KR20190103821A - 다중 초점 조절부를 이용한 빔 드릴링 장치 및 드릴링 방법 - Google Patents

다중 초점 조절부를 이용한 빔 드릴링 장치 및 드릴링 방법 Download PDF

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KR20190103821A
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이태경
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Abstract

빔 드릴링 장치, 빔 드릴링 방법이 제공된다.
개시된 빔 드릴링 장치는, 광원, 광의 경로를 변경하는 광변조기, 광변조기로부터 전달되는 광의 초점거리를 변경하는 다중 초점 조절부, 멀티 레이어 구조의 대상체를 지지하는 XY 스테이지, 및 상기 멀티레이어 구조의 제1 레이어는 제1 초점거리 광으로 가공하고, 제2 레이어는 제2 초점거리 광으로 가공하는 제어부를 포함한다. 본 개시에 따른 빔 드릴링 장치는 다중 초점 조절부 및 광변조기의 조합으로, PCB의 비아홀 가공 등에 있어서 Z축 방향으로 초점거리를 변경하지 않고, 딜레이 없이 초점거리를 변경하여 가공시간을 단축하고 가공품질을 향상시킨다.

Description

다중 초점 조절부를 이용한 빔 드릴링 장치 및 드릴링 방법 {Beam driller using multiplefocusing controller and Beam drilling method}
본 개시는 배선 회로 기판의 레이저 가공에 있어서, 초점거리의 변경에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 다중 초점 조절부를 이용한 빔 드릴링 장치 및 드릴링 방법에 관한 것이다.
최근 여러 산업에서 대상물을 절단, 천공, 패터닝 하기 위한 가공 기술이 발전하고 있다. 이러한 가공 기술은 일반적으로 레이저 빔을 가공물의 표면에 주사하여 가공물의 표면의 형상이나 물리적 성질들을 가공한다. 가공 대상물에는 여러가지 예시가 있을 수 있으며, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 2차원 평면 대상물을 포함한다. 가공 대상물을 빠르게 가공하는 기술은 공정성을 향상시켜 비용 측면에서 많은 이득을 가져올 수 있으므로 이에 대한 기술 개발이 지속되고 있다.
통상적으로 인쇄 회로 기판(printed circuit board;PCB)의 가공 장비는 BVH(Blind Via Hole)의 가공에 있어서, 상부의 동박을 가공하는 단계 및 중부의 폴리이미드를 가공하는 단계의 2단계로 구분하여 가공한다. 이때, 동박 및 폴리이미드의 2단계 가공 시 z축모터의 이동이 필요하므로 가공 시간이 길어지고, 가공 품질이 저하되는 문제가 발생했다.
본 개시는 배선 회로 기판의 레이저 가공에 있어서, 초점거리의 변경에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 다중 초점 조절부를 이용한 빔 드릴링 장치 및 드릴링 방법에 관한 것을 제공하고자 한다.
일 개시에 따른 빔 드릴링 장치는, 광원; 상기 광원에서 전달된 광의 경로를 변경하는 광변조기; 상기 광변조기로부터 전달되는 광의 초점거리를 변경하는 다중 초점 조절부; 상기 다중 초점 조절부로부터 전달된 광을 대상물에서 이동시키는 스캐너부; 제1 레이어 및 상기 제1 레이어의 하부에 위치하는 제2 레이어를 포함하는 멀티 레이어 구조의 대상체를 지지하는 XY 스테이지; 및 상기 광원, 상기 광변조기, 상기 스캐너부 및 상기 XY 스테이지를 제어하여, 상기 대상체의 제1 레이어는 제1 초점거리 광으로 가공하고, 상기 대상체의 제2 레이어는 제2 초점거리 광으로 가공하는 제어부;를 포함한다.
상기 제1 레이어는 상기 제2 레이어보다 높은 경도의 물질로 형성되고, 상기 제어부는 상기 제1 레이어를 정 포커스 광으로 가공하고, 상기 제2 레이어를 아웃 포커스 광으로 가공하도록 상기 광변조기를 제어할 수 있다.
상기 멀티 레이어 구조의 대상체는 인쇄 회로 기판일 수 있다.
