KR100327724B1

KR100327724B1 - 에너지 빔에 의한 가공대상물 가공방법 및 그 방법에 사용되는 장치

Info

Publication number: KR100327724B1
Application number: KR1019990005519A
Authority: KR
Inventors: 기노시타마코토; 고바야시타케시
Original assignee: 후루까와 마사노리; 리코 마이크로 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2002-03-27
Also published as: DE69908675D1; DE69908675T2; JP2000210782A; EP0937535A1; EP0937535B1; ATE242677T1; KR19990072766A; US6346687B1

Abstract

(과제) 가공시간이 길어지지않고 균일하고도 정밀도가 큰 레이져가공을 실현할 수 있는 가공방법 및 그 장치를 제공한다.

(해결수단) 구동모터 (리니어 서보모터) 14의 리니어 엔코더 16으로부터 발생된 동기신호에 따라 모터 14의 가동부의 합성 이동속도에 비례한 반복주파수에서 구동트리거를 발생하는 트리거 발생회로 22를 설하고, 그 트리거발생회로 22로부터의 구동트리거를 레이져 구동회로 18의 외부트리거 입력단자에 입력하도록 구성한다. 그래서 적어도 작업물 10을 가공할때의 재치대 11의 이동속도가 변화하는 영역에서는 모터 14의 가동부의 합성이동속도에 비례한 주파수에서 출력되는 구동트리거에 기하여, 레이져 17을 구동한다.

Description

에너지 빔에 의한 가공대상물 가공방법 및 그 방법에 사용되는 장치{ENERGY BEAM PROCESSING METHOD AND PROCESSING APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 레이져빔등의 광빔이나 하전입자빔등의 에너지빔에 의한 가공방법 및 그 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 CO₂레이져, YAG 레이져내지는 엑시머레이져등으로 부터 나오는 레이져빔 등의 에너지빔을 사용하여 수지, 세라믹, 금속, 포토리소등의 감광층등의 가공대상물에 개구공가공, 하프에칭가공, 표면처리가공,포토레지스트에의 로광을 실시하는 가공방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

현재 공업적으로 이용되고 있는 CO₂레이져(적외선 영역 9-11㎛)나 YAG 레이져(근적외선 영역 1.064㎛)는 가공대상물로서의 작업물을 가열용해 할수가 있으며, 주로 작업물의 절단이나 용접등의 가공에 사용되고 있다. 이같은 장파장의 레이져에 의한 가공은 레이져빔에 의해 유기되는 열효과에 의한 가공(열가공)방법으로 알려져 있다.

한편 아주 짧은 파장(193, 248, 308, 351㎚)를 이용하는 엑시머레이져를 사용한 작업물의 가공은 레이져빔에 의해 유기(誘起)되는 화학반응을 수반하는 광화학효과에 의해 작업물을 가공하는 비열가공이며 상기 열가공에 비해 가공정밀도가 우수한 작업물 가공이 가능하다.

이같이 아주 짧은 파장의 엑시머레이져를 이용한 가공에서는 세라믹(질화규소, 알루미나, SiC, TiC등)이나 합성수지(폴리이미드, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리카보네이트등)에 대하여 열적으로 용해시킴이 없이 레이져빔이 조사된 표면으로부터 순차 그 고분자의 분자 하나하나를 여기시켜 분자간 결합을 개열시켜 고체상태에 있는 분자를 직접비산시켜 가공한다. 이 가공법은 통상 애플레이션가공 이라한다. 이 가공은 CO₂레이져나 YAG 레이져에 의한 가공법과 비교해볼때 보다 정밀한 가공을 행할 수가 있다.

이같은 엑시머레이져의 특질을 이용한 가공방법중 하나로서, 비교적 두꺼운수지판등의 표면을 일정 깊이로 파들어가는 파워에칭 가공이 알려져 있다. 이 엑시머레이져에 의한 파워 에칭가공은 예를들면 인쇄용 마스크에 형성되는 미세공의 크림 땜납이나 잉크등의 페이스트의 제거성을 향상시킬 목적으로 그 인쇄용 마스크의 미세공 형성부의 판두께를 얇게하는 때의 가공방법으로 이용되고 있다.

그런데, 상기한 바와같은 레이져로부터 발생되는 레이져빔은 통상 관통공(에퍼쳐)나 집광렌즈등을 통해 작업물의 가공면에 대한 빔스포트의 형상이 약 2㎜ 각 정도로 되도록 되어있다. 그 때문에 이 레이져빔에 의한 가공방법에서는 작업물에 형성되는 에칭홈의 길이나 관통공의 크기 내지는 작업물의 절단부나 용접부의 길이 등이 그 레이져빔 빔스포트의 크기의 대형화를 초래하는 경우에는 그 레이져빔과 그 작업물을 상대이동시켜 가공할 필요가 있다.

따라서 이같은 종류의 작업물 가공장치에서는 일반적으로 작업물이 재치되는 거의 수평인 작업물 재치면을 갖는 재치대를 그 작업물 재치면을 X-Y 방향으로 이동시킬 수 있는 X-Y 테이블 상에 배설하고, 그 X-Y 테이블을 X-Y 방향으로 이동시켜 그 레이져빔에 대하여, 그 재치대상에 적치된 작업물을 상대이동시켜 가공하도록 구성되어 있다.

상기와 같은 종래의 레이져빔에 의한 가공장치에서는 상기 재치대를 갖는 X-Y 테이블의 구동원으로서 서보모터나 스테핑모터 등의 구동모터가 사용되고 있다. 이 구동모터는 주지한 바와 같이 예를들어 도 7에 있어서 소정의 회전개시 타이밍 t₀에서 그 구동회로로부터 구동신호가 입력되어 구동이 개시되어도 그 회전속도가 바로 소정속도 S_m에 도달하지 않고, 서서히 가속된후 시간 t₁에서 소정속도 S_m에 도달한다. 또한 X-Y 테이블이 정지할 때에는 상기 구동모터의 회전을 순간적으로 정지시키지 않고 소정의 타이밍 t₂에서 감속을 개시하고 상기 소정속도 S_m에서 서서히 감속되어 소정의 회전 종료타이밍 t₃에서 정지된다.

따라서 이 가공장치에서는 상기와 같은 구동모터에 의해 이동되는 상기 X-Y 테이블 상의 재치대의 이동속도가 그 이동모터의 회정속도의 경우와 거의 같이 그 이동 개시후의 시간 t₀∼t₁사이에서는 서서히 가속되며, 이동정지전의 시간 t₂∼t₃사이에서는 서서히 감속된다.

