KR20090039646A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 동작 불량으로 된 미소(微小) 미러를 피해 피가공물의 가공을 행할 수 없게 된 상태로 된 경우라도, 소정의 조사(照射) 영역을 확보하여, 계속적으로 사용할 수 있는 레이저 가공 장치 등을 제공하는 것이다. 레이저 광원으로부터 출사된 레이저빔을 원하는 형상으로 피가공물에 조사하기 위해 복수개의 미소 가동 소자가 배열되어 구성된 공간 변조 소자와, 공간 변조 소자와 피가공물이 공역(共役)인 위치로 되도록 배치된 투사 광학계와, 조사의 사전에 설정된 조사 영역에 따라 공간 변조 소자의 동작을 제어하는 수단과, 공간 변조 소자를 구성하는 미소 가동 소자 중 동작 불량인 미소 가동 소자를 검출하는 수단과, 동작 불량인 것이 검출된 미소 가동 소자의 위치가 조사 영역과 중첩되는 경우, 동작 불량인 것이 검출되지 않은 영역을 사용하여, 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행하도록 제어하는 수단을 구비한다.

레이저 가공 장치, 공간 변조 소자, 투사 광학계

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{LASER PROCESSING DEVICE AND LASER PROCESSING METHOD}

본 발명은, 디지털 마이크로 미러 디바이스로 대표되는 미소(微小) 미러 어레이 등의 공간 변조 소자를 사용한 레이저 가공 장치에 관한 것이며, 특히 액정 표시 장치 등의 기판을 제조하는 과정에서, 기판 상의 결함 영역을 촬상에 의해 추출하고, 그 결함 영역의 형상에 맞추어 수정을 행하는 레이저 리페어(laser repair) 장치에 관한 것이다.

종래, 레이저 가공 장치에 있어서, 피가공물에 조사(照射)하는 레이저빔을 복수개의 미소 미러에 의해 스위칭하여, 레이저빔이 조사되는 범위, 패턴을 가변하여 가공을 행하도록 한 장치가 알려져 있다.

이와 같은 레이저 가공 장치에서는, 미소 면적을 가지는 미소 미러면에 고출력의 레이저빔이 조사되므로, 미소 미러가 시간 경과에 의해 열화되기 쉽고, 한번 미소 미러가 열화되면, 예를 들면, 미소 미러의 미러면의 경사가 문제가 되어 레이저빔의 조사 위치가 어긋나, 가공 영역에서의 가공 불량을 일으키거나 가공이 불필요한 영역이나 가공이 종료된 영역을 파괴하거나 하는 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 복수개의 미소 미러로 구성되는 미소 미러 어레이의 하나인 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micromirror Device : 이하, DMD라고 함)가 열화된 경우에, DMD 또는 레이저빔의 입사측에 설치된 마스크를 이동시킴으로써, 열화되어 있지 않은 DMD 상에 레이저빔 조사 영역을 이동할 수 있도록 한 노광 장치가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 그리고, 그 열화 상태를 측정하는 수단의 예로서, 레이저빔 출사 시간 누적 카운터에 의해 열화 상태를 추정하는 것, 피묘화 매체에 상당하는 위치에서 광파워를 측정하여 광파워의 저하로부터 열화 상태를 검출하는 것, 묘화 영역마다 설치한 광검출기로 산란광을 측정하여, 그 증대의 변화에 따라 열화 상태를 검출하는 것이 개시되어 있다.

또한, 레이저빔 조사에 사용하는 범위보다 큰 DMD를 채용하여, 미소 미러의 반사광 중 피가공물로부터 이격되는 방향으로 편향된 레이저빔을 촬상함으로써 미소 미러의 열화 소자를 검출하고, 검출한 열화 소자를 사용하지 않도록 DMD 전체를 슬라이드시킴으로써 열화 소자를 피하도록 조사 영역을 변경하여, 가공 신뢰성을 향상시키는 것이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

[특허 문헌 1] 일본국 특허 공개 공보 2004-191660호(제4 내지 8면, 도 7, 도 10, 도 13)

[특허 문헌 2] 일본국 특허 공개 공보 2006-227198호

그러나, 상기와 같은 종래의 미소 미러 어레이를 사용한 레이저 가공 장치에서는, 열화 소자가 증가하여 DMD의 전체면에 걸쳐 열화 소자가 발생하면, 미소 미러 어레이를 슬라이드한 경우라도, 열화 소자를 피할 수 없는 상태로 되면 가공이 불가능하게 되는 경우가 있고, 그 시점에서 레이저 가공 장치를 정지하여, 다음에 미소 미러 어레이를 교환할 때까지는 레이저 가공 장치를 사용할 수 없게 되기 때문에, 예를 들면, 피가공물의 제조 라인 내에서 레이저 가공 장치를 사용하고 있는 경우에는 제조 라인을 정지시키지 않으면 안되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 동작 불량으로 된 미소 미러를 피해 피가공물의 가공을 행할 수 없게 된 상태로 된 경우라도, 소정의 조사 영역을 확보하여, 계속적으로 사용할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 다음과 같은 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 일태양에 의하면, 본 발명의 레이저 가공 장치는, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저빔을 원하는 형상으로 피가공물에 조사하기 위해 복수개의 미소 가동 소자가 배열되어 구성된 공간 변조 소자와, 상기 공간 변조 소자와 상기 피가공물이 공역인 위치로 되도록 배치된 투사 광학계와, 조사의 사전에 설정된 조사 영역에 따라 상기 공간 변조 소자의 동작을 제어하는 조사 영역 제어 수단과, 상기 공간 변조 소자를 구성하는 미소 가동 소자 중 동작 불량인 미소 가동 소자를 검출하는 동작 불량 소자 검출 수단과, 상기 동작 불량 소자 검출 수단에 의해 동작 불량인 것이 검출된 미소 가동 소자의 위치가 상기 조사 영역과 중첩되는 경우, 상기 동작 불량인 것이 검출되지 않은 영역을 사용하여, 상기 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행하도록 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 동작 불량인 것이 검출된 미소 미러의 위치가 조사 영역과 중첩되는 경우, 동작 불량인 것이 검출되지 않은 미소 미러만을 포함하는 정상 영역을 사용하여, 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행할 수 있으므로, 동작 불량으로 된 미소 미러를 피해 피가공물의 가공을 행할 수 없게 된 상태로 된 경우라도, 소정의 조사 영역을 확보하여, 계속적으로 레이저 가공 장치를 사용하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 모든 도면에 있어서, 실시예가 상이한 경우라도, 동일 또는 상당하는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 설명은 생략한다.

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성에 대하 여 설명하기 위한 모식적인 구성 설명도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 슬릿의 구성에 대하여 설명하기 위한 설명도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 미소 미러 어레이의 단면 방향의 구성 및 동작에 대하여 설명하기 위한 단면 설명도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 미소 미러 어레이를 반사면 측으로부터 본 상태를 나타낸 모식적인 평면 설명도 및 그 동작을 설명하기 위한 피가공물 상의 화상의 일례를 나타낸 평면 설명도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상의 일례에 대하여 설명하기 위한 모식 설명도이다.

