다.
가공부(300)는 광학부(200)를 통과한 레이저 빔(10)을 기판(20)에 조사할 수 있다. 가공부(300)에서 기판(20)으로 레이저 빔(10)이 조사되어, 기판(20)의 결함을 리페어 할 수 있고, 레이저 빔이 조사된 부분에 미세한 배선 증착을 수행할 수도 있다.
제1 측정부(400)는 레이저부(100)와 광학부(200) 사이에 배치될 수 있다. 제1 측정부(400)는 레이저부(100)에서 생성되어 광학부(200)로 조사되는 레이저 빔(10)의 출력을 측정할 수 있으며, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자의 한 종류인 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다.
제2 측정부(500)는 광학부(200) 내에 배치될 수 있다. 제2 측정부(500)는 광학부(200)를 통과하여 가공부(300)로 조사되는 레이저 빔(10)의 출력을 측정할 수 있으며, 제1 측정부(400)와 같이 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 제1 측정부(400)와 제2 측정부(500)가 측정한 레이저 빔(10)의 출력 신호를 전송 받을 수 있으며, 전송 받은 출력 신호를 분석하여 레이저부(100)에서 생성되는 레이저 빔(10)의 출력을 조정하기 위해 레이저부(100)로 신호를 전송할 수 있다.
제어부(600)는 제1 측정부(400) 및 제2 측정부(500)로부터 전송 받은 레이저 빔의 출력 신호 및 레이저부(100)로 전송하는 신호를 수치화하여 표시하기 위한 표시부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 레이저 출력 조정 장치의 사용자로부터 원하는 레이저 빔의 출력값을 입력받기 위한 데이터 입력부(미도시)를 포함할 수 있다. 제어부(600)는 컴퓨터와 같이 연산, 데이터 입력, 데이터 출력이 가능한 장치인 것이 바람직하다.
레이저 출력의 측정
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 측정부(400)에서 레이저 빔(11)의 출력이 측정되는 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 측정부(400)는 레이저부(100)로부터 생성된 레이저 빔(10)이 광학부(200)에 조사되기 전에 직접적으로 레이저 빔(10)의 출력을 측정할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 의하면, 레이저 빔(10)의 출력이 제1 측정부(400)에 의해 간접적으로 측정될 수 있다. 도 3은 레이저 빔(10)의 출력이 제1 빔 스플리터(beam splitter; 410) 및 커버 블록(420)에 의해 반사되어 간접적으로 제1 측정부(400)에서 측정되는 것을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 레이저부(100)와 광학부(200) 사이에 제1 빔 스플리터(410)가 배치될 수 있다.
제1 빔 스플리터(410)는 제1 빔 스플리터(410)를 통과하는 레이저 빔(10)을 분리할 수 있다. 즉, 제1 빔 스플리터(410)에 의해 레이저 빔(10)의 일부가 반사되고, 나머지는 종전 경로를 유지하며 광학부(200)를 향해 조사된다. 제1 빔 스플리터(410)에 의해 분리되어 반사되는 레이저 빔(11)의 출력이 너무 크면 공정에 사용되는 레이저 빔(10)의 출력이 너무 작아지게 되어 일정한 출력의 레이저 빔(10)을 유지하려고 하는 본 발명의 목적에 위배될 수 있고, 분리되어 반사되는 레이저 빔(11)의 출력이 너무 작으면, 제1 측정부(400)에서 레이저 빔(11)의 출력을 측정하는데 있어서 오차 범위가 커지게 되므로, 분리되어 반사되는 레이저 빔(11)의 출력은 전체 출력의 1% 내지 2%인 것이 바람직하다.
