KR19980703046A - 재료 노출 장치 및 재료 노출 장치의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가공 빔을 형성하는 빔 소스, 이 빔 소스 뒤에 있는, 가공 빔을 다수의 부분 빔으로 분할하는 빔 스프리팅 장치를 구비하며, 이 때 각각의 부분 빔이 이에만 할당된 편향 장치를 통해 다른 부분 빔에 독립하여 가공하려는 적어도 하나의 공작물에서 여러 지점으로 유도되고, 및 이 때 가공하려는 공작물이 적어도 한축에서 움직일 수 있는 공작물 가동 장치 위에 놓이는 재료 노출 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따라 상기 가공 빔이 다수의 빔 스프리팅 장치 위로 입사하며, 이 빔 스프리팅 장치가 이곳으로 입사하는 가공 빔의 한 축에서 움직일 수 있게 배열되어 있으며, 빔 스프리팅 장치로부터 나오는 부분 빔이 동시에 공작물 가동 장치 위에 있는 공작물의 표면 위로 입사하며 및, 이 공작물 가동 장치는 빔 스프리팅 장치의 가동축에서 벗어나 있는 좌표 방향으로 움직일 수 있게 배열된다.
재료 노출 장치를 동작하기 위한 본 발명에 따른 방법은 상기 부분 빔의 편향 장치들은 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개의 부분 빔을 동시에 공작물 상의 적어도 한 점으로 유도되는 것을 특징으로 한다.

Description

재료 노출장치 및 재료 노출장치의 동작 방법
본 발명은 가공 빔을 형성하는 빔 소스, 이 빔 소스 뒤에 있는, 가공 빔을 다수의 부분 빔으로 분할하는 빔 스프리팅 장치를 구비하며, 이 때 각각의 부분 빔이 이에만 할당된 편향 장치를 통해 다른 부분 빔에 독립하여 가공하려는 적어도 하나의 공작물에서 여러 지점으로 유도되고, 및 이 때 가공하려는 공작물이 적어도 한축에서 움직일 수 있는 공작물 가동 장치 위에 놓이는 재료 노출 장치에 관한 것이다.
노출 장치는 오래 전부터 다양한 적용 목적에 요구되었고 다양한 실시예로 공지되어 있다.
특히 단일 빔 레이저 보링 머쉰이 공지되어있지만, 이것은 언제나 일정한 호울 직경만을 만들 수 있다. 이 장치들은 비교적 느리고(각각의 호울 개별적으로) 플렉시블하지 못하다(이 호울 직경은 자동적으로 조절될 수 없으며 또는 더 큰 호울 직경이 개두(開頭) 방법에서 (즉, 다수의 더 작은 호울 직경의 병렬 배열을 통해) 만들어져야 한다).
X- 및/또는 Y-공작물 가동 장치에 있는 멀티 스핀들 인쇄 회로판 보링기 역시 공지되어 있으며, 이 경우 개별적인 보링 스핀들이 슬라이드에 설치되어 있으며 별도의 Y- 및 Z- 축 운동을 실행할 수 있다. 개별적인 호울 직경에 대해 보링기 교체가 이 기계적인 보링 작업 시에 이루어진다.
US 5,268,554에는 레이저 빔의 위치 선정을 위한 시스템이 공지되어 있으며, 이 때 레이저 빔이 공작물 표면에 위치될 수 있다. 이런 위치 선정은 조정가능한 미러를 이용해 이루어진다. 공작물 표면 상에 매우 많은 지점에서 동시에 작업이 이루어지면, 그에 상응하게 많은 그런 종류의 시스템이 요구되며, 이것은 서로 공간적으로 방해를 받는다. 그와 같이 형성된 장치는 매우 복잡하였다.
JP 54-102695에는 레이저 가공을 위한 시스템이 공지되어 있으며, 이 경우 미리 제공된 콘투어가 레이저를 통해 다른 공작물 위로 옮겨간다.
US 4,670,639에는 종방향 스트립의 제조을 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 경우 레이저 빔이 다수의 디바이더 미러를 지나가며, 이 미러는 공작물 상에 여러 지점으로 레이저 빔을 유도한다. 이 때 이 공작물이 노출 축에서 이동된다. 디바이더 미러는 한 번 조정되고 공동으로 원하는 종방향 스트립을 형성한다. 이 장치는 공지된 형태로 매우 플렉시블하지 못하다.
DE 20 14 448에는 레이저 에너지를 통해 공작물의 처리를 위한 장치가 공지되어있으며, 이 때 레이저 빔이 빔 디바이더를 통해 2개의 별도의 빔으로 쪼개져 전환 미러를 통해 공동의 대물렌즈에 의해 공작물 표면으로 유도된다. 하나의 대물렌즈의 이용은 공작물상의 노출면을 상당히 제한한다.
US 3,256,524에는 레이저 기록 장치가 공지되어 있으며, 이 때 레이저 빔이 빔 디바이더를 통해 다수의 부분 빔으로 쪼개지고 대물렌즈가 있는 전환 미러를 통해 가공하려는 표면에 모사된다.
US 4,950,862에는 레이저 가공 머쉰이 공지되어 있으며, 이 때 레이저 빔이 미러에 의해 이차원 렌즈 어레이를 통해 공작물 표면으로 유도되고, 이 때 이 레이저 빔이 다수의 부분 빔으로 분할된다.
US 5,373,137에는 레이저 가공 머쉰이 공지되어 있으며, 이 때 레이저 빔이 렌즈 어레이를 통해 다수의 부분 빔으로 쪼개지고, 이 다수의 부분 빔은 전환 미러 및 개별 광학 렌즈에 의해 공작물 표면에 모사되어 거기에서 라인 샘플(line sample)을 형성한다
US 5,302,798 및 US 5,113,055에는 레이저 보링기가 공지되어 있으며, 이 경우 유도 미러가 레이저 빔을 연달아 개별 대물렌즈를 통해 공작물 표면을 향하게 한다. 이런 가공이 동시에 이루어지는 것이 아니라 순차적으로 이루어진다.
US 5,290,992에는 노출 장치가 공지되어 있으며, 이 때 레이저 빔이 빔 디바이더를 통해 여러 방향으로 유도되어, 다수의 공작물을 동시에 가공한다.
US 5,063,280에는 개별 빔-레이저 보링기가 공지되어 있으며, 이 때 호울 형성이 최적화된다.
US 5,481,407에는 개별 빔-레이저 노출 장치가 공지되어있으며, 이 때 2개의 프레넬 렌즈 어레이가 z-축에서 움직이는 대물렌즈의 과제를 맡는다. 이 양 어레이는 수평방향으로 이동되어, 레이저 빔의 원하는 포커싱을 받는다.
