JP3854822B2 - ビーム加工方法及びその装置、並びにタッチパネル基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーザービーム等のパルス状のエネルギービームを用いて樹脂、セラミック、金属等の加工対象物を加工するビーム加工方法及びその装置、並びにタッチパネル基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のビーム加工方法として、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザから出射されるパルス状のレーザービームを用い、加工対象物であるワークを切断したり穴開けしたりする加工方法が知られている。このビーム加工方法では、ＸＹテーブル上にワークをセットし、各加工要素について、パルス状のレーザービームの照射方向と交差する方向にワークを移動させながら、ワークに各パルス状のレーザビームを連続的に照射していく。このレーザビームの照射は、隣り合う照射スポット同士の重なり合いの程度（ラップ率）が一定になるように、照射スポットＬｓのピッチを一定に維持するように行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のビーム加工方法を用いて所定の長さを有する加工要素を加工する場合、上記照射スポットＬｓのピッチＰがある一定の値に設定されているため、加工部分が狙いの領域からはみ出してしまったり、逆に加工部分の長さが足りなかったりするという問題があった。例えば、図１４に示すように、照射スポットＬｓを図中の矢印方向に相対移動させながらレーザビームを一定のピッチＰで照射することによりライン状の加工要素を加工する場合がある。この場合に、加工要素の設計上の長さＬｄと照射スポットＬｓのピッチＰがうまく対応していないと、実際に加工される加工部分の長さＬｍが設計上の長さＬｄよりも長くなってしまい、狙いの加工ができないおそれがあった。
【０００６】
なお、以上のような問題は、パルス状のエネルギービームとしてレーザービームを用いるビーム加工方法及びその装置において発生するものであるが、電子ビームや荷電粒子ビームなどの他のエネルギービームを用いるビーム加工方法及びその装置においても発生し得る。
また、上記問題は、パルス状のエネルギービームの照射ポイントを固定した状態でワークを移動させる場合だけでなく、ワークを固定配置した状態でパルス状のエネルギービームの照射ポイントを走査するように移動させる場合や、パルス状のエネルギービームの照射ポイント及びワークの両者を移動させる場合にも発生し得る。
【０００７】
本発明は以上の背景の下でなされたものであり、その目的とするところは、パルス状のエネルギービームを用いて加工する場合に、加工対象物上の加工要素を設計上の狙いの長さで均一に加工できるビーム加工方法及びその装置、並びにタッチパネル基板の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、加工制御データに基づいて、ビーム源から繰り返し出射されるパルス状のエネルギービームを加工対象物に照射しながら該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させることにより該加工対象物を加工するビーム加工方法において、上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、パルス状のエネルギービームを繰り返し出射するビーム源と、該ビーム源から出射されたエネルギービームを加工対象物に案内して照射するビーム照射手段と、該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段と、加工制御データに基づいて該ビーム源及び該相対移動手段を制御する制御手段とを備えたビーム加工装置において、上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段を備えたことを特徴とするものである。
ここで、上記「加工対象物」には、エネルギービームが照射される面が平面のものだけでなく、エネルギービームが照射される面が円筒面などの曲面であるものも含まれる。他の請求項においても同様である。また、所定の長さを有する加工要素としては、有限長からなる直線や曲線などの加工要素のほか、三角形や四角形などの２次元的に比較的広い面積を有する加工要素なども含まれる。
【０００９】
請求項１のビーム加工方法及び請求項４のビーム加工装置においては、加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求める。そして、加工対象物上の加工要素の加工の際には、エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御する。これにより、加工要素の狙いの長さと、実際に加工される部分の長さとを一致させるとともに、加工要素を均一に加工する。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４のビーム加工装置において、上記加工制御データに基づいて、各加工要素について上記ピッチＰを制御するためのピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段を備え、上記照射タイミング制御手段を、該ピッチ制御データ生成手段で生成したピッチ制御データを用いて各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御するように構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項５のビーム加工装置においては、上記加工制御データに基づいて、各加工要素について上記ピッチＰを制御するためのピッチ制御データを生成しているので、ビーム加工装置に入力される加工制御データにピッチ制御データが含まれていない場合でも、上記生成したピッチ制御データを用いて各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御し、加工対象物上の照射スポットのピッチを変えることができる。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１のビーム加工方法において、上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４又は５のビーム加工装置において、上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項２のビーム加工方法及び請求項６のビーム加工装置においては、Ｑスイッチを介して、エネルギービームの出射タイミングを制御するための繰り返し周波数を比較的広い範囲で変化させた場合でも安定したエネルギービームを得ることができるため、上記エネルギービームの照射タイミングの制御が容易となる。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１又は２のビーム加工方法において、上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項４、５又は６のビーム加工装置において、上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３のビーム加工方法及び請求項７のビーム加工装置においては、絶縁性基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工の際に、絶縁性基板とエネルギービームの照射ポイントとの間の相対移動の速度が変化する場合でも、上記相対移動の方向においてエネルギービームの各照射スポットが上記計算して求めた一定のピッチＰで絶縁性基板上の透明導電膜に照射される。これにより、上記エネルギービームで透明導電膜が除去されたスリットの形状が均一になる。
【００２８】
請求項８の発明は、絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、次いで、請求項３のビーム加工方法を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、次いで、請求項７のビーム加工装置を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするものである。
【００２９】
請求項８及び９のタッチパネル基板の製造方法においては、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成した後、上記エネルギービームで透明導電膜の一部がスリット状に除去されるので、絶縁透明基板上に形成される透明電極間のスリットの形状が均一になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明導電膜のビーム加工方法及びその装置に適用した実施形態について説明する。
【００３１】
図２は、本発明に係るビーム加工装置の概略構成図である。本ビーム加工装置は、パルス状のエネルギービームとしてのパルスレーザ光を繰り返し出射するビーム源としてのＹＡＧレーザ装置１と、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を加工対象物に案内して照射するビーム照射手段２と、加工対象物と加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段としてのＸＹテーブル５と、加工制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１及びＸＹテーブル５を制御する制御手段しての制御システム６とを備えている。
【００３２】
上記ＹＡＧレーザ発信装置１は、ＹＡＧロッド１０１ａ及びＱスイッチ１０１ｂを内蔵したレーザヘッド１０１と、Ｑスイッチ１０１ｂを駆動するＱスイッチ駆動部１０２と、レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａにレーザ発振用の駆動電流を供給するレーザ電源１０３とを有している。上記Ｑスイッチ駆動部１０２は、制御システム６から送られてきたレーザ制御信号に基づいて、レーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動する。Ｑスイッチ１０１ｂをオンすると、レーザヘッド１０１から近赤外光（波長λ＝１０６４ｎｍ）からなるパルスレーザ光が出射される。上記Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス状のレーザ制御信号の繰り返し周波数は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ（周期＝５０ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｓｅｃ）の範囲で変化させることができ、また、上記レーザ制御信号のパルス幅は８０〜５００ｎｓｅｃの範囲で変化させることができる。このＱスイッチ駆動部１０２でレーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動することにより、上記繰り返し周波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲内で、レーザヘッド１０１からパルスレーザ光を出射することができる。
【００３３】
上記レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、フラッシュランプや半導体レーザ等の図示しない励起源で励起される。この励起源は、レーザ電源１０３から駆動電流が供給されることにより駆動される。
【００３４】
上記ビーム照射手段２は、パルスレーザ光をガイドするステップインデックス型の光ファイバ２０１と、光ファイバ２０１でガイドされてきたパルスレーザ光を集光して加工対象物に照射するレーザ照射ヘッド２０２とを用いて構成されている。
【００３５】
ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる加工対象物としての透明導電膜４が表面に形成された透明ガラスや透明プラスチック材（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からなる透明絶縁性基板３は、ＸＹテーブル５のリニアモータ５０２（例えば、サーボモータやステッピングモータ）で駆動される載置台５０１上に、図示しない吸引及び機械的なクランプ機構等によって固定される。この透明絶縁性基板３が固定された載置台５０１を駆動するリニアモータ５０２を制御システム６で制御することにより、上記透明導電膜４が形成された透明絶縁性基板３を、上記パルスレーザ光の照射方向に垂直な仮想面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図中の紙面に垂直な方向）に２次元的に移動させることができる。
【００３６】
また、加工速度、ＸＹテーブルの加速度、加工精度をより向上させるために、ＸＹテーブル５については、発泡チタン合金、マグネジウム合金、酸化アルミナ系セラミック、アルミニウム合金などの高強度軽量素材で形成することが好ましい。
【００３７】
また、載置台５０１の内部に貫通孔を形成して軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明基板３と透明導電膜４との一体物がシート状のものである場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることもできる。
載置台５０１については、絶縁性透明基板３の少なくともパルスレーザ光が照射される部分の下側に凹部を形成し、絶縁性透明基板３の下面と載置台５０１の上面との間の距離をできるだけ長くするように構成することが好ましい。かかる構成により、絶縁性透明基板３を通過して載置台５０１の表面で反射した反射レーザーが透明導電膜４にあたることによってその加工に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、上記ＸＹテーブル５に、移動距離検出パルス信号生成手段としてのリニアスケール５０３が取り付けられている。このリニアスケール５０３は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて設けられ、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１のＸ方向及びＹ方向の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成する。この移動距離検出パルス信号をカウントすることにより、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離がわかる。本実施形態では、この移動距離検出パルス信号に基づいて、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離に同期させて各パルスレーザ光の照射タイミングを制御している。
【００３９】
本実施形態では、上記リニアスケール５０３としては、目盛格子が互いに形成されたスケールと走査板とを非接触対向させて組み合わせることにより０．５μｍ〜１．０μｍ程度の分解能が得られるもの（例えば、ハイデンハイン株式会社製のオープンタイプ測長システム：商品名）を用いている。ここで、例えばリニアスケール５０３の分解能が１μｍのときは１μｍごとに１パルス出力されるので、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動速度が１ｍ／ｓｅｃの場合は、１ＭＨｚの周波数（周期＝１μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号が出力される。
なお、上記リニアスケール５０３は、加工精度や加工速度等の条件に応じて最適なものを適宜選択して用いられる。また、上記移動距離検出パルス信号生成手段は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成するものであればよく、上記特定のリニアスケールに限定されるものではない。
【００４０】
上記制御システム６は、ビーム加工装置全体を監視するとともに加工制御データとしてのＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）データに基づいて各部に制御指令を出す上位コンピュータ装置６０１と、テーブル駆動制御装置（シーケンサ）６０２と、同期連動型運転用の制御回路基板６０３とを用いて構成されている。
【００４１】
上記ＣＡＭデータは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータに基づいてビーム加工装置の装置パラメータを考慮して生成されたものであり、装置パラメータのデータ、レーザ発射座標データとピッチデータとが組み合わされた照射条件データ、及びテーブル移動座標データを含んでいる。上記装置パラメータのデータは、例えばＸＹテーブル５の加速度及び減速度、加速減速域の加工の有無、自動ピッチ計算の有無、ＸＹテーブル５の加速減速マージン、加工最低周波数、加工時の最高速度、移動時の最高速度、照射パワー、ビーム径、並びに加工対象物の厚み及びＸ，Ｙ方向の大きさのデータである。また、上記照射条件データは、例えば各加工要素に対する始点Ｘ座標、始点Ｙ座標、終点Ｘ座標、終点Ｙ座標およびピッチのデータである。また、上記テーブル移動座標データは、例えば各加工要素に対する移動Ｘ座標及び移動Ｙ座標のデータである。
【００４２】
ここで、上記ＣＡＭデータは、外部のコンピュータ装置で生成したものをビーム加工装置に入力するようにしてもいいし、ビーム加工装置を構成する上位コンピュータ装置６０１内で生成するようにしてもよい。後者の場合は、上位コンピュータ装置６０１が、各加工要素について上記ピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段としても機能する。
【００４３】
上記テーブル駆動制御装置６０２は、上位コンピュータ装置６０１から送られてきた制御指令に基づいて、リニアモータ５０２の駆動を制御するものである。このテーブル駆動制御部６０２は、例えばリニアモータ５０２がサーボモータのときはサーボコントローラを用いて構成され、またリニアモータ５０２がパルスモータのときはパルスコントローラを用いて構成される。
【００４４】
図１は、上記制御回路基板６０３の一構成例を示すブロック図である。この制御回路基板６０３は、透明導電膜４上に形成される加工要素の種類に応じて、パルスレーザ光が照射される透明導電膜４上の照射スポットのピッチを変えるピッチ可変手段（照射条件可変手段）、特に、加工制御データとしてのＣＡＭデータに基づいて、パルスレーザ光の照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段として機能するものである。
【００４５】
この制御回路基板６０３は、ＣＰＵ６０３ａと、Ｉ／Ｏインタフェース６０３ｂ、パルスカウンタ６０３ｃと、比較回路６０３ｄと、パルス幅整形回路６０３ｅと、スイッチ回路６０３ｆと、図示しないメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を用いて構成されている。
【００４６】
上記Ｉ／Ｏインタフェース６０３ｂは、ＣＰＵ６０３ａと外部の上位コンピュータ装置６０１との間でデータ通信を行うための信号処理を行う。
【００４７】
上記パルスカウンタ６０３ｃは、リニアスケール５０３で生成された移動距離検出パルス信号Ｓmのパルス数をカウントする。このパルスカウンタ６０３ｃによるカウント値Ｎmは、比較回路６０３ｄにおいてＣＰＵ６０３ａから送られてきた基準値Nrefと比較され、両方の値が一致したとき比較回路６０３ｄからパルス信号が出力される。上記基準値Ｎrefは、加工条件に応じて任意に設定することができる。また、上記パルスカウンタ６０３ｃに入力される移動距離検出パルス信号Ｓmは、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動方向に応じて切り替えられる。例えば、載置台５０１をＸ方向に移動させるときは、Ｘ方向用のリニアスケール５０３から出力される
【００４８】
上記パルス幅整形回路６０３ｄは、上記比較回路６０３ｃから出力された移動距離検出パルス信号Ｓｐのパルス幅を上記Ｑスイッチが動作可能なパルス幅まで広げる回路である。このパルス幅整形回路６０３ｄを調整することにより、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光のパルス幅を変更することができる。
【００４９】
上記スイッチ回路６０３ｅは、ＣＰＵ６０３ａからの制御指令に基づいて、連続加工と断続加工とを適宜切り替えて実行できるように、パルス幅整形回路６０３ｄから上記Ｑスイッチ駆動部１０２に出力されるレーザ制御信号をオン／オフ制御する回路である。
【００５０】
図３及び図４は、上記構成のビーム加工装置を用いた加工例として図５に示すような透明導電膜４に長さＬｍが６６００μｍのＸ方向に延在する線分形状の加工要素であるスリット４ａ（Ｘ）を形成するときの、上記制御回路基板６０３の各部の信号の一例を示すタイムチャートである。この図３及び図４は、透明導電膜４上に照射されるパルスレーザ光の照射スポットの半径ｒが２２０μｍ、照射スポットのピッチＰが３３０μｍ、照射スポットのラップ率αが０．２５（＝２５％）であり、上記リニアスケール５０３の分解能が０．５μｍであって０．５μｍごとに一つのパルス信号Ｓｍを出力する場合について示している。
【００５１】
ここで、上記照射スポットのラップ率αは下記の（１）式で定義される。図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれラップ率αが０（０％）及び０．２５（２５％）のときの照射スポットの重なり状態を示している。
また、スリット（加工要素）の長さＬｍ（図１４参照）と照射スポットのピッチＰとの関係は下記の（２）式で表され、Ｌｍ＝６６００μｍ及びＰ＝３３０μｍを代入すると、上記スリット４ａ(X)を形成するために必要な照射スポットの総数ｎは２１個となる。
更に、上記基準値Ｎrefと照射スポットのピッチＰとリニアスケール５０３のパルス出力間隔Ｌｐとの関係は下記の（３）式で表され、Ｐ＝３３０μｍ及びＬｐ＝０．５μｍを代入すると、上記基準値Ｎrefは６６０となる。また、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動速度は、２ｍ／ｓｅｃに設定している。
【数１】
α＝（２ｒ−Ｐ）／２ｒ ・・・（１）
【数２】
Ｐ×（ｎ−１）＝Ｌｍ ・・・（２）
【数３】
Ｎref＝Ｐ／Ｌｐ ・・・（３）
【００５２】
図３に示すように、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動に伴ってリニアスケール５０３から繰り返し周波数ｆ＝４ＭＨｚ（周期＝０．２５μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号Ｓmが出力される。この移動距離検出パルス信号Ｓmがパルスカウンタ６０３ｃでカウントされる。そして、６６０個の移動距離検出パルス信号Ｓmがカウントされるたびに、すなわち上記載置台５０１が３３０μｍ移動するたびに、比較器６０３ｄからパルス状のレーザ制御信号Ｓpが出力される。そして、パルス幅整形器６０３ｅにより、比較器６０３ｄから出力されたレーザ制御信号Ｓpの幅が、上記ＹＡＧレーザ発信装置１のＱスイッチ１０１ｂの駆動に必要な幅まで広げられる。
次に、図４に示すように、所定のパルス幅に整形されたレーザ制御信号Ｓp'は、ＣＰＵ６０３ａで制御されるスイッチ回路６０３ｆにより、加工制御データに基づいてオン／オフ制御される。このスイッチ回路６０３ｆでオン／オフ制御されたレーザ制御信号Ｓp"が、Ｑスイッチ駆動部１０２に入力され、これにより、透明絶縁性基板３の移動距離に同期した所定のタイミングで、上記ＹＡＧレーザ発信装置１からパルスレーザ光が出射し、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射される。
