KR20210028650A - Laser processing device, laser processing method, and film forming mask manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라인 빔(Lb)을 생성하는 레이저 광학계(1)와, 상기 레이저 광학계(1)의 광 진행 방향 하류측에 배치되고, 마스크용 부재(9)에 레이저 가공되는 복수의 개구 패턴에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크(2)와, 상기 섀도우 마스크(2)의 상을 상기 마스크용 부재(9) 위에 투영하는 투영 렌즈(3)와, 상기 섀도우 마스크(2) 위에 조사되는 상기 라인 빔(Lb)을 상기 섀도우 마스크(2) 및 상기 투영 마스크(3)에 대하여 상대적으로, 상기 라인 빔(Lb)의 장축과 교차하는 방향으로 이동시키는 이동 기구(4)와, 상기 마스크용 부재(9)를 장착하여 유지하는 스테이지(5)를 구비한 것이다.The present invention corresponds to a laser optical system 1 generating a line beam Lb, and a plurality of aperture patterns disposed on the downstream side in the light traveling direction of the laser optical system 1 and laser-processed on the mask member 9 A shadow mask (2) in which a plurality of opening windows are formed, a projection lens (3) for projecting an image of the shadow mask (2) onto the mask member (9), and a projection lens (3) that is irradiated onto the shadow mask (2). A moving mechanism (4) for moving the line beam (Lb) relative to the shadow mask (2) and the projection mask (3) in a direction intersecting the long axis of the line beam (Lb), and for the mask It is provided with the stage 5 which attaches and holds the member 9.
Description
본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 가공 공정의 택트 타임을 단축하려는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및 성막 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus, a laser processing method, and a method of manufacturing a film forming mask for shortening the tact time of the laser processing step.
종래의 레이저 가공 장치는 피가공물에 레이저 가공되는 복수의 가공흔에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크에 레이저 광을 조사하고, 개구 창을 통과한 레이저 빔에 의하여 피가공물에 상기 가공흔을 레이저 가공하는 것으로 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).Conventional laser processing apparatus irradiates laser light to a shadow mask having a plurality of opening windows corresponding to a plurality of processing marks that are laser processed on the workpiece, and the processing marks are applied to the workpiece by a laser beam that has passed through the opening window. It was supposed to perform laser processing (for example, see Patent Document 1).
그러나, 이와 같은 종래의 레이저 가공 장치에 있어서는, 섀도우 마스크에 복수 샷의 레이저 광을 조사하면서 피가공물의 소정 영역에 가공흔을 레이저 가공하고, 그것이 종료되면, 피가공물을 장착하는 스테이지를 소정 거리만큼 이동하여, 피가공물의 다른 영역에 상기와 동일하게 가공흔을 레이저 가공하는 동작을 반복하는, 이른바 스텝 앤드 리피트 방식의 것이었기 때문에, 상기 스테이지의 이동 정밀도를 확보하면서 스테이지를 가속 감속 제어하여 이동하는데 소요되는 시간이 레이저 가공 시간보다 훨씬 길어져서, 레이저 가공 공정의 택트 타임을 단축하기가 곤란하였다. 이 때문에 가공 제품의 제조 원가가 비싸진다는 문제가 있었다. However, in such a conventional laser processing apparatus, while irradiating a plurality of shots of laser light to the shadow mask, laser processing of the processing marks on a predetermined area of the workpiece is performed, and when it is finished, the stage for mounting the workpiece is moved by a predetermined distance. It is a so-called step-and-repeat method that repeats the operation of moving and laser processing the processing marks to other areas of the workpiece in the same manner as above. Therefore, the stage is moved by acceleration/deceleration control while securing the moving precision of the stage. Since the time required is much longer than the laser processing time, it has been difficult to shorten the tact time of the laser processing process. For this reason, there is a problem that the manufacturing cost of the processed product becomes high.
이에, 본 발명은 이러한 문제점에 대처하여, 레이저 가공 공정의 택트 타임을 단축하려는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및 성막 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus, a laser processing method, and a method of manufacturing a film forming mask in order to shorten the tact time of the laser processing step in response to such a problem.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치는 라인 빔을 생성하는 레이저 광학계와, 상기 레이저 광학계의 광 진행 방향 하류측에 배치되고, 피가공물에 레이저 가공되는 복수의 가공흔에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크와, 상기 섀도우 마스크의 상을 상기 피가공물 위에 투영하는 투영 렌즈와, 상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을 상기 섀도우 마스크 및 상기 투영 렌즈에 대하여 상대적으로, 상기 라인 빔의 장축과 교차하는 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 피가공물을 장착하여 유지하는 스테이지를 구비한 것으로 한다.In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the present invention corresponds to a laser optical system that generates a line beam, and a plurality of processing marks disposed on a downstream side in a light traveling direction of the laser optical system, and laser-processed on a workpiece. A shadow mask having a plurality of opening windows, a projection lens for projecting an image of the shadow mask onto the work piece, and the line beam irradiated on the shadow mask are relative to the shadow mask and the projection lens. It is assumed that a moving mechanism for moving in a direction crossing the long axis of the line beam, and a stage for attaching and holding the workpiece.
