JP5416492B2 - Glass substrate processing equipment using laser light - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板加工装置、特に、ガラス基板にレーザ光を照射して加工を行うガラス基板加工装置に関する。 The present invention relates to a glass substrate processing apparatus, and more particularly to a glass substrate processing apparatus that performs processing by irradiating a glass substrate with laser light.
レーザ光によるガラス基板加工装置としては、例えば特許文献１に示された装置が知られている。この種の加工装置では、波長が５３２ｎｍ程度のグリーンレーザ光がガラス基板等のワークに照射される。グリーンレーザ光は、一般的にはガラス基板を透過するが、レーザ光を集光し、その強度があるしきい値を越えると、ガラス基板はレーザ光を吸収することになる。このような状態では、レーザ光の集光部にプラズマが発生し、これによりガラス基板は蒸散する。以上のような原理を利用して、ガラス基板に孔を形成する等の加工が可能である。
As a glass substrate processing apparatus using laser light, for example, an apparatus disclosed in
また、特許文献２には、レーザ光を、ワークの表面上で、円、楕円等の軌跡を描くように回転させたり、左右、上下、斜め等、任意の方向に走査させたりするためのレーザ加工装置が示されている。
前述のような従来のレーザ光による加工装置を用いて、ガラス基板に例えば孔を形成する場合、孔の円周（加工ライン）に沿ってレーザ光を走査し、その加工ラインの内部を抜き落とすことにより孔が形成される。また、その際に、特許文献２に示されたような機構を用い、レーザ光を螺旋回転させながら加工を行うことにより、加工を容易にしている。
For example, when forming a hole in a glass substrate using the conventional laser beam processing apparatus as described above, the laser beam is scanned along the circumference (processing line) of the hole, and the inside of the processing line is removed. As a result, a hole is formed. Further, at that time, processing is facilitated by performing processing while spirally rotating the laser beam using a mechanism as shown in
しかし、従来のレーザ光を用いたガラス基板の加工方法では、加工時間がかかるという問題がある。したがって、加工時間の短縮化が望まれている。 However, the conventional method for processing a glass substrate using laser light has a problem that processing time is required. Therefore, shortening of processing time is desired.
本発明の課題は、レーザ光を用いたガラス基板の加工に際し、加工時間を短縮することにある。 An object of the present invention is to shorten a processing time when processing a glass substrate using a laser beam.
本発明の別の課題は、安価な構成で実現可能なレーザ光によるガラス基板加工装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a glass substrate processing apparatus using laser light that can be realized with an inexpensive configuration.
請求項１に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、加工すべきガラス基板が載置されるワークテーブルと、レーザ光を出力するレーザ光出力部と、入力されたレーザ光を複数の点に集光させるための多点集光部と、回転機構と、光学系と、偏倚機構と、レーザ光走査部と、を備えている。回転機構は、複数の集光点を、多点集光部から出射される複数のレーザ光の中心軸の回りに回転させる。光学系はレーザ光出力部からのレーザ光を多点集光部に導く。偏倚機構は、複数の集光点の回転軸を、多点集光部から出力される複数のレーザ光の中心軸から偏倚させる。レーザ光走査部は、中心軸から偏倚された複数の集光点を、ワークテーブルに載置されたガラス基板の表面に沿った平面内で、中心軸の回りに回転走査する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a glass substrate processing apparatus using a laser beam, a work table on which a glass substrate to be processed is placed, a laser beam output unit that outputs laser beam, and a plurality of laser beams that are input. A multipoint condensing unit for causing light to be emitted, a rotating mechanism, an optical system, a biasing mechanism, and a laser beam scanning unit are provided. The rotation mechanism rotates the plurality of condensing points around the central axes of the plurality of laser beams emitted from the multipoint condensing unit. The optical system guides the laser beam from the laser beam output unit to the multipoint condensing unit. The biasing mechanism biases the rotation axes of the plurality of condensing points from the central axes of the plurality of laser beams output from the multipoint condensing unit. The laser beam scanning unit rotationally scans a plurality of condensing points deviated from the central axis around the central axis in a plane along the surface of the glass substrate placed on the work table.