도 1에 있어서, 레이저 가공 장치(50)는, 레이저 광원(1)(광원부), 조명 광학계(3), 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)(4)(미소 미러 어레이), 집광 렌즈(5), 파장 선택 미러(6), 대물 렌즈(7), 릴레이 광학계(10), 감쇠 필터(11), 제2 촬상 소자(12)(촬상 소자), 제2 화상 처리부(13)(편향 동작 검출 수단), 컨트롤러(14)(발광 제어 수단), 액츄에이터 드라이버(15), 2축 변위 액츄에이터(16)(이동 수단), 촬상 광학계(17), 제1 촬상 소자(18), 제1 화상 처리부(19), 슬릿(25), 영역 컨트롤러(26) 및 경고 수단(27)을 구비하고 있다. 그리고, 레이저 가공 장치(50)는, 시료(9)(피가공물) 상에 소정 패턴을 형성한 소정의 광출력과 파장을 가지는 레이저빔(2A)을 투영하고, 그 광 에너지에 의해 시료(9)의 표면을 가공한다. 광 에너지에 의한 가공은, 예를 들면, 가열, 용융, 기화, 절단, 노광 기록 등을 들 수 있다.

레이저 광원(1)은, 시료(9)를 가공하기 위한 레이저빔(2)을 발생하는 것이다. 레이저빔(2)의 광출력 및 파장은, 시료(9)의 가공 부분의 재질의 광흡수의 파장 특성에 따라 가공 효율이 양호해지는 광출력, 발진 파장으로 설정된다. 레이저빔(2)의 점등, 소등, 변조 등의 발광 제어는, 후술하는 컨트롤러(14)가 생성하는 제어 신호(101)에 의해 행해지도록 되어 있다.

예를 들면, 액정 기판 등 유리 기판 상에 마스크된 포토레지스트막의 가공의 경우, 레이저 광원(1)으로서 YAG 레이저(기본 파장 λ1= 1.064㎛(마이크로 미터)를 사용하고, 제2, 제3, 제4 고조파(각각 파장 λ2= 532nm, λ3= 355nm, λ4= 266nm)를 펄스폭이 수nsec 정도, 피크 출력이 수MW정도의 펄스 발진시키는 것을 바람직하게 채용할 수 있다.

조명 광학계(3)는, 레이저 광원(1)에 의해 형성된 레이저빔(2)을 단면 강도 분포가 균일화된 대략 평행 광속으로 하는 광학계로 이루어지고, 레이저빔(2)의 광로 상에 배치된다. 이와 같은 조명 광학계(3)의 구성으로서는, 예를 들면, 플라이아이 렌즈, 회절 소자, 비구면 렌즈나, 칼레이도형 로드를 사용한 것 등 각종의 구성이 알려져 있으므로, 필요에 따라 어느 구성을 채용해도 된다.

슬릿(25)은, 레이저 광원(1)으로부터 DMD(4)의 사이에 배치되어 있고, 슬릿(25)의 개구부를 통과한 레이저빔(2)만이 DMD(4)에 입사되도록 광학적인 설계가 되어 있다.

슬릿(25)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 슬릿 부품(25A) 및 (25B)의 2개의 부품으로 구성되어 있다. 이들은 도시하지 않은 XY 스테이지 기구에 장착되고, 각각 개별적으로 XY 축방향으로 모터로 제어할 수 있을 뿐아니라, 동시에 X0Y0 방향으로 제어할 수도 있다. 이들 XY 스테이지 기구에 의해, DMD(4)의 개구부의 크기를 바꾸거나 개구부의 중심 위치를 슬라이드하거나 하는 제어를 실현한다. 그리고, 이 때의 구동 분해능(分解能)은 적어도 DMD(4)를 구성하는 미소 미러의 화소 사이즈와 같으며, XY 방향의 이동 범위는, 한 번의 레이저 조사로 사용 가능한 DMD(4)의 영역 내의 어느 미소 미러라도 단독으로 조사 가능한 범위이다.

개구부의 형상은 특히 한정되지 않지만, 레이저빔(2)의 조사 영역의 면적과 미소 미러 사용 영역의 면적과의 차이를 보다 작게 하기 위해서는, 가능한 한 미소 미러의 배치 형상에 맞추는 것이 바람직하다. 즉, 직사각형으로 미소 미러가 배치되어 있는 것이면 개구부도 직사각형, 방사형으로 미소 미러가 배치되어 있는 것이며 개구부도 방사형인 것이 바람직하다.

제어 데이터를 입력하면, 그에 맞추어 슬릿(25)의 개구부를 확대 축소 및 슬라이드하고, 입력한 영역에만 레이저빔(2)이 조사되도록 한 제어를 행한다.

공간 변조 소자인 DMD(4)는, 가동 미러 배열면(4b) 상에, 각각의 경사각이 독립적으로 전환 가능하게 된 복수개의 가동 미러면(4a)(도 3 참조)이 거의 간극없이 2차원적으로 배열된 미소 미러 어레이이다.

각 가동 미러면(4a)의 경사각의 전환은, 후술하는 영역 컨트롤러(26)에 의해 생성되는 제어 신호(106)에 의해 행해진다. 제어 신호(106)에 의해 온 상태가 선택되면, 가동 미러면(4a)은, 가동 미러 배열면(4b)에 대하여 경사각 Ø_A 만큼 경사 진 온 상태 미러(4A)로 된다. 또 제어 신호(106)에 의해 오프 상태가 선택되면, 동일하게 경사각이 Ø_B만큼 경사진 오프 상태 미러(4B)로 된다.

그리고, 온 상태 미러(4A)에서는 레이저빔(2)이 시료(9)를 향한 제1 방향으로 레이저빔(2A)으로서 편향되고, 오프 상태 미러(4B)에서는 레이저빔(2)이 시료(9)로부터 이격되는 제2 방향으로 레이저빔(2B)으로서 편향되도록 되어 있다.

본 제1 실시예에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 방향이 가동 미러 배열면(4b)의 법선 방향으로 되어 있고, 제2 방향이 가동 미러 배열면(4b)의 법선에 대하여 각도 Ø_B만큼 경사진 방향으로 되어 있는 경우의 예로 설명한다.

여기서, 레이저빔(2)의 입사 방향은, 제1 방향과는 상이한 방향인 것으로 한다. 또 경사각 Ø_A, Ø_B는, 가동 미러 배열면(4b)을 협지하여 각각 반대 방향으로 경사지는 경사각이다. 따라서 하기의 식(1) 및 식(2)이 성립된다.

θ_i= 2×Ø_A … 식(1)

θ_O= θ_i + 2×Ø_B … 식(2)

여기서, 각도 θ_i은, 가동 미러 배열면(4b)에 대한 레이저빔(2)의 입사각이며, O°이외의 각도로 한다.

