JP6240497B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置、特に、レーザビームを基板上の加工予定ラインに沿って照射して加工を行うレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam along a planned processing line on a substrate.
レーザビームによって基板を加工する装置としては、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がガラス基板等のワークに照射される。グリーンレーザは、一般的にはガラス基板を透過するが、レーザビームを集光し、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ビームを吸収することになる。このような状態では、レーザビーム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 an apparatus for processing a substrate with a laser beam, for example, an apparatus disclosed in
また、特許文献2には、ワークに対してレーザビームを複数回照射することによって基板に溝を形成する装置が示されている。この特許文献2の装置では、基板の厚みにバラツキがあっても確実に溝が形成できるように、加工時に発生するプラズマの波長を検出している。そして、この検出されたプラズマの波長によって、レーザビームの照射を制御するようにしている。
特許文献2の装置に示されるように、基板を複数のチップに分断する場合、溝形成ラインに沿ってレーザビームを複数回照射する必要がある。このため、分断のためには、加工時間がかかり、加工時間を短縮化するために、レーザビームの照射回数を減らすことが要望されている。
As shown in the apparatus of
本発明の課題は、レーザビームを照射して溝を形成したり基板等のワークを分断したりする際の加工時間を短縮することにある。 An object of the present invention is to reduce a processing time when forming a groove by irradiating a laser beam or dividing a workpiece such as a substrate.
本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、レーザビームをワーク上の加工予定ラインに沿って照射して加工を行う装置である。この装置は、加工すべきワークが載置されるワークテーブルと、レーザビームを出力するレーザビーム出力部と、レーザビーム出力部からのレーザビームを複数のレーザビームに分岐してワーク上に集光させる分岐・集光機構と、分岐・集光機構からの複数のレーザビームを加工予定ラインに沿って走査する走査機構と、を備えている。 A laser processing apparatus according to one aspect of the present invention is an apparatus that performs processing by irradiating a laser beam along a planned processing line on a workpiece. This apparatus has a work table on which a work to be processed is placed, a laser beam output unit for outputting a laser beam, and a laser beam from the laser beam output unit is branched into a plurality of laser beams and condensed on the work. And a scanning mechanism for scanning a plurality of laser beams from the branching / condensing mechanism along a planned processing line.
この装置では、レーザビーム出力部から出力されたレーザビームは複数のレーザビームに分岐される。そして、分岐された複数のレーザビームが加工予定ラインに沿って走査される。このため、従来装置のように1つのレーザビームによって加工する場合に比較して、加工時間が短縮される。 In this apparatus, the laser beam output from the laser beam output unit is branched into a plurality of laser beams. Then, the plurality of branched laser beams are scanned along the planned processing line. For this reason, compared with the case where it processes with one laser beam like the conventional apparatus, processing time is shortened.
本発明の別の側面に係るレーザ加工装置では、分岐・集光機構は、1/4波長板と、ウォラストンプリズムと、集光手段と、を有する。1/4波長板は、レーザビーム出力部からのレーザビームが入射され、円偏光を出力する。ウォラストンプリズムは1/4波長板から出力される円偏光を2本のレーザビームに分岐する。集光手段はウォラストンプリズムから出力される2本のレーザビームをワーク上に集光させる。 In the laser processing apparatus according to another aspect of the present invention, the branching / condensing mechanism includes a quarter-wave plate, a Wollaston prism, and condensing means. The quarter-wave plate receives the laser beam from the laser beam output unit and outputs circularly polarized light. The Wollaston prism splits the circularly polarized light output from the quarter wavelength plate into two laser beams. The condensing means condenses the two laser beams output from the Wollaston prism on the workpiece.
ここで、1つのレーザビームを複数に分岐させるための構成として、回折光学素子としてのDOEを用いることが考えられる。DOEを用いてレーザビームを分岐することによって複数のレーザスポットを容易に形成することができる。 Here, it is conceivable to use a DOE as a diffractive optical element as a configuration for branching one laser beam into a plurality of parts. A plurality of laser spots can be easily formed by branching the laser beam using DOE.
