KR20160000448A - 회절 광학계 시스템 및 이를 이용한 레이저 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회절 광학계 시스템 및 이를 이용한 레이저 가공 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 회절 광학계 시스템은 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제1 광학계; 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학 소자; 및 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제2 광학계;를 포함한다.

Description

회절 광학계 시스템 및 이를 이용한 레이저 가공 방법{DIFFRACTIVE OPTICS SYSTEM AND LASER PROCESSING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예는 회절 광학계 시스템 및 이를 이용한 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
최근에는 레이저 광학계를 이용하여 가공물을 가공하는 기술이 널리 사용되고 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 레이저 광학계를 설명하기 위한 도면으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 레이저 광학계 시스템을 설명하기로 한다.
가공 광학계(470)는 가공 부재(440)를 가공하기 위한 구성으로서, 상기 가공 부재(440)를 가공하기 위한 가공 레이저 광원(471)과 상기 가공 레이저 광원(471)으로부터의 빔을 조절하는 조절 수단(472)을 포함하며, 이때 조절 수단(472)에는 어레이 렌즈(474, 475, 476, 477)과 슬릿(slit: 473)이 포함되어 구성된다.
또한, 관찰 광학계(480)는 실시간으로 가공 부재(440)의 측정 상황을 모니터링 할 수 있으며, 보다 상세하게는 가공 부재(440)의 측정 위치 판단 또는 가공 위치를 판단할 수 있도록 상기 가공 부재(440)를 관찰하기 위한 결상 렌즈(481, 482)와 CCD(483)를 포함하여 구성된다.
또한, 반사 조명(410)으로부터의 광은 빔 스플리터(460)와 제1 대물 렌즈(450)에 의해 가공 부재(440) 측으로 전달되어, 제2 대물 렌즈(455)와 미러(465)를 통해 투과 조명(430)으로 전달되며, 컴퓨터 단말(443)은 상기 가공 부재(440)의 가공 결과를 분석할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 레이저 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법은 가공 크기를 수치적으로 제어하기 위해서 슬릿(473)을 사용하므로 차폐 영역만큼의 에너지 손실이 발생하고, 회절이 발생하는 문제점이 있었으며, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 조절 수단(472)에 포함되는 어레이 렌즈(474, 475, 476, 477)의 구조적 한계로 인하여 에너지 손실이 발생하며, 제작 비용도 고가인 문제점이 있었다.
보다 상세하게 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 어레이 렌즈의 경우 어레이 렌즈의 전체 면적인 xy에서 4(π
Figure pat00001
)만큼의 손실이 발생하며, 도 3에 도시된 바와 같이 슬릿의 전체 면적인 xy에서 마스크 패턴(301)의 면적만큼의 손실이 발생하였다.
그뿐만 아니라 종래 기술에 따르면 다수 개의 빔을 형성하거나, 빔 프로파일을 구성하거나 또는 빔 형상을 제어하는 것이 불가능 하였다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 회절 광학 소자를 이용하여 사용자 명령에 따라 자유롭게 빔을 분할하여 사용할 수 있도록 하고, 레이저 빔의 위상과 세기를 제어하여 원하는 크기와 형태로 자유롭게 제어할 수 있도록 하고자 한다.
