KR102420255B1 - 노광시스템용 광학소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광시스템용 광학소자에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 간섭과 반사를 활용항 노광되는 위치를 원거리로 맞출 수 있는 노광시스템용 광학소자에 대한 것이다.
본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자는 상면에 광선이 입사되는 입사면과, 하면에 상기 입사면에서 입사된 광선이 출사되는 출사면과, 상기 상면과 상기 하면 사이의 측면으로 형성된 프리즘으로 된다. 이때 상기 출사면에는 상기 입사면에서 입사된 광선이 분할되어 상기 입사면으로 반사될 수 있도록 전반사 코팅된 분할홈이 형성된다. 그리고 상기 입사면에는 상기 분할홈에서 반사된 광선이 상기 측면으로 전반사되도록 전반사 코팅된 반사부가 형성된다. 그리고 상기 측면은 상기 반사부에서 전반사된 광선이 상기 출사면으로 출사되어 중첩하여 노광될 수 있게 전반사코팅된다.
본 발명에 의하면, 광학소자의 입사면에 형성된 반사부의 형태에 따라 입사면으로 입사되는 광선의 형상을 결정지을 수 있다. 그래서 원하는 형태의 광선을 입사시켜 이용할 수 있다.

Description

노광시스템용 광학소자{optical element for exposure system}

본 발명은 노광시스템용 광학소자에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 간섭과 반사를 활용하여 노광되는 위치를 원거리로 맞출 수 있는 노광시스템용 광학소자에 대한 것이다.

노광시스템은 프린트 기판 및 액정 기판 등의 제조에 널리 사용되며, 노광시스템에서 광학소자로 사용되는 프리즘은 광학계에서 빔을 나눠주는 스플리터의 역할과 빔을 다시 모아주는 미러의 역할을 동시에 수행하여 시스템을 좀 더 간소하게 만들어 준다. 또한 반사면이 대칭 구조로 정렬의 시간을 줄여주는 역할을 수행한다.

등록특허 제10-1782672호(등록일자 2017년 9월 21일) 등록특허 제10-1506358호(등록일자 2015년 03월 20일) 공개특허 제10-2008-0073795호(공개일자 2008년 08월 11일)

종래의 경우 노광시스템의 광학소자로 사용되는 프리즘은 출사되어 노광되는 위치가 프리즘에서 가깝다. 이때 광학소자를 사용하여 구리와 같은 금속 재질을 가공할 경우 금속재질에 레이저 광선이 노광되면 흄, 금속 파티클 등이 발생한다. 프리즘과 노광되는 위치가 가깝기 때문에 프리즘에 금속 파티클이 증착된다는 문제점이 있었다. 이 경우 에어 블로우 등의 장치를 설치하여 프리즘에 금속 파티클이 부착되는 것을 방지해야 하지만 그 간격이 가까우므로 에어 블로우와 같은 장치를 설치하기에도 어려움이 따른다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 원거리에 노광될 수 있도록 하는 노광시스템용 광학소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 금속 파티클이 증착되는 것을 방지할 수 있는 노광시스템용 광학소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자는 상면에 광선이 입사되는 입사면과, 하면에 상기 입사면에서 입사된 광선이 출사되는 출사면과, 상기 상면과 상기 하면 사이의 측면으로 형성된 프리즘으로 된다. 이때 상기 출사면에는 상기 입사면에서 입사된 광선이 분할되어 상기 입사면으로 반사될 수 있도록 전반사 코팅된 분할홈이 형성된다. 그리고 상기 입사면에는 상기 분할홈에서 반사된 광선이 상기 측면으로 전반사되도록 전반사 코팅된 반사부가 형성된다. 그리고 상기 측면은 상기 반사부에서 전반사된 광선이 상기 출사면으로 출사되어 중첩하여 노광될 수 있게 전반사코팅된다.

