KR20070039582A - 정밀하게 시간 조정된 레이저 펄스를 원형 및 나선형 궤적으로 이동시킴으로써 구멍을 처리하는 방법 - Google Patents

정밀하게 시간 조정된 레이저 펄스를 원형 및 나선형 궤적으로 이동시킴으로써 구멍을 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

시료로부터 물질의 고속 제거는 여러 원형(50) 및 나선형(70, 90, 110) 레이저 툴 패턴을 따라 레이저 빔 축을 유도하기 위해 빔 위치지정기를 사용한다. 물질 제거의 바람직한 방법은 빔 축과 시료 사이에 상대적으로 움직이는 단계와, 진입 구간 가속도로 진입 궤적(18, 52)을 따라서 빔 축을 레이저 빔 펄스 방출(58)이 개시되는 시료 내의 진입 위치(16, 54)로 유도하는 단계와, 시료의 원형 구간(40)을 따라서 물질을 제거하기 위해 시료 내의 원형 주변부 가속도로 빔 축을 움직이는 단계와, 진입 구간 가속도를 원형 주변 가속도의 두배 미만으로 설정하는 단계를 수반한다.

Description

정밀하게 시간 조정된 레이저 펄스를 원형 및 나선형 궤적으로 이동시킴으로써 구멍을 처리하는 방법{METHOD FOR PROCESSING HOLES BY MOVING PRECISELY TIMED LASER PULSES IN CIRCULAR AND SPIRAL TRAJECTORIES}
본 발명은 레이저에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 여러 시료에서 구멍을 신속하게 처리하기 위해 레이저 빔을 사용하는 방법에 관한 것이다.
전자 회로는 크기 및 비용이 동시에 줄어들면서도 복잡도가 계속해서 증가하고 있다. 그에 따른 회로 밀도 증가는 고밀도 집적 회로, 하이브리드 회로 및 ECB 등의 생산 처리량에 대한 수요를 크게 했다.
종래의 연구자들은 ECB에서 구멍을 처리하기 위해 한 벌의 기계 드릴 및 펀치를 사용하였지만, 구멍의 직경은 새로운 구멍 직경 요건이 요구하는 것보다 더 크다. 게다가, 기계로 구멍을 뚫는 방법은 느리고, 기구 손상의 위험이 있으며, 소위 "관통" 구멍을 뚫는 것으로 제한된다.
최근에, ECB 내의 전도성 층 상에서 종결되는 ("마이크로비아" 또는 "비아"로 지칭되는) 매 두 번째 수 백 개의 매우 작은 구멍들(each second hundreds of very small holes)을 처리할 수 있는 레이저-기반의 드릴 방법이 개발되었다.
일부 드릴 응용의 경우, 가우스 분포 레이저 빔이 물질을 처리하기 위해 사 용되고, 이 빔은 뚫리고 있는 구멍의 직경보다 상당히 작은 직경을 갖는다. 그러므로, 레이저 빔은 구멍을 절개(excise)하거나 그 전체 영역을 삭마(ablate)시키기 위해 이동되어야 한다. 움직임 유형 및 이러한 움직임에 대한 제한은 구멍을 뚫는데 걸린 시간에 직접적으로 영향을 미치며, 따라서 레이저 시스템의 처리량에 직접적으로 영향을 미친다.
종래의 연구자들은 흔히 "툴"로 지칭되는 소위 "천공(trepan)" 및 "나선형" 움직임 패턴을 갖는 구멍을 레이저로 뚫었다. 천공 처리는 구멍의 중심부에서 시작한 다음, 구멍의 주변부로 신속하게 움직이며, 중심부로 신속하게 복귀하기 이전에 주변부 주위에서 프로그래밍된 수의 반복 동안에 빔을 회전시킨다. 나선형 처리는 구멍의 중심부에서 시작하여, 내부 직경 쪽으로 신속하게 움직인 다음 프로그램된 수의 회전 동안에 빔 위치지정기를 회전시켜서, 구멍의 주변부에 도달할 때까지 직경을 증가시킨다. 레이저 빔의 움직임은 본 특허출원의 양수인인 일렉트로 사이언티픽 인스트루먼트사(Electro Scientific Instruments, Inc.)(Orengon, Portland 소재)에서 제조한 작업물 처리 시스템, 모델 53XX 시리즈와 같은 광범위한 레이저 빔 위치지정 시스템에 의해 실행될 수 있다.
종래의 천공 및 나선형 레이저로 구멍을 뚫는 방법은 아래에 제기한 적어도 아홉 가지의 문제점을 야기한다:
1. 종래기술의 툴 패턴은 위치지정기 시스템에 대한 과도한 가속도 제한을 초래한다. 종래기술의 천공 기술은 처리중인 구멍의 주변부 주위에서 원형의 움직임으로 레이저 빔을 움직이는 단계를 수반한다. 숙련된 연구자는 원형 움직임의 방 사상 가속도가 v2/R과 같음을 알았으며, 여기서, v는 툴 속도이고, R은 원형 움직임의 반경이다. 툴을 구멍의 중심부로 위치지정한 후, 천공에 앞서, 구멍의 중심부와 원형 움직임의 시작 사이에서 매끄럽게 전이하여 툴 가속도 및 저크(jerk)(가속도의 변화율)를 제한하는 초기 움직임 구간이 선행된다. 종래기술의 천공을 사용할 경우, 초기 움직임 구간에 의해 요구되는 가속도는 2v2/R이며, 이것은 원형 움직에 필요한 가속도의 두 배이다. 게다가, 두 가속도를 필요로 하는 움직임 축은 1/2 시간 지속기간을 갖는 가속도 펄스를 실행하는 동일한 축이어서, 원형 움직임이 필요로 하는 것보다 네 배 더 큰 저크 프로파일(jerk profile)을 초래한다. 레이저 빔 위치지정 시스템의 가속도는 제한되며, 이는 두 배의 서보 주파수에서 두 배의 모터 전류가 요구되기 때문이다.
2. 종래의 나선형 툴 패턴은 외부 방향 나선형 움직임(spiraling)으로 제한되며, 이것은 처리될 수 있는 물질의 유형을 제한한다.
3. 종래의 천공 및 나선형 툴은 나선형 움직임 및 반복된 주변 움직임 모두로 구멍을 처리하기 위해 시간-소모적인 다수의 단계를 필요로 한다. 다수의 단계를 수행하기 위해서, 빔 위치지정기는 일반적임 움직임 알고리즘을 실행해야 하며, 이러한 알고리즘은 단계 사이에 구멍의 중심부로 다시 툴을 움직이기 위해 적어도 두 개의 가속도 펄스를 필요로 한다.
4. 만약 빔 위치지정기 설정 시간이 이전 구멍의 높은 가속도, 높은 속도의 움직임으로부터 복구하기 위해 필요하다면, 설정 시간은 그 다음 구멍 목표 위치로 의 일정한 툴 속도 움직임에 의해 충족되며, 이것은 이용 가능한 빔 위치지정기 움직임 범위를 제한한다. 이러한 범위는 검류계(galvanometer)-기반의 빔 위치지정기를 사용할 경우 중요하다.
5. 전술한 설정 시간 기술은 또한 정상 상태 구멍 처리 주파수로 빔 위치지정기를 안정화시키는데 실패하며, 이것은 진동 원형 움직임이 시작될 때 과도 움직임 반응(transcient motion response)을 초래한다.
6. 종래의 툴 패턴은, 나선형 툴의 다수의 반복이 여러 진입 각도로부터 구멍에 접근해야 할 경우에 상당히 느리다. 종래의 빔 위치지정기 방법은 반복 사이에 구멍의 중심부로 복귀하기 위해 적어도 두 개의 가속도 펄스를 필요로 하는 전술된 일반적인 움직임 알고리즘을 사용한다.
7. 종래의 천공 툴 패턴은 물질의 불균일한 제거를 초래할 수 있다. 이는, 빔이 구멍의 중심부에서 주변부로 움직이고 다시 복귀할 때 레이저 빔 에너지가 구멍의 1/4에 집중되기 때문이다.
8. 종래의 나선형 및 천공 툴은 빔 위치지정기 움직임으로 레이저 트리거링(triggering) 신호의 타이밍을 동기화하지 않으며, 이것은 전형적인 Q-스위칭된 레이저가 명령 시 제 1 펄스를 생성하지 않기 때문에 제 1 구멍 처리 펄스의 생략을 초래한다.
9. 주변부에서 다수의 반복으로 구멍을 뚫는데 사용되는 종래의 천공 툴 패턴은 구멍 주변부 주위에서 레이저 펄스를 실질적으로 겹치게 하며, 그리하여 물질을 불균일하게 제거시킨다.
그러므로, 단단하던 탄력적이던 간에, 구리로 입히던 노출되던 간에, 섬유로 강화되던 균일한 합성수지 유전체이던 간에 상관없이, 실질적으로 임의의 인쇄 배선 기판 물질과 같은 다양한 작업 물질에서 더 작고 높은 품질의 구멍을 생성하는 툴 패턴을 구비하고 더 낮은 가격의, 더 높은 처리량을 갖는 작업물 처리 기계가 여전히 필요하다. 이러한 작업 물질은 또한 반도체에 사용되는 기판과 같은 세라믹 기판 및 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
그러므로, 특정 가능한 빔 위치지정기 가속도로 원형 드릴 움직임을 시작하고 종료하는 방법을 제공하는 것이 목적이다.
여러 새로운 툴 패턴을 생성하기 위한 방법을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.
구멍 물질의 균일한 제거를 얻기 위한 툴 패턴 파라미터를 조정하기 위한 방법을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.
