KR102465812B1 - 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법 - Google Patents

레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102465812B1
KR102465812B1 KR1020210045800A KR20210045800A KR102465812B1 KR 102465812 B1 KR102465812 B1 KR 102465812B1 KR 1020210045800 A KR1020210045800 A KR 1020210045800A KR 20210045800 A KR20210045800 A KR 20210045800A KR 102465812 B1 KR102465812 B1 KR 102465812B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
specimen
image
axis
pattern
module
Prior art date
Application number
KR1020210045800A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220139622A (ko
Inventor
고영준
김명진
Original Assignee
주식회사휴비스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사휴비스 filed Critical 주식회사휴비스
Priority to KR1020210045800A priority Critical patent/KR102465812B1/ko
Publication of KR20220139622A publication Critical patent/KR20220139622A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102465812B1 publication Critical patent/KR102465812B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명의 레이저 가공장치 보정 시스템은 제1광원, 및 상기 제1광원이 시편에서 반사되는 반사광으로 시편의 표면을 측정하는 광센서를 포함하는 프로파일모듈; 제2광원, 및 상기 제2광원이 상기 시편에서 반사되는 이미지광으로 상기 시편 이미지를 수집하는 이미지 수집부를 포함하는 비전모듈; 스캐너모듈의 중심축을 표시하기 위한 가이드레이저 출력부, 및 가공을 위한 가공레이저 출력부를 포함하는 레이저 가공모듈; 및 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저 및 가공레이저의 경로를 각각 안내하고 반사하는 렌즈부 및 거울부, 상기 시편이 위치하는 스테이지, 상기 스테이지를 x축, y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부 및 스캐너모듈의 축을 회전시키는 축보정부를 포함하고, 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저, 가공레이저를 실질적인 동축으로 안내하는 스캐너모듈;을 포함한다.

Description

레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법{COMPENSATION SYSTEM FOR LASER PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATE LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법에 관한 것이다.
레이저 가공장치에 있어 형태가 복잡한 패턴을 정밀하게 고속으로 가공해야 하는 경우 스캐너 기반의 레이저 가공장치를 적용하는 것이 일반적이다. 여기서 가공이란 드릴링(drilling), 절단, 연마, 문자 마킹, 용접 등으로 레이저를 이용하여 할 수 있는 모든 프로세스를 말한다. 스캐너 기반의 레이저 가공장치로 가공하는데 있어 꼭 필요한 것은 레이저 빔을 초점이 맺인 상태로 중심부만이 아니라 주변부까지 전달할 수 있도록 에프세타(F-theta) 렌즈를 사용하는 것이다. 스캐너에 에프세타(F-theta) 렌즈를 채택함으로써 수십 mm에서 수백 mm까지의 작업 영역의 확보가 가능한다.
그러나, 에프세타(F-theta) 렌즈는 대 구경 렌즈로써 본질적으로 광학 수차를 가지고 있으며 왜곡 수차는 상당히 큰 편이다. 구체적으로, 배럴(barrel) 왜곡 또는 핀쿠션(pincushion) 왜곡 등을 피할 수 없는 문제가 있다.
한편, 디스플레이, 반도체, 인쇄회로기판(PCB) 및 전기차 분야의 최근 기술 트랜드가 점차 경박단소화 되면서 미세 영역을 높은 정밀도와 정확도로 가공하고자 하는 요구가 늘어나고 있다. 이를 해결하기 위해 2D 카메라 기반의 비젼 장치를 스캐너 기반의 레이저 가공 시스템에 접목하여 사용하고 있는 추세이다. 비젼 장치와 레이저 가공 시스템은 에프세타(F-theta) 렌즈를 공유하지만 일부 광학계를 달리 하기 때문에 이로 인해 좌표 불일치가 발생한다.
또한, 비젼 장치는 가시광 영역대 중 650nm 이하를 주로 사용하고 있으며 레이저 가공 시스템은 1064nm인 IR 레이저와 500nm 이하의 그린 레이저를 사용하기 때문에 두 시스템간에 색수차가 본질적으로 존재하고 있는 것이다.
결과적으로 레이저 가공 시스템에 의해 가공된 실제 가공물의 모양은 비젼 장치의 CCD카메라에 의해서 촬영된 가공물의 이미지와 서로 다르게 된다. 즉, 스캐너는 200mm 정사각형을 제대로 그릴 수 있도록 되어 있다 하더라도 이 패턴을 촬영한 이미지는 200mm 정사각형이 아닌 것이다. 이를 해결하기 위해서는 스캐너 좌표를 기준으로 비젼 좌표를 보정 해야 한다.