이에 대하여, 상기 레이져로 부터는 도 8에 도시한 바와같이 소정의 조사개시 타이밍 t₀에서 그 레이져 구동회로가 ON 됨에 따라 그 레이져 구동회로에 부여되어 있는 구동트리거의 주파수에 기하여 반복되는 소정의 조사에너지 Em을 지닌 펄스상의 레이져빔이 직접 발생된다. 그래서 그 레이져로부터는 상기 구동모터의 회전수의 경우와 같이 증감하지 않고 소정의 조사종료 타이밍 t₃에서 그 레이져 구동회로가 OFF 될때 까지 아주 일정한 펄스폭, 반복주파수 및 조사에너지 Em을 갖는 레이져빔이 발생된다.

따라서 이같은 레이져빔에 의한 가공방법에 있어서는 상기 작업물의 가속이동영역 및 감속이동영역에서의, 그 작업물의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위시간 및 단위면적당 레이져빔 조사에너지 밀도가 그 구동모터의 회전속도가 소정속도 S_m에 도달할 영역에서의, 그 작업물의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위시간 및 단위면적당 레이져빔의 조사에너지 밀도보다 크게 된다.

이때문에 이 가공방법에서는 예를들면 상기 엑시머레이져를 사용하여 작업물에 일정깊이의 파워에칭 가공을 실시한 경우에도 작업물 1의 에칭요홈 2의 가공개시부위 2a와 가공종료부위 2b에 조사되는 단위시간 및 단위면적당의 레이져빔 밀도가 다른 부위에 조사되는 단위시간 및 단위면적당 레이져빔 조사에너지 밀도보다 크게되기 때문에 도 9(a)에 도시한 바와같이 가공개시부위 2a와 가공종료부위 2b에 있어서의 에칭요홈 2가 다른 부위보다 깊게 파여지거나 도9(b)에 도시한 바와같이 작업물 1에 가공된 에칭요홈 2의 가공개시 부위 2a와 가공 종료부위 2b에 구멍이 열리는 문제점이 있었다.

또한 이같은 가공방법에 의해 상기 CO₂레이져나 YAG 레이져를 사용하여 예를들면 작업물 절단가공을 행할 경우에는 도 9(c)에 도시한 바와같이 작업물 1의 절단부 3의 절단개시부위 3a와 절단종료부위 3b의 작업물 1의 용입량이, 다른 절단부위의 용입량보다 크게되어 그 절단부 3의 절단개시부위 3a와 절단종료 부위 3b에 칫수정밀도 오차나 눌어붙는 등이 발생하는 문제점이 있었다.

그래서 종래의 가공방법에서는 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여, 예를들어 도 7에 있어서 상기 구동모터의 회전속도가 소정속도 S_m에 도달한 시점 t₁보다도 후의 타이밍에서 그 작업물에 대한 레이져빔를 조사하여 가공을 시작하고, 상기 구동모터의 회전속도가 소정속도 S_m으로부터 감속을 개시하기 시작한 시점 t₂보다도 앞의 타이밍에서 그 작업물에 대한 레이져빔의 조사를 종료해서 가공을 완료하는 것에 의해서, 상기 구동모터의 구동시간을 확장하여 그 구동모터의 회전이 안정한 영역만에서 그 작업물의 레이져빔 조사를 행하는 가공방법이 채택되었다.

그러나 이같은 가공법에서는 도 7에 도시한 바와같이 구동모터의 구동에 필요한 전체구동시간 T₂가 작업물의 안정한 가공이 가능한 최대가공시간 T₁을 크게 상회하여 작업물의 실질적인 가공시간이 길어지게되는 문제점을 갖는 것이다.

또한 상기 작업물의 이동개시부위 및 이동종료부위에 있어서의 칫수오차나 불균일 가공발생이라는 문제점이나 그 칫수오차등을 방지하기 위해 상기 구동모터의 안정회전시에만 레이져빔 조사를 행한다는 필요성으로 부터 작업물의 실질적인 가공시간이 길어지게 된다는 문제점은, 상기 레이져빔에 의한 가공방법 및 그 장치의 경우뿐만아니라 조사하는 빔의 단위시간 및 단위면적당 에너지 밀도(면밀도)에 의해 가공정도가 변하게 되는 레이져빔 이외의 광빔, X선빔, 하전입자 빔등의 기타 에너지빔을 이용한 가공방법 및 그 장치의 경우에도 발생할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 된 것으로서 그 목적으로 하는 것은 가공대상물의 가공시간이 길게되지 않고 균일하고도 칫수정밀도가 큰 가공을 실현할 수 있는 가공방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 가공장치의 개략 구성도

도 2는 도 1 장치의 레이져 제어계의 일부를 나타낸 블록도

도 3은 도 1 장치의 레이져가 발하는 레이져빔의 조사에너지 설명도

도 4는 변형예에 관한 가공장치의 레이져 제어계의 일부를 나타낸 블록도

도 5는 동일한 레이져 제어계에 있어서의 각 출력 펄스신호의 타이밍챠트

도 6(a) 및 (b) 는 각각 다른 변형예에 관한 가공장치의 레이져 제어계의 일부를 나타낸 블록도

도 7은 레이져에 의한 가공장치의 작업물(패널)을 이동시키기 위한 구동모터의 회전속도와 시간과의 관계를 나타낸 특성도

도 8은 동일한 가공장치의 레이져가 발하는 레이져빔의 조사에너지 설명도

도 9(a) 및 (b)는 종래의 가공장치에 의해 가공된 작업물(패널)의 불량상태를 설명하기 위한 개략 단면도

도 9(c)는 동일한 작업물의 불량상태를 설명하기 위한 개략 평면도

도 10은 다른 실시예에 관한 가공장치에 있어서의 레이져빔 이동기구의 개략 구성도

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

10 : 작업물 11 : 재치대

12 : X-Y 테이블 13 : X-Y 테이블 구동계

14(14x, 14y) : 구동모터

15 : 모터구동회로

16(16x, 16y) : 엔코더

17 : 레이져 17a : 레이져빔

18 : 레이져 구동회로 19 : 반사경

20 : 관통공 21 : 집광렌즈

22 : 트리거 발생회로

23(23x, 23y) : 리니어스케일

24 : 합성이동속도연산회로

25 : 분할회로

상기 목적을 달성하기 위해,

청구항 1의 발명은 가공대상물과 그 가공대상물에 조사하는 에너지빔을 상대이동시킴에 의해, 그 가공대상물을 가공하는 가공방법에 있어서,

그 상대이동속도, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당의 조사에너지 밀도를 비례시킨 것을 특징으로 하고 있다.

이 방법에 있어서는, 가공대상물과 에너지빔 사이의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 지켜진다.

이에 따라 상대이동의 가속영역 및 감속영역에서의 가공대상물의 에너지조사면에 있어서의 조사에너지 밀도와 상대 이동속도가 소정속도에 도달한 영역에서의 당해 가공대상물의 에너지 빔 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 가공면중 어느 영역에 있어서도 균등하게 된다.