또한, 본 발명에 의한 레이저 가공 방법은 피가공물에 레이저 가공되는 복수의 가공흔에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크 위에 라인 빔을 조사하고, 상기 개구 창을 통과한 레이저 빔에 의하여 상기 피가공물에 상기 가공흔을 레이저 가공하는 레이저 가공 방법으로서, 상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을, 레이저 가공 중에 상기 섀도우 마스크 및 이 섀도우 마스크의 상을 상기 피가공물 위에 투영하는 투영 렌즈에 대하여 상대적으로 상기 라인 빔의 장축에 교차하는 방향으로 이동하는 것이다. In addition, in the laser processing method according to the present invention, a line beam is irradiated on a shadow mask having a plurality of opening windows corresponding to a plurality of processing marks that are laser processed on a workpiece, and the laser beam passing through the opening window A laser processing method of laser processing the processing mark on a workpiece, wherein the line beam irradiated onto the shadow mask is relative to the shadow mask during laser processing and a projection lens that projects the image of the shadow mask onto the workpiece. As a result, it moves in a direction crossing the long axis of the line beam.
또한, 본 발명에 의한 성막 마스크의 제조 방법은 수지 필름과 복수의 관통공을 형성한 자성 금속 재료로 이루어진 메탈 시트를 적층한 마스크용 부재에 레이저 가공되는 복수의 개구 패턴에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크 위에 라인 빔을 조사하고, 상기 개구 창을 통과한 레이저 빔에 의하여 상기 마스크용 부재에 상기 개구 패턴을 레이저 가공하는 성막 마스크의 제조 방법으로서, 상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을, 레이저 가공 중에 상기 섀도우 마스크, 및 이 섀도우 마스크의 상을 상기 마스크용 부재 위에 투영하는 투영 렌즈에 대하여 상대적으로 상기 라인 빔의 장축에 교차하는 방향으로 이동시키는 것이다. In addition, the method of manufacturing a film-forming mask according to the present invention includes a plurality of opening windows corresponding to a plurality of opening patterns laser-processed on a mask member in which a resin film and a metal sheet made of a magnetic metal material having a plurality of through holes are laminated A method for manufacturing a film forming mask in which a line beam is irradiated on a shadow mask having formed thereon, and the opening pattern is laser processed on the mask member by a laser beam passing through the opening window, wherein the line beam is irradiated on the shadow mask. During laser processing, the shadow mask and the projection lens that project the image of the shadow mask onto the mask member are relatively moved in a direction crossing the long axis of the line beam.
본 발명에 따르면 소정 영역의 레이저 가공 처리 시간은 스테이지의 스텝 이동 시간에 의존하는 종래 기술과 달리, 라인 빔의 이동 속도에 의하여 결정되며, 라인 빔의 이동 속도는 대략 레이저의 발진 주파수에 의하여 결정되므로, 레이저의 발진 주파수를 충분히 살린 레이저 가공을 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 공정의 택트 타임을 단축할 수 있어서, 가공 제품의 비용을 저감할 수 있다. 또한, 피가공물이 라인 빔을 이동하면서 레이저 가공되므로, 라인 빔의 이동 방향의 강도 분포가 평균화되어 균일해져서, 과부족이 없는 균일한 가공흔을 형성할 수 있다. According to the present invention, the laser processing time of a predetermined area is determined by the movement speed of the line beam, unlike the prior art which depends on the step movement time of the stage, and the movement speed of the line beam is approximately determined by the oscillation frequency of the laser. , Laser processing that makes full use of the laser's oscillation frequency is possible. Therefore, the tact time of the laser processing step can be shortened, and the cost of the processed product can be reduced. In addition, since the workpiece is laser processed while moving the line beam, the intensity distribution in the moving direction of the line beam is averaged and made uniform, so that a uniform processing mark without excess or shortage can be formed.
[도 1] 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 실시 형태의 개략적인 구성을 도시한 정면도이다.
[도2] 피가공물로서의 마스크용 부재를 나타낸 도면으로, (a)는 단면도, (b)는 가공흔인 개구 패턴을 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
[도 3] 라인 빔과 섀도우 마스크와의 관계를 나타낸 평면도이다.
[도4] 이동 기구의 하나의 구성예를 나타낸 설명도이다.
[도 5] 제어 장치의 하나의 구성예를 나타낸 블록도이다.
[도 6] 동일 조건 하에서의 레이저 가공의 처리 시간에 대하여 본 발명에 의한 레이저 가공 방법과 종래 방법을 비교한 표이다. 1 is a front view showing a schematic configuration of an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing a member for a mask as a work piece, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an opening pattern as a processing mark.
3 is a plan view showing a relationship between a line beam and a shadow mask.
Fig. 4 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a moving mechanism.
Fig. 5 is a block diagram showing an example of a configuration of a control device.