상기 제1 레이어는 동박(copper film), 상기 제2 레이어는 polyimide로 형성될 수 있다.
상기 다중 초점 조절부는 제1 초점거리에서 빔을 집광시키는 제1 빔 확장기, 제2 초점거리에서 빔을 집광시키는 제2 빔 확장기를 포함할 수 있다.
상기 광변조기는 광음향변조기(acoustic optical modulator) 일 수 있다.
상기 제어부는 상기 XY 스테이지와 상기 스캐너부중 적어도 하나를 제어하여 상기 제1 레이어를 폐루프(closed loop) 형태로 가공하고, 상기 제1 레이어를 제거할 수 있다.
일 개시에 따른, 경도가 다른 멀티레이어를 포함하는 대상체를 가공하는 빔 드릴링 방법에 있어서, 제1 초점거리를 가지는 제1 빔 확장기로 제1 레이어를 가공하는 단계; 및 광변조기로 빔을 제2 초점거리를 가지는 제2 빔 확장기로 스위칭하여 제2 레이어를 가공하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 레이어의 경도는 상기 제2 레이어의 경도 보다 낮고, 상기 제1 레이어를 가공하는 단계는 정 포커스로 가공하는 단계이고, 상기 제2 레이어를 가공하는 단계는 아웃 포커스로 가공하는 단계 일 수 있다.
상기 제1 레이어를 가공하는 단계는, XY 스테이지와 스캐너부 중 적어도 하나를 XY 평면으로 움직이며 제1 레이어를 가공하여 제공하는 단계일 수 있다.
상기 제2 레이어를 가공하는 단계는, XY 스테이지와 스캐너부 중 적어도 하나를 XY 평면으로 움직이며 제2 레이어를 가공하여 제공하는 단계일 수 있다.
상기 제2 레이어를 가공하는 단계는, 광음향 변조기를 이용하여 가공하는 단계 일 수 있다.
다른 개시에 따른 경도가 다른 멀티레이어를 포함하는 대상체를 가공하는 빔 드릴링 방법에 있어서, 대상체의 위치 및 소재를 바탕으로 적절한 초점 거리를 결정하는 단계; 광변조기로 다중 초점 조절부 중 상기 결정된 적절한 초점 거리를 만족하는 빔 확장기를 스위칭 하여 선택하는 단계; 및 상기 적절한 초점 거리로 대상체를 가공하는 단계;를 포함한다.
상기 광변조기는 광음향 변조기일 수 있다.
본 개시에 따른 빔 드릴링 장치는 다중 초점 조절부 및 광변조기의 조합으로, PCB의 비아홀 가공 등에 있어서 Z축 방향으로 초점거리를 변경하지 않고, 딜레이 없이 초점거리를 변경하여 가공시간을 단축하고 가공품질을 향상시킨다.
도 1은 인쇄 회로 기판 구조를 가지는 가공 대상체의 단면도 및 블라인드 비아홀 (Blind Via Hole;BVH) 형성과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 일 개시에 따른 빔 드릴링 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 개시에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 연속적으로 구동되는 광원과 시간 손실 없이 초점거리를 변경하는 광변조기 구동 신호의 생성시점을 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 개시에 따른 빔 드릴링 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 멀티레이어 구조를 가지는 가공 대상체의 단면도 및 블라인드 비아홀 (BVH) 형성과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 다른 개시에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 예시적인 실시예에 따른 연속 가공 장치 및 연속 가공 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 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.
도 1은 인쇄 회로 기판 구조를 가지는 가공 대상체의 단면도 및 블라인드 비아홀 (Blind Via Hole;BVH) 형성과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 인쇄 회로 기판 형태의 가공 대상체는 제1 레이어(ℓ1), 제2 레이어(ℓ2), 및 제3 레이어(ℓ3)를 포함한다. 일반적으로 제2 레이어(ℓ2)는 제1 레이어(ℓ1)와 제3 레이어(ℓ3)의 사이에 마련되며, 제1 레이어(ℓ1)와 제3 레이어(ℓ3)보다 무른 소재로 형성된다. 예를 들어, 제2 레이어(ℓ2)는 폴리이미드(polyimide)로 형성될 수 있다. 일반적으로 제1 레이어(ℓ1)와 제3 레이어(ℓ3)는 동일소재로 형성되며, 동박(copper film)로 형성된다. 그러나 이는 인쇄 회로 기판 형태의 가공 대상체를 전제로 한 예시에 불과하며 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 인쇄 회로 기판은 에폭시계열의 절연 레이어의 양면에 동박을 입힌 것으로 양면 인쇄 회로 기판 형이나 다층 인쇄 회로 기판 형으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 회로 기판에 블라인드 비아홀을 형성함으로써 2개 이상의 도체층을 서로 연결하는 도통홀을 형성할 수 있다. 따라서, 인쇄 회로 기판의 이용에 블라인드 비아홀의 공정은 필수적으로 요구된다.