종래의 보정 방법의 특징 혹은 단점은 대략 다음과 같다. 첫째, 일반적으로 보정용 격자 패턴을 시편에 레이저로 직접 그리는 방법을 이용 하므로 보정 시마다 보정 시편을 제작 해야 되는 번거로움과 설비 운영 비용이 증가하게 된다. 둘째, 한번 사용된 시편의 경우 표면에 패턴이 그려져 있고 레이저 가공으로 인한 열로 일부 변형이 되기 때문에 재사용할 수 없다. 셋째, 레이저 및 광학계와 에프세타(F-theta) 렌즈의 사양 및 성능에 따라 편차가 있기는 하나 시편 위에 그려지는 격자 패턴의 에지가 예리하지 않고 선 폭(보통 300um 수준임)이 일정치 않으며 선폭을 100um 이하로 가공하기 어렵기 때문에 보정 과정에서 패턴의 에지 인식과 격자점 좌표 검출등에 오차로 작용하여 보정 정확도에 영향을 주게 된다. 넷째, 스캐너 기반의 레이저 가공 시스템에 사용되는 비젼 장치용 조명으로 비동축 조명을 사용하는 경우가 많은데 중심부 영상과 주변부 영상 간의 품질 차이가 크다. 따라서 규칙 기반의 영상 처리 알고리즘을 적용하여 에지 검출, 교점 검출 및 좌표 검출시 영상처리용 파라메터를 수동으로 조절 해야하는 경우가 빈번하므로 보정 메커니즘을 자동화하기 어렵다는 것이다.
이에, 스캐너 좌표를 기준으로 비젼 좌표를 정확하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 시편으로 재사용이 가능하며, 비젼 좌표의 보정이 용이한 레이저 가공장치 보정 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 스캐너 좌표를 기준으로 비젼 좌표를 정확하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 시편으로 재사용이 가능하며, 비젼 좌표의 보정이 용이한 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 레이저 가공장치 보정 시스템에 관한 것이다.
일 구체예에 따르면, 상기 레이저 가공장치 보정 시스템은 제1광원, 및 상기 제1광원이 시편에서 반사되는 반사광으로 시편의 표면을 측정하는 광센서를 포함하는 프로파일모듈; 제2광원, 및 상기 제2광원이 상기 시편에서 반사되는 이미지광으로 상기 시편 이미지를 수집하는 이미지 수집부를 포함하는 비전모듈; 스캐너모듈의 x축 및 y축을 표시하기 위한 가이드레이저 출력부, 및 가공을 위한 가공레이저 출력부를 포함하는 레이저 가공모듈; 및 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저 및 가공레이저의 경로를 각각 안내하고 반사하는 렌즈부 및 거울부, 상기 시편이 위치하는 스테이지, 상기 스테이지를 x축, y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부 및 스캐너모듈의 축을 회전시키는 축보정부를 포함하고, 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저, 가공레이저를 실질적인 동축으로 안내하는 스캐너모듈;을 포함한다.
상기 시편은 격자 패턴이 형성되고, 상기 격자 패턴은, 제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함할 수 있다.
상기 시편은 상기 제1패턴과 제2패턴이 교차하는 시편교차점을 포함하고, 시편 중앙 시편교차점 좌표는 (0,0)이고, 그 외 시편교차점 좌표는 (x×αx, y×αy)로 정의될 수 있다.
(상기 x는 중앙 시편교차점에서 x축 양의 방향으로 x번째(x가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -x번째(x가 음수) 시편교차점을 의미하고, 상기 y는 중앙 시편교차점에서 y축 양의 방향으로 y번째(y가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -y번째(y가 음수) 시편교차점을 의미함).
상기 시편은 기재 상에 금속 패턴이 형성된 것일 수 있다.
상기 기재는 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)일 수 있다.
상기 패턴은 상기 기재 상에 금속막을 형성하는 단계; 및 노광으로 상기 금속막에 패턴을 형성하는 단계;로 형성될 수 있다.
상기 패턴은 폭이 100㎛ 이하일 수 있다.
상기 시편 이미지는 시편 상의 가로 βx 및 세로 βy 영역의 이미지광을 수집한 것일 수 있다.
상기 시편 이미지는 상기 시편 이미지 상에서 제1패턴 및 제2패턴이 형성하는 이미지교차점이 M×N개(상기 M 및 N은 홀수인 자연수)일 수 있다.
상기 시편 이미지에서 중앙 이미지교차점 단위좌표는 g(0,0)이고, 그 외 이미지교차점의 단위좌표는 g(i,j)로 정의될 수 있다.
(상기 i는 중앙 이미지교차점에서 x축 양의 방향으로 i번째(i가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -i번째(i가 음수) 이미지교차점을 의미하고, 상기 j는 중앙 이미지교차점에서 y축 양의 방향으로 j번째(j가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -j번째(j가 음수) 이미지교차점을 의미함).
상기 제1간격(αx)은 하기 식 1-1을 만족하고, 상기 제2간격(αy)은 하기 식 1-2를 만족할 수 있다.
[식 1-1]
제1간격(αx) = βx/(M+1)
(상기 M은 홀수인 자연수임)
[식 1-2]
제2간격(αy) =βy/(N+1)
(상기 N은 홀수인 자연수임).
상기 프로파일모듈은 x축 및 y축 중 하나를 고정하고, 나머지 축 방향으로 표면을 측정하는 과정을 반복하여, 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고, 상기 높이 정보로부터 시편 상의 제1패턴 방향, 제2 패턴 방향 및 원점을 산출할 수 있다.
상기 스테이지 구동부는 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키고, 상기 축보정부는 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈의 축을 회전시키는, 제1보정을 수행할 수 있다.
상기 비전모듈은 상기 스캐너모듈 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하며, 상기 중앙이미지 및 인접이미지는 가로 βx 및 세로 βy 크기의 이미지일 수 있다.
상기 중앙이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(0,0)이고, 상기 인접이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(r,s)로 정의될 수 있다.