このようにＸＹテーブル５の載置台５０１に固定された透明絶縁性基板３の移動距離に同期するように制御されたパルスレーザ光が、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射されることにより、図５に示すように、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(X)がＸ軸方向に一定のピッチで並ぶ。これにより、図５に示すように透明導電膜４が均一な加工幅でスリット状に除去される。
【００５３】
上記スリットの加工において、スリット４ａ(X)の長さＬｍを変えるときは、加工長Ｌｍがちょうど狙いの長さと一致するように、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を変更する。例えば、スリット４ａ(X)の長さＬｍが上記例よりも１００μｍだけ長い６７００μｍのときには、上記（２）式により、照射スポットのピッチＰが３３５μｍとなり、これを上記（３）式に代入すると、上記基準値Ｎrefは６７０となる。すなわち、基準値Ｎrefを６６０から６７０に変更すればよい。また、スリット４ａ(X)の長さＬｍが上記例よりも１００μｍだけ短い６５００μｍのときには、上記（２）式により、照射スポットのピッチＰが３２５μｍとなり、これを上記（３）式に代入すると、上記基準値Ｎrefは６５０となる。すなわち、基準値Ｎrefを６６０から６５０に変更すればよい。
【００５４】
以上、本実施形態によれば、ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動距離に同期するようにパルスレーザ光の照射タイミングを制御しているので、載置台５０１の移動速度が何らかの理由により変化した場合でも、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットのピッチが変化しないので、加工幅が一定の均一なスリット加工が可能となる。
そして、上記基準値Ｎrefの変更により、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に形成するスリットの長さを、設計上の狙いの長さに一致させるように、加工することができる。
【００５５】
また、ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動距離に同期するようにパルスレーザ光の照射タイミングを制御しているので、載置台５０１の加速域及び減速域においても上記均一なスリット加工が可能となる。例えば、従来の加工装置ではスリット加工の前後において加工を行わずに載置台を移動させる加速域及び減速域を必要としていたのに対し、本実施形態では、図７に示すように加速域の途中（図中のＸ１点）からスリット加工を開始し、減速域の途中（図中のＸ２点）までスリット加工を続けることができるため、載置台５０１の全体移動量を短縮することができる。このことにより、上記透明導電膜４の均一なスリット加工を達成しつつ、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度でスリット加工が可能となる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、スリットの加工長にかかわらず実際に加工されるスリットの長さが狙いどうりの長さになるように、加工制御データに基づいて上記照射スポットのピッチを変えているが、この照射スポットのピッチを変える制御は、重複加工領域を発生させることなく上記透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に格子状のスリットを形成する場合にも適用することができる。
例えば、図８（ａ）に示すように、２つのスリットの交差部Ｐcに対応する位置で照射スポットのピッチが２倍になるように上記スイッチ回路６０３ｆを制御する。この制御により、交差部Ｐcへのパルスレーザ光の照射をスキップして、透明絶縁性基板３をＸ軸方向に移動しつつパルスレーザ光を照射し、図８（ｂ）に示すように所定の隙間を介して所定長のＸ軸方向のスリット４ａ(X)を形成する。次に、上記交差部Ｐｃを通過するように、透明絶縁性基板３をＹ軸方向に移動しつつパルスレーザ光を照射する。これにより、図９（ａ）に示すように、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(Y)がＹ軸方向に一定のピッチで並ぶ。その結果、図９（ｂ）に示すようにＹ軸方向においても透明導電膜４が均一な加工幅でスリット状に除去され、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)とＹ軸方向のスリット４ａ(Y)とが交差した格子状のスリットを形成することができる。
この格子状のスリットの加工例では、上記交差部Ｐｃにおいても他の照射ポイントと同様にパルスレーザ光が１回（ラップ部では２回）しか照射されないので、上記交差部Ｐｃにおける過剰なレーザ照射による損傷の発生などの不具合を防止することができる。なお、図８及び図９の加工例では、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)のほうを上記交差部Ｐｃを避けながら形成し、Ｙ軸方向のスリット４ａ(Y)のほうを連続的に形成しているが、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)のほうを連続的に形成し、Ｙ軸方向のスリット４ａ(Y)の形成の途中に照射スポットのピッチを２倍に変化させて上記交差部Ｐｃを避けるようにしてもよい。また、照射スポットのピッチを変化させる代わりに、上記交差部Ｐｃに対する照射パワーを下げるように照射条件を変えてもよい。
【００５７】
また、上記照射スポットのピッチを変える制御は、上記透明絶縁性基板３の四隅に、光学的に検知して基板の位置合わせに用いる位置合せ用の基準マークを形成するときにも採用することができる。この透明絶縁性基板３に形成される基準マークは、上記スリットと同じ加工条件で加工すると、光学センサで検知されにくく、基板の位置合わせを正しく行えないおそれがある。そのため、基準マークとその周囲の部分との間の光学的なコントラストが高まるように、上記スリットの場合よりも加工の程度を高めて加工表面を粗面にするように基準マークを形成することが望ましい。
【００５８】
上記スリットの場合よりも強めの加工条件で基準マークを形成する方法としては、例えばスリット用のＣＡＤデータに基づいて作成したＣＡＭデータを用いてスリットを形成し、その後、手動で上記ＹＡＧレーザ発信装置１の駆動電流を変えてパルスレーザ光の照射パワーを高め、基準マーク用のＣＡＤデータに基づいて作成したＣＡＭデータを用いて基準マークを形成する方法を採用することができる。
また、スリットと基準マークとを含むＣＡＤデータに基づいて作成した一つのＣＡＭデータを用い、１回の加工プロセスの途中で上記ＹＡＧレーザ発信装置１の駆動電流を自動的に変化させて上記スリットに対する加工条件（照射条件）と上記基準マークに対する加工条件（照射条件）とを変え、基準マークを高照射パワーで加工する方法を採用することもできる。
【００５９】
特に、上記実施形態の加工装置においては、上記透明絶縁性基板３の透明導電膜４に所定のスリットを形成した後、透明絶縁性基板３の四隅に、上記照射スポットのピッチを短くした条件で基準マークを連続して加工するように制御する方法が好ましい。例えば、上記スリットの形成時には、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を６６０にし、その後に続けて加工する基準マークの形成時には、基準値Ｎrefの値を２２０に変更する。これにより、スリットについては低いラップ率（＝０．２５）で加工し、基準マークについては高いラップ率（０．７５）で加工し、パルスレーザ光の照射回数が２回となるラップ部の割合を増加させ、全体として基準マークのコントラストを高めることができる。しかも、この制御は、上記パルスレーザ光の照射パワーを変更することなく、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を変更するだけで済むため、パルスレーザ光の照射条件を手動で変更する作業が必要なく、また上記駆動電流を変化させる場合とは異なり照射パワーの安定化のための待ち時間を確保する必要もないので、効率よい加工が可能となる。
なお、上記照射スポットのピッチを短くする制御の代わりに、又はその制御に加えて、上記基準マークの加工の際に、パルスレーザ光のスキャン回数を通常の加工時よりも多くするように制御したり、上記各パルスレーザ光の時間パルス幅（図１及び図３におけるパルス幅整形回路の出力Ｓｐ’）を通常の加工時よりも長くするように制御したりしてもよい。
【００６０】
図１０は、本ビーム加工装置での透明導電膜４の加工によって電極パターンが形成されるタッチパネル基板を用いて構成されたタッチパネルの断面図である。また、図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。
図１０に示すように、タッチパネルは、各透明導電膜４からなる透明電極が通常状態で接触しないように１組の上下タッチパネル基板７、８を所定の高さ（例えば９〜１２μm）のスペーサ９を介して対向させた構造になっている。そして、このタッチパネルを図１０中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板７が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板７、８の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、このタッチパネルは、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように上下のタッチパネル基板７、８のそれぞれに、互いに直交するスリット７ａ、８ａが各透明導電膜４に形成されている。
【００６１】
本実施形態のビーム加工装置は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すスリット７ａ、８ａを、透明導電膜４に形成するものである。真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって表面に透明導電膜４（厚さ＝約５００オングストローム）が形成された絶縁性透明基板３は、透明導電膜４側の上方に向けて載置台５０１上にセットされる。セットされた絶縁性透明基板３上の透明導電膜４は、所定のスポット径に絞られたパルスレーザ光が照射されながらＸＹテーブル５によって一方向に移動させられる。この移動の過程で、幅５００〜１０００［μm］程度のパルスレーザ光の照射部分が蒸発して透明導電膜４から除去され、各電極領域を絶縁するスリット７ａ、８ａが形成される。
【００６２】
本実施形態のビーム加工装置では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明導電膜４を加工して絶縁性透明基板３上に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板７、８を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＭデータで透明導電膜４を加工してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル基板７、８についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならず他品種少量生産が困難になったり、残留レジスト液によってワークを汚したりなどフォトリソグラフィー法による不具合が起こらず、リードタイムを短縮化してオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００６３】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、アナログ方式のタッチパネルのように透明導電膜４に数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００６４】