この装置では、レーザ光出力部から出力されたレーザ光は、光学系を経て多点集光部に入力される。多点集光部に入力されたレーザ光は、複数に分岐され、さらに複数の点に集光させられる。複数の集光点は多点集光部から出射される複数のレーザ光の中心軸の回りに回転される。また、複数の集光点の回転軸は、多点集光部から出力される複数のレーザ光の中心軸から所定の距離だけ偏倚させられる。この中心軸から偏倚された複数の集光点は、ガラス基板の表面に沿った平面内で、中心軸の回りに走査される。 In this apparatus, the laser beam output from the laser beam output unit is input to the multipoint condensing unit via the optical system. The laser light input to the multi-point condensing unit is branched into a plurality of parts and further condensed onto a plurality of points. The plurality of condensing points are rotated around the central axes of the plurality of laser beams emitted from the multi-point condensing unit. The rotation axes of the plurality of condensing points are deviated by a predetermined distance from the central axes of the plurality of laser beams output from the multi-point condensing unit. The plurality of condensing points deviated from the central axis are scanned around the central axis in a plane along the surface of the glass substrate.
ここでは、複数の集光点が形成されて、この複数の集光点が回転される。さらに、複数の集光点の回転軸が偏倚され、この偏倚された複数の集光点が所定の回転半径で回転されて、円形の加工ラインに沿って走査される。このため、円形の加工ラインに沿ってガラス基板に加工を行う場合、従来の１つの集光点による加工に比較して加工時間が短縮できる。また、複数の集光点を偏倚させるための構成は、例えば１対のウェッジプリズムを用いて実現できる。このため、レーザ光を走査するために一般的に用いられる２つのガルバノミラーが不要になり、装置全体を安価に実現できる。 Here, a plurality of focusing points are formed, and the plurality of focusing points are rotated. Further, the rotation axes of the plurality of condensing points are deviated, and the plurality of deviated condensing points are rotated with a predetermined rotation radius and scanned along a circular processing line. For this reason, when processing to a glass substrate along a circular processing line, processing time can be shortened compared with processing by one conventional condensing point. Moreover, the structure for deviating a some condensing point is realizable using a pair of wedge prism, for example. This eliminates the need for two galvanometer mirrors that are generally used to scan the laser beam, and allows the entire apparatus to be realized at low cost.
請求項２に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１の装置において、多点集光部は、光学系を経て入力されたレーザ光を複数の光束に分岐させる回折光学素子と、回折光学素子によって分岐されたそれぞれのビームを集光させる集光レンズと、を有する。
The glass substrate processing apparatus using laser light according to
請求項３に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項２の装置において、回転機構は、内部の中空部に回折光学素子が支持された第１中空モータである。 According to a third aspect of the present invention, in the apparatus for processing a glass substrate using laser light according to the second aspect, the rotation mechanism is a first hollow motor in which a diffractive optical element is supported in an internal hollow portion.
請求項４に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から３のいずれかの装置において、偏倚機構は対向して配置された２枚のウェッジプリズムを有している。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to a fourth aspect is the apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the biasing mechanism has two wedge prisms arranged to face each other.
ここでは、簡単な機構で複数の集光点を偏倚させることができる。 Here, a plurality of condensing points can be biased with a simple mechanism.
請求項５に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項４の装置において、偏倚機構は、２枚のウェッジプリズムの間隔を制御して中心軸の回りに回転する複数の集光点の回転半径を制御可能である。
The glass substrate processing apparatus using laser light according to
ここでは、２枚のウェッジプリズムの間隔を制御するだけで、円形の加工ラインの回転半径を変えることができる。 Here, the rotational radius of the circular processing line can be changed only by controlling the distance between the two wedge prisms.
請求項６に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項４又は５の装置において、レーザ光走査部は、内部の中空部に２枚のウェッジプリズムが支持された第２中空モータである。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to a sixth aspect is the apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein the laser light scanning unit is a second hollow motor in which two wedge prisms are supported in an internal hollow portion.
請求項７に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から６のいずれかの装置において、複数の集光点をガラス基板表面と直交する方向に移動するためのｚ軸移動装置をさらに備えている。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to a seventh aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a z-axis moving device for moving a plurality of condensing points in a direction orthogonal to the glass substrate surface. I have.