6 is a table comparing the laser processing method according to the present invention and the conventional method with respect to the processing time of laser processing under the same conditions.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 하나의 실시 형태의 개략적인 구성을 도시하는 정면도이다. 이 레이저 가공 장치는 섀도우 마스크를 통해 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 가공흔을 형성하고자 하는 것으로, 레이저 광학계(1)와, 섀도우 마스크(2)와, 투영 렌즈(3)와, 이동 기구(4)와, 스테이지(5)와, 제어 장치(6)를 구비하여 구성되어 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. 1 is a front view showing a schematic configuration of an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention. This laser processing apparatus is intended to form a processing mark by irradiating a laser beam to a workpiece through a shadow mask, and the laser
여기에서는, 피가공물이, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 수지 필름(7)과, 복수의 관통공(10)을 형성한 자성 금속 재료로 이루어진 메탈 시트(8)를 적층한 마스크용 부재(9)이고, 상기 가공흔이, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 상기 관통공(10) 내에 위치하는 수지 필름(7)의 부분에 형성된 개구 패턴(11)인 경우에 대하여 설명한다. 또한, 도 2(a)에 있어서, 부호 12는 마스크용 부재(9)를 지지하는 프레임이다. Here, as shown in FIG. 2(a), the workpiece is a
수지 필름(7)을 대신하여 두께가 이 수지 필름(7)과 대략 동등 (약 3μm 내지 약 10μm)한 메탈 박 시트를 사용하여도 좋다. 이 경우, 메탈 박 시트에 개구 패턴(11)을 형성하기 위해서는, 후술하는 자외선이 아니라 적외선 레이저 광이 사용된다. Instead of the
상기 레이저 광학계(1)는 라인 빔(Lb)의 레이저 광(L)을 생성하는 것으로, 광 진행 방향 상류측으로부터 레이저 광원(13)과, 전단 광학계(14)와, 후단 광학계(15)를 구비하여 구성되어 있다. The laser
상기 레이저 광원(13)은 상기 수지 필름(7)을 어블레이션(ablation)할 수 있는 자외 영역의 파장을 가진 레이저 광(L)을 방사하는 것으로, 예를 들면 엑시머 레이저 및 YAG 레이저 등이다. 또한, 사용하는 레이저 및 레이저 광(L)의 파장은 피가공물의 재료에 따라 적절하게 선택된다. 또한, 상기 전단 광학계(14)는 레이저 광원(13)으로부터 방사된 레이저 광(L)의 지름을 확대하는 빔 엑스팬더, 확대된 레이저 광(L)을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈, 레이저 강도를 조정하는 감쇠기(attenuator), 및 레이저 광(L)의 광로를 개폐하는 셔터 등을 구비하여 구성되며, 빔 프로파일 체크, 파워 모니터, 빔 위치 보정 등의 기능을 갖도록 되어 있다. 또한, 상기 후단 광학계(15)는 레이저 광(L)의 횡단면 내의 강도 분포를 균일화하는 호모게나이저와, 지름이 확대된 레이저 광(L)을 라인 빔(Lb)으로 변환하는, 예를 들면 실린더리컬 렌즈 등을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 도 1 에 있어서, 부호 16은 평면 반사 미러이다. The
상기 레이저 광학계(1)의 광 진행 방향의 하류측에는 섀도우 마스크(2)가 배치되어 설치되어 있다. 이 섀도우 마스크(2)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 마스크용 부재(9)에 레이저 가공되는 복수의 개구 패턴(11)에 대응하여 복수의 개구 창(17)을 형성하고, 라인 빔(Lb)을 복수의 레이저 빔(B)으로 분기하여 마스크용 부재(9)에 조사하는 것으로, 예를 들면 투명 유리의 표면에 피착된 크롬 등의 불투명막에 복수의 개구 창(17)을 에칭 등에 의하여 형성한 것이다. 또는 메탈 시트에 관통하는 복수의 개구 창(17)을 형성한 것이어도 좋다. 상세하게는, 본 발명에서의 섀도우 마스크(2)는 종래의 섀도우 마스크가 커버하는 마스크용 부재(9) 위의 가공 영역보다도 넓은 영역을 커버하도록, 종래의 섀도우 마스크보다도 대형인 것이다. A
상기 섀도우 마스크(2)의 광 진행 방향 하류측에는 투영 렌즈(3)가 설치되어 있다. 이 투영 렌즈(3)은 섀도우 마스크(2)의 상을 마스크용 부재(9) 위에 투영하는 것으로, 본 실시 형태에서는 섀도우 마스크(2)의 개구 창(17)의 상을 메탈 시트(8)의 관통공(10) 내의 수지 필름(7) 위에 1/5로 축소 투영하도록 되어 있다. A