작업물 처리를 실행하기 위한 레이저 발사 패턴 및 타이밍을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.
레이저 발사를 작업물 상의 임의의 툴 위치와 동기화시키기 위한 방법을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.
다음의 실시예는 레이저 빔 위치지정기를 동작하고, 관련 레이저 발사 명령의 타이밍을 조정하기 위한 툴 패턴 움직임 명령을 생성하는 것이다. 다음의 양상은 배경 기술로서 전술된 대응하는 문제를 식별케 하는 번호와 매칭하는 번호에 의해 식별된다.
1. 바람직한 툴 패턴은 구멍의 중심부 바깥에서부터 구멍의 위치에 접근함으로써 빔 위치지정기 가속도 및 저크 문제를 감소시킨다. 접근 움직임 동안에, dt/2 구간으로 지칭되는 움직임 구간은 원형 구간 지속기간의 1/2와 같은 지속기간을 가지며 0의 가속도를 갖는다. 이러한 접근 움직임은 결국 훨씬 적은 서보 에러를 초래한다. 툴 가속도가 이용 가능한 가속도의 제곱근에 의해 제한되기 때문에, 다른 인자에 의해 제한되지 않는한, 이러한 구멍 접근 방법은 툴 가속도가 41%만큼 증가되게 한다. dt/2 구간으로부터의 높은 가속도를 제거하면, 또한 구멍 뚫기의 품질을 유지하면서도 최대 원형 진동 주파수를 증가시킬 수 있다. 구멍을 뚫을 때, dt/2 구간 가속도 대 원형 가속도의 비는 인자(α)로 한정된다. α가 증가함에 따라, 초기 구멍 위치는 구멍의 중심부쪽으로 움직이며, 이때 α=2는 종래기술의 시작 위치를 나타낸다. α=0의 경우, dt/2 구간은 바람직하게는 0의 상대 가속도를 갖는다.
2. 툴 패턴은 외부 방향 나선형 뚫기, 내부 방향 나선형 뚫기 및 외부 방향과 내부 방향이 결합된 나선형 뚫기를 지원하며, 이들 모두는 움직임 구간 사이에 레이저 펄스를 턴 오프시키지 않고 수행된다. 내부 나선형 뚫기는 종종 균일하지 않은 유리로 강화된 에칭-회로 기판 물질과 같은 유리로 강화된 물질을 처리하는데 흔히 더 양호하다.
3. 툴 패턴은 레이저 펄스를 턴 오프시키지 않고 하나의 단계로 나선형의 반복되는 주변부 처리를 수행할 수 있다.
4. 위치지정기 설정 시간은 사용자가 프로그램 가능하고, 빔 위치지정기가 처리될 초기 구멍 직경의 원형 경로를 추적하는데 사용되며, 그러한 추적은 빔 위치지정기 범위를 제한하지 않는다.
5. 전술된 설정 시간 개선은 또한 빔 위치지정기가 진동하면서도 설정이 발생하게 하며, 그에 따라 슬루잉(slewing)으로부터 진동 움직임으로의 과도기가 처리보다는 설정에 사용된다.
6. 툴 패턴은 톨의 다수의 반복을 다루기 위한 개선된 방법을 사용한다. 그 다음 반복을 설정하기 위해 일반적임 움직임으로 원형 움직임을 종료하기보다는, 이 방법은 위치지정기 축 사이에 90°의 위상차를 가진 진동을 유지하지만, 레이저 펄스를 턴 오프시킨다. 이로 인해, 원형 움직임은, 움직임 구간 지속기간이 그 다음 툴 패턴의 진입 조건에 도달하기까지 조정되는 동안에 계속되게 된다. 종래의 방법은 초기 반복의 회전 시간의 1/4과, 일반 움직임 시간과, 그 다음 반복의 회전 시간의 1/4를 더한 값과 같은 레이저-오프 시간을 반복 사이에 필요로 했다. 이러한 방법은 기껏해야 초기 반복의 회전 시간의 1/4과, 최소 드릴 시간(drill-Tmin)과, 그 다음 툴 반복의 회전 시간의 1/4을 더한 값을 필요로 한다. 최소 drill-Tmin은 작은 움직임이 사용되기 때문에 일반적임 움직임(Tmin)보다 작다. 게다가, 그 다음 반복의 진입 각도가 초기 반복의 퇴장(exit) 각도와 180°오프셋될 때, 필요한 레이저-오프 시간은 단지 초기 반복의 회전 시간의 1/4와, 그 다음 반복의 회전 시간의 1/4을 더한 값이다.
7. 툴 패턴이 circle-at-perimeter-only 모드에서 사용될 때, 어떠한 레이저 펄스도 주변부 경로 내부에 위치하지 않으며, 이는 균일하지 않게 분포된 레이저 에너지라는 종래의 문제를 제거한다.
8. 빔 위치지정기 및 레이저 동기 방법은, 빔 위치지정기가 목표 구멍 위치에 도달하기 이전에 제 1 레이저 펄스를 발사하기 위한 레이저 발사 신호의 스케줄을 조정하여, 실제로 발사된 제 1 펄스인 제 2 레이저 펄스가 원하는 곳에 착지하게 되며, 그 이후 명령된 모든 펄스가 작업물에 전달되게 된다. 이 방법은 또한 가속도 구간 도중에 레이저를 턴 온시키기 위해 해프-사인 프로파일러 파라미터 설정(half-sine profiler parameter set)에 추가되는 "얼마간의 레이저 지연(fractional laser delay)" 파라미터를 포함한다.
9. 툴 패턴은 구멍 주변부 상에서 얼마나 많은 툴 회전(반복)이 주변부에서 수행되는지를 고려하는 "증분 바이트 크기"로 분포된 펄스를 지원한다. 이것은 구멍 주변부 주위에서 레이저 펄스 분포를 균일하고 정밀하게 최적화한다. 이러한 증분 바이트 크기는 툴의 제 1 및 제 2 회전(반복)에서 전달된 제 1 펄스 사이의 주변부를 따라서 잰 거리로서 한정된다. 증분 바이트 크기 방법은 증분 바이트 크기를 레이저 비트 크기를 툴의 회전(반복)의 수로 나눈 값과 같게 되도록 설정하기 위해 툴 속도를 자동으로 조정하는 단계를 제공한다.
본 발명의 추가적인 양상 및 장점은 수반하는 도면을 참조하여 진행되는 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1a는 툴 패턴을 따라서 레이저 빔을 유도하기 위한, X- 및 Y-축 위치의 제 1 세트와 빔 위치지정기의 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 1b는 도 1a의 X- 및 Y-축 빔 위치의 제 1 세트로부터 얻은 진입, 원형 및 퇴장 구간 레이저 빔 움직임을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 2a는 툴 패턴을 따라 레이저 빔을 유도하기 위한, X- 및 Y-축 위치의 제 2 세트와 빔 위치지정기의 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 2b는 도 2a의 X- 및 Y-축 빔 위치의 제 1 세트로부터 얻은 진입, 원형 및 퇴장 구간 레이저 빔 움직임을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 3은 레이저 빔 위치지정 방법에 의해 생성된 원형 툴 패턴을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 4는 레이저 빔 위치지정 방법에 의해 생성된 외부방향 나선형 툴 패턴을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 5는 레이저 빔 위치지정 방법에 의해 생성된 내부방향 나선형 툴 패턴을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 6은 레이저 빔 위치지정 방법에 의해 생성된 내부방향 및 외부방향 나선형 툴 패턴을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 7은 레이저 빔 위치지정 방법에 의해 생성된 외부방향 나선형 툴 패턴의 두 개의 반복을 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 8은 매우 작은 증분 바이트 크기를 사용하는 종래기술의 천공 툴 패턴의 다수의 반복으로 처리된 허용 불가능한 에칭-회로 기판 비아의 사진을 도시한 도면.
도 9는 펄스 레이저 방출 방법에 따라 선택된 증분 비트 크기를 사용한 원형 툴 패턴의 다수의 반복으로 처리된 높은-품질의 에칭-회로 기판의 사진을 도시한 도면.
도 10은 종래 기술의 툴 속도를 사용한 종래기술의 천공 툴 패턴의 5개의 반복에 의해 처리된 비아를 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 11은 계산된 툴 속도를 사용한 원형 툴 패턴의 5개의 반복에 의해 처리된 비아를 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 12는 종래기술의 천공 툴 패턴의 두 개의 반복에 의해 구멍 주변부 주위에 균일하지 않게 분포된 레이저 펄스를 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 13은 "등화 주변부 펄스 중첩" 방법을 사용한 원형 툴 패턴의 두 개의 반복에 의해 구멍의 주변부 주위에 균일하게 분포된 레이저 펄스를 나타내는 XY도를 도시한 도면.
도 14는 상기 방법을 제어하고 지원하는 레지스터 구조를 나타내는 간략화된 전기 블록도.
도 15a 및 15b는 상기 방법을 지원하는 레이저 펄스를 발사하기 위한 각 정상- 경우 및 특수-경우의 타이밍 관계를 나타내는 전기 파형의 타이밍 도.
도 16은 레이저 빔 위치지정 명령, 여러 시스템 지연 및 레이저 빔 펄스 사이의 타이밍 관계를 도시한 전기 파형의 타이밍 도.
배경기술부분에서 언급된 바와 같이, 레이저 빔의 높은 속력의 정확한 위치 지정을 얻기 위해, 위치지정기 시스템은 가속도의 변화율인 저크를 제어해야 한다. 많은 종래의 위치지정기 시스템은 일련의 짧게 상호 연결된 선형 움직임으로 원형 움직임을 실현하였다. 그러나, 각 상호연결시 갑작스런 각도 변화는 허용 불가능하게 큰 저크를 생성하였고, 이것은 속도 및 위치지정의 정확도를 제한하였다.