しかし、DOEを用いた場合、加工に寄与する±1次の回折光より高次の回折光と0次光が加工ラインの外側に照射される。この高次の回折光と0次光の照射によってワークがダメージを受けるという問題がある。 However, when DOE is used, higher-order diffracted light and 0th-order light than the ± 1st-order diffracted light that contributes to processing are irradiated outside the processing line. There is a problem that the workpiece is damaged by the irradiation of the high-order diffracted light and zero-order light.
そこで本発明の装置では、ウォラストンプリズムの前段に、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板を設け、ウォラストンプリズムによって1つのレーザビームを2本のレーザビームに分岐するようにしている。 Therefore, in the apparatus of the present invention, a quarter-wave plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light is provided in front of the Wollaston prism, and one laser beam is branched into two laser beams by the Wollaston prism. Yes.
この装置では、分岐された2本のレーザビームを容易に得ることができる。また、この装置では、DOEで発生するような高次の回折光と0次光の発生がなく、ワークへのダメージを抑えることができる。 With this apparatus, it is possible to easily obtain two branched laser beams. Further, in this apparatus, there is no generation of high-order diffracted light and zero-order light as generated by DOE, and damage to the workpiece can be suppressed.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、分岐・集光機構は、ウォラストンプリズムを回転させる回転機構をさらに有する。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the branching / condensing mechanism further includes a rotation mechanism that rotates the Wollaston prism.
ウォラストンプリズムを回転させることによって、レーザビームを曲線状の加工ラインに沿って容易に走査することができる。 By rotating the Wollaston prism, the laser beam can be easily scanned along a curved processing line.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、加工予定ラインは直線部及び曲線部を含んでいる。回転機構は、曲線部上では曲線部の曲率に応じてウォラストンプリズムを回転させる。また、走査機構は、曲線部に沿って2本のレーザビームが走査されるときには、ウォラストンプリズムの入射光中心が2本のレーザビームの集光点を結ぶ弦の中心に一致するように走査する。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the processing scheduled line includes a straight portion and a curved portion. The rotation mechanism rotates the Wollaston prism on the curved portion according to the curvature of the curved portion. In addition, when the two laser beams are scanned along the curved portion, the scanning mechanism scans so that the incident light center of the Wollaston prism coincides with the center of the string connecting the condensing points of the two laser beams. To do.
ここでは、ウォラストンプリズムの回転角度を調整することによって、2本のレーザスポットを任意の曲線に沿って走査することができる。 Here, the two laser spots can be scanned along an arbitrary curve by adjusting the rotation angle of the Wollaston prism.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、分岐・集光機構は、分岐された2本のレーザビームの間隔を変更するための間隔調整機構をさらに有している。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the branching / condensing mechanism further includes an interval adjusting mechanism for changing the interval between the two branched laser beams.
分岐された2本のレーザビームの間隔を調整すると、2本のレーザビームの照射時間の間隔(先のレーザビームの照射タイミングと後のレーザビームの照射タイミングとの間の時間:以下、「加工間隔の時間」と記す)を変えることができる。このため、加工された溝の深さを変えたり、孔あけ加工の場合は孔径を変えたりすることができる。また、加工予定ラインが直線部と曲線部とを含んでいる場合に、直線部と曲線部とで加工間隔の時間を変える必要が有る場合に、対応が容易になる。 When the interval between the two branched laser beams is adjusted, the interval between the irradiation times of the two laser beams (the time between the irradiation timing of the previous laser beam and the irradiation timing of the subsequent laser beam: Can be changed). For this reason, the depth of the processed groove can be changed, or in the case of drilling, the hole diameter can be changed. Further, when the planned machining line includes a straight line portion and a curved line portion, it becomes easy to cope with the case where it is necessary to change the processing interval time between the straight line portion and the curved line portion.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、加工予定ラインは直線部及び曲線部を含んでいる。そして、間隔調整機構は、曲線部上では2本のレーザビームの間隔を直線部上での間隔より狭くする。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the processing scheduled line includes a straight portion and a curved portion. The interval adjusting mechanism makes the interval between the two laser beams narrower than the interval on the linear portion on the curved portion.