도 1의 (a)를 참조하면, 3개층 이상의 멀티 레이어 구조를 가지는 가공 대상체가 마련된다.
도 1의 (b)를 참조하면, 멀티 레이어 구조의 가장 상단에 위치한 제1 레이어(ℓ1)의 일부 영역에 비아홀을 형성할 수 있다.
도 1의 (c)를 참조하면, 멀티 레이어 구조의 제1 레이어(ℓ1)의 하단에 위치하는 제2 레이어(ℓ2) 일부 영역에 비아홀을 형성할 수 있다.
인쇄 회로 기판의 경우 제1 레이어(ℓ1)와 제2 레이어(ℓ2)의 소재 및 경도가 상이하므로 레이저 빔을 이용한 가공의 경우, 이러한 경도 차이를 반영한 가공 장치 및 가공 방법이 요구된다.
도 2는 종래 기술에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 빔 드릴링 방법은 대상체의 제1 레이어의 가공을 위해 Z축 모터를 이동하여 레이저 빔을 정 포커스(S1)한다.
이후 XY 스테이지와 스캐너부를 구동하여 X-Y 평면으로 움직이며 제1 레이어를 가공 및 제거(S2)한다. 이를 통해 제1 레이어에 블라인드 비아홀을 형성한다.
이후, Z축 모터를 이동하여 레이저 빔을 아웃 포커스(S3)한다. 상술한 바와 같이 제1 레이어와 제2 레이어는 위치 및 소재가 상이하므로, 그에 따라 가공에 필요한 초점거리가 상이하다. 이에, 초점거리의 조절을 위해 Z축 모터를 이용하여 레이저 빔의 초점거리를 조절하는 것이 요구된다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판 가공의 경우, 제2 레이어는 절연 레이어이므로, 도전성 레이어인 제1 레이어 및 제 3레이어에 비해서 경도가 낮다. 따라서, 동일 출력의 광을 사용하는 것을 전제로 빔을 아웃 포커싱하여 제2 레이어를 가공할 수 있다.
이후, XY 스테이지와 스캐너부를 구동하여 X-Y평면으로 움직이며 제2 레이어를 가공 및 제거(S4)할 수 있다.
이와 같이 종래 기술에 따른 빔 드릴링 방법은 Z축 모터를 이용하여 광학 모듈을 Z축 방향으로 움직이며 초점 거리를 변경하는 동작을 요구한다. 이러한 Z축 구동의 경우 가공 시간이 늘어나고, 가공 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 특히, 레이저 빔 가공의 경우, 스캐너부 및 모터부의 질량이 수백 g 이상으로 무거우므로, Z축 구동 시 관성으로 인하여 가속 및 정지에 시간이 소요되며, 진동이 발생한다는 문제점이 존재한다.
도 3은 일 개시에 따른 빔 드릴링 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 빔 드릴링 장치는 제어부(110), 광원(120), 광변조기(130), 다중 초점 조절부(140), 스캐너부(150) 및 XY 스테이지(160)를 포함한다.
제어부(110)는 광원(120), 광변조기(130), 다중 초점 조절부(140), 스캐너부(150) 및 XY 스테이지(160)의 작동을 제어한다. 제어부(110)는 예를 들어, 프로세서(processor), 메모리(memory) 등의 전자 제어 장치로 구성될 수 있으며 특별한 실시예에 한정되지 않는다. 제어부(110)는 입력장치(미도시) 또는 출력장치(미도시)를 포함하여 사용자의 입력을 받아들이고, 제어 상태를 사용자에게 출력할 수 있다. 제어부(110)는 통신부(미도시)를 포함하여 외부 장치와 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 광변조기(130)의 제어와 관련된 제어 데이터, 다중 초점 조절부(140)의 제어와 관련된 제어 데이터, 스캐너부(150)의 제어와 관련된 제어 데이터, 및 광원(120)의 제어와 관련된 제어 데이터를 포함할 수 있다.