원형 움직임은 구멍을 뚫는 응용에서 기본적인 것이며, 따라서, 사인파 위치지정기 구동 파형을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 바람직한 위치지정기 구동 파형은 해프-사인파-형태의 가속도 구간을 사용하며, 이 구간은 0의 가속도 지점에서 시작하고 멈춘다. 각각의 가속도 구간은 위치지정기 시스템의 가속도 성능 내에서 가장 짧은 0이 아닌 가속도를 갖는 해프-사인파 구간이며 위치지정기의 공진 문제를 회피하는 기간(TMIN)을 갖는다.
도 1a 및 2a에서 도시된 바와 같이, 원형 움직임은 한 쌍의 90°위상 이동된 사인파형으로 위치지정기의 직교 축을 구동함으로써 달성된다. 예컨대, 90°진입 각도로부터 시작해서 하나의 완벽한 원을 형성하기 위해, X-축은 두 개의 해프-사인파 가속도 구간에 의해 구동되며, Y-축은 세 개의 90°위상 이동된 해프-사인파 구간에 의해 구동된다. X-축은 구멍 위치 사이의 움직임으로부터 구멍 처리를 분리하기 위한 "채움(filler)" 구간(진입 및 퇴장 구간으로 지칭됨)을 갖는다.
그러므로, 본 발명의 제 1 양상은 dt/2 구간 상에서 특정 가능한 빔 위치지정기 가속도로 원형 툴 패턴을 시작하고 종료하는 방법이다. 원형 움직임을 생성하는 것은 빔 위치지정기의 X 및 Y 축을 구동하기 위해 한 쌍의 90°위상 이동된 사 인 움직임 파형을 생성하는 단계를 수반한다. 90°위상 이동을 생성하는 것은 원형 움직임 구간의 dt의 1/2과 같은 dt를 갖는 축 중 하나(이 축은 툴 패턴의 진입 각도에 의존함) 내에 해프-사인 구간을 삽입하는 것을 수반한다. 그러므로, 위상 이동된 구간은 dt/2 구간으로 지칭된다. 사용자는 필요한 가속도 대 초기 빔 위치를 절충하기 위해 dt/2 구간 가속도를 0에서 원형 가속도의 두 배로 특정할 수 있다. 인자(α)는 dt/2 구간 가속도 대 원형 주변부 가속도의 비로서 한정된다. α가 증가함에 따라, 초기 빔 위치는 원형 움직임의 주변부 바깥에서부터 처리될 구멍의 중심부쪽으로 움직이지만, 최종 가속도 또한 증가한다. α=2의 경우, 종래기술의 시작 움직임 및 가속도가 생성된다. α=0의 경우, dt/2 구간은 원형 움직임에 대해 바람직한 0의 가속도를 갖는다.
도 1 및 2는 α의 다른 값에 대한 빔 위치지정기 움직임을 예시한다. α의 값은 시작 및 종료 dt/2 구간에 대해 서로 다르게 특정될 수 있다.
도 1a 및 1b는 툴 패턴 빔 경로(14)를 따라 레이저 빔 축을 유도하기 위한, X-축 위치(10)와 Y-축 위치(12)의 제 1 세트와 빔 위치지정기(미도시)의 시간 사이의 관계를 도시한다. 빔 경로(14)는 (점으로 도시된) 시작 위치(16)에서 시작하고, 진입 구간(18)과, (점선으로 도시된) 360°원형 구간(20)과, 퇴장 구간(22)과, (점으로 도시된) 종료 위치(24)를 포함하며, 이 위치는 또한 원형 구간(20)의 중심부(25)이다. 원형 구간(20)은 직경(D)을 가지며, 처리될 구멍의 둘레 또는 주변부에 대응하며, 360°이외의 범위를 가질 수 있다. 이 예에서, 진입 구간(18)은 0으로 설정된 α를 가지며, 퇴장 구간(22)은 2로 설정된 α를 갖는다. 그러므로, 진입 구 간(18)의 가속도는 바람직한 값인 0(일정한 속도)이지만, 퇴장 구간(22)의 가속도는 원형 구간(20)의 가속도의 두 배이다.
도 2a 및 2b는 툴 패턴 빔 경로(34)를 따라 레이저 빔 축을 유도하기 위한, X-축 위치(30)와 Y-축 위치(32)의 제 2 세트와 빔 위치지정기의 시간 사이의 관계를 도시한다. 빔 경로(34)는 (점으로 도시된) 시작 위치(36)에서 시작하고, 진입 구간(38)과, (점선으로 도시된) 360°원형 구간(40)과, 퇴장 구간(42)과, (점으로 도시된) 종료 위치(44)를 포함한다. 이 예에서, 진입 구간(38)은 1로 설정된 α를 가지며, 퇴장 구간(42)은 0.5로 설정된 α를 갖는다. 그러므로, 진입 구간(38)의 가속도는 원형 구간(20)의 가속도와 동일하지만, 퇴장 구간(22)의 가속도는 원형 구간(20)의 가속도의 1/2이다.
툴 패턴은 진입 구간(18 및 38)과 같은 진입 구간을 사용하며, 퇴장 구간(42)과 같은 퇴장 구간을 사용한다. 일련의 구멍은 이전 구멍의 종료 위치와 그 다음 구멍의 시작 위치를 함께 링크시키는 경로를 따라 레이저 빔 축을 유도하기 위해 작업물에서 처리된다. 진입 및 퇴장 구간 방법은 툴 움직임 속도를 종래의 방법을 통해 달성 가능한 속도에 비해 최대 41%까지 증가시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 양상은 여러 툴 패턴을 수행하기 위해 도 1a 및 도 2a의 X- 및 Y-축 위치(10, 12, 30 및 32)와 같은 해프-사인 파라미터를 생성하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 파라미터 및 방법은 본 발명의 Matlab 코드 표현과, 툴 패턴의 특성을 예시하고 있는 여러 관련 도면을 참조하여 기술된다. Matlab은 매쓰워크스사(MathWorks)(Massachusetts, Natick 소재)에서 구매 가능한 모델-기반 설계 시 뮬레이션 프로그램이다. 움직임 구간을 생성하기 위한 Matlab 코드가 Appendix A에 제시되어 있다.
도 3은 본 방법에 의해 생성된 원형 툴 패턴(50)을 도시한다. 원형 툴 패턴(50)은 처리중인 구멍의 주변부(51) 주위를 절단함으로써 물질 내에 구멍을 절개하기 위해 사용된다. 툴 패턴을 사용할 때, 각 구멍은 X-Y 좌표 축을 중심으로 한 회전 각도를 참조하여 처리되며, 여기서, +X, +Y, -X 및 -Y 축은 각각 0, 90, 180 및 270°로 배향된다.
원형 툴 패턴(50)은 270°에서의 시작 위치(54)와, 0°에서의 진입 위치(56)를 갖는 진입 구간(52)을 포함하며, 이 진입 위치(56)에서 레이저 펄스가 개시된다. 이 예에서, 처리중인 구멍은 125㎛의 직경을 가지며, 레이저 펄스(58)는 20㎛의 유효 스폿 크기를 갖는다. 10.25㎛의 레이저 비트 크기는 결국 레이저 펄스(58) 중 33개가 진입 위치(56)에서 시작하고 종료하는 툴 패턴(50)의 단일 360°반복 동안에 주변부(51) 내에 분포되게 한다. 레이저 펄스(58)는 턴 오프되고, 툴 패턴(50)은 90°에서 종료 위치(62)까지 퇴장 구간(60) 따른다.
숙련된 연구자는 진입 및 퇴장 구간(52 및 60)의 각도 위치가 이전의 구멍 및 처리될 후속한 구멍의 상대적인 위치에 따라 X 및 Y 축 주위에 오프셋될 수 있는 상대적인 각도의 단지 하나의 예시적인 세트를 나타냄을 인식할 것이다. 예컨대, 진입 구간(52)은 0°및 90°에서 시작하고 종료할 수 있으며, 그러므로, 퇴장 구간(60)은 90°및 180°에서 시작하고 종료할 수 있다.
툴 패턴(50)과 관련된 전형적인 위치지정기, 레이저 및 구멍 파라미터는 717mm/sec의 툴 속도와, 70KHz의 레이저 펄스 반복 주파수("PRF")와, 1,000Gs의 위치지정기 최대 가속도와, 0.47msec의 비아 뚫음 시간과, 0.7msec의 최소 비아 이동 시간을 포함하여, 결국 855 vias/sec의 최대 비아 처리율을 초래한다.
도 4는 이 방법에 의해 생성된 외부방향 나선형 툴 패턴(70)을 도시한다. 외부방향 나선형 툴 패턴(70)은 점진적으로 중심부(25)로부터 먼 방향으로 처리중인 각 구멍 쪽으로 곡선 경로를 따라 중심부(25)로부터 물질을 삭마함으로써 물질에 구멍을 뚫는데 사용된다. 외부방향 나선형 툴 패턴(70)은 270°에서의 시작 위치(74)와, 0°에서의 진입 위치(76)를 갖는 진입 구간(72)을 포함하며, 이 진입 위치(76)에서, 레이저 펄스(78)가 개시된다. 이 예에서, 처리중인 구멍은 125㎛의 직경을 가지며, 레이저 펄스(78)는 20㎛의 유효 스폿 크기와, 4.47㎛의 레이저 비트 크기를 갖는다. 진입 위치(76)에서 시작하고, 하나의 360°회전 동안에 외부방향으로 나선형 이동하고, 0°에서 대략 216°로 주변부(51) 내에서 처리하는 툴 패턴(70)의 단일 반복 동안에 89 개의 레이저 펄스(78)가 분포되며, 이러한 216°지점에서, 레이저 펄스(78)는 턴 오프되어 이전에 처리된 위치와 중첩되는 것을 막는다. 툴 패턴(70)은 270°에서의 시작 위치(82)를 가지며 0°에서의 종료 위치(84)에 이르는 퇴장 구간(80)을 따른다.
