KR20090024076A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, DMD나 광섬유의 열화를 방지 하면서, 가공 대상에 조사하는 레이저광의 강도를 간단하게 변경하여 레이저 가공을 행하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 의하면, 가공 대상 A에 조사하는 레이저광을 발생하는 레이저 광원(3)과, 가공 대상 A와 공역인 위치에 배치되고, 레이저 광원(3)으로부터의 레이저광을 원하는 위치 및 형상으로 가공 대상 A에 조사하도록 정형하는 공간 변조 소자(4)와, 공간 변조 소자(4)에 의해 정형된 레이저광을 가공 대상 A에 조사하는 조사 광학계(5)를 구비하고, 상기 조사 광학계(5)는, 레이저광의 배율을 연속적으로 변경하는 배율 변경 광학계(9)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)를 제공한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING DEVICE}

본 발명은, 레이저 가공 장치에 관한 것이며, 특히, 액정 패널용 유리 기판 등의 기판에 형성된 패턴의 결함을 수정하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

종래, 액정 패널용 유리 기판 등의 기판에 발생한 결함을 레이저광에 의해 수정하는 레이저 리페어 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

이 레이저 리페어 장치는, 촬상 장치에 의해 기판을 촬영하여 얻어진 화상을 화상 처리함으로써 기판 상의 결함을 추출하고, 레이저광의 조사 대상인 기판과 공역(共役)인 위치에 배치된 디지털 미러 디바이스(DMD)를 결함의 형상에 맞추어 제어함으로써, 결함의 형상 및 위치에 일치시킨 레이저광을 기판에 조사하여, 복잡한 형상의 결함에 대해서도 정확하게 고속으로 수정할 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본국 특개 2005-103581호 공보

그러나, 액정 패널용 유리 기판 등의 기판에서는, 그 패턴을 구성하는 재질이, 투명 전극과 같은 비교적 강도가 낮은 재질에서부터, 금속 전극과 같은 비교적 강도가 높은 재질까지 존재하므로, 강도가 낮은 재질의 패턴에 대해서는 약한 레이저광을 조사하고, 강도가 높은 재질의 패턴에 대해서는 강한 레이저광을 조사하도록 레이저 광원으로부터 출력되는 레이저광의 강도를 조절할 필요가 있다. 그러나, 레이저광의 강도를 높이면, DMD나 광섬유를 열화시키는 것을 고려해야 하므로, 일정한 강도 이상의 레이저광을 조사할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 행해진 것으로서, DMD나 광섬유의 열화를 방지하면서, 가공 대상에 조사하는 레이저광의 강도를 간단하고도 용이하게 변경하여 레이저 가공을 행할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

본 발명은, 가공 대상에 조사하는 레이저광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 가공 대상과 공역인 위치에 배치되고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저광을 원하는 위치 및 형상으로 상기 가공 대상에 조사하도록 정형하는 공간 변조 소자와, 상기 공간 변조 소자에 의해 정형된 상기 레이저광을 상기 가공 대상에 조사하는 조사 광학계를 구비하고, 상기 조사 광학계가, 상기 레이저광의 배율을 연속 적으로 변경하는 배율 변경 광학계를 구비하는 레이저 가공 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 레이저 광원으로부터 발해진 레이저광이, 공간 변조 소자에 입사됨으로써 원하는 위치 및 형상으로 정형된 후, 조사 광학계를 통하여 가공 대상에 조사되고, 가공 대상이, 레이저광의 위치 및 형상에 따라서 가공된다. 이 경우에, 레이저광은, 조사 광학계가 구비하는 배율 변경 광학계에 의해 그 배율이 연속적으로 조절된다.

따라서, 레이저 광원으로부터 출력되는 레이저광의 강도나 공간 변조 소자로의 레이저광의 강도를 변경하지 않고, 레이저광의 강도를 변경하여 가공 대상에 조사할 수 있다.

전술한 발명에서는, 상기 가공 대상의 상을 결상하는 촬상 광학계와, 상기 촬상 광학계의 결상 위치에 배치되고 상기 가공 대상의 상을 촬영하는 촬상 장치와, 상기 촬상 장치에 의해 취득된 상기 가공 대상의 화상 데이터에 기초하여 상기 레이저광의 조사 영역이 상기 원하는 위치 및 형상에 일치하도록 상기 공간 변조 소자를 제어하는 조사 영역 설정부를 구비해도 된다.