가동 미러 배열면(4b)의 크기는 조명 광학계(3)에 의해 단면 강도 분포가 균일화된 레이저빔(2)의 광속 직경보다 충분히 크고, 또 각 가동 미러면(4a)은 레이저빔(2)의 광속 직경보다 충분히 작게 구성된다.

DMD(4)는, 예를 들면, 프로젝터 등에 사용되고 있는 것과 동일한 구성을 채용할 수 있다. 즉, MEMS(Micro Electrc Mechanical Systems) 기술에 의해, 크기가 10 마이크로 미터(㎛)각 정도이며 표면에 금속막이 증착되는 등하여 고효율의 반사면으로 된 가동 미러면(4a)이, 예를 들면 800×600개 정도 어레이형으로 배열되고, 각각이 가동 미러 배열면(4b)에 대하여 +12°정도의 경사각(Ø_A=Ø_B=12°)로 경사 가능하게 된 것 등을 채용할 수 있다.

레이저빔(2)의 광속(光束) 단면의 크기, 형상, 및 가동 미러 배열면(4b)의 크기는, 가공 종류나 피가공물 등에 따라 적당한 형상, 크기로 할 수 있지만, 일례로서, 레이저빔(2)이 광속경(光束徑) Ø3mm의 원형 단면을 가지고, 가동 미러 배열면(4b)의 크기가 8mm×6mm 정도의 구성을 채용할 수 있다.

집광 렌즈(5)와 대물 렌즈(7)는, DMD(4)에 조사된 레이저빔(2) 중, 레이저빔(2A)을, 시료(9) 상에 투사하기 위한 투사 광학계를 구성하는 것이며, 가동 미러 배열면(4b)과 시료(9)의 가공면이 공역의 관계로 되도록 설치된다. 또한, 가동 미러 배열면(4b)과 시료(9)의 가공면이 광축에 대하여 대략 수직이라도 된다. 가공면은 광축에 대하여 경사져 있어도 가공된 부분이 허용되는 범위이면 되고, 가동 미러 배열면(4b)도 1개의 미러면의 사이즈와 투사 광학계의 NA로 정해지는 초점 심도 내로 되는 경사이면 허용된다.

이와 같은 투사 광학계를 구성하는데는, 예를 들면, 대물 렌즈(7)로서 상측(像側)이 무한원(無限遠) 설계로 된 광학계를 채용하여 물체측 초점 위치가 시 료(9) 상으로 되는 위치에 배치하고, 집광 렌즈(5)로서, 대물 렌즈(7)와 마찬가지로 무한원 설계된 렌즈를 물체측 초점 위치가 가동 미러면(4a) 상으로 되는 위치에 배치하면 된다.

즉, 이 투사 광학계에 의해, 온 상태 미러(4A)에서 반사된 레이저빔(2A)이 시료(9) 상에 투사되어 온 상태 미러(4A)의 배치에 대응하는 적정 배율의 화상 패턴이 시료(9) 상에 형성되도록 되어 있다.

한편, 시료(9)의 근방에는, 시료(9) 상을 가시광선에 의해 조명하기 위한 가시광선 조명부(8)가 설치되어 있다. 가시광선 조명부(8)로서는, 예를 들면, 가시광선의 비교적 장파장역으로부터 적외역에 파장이 분포하는 할로겐 램프 등을 채용할 수 있다.

또한, 집광 렌즈(5)와 대물 렌즈(7)의 중간부의 광로 상에는, 레이저빔(2A)의 파장광을 거의 100% 투과하고, 가시광선 조명부(8)의 가시 파장역의 광을 거의 100% 반사하는 파장 선택 미러(6)가 배치되어 있다.

그러므로, 가시광선 조명부(8)에 의해 조사된 조명광이 시료(9)에서 산란 반사되어 조명 반사광(20)이 형성되면, 조명 반사광(20)이 대물 렌즈(7)에 의해 집광되고, 투사 광학계의 광로를 역진하여 파장 선택 미러(6)에 도달하고, 파장 선택 미러(6)에 의해 반사되어 투사 광학계로부터 분기(分岐)되도록 되어 있다.

파장 선택 미러(6)에 의해 분기된 조명 반사광(20)의 광로 상에는, 광로에 따르는 순서로, 촬상 광학계(17), 제1 촬상 소자(18)가 배치되어 있다.

촬상 광학계(17)는, 입사광의 상을 소정의 결상면에 결상하기 위한 광학계이 며, 예를 들면, 무한원에 물체면이 설정된 광학계가 채용된다. 본 제1 실시예의 경우, 조명 반사광(20)이 입사광으로 되므로, 시료(9)의 화상이 결상면에 결상되도록 되어 있다.

제1 촬상 소자(18)는, 촬상 광학계(17)의 결상면에 촬상면이 배치된, 예를 들면, CCD 등으로 이루어지는 촬상 소자이다. 그리고, 제1 화상처리부(19)와 전기적으로 접속되고, 촬상 광학계(17)에 의해 투영된 상을 광전 변환하고, 화상 데이터(105)로서 제1 화상 처리부(19)에 송출 가능하도록 되어 있다.

제1 화상 처리부(19)는, 영역 컨트롤러(26)와 전기적으로 접속되고, DMD(4)의 각 가동 미러면(4a)의 온오프 상태를 나타내는 데이터(102)를 영역 컨트롤러(26)에 송출 가능하도록 되어 있다.

영역 컨트롤러(26)(조사 영역 제어 수단)는, 제1 화상 처리부(19)를 통하여 제1 촬상 소자(18)로부터 송출된 화상 데이터(105)에 따라, 시료(9) 상의 가공이 필요한 부위의 위치를 산출하고, 그 부위에 대응하는 가동 미러면(4a)을 어레이 배열중에서 선택하여 온 상태 미러(4A)로 하고, 그 이외의 부위에 대응하는 가동 미러면(4a)을 오프 상태 미러(4B)로 하기 위한 제어 신호(106)를 생성하기 위한 것이다. 또한, 제1 화상 처리부(19)로부터 받은 데이터(102)의 매트릭스의 사이즈를 결정하여, 제어 신호(106)를 DMD(4)에 전송하여 제어한다.

여기서 매트릭스란, 예를 들면, 시료(9) 상의 조사해야 할 영역을, 광학적으로 공역인 위치에 있는 DMD(4)의 투영했을 때 미소 미러를 기준으로 하여 정해지는 영역을 말하는 것으로 한다.

또한, 영역 컨트롤러(26)는, 제1 화상 처리부(19)와 후술하는 제2 화상 처리부(13)로부터의 정보를 기초로, DMD(4)를 구성하는 각 미소 미러의 열화 정도를 관리하고, 그 정도에 따라 DMD(4)의 사용 모드의 전환을 행한다. 사용 모드에는 통상 모드와 열화 대응 모드가 있다.

