KR101001593B1 - Boring method and apparatus for micro film using excimer laser beam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엑시머레이저 빔을 마이크로 필름과 같은 피가공부재에 조사하여 홀을 형성하도록 한 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 엑시머레이저 빔을 빔스프리터에 의해 통과 및 분기시키고, 상기 통과 및 분기된 빔을 각기 미러 및 렌즈에 조사한 후 각 렌즈에 대응되는 피가공물에 조사하여 천공시킴으로써 다수의 피가공물에 대한 천공이 동시에 수행될 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a microfilm processing method and apparatus using a branch of an excimer laser beam to irradiate an object to be processed, such as a micro film, to form a hole. After branching and irradiating the passing and branched beams to the mirror and the lens, the workpieces corresponding to each lens are irradiated and punctured so that a plurality of workpieces can be drilled at the same time.
엑시머레이저, 천공, 분기 Excimer laser, perforation, branching
Description
본 발명은 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저발진기로부터의 조사된 엑시머레이저 빔을 마이크로 필름과 같은 피가공부재에 조사하여 홀을 형성하도록 한 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for processing a micro film using a branch of an excimer laser beam, and more particularly, to irradiate an object such as a micro film with an excimer laser beam irradiated from a laser oscillator to form a hole. The present invention relates to a microfilm processing method and an apparatus using a branch of an excimer laser beam.
일반적으로 엑시머레이저는 자외선 영역의 빛을 고출력으로 발진하는 레이저를 말한다. In general, an excimer laser refers to a laser that emits light in the ultraviolet region with high power.
진공용기 중에서 불소와 아르곤 또는 불소와 크립톤 등 두가지 원소를 혼합해 기체를 봉입ㆍ발진시키는 가스레이저의 일종이다. It is a kind of gas laser that seals and oscillates gas by mixing two elements such as fluorine and argon or fluorine and krypton in a vacuum container.
이러한 원소는 보통상태에서는 결합해서 화합물을 만들지 않으나 방전이나 전자빔 등으로 자극하면 극히 불안정한 화합물을 만든다. These elements do not combine to form compounds in the normal state, but when they are stimulated by discharge or electron beam, they make extremely unstable compounds.
이를 익사이티드 다이머라 하는데 극히 불안정한 물질상태이기 때문에 곧 붕괴되면서 자외선을 방출한다. This is called an excited dimer, which is an extremely unstable material state, which soon disintegrates and emits UV light.
이 발광현상을 이용하여 레이저를 발진시키는 것이 엑시머 레이저로 파장이 고른 아름다운 자외광을 강력히 방출할 수 있는 것이 특징이다. The oscillation of the laser using the light emitting phenomenon is characterized by the excimer laser being able to strongly emit beautiful ultraviolet light with a uniform wavelength.
고체 레이저 빔은 단면이 원형이며, 이 레이저 빔을 포커스시켜서 사용되는 반면에 엑시머레이저 빔은 단면이 사각형이며, 결상 방식으로 사용하게 된다.The solid laser beam is circular in cross section and is used to focus the laser beam, while the excimer laser beam is rectangular in cross section and used in an imaging manner.
