KR101309803B1 - Laser drilling apparatus and laser drilling method - Google Patents

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Abstract

기판에 레이저를 이용하여 관통공들을 형성하는 천공작업을 수행하는 레이저 드릴링 장치가 개시된다. 개시된 레이저 드릴링 장치는, 기판의 천공 예정부들을 가열하기 위한 열빔을 출사시키는 제1 레이저 발진기와, 열빔에 의해 기판의 가열된 천공 예정부들에 관통공들을 형성하기 위한 가공빔을 출사시키는 제2 레이저 발진기와, 제1 레이저 발진기로부터 출사되는 열빔과 제2 레이저 발진기부터 출사되는 가공빔을 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하는 한 쌍의 제1 및 제2 스캐너를 포함하며, 상기 열빔은 상기 열빔 및 가공빔의 이동방향을 따라 상기 가공빔보다 선행하여 상기 기판의 천공 예정부들에 조사된다. Disclosed is a laser drilling apparatus for performing a drilling operation for forming through holes using a laser in a substrate. The disclosed laser drilling apparatus includes a first laser oscillator that emits a heat beam for heating the drilled portions of the substrate, and a second laser that emits a processing beam for forming through holes in the heated drilled portions of the substrate by the heat beam. An oscillator and a pair of first and second scanners for irradiating the heat beams emitted from the first laser oscillator and the processing beams emitted from the second laser oscillator to the perforation scheduled portions of the substrate, wherein the heat beams include: A predetermined portion of the substrate is to be drilled along the moving direction of the processing beam in advance of the processing beam.

Description

레이저 드릴링 장치 및 레이저 드릴링 방법{Laser drilling apparatus and laser drilling method} Laser drilling apparatus and laser drilling method

본 발명은 레이저 드릴링에 관한 것으로, 상세하게는 하이브리드 레이저를 이용하여 두꺼운 기판을 천공하는 레이저 드릴링 장치 및 레이저 드릴링 방법에 관한 것이다. The present invention relates to laser drilling, and more particularly, to a laser drilling apparatus and a laser drilling method for drilling a thick substrate using a hybrid laser.

두꺼운 세라믹 기판 등을 천공하는데 종래에는 물리적 접촉에 의한 기계적 드릴링 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 기계적 드릴링 방법은 기판의 드릴링 가공 중에 치핑(chipping)이나 크랙(crack) 등이 발생될 염려가 있다. 따라서, 최근에는 이러한 문제점들을 해결하기 위한 방안으로, 최근에는 레이저를 이용하여 기판을 천공하는 레이저 드릴링 방법이 활발하게 개발되고 있다. 이러한 레이저 드릴링 방법은 기판에 물리적 및 기계적인 손상을 주지 않고 가공할 수 있다는 장점 있다. 다만, 두꺼운 두께의 기판을 천공하는 경우에는 고출력 레이저가 요구되고, 또한 가공 시간도 길어져 가공 효율이 떨어지는 문제가 있다. For drilling thick ceramic substrates and the like, mechanical drilling by physical contact has been conventionally used. However, such a mechanical drilling method may cause chipping or cracking during drilling of the substrate. Therefore, recently, as a solution for solving these problems, recently, a laser drilling method for drilling a substrate using a laser has been actively developed. This laser drilling method has the advantage that it can be processed without physical and mechanical damage to the substrate. However, when the substrate having a thick thickness is punched, a high power laser is required, and the processing time is long, so that there is a problem that the processing efficiency is lowered.

본 발명의 적어도 일 실시예는 하이브리드 레이저를 이용하여 두꺼운 기판을 천공하는 레이저 드릴링 장치 및 이를 이용한 레이저 드릴링 방법을 제공한다. At least one embodiment of the present invention provides a laser drilling apparatus for drilling a thick substrate using a hybrid laser and a laser drilling method using the same.

본 발명의 일 측면에 있어서, In one aspect of the present invention,

기판에 레이저를 이용하여 관통공들을 형성하는 천공작업을 수행하는 레이저 드릴링 장치에 있어서,In the laser drilling apparatus for performing a drilling operation to form through holes using a laser to the substrate,

상기 기판의 천공 예정부들을 가열하기 위한 열빔을 출사시키는 제1 레이저 발진기;A first laser oscillator for emitting a heat beam for heating the perforations to be projected on the substrate;

상기 열빔에 의해 상기 기판의 가열된 천공 예정부들에 관통공들을 형성하기 위한 가공빔을 출사시키는 제2 레이저 발진기; 및A second laser oscillator which emits a processing beam for forming through holes in the heated drilling scheduled portions of the substrate by the heat beam; And

상기 제1 레이저 발진기로부터 출사되는 열빔과 상기 제2 레이저 발진기부터 출사되는 가공빔을 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하는 한 쌍의 제1 및 제2 스캐너;를 포함하고,And a pair of first and second scanners for irradiating the heat beams emitted from the first laser oscillator and the processing beams emitted from the second laser oscillator to the drilling schedule portions of the substrate.