청구항 2의 발명은 이동하는 가공대상물에 대하여 조사경로가 고정된 에너지빔을 조사함으로써 그 가공대상물을 가공하는 청구항 1의 가공방법으로서, 그 에너지빔에 대한 가공대상물의 상대 이동속도와 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에 있어서는 가공대상물의 이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다. 이에 따라 가공대상물의 가속이동 영역 및 감속이동영역에서의 가공대상물의 에너지 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도와, 그 가공대상물의 이동속도가 소정속도에 도달한 영역에서의 가공대상물의 에너지빔 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 된다.

청구항 3의 발명은 고정배치된 가공대상물에 대하여 에너지빔을 이동시키면서 조사함으로써, 그 가공대상물을 가공하는 청구항 1의 가공방법에서, 가공대상물에 대한 에너지빔의 상대이동속도와, 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례시킨것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에 있어서는 에너지빔의 이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다. 이에따라 에너지빔의 가속이동영역 및 감속이동영역에서의 가공대상물의 에너지 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도와, 에너지 빔의 이동속도가 고정속도에 도달한 영역에서의 그 가공대상물의 에너지빔 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 된다.

청구항 4의 발명은 상호 교차하는 2방향중 하나에 가공대상물을 이동시킴과 동시에 그 가공대상물에 조사하는 에너지빔을 그 2방향중 일방에 이동시킴으로써 가공대상물을 가공하는 청구항 1의 가공방법에 있어서, 그 가공대상물과 에너지빔 사이의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에 있어서는 가공대상물과 에너지빔 사이의 상대이동속도와 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다. 이에 따라 상대이동의 가속영역과 감속영역에서의 가공대상물의 에너지 조사면에서의 조사에너지 밀도와, 그 상대이동의 속도가 소정속도에 도달한 영역에서의 그 가공대상물의 에너지빔 조사면에서의 조사에너지 밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 그 가공면의 어느 영역에서도 균등하게 된다.

청구항 5의 발명은, 상기 에너지빔이 가공대상물에 반복조사되는 일정 펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지빔인 청구항 1, 2, 3 또는 4의 가공방법에 있어서, 상기 상대이동속도와 그 에너지빔의 반복주파수를 비례시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에서는 상기 상대이동속도와 가공대상물에 반복조사되는 일정펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지빔의 반복주파수를 비레시킴으로서 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다.

청구항 6의 발명은 상기 에너지 빔이 가공대상물에 일정반복 주파수로서 반복주사되는 펄스상의 에너지빔인 청구항 1, 2, 3 또는 4의 가공방법에 있어서, 상기 상대이동속도와 에너지빔의 펄스폭을 비례시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에서는 상기 상대이동속도와, 가공대상물에 일정의 반복주파수로 반복조사되는 펄스상의 에너지빔의 펄스폭을 비례시킴으로써, 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다.

청구항 7의 발명은 청구항 1, 2, 3 또는 4의 가공방법에 있어서, 상기 상대 이동속도와 상기 에너지빔의 조사 파워를 비례시킨 것을 특징으로 한다.

이 방법에서는 상기 상대이동속도와 상기 에너지빔의 조사파워를 비례시킴으로써 그 상대이동속도와, 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다.

청구항 8의 발명은 청구항 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7의 가공방법에 있어서, 상기 에너지빔이 레이져빔인 것을 특징으로 한다.

이 방법에서는 상대이동속도와, 가공대상물상의 레이져빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다.

청구항 9의 발명은 가공대상물을 이동시키는 가공대상물 구동수단과, 그 가공대상물 구동수단에 의해 이동되는 가공대상물의 가공면에 대하여 에너지빔을 조사하기 위한 에너지빔 조사장치를 구비한 가공장치에 있어서, 상기 에너지빔에 대한 가공대상물의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당의 조사에너지 밀도를 비례시키도록 그 에너지빔 조사장치를 제어하는 조사제어수단을 설한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 조사제어수단에서 에너지빔 조사장치를 제어함으로써 에너지빔에 대한 가공대상물의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지밀도를 비례관계로 보지하고, 이에 따라 그 상대이동의 가속영역과 감속영역에서의, 당해 가공대상물의 에너지 조사면에 있어서의 그 조사에너지 밀도와, 그 상대이동속도에 도달한 영역에서의 가공대상물의 에너지빔 조사면에 있어서의 조사에너지밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 그 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 된다.

청구항 10의 발명은 가공대상물의 가공면에 대하여 에너지빔을 조사하기 위한 에너지빔 조사장치와 그 가공대상물에 대하여 에너지빔을 이동시키는 빔 구동수단을 갖춘 가공장치에 있어서, 가공대상물에 대한 에너지빔의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례시키도록 상기 에너지빔 조사장치를 제어하는 조사제어수단을 설한 것을 특징으로 한다.

이 가공장치에서는 조사제어수단에서 에너지빔 조사장치를 제어함으로써 가공대상물에 대한 에너지빔의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지밀도를 비례관계로 보지하고, 이에 따라 상대이동의 가속영역과 감속영역에서의 그 가공대상물의 에너지 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도와, 그 상대이동속도에 도달한 영역에서의 가공대상물의 에너지빔 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도가 균등화된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 가공면의 어느영역에서도 균등하게 된다.

청구항 11의 발명은, 서로 교차하는 2방향중 일방으로 가공대상물을 이동시키는 가공대상물 이동수단과, 가공대상물의 가공면에 대하여 에너지빔을 조사하기 위한 에너지빔 조사장치와, 에너지빔을 상기 2방향중 일방으로 이동시키는 빔이동수단을 갖는 가공장치에 있어서, 상기 가공대상물과 상기 에너지빔과의 사이의 상대이동속도와, 가공대상물의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당의 조사에너지 밀도를 비례시키도록 상기 구동수단과 에너지빔 조사장치중 최소 일방을 제어하는 조사제어수단을 설한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 조사제어수단에서 에너지빔 조사장치를 제어함으로써 가공대상물과 에너지빔 사이의 상대이동속도와, 그 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지하고, 이에 따라 상대이동의 가속영역 및 감속영역에서의 가공대상물의 에너지 조사면에서의 조사에너지 밀도와, 상대 이동속도에 도달한 영역에서의 가공대상물의 에너지빔 조사면에 있어서의 조사에너지 밀도가 균등하게 된다. 따라서 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 조사에너지 밀도가 가공면의 어느영역에 있어서도 균등하게 된다.

청구항 12의 발명은 상기 에너지빔 조사장치로서 일정한 펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지빔을 가공대상물에 반복조사하는 것을 이용한 청구항 9, 10, 또는 11항의 가공장치에 있어서, 상기 상대이동속도와 그 에너지빔의 반복 주파수를 비례하도록 그 에너지빔 조사장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이 가공장치에서는 일정한 펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지빔을 상기 가공대상물에 반복조사하는 에너지빔 조사장치를 조사제어수단에서 제어하고, 상기 상대이동속도와 그 에너지빔의 반복주파수를 비례시킴으로써 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지한다.