또한, 레이저부(100)와 광학부(200) 사이에는 제1 측정부(400) 및 제1 빔 스플리터(410) 외에 커버 블록(420)이 더 포함될 수 있다. 커버 블록(420)은 제1 빔 스플리터(410)에 의해 분리되어 반사되는 레이저 빔(11)을 다시 제1 측정부(400)로 반사하여 제1 측정부(400)에서 레이저 빔(11)의 출력을 측정하기 용이하게 할 수 있다. 커버 블록(420)의 재질은 레이저 빔(11)을 반사할 수 있는 재질이라면 제한 없이 이용할 수 있을 것이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 커버 블록(420)이 개방된 측면의 일부분만을 커버하는 것으로 도시되어 있으나, 발명의 이용 형태에 따라서 커버하는 면적이 달라질 수 있음은 자명한 사항이라 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 측정부(500)에서 레이저 빔(12)의 출력이 측정되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 측정부(500)는 레이저부(100)로부터 광학부(200)에 조사되어 광학부(200)를 통과하는 레이저 빔(10)의 출력을 직접적으로 측정할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 의하면, 레이저 빔(10)의 출력이 제2 측정부(500)에 의해 간접적으로 측정될 수 있다. 도 4은 레이저 빔(10)의 출력이 제2 빔 스플리터(510)에 의해 반사되고 확산기(520)를 통과하여 간접적으로 제2 측정부(500)에서 측정되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광학부(200) 내에 제2 빔 스플리터(510)가 배치될 수 있다.
제2 빔 스플리터(510)는 제2 빔 스플리터(510)를 통과하는 레이저 빔(10)을 분리할 수 있다. 즉, 제2 빔 스플리터(510)에 의해 레이저 빔(10)의 일부가 반사되고, 나머지는 종전 경로를 유지하며 광학부(200)를 통과하여 가공부(300)를 향해 조사된다. 제2 빔 스플리터(510)에 의해 분리되어 반사되는 레이저 빔(12)의 출력이 너무 크면 공정에 사용되는 레이저 빔(10)의 출력이 너무 작아지게 되어 일정한 출력의 레이저 빔(10)을 유지하려고 하는 본 발명의 목적에 위배될 수 있고, 분리되어 반사되는 레이저 빔(12)의 출력이 너무 작으면, 제2 측정부(500)에서 레이저 빔의 출력을 측정하는데 있어서 오차 범위가 커지게 되므로, 분리되어 반사되는 레이저 빔(12)의 출력은 전체 출력의 1% 내지 2%인 것이 바람직하다.
또한, 제2 측정부(500)와 제2 빔 스플리터(510) 사이, 바람직하게는 제2 측정부(500)의 측면에는 확산기(diffuser; 520)이 장착될 수 있다. 광학부(200) 내부에는 CCD(charge coupled device; 530)가 배치될 수 있는데, 제2 빔 스플리터(510)에서 제2 측정부(500)로 분리되는 레이저 빔(12)이 제2 측정부(500)의 표면에서 반사되어 CCD(530)로 전달되는 문제를 방지하기 위해 확산기(520)를 장착하는 것이다. 또한, 확산기(520)는 제2 측정부(500)가 레이저 빔(12)의 출력을 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 확산기(520)에서 레이저 빔(12)이 확산되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 빔 스플리터(510)에서 분리되어 반사된 레이저 빔(12)은 확산기(520)를 통과하면서 확산기(520) 내부에서 충분하게 확산(12')되어 제2 측정부(500)의 표면에 조사될 수 있다. 레이저 빔(12)은 레이저 빔(10)이 제2 빔 스플리터(510)에서 분리되고 반사되므로 낮은 출력을 가지고 있어 측정 오차가 발생할 수 있는데, 확산기(520)를 통과한 레이저 빔(12')은 제2 측정부(500)의 표면에 넓게 분포되어 측정의 정확도가 향상될 수 있다.
확산기(520)는 제2 측정부(500)의 크기에 따라 제2 측정부(500)의 측면을 모두 커버할 수 있는 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 확산기(520)의 재질은 용융 실리카(fused silica, FS)일 수 있다. 용융 실리카는 우수한 광학적 성질 및 레이저 유도 손상 저항성이 있어 레이저에 기초한 광학 시스템 내의 광학 부재용으로 선택되는 물질로서 광범위하게 사용된다. 확산기(520)는 한면 또는 양면을 1 mm 당 240 그릿(grit)으로 가공하여 사용하는 것이 레이저 빔(12)의 확산에 효과적일 수 있다.