加工予定ラインが直線部と曲線部とを含んでいる場合、2本のレーザビームの間の加工予定ラインの長さは、曲線部の方が長くなる。そこで、曲線部上においては、2本のレーザビームの間隔を直線部上でのそれより狭くすることにより、直線部と曲線部における加工間隔の時間を同じにすることができる。 When the planned processing line includes a straight portion and a curved portion, the length of the planned processing line between the two laser beams is longer in the curved portion. Therefore, by making the interval between the two laser beams narrower than that on the straight line portion on the curved portion, the processing interval time in the straight portion and the curved portion can be made the same.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、間隔調整機構は、ウォラストンプリズムと集光手段との間に配置されたビームエキスパンダを有する。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the interval adjusting mechanism has a beam expander disposed between the Wollaston prism and the light condensing means.
ここでは、簡単な構成で間隔調整機構を実現することができる。 Here, the interval adjusting mechanism can be realized with a simple configuration.
本発明のさらに別の側面に係るレーザ加工装置では、分岐・集光機構は、1/4波長板を回転させるための波長板回転機構をさらに有している。 In the laser processing apparatus according to still another aspect of the present invention, the branching / condensing mechanism further includes a wave plate rotating mechanism for rotating the quarter wave plate.
1/4波長板を回転させることにより、2本のレーザビームの集光点におけるエネルギ比率を調整することができる。 By rotating the quarter wavelength plate, the energy ratio at the condensing point of the two laser beams can be adjusted.
以上のような本発明では、レーザ加工装置において、レーザビームを照射して溝を形成したりワークを分断したりする際の加工時間を短縮することができる。 In the present invention as described above, in the laser processing apparatus, it is possible to shorten the processing time when forming a groove or dividing a workpiece by irradiating a laser beam.
[全体構成]
図1に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、ワークとしての例えばガラス基板にレーザビームを照射して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ビームを照射するためのレーザビーム照射ヘッド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 laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus is an apparatus for irradiating a laser beam, for example, on a glass substrate as a workpiece to perform processing such as drilling. 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2>
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]
<
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の加工予定ライン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
<テーブル移動機構5>
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。
<
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
[レーザビーム照射ヘッド3]
レーザビーム照射ヘッド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、レーザビーム出力部15と、光学系16と、内部にウォラストンプリズム(後述)が組み込まれた中空モータ17と、間隔調整用のビームエキスパンダ18と、集光レンズとしてのfθレンズ20と、を有している。光学系16、ウォラストンプリズムを有する中空モータ17、ビームエキスパンダ18、及びfθレンズ20により、レーザビーム出力部15からのレーザビームを複数のレーザビームに分岐して基板上に集光させる分岐・集光機構が構成されている。
[Laser beam irradiation head 3]
As shown in FIGS. 1 and 3, the laser
また、レーザビーム照射ヘッド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、中空モータ17及びfθレンズ20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。
Further, an X-axis
<レーザビーム出力部15>
レーザビーム出力部15は従来と同様のレーザ管により構成されている。このレーザビーム出力部15によって、波長532nmのグリーンレーザビームが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
The laser
<光学系16>
光学系16は、レーザビーム出力部15からのレーザビームを中空モータ17の内部に導くものである。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、1/4波長板31と、を有している。
<
The