DMD(4)가 열화되고 있지 않는 동안은 통상 모드이며, 매트릭스의 사이즈는 그대로 데이터(102)를 DMD(4)에 전송한다. 그러나, 컨트롤러(14)로부터 영역 분할 지령(109)을 받으면 열화 대응 모드로 이행하고, 이 경우에는 데이터(102)의 매트릭스를 분할한다. 즉, 시료(9) 상의 결함 영역을 분할한다. 그리고, 매트릭스의 사이즈를 분할에 의해 작게 하여 전송하는 동시에, 경고 수단(27)에 대하여 경고 지령(110)을 보낸다.

영역 컨트롤러(26)의 화상 처리는, 시료(9)의 화상으로부터 가공이 필요한 부위를 산출할 수 있으면 어떠한 화상 처리를 이용해도 된다. 예를 들면, 가공된 부위와 가공 불량이나 미가공의 부위와의 휘도차에 대응하는 임계값을 설정하여, 시료(9) 상의 화상을 2치화하고, 미리 설정된 가공해야 할 부위의 형상과 비교함으로써, 가공이 필요한 가공 불량이나 미가공 부위의 위치를 산출하는 화상 처리를 채용할 수 있다.

예를 들면, 2치화 후의 화상이, 도 4 (b)에 나타낸 바와 같이 사선으로 나타내는 범위에 분포하고, 패턴(22a, 22b)을 얻을 수 있는 것으로 한다. 여기서, 보기 쉽게 하기 위해 레이저빔(2)의 조사 범위를 정사각형으로서 도시하고 있다. 실제의 조사 범위의 형상은, 예를 들면, 원형이나 직사각형 등 다른 형상이라도 된 다.

한편, 이 화상 위의 임의의 영역은, 가동 미러면(4a)의 어레이형의 배열에 대응하여, 온 상태 미러(4A)에 의해 레이저빔(2A)이 각각 도달하는 바둑판 눈금형의 투영 영역(21)으로 분할되어 있다. 예를 들면, 각 영역의 중심 좌표와 각 투영 영역(21)에 레이저빔(2A)을 안내하는 가동 미러면(4a)의 면번호가 각각 대응한 배열 데이터로서 기억되어 있다.

한편, 가공해야 할 부위의 정보도 또한, 투영 영역(21)마다 주어지고, 예를 들면, 화상이 없는 영역(23a, 23b)이 가공해야 할 영역인지 여부의 정보로서 영역 컨트롤러(26)에 기억되어 있다.

따라서, 각 투영 영역(21)에 대한 화상 분포와 가공해야 할 부위인지 여부의 정보를 비교 판정함으로써, 가공 불량이나 미가공의 부위가 판정된다. 영역(23a, 23b)이 가공해야 할 부위임에도 불구하고 미가공의 영역인 것으로 판정되면, 영역(23a, 23b)에 대응하는 가동 미러면(4a, 4a)의 경사각을 전환하여, 온 상태 미러(4A, 4A)로 하는 것과 같은 제어 신호(106)가 생성된다.

이 예에서는, 영역(23a, 23b)에 대응하는 가동 미러면(4a)은, 도 4 (a)에 있어서 각각 가동 미러면(4C, 4D)으로 되어 있다.

릴레이 광학계(10)는, 레이저빔(2B)을, 제2 촬상 소자(12)의 감도에 맞추어 적당한 광량으로 감쇠시키는 감쇠 필터(11)를 통하여 제2 촬상 소자(12) 상에 투영하기 위한 광학계이며, 가동 미러면(4a)과 제2 촬상 소자(12)의 촬상면이 공역의 관계로 되도록 설치된다.

감쇠 필터(11)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속막을 유리에 증착한 반사형 감쇠 필터나, 유전체를 적층 증착한 유전체 다층막을 사용한 감쇠 필터 등을 바람직하게 채용할 수 있다.

릴레이 광학계(10)와 감쇠 필터(11)는, 본 제1 실시예의 검출 광학계를 구성하고 있다.

제2 촬상 소자(12)는, 릴레이 광학계(10)의 상면에 촬상면이 배치된, 예를 들면, CCD 등으로 이루어지는 촬상 소자이다. 그리고, 제2 화상 처리부(13)와 전기적으로 접속되고, 릴레이 광학계(10)에 의해 투영된 상을 광전 변환하고, 화상 데이터(103)로서 제2 화상 처리부(13)에 송출 가능하도록 되어 있다.

제2 화상 처리부(13)는, 제2 촬상 소자(12)로부터 송출된 화상 데이터(103)에 따라 각 가동 미러면(4a) 중 오프 상태 미러(4B)로 되어 있는 것을 특정하여, 데이터(104)를 생성하고, 전기적으로 접속된 컨트롤러(14)에 송출하는 것이다.

오프 상태 미러(4B)를 특정하기 위한 화상 처리는, 예를 들면, 오프 상태 미러(4B)에 의해 반사되어 릴레이 광학계(10), 감쇠 필터(11)를 투과한 레이저빔(2B)의 휘도보다 약간 낮은 임계값을 설정하여, 제2 촬상 소자(12)에 의해 촬상된 화상을 2치화하고, 임계값 이상의 영역을 DMD(4) 상의 가동 미러면(4a)의 배열 위치와 관계 짓는 화상 처리를 채용할 수 있다.

예를 들면, 도 4 (b)의 패턴(22a, 22b)에 대응하는 가공이 행해지고 있는 경우에는, 정상적인 가공 시에는, 그 이외의 영역에서 가동 미러면(4a)이 오프 상태 미러(4B)로 되어 있기 때문에, 제2 촬상 소자(12)에서는 패턴(22a, 22b)을 반전한 패턴(44)(도 5 (a) 참조)이 얻어진다. 역으로 패턴(44)이 얻어지면, 패턴(44)에 대응하는 위치의 가동 미러면(4a)이 오프 상태 미러(4B)인 것으로 판정된다.

컨트롤러(14)는, 레이저 가공 장치(50)의 전체 제어를 행하기 위한 제어부이며, 영역 컨트롤러(26), 제2 화상 처리부(13), 레이저 광원(1), 액츄에이터 드라이버(15)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

컨트롤러(14)의 주요한 제어는, 발광 제어, 편향 동작 검출 제어, 및 조사 영역 이동 제어로 이루어진다.

발광 제어는, 시료(9)를 가공하기 위해 필요한 레이저 파워(광출력)로 점등되는 가공 모드와, 시료(9)에 레이저빔(2)이 도달해도 시료(9)에 변화를 일으키지 않을 정도의 저출력으로 발광하는 사전 발광 모드가 전환되도록 되어 있다. 그리고, 레이저 광원(1)에 의한 사전 발광 모드 대신에, 레이저 광원(1)과 조명 광학계(3) 사이에 하프 미러 등의 반사 광학 소자를 설치하고, LED 등의 레이저에 대하여 충분히 출력이 낮은 광원을 레이저 광원(1)에 의한 DMD(4)에의 조사와 마찬가지로 조사되도록 설치하여 발광시켜도 된다.