그런데, 빔을 분기시키지 않고 단일로 사용하여 피가공물(100)을 천공시키는 방식을 채택하였으나 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저의 특성상 상부에서 하부로 갈수록 천공되는 직경이 점차로 좁아져 천공된다. 즉, 입사공(R1)의 직경이 30mm였다면 출사공(R2)의 직경은 10mm로 좁아지게 된다.By the way, a method of puncturing the
따라서, 피가공물의 두께가 두꺼울 경우 입사공의 직경과 출사공의 직경이 현저히 차이가 나게 되므로 50~60㎛ 이상의 피가공물에 대한 천공작업은 다소 문제점이 발생되었다.Therefore, when the thickness of the workpiece is thick, the diameter of the entrance hole and the diameter of the exit hole are remarkably different, so that the drilling operation for the workpiece of 50 to 60 µm or more is somewhat problematic.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 엑시머 레이저 빔을 다수로 분기시켜 다수개의 피가공물(마이크로 필름)을 동시에 천공시키고, 이들 피가공물을 적층시켜 원하는 두께의 제품을 얻도록 함으로써 레이저 빔의 특성상 발생되는 피가공물의 두께가 두꺼워질수록 입사공에 비해 출사공의 직경이 현저히 작아지게 되는 단점을 보완할 수 있도록 한 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and by branching the excimer laser beam to a plurality of workpieces (microfilm) at the same time, by laminating these workpieces to obtain a product of a desired thickness Micro film processing method and apparatus using the branch of excimer laser beam to compensate for the disadvantage that the diameter of the exit hole becomes significantly smaller than the entrance hole as the thickness of the workpiece generated due to the characteristics of the laser beam becomes thicker. The purpose is to provide.
상기한 본 발명의 목적은, 엑시머레이저 빔을 빔스프리터에 의해 분기시키고, 분기된 빔을 각기 렌즈에 조사한 후 각 렌즈에 대응되는 피가공물에 조사하여 천공시킴으로써 다수의 피가공물에 대한 천공이 동시에 수행될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is that the excimer laser beam is branched by a beam splitter, and the beams are irradiated to each lens and then irradiated to the workpiece corresponding to each lens to puncture a plurality of workpieces at the same time. It is achieved by a micro film processing method using a branch of the excimer laser beam, characterized in that it can be.
한편, 본 발명은, 엑시머레이저 발진기와; 상기 엑시머레이저 발진기에서 방사된 엑시머레이저 빔을 받아 일부는 통과시키고 일부는 반사시켜 분기시키는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터를 통과한 빔이 조사되는 미러 및 렌즈로 구성된 제 1가공부와; 상기 빔스프리터에서 분기된 빔이 조사되는 미러 및 렌즈로 구성된 제 2가공부를 포함하여 이루어진 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치에 의해 달성된다.On the other hand, the present invention, the excimer laser oscillator; A beam splitter for receiving a portion of the excimer laser beam radiated from the excimer laser oscillator and partially passing the reflected beam; A first processing unit comprising a mirror and a lens to which the beam passing through the beam splitter is irradiated; It is achieved by a microfilm processing apparatus using a branch of an excimer laser beam comprising a second processing portion composed of a mirror and a lens to which the beam branched from the beam splitter is irradiated.
본 발명에 의하면, 엑시머 레이저 빔을 다수로 분기시켜 다수개의 피가공물(마이크로 필름)을 동시에 천공시켜 제조할 수 있어 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the excimer laser beam may be branched into a plurality of parts to simultaneously manufacture a plurality of workpieces (micro films), thereby improving productivity.
또한, 피가공물을 적층시켜 원하는 두께의 제품을 얻도록 함으로써 레이저 빔의 특성상 발생되는 피가공물의 두께가 두꺼워질수록 입사공에 비해 출사공의 직경이 현저히 작아지게 되는 단점을 보완할 수 있어 양질의 제품을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, by stacking the workpiece to obtain a product having a desired thickness, the thickness of the workpiece generated due to the characteristics of the laser beam becomes thicker to compensate for the disadvantage that the diameter of the exit hole is significantly smaller than the entrance hole to compensate for the high quality. The effect is to get the product.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법을 나타낸 공정 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치를 나타낸 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공에 의해 형성된 마이크로 필름의 조립된 예를 나타낸 도면이다.2 is a flowchart illustrating a microfilm processing method using branching of an excimer laser beam according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a microfilm processing apparatus using branching of an excimer laser beam according to the present invention. 4 is a view showing an assembled example of a microfilm formed by microfilm processing using a branch of an excimer laser beam according to the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 설명하되, 방법과 장치를 함께 연관지어 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described, but a method and an apparatus will be described together.
