JP2011011212A - レーザ光によるガラス基板加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この装置は、ガラス基板が載置されるワークテーブル2と、レーザ光出力部15と、入力されたレーザ光を複数の点に集光させるための回折光学素子32及び集光レンズ35と、第1中空モータ17と、1対のウェッジプリズム34a,34bと、第2中空モータ19と、を備えている。第1中空モータ17は、複数の集光点を、集光レンズ35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。1対のウェッジプリズム34,34bは、複数の集光点の回転軸を、集光レンズ35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。第2中空モータ19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2の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。
【選択図】図4
Description
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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
Claims (12)
- ガラス基板にレーザ光を照射して加工を行う加工装置であって、
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。 - 前記多点集光部は、前記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、前記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、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記回転機構は、内部の中空部に前記回折光学素子が支持された第1中空モータである、請求項2に記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記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、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記偏倚機構は、前記2枚のウェッジプリズムの間隔を制御して前記中心軸の回りの回転する複数の集光点の回転半径を制御可能である、請求項4に記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記第2回転機構は、内部の中空部に前記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、請求項4又は5に記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記複数の集光点を前記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た、請求項1から6のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記z軸移動装置は、前記多点集光部及び前記レーザ光走査部を前記ガラス基板表面と直交する方向に移動する、請求項7に記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記ワークテーブルを前記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た、請求項1から8のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記多点集光部は、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、請求項1から9のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記多点集光部は、直線状に並ぶ複数の点にレーザ光を集光させる、請求項1から9のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
- 前記ワークテーブルは前記ガラス基板の下面に当接して前記ガラス基板を支持する複数の支持部を有し、前記複数の支持部は前記ガラス基板の加工ライン以外の部分に位置している、請求項1から11のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工装置。
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