この装置では、複数の集光点をガラス基板表面と直交するｚ軸方向に移動させることができる。このため、種々の板厚のガラス基板に対して加工が可能となる。 In this apparatus, a plurality of condensing points can be moved in the z-axis direction orthogonal to the glass substrate surface. For this reason, it becomes possible to process glass substrates having various thicknesses.
請求項８に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項７の装置において、ｚ軸移動装置は、多点集光部及びレーザ光走査部をガラス基板表面と直交する方向に移動する。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to an eighth aspect is the apparatus according to the seventh aspect, wherein the z-axis moving device moves the multipoint condensing unit and the laser beam scanning unit in a direction orthogonal to the glass substrate surface.
請求項９に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から８のいずれかの装置において、ワークテーブルをガラス基板表面に沿った平面内で移動するためのワークテーブル移動装置をさらに備えている。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to a ninth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to eighth aspects, further comprising a work table moving device for moving the work table in a plane along the surface of the glass substrate. Yes.
ここでは、ワークテーブルを移動させることにより、レーザ光走査部の走査範囲を越えてワークを加工することができる。このため、レーザ光走査部の構成が簡単になる。また、ワークに対して広い範囲で加工が可能となる。 Here, the workpiece can be processed beyond the scanning range of the laser beam scanning section by moving the workpiece table. This simplifies the configuration of the laser beam scanning unit. In addition, the workpiece can be processed in a wide range.
請求項１０に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から９のいずれかの装置において、多点集光部は、円周上に等角度間隔で配置される複数の点にレーザ光を集光させる。
The glass substrate processing apparatus using laser light according to
請求項１１に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から９のいずれかの装置において、多点集光部は、直線状に並ぶ複数の点にレーザ光を集光させる。 The glass substrate processing apparatus using laser light according to an eleventh aspect is the apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the multipoint condensing unit condenses the laser light at a plurality of points arranged in a straight line.
請求項１２に係るレーザ光によるガラス基板加工装置は、請求項１から１１のいずれかの装置において、ワークテーブルはガラス基板の下面に当接してガラス基板を支持する複数の支持部を有している。そして、複数の支持部はガラス基板の加工ライン以外の部分に位置している。 A glass substrate processing apparatus using laser light according to a twelfth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the work table has a plurality of support portions that contact the lower surface of the glass substrate and support the glass substrate. Yes. And the some support part is located in parts other than the processing line of a glass substrate.
板厚の厚いガラス基板を加工する場合、まず、ガラス基板の下面近傍においてレーザ光を集光させ、その集光点を加工ラインに沿って走査して加工を行う。次に、集光点を上昇させ、その集光点を前記同様に加工ラインに沿って走査させて加工を行う。以上のような動作を繰り返してガラス基板に所望の加工を行う。すなわち、最初の段階でガラス基板の下面にレーザ光が集光させられるので、加工ラインにワークテーブルの支持部が位置すると、支持部がレーザ光によって焼損する場合がある。 When processing a thick glass substrate, laser light is first condensed near the lower surface of the glass substrate, and processing is performed by scanning the condensing point along a processing line. Next, the condensing point is raised, and the condensing point is scanned along the processing line in the same manner as described above to perform processing. The above processing is repeated to perform desired processing on the glass substrate. That is, since the laser beam is focused on the lower surface of the glass substrate in the first stage, if the support portion of the work table is positioned on the processing line, the support portion may be burned out by the laser beam.
そこでこの請求項１２に係る発明では、ワークテーブルの複数の支持部は、ガラス基板の加工ライン以外の部分に位置している。このため、レーザ光によって支持部が焼損するのを防止できる。
Therefore, in the invention according to
以上のような本発明では、レーザ光を用いたガラス基板の加工において、従来に比較して加工時間の短縮化を図ることができる。また、装置構成が簡単になり、装置のコストを抑えることができる。 In the present invention as described above, in processing of a glass substrate using laser light, processing time can be shortened as compared with the conventional case. Further, the device configuration is simplified, and the cost of the device can be suppressed.