なお、上記実施形態では、ＸＹテーブル５の載置台５０１をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させながら加工する場合について説明したが、本発明は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交差する斜め方向に載置台５０１を移動させながら加工する場合にも適用できるものである。この斜め移動の場合は、ＣＰＵ６０３ａから比較器６０３ｄに送る基準値として、下記の数１に示す基準値Ｎref(X)又は数２に示す基準値Ｎref(Y)を用いる。式中の演算子「ＩＮＴ」は、かっこ内の数値に最も近い整数を求める演算子である。また、式の右辺の「Ｎref」はＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動する場合の基準値である。また、式中の「θ」は、図１２に示すように移動方向とＸ軸方向とのなす角度であり、加工制御データから求められる。
【数４】
Ｎref(X)＝ＩＮＴ（Ｎref×cosθ）
【数５】
Ｎref(Y)＝ＩＮＴ（Ｎref×sinθ）
【００６５】
ここで、例えばＸ軸方向のリニアスケール５０３から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(X)を用いる場合は、上記基準値として数１に示す基準値Ｎref(X)を用いる。一方、Y軸方向のリニアスケール５０３から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)を用いる場合は、上記基準値として数２に示す基準値Ｎref(y)を用いる。
なお、上記載置台５０１の移動距離を精度よく検出するという観点から、載置台５０１の移動方向がＸ軸に近い場合は、上記Ｘ軸方向のリニアスケール５０３からの移動距離検出パルス信号Ｓm(X)と上記基準値Ｎref(X)とを組み合わせて用い、載置台５０１の移動方向がＹ軸に近い場合は、上記Ｙ軸方向のリニアスケール５０３からの移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)と上記基準値Ｎref(Y)とを組み合わせて用いのが好ましい。このような組み合わせを切り替えて用いることにより、上記パルスレーザ光の照射スポットのピッチに対応した移動距離検出パルス信号の数が極端に少なくなることがないので、上記載置台５０１の斜め方向の移動距離をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させる場合と同様に精度よく検出することができる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４の一部を除去する加工を行なう場合について説明したが、本発明は、このような加工に限定されることなく適用することができるものである。
例えば、図１３に示すように透明絶縁性基板３上の透明導電膜４の表面に形成された導電性ペースト（例えば銀ペースト）からなる配線パターン１３の周囲に配線間絶縁用のスリット１４を形成する場合にも用いることができ、同様な効果が得られるものである。
【００６７】
また、本発明は、樹脂板にハーフエッチング加工や穴開け加工を行う場合にも適用できるものである。この場合は、加工部の深さも均一にすることができる。さらに、本発明は、上記スリット形成加工、ハーフエッチング加工、穴開け加工だけでなく、樹脂、セラミック、金属、フォトリソ用の感光層などの加工対象物に表面処理加工、フォトレジストへの露光を行う場合にも適用できるものである。
【００６８】
また、上記実施形態では、Ｑスイッチを有するＮｄ：ＹＡＧレーザから出射されたパルス状の近赤外レーザビーム（波長λ＝１０６４ｎｍ）を用いた場合について説明したが、本発明は、このレーザビームに限定されることなく適用できるものである。例えば、Ｑスイッチを有する、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ（波長λ＝１０４７ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（波長λ＝１０６４ｎｍ）、ＣＯ２レーザ、銅蒸気レーザ等のパルスレーザを用いる場合にも適用することができる。
また、本発明は、非線形光学結晶を用いて上記各種レーザの出力を波長変換したレーザビームを用いる場合にも適用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザと、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＫＴｉＯＰＯ４、β−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）等の非線形光学結晶とを組み合わせると、波長が３５５ｎｍ、２６６ｎｍの紫外領域のレーザビームを得ることができる。また、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去する紫外領域のレーザビームとしては、ＫｒＦエキシマレーザー等から出射されるパルス状の紫外光レーザビームを用いることもできる。
さらに、本発明は、レーザ光以外のパルス状の光ビーム、荷電粒子ビーム等の他のパルス状のエネルギービームを用いた場合にも適用が可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、パルスレーザ光の照射経路をレーザ照射ヘッド２０２で固定し、加工対象物を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる場合について説明したが、本発明は、加工対象物を固定してセットし、レーザ等のエネルギービームをＸ方向及びＹ方向に移動させる場合や、エネルギービーム及び加工対象物の両方を移動させる場合にも適用できるものである。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１乃至９の発明によれば、パルス状のエネルギービームを用いて加工する場合に、加工対象物上の加工要素を設計上の狙いの長さで均一に加工できるという効果がある。
【００７５】
特に、請求項５の発明によれば、ビーム加工装置に入力される加工制御データにピッチ制御データが含まれていない場合でも、加工対象物上の照射スポットのピッチを変えて加工要素の種類に応じた加工が可能となるという効果がある。
【００７６】
特に、請求項２及び６の発明によれば、上記エネルギービームの照射タイミングを制御するための繰り返し周波数を比較的広い範囲で変化させた場合でもビーム出力が安定したＱスイッチを有するＹＡＧレーザを用いているので、上記エネルギービームの照射タイミングの制御が容易となるという効果がある。
【００７７】
特に、請求項３及び７の発明によれば、導電性薄膜が形成された透明基板とレーザビームとの間の相対移動の速度が変化する場合でも、エネルギービームで導電性薄膜が除去されたスリットの形状が均一になるという効果がある。
【００７８】
請求項８及び９の発明によれば、絶縁透明基板上に形成される透明電極間のスリットの形状が均一となったタッチパネル基板を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るビーム加工装置に用いた制御回路基板のブロック図。
【図２】同ビーム加工装置の概略構成図。
【図３】リニアスケールの出力、比較器の出力及びパルス整形回路の出力を示すタイムチャート。
【図４】パルス整形回路の出力、スイッチ回路のオン／オフ制御及び出力を示すタイムチャート。
【図５】パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜のスリットの説明図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、パルスレーザ光の照射スポットのラップ率の説明図。
【図７】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動距離と移動速度との関係を示すグラフ。
【図８】（ａ）は、他の実施形態における透明絶縁性基板上の透明導電膜に照射されるパルスレーザ光の照射スポットの説明図。
（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜のスリットの説明図。
【図９】（ａ）は、透明絶縁性基板上の透明導電膜に照射されるＹ軸方向のパルスレーザ光の照射スポットの説明図。
（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜の格子状のスリットの説明図。
【図１０】タッチパネルの拡大断面図。
【図１１】（ａ）はタッチパネルの分解斜視図。
（ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図１２】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動方向の傾き角度θの説明図。
【図１３】タッチパネルの周端部の配線パターン及びその周囲のスリットの説明図。
【図１４】照射スポットのピッチなどの説明図。
【符号の説明】
１ ＹＡＧレーザ装置
２ ビーム照射手段
３ 透明絶縁性基板
４ 透明導電膜
５ ＸＹテーブル
６ 制御システム
１０１ レーザヘッド
１０１ａ ＹＡＧロッド
１０１ｂ Ｑスイッチ
１０２ Ｑスイッチ駆動部１０２
１０３ レーザ電源
２０１ 光ファイバ
２０２ レーザ照射ヘッド
５０１ 載置台
５０２ リニアモータ
５０３ リニアスケール
６０１ 上位コンピュータ装置
６０２ テーブル駆動制御装置
６０３ 制御回路基板
６０３ａ ＣＰＵ
６０３ｂ Ｉ／Ｏインタフェース
６０３ｃ パルスカウンタ
６０３ｄ 比較回路
６０３ｅ パルス幅整形回路
６０３ｆ スイッチ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーザービーム等のパルス状のエネルギービームを用いて樹脂、セラミック、金属等の加工対象物を加工するビーム加工方法及びその装置、並びにタッチパネル基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のビーム加工方法として、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザから出射されるパルス状のレーザービームを用い、加工対象物であるワークを切断したり穴開けしたりする加工方法が知られている。このビーム加工方法では、ＸＹテーブル上にワークをセットし、各加工要素について、パルス状のレーザービームの照射方向と交差する方向にワークを移動させながら、ワークに各パルス状のレーザビームを連続的に照射していく。このレーザビームの照射は、隣り合う照射スポット同士の重なり合いの程度（ラップ率）が一定になるように、照射スポットＬｓのピッチを一定に維持するように行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のビーム加工方法を用いて所定の長さを有する加工要素を加工する場合、上記照射スポットＬｓのピッチＰがある一定の値に設定されているため、加工部分が狙いの領域からはみ出してしまったり、逆に加工部分の長さが足りなかったりするという問題があった。例えば、図１４に示すように、照射スポットＬｓを図中の矢印方向に相対移動させながらレーザビームを一定のピッチＰで照射することによりライン状の加工要素を加工する場合がある。この場合に、加工要素の設計上の長さＬｄと照射スポットＬｓのピッチＰがうまく対応していないと、実際に加工される加工部分の長さＬｍが設計上の長さＬｄよりも長くなってしまい、狙いの加工ができないおそれがあった。
【０００６】
なお、以上のような問題は、パルス状のエネルギービームとしてレーザービームを用いるビーム加工方法及びその装置において発生するものであるが、電子ビームや荷電粒子ビームなどの他のエネルギービームを用いるビーム加工方法及びその装置においても発生し得る。