또한, 본 발명은 회절 광학 소자를 스캐너와 결합하여 다수개의 빔으로 가공하여 고속 가공이 가능하도록 하고, 레이저 빔을 회절시켜 필요로 하는 레이저 빔의 수와 초점수를 생성하여 에너지 손실을 최소화 하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 광학계의 구성을 보다 단순화 하여 광학계의 제조 비용을 줄이고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 회절 광학계 시스템은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제1 광학계; 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학 소자; 및 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제2 광학계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔의 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광학계는 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계는 빔 확대기, 균질기 및 빔 감쇠기 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광학계는 상기 회절 광학 소자에서 제어된 레이저 빔을 반사하는 미러; 및 상기 가공 부재에 상기 레이저 빔을 전달하는 고배율 대물 렌즈;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계와 상기 제2 광학계를 연결하는 스플리터; 및 상기 스플리터를 통해 상기 가공 부재를 촬영하는 촬상 장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각 장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광학계는 마스크 패턴을 포함하는 슬릿;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법은 레이저 광원이 레이저 빔을 조사하는 제1 단계; 제1 광학계가 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제2 단계; 회절 광학 소자가 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 빔의 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 제3 단계; 및 제2 광학계가 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제4 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제4 단계는 상기 제2 광학계가 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 회절 광학계 시스템은, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제1 광학계; 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학 소자; 및 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제2 광학계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔의 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광학계는 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계는 빔 확대기, 균질기 및 빔 감쇠기 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광학계는 상기 회절 광학 소자에서 제어된 레이저 빔을 반사하는 미러; 및 상기 가공 부재에 상기 레이저 빔을 전달하는 고배율 대물 렌즈;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계와 상기 제2 광학계를 연결하는 스플리터; 및 상기 스플리터를 통해 상기 가공 부재를 촬영하는 촬상 장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각 장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광학계는 마스크 패턴을 포함하는 슬릿;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법은 레이저 광원이 레이저 빔을 조사하는 제1 단계; 제1 광학계가 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제2 단계; 회절 광학 소자가 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 빔의 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 제3 단계; 및 제2 광학계가 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제4 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 광학 소자는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제4 단계는 상기 제2 광학계가 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 레이저 광학계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔의 패턴을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가공 부재의 가공 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔의 패턴을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가공 부재의 가공 결과를 도시한 도면이다.
이후부터는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템의 구성을 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템은 레이저 광원(110), 제1 광학계(120), 회절 광학 소자(130) 및 제2 광학계(150)를 포함하며, 냉각 장치(135), 회절 광학 소자 제어부(136) 및 컴퓨터 단말(180, 181)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
레이저 광원(110)은 레이저 빔을 조사하고, 제1 광학계(120)는 상기 레이저 광원(110)으로부터 조사된 레이저 빔을 회절 광학 소자(130)로 전달한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 광학계(120)는 광학 플레이트(121)와 빔 확대기(Beam Expander: 122)를 포함하여, 균질기 또는 빔 감쇠기를 더 포함하거나 마스크 패턴을 포함하는 슬릿을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 빔 확대기와 균질기는 회절 광학 소자에 조사되는 레이저 빔을 회절광학 소자가 갖는 특성에 맞도록 적절하게 크기를 맞추고 빔 품질을 개선하는 역할을 하며, 빔 감쇠기는 레이저 빔의 출력 조절 역할을 한다.
또한, 마스크 패턴을 포함한 슬릿은, 쿼츠 등의 렌즈 소재에 크롬, 은 등을 증착 또는 스퍼터링하여 사각의 패턴을 형성한 것으로 슬릿을 대체하는 역할을 한다. 기계적인 슬릿은 광학원리에 따라 회절이 반드시 발생하게 되고 이를 최소화하기 위해서 광을 차폐하는 부분의 edge의 높이를 최소화 해서 가공 형상의 정밀도를 높이는 역할을 한다.
회절 광학 소자(130)는 상기 제1 광학계(120)로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어한다.
이때, 상기 회절 광학 소자(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 레이저 빔의 패턴을 형성 할 수 있으며, 회절 광학 소자(130)로 레이저 빔을 사용자의 요구 형태로 자유롭게 만들 수 있다. 예를 들어, 사용자가 컴퓨터 단말(181)로부터의 회절 광학 소자 제어부(136)를 통해 별 모양을 지정하면 회절 광학소자 내부의 위상변환 소자(리퀴드 크리스탈과 위상천이 소자)가 가변되어 3차원 홀로그램으로 레이저 빔을 변환시키고 이것이 가공 위치에서 별모양으로 가공되게 할 수 있다.
즉, 상기 회절 광학 소자(130)는 컴퓨터 단말(181)로부터의 회절 광학 소자 제어부(136)를 통한 제어에 의하여, 가공 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치를 제어할 수 있으며, 상기 컴퓨터 단말(181)과 회절 광학 소자 제어부(136)에 의하여 사용될 에너지와 조사 시간을 정의할 수 있다.