도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 섀도우 마스크(2) 위에 조사되는 라인 빔(Lb)을 이 라인 빔(Lb)의 장축 (X축)과 교차하는 방향 (Y축 방향)으로 이동 가능하게 이동 기구(4)가 설치되어 있다. 이 이동 기구(4)는 레이저 가공 중의 라인 빔(Lb)의 이동을 등속(일정 속도)으로 실시하게 하는 것으로, 레이저 광학계(1)의 후단 광학계(15)를 이동시키는, 예를 들면 에어 슬라이더나 리니어 가이드, 볼 나사 등으로 구성되어 있다. 또한, 라인 빔(Lb)에 대하여 섀도우 마스크(2)를 포함하는 후술하는 투영 렌즈(3)를 이동시켜도 되지만, 여기에서는 라인 빔(Lb)을 이동시키는 경우에 대하여 설명한다. As shown in Fig. 1, a movement mechanism capable of moving the line beam Lb irradiated onto the
도 4는 상기 이동 기구(4)의 하나의 구성예를 도시하는 설명도이다. 이 이동 기구(4)는 후단 광학계(15)의 출력측의 광로에 삽입된 미러 구성의 것으로, 서로 90°의 각도로 교차하는 두 개의 외측 반사면(18)을 가진 고정형 반사 미러(19)와, 서로 90°의 각도로 교차하는 두 개의 내측 반사면(20)을 가지며, 이 두 개의 내측 반사면(20)이 상기 고정형 반사 미러(19)의 두 개의 외측 반사면(18)에 대하여 평행 상태를 유지하고, 상기 외측 및 내측 반사면(18, 20)의 각 교점을 연결하는 방향으로 이격 및 접근하는 가동형 반사 미러(21)와, 상기 고정형 반사 미러(19)에서 반사되는 출력광의 광로를 예를 들면 90° 절곡시키는 가동형 평탄 미러(22)를 구비하여 구성되어 있다. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the
또한, 상기 가동형 평면 반사 미러(22)를 입사광의 광축을 따라 이동시킴으로써, 라인 빔(Lb)이 섀도우 마스크(2) 위를 이동하도록 하고 있다. 이 경우, 가동형 평면 반사 미러(22)의 이동에 동기하여 가동형 반사 미러(21)을 이동시킴으로써 후단 광학계(15)의 광로 길이를 유지할 수 있도록 하고 있다. 구체적으로는, 도 4에 있어서 가동형 평면 반사 미러(22)를 왼쪽에서 오른쪽으로 거리 D만 이동시킬 경우, 가동형 반사 미러(21)와 고정형 반사 미러(19)와의 간격을 D/2만큼 벌리도록 가동형 반사 미러(21)를 이동시키면 좋다. In addition, by moving the movable
또한, 상기 이동 기구(4)는 갈바노 미러 또는 폴리곤 미러와 fθ 렌즈를 조합한 것이어도 좋다. 이로써, 라인 빔(Lb)을 갈바노 미러 또는 폴리곤 미러로 좌우로 흔드는 동시에 fθ 렌즈로 섀도우 마스크(2) 위를 이동하는 라인 빔(Lb)의 속도를 등속으로 할 수 있다. Further, the
상기 투영 렌즈(3)를 마주보고 스테이지(5)가 설치되어 있다. 이 스테이지(5)는 마스크용 부재(9)를 장착하여 유지하는 것으로, 투영 렌즈(3)의 광축에 직교하는 2차원 평면 내를 이동 가능하도록 구성되어 있다.A stage 5 is installed facing the
상기 레이저 광원(13), 전단 광학계(14), 이동 기구(4) 및 스테이지(5)에 전기적으로 접속하여 제어 장치(6)가 설치되어 있다. 이 제어 장치(6)는 각 구성 요소가 적절하게 구동되도록 제어하는 것으로, 도 5에 도시하는 바와 같이 레이저 광원 컨트롤러(23)와, 전단 광학계 컨트롤러(24), 이동 기구 컨트롤러(25), 스테이지 컨트롤러(26), 메모리(27), 연산부(28), 중앙 제어부(29)를 구비하고 있다. A control device 6 is provided electrically connected to the
이 때, 상기 레이저 광원 컨트롤러는 레이저 광원(13)의 점등 및 소등, 발진 주파수 등을 제어하는 것이다. 또한, 전단 광학계 컨트롤러(24)는 전단 광학계(14)의 감쇠기를 제어하여 레이저 광(L)의 강도를 조정 가능하게 하는 동시에, 셔터의 개폐를 제어하는 것이다. 또한, 이동 기구 컨트롤러(25)는 이동 기구(4)를 제어하여 섀도우 마스크(2) 위의 라인 빔(Lb)의 이동 속도를 제어하는 것이다. 또한, 스테이지 컨트롤러(26)는 스테이지(5)의 장착면의 중심에서의 법선을 축으로 하는 스테이지(5)의 회전 각도, 스테이지(5)의 이동 방향, 이동 속도 및 이동량을 제어하는 것이다. 또한, 메모리(27)는 레이저 광원(13)의 발진 주파수 및 레이저 가공의 샷 수, 라인 빔(Lb)의 이동 속도, 스테이지(5)의 이동 속도 및 이동량 등을 기억하는 것이다. 또한, 연산부(28)는 메모리(27)에서 읽어낸 라인 빔(Lb)의 이동 속도와 실제의 라인 빔(Lb)의 이동 속도를 비교하여, 이동 기구(4)가 적절하게 구동하도록 이동 기구 컨트롤러(25)를 제어하는 동시에, 메모리(27)로부터 스테이지(5)의 이동 속도 및 이동량을 읽어내어, 실제의 스테이지(5)의 이동 속도 및 이동량과 비교하여 스테이지(5)가 적절히 구동되도록 스테이지 컨트롤러(26)를 제어하도록 되어 있다. 또한, 중앙 제어부(29)는 각 구성 요소를 통합하여 제어하는 것이다.In this case, the laser light source controller controls the
다음으로, 이와 같이 구성된 레이저 가공 장치를 사용한 레이저 가공 방법에 대하여 설명한다. 특히, 여기에서는, 도 6에 도시한 동일한 가공 조건 하에서 실시하는 성막 마스크의 제조 방법에 대하여, 종래 방식과 비교하여 설명한다. Next, a laser processing method using the laser processing device configured as described above will be described. In particular, here, a method of manufacturing a film forming mask performed under the same processing conditions shown in Fig. 6 will be described in comparison with the conventional method.