숙련된 연구자는 진입 및 퇴장 구간(72 및 80)의 각도 위치가 이전의 구멍 및 처리될 후속한 구멍의 상대적인 위치에 따라 X 및 Y 축 주위에 오프셋될 수 있는 상대적인 각도의 단지 하나의 예시적인 세트를 나타냄을 인식할 것이다. 예컨대, 진입 구간(72)은 0°및 90°에서 시작하고 종료할 수 있으며, 그러므로, 퇴장 구간(80)은 0°및 90°에서 시작하고 종료할 수 있다.
툴 패턴(70)과 관련된 전형적인 위치지정기, 레이저 및 구멍 파라미터는 313mm/sec의 툴 속도와, 70KHz의 레이저 PRF와, 1,000Gs의 위치지정기 최대 가속도와, 1.27msec의 비아 뚫음 시간과, 0.99msec의 최소 비아 이동 시간을 포함하여, 결국 442 vias/sec의 최대 비아 처리율을 초래한다.
도 5는 이 방법에 의해 생성된 내부방향 나선형 툴 패턴(90)을 도시한다. 내부방향 나선형 툴 패턴(90)은 점진적으로 주변부(51)로부터 내부 방향으로 처리중인 각 구멍 쪽으로 곡선 경로를 따라 주변부(51)로부터 물질을 삭마함으로써 물질에 구멍을 뚫는데 사용된다. 내부방향 나선형 툴 패턴(90)은 90°에서의 시작 위치(94)와, 180°에서의 진입 위치(96)를 갖는 진입 구간(92)을 포함하며, 이 진입 위치(96)에서, 레이저 펄스(98)가 개시된다. 이 예에서, 처리중인 구멍은 125㎛의 직경을 가지며, 레이저 펄스(98)는 20㎛의 유효 스폿 크기와, 4.47㎛의 레이저 비트 크기를 갖는다. 진입 위치(96)에서 시작하고, 180°에서 시작하고 0°에서 종료하는 주변부(51) 내에서 2와 1/2 회전(900°)을 처리하며, 0°에서 시작하고 종료하는 두 개의 360°회전 동안에 내부방향으로 나선형 이동하고, 이러한 0°지점에서, 레이저 펄스(98)가 턴 오프되는 툴 패턴(90)의 단일 반복 동안에는 273개의 레이저 펄스(98)가 분포된다. 툴 패턴(90)은 0°에서의 시작 위치(102)를 가지며 90°에서의 종료 위치(104)에 이르는 퇴장 구간(100)을 따른다.
숙련된 연구자는 진입 및 퇴장 구간(92 및 100)의 각도 위치가 이전의 구멍 및 처리될 후속한 구멍의 상대적인 위치에 따라 X 및 Y 축 주위에 오프셋될 수 있 는 상대적인 각도의 단지 하나의 예시적인 세트를 나타냄을 인식할 것이다. 예컨대, 진입 구간(92)은 270°및 0°에서 시작하고 종료할 수 있으며, 그러므로, 퇴장 구간(100)은 90°및 180°에서 시작하고 종료할 수 있다.
툴 패턴(90)과 관련된 전형적인 위치지정기, 레이저 및 구멍 파라미터는 313mm/sec의 툴 속도와, 70KHz의 레이저 PRF와, 1,000Gs의 위치지정기 최대 가속도와, 3.9msec의 비아 뚫음 시간과, 0.85msec의 최소 비아 이동 시간을 포함하여, 결국 211 vias/sec의 최대 비아 처리율을 초래한다.
도 6은 이 방법에 의해 생성된 내부방향 및 외부방향 나선형 툴 패턴(110)을 도시한다. 내부방향 및 외부방향 나선형 툴 패턴(110)은 주변부(51)로부터 내부 방향으로 처리중인 각 구멍의 중심부쪽으로 그리고 다시 외부방향으로 주변부(51)쪽으로 물질을 삭마함으로써 물질에 구멍을 뚫는데 사용된다. 내부방향 및 외부방향 나선형 툴 패턴(110)은 180°에서의 시작 위치(114)와, 270°에서의 진입 위치(116)를 갖는 진입 구간(112)을 포함하며, 이 진입 위치(116)에서, 레이저 펄스(118)가 개시된다. 이 예에서, 처리중인 구멍은 125㎛의 직경을 가지며, 레이저 펄스(118)는 20㎛의 유효 스폿 크기와, 4.47㎛의 레이저 비트 크기를 갖는다. 진입 위치(116)에서 시작하고, 270°에서 시작하고 0°에서 종료하는 주변부(51) 내에서 2 1/4 회전(90°)을 처리하고, 0°에서 시작하고 종료하는 한 개의 360°회전 동안에 내부방향으로 나선형 이동하고, 1/2 회전을 0°에서 180°까지 구멍의 중심부 주위에서 처리하고, 180°에서 시작하고 종료하는 한 개의 360°회전 동안에 외부방향으로 나선형 이동하고 주변부(51) 내에서 180°에서 270°까지 1/4 회전을 처 리하며, 이러한 270°지점에서, 레이저 펄스(118)가 턴 오프되는 툴 패턴(110)의 단일 반복 동안에는 132개의 레이저 펄스(118)가 분포된다. 툴 패턴(110)은 270°에서의 시작 위치(122)를 가지며 0°에서의 종료 위치(124)에 이르는 퇴장 구간(120)을 따른다.
숙련된 연구자는 진입 및 퇴장 구간(112 및 120)의 각도 위치가 이전의 구멍 및 처리될 후속한 구멍의 상대적인 위치에 따라 X 및 Y 축 주위에 오프셋될 수 있는 상대적인 각도의 단지 하나의 예시적인 세트를 나타냄을 인식할 것이다.
툴 패턴(110)과 관련된 전형적인 위치지정기, 레이저 및 구멍 파라미터는 313mm/sec의 툴 속도와, 70KHz의 레이저 PRF와, 1,000Gs의 위치지정기 최대 가속도와, 1.88msec의 비아 뚫음 시간과, 1.03msec의 최소 비아 이동 시간을 포함하여, 결국 434 vias/sec의 최대 비아 처리율을 초래한다.
도 7은 이 방법에 의해 생성된 외부방향 나선형 툴 패턴(70)의 두 개의 반복을 도시한다(두 개의 반복은 70'로 지칭됨). (툴 패턴(70')은 진입 및 퇴장 구간의 궤적을 좀더 분명하게 보여주기 위해 1/2 크기의 레이저 스폿을 갖도록 도시된다.)외부방향 나선형 툴 패턴(70')은 점진적으로 중심부로부터 외부방향으로 처리중인 각 구멍의 주변부(51) 쪽으로 물질을 반복해서 삭마함으로써 물질에 구멍을 뚫는데 사용된다. 외부방향 나선형 툴 패턴(70')은 270°에서의 시작 위치(74')와, 0°에서의 진입 위치(76')를 갖는 진입 구간(72')을 포함하며, 이 진입 위치(76')에서, 레이저 펄스(78')가 개시된다. 이 예에서, 처리중인 구멍은 200㎛의 직경을 가지며, 레이저 펄스(78)는 10㎛의 유효 스폿 크기와, 4.47㎛의 레이저 비트 크기를 갖 는다. 툴 패턴(70')의 두 개의반복 동안에 216개의 레이저 펄스(78')가 분포되며, 제 1 반복은 제 1 진입 위치(76')에서 시작하고, 0°까지 하나의 360°회전 동안에 외부방향으로 나선형 이동하고, 0°에서 대략 90°까지 주변부(51) 내에서 처리하며, 이 대략 90°지점에서 레이저 펄스(78')가 턴 오프되며, 툴 패턴(70')은 90°에서의 시작 위치(82')를 가지며, 일반적으로 180°에서의 과도 종료 위치(84')까지 내부방향으로 나선형으로 이동한다. 툴 패턴(70')의 제 2 반복은 과도 종료 위치(84')에서 시작하고, 180°까지 하나의 360°회전 동안에 외부방향으로 나선형 이동하고, 180°에서 270°까지 주변부(51) 내에서 처리하며, 이 270°지점에서 레이저 펄스(78')가 다시 턴 오프되며, 툴 패턴(70')은 270°에서의 시작 위치(82")를 가지며, 0°에서의 종료 위치(84")에 이르는 퇴장 구간(80")을 따른다.
숙련된 연구자는 진입 및 퇴장 구간(72 및 80)의 각도 위치가 이전의 구멍 및 처리될 후속한 구멍의 상대적인 위치에 따라 X 및 Y 축 주위에 오프셋될 수 있는 상대적인 각도의 단지 하나의 예시적인 세트를 나타냄을 다시 인식할 것이다.
툴 패턴(70')과 관련된 전형적인 위치지정기, 레이저 및 구멍 파라미터는 313mm/sec의 툴 속도와, 70KHz의 레이저 PRF와, 1,000Gs의 위치지정기 최대 가속도와, 3.08msec의 비아 뚫음 시간과, 1.69msec의 최소 비아 이동 시간을 포함하여, 결국 209 vias/sec의 최대 비아 처리율을 초래한다.