상기 열빔은 상기 열빔 및 가공빔의 이동방향을 따라 상기 가공빔보다 선행하여 상기 기판의 천공 예정부들에 조사되는 레이저 드릴링 장치가 제공된다.The heat beam is provided with a laser drilling apparatus which is irradiated to the drilling scheduled portions of the substrate in advance of the processing beam along the moving direction of the heat beam and the processing beam.

상기 레이저 드릴링 장치는, 상기 제1 레이저 발진기로부터 출사되는 열빔을 반사시키는 반사미러; 상기 반사미러로부터 입사되는 열빔을 상기 제1 및 제2 스캐너 쪽으로 반사시키는 것으로, 회전 가능하게 설치되는 회전 미러; 및 상기 제1 및 제2 스캐너와 상기 기판 사이에 배치되는 스캔 렌즈;를 더 포함할 수 있다.The laser drilling apparatus, the reflection mirror for reflecting the heat beam emitted from the first laser oscillator; A rotating mirror rotatably installed by reflecting a heat beam incident from the reflection mirror toward the first and second scanners; And a scan lens disposed between the first and second scanners and the substrate.

상기 회전 미러의 회전에 의해 상기 기판 상에 조사되는 열빔과 가공빔 사이의 간격이 조절될 수 있다. 상기 스캔 렌즈는 텔레센트릭 에프-쎄타 렌즈(telecentric f-θ lens)를 포함할 수 있다. The distance between the heat beam and the processing beam irradiated on the substrate may be adjusted by the rotation of the rotating mirror. The scan lens may comprise a telecentric f-theta lens.

상기 제1 및 제2 스캐너는 상기 열빔 및 가공빔이 순차적으로 이동하면서 상기 기판의 천공 예정부들에 조사될 수 있도록 상기 열빔 및 가공빔을 상기 기판 상에서 제1 및 제2 방향으로 조절할 수 있다. The first and second scanners may adjust the heat beam and the processing beam in the first and second directions on the substrate so that the heat beam and the processing beam may be irradiated to the drilling schedule portions of the substrate while sequentially moving.

상기 레이저 드릴링 장치는 상기 회전미러로부터 반사되는 열빔을 흡수하는 빔 덤퍼(beam dumper)를 더 포함할 수 있다. The laser drilling apparatus may further include a beam dumper for absorbing the heat beam reflected from the rotating mirror.

상기 제1 레이저 발진기은 CO2 연속파형 레이저의 열빔을 출사하며, 상기 제2 레이저 발진기는 펄스형 레이저의 가공빔을 출사할 수 있다. 여기서, 상기 열빔 및 가공빔은 예를 들면 대략 0.8 ~ 11㎛의 파장을 가질 수 있다. 그리고, 상기 가공빔은 밀리초(millisecond)에서 펨토초(femtosecond)의 펄스폭을 가질 수 있다.The first laser oscillator may emit a heat beam of a CO 2 continuous wave laser, and the second laser oscillator may emit a processed beam of a pulsed laser. Here, the heat beam and the processing beam may have a wavelength of about 0.8 ~ 11㎛, for example. In addition, the overhead beam may have a pulse width of milliseconds to femtoseconds.

상기 기판은 열흡수 재질을 포함하고, 10mm 이상의 두께를 가질 수 있다.The substrate may include a heat absorbing material and have a thickness of about 10 mm or more.

본 발명의 다른 측면에 있어서,In another aspect of the present invention,

상기한 레이저 드릴링 장치를 이용하여 기판을 천공하는 방법에 있어서,In the method for drilling a substrate using the above laser drilling apparatus,

상기 제1 레이저 발진기로부터 출사된 열빔을 상기 제1 및 제2 스캐너를 통해 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하여 가열하는 단계; 및Irradiating and heating the heat beams emitted from the first laser oscillator through the first and second scanners to be punctured portions of the substrate; And

상기 제2 레이저 발진기로부터 출사된 가공빔을 상기 제1 및 제2 스캐너를 상기 기판의 가열된 천공 예정부들에 조사하여 기판의 천공 작업을 수행하는 단계;를 포함하고,And irradiating the first and second scanners to the heated drilling schedule portions of the substrate by using the processing beam emitted from the second laser oscillator to perform a drilling operation of the substrate.