먼저, 도 1 및 도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 마스크용 부재(9)의 수지 필름(7)을 평탄한 유리 기판(30)에 밀착시킨 상태에서 스테이지(5) 위에 장착한다. First, as shown in FIG. 1 and FIG. 2(a), the
이어서, 마스크용 부재(9)의 Y축 방향 중심선에 대하여 좌우에 형성된 얼라인먼트 마크를 도시를 생략한 촬영 카메라로 촬영하고, 그 촬영 화상에 기초하여 마스크용 부재(9)의 상기 중심선이 스테이지(5)의 이동 방향 (Y축 방향)에 합치하도록, 스테이지 컨트롤러(26)에 의하여 스테이지(5)의 회전 각도를 조정한다. Subsequently, alignment marks formed on the left and right with respect to the center line in the Y-axis direction of the mask member 9 are photographed with a photographing camera (not shown), and the center line of the mask member 9 is based on the photographed image. ), the rotation angle of the stage 5 is adjusted by the
이어서, 스테이지(5)를 X축 및 Y축 방향으로 이동하여, 레이저 빔(B)의 조사 위치를 마스크용 부재(9)의 레이저 가공 개시 위치에 맞춘다. 아울러, 도시를 생략한 오토 포커스 수단에 의하여 레이저 빔(B)이 수지 필름(7) 위에 집광하도록 투영 렌즈(3)을 포함하는 광학계를 Z축 방향으로 이동하여 자동 조정한다. 이것에 의하여 레이저 가공의 준비가 종료된다.Next, the stage 5 is moved in the X-axis and Y-axis directions, and the irradiation position of the laser beam B is matched with the laser processing start position of the mask member 9. In addition, the optical system including the
다음으로, 제어 장치(6)의 레이저 광원 컨트롤러(23)를 통하여 레이저 광원(13)이 점등되는 동시에, 전단 광학계 컨트롤러(24)를 통하여 전단 광학계(14)의 셔터가 열려서 레이저 가공이 개시된다. 이 경우, 레이저 광원(13)으로부터는, 예를 들어 300Hz에서 발진하는 파장이 308nm인 레이저 광(L)이 방사된다. 레이저 광원(13)으로부터 방사된 레이저 광(L)은 전단 광학계(14)에 의하여 빔 직경이 확대되어, 평행 광으로 되어 후단 광학계(15)에 입사한다. 또한, 사전에 레이저 광(L)의 에너지 밀도가 예를 들면 400mJ/cm2가 되도록, 전단 광학계 컨트롤러(24)를 통해 감쇠기가 조정되어 있다. Next, the
후단 광학계(15)에 입사한 레이저 광(L)은 이 후단 광학계(15)를 구성하는 호모나이저에 의하여 레이저 강도가 균일화된 후, 예를 들면 실린더리컬 렌즈에 의하여 1개의 라인 빔(Lb)으로 변환되어 후단의 섀도우 마스크(2)에 조사한다. After the laser light L incident on the rear stage
동시에 제어 장치(6)의 이동 기구 컨트롤러에 의하여 제어되어 이동 기구(4)가 구동하여, 상기 후단 광학계(15)를 Y축 방향으로 일정 속도로 이동시킨다. 이에 따라 라인 빔(Lb)이 섀도우 마스크(2) 위를 Y축 방향으로 등속으로 이동하게 된다.At the same time, it is controlled by the moving mechanism controller of the control device 6 to drive the moving
이 경우, 섀도우 마스크(2)를 통과하여, 마스크용 부재(9)에 조사하는 복수의 레이저 빔(B)의 이동 속도는 마스크용 부재(9)의 소정 영역, 예를 들면 레이저 빔(B)의 Y축 방향 폭과 동등한 3mm 폭의 영역이 60샷(300Hz)의 레이저 조사에 의하여 가공되도록 정해져 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어서는 레이저 빔(B)의 이동 속도는 마스크용 부재(9) 위에서 15mm/sec가 된다. 본 발명의 실시예에서는 투영 렌즈(3)의 배율이 1/5이므로 섀도우 마스크(2) 상의 라인 빔(Lb)의 이동 속도는 75mm/sec가 된다.In this case, the moving speed of the plurality of laser beams B that passes through the
섀도우 마스크(2)를 통과한 복수의 레이저 빔(B)은 투영 렌즈(3)에 의하여 1/5로 축소되어 마스크용 부재(9)의 3mm 폭의 영역에 조사한다. 이에 따라, 마스크용 부재(9)의 메탈 시트(8)의 관통공(10) 내에 위치한 수지 필름(7)이 상기 복수의 레이저 빔(B)에 의하여 어블레이트되어, 복수의 개구 패턴(11)이 형성된다.The plurality of laser beams B that have passed through the
이때, 라인 빔(Lb)이 상기 75mm/sec의 속도로 섀도우 마스크(2) 위를 거리 160mm 이동하면서 마스크용 부재(9)가 레이저 가공되므로, 마스크용 부재(9)에는 1 단계의 가공 처리로 Y축 방향의 영역 폭 29mm가 레이저 가공되어, 복수의 개구 패턴(11)이 형성된다.At this time, since the line beam Lb moves 160 mm over the