また、上記問題は、パルス状のエネルギービームの照射ポイントを固定した状態でワークを移動させる場合だけでなく、ワークを固定配置した状態でパルス状のエネルギービームの照射ポイントを走査するように移動させる場合や、パルス状のエネルギービームの照射ポイント及びワークの両者を移動させる場合にも発生し得る。
【０００７】
本発明は以上の背景の下でなされたものであり、その目的とするところは、パルス状のエネルギービームを用いて加工する場合に、加工対象物上の加工要素を設計上の狙いの長さで均一に加工できるビーム加工方法及びその装置、並びにタッチパネル基板の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、加工制御データに基づいて、ビーム源から繰り返し出射されるパルス状のエネルギービームを加工対象物に照射しながら該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させることにより該加工対象物を加工するビーム加工方法において、上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、パルス状のエネルギービームを繰り返し出射するビーム源と、該ビーム源から出射されたエネルギービームを加工対象物に案内して照射するビーム照射手段と、該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段と、加工制御データに基づいて該ビーム源及び該相対移動手段を制御する制御手段とを備えたビーム加工装置において、上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段を備えたことを特徴とするものである。
ここで、上記「加工対象物」には、エネルギービームが照射される面が平面のものだけでなく、エネルギービームが照射される面が円筒面などの曲面であるものも含まれる。他の請求項においても同様である。また、所定の長さを有する加工要素としては、有限長からなる直線や曲線などの加工要素のほか、三角形や四角形などの２次元的に比較的広い面積を有する加工要素なども含まれる。
【０００９】
請求項１のビーム加工方法及び請求項４のビーム加工装置においては、加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求める。そして、加工対象物上の加工要素の加工の際には、エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御する。これにより、加工要素の狙いの長さと、実際に加工される部分の長さとを一致させるとともに、加工要素を均一に加工する。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４のビーム加工装置において、上記加工制御データに基づいて、各加工要素について上記ピッチＰを制御するためのピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段を備え、上記照射タイミング制御手段を、該ピッチ制御データ生成手段で生成したピッチ制御データを用いて各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御するように構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項５のビーム加工装置においては、上記加工制御データに基づいて、各加工要素について上記ピッチＰを制御するためのピッチ制御データを生成しているので、ビーム加工装置に入力される加工制御データにピッチ制御データが含まれていない場合でも、上記生成したピッチ制御データを用いて各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御し、加工対象物上の照射スポットのピッチを変えることができる。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１のビーム加工方法において、上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４又は５のビーム加工装置において、上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項２のビーム加工方法及び請求項６のビーム加工装置においては、Ｑスイッチを介して、エネルギービームの出射タイミングを制御するための繰り返し周波数を比較的広い範囲で変化させた場合でも安定したエネルギービームを得ることができるため、上記エネルギービームの照射タイミングの制御が容易となる。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１又は２のビーム加工方法において、上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項４、５又は６のビーム加工装置において、上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３のビーム加工方法及び請求項７のビーム加工装置においては、絶縁性基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工の際に、絶縁性基板とエネルギービームの照射ポイントとの間の相対移動の速度が変化する場合でも、上記相対移動の方向においてエネルギービームの各照射スポットが上記計算して求めた一定のピッチＰで絶縁性基板上の透明導電膜に照射される。これにより、上記エネルギービームで透明導電膜が除去されたスリットの形状が均一になる。
【００２８】
請求項８の発明は、絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、次いで、請求項３のビーム加工方法を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、次いで、請求項７のビーム加工装置を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするものである。
【００２９】
請求項８及び９のタッチパネル基板の製造方法においては、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成した後、上記エネルギービームで透明導電膜の一部がスリット状に除去されるので、絶縁透明基板上に形成される透明電極間のスリットの形状が均一になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明導電膜のビーム加工方法及びその装置に適用した実施形態について説明する。
【００３１】
図２は、本発明に係るビーム加工装置の概略構成図である。本ビーム加工装置は、パルス状のエネルギービームとしてのパルスレーザ光を繰り返し出射するビーム源としてのＹＡＧレーザ装置１と、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を加工対象物に案内して照射するビーム照射手段２と、加工対象物と加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段としてのＸＹテーブル５と、加工制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１及びＸＹテーブル５を制御する制御手段しての制御システム６とを備えている。
【００３２】
上記ＹＡＧレーザ発信装置１は、ＹＡＧロッド１０１ａ及びＱスイッチ１０１ｂを内蔵したレーザヘッド１０１と、Ｑスイッチ１０１ｂを駆動するＱスイッチ駆動部１０２と、レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａにレーザ発振用の駆動電流を供給するレーザ電源１０３とを有している。上記Ｑスイッチ駆動部１０２は、制御システム６から送られてきたレーザ制御信号に基づいて、レーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動する。Ｑスイッチ１０１ｂをオンすると、レーザヘッド１０１から近赤外光（波長λ＝１０６４ｎｍ）からなるパルスレーザ光が出射される。上記Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス状のレーザ制御信号の繰り返し周波数は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ（周期＝５０ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｓｅｃ）の範囲で変化させることができ、また、上記レーザ制御信号のパルス幅は８０〜５００ｎｓｅｃの範囲で変化させることができる。このＱスイッチ駆動部１０２でレーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動することにより、上記繰り返し周波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲内で、レーザヘッド１０１からパルスレーザ光を出射することができる。
【００３３】
上記レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、フラッシュランプや半導体レーザ等の図示しない励起源で励起される。この励起源は、レーザ電源１０３から駆動電流が供給されることにより駆動される。
【００３４】
上記ビーム照射手段２は、パルスレーザ光をガイドするステップインデックス型の光ファイバ２０１と、光ファイバ２０１でガイドされてきたパルスレーザ光を集光して加工対象物に照射するレーザ照射ヘッド２０２とを用いて構成されている。
【００３５】
ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる加工対象物としての透明導電膜４が表面に形成された透明ガラスや透明プラスチック材（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からなる透明絶縁性基板３は、ＸＹテーブル５のリニアモータ５０２（例えば、サーボモータやステッピングモータ）で駆動される載置台５０１上に、図示しない吸引及び機械的なクランプ機構等によって固定される。この透明絶縁性基板３が固定された載置台５０１を駆動するリニアモータ５０２を制御システム６で制御することにより、上記透明導電膜４が形成された透明絶縁性基板３を、上記パルスレーザ光の照射方向に垂直な仮想面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図中の紙面に垂直な方向）に２次元的に移動させることができる。
【００３６】
また、加工速度、ＸＹテーブルの加速度、加工精度をより向上させるために、ＸＹテーブル５については、発泡チタン合金、マグネジウム合金、酸化アルミナ系セラミック、アルミニウム合金などの高強度軽量素材で形成することが好ましい。
【００３７】
また、載置台５０１の内部に貫通孔を形成して軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明基板３と透明導電膜４との一体物がシート状のものである場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることもできる。