상기 열빔은 상기 열빔과 가공빔의 이동방향을 따라 상기 가공빔보다 선행하여 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하는 레이저 드릴링 방법이 제공된다. The heat beam is provided with a laser drilling method for irradiating the drilling predetermined portions of the substrate in advance of the processing beam along the moving direction of the heat beam and the processing beam.

본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 레이저 발진기를 이용하여 기판의 천공 예정부들에 미리 열빔을 조사하여 가열시킨 후, 이렇게 가열된 기판의 천공 예정부들에 제2 레이저 발진기를 이용하여 천공용 가공빔을 조사하여 천공 작업을 수행함으로써 두꺼운 기판을 천공하는 가공 시간을 줄일 수 있고 가공 효율도 향상시킬 수 있다. 또한, 고품질의 천공 작업이 가능하게 된다. According to an embodiment of the present invention, according to an embodiment of the present invention, by heating the beam to be previously projected by the first laser oscillator to heat the predetermined portions of the substrate to be punched, and then the second laser to the punched portions of the heated substrate By performing the drilling operation by irradiating the processing beam for drilling using the oscillator can reduce the processing time for drilling a thick substrate and improve the processing efficiency. In addition, high quality drilling operations are possible.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 드릴링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 드릴링 장치를 이용하여 기판을 천공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 schematically illustrates a configuration of a laser drilling apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a method of drilling a substrate using the laser drilling apparatus shown in FIG. 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 드릴링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a configuration of a laser drilling apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 레이저 드릴링 장치를 이용하여 절단하고자 하는 기판(W)은 높은 열흡수율을 가지는 재질, 예를 들면, 세라믹 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(W)은 비교적 두꺼운 두께, 예를 들면 10mm 이상의 두께를 가질 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 기판(W)의 재질 및 두께는 다양하게 변형될 수 있다.The substrate W to be cut using the laser drilling apparatus according to the present embodiment may include a material having a high heat absorption rate, for example, a ceramic. In addition, the substrate W may have a relatively thick thickness, for example, 10 mm or more. However, the present invention is not limited thereto, and the material and thickness of the substrate W may be variously modified.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 드릴링 장치는 열빔(115)을 출사시키는 제1 레이저 발진기(110), 천공용 가공빔(125)을 출사시키는 제2 레이저 발진기(120), 상기 제1 및 제2 레이저 발진기(110,120)로부터 출사된 열빔(115) 및 가공빔(125)을 천공하고자 하는 기판(W)에 조사하는 한 쌍의 제1 및 제2 스캐너(150)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the laser drilling apparatus according to the present embodiment includes a first laser oscillator 110 that emits a heat beam 115, a second laser oscillator 120 that emits a drilling beam 125, and a second laser oscillator 120. And a pair of first and second scanners 150 for irradiating the substrate W to be punched with the heat beam 115 and the processing beam 125 emitted from the first and second laser oscillators 110 and 120.

상기 제1 레이저 발진기(110)는 기판(W) 상에 설정된 천공 예정부들을 가열시키기 위한 열빔(115)을 출사시킨다. 이러한 제1 레이저 발진기(110)는 예를 들면 CO2 연속파형 레이저(continuous wave laser)에 따른 열빔(115)을 출사시킬 수 있다. 이러한 열빔(115)의 파장은 예를 들면, 대략 0.8 ~ 11㎛ 정도가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제2 레이저 발진기(120)는 상기 제1 레이저 발진기(110)의 열빔(115)에 의해 가열된 기판(W)의 절단 예정부들에 천공 작업을 수행하기 위한 천공용 가공빔(125)을 출사시킨다. 이러한 제2 레이저 발진기(120)는 예를 들면, 펄스형 레이저(pulse laser)에 따른 가공빔(125)을 출사시킬 수 있다. 여기서, 상기 가공빔(125)은 예를 들면, 밀리초(millisecond)에서 펨토초(femtosecond) 범위의 펄스폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 상기 가공빔(125)으로 DPSS(diode pumped solid state) IR-PICO 레이저가 사용될 수 있다. 또한, 상기 가공빔(125)의 파장은 전술한 열빔(115)과 마찬가지로, 대략 0.8 ~ 11㎛ 정도가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The first laser oscillator 110 emits a heat beam 115 for heating the drilling scheduled portions set on the substrate W. The first laser oscillator 110 may emit the heat beam 115 according to, for example, a CO 2 continuous wave laser. The wavelength of the heat beam 115 may be, for example, about 0.8 to 11 μm, but is not limited thereto. In addition, the second laser oscillator 120 is a drilling beam for drilling 125 to perform a drilling operation on the cutting scheduled portions of the substrate W heated by the heat beam 115 of the first laser oscillator 110. Eject The second laser oscillator 120 may emit the processing beam 125 according to, for example, a pulse laser. In this case, the processing beam 125 may have a pulse width in a range of, for example, milliseconds to femtoseconds. For example, a diode pumped solid state (DPSS) IR-PICO laser may be used as the processing beam 125. In addition, the wavelength of the processing beam 125 may be about 0.8 ~ 11㎛, like the above-described column beam 115, but is not limited thereto.