［全体構成］
図１に本発明の一実施形態によるガラス基板加工装置の全体構成を示す。このガラス基板加工装置は、ガラス基板に円形の加工ラインに沿ってレーザ光を照射し、孔開け等の加工を行うための装置である。この装置は、ベッド１と、ワークとしてのガラス基板が載置されるワークテーブル２と、ガラス基板にレーザ光を照射するためのレーザ光照射ヘッド３と、を備えている。ここで、図１に示すように、ベッド１の上面に沿った平面において、互いに直交する軸をx軸、ｙ軸とし、これらの軸に直交する鉛直方向の軸をｚ軸と定義する。また、ｘ軸に沿った両方向（＋方向及び−方向）をｘ軸方向、ｙ軸に沿った両方向をｙ軸方向、ｚ軸に沿った両方向をｚ軸方向と定義する。
[overall structure]
FIG. 1 shows the overall configuration of a glass substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This glass substrate processing apparatus is an apparatus for performing processing such as drilling by irradiating a glass substrate with laser light along a circular processing line. This apparatus includes a
［ワークテーブル及びその移動機構］
＜ワークテーブル＞
ワークテーブル２は、矩形状に形成されており、ワークテーブル２の下方には、ワークテーブル２をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させるためのテーブル移動機構５が設けられている。
[Work table and its moving mechanism]
<Worktable>
The work table 2 is formed in a rectangular shape, and a
ワークテーブル２は、図２に拡大して示すように、複数のブロック６を有している。この複数のブロック６は、図中、二点鎖線で示すガラス基板Ｇをワークテーブル２の表面から持ち上げて支持するための部材であり、ガラス基板Ｇの加工ラインＬ（破線で示す）を避けるために、ワークテーブル２の任意の位置に取り付けることが可能である。また、ワークテーブル２には複数の吸気口２ａが格子状に形成されるとともに、各ブロック６には上下方向に貫通する吸気孔６ａが形成されている。そして、ブロック６の吸気孔６ａとワークテーブル２の吸気口２ａとを接続することによって、ブロック６上に配置されるガラス基板Ｇを吸着固定することが可能である。なお、吸気のための機構は、周知の排気ポンプ等によって構成されており、詳細は省略する。
The work table 2 has a plurality of blocks 6 as shown in an enlarged view in FIG. The plurality of blocks 6 are members for lifting and supporting the glass substrate G indicated by a two- dot chain line in the figure from the surface of the work table 2 and avoiding a processing line L (shown by a broken line) of the glass substrate G. In addition, it can be attached to an arbitrary position of the work table 2. The work table 2 is formed with a plurality of
＜テーブル移動機構＞
テーブル移動機構５は、図１に示すように、それぞれ１対の第１及び第２ガイドレール８，９と、第１及び第２移動テーブル１０，１１と、を有している。１対の第１ガイドレール８はベッド１の上面にｙ軸方向に延びて設けられている。第１移動テーブル１０は、第１ガイドレール８の上部に設けられ、第１ガイドレール８に移動自在に係合する複数のガイド部１０ａを下面に有している。第２ガイドレール９は第１移動テーブル１０の上面にｘ軸方向に延びて設けられている。第２移動テーブル１１は、第２ガイドレール９の上部に設けられ、第２ガイドレール９に移動自在に係合する複数のガイド部１１ａを下面に有している。第２移動テーブル１１の上部には、固定部材１２を介してワークテーブル２が取り付けられている。
<Table moving mechanism>
As shown in FIG. 1, the
以上のようなテーブル移動機構５によって、ワークテーブル２は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に移動自在である。なお、第１及び第２移動テーブル１０，１１は、詳細は省略するが、周知のモータ等の駆動手段によって駆動されるようになっている。
By the
［レーザ光照射ヘッド］
レーザ光照射ヘッド３は、図１及び図３に示すように、ベッド１の上面に配置された門型フレーム１ａに装着されており、レーザ光出力部１５と、光学系１６と、内部に回折光学素子（後述）が組み込まれた第１中空モータ１７と、内部に集光レンズ及び１対のウェッジプリズム（後述）が組み込まれた第２中空モータ１８と、を有している。また、レーザ光照射ヘッド３をｘ軸方向に移動させるためのｘ軸方向移動機構２１と、第１中空モータ１７及び第２中空モータ１８をｚ軸方向に移動させるためのｚ軸方向移動機構２２と、が設けられている。