상기와 같이 하여 라인 빔(Lb)을 이동하면서, 마스크용 부재(9)의 소정 영역이 레이저 가공되면, 전단 광학계 컨트롤러(24)에 의하여 구동되어 셔터가 닫히고, 스테이지 컨트롤러(26)에 의하여 스테이지(5)가 소정 방향으로 소정 거리만큼 스텝 이동된다. 또한, 마스크용 부재(9)의 새로운 영역이 상기와 동일하게 레이저 가공되어, 다음의 복수의 개구 패턴(11)이 형성된다. 이 경우 라인 빔(Lb)은 일단 이동 개시 위치까지 고속으로 되돌아갔다가, 상기와 마찬가지로 이동시켜도 되고, 이동 종료 위치로부터 이동 개시 위치를 향하여 반대 방향으로 75mm/sec의 속도로 이동시켜도 된다. When a predetermined area of the mask member 9 is laser-processed while moving the line beam Lb as described above, it is driven by the front-end
이와 같이, 본 발명에 따르면, 라인 빔(Lb)을, 예를 들어 75mm/sec의 속도로 거리 160mm를 이동하면서 마스크용 부재(9)를 레이저 가공하는 것이므로, 1 단계의 레이저 가공 처리에 필요한 라인 빔(Lb)의 이동 시간은 2.13sec가 된다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 라인 빔(Lb)의 이동 개시 및 정지시의 가감속 시간(토탈)을 1.0sec로 하고, 제어 장치(6)와 레이저 광원(13)과의 사이의 통신 시간을 0.5sec로 하면, 1 스텝의 레이저 가공의 처리 시간은 3.63sec이 된다. As described above, according to the present invention, since the line beam Lb is laser processed while moving a
한편, 종래 방식에 따르면, 레이저 가공은 라인 빔(Lb) 및 스테이지(5)를 정지한 상태에서 이루어지기 때문에, 1 스텝의 레이저 가공은 Y축 방향의 폭 3mm의 영역이 300Hz의 레이저 광(L)에 의하여 60샷으로 이루어진다. 따라서, 3 mm 폭의 가공 영역의 레이저 가공 시간은 0.2sec가 된다. 또한, 본 발명과 마찬가지로 제어 장치(6)와 레이저 광원(13) 사이의 통신 시간을 0.5sec로 하면, 1 스텝의 레이저 가공의 처리 시간은 0.7sec이 된다. On the other hand, according to the conventional method, since the laser processing is performed in a state where the line beam Lb and the stage 5 are stopped, the laser processing in one step is performed in a region having a width of 3 mm in the Y-axis direction. ) By 60 shots. Therefore, the laser processing time of the 3 mm wide processing area is 0.2 sec. In addition, as in the present invention, if the communication time between the control device 6 and the
종래 방식에서는, 3mm 폭의 가공 영역의 레이저 가공이 종료할 때마다 스테이지(5)를 스텝 이동하여 다음의 3mm 폭의 가공 영역이 레이저 가공되기 때문에, 본 발명과 마찬가지로 Y축 방향의 폭 29mm의 영역을 레이저 가공하려면, 10회의 처리 단계와, 스테이지(5)의 9회의 스텝 이동에 의하여 실시되게 된다. 스테이지(5)의 스텝 이동 시간은 1.70sec이므로, 종래 방식에 의하여 본 발명과 동일한 29mm(Y) 폭의 영역을 레이저 가공하는데 필요한 처리 시간은 총 22.3sec이 되어, 본 발명의 처리 시간 3.63sec에 비해 훨씬 길어진다. In the conventional method, the stage 5 is stepped every time laser processing of a 3 mm wide processing area is finished, and the next 3 mm wide processing area is laser processed, so as in the present invention, a 29 mm wide area in the Y-axis direction In order to laser process, it is carried out by 10 processing steps and 9 step movements of the stage 5. Since the step movement time of the stage 5 is 1.70 sec, the processing time required for laser processing the same 29 mm (Y) width area as in the present invention by the conventional method is 22.3 sec in total, and the processing time of the present invention is 3.63 sec. It is much longer than that.