상기한 제1 및 제2 레이저 발진기(110,120)로부터 출사되는 열빔(115) 및 가공빔(125)은 한 쌍의 제1 및 제2 스캐너(151,152)에 의해 소정 각도로 반사되어 가공하고자 하는 기판(W)의 천공 예정부들에 조사될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 스캐너(151,152)에 의해 열빔(115) 및 가공빔(125)은 기판(W) 상에서 제1 방향 및 제2 방향(예를 들면, 도 1에서의 x방향 및 y방향)으로 이동하면서 상기 기판(W)의 천공 예정부들에 천공 작업을 수행하게 된다. 여기서, 상기 열빔(115)은 상기 열빔(115)과 가공빔(125)의 이동방향을 따라 가공빔(125) 보다 항상 앞선 위치에 포커싱될 수 있다. 상기 제1 및 제2 스캐너(151,152)는 각각 예를 들면 0.8 ~ 11㎛ 정도의 파장을 가지는 레이저를 대략 95% 이상 반사시킬 수 있는 미러가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. The heat beam 115 and the processing beam 125 emitted from the first and second laser oscillators 110 and 120 are reflected by a pair of the first and second scanners 151 and 152 at a predetermined angle to be processed ( W) can be examined in the drilled schedules. By the first and second scanners 151 and 152, the heat beam 115 and the processing beam 125 are first and second directions (for example, x and y directions in FIG. 1) on the substrate W. FIG. While moving to perform the drilling operation on the drilling scheduled portions of the substrate (W). Here, the heat beam 115 may be focused at a position always ahead of the process beam 125 along the moving direction of the heat beam 115 and the process beam 125. The first and second scanners 151 and 152 may be mirrors that reflect, for example, 95% or more of a laser having a wavelength of about 0.8 to 11 μm, but are not limited thereto.

상기 제1 레이저 발진기(110)와 상기 제1 및 제2 스캐너(151,152) 사이의 열빔(115)이 진행하는 광경로 상에는 반사미러(130)와 회전미러(140)가 배치될 수 있다. 이러한 반사 미러(130) 및 회전 미러(140)로는 예를 들면, 열빔(115)의 손실을 최소화할 수 있도록 고반사 미러가 사용될 수 있다. 상기 반사 미러(130)는 제1 레이저 발진기(110)로부터 출사된 열빔(115)을 회전 미러(140) 쪽으로 반사시킨다. 그리고, 상기 반사 미러(130)에 의해 반사된 열빔(115)은 회전 미러(140)에 입사되고, 이 회전 미러(140)는 열빔(115)을 제1 및 제2 스캐너(151,152) 쪽으로 반사시키게 된다. 상기 회전 미러(140)는 회전 가능하게 설치되어 상기 제1 및 제2 스캐너(151,152) 쪽으로 입사되는 열빔(115)의 입사각도를 조절할 수 있다. 상기 회전 미러(140)는 예를 들면 도 1에서 y방향을 회전축으로 하는 1축 회전미러가 될 수 있다. 이와 같이, 회전 미러(140)가 회전하게 되면, 열빔(115)이 상기 제1 스캐너(151)에 입사되는 각도가 변화하게 되고, 이에 따라 상기 제1 스캐너(151)에 입사되는 열빔(115)과 가공빔(125) 사이의 입사각도(θ)를 조절할 수 있게 된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 회전 미러(140)로부터 반사되는 열빔(115)을 흡수하는 빔 덤퍼(beam dumper,170)가 더 마련될 수 있다. 제1 레이저 발진기(110)로부터 출사된 열빔(115)이 기판(W)을 가열시킬 필요가 없는 경우에 상기 회전 미러(140)는 소정 각도로 회전하고, 이렇게 회전된 회전 미러(140)로부터 반사되는 열빔(115)은 빔 덤퍼(170)에 흡수되게 된다. The reflection mirror 130 and the rotation mirror 140 may be disposed on an optical path through which the heat beam 115 passes between the first laser oscillator 110 and the first and second scanners 151 and 152. For example, a high reflection mirror may be used as the reflective mirror 130 and the rotation mirror 140 to minimize the loss of the heat beam 115. The reflection mirror 130 reflects the heat beam 115 emitted from the first laser oscillator 110 toward the rotation mirror 140. The heat beam 115 reflected by the reflection mirror 130 is incident on the rotation mirror 140, and the rotation mirror 140 reflects the heat beam 115 toward the first and second scanners 151 and 152. do. The rotating mirror 140 may be rotatably installed to adjust an incident angle of the heat beam 115 incident to the first and second scanners 151 and 152. The rotating mirror 140 may be, for example, a uniaxial rotating mirror having the y axis as the rotating axis in FIG. 1. As such, when the rotating mirror 140 rotates, the angle at which the heat beam 115 is incident on the first scanner 151 is changed, and accordingly, the heat beam 115 is incident on the first scanner 151. And the incident angle θ between the processing beam 125 can be adjusted. Meanwhile, in the present embodiment, a beam dumper 170 may be further provided to absorb the heat beam 115 reflected from the rotating mirror 140. When the heat beam 115 emitted from the first laser oscillator 110 does not need to heat the substrate W, the rotating mirror 140 rotates at an angle, and is reflected from the rotated rotating mirror 140. The heat beam 115 is absorbed by the beam dumper 170.