한편, 확산기(520)는 제2 측정부(500)의 측면에 소정의 각도(A)로 기울어져 장착되는 것이 바람직하다. 제2 측정부(500)의 측면에 확산기(520)가 바로 장착되는 경우[소정의 각도(A)가 0°인 경우]에는 확산기(520) 표면에서 레이저 빔(12)이 미약하게 반사되어 CCD(530)로 전달되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 확산기(520)는 제2 측정부(500)의 측면에 0°초과 45°미만의 각도(A)로 기울어져 장착될 수 있고, 특히 20° 기울어져 장착되는 것이 바람직하다. 확산기(520)가 45°를 초과하는 각도(A)로 장착되는 경우에는 확산기(520)를 통해 제2 측정부(500)에서 측정되는 레이저 빔(12)의 출력이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다.
레이저 출력의 조정
이하에서는, 본 발명의 레이저 출력 조정 장치에 의해 레이저 출력이 실시간으로 조정되는 과정을 설명한다.
레이저 출력 조정 장치의 사용자는 제어부(600)의 데이터 입력부(미도시)를 통해 기판(20)에 조사하고자 하는 레이저 빔(10)의 출력값을 입력할 수 있다. 레이저부(100)에서는 사용자가 입력한 출력을 가진 레이저 빔(10)을 생성하여 조사할 수 있다.
레이저 빔(10)은 광학부(200)에 조사되기 전 제1 측정부(400)를 통하여 출력이 측정될 수 있다. 이때, 제1 측정부(400)에서 측정된 레이저 빔(11)의 출력이 사용자가 입력한 레이저 빔(10)의 출력보다 작다면, 레이저부(100)에서 설정된 레이저 빔의 출력만큼을 생성하지 못한 것이 되므로, 레이저부(100)에 문제가 발생된 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(600)는 제1 측정부(400)에서 측정된 레이저 빔(11)의 출력과 미리 설정된(사용자가 입력한) 레이저 빔(10)의 출력을 비교하여 레이저 빔(11)의 출력이 레이저 빔(10)의 출력보다 작다면, 제어부(600)의 표시부(미도시)에 레이저부(100)에 이상이 있음을 표시함과 동시에, 레이저부(100)에서 생성되는 레이저 빔(10)의 출력을 크게 하여 제1 측정부(400)에서 측정되는 레이저 빔(11)의 출력이 미리 설정된 레이저 빔(10)의 출력과 같도록 조정할 수 있다. 한편, 제1 빔 스플리터(410)가 더 배치되는 경우에는 레이저 빔(10)의 출력의 1% 내지 2% 만을 제1 측정부(400)로 반사하므로 제어부(600)에서 이를 고려하여 연산하는 것이 필요하다.
일 예로, 사용자가 레이저 빔(10)이 100 J의 에너지를 출력하도록 입력하였는데, 제1 측정부(400)에서 레이저 빔(11)이 90 J의 에너지를 갖고 있음을 측정하였다면, 제어부(600)는 레이저부(100)에 이상이 있음을 표시부(미도시)에 표시함과 동시에, 레이저부(100)에 신호를 전송하여 레이저 빔(10)이 110 J의 에너지를 출력하도록 하여, 제1 측정부(400)에서 측정되는 레이저 빔(11)이 100 J의 에너지를 갖도록 조정할 수 있다.
이어서, 광학부(200)를 통과하는 레이저 빔(10)은 가공부(300)를 통해 기판(20)에 조사되기 전에 제2 측정부(500)를 통하여 출력이 측정될 수 있다. 이때, 제2 측정부(500)에서 측정된 레이저 빔(12)의 출력이 사용자가 입력한 레이저 빔(10)의 출력보다 작다면, 광학부(200)를 통과하면서 레이저 빔(10)의 출력이 저하된 것이 되므로 광학부(200) 내에서의 레이저 빔의 경로에 문제가 발생된 것을 알 수 있다. 즉, 제어부(600)는 제1 측정부(400)와 제2 측정부(500)로부터 신호를 전송 받아, 제1 측정부(400)에서 측정된 레이저 빔(11)의 출력이 미리 설정된 레이저 빔(10)의 출력과 같고, 제2 측정부(500)에서 측정된 레이저 빔(12)의 출력이 미리 설정된 레이저 빔(10)의 출력보다 작다면, 레이저부(100)에는 이상이 없지만 광학부(200)에 이상이 있는 것이므로, 제어부(600)의 표시부(미도시)에 광학부(200)에 이상이 있음을 표시함과 동시에, 레이저부(100)에서 생성되는 레이저 빔(10)의 출력을 크게 하여 제2 측정부(500)에서 측정하는 레이저 빔(12)의 출력이 미리 설정된 레이저 빔(10)의 출력과 같도록 조정할 수 있다. 한편, 제2 빔 스플리터(510)가 더 배치되는 경우에는 레이저 빔(10)의 출력의 1% 내지 2% 만을 제2 측정부(500)로 반사하므로 제어부(600)에서 이를 고려하여 연산하는 것이 필요하다.
