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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