[Laser irradiation head]
As shown in FIGS. 1 and 3, the laser
＜レーザ光出力部＞
レーザ光出力部１５は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザ光出力部１５によって、波長５３２ｎｍのグリーンレーザがｙ軸に沿ってワークテーブル２とは逆側に出射される。
<Laser light output unit>
The laser
＜光学系＞
光学系１６は、レーザ光出力部１５からのレーザ光を第１中空モータ１７に組み込まれた回折光学素子に導くものである。この光学系１６は、図３に拡大して示すように、第１〜第４ミラー２５〜２８と、レーザ出力を計測するパワーモニタ２９と、ビームエキスパンダ３０と、を有している。
<Optical system>
The
第１ミラー２５は、レーザ光出力部１５の出力側の近傍に配置されており、ｙ軸方向に出射されたレーザ光をｘ軸方向に反射する。第２ミラー２６は、ｙ軸方向において第１ミラー２５と並べて配置されており、ｘ軸方向に進行するレーザ光をｙ軸方向に反射して、ワークテーブル２側に導く。第３ミラー２７及び第４ミラー２８は、第１中空モータ１７の上方に配置されている。第３ミラー２７は第２ミラー２６によって反射されてきたレーザ光をｘ軸方向に導く。第４ミラー２８は第３ミラー２７によって反射されてきたレーザ光を下方（ｚ軸方向）に反射して、第１中空モータ１７に導く。ビームエキスパンダ３０は第２ミラー２６と第３ミラー２７との間に配置され、第２ミラー２６によって反射されてきたレーザ光を一定の倍率の平行光束に拡げるために設けられている。このビームエキスパンダ３０によって、レーザ光をより小さなスポットに集光させることが可能となる。
The
＜第１中空モータ＞
第１中空モータ１７は、図４の模式図で示すように、中心にｚ軸方向に延びる回転軸Ｒを有し、この回転軸Ｒを含む中央部１７ａが中空になっている。そして、この中空部１７ａに回折光学素子（Diffractive Optical Element：DOE）３２が固定されている。回折光学素子３２は、入力されたレーザ光を複数の光束に分岐するものである。このような構成により、回折光学素子３２は第１中空モータ１７の中心軸（回転軸Ｒ）の回りに回転させられるようになっている。
<First hollow motor>
As shown in the schematic diagram of FIG. 4, the first
＜第２中空モータ＞
第２中空モータ１９は、図４の模式図で、また図５の断面図で示すように、中心にｚ軸方向に延びる回転軸を有している。この回転軸は、第１中空モータ１７の回転軸Ｒと同軸である。この第２中空モータ１９は、回転軸Ｒを含む中心部に中空部１９ａを有している。中空部１９ａには、第１筒状部材３３ａが固定されており、この第１筒状部材３３ａの内周部の一端に、第１ウェッジプリズム３４ａが設けられている。また、第１筒状部材３３ａの内周部には、第２筒状部材３３ｂがｚ軸方向に沿って移動自在に設けられている。そして、この第２筒状部材３３ｂの一端部には第２ウェッジプリズム３４ｂが固定され、他端部には集光レンズ３５が固定されている。
<Second hollow motor>
As shown in the schematic diagram of FIG. 4 and the cross-sectional view of FIG. This rotation axis is coaxial with the rotation axis R of the first
このような構成により、１対のウェッジプリズム３４ａ，３４ｂと集光レンズ３５とを、第２中空モータ１９の中心軸（回転軸Ｒ）の回りに回転することができる。また、第１ウェッジプリズム３４ａに対して第２ウェッジプリズム３４ｂを接近、離反させることが可能である。
With such a configuration, the pair of
なお、ここでは、集光レンズ３５を第２ウェッジプリズム３４ｂとともに第２筒状部材３３ｂに固定したが、集光レンズ３５は第２中空モータ１９とは別に単独で配置するようにしても良い。
Here, the condensing
＜レーザ照射ヘッドの支持及び搬送系＞
以上のようなレーザ照射ヘッド３は、前述のように、ベッド１の門型フレーム１ａに支持されている。より詳細には、図３に示すように、門型フレーム１ａの上面にはｘ軸方向に延びる１対の第３ガイドレール３６が設けられており、この１対の第３ガイドレール３６及び図示しない駆動機構がｘ軸方向移動機構２１を構成している。そして、１対の第３ガイドレール３６には、支持部材３７が移動自在に支持されている。支持部材３７は、第３ガイドレール３６に支持された横支持部材３８と、横支持部材３８のワークテーブル２側の一端側から下方に延びる縦支持部材３９と、を有している。縦支持部材３９の側面には、ｚ軸方向に延びる１対の第４ガイドレール４０が設けられており、この１対の第４ガイドレール４０及び図示しない駆動機構がｚ軸方向移動機構２２を構成している。第４ガイドレール４０には、ｚ軸方向に移動自在に第３移動テーブル４１が支持されている。
<Support and transport system of laser irradiation head>
The
そして、レーザ光出力部１５、第１〜第４ミラー２５〜２８、パワーモニタ２９、及びビームエキスパンダ３０が、横支持部材３８に支持されている。また、第３移動テーブル４１にはモータ支持部材４２が固定されており、このモータ支持部材４２に、第１中空モータ１７及び第２中空モータ１９が支持されている。
The laser
＜レーザ照射ヘッドのまとめ＞