(상기 r은 중앙이미지에서 x축 양의 방향으로 r번째(r이 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -r번째(r이 음수) 시편 이미지를 의미하고, 상기 s는 중심이미지에서 y축 양의 방향으로 s번째(s가 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -s번째(s가 음수) 시편 이미지를 의미함).
상기 레이저 가공장치 보정 시스템은 데이터 처리모듈을 더 포함하고, 상기 데이터 처리모듈은 상기 시편 이미지 또는 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출할 수 있다.
상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표(I(r,s)) 및 이미지교차점 단위좌표(g(i,j))를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 변환함수를 획득할 수 있다.
상기 데이터 처리모듈은 상기 변환함수로부터 스캔 영역 전체 좌표에 대한 보정용 테이블을 생성하고, 상기 보정용 테이블로 상기 비전모듈의 이미지 수집부에서 수집하는 이미지를 실시간으로 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 레이저 가공장치 보정방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 레이저 가공장치 보정방법은 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)를 포함하는 기재 상에 제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함하는 금속 격자 패턴이 형성된 시편을 준비하는 단계; 레이저 가공모듈의 가이드레이저를 이용하여 상기 시편의 원점, 제1패턴 방향 및 제2패턴 방향이 스캐너모듈의 원점, y축 및 x축과 실질적으로 일치되도록 상기 시편을 스캐너모듈의 스테이지 상에 위치하는 단계; 프로파일모듈이 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고, 상기 시편 상의 제1패턴 방향, 제2패턴 방향 및 원점을 산출하는 단계; 스캐너모듈의 스테이지 구동부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키는 단계; 상기 스캐너모듈의 축보정부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈의 축을 회전시키는 단계; 비전모듈이 상기 스캐너모듈 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하는 단계; 데이터 처리모듈이 상기 시편 이미지 또는 상기 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출하는 단계; 상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표 및 이미지교차점 단위좌표를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 회귀분석 모델을 획득하는 단계; 및 상기 데이터 처리모듈은 상기 회기분석 모델로 상기 비전모듈에서 수집하는 이미지를 실시간으로 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 스캐너 좌표를 기준으로 비젼 좌표를 정확하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 시편으로 재사용이 가능하며, 비젼 좌표의 보정이 용이한 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치 보정 시스템의 블록도를 간단히 표시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치의 구성 간, 광이 이동하는 경로를 블록도와 함께 표시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치를 간단히 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구체예에서 프로파일모듈이 시편의 표면을 측정하는 과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에서 프로파일모듈이 측정한 시편의 표면 정보를 기준으로 시편의 x축 이동 및 y축 이동과 스캐너모듈의 축 회전을 통해 원점을 일치시키는 과정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에서 시편 이미지에서 이미지교차점 단위좌표를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 구체예에서 중앙이미지 및 인접이미지를 포함하는 시편 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 구체예에서 시편 이미지에서 이미지교차점을 추출하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 구체예에서 인접이미지의 이미지교차점과 실제 시편의 시편교차점의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 시편 이미지 단위좌표 및 이미지교차점 단위좌표를 기초로 해당 이미지 교차점 좌표를 변환하는 회귀분석 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치 보정방법의 플로우 차트를 간단히 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 줄 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것에 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '전기적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛 (unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리 될 수 있다. 뿐만 아니라 구성 요소들 및 '~부'들은 디 바이 스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU 들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 '시편교차점'은 실제 시편 상의 제1패턴 및 제2패턴이 교차되는 교차점을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 '이미지교차점'은 시편 이미지에서 이미지 상 시편의 제1패턴 및 제2패턴이 교차되는 교차점을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 '이미지교차점 단위좌표'는 각 시편 이미지 내에서의 이미지교차점이 중앙 이미지교차점(이미지교차점 중 중앙 이미지교차점)에 대해 상대적으로 x축 또는 y축 방향으로 몇번째에 위치하는 지를 표현하기 위한 단위좌표이다.
또한, 본 명세서에서 '시편의 원점'은 프로파일모듈의 시편 표면 높이 정보를 바탕으로 스캐너모듈의 원점(스캐너모듈의 x축과 y축의 교점)과 가장 가까운 시편교차점을 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '시편 이미지 단위좌표'는 중앙이미지에 대해 상대적으로 x축 또는 y축 방향으로 몇번째에 위치하는 지를 표현하기 위한 단위좌표이다.
레이저 가공장치 보정 시스템
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치 보정 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치 보정 시스템의 블록도를 간단히 표시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치의 구성 간, 광이 이동하는 경로를 블록도와 함께 표시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 레이저 가공장치를 간단히 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명 레이저 가공장치 보정 시스템은 제1광원(110), 및 상기 제1광원(110)이 시편에서 반사되는 반사광으로 시편의 표면을 측정하는 광센서(130)를 포함하는 프로파일모듈(100); 제2광원(210), 및 상기 제2광원이 상기 시편에서 반사되는 이미지광으로 상기 시편 이미지를 수집하는 이미지 수집부(230)를 포함하는 비전모듈(200); 스캐너모듈(400)의 x축 및 y축을 표시하기 위한 가이드레이저 출력부(310), 및 가공을 위한 가공레이저 출력부(330)를 포함하는 레이저 가공모듈(300); 및 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저 및 가공레이저의 경로를 각각 안내하고 반사하는 렌즈부(410) 및 거울부(420), 상기 시편이 위치하는 스테이지(430), 상기 스테이지(430)를 x축, y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부(440) 및 스캐너모듈의 축을 회전시키는 축보정부(450)를 포함하고, 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저, 가공레이저를 실질적인 동축으로 안내하는 스캐너모듈(400);을 포함한다.