본 발명의 제 3 양상은 구멍을 처리하면서도 균일한 레이저 에너지 분포를 얻기 위해 레이저 빔 움직임 속도를 조정하기 위한 방법을 제공한다. 예컨대 원형 툴 패턴(50)(도 3)인 다수의 반복을 사용하여 비아를 처리할 때, 우수한 품질의 구 멍을 처리하는 것은 각 후속한 반복에서의 레이저 스폿을 약간씩 중첩시키는 것에 의존한다. 반복 사이의 중첩의 정도는 "증분 바이트 크기"로 지칭되는 파라미터에 의해 결정된다. 증분 바이트 크기는 레이저 펄스 위치가 원형 툴 패턴의 반복 사이에 이동하는 거리로서 한정된다.
레이저 빔 속도에서의 작은 변화는 반복 사이의 펄스 중첩, 즉 증분 바이트 크기를 상당히 변화시킬 수 있다. 우수한 비아 처리는, 레이저 펄스가 후속한 반복동안에 동일한 스폿에 충돌하지 않고, 레이저 에너지가 비아 주변부 주위에서 좀더 균일하게 확산되도록 하기 위해, 원형 툴 패턴의 각 반복 동안에 약간씩 레이저 펄스의 위치를 이동시키는 것에 의존한다.
예컨대, 만약 비아 처리 응용이 5개의 원형 반복을 사용한다면, 가정의 제 6 반복이 제 1 반복 펄스와 정확히 중첩하는 펄스를 갖도록(증분 바이트 크기는 비트 크기를 원형 반복의 수만큼 나눈 것과 대략 같다) 각 펄스 동안에 레이저 펄스가 이동하는 것이 바람직하다. 이와 대조적으로, 각 반복으로부터의 펄스가 동일한 위치에 부딪칠 경우에 결국 열악한 비아 처리를 얻게 된다. 이것은 실제 비트 크기에 비해 매우 작거나 이와 대략 같은 증분 바이트 크기를 부주의하게 사용함으로써 전형적으로 초래된다.
도 8 및 9는 각각 종래 기술의 비트 크기 및 바람직하게는 계산된 증분 바이트 크기를 사용하고 있는 천공 및 원형 툴 패턴의 다수의 반복에 의해 에칭-회로 기판 물질에서 처리된 허용 불가능한 고품질의 비아를 각각 도시한다.
도 10 및 11은 증분 바이트 크기가 레이저 빔 속도의 작은 변화에 의해 어떻 게 영향을 받는지를 도시한다. 도 10은 레이저 PRF가 30kHz이고, 비아 직경이 125㎛이고, 유효 레이저 빔 스폿 크기가 13㎛이며 레이저 빔 속도가 377.5mm/s인 천공 툴 패턴의 5개의 반복을 사용함으로써 얻은 결과인 종래기술의 비트 크기를 도시한다. 도 10은 5개의 천공 반복 각각으로부터의 레이저 펄스가 정확히 중첩되어, 결국 열악한 품질의 비아 및/또는 열악한 천공 처리 로버스트니스(robustness)를 얻게되는 것을 도시한다. 이와 대조적으로, 도 11은 레이저 빔 속도가 379.5mm/s로 약간 변화된 것을 제외하고는 동일한 프로세스를 도시한다. 작은 2mm/sec 속도 변화는 비아 주변부 주위에 레이저 펄스의 균일한 분포를 초래하여, 결국 높은 품질의 비아 및/또는 개선된 처리 로버스트니스를 얻게 한다. 도 11의 원형 처리는 2.3㎛의 증분 바이트 크기를 사용했고, 이것은 가정의 제 6 반복으로부터의 레이저 펄스가 제 1 반복으로부터의 레이저 펄스와 중첩되게 한다.
특정한 원형 툴 패턴과 관련된 증분 바이트 크기를 적절히 설정하는데 필요한 레이저 빔 속도는 사용된 반복의 수와, 비아 직경과, 레이저 PRF와, 유효 레이저 빔 스폿 크기에 의존한다. 레이저 빔 속도는 바람직하게는, 제 1 반복과, 가정의 마지막 하나 더한 툴 패턴의 반복의 레이저 빔 펄스 위치가 실질적으로 중첩되도록 선택된다.
아래에서는, 제 1 반복과, 가정의 마지막 하나 더한 툴 패턴 반복의 레이저 펄스 위치를 중첩시키는데 필요한 증분 바이트 크기(Δrep)를 원형 툴 반복(Cycles)의 수 함수로서 계산하는데 필요한 수학식을 제공한다:
Figure 112007010320490-PCT00001
Figure 112007010320490-PCT00002
Figure 112007010320490-PCT00003
여기서, Bite = ㎛ 단위의 바이트 크기(증분 바이트 크기 아님);
v = mm/sec 단위의 툴 속도;
PRF = kHz 단위의 레이저 펄스 반복율;
Nrep = 1 원형 반복시 펄스 수;
D = ㎛ 단위의 비아 직경;
Eff = ㎛ 단위의 유효 스폿 크기;
Δrep = ㎛ 단위의 증분 바이트 크기;
Cycles = 사용된 원형 반복의 수.
Appendix B는, 원형 툴 패턴의 다수의 반복을 사용할 경우, 등화된 펄스 간격을 얻도록 증분 바이트 크기를 조정하기 위한, 수학식 1 및 3에 기초한 Matlab 코드 방법을 제공한다. 이 방법은 사용자가 "Equalize Perimeter Pulse Overlap" 버튼이나 다른 활성자를 활성시킬 경우 수행된다. 이 방법은 툴 속도를 조정하며, 그러므로, 비트 크기는 레이저 펄스 에너지 밀도를 상당히 변화시키지 않고도 원하는 증분 바이트 크기를 얻을 수 있는 작은 양으로 감소한다.
물론, 증분 바이트 크기는 구멍 직경을 변화시키는 것에 대응하는, 툴 속도, PRF 및 유효 스폿 크기의 임의의 조합을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 그러므로, 증분 바이트 크기에 대한 좀더 정밀한 수학적 설명이 아래에 제공된다.
유효 구멍 직경은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112007010320490-PCT00004
증분 바이트 크기에 대한 일반식은 다음과 같다:
Figure 112007010320490-PCT00005
여기서, 함수{ceil(w)}는 w보다 크거나 같은 가장 작은 정수를 반환하며, 분수를 사사오입하는(round up) 처리를 나타낸다.
균일하게 나눠진 증분 바이트 크기를 얻기 위한 조건은 다음과 같다:
Figure 112007010320490-PCT00006
수학식 4 내지 6은 결합되어 수학식 7을 얻을 수 있다:
Figure 112007010320490-PCT00007
미지수 "x"는 수학식 8에 의해 정의된다:
Figure 112007010320490-PCT00008
수학식 7을 푸는 것은 다음의 수학식 9를 푸는 것과 같다:
Figure 112007010320490-PCT00009
수학식 9는 유한해의 세트(infinite solution set)를 가지며, 여기서,
Figure 112007010320490-PCT00010
의 분수 나머지를 갖는 임의의 양의 수가 해를 산출한다. 바람직한 경우는 회전 방향에 의해 더 제한되는 가능한 가장 작은 조정을 초래한다. 이렇게 조정할 때, 미지수(x)는 위 또는 아래로 조정될 수 있다. 비록 얻을 수 있는 속도 및 PRF에 대한 실제 제한이 특정한 방향의 조정을 지시할 지라도, 더 적은 변화가 바람직하다.
수학식 9를 풀기 위해 x를 최소양만큼 위로 조정하기 위한 해법이 아래의 수학식 10에서 제공된다:
Figure 112007010320490-PCT00011
수학식 9를 풀기 위해 x를 최소양만큼 아래로 조정하기 위한 해법이 아래의 수학식 11에서 제공된다:
Figure 112007010320490-PCT00012
일단 바람직한 수학적 조정이 결정되면, 증분 바이트 크기는 수학식 8에 따라 속도, PRF, 직경 또는 유효 스폿 크기를 변경함으로써 실현될 수 있다. 속도를 조정함으로써 증분 바이트 크기에 대해 푸는 것이 아래의 수학식 12에서 제공된다:
Figure 112007010320490-PCT00013
PRF를 조정함으로써 증분 바이트 크기에 대해 푸는 해법이 아래의 수학식 13에서 제공된다:
Figure 112007010320490-PCT00014
유효 구멍 직경을 조정함으로써 증분 바이트 크기에 대해 푸는 해법이 수학식 14에서 제공된다:
Figure 112007010320490-PCT00015
무론, 유효 직경은 구멍 직경과 유효 스폿 크기의 조합을 변화시킴으로써 변 경될 수 있다. 그러나, 유효 직경의 변화는 레이저 비아 크기를 약간 수정시킬 것이며, PRF 변화는 레이저 셋업 및 제어 오버헤드에 대해 원치 않는 관계를 맺게되기 때문에, 증분 바이트 크기는 빔 위치지정기 속도를 조정하기 위해 수학식 12를 사용하여 결정되는 것이 선호된다.
증분 바이트 크기를 결정할 때, 펄스 간격은 적절한 비아 처리 결과를 얻기 위해 정확해야 할 필요는 없다. 예컨대, Δrep는 최대 대략 20%만큼 증가될 수 있다. 게다가, 일부 시료 처리 응용에서, Δrep는 5㎛미만의 펄스 간격을 초래할 수 있다. 그러한 응용에서, 레이저 펄스 사이의 간격은 적어도 대략 1.0㎛이어야 한다.