載置台５０１については、絶縁性透明基板３の少なくともパルスレーザ光が照射される部分の下側に凹部を形成し、絶縁性透明基板３の下面と載置台５０１の上面との間の距離をできるだけ長くするように構成することが好ましい。かかる構成により、絶縁性透明基板３を通過して載置台５０１の表面で反射した反射レーザーが透明導電膜４にあたることによってその加工に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、上記ＸＹテーブル５に、移動距離検出パルス信号生成手段としてのリニアスケール５０３が取り付けられている。このリニアスケール５０３は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて設けられ、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１のＸ方向及びＹ方向の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成する。この移動距離検出パルス信号をカウントすることにより、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離がわかる。本実施形態では、この移動距離検出パルス信号に基づいて、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離に同期させて各パルスレーザ光の照射タイミングを制御している。
【００３９】
本実施形態では、上記リニアスケール５０３としては、目盛格子が互いに形成されたスケールと走査板とを非接触対向させて組み合わせることにより０．５μｍ〜１．０μｍ程度の分解能が得られるもの（例えば、ハイデンハイン株式会社製のオープンタイプ測長システム：商品名）を用いている。ここで、例えばリニアスケール５０３の分解能が１μｍのときは１μｍごとに１パルス出力されるので、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動速度が１ｍ／ｓｅｃの場合は、１ＭＨｚの周波数（周期＝１μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号が出力される。
なお、上記リニアスケール５０３は、加工精度や加工速度等の条件に応じて最適なものを適宜選択して用いられる。また、上記移動距離検出パルス信号生成手段は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成するものであればよく、上記特定のリニアスケールに限定されるものではない。
【００４０】
上記制御システム６は、ビーム加工装置全体を監視するとともに加工制御データとしてのＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）データに基づいて各部に制御指令を出す上位コンピュータ装置６０１と、テーブル駆動制御装置（シーケンサ）６０２と、同期連動型運転用の制御回路基板６０３とを用いて構成されている。
【００４１】
上記ＣＡＭデータは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータに基づいてビーム加工装置の装置パラメータを考慮して生成されたものであり、装置パラメータのデータ、レーザ発射座標データとピッチデータとが組み合わされた照射条件データ、及びテーブル移動座標データを含んでいる。上記装置パラメータのデータは、例えばＸＹテーブル５の加速度及び減速度、加速減速域の加工の有無、自動ピッチ計算の有無、ＸＹテーブル５の加速減速マージン、加工最低周波数、加工時の最高速度、移動時の最高速度、照射パワー、ビーム径、並びに加工対象物の厚み及びＸ，Ｙ方向の大きさのデータである。また、上記照射条件データは、例えば各加工要素に対する始点Ｘ座標、始点Ｙ座標、終点Ｘ座標、終点Ｙ座標およびピッチのデータである。また、上記テーブル移動座標データは、例えば各加工要素に対する移動Ｘ座標及び移動Ｙ座標のデータである。
【００４２】
ここで、上記ＣＡＭデータは、外部のコンピュータ装置で生成したものをビーム加工装置に入力するようにしてもいいし、ビーム加工装置を構成する上位コンピュータ装置６０１内で生成するようにしてもよい。後者の場合は、上位コンピュータ装置６０１が、各加工要素について上記ピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段としても機能する。
【００４３】
上記テーブル駆動制御装置６０２は、上位コンピュータ装置６０１から送られてきた制御指令に基づいて、リニアモータ５０２の駆動を制御するものである。このテーブル駆動制御部６０２は、例えばリニアモータ５０２がサーボモータのときはサーボコントローラを用いて構成され、またリニアモータ５０２がパルスモータのときはパルスコントローラを用いて構成される。
【００４４】
図１は、上記制御回路基板６０３の一構成例を示すブロック図である。この制御回路基板６０３は、透明導電膜４上に形成される加工要素の種類に応じて、パルスレーザ光が照射される透明導電膜４上の照射スポットのピッチを変えるピッチ可変手段（照射条件可変手段）、特に、加工制御データとしてのＣＡＭデータに基づいて、パルスレーザ光の照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段として機能するものである。
【００４５】
この制御回路基板６０３は、ＣＰＵ６０３ａと、Ｉ／Ｏインタフェース６０３ｂ、パルスカウンタ６０３ｃと、比較回路６０３ｄと、パルス幅整形回路６０３ｅと、スイッチ回路６０３ｆと、図示しないメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を用いて構成されている。
【００４６】
上記Ｉ／Ｏインタフェース６０３ｂは、ＣＰＵ６０３ａと外部の上位コンピュータ装置６０１との間でデータ通信を行うための信号処理を行う。
【００４７】
上記パルスカウンタ６０３ｃは、リニアスケール５０３で生成された移動距離検出パルス信号Ｓmのパルス数をカウントする。このパルスカウンタ６０３ｃによるカウント値Ｎmは、比較回路６０３ｄにおいてＣＰＵ６０３ａから送られてきた基準値Nrefと比較され、両方の値が一致したとき比較回路６０３ｄからパルス信号が出力される。上記基準値Ｎrefは、加工条件に応じて任意に設定することができる。また、上記パルスカウンタ６０３ｃに入力される移動距離検出パルス信号Ｓmは、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動方向に応じて切り替えられる。例えば、載置台５０１をＸ方向に移動させるときは、Ｘ方向用のリニアスケール５０３から出力される
【００４８】
上記パルス幅整形回路６０３ｄは、上記比較回路６０３ｃから出力された移動距離検出パルス信号Ｓｐのパルス幅を上記Ｑスイッチが動作可能なパルス幅まで広げる回路である。このパルス幅整形回路６０３ｄを調整することにより、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光のパルス幅を変更することができる。
【００４９】
上記スイッチ回路６０３ｅは、ＣＰＵ６０３ａからの制御指令に基づいて、連続加工と断続加工とを適宜切り替えて実行できるように、パルス幅整形回路６０３ｄから上記Ｑスイッチ駆動部１０２に出力されるレーザ制御信号をオン／オフ制御する回路である。
【００５０】
図３及び図４は、上記構成のビーム加工装置を用いた加工例として図５に示すような透明導電膜４に長さＬｍが６６００μｍのＸ方向に延在する線分形状の加工要素であるスリット４ａ（Ｘ）を形成するときの、上記制御回路基板６０３の各部の信号の一例を示すタイムチャートである。この図３及び図４は、透明導電膜４上に照射されるパルスレーザ光の照射スポットの半径ｒが２２０μｍ、照射スポットのピッチＰが３３０μｍ、照射スポットのラップ率αが０．２５（＝２５％）であり、上記リニアスケール５０３の分解能が０．５μｍであって０．５μｍごとに一つのパルス信号Ｓｍを出力する場合について示している。
【００５１】
ここで、上記照射スポットのラップ率αは下記の（１）式で定義される。図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれラップ率αが０（０％）及び０．２５（２５％）のときの照射スポットの重なり状態を示している。
また、スリット（加工要素）の長さＬｍ（図１４参照）と照射スポットのピッチＰとの関係は下記の（２）式で表され、Ｌｍ＝６６００μｍ及びＰ＝３３０μｍを代入すると、上記スリット４ａ(X)を形成するために必要な照射スポットの総数ｎは２１個となる。
更に、上記基準値Ｎrefと照射スポットのピッチＰとリニアスケール５０３のパルス出力間隔Ｌｐとの関係は下記の（３）式で表され、Ｐ＝３３０μｍ及びＬｐ＝０．５μｍを代入すると、上記基準値Ｎrefは６６０となる。また、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動速度は、２ｍ／ｓｅｃに設定している。
【数１】
α＝（２ｒ−Ｐ）／２ｒ ・・・（１）
【数２】
Ｐ×（ｎ−１）＝Ｌｍ ・・・（２）
【数３】
Ｎref＝Ｐ／Ｌｐ ・・・（３）
【００５２】
図３に示すように、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動に伴ってリニアスケール５０３から繰り返し周波数ｆ＝４ＭＨｚ（周期＝０．２５μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号Ｓmが出力される。この移動距離検出パルス信号Ｓmがパルスカウンタ６０３ｃでカウントされる。そして、６６０個の移動距離検出パルス信号Ｓmがカウントされるたびに、すなわち上記載置台５０１が３３０μｍ移動するたびに、比較器６０３ｄからパルス状のレーザ制御信号Ｓpが出力される。そして、パルス幅整形器６０３ｅにより、比較器６０３ｄから出力されたレーザ制御信号Ｓpの幅が、上記ＹＡＧレーザ発信装置１のＱスイッチ１０１ｂの駆動に必要な幅まで広げられる。
次に、図４に示すように、所定のパルス幅に整形されたレーザ制御信号Ｓp'は、ＣＰＵ６０３ａで制御されるスイッチ回路６０３ｆにより、加工制御データに基づいてオン／オフ制御される。このスイッチ回路６０３ｆでオン／オフ制御されたレーザ制御信号Ｓp"が、Ｑスイッチ駆動部１０２に入力され、これにより、透明絶縁性基板３の移動距離に同期した所定のタイミングで、上記ＹＡＧレーザ発信装置１からパルスレーザ光が出射し、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射される。
このようにＸＹテーブル５の載置台５０１に固定された透明絶縁性基板３の移動距離に同期するように制御されたパルスレーザ光が、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射されることにより、図５に示すように、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(X)がＸ軸方向に一定のピッチで並ぶ。これにより、図５に示すように透明導電膜４が均一な加工幅でスリット状に除去される。
【００５３】
上記スリットの加工において、スリット４ａ(X)の長さＬｍを変えるときは、加工長Ｌｍがちょうど狙いの長さと一致するように、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を変更する。例えば、スリット４ａ(X)の長さＬｍが上記例よりも１００μｍだけ長い６７００μｍのときには、上記（２）式により、照射スポットのピッチＰが３３５μｍとなり、これを上記（３）式に代入すると、上記基準値Ｎrefは６７０となる。すなわち、基準値Ｎrefを６６０から６７０に変更すればよい。また、スリット４ａ(X)の長さＬｍが上記例よりも１００μｍだけ短い６５００μｍのときには、上記（２）式により、照射スポットのピッチＰが３２５μｍとなり、これを上記（３）式に代入すると、上記基準値Ｎrefは６５０となる。すなわち、基準値Ｎrefを６６０から６５０に変更すればよい。
【００５４】
以上、本実施形態によれば、ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動距離に同期するようにパルスレーザ光の照射タイミングを制御しているので、載置台５０１の移動速度が何らかの理由により変化した場合でも、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットのピッチが変化しないので、加工幅が一定の均一なスリット加工が可能となる。