청구항 13의 발명은, 청구항 12의 가공장치에 있어서 상기 조사제어수단을 상기 상대이동속도에 비례한 주파수의 동기신호를 발생하는 동기신호 발생수단과, 그 동기신호 발생수단으로부터 출력된 동기신호에 기하여 그 상대이동 속도에 비례한 주파수에서 그 에너지빔 조사장치를 구동하는 구동트리거를 발생시키기 위한 트리거 발생수단을 이용하여 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 동기신호 발생수단에 의해 상기 상대이동속도에 비례한주파수의 동기신호를 발생하고, 트리거 발생수단에 의해 그 동기신호에 기하여 상대이동속도에 비례한 주파수에서 구동트리거를 발생한다. 그 구동트리거에 기하여 에너지빔 조사장치를 구동함에 의해 상대이동속도와 에너지빔의 반복주파수를 비례시키고, 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지한다.

청구항 14의 발명은 가공대상물을 재치하기 위한 재치대와, 그 재치대를 소정방향으로 이동시키기 위한 구동모터를 이용하여 구성한 상기 가공대상물 구동수단을 갖춘 청구항 12의 가공장치에 있어서, 상기 조사제어수단을 상기 구동모터의 회전수 또는 상기 재치대의 이동속도에 비례한 주파수의 동기신호를 발생하는 동기신호 발생수단과, 그 동기신호 발생수단으로부터 출력된 동기신호에 기하여 그 회전수 또는 이동속도에 비례한 주파수에서 에너지빔 조사장치를 구동하는 구동트리거를 발생시키기 위한 트리거 발생수단을 이용하여 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 동기신호 발생수단에 의해 상기 구동모터의 회전수 또는 상기 재치대의 이동속도에 비례한 주파수의 동기신호를 발생하고, 트리거 발생수단에 의해 그 동기신호에 기하여 회전수 또는 이동속도에 비례한 주파수에서 구동트리거를 발생한다. 이 구동트리거에 기하여 에너지빔 조사장치를 구동함으로써 상기 구동모터의 회전수 또는 상기 재치대의 구동속도와 상기 에너지빔의 반복주파수를 비례시킨다. 이에 의해 상기 가공대상물의 이동속도와 상기 에너지빔의 반복주파수를 비례시켜 가공대상물의 이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지한다.

청구항 15의 발명은, 청구항 13 또는 14의 가공장치에 있어서 상기 동기신호 발생수단으로서 상기 구동모터의 소정 회전 각도마다 펄스신호를 발생하는 엔코더 내지는 상기 가공대상물의 소정 이동위치마다 펄스신호를 발생하는 리니어스케일을 이용한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 상기 엔코더에 의해 구동모터의 소정회전 각도마다에 펄스신호를 상기 동기신호로서 발생한다. 혹은 상기 리니어스케일에 의해 가공대상물의 소정 이동위치마다에 대응한 펄스신호를 상기 동기신호로서 발생한다. 상기 리니어 스케일로 부터의 펄스신호에 기하여 상기 가공대상물의 이동속도에 비례한 주파수에서 구동트리거를 발생한다.

청구항 16의 발명은 청구항 13 또는 14의 가공장치에 있어서 상기 트리거 발생 수단에 상기 동기신호를 분할하는 분할회로를 설한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공장치에서는 상기 트리거 발생수단에 설한 분할회로에 의해 상기 동기신호를 분할함으로써, 상기 에너지빔 조사장치를 구동하는 구동트리거의 주파수를 변화시켜 가공대상물에 조사하는 조사에너지 밀도의 값을 변화시킨다.

청구항 17의 발명은 상기 에너지빔 조사장치로서, 펄스상의 에너지빔을 가공대상물에 일정 반복주파수로 반복조사하는 것을 이용한 청구항 9, 10 또는 11의 가공장치에 있어서, 상기 상대이동속도와 에너지빔의 펄스폭을 비례시키도록 에너지빔 조사장치를 제어함을 특징으로 한다.

이 가공장치에서는 펄스상의 에너지빔을 상기 가공대상물에 일정 반복주파수로 반복조사하는 에너지빔 조사장치를 조사제어 수단으로 제어하고, 상대이동속도와 에너지빔의 펄스폭을 비례시킴으로써 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지한다.

청구항 18의 발명은 청구항 9, 10 또는 11의 가공장치에 있어서, 상기 상대이동속도와 에너지빔의 조사파워를 비례시키도록 상기 에너지빔 조사장치의 출력을 제어함을 특징으로 한다.

이 가공장치에서는 에너지빔 조사장치를 조사제어수단으로 제어하고 상기 상대이동속도와 에너지빔의 조사파워를 비례시킴으로써 상대이동 속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위 면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지한다.

청구항 19의 발명은 청구항 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 또는 18의 가공장치에 있어서, 상기 에너지빔이 레이져빔인 것을 특징으로 하는 것이다.

이 가공방법에서는 상기 상대이동속도와 가공대상물상의 레이져빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 비례관계로 보지된다.

이하 본 발명을 CO₂레이져나 YAG 레이져, 혹은 엑시머레이져등을 이용하여 수지판으로 되는 가공대상물 (이하 「작업물(패널)」이라한다)에 하프에칭 가공이나 천공가공을 행하는 가공장치에 적용한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 레이져에 의해 수지판으로 이루어진 작업물에 미세공을 형성하여 인쇄용 플라스틱 마스크를 제조하는 가공장치의 전체적인 개략구성의 일예를 나타내는 블록도이다. 도 1에 있어서 작업물 10은 거의 수평인 재치면을 갖는 재치대 11상에 재치된다. 재치대 11은 재치면을 X 방향(도 1중의 수평방향)과 그 방향에 직교하는 Y방향(도 1의 지면에 대하여 수직방향)으로 이동시킬수 있는 X-Y 테이블 12상에 배설되어있다. X-Y 테이블 12는 X-Y 테이블 구동계 13을 통해 구동모터 14에 의해 X-Y 방향으로 구동된다. 구동모터 14는 도시되지않은 구동제어 장치로부터의 구동명령에 의해 구동모터 14에 구동전력을 공급하는 모터 구동회로 15에 의해 구동된다. 이들 재치대 11, X-Y 테이블 12, X-Y 테이블 구동계 13 및 구동모터 14등에 의해 작업물 10을 이동시키는 구동수단이 구성되어있다.

구동모터 14로서는 피드백 제어가능한 리니어서보모터를 이용하였다. 이 구동모터 14에는 그 모터의 가동부의 이동속도에 비례한 주파수의 동기신호(펄스)를 발생시키기 위한 동기신호 발생수단으로서의 리니어 엔코더 16이 취부되어있다. 이 리니어엔코더 16으로부터 출력되는 신호는 구동모터 14의 피드백 제어와 동시에 후술하는 레이져의 구동제어에 이용된다.