상기 시편은 격자 패턴이 형성되고, 상기 격자 패턴은, 제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함할 수 있다. 상기 시편은 본 발명 레이저 가공장치 보정 시스템에서 비전모듈(200)의 왜곡 이미지를 보정하는 기준이 된다.
상기 시편은 상기 제1패턴과 제2패턴이 교차하는 시편교차점을 포함하고, 시편 중앙 시편교차점 좌표는 (0,0)이고, 그 외 시편교차점 좌표는 (x×αx, y×αy)로 정의될 수 있다. (상기 x는 중앙 시편교차점에서 x축 양의 방향으로 x번째(x가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -x번째(x가 음수) 시편교차점을 의미하고, 상기 y는 중앙 시편교차점에서 y축 양의 방향으로 y번째(y가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -y번째(y가 음수) 시편교차점을 의미함).
상기 시편은 기재 상에 금속 패턴이 형성된 것일 수 있고, 상기 기재는 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)일 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴은 상기 기재 상에 금속막을 형성하는 단계; 및 노광으로 상기 금속막에 패턴을 형성하는 단계;로 형성될 수 있다. 상기 금속막 형성 단계 및 노광 단계는 당업자가 본 발명의 목적에 맞는 방법을 선택할 수 있으며, 환경에 따라 적절히 적용할 수 있다.
상기 패턴은 폭이 100㎛ 이하일 수 있다. 상기 폭 범위에서, 보정 신뢰도가 개선되는 효과가 있다. 기존에는 레이저 가공장치 보정을 위해 시편을 직접 가공하는 과정을 포함하는데, 이러한 시편은 선 폭이 300um 수준으로 보정 신뢰도가 확보되지 않는다. 또한, 본 발명 레이저 가공장치 보정 시스템에서의 시편은 재사용이 가능하므로, 기존에 보정 시마다 보정 시편을 제작하는 것에 비해 공정이 단순하고, 비용이 절감되는 효과가 있다.
상기 프로파일모듈(100)은 제1광원(110)으로 레이저를 적용할 수 있으며, 레이저 종류는 시편의 패턴 높이, 구동 환경 등에 따라 당업자가 적절히 적용할 수 있다. 상기 제1광원(110)의 레이저는 광섬유(11)을 통해 광섬유 끝단(113)이 상기 레이저 광원(110)의 가상 점광원이 된다. 발산된 레이저는 콜리메이터(150)에 의해 평행빔이 되고, 편광기(170)에 의해 편광축 방향으로만 진동하는 선형 편광빔만 통과된다. 상기 선형 편광빔은 비전모듈(200)의 광분할기(270) 및 레이저 가공모듈(300)의 광분할기(370)를 투과하여 스캐너모듈(400)의 거울부(420)에 의해 반사되고, 이는 렌즈부(410)를 통해 시편 상의 스캔영역에 초점을 맺게된다. 상기 스캔영역에서 반사된 반사광은 다시 렌즈부(410), 거울부(420), 광분할기(370, 270), 편광기(170) 및 콜리메이터(150)을 지나 점광원 위치(133)에 집속되며 광섬유(131)을 통해 광센서(130)에 입력되어 파장에 따른 빛의 세기가 측정된다.
상기 프로파일모듈은 x축 및 y축 중 하나를 고정하고, 나머지 축 방향으로 표면을 측정하는 과정을 반복하여, 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고, 상기 높이 정보로부터 시편 상의 제1패턴 방향, 제2 패턴 방향 및 원점을 산출할 수 있다. (도 4 내지 도 6 참고)
도 4는 프로파일모듈(100)의 x축 및 y축 중 하나를 고정하고, 나머지 축 방향으로 스캔하여 표면을 측정하는 과정을 반복하여, 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하는 과정을 도시한 것이고, 도 5(A)는 y좌표를 고정하고 x축 방향으로 표면 높이를 측정한 것이고, 도 5(B)는 x좌표를 고정하고 y축 방향으로 표면 높이를 측정한 것이며, 도 5(C)는 이러한 수집 정보를 바탕으로 제1패턴(22-1) 및 제2패턴(23-1)의 방향 정보를 산출하는 것을 도시한 것이며, 도 6(A)는 상기 산출된 제1패턴(22-1) 및 제2패턴(23-1)의 방향 정보로 제1패턴 및 제2패턴의 연장선의 교점을 원점으로 산출하는 것을 도시한 것이다.
상기 스테이지 구동부(440)는 상기 프로파일모듈(100)에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈(400)의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키고, 상기 축보정부(450)는 상기 프로파일모듈(100)에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈(400)의 축을 회전시키는, 제1보정을 수행할 수 있다.
상기 스테이지 구동부(440)는 시편이 위치한 스테이지를 x축 및/또는 y축으로 이동하는 방법을 적용할 수 있다.