이와 같이함으로써, 촬상 광학계에 의해 결상된 가공 대상의 상(像)이 촬상 장치에 의해 화상 데이터로서 취득되고, 그 취득된 화상 데이터에 기초하여 조사 영역 설정부가 작동하여 공간 변조 소자가 제어됨으로써, 레이저광의 조사 영역이 설정되고, 가공 대상을 원하는 위치 및 형상으로 레이저 가공할 수 있다.

전술한 발명에서는, 상기 가공 대상의 정상적인 가공 패턴 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 정상적인 가공 패턴 데이터와, 상기 촬상 장치 에 의해 취득된 가공 대상의 화상 데이터를 비교하여, 그 상위한 영역의 위치 및 형상을 상기 원하는 위치 및 형상으로서 추출하는 상위(相違) 영역 추출부를 구비해도 된다.

이와 같이함으로써, 상위 영역 추출부의 작동에 의해, 기억부에 기억된 정상적인 가공 패턴 데이터와, 촬상 장치에 의해 취득된 가공 대상의 화상 데이터가 비교되고, 그 상위한 영역의 위치 및 형상이 추출된다. 따라서, 추출된 영역의 위치 및 형상에 일치하는 조사 영역에 레이저광을 조사하여 이것을 제거함으로써, 가공 대상을 정상적인 가공 패턴으로 레이저 가공할 수 있다.

또한, 전술한 발명에서는, 상기 상위 영역 추출부가, 상기 촬상 장치에 의해 취득된 화상 데이터에 기초하여 상기 상위한 영역의 재질을 판정하는 재질 판정부를 구비하고, 상기 재질 판정부에 의해 판정된 재질에 기초하여 상기 배율 변경 광학계의 배율을 제어하는 배율 제어부를 구비해도 된다.

이와 같이함으로써, 재질 판정부에 의해, 추출된 상위한 영역의 재질이 판정되고, 판정된 재질에 기초하여 배율 제어부에 의해 배율 변경 광학계의 배율이 제어된다. 즉, 상기 영역의 재질에 따라 배율 변경 광학계의 배율을 제어함으로써, 조사하는 레이저광의 에너지 밀도를 재질에 따라 조절하고, 적정한 레이저 가공을 행할 수 있다.

이 경우에, 상기 배율 제어부는, 상기 재질 판정부에 의해 판정된 재질이 강도가 높은 재질 일 때는, 강도가 낮은 재질인 경우보다 높은 배율로 상기 배율 변경 광학계를 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이함으로써, 금속 전극 등의 강도가 높은 재질에 대해서는, 배율 제어부가 배율 변경 광학계의 배율을 높여서, 레이저광을 집광하여 에너지 밀도를 증대시킴으로써, 그 레이저 가공을 용이하게 하고, 투명 전극 등의 강도가 낮은 재질에 대해서는, 배율 변경 광학계의 배율을 낮게 하여, 과도한 에너지가 집중되는 것을 방지하여, 한번에 넓은 범위를 효율적으로 레이저 가공할 수 있다.

또한, 전술한 발명에서는, 상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 구비해도 된다.

이와 같이함으로써, 위치 제어부에 의해 이동 기구를 제어하여 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 가공 대상과 조사 광학계를 상대적으로 이동시키고, 가공 대상의 원하는 위치에 레이저광을 조사하여 레이저 가공을 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 전술한 발명에서는, 상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계가, 상기 가공 대상에의 상기 레이저광의 조사와 상기 가공 대상의 촬영을 위한 공통의 대물 광학계를 구비해도 된다.

이와 같이함으로써, 대물 광학계를 공통화하여 장치 구성을 간략화할 수 있고, 또한 촬상 광학계를 통한 가공 대상의 촬영과 조사 광학계를 통한 가공 대상의 레이저 가공을 대물 광학계를 이동시키지 않고, 신속히 행할 수 있다.