또한, 상기의 노광시스템용 광학소자에 있어서, 상기 입사면은 상기 입사되는 광선이 특정한 단면의 모양으로 입사될 수 있게 통과시키도록 상기 반사부가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기의 노광시스템용 광학소자에 있어서, 상기 출사면은 상기 분할홈이 상기 입사면에서 입사되는 광선을 적어도 2개 이상의 광선으로 분할시킬 수 있게 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기의 노광시스템용 광학소자에 있어서, 상기 광학소자 내부의 광선과 간섭되지 않도록 상기 입사면에서 상기 출사면으로 관통된 관통공이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광학소자의 입사면에 형성된 반사부의 형태에 따라 입사면으로 입사되는 광선의 형상을 결정지을 수 있다. 그래서 원하는 형태의 광선을 입사시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 출사면의 분할홈에서 광이 분할 및 반사되도록 하여 광학소자의 내부에서 광반사가 일어난다. 그래서 광학계를 심플하게 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 출사면의 분할홈의 형태를 다르게 하여 입사 광선을 다양하게 분할할 수 있을 뿐만 아니라 측면의 전반사를 통하여 분할된 광선을 다시 모이도록 한다. 따라서 하나의 광학소자를 이용하여 광선의 분할기 및 거울 기능을 동시에 수행하므로 광학계를 더욱 간소하게 구현할 수 있다. 그리고 측면의 각도를 주어 광학소자에서 멀리 떨어진 위치에 노광이 될 수 있도록 할 수 있다. 따라서 노광면에서 발생되는 금속 파티클이 광학소자에 부착되는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 광학소자에 형성된 관통공으로 에어를 분사시킬 수 있다. 이 경우 금속 파티클을 외부로 분사시켜 금속 파티클이 광학소자에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자의 일 실시예의 사시도,
도 2는 도 1의 실시예의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예를 사용하여 광선을 투과하는 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자의 다른 실시예의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자의 또 다른 실시예의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자의 또 다른 실시예의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자의 일 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 노광시스템용 광학소자(10)는 상면(11)에서 광선이 입사하여 하면(13)으로 출사하는 프리즘으로 구성된다. 그래서 상면(11)이 입사면이고 하면(13)이 출사면이다. 이때 상면(11)에는 입사되는 광선을 일부분을 차단하여 특정한 모양으로 입사되도록 반사부(11a)가 코팅된다. 그래서 상면(11)에서 코팅되지 않은 영역이 입사부(11b)가 된다. 본 실시예의 경우 입사부(11b)가 사각형 모양으로 되어 광학소자(10)로 투사되는 광선(a)은 사각형 모양의 빔(b)으로 입사된다. 따라서 상면(11)에 반사 코팅을 하면 원하는 모양의 빔(b)의 형태가 입사되도록 할 수 있다.

출사면인 하면(13)에는 입사부(11b)로 입사된 빔(b)을 분할하여 반사 시키기 위한 분할홈(14)이 형성된다. 즉 입사부(11b)를 통과한 빔(b)은 분할홈(14)으로 투사된다. 분할홈(14)은 복수의 면으로 형성되며, 이때 면의 개수는 빔(b)을 분할시키기 위한 개수이다. 즉 빔(b)을 2개로 분할시키기 위해서는 분할홈(14)은 2개의 면으로 구성된다. 본 실시예의 경우 분할홈(14)은 2개의 면으로 구성되어 빔(b)을 2개의 광선으로 분할시킨다. 그리고 분할홈(14)은 분할된 광선이 전반사되도록 전반사 코팅된다. 그래서 분할홈(14)으로 투사된 빔(b)은 분할홈(14)에서 2개의 광선(c)으로 분할되어 반사된다. 이때 분할홈(14)은 반사되는 광선(c)이 상면(11)의 반사부(11a)로 반사되도록 형성된다. 즉 분할홈(14)을 이루는 2개의 면은 반사되는 광선(c)이 반사부(11a)로 반사될 수 있도록 각도를 이룬다.

반사부(11a)에도 전반사 코팅이 되어 있다. 그래서 분할홈(13a)에서 반사된 광선(c)은 반사부(11a)에서 반사되어 광선(d)이 측면(15)으로 투사된다.

측면(15)에도 전반사 코팅된다. 그래서 측면(15)으로 투사된 광선(d)은 하면(13)으로 반사된다. 이때 측면(15)은 반사된 광선(e)이 출사부(13b)로 반사되도록 그 기울기가 형성된다. 따라서 출사부(13b)를 통과한 광선(e)은 노광위치(18)로 반사된다. 본 실시예의 경우 2개의 광선(e)으로 분할되었으므로 노광위치(18)에서 서로 중첩된다. 그래서 노광위치(18)에 금속 가공물을 놓고 가공을 할 수 있다.

본 실시예의 경우 광학소자(10)는 하나의 프리즘으로 구성되고, 입사광선(a)을 2개의 광선(e)으로 분할시켜 노광위치(18)까지 투사한다. 이때 분할홈(13a)을 이루는 면의 각도와 측면(15)의 각도를 조절하면 광학소자(10)에서 노광위치(18)까지의 거리를 충분히 멀게 할 수 있다.