본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법은, 엑시머레이저 빔을 빔스프리터에 의해 분기시키고, 분기된 빔을 각기 렌즈에 조사한 후 각 렌즈에 대응되는 피가공물에 조사하여 천공시킴으로써 다수의 피가공물에 대한 천공이 동시에 수행될 수 있도록 한 것이다.In the microfilm processing method using the branch of the excimer laser beam according to the present invention, the excimer laser beam is branched by a beam splitter, and the branched beam is irradiated to each lens, and then irradiated to the workpiece corresponding to each lens to puncture a plurality of pieces. Perforations to the workpieces can be performed at the same time.
도 2를 참조하여 보다 자세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법은, 엑시머레이저 빔을 빔스프리터에 조사하여 일부는 통과시키고, 일부는 반사시키는 1단계(S1)와, 상기 1단계(S1)의 빔스프리터를 통과한 빔을 제 1미러에 반사시켜 수직 하방으로 방향을 전환하는 2단계(S2)와, 상기 2단계(S2)에서 반사된 빔을 렌즈를 통과시켜 마이크로 필름에 조사하여 천공을 수행하는 3단계(S3)로 구성된 제 1천공공정(M1)과;Referring to Figure 2 in more detail, the micro-film processing method using a branch of the excimer laser beam according to the present invention, the first step (S1) and irradiating a part of the excimer laser beam to the beam splitter, and partially reflected In step 2 (S2) to change the direction of the vertical downwards by reflecting the beam passing through the beam splitter of the first step (S1) to the first mirror, and the beam reflected in the second step (S2) through the lens A first drilling process (M1) consisting of three steps (S3) for irradiating the microfilm to perform the drilling;
상기 1단계(S1)에서 일부 반사된 빔을 제 2미러에 의해 재반사시키는 4단계(S4)와, 상기 4단계(S4)에서 반사된 빔을 제 3미러에 의해 반사시켜 수직 하방으로 향하도록 하는 5단계(S5)와, 상기 5단계(S5)에서 반사된 빔을 렌즈를 통과시켜 마이크로 필름에 조사하여 천공을 수행하는 6단계(S6)로 구성된 제 2천공공정(M2)을 포함하여 구성된다.Step 4 (S4) to re-reflect the partially reflected beam by the second mirror in the first step (S1), and reflect the beam reflected by the third mirror in the fourth step (S4) to face vertically downward And a second drilling step (M2) consisting of a five step (S5), and a six step (S6) to perform a punch by irradiating the micro-film by passing the beam reflected in the step (S5) to the lens. do.
한편, 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치(A)는, On the other hand, referring to Figure 3, the micro-film processing apparatus (A) using the branch of the excimer laser beam according to the present invention,
레이저 발진기(2)와; 상기 레이저 발진기(2)에서 방사된 엑시머레이저 빔을 받아 일부는 통과시키고 일부는 반사시켜 분기시키는 빔스프리터(6)와; 상기 빔스프리터(6)를 통과한 빔이 조사되는 제 1미러(51) 및 렌즈(71)로 구성된 제 1가공부(C1)와; 상기 빔스프리터(6)에서 분기된 빔이 조사되는 제 2 및 제 3미러(52,53) 및 렌즈(72)로 구성된 제 2가공부(C2)를 포함하여 구성된다.A
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
레이저 발진기(2)에서 방사된 레이저 빔은 사각형의 홀이 형성된 마스크(4)를 통과하면서 단면이 사각형의 빔이 된다.The laser beam emitted from the
이후, 빔스프리터(6)에 입사된 빔의 일부는 상방으로 반사되고, 일부는 통과하게 된다.Subsequently, a part of the beam incident on the
이후, 빔스프리터(6)를 통과한 빔은 제 1미러(51)에 입사된 후 수직 하방으로 반사된다.Subsequently, the beam passing through the