따라서, 동일한 면적을 가진 마스크용 부재(9)를 레이저 가공하는 처리 시간은 종래 방식에 비해 본 발명이 훨씬 짧아져서, 본 발명은 성막 마스크를 제조하기 위한 택트 타임을 단축할 수 있다. Accordingly, the processing time for laser processing the mask member 9 having the same area is much shorter in the present invention compared to the conventional method, and the present invention can shorten the tact time for manufacturing the film-forming mask.
특히, 본 발명에서는 섀도우 마스크(2)의 사이즈가 커져서, 1회의 처리 면적이 커질수록 처리 시간을 더 단축할 수 있고, 택트 타임을 더 단축할 수 있다. In particular, in the present invention, since the size of the
또한, 이상의 설명에서는, 성막 마스크 제조 장치 및 성막 마스크 제조 방법에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반도체 기판의 아몰퍼스 실리콘을 레이저 어닐링하는 장치나, 노광 장치, 또는 프린트 기판에 바이어를 형성하는 장치 등의 다른 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에도 적용할 수 있다. 피가공물로서의 프린트 기판에는 플렉시블 프린트 기판 및 리지드 기판 등이 포함되고, 가공흔으로서의 바이어에는 스루홀 바이어, 블라인드 바이어, 베리드 바이어 및 마이크로 바이어 등이 포함된다. In addition, in the above description, a film forming mask manufacturing apparatus and a film forming mask manufacturing method have been described, but the present invention is not limited thereto, and an apparatus for laser annealing amorphous silicon of a semiconductor substrate, an exposure apparatus, or forming a via in a printed substrate It can also be applied to other laser processing devices and laser processing methods, such as a device to perform. Printed substrates as a workpiece include flexible printed circuit boards and rigid substrates, and buyers as processing marks include through-hole vias, blind vias, buried vias, micro vias, and the like.
1 레이저 광학계
2 섀도우 마스크
3 투영 렌즈
4 이동 기구
5 스테이지
7 수지 필름
8 메탈 시트
9 마스크용 부재 (피가공물)
10 관통공
11 개구 패턴 (가공흔)
17 개구 창
Lb 라인 빔
B 레이저 빔1 laser optical system
2 shadow mask
3 projection lens
4 moving mechanism
5 stage
7 resin film
8 metal sheet
9 Mask material (workpiece)
10 through hole
11 Opening pattern (work marks)
17 opening window
Lb line beam
B laser beam
Claims (17)
상기 레이저 광학계의 광 진행 방향 하류측에 배치되고, 피가공물에 레이저 가공되는 복수의 가공흔에 대응하여 복수의 개구 창을 형성한 섀도우 마스크와,
상기 섀도우 마스크의 상을 상기 피가공물 위에 투영하는 투영 렌즈와,
상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을 상기 섀도우 마스크 및 상기 투영 렌즈에 대하여 상대적으로, 상기 라인 빔의 장축과 교차하는 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
상기 피가공물을 장착하여 유지하는 스테이지
를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.A laser optical system that generates a line beam,
A shadow mask disposed on a downstream side of the laser optical system in a light propagation direction and having a plurality of opening windows corresponding to a plurality of processing marks that are laser processed on the workpiece;
A projection lens for projecting the image of the shadow mask onto the workpiece,
A movement mechanism for moving the line beam irradiated on the shadow mask in a direction intersecting the long axis of the line beam relative to the shadow mask and the projection lens,
A stage that mounts and maintains the workpiece
A laser processing apparatus comprising: a.
상기 라인 빔의 상대적인 이동 속도는 일정한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
Laser processing apparatus, characterized in that the relative movement speed of the line beam is constant.
상기 스테이지는 상기 투영 렌즈의 광축에 직교하는 2차원 평면 내를 이동 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to claim 1 or 2,
The laser processing apparatus, wherein the stage is configured to be movable within a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the projection lens.
상기 피가공물은 수지 필름과 복수의 관통공을 형성한 메탈 시트를 적층한 마스크용 부재이고,
상기 가공흔은 상기 관통공 내에 위치하는 상기 수지 필름의 부분에 형성되는 개구 패턴인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to claim 1 or 2,
The workpiece is a member for a mask in which a resin film and a metal sheet having a plurality of through holes are laminated,
The laser processing apparatus, wherein the processing mark is an opening pattern formed in a portion of the resin film located in the through hole.
상기 피가공물은 수지 필름과 복수의 관통공을 형성한 메탈 시트를 적층한 마스크용 부재이고,
상기 가공흔은 상기 관통공 내에 위치하는 상기 수지 필름 부분에 형성되는 개구 패턴인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 3,
The workpiece is a member for a mask in which a resin film and a metal sheet having a plurality of through holes are laminated,
The laser processing apparatus, wherein the processing mark is an opening pattern formed in a portion of the resin film located in the through hole.
상기 피가공물은 프린트 기판이고,
상기 가공흔은 상기 프린트 기판에 형성되는 바이어인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to claim 1 or 2,
The work piece is a printed board,
The laser processing apparatus, wherein the processing mark is a via formed on the printed circuit board.