본 실시예에서는 광학소자(10)로 사용되는 프리즘은 재질이 HOYA사의 BSC7로 하였다. 입사면인 상면(11)은 가로 세로의 비를 1 : 1로 하였다. 그리고 상면(11)의 세로길이를 1이라고 했을 때 상면(11)과 하면(13)의 간격을 1.15로 하였다. 또한, 출사면인 하면(13)의 크기는 상면(11)의 세로길이에 대하여 1 ~ 1.325 배 사이로 하였다. 하면(13)의 세로길이는 측면(15)의 각도를 결정짓는 요소이므로 노광위치(18)에 따라서 하면(13)의 정확한 세로길이가 결정된다.

금속가공물이 레이저 빔으로 가공되면 금속 파티클이 발생한다. 금속가공물과 광학소자 사이의 거리가 가까울 경우 금속 파티클이 광학소자에 부착하게 되고 그러면 금속 파티클이 광학소자에 증착되어 금속가공물을 가공할 수 없다는 문제점이 있다. 또한 금속 파티클을 제거하기 위하여 에어블로우를 설치해야 하지만 광학소자와 금속가공물 사이의 거리가 가까울 경우 에어블로우를 설치하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명의 경우 광학소자(10)와 노광위치(18) 사이의 간격을 충분히 길게할 수 있으므로 금속가공물에서 금속 파티클이 발생되더라도 광학소자(10)에 부착되는 것을 감소시킬 수 있다. 또한, 광학소자와 금속가공물 사이에 에어블로우를 설치할 수 있으므로 금속 파티클이 발생되더라도 이를 제거하여 광학소자(10)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 경우 분할홈(13a)의 형상에 따라 분할되는 광선의 개수를 조절할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예의 경우 분할홈(13a)을 이루는 면을 2개로 하여 2개의 광선으로 분할 하였지만, 도 4에 도시된 바와 같이 분할홈(13a)을 이루는 면을 4개로 하여 4개의 광선으로 분할할 수 있다. 이 경우에도 분할홈(13a)에서 분할된 각각의 광선은 상면(11)의 반사부(11a)와 측면(15)으로 반사되어 출사부(13b)를 통하여 출사된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 분할홈(13a)을 이루는 면을 5개로 할 경우 5개의 광선으로 분할된다. 이 경우에는 5개의 분할된 광선이 반사부(11a)를 통하여 측면(15)으로 반사되므로 측면(15)은 5개의 면으로 구성되어야 한다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 광학소자(10)는 입사면인 상면(11)에서 출사면인 하면(13)까지 관통된 관통공(17)이 형성될 수 있다. 이때 관통공(17)은 광학소자(10)의 내부에 투사되는 광선과 간섭되지 아니해야 하다. 간섭이 발생될 경우 관통공(17) 때문에 굴절이 생겨 하면(13)을 통하여 출사되지 않기 때문이다.

그러면 관통공(17)을 통하여 에어를 공급할 수 있다. 금속 구조물을 가공할 경우 금속파티클이 발생하여 광학소자(10)의 하면(13)에 부착될 수도 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 관통공(17)으로 에어를 공급할 수 있다. 그러면 금속파티클이 광학소자(10)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

10 : 광학소자 11a : 반사부
11b : 입사부 13 : 하면
13a : 분할홈 13b : 출사부
15 : 측면 17 : 관통공
18 : 노광위치

Claims (4)

1. 상면에 광선이 입사되는 입사면과, 하면에 상기 입사면에서 입사된 광선이 출사되는 출사면과, 상기 상면과 상기 하면 사이의 측면으로 형성된 프리즘으로 된 광학소자에 있어서,
   상기 출사면에는 상기 입사면에서 입사된 광선이 분할되어 상기 입사면으로 반사될 수 있도록 전반사 코팅된 분할홈이 형성되고,
   상기 입사면에는 상기 분할홈에서 반사된 광선이 상기 측면으로 전반사되도록 전반사 코팅된 반사부가 형성되고,
   상기 측면은 상기 반사부에서 전반사된 광선이 상기 출사면으로 출사되어 중첩하여 노광될 수 있게 전반사코팅되며,
   상기 광학소자 내부의 광선과 간섭되지 않도록 상기 입사면에서 상기 출사면으로 관통된 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 노광시스템용 광학소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 입사면은 상기 입사되는 광선이 특정한 단면의 모양으로 입사될 수 있게 통과시키도록 상기 반사부가 형성된 것을 특징으로 하는 노광시스템용 광학소자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 출사면은 상기 분할홈이 상기 입사면에서 입사되는 광선을 적어도 2개 이상의 광선으로 분할시킬 수 있게 형성된 것을 특징으로 하는 노광시스템용 광학소자.
4. 삭제

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