또한, 전술한 발명에서는, 상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 광축의 일부를 일치시키는 편향 수단을 구비하고, 상기 배율 변경 광학계가, 상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 공통의 광축 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이함으로써, 편향 수단에 의해 일치된 조사 광학계와 촬상 광학계의 공통의 광축 상에 배율 변경 광학계가 배치됨으로써, 배율 변경 광학계의 작동에 의해 조사 광학계 및 촬상 광학계의 양쪽의 배율을 동시에 변경할 수 있다.

또한, 전술한 발명에 있어서는, 상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 광축의 일부를 일치시키는 편향 수단을 구비하고, 상기 배율 변경 광학계가, 상기 레이저 광원과 상기 편향 수단 사이에 배치되어 있어도 된다.

이와 같이함으로써, 배율 변경 광학계의 배율이 변경되면, 촬상 광학계에 의해 취득되어 있는 화상의 배율을 변경하지 않고도, 상기 화상 중 조사 범위를 확대하거나 또는 축소할 수 있다.

본 발명에 의하면, DMD나 광섬유의 열화를 방지하면서, 가공 대상에 조사하는 레이저광의 강도를 간단하고 용이하게 변경하여 레이저 가공을 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)에 대하여, 도 1∼도 4를 참조하여 이하에 설명한다.

본 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수평 2방향으로 구동 가능한 스테이지(2)와, 스테이지(2) 상에 탑재된 액정 패널용 유리 기판(가공 대상 A)에 대하여 조사하는 레이저광을 발생하는 레이저 광원(3)과, 레이저 광원(3)으로부터 발해진 레이저광의 위치 및 형상을 정형하는 DMD(공간 변조 소자)(4)와, DMD(4)에 의해 정형된 레이저광을 액정 패널용 유리 기판 A에 조사하는 조사 광학계(5)와, 액정 패널용 유리 기판 A의 상을 결상하는 촬상 광학계(6)와, 촬상 광학계(6)에 의해 결상된 액정 패널용 유리 기판 A의 상을 촬영하는 CCD(촬상 장치)(7)와, CCD(7)에 의해 취득된 화상 데이터를 처리하는 화상 처리부(8)와, 화상 처리부(8)에 의해 처리된 화상 데이터를 표시하는 표시부(26)와, 화상 처리부(8)에 의한 처리 결과에 기초하여, 스테이지(2), DMD(4) 및 후술하는 줌 광학계(9)를 제어하는 제어 장치(10)를 구비하고 있다.

도 1에서, 인용 부호 11은, 레이저 광원(3)으로부터 출사된 레이저광을 도광(導光)하는 광섬유이며, 인용 부호 12 및 13은 레이저광을 편향시키기 위한 미러이다.

DMD(4)는, 액정 패널용 유리 기판과 광학적으로 공역인 위치에 배치되어 있다. 또한, DMD(4)는, 정방 배열된 다수의 미소한 마이크로 미러(도시 생략)를 구비하고 있다. 각 마이크로 미러는, 각각이 독립적으로 온(ON) 상태와 오프(OFF) 상태로 전환 가능하며, 후술하는 조사 영역 설정부(14)에 의해 선택적으로 그 상태를 전환되도록 되어 있다.

레이저 광원(3)으로부터 도광되어 온 레이저광은, DMD(4)의 모든 마이크로 미러에 대하여 조사되도록 되어 있다. 그리고, 조사 영역 설정부(14)에 의해 온 상태로 설정된 마이크로 미러에 입사한 레이저광만을 미러(13)에 지향(指向)시키도 록 되어 있다.

조사 광학계(5)는, DMD(4)로부터의 레이저광을 편향시켜 연직 하방으로 지향시키는 다이크로익 미러(15, dichroic mirror)와, 다이크로익 미러(15)에 의해 편향된 레이저광을 집광하는, 배율을 연속적으로 변경 가능한 줌 광학계(배율 변경 광학계)(9)와, 줌 광학계(9)를 통과한 레이저광을 스테이지(2) 상의 액정 패널용 유리 기판 A에 집광하는 대물 렌즈(대물 광학계)(16)를 구비하고 있다. 여기서, 줌 광학계(9)와 대물 렌즈(16)는, DMD(4)의 미러면과 액정 패널용 유리 기판 A가 광학적으로 항상 공역이 되도록 구성되어 있다.