도 12 및 13은 종래기술의 방법 및 본 방법 각각에 따라서 형성된 천공 툴 패턴과 원형 툴 패턴 사이의 상대적인 관계를 도시한다. 특히, 도 12는 종래기술의 천공 툴 패턴(134)의 두 개의 반복에 의해 구멍의 주변부(132) 주위에 균일하지 않게 분포된 레이저 펄스(130)를 도시한다. 천공 툴 패턴(134)은 717mm/sec의 레이저 빔 속도와, 70kHz의 레이저 PRF와, 125㎛의 구멍 직경과, 20㎛의 유효 스폿 크기와, 10.24㎛의 레이저 바이트 크기와, 8.15㎛의 바이트 크기(136)를 사용한다.
이와 대조적으로, 도 13은 "등화 주변부 펄스 중첩" 방법을 사용하는 원형 툴 패턴(138)의 두 개의 반복에 의해 구멍의 주변부(132) 주위에 균일하게 분포된 레이저 펄스(130)를 도시한다. 원형 툴 패턴(138)은 710.5mm/sec의 레이저 빔 속도와, 70kHz의 레이저 PRF와, 125㎛의 구멍 직경과, 20㎛의 유효 스폿 크기와, 10.15 ㎛의 레이저 바이트 크기와, 5.07㎛의 바이트 크기(139)를 사용한다. "등화 주변부 펄스 중첩" 방법을 사용하면, 레이저 빔 속도를 717mm/sec에서 710.5mm/sec로 변화시킨다.
본 발명의 제 4 양상은 전술된 툴 패턴에 의해 사용된 레이저 빔 펄스를 방출하는 Q-스위칭된 레이저를 제어하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 제 1 레이저 펄스의 방출과, 레이저 빔 위치지정기를 구동하라는 해프-사인 프로파일러 명령에 대한 모든 후속한 레이저 펄스의 방출의 스케줄을 정밀하게 조정하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 제어하기 위한 레지스터를 포함하는 DSP(Digital Signal Processor)의 마이크로프로세서와 같은 논리 장치 상에서 수행된다. 예시적인 프로파일러 명령은 전술된 툴 패턴 구간을 따라 레이저 빔을 위치지정하는데 필요한 명령을 포함할 수 있다.
도 14는 레이저 펄스간 기간을 프로그램하기 위해 16개의 판독/기록 위치를 포함하는 "레이저 반복율 레지스터(Laser Rep Rate Register)"(140)인 제 1 DSP 레지스터를 도시한다. 레이저 반복율 레지스터(140)는 대략 0.0047Hz의 분해능을 가지며, 305.18Hz(레지스터(140) 값 0xFFFF) 내지 2.0MHz(레지스터(140) 값 0x0)의 범위를 갖는 주파수(fn)를 갖는 신호를 제공하는 반복율 생성기(142)를 제어한다. 신호 주파수(fn)는 1/(레지스터 값 * 50nsec)이다. 반복율 생성기(142)는 전술된 DSP "펄스 카운트 레지스터"(144)가 0이 아닌 값을 저장할 때에만 활성화된다.
제 2 DSP 레지스터는 레이저 펄스 방출과 관련된 두 개의 시간 지연을 프로그램하기 위한 24개의 판독/기록 위치를 포함하는 "레이저 펄스 제어 타이머 레지 스터"(146)이다. 위치(0 내지 10)는 게이트 지연을 프로그래밍하며, 위치(12 내지 22)는 제 1 펄스 지연을 프로그래밍한다. 위치(12 내지 22)는 바람직하게는 공칭 값을 아래의 "dly" 공식에 적용하기 이전에 이 위치에 저장된 값을 공칭화하기 위해 이동된다. 각 지연은 공식, dly=(레지스터(146) 값 * 50nsec)에 의해 결정되며, 0 내지 102.3㎲의 범위를 갖는다.
제 3 DSP 레지스터는 펄스 버스트로 방출될 레이저 펄스의 수를 프로그래밍하기 위해 18개의 판독/기록 위치를 포함하는 펄스 카운트 레지스터(144)이다. 유효 레지스터(144) 값은 0xFFFF 내지 0의 범위를 갖는다. 값(Ox3FFFF 및 0x0)은 특수한 의미를 갖는다. 유효 값(1 내지 0x3FFFE, 262142D)은 버스트로 방출된 펄스의 수에 대응한다. 특수한 값(0x3FFFF)은 0의 값이 펄스 카운트 레지스터(144)에 기록될 때까지 연속 펄스 버스트를 발생시킨다. 특수한 값(0x0)은 현재의 버스트를 중지시킨다.
레이저 펄스 방출을 개시하기 위한 방법이 도 15a 및 15b를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 레이저 펄스 명령은 DSP가 실패할 경우 레이저 펄스 방출을 중지시키는 감시 타이머에 의해 그 자격이 부여된다. 숙련된 연구자는 이 레이저 제어 방법을 수행하기 위한 논리 장치를 구현하는 방법을 이해할 것이다.
도 15a 및 15b는 상기 방법을 지원하는 레이저 펄스를 방출하기 위한 정상-경우의 타이밍 관계와 특수한-경우의 타이밍 관계 각각을 도시한다.
도 15a에 도시된 정상 타이밍 관계는 다음과 같이 수행된다:
또한 도 14를 참조하면, 레이저 PRF는 D네가 펄스간 기간(150)을 레이저 반 복율 레지스터(140)에 기록함으로써 설정된다.
펄스 카운트 레지스터(144)는 0의 값으로 초기화된다. DSP는 레이저 펄스화 프로세스를 "DSP_Write_Strobe_N" 기록 신호(152)로 개시하며, 이러한 신호는 펄스 값의 수(1 내지 200,000)(154)를 레이저 펄스 카운트 레지스터(144)에 적재한다.
"FPGA_Gate_N" 레이저 게이트 신호(156)는 일정한 양의 게이트 지연(50nsec 내지 100㎲)(158) 이후 레이저 펄스 제어 타이머 레지스터(146)의 비트(00 내지 10)에 의해 결정된 바와 같이 참값(true)이 된다.
제 1 "FPGA_QSW_N" 레이저 Q-스위치 신호(160)는 일정한 양의 제 1 펄스 지연(50nsec 내지 100㎲) 이후 레이저 펄스 제어 타이머 레지스터(146)의 비트(12 내지 22)에 의해 결정된 바와 같이 참값이 된다. 디폴트 제 1 펄스 지연(162)은 0이다.
레이저 펄스(154)의 수는 도 15b를 참조하여 아래에서 제공할 특수한 경우를 제외하고는 펄스 카운트 레지스터(144)에서 프로그래밍된다. 레이저 게이트 신호(156)는 마지막 레이저 펄스(164) 이후 50nsec에서 거짓값(false)이 되어, 마지막 레이저 펄스 방출은 참값이 된다.
도 15b에 도시된 특수한-경우의 타이밍 관계가 다음과 같이 수행된다:
도 14를 또한 참조하면, DSP 기록 신호(152)가 값(0x3FFFF)을 펄스 카운트 레지스터(144)에 적재할 때 특수한 타이밍 경우가 발생한다. 이러한 동작은 DSP 기록 신호(152')가 0의 값을 펄스 카운트 레지스터(144)에 적재할 때까지 펄스 카운터(148)가 계속해서 카운트하게 하며, 이것은 레이저 Q-스위치 신호(160) 펄스가 하나의 펄스인 불확실한 지연(one pulse uncertainty delay)(166)이후 중지하여 레이스 조건(race conditions) + 게이트 지연(158) 및 제 1 펄스 지연(162)의 나머지를 회피하게 한다.
본 발명의 제 5 양상은 레이저 펄스의 방출 및 미리 결정된 레이저 빔 위치지정 명령 위치 상의 이러한 펄스의 입사를 조정하기 위한 방법을 수반한다. 구멍을 처리하기 위해 전술한 툴 패턴을 사용할 때, 방출된 레이저 펄스는 툴 패턴 반복의 원하는 수 동안에 특히 툴 패턴의 정확한 위치에서 각 반복의 제 1 레이저 펄스를 방출시키기 위해 정밀하게 위치지정된다. 그러므로, 이러한 방법은 전술된 툴 패턴에 의해 사용된 움직임 프로파일러 및 레이저 타이밍의 조정, 정확도 및 성능을 개선한다.
이 방법은 주어진 레이저 빔 위치지정기 가속도 제한에 대해 더 높은 툴 속도를 제공함으로써 새로운 툴 패턴을 지원한다. 예컨대, 전형적인 검류계-기반 빔 위치지정기는 1,000G 가속도 제한을 갖는다. 새로운 툴 패턴은 적어도 두 가지 방식으로 레이저 펄스 방출 타이밍에 영향을 미친다. 첫째, 원형 툴 패턴은 움직임 구간 도중에 레이저 펄스 방출을 시작하고, 툴 패턴의 일부분 동안에 레이저 펄스화(pulsing)를 허용할 수 있다. 그러므로, CMCM(Coordinated Motion Control Module)으로 지칭되는, 레이저 빔 위치지정기 시스템의 부분은 시스템 제어 컴퓨터와 함께 조정되어 움직임 구간의 미리 결정된 부분 동안에 레이저 펄스 방출을 초래한다. 둘째, 1.0m/sec에 근접하는 툴 속도로 결합된 새로운 중간-구간 레이저 타이밍은 매우 높은 레이저 펄스 타이밍 정확도를 필요로 한다. 종래의 레이저 타이 밍 시스템은 대략 ±50㎲ 펄스의 제 1 펄스 타이밍 분해능을 가지며, 이것은 허용할 수 없는 ±50㎛의 제 1 펄스 위치지정을 의미한다.