광원(120)은 광을 광변조기(130)로 조사할 수 있다. 광원(120)은 대상물을 가공하기 위한 고출력 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 레이저 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 탄산가스 레이저, 헬륨-네온 레이저, 아르곤-이온 레이저, 엑시머 레이저, 반도체 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저 등 다양한 형태의 레이저 광원이 이용될 수 있으며 특정 실시예에 한정되지 않는다.
광변조기(130)는 광원(120)에서 전달된 광의 경로를 제1 경로 또는 제2 경로로 변경할 수 있다. 예를 들어, 광변조기(130)는 광 경로의 변환 시간이 1μs 이하인 고속 변조기일 수 있다. 예를 들어, 광변조기(130)는 광을 제1 경로에서 제2 경로로 또는 제2 경로에서 제1 경로로 스위칭을 1μs 이내에 변경할 수 있다. 예를 들어, 광변조기(130)는 광음향 변조기(Accoustic Optical Modulator;AOM) 일 수 있다.
다중 초점 조절부(140)는 광변조기(130)에서 전달되는 광의 초점 거리를 조절할 수 있다. 예를 들어, 다중 초점 조절부(140)는 제1 빔 확장기(141) 및 제2 빔 확장기(142)를 포함할 수 있다. 제1 빔 확장기(141)는 제1 경로 상에 마련되고, 제2 빔 확장기(142)는 제2 경로 상에 마련될 수 있다. 광변조기(130)의 스위칭에 의해 광은 제1 빔 확장기(141)를 통과하여 제1 초점거리를 가질 수 있다. 또는, 광변조기(130)의 스위칭에 의해 광은 제2 빔 확장기(142)를 통과하여 제2 초점거리를 가질 수 있다. 광변조기(130)의 스위칭 시간이 1μs 이하 이므로, 초점거리의 변환도 1μs 이하에 이루어 질 수 있다. 이는 초점거리의 변환에 수s 내지 수십s가 소요되는 종래 기술에 따른 빔 드릴링 장치 및 방법에 비해서 매우 짧은 것으로 가공 시간의 절감 효과를 가져올 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 빔 확장기(141) 및 제2 빔 확장기(142)는 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈가 조합되는 구조를 가질 수 있다. 제1 렌즈가 광을 확산시키면, 제2 렌즈가 광을 집광시켜 특정 위치에 광을 집광시킬 수 있다. 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배치 및/또는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 간격을 조절함으로써 제1 빔 확장기(141) 및 제2 빔 확장기(142)의 초점거리가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 확장기(141)는 대상체(ob)의 제1 레이어(ℓ1)에 광이 집광되도록 하는 정 포커스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 빔 확장기(142)는 대상체(ob)의 제2 레이어(ℓ2)에 광이 직접 집광되지 않고 상단 또는 하단에서 집광되도록 하는 아웃 포커스를 형성할 수 있다.
스캐너부(150)는 광변조기(130)로부터 전달되는 광을 대상체(ob)의 표면 상에서 이차원으로 이동시킬 수 있다. 스캐너부(150)는 제어부(110)의 제어에 따라 X-Y 평면으로 구동될 수 있으며, 대상체(ob)의 제1 레이어(ℓ1) 및 제2 레이어(ℓ2)에 블라인드 비아홀을 형성할 수 있다.
XY 스테이지(160)는 대상체(ob)를 지지할 수 있다. XY 스테이지(160)는 제어부(110)의 제어에 따라 X-Y 평면으로 구동될 수 있다. XY 스테이지(160)는 저속으로 구동되고, 스캐너부(150)는 상대적으로 고속으로 구동됨으로써, 대상체(ob)의 효율적인 가공이 가능할 수 있다. XY 스테이지(160)와 스캐너부(150)의 구동 속도가 상이하다는 점에서 제어부(110)는 가공 대상 영역의 크기 및 형태에 따라 XY 스테이지(160)와 스캐너부(150)중 적어도 하나를 선택하거나, 또는 양자를 함께 구동하여 가공할 수 있다.