상기 피가공물은 프린트 기판이고,
상기 가공흔은 상기 프린트 기판에 형성되는 바이어인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 3,
The work piece is a printed board,
The laser processing apparatus, wherein the processing mark is a via formed on the printed circuit board.
상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을 레이저 가공 중에 상기 섀도우 마스크 및 이 섀도우 마스크의 상을 상기 피가공물 위에 투영하는 투영 렌즈에 대하여 상대적으로, 상기 라인 빔의 장축에 교차하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.A line beam is irradiated on a shadow mask having a plurality of opening windows corresponding to a plurality of processing marks that are laser processed on the workpiece, and the processing marks are laser processed on the workpiece by a laser beam that has passed through the opening window. As a laser processing method,
The line beam irradiated on the shadow mask is moved in a direction intersecting the long axis of the line beam relative to the shadow mask and a projection lens that projects the image of the shadow mask onto the workpiece during laser processing. Laser processing method.
상기 라인 빔의 상대적인 이동 속도는 일정한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method of claim 8,
The laser processing method, characterized in that the relative moving speed of the line beam is constant.
상기 섀도우 마스크 위의 상기 라인 빔의 이동을 종료하면, 상기 피가공물을 이동하여 이 피가공물 위의 다른 영역에, 상기 라인 빔을 상기 섀도우 마스크 및 상기 투영 렌즈에 대하여 상대 이동하면서 상기 가공흔을 레이저 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method according to claim 8 or 9,
When the movement of the line beam on the shadow mask is terminated, the workpiece is moved and the line beam is moved relative to the shadow mask and the projection lens to another area on the workpiece, and the processing marks are laser Laser processing method characterized in that the processing.
상기 피가공물은 수지 필름과 복수의 관통공을 형성한 메탈 시트를 적층한 마스크용 부재이고,
상기 가공흔은 상기 관통공 내에 위치하는 상기 수지 필름 부분에 형성되는 개구 패턴인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method according to claim 8 or 9,
The workpiece is a member for a mask in which a resin film and a metal sheet having a plurality of through holes are laminated,
The processing mark is a laser processing method, characterized in that the opening pattern formed in the portion of the resin film located in the through hole.
상기 피가공물은 수지 필름과 복수의 관통공을 형성한 메탈 시트를 적층한 마스크용 부재이고,
상기 가공흔은 상기 관통공 내에 위치하는 상기 수지 필름의 부분에 형성되는 개구 패턴인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method of claim 10,
The workpiece is a member for a mask in which a resin film and a metal sheet having a plurality of through holes are laminated,
The processing mark is a laser processing method, characterized in that the opening pattern formed in the portion of the resin film located in the through hole.
상기 피가공물은 프린트 기판이고,
상기 가공흔은 상기 프린트 기판에 형성되는 바이어인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method according to claim 8 or 9,
The work piece is a printed board,
The laser processing method, characterized in that the processing mark is a via formed on the printed circuit board.
상기 피가공물은 프린트 기판이고,
상기 가공흔은 상기 프린트 기판에 형성되는 바이어인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.The method of claim 10,
The work piece is a printed board,
The laser processing method, characterized in that the processing mark is a via formed on the printed circuit board.
상기 섀도우 마스크 위에 조사되는 상기 라인 빔을 레이저 가공 중에 상기 섀도우 마스크 및 이 섀도우 마스크의 상을 상기 마스크용 부재 위에 투영하는 투영 렌즈에 대하여 상대적으로, 상기 라인 빔의 장축에 교차하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 성막 마스크 제조 방법.A line beam is irradiated on a shadow mask having a plurality of opening windows corresponding to a plurality of opening patterns laser-processed in a mask member in which a resin film and a metal sheet made of a magnetic metal material having a plurality of through holes are laminated, A film forming mask manufacturing method for laser processing the opening pattern on the mask member with a laser beam passing through the opening window,
The line beam irradiated on the shadow mask is moved in a direction intersecting the long axis of the line beam relative to the shadow mask and a projection lens that projects the image of the shadow mask onto the mask member during laser processing. A method for manufacturing a film forming mask, characterized by.
상기 라인 빔의 상대적인 이동 속도는 일정한 것을 특징으로 하는 성막 마스크 제조 방법.The method of claim 15,
A method of manufacturing a film forming mask, characterized in that the relative moving speed of the line beam is constant.
상기 섀도우 마스크 위의 상기 라인 빔의 이동을 종료하면, 상기 마스크용 부재를 이동하여 이 마스크용 부재 위의 다른 영역에, 상기 라인 빔을 상기 섀도우 마스크 및 상기 투영 렌즈에 대하여 상대 이동하면서 상기 개구 패턴을 레이저 가공하는 것을 특징으로 하는 성막 마스크의 제조 방법.The method of claim 15 or 16,
When the movement of the line beam on the shadow mask is finished, the mask member is moved to move the line beam relative to the shadow mask and the projection lens to another area on the mask member, and the aperture pattern A method for manufacturing a film forming mask, characterized in that laser processing is performed.
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