以上のような各構成部材により、入力されたレーザ光を複数の点に集光させるための多点集光部と、複数の集光点を多点集光部から出射される複数のレーザ光の中心軸の回りに回転させるための回転機構が形成されている。また、複数の集光点の回転軸を多点集光部から出力される複数のレーザ光の中心軸から偏倚させる偏倚機構と、中心軸から偏倚された複数の集光点をワークテーブルに載置されたガラス基板の表面に沿った平面内で中心軸の回りに回転させるレーザ光走査部と、が構成されている。具体的には、多点集光部は、回折光学素子３２及び集光レンズ３５により構成されている。回転機構は第１中空モータ１７により構成され、レーザ光走査部は第２中空モータ１９により構成されている。また、偏倚機構は、１対のウェッジプリズム３４ａ，３４ｂにより構成されている。
<Summary of laser irradiation head>
A multi-point condensing unit for condensing the input laser beam to a plurality of points by each of the components as described above, and a plurality of laser beams emitted from the multi-point condensing unit. A rotation mechanism for rotating around the central axis is formed. In addition, a biasing mechanism for biasing the rotation axes of the plurality of condensing points from the central axes of the plurality of laser beams output from the multi-point condensing unit, and the plurality of condensing points deviating from the central axes are mounted on the work table. And a laser beam scanning section that rotates around a central axis in a plane along the surface of the glass substrate placed. Specifically, the multipoint condensing unit is configured by a diffractive
［動作］
次に、レーザ光によるガラス基板の加工動作について説明する。
[Operation]
Next, the processing operation of the glass substrate with laser light will be described.
まず、ワークテーブル２の表面に複数のブロック６を設置する。このとき、複数のブロック６は、図２に示すように、ガラス基板Ｇの加工ラインＬを避けるように配置する。以上のようにして設置された複数のブロック６上に、加工すべきガラス基板Ｇを載置する。 First, a plurality of blocks 6 are installed on the surface of the work table 2. At this time, the plurality of blocks 6 are arranged so as to avoid the processing line L of the glass substrate G, as shown in FIG. The glass substrate G to be processed is placed on the plurality of blocks 6 installed as described above.
次に、ｘ軸方向移動機構２１によってレーザ照射ヘッド３をｘ軸方向に移動し、またテーブル移動機構５によってワークテーブル２をｙ軸方向に移動し、レーザ照射ヘッド３によるレーザ光の集光点が加工ラインＬのスタート位置にくるように位置させる。
Next, the
以上のようにしてレーザ照射ヘッド３及びガラス基板Ｇを加工位置に移動させた後、レーザ光をガラス基板に照射して加工を行う。ここでは、レーザ光出力部１５から出射されたレーザ光は、第１ミラー２５によって反射されて第２ミラー２６に導かれる。なお、第１ミラー２５に入射したレーザ光はパワーモニタ２９によってレーザ出力が計測される。第２ミラー２６に入射したレーザ光はｙ軸方向に反射され、ビームエキスパンダ３０によって光束が拡げられて第３ミラー２７に導かれる。そして、第３ミラー２７で反射され、さらに第４ミラー２８で反射されたレーザ光は、第１中空モータ１７の中心部に設けられた回折光学素子３２に入力される。
After the
回折光学素子３２と、集光レンズ３５と、１対のウェッジプリズム３４ａ，３４ｂと、によって、ガラス基板に複数の集光点が形成される。この動作について以下に詳細に説明する。
The diffractive
まず、回折光学素子３２と集光レンズ３５による作用を図６に模式的に示している。ここでは、説明の便宜上、１対のウェッジプリズムについては省略している。この図６に示すように、回折光学素子３２に入力されたレーザ光は、回折光学素子３２の仕様に応じて複数に分岐される。この例では、回折光学素子３２及び集光レンズ３５によって、円周上に９０°間隔で配置される４つの焦点（集光点）を形成する例を示している。そして、回折光学素子３２を第１中空モータ１７によって回転することにより、４つの集光点のすべてを、それらの中心軸Ｃを中心に回転させることができる。