그러므로, 이 방법은 DSP 레지스터의 내용 및 관련 타이밍 제어를 FPGA 내의 대응 레지스터(140', 144' 및 146')에 전송함으로써 레이저 펄스의 정확한 타이밍을 DSP 제어로부터 더 빠른 FPGA로 전송한다. 추가로, 새로운 FractionalLaserDelay 파라미터가 CMCM 움직임 명령과 레이저 펄스 방출 타이밍을 조정하기 위해 움직임 구간 데이터 구조에 추가된다. FractionalLaserDelay 파라미터는 총 구간 시간(ΔT)의 일부로서 움직임 구간의 시작과 제 1 레이저 펄스 방출 사이의 시간 지연을 정의한다. FractionalLaserDelay 파라미터는 0 내지 255의 값을 갖는 8-비트 값을 갖는다. 만약 이 값이 0이라면, 레이저 펄스 타이밍은 종래기술처럼 동작한다. 움직임 구간의 시작에서부터 제 1 레이저 펄스까지의 지연은 다음과 같다:
Delay = ΔT * FractionalLaserDelay/256.
도 16은 레이저 빔 펄스화 및 빔 위치지정기("BP") 타이밍 관계를 도시한다. 이상적으로, 제 1 레이저 펄스(170)의 방출은 빔 위치지정기가 진입 구간(52)(도 3)과 같은 툴 패턴 진입 구간을 시작하기 이전 FractionalLaserDelay * ΔT 시간(172)에 발생할 것이다. 그러나, 많은 시스템 지연이 실제 제 1 레이저 펄스(174)의 방출을 위한 조정된 타이밍 방법을 필요로 한다.
조정된 타이밍 방법은 먼저 CoordinatedModeFilterDelay(176)를 고려하며, 이러한 CoordinatedModeFilterDelay(176)는 프로파일링 필터 그룹 지연과 검류계 지연을 포함한다. 프로파일링 필터 그룹 지연은 필터 주파수에 따라 50 내지 80ms의 고정값을 갖는다. 조정된 모드 빔 위치지정 및 관련 그룹 필터 지연은 본 출원의 양수인에게 양도된, HIGH SPEED, HIGH ACCURACY MULTI-STAGE TOOL POSITIONING SYSTEM이라는 명칭의 미국 특허번호(제5,751,585호)에 기술되어 있다. GalvoDelay는 빔 위치지정기 명령이 빔 편향 검류계에 도달하는데 필요한 시간이다. GalvoDelay는 대략 200ms로 고정된다.
조정된 타이밍 방법은 나아가 LaserEventBufferDelay(178)를 고려하며, 이러한 LaserEventBufferDelay(178)는 진입 구간(52)(도 3)과 같은 프로파일링된 드릴 구간과 레이저 방출을 시작하도록 명령한 시간 사이에 경과한 시간을 포함한다. LaserEventBufferDelay(178)는 50ms의 분해능으로 조정될 수 있다.
GateDelay(158)(도 15a 및 15b를 또한 참조하기 바람)는 FPGA 펄스 제어 타이머 레지스터(146')의 제 1 부분에 저장되고, 펄스 카운트 기록 신호(152)를 수신하는 시간과 레이저 게이트 신호(156)를 활성화하는 시간(도 14a 및 14b를 또한 참조하기 바람) 사이의 FPGA 지연을 결정한다. GateDelay(158)는 50nsec의 분해능을 갖는다.
FirstPulseDelay(162)(도 14a 및 14b를 또한 참조하기 바람)는 FPGA 펄스 제어 타이머 레지스터(146')의 제 2 부분에 저장되며, 제 1 실제 레이저 펄스의 방출을 요청하기 위해 제 1 레이저 Q-스위치 신호(160)와 레이저 게이트 신호(156) 사이의 지연을 결정한다. FirstPulseDelay(162)는 1/PRF+RuntDelay에 의해 결정되며, 여기서, RuntDelay는 지나치게 낮은 에너지(runt) 레이저 펄스를 회피하는데 필요 한 고정된 지연이다.
DSP가 새로운 움직임 구간을 적재할 때마다, DSP는 LaserEventBufferDelay(178)와 GageDelay(158) 값을 다음과 같이 계산한다:
CoordinatedModeFilterDelay+GalvoDelay의 값은 BPDelay로 명명된 파라미터로서 저장된다.
Delay1=BPDelay+ΔT * FractionalLaserDelay - FirstPulseDelay. 이것은 LaserEventBufferDelay(178)와 GageDelay(158) 사이에 필요한 지연이다.
GateDelay(158) = (Delay1 modulus 50msec) + 50msec. 이 지연은 GateDelay(158)가 FPGA 경계 조건을 회피하기에 충분히 긴 시간임을 보장한다.
LaserEventBufferDelay(178) = Delay1 - GateDelay(158). 이것은 50msec의 짝수 배이다.
값들이 계산된 이후, GateDelay(158)는 LaserEventBuffer의 LaserOn 패킷에서 한 필드로서 적재되며, 이 패킷에 대한 시간 태그는 현재의 시간 + LaserEventBufferDelay이다.
빔 위치지정기 서보가 LaserOn 패킷을 호출할 때, 빔 위치지정기 서보는 GateDelay(158) 값을 FPGA 레이저 펄스 제어 타이머 레지스터(146')에 적재하며, 원하는 수의 레이저 펄스를 결정하기 위해 FPGA 펄스 카운트 레지스터(144')에 질의한다.
숙련된 연구자는 본 발명의 부분이 바람직한 실시예에 대해 전술된 구현과 다르게 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 예컨대, 작업 시료 물질은 단단하던 탄력 적이던 간에, 구리로 입히던 노출되던 간에, 섬유로 강화되던 균일한 합성수지 유전체이던간에 상관없이, 실질적으로 임의의 인쇄 배선 기판 물질을 포함하며, 미세전자 및 반도체 디바이스에서 사용되는 기판과 같이 세라믹 기판 및 실리콘 기판을 또한 포함할 수 있다.
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Figure 112007010320490-PCT00023
본 발명의 기저에 있는 원리에서 벗어나지 않고 전술된 실시예의 상세한 사항에서 많은 변화가 수행될 수 있음이 당업자에게 분명할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 다음의 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 레이저 및 여러 시료에서 구멍을 신속하게 처리하기 위해 레이저 빔을 사용하는 방법에 이용된다.

Claims (28)

  1. 레이저 툴(laser tool)의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법으로서, 상기 목표 영역은 목표 중심부를 통과해 연장하는 목표의 직경에 의해 한정된 실질적으로 원형인 목표 주변부를 가지며, 상기 레이저 툴은 레이저 빔이 전달되는 빔 축을 한정하며, 레이저 빔은 목표의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 레이저 스폿을 목표 영역에서 한정하는,
    상기 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법으로서,
    상기 목표 영역으로부터의 물질 제거 프로세스를 가능케 하기 위해, 빔 축과 목표 영역 사이의 상대적인 움직임이 목표 영역 내의 선택된 위치나 목표 영역 근처 및 목표 영역 내의 선택된 위치로 상기 빔 축을 유도하게 하는 단계와;
    상기 빔 축을 진입 구간 가속도로 목표 영역 내의 진입 위치로 진입 궤적을 따라 유도하는 단계로서, 상기 진입 위치는 레이저 빔의 방출이 목표 영역 상에서 개시되는 위치에 대응하는, 진입 위치로 상기 빔 축을 유도하는 단계와;
    레이저 스폿의 위치를 지정하고, 이를 통해 목표 주변부의 원형 구간을 따라 물질을 제거하기 위해 목표 영역 내에서 원형 주변부 가속도로 상기 빔 축을 움직이는 단계와;
    진입 구간 가속도 값이 원형 주변부 가속도 값의 두 배 보다 작게 되는 값으로 진입 구간 가속도 및 원형 주변부 가속도를 설정하는 단계를 포함하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진입 위치는 빔 스폿이 목표 주변부의 원형 구간 상에 위치되도록 결정되고, 상기 빔 축은 목표 주변부의 원형 구간 인근의 위치에서부터 목표 영역을 빠져나오는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 진입 위치는 일반적으로 목표 중심부 인근에 위치하며, 레이저 스폿은 목표 중심부에서 먼 방향으로 목표 주변부의 원형 구간 쪽으로 점진적으로 곡선 경로를 따라 물질을 제거하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 진입 위치는 제 1 진입 위치로 구성하고, 곡선 경로는 제 1 곡선 경로로 구성되며,
    일반적으로 목표 중심부 인근의 제 2 진입 위치로 상기 빔 축을 유도하는 단계와;
    목표 중심부에서 먼 방향으로 목표 주변부 쪽으로 점진적으로 제 2 곡선 경로를 따라 물질을 제거하도록 레이저 스폿을 유도하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실 현하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 원형 구간은 목표 주변부 모두를 포함하며, 상기 진입 위치는 레이저 스폿이 목표 주변부 상에 위치되게 결정되며;
    레이저 스폿은 목표 주변부 주위에서 다수회 회전하여 물질을 제거하며, 그 이후 목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형 경로를 따라 물질을 제거하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 시료는 단단하거나 탄력적인 인쇄 배선 기판 물질, 구리로 덮이거나 노출된 인쇄 배선 기판 물질, 유리로 강화되거나 균일한 합성수지 유전체 인쇄 배선 기판 물질, 세라믹 기판 및 실리콘 기판 중 어느 하나를 포함하며, 시료의 목표 영역으로부터의 물질 제거는 구멍을 처리하는 단계를 포함하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 진입 위치는 레이저 스폿이 목표 주변부의 원형 구간 상에 위치되게 결정되며;
    레이저 스폿은 목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형인 제 1 경로를 따라 물질을 제거하고, 목표의 중심에서 먼 방향으로 일반적으로 나선형인 제 2 경로를 따라 물질을 제거하며, 목표 주변부의 원형 구간으로 복귀하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 진입 위치는 제 1 진입 위치로 구성되며,
    목표 영역 내의 제 2 진입 위치로 상기 빔 축을 유도하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 진입 위치는 서로 오프셋되어 있는, 상기 빔 축을 유도하는 단계와;
    목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형인 제 3 경로를 따라 물질을 제거하고, 목표 중심부에서 먼 방향으로 일반적으로 나선형인 제 4 경로를 따라 물질을 제거하며, 목표 주변부로 복귀하도록 레이저 스폿을 유도하는 단계와;
    목표 영역을 빠져나가도록 상기 빔 축을 유도하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 시료는 에칭-회로 기판 물질을 포함하고, 시료의 목표 영역으로부터의 물질 제거는 상기 에칭-회로 기판 물질 내에서 구멍을 처리하는 단계를 포함하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 고속의 물질 제거를 실현하는 방법.