WO 94/16875에는 3차원 대상물의 제조를 위한 노출 장치가 공지되어 있으며, 이 때 하나의 빔이 다수의 부분 빔으로 분할되며, 이 부분 빔은 형성하려는 대상물상에 여러 지점에 함께 도달한다. 이 때 어떠한 빔 형성도 이루어지지 않는다.
여러 종류의 전술한 재료 노출 장치는 특히 보링 작업을 위해서도 이용된다. 특히 예를 들어 50㎛ 두께의 폴리이미드-필름처럼 레미네이트를 보링하기 위해 예를 들어 17㎛ 동으로 적층되고 (오늘날 이미 레이저 기술로 작업되는 인쇄회로판 산업에서 수출품) 그 안에 소위 포킷 호울이 보링된다. 이 포킷 호울은 상측의 구리층 및 폴리이미드에 형성되며 바닥으로서 아래 구리층을 갖는다(참고 도 1). 오늘날에는 레이저로 하기의 가능성이 있다.
종래 기술에 따른 제1 방법에 있어서 입사 호울의 형성은 포토테크닉-화학적 방법으로 상측 구리층에서 이루어진다. 그 다음, 폴리이미드의 레이저 보링에 의해 개방된 구리를 통해 폴리이미드를 양호하게 가공하지만 동을 부식시키지 않는 예를 들어 0.7 J/㎠의 에너지 밀도로 폴리이미드가 제거된다. 하기의 구리층은 레이저를 위한 정지층으로서 자동적으로 작용한다. 이 때 전형적인 레이저로서 펄스 UV-레이저가 이용된다.
이 방법의 단점들은 레이저에 의한 가공외에도 입사 호울의 형성을 위한 부가적인 작업 공정이 상측 구리층에서 포토테크닉-화학적으로 필요하다는데서 찾아볼수 있다.
종래 기술에서 공지된 제2의 방법은 제1의 방법과 비슷하지만, 레이저가 이용되고, 이것은 구리에 의해 반사되어 이 구리를 침식시키지 않는다. 이는 더 높은 에너지 밀도 및 상기 폴리이미드의 약간 더 빠른 가공을 허용한다. 그러나 이 에너지 밀도의 증가에 한계가 설정되는데(약 2 J/㎠), 이 폴리이미드가 열에 의해 손상되고 호울 가장자리가 타버려 더 이상 금속화될 수 없다. 이 방법의 실시를 위한 전형적인 레이저가 펄스 Co2-레이저이다.
이 방법의 단점은 상측의 구리층에서 입사 호울의 형성을 위한 부가의 작업 공정이 포토테크닉-화학적으로 필요하다는데서 찾을 수 있다. 하측의 구리 바닥에는 약 0.7㎛두께 폴리이미드 코팅이 남는다.
종래 기술에 공지된 제3의 방법은 구리층 및 폴리이미드의 제거를 위한 다양한 레이저를 이용한다. 예를 들어 Nd-YAG 레이저는 큰 에너지 밀도로 (예를 들어 20J/㎠) 상측 구리층을 보링하기 위해 이용되며 UV- 또는 Co2-레이저는 폴리이미드를 보링하는데 이용된다.
이 방법의 단점은 2개의 다른 레이저가 필요하며 이용된 광학 렌즈가 양 파장으로 설계되어야 한다는데서 찾을 수 있다.
종래 기술에 공지된 제4의 방법에서 이 레미네이트의 가공은 UV-레이저로 다음과 같이 즉, 큰 에너지 밀도로 상측 구리층이 보링되어 이루어지고 이 에너지 밀도는 빔의 디포커싱 또는 필터의 선회로 다음과 같이 즉, 빔이 폴리이미드를 가공하지만 더 이상 구리를 침식하지 않도록 떨어진다.
이 방법 역시 단점을 갖는다. 레이저가 이의 에너지 방출 시에 거의 조절될수 없기 때문에 이 경우 폴리이미드의 가공 시에 에너지가 사라진다. 그 결과 레이저의 성능이 떨어지지 않으며, 이는 감소된 생산성을 의미한다.
본 발명의 목적은 최소의 기술적 비용의 이용하에 최상의 기능을 제공하는 재료 노출 장치를 제공하며 재료 노출 장치의 이용을 위한 에너지면에서 양호한 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 이 재료 노출 장치를 위한 제1항의 특징을 통해 및 제20항의 특징을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 노출 장치는 이것이 매우 간단하게 구성되고 그럼에도 불구하고 매우 큰 가요성을 갖는 것을 특징으로 한다.
각각의 부분 빔의 빔 횡단면이 달리 포커스되어 (바람직하게는 빔 분할 후에) 다양한 임무가 충족된다는 장점이 있다.
(공작물의 이동을 단지 한 축에서만 가능하게 만들어야 하며 또한 이동로(moving pavement)로서 설계될 수 있는) 공작물 가동 장치와 빔 스플리팅 장치 및/또는 부가의 빔 전환 장치 사이의 유극에 각각의 평면 피스(piece)가 공작물의 윗면 상에서 재료 노출 장치를 통해 가공되며, 이 경우 이런 종류의 가공(예를 들어 가열, 노출, 보링 등)은 바로 그 평면 피스 상에서 다를 수 있다.
그런 종류의 장치는 비교적 간단하게 구성되며 제어부와의 결합에 적합하다. 그외에도 다양한 가공 방법들이 한 점에서 또는 한 평면에서 동시에 이루어질 수 있다. 예를 들어 호울의 보링 작업이 매우 선명하게 포커스되는 빔을 통해 이루어질 수도 있고 도전성 재료와 (예를 들어 인쇄 회로판에 대해) 공작물 표면의 양호한 결합을 보장하기 위해 보링 호울 둘레의 동시적인 가열도 생각해 볼 수있다.
이 부분 빔의 수는 원칙적으로 무제한이며, 이 경우 동시에 다수의 부분 빔이 공작물 상에 한 지점에 또는 여러 지점에 동시에 도달할 수 있다.
이 때 다수의 동종의 장치들이 나란히 배열될 수 있으므로, 동시에 여러 지점에서 전체 평면이 한번 가공되거나 또는 동시에 여러번 가공될 수 있다.
부분 빔의 수가 많을수록, 빔 소스의 성능이 더 커야한다. 그러므로 대부분의 경우에 레이저가 빔 소스로서 이용될 수밖에 없다.
상기 장치의 간단한 및 플렉시블 구성을 얻기 위해, 광축이 빔 소스로부터 가능한 한 부분 빔의 광축과 함께 한 방향으로 가지 않는다.
이 부분 빔의 형성에 특히 빔 디바이더가 적합하며, 이것은 하나의 빔 부분을 방해없이 관통시키며 그리고 다른 빔 부분을 유도한다. 이 경우 특히 부수적으로 투명한 빔 디바이더 (빔프리즘)를 생각해 볼 수 있다. 그러나 빔 소스로부터 나오는 빔이 빔 분할 전에 적절한 빔 횡단면을 받으며 이의 발산 시에 필요한 경우 매칭되어야 한다.