줌 광학계(9)는, 광축 방향으로 이동 가능한 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 복수개의 렌즈(9a)와, 복수개의 렌즈(9a)의 위치를 변경하도록 구동하는 렌즈 구동 장치(9b)를 구비하고 있다.

촬상 광학계(6)는, 조명광, 예를 들면, 가시 광선을 출사하는 조명광원(17)과, 조명광원(17)으로부터의 조명광을 거의 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈(18)와, 콜리메이트 렌즈(18)에 의해 거의 평행광이 된 조명광을 편향시켜서 대물 렌즈(16)에 입사시키는 하프 미러(19)와, 액정 패널용 유리 기판 A에서 반사되고 대물 렌즈(16)에 의해 집광되어, 하프 미러(19), 줌 광학계(9) 및 다이크로익 미러(15)를 투과한 조명광의 반사광을 집광하여 결상시키는 렌즈(20)를 구비하고 있다. 여기서, 줌 광학계(9)와 렌즈(20)에 의해 결상 광학계가 구성되어 있다. 또한, 줌 광학계(9), 렌즈(20) 및 대물 렌즈(16)는, CCD(7)의 수광면과 액정 패널용 유리 기판 A가 광학적으로 항상 공역이 되도록 구성되어 있다.

제어 장치(10)는, 가공될 액정 패널용 유리 기판 A의 설계 데이터 등에 기초한 정상적인 가공 패턴 데이터, 결함의 위치, 결함의 재질과 줌 광학계(9)의 배율과의 관계를 각각 기억하는 기억부(21)와, 기억부(21)에 기억된 가공 패턴 데이터와 화상 처리부(8)에 의해 처리된 액정 패널용 유리 기판 A의 화상 데이터를 비교하여, 그 상위한 영역을 추출하고, 추출된 결함의 재질을 판정하는 주 제어 컴퓨터(재질 판정부, 상위 영역 추출부)(22)와, 주 제어 컴퓨터(22)에 의해 추출된 영역의 형상에 맞추어서 DMD(4)에서 온 상태로 전환하는 마이크로 미러를 설정하는 조사 영역 설정부(14)와, 주 제어 컴퓨터(22)에 의해 추출된 영역의 위치에 따라, 그 영역의 중심이 대물 렌즈(16)의 시야 범위의 중심에 일치하도록 스테이지(2)를 구동하는 스테이지 제어부(23)와, 주 제어 컴퓨터(22)에 의해 판정된 재질에 따른 배율로 줌 광학계(9)의 배율을 제어하는 배율 제어부(24)를 구비하고 있다. 도면 중 인용 부호 25는, 각종 입력을 행하기 위한 입력부이다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)의 작용에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)를 사용하여 액정 패널용 유리 기판 A에 발생한 결함을 수정하기 위해서는, 스테이지(2) 상에 액정 패널용 유리 기판 A를 위치 결정 상태로 고정하고, 대물 렌즈(16)의 연직 하방에 배치한다. 액정 패널용 유리 기판 A에서의 결함에 대해서는, 구별 단계에서 사전에 추출하고, 그 결함 좌표의 위치를 가공 위치로서 기억해 둔다.

그리고, 오퍼레이터가 입력부(25)로부터 개시 지령을 입력함으로써, 주 제어 컴퓨터(22)가 스테이지 제어부(23)를 통하여 스테이지(2)를 작동시키고, 사전에 기억되어 있는 가공 위치가 대물 렌즈(16)의 광축 상에 배치되도록 액정 패널용 유리 기판 A를 이동시켜서 위치맞춤시킨다.

이 상태에서, 조명광원(17)이 작동되어, 조명광원(17)으로부터 발해진 조명광이, 콜리메이트 렌즈(18) 및 하프 미러(19)를 통하여 대물 렌즈(16)에 의해 액정 패널용 유리 기판 A에 조사된다.

액정 패널용 유리 기판 A에서 반사된 조명광은, 대물 렌즈(16)에 의해 집광되고, 하프 미러(19), 줌 광학계(9) 및 다이크로익 미러(15)를 투과하여 렌즈(20)에 의해 결상되고, CCD(7)에 의해, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 표시된다. 촬영된 화상은, 화상 처리부(8)에 의해 화상 처리된 후, 주 제어 컴퓨터(22)로 보내지고, 또한 표시부(26)에 표시된다. 이에 따라, 오퍼레이터는, 표시부(26)에 표시된 화상에서, 액정 패널용 유리 기판 A에서의 결함 B의 형상을 확인할 수 있다.