상기 제1 및 제2 스캐너(151,152)와 상기 기판(W) 사이에는 기판(W) 상의 천공 예정부들 상에 열빔(115) 및 가공빔(125)을 포커싱시킬 수 있도록 스캔 렌즈(160)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 스캔 렌즈(160)로는 가공 위치의 정밀도 및 품질 향상을 위해 예를 들면, 텔레센트릭 에프-쎄타 렌즈(telecentric f-θ lens)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 스캔 렌즈(160)의 재질로 ZnSe를 사용하게 되면 대략 0.8 ~ 11㎛ 정도의 파장을 가지는 레이저들은 상기 스캔 렌즈(160)에 대한 투과율이 동일한 특성을 가질 수 있다. 상기 스캔 렌즈(160)를 투과한 열빔(115) 및 가공빔(125)은 기판(W) 상에 소정 간격(d) 이격되게 포커싱된다. 이러한 열빔과 가공빔 사이의 간격(d)은 기판(W) 상에 형성된 천공 예정부들 사이의 간격에 해당된다. 상기 기판(W) 상에서 열빔(115)과 가공빔(125) 사이의 간격(d)는 스캔 렌즈(150)와 기판(W) 사이의 초점 거리(f)와 스캔 렌즈(160)에 입사되는 열빔(115)과 가공빔(125) 사이의 입사각도(θ)의 곱으로 표현될 수 있다. 이러한 열빔(115)과 가공빔(125) 사이의 간격(d)는 대략 수mm 이하가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. A scan lens 160 is provided between the first and second scanners 151 and 152 and the substrate W to focus the heat beam 115 and the processing beam 125 on the drilling target portions on the substrate W. Can be. Here, for example, a telecentric f-theta lens may be used as the scan lens 160 to improve the precision and quality of the machining position. For example, when ZnSe is used as the material of the scan lens 160, lasers having a wavelength of about 0.8 to 11 μm may have the same transmittance with respect to the scan lens 160. The heat beam 115 and the processing beam 125 passing through the scan lens 160 are focused on the substrate W at a predetermined interval d. The spacing d between the heat beam and the processing beam corresponds to the spacing between the drilling scheduled portions formed on the substrate W. FIG. The distance d between the heat beam 115 and the processing beam 125 on the substrate W is a focal length f between the scan lens 150 and the substrate W and the heat beam incident on the scan lens 160. It may be expressed as a product of the incident angle θ between the 115 and the processing beam 125. The distance d between the heat beam 115 and the processing beam 125 may be about several mm or less, but is not limited thereto.

이하에서는, 상기한 레이저 드릴링 장치를 이용하여 기판(W)에 관통홀을 형성하는 천공작업을 수행하는 방법을 설명하기로 한다. 도 2는 도 1에 도시된 레이저 드릴링 장치를 이용하여 기판(W)을 천공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 한편, 도 2에서는 편의상 기판(W)의 천공 예정부들을 보여주기 위하여 기판(W)의 평면이 도시되어 있다. Hereinafter, a method of performing a drilling operation of forming a through hole in the substrate W by using the laser drilling apparatus will be described. FIG. 2 is a diagram for describing a method of drilling the substrate W using the laser drilling apparatus illustrated in FIG. 1. Meanwhile, in FIG. 2, the plane of the substrate W is shown to show the puncturing portions of the substrate W for convenience.