第1ミラー25は、レーザビーム出力部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ビームをX軸方向に反射する。第2ミラー26は、X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ビームを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は、Y軸方向において第2ミラー26と逆側に配置されており、第2ミラー26によって反射されてきたレーザビームを反射してX軸方向に導く。第4ミラー28は中空モータ17の上方に配置されており、第3ミラー27によって反射されてきたレーザビームを反射して、1/4波長板31を介して中空モータ17に導く。
The
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ビーム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、レーザビーム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
図4に模式的に示すように、1/4波長板31は中空モータ17の前段(レーザビームの進行方向の上流側)に配置されている。この1/4波長板31は、直線偏光を円偏光に変換するために設けられている。また、1/4波長板31を回転するためのモータ19が設けられている。
As schematically shown in FIG. 4, the quarter-
<中空モータ17>
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(入射光中心でもある)を有し、この回転軸を含む中央部が中空になっている。そして、この中空部にウォラストンプリズム33が配置されている。
<
As shown in the schematic diagram of FIG. 4, the
ウォラストンプリズム33は、図5に示すように、2本の水晶プリズム33a,33bで構成されている。2本の水晶プリズム33a,33bは互いに直交する光学軸を有している。このウォラストンプリズム33は、入射したレーザビームを互いに直交する2本の直線偏光ビーム(異常光と常光)に分岐する機能を有している。なお、図5において、光軸上に付した直線と●は偏光の振動方向を示している。
As shown in FIG. 5, the
ここで、ウォラストンプリズム33は入射されるレーザビームに対して所定の角度に配置しないと2本のビームに分岐させることはできない。すなわち、ウォラストンプリズム33を回転させると、ある角度位置では入射されるレーザビームは2本のビームに分岐されるが、他の角度位置では分岐させることができない。
Here, the
そこで、ウォラストンプリズム33の前段に、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板31を設けている。これにより、回転する中空モータ17に入射するレーザビームは円偏光になる。
Therefore, a
以上のような構成によって、ウォラストンプリズム33を回転させても、どの角度位置においてもレーザビームを2本のレーザビームに分岐することが可能になる。
With the configuration described above, even if the
なお、1/4波長板31をモータ19によって回転させることにより、ウォラストンプリズム33によって分岐された2本のレーザビームのエネルギ比率を変えることができる。
The energy ratio of the two laser beams branched by the
<ビームエキスパンダ18>
ビームエキスパンダ18は、ウォラストンプリズム33とfθレンズ20との間に配置されている。例えば、倍率(1/M)のビームエキスパンダ18を設けることによって、径Dのレーザビームがビームエキスパンダ18に入射すると、ビームエキスパンダ18からは径D/Mのレーザビームが出射される。また、ビームエキスパンダ18に分岐角2θで入射した2本のレーザビームは、分岐角2Mθで出射される。そして、fθレンズ20の焦点距離をfとすると、基板上での2本のレーザビームの間隔は2×f×M×θとなる。このように、ビームエキスパンダ18の倍率(1/M)により、2本のレーザビームの間隔を調整することができる。
<
The
<fθレンズ>
fθレンズ20はビームエキスパンダ18から出射された2本のレーザビームをガラス基板G上あるいはガラス基板G中のZ軸方向の任意の位置に集光させるためのレンズである。
<Fθ lens>
The
<レーザビーム照射ヘッドの支持及び搬送系>
以上のようなレーザビーム照射ヘッド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 beam irradiation head>
The laser
そして、レーザ出力部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、1/4波長板31、ウォラストンプリズム33を含む中空モータ17、間隔調整用ビームエキスパンダ18、及びfθレンズ20が、第3移動テーブル41に支持されている。
The
[動作]
ガラス基板に加工を行う場合は、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。
[Operation]
When processing a glass substrate, first, a plurality of
次に、X軸方向移動機構21によってレーザビーム照射ヘッド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、レーザビーム照射ヘッド3によるレーザビーム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 laser
以上のようにしてレーザビーム照射ヘッド3及びガラス基板Gを加工位置に移動させた後、レーザビームをガラス基板Gに照射して加工を行う。ここでは、レーザビーム出力部15から出射されたレーザビームは、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に入射したレーザビームはパワーモニタ29によってレーザ出力が計測される。第2ミラー26に入射したレーザビームは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で反射されたレーザビームは、さらに第4ミラー28で反射され、1/4波長板31に入力される。1/4波長板31からは円偏光に変換されたレーザビームが出力される。
After the laser
この円偏光に変換されたレーザビームは中空モータ17の内部に設けられたウォラストンプリズム33に入力される。このウォラストンプリズム33を通過したレーザビームは、分岐角度2θで2本のレーザビームに分岐されて出力される。そして、2本のレーザビームは、前述のように、倍率(1/M)のビームエキスパンダ18を通過することによって分岐角2Mθで出力される。そして、焦点距離fのfθレンズ20によって、基板上において間隔が2×f×M×θの2本のレーザビームが照射される。
The laser beam converted into the circularly polarized light is input to a
以上のようにして得られた2本のレーザビームを、加工予定ラインに沿って走査することにより、より短時間でレーザ加工を行うことができる。 Laser processing can be performed in a shorter time by scanning the two laser beams obtained as described above along the planned processing line.