본 발명의 그외 유리한 특징들이 종속항에 제공되어 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 노출 장치;
도 2 는 도 1의 본 발명에 따른 노출 장치의 변형예;
도 3 은 도 1의 본 발명에 따른 노출 장치의 다른 변형예;
도 4 는 본 발명에 따라 수정된 빔 스플리팅 프리즘;
도 5 는 본 발명에 따라 수정된 빔 스프리팅 프리즘의 다른 변형예;
도 6 은 본 발명에 따른 노출 장치의 변형예;
도 7 은 도 6에서 빔 디바이더의 상세도;
도 8 은 도 6의 개별 빔의 위치를 검출하기 위한 제어 장치;
도 9 는 도 6에서의 노출 장치를 위한 제어부;
도 10은 도 6에서의 노출 장치를 위한 빔의 개선을 위한 장치.
본 발명에 따른 방법의 장점들이 하기의 설명에 있다.
본 발명은 하기에서 도면을 이용해 설명되어 있으며, 이 경우 그외 본질적인 특징들 및 이해를 돕기 위해 이용되는 설명들 및 본 발명의 사상의 구성 가능성들이 설명되어 있다.
도 1에 예를 들어 도시된 노출 장치는 빔 소스(1)로서 엑시머-레이저를 갖고 있다. 그러나 이것은 임의의 펄스 레이저가 될 수도 있고 또한 CW(continuous wave) 레이저가 될 수도 있고(190과 3000nm 사이의 파장을 갖는 것이 바람직하지만, CO2-레이저 역시 부분적으로는 유리하다), 이 경우 파장에 따라서 이 파장에 특히 적합한, 레이저 빔을 유도하여 형성할 수있는 광학 컴포넌트들(렌즈, 미러 등)이 선택될 것이다.
상기 빔 소스(1)에서 나오는 가공 빔(2)은 광축(3)을 가지며, 이 위에 모든 그 밖의 광학 소자들이 배열된다.
빔 횡단면 축에 상기 가공 빔(2)의 제1 형성을 위한 제1 원통형 렌즈 소자(4, 5)이 상기 빔 소스(1) 뒤에 위치한다. 양 렌즈(4, 5) 사이에 슬릿 형상의 제1 발산 필터(8)가 배열되고, 이것에 의해 이 가공 빔(2)의 발산은 빔 횡단면 축에서 매칭된다.
이 제1의 원통형 렌즈 소자(4, 5) 뒤에 제1축에 대해 직각인 방향축에서 가공 빔(2)의 그밖의 형성을 위한 제2의 원통형 렌즈 소자(6, 7)가 위치한다. 상기 양 렌즈(6, 7) 사이에 슬릿 형상의 제2의 발산 필터(9)가 배열되고, 이것으로 상기 가공 빔(2)의 발산은 제1축에 대해 직각인 빔 횡단면 축에서 매칭된다.
빔의 횡단면을 변경하기 위해, 제2의 원통형 렌즈 소자 뒤에 줌-렌즈(18)가 끼워져 있다.
가공 빔(2)이 빔 횡단면에서 뿐만 아니라 그의 발산 축에서도 원하는 그리고 계획된 값을 충족시킨 후, 이것은 제1의 빔 디바이더 장치(10A)에 떨어진다. 이것은 이의 내부에서 빔 분할 층을 가진 빔 스플리팅 프리즘(11A)을 포함한다. 상기 빔 디바이더 장치(10A)는 광축(3)의 영역에서 그에 상응하는 큰 개구를 가지며, 이것을 통해 상기 가공 빔(2)이 장애없이 관통할 수 있다.
이 빔 스프리팅 프리즘(11A)이 광축(3)에 있으면, 이것은 이것위로 떨어지는 가공 빔(2)의 일부를 지나가게 할 수 있다. 그러나 상기 프리즘을 통해 다른 가공 부분 빔(12A)이 부분 빔으로서 상기 가공 빔(2)으로부터 분리되어 이송 벨트(14A) 위에 있는 가공하려는 공작물(13A) 위에 떨어진다.
이 이송 벨트(14A)는 도면 평면에 대해 직각 방향으로 상기 공작물(13A)을 이동시킨다. 이 빔 디바이더 장치(10A)는 광축(3)에 대해 평행하게 이동하고 따라서 이송 벨트(14A)의 이동축에 대해 직각 방향으로 이동할 수 있으므로, 이 양 이동의 결합은 가공 부분 빔(12A)을 위한 상기 공작물(13A)의 표면의 각각의 영역에 도달할 수 있도록 보장한다.
그에 상응하는 것이 하기의 빔 디바이더 장치(10B, 10C, 10D), 빔 스프리팅 프리즘(11B, 11C, 11D), 가공 부분 빔(12B, 12C, 12D), 공작물(13B, 13C, 13D), 및 이송 벨트(14B, 14C, 14D)에도 적용된다. 그러나 이 때 마지막 빔 스프리팅 프리즘(11D)은 빔 분할 층 대신에 반사층을 가질 수도 있다.
마지막 빔 디바이더 장치(10D) 뒤에 빔 흡수 벽(15)이 하나 더 배열된다. 가공 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)이 불필요하면, 빔 디바이더 장치(10A, 10B, 10C, 10D)에 있는 모든 빔 스프리팅 프리즘(11A, 11B, 11C, 11D)이 상기 광축(3)에서 떨어져 있을 수 있기 때문에, 빔 흡수 벽(15)이 필요하다. (그러나 이것이 도 1과 달리 마지막 빔 디바이더 장치(10D)의 구성 요소가 될 수도 있다).
이 도면이 단지 예로서 도시되었기 때문에, 빔 디바이더 장치(10) 및 그에 상응하는 다른 소자들의 수는 도면에 도시된 것보다 크거나 작을 수도 있음을 알 수있다.
이 재료 노출 장치는 또한 제어부(16)를 가지며, 이것은 라인(17.1, 17.7, 17.10B, 17.10C, 17.10D, 17.14A, 17.14B, 17.14C, 17.14D)에 의해 모든 제어하려는 소자들(1, 10A, 10B, 10C, 10D, 14A, 14B, 14C, 14D, 18)과 연결되어 있다. 이 때 이 제어부(16)는 특히 빔 소스(1), 줌-렌즈(18)의 상대 운동, 빔 디바이더 장치(10A, 10B, 10C, 10D)에 있는 빔 스프리팅 프리즘(11A, 11B, 11C, 11D)의 왕복 운동 및 이송 벨트(14A, 14B, 14C, 14D)의 전후 운동을 선택적으로 제어한다.
도 2에는 도 1에 도시된 재료 노출 장치의 약간의 변형예가 도시되어 있다. 이 경우 도 1에 도시된 장치와의 차이로서 제1의 빔 스프리팅 프리즘(211A) 앞에 빔 균일기(beam homogenisator)(26)가 종래 기술에 따라 배열되어 있고, 이 빔 균일기는 가공 빔(22)의 횡단면에서 에너지 분배를 균일하게 한다.