도 2를 참조하면, 제1 레이저 발진기(110)로부터 출사된 열빔(115')은 반사 미러(130)에 의해 회전 미러(140) 쪽으로 반사되고, 이렇게 반사되는 열빔(115')은 제1 및 제2 스캐너(151,152)에 의해 반사된 후, 스캔 렌즈(160)를 통해 기판(W) 상의 천공 예정부들에 포커싱된다. 그리고, 제2 레이저 발진기(120)로부터 출사된 천공용 가공빔(125')은 상기 제1 및 제2 스캐너(151,152)에 의해 반사된 후, 상기 스캔 렌즈(160)를 통해 기판(W) 상의 천공 예정부들에 포커싱된다. 상기 기판(W) 상에 포커싱되는 열빔(115')과 가공빔(125') 사이의 간격(d1), 즉 상기 기판(W)의 절단 예정부들 사이의 간격은 상기 회전 미러(140)에 의해 제1 스캐너(150)에 입사되는 열빔(115')과 가공빔(125') 사이의 입사각도(θ1)를 조절함으로써 변경할 수 있다. Referring to FIG. 2, the heat beam 115 ′ emitted from the first laser oscillator 110 is reflected by the reflecting mirror 130 toward the rotation mirror 140, and the heat beam 115 ′ thus reflected is first and second. After being reflected by the second scanners 151, 152, it is focused through the scan lens 160 to the perforations scheduled on the substrate W. In addition, the drilling beam 125 ′ emitted from the second laser oscillator 120 is reflected by the first and second scanners 151 and 152 and then, on the substrate W, through the scan lens 160. Focused on the drilled parts. The spacing d1 between the heat beam 115 'and the processing beam 125' focused on the substrate W, that is, the spacing between the cut portions of the substrate W, is determined by the rotating mirror 140. The angle of incidence θ 1 between the heat beam 115 ′ and the processing beam 125 ′ incident on the first scanner 150 may be changed.

상기와 같은 구조에서, 상기 열빔(115') 및 가공빔(125')은 상기 제1 및 제2 스캐너(151,152)의 조절에 의하여 기판(W) 상에서 제1 방향 및 제2 방향(예를 들면, 도 2에서의 x방향 및 y방향)으로 이동하면서 상기 기판(W)의 천공 예정부들에 천공 작업을 수행하게 된다. 여기서, 상기 열빔(115')은 상기 열빔(115')과 가공빔(125')의 이동방향을 따라 가공빔(125') 보다 항상 선행하는 위치의 천공 예정부들에 포커싱될 수 있다. 구체적으로, 상기 열빔(115') 및 가공빔(125')이 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 x 방향으로 이동하는 경우에는 상기 열빔(115')은 x 방향을 따라 상기 가공빔(125') 보다 항상 앞선 위치의 절단 예정부들에 조사되어 절단 예정부들을 가열하게 된다. 그리고, 상기 가공빔(125')이 x 방향으로 소정 간격(d1) 만큼 이동한 다음, 열빔(115')에 의해 가열된 절단 예정부들에 조사됨으로써 천공 작업이 수행된다. 이와 같이 열빔(115') 및 가공빔(125')이 제1 및 제2 스캐너(151,152)에 의해 x방향 및 y방향으로 이동하면서 기판(W) 상의 천공 예정부들에 조사됨으로써 기판(W) 상의 한 스캔 필드에서의 천공 작업이 완료된다. 그리고, 상기 기판(W)이 장착된 스테이지(미도시)가 소정 간격 이동하게 되면 기판(W) 상의 다른 스캔 필드에서의 천공 작업이 진행되게 된다. In the above structure, the heat beam 115 'and the processing beam 125' are controlled in the first direction and the second direction (for example, on the substrate W) by adjusting the first and second scanners 151 and 152. , In the x direction and the y direction in FIG. 2, the drilling operation is performed on the drilling scheduled portions of the substrate W. FIG. In this case, the column beam 115 ′ may be focused on the drilling schedule portions at positions always preceding the process beam 125 ′ along the moving directions of the column beam 115 ′ and the processing beam 125 ′. Specifically, when the heat beam 115 ′ and the processing beam 125 ′ move in the x direction as illustrated in FIG. 2, for example, the heat beam 115 ′ may be formed along the x direction in the processing beam ( 125 ') is always irradiated to the cutting scheduled portion in the position preceding, and heats the cutting scheduled portions. Then, the processing beam 125 'is moved by the predetermined distance d1 in the x direction, and then the drilling operation is performed by irradiating the cutting scheduled portions heated by the heat beam 115'. In this way, the heat beam 115 'and the processing beam 125' are moved on the substrate W by being irradiated to the drilling scheduled portions on the substrate W while being moved in the x direction and the y direction by the first and second scanners 151 and 152. The drilling operation in one scan field is completed. Then, when the stage (not shown) on which the substrate W is mounted moves by a predetermined interval, the drilling operation in another scan field on the substrate W is performed.