First, the action of the diffractive
以上のような集光レンズ３５から出力されるレーザ光を、１対のウェッジプリズム３４ａ，３４ｂを通過させることにより、図４に示すように、第１中空モータ１７の中心軸（回転軸Ｒ）から半径ｒだけ偏倚させることができる。すなわち、集光レンズ３５から出射したレーザ光は、第２ウェッジプリズム３４ｂを通過することによってθだけ屈折される。そして、この屈折したレーザ光がさらに第１ウェッジプリズム３４ａを通過することにより、レーザ光は第２ウェッジプリズム３４ｂによって屈折された角度と同じ角度だけ逆に−θだけ屈折される。これにより、４つの集光点の回転軸Ｃは第１中空モータ１７の中心軸に対して平行に半径ｒだけ偏倚されることになる。
By passing the laser beam output from the
そして、第１及び第２ウェッジプリズム３４ａ，３４ｂを第２中空モータ１８によって回転させることにより、回転する４つの集光点のすべてを、半径ｒの円形の加工ラインＬに沿って走査させることができる。すなわち、４つの集光点はそれらの中心軸Ｃを中心に回転しながら円形の加工ラインＬに沿って走査されることになる。
Then, by rotating the first and
なお、第２筒状部材３３ｂを第１筒状部材３３ａに対して移動し、第１ウェッジプリズム３４ａと第２ウェッジプリズム３４ｂとの間隔を制御することによって、加工ラインＬの半径ｒを制御することができる。
The radius r of the processing line L is controlled by moving the second
ここで、レーザ光による１回の加工でガラスが除去される高さは数十μｍである。したがって、ガラス基板Ｇに孔開け加工を行う場合、集光点を加工ラインに沿って一度だけ走査しても孔を形成すること、すなわち加工ラインの内側の部分を抜き落とすことは、一般的に困難である。 Here, the height at which the glass is removed by one processing with a laser beam is several tens of μm. Therefore, when a hole is formed in the glass substrate G, it is generally possible to form a hole even if the condensing point is scanned only once along the processing line, that is, to remove a portion inside the processing line. Have difficulty.
そこで通常は、まず、集光点（加工部位）がガラス基板の下面に形成されるように、集光レンズ３５を含む第２中空モータ１９のｚ軸方向の位置をｚ軸方向移動機構２２によって制御する（図７（ａ）参照）。この状態で集光点を加工ラインに沿って１周した後、第２中空モータ１９のｚ軸方向の位置を制御することにより、図７（ｂ）に示すように、集光点を上昇させる。そして、同様に集光点を加工ラインに沿って１周した後、さらに集光点を上昇させる。以上の動作を繰り返し実行することにより、加工ラインの内側部分を抜き落として孔を形成することができる。
Therefore, normally, first, the position of the second
［特徴］
（１）複数の集光点を形成し、かつこれらの集光点を回転させつつ走査してガラス基板を加工ラインに沿って加工するので、従来の装置に比較して加工時間を短縮することができる。
[Feature]
(1) Since a plurality of condensing points are formed and the glass substrate is processed along the processing line by scanning while rotating these condensing points, the processing time can be shortened as compared with the conventional apparatus. Can do.
（２）レーザ照射ヘッド３をｚ軸方向に移動させることができるので、種々の板厚のガラス基板に対しても加工が可能となる。
(2) Since the
（３）加工ラインの走査のための構成を、１対のウェッジプリズム３４ａ，３４ｂによって構成しているので、走査のための構成が簡単になる。
(3) Since the configuration for scanning the processing line is configured by the pair of
（３）ワークテーブル２上に複数のブロック６を配置し、かつ複数のブロック６は加工ラインを避けて種々の位置に配置できるので、レーザ光によってブロック６が焼損するのを防止できる。また同様の理由により、加工ラインがブロック６によって制限を受けることがない。 (3) Since the plurality of blocks 6 are arranged on the work table 2 and the plurality of blocks 6 can be arranged at various positions avoiding the processing line, the block 6 can be prevented from being burned out by the laser beam. For the same reason, the processing line is not restricted by the block 6.