대상체(ob)는 멀티 레이어 구조(ℓ1, ℓ2, ℓ3)를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이 대상체(ob)는 인쇄 회로 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 따른 빔 드릴링 장치(100)는 Z축 방향으로의 스캐너부(150)의 구동이 없음에도 불구하고, Z축 방향으로의 초점 거리를 광변조기(130) 및 다중 초점 조절부(140)의 조합으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 초점 변환 시간을 1μs 이내에 변경할 수 있어, 대상체(ob)의 블라인드 비아홀의 고속 형성이 가능하고, Z축 구동을 제거하여 진동으로 인한 품질저하를 예방할 수 있다.
도 4는 일 개시에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 빔 드릴링 방법은 광변조기(AOM)로 제1 빔 확장기(제1 BET)에 레이저 빔을 조사하여 정 포커싱을 형성(S101)할 수 있다. 레이저 빔은 멀티 레이어 구조를 가지는 대상체의 가장 상부면에 집광될 수 있다. 대상체가 인쇄 회로 기판인 경우, 레이저 빔은 상부의 동박(copper film)에 집광될 수 있다. 동박의 경우, 금속 소재로 형성되므로 경도가 높으므로, 고출력의 레이저 빔이 집광되는 것이 가공에 유리할 수 있다.
다음으로는, XY 스테이지와 스캐너부 중 적어도 하나를 구동하여 X-Y 평면으로 움직이며 제1 레이어를 가공 및 제거(S102)할 수 있다. XY 스테이지는 저속 구동이고, 스캐너부는 상대적으로 고속 구동이므로, 가공 영역에 따라 양 구성 요소 중 하나를 선택적으로 구동하거나 또는 양자를 함께 구동할 수 있다. 이를 통해 제1 레이어에 블라인드 비아홀을 형성한다. 예를 들어, 제어부는 XY 스테이지와 스캐너부를 제어하여 제1 레이어를 폐루프(closed loop) 형태로 가공하고, 그 후 제1 레이어가 홀을 형성하도록 폐루프의 내부 부분을 제거(S102)할 수 있다.
다음으로는, 빔 드릴링 방법은 광변조기(AOM)로 제2 빔 확장기(제1 BET)에 레이저 빔을 조사하여 아웃 포커싱을 형성(S103)할 수 있다. 아웃 포커싱 된 레이저 빔은 S102 단계에서 노출된 대상체의 상부면을 가공할 수 있다. 대상체가 인쇄 회로 기판인 경우, 레이저 빔은 절연 기능을 가지는 제2 레이어에 집광될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어는 폴리이미드 소재로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 레이어는 비금속 소재로 형성되므로 경도가 낮아, 고출력의 레이저 빔이 아웃 포커싱 되는 것이 가공에 유리할 수 있다.
다음으로는, XY 스테이지와 스캐너부를 구동하여 X-Y 평면으로 움직이며 제2 레이어를 가공 및 제거(S104)할 수 있다. 이를 통해 제2 레이어에 블라인드 비아홀을 형성한다.
도 5는 연속적으로 구동되는 광원과 시간 손실 없이 초점거리를 변경하는 광변조기 구동 신호의 생성시점을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 광변조기 트리거 신호와 펄스 신호 및 레이저 제어 신호의 구동 상태가 시계열적으로 도시된다. 제어부는 레이저 제어 신호를 연속으로 광원으로 전달하며, 그에 따라 광원은 연속으로 레이저 펄스 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원은 수μs 에서 수십 μs의 펄스폭을 가지는 레이저 펄스 신호를 생성할 수 있다.