이상과 같이, 본 실시예에서는 기판(W)의 천공 예정부들을 연속파형 레이저에 따른 열빔(115,115')에 의해 먼저 가열한 다음, 가열된 천공 예정부들에 펄스형 레이저에 따른 가공빔(125,125')을 조사하여 천공 작업을 수행함으로써 가공 시간을 줄일 수 있고 가공 효율도 향상시킬 수 있으며, 고품질의 천공도 가능해진다. 그리고, 이러한 하이브리드 레이저를 이용한 레이저 절단 장치는 열흡수 재질을 포함하고 두꺼운 두께를 가지는 기판을 보다 효과적으로 천공할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in the present exemplary embodiment, the drilling scheduled portions of the substrate W are first heated by the heat beams 115 and 115 'according to the continuous wave laser, and then the processing beams 125 and 125' are applied to the heated drilling scheduled portions according to the pulsed laser. ), Drilling time can be reduced, machining time can be reduced, processing efficiency can be improved, and high-quality drilling is also possible. In addition, the laser cutting device using the hybrid laser has an advantage of more effectively puncturing a substrate having a heat absorption material and having a thick thickness.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

110... 제1 레이저 발진기 115,115'... 열빔
120... 제2 레이저 발진기 125,125'... 가공빔
130... 반사미러 140... 회전미러
151,152... 제1,제2 스캐너 160... 스캔렌즈
170... 빔 덤퍼 W... 기판110 ... first laser oscillator 115,115 '... heat beam
120 ... 2nd laser oscillator 125,125 '... overhead beam
130 ... mirror mirror 140 ... mirror mirror
151,152 ... 1st, 2nd scanner 160 ... Scanning lens
170 ... Beam Dumper W ... Substrate

Claims (14)