그 외에도 빔 스프리팅 프리즘(211A)과 공작물(213A) 사이에 또 다른 빔 스프리팅 프리즘(20')이 위치하고, 이것은 포토다이오드(20) 위로 부분 빔 번들의 약간을 편향시킨다. 이 포토다이오드(20)는 가공 부분 빔 번들의 강도를 측정하고 이 측정 결과는 도면에 도시되지 않은 제어부(도1의 16)에 제공된다. 이 제어부는 빔 소스(21)의 파워를 조정하기 위한 측정값을 이용한다.
그외의 변형예에서 그 안에 집적된 발산 필터(28)를 갖는 렌즈 어셈블리(24, 25)에 관한 것이다. 이 렌즈 어셈블리(24, 25)의 렌즈는 여기에서는 구형으로 형성되어 있으며 발산 필터(28)는 어퍼처로서 실시되어 있다.
또한 이 빔 스프리팅 프리즘(2111A)은 부분 빔을 위한 빔 외출면(外出面)(23)을 가지며, 이것은 이에서 나오는 부분 빔을 포커스시킨다.
공작물 가동 장치(214A)는 좌표 테이블로서 실시되어 있고, 이것은 적어도 도면 평면에 대해 직각인 축에서 상기 공작물(213A)의 이동을 가능하게 만든다.
도 3에는 상기 렌즈 어셈블리(34, 35)의 회전 대칭형 렌즈들이 서로에 상대적으로 고정되어 있고 이 발산 필터(38)는 조절가능한 스크린으로서 실시되어있다.
이 빔 스프리팅 프리즘(311A)은 언제나 가공 빔(32)의 광축에 머물러있다. 이 가공 빔(32)에서 분리된 부분 빔이 끊어져야 한다면, 도 3에 도시된 재료 노출 장치의 변형예에서 빔 흡수 벽(36)이 빔 디바이더 장치(310A) 앞으로 선회된다.
이 빔 스프리팅 프리즘(311A) 뒤에 줌-렌즈(39)가 배열되고, 이것은 제어부(도 1의 16)로부터 이동 명령을 받는다. 이 빔 흡수 벽(36)은 빔 스프리팅 프리즘(311A) 뒤에 및 렌즈(39) 전후에서 선회될 수있게 배열될 수 있다.
도 4에는 수정된 빔 스프리팅 프리즘(411A)이 도시되어 있다. 이 빔 스플리팅 프리즘(411A)은 필요보다 더 크므로, 이 가공 빔(42, 42')이 여러 지점에서 떠나갈 수 있다. 이 가공 빔(42, 42')이 항상 평면에서 빔 스프리팅 프리즘(411A) 안으로 들어가는 반면, 이 빔 스프리팅 프리즘(411A)의 외출면(41A, 41B, 41C, 41D)은 렌즈 형상으로 형성되어 여기에 표시되지 않은, 가공하려는 공작물 방향으로 발하여진 부분 빔을 공작물 표면에 포커스시킬 수 있다.
상기 가공 빔(42)이 빔 분할 층의 상측 영역에서 빔 스프리팅 프리즘(411a)과 부딪치면, 이 부분 빔은 빔 외출면(41a)을 통해 포커스된다. 그에 반해 상기 가공 빔(42)이 빔 분할 층의 하측 영역에서 빔 스프리팅 프리즘(411A)과 부딪치면, 이 부분 빔이 빔 외출면(41C)을 통해 포커스된다. 이 부분 빔이 공작물 표면에 노출되는 것을 막기 위해, 경우에 따라서는 하나 또는 다수의 빔 외출면(41d)이 빔 흡수벽으로서 형성될 수 있다.
각각 원하는 빔 외출면(41)의 선택은 가공 빔(42)의 광축(43)에 대해 상대적으로 빔 스프리팅 프리즘(411A)을 (빔 스프리팅 프리즘의 실현에 따라 측면 이동을 통해서도) 올리거나 내리므로써 이루어진다.
도 5에는 빔 스프리팅 프리즘(511A)의 다른 변형예가 도시되어 있다. 이 때 이 빔 분할 층은 2개의 섹션 A와 B으로 분할된다.
상기 가공 빔(52)이 빔 분할 층의 상측 영역에서 섹션 A에서 빔 스프리팅 프리즘(511A)에 부딪치면, 이 부분 빔은 빔 외출면(41A)을 통해 본 도면에 도시되지 않은 공작물 표면에 아주 정상적으로 도달한다. 그에 반해 이 가공 빔(52)이 빔 분할층의 하측 영역에서 섹션 B에서 빔 스프리팅 프리즘(411A)에 부딪치면, 이 부분 빔은 빔 흡수벽으로서 형성되어 있는, 빔 디바이더 장치의 벽을 향해 편향된다.
빔 스프리팅 프리즘은 도시되어 있지 않으며, 이것은 도 4에 도시된 것처럼 필요보다 더 크게 실시되어 있으며 또한 전후로 배열되어 상이한 분리도의 다수 영역을 갖는다.
여러 영역들은 도 4에 또는 도 5에 도시된 점선을 따라 배열될 수 있지만, 이는 빔 스프리팅 프리즘의 약간의 측면 이동의 단점을 포함하고 있다.
그러나 그와 달리 상기 상이 영역들은 측면으로도 (즉 도 4에서) 배열될 수 있으며, 이는 빔 디바이더 장치의 빔 스프리팅 프리즘의 부가의 측면 운동을 전제로 한다.
물론 그에 상당한 고려가 도 4에 도시된 빔 스프리팅 프리즘(411A)에도 적합하다. 이해를 돕기 위해 이 변형예의 도시가 생략되어 있다.
도 6에 도시된 본 발명에 따른 노출 장치(56)의 변형예는 본질적인 구성 요소로서 레이저(60), 하나 또는 다수의 부분 빔 형성 장치(62.x0, 57), 각각의 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)을 위한 빔 편향 장치(62.x14, 62.x24, 62.x34, 62.x44), 모음 스크린(63) 및 투영 렌즈(64) 및 관찰 장치(66)를 갖는다. 종래의 단일 빔-, 다수-빔- 및 멀티 빔 노출 장치와 반대로 본 발명에 따른 노출 장치(56)에 의해 확실히 더 간단한 장치를 얻을 수 있으며, 이것은 단일 빔 머쉰과 같은 용적을 갖는 마이크로 렌즈 어레이 및 빔 균일화없이 다수 빔으로 (바람직하게는 예를 들어 4개 빔) 동작하며 또한 적은 비용으로도 구성될 수있다.