이때, 도 4의 실시예에서는 상기 회절 광학 소자(130)가 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror) 및 DMD(Digital mirror divice) 중에서 어느 하나로 구성되는 실시예이며, 다른 실시예에서는 상기 회절 광학 소자(130)가 DOE(diffractive optical elements) 또는 AOD(acousto optic difflactor)로 구성될 수 있다.
상기 회절 광학 소자(130)로서 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)를 사용하면, 입사광의 위상을 변조하여 출력광의 강도를 제어할 수 있으며, 상기 회절 광학 소자(130)로서 DM(Deformable mirror)을 사용하는 경우에는 반사 소재의 하부에 피에조 등의 가변 구동 소자를 결합하여 입사광의 형태를 변경할 수 있다.
또한, 회절 광학 소자(130)는 냉각 장치(135)을 더 포함하여 상기 회절 광학 소자(130)에서 발생하는 열을 냉각하거나 상기 제1 광학계(120) 내에서 발생하는 열을 냉각할 수 있다.
제2 광학계(150)는 상기 회절 광학 소자(130)에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재(210)를 가공한다.
이때, 제2 광학계(150)는 미러(140)와 스캐너 또는 고배율 대물 렌즈(151)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔은 미러(140)에 의해 상기 스캐너 또는 고배율 대물 렌즈(151)로 전달되어, 도 6에 도시된 바와 같이 가공 부재(210)가 가공되도록 하며, 컴퓨터 단말(180)을 통해 상기 가공 부재(210)의 가공 결과를 확인할 수 있다.
한편, 상기 스캐너는 폴리곤 스캐너 또는 갈바노 스캐너로 구성될 수 있으며, 다수 개로 변환된 레이저 빔이 상기와 같이 구성된 스캐너를 통해 가공 부재(210)에 다수 개의 홀을 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 7의 실시예 따른 회절 광학계 시스템은 레이저 광원(110), 제1 광학계(120), 회절 광학 소자(130) 및 제2 광학계(150)를 포함하며, 스플리터(160), 촬상 장치(170) 및 컴퓨터 단말(180)을 더 포함할 수 있다.
레이저 광원(110)은 레이저 빔을 조사하고, 제1 광학계(120)는 상기 레이저 광원(110)으로부터 조사된 레이저 빔을 회절 광학 소자(130)로 전달한다.
상기 제1 광학계(120)는 광학 플레이트(121)와 빔 확대기(Beam Expander: 122)를 포함하여, 균질기 또는 빔 감쇠기를 더 포함하거나 마스크 패턴을 포함하는 슬릿을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 7의 실시예에 따른 회절 광학 소자(130)는 DOE(diffractive optical elements)로 구성될 수 있으며, 레이저 빔의 가공 속도, 가공 빔 수와 형상, 품질 등의 가공 조건을 미리 규정하여, 회절 광학 소자의 패턴을 규정화 하여 렌즈 형태로 제작할 수 있다.
상기 회절 광학 소자(130)를 통해 제어된 레이저 빔은 릴레이 렌즈(130), 미러(140)와 스플리터(160)를 통해 제2 광학계(150)로 전달된다.
제2 광학계(150)는 상기 회절 광학 소자(130)에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재(210)를 가공한다.
이때, 제2 광학계(150)는 결상 렌즈(152)와 스캐너 또는 고배율 대물 렌즈(151)를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 빔은 결상 렌즈(152)를 통해 상기 스캐너 또는 고배율 대물렌즈(151)로 전달되어 가공 부재(210)가 가공될 수 있다.
또한, 도 7의 실시예에서는 상기 제1 광학계와 상기 제2 광학계를 연결하는 스플리터(160)를 통해 촬상 장치(170)가 가공 부재(210)를 촬영하고, 컴퓨터 단말(180)을 통해 상기 가공 부재(210)의 가공 결과를 확인할 수 있으며, 컴퓨터 단말(180)에서는 상기 촬상 장치(170)를 통해 실시간으로 가공 상태를 확인하거나, 가공축과 관찰축을 별개로 구성하여 가공 전과 후의 관찰을 실시할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 레이저 광원이 레이저 빔을 조사하면(S810), 제1 광학계가 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달한다(S820).