  10. 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법으로서, 상기 목표 영역은 목표 중심부를 통과해 연장하는 목표의 직경에 의해 한정된 실질적으로 원형인 목표 주변부를 가지며, 상기 레이저 툴은 레이저 빔이 전달되는 빔 축을 한정하며, 레이저 빔은 목표의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 레이저 스폿을 상기 목표 영역에서 한정하는, 상기 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법으로서,
    상기 목표 영역으로부터의 물질 제거 프로세스를 가능케 하기 위해, 상기 빔 축과 상기 목표 영역 사이의 상대적인 움직임이 상기 목표 영역 내의 선택된 위치나 상기 목표 영역 근처 및 상기 목표 영역 내의 선택된 위치로 상기 빔 축을 유도하게 하는 단계와;
    상기 빔 축을 상기 목표 영역 내의 진입 위치로 진입 궤적을 따라 유도하는 단계로서, 상기 진입 위치는 레이저 빔의 방출이 상기 목표 영역 상에서 개시되는 위치에 대응하는, 상기 빔 축을 진입 위치로 유도하는 단계와;
    목표 주변부의 원형 구간을 따라 물질을 제거하기 위해 레이저 스폿의 위치를 지정하고, 이를 통해 목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형 경로를 따라 물질을 제거하기 위해 상기 목표 영역 내에서 상기 빔 축을 움직이는 단계를 포함하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 원형 구간은 목표 주변부 전체를 포함하고, 상기 진입 위치는 레이저 스폿이 목표 주변부 상에 위치하도록 결정되며, 레이저 스폿은 목표 주변부 주위에서 다수회 회전하여 물질을 제거하며, 이를 통해 목표 중심부쪽 으로 일반적으로 나선형인 경로를 따라서 물질을 제거하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 진입 위치는 레이저 스폿이 목표 주변부의 원형 구간에 위치되게 결정되며;
    레이저 스폿은 목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형인 제 1 경로를 따라 물질을 제거하고, 목표 중심부로부터 먼 방향으로 일반적으로 나선형인 제 2 경로를 따라 물질을 제거하며, 목표 주변부의 원형 구간으로 복귀하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 진입 위치는 제 1 진입 위치로 구성되며,
    목표 영역 내의 제 2 진입 위치로 상기 빔 축을 유도하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 진입 위치는 서로 오프셋되어 있는, 상기 빔 축을 유도하는 단계와;
    목표 중심부쪽으로 일반적으로 나선형인 제 3 경로를 따라 물질을 제거하고, 목표 중심부에서 먼 방향으로 일반적으로 나선형인 제 4 경로를 따라 물질을 제거하며, 목표 주변부로 복귀하도록 레이저 스폿을 유도하는 단계와;
    목표 영역을 빠져나가도록 상기 빔 축을 유도하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 시료는 단단하거나 탄력적인 인쇄 배선 기판 물질, 구리로 덮이거나 노출된 인쇄 배선 기판 물질, 유리로 강화되거나 균일한 합성수지 유전체 인쇄 배선 기판 물질, 세라믹 기판 및 실리콘 기판 중 어느 하나를 포함하며, 시료의 목표 영역으로부터의 물질 제거는 시료에 비아 구멍(via hole)을 처리하는 단계를 포함하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 비아 홀은 블라인드 비아 홀(blind via hole)을 포함하는, 레이저 툴의 동작에 의해 시료의 목표 영역으로부터 물질 제거를 실현하는 방법.
  16. 시료의 목표 영역으로부터 물질을 제거하기 위해 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법으로서, 상기 목표 영역은 목표의 직경에 의해 한정된 실질적으로 원형인 목표 주변부를 가지며, 빔의 각 펄스 레이저 방출은 목표의 직경보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법으로서,
    펄스 레이저 방출 빔이 툴 패턴의 다수회 반복으로 물질을 제거하게 하기 위해, 펄스 레이저 방출 빔 및 목표 영역을 원형의 목표 주변부 주위를 다수회 툴 속도로 서로에 대해 상대적으로 움직이는 단계와;
    레이저 스폿이 이전 반복의 레이저 스폿이 입사되었던 위치와 일치하지 않게 되도록, 툴 패턴의 반복 동안 레이저 스폿의 위치를 이동시킴으로써, 원형의 목표 주변부 주위에서 레이저 방출 에너지를 실질적으로 균일하게 확산시키기 위해, 툴 속도 및 펄스 반복율을 조정하는 단계를 포함하는,
    펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 조정하는 단계는 툴 속도, 펄스 반복율, 레이저 스폿 직경 및 목표 직경 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 다음의 수학식:
    Figure 112007010320490-PCT00024
    (여기서, v = 툴 속도, PRF = 펄스 반복율 및 Cycles = 툴 패턴의 반복 개수임)으로부터 거리(Δrep)를 결정하는 단계를 포함하며, 이 거리만큼 레이저 스폿의 위치가 이동하는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  19. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 다음의 수학식:
    Figure 112007010320490-PCT00025
    (여기서, Deff = 목표 직경, PRF = 펄스 반복율, x =
    Figure 112007010320490-PCT00026
    의 분수 나머지를 갖는 임의의 양의 수임)으로부터 툴 속도(v)를 결정하는 단계를 포함하는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  20. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 다음의 수학식:
    Figure 112007010320490-PCT00027
    (여기서, Deff = 목표 직경, v = 툴 속도, x =
    Figure 112007010320490-PCT00028
    의 분수 나머지를 갖는 임의의 양의 수임)으로부터 펄스 반복율(PRF)을 결정하는 단계를 포함하는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  21. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 다음의 수학식:
    Figure 112007010320490-PCT00029
    (여기서, v = 툴 속도, PRF = 펄스 반복율, x =
    Figure 112007010320490-PCT00030
    의 분수 나머지를 갖는 임의의 양의 수임)으로부터 목표 직경(Deff)을 결정하는 단계를 포함하는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  22. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 레이저 스폿의 위치를 이동시킬 거리를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 거리는 20% 이하의 허용오차를 갖는, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  23. 제 16항에 있어서, 레이저 스폿의 위치를 이동시키는 것은 레이저 스폿의 위 치를 이동시킬 거리를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 거리는 적어도 대략 1.0㎛인, 펄스 반복율로 펄스 레이저 빔 방출을 사용하는 방법.
  24. 목표 시료의 미리 결정된 레이저 빔 위치지정 명령 위치 상에 입사하기 위해 레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법으로서,
    상기 목표 시료에 상대적으로 빔 위치지정기 움직임 구간을 시작하도록 빔 위치지정 명령을 제공하는 단계로서, 상기 빔 위치지정기 움직임 구간은 빔 위치지정 명령 위치를 포함하는, 빔 위치지정 명령을 제공하는 단계와;
    제 1 레이저 펄스를 포함하는 레이저 펄스 세트를 방출하는 단계와;
    제 1 레이저 펄스가 상기 빔 위치지정기 움직임 구간 동안에 상기 빔 위치지정 명령 위치 상에 입사하도록, 상기 빔 위치지정기 움직임 구간의 시작과 상기 제 1 레이저 펄스의 방출 사이에 얼마간의 레이저 빔 지연(fractional laser beam delay)을 도입하는 단계를 포함하는,
    레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 얼마간의 레이저 빔 지연은 다수의 지연 시간 성분을 포함하며, 레이저 펄스 세트의 방출은 다수의 지연 시간 성분 모두가 만료되기 이전에 발생하는 레이저 게이트 신호에 응답하여 발생하는, 레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 지연 시간 성분은 제 1 펄스 지연 성분을 포함하고, 레이저 펄스 세트의 방출은 상기 제 1 펄스 지연 성분의 만료 이후 발생하며, 상기 제 1 펄스 지연 성분은 제 1 레이저 펄스로서 지나치게 낮은 에너지 레이저 펄스 방출을 막기에 충분한 지속기간을 갖는, 레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 레이저 게이트 신호는 빔 위치지정기 지연 시간 성분 및 필터로부터 초래된 위치지정기 지연의 만료 이후 상기 빔 위치지정 명령에 응답하여 발생하는, 레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법.
  28. 제 24항에 있어서, 레이저 펄스 세트의 방출은 레이저 게이트 신호에 응답하여 발생하며, 얼마간의 레이저 빔 지연을 도입하면, 결과적으로 상기 빔 위치지정 명령 위치 상에 제 1 레이저 펄스를 입사시키는 양만큼 상기 빔 위치지정 명령을 상기 레이저 게이트 신호에 대해 지연시키는, 레이저 펄스의 방출을 조정하기 위한 방법.
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KR20150130278A (ko) * 2013-03-15 2015-11-23 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 Aod 이동 저감을 위한 aod 툴 정착을 위한 레이저 시스템 및 방법

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