가공 모드에서는, 예를 들면, 피크 출력이 P₂이며 발진 주기가 수nsec 정도의 펄스 발진을 행하도록 발광 제어된다. 또한, 사전 발광 모드에서는, 예를 들면, 피크 출력이 P₁과 마찬가지의 펄스 발진을 행하도록 발광 제어된다.

편향 동작 검출 제어는, 본 제1 실시예에서는, 영역 컨트롤러(26)를 통하여 수취한 데이터(102)와 제2 화상 처리부(13)로부터의 데이터(104)를 비교하여, DMD(4)의 편향 동작 상태를 판정하고, 편향 동작 불량을 검출한 경우에 조사 영역 이동 제어를 행하는 제어이다. 그러므로 본 제1 실시예의 컨트롤러(14)는, 편향 동작 검출 수단을 겸하고 있다.

조사 영역 이동 제어는, 액츄에이터 드라이버(15)를 통하여 2축 변위 액츄에이터(16)를 구동하고, DMD(4)를 가동 미러 배열면(4b)의 면 내에 따라 2차원 이동시키는 제어이다.

그리고, 검출 광학계, 제2 촬상 소자(12), 제2 화상 처리부(13), 컨트롤러(14)로, 동작 불량 소자 검출 수단을 구성하고 있다.

2축 변위 액츄에이터(16)(공간 변조 소자 슬라이드 기구)는, DMD(4)를 가동 미러 배열면(4b)에 따르는 평면 내에서, 가동 미러면(4a)의 경사각을 레이저빔(2)에 대하여 변화되지 않도록 이동시키기 위한 이동 수단이며, 액츄에이터 드라이버(15)로부터 이동 제어 신호(114)를 수신하는 것에 의해 2축 방향으로 구동되는 것이다. 이동 방향의 최소 이동량은, 적어도 가동 미러면(4a)의 1개 분의 단위를 정확하게 이동할 수 있도록 설정된다.

또한, 2축 변위 액츄에이터(16)는, 피가공면에 있어서 DMD(4)의 좌측 상단의 미소 미러에 의한 것과 같은 조사 위치를, 우측 하단의 미소 미러에 의해서도 조사 가능하도록 슬라이드 범위를 설정한다.

액츄에이터의 종류는 적당한 것을 채용할 수 있다. 예를 들면, 볼 나사 이송 기구나 리니어 모터 등에 의해 1축 방향으로 구동되는 액츄에이터를 조합한 기구를 채용할 수 있다.

액츄에이터 드라이버(15)는, 컨트롤러(14)로부터의 제어 신호(100)에 따라 2축 변위 액츄에이터(16)를 구동시키기 위한 이동 제어 신호(114)를 생성하는 드라이버이다.

경고 수단(27)은, 영역 컨트롤러(26)로부터의 경고 지령(110)을 받아, 다이얼로그, 시그널 타워 등을 사용하여, 레이저 가공 장치(50)의 사용자에 대하여 DMD(4)가 열화되어 있는 취지를 통지한다. 한번 받은 경고 지령(110)의 정보는, DMD(4)를 교환할 때까지 유지하고, 그 동안은 계속 경고한다. DMD(4)를 교환한 후에는, 경고 지령(110)의 정보는 리셋된다.

다음에, 본 제1 실시예의 레이저 가공 장치(50)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 통상 모드에 의한 레이저 가공 공정에 대하여 설명을 행한다.

레이저 가공 장치(50)에 의해 가공을 행하는데는, 도시하지 않은 전원 스위치를 투입하여 적당한 초기화를 행하고, 시료(9)를 세팅한다.

DMD(4)는, 초기화되면 각 가동 미러면(4a)의 경사각이 도 3에 나타낸 Ø_B에 세트되어, 오프 상태 미러(4B)로 설정된다.

가시광선 조명부(8)가 점등되면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 조명광이 시료(9)에 의해 반사되고, 가시광선으로 이루어지는 조명 반사광(20)이 대물 렌즈(7)에 의해 집광된다. 그리고, 파장 선택 미러(6)에서 거의 100% 반사되어, 촬상 광학계(17)에 입사되고, 제1 촬상 소자(18)의 촬상면에 시료(9)의 상이 결상된다.

제1 촬상 소자(18)로부터 화상 데이터(105)가 제1 화상 처리부(19)에 송출되 고, 시료(9)의 화상으로부터, 가공해야 할 부위의 정보를 얻을 수 있다.

도 4 (b)에 나타낸 패턴(22a, 22b)의 화상이 얻어지고, 영역 컨트롤러(26)에 기억되어 있는 정보로부터, 영역(23a, 23b)이 가공 불량부인 것으로 판정된 것으로 한다.

예를 들면, 가공 불량부는, 회로 패턴의 숏부나 비어져 나온 불필요한 패턴이며, 가열 및 승화(昇華)하는 등의 가공을 행하여, 패턴(22a, 22b)의 숏부나 불필요한 패턴을 소멸시킬 필요가 있다.

그래서, 영역 컨트롤러(26)는, 영역(23a, 23b)에 레이저빔(2A)을 조사하기 위해, 이들 영역에 대응하는 가동 미러면(4a)을 온 상태 미러(4A)로 하도록 한 제어 신호(106)를 DMD(4)에 송출한다. 또한, 제1 화상 처리부(19)로부터는, 온 상태 미러(4A)의 설정 정보가 데이터(102)로서 영역 컨트롤러(26)에 송출된다.

이하, 온 상태 미러(4A)로 되는 가동 미러면(4a)은, 도 4 (a)에 있어서의 가동 미러면(4C, 4D)인 것으로 하여 설명한다.

DMD(4)는, 제어 신호(106)를 받으면 가동 미러면(4C, 4D)을 경사각 Ø_A로 세트하고, 온 상태 미러(4A)로 한다. 여기서 가동 미러면(4C)이 수명을 다하여, 동작 불량을 일으켜 정확한 경사각으로 제어되지 않는 것으로 한다.

한편, 레이저 광원(1)은, 컨트롤러(14)에 의해 레이저빔(2)을 점등하고, 조명 광학계(3)에 의해 단면 강도가 균일해지도록 정형(整形)되어 DMD(4)에 사전 발광 모드로 조사한다. 예를 들면, 도 4 (a)에 나타낸 조사 영역(24A)에 조사된다. 그리고, 각 가동 미러면(4a)의 경사각에 따라 레이저빔(2A, 2B)으로 분할된다. 본 제1 실시예에서는, 가동 미러면(4C)은 동작 불량을 일으켜, 오프 상태 미러(4B)로 되어 있다.

가동 미러면(4D)은, 정상적으로 동작하므로, 온 상태 미러(4A)로 세트되어 있다.