도 6을 참고하면, 시편 상의 제1패턴 방향, 제2 패턴 방향 및 원점을 산출하는 과정(A), 시편의 원점을 일치시키는 과정(B) 및 스캐너모듈(400)의 축을 회전시키는 과정(C)를 반복함으로써 시편의 제1패턴, 제2패턴, 원점과 스캐너모듈의 y축, x축, 원점이 정확히 일치될 수 있다.
구체예에서 상기 제1보정 전에 레이저 가공모듈(300)의 가이드레이저 출력부(310)를 활용하여 시편의 원점과 스캐너모듈(400)의 원점의 오차를 최소화하여 상기 제1보정을 보다 효율적으로 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드레이저 출력부(310)는 가시광선이 가이드 레이저를 콜리메이터(350), 광분할기(370)을 통해 스캐너모듈(400)의 거울부(420) 및 렌즈부(410)를 통해 시편 상에 스캐너모듈(400)의 x축 및 y축을 표시할 수 있고, 이를 통해 시편의 원점과 스캐너모듈의 원점을 대략적으로 일치시킬 수 있다. 이로써, 상기 제1보정을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
상기 제1보정 후 상기 비전모듈(200)은 광원(210)으로 가시광선을 적용할 수 있고, 상기 광원(210)은 광원(110)과 비동축으로 설치될 수 있다. 상기 광원(210)은 시편 표면의 스캔영역에서 반사되고, 반사된 이미지광은 렌즈부(410), 거울부(420), 레이저 가공모듈(300)의 광분할기(370), 비전모듈(200)의 광분할기(270), 이미징렌즈(250)을 통하여 이미지 수집부(230)에 의해 이미지광이 수집될 수 있다. 상기 이미지 수집부(230)는 예를 들어 CCD 카메라일 수 있다.
상기 이미지 수집부(230)는 상기 이미지광을 수집하여 시편 이미지를 생성할 수 있다. 상기 시편 이미지는 시편 상의 가로 βx 및 세로 βy 영역의 이미지광을 수집한 것일 수 있으며, 구체예에서 상기 시편 이미지는 이미지 수집부(230)가 움직이지 않고 촬영할 수 있는 보정 시편의 최대 영역(FOV, Field of View)일 수 있다.
상기 시편 이미지는 상기 시편 이미지 상에서 제1패턴 및 제2패턴이 형성하는 이미지교차점이 M×N개(상기 M 및 N은 홀수인 자연수)일 수 있다. 상기 M 및 N은 각각 독립적으로 1 내지 9, 구체적으로 1 내지 7, 더욱 구체적으로 3 내지 5일 수 있다.
도 7을 참고하면, 상기 시편 이미지에서 중앙 이미지교차점 단위좌표는 g(0,0)이고, 그 외 이미지교차점의 단위좌표는 g(i,j)로 정의될 수 있다.
상기 i는 중앙 이미지교차점(g(0,0))에서 x축 양의 방향으로 i번째(i가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -i번째(i가 음수) 이미지교차점을 의미하고, 상기 j는 중앙 이미지교차점에서 y축 양의 방향으로 j번째(j가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -j번째(j가 음수) 이미지교차점을 의미할 수 있다.
구체예에서, 상기 제1간격(αx)은 하기 식 1-1을 만족하고, 상기 제2간격(αy)은 하기 식 1-2를 만족할 수 있다. 이 때, 레이저 가공장치 보정 시스템의 보정 신뢰도가 극대화 된다.
[식 1-1]
제1간격(αx) = βx/(M+1)
(상기 M은 홀수인 자연수임)
[식 1-2]
제2간격(αy) =βy/(N+1)
(상기 N은 홀수인 자연수임).
도 8 및 도 9를 참고하면, 상기 비전모듈(200)은 상기 스캐너모듈(400) 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하며, 상기 중앙이미지 및 인접이미지는 가로 βx 및 세로 βy 크기의 이미지일 수 있다. 도 9를 참고하면, 중앙이미지와 거리가 있는 인접이미지(61-1, 62-1, 63-1, 64-1) 내의 이미지교차점들은 실제 시편의 시편교차점과 차이가 나는 것을 알 수 있다. 이하 과정을 통해, 상기 이미지교차점들의 좌표를 시편교차점을 기준으로 일치시킬 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 중앙이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(0,0)이고, 상기 인접이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(r,s)로 정의될 수 있다.
(상기 r은 중앙이미지에서 x축 양의 방향으로 r번째(r이 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -r번째(r이 음수) 시편 이미지를 의미하고, 상기 s는 중심이미지에서 y축 양의 방향으로 s번째(s가 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -s번째(s가 음수) 시편 이미지를 의미함).
본 발명 레이저 가공장치 보정 시스템은 데이터 처리모듈을 더 포함할 수 있다.