そして、上記基準値Ｎrefの変更により、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に形成するスリットの長さを、設計上の狙いの長さに一致させるように、加工することができる。
【００５５】
また、ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動距離に同期するようにパルスレーザ光の照射タイミングを制御しているので、載置台５０１の加速域及び減速域においても上記均一なスリット加工が可能となる。例えば、従来の加工装置ではスリット加工の前後において加工を行わずに載置台を移動させる加速域及び減速域を必要としていたのに対し、本実施形態では、図７に示すように加速域の途中（図中のＸ１点）からスリット加工を開始し、減速域の途中（図中のＸ２点）までスリット加工を続けることができるため、載置台５０１の全体移動量を短縮することができる。このことにより、上記透明導電膜４の均一なスリット加工を達成しつつ、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度でスリット加工が可能となる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、スリットの加工長にかかわらず実際に加工されるスリットの長さが狙いどうりの長さになるように、加工制御データに基づいて上記照射スポットのピッチを変えているが、この照射スポットのピッチを変える制御は、重複加工領域を発生させることなく上記透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に格子状のスリットを形成する場合にも適用することができる。
例えば、図８（ａ）に示すように、２つのスリットの交差部Ｐcに対応する位置で照射スポットのピッチが２倍になるように上記スイッチ回路６０３ｆを制御する。この制御により、交差部Ｐcへのパルスレーザ光の照射をスキップして、透明絶縁性基板３をＸ軸方向に移動しつつパルスレーザ光を照射し、図８（ｂ）に示すように所定の隙間を介して所定長のＸ軸方向のスリット４ａ(X)を形成する。次に、上記交差部Ｐｃを通過するように、透明絶縁性基板３をＹ軸方向に移動しつつパルスレーザ光を照射する。これにより、図９（ａ）に示すように、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(Y)がＹ軸方向に一定のピッチで並ぶ。その結果、図９（ｂ）に示すようにＹ軸方向においても透明導電膜４が均一な加工幅でスリット状に除去され、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)とＹ軸方向のスリット４ａ(Y)とが交差した格子状のスリットを形成することができる。
この格子状のスリットの加工例では、上記交差部Ｐｃにおいても他の照射ポイントと同様にパルスレーザ光が１回（ラップ部では２回）しか照射されないので、上記交差部Ｐｃにおける過剰なレーザ照射による損傷の発生などの不具合を防止することができる。なお、図８及び図９の加工例では、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)のほうを上記交差部Ｐｃを避けながら形成し、Ｙ軸方向のスリット４ａ(Y)のほうを連続的に形成しているが、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)のほうを連続的に形成し、Ｙ軸方向のスリット４ａ(Y)の形成の途中に照射スポットのピッチを２倍に変化させて上記交差部Ｐｃを避けるようにしてもよい。また、照射スポットのピッチを変化させる代わりに、上記交差部Ｐｃに対する照射パワーを下げるように照射条件を変えてもよい。
【００５７】
また、上記照射スポットのピッチを変える制御は、上記透明絶縁性基板３の四隅に、光学的に検知して基板の位置合わせに用いる位置合せ用の基準マークを形成するときにも採用することができる。この透明絶縁性基板３に形成される基準マークは、上記スリットと同じ加工条件で加工すると、光学センサで検知されにくく、基板の位置合わせを正しく行えないおそれがある。そのため、基準マークとその周囲の部分との間の光学的なコントラストが高まるように、上記スリットの場合よりも加工の程度を高めて加工表面を粗面にするように基準マークを形成することが望ましい。
【００５８】
上記スリットの場合よりも強めの加工条件で基準マークを形成する方法としては、例えばスリット用のＣＡＤデータに基づいて作成したＣＡＭデータを用いてスリットを形成し、その後、手動で上記ＹＡＧレーザ発信装置１の駆動電流を変えてパルスレーザ光の照射パワーを高め、基準マーク用のＣＡＤデータに基づいて作成したＣＡＭデータを用いて基準マークを形成する方法を採用することができる。
また、スリットと基準マークとを含むＣＡＤデータに基づいて作成した一つのＣＡＭデータを用い、１回の加工プロセスの途中で上記ＹＡＧレーザ発信装置１の駆動電流を自動的に変化させて上記スリットに対する加工条件（照射条件）と上記基準マークに対する加工条件（照射条件）とを変え、基準マークを高照射パワーで加工する方法を採用することもできる。
【００５９】
特に、上記実施形態の加工装置においては、上記透明絶縁性基板３の透明導電膜４に所定のスリットを形成した後、透明絶縁性基板３の四隅に、上記照射スポットのピッチを短くした条件で基準マークを連続して加工するように制御する方法が好ましい。例えば、上記スリットの形成時には、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を６６０にし、その後に続けて加工する基準マークの形成時には、基準値Ｎrefの値を２２０に変更する。これにより、スリットについては低いラップ率（＝０．２５）で加工し、基準マークについては高いラップ率（０．７５）で加工し、パルスレーザ光の照射回数が２回となるラップ部の割合を増加させ、全体として基準マークのコントラストを高めることができる。しかも、この制御は、上記パルスレーザ光の照射パワーを変更することなく、上記比較器６０３ｄに入力する基準値Ｎrefの値を変更するだけで済むため、パルスレーザ光の照射条件を手動で変更する作業が必要なく、また上記駆動電流を変化させる場合とは異なり照射パワーの安定化のための待ち時間を確保する必要もないので、効率よい加工が可能となる。
なお、上記照射スポットのピッチを短くする制御の代わりに、又はその制御に加えて、上記基準マークの加工の際に、パルスレーザ光のスキャン回数を通常の加工時よりも多くするように制御したり、上記各パルスレーザ光の時間パルス幅（図１及び図３におけるパルス幅整形回路の出力Ｓｐ’）を通常の加工時よりも長くするように制御したりしてもよい。
【００６０】
図１０は、本ビーム加工装置での透明導電膜４の加工によって電極パターンが形成されるタッチパネル基板を用いて構成されたタッチパネルの断面図である。また、図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。
図１０に示すように、タッチパネルは、各透明導電膜４からなる透明電極が通常状態で接触しないように１組の上下タッチパネル基板７、８を所定の高さ（例えば９〜１２μm）のスペーサ９を介して対向させた構造になっている。そして、このタッチパネルを図１０中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板７が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板７、８の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、このタッチパネルは、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように上下のタッチパネル基板７、８のそれぞれに、互いに直交するスリット７ａ、８ａが各透明導電膜４に形成されている。
【００６１】
本実施形態のビーム加工装置は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すスリット７ａ、８ａを、透明導電膜４に形成するものである。真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって表面に透明導電膜４（厚さ＝約５００オングストローム）が形成された絶縁性透明基板３は、透明導電膜４側の上方に向けて載置台５０１上にセットされる。セットされた絶縁性透明基板３上の透明導電膜４は、所定のスポット径に絞られたパルスレーザ光が照射されながらＸＹテーブル５によって一方向に移動させられる。この移動の過程で、幅５００〜１０００［μm］程度のパルスレーザ光の照射部分が蒸発して透明導電膜４から除去され、各電極領域を絶縁するスリット７ａ、８ａが形成される。
【００６２】
本実施形態のビーム加工装置では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明導電膜４を加工して絶縁性透明基板３上に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板７、８を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＭデータで透明導電膜４を加工してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル基板７、８についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならず他品種少量生産が困難になったり、残留レジスト液によってワークを汚したりなどフォトリソグラフィー法による不具合が起こらず、リードタイムを短縮化してオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００６３】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、アナログ方式のタッチパネルのように透明導電膜４に数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００６４】
なお、上記実施形態では、ＸＹテーブル５の載置台５０１をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させながら加工する場合について説明したが、本発明は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交差する斜め方向に載置台５０１を移動させながら加工する場合にも適用できるものである。この斜め移動の場合は、ＣＰＵ６０３ａから比較器６０３ｄに送る基準値として、下記の数１に示す基準値Ｎref(X)又は数２に示す基準値Ｎref(Y)を用いる。式中の演算子「ＩＮＴ」は、かっこ内の数値に最も近い整数を求める演算子である。また、式の右辺の「Ｎref」はＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動する場合の基準値である。また、式中の「θ」は、図１２に示すように移動方向とＸ軸方向とのなす角度であり、加工制御データから求められる。
【数４】
Ｎref(X)＝ＩＮＴ（Ｎref×cosθ）
【数５】
Ｎref(Y)＝ＩＮＴ（Ｎref×sinθ）
【００６５】
ここで、例えばＸ軸方向のリニアスケール５０３から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(X)を用いる場合は、上記基準値として数１に示す基準値Ｎref(X)を用いる。一方、Y軸方向のリニアスケール５０３から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)を用いる場合は、上記基準値として数２に示す基準値Ｎref(y)を用いる。