따라서, 가동 미러면(4D)에 의해 편향된 레이저빔(2A)은, 집광 렌즈(5)에 의해 집광되고, 파장 선택 미러(6)를 거의 100% 투과하여, 대물 렌즈(7)에 의해 집광되고, 시료(9) 상에 도달하여, 도 4 (b)의 영역(23b)에 조사된다.

한편, 오프 상태 미러(4B)에 의해 반사된 레이저빔(2B)은, 릴레이 광학계(10), 감쇠 필터(11)를 투과하여 제2 촬상 소자(12) 상에 투영되고, 예를 들면, 도 5 (b)에 나타낸 패턴(45)과 같은 상이 촬상되어, 화상 데이터(103)로서 제2 화상 처리부(13)에 송출된다.

제2 화상 처리부(13)는, 이 화상을 화상 처리하여, 오프 상태 미러(4B)로 되어 있는 가동 미러면(4a)을 특정하고, 데이터(104)로서 컨트롤러(14)에 송출한다.

컨트롤러(14)에서는, 영역 컨트롤러(26)를 통하여 수취한 데이터(102)와 제2 화상 처리부(13)로부터의 데이터(104)를 비교함으로써, 온 상태 미러(4A)로 되어 있어야 할 영역(46)에 상당하는 가동 미러면(4C)이 동작 불량을 일으키고 있는 것으로 판정된다(편향 동작 검출 제어).

이와 같은 판정의 결과, 컨트롤러(14)는, 조사 영역 이동 제어를 행한다. 이동 방향, 이동량은, 검출된 동작 불량 부분이 제외되면 어떻게 설정해도 된다. 그리고, 상기한 공정을 반복하여, 오프 상태 미러(4B)의 상태가 정상으로 되면, 사전 발광 동작을 종료하고, 컨트롤러(14)는, 레이저 광원(1)에 제어 신호(101)를 송출하고, 가공 공정을 개시한다.

가공 공정에서는, 도 4 (b)의 영역(23a, 23b)이 가열 및 승화되어, 패턴(22a, 22b)이 정상적으로 수복된다.

이상이, 통상 모드에 의한 레이저 가공 공정이다. 그러나, 또한 열화가 진행됨으로써, 사전 발광 모드에 의해 얻은 제2 화상 처리부(13)로부터의 데이터(104)와 제1 화상 처리부(19)로부터의 데이터(102)를 기초로 어떻게 이동시켜도, 조사에 사용하려는 영역에 열화된 미소 미러가 들어오는 것을 컨트롤러(14)가 검지한 경우에는, 열화 대응 모드로 전환할 수 있다.

이하, 열화 모드에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

여기서 도 6 (a)는, DMD(4)의 미소 미러 영역(매트릭스의 최외측 프레임) 내에 있는 직사각형상의 조사할 영역(결함 등)에 대응한 미소 미러의 사용할 영역을 나타낸 모식도이며, 도 6 (b)는, DMD(4)의 중앙 부분에 1개의 열화가 발생한 DMD(4)의 상태를 나타낸 모식도이다. 또한, 도 7은 조사하려는 영역을 상하로 열화가 없는 직사각형상의 영역으로 2분할했을 때의 DMD(4) 측에 대응시킨 모식도이다.

여기서, 조사하려는 영역과 그에 대응하는 DMD(4)는, 광학적으로 공역인 위치 관계에 있으므로, 도면을 DMD(4) 측의 매트릭스로서 표현하고 있다.

컨트롤러(14)는, 데이터(102)를 영역 컨트롤러(26)를 통하여 받으면, 분할 판정을 행한다. 최초는 통상 모드이므로 분할 판정은 NO로 되고, 영역 사이즈는 그대로 컨트롤러(14) 및 슬릿(25)에 대해 각각 제어 신호(107, 108)를 전송한다.

다음에, 컨트롤러(14)는 편향 동작 검출 제어를 행하고, 영역 컨트롤러(26)를 통하여 수취한 데이터(102)와 사전 발광 모드에 의해 DMD(4)에 레이저광을 조사 하여 제2 촬상 소자(12)로 촬상한 화상을 제2 화상 처리부(13)에서 화상 처리를 행하여 열화된 미소 미러를 특정한 데이터(104)와의 비교에 의해, 열화된 미소 미러를 사용하지 않는 DMD(4)의 위치, 즉 최적 사용 위치를 서치한다. 그러나, 이 때 도 6 (b)와 같이 열화된 미소 미러가 분포되어 있는 것으로 하면, 어떻게 DMD(4)를 슬라이드시켜도 열화된 미소 미러를 피할 수 없어 최적 사용 위치를 볼 수 없는 결과로 된다. 이 경우, 통상 모드로부터 열화 대응 모드로 이행하는 것으로 판단한다.

컨트롤러(14)는, 열화 대응 모드에서는 영역 컨트롤러(26)에 대하여 식별 번호와 함께 영역 분할 지령(109)을 통지한다. 그 영역 분할 지령(109)을 받은 영역 컨트롤러(26)는, 지지하고 있던 데이터(102)의 매트릭스를 예를 들면, 도 7과 같이 제1 매트릭스와 제2 매트릭스로 2분할한다. 이 때, 분할 방법은, 사용할 영역을 예를 들면, 상하로 직사각형상으로 분할한다. DMD(4) 측으로 투영하여 본 경우의 종횡(縱橫)이 미소 미러의 17개×8개의 2개의 영역으로 분할할 수 있다. 그래서, DMD 측의 17개×8개의 미소 미러 영역을 기준으로 하여, 이 영역에 대응한 시료의 영역을 분할하는 처리를 행한다.

여기서, 분할 방법은, 가능한 한 면적이 2분할되도록 하는 방법이 바람직하 다. 예를 들면, 면의 중심 위치를 구하고, 그 중심을 상하, 좌우, 경사 등으로 분할하는 방법 등을 생각할 수 있다. 그리고, 각각에 또 고유의 식별 번호를 부여하여 유지한다.

그리고, 동시에 경고 수단(27)에 대하여도 경고 지령(110)을 통지한다. 경고 지령(110)을 받은 경고 수단(27)은, 레이저 가공 장치(50)의 오퍼레이터에 대하여 모니터 상 또는 시그널 타워 등에서 DMD(4)가 열화되어 있는 취지를 경고한다. 여기서 경고의 타이밍은 상기에 나타낸 것에만 한정되지 않고, 예를 들면, 편향 동작 검출 제어 시에 DMD(4)를 슬라이드시킨 횟수를 카운트하여, 규정 횟수 이상 슬라이드한 경우에 경고하도록 해도 된다.