사용된 및 종래 기술에 따라 적합한 광학 품질에 있는 파워-레이저(60)가 190nm 내지 1000nm 이상의 파장을 갖는 것이 바람직하며 또한 이 노출 장치(56)의 이용 목적에 따라 몇 mW 내지 몇 와트까지의 중간 파워를 갖는다.
상기 레이저(60) 및 빔 개선 장치(61)에서 나오는 레이저 빔(62)은 (참고 도 10)빔 디바이더로서 또는 리플렉터로서 실시되어 있는 제1장치(62.x0)에 떨어진다. (어떠한 빔 디바이더도 상기 장치(62.x0) 뒤에 제공되지 않으면) 이 장치(62.x0)가 리플렉터로서 실시되면, 이 리플렉터(62.x0)가 90°-빔 편향을 위한 45°-미러를 갖는 것이 바람직하다.
상기 장치(62.x0)가 빔 디바이더로서 실시되어 있으면, 이 레이저 빔(62.0)은 장애없이 상기 장치(62.x0)를 관통해 가서 상기 장치(62.x0)에 상응하는 하나 또는 다수의 그밖의 장치에 도달한다. 이 때 이 장치들의 마지막 것은 리플렉터로서 실시되어야 한다. 이 장치(62.x0)의 빔 편향각은 90°가 바람직하지만, 장치 설계에 따라 다른 각도를 가질 수도 있다.
이 레이저 빔(62.0)은 빔 분할을 통해 빔 디바이더 장치(62.x0)에서 이의 강도에 있어서 약화된다. 이 약화의 강도는 그에 상응하는 노출 장치(56)에 적합하며 빔 디바이더 장치(62.x0) 뒤에서 노출 장치(56)에서 상기 레이저 빔(62)의 빔 분할의 수로부터 얻어진다. 이 때 이 레이저(60)는, 가공하려는 공작물(67)의 표면에 이 레이저 빔(62)의 상기 형성된 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132, 62.142)이 충분히 큰 강도를 가져 상기 공작물(67)의 가공을 할 수있게 만들도록 설계되어야 한다.
바람직하게는 한 축에서 조정될 수 있는 장치에 의해 편향된 레이저 빔(62.1)이 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)의 형성을 위한 장치(57)에 도달하며, 이것은 여기에 도시되지 않은 예에서 4개의 빔 스프리팅 프리즘(62.x1, 62.x2, 62.x3, 62.x4)으로 구성된다. 45°이하로 기울어진 코팅면(62.x1', 62.x2', 62.x3')은, 발생한 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14) 각각은 동일 에너지를 포함하도록 설계되어 있다.
한 축에 적층된 빔 스프리팅 프리즘(62.x1, 62.x2, 62.x3) 각각은 이것으로 만들어진 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13)을 바람직하게는 90°이하로 편향 장치(62.x14, 62.x24, 62.x34)의 2개 축 편향 거울(62.x11, 62.x21, 62.x31) 쪽으로 편향시키며, 이 때 이 편향 거울(62.x11, 62.x21, 62.x31)의 크기는 0.25 내지 4 ㎠에 있는 것이 바람직하다. 부분 빔의 형성을 위한 장치의 단부에 하나의 리플렉터(62.x4)가 위치하며, 이것은 마지막 부분 빔(62.14)을 다른 2개 축 편향 장치(62.x44)의 편향 거울 쪽으로 편향시키며, 이 때 이 편향 거울(62.x41)의 크기가 0.25 내지 4㎠에 있는 것이 바람직하다.
부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)이 상기 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3) 또는 리플렉터(62.x4)로부터 2개축의 편향거울(62.x11, 62.x21, 62.x31, 62.x41)로 편향되고, 이 때 횡단면상으로 일정한 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)의 크기는 0.25 내지 4㎠에 있는 것이 바람직하며), 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)은 상기 편향거울(62.x11, 62.x21, 62.x31, 62.x41)에 의해 반사되고 상기 빔들(62.111, 62.121, 62.131, 62.141)은 모음 스크린(63)의 호울을 통해 투영 렌즈(64)에 도달한다.
2개 축 틸트 미러((62.x11, 62.x21, 62.x31, 62.x41)는 이의 뒤쪽에서 틸팅 장치(62.x12, 62.x22, 62.x32, 62.x42)를 가지며, 이것은 상기 틸팅 장치(62.x12, 62.x22, 62.x32, 62.x42)를 위한 구동 장치(62.x13, 62.x23, 62.x33, 62.x43)와 연결되어 이다.
상기 투영 렌즈(64)로부터 포커스되어 나오는 빔들은 바람직하게는 들어오는 및 나오는 빔 디바이더(65)에 도달하며, 이것은 약한 부분 빔(62.113, 62.123, 62.133, 62.143)을 개별 빔 포지션을 확인하기 위한 CCD-카메라 및 렌즈를 가진 관찰 장치(66)의 방향으로 편향한다 (참고 도 8). 이 빔 디바이더(65)를 통해 도달하는 및 빔 디바이더(65)의 부재 시에 얻어지는 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132, 62.142)은 적어도 한 축에서 조절가능한 테이블에 있는 공작물(67)의 표면에 도달하며, 그의 조정축은 바람직하게는 상기 장치(62.x0)의 조정축에 대해 직각 방향으로 향해있다. 도 6에는 가공 단계 시에 상기 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132, 62.142)의 작업 영역(69) 역시 도시되어 있다.
상기 레이저(60), X-Y-테이블(68), 관찰 장치(66) 및 틸트 미러(62.x11, 62.x21, 62.x31, 62.x41)이 제어부(70)에 의해 제어된다 (이것 자체는 도 9에 도시되어있다).
위에서 언급한 구성 요소들과 제어부 사이의 연결 및 전술한 개별 구성 요소들로의 전류선에 대한 도시가 이해의 편의를 위해 이 도면에서는 생략되어 있다. 이 제어부로의 연결 및 에너지 전달이 종래 기술에 따라 실시되어 있고 특히 유선으로 또는 무선 연결을 통해 이루어질 수 있다.
도 7에는 상기 레이저(60)로부터 오는 및 빔 개선 장치(61)로부터 나오는 레이저 빔(62)의 빔 유도는 빔 디바이더에서 또는 상기 리플렉터(들)(62.x0, 57)에서 한 번 더 상세하게 도시되어 있다.
제1 부분 빔 형성 장치(62.x0)은 리플렉터 또는 빔 디바이더일 수 있고 및 종래 기술에 따라 구성될 수 있다. 이 장치(62.x0)가 리플렉터라면, 부분 빔 형성 장치(57)만이 있다.
그러나 일반적인 경우에 부분 빔 형성 장치(62.x0) 중 다수가 레이저 빔(62)의 광축에 연달아 배열되어 있어, 공작물(67) 또는 다수의, 경우에 따라서는 상이한 공작물을 (도 6-10에는 도시되어 있지않음) 여러 지점에서 동시에 가공할 수 있다.