주 제어 컴퓨터(22)에서는, 기억부(21)에 기억되어 있는 가공 위치의 가공 패턴 데이터가 판독되고, 화상 처리부(8)로부터 보내져 온 화상 데이터와 비교된다. 구체적으로는, 양측 데이터의 차분이 연산되어, 상위한 영역이 결함 B의 영역으로서, 그 형상 및 위치가 추출된다.

또한, 주 제어 컴퓨터(22)는, 추출된 결함 B의 영역(도 2의 (a)에서 쇄선의 직사각형으로 에워싸인 영역)의 중심 위치가, 대물 렌즈(16)의 광축에 일치하도록, 스테이지(2)를 구동하여 액정 패널용 유리 기판 A를 다시 위치맞춤시킨다.

또한, 주 제어 컴퓨터(22)에서는, 추출된 결함 B의 영역에서의 재질이 판정 된다. 구체적으로는, 주 제어 컴퓨터(22)는 추출된 결함 B의 영역의 색을 검출함으로써, 기억부(21)에 기억되어 있는 색과 재질과의 관계로부터 재질을 특정하고, 배율 제어부(24)에 출력한다.

배율 제어부(24)에서는, 보내져 온 재질에 대응하는 배율을 선택하여 줌 광학계(9)에 출력하고, 줌 광학계(9)의 배율을 변경한다. 구체적으로는, 결함 B의 부분이 고강도 재질의 부재, 예를 들면, 수정 레이저광의 에너지 강도를 강하게 할 필요가 있는 금속 전극 등인 경우에는, 줌 광학계(9)의 배율을 높이고, 결함 B가 저강도의 재질의 부재, 예를 들면, 약한 에너지 강도에서도 수정이 가능한 투명 전극 등인 경우에는, 줌 광학계(9)의 배율을 낮춘다.

배율 제어부(24)의 작동에 의해 줌 광학계(9)의 배율이 높게 제어되면, CCD(7)에 의해 촬영되고 표시부(26)에 표시되어 있는 화상이, 예를 들면, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 확대된다. 즉, CCD(7)에 의해 다시 취득된 결함부 B 근방의 화상 데이터가 화상 처리부(8)에 의해 처리되어 표시부(26)에 의해 표시되고, 주 제어 컴퓨터(22)에 보내지고 결함 B의 영역을 다시 추출한다.

그리고, 주 제어 컴퓨터(22)에 의해 다시 추출된 결함 B의 영역(빗금친 영역)의 형상 데이터는, 조사 영역 설정부(14)에 보내지고, 조사 영역 설정부(14)에 의해 설정된 영역에 대응하는 DMD(4)의 마이크로 미러가 온 상태로 전환된다. 즉, 도 2의 (b)에 나타낸 예에서는, 결함 B의 영역이 표시부(26) 전체에 표시되도록 한 배율로 줌 광학계(9)가 설정되어 있으므로, 조사 영역 설정부(14)에서는, 추출된 결함 B의 영역의 형상이, DMD(4) 상의 최대한의 영역에 재현되도록 온 상태로 전환 되는 마이크로 미러가 선택된다.

이 상태에서, 주 제어 컴퓨터(22)는 레이저 광원(3)을 작동시키고, 레이저광을 출사시킨다. 레이저 광원(3)으로부터 출사된 레이저광은, 광섬유(11)를 통하여 도광된 후, 미러(12)에 의해 편향되어 DMD(4)의 거의 전역에 입사된다.

DMD(4)는, 전술한 바와 같이 조사 영역 설정부(14)의 작동에 의해, 결함 B의 형상에 대응하는 영역의 마이크로 미러가 온 상태로 전환되어 있으므로, 입사된 레이저광 중, 마이크로 미러가 온 상태로 전환되어 있는 영역에 입사된 레이저광만이, 조사 광학계(5)를 향해 반사된다.