なお、上記載置台５０１の移動距離を精度よく検出するという観点から、載置台５０１の移動方向がＸ軸に近い場合は、上記Ｘ軸方向のリニアスケール５０３からの移動距離検出パルス信号Ｓm(X)と上記基準値Ｎref(X)とを組み合わせて用い、載置台５０１の移動方向がＹ軸に近い場合は、上記Ｙ軸方向のリニアスケール５０３からの移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)と上記基準値Ｎref(Y)とを組み合わせて用いのが好ましい。このような組み合わせを切り替えて用いることにより、上記パルスレーザ光の照射スポットのピッチに対応した移動距離検出パルス信号の数が極端に少なくなることがないので、上記載置台５０１の斜め方向の移動距離をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させる場合と同様に精度よく検出することができる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４の一部を除去する加工を行なう場合について説明したが、本発明は、このような加工に限定されることなく適用することができるものである。
例えば、図１３に示すように透明絶縁性基板３上の透明導電膜４の表面に形成された導電性ペースト（例えば銀ペースト）からなる配線パターン１３の周囲に配線間絶縁用のスリット１４を形成する場合にも用いることができ、同様な効果が得られるものである。
【００６７】
また、本発明は、樹脂板にハーフエッチング加工や穴開け加工を行う場合にも適用できるものである。この場合は、加工部の深さも均一にすることができる。さらに、本発明は、上記スリット形成加工、ハーフエッチング加工、穴開け加工だけでなく、樹脂、セラミック、金属、フォトリソ用の感光層などの加工対象物に表面処理加工、フォトレジストへの露光を行う場合にも適用できるものである。
【００６８】
また、上記実施形態では、Ｑスイッチを有するＮｄ：ＹＡＧレーザから出射されたパルス状の近赤外レーザビーム（波長λ＝１０６４ｎｍ）を用いた場合について説明したが、本発明は、このレーザビームに限定されることなく適用できるものである。例えば、Ｑスイッチを有する、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ（波長λ＝１０４７ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（波長λ＝１０６４ｎｍ）、ＣＯ２レーザ、銅蒸気レーザ等のパルスレーザを用いる場合にも適用することができる。
また、本発明は、非線形光学結晶を用いて上記各種レーザの出力を波長変換したレーザビームを用いる場合にも適用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザと、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＫＴｉＯＰＯ４、β−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）等の非線形光学結晶とを組み合わせると、波長が３５５ｎｍ、２６６ｎｍの紫外領域のレーザビームを得ることができる。また、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去する紫外領域のレーザビームとしては、ＫｒＦエキシマレーザー等から出射されるパルス状の紫外光レーザビームを用いることもできる。
さらに、本発明は、レーザ光以外のパルス状の光ビーム、荷電粒子ビーム等の他のパルス状のエネルギービームを用いた場合にも適用が可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、パルスレーザ光の照射経路をレーザ照射ヘッド２０２で固定し、加工対象物を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる場合について説明したが、本発明は、加工対象物を固定してセットし、レーザ等のエネルギービームをＸ方向及びＹ方向に移動させる場合や、エネルギービーム及び加工対象物の両方を移動させる場合にも適用できるものである。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１乃至９の発明によれば、パルス状のエネルギービームを用いて加工する場合に、加工対象物上の加工要素を設計上の狙いの長さで均一に加工できるという効果がある。
【００７５】
特に、請求項５の発明によれば、ビーム加工装置に入力される加工制御データにピッチ制御データが含まれていない場合でも、加工対象物上の照射スポットのピッチを変えて加工要素の種類に応じた加工が可能となるという効果がある。
【００７６】
特に、請求項２及び６の発明によれば、上記エネルギービームの照射タイミングを制御するための繰り返し周波数を比較的広い範囲で変化させた場合でもビーム出力が安定したＱスイッチを有するＹＡＧレーザを用いているので、上記エネルギービームの照射タイミングの制御が容易となるという効果がある。
【００７７】
特に、請求項３及び７の発明によれば、導電性薄膜が形成された透明基板とレーザビームとの間の相対移動の速度が変化する場合でも、エネルギービームで導電性薄膜が除去されたスリットの形状が均一になるという効果がある。
【００７８】
請求項８及び９の発明によれば、絶縁透明基板上に形成される透明電極間のスリットの形状が均一となったタッチパネル基板を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るビーム加工装置に用いた制御回路基板のブロック図。
【図２】同ビーム加工装置の概略構成図。
【図３】リニアスケールの出力、比較器の出力及びパルス整形回路の出力を示すタイムチャート。
【図４】パルス整形回路の出力、スイッチ回路のオン／オフ制御及び出力を示すタイムチャート。
【図５】パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜のスリットの説明図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、パルスレーザ光の照射スポットのラップ率の説明図。
【図７】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動距離と移動速度との関係を示すグラフ。
【図８】（ａ）は、他の実施形態における透明絶縁性基板上の透明導電膜に照射されるパルスレーザ光の照射スポットの説明図。
（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜のスリットの説明図。
【図９】（ａ）は、透明絶縁性基板上の透明導電膜に照射されるＹ軸方向のパルスレーザ光の照射スポットの説明図。
（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成された透明導電膜の格子状のスリットの説明図。
【図１０】タッチパネルの拡大断面図。
【図１１】（ａ）はタッチパネルの分解斜視図。
（ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図１２】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動方向の傾き角度θの説明図。
【図１３】タッチパネルの周端部の配線パターン及びその周囲のスリットの説明図。
【図１４】照射スポットのピッチなどの説明図。
【符号の説明】
１ ＹＡＧレーザ装置
２ ビーム照射手段
３ 透明絶縁性基板
４ 透明導電膜
５ ＸＹテーブル
６ 制御システム
１０１ レーザヘッド
１０１ａ ＹＡＧロッド
１０１ｂ Ｑスイッチ
１０２ Ｑスイッチ駆動部１０２
１０３ レーザ電源
２０１ 光ファイバ
２０２ レーザ照射ヘッド
５０１ 載置台
５０２ リニアモータ
５０３ リニアスケール
６０１ 上位コンピュータ装置
６０２ テーブル駆動制御装置
６０３ 制御回路基板
６０３ａ ＣＰＵ
６０３ｂ Ｉ／Ｏインタフェース
６０３ｃ パルスカウンタ
６０３ｄ 比較回路
６０３ｅ パルス幅整形回路
６０３ｆ スイッチ回路
Claims (9)
- 加工制御データに基づいて、ビーム源から繰り返し出射されるパルス状のエネルギービームを加工対象物に照射しながら該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させることにより該加工対象物を加工するビーム加工方法において、
上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、
上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御することを特徴とするビーム加工方法。 - 請求項１のビーム加工方法において、
上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするビーム加工方法。 - 請求項１又は２のビーム加工方法において、
上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、
該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするビーム加工方法。 - パルス状のエネルギービームを繰り返し出射するビーム源と、該ビーム源から出射されたエネルギービームを加工対象物に案内して照射するビーム照射手段と、該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段と、加工制御データに基づいて該ビーム源及び該相対移動手段を制御する制御手段とを備えたビーム加工装置において、
上記加工対象物上に加工される互いに長さが異なる複数種類の加工要素ごとに、該加工要素の実際に加工される加工長が設計上の狙いの長さと一致するように上記エネルギービームの照射スポットのピッチＰを計算して求め、上記加工対象物上の加工要素の加工の際には、上記エネルギービームの照射スポットが、その加工要素について上記計算して求めた一定のピッチＰで並ぶように、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段を備えたことを特徴とするビーム加工装置。 - 請求項４のビーム加工装置において、
各加工要素について上記ピッチＰを制御するためのピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段を備え、
上記照射タイミング制御手段を、該ピッチ制御データ生成手段で生成したピッチ制御データを用いて各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制御するように構成したことを特徴とするビーム加工装置。 - 請求項４又は５のビーム加工装置において、
上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とするビーム加工装置。 - 請求項４、５又は６のビーム加工装置において、
上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、
該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うことを特徴とするビーム加工装置。 - 絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、
絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、
次いで、請求項３のビーム加工方法を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするタッチパネル基板の製造方法。 - 絶縁性透明基板上に透明電極が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方法であって、
絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、
次いで、請求項７のビーム加工装置を用いて、該絶縁性透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成することを特徴とするタッチパネル基板の製造方法。
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