이 부분 빔 형성 장치(62.x0)는 하나 또는 다수의 배열축에 배열될 수 있으며, 이 때 마지막의 경우에 어느 한 배열축에서 다른 축으로의 교환 시에 적어도 하나의 전환 엘리먼트(도면에는 도시되지 않음)가 레이저 빔(62.0)의 전환에 필요하다.
상기 부분 빔 형성 장치(들)(62.x0)이 이의 배열축에서 축방향으로 이동할 수 있고, 이 때 이 이동은 도 9에 도시된 제어부(70)를 통해 또는 이 제어부(70)에 독립적인 다른 제어부를 통해 이루어진다.
다수의 부분 빔 형성 장치(62.x0)는 연달아 배열되면, 마지막 부분 빔 형성 장치는 리플렉터이어야 하고, 상기 노출 장치(56)로부터 어떠한 빔도 통제될 수 없거나 또는 무용하게 나오기 때문이다.
도 7에 도시된 부분 빔 형성 장치(62.x0)는 빔 디바이더이고, 이의 빔 분할 층(62.x0')이 레이저 빔(62)의 일부를 부분 빔 형성 장치(57) 쪽으로 전환시킨다. 레이저 빔(62.0)의 전환되지 않은 부분은 상기 빔 디바이더(62.x0)를 장애없이 뚫고가며 하나 또는 그외의 부분 빔 형성 장치에 도달한다(도 6 내지 도 10에는 도시되지 않음). 이 레이저 빔(62)의 에너지 및 빔 디바이더(62.x0)의 빔 분할층(62.x0')을 통한 에너지 분기는, 공작물(67)에 부딪친 부분 빔이 거기에서 원하는 효과를 만들 수 있도록 되어 있다.
상기 부분 빔 형성 장치(62.x0)에 의해 편향된 레이저 빔(62.1)은 또 다른 부분 빔 형성 장치(57)에 도달하고, 이것은 하나 또는 다수의 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 리플렉터(62.x4)로 이루어저 그의 단부에 구성된다.
상기 부분 빔 형성 장치(57)의 단부에 있는 이 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3) 각각과 리플렉터(62.x4)는 그의 빔 스프리팅 표면(62.x1', 62.x2', 62.x3') 또는 반사 표면(62.x4')에서 각각 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)를 형성한다.
이 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)은 적어도 한 개축의 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14, 참고 도 6)에 도달하지만, 이것은 2개 축 (공작물 표면에서 부분 빔의 평면 운동이 가능하다) 또는 3개 축 (각각의 개별 부분 빔의 부가적인 포커싱이 가능하다)이 될 수도 있다.
상기 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 리플렉터(62.x4)는, 이것들을 통해 형성된 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)이 동일 각도로 상기 부분 빔 형성 장치(57)를 떠나가지 않도록 배열되어 있다. 이는 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14, 참고 도 6)이 부분 빔 형성 장치(57) 둘레에 배열되어 콤팩트한 장치 구성을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 이 때 상기 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14) 사이의 각도는 장치 특성에 따라 및/또는 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 리플렉터(62.x4)의 수에 따라 선택될 수 있다.
예를 들어 도시된 예에서 이 빔 디바이더의 수가 3이고 또한 하나의 리플렉터가 존재하기 때문에, 4개의 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)을 위한 선호 각도로서 90°의 각도가 얻어진다.
상기 부분 빔 형성 장치(57)에 의해 형성된 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)의 광축들은 일치하지 않으며 그리고 서로 마주하여 높이상으로 약간 오프셋되어 있다. 물론 이 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)의 광축들은 부분 빔 형성 장치(57)의 축에 대해 직각 상태로 있지 아니하고 오히려 이것에 대해 원하는 각도를 가질 수 있다.
도 8에서 투영 렌즈(64) 뒤에서 이 부분 빔의 빔 경로는 한 번 더 자세하게 도시되어 있다. 상기 관찰 장치(66)는 (여기에 도시되지 않은 예에서 렌즈인) 다수의 광학 요소(66.1, 66.2, 66.3)를 갖는 렌즈로 이루어지며, 이의 뒤쪽에 (여기에 도시된 예에서 CCD-카메라로 이루진) 화상 기록 장치(66.4)가 설치된다.
모음 스크린(63)의 호울을 통해 텔레센트릭(telecentric) 렌즈(64)에 도달하는 부분 빔(62.111, 62.121, 62.131, 62.141)은 근축(paraxial)상태에 있다. 도 8에 도시된 예에서 4개의 부분 빔(62.141) 중 하나가 불필요하며 그의 2개축 틸트 미러(62.x14)로부터 모음 스크린(63)의 표면 쪽으로 편향되므로, 이것은 가공하려는 공작물(67)의 표면에서 어떠한 효과도 발전시키지 않는다. 적어도 부분 빔 형성 장치(57)를 향한 쪽에 있는 모음 스크린(63)의 표면이 사용된 레이저 빔을 위해 빔을 흡수하도록 형성되어 있고 상기 스크린(63) 자체는 부분 빔 형성 장치(57)의 모든 부분 빔(62.111, 62.121, 62.131, 62.141)의 도달이 일정한 시간 동안 파손되지 않도록, 실시되어 있다.
투영 렌즈(64) 자체는 하나 또는 다수의 광학 요소(64.1, 64.2)로 구성되고(도 8에서 이는 예를 들어 2개의 렌즈들이다) 종래 기술에 따라 광학적인 디자인을 갖는다.
모음 스크린(63)의 호울을 통해 투영 렌즈(64)에 도달하는 근축 부분 빔(62.111, 62.121, 62.131)은 상기 투영 렌즈(64)의 광학 요소(64.1, 64.2)를 통해 X-Y 테이블(68)에 있는 공작물(67)의 표면에 포커스되어, 이 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132)이 거기에서 적어도 상기 투영 렌즈(64)의 광축에 대해 직각 상태로 입사한다.
그러나 앞서 이 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132)는 빔 디바이더(65)가 선회한 경우 이것에 도달하고, 이 때 에너지 약한 부분 빔(62.113, 62.123, 62.133)이 형성되어 관찰 장치(66)에 도달한다. 이 관찰 장치(66) 자체의 광학 요소들(62.1, 62.2, 62.3)이 하나 또는 다수의 광학 요소들로 구성될 수 있고 (도 8에서 이는 예를 들어 3개의 렌즈이다) 종래 기술에 따라 광학적인 디자인을 갖는다. 상기 광학 요소(66.1, 66.2, 66.3) 뒤에 화상 기록 장치(66.4)가 위치하고, 이것은 이것에 도달하는 레이저 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132)을 통해 파손되지는 않으며 및 특수 설계에 따라 레이저 부분 빔(62.112, 62.122, 62.132)의 상태의 화상 평가를 가능하게 만든다.
빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 리플렉터(62.x4), 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14), 모음 스크린(63), 투영 렌즈(64) 및 관찰 장치(66)와 함께 부분 빔 형성 장치(62.x0)를 빔 형성 장치로서 모을 수 있는데, 이것들은 부분 빔 형성 장치(62.x0)의 축에서 조정 시에 함께 이동될 수 있으며 바람직하게는 도면에 도시되지 않은 공동의 하우징에 설치될 수 있다. 따라서 이 빔 형성 장치는 매우 콤팩트하며 다수의 빔 형성 장치는 연달아 공동의 이동축에 또는 상이한 이동축에 배열될 수 있다.
도 9에 도시된 제어부(70)는 데이터 입력 장치(70.0) (이것은 예를 들어 컴퓨터와 연결되거나 또는 키보드로 구성될 수있다) 및 적어도 4개의 데이터 입력 및 출력(70.1, 70.2, 70.3, 70.4)를 갖는다. 이것은 레이저(60), 관찰 장치(66)의 X-Y 테이블(68) 및 빔 형성 장치로 유도된다. 그러나 이 제어부는 부가적으로 다른 목적에도 이용될 수 있으며, 노출 장치(56)를 통한 빔의 진행과 관계한다 (예를 들어 빔(62)을 통해 제공된 이동축에서 빔 형성 장치의 이동과 관계한다.)
도 10에는 빔 개선 장치(61)가 한 번 더 상세하게 도시되어 있다. 이 빔 개선 장치(61)는 레이저(60) 뒤에 위치하며 2개의 스크린(61.11, 61.12) 및 4개의 원통형 렌즈(61.21, 61.22, 61.23, 61.24)로 구성된다. 이 때 2개의 원통형 렌즈(61.21, 61.22, 61.23, 61.24) 사이에 하나의 스크린(61.11; 61.12)가 배열된다.
상기 레이저(60)에서 나오는 근축 레이저 빔(62')은 제1 원통형 렌즈(61.21)를 통해 하나의 축에 포커스된다. 이 포커스에 제1 스크린(61.11)이 배열되고, 이것은 원하지 않는 빔 성분을 제거한다. 그 다음에, 이 레이저 빔은 다시 넓어지고 제1 렌즈처럼 방향을 정한 제2 원통형 렌즈(61.22)에 도달하므로, 이 제2 렌즈 뒤에 다시 평행한 빔 경로가 그것을 통해 나오는 레이저 빔(62)을 위해 얻어진다. 이 장치(61.21, 61.11, 61.22)를 통해 상기 레이저 빔(62) 역시 이의 횡단면 상 한 축에서 필요 크기에 매칭될 수 있다.
이 레이저 빔(62)은 제1 포커스 축에 대해 직각 방향으로 이 레이저 빔(62)을 포커스하는 제2 장치(61.23, 61.12, 61.24)의 원통형 렌즈(61/23)에 도달한다. 그외에 원하지 않는 빔 성분을 제거하는 스크린(61.12)의 제2가 초점에 위치한다. 그 다음의 원통형 렌즈(61.24)는 다시 평행한 레이저 빔(62)을 형성하며, 이것은 빔 개선 장치(61)로부터 나온다. 이 제2 장치(61.23, 61.12, 61.24)를 통해 상기 레이저 빔(62)이 이의 횡단면에서 또 다른 축에서 필요 크기에 매칭되고, 이 축은 제1 횡단면 매칭 축에 대해 직각으로 향해있다.
그와 같이 형성된 레이저 빔(62)은 상기 빔 개선 장치(61)를 통해 관통할 때 이의 빔 퀄러티에 있고 이의 빔 횡단면에 매칭되어 있어, 이것이 노출 장치(56)에서 이용에 필요한다.
수정된 레이저 빔의 크기는 공작물에 도달하는 부분 빔마다 약 1와트를 갖는 1*1cm이다. 모든 빔 디바이더와 리플렉터는 일반적으로 1*1*1㎤의 크기를 가지며, 이 때 틸트 미러는 일반적으로 1*1㎠의 표면을 가지며 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14)의 길이는 약 5cm이다. 상기 투영 렌즈(64) 및 관찰 장치(66)의 렌즈는 20-40㎜의 직경을 갖는다. 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 리플렉터(62.x4)와 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14) 사이의 간격은 약 1cm이기만하면 되고 빔 디바이더(62.x1, 62.x2, 62.x3)와 투영 렌즈(64)의 입사 렌즈 사이의 간격은 약 25cm이다. 그러나 장치 설계에 따라 이 크기는 여기에서 제공된 정보와 다소 다르다.
근본적으로 금속-합성수지-레미네이트의 레이저 가공은 예를 들어 도전판 산업에서 처럼 필요하며, 상이한 에너지 밀도가 (금속: 높은 에너지 밀도, 합성 수지: 낮은 에너지 밀도) 보편적이다. 낮은 에너지 밀도는 금속의 경우에 가공을 필요치 않고 합성 수지는 높은 에너지 밀도의 경우 열에 의해 손상을 받을 수 있다.
7 J/㎠ 이상의 가공 평면에서 에너지 밀도를 형성하기 위한 7개까지의 개별 빔이 적당히 모이도록하여, 다수의, 동시에 존재하는, 기하학적으로 적합하게 마주하는 또는 배치될 수 있는 (부분) 레이저 빔으로 상기 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
상측의 구리층, 중간의 폴리이미드층 및 하측의 구리층으로 이루어지는 레미네이트의 가공 시에 이 가공은 2개 단계로 이루어진다.
먼저 이 금속의 가공이 이루어져야 한다. 다수의 레이저 (부분) 빔들이 구리 위에 동일 지점에 텔레센트릭하게 유도되고, 이에서 하나의 호울이 생긴다. 그러므로 예를 들어 0.7 J/㎠를 가진 5개의 개별 빔에서 3.5 J/㎠의 공통 레이저 빔이 생기므로, 금속 가공이 가능하다.
이런 식으로 모든 호울들이 상측 레미네이트의 금속에서 형성된 후에, 그 다음 단계로서 합성수지의 가공이 온다. 이 때 모아진 레이저 빔은 다시 따로 유도되고 개별 빔 각각이 금속층에서 앞서 제공된 호울을 통해 합성 수지 호울을 따로 형성한다. 이 때 제2 금속층이 정지층으로서 작용한다.
필요 시에 제2 금속층에 역시 다시 다수의 개별 (부분) 빔의 유도를 통해 호울이 형성된다.
실제로 공작물에 형성하려는 호울의 수가 언제나 이용하려는 개별 (부분) 빔의 수보다 훨씬 더 크기 때문에(예를 들어 100 또는 1000개 부분 빔에 대해 1,000,000 호울), 이 개별 (부분) 빔들 역시 합성 수지에 구멍을 뚫기에 효율적으로 이용된다 ( 및 페이드 아웃될 필요없으며, 이는 에너지론적으로 양호하지 않으며 또한 더 긴 가공 시간을 초래한다).