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes or modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
（ａ）前記実施形態では、回折光学素子３２及び集光レンズ３５によって、図６に示すように、円周上に等角度間隔で４つの集光点を形成したが、集光点の個数、配置はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、直線状に並ぶ４つの集光点が形成されるようにしてもよい。この場合は、加工幅内において均一にレーザ光が照射されることになる。
(A) In the above embodiment, as shown in FIG. 6, the diffractive
また、図９に示すように、複数の集光点が放射状に配置されるように形成しても良い。具体的には、図９の例では、円周上に等角度間隔で４つの集光点が形成されるとともに、これらの集光点を含めてｘ軸方向及びｙ軸方向に、それぞれ直線状に等間隔で４つの集光点が並ぶように形成されている。 Moreover, as shown in FIG. 9, you may form so that several condensing points may be arrange | positioned radially. Specifically, in the example of FIG. 9, four condensing points are formed at equal angular intervals on the circumference, and linear shapes are included in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively, including these condensing points. Are formed so that four condensing points are arranged at regular intervals.
（ｂ）前記実施形態では、集光点をｚ軸方向に移動させる機構として、集光レンズ３５を含む第２中空モータ１９をｚ軸方向移動機構２２によって移動させるようにしたが、集光レンズ３５を含む第２中空モータ１９を固定しておき、ワークテーブル２をｚ軸方向に移動させるようにしても良い。
(B) In the above embodiment, the second
（ｃ）光学系の具体的な構成は前記実施形態に限定されない。レーザ光出力部１５のレーザ光を、光軸の調整が容易で、かつ効果的に第１中空モータ１７の回折光学素子３２に入力できればよい。
(C) The specific configuration of the optical system is not limited to the above embodiment. It is only necessary that the laser beam of the laser
２ ワークテーブル
３ レーザ照射ヘッド
５ テーブル移動機構
６ ブロック（支持部材）
１５ レーザ出力部
１６ 光学系
１７ 第１中空モータ
１９ 第２中空モータ
２１ ｘ軸方向移動機構
２２ ｚ軸方向移動機構
３２ 回折光学素子
３４ａ，３４ｂ ウェッジプリズム
３５ 集光レンズ
Ｇ ガラス基板
Ｌ 加工ライン
2 Work table 3
DESCRIPTION OF
Claims (12)
加工すべきガラス基板が載置されるワークテーブルと、
レーザ光を出力するレーザ光出力部と、
入力されたレーザ光を複数の点に集光させるための多点集光部と、
前記複数の集光点を、前記多点集光部から出射される複数のレーザ光の中心軸の回りに回転させる回転機構と、
前記レーザ光出力部からのレーザ光を前記多点集光部に導く光学系と、
前記複数の集光点の回転軸を、前記多点集光部から出力される複数のレーザ光の中心軸から偏倚させる偏倚機構と、
前記中心軸から偏倚された前記複数の集光点を、前記ワークテーブルに載置されたガラス基板の表面に沿った平面内で、前記中心軸の回りに回転走査するレーザ光走査部と、
を備えたレーザ光によるガラス基板加工装置。 A processing apparatus that performs processing by irradiating a glass substrate with laser light,
A work table on which a glass substrate to be processed is placed;
A laser beam output unit for outputting a laser beam;
A multi-point condensing unit for condensing the input laser beam at a plurality of points;
A rotation mechanism for rotating the plurality of condensing points around the central axes of a plurality of laser beams emitted from the multi-point condensing unit;
An optical system for guiding the laser beam from the laser beam output unit to the multi-point focusing unit;
A biasing mechanism for biasing the rotation axes of the plurality of condensing points from the central axes of the plurality of laser beams output from the multipoint condensing unit;
A laser beam scanning unit that rotationally scans around the central axis in the plane along the surface of the glass substrate placed on the work table, the plurality of condensing points deviated from the central axis;
An apparatus for processing a glass substrate using laser light.
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