이후, 회절 광학 소자는 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 빔의 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어한다(S830).
이때, 상기 회절 광학 소자는 상기 레이저 빔의 패턴을 형성 할 수 있으며, 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환할 수 있다.
즉, 상기 회절 광학 소자는 컴퓨터 단말로부터의 회절 광학 소자 제어부를 통한 제어에 의하여, 가공 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치를 제어할 수 있으며, 상기 컴퓨터 단말과 회절 광학 소자 제어부에 의하여 사용될 에너지와 조사 시간을 정의할 수 있다.
이때, 상기 회절 광학 소자는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
이후, 제2 광학계가 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공한다(S840).
이때, 상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환한 경우에는 상기 제2 광학계가 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공할 수 있다.
이후에는 촬상 장치가 가공 부재를 촬영하고, 컴퓨터 단말을 통해 상기 가공 부재의 가공 결과를 확인할 수 있다(S850).
즉, 컴퓨터 단말에서는 상기 촬상 장치를 통해 실시간으로 가공 상태를 확인하거나, 가공축과 관찰축을 별개로 구성하여 가공 전과 후의 관찰을 실시할 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 레이저 광원
120: 제1 광학계
121: 광학 플레이트
122: 빔 확대기
130: 회절 광학 소자
135: 냉각 장치
136: 회절 광학 소자 제어부
140: 미러
150: 제2 광학계
151: 고배율 대물 렌즈
152: 결상 렌즈
160: 스프리터
170: 촬상 장치
180, 181: 컴퓨터 단말
210: 가공 부재

Claims (17)

  1. 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
    상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제1 광학계;
    상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학 소자; 및
    상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제2 광학계;
    를 포함하고,
    상기 회절 광학 소자는,
    3차원 홀로그램으로 레이저 빔을 변환하여 상기 가공 부재를 가공하는 위상 변환 소자를 포함하는 회절 광학계 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    상기 레이저 빔의 패턴을 형성하는 회절 광학계 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나인 회절 광학계 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    상기 레이저 빔을 다수 개로 변환시키는 회절 광학계 시스템
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 광학계는,
    상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공하는 회절 광학계 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학계 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 광학계는,
    빔 확대기, 균질기 및 빔 감쇠기 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 회절 광학계 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 광학계는,
    상기 회절 광학 소자에서 제어된 레이저 빔을 반사하는 미러; 및
    상기 가공 부재에 상기 레이저 빔을 전달하는 고배율 대물 렌즈;
    를 포함하는 회절 광학계 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 광학계와 상기 제2 광학계를 연결하는 스플리터; 및
    상기 스플리터를 통해 상기 가공 부재를 촬영하는 촬상 장치;
    를 더 포함하는 회절 광학계 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 광학 소자에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각 장치;
    를 더 포함하는 회절 광학계 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 광학계는,
    마스크 패턴을 포함하는 슬릿;
    을 더 포함하는 회절 광학계 시스템.
  12. 레이저 광원이 레이저 빔을 조사하는 제1 단계;
    제1 광학계가 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 전달하는 제2 단계;
    회절 광학 소자가 상기 광학계로부터 상기 레이저 빔의 가공 크기, 형상 및 빔의 분포 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 제3 단계; 및
    제2 광학계가 상기 회절 광학 소자에서 제어된 상기 레이저 빔을 조사하여 가공 부재를 가공하는 제4 단계;
    를 포함하고,
    상기 제3 단계는,
    상기 회절 광학 소자가 내부의 위상 변환 소자를 통해 3차원 홀로그램으로 레이저 빔을 변환하여 상기 가공 부재를 가공하는 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 패턴을 형성하는 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DM(Deformable mirror), DMD(Digital mirror divice), DOE(diffractive optical elements) 및 AOD(acousto optic difflactor) 중에서 어느 하나인 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔을 다수 개로 변환하는 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 제2 광학계가 상기 다수 개로 변환된 레이저 빔을 이용하여 가공 부재를 가공하는 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 회절 광학 소자가 상기 레이저 빔의 개수, 형태, 형상 및 위치 중에서 적어도 어느 하나를 제어하는 회절 광학계 시스템을 이용한 레이저 가공 방법.
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