도 10을 참고하면, 상기 데이터 처리모듈은 상기 시편 이미지 또는 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출할 수 있다. 상기 데이터 처리모듈이 시편 이미지에서 이미지교차점을 추줄하는 것은 딥러닝 모델, 코드넷(CoordNet, 70)을 사용할 수 있으며, 코드넷의 학습과정은 시편 이미지를 모델에 넣으면 이미지교차점을 제외한 모든 픽셀 값은 0, 이미지교차점의 픽셀 값은 1 또는 255인 동일한 크기의 이진 이미지가 나오도록 수학적 최적화한 메커니즘(Optimization)을 사용하여 모델 파라미터를 결정해 나간다. 구체적으로 여기에 사용된 신경층(neural layer)은 이미지 분석에 강력하며 잘 알려진 2d 컨벌루션층(Convolution layer)을 기본으로 한다. 일단 학습이 완료되면 임의의 격자 패턴 이미지에 대하여 코드넷(70)은 예상되는 이미지교차점만 표시하여 이미지를 출력한다. 사전 학습 단계에서 모델 파라미터는 이미 튜닝이 끝났기 때문에 실제 보정 단계에서는 사용자가 튜닝할 파라미터가 없으며, 보정 프로세스를 자동화할 수 있다. 이하 변환넷(83, 도 12 참조)도 비슷한 과정으로 사전 학습이 되어야 보정 과정에서 자동으로 사용할 수 있다.
도 11에서 상기 시편 이미지 상의 이미지교차점은 실제 시편의 시편교차점과 오차를 보인다. 중앙이미지에서 멀어질수록 오차는 더 커지는 경향이 있다.
이에, 상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표(I(r,s)) 및 이미지교차점 단위좌표(g(i,j))를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 변환함수를 구할 수 있다. 본 발명에서 상기 변환함수를 구하는 과정은 비선형 회귀 딥러닝 모델(Non-linear Regression Model) 을 이용하여 비선형 모델을 구성함으로써 광학 모델에 대한 깊은 지식이 요구되지 않으면서도 정확도를 높일 수 있도록 하여 사람에 의한 모델 튜닝을 최소화하고자 하였다.
도 12는 비선형 변환함수, T(이미지교차점 -> 시편교차점)를 찾기 위한 딥러닝 모델, 변환넷(Transform Net)(83)이다. 입력 데이터(80) (81)은 이미지상에서 인식된 왜곡된 교차점을 나타내며 출력 데이터(85)(86)은 학습 중인 변환넷(83), T(이미지교차점 -> 시편교차점)에 의한 예측값이다. 입력 노드(82), 출력 노드(84) 모두 2개의 노드로 구성되어 있다. 변환넷(83)은 완전 연결층(fully connected layer)을 기반으로 한 다양한 형태로 구성 가능한 회귀 분석(regression) 모델이다. 예를 들어 완전연결층과 1차원 컨벌루션층의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 모델의 오차는 입력 데이터(80) (81)에 대한 심층 신경망 모델의 예측값과 보정 시편 상의 패턴 교차점들의 왜곡 없는 좌표(target value)와의 MSE(Mean Squared Error)인 하기 식 2로 정의된다.
[식 2]
Figure 112021041232212-pat00001
상기 전체 보정 과정에 대한 결과물은 스캔 위치 각각의 x,y 좌표에 대한 보정 테이블(LookUP Table, LUT)일 수 있다. 일단 LUT가 계산되면 보정 과정을 종료하고, 비전모듈의 이미지 수집부의 실시간 영상을 보정할 수 있으며, 수십 cm 크기의 가공 대상물을 손쉽게 가공할 수 있도록 보정된 파노라마 이미지를 획득할 수 있다.
시편 가공을 위해 레이저 가공모듈(400)의 가공레이저 출력부(430)은 약 1030nm의 IR 레이저 또는 515nm 이하의 그린 레이저를 출력할 수 있다. 상기 출력된 레이저는 콜리메이터(350) 및 광분할기(370)을 거처 스캐너모듈(400)의 거울부(420) 및 렌즈부(410)를 통해 가공 위치에 초점을 맺고 가공을 할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 레이저 가공장치 보정방법에 관한 것이다.
도 13을 참고하면, 일 구체예에서, 상기 레이저 가공장치 보정방법은 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)를 포함하는 기재 상에 제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함하는 금속 격자 패턴이 형성된 시편을 준비하는 단계; 레이저 가공모듈의 가이드레이저를 이용하여 상기 시편의 원점, 제1패턴 방향 및 제2패턴 방향이 스캐너모듈의 원점, y축 및 x축과 실질적으로 일치되도록 상기 시편을 스캐너모듈의 스테이지 상에 위치하는 단계; 프로파일모듈이 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고, 상기 시편 상의 제1패턴 방향, 제2패턴 방향 및 원점을 산출하는 단계; 스캐너모듈의 스테이지 구동부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키는 단계; 상기 스캐너모듈의 축보정부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈의 축을 회전시키는 단계; 비전모듈이 상기 스캐너모듈 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하는 단계; 데이터 처리모듈이 상기 시편 이미지 또는 상기 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출하는 단계; 상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표 및 이미지교차점 단위좌표를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 회귀분석 모델을 획득하는 단계; 및 상기 데이터 처리모듈은 상기 회기분석 모델로 상기 비전모듈에서 수집하는 이미지를 실시간으로 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
용어들의 정의 및 과정들은 본 발명의 하나의 관점인 레이저 가공장치 보정 시스템과 실질적으로 동일하다.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
100: 프로파일모듈 110: 제1광원
130: 광센서 150: 콜리메이터
170: 편광기 200: 비전모듈
210: 제2광원 230: 이미지 수집부
250: 이미징렌즈 270: 광분할기
300: 레이저 가공모듈 310: 가이드레이저 출력부
330: 가공레이저 출력부 350: 콜리메이터
370: 광분할기 400: 스캐너모듈
410: 렌즈부 420: 거울부
430: 스테이지 440: 스테이지 구동부
450: 축보정부

Claims (19)