그리고, DMD(4)에 의해 조사 광학계(5)의 방향으로 반사된 레이저광은, 미러(13), 다이크로익 미러(15), 줌 광학계(9), 하프 미러(19) 및 대물 렌즈(16)를 통하여, 스테이지(2) 상의 액정 패널용 유리 기판 A에 조사된다. 줌 광학계(9)의 배율이 고배율로 설정되어 있으므로, 레이저광은 줌 광학계(9)에 의해, 충분히 집광되고, 액정 패널용 유리 기판 A의 극히 좁은 결함 B의 영역에 조사되고, 레이저 가공에 의해 결함이 제거된다.

이 경우에, 본 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)에 의하면, DMD(4)의 넓은 영역에서 반사된 레이저광이, 줌 광학계(9)에 의해 좁은 영역에 집광되어 가공되므로, 강도가 높은 재질로 이루어지는 부재의 레이저 가공은, 에너지 밀도를 증대시켜서, 결함 영역을 용이하게 제거할 수 있다.

한편, 배율 제어부(24)의 작동에 의해 줌 광학계(9)의 배율이 낮게 제어되면, CCD(7)에 의해 촬영되고 표시부(26)에 표시되어 있는 화상이, 예를 들면, 도 4 의 (b)에 나타낸 바와 같이 축소된다. 그리고, 조사 영역 설정부(14)의 작동에 의해, 주 제어 컴퓨터(22)에 의해 다시 추출된 결함 B의 영역에만 대응하는 좁은 범위의 마이크로 미러만이 온 상태로 전환된다. 따라서, 강도가 낮은 재질로 이루어지는 부재의 레이저 가공에서는, 에너지 밀도를 감소시켜서, 하층에 영향을 미치지 않고 표층의 결함만을 제거할 수 있다.

그리고, 이러한 경우에, 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저광의 강도를 변화시킬 필요가 없고, 장치를 간단하게 할 수 있다. 또한, DMD(4)에서 온 상태로 전환하는 마이크로 미러의 면적을 변경함으로써, 액정 패널용 유리 기판에 입사시키는 레이저광의 에너지 밀도를 변화시킴으로써, DMD(4)에 입사되는 레이저광에 대해서는 최소한 필요한 만큼의 에너지 밀도로 일정하게 설정할 수 있다. 따라서, DMD(4)의 마이크로 미러의 열화나, 광섬유(11)의 열화 등을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 줌 광학계(9)에 의해 배율을 연속적으로 변화시키기로 하였으므로, 조사 영역의 형상에 맞추어서 DMD(4)를 최대한으로 유효 활용하도록 배율을 선택할 수 있다. 따라서, 조사 영역이 DMD(4)의 사용 영역으로부터 비어져 나오지 않도록 할 수 있고, DMD(4)에서의 온 상태의 마이크로 미러를 전환하지 않고, 결함 B의 영역의 형상에 맞춘 일괄 조사에 의해 고속으로 결함 B를 수정할 수 있는 이점이 있다. 특히, 줌 광학계(9)의 배율을 낮게 설정하는 경우에는, 조사 광학계(5)에 의한 레이저광의 조사 범위가 많이 넓어지므로, 복수 개소에 걸친 결함 B를 동시에 수정할 수도 있다.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 취득된 화상을 처리하여 결함 B의 영역의 재질을 판정하고, 상기 재질에 대응하여 기억되어 있는 배율로 줌 광학계(9)의 배율을 설정하는 것으로 했지만, 그 대신, 재질이 아니라, 결함 영역의 색과의 관계로 줌 광학계(9)의 배율을 기억해 두어도 된다. 또한, 색 이외에 결함 영역의 휘도와 재질을 사전에 대응시키고, 결함 영역의 휘도로부터 재질을 특정해도 된다. 또한, 처리 단계, 크기, 위치 또는 형상 등으로 결함 영역의 재질을 특정할 수 있는 경우에는, 이들을 기초로 판정하도록 해도 된다.