또한 상기 구동모터 14로서 통상의 서보모터를 사용한 경우는 예를들면 구동모터 14의 회전에 동기하여 회전하는 원반의 슬릿으로 부터의 투과광 내지는 그 원반에 인쇄된 검지마크로부터의 반사광을 포토센서에 의해 검지되고, 그 원반에 착자(着磁)된 자극으로 부터의 자력선을 마그네트 다이오드로 검지하여 그 구동모터 14의 회전수에 비례한 주파수의 동기신호(펄스)를 발생시키는 광학식 엔코더를 이용할 수 있다.

한편, 에너지빔으로서 펄스상의 레이저빔을 발생하는 레이져 17은 소정주파수(엑시머레이져에서는 통상 200㎐)의 구동트리거에 기하여, 그 레이져 17을 구동하기 위한 레이져 구동회로 18에 의해 레이져빔 17a를 발생한다. 레이져 17과 레이져 구동회로 18에 의해 에너지빔 조사장치가 구성되어 있다. 또한 상기 레이져 17이 YAG 레이져인 경우는 상기 레이져 구동회로 18에 Q 스위치 회로가 이용된다.

레이져 17로부터 발생된 레이져빔 17a 는 상기 작업물 10의 가공면에 대하여 레이져빔 17a 가 거의 수직으로 입사되도록 레이져빔 17a의 조사광로를 변경시키기 위한 반사경 19, 레이져빔 17의 빔스폿의 현상이 상기 작업물 10에 형성하는 가공형상으로 되도록 레이져빔 17a 의 투과형상을 규제하는 간극 20, 그 간극 20을 투과한 레이져빔 17a 를 작업물 10의 가공면에 있어서의 빔스폿 형상이 약 2mm 각 정도로 되도록 짜서 넣기 위한 집광렌즈 21등을 통하여 작업물 10의 가공면에 조사된다.

그런데 상기 레이져 17은 통상 소정주파수(예를들어 200㎐)의 구동트리거에 기하여 상기 레이져 구동회로 18에 의해 일정한 반복주파수의 레이져빔 17a를 펄스상으로 발생하도록 구성되어있다. 이같은 반복주파수가 일정 레이져빔 17a에 의해 상기 작업물 10을 가공하면 전술한 바와같이 작업물 10의 가속이동영역 및 감속이동영역에서의 상기 작업물의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위시간 및 단위면적당 레이져빔의 조사에너지 밀도가 구동모터 14의 회전속도가 소정속도 S_m에 도달한 영역에서의 작업물 10의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위시간 및 단위면적당 레이져빔의 조사에너지 밀도보다 크게된다. 이때문에, 예를들면, 상기 레이져 17을 사용하여 작업물 10에 소정깊이의 하프에칭가공을 실시하여도 도9(a)(b)에 나타난 바와같이 작업물 10의 에칭요홈의 가공개시부위와 가공종료부위에 있어서의 에칭요홈이 다른 부위보다 깊게 파지게되어 구멍이 열리게 되는 문제점이 있었다.

특히 상기 구동모터 14로서 스테핑 모터를 이용한 경우는 탈조시 X-Y테이블 12가 정지하기 때문에 레이져빔의 중복 조사가 발생하고 작업물이 녹으며, 깊이파지는 등의 문제점이 발생하는 경우도 있는 것이다.

그래서 본 실시예에 관한 가공장치에 있어서는 상기 구동모터(리니어 서보모터) 14의 가동부의 이동속도에 비례한 반복주파수에서 레이져 17을 구동시키도록 동기신호 발생수단으로서의 리니어엔코더 16으로부터 출력된 동기신호 (펄스신호)에 기하여 구동트리거를 발생하는 트리거 발생수단으로서의 트리거 발생회로 22를 설치하고 있다. 그래서 상기 트리거 발생회로 22로 부터 출력되는 구동트리거를 레이져 구동회로 18의 외부 트리거 입력단자에 입력하도록 구성하고 있다.

본 가공장치에서는 X-Y 테이블 12의 재치대 11상의 작업물 10을 2차원적으로 이동시킬수 있도록 서로 직교하는 2방향 (X, Y방향)의 각 이동축 각각에 대하여 상기 구동모터 14x, 14y 및 리니어엔코더 16x, 16y 등을 설하고 있다. 따라서 도 2에 도시한 바와같이 X 방향 및 Y 방향의 리니어 엔코더 16x, 16y로 부터 출력된 출력펄스신호에 기하여 합성 이동속도를 연산하고, 그 합성이동속도에 따른 출력펄스신호를 상기 트리거 발생회로 22에 대하여 출력하는 합성이동속도 연산회로 24를 설하고 있다.

그래서 적어도 상기 작업물 10을 가공할 때의 재치대 11의 합성이동속도가 변화하는 영역, 즉 상기 구동모터 14의 구동을 개시한 후의 작업물 10의 가속이동영역과, 구동모터 14의 감속을 개시한 후의 작업물 10의 감속이동영역에 있어서는상기 트리거 발생회로 22가 발하는 구동트리거, 즉 구동모터 14의 가동부의 합성이동속도에 비례한 반복주파수(주기)에서 변화하고 있는 구동트리거에 기하여 상기 레이져 17을 구동한다.

상기 구성의 가공장치에 있어서는 상기 구동모터 14에 의해 구동되는 X-Y 테이블 12상의 재치대 11의 합성이동속도와, 상기 레이져 17이 발하는 펄스상의 레이져빔 17a 의 반복주파수가 비례관계로 보지된다. 따라서 이 가공장치에서는 상기 작업물 10의 가속이동영역 및 감속이동영역에서의 상기 작업물 10의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위시간 및 단위면적당 레이져빔 17a 의 조사에너지와 구동모터 14의 회전속도가 소정속도 S_m에 도달한 영역에서의 상기 작업물 10의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위면적당 레이져빔 17a의 조사에너지가 균등화된다.

즉, 상기 가공장치에서는 상기 레이져빔 17a의 빔샷(beam shot)수가 구동모터 14의 가동부의 합성이동속도, 즉 작업물 10의 합성이동속도에 비례하게 된다. 이에따라 예를들어 도 3에 도시한 바와같이 상기 작업물 10의 가속이동영역과 감속이동영역(도시되지않음)에 있어서의 상기 레이져빔 17a의 빔샷수가 상기 작업물 10의 합성이동속도에 비례하여 서서히 증가 또는 감소되며, 작업물 10의 가속이동영역 및 감속이동영역에서의 상기 작업물 10의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위면적당 레이져빔 17a의 조사에너지가, 그 작업물 10의 합성이동속도가 소정속도 S_m에 도달한 영역에서의 상기 작업물 10의 레이져빔 조사면에 있어서의 단위면적당 레이져빔 17a의 조사에너지와 같게되어 상술한 바와같은 문제점이 해소된다.