  1. 제1광원, 및 상기 제1광원이 시편에서 반사되는 반사광으로 시편의 표면을 측정하는 광센서를 포함하는 프로파일모듈; 제2광원, 및 상기 제2광원이 상기 시편에서 반사되는 이미지광으로 상기 시편 이미지를 수집하는 이미지 수집부를 포함하는 비전모듈; 스캐너모듈의 x축 및 y축을 표시하기 위한 가이드레이저 출력부, 및 가공을 위한 가공레이저 출력부를 포함하는 레이저 가공모듈; 및 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저 및 가공레이저의 경로를 각각 안내하고 반사하는 렌즈부 및 거울부, 상기 시편이 위치하는 스테이지, 상기 스테이지를 x축, y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부 및 스캐너모듈의 축을 회전시키는 축보정부를 포함하고, 상기 제1광원, 반사광, 이미지광, 가이드레이저, 가공레이저를 실질적인 동축으로 안내하는 스캐너모듈;을 포함하고,
    상기 시편은 격자 패턴이 형성되고,
    상기 격자 패턴은,
    제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함하며,
    상기 시편은 상기 제1패턴과 제2패턴이 교차하는 시편교차점을 포함하고,
    시편 중앙 시편교차점 좌표는 (0,0)이고,
    그 외 시편교차점 좌표는 (x×αx, y×αy)로 정의되고,
    상기 시편은 기재 상에 금속 패턴이 형성된 것인 레이저 가공장치 보정 시스템:
    (상기 x는 중앙 시편교차점에서 x축 양의 방향으로 x번째(x가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -x번째(x가 음수) 시편교차점을 의미하고, 상기 y는 중앙 시편교차점에서 y축 양의 방향으로 y번째(y가 양수) 시편교차점 또는 음의 방향으로 -y번째(y가 음수) 시편교차점을 의미함).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)인 레이저 가공장치 보정 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패턴은
    상기 기재 상에 금속막을 형성하는 단계; 및
    노광으로 상기 금속막에 패턴을 형성하는 단계;
    로 형성되는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴은 폭이 100㎛ 이하인 레이저 가공장치 보정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시편 이미지는 시편 상의 가로 βx 및 세로 βy 영역의 이미지광을 수집한 것인 레이저 가공장치 보정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시편 이미지는 상기 시편 이미지 상에서 제1패턴 및 제2패턴이 형성하는 이미지교차점이 M×N개(상기 M 및 N은 홀수인 자연수)인 레이저 가공장치 보정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시편 이미지에서 중앙 이미지교차점 단위좌표는 g(0,0)이고, 그 외 이미지교차점의 단위좌표는 g(i,j)로 정의되는 레이저 가공장치 보정 시스템:
    (상기 i는 중앙 이미지교차점에서 x축 양의 방향으로 i번째(i가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -i번째(i가 음수) 이미지교차점을 의미하고, 상기 j는 중앙 이미지교차점에서 y축 양의 방향으로 j번째(j가 양수) 이미지교차점 또는 음의 방향으로 -j번째(j가 음수) 이미지교차점을 의미함).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1간격(αx)은 하기 식 1-1을 만족하고, 상기 제2간격(αy)은 하기 식 1-2를 만족하는 레이저 가공장치 보정 시스템:
    [식 1-1]
    제1간격(αx) = βx/(M+1)
    (상기 M은 홀수인 자연수임)
    [식 1-2]
    제2간격(αy) =βy/(N+1)
    (상기 N은 홀수인 자연수임).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로파일모듈은 x축 및 y축 중 하나를 고정하고, 나머지 축 방향으로 표면을 측정하는 과정을 반복하여, 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고,
    상기 높이 정보로부터 시편 상의 제1패턴 방향, 제2 패턴 방향 및 원점을 산출하는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스테이지 구동부는 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키고,
    상기 축보정부는 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈의 축을 회전시키는,
    제1보정을 수행하는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비전모듈은 상기 스캐너모듈 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하며,
    상기 중앙이미지 및 인접이미지는 가로 βx 및 세로 βy 크기의 이미지인 레이저 가공장치 보정 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중앙이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(0,0)이고,
    상기 인접이미지의 시편 이미지 단위좌표는 I(r,s)로 정의되는 레이저 가공장치 보정 시스템:
    (상기 r은 중앙이미지에서 x축 양의 방향으로 r번째(r이 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -r번째(r이 음수) 시편 이미지를 의미하고, 상기 s는 중심이미지에서 y축 양의 방향으로 s번째(s가 양수) 시편 이미지 또는 음의 방향으로 -s번째(s가 음수) 시편 이미지를 의미함).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 레이저 가공장치 보정 시스템은 데이터 처리모듈을 더 포함하고,
    상기 데이터 처리모듈은 상기 시편 이미지 또는 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출하는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표(I(r,s)) 및 이미지교차점 단위좌표(g(i,j))를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 변환함수를 획득하는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 데이터 처리모듈은 상기 변환함수로부터 스캔 영역 전체 좌표에 대한 보정용 테이블을 생성하고, 상기 보정용 테이블로 상기 비전모듈의 이미지 수집부에서 수집하는 이미지를 실시간으로 보정하는 레이저 가공장치 보정 시스템.