또한, 표시부(26)에 표시되어 있는 결함 B의 화상을 보고, 오퍼레이터가 재질을 판단하여, 입력부(25)로부터 배율을 입력해도 된다. 또한, 예를 들면, 레지스트 도포하고 현상 처리한 후, 결함이 검출된 경우는, 결함 부분의 재질은 레지스트임을 추정할 수 있으므로, 단계에서 재질을 특정해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 정상적인 가공 패턴 데이터와 화상 데이터와의 대비에서, 상위한 부분을 결함 B의 영역으로서 추출하고, 또한 이 결함 B의 영역 전체를 절제(切除)하도록 DMD(4)에 의한 레이저광의 조사 영역을 설정하는 것으로 했지만, 이에 대신하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 결함 B가 회로의 단락과 같은 경우에, 이것을 절단하는데 필요 충분한 영역 C를 조사 영역으로서 설정해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 촬상 광학계(6)와 조사 광학계(5)가 공통되는 광축 상에 줌 광학계(9)를 배치하였으므로, 줌 광학계(9)의 배율을 변경하더라도, 표시부(26)에 표시되는 조사 영역의 형상 및 크기와, DMD(4)에서 온 상태로 전환되는 마이크로 미러의 영역의 형상 및 크기를 대응시킬 수 있다.

즉, 표시부(26)에서 결함 B를 확대 표시할 때는, DMD(4)에서도 온 상태의 마이크로 미러를 증가시켜서 많은 레이저광을 결함 B에 조사하고, 표시부(26)에서 결함 B를 축소 표시할 때는, DMD(4)에서도 온 상태의 마이크로 미러를 적게 하여 낮은 에너지 밀도의 레이저광을 결함 B에 조사하는 전환을 자동적으로 행할 수 있다. 또한, 표시부(26)를 보는 오퍼레이터가 현재 행해지고 있는 레이저 가공 상태를 직감적으로 이해할 수 있는 이점도 있다.

이에 대신하여, 도 5에 나타낸 바와 같이, 줌 광학계(9)를 촬상 광학계(6)의 광축과는 공통되지 않는 조사 광학계(5)의 광축 상에 배치해도 된다. 이 경우에는, 배율 제어부(24)로부터의 배율 정보를 조사 영역 설정부(14)에 보내어, 줌 광학계(9)의 배율을 가미한 조사 영역을 화상 처리 등에 의해 산출하고, 조사 영역에 맞춘 배율로 DMD(4)를 제어할 필요가 있지만, 이와 같이함으로써, 줌 광학계(9)를 포함하는 조사 광학계(5)를 용이하게 유닛화할 수 있다.

그리고, 여기서는, 대물 렌즈(16)와 렌즈(20)가, 액정 패널용 유리 기판 A와 CCD(7)의 수광면을 광학적으로 공역이 되도록 구성되며, 또한, 대물 렌즈(16)와 줌 광학계(9)가 액정 패널용 유리 기판 A와 DMD(4)의 미러면이 광학적으로 공역이 되도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 배율을 연속적으로 변화시킬 수 있는 줌 광학계(9)를 채용하였으나, 이에 대신하여, 리볼버와 같이 복수 배율의 광학계를 전환하는 방식을 채용해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 스테이지(2)의 작동에 의해 가공 대상인 액정 패널 용 유리 기판 A를 수평(2)방향으로 이동시키는 것으로 하였으나, 이에 대신하여, 스테이지(2)를 1방향으로 구동하고, 조사 광학계(5) 및 촬상 광학계(6)를 스테이지(2)의 구동 방향에 직교하는 다른 1방향으로 수평 이동시켜도 된다.

또한, 스테이지(2)를 고정하고, 조사 광학계(5) 및 촬상 광학계(6)를 수평 2방향으로 구동해도 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 전체 구성도이다.

도 2는 도 1의 레이저 가공 장치에 의해 취득된 가공 대상의 화상예를 나타낸 도면으로서, (a)는 줌 광학계의 초기의 배율에 의한 화상예, (b)는 줌 광학계의 확대 배율에 의한 조사 영역의 화상예를 각각 나타내고 있다.

도 3의 (a)는 도 1의 레이저 가공 장치에 의해 취득된 가공 대상의 다른 화상예, (b)는 줌 광학계의 확대 배율에 의한 조사 영역의 변형예를 포함하는 화상예를 각각 나타내고 있다.