광원은 제1 레이어 가공영역인 정포커스 가공 영역 및 제2 레이어 가공영역인 아웃 포커스 가공영역으로 전환되는 시기에 중단되지 않고 지속적으로 레이저 펄스를 생성할 수 있다. 제1 레이어를 가공하는 경우 광변조기는 제1 빔 확장기로 빔을 전달한다. 제1 레이어의 가공이 완료되면, 제어부는 광변조기 트리거 신호를 레이저 펄스의 비발생 구간 내에 전달할 수 있다. 광변조기는 광변조기 트리거 신호를 수신하면 1μs 이내에 광변조기가 제2 빔 확장기로 빔을 전달하도록 스위칭할 수 있다. 이를 통해, 광원이 연속적으로 작동하는 도중에, 아웃 포커싱을 형성하도록 스위칭하여 제2 레이어를 가공할 수 있다.
이러한 개시에 따른 레이저 가공 방법은 가공 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 다른 개시에 따른 빔 드릴링 장치(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7은 멀티레이어 구조를 가지는 가공 대상체의 단면도 및 블라인드 비아홀 (BVH) 형성과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 빔 드릴링 장치는 제어부(210), 광원(220), 광변조기(230), 다중 초점 조절부(240), 스캐너부(250) 및 XY 스테이지(260)를 포함한다.
제어부(210)는 대상체(ob)의 위치 및 소재를 바탕으로 적절한 초점 거리를 결정하여 광변조기(230), 다중 초점 조절부(240), 스캐너부(250) 및 XY 스테이지(260)를 제어할 수 있다.
본 개시에 따른 다중 초점 조절부(240)는 복수의 빔 확장기(241, 242, 243, 244)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중 초점 조절부(240)는 제1 초점거리를 가지는 제1 확장기(241), 제2 초점거리를 가지는 제2 확장기(242), 제n-1 초점거리를 가지는 제n-1 확장기(243) 내지 제n 초점거리를 가지는 제n 확장기(244)(여기에서, n은 예를 들어, 4 이상의 자연수).
다중 초점 조절부(240)가 다수의 초점거리를 가지는 복수의 빔 확장기(241, 242, 243, 244)를 미리 구비함으로써, 광변조기(230)의 스위칭 작동만으로 다양한 종류의 대상체(ob)에 부합하는 초점거리를 가지는 광을 조사하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 대상체(ob)는 4개 이상의 복수의 레이어 구조(ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ4, ℓ5)를 가질 수 있다. 제어부(210)는 별도의 입력부(미도시) 또는 촬영부(미도시)를 통해 대상체(ob)의 복수의 레이어 구조(ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ4, ℓ5)의 두께 및 소재를 바탕으로 각 레이어별 적절한 초점 거리를 연산할 수 있다. 제어부(210)는 연산된 초점 거리 결과를 바탕으로 각 레이어의 가공시에 적절한 빔 확장기를 선택하도록 광변조기(230)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 5개의 레이어(ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ4, ℓ5)를 포함하는 대상체(ob)에 대하여, 제1 레이어(ℓ1)는 제1 초점거리를 가지는 빔 확장기를 이용하여 제1 포커싱 가공을 수행할 수 있다. 제2 레이어(ℓ2)는 제2 초점거리를 가지는 빔 확장기를 이용하여 제2 포커싱 가공을 수행할 수 있다. 제3 레이어(ℓ3)는 제3 초점거리를 가지는 빔 확장기를 이용하여 제3 포커싱 가공을 수행할 수 있다. 제4 레이어(ℓ4)는 제4 초점거리를 가지는 빔 확장기를 이용하여 제4 포커싱 가공을 수행할 수 있다.
도 8은 다른 개시에 따른 빔 드릴링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 제어부는 대상체의 위치 및 소재(경도)를 바탕으로 적절한 초점 거리를 결정할 수(S201) 있다.
다음으로, 적절한 초점 거리에 해당하는 빔 확장기로 광 경로를 스위칭하여, 해당 초점 거리를 가지는 레이저 빔을 형성할 수 있다.