다음에, 영역 컨트롤러(26)는, 먼저 제어 데이터로서 제1 매트릭스를 컨트롤러(14)에 전송한다. 여기서 다시 편향 동작 검출 제어가 행해지는 것에 의해, DMD(4)의 사용 가능한 영역을 기초로 최적의 사용 위치를 찾아낸다. 이 경우는, 열화된 미러의 위쪽에 종횡으로 17개×8개의 사용 가능한 영역이 있으므로, 이 영역을 사용하여 조사가 가능하며, 컨트롤러(14)는, DMD(4)의 조사 영역 이동 제어를 행함으로써, 액츄에이터 드라이버(15)에 지시를 내려, 2축 변위 액츄에이터(16)를 제어함으로써, DMD(4)를 아래쪽으로 미소 미러 1개분 움직인다. 그리고는 전술한 흐름으로 가공 처리가 행해진다.

문제없이 레이저빔(2)의 조사가 종료되면, 컨트롤러(14)는 영역 컨트롤러(26)에 대하여 다음의 매트릭스의 데이터를 요구한다. 그 요구에 대하여 영역 컨트롤러(26)는 제2 매트릭스의 데이터를 컨트롤러(14)에 전송한다. 여기서 제1 매트릭스와 마찬가지로 편향 동작 검출 제어가 행해진다. 그리고, 문제가 없으면, 조사 영역 이동 제어가 행해진다. 그러나, 만약 여기서 사전 발광 모드의 레이저광 조사에 의해, 새로운 열화된 미러가 발생하거나, 결함 부분의 형상에 따라 최적 사용 위치를 또다시 볼 수 없게 된 경우에는, 상기 마찬가지의 스텝에서 제2 매트릭스의 영역을 재차 분할한다.

이상의 처리를, 데이터(102)의 모든 영역이 완료할 때까지 반복한다.

이상과 같이 하면, DMD(4)를 슬라이드해도 열화된 미소 미러를 피할 수 없는 상태로 되었을 경우에도, 레이저 가공 장치(50)를 계속하여 사용할 수 있다. 또한, DMD(4)의 열화를 경고하여 오퍼레이터에게 알림으로써, 오퍼레이터는 레이저 가공 장치(50)가 사용 불가능하게 되기 전에 유지보수의 준비가 가능해지므로, 레이저 가공 장치(50)의 다운 타임을 단축할 수 있다.

그리고, 상기한 제1 실시예에 있어서의 편향 동작 검출 제어에서는, 최적 사용 위치인지 여부의 판단을 미소 미러 1개 단위로 행하고 있다. 그러나, 1개의 미소 미러의 열화만으로는, 회절(回折) 현상에 의해, 실질적으로는 레이저 가공에 영향을 주지 않는 경우가 있다. 그래서, 동작 불량의 미소 미러의 수가 미리 설정된 단위 면적당 수를 넘었을 경우에, 그 복수개의 미소 미러로 구성되는 영역을 열화 영역으로서 판정하고, 열화 영역이 조사 영역에 포함되는 경우에 최적 사용 위치가 아닌 것으로 판단해도 된다.

비록 미소 미러가 유닛에 의해 고장났다고 해도 가공에는 영향을 주지 않는 경우를 생각할 수 있으므로, 이와 같이 함으로써 DMD(4)의 사용 기간을 보다 연장 시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서의 열화 대응 모드로의 이행 판단은, 편향 동작 검출 제어로 최적 사용 위치가 발견되는지 여부로 행하고 있지만, 미리 기준으로 되는 열화된 미소 미러의 수를 설정해 두고, 열화된 미소 미러의 수를 관리하여 미리 설정된 임계값보다 많은 미소 미러의 열화가 발생할 때까지는 통상 모드로 하고, 열화된 미소 미러의 수가 임계값을 넘은 시점에서 열화 대응 모드로 이행 가능하게 하도록 해도 된다.

또한, 통상 모드시의 DMD(4)의 전체 또는 부분적 반사 휘도를 사전에 파악해 두고, 그 반사 휘도가 미리 설정된 임계값보다 저하된 시점에서 열화 대응 모드로 이행 가능하게 해도 된다.

또한, DMD(4)에 대한 레이저 조사 시간 또는 레이저 조사 횟수를 관리하고, 미리 설정된 레이저 조사 시간 또는 레이저 조사 횟수를 넘은 시점에서 열화 대응 모드로 이행 가능하게 해도 된다.

또한, 전술한 제1 실시예에서는, 통상 모드를 "영역 컨트롤러(26)에 의해 영역 분할하지 않고 사용 가능한 상태"라고 정의하고, 열화 대응 모드를 "영역을 분할하면 사용 가능한 상태"라고 정의하고 있지만, 통상 모드를 "DMD(4)를 슬라이드시키지 않고 사용 가능한 상태"라고 하고, 열화 대응 모드를 "DMD(4)를 슬라이드하면 사용 가능한 상태"라고 해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 편향 동작 검출 제어에서의 조사 영역 이동 제어는, 2축 변위 액츄에이터(16)를 사용하여 DMD(4)의 이동 동작으로 하고 있지만, 대신에 시료(9)를 탑재하는 직교하는 2축으로 이동 가능한 2축 이동 스테이지를 설치하고, 이 2축 이동 스테이지를 제어하여 DMD(4)와 시료(9)를 상대적으로 이동시키거나, 이 레이저 가공 장치(50) 전체를 직교하는 2축 방향으로 이동 가능한 갠트리(gantry) 장치에 탑재함으로써 DMD(4)와 시료(9)를 상대적으로 이동시키거나 하여, 조사 영역 이동 제어를 행해도 된다. 즉, DMD(4)의 제어 대상인 미소 미러를 전환하는 제어이면 된다.

그리고, 본 발명의 각 실시예는, 액정 표시 장치 등의 기판을 제조하는 과정에서, 기판 상의 결함 영역을 촬상에 의해 추출하고, 그 결함 영역의 형상에 맞추어 수정을 행하는 레이저 리페어 장치를 예로 들어 설명했으나, 본 발명은, 결함 추출을 위한 촬상계를 갖지 않는 레이저 가공 장치에도 적용할 수 있다. 즉, 촬상 광학계(17), 제1 촬상 소자(18), 제1 화상 처리부(19), 파장 선택 미러(6) 등을 생략하고, 대신에 영역 컨트롤러(26)에 가공 부위의 데이터가 입력된 가공 정보 기억부를 설치한다. 그리고, 그 가공 정보 기억부로부터 가공 부위의 데이터가 영역 컨트롤러(26)에 입력되도록 해도 된다.

이상, 본 발명의 각 실시예를, 도면을 참조하면서 설명했으나, 본 발명이 적용되는 레이저 가공 장치는, 그 기능이 실행되는 것이면, 전술한 각 실시예 등에 한정되지 않고, 단체(單體)의 장치라도, 복수개의 장치로 이루어지는 시스템 또는 통합 장치라도, LAN, WAN 등의 네트워크를 통하여 처리가 행해지는 시스템이라도 되는 것은 물론이다.