[曲線部の加工]
図6に示すように、半径Rの曲線に沿って2本のレーザビームを走査する場合は、入射光中心が曲線の内側(破線で示す)に位置するように走査する必要がある。より詳細には、まず、直線部から曲線部に移行する際には、図7(a)に示すように、一方のレーザビームの位置P2を中心とする半径r(2本のレーザビームの間隔)の円と、加工予定ラインの曲線部の軌跡と、の交点に他方のレーザビームの位置P1がくるように、入射光位置とウォラストンプリズム33の回転角を決定する。
[Curved part processing]
As shown in FIG. 6, when two laser beams are scanned along a curve of radius R, it is necessary to scan so that the center of the incident light is located inside the curve (indicated by a broken line). More specifically, as shown in FIG. 7A, first, when moving from the straight line portion to the curved portion, the radius r (the interval between the two laser beams is centered on the position P2 of one laser beam. ) And the rotation angle of the
また、曲線部においては、図7(b)に示すように、入射光中心が2本のレーザビームを結ぶ弦の中心となるようにする。これにより、加工予定ラインに沿って2本のレーザビームを誤差なく走査することができる。 In the curved portion, as shown in FIG. 7B, the incident light center is set to be the center of the string connecting the two laser beams. Thereby, it is possible to scan the two laser beams along the planned processing line without error.
[特徴]
(1)1本のレーザビームを2本のレーザビームに分岐し、それぞれを同じ加工予定ラインに沿って走査するので、加工時間を短縮することができる。また、加工予定ラインが曲線部を含む場合であっても、簡単にかつ誤差なく加工を行うことができる。
[Feature]
(1) Since one laser beam is branched into two laser beams and each is scanned along the same scheduled processing line, the processing time can be shortened. Further, even when the planned processing line includes a curved portion, the processing can be performed easily and without error.
(2)ウォラストンプリズム33によってレーザビームを分岐しているので、DOEを用いたときのような高次の回折光と0次光の発生がない。したがって、基板へのダメージを抑えることができる。
(2) Since the laser beam is branched by the
(3)ビームエキスパンダ18の倍率を変えることによって、2本のレーザビームの間隔を変えることができる。このため、例えば孔あけ加工において、孔径を変えることができる。
(3) By changing the magnification of the
(4)1/4波長板31を調整することで、2本のレーザビームの集光点におけるエネルギ比率を調整することができる。
(4) By adjusting the
[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)加工予定ラインが直線部と曲線部を含む場合、2本のレーザビーム間の加工予定ラインの長さは、曲線部の方が長くなる。したがって、2本のレーザビームの間隔を直線部と曲線部とで同じにしたまま走査すると、曲線部では一方のレーザビームで加工されたタイミングから他方のレーザビームで加工されるタイミングまでの加工間隔の時間が長くなる。この加工間隔の時間を直線部と曲線部とで同じにするためには、2本のレーザビームの間隔を、曲線部では狭くなるようにすればよい。 (A) When the processing planned line includes a straight line portion and a curved portion, the length of the processing planned line between the two laser beams is longer in the curved portion. Accordingly, when scanning is performed while keeping the interval between the two laser beams the same between the straight line portion and the curved portion, the processing interval from the timing processed with one laser beam to the timing processed with the other laser beam is detected in the curved portion. The time will be longer. In order to make the processing interval time the same between the linear portion and the curved portion, the interval between the two laser beams may be narrowed at the curved portion.