이상 본 실시예에 의하면 작업물 10의 가공면에 조사되는 레이져빔 17a의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지밀도가 그 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 되는 것으로써 균일하고도 칫수정밀도가 큰 가공을 실현할 수가 있다.

또한 작업물 10의 이동개시 등과 같이 작업물 10의 합성이동속도가 변화하고 있을 때에도 상기 조사에너지밀도가 균일하게 되며, 이같은 이동영역에서도 균일하고 칫수정밀도가 큰 가공을 하는 것이 가능하게 되는 것으로서 가공물 10의 가공시간이 길어지는 것도 아닌 것이다.

또한 본 실시예에 의하면, 예를 들면 엑시머레이져에 의한 파워에칭 가공시에 가공물의 가공개시부위와 가공종료부위에 있어서의 에칭요홈이 다른 부위보다 깊게 파지게 되며, 그 가공개시부위와 가공종료부위에 구멍이 열리게되는 문제점을 해소할 수 있다. 또한 CO₂레이져나 YAG 레이져를 사용한 작업물의 절단가공시 등에 있어서 작업물의 절단개시부위와 절단종료부위의 용입량이 다른 절단부위의 용입량과 균등하게 되어 그 절단부의 절단개시부위와 절단종료부위에 칫수정밀도 오차나 눌어붙는 문제점을 해소할 수 있는 것이다.

또한 본 실시예에서는 상기 합성이동속도 연산회로 24의 출력펄스신호를 트리거 발생회로 22에 대하여 직접출력하도록 구성되어 있으나 합성이동속도 연산회로 24와 트리거 발생회로 22와의 사이에 그 합성이동 속도 연산회로 24로부터의 출력 펄스신호를 분할하는 분할회로 25를 설해도 좋다(도 4 참조). 이 경우는 분할회로 25에서 상기 합성이동속도에 대응하는 출력펄스 신호를 분할함으로써 환산테이블이나 환산식을 이용하지 않고 레이져 구동회로 18에 적합한 주파수 범위내에서리니어 스케일 23의 출력펄스신호의 주파수에 비례한 구동트리거(도 5 참조)를 직접 발생할 수가 있다.

또한 상기 분할회로 25에 있어서의 분할비율을 변화시킴으로써 작업물 10에 조사하는 레이져빔의 조사에너지 밀도값을 변경할 수도 있다.

또한 본 실시예에서는 리니어 엔코더 16에서 발생하는 동기신호(출력 펄스신호)를 트리거 발생회로 22에 입력하여 구동모터 14에 의한 구동을 개시한 후의 작업물 10의 가속이동영역과 구동모터 14의 감속을 개시한 후의 작업물 10의 감속이동영역에서는 상기 트리거 발생회로 22가 발생하는 구동트리거 즉 구동모터 14x, 14y의 가동부의 합성이동속도에 비례한 주파수에서 반복되는 구동 트리거에 의해 레이져 17을 구동하는 예를 나타내었다. 상기 동기신호 발생수단으로서는 도 1의 점선으로 나타낸 바와같이 작업물 10의 X방향 및 Y방향에 있어서의 소정의 이동위치마다 펄스신호를 발생하는 리니어스케일 23(23x, 23y)을 이용하여도 좋다. 리니어스케일 23x, 23y는 각각 재치대 11 내지는 X-Y 테이블 12에 취부되며 그 출력펄스 신호가 합성이동속도 연산회로 24를 통해 트리거발생회로 22에 입력된다(도 6(a)참조).

이 구성의 경우 상기 합성이동속도 연산회로 24에 의해 각 리니어스케일 23x, 23y 로부터의 출력펄스신호에 기하여 합성이동속도를 연산하고, 그 합성이동속도에 부합한 주파수(주기)로 출력펄스신호를 출력한다. 이 출력은 트리거발생회로 22가 작업물 10의 합성이동속도에 부합한 주파수(주기)로 레이져 17을 구동하는 구동트리거를 발생하도록 상기 합성이동속도 연산회로 24의 출력펄스신호의 주파수값을 구하고 그 주파수값과 환산테이블 또는 환산식에 기하여 상기 구동트리거의 반복주파수를 결정하도록 제어하여도 좋다.

또한 상기 리니어스케일 23(23x, 23y)을 이용하는 경우도 도 6(b)에 도시한 바와같이 상기 합성이동속도 연산회로 24와 트리거 발생회로 22와의 사이에 합성이동속도연산회로 24로부터의 출력 펄스신호를 분할하는 분할회로 25를 설하여도 좋다.

이 경우는 전술한 바와같이 환산테이블이나 환산식을 이용하지 않고 레이져 구동회로 18에 적합한 주파수범위내에서 합성이동속도 연산회로 24의 출력펄스신호의 주파수에 비례한 구동트리거를 직접 발생할수 있다. 또한 상기 분할회로 25에 있어서의 분할비율을 변화시킴으로서 작업물 10에 조사하는 레이져빔의 조사에너지 밀도값을 변경할 수도 있다.

또한 본 실시예에서는 상기 구동모터 14로서 리니어 서보 모터를 이용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 구동모터 14로서 통상의 회전구동형 서보모터와 볼나사를 조합시켜 X-Y 테이블을 구동하도록 구성한 경우도 적용할 수 있다.

또한 상기 구동모터 14로서 통상의 회전구동형 스테핑 모터나 리니어 스테핑 모터를 사용하여도 좋다. 피드백제어의 서보모터를 이용하는 경우는 그 회전속도 내지는 가동부의 이동속도가 소정속도 S_m에 도달할 때에 X-Y 테이블이 약간 왕복이동하기 때문에 상기 트리거 발생회로 22로부터 출력되는 구동트리거가 불안정하게 될 수 있으나, 상기 피드백 제어를 행하지 않는 스테핑 모터를 이용한 경우는 소정속도 S_m에 도달시에도 구동트리거를 안정하게 출력할 수 있다.

또한 본 실시예에서는 에너지빔으로서 CO₂레이져, YAG 레이져 내지는 엑시머레이져로부터의 레이져빔을 이용하여 가공대상물로서의 수지판으로 된 작업물에 하프에칭 가공이나 혈개(穴開) 가공을 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이같은 가공에 한정되지 않고 적용가능하다. 예를들어 본 발명은 레이져빔 이외의 광빔이나 하전입자 빔등의 기타 에너지빔을 이용한 가공의 경우에도 적용될 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 상기 하프에칭가공이나 혈개가공 뿐만아니라, 수지, 세라믹, 금속, 포토리소봉의 감광층등의 가공대상물에 표면처리가공, 포토레지스트에의 로광을 행하는 경우에도 적용 가능한 것이다.

또한 본 실시예에서는 에너지빔으로서 작업물 10에 반복조사되는 일정 펄스폭을 갖는 펄스상의 레이져빔을 이용하고, 작업물 10의 이동속도와 레이져빔의 반복주파수를 비례시키도록 구성하고 있으나, 상기 에너지빔으로서 작업물 10에 일정 반복주파수로 반복하여 조사되는 펄스상의 레이져빔을 이용하여 작업물 10의 이동속도와 레이져빔의 펄스폭을 비례시키도록 구성하여도 좋다.