즉, 본 발명은, 전술한 각 실시예 등에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗 어나지 않는 범위 내에서 각종의 구성 또는 형상을 취할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성에 대하여 설명하기 위한 모식적인 구성 설명도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 슬릿의 구성에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 미소 미러 어레이의 단면 방향의 구성 및 동작에 대하여 설명하기 위한 단면 설명도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 미소 미러 어레이를 반사면 측으로부터 본 상태를 나타낸 모식적인 평면 설명도 및 그 동작을 설명하기 위한 피가공물 상의 화상의 일례를 나타낸 평면 설명도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 관한 레이저 가공 장치의 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상의 일례에 대하여 설명하기 위한 모식 설명도이다.

도 6은 사용/미사용 및 열화된/정상적인 미소 미러의 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 7은 데이터의 매트릭스를 2분할한 예를 나타낸 도면이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

(1) 레이저 광원(광원부)

(2, 2A, 2B) 레이저빔

(3) 조명 광학계

(4) DMD(미소 미러 어레이)

(4a) 가동 미러면(가동 반사면)

(4b) 가동 미러 배열면

(4A) 온 상태 미러

(4B) 오프 상태 미러

(4C, 4D) 가동 미러면

(5) 집광 렌즈(투사 광학계)

(6) 파장 선택 미러

(7) 대물 렌즈(투사 광학계)

(8) 가시광선 조명부

(9) 시료(피가공물)

(10) 릴레이 광학계(검출 광학계)

(11) 감쇠 필터

(12) 제2 촬상 소자(촬상 소자)

(13) 제2 화상 처리부(편향 동작 검출 수단)

(14) 컨트롤러(노광 제어 수단)

(15) 액츄에이터 드라이버

(16) 2축 변위 액츄에이터(이동 수단)

(17) 촬상 광학계(검출 광학계)

(18) 제1 촬상 소자

(19) 제1 화상 처리부

(20) 조명 반사광

(21) 투영 영역

(22a, 22b) 패턴

(23a, 23b) 화상이 없는 영역

(24A, 24B, 24C, 24D) 조사 영역

(25) 슬릿

(25A, 25B) 슬릿 부품

(26) 영역 컨트롤러

(27) 경고 수단

(44, 45) 패턴

(46) 영역

(50) 레이저 가공 장치

(100, 101) 제어 신호

(102, 104) 데이터

(105) 화상 데이터

(106, 107, 108) 제어 신호

(109) 영역 분할 지령

(110) 경고 지령

(114) 이동 제어 신호

(200) 실선

Claims (10)

1. 레이저 광원으로부터 출사된 레이저빔을 원하는 형상으로 피가공물에 조사(照射)하기 위해 복수개의 미소(微小) 가동 소자가 배열되어 구성된 공간 변조 소자와,

   상기 공간 변조 소자와 상기 피가공물이 공역(共役)인 위치로 되도록 배치된 투사 광학계와,

   조사의 사전에 설정된 조사 영역에 따라 상기 공간 변조 소자의 동작을 제어하는 조사 영역 제어 수단과,

   상기 공간 변조 소자를 구성하는 미소 가동 소자 중 동작 불량인 미소 가동 소자를 검출하는 동작 불량 소자 검출 수단과,

   상기 동작 불량 소자 검출 수단에 의해 동작 불량인 것이 검출된 미소 가동 소자의 위치가 상기 조사 영역과 중첩되는 경우, 상기 동작 불량인 것이 검출되지 않은 영역을 사용하여, 상기 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행하도록 제어하는 제어 수단

   을 구비한, 레이저 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피가공물을 상기 조사 광학계와 상대적으로 이동시키거나, 또는 상기 공간 변조 소자를 상기 피가공물과 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 더 구비하 고,

   상기 제어 수단은, 상기 조사 영역을 분할하고, 상기 동작 불량인 것이 검출되지 않은 영역을 사용하여 복수회로 나누어 조사를 행할 때, 상기 이동 수단을 사용하여 상기 조사 광학계와 상기 가공 대상을 상대적으로 이동시키거나, 또는 상기 공간 변조 소자를 상기 피가공물과 상대적으로 이동시켜 조사하도록 하여 제어하는, 레이저 가공 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 피가공물을 촬상하기 위한 촬상 광학계와,

   상기 촬상 광학계의 상(像) 위치에 배치된 촬상 소자를 더 구비하고,

   상기 조사 영역 제어 수단은, 상기 촬상 소자에 의해 촬상한 상기 피가공물의 화상에 따라 화상 처리에 의해 상기 조사 영역을 추출하고, 사전에 설정을 행하는, 레이저 가공 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 공간 변조 소자를 상기 피가공물과 상대적으로 이동시키는 이동 수단은,

   상기 공간 변조 소자를 가동 미러 배열면에 따르는 평면 내에서 이동시키기 위한 이동 수단이며, 공간 변조 소자 슬라이드 기구인, 레이저 가공 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 통상 모드로부터 열화 대응 모드로 전환함으로써 상기 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행하는, 레이저 가공 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 동작 불량 소자 검출 수단에 의해 검출된 동작 불량인 미소 가동 소자의 수가 미리 설정된 단위 면적당 수를 넘었을 경우, 상기 열화 대응 모드로 이행 가능하게 하는, 레이저 가공 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 동작 불량 소자 검출 수단에 의해 검출된 동작 불량인 미소 가동 소자가 미리 설정된 수를 넘어 발생한 경우, 상기 열화 대응 모드로 이행 가능하게 하는, 레이저 가공 장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 미리 취득한 상기 공간 변조 소자의 전체 또는 부분적 반사 휘도가 미리 설정된 임계값보다 저하된 경우, 상기 열화 대응 모드로 이행 가능하게 하는, 레이저 가공 장치.
9. 제5항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 미리 취득한 상기 공간 변조 소자에 대한 레이저 조사 시간 또는 레이저 조사 횟수가 미리 설정된 레이저 조사 시간 또는 레이저 조사 횟수를 넘었을 경우, 상기 열화 대응 모드로 이행 가능하게 하는, 레이저 가공 장치.
10. 레이저 광원으로부터 출사된 레이저빔을 원하는 형상으로 피가공물에 조사하기 위해 복수개의 미소 가동 소자가 배열되어 구성된 공간 변조 소자와, 상기 공간 변조 소자와 상기 피가공물이 공역인 위치로 되도록 배치된 투사 광학계를 구비하는 레이저 가공 장치의 컴퓨터가,

    조사의 사전에 설정된 조사 영역에 따라 상기 공간 변조 소자의 동작을 제어하고,

    상기 공간 변조 소자를 구성하는 미소 가동 소자 중 동작 불량인 미소 가동 소자를 검출하고,

    상기 동작 불량인 것이 검출된 미소 가동 소자의 위치가 상기 조사 영역과 중첩되는 경우, 상기 동작 불량인 것이 검출되지 않은 영역을 사용하여, 상기 피가공물에 대하여 복수회로 나누어 조사를 행하도록 제어하는, 레이저 가공 방법.

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