상기 제 1미러(51)에 의해 수직 하방으로 반사된 빔은 렌즈(71)에 조사되어 통과하면서 결상되고, 피가공물(100) 즉 마이크로 필름에 조사되면서 천공하는 제 1천공공정(M1)이 수행된다.The beam reflected vertically downward by the
한편, 상기 빔스프리터(6)에서 반사된 빔은 그 상방의 제 2미러(52)에 입사된 후 수평으로 반사되고, 제 3미러(53)에 입사된 다음 수직 하방으로 반사된다.On the other hand, the beam reflected by the
이후, 제 3미러(53)에서 수직 하방으로 반사된 빔은 렌즈(72)에 조사되어 통과하면서 결상되고, 또다른 피가공물(100)에 조사되면서 천공하는 제 2천공공정(M2)이 수행된다.Thereafter, the beam reflected downward from the
이러한 상기 실시예는 두께가 50㎛인 마이크로 필름에 실시된 것이며, 이렇게 천공된 마이크로 필름은 도 4에 나타낸 바와 같이, 입사공이 30㎛이고 출사공이 20㎛으로 천공된다.This embodiment is carried out on a microfilm having a thickness of 50 μm, and the microfilm thus perforated has a perforation of 30 μm and an exit hole of 20 μm as shown in FIG. 4.
따라서, 상기 50㎛인 마이크로 필름(110,120)을 2장을 적층시켰을때 각 천공된 홀을 일치시키면 최종에는 입사공(R1)이 30㎛이고 출사공(R2)이 20㎛인 홀(h)이 형성될 수 있으므로 종래 기술보다 출사공(R2)의 직경이 커질 수 있게 된다.Accordingly, when two 50
물론 상기 언급된 마이크로 필름의 두께는 다양하게 변형시켜 적용될 수 있으며, 입사공 및 출사공의 크기도 변형 실시될 수 있음은 당연하다.Of course, the above-mentioned thickness of the micro film can be applied in various modifications, and it is natural that the size of the entrance hole and the exit hole can also be modified.
한편, 첨부된 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치를 나타낸 구성도이다.On the other hand, Figure 5 is a block diagram showing a microfilm processing apparatus using a branch of the excimer laser beam according to another embodiment of the present invention.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는, 4개의 피가공물을 동시에 홀 가공할 수 있는 것으로, 레이저 발진기(2)와; 상기 레이저 발진기(2)에서 방사된 엑시머레이저 빔을 받아 일부는 통과시키고 일부는 반사시켜 분기시키는 제 1빔스프리터(61)와; 상기 제 1빔스프리터(61)에서 통과된 빔을 받아 일부는 반사하고 일부는 통과시키는 제 2빔스프리터(62)와; 상기 제 2빔스프리터(62)를 통과한 빔을 반사시키는 제 1미러(51)와, 상기 제 1미러(51)에서 반사된 빛을 받아 제 1피가공물(110)에 조사하여 천공시키는 제 1렌즈(71)로 구성된 제 1가공부(C1)와;As shown in Fig. 5, another embodiment of the present invention is capable of simultaneously drilling four workpieces, including a
상기 제 2빔스프리터(62)에서 반사된 빔을 받아 반사시키는 제 10미러(510)와, 상기 제 10미러(510)에서 반사된 빔을 재반사시키는 제 2미러(52)와, 상기 제 2미러(52)에서 반사된 빛을 받아 제 2피가공물(120)에 조사하여 천공시키는 제 2렌즈(72)로 구성된 제 2가공부(C2)와;A
상기 제 1빔스프리터(61)에서 반사된 빔을 받아 반사시키는 제 11미러(511)와, An
상기 제 11미러(511)에서 반사된 빔을 받아 일부는 반사하고 일부는 통과시 키는 제 3빔스프리터(63)와; A third beam splitter (63) which receives a beam reflected from the eleventh mirror (511) and partially reflects and passes through the beam;
상기 제 3빔스프리터(63)를 통과한 빔을 반사시키는 제 3미러(53)와, 상기 제 3미러(53)에서 반사된 빛을 받아 제 3피가공물(130)에 조사하여 천공시키는 제 3렌즈(73)로 구성된 제 3가공부(C3)와;A
상기 제 3빔스프리터(63)에서 반사된 빔을 받아 반사시키는 제 12미러(512)와, 상기 제 12미러(512)에서 반사된 빔을 재반사시키는 제 4미러(54)와, 상기 제 4미러(54)에서 반사된 빛을 받아 제 4피가공물(140)에 조사하여 천공시키는 제 4렌즈(74)로 구성된 제 4가공부(C4)를 포함하여 구성된다.A
따라서, 상기 제 1 내지 제 4가공부(C1~C4)와 그에 대응되게 배치된 제 1 내지 제 4피가공물(110~140)에 대해 동시에 천공작업을 수행할 수 있는 것이다.Therefore, the first to fourth workpieces C1 to C4 and the first to