도 4는 도 1의 레이저 가공 장치에 의해 취득된 가공 대상의 다른 화상예를 나타낸 도면으로서, (a)는 줌 광학계의 초기의 배율에 의한 화상예, (b)는 줌 광학계의 축소 배율에 의한 조사 영역의 화상예를 각각 나타내고 있다.

도 5는 도 1의 레이저 가공 장치의 변형예를 나타낸 전체 구성도이다.

[부호의 설명]

A: 액정 패널용 유리 기판(가공 대상)

B: 결함(상위한 영역)

1: 레이저 가공 장치

2: 스테이지(이동 기구)

3: 레이저 광원

4: DMD(공간 변조 소자)

5: 조사 광학계

6: 촬상 광학계

7: CCD(촬상 장치)

9: 줌 광학계(배율 변경 광학계)

14: 조사 영역 설정부

15: 다이크로익 미러(편향 수단)

16: 대물 렌즈(대물 광학계)

21: 기억부

22: 주 제어 컴퓨터(상위 영역 추출부, 재질 판정부)

23: 스테이지 제어부(위치 제어부)

24: 배율 제어부

Claims (13)

1. 가공 대상에 조사하는 레이저광을 발생하는 레이저 광원과,

   상기 가공 대상과 공역(功役)인 위치에 배치되고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저광을 원하는 위치 및 원하는 형상으로 상기 가공 대상에 조사하도록 정형하는 공간 변조 소자와,

   상기 공간 변조 소자에 의해 정형된 상기 레이저광을 상기 가공 대상에 조사하는 조사 광학계

   를 포함하고,

   상기 조사 광학계는, 상기 레이저광의 배율을 연속적으로 변경하는 배율 변경 광학계를 포함하는, 레이저 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가공 대상의 상(像)을 결상하는 촬상 광학계와,

   상기 촬상 광학계의 결상 위치에 배치되고 상기 가공 대상의 상을 촬영하는 촬상 장치와,

   상기 촬상 장치에 의해 취득된 상기 가공 대상의 화상 데이터에 기초하여 상기 레이저광의 조사 영역이 상기 원하는 위치 및 상기 원하는 형상에 일치하도록 상기 공간 변조 소자를 제어하는 조사 영역 설정부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가공 대상의 정상적인 가공 패턴 데이터를 기억하는 기억부와,

   상기 기억부에 기억된 정상적인 가공 패턴 데이터와, 상기 촬상 장치에 의해 취득된 가공 대상의 화상 데이터를 비교하여, 그 상위한 영역의 위치 및 형상을 상기 원하는 위치 및 상기 원하는 형상으로서 추출하는 상위 영역 추출부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 상위 영역 추출부는, 상기 촬상 장치에 의해 취득된 화상 데이터에 기초하여 상기 상위 영역의 재질을 판정하는 재질 판정부를 포함하고,

   상기 재질 판정부에 의해 판정된 재질에 기초하여 상기 배율 변경 광학계의 배율을 제어하는 배율 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 배율 제어부는, 상기 재질 판정부에 의해 판정된 재질이, 강도가 높은 재질일 때는, 강도가 낮은 재질인 경우보다 높은 배율로 상기 배율 변경 광학계를 제어하는, 레이저 가공 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,

   상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,

   상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
8. 제3항에 있어서,

   상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,

   상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
9. 제4항에 있어서,

   상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,

   상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
10. 제5항에 있어서,

    상기 가공 대상과 상기 조사 광학계를 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,

    상기 배율 제어부에 의한 배율 변경 광학계의 배율의 제어에 수반하는 조사 위치의 변경에 따라 상기 이동 기구를 제어하는 위치 제어부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계는, 상기 가공 대상으로의 상기 레이저광의 조사와 상기 가공 대상의 촬영을 위한 공통의 대물 광학계를 포함하는, 레이저 가공 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 광축의 일부를 일치시키는 편향 수단을 포함하고,

    상기 배율 변경 광학계는, 상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 공통의 광축 상에 배치되어 있는, 레이저 가공 장치.
13. 제11항에 있어서,

    상기 조사 광학계와 상기 촬상 광학계의 광축의 일부를 일치시키는 편향 수단을 포함하고,

    상기 배율 변경 광학계는, 상기 레이저 광원과 상기 편향 수단 사이에 배치되어 있는, 레이저 가공 장치.

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