본 발명의 해결책의 장점은 다음에서 찾아볼 수 있다:
- 개별 레이저 빔을 함께 유도하여 효과적인 빔의 가공 에너지 밀도가 개별 빔의 가공 에너지 밀도의 정수배로서 아주 세밀하게 만들어져 가공하려는 재료의 이상적인 가공 에너지 밀도에 매칭될 수 있다;
- 레이저 에너지가 사라지지 않고 따라서 이용된 레이저의 최고 효율 및 최대의 생산성이 얻어진다;
- 적은 와트 출력 파워를 갖는 레이저에 의한 개별 빔 프로세스와 비교하여 예를 들어 50W 출력 파워를 갖는 파워가 강한 레이저가 효율적으로 이용될 수 있다.
- 종래 기술에 따른 노출 장치의 상기 단점들이 예외없이 회피될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 에너지론적으로 매우 양호하며 공지된 종래 기술에 따라 지금까지 공지되지 않았던 재료 노출 장치의 매우 효과적인 이용을 허용한다.

Claims (24)

  1. 가공 빔(2, 22, 32, 42, 52)을 형성하는 빔 소스(1, 21, 31), 이 빔 소스(1, 21, 31) 뒤에 있는, 가공 빔(2, 22, 32, 42, 52)을 다수의 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)으로 분할하는 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 310A)를 구비하며, 이 때 각각의 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)이 이에만 할당된 편향 장치를 통해 다른 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)에 독립하여 가공하려는 적어도 하나의 공작물(13A, 13B, 13C, 13D, 213A, 313A)에서 여러 지점으로 유도되고, 및 이 때 가공하려는 공작물(13A, 13B, 13C, 13D, 213A, 313A)이 적어도 한축에서 움직일 수 있는 공작물 가동 장치(14A, 14B, 14C, 14D, 214A, 314A) 위에 놓이는 재료 노출 장치에 있어서, 상기 가공 빔(2, 22, 32, 42, 52)이 다수의 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 211A, 311A) 위로 입사하며, 이 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 211A, 311A)가 이곳으로 입사하는 가공 빔(2, 22, 32, 42, 52)의 한 축에서 움직일 수 있게 배열되어 있으며, 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 211A, 311A)로부터 나오는 부분 빔이 동시에 공작물 가동 장치(14A, 14B, 14C, 14D, 214A, 314A) 위에 있는 공작물의 표면 위로 입사하며 및, 이 공작물 가동 장치(14A, 14B, 14C, 14D, 214A, 314A)는 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A)의 가동축에서 벗어나 있는 좌표 방향으로 움직일 수 있게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 이 재료 노출 장치 안에 각각의 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)에 할당되어 있는 광학 장치(23, 39, 41A, 41B, 41C, 41D)가 포커싱을 위해 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 이 재료 노출 장치 안에 공작물 가동 장치(14A, 14B, 14C, 14D, 214A, 314A)의 가동을 위한, 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A) 및/또는 빔 전환 장치(10D)의 가동을 위한 및 경우에 따라서는 빔 소스(1, 21, 31)의 성능을 위한 제어부(16)가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 다수의 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A)가 하나의 빔 축에 배열되는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 이 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A)의 가동 축이 공작물 가동 장치(14A, 14B, 14C, 14D, 214A, 314A)의 가동 주축에 직각 상태로 있는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 이 빔 소스(1, 21, 31)는 레이저 빔을 발생시키는 레이저인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)의 광축이 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A)에 입사하는 광축(3, 33, 42, 42', 52, 52')과 다른 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A)가 부분적으로 투명한 적어도 하나의 빔 디바이더(11A, 11B, 11C, 211A, 311A, 411A, 511A)로 구성되는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)이 각각의 빔 분할 후에 포커싱되는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 소스(1, 21, 31) 뒤에 및 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A) 앞에 빔 횡단면 매칭 광학 렌즈(4, 5; 6; 7; 18; 24, 25; 34, 35)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A) 안에 또는 뒤에 빔 흡수 장치(36, 41A, B)가 배열되는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물(13A, 13B, 13C, 13D, 213A, 313A)이 인쇄 기판인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 이 빔 횡단면 매칭 광학 렌즈(4, 5; 6, 7; 24, 25; 34, 35)안에 발산 필터(8, 9, 28, 38)가 포함되어 있고, 이것은 제어될 수 있는 것이 바람직하며, 또한 제어부(16)에 의해 제어될 수 있는 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  14. 제 2 항에 있어서, 각각의 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)에 할당된 광학 장치(20, 20'; 23, 39, 41A, 41B, 41C, 41D)가 이동 시에 각각의 빔 스프리팅 장치(10A, 10B, 10C, 310A) 및/또는 빔 전환 장치(10D)와 고정 커플링되는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 광학 장치(39)가 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 공작물(13A, 13B, 13C, 13D, 213A, 313A) 상에서 상기 대물 렌즈(39)를 통해 부분 빔(12A, 12B, 12C, 12D)의 포커스 직경의 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 대물 렌즈(39)가 줌 렌즈인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  18. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부(16)가 광학 장치(18, 39, 20', 20; 23, 39, 41A, 41B, 41C, 41D)의 이동 및 바람직하게는 내부 제어도 담당하는 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 소스(1, 21, 31, 60)가 바람직하게는 190과 3000nm 사이의 파장을 갖는 펄스 또는 CW 레이저인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 빔 소스(1, 21, 31, 60)가 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 빔 소스(1, 21, 31, 60)가 3배 주파스 또는 4배 주파수 Neodym-YAG-레이저인 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 소스(1, 21, 31, 60)가 Co2-레이저이며 및 광학 컴포넌트의 재료가 Co2-레이저의 파장에 적합한 것을 특징으로 하는 재료 노출 장치.
  23. 가공 빔(62)을 형성하는 빔 소스(60), 이 빔 소스(60) 뒤에 있는, 가공 빔(62.1)을 다수의 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)으로 분할하는 빔 스프리팅 장치(63.x0, 57)를 구비하며, 이 때 각각의 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)이 이에만 할당된 편향 장치(62.x11, 62.x12, 62.x13, 62.x14)를 통해 다른 부분 빔에 독립하여 가공하려는 적어도 하나의 공작물(67)에서 여러 지점으로 유도되고, 및 이 때 가공하려는 공작물(67)이 적어도 한축에서 움직일 수 있는 공작물 가동 장치(62.11, 62.12, 62.13, 62.14) 위에 놓이는 재료 노출 장치(56)를 동작하기 위한 방법에 있어서, 상기 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)의 편향 장치들은 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개의 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14)을 동시에 공작물(67) 상의 적어도 한 점으로 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 합치되는 부분 빔(62.11, 62.12, 62.13, 62.14) 모두의 평면형 동작 영역 상에 상기 점이 공작물(67)의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
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