기판에 레이저를 이용하여 관통공들을 형성하는 천공작업을 수행하는 레이저 드릴링 장치에 있어서,
상기 기판의 천공 예정부들을 가열하기 위한 연속파형 열빔을 출사시키는 제1 레이저 발진기;
상기 열빔에 의해 상기 기판의 가열된 천공 예정부들에 관통공들을 형성하기 위한 펄스형 가공빔을 출사시키는 제2 레이저 발진기;
상기 제1 레이저 발진기로부터 출사되는 열빔과 상기 제2 레이저 발진기부터 출사되는 가공빔을 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하는 한 쌍의 제1 및 제2 스캐너;
상기 제1 레이저 발진기로부터 출사되는 열빔을 반사시키는 반사미러;
회전 가능하게 설치되어 상기 반사미러로부터 입사되는 열빔을 선택적으로 상기 제1 및 제2 스캐너 쪽으로 반사시키거나 또는 빔 덤퍼(beam dumper) 쪽으로 흡수시키는 회전 미러; 및
상기 제1 및 제2 스캐너와 상기 기판 사이에 배치되는 스캔 렌즈;를 포함하고,
상기 열빔은 상기 열빔 및 가공빔의 이동방향을 따라 상기 가공빔보다 선행하여 상기 기판의 천공 예정부들에 조사되는 레이저 드릴링 장치.In the laser drilling apparatus for performing a drilling operation to form through holes using a laser to the substrate,
A first laser oscillator for emitting a continuous wave heat beam for heating perforations to be projected on the substrate;
A second laser oscillator which emits a pulsed processing beam for forming through holes in the heated drilling scheduled portions of the substrate by the heat beam;
A pair of first and second scanners for irradiating the heat beams emitted from the first laser oscillator and the processing beams emitted from the second laser oscillator to the drilling schedule portions of the substrate;
A reflection mirror reflecting the heat beam emitted from the first laser oscillator;
A rotatable mirror rotatably mounted to selectively reflect a heat beam incident from the reflecting mirror toward the first and second scanners or to absorb a beam dumper toward the beam dumper; And
And a scan lens disposed between the first and second scanners and the substrate.
And the heat beam is irradiated to the drilling target portions of the substrate in advance of the processing beam along the moving directions of the heat beam and the processing beam. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 회전 미러의 회전에 의해 상기 기판 상에 조사되는 열빔과 가공빔 사이의 간격이 조절되는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 1,
And a distance between the heat beam and the processing beam irradiated on the substrate by the rotation of the rotating mirror. 제 1 항에 있어서,
상기 스캔 렌즈는 텔레센트릭 에프-쎄타 렌즈(telecentric f-θ lens)를 포함하는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 1,
And the scan lens comprises a telecentric f-theta lens. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스캐너는 상기 열빔 및 가공빔이 순차적으로 이동하면서 상기 기판의 천공 예정부들에 조사될 수 있도록 상기 열빔 및 가공빔을 상기 기판 상에서 제1 및 제2 방향으로 조절하는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 1,
The first and second scanners are laser drilling apparatus for adjusting the heat beam and the processing beam in the first and second directions on the substrate so that the heat beam and the processing beam can be irradiated to the drilling scheduled portions of the substrate while sequentially moving . 제 1 항에 있어서,
상기 회전미러로부터 반사되는 열빔을 흡수하는 빔 덤퍼(beam dumper)를 더 포함하는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 1,
And a beam dumper for absorbing heat beams reflected from the rotating mirror. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 레이저 발진기은 CO2 연속파형 레이저의 열빔을 출사하며, 상기 제2 레이저 발진기는 펄스형 레이저의 가공빔을 출사하는 레이저 드릴링 장치. The method of claim 1,
And the first laser oscillator emits a heat beam of a CO 2 continuous wave laser, and the second laser oscillator emits a processing beam of a pulsed laser. 제 7 항에 있어서,
상기 열빔 및 가공빔은 0.8 ~ 11㎛의 파장을 가지는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 7, wherein
The heat beam and the processing beam has a wavelength of 0.8 ~ 11㎛ laser drilling apparatus. 제 7 항에 있어서,
상기 가공빔은 밀리초(millisecond)에서 펨토초(femtosecond)의 펄스폭을 가지는 레이저 드릴링 장치. The method of claim 7, wherein
And said processing beam has a pulse width of milliseconds to femtoseconds. 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 열흡수 재질을 포함하고, 10mm 이상의 두께를 가지는 레이저 드릴링 장치.The method of claim 1,
The substrate includes a heat absorbing material, the laser drilling device having a thickness of 10mm or more. 제 1 항에 기재된 레이저 드릴링 장치를 이용하여 기판에 천공작업을 수행하는 방법에 있어서,
상기 제1 레이저 발진기로부터 출사된 열빔을 상기 제1 및 제2 스캐너를 통해 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하여 가열하는 단계; 및
상기 제2 레이저 발진기로부터 출사된 가공빔을 상기 제1 및 제2 스캐너를 상기 기판의 가열된 천공 예정부들에 조사하여 기판의 천공 작업을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 열빔은 상기 열빔과 가공빔의 이동방향을 따라 상기 가공빔보다 선행하여 상기 기판의 천공 예정부들에 조사하는 레이저 드릴링 방법.In the method of performing a drilling operation on a substrate using the laser drilling apparatus according to claim 1,
Irradiating and heating the heat beams emitted from the first laser oscillator through the first and second scanners to be punctured portions of the substrate; And
And irradiating the first and second scanners to the heated drilling schedule portions of the substrate by using the processing beam emitted from the second laser oscillator to perform a drilling operation of the substrate.
And the heat beam irradiates the drilling scheduled portions of the substrate in advance of the processing beam along the moving directions of the heat beam and the processing beam. 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스캐너는 상기 열빔 및 가공빔이 순차적으로 이동하면서 상기 기판의 천공 예정부들에 조사될 수 있도록 상기 열빔 및 가공빔을 상기 기판 상에서 제1 및 제2 방향으로 조절하는 레이저 드릴링 방법.The method of claim 11,
And the first and second scanners adjust the heat beam and the processing beam in the first and second directions on the substrate so that the heat beam and the processing beam can be irradiated to the drilling target portions of the substrate while sequentially moving. . 제 11 항에 있어서,
상기 제1 레이저 발진기는 CO2 연속파형 레이저의 열빔을 출사하며, 상기 제2 레이저 발진기는 펄스형 레이저의 가공빔을 출사하는 레이저 드릴링 방법.The method of claim 11,
And the first laser oscillator emits a heat beam of a CO 2 continuous wave laser, and the second laser oscillator emits a process beam of a pulsed laser.
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