일 예로, 사용자가 레이저 빔(10)이 100 J의 에너지를 출력하도록 입력하였는데, 제1 측정부(400)에서 레이저 빔(11)이 100 J의 에너지를 갖고 있음을 측정하였고, 제2 측정부(400)에서 레이저 빔(12)이 90 J의 에너지를 갖고 있음을 측정하였다면, 제어부(600)는 레이저부(100)에 이상이 없고, 광학부(200)에 이상이 있음을 표시부(미도시)에 표시함과 동시에, 레이저부(100)에 신호를 전송하여 레이저 빔(10)이 110 J의 에너지를 출력하도록 하여, 제2 측정부(500)에서 측정되는 레이저 빔(12)이 100 J의 에너지를 갖도록 조정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 레이저를 이용한 공정에 있어서, 실시간으로 레이저 출력 측정이 가능하므로 원하는 레이저 빔의 출력을 일정하게 유지할 수 있으며, 문제가 발생한 레이저 장비의 요소를 용이하게 확인하여 자동으로 레이저 빔의 출력을 조정하여 공정의 신뢰성과 안전성을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10, 11, 12, 12': 레이저 빔
20: 기판
100: 레이저부
200: 광학부
300: 가공부
310: 가공부 측정기
400: 제1 측정부
410: 제1 빔 스플리터
420: 커버 블록
500: 제2 측정부
510: 제2 빔 스플리터
520: 확산기
530: CCD
600: 제어부

Claims (12)

  1. 레이저 빔을 생성하는 레이저부;
    상기 레이저 빔이 통과하는 경로를 제공하는 광학부;
    상기 광학부를 통과한 레이저 빔을 기판에 조사하는 가공부;
    상기 레이저부와 상기 광학부 사이에 배치되고, 상기 레이저부에서 생성된 레이저 빔의 출력을 측정하는 제1 측정부;
    상기 광학부 내에 배치되고, 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔의 출력을 측정하는 제2 측정부; 및
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부가 측정한 레이저 빔의 출력 신호를 전송 받고, 상기 레이저부에 신호를 전송하여 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 레이저부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하고,
    상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 같고 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 광학부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저부와 상기 광학부 사이에 배치되고, 상기 레이저부에서 생성된 레이저 빔을 분리하는 제1 빔 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 빔 스플리터는 상기 레이저부에서 생성된 상기 레이저 빔의 출력의 1% 내지 2%를 분리하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 빔 스플리터에서 분리된 레이저 빔을 상기 제1 측정부로 반사하는 커버 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학부와 내에 배치되고, 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔을 분리하는 제2 빔 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 빔 스플리터는 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔의 출력의 1% 내지 2%를 분리하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정부의 측면에 확산기가 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 확산기는 상기 제2 측정부의 측면에 0°초과 45°미만의 각도로 기울어져 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 확산기의 재질은 용융 실리카(fused silica)인 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 장치.
  11. 레이저 빔을 생성하는 레이저부와 레이저 빔이 통과하는 경로를 제공하는 광학부 사이에 배치되는 제1 측정부에서 측정된 상기 레이저부에서 생성된 레이저 빔의 출력 신호와, 상기 광학부 내에 배치되는 제2 측정부에서 측정된 상기 광학부를 통과하는 레이저 빔의 출력 신호를 상기 레이저부에 전송하여 상기 레이저부에서 생성하는 레이저 빔의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 레이저부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하고,
    상기 제1 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 같고, 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력보다 작을 경우, 상기 제어부에서 상기 광학부에 문제가 발생하였음을 표시함과 동시에 상기 제2 측정부에서 측정된 레이저 빔의 출력이 상기 미리 설정된 레이저 빔의 출력과 동일하도록 상기 레이저부에서 생성되는 레이저 빔의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 조정 방법.
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