또한 작업물 10의 이동속도와 레이져의 출력파워를 비례시키도록 구성하여도 좋다.

또한 본 실시예에서는 조사경로를 고정한 레이져빔에 대하여 가공대상물인 작업물 10을 이동시키도록 행한 경우에 대하여 설명하였으나 본 발명은 작업물을고정배치함과 동시에 그 작업물에 대하여 레이져빔을 이동시키면서 조사하도록 하는 경우나, 서로 직교하는 X-Y 방향중 X 방향으로 작업물을 이동시킴과 동시에 Y 방향으로 레이져빔을 이동시키면서 조사하도록 구성한 경우에도 적용될 수 있다.

도 10은 작업물을 고정배치함과 동시에 레이져광원으로 부터 출사된 레이져빔을 광섬유를 이용하여 작업물 근방까지 안내하도록 구성한 가공장치에 있어서의 레이져빔 이동기구의 개략구성도이다. 이 레이져빔 이동기구는 도시되지 않은 Y 방향 구동장치에서 도면중의 Y 방향으로 구동되는 1조의 Y방향 가동부재 100과 그 Y 방향 가동부재 100상에 있어서 도시되지 않은 X 방향 구동장치에서 그 Y 방향과 직교하는 도면중 X방향으로 구동되는 X방향 가동부재 101을 이용하여 구성되어 있다. 또한 상기 X방향 가동부재 101의 거의 중앙부에 광섬유 102의 광출사단측이 고정부재 103으로 고정되어 있다. 광섬유 102의 광출사단 부근에는 결상 광학계가 설해져있어 소정 스폿경으로 레이져빔을 작업물 104상에 조사할 수 있게 되어있다. 한편, 가공대상물인 작업물 104는 테이블 105상에 고정배치되어 있다. 그래서 상기 X방향 구동장치 및 상기 Y방향 구동장치를 도시되지 않은 제어부로서 가공패턴 데이타에 기하여 제어함으로써 작업물 104에 대하여 필요한 가공을 행할수가 있다.

여기서 상기 광섬유 102의 광출사단측을 이동개시할 때의 가속이동영역이나 정지할때의 감속이동영역에 있어서도 그 이동속도에 응하여 상기 레이져 광원으로 부터 출사되는 레이져빔의 반복주파수, 펄스폭, 레이져 파워등을 변화시키도록 사기 레이져광원을 제어한다. 이에따라 상기 가속이동영역이나 상기 감속이동영역에 있어서도 작업물 104의 가공면에 조사되는 레이져빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 그 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 되어 균일하고도 정밀도가 큰 가공을 실현할 수 있는 것이다. 그럼에도 불구하고 상기 가속이동영역과 같이 레이져빔의 이동속도가 변화하고 있을 때에도 상기 조사에너지 밀도가 균일하게 되며, 이같은 이동영역에서도 균일하고도 정밀도가 큰 가공을 하는 것이 가능하게 되어 가공시간이 길어지지 않는 것이다.

또한 도 10의 구성예에서는 레이져 광원을 고정배치하고, 그 레이져광원으로 부터의 레이져빔을 안내하는 광섬유의 광출사단측을 이동시키고 있으나 광원 자체를 이동시키게 하여도 좋다.

청구항 1 내지 19의 발명에 의하면 가공대상물의 가공면에 조사되는 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도가 그 가공면의 어느 영역에 있어서도 균등하게 되어 균일하고도 정밀도가 높은 가공을 실현 할 수가 있다. 게다가 가공대상물이나 에너지빔의 이동개시 시각등과 같이 당해 가공대상물과 에너지빔 사이의 상대이동속도가 변화하고 있을 때라도 상기 조사에너지 밀도가 균일하게 되며, 이같은 이동영역에서도 균일하고도 정밀도가 높은 가공을 하는 것이 가능하게 되어, 그 가공대상물의 가공시간이 길어지지 않는 것이다.

특히 청구항 6 및 12의 발명에 의하면 상기 상대이동속도와, 상기 가공대상물에 반복하여 조사되는 일정 펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지빔의 반복주파수를 비교시킴으로써 상기 상대이동속도와 상기 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지할 수 있다는 효과가 있는 것이다.

특히 청구항 6 및 17의 발명에 의하면, 상기 상대이동속도와, 상기 가공대상물에 일정 반복주파수로 반복조사되는 펄스상의 에너지빔의 펄스폭을 비례시킴으로써 그 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

게다가, 청구항 7 및 18의 발명에 의하면, 상기 상대이동속도와 상기 에너지빔의 조사파워를 비례시킴에 의해 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

또한 청구항 13의 발명에 의하면, 트리거 발생수단으로부터 발생한 상기 상대 이동속도에 비례한 주파수의 구동트리거에 기하여, 에너지빔 조사장치를 구동시킴으로써 상대 이동속도와 에너지빔의 반복주파수를 비례시켜, 그 상대이동속도와 가공대상물상의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지할 수 있는 것이다.

특히, 청구항 14의 발명에 의하면, 가공대상물을 재치하는 재치대를 구동하는 구동모터의 회전수 또는 그 재치대의 이동속도와, 에너지빔의 반복주파수를 비례시킴에 의해, 가공대상물의 이동속도와 에너지빔의 반복주파수를 비례시켜 가공대상물의 이동속도와 가공대상물의 에너지빔의 단위시간 및 단위면적당 조사에너지 밀도를 비례관계로 보지하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

청구항 15의 발명에 의하면, 구동모터의 회전제어에 일반적으로 이용되는 엔코더 혹은 가공대상물을 재치하는 재치대의 위치검지에 일반적으로 이용되는 리니어스케일로부터 출력되는 펄스신호를 이용하여 가공대상물의 이동속도에 비례한 주파수로 구동트리거를 발생할 수 있는 것으로써 에너지빔 조사장치를 제어하는 조사제어 수단을 간단하게 구성할 수가 있는 것이다.

그리고 청구항 16의 발명에 의하면 에너지빔 조사장치를 구동하는 구동트리거의 주파수를 변화시키고, 그 구동트리거의 주파수 범위를 그 에너지빔 조사장치에 적합한 범위로 할수가 있다. 또한 가공대상물에 조사하는 조사에너지의 밀도값을 변경할 수 있는 것이다.

그리고 청구항 8 및 19의 발명에 의하면, 가공대상물의 가공시간이 길어지지 않고 균일하고도 정밀도가 높은 레이져 빔에 의한 가공을 실현할 수가 있는 것이다.