예를 들어, 광변조기가 제1 확장기로 레이저 빔을 스위칭 하고(S202-1), 제1 초점 거리를 가지는 레이저 빔을 형성(S203-1)할 수 있다. 또는 광변조기가 제2 확장기로 레이저 빔을 스위칭 하고(S202-2), 제2 초점 거리를 가지는 레이저 빔을 형성(S203-2)할 수 있다. 또는 광변조기가 제n 확장기로 레이저 빔을 스위칭 하고(S202-3), 제2 초점 거리를 가지는 레이저 빔을 형성(S203-3)할 수 있다.(여기에서 n은 3이상의 자연수)
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
ℓ1 : 제1 레이어 ℓ2 : 제2 레이어 ℓ3 : 제3 레이어
100: 빔 드릴링 장치
110 : 제어부 120 : 광원 130 : 광변조기 140 : 다중 초점 조절부
150 : 스캐너부 ob : 대상체 160 : XY 스테이지
141 : 제1 빔확장기 142 : 제2 빔확장기

Claims (14)

  1. 광원;
    상기 광원에서 전달된 광의 경로를 변경하는 광변조기;
    상기 광변조기로부터 전달되는 광의 초점거리를 변경하는 다중 초점 조절부;
    상기 다중 초점 조절부로부터 전달된 광을 대상물에서 이동시키는 스캐너부;
    제1 레이어 및 상기 제1 레이어의 하부에 위치하는 제2 레이어를 포함하는 멀티 레이어 구조의 대상체를 지지하는 XY 스테이지; 및
    상기 광원, 상기 광변조기, 상기 스캐너부 및 상기 XY 스테이지를 제어하여, 상기 대상체의 제1 레이어는 제1 초점거리 광으로 가공하고, 상기 대상체의 제2 레이어는 제2 초점거리 광으로 가공하는 제어부;를 포함하는 빔 드릴링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 상기 제2 레이어보다 높은 경도의 물질로 형성되고,
    상기 제어부는 상기 제1 레이어를 정 포커스 광으로 가공하고, 상기 제2 레이어를 아웃 포커스 광으로 가공하도록 상기 광변조기를 제어하는 빔 드릴링 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 멀티 레이어 구조의 대상체는 인쇄 회로 기판인 빔 드릴링 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 동박(copper film), 상기 제2 레이어는 polyimide로 형성되는 빔 드릴링 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 다중 초점 조절부는 제1 초점거리에서 빔을 집광시키는 제1 빔 확장기, 제2 초점거리에서 빔을 집광시키는 제2 빔 확장기를 포함하는 빔 드릴링 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광변조기는 광음향변조기(acoustic optical modulator)인 빔 드릴링 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 XY 스테이지와 상기 스캐너부중 적어도 하나를 제어하여 상기 제1 레이어를 폐루프(closed loop) 형태로 가공하고, 상기 제1 레이어를 제거하는 빔 드릴링 장치.
  8. 경도가 다른 멀티레이어를 포함하는 대상체를 가공하는 빔 드릴링 방법에 있어서,
    제1 초점거리를 가지는 제1 빔 확장기로 제1 레이어를 가공하는 단계; 및
    광변조기로 빔을 제2 초점거리를 가지는 제2 빔 확장기로 스위칭하여 제2 레이어를 가공하는 단계;를 포함하는 빔 드릴링 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 레이어의 경도는 상기 제2 레이어의 경도 보다 낮고,
    상기 제1 레이어를 가공하는 단계는 정 포커스로 가공하는 단계이고,
    상기 제2 레이어를 가공하는 단계는 아웃 포커스로 가공하는 단계인 빔 드릴링 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 레이어를 가공하는 단계는, XY 스테이지와 스캐너부 중 적어도 하나를 XY 평면으로 움직이며 제1 레이어를 가공하여 제공하는 단계인 빔 드릴링 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 레이어를 가공하는 단계는, XY 스테이지와 스캐너부 중 적어도 하나를 XY 평면으로 움직이며 제2 레이어를 가공하여 제공하는 단계인 빔 드릴링 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 레이어를 가공하는 단계는, 광음향 변조기를 이용하여 가공하는 단계인 빔 드릴링 방법.
  13. 경도가 다른 멀티레이어를 포함하는 대상체를 가공하는 빔 드릴링 방법에 있어서,
    대상체의 위치 및 소재를 바탕으로 적절한 초점 거리를 결정하는 단계;
    광변조기로 다중 초점 조절부 중 상기 결정된 적절한 초점 거리를 만족하는 빔 확장기를 스위칭 하여 선택하는 단계; 및
    상기 적절한 초점 거리로 대상체를 가공하는 단계;를 포함하는 빔 드릴링 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 광변조기는 광음향 변조기인 빔 드릴링 방법.
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