これを実現するためには、ウォラストンプリズム33とfθレンズ20との間に設けられたビームエキスパンダをズームエキスパンダにすればよい。ズームビームエキスパンダを用いることによって、加工間隔の時間を直線部と曲線部とで同じにすることができるだけではなく、孔あけ加工において、加工中に孔径を制御でき、テーパ状の孔を加工することができる。
In order to realize this, the beam expander provided between the
(b)ビームエキスパンダ18によってビーム径が(1/M)倍されると、fθレンズ20による集光ビーム径が基板上(像面)においてM倍になる。
(B) When the beam diameter is multiplied by (1 / M) by the
これを防止する必要がある場合は、ウォラストンプリズム33よりレーザ光源側のビームエキスパンダ30の倍率をM倍にすればよい。
If it is necessary to prevent this, the magnification of the
(c)ウォラストンプリズム33の出射側のビームエキスパンダ18とfθレンズ20とを一体のズームレンズで構成してもよい。
(C) The
(d)集光手段としてfθレンズを用いたが、集光手段は、レーザビームを集光できるレンズであればよく、fθレンズに限定されない。 (D) Although the fθ lens is used as the condensing unit, the condensing unit may be any lens that can condense the laser beam, and is not limited to the fθ lens.
(e)前記実施形態では、グリーンレーザを用いてガラス基板を加工する装置について説明したが、レーザビーム出力部に他の波長のレーザ光源を用いて他の材質の被加工物を加工してもよく、例えば、UVレーザを用いてサファイヤ基板を加工することとしてもよい。 (E) In the above embodiment, an apparatus for processing a glass substrate using a green laser has been described. However, even if a workpiece of another material is processed using a laser light source of another wavelength in the laser beam output unit. For example, the sapphire substrate may be processed using a UV laser.
2 ワークテーブル
3 レーザビーム照射ヘッド
5 テーブル移動機構
15 レーザビーム出力部
16 光学系
17 中空モータ
18 ビームエキスパンダ
19 モータ
20 fθレンズ
31 1/4波長板
33 ウォラストンプリズム
2 Work table 3 Laser
Claims (5)
加工すべきワークが載置されるワークテーブルと、
レーザビームを出力するレーザビーム出力部と、
前記レーザビーム出力部からのレーザビームを複数のレーザビームに分岐してワーク上に集光させる分岐・集光機構と、
前記分岐・集光機構からの複数のレーザビームを前記加工予定ラインに沿って走査する走査機構と、
を備え、
前記分岐・集光機構は、
前記レーザビーム出力部からのレーザビームが入射され、円偏光を出力する1/4波長板と、
前記1/4波長板から出力される円偏光を2本のレーザビームに分岐するウォラストンプリズムと、
前記ウォラストンプリズムから出力される2本のレーザビームをワーク上に集光させるための集光手段と、
前記ウォラストンプリズムを回転させる回転機構と、
を有し、
前記回転機構は、前記曲線部上では前記曲線部の曲率に応じて前記ウォラストンプリズムを回転させ、
前記走査機構は、前記曲線部に沿って2本のレーザビームが走査されるときには、前記ウォラストンプリズムの入射光中心が2本のレーザビームの集光点を結ぶ弦の中心に一致するように走査する、
レーザ加工装置。 A laser processing apparatus for performing processing by irradiating a laser beam along a processing scheduled line including a linear portion and a curved portion of a workpiece,
A work table on which a work to be machined is placed;
A laser beam output section for outputting a laser beam;
A branching / condensing mechanism for branching the laser beam from the laser beam output unit into a plurality of laser beams and condensing on the workpiece;
A scanning mechanism that scans a plurality of laser beams from the branching / condensing mechanism along the planned processing line;
Equipped with a,
The branching / condensing mechanism is
A quarter-wave plate that receives the laser beam from the laser beam output unit and outputs circularly polarized light;
A Wollaston prism that splits the circularly polarized light output from the quarter-wave plate into two laser beams;
Condensing means for condensing the two laser beams output from the Wollaston prism on the workpiece;
A rotation mechanism for rotating the Wollaston prism;
Have
The rotating mechanism rotates the Wollaston prism according to the curvature of the curved portion on the curved portion,
In the scanning mechanism, when two laser beams are scanned along the curved portion, the incident light center of the Wollaston prism coincides with the center of the string connecting the condensing points of the two laser beams. Scan,
Laser processing equipment.
請求項2に記載のレーザ加工装置。 Before Symbol interval adjustment mechanism, it said over curved portion narrower than an interval of the interval of the laser beam of the two on the straight line portion,
The laser processing apparatus according to claim 2 .
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