Claims

가공대상물(10)과 그 가공 대상물에 조사하는 에너지 빔(17a)을 상대 이동시켜 상기 가공 대상물을 가공하는 가공 방법에 있어서,

상기 상대 이동 속도와 상기 가공 대상물(10)상의 에너지 빔의 단위시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시킴을 특징으로 하는 가공 방법
제1항에 있어서, 이동하는 가공 대상물에 대하여 조사경로가 고정된 에너지 빔을 조사함에 따라 가공 대상물을 가공하며,

상기 에너지 빔(17a)에 대한 상기 가공 대상물의 상대 이동 속도와 상기 가공 대상물상의 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시킴을 특징으로 하는 가공 방법
제1항에 있어서, 고정 배치한 가공 대상물에 대하여 에너지 빔을 이동하지 않고 조사함에 따라 가공 대상물을 가공하며, 상기 가공 대상물에 대하여 상기 에너지 빔의 상대 이동 속도와, 상기 가공 대상물상의 상기 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시킴을 특징으로 하는 가공 방법
제1항에 있어서, 서로 교차하는 2방향중 일 방향에 가공 대상물(10)을 이동시킴과 동시에, 상기 가공 대상물에 조사하는 에너지 빔(17a)을 상기 2방향중 일 방향에 이동시킴에 따라 가공 대상물을 가공하며,

상기 가공 대상물과 상기 에너지 빔간의 상대 이동 속도와, 상기 가공 대상물상의 상기 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시킴을 특징으로 하는 가공 방법
제1항에 있어서, 상기 에너지 빔이 가공 대상물에 반복하여 조사되는 일정 펄스폭을 갖는 펄스상 에너지 빔이고,

상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 반복 주파수를 비례시킴을 특징으로 하는 가공방법
제1항에 있어서, 상기 에너지 빔이 가공 대상물에 일정 반복 주파수로 반복하여 조사된 펄스상 에너지 빔이고,

상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 펄스폭을 비례시킴을 특징으로 하는 가공방법
제1항에 있어서, 상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 조사 파워를 비례시킴을 특징으로 하는 가공 방법
제1항 내지 7항중 어느 한항에 있어서, 상기 에너지 빔이 레이저 빔임을 특징으로 하는 가공 방법
가공 대상물을 이동시키는 가공 대상물 구동 수단(13, 14)과, 그 가공 대상물 구동 수단에 의하여 이동되는 가공 대상물(10)의 가공면에 대하여 에너지 빔(17a)을 조사하기 위한 에너지 빔 조사 장치(17, 18)를 구비한 가공 장치에 있어서,

상기 에너지 빔에 대한 상기 가공 대상물의 상대 이동 속도와, 상기 가공 대상물상의 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시키도록 상기 에너지 빔 조사 장치를 제어하는 조사 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 가공 장치
가공 대상물 (10)의 가공면에 대하여 에너지 빔을 조사하기 위한 에너지 빔 조사 장치와, 가공 대상물에 대하여 상기 에너지 빔(17a)을 이동시키는 빔 이동 수단(100, 101)을 구비한 가공 장치에 있어서,

상기 가공 대상물에 대한 상기 에너지 빔의 상대 이동 속도와, 상기 가공 대상물상의 상기 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시키도록 상기 에너지 빔 조사 장치를 제어하는 조사 제어 수단을 설치함을 특징으로 하는 가공 장치.
서로 교차하는 2방향중 일 방향에 가공 대상물을 이동시키는 가공 대상물 구동 수단(13, 14)과, 가공 대상물의 가공면에 대하여 에너지 빔을 조사하기 위한 에너지 빔 조사 장치와, 상기 에너지 빔을 상기 2방향중 일 방향에 이동시킨 빔 이동 수단(100, 101)을 구비한 가공 장치에 있어서,

상기 가공 대상물과 상기 에너지 빔간의 상대 이동 속도와, 상기 가공 대상물상의 상기 에너지 빔의 단위 시간 및 단위 면적당 조사 에너지 밀도를 비례시키도록 상기 구동 수단 및 상기 에너지 빔 조사 장치의 적어도 일 방향을 제어하는 조사 제어 수단을 설치함을 특징으로 하는 가공 장치
제9항 내지 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 빔 조사 장치로서, 일정 펄스폭을 갖는 펄스상의 에너지 빔을 가공 대상물에 반복하여 조사하는 것을 이용하고,

상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 반복 주파수를 비례시키도록 상기 에너지 빔 조사 장치를 제어함을 특징으로 하는 가공 장치
제12항에 있어서, 상기 조사 제어 수단을 상기 상대 이동 속도에 비례한 주파수의 동기신호를 발생하는 동기 신호 발생 수단(16)과, 그 동기 신호 발생 수단으로부터 출력된 동기 신호에 기초하여 상기 상대 이동 속도에 비례한 주파수로 상기 에너지 빔 조사 장치를 구동하는 구동 트리거(22)를 발생시키기 위한 트리거 발생 수단을 이용하여 구성됨을 특징으로 하는 가공 장치
제12항에 있어서, 가공 대상물(10)을 재치하기 위한 재치대(11)와, 그 재치대를 소정 방향으로 이동시키기 위한 구동 모터(14)를 사용하여 구성되는 상기 가공 대상물 구동 수단을 구비하고,

상기 조사 제어 수단을 상기 구동 모터의 회전수 또는 상기 재치대의 이동 속도에 비례한 주파수의 동기신호를 발생하는 동기 신호 발생 수단과, 상기 동기 신호 발생 수단으로부터 출력된 동기 신호에 기하여 상기 회전수 또는 상기 이동 속도에 비례한 주파수로 상기 에너지 빔 조사 장치를 구동하는 구동 트리거를 발생시키기 위한 트리거 발생 수단(22)을 사용하여 구성됨을 특징으로 하는 가공 장치
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 동기 신호 발생 수단으로는 상기 구동 모터의 소정 회전 각도마다 펄스 신호를 발생하는 엔코더(16), 혹은 상기 가공 대상물의 소정 이동 위치마다 펄스 신호를 발생하는 리니어 스케일(linear scale,23)을 이용함을 특징으로 하는 가공 장치
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 트리거 발생 수단에 상기 동기 신호를 분할하는 분할회로를 설함을 특징으로 하는 가공 장치
제 9항 내지 11항중 어느 한항에 있어서, 상기 에너지 빔 조사 장치로서는 펄스상의 에너지 빔을 가공 대상물에 일정한 반복 주파수로 반복하여 조사하는 것을 이용하며, 상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 펄스폭을 비례시키도록 상기 에너지 빔 조사 장치를 제어함을 특징으로 하는 가공 장치
제9항 내지 11항중 어느 한항에 있어서, 상기 상대 이동 속도와 상기 에너지 빔의 조사 파워를 비례시키도록 상기 에너지 빔 조사 장치의 출력을 제어함을 특징으로 하는 가공 장치
제9항 내지 11항중 어느 한항에 있어서, 상기 에너지 빔이 레이저 빔임을 특징으로 하는 가공 장치