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공에 의해 형성된 마이크로 필름의 조립된 예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an assembled example of a micro film formed by micro film processing using a branch of an excimer laser beam according to another embodiment of the present invention.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 본 발명의 다른 실시예는 두께가 50㎛인 마이크로 필름 4장(110~140)을 동시에 천공시킬 수 있게 된다.As shown in FIG. 6, another embodiment of the present invention can simultaneously puncture four
따라서, 입사공(R1)이 30㎛이고 출사공(R2)이 20㎛인 홀(h)이 천공된 마이크로 필름 4장(110~140)을 적층 조립함으로써 총 두께가 200㎛인 피가공물을 얻을 수 있으며, 최상부의 입사공(R1)이 30㎛이고, 최하부의 출사공(R2)의 직경이 20㎛인 홀이 형성될 수 있으므로, 종래 기술보다 출사공의 직경이 크게 형성될 수 있는 것이다.Therefore, a work piece having a total thickness of 200 μm can be obtained by laminating and assembling four
즉, 종래 기술에 의하면 두께가 100㎛인 마이크로 필름인 경우, 입사공이 30 ㎛인 반면 출사공은 10㎛으로 작아지게 되므로, 상기와 같이 두께가 200㎛인 경우에는 출사공은 5㎛으로 매우 작아지게 되는 문제점이 발생된다.That is, according to the prior art, in the case of a micro film having a thickness of 100 μm, the entrance hole is 30 μm while the exit hole is made small by 10 μm. The problem is that it is lost.
그러나, 본 발명에 의하면 다수개의 피가공물에 대한 천공작업이 동시에 수행될 수 있어 작업능률이 향상될 수 있고, 각 피가공물을 적층시킬 경우 출사공의 크기도 종래 제품에 비해 훨씬 커지도록 한 제품을 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.However, according to the present invention, the drilling work for a plurality of workpieces can be performed at the same time, thereby improving work efficiency, and when stacking each workpiece, the size of the exit hole is much larger than that of the conventional products. There is an advantage that can be obtained.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that the claims fall within the scope of the claims.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 빔 홀 가공에 의해 형성된 피가공물을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a workpiece formed by laser beam hole processing according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.2 is a process flow diagram illustrating a microfilm processing method using branching of an excimer laser beam according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치를 나타낸 구성도이다.Figure 3 is a block diagram showing a microfilm processing apparatus using a branch of the excimer laser beam according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공에 의해 형성된 마이크로 필름의 조립된 예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an assembled example of a micro film formed by micro film processing using a branch of an excimer laser beam according to the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑시머레이저 빔의 분기를 이용한 마이크로 필름 가공장치를 나타낸 구성도이다.5 is a block diagram showing a microfilm processing apparatus using a branch of an excimer laser beam according to another embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
2 : 레이저 발진기 4 : 마스크2: laser oscillator 4: mask
61~63 : 빔스프리터 51~54 : 미러61 ~ 63:
71~74 : 렌즈 110~140 : 피가공물71 ~ 74:
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