  19. 쿼츠(quartz) 또는 글래스(glass)를 포함하는 기재 상에 제1간격(αx)으로 배열된 제1패턴 및 상기 제1패턴과 수직으로 제2간격(αy)으로 배열된 제2패턴을 포함하는 금속 격자 패턴이 형성된 시편을 준비하는 단계;
    레이저 가공모듈의 가이드레이저를 이용하여 상기 시편의 원점, 제1패턴 방향 및 제2패턴 방향이 스캐너모듈의 원점, y축 및 x축과 실질적으로 일치되도록 상기 시편을 스캐너모듈의 스테이지 상에 위치하는 단계;
    프로파일모듈이 상기 시편 표면의 높이 정보를 수집하고, 상기 시편 상의 제1패턴 방향, 제2패턴 방향 및 원점을 산출하는 단계;
    스캐너모듈의 스테이지 구동부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 원점이 상기 스캐너모듈의 원점과 일치되도록 상기 시편을 이동시키는 단계;
    상기 스캐너모듈의 축보정부가 상기 프로파일모듈에서 산출된 시편의 제1패턴 방향 및 제2 패턴 방향이 각각 상기 스캐너모듈의 y축 및 x축과 일치되도록 상기 스캐너모듈의 축을 회전시키는 단계;
    비전모듈이 상기 스캐너모듈 축의 원점을 중앙에 포함하는 시편 이미지인 중앙이미지, 상기 중앙이미지와 바로 인접하는 시편 이미지인 다수의 인접이미지, 및 상기 인접이미지와 바로 인접하는 또 다른 시편 이미지인 다수의 인접이미지를 획득하여 상기 시편 전체의 시편 이미지를 수집하는 단계;
    데이터 처리모듈이 상기 시편 이미지 또는 상기 시편 전체의 이미지에서 딥러닝 모델을 통해 이미지교차점을 추출하는 단계;
    상기 데이터 처리모듈은 시편 이미지 단위좌표 및 이미지교차점 단위좌표를 기초로 해당 이미지교차점 좌표를 (i×αx + r× βx, j×αx + s× βx)로 변환하는 회귀분석 모델을 획득하는 단계; 및
    상기 데이터 처리모듈은 상기 회기분석 모델로 상기 비전모듈에서 수집하는 이미지를 실시간으로 보정하는 단계;
    를 포함하는 레이저 가공장치 보정 방법.
KR1020210045800A 2021-04-08 2021-04-08 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법 KR102465812B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210045800A KR102465812B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210045800A KR102465812B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220139622A KR20220139622A (ko) 2022-10-17
KR102465812B1 true KR102465812B1 (ko) 2022-11-11

Family

ID=83809969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210045800A KR102465812B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102465812B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008264789A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置、その調整方法、およびプログラム
JP2012002604A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Disco Abrasive Syst Ltd チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置およびレーザー加工機

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5791908B2 (ja) * 2011-01-18 2015-10-07 オリンパス株式会社 調整装置、レーザ加工装置および調整方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008264789A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置、その調整方法、およびプログラム
JP2012002604A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Disco Abrasive Syst Ltd チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置およびレーザー加工機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220139622A (ko) 2022-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101578711B1 (ko) 결함 검출 방법
US20040264764A1 (en) Apparatus and method for three-dimensional coordinate measurement
US20160147214A1 (en) Three-dimensional laser processing apparatus and positioning error correction method
WO2012053521A1 (ja) 光学情報処理装置、光学情報処理方法、光学情報処理システム、光学情報処理プログラム
US20080129950A1 (en) Repair method and apparatus therefor
CN103759638A (zh) 一种零件检测方法
CN107113370A (zh) 图像捕获装置及图像捕获方法
JP2008268869A (ja) 撮像装置、撮像方法、及びプログラム
KR20120083854A (ko) 조정 장치, 레이저 가공 장치 및 조정 방법
CN112368569A (zh) 半导体检查中的多模式缺陷分类
WO2011114407A1 (ja) 波面収差測定方法及びその装置
CN101673043A (zh) 广角畸变测试***及方法
JP6232476B2 (ja) サブ光学解像度によるｃａｄレイアウトへのチップの自動配向システムおよび方法
KR102465812B1 (ko) 레이저 가공장치 보정 시스템 및 레이저 가공장치 보정방법
US20070053583A1 (en) Image correcting apparatus, pattern inspection apparatus, and image correcting method, and reticle
JP2012002680A (ja) センサ出力データの補正装置及びセンサ出力データの補正方法
JP6312410B2 (ja) アライメント装置、顕微鏡システム、アライメント方法、及びアライメントプログラム
JPH10122817A (ja) レーザマスクリペアでのマスクの位置合せ方法
CN116313971A (zh) 通过边缘检测来进行晶圆键合对准的方法
KR20070091236A (ko) 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법
TW201944061A (zh) 用於修復印刷電路板的裝置及方法
Moru et al. Improving optical pipeline through better alignment and calibration process
JPH1097983A (ja) 位置検出方法
JP2008279471A (ja) レーザ加工装置、レーザ加工方法、ｔｆｔ基板、及び、ｔｆｔ基板の欠陥修正方法
JP2009258187A (ja) 光学顕微鏡装置及び光学顕微鏡用データ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant