TWI395630B - 使用雷射光之玻璃基板加工裝置 - Google Patents

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TWI395630B
TWI395630B TW099120760A TW99120760A TWI395630B TW I395630 B TWI395630 B TW I395630B TW 099120760 A TW099120760 A TW 099120760A TW 99120760 A TW99120760 A TW 99120760A TW I395630 B TWI395630 B TW I395630B
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Issei Kumatani
Seiji Shimizu
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Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
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Description

使用雷射光之玻璃基板加工裝置
本發明係關於一種玻璃基板加工裝置，特別是關於將雷射光照射在玻璃基板而進行加工之玻璃基板加工裝置。
就使用雷射光之玻璃基板加工裝置而言，已知有一種例如下述之專利文獻1所示之裝置。在該加工裝置中，波長532nm左右之綠色雷射光係照射在玻璃基板等工件。一般而言，綠色雷射光係穿透玻璃基板，但當將雷射光予以聚光，其強度超過某臨限值時，玻璃基板即吸收雷射光。在此狀態下，在雷射光之聚光部會產生電漿，藉此玻璃基板會蒸散。利用以上原理，可進行在玻璃基板形成孔等之加工。
此外，下述之專利文獻2掲示有一種雷射加工裝置，係在工件之表面上使雷射光以描繪出圓、橢圓等軌跡的方式旋轉，或朝左右、上下、傾斜等任意方向掃描。
(先前技術文獻) (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開2007-118054號公報
(專利文獻2)日本特開平8-192286號公報
利用前述之習知使用雷射光之加工裝置將例如孔形成在玻璃基板時，沿著孔之圓周(加工線)掃描雷射光，將該加工線之內部切下，藉此而形成孔。此外，此時利用專利文獻2所掲示之機構，一面使雷射光螺旋旋轉，一面進行加工，藉此使加工容易地進行。
然而，在習知利用雷射光之玻璃基板之加工方法中，會有加工時間變長之問題。因此，期待加工時間之縮短化。
本發明之課題係在於使用雷射光進行玻璃基板之加工時縮短加工時間。
第1態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係具備：工件台，載置要加工之玻璃基板；雷射光輸出部，輸出雷射光；多點聚光部，用以使輸入之雷射光聚光於複數個點；旋轉驅動機構，用以使複數個聚光點繞著該等之1個的中心軸之周圍旋轉；光學系統，將來自雷射光輸出部之雷射光導向多點聚光部；雷射光掃描部，使繞著1個中心軸之周圍旋轉的複數個聚光點的所有聚光點在沿著玻璃基板之表面的平面內朝任意方向掃描；及z軸移動裝置，用以使前述複數個聚光點朝與前述玻璃基板表面正交之方向移動。
在該裝置中，從雷射光輸出部輸出之雷射光係經由光學系統而輸入至多點聚光部。輸入至多點聚光部的雷射光係分歧為複數個，且被聚光在複數個點。複數個聚光點係繞著1個中心軸之周圍旋轉，且藉由雷射光掃描部而朝任意方向掃描。
在此，形成有複數個聚光點，該複數個聚光點係旋轉且沿著加工線進行掃描，藉此而對玻璃基板進行加工。因此，與習知之以1個聚光點進行之加工相比較，可縮短加 工時間。
另外，在該裝置中，可使複數個聚光點朝與玻璃基板表面正交之z軸方向移動。因此，可對各種板厚之玻璃基板進行加工。
第2態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，多點聚光部係具備：繞射光學元件，使經由光學系統而輸入之雷射光分歧為複數個光束；及聚光透鏡，使由繞射光學元件所分歧之各個光束聚光。
第3態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，z軸移動裝置係使多點聚光部及雷射光掃描部朝與玻璃基板表面正交的方向移動。
在此，藉由使多點聚光部及雷射光掃描部朝z軸方向移動，而可使聚光點在玻璃基板之厚度方向(即z軸方向)移動。
第4態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，復具備用以使工件台在沿著玻璃基板之表面的平面內移動之工件台移動裝置。
在此，藉由使工件台移動，即可超出雷射光掃描部之掃描範圍地對工件進行加工。因此，雷射光掃描部之構成變得簡單。此外，可在廣範圍下對工件進行加工。
第5態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第2 態樣之裝置中，旋轉驅動機構為在內部之中空部支持有繞射光學元件的第1中空馬達。
第6態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，多點聚光部係使雷射光聚光在以等角度間隔配置於圓周上的複數個點。
第7態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，多點聚光部係使雷射光聚光在排列成直線狀的複數個點。
第8態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，工件台係具有與玻璃基板之下表面抵接且支持玻璃基板之複數個支持部。此外，複數個支持部係位在玻璃基板之加工線以外的部分。
對板厚較厚之玻璃基板進行加工時，首先使雷射光聚光在玻璃基板之下表面附近，使該聚光點沿著加工線掃描而進行加工。接著，使聚光點上升，與前述同樣地使該聚光點沿著加工線掃描而進行加工。反覆進行以上之動作以對玻璃基板進行所希望之加工。亦即，在最初之階段使雷射光聚光於玻璃基板之下表面，因此當工件台之支持部位於加工線時，有支持部因雷射光而燒損之情形。
因此，在第8態樣之發明中，工件台之複數個支持部係位在玻璃基板之加工線以外的部分。因此，可防止支持部因雷射光而燒損。
第9態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，雷射光掃描部係具有：x方向電鏡(galvano mirror)，用以使雷射光在沿著玻璃基板之表面的平面內朝x軸方向掃描；y方向電鏡，用以使雷射光在沿著玻璃基板之表面的平面內朝與x軸正交之y軸方向掃描。
在此，藉由x方向電鏡及y方向電鏡，可使雷射光在沿著玻璃基板之表面的平面內朝任意之方向掃描。
第10態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第2態樣之裝置中，聚光透鏡為fθ透鏡。
第11態樣之玻璃基板加工裝置係在第1態樣之裝置中，復具備使複數個聚光點之旋轉軸自從多點聚光部輸出之複數個雷射光的中心軸偏移的偏移機構。此外，雷射光掃描部係使自中心軸偏移之複數個聚光點在沿著載置於工件台之玻璃基板之表面的平面內繞著中心軸的周圍旋轉掃描。
在此，形成有複數個聚光點，使該複數個聚光點旋轉。再者，使複數個聚光點之旋轉軸偏移，該偏移之複數個聚光點係以預定之旋轉半徑旋轉，並沿著圓形之加工線掃描。因此，沿著圓形之加工線對玻璃基板進行加工時，與習知之以1個聚光點所進行之加工相比較，可縮短加工時間。此外，用以使複數個聚光點偏移之構成係利用例如1對楔形稜鏡(wedge prism)而可實現。因此，不需要一般用以掃描雷射光而使用之2個電鏡，而可廉價地實現裝置整體。
第12態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第11態樣之裝置中，偏移機構係具有對向配置之2片楔形稜鏡。
在此，能以簡單之機構使複數個聚光點偏移。
第13態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第12態樣之裝置中，偏移機構係控制2片楔形稜鏡之間隔而可控制繞著中心軸的周圍旋轉之複數個聚光點的旋轉半徑。
在此，只要控制2片楔形稜鏡之間隔，即可改變圓形之加工線的旋轉半徑。
第14態樣之使用雷射光之玻璃基板加工裝置係在第12態樣之裝置中，雷射光掃描部為在內部之中空部支持有2片楔形稜鏡的第2中空馬達。
在以上之本發明中，於使用雷射光之玻璃基板的加工中，與習知技術相比較，可謀求加工時間之縮短化。此外，裝置構成變得簡單，而可抑制裝置之成本。
 第1實施形態 (整體構成)
第1圖係顯示本發明之第1實施形態之玻璃基板加工裝置的整體構成。該玻璃基板加工裝置係對玻璃基板照射雷射光而進行開孔等加工之裝置，且具備床1、載置作為工件之玻璃基板的工件台2、及用以將雷射光照射在玻璃基板之雷射光照射頭3。在此，如第1圖所示，在沿著床1之上表面的平面，將彼此正交之軸定義為x軸、y軸，將與該等x軸、y軸正交之鉛直方向的軸定義為z軸。此外，將沿著x軸之兩方向(+方向及-方向)定義為x軸方向，將沿著y軸之兩方向定義為y軸方向，將沿著z軸之兩方向定義為z軸方向。
[工件台及其移動機構]
＜工件台＞
工件台2係形成為矩形狀，且在工件台2的下方係設置有用以使工件台2沿x軸方向及y軸方向移動的台移動機構5。
工件台2係如第2圖之放大圖所示，具有複數個塊件6。該複數個塊件6係用以將圖中二點鏈線所示之玻璃基板G從工件台2之表面予以提起並支持之構件，且為了避開玻璃基板G之加工線L(以虛線所示者)，可安裝在工件台2之任意位置。此外，在工件台2以格子狀形成有複數個吸氣口2a，且在各塊件6形成有朝上下方向貫通之吸氣口6a。而且，藉由連接塊件6之吸氣口6a及工件台2之吸氣口2a，而可吸著固定配置在塊件6上之玻璃基板G。此外，吸氣用之機構係由周知之排氣泵等所構成，在此省略其詳細說明。
＜台移動機構＞
台移動機構5係如第1圖所示，分別具有1對之第1及第2導引軌道8、9、及第1及第2移動台10、11。1對之第1導引軌道8係朝y軸方向延伸而設置在床1之上表面。第1移動台10係設置在第1導引軌道8之上部，且在下表面具有以移動自如之方式卡合在第1導引軌道8之複數個導引部10a。第2導引軌道9係朝x軸方向延伸而設置在第1移動台10之上表面。第2移動台11係設置在第2導引軌道9之上部，且在下表面具有以移動自如之方式卡合在第2導引軌道9之複數個導引部11a。在第2移動台11之上部，經由固定構件12安裝有工件台2。
藉由以上之台移動機構5，工件台2係可朝x軸方向及y軸方向移動自如。此外，雖省略第1及第2移動台10、11之詳細說明，但該等係由周知之馬達等驅動手段等所驅動。
[雷射光照射頭]
雷射光照射頭3係如第1圖及第3圖所示，安裝在配置於床1之上表面的門型框1a，且具有雷射光輸出部15、光學系統16、在內部組裝有繞射光學元件之中空馬達17、x方向電鏡18、y方向電鏡19、及作為聚光透鏡之fθ透鏡20。此外，設置有：用以使雷射光照射頭3朝x軸方向移動之x軸方向移動機構21；及用以使中空馬達17、x方向電鏡18、y方向電鏡19及fθ透鏡20朝z軸方向移動之z軸方向移動機構22。
＜雷射光輸出部＞
雷射光輸出部15係由與以往相同之雷射管所構成。藉由該雷射光輸出部15將波長532nm之綠色雷射沿著y軸朝工件台2之相反側射出。
＜光學系統＞
光學系統16係將來自雷射光輸出部15之雷射光導向組裝在中空馬達17之繞射光學元件(後述)者。該光學系統16係如第3圖之放大圖所示，具有第1至第4鏡(mirror)25至28、用以測量雷射輸出之功率監視器29、及擴束器(beam expander)30。
第1鏡25係配置在雷射光輸出部15之輸出側的附近，且使朝y軸方向射出之雷射光朝x軸方向反射。第2鏡26係在y軸方向與第1鏡25排列配置，並且使朝x軸方向前進之雷射光朝y軸方向反射，以導向工件台2側。第3鏡27係配置在中空馬達17之上方，並將由第2鏡26反射而來之雷射光導向下方(z軸方向)。第4鏡28係朝中空馬達17之橫方向接近配置，並將由第3鏡27反射而來之雷射光導向中空馬達17。擴束器30係配置在第2鏡26與第3鏡27之間，並且設置成用以使由第2鏡26反射而來之雷射光擴展至一定倍率之平行光束。藉由該擴束器30可使雷射光聚光在更小之點。
<中空馬達>
中空馬達17係如第4圖之示意圖所示，在中心具有朝x軸方向延伸之旋轉軸，包含該旋轉軸之中空部17a係形成中空。此外，在該中空部17a固定有繞射光學元件(DOE,Diffractive Optical Element)34。繞射光學元件34係使輸入之雷射光分歧為複數個光束。
<x、y方向電鏡>
x方向電鏡18及y方向電鏡19係如周知，為在電鏡掃描器(galvano scanner)所使用之鏡。x方向電鏡18係使雷射光在玻璃基板上的聚光點朝x軸方向掃描的鏡。此外，y方向電鏡19係使雷射光在玻璃基板上的聚光點朝y軸方向掃描的鏡。藉由驅動該等鏡18、19，可使聚光點在沿著前述玻璃基板之表面的平面內朝任意方向掃描。
＜fθ透鏡＞
fθ透鏡20係用以使雷射光聚光在玻璃基板上或玻璃基板中之z軸方向的任意位置之透鏡。然而，z軸方向之聚光位置係與x軸方向及y軸方向皆僅在例如30mm左右之限定的範圍內可被控制。
＜雷射光照射頭之支持及搬送系統＞
上述之雷射光照射頭3係如前所述，被支持在床1之門型框1a。更詳細而言，如第3圖所示，在門型框1a之上表面，設置有朝x軸方向延伸之1對第3導引軌道36，該1對第3導引軌道36及未圖示的驅動機構係構成x軸方向移動機構。此外，在該1對第3導引軌道36係以移動自如之方式支持有支持構件37。支持構件37係具有被支持在第3導引軌道36之橫支持構件38、及從橫支持構件38之工件台2側的一端朝下方延伸之縱支持構件39。在縱支持構件39之側面，設置有朝z軸方向延伸之一對第4導引軌道40，該1對之第4導引軌道40及未圖示之驅動機構係構成z軸方向移動機構22。在第4導引軌道40，以朝z軸方向移動自如之方式支持有第3移動台41。
此外，雷射光輸出部15、第1至第3鏡25至27、功率監視器29及擴束器30係被支持在橫支持構件38。此外，第4鏡28、中空馬達17、x及y方向電鏡18、19及fθ透鏡20係被支持在第3移動台41。
＜雷射光照射頭之總結＞
藉由以上之各構成構件，構成有：用以使輸入之雷射光聚光在複數個點的多點聚光部；用以使複數個聚光點繞著1個旋轉軸之周圍旋轉之旋轉驅動機構；及用以使繞著1個旋轉軸之周圍旋轉之複數個聚光點在沿著玻璃基板之表面的平面內朝任意之方向掃描的雷射光掃描部。具體而言，多點聚光部係由繞射光學元件34及fθ透鏡20所構成。雷射光掃描部係由x方向電鏡18及y方向電鏡19所構成。
[動作]
接著，說明使用雷射光之玻璃基板的加工動作。
首先，在工件台之表面設置複數個塊件(block)6。此時，如第2圖所示，複數個塊件6係以避開玻璃基板G之加工線L的方式配置。在如上方式設置之複數個塊件6上載置要加工之玻璃基板G。
接著，藉由x軸方向移動機構21使雷射光照射頭3朝x軸方向移動，並藉由台移動機構5使工件台2朝y軸方向移動，使雷射光照射頭3所照射的雷射光聚光點移動以位於加工線L的起始(start)位置。
在如上方式使雷射光照射頭3及玻璃基板G移動至加工位置後，使雷射光照射在玻璃基板以進行加工。在此，從雷射光輸出部15射出之雷射光係由第1鏡25反射而導向第2鏡26。此外，入射至第1鏡25之雷射光係藉由功率監視器29測量雷射輸出。射入至第2鏡26之雷射光係朝y軸方向反射，並藉由擴束器30使光束擴展並導向第3鏡27。此外，由第3鏡27反射、接著再由第4鏡28反射之雷射光係輸入至設置在中空馬達17之中心部的繞射光學元件34。
藉由繞射光學元件34及x方向及y方向電鏡18、19及fθ透鏡20，在玻璃基板形成複數個聚光點。以下詳細說明該動作。
第5圖係說明繞射光學元件34及fθ透鏡之作用的示意圖。輸入至繞射光學元件34之雷射光係依繞射光學元件34之規格而分歧成複數。在該例中，係顯示藉由繞射光學元件34及fθ透鏡20而形成以90°間隔配置在圓周上之4個焦點(聚光點)的例。此外，藉由中空馬達17使繞射光學元件34旋轉，即可使4個聚光點全部皆以該等聚光點之中心軸C為中心旋轉。
此外，藉由控制2個電鏡18、19，而使旋轉之4個聚光點全部皆沿著加工線L(在第2圖中為矩形，在第4圖中為圓形)掃描。亦即，4個聚光點係一面以該等之中心軸C為中心旋轉，一面沿著加工線掃描。
在此，以使用雷射光進行之1次加工去除玻璃之高度係為數十μm。因此，一般而言，對玻璃基板G進行開孔加工時，即便使聚光點沿著加工線僅掃描1次亦難以形成孔，亦即難以切下加工線之內側部分。
因此，通常係先以使聚光點(加工部位)形成在玻璃基 板之下表面的方式控制fθ透鏡20(參照第6A圖)。在此狀態下，使聚光點沿著加工線繞1周後，藉由控制fθ透鏡20，而如第6B圖所示，使聚光點上升。接著，同樣地使聚光點沿著加工線繞1周後，再使聚光點上升。藉由反覆執行以上之動作，即可切下加工線之內側部分而形成孔。
此外，會有加工線遍及廣範圍且超出x方向電鏡18及y方向電鏡19之掃描範圍之情形。在此情形中，係在進行前述之加工後，藉由台移動機構5使工件台2朝x軸方向及y軸方向移動，以變更玻璃基板之位置。接著，與前述同樣地，只要藉由兩電鏡18、19使雷射光進行掃描來進行加工即可。
〔特徵〕
(1)形成複數個聚光點，且一面使該等聚光點旋轉，一面進行掃描，沿著加工線對玻璃基板進行加工，因此與習知之裝置相比較，可縮短加工時間。
(2)由於可使雷射光照射頭3朝z軸方向移動，因此亦可對各種板厚之玻璃基板進行加工。
(3)由於可使工件台2朝x方向及y方向之兩方向移動，因此可超出x方向電鏡18及y方向電鏡19之掃描範圍，對玻璃基板進行廣範圍之加工。
(4)由於使用fθ透鏡20作為聚光透鏡，因此可精密度佳地遍及掃描範圍維持z軸方向之聚光點的位置。
(5)由於在工件台2上配置複數個塊件6，且複數個塊件6係避開加工線而配置在各種位置，因此可防止雷射光燒損塊件6。基於同樣理由，加工線不會因塊件6受到限制。
[第1實施形態之變形例]
(a)在前述實施形態中，雖設置有使中空馬達17、x方向電鏡18、y方向電鏡19、及fθ透鏡20朝z軸方向移動之z軸方向移動機構22，以作為使聚光點朝z軸方向移動之機構，但亦可設計為固定中空馬達17、x方向電鏡18、y方向電鏡19、及fθ透鏡20，並使工件台2朝z軸方向移動。
(b)雖使用fθ透鏡作為聚光透鏡，但聚光透鏡只要是可使雷射光聚光之透鏡即可，並未限定fθ透鏡。
第2實施形態
[整體構成]
第7圖係顯示本發明第2實施形態之玻璃基板加工裝置的整體構成。該玻璃基板加工裝置係在玻璃基板G沿著如第8圖所示之加工線L(以虛線所示者)照射雷射光，以進行開孔等加工之裝置。該第2實施形態之裝置係除了雷射光照射頭以外，為與第1實施形態相同之構成，對於相同之構成構件標記相同符號。以下，僅針對與第1實施形態不同之雷射光照射頭的構成加以說明。
[雷射光照射頭]
雷射光照射頭103係如第7圖及第9圖所示，安裝在配置於床1之上表面的門型框1a，且具有雷射光輸出部15、光學系統16、在內部組裝有繞射光學元件之第1中空馬達117、在內部組裝有聚光透鏡及一對楔形稜鏡(後述)之第2中空馬達118。此外，設置有用以使雷射光照射頭103朝x軸方向移動之x軸方向移動機構21，及用以使第1中空馬達117、第2中空馬達118朝z軸方向移動之z軸方向移動機構22。
<雷射光輸出部>
雷射光輸出部15係為與第1實施形態完全相同之構成。
<光學系統>
光學系統116係將來自雷射光輸出部15之雷射光導向組裝在第1中空馬達117之繞射光學元件者。該光學系統116係如第9圖之放大圖所示，具有第1至第4鏡25、26、127、128、用以測量雷射輸出之功率監視器29、及擴束器30。
第1鏡25、第2鏡26及擴束器30係與第1實施形態相同。第3鏡127及第4鏡128係配置在第1中空馬達117之上方。第3鏡127係將由第2鏡26反射而來之雷射光導向x軸方向。第4鏡128係將由第3鏡127反射而來之雷射光往下方(z軸方向)反射並導向第1中空馬達117。
<第1中空馬達>
第1中空馬達117基本上係為與第1實施形態相同之構成，如第10圖之示意圖所示，在中心具有朝z軸方向延伸之旋轉軸R，包含該旋轉軸R之中空部117a係形成中空。此外，在該中空部117a固定有繞射光學元件(DOE,Diffractive Optical Element)132。繞射光學元件132係使輸入之雷射光分歧為複數個光束者。藉由上述構成，繞射光學元件132係繞著第1中空馬達117之中心軸(旋轉軸R)旋轉。
＜第2中空馬達＞
第2中空馬達118係作為偏移機構及雷射光掃描部而發揮功能者，在第10圖之示意圖中，且如第11圖之剖面圖所示，在中心具有朝z軸方向延伸之旋轉軸R。該旋轉軸係與第1中空馬達117之旋轉軸R同軸。該第2中空馬達118係在包含旋轉軸R之中心部具有中空部118a。在中空部118a固定有第1筒狀構件133a，在該第1筒狀構件133a之內周部的一端設置有第1楔形稜鏡134a。再者，在第1筒狀構件133a之內周部，以沿著z軸方向移動自如之方式設置有第2筒狀構件133b。此外，在該第2筒狀構件133b之一端部固定有第2楔形稜鏡134b，在另一端部則固定有聚光透鏡135。
藉由上述構成，可使1對之楔形稜鏡134a、134b及聚光透鏡135繞著第2中空馬達118之中心軸(旋轉軸R)旋轉。此外，可使第2楔形稜鏡134b相對於第1楔形稜鏡134a接近、遠離。
此外，在此雖係將聚光透鏡135與第2楔形稜鏡134b一同固定在第2筒狀構件133b，但聚光透鏡135亦可與第2中空馬達118分開單獨配置。
＜雷射光照射頭之支持及搬送系統＞
有關雷射光照射頭103之支持及搬送系統，基本上係為與第1實施形態相同之構成。亦即，雷射光照射頭103係被支持在床1之門型框1a，且在門型框1a之上表面係構成有包含1對第3導引軌道36之x軸方向移動機構21。此外，支持構件37係具有橫支持構件38及縱支持構件39。此外，在第2實施形態中，在第3移動台41固定有馬達支持構件42，在該馬達支持構件42支持有第1中空馬達117、第2中空馬達118。
＜雷射光照射頭之總結＞
在本第2實施形態中，藉由以上之各構成構件，形成有：用以使輸入之雷射光聚光在複數個點的多點聚光部；及用以使複數個聚光點繞著從多點聚光部射出之複數雷射光之中心軸的周圍旋轉的旋轉機構。並且，構成有：使複數個聚光點之旋轉軸自從多點聚光部射出之複數雷射光之中心軸偏移之偏移機構；及使自中心軸偏移之複數個聚光點在沿著載置於工件台之玻璃基板之表面的平面內繞著中心軸的周圍旋轉的雷射光掃描部。具體而言，多點聚光部係由繞射光學元件132及聚光透鏡135所構成。旋轉機構係由第1中空馬達117所構成，雷射光掃描部係由第2中空馬達118所構成。此外，偏移機構係由一對之楔形稜鏡134a、134b所構成。
[動作]
接著，說明使用雷射光之玻璃基板的加工動作。在加工動作中，在工件台2之表面設置複數個塊件6之點，及移動雷射光照射頭103及工件台2而使雷射光照射頭103所照射之雷射光的聚光點位於加工線L之起始位置之點係與第1實施形態相同。
在使雷射光照射頭103及玻璃基板G移動至加工位置後，使雷射光照射在玻璃基板以進行加工。在此，從雷射光輸出部15射出之雷射光係由第1鏡25反射而導向第2鏡26。此外，入射至第1鏡25之雷射光係藉由功率監視器29測量雷射輸出。射入至第2鏡26之雷射光係朝y軸方向反射，並藉由擴束器30使光束擴展並導向第3鏡127。接著，由第3鏡127反射、再由第4鏡128反射之雷射光係輸入至設置在第1中空馬達117之中心部的繞射光學元件132。
藉由繞射光學元件132、聚光透鏡135及一對楔形稜鏡134a、134b，在玻璃基板形成複數個聚光點。以下詳細說明該動作。
首先，第12圖係說明繞射光學元件132及聚光透鏡135之作用的示意圖。在此為了說明上之方便，省略1對之楔形稜鏡。如第12圖所示，輸入至繞射光學元件132之雷射光係依繞射光學元件132之規格而分歧成複數。在該例中，係顯示藉由繞射光學元件132及聚光透鏡135而形成以90°間隔配置在圓周上之4個焦點(聚光點)的例。此外，藉由第1中空馬達117使繞射光學元件132旋轉，即可使4個聚光點全部皆以該等聚光點之中心軸C為中心旋轉。
藉由使以上所述之從聚光透鏡135輸出之雷射光通過一對之楔形稜鏡134a、134b，即如第10圖所示可自第1中空馬達117之中心軸(旋轉軸R)偏移達半徑r。亦即，從聚光透鏡135射出之雷射光係藉由通過第1楔形稜鏡134a而折射達θ。並且，藉由使該折射之雷射光復通過第2楔形稜鏡134b，雷射光係折射達與由第1楔形稜鏡134a所折射之角度相同的角度但方向相反而折射達-θ。藉此，4個聚光點之旋轉軸R係相對於第1中空馬達117之中心軸平行地偏移達半徑r。
此外，藉由第2中空馬達118使第1楔形稜鏡134a及第2楔形稜鏡134b旋轉，即可使旋轉之4個聚光點全部皆沿著半徑r之圓形的加工線L掃描。亦即，4個聚光點係一面以該等之中心軸C為中心旋轉，一面沿著圓形之加工線L掃描。
另外，藉由使第2筒狀構件133b相對於第1筒狀構件133a移動，並控制第1楔形稜鏡134a與第2楔形稜鏡134b之間隔，即可控制加工線L的半徑r。
此外，關於使聚光點沿著加工線繞1周後，控制第2中空馬達118之z軸方向的位置而使聚光點上升，反覆執行同樣之加工動作之點係與第1實施形態相同。
〔特徵〕
除了與第1實施形態相同之特徵以外，由於以一對之楔形稜鏡134a、134b來構成加工線的掃描用之構成，因此掃描用的構成變得簡單。
[第2實施形態之變形例]
在前述實施形態中，雖係藉由z軸方向移動機構22使包含聚光透鏡135之第2中空馬達118移動，以作為使聚光點朝z軸方向移動之機構，但亦可設計為固定包含聚光透鏡135之第2中空馬達118，而使工件台2朝z軸方向移動。
[其他實施形態]
本發明並不限定在上述實施形態，在不脫離本發明之範圍內可進行各種變形或修正。
(a)在前述實施形態中，如第5圖及第12圖所示，雖藉由繞射光學元件等而以等角度間隔將4個聚光點形成在圓周上，但聚光點之個數、配置並不限定於此。例如，如第13圖所示，亦可形成為將4個聚光點排列成直線狀。此時，會在加工寬度內均勻地照射雷射光。
此外，如第14圖所示，亦可形成為以放射狀配置複數個聚光點。具體而言，在第14圖之例中，以等角度間隔將4個聚光點形成在圓周上，並且形成為分別在包含該等聚光點之x軸方向及y軸方向，有4個聚光點等間隔排列成直線狀。
(b)光學系統之具體構成並不限定在前述實施形態。只要為光軸之調整容易且有效地將雷射光輸出部15之雷射光輸入至第1中空馬達之繞射光學元件即可。
1．．．床
1a．．．門型框
2．．．工件台
2a、6a．．．吸氣口
3、103．．．雷射光照射頭
4．．．工件
5．．．台移動機構
6．．．塊件
7．．．演算部
8．．．第1導引軌道
9．．．第2導引軌道
10．．．第1移動台
10a、11a．．．導引部
11．．．第2移動台
15．．．雷射光輸出部
16、116．．．光學系統
17．．．中空馬達
17a、117a、118a．．．中空部
18．．．x方向電鏡
19．．．y方向電鏡
20．．．fθ透鏡
21．．．x軸方向移動機構
22．．．z軸方向移動機構
25至28．．．第1至第4鏡
29．．．功率監視器
30．．．擴束器
34、132．．．繞射光學元件
36．．．第3導引軌道
37．．．支持構件
38．．．橫支持構件
39．．．縱支持構件
40．．．第4導引軌道
41．．．第3移動台
42．．．馬達支持構件
117．．．第1中空馬達
118．．．第2中空馬達
127．．．第3鏡
128．．．第4鏡
133a．．．第1筒狀構件
133b．．．第2筒狀構件133
134a．．．第1楔形稜鏡
134b．．．第2楔形稜鏡
135．．．聚光透鏡
C．．．中心軸
G．．．玻璃基板
L．．．加工線
R．．．旋轉軸
第1圖係本發明第1實施形態之玻璃基板加工裝置的外観斜視圖。
第2圖係工件台之放大斜視圖。
第3圖係第1實施形態之雷射光照射頭之構成的放大斜視圖。
第4圖係說明令聚光點進行掃描之動作的示意圖。
第5圖係說明繞射光學元件及fθ透鏡之作用的示意圖。
第6A及6B圖係說明將聚光點朝z軸方向控制之作用的示意圖。
第7圖係本發明第2實施形態之玻璃基板加工裝置的外観斜視圖。
第8圖係工件台之放大斜視圖。
第9圖係第2實施形態之雷射光照射頭之構成的放大斜視圖。
第10圖係說明令聚光點進行掃描之動作的示意圖。
第11圖係顯示第2中空馬達之概略構成的剖面圖。
第12圖係說明繞射光學元件及聚光透鏡之作用的示意圖。
第13圖係顯示另一實施形態之複數個聚光點之配置的圖。
第14圖係顯示又另一實施形態之複數個聚光點之配置的圖。
17．．．中空馬達
17a．．．中空部
18．．．x方向電鏡
19．．．y方向電鏡
20．．．fθ透鏡
34．．．繞射光學元件

Claims (14)

  1. 一種使用雷射光之玻璃基板加工裝置，係對玻璃基板照射雷射光以進行加工之加工裝置，該加工裝置係具備：工件台，載置要加工之玻璃基板；雷射光輸出部，輸出雷射光；多點聚光部，用以使輸入之雷射光聚光於複數個點；旋轉驅動機構，用以使前述複數個聚光點繞著該等之1個的中心軸之周圍旋轉；光學系統，將來自前述雷射光輸出部之雷射光導向前述多點聚光部；雷射光掃描部，使繞著前述1個中心軸之周圍旋轉的複數個聚光點的所有聚光點在沿著前述玻璃基板之表面的平面內朝任意方向掃描；及z軸移動裝置，用以使前述複數個聚光點朝與前述玻璃基板表面正交之方向移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述多點聚光部係具備：繞射光學元件，使經由前述光學系統而輸入之雷射光分歧為複數個光束；及聚光透鏡，使由前述繞射光學元件所分歧之各個光束聚光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述z軸移動裝置係使前述多點聚光部及前述雷射光掃描部朝與前述玻璃基板表面正交的 方向移動。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，復具備用以使前述工件台在沿著前述玻璃基板之表面的平面內移動之工件台移動裝置。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述旋轉驅動機構為在內部之中空部支持有前述繞射光學元件的第1中空馬達。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述多點聚光部係使雷射光聚光在以等角度間隔配置於圓周上的複數個點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述多點聚光部係使雷射光聚光在排列成直線狀的複數個點。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述工件台係具有與前述玻璃基板之下表面抵接且支持前述玻璃基板之複數個支持部，且前述複數個支持部係位在前述玻璃基板之加工線以外的部分。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述雷射光掃描部係具有：x方向電鏡，用以使雷射光在沿著前述玻璃基板之表面的平面內朝x軸方向掃描；及y方向電鏡，用以使雷射光在沿著前述玻璃基板之表面的平面內朝與前述x軸正交之y軸方向掃描。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述聚光透鏡為fθ透鏡。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，復具備使前述複數個聚光點之旋轉軸自從前述多點聚光部輸出之複數個雷射光的中心軸偏移的偏移機構；前述雷射光掃描部係使自前述中心軸偏移之前述複數個聚光點在沿著載置於前述工件台之玻璃基板之表面的平面內繞著前述中心軸的周圍旋轉掃描。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述偏移機構係具有對向配置之2片楔形稜鏡。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述偏移機構係控制前述2片楔形稜鏡之間隔而可控制繞著前述中心軸的周圍旋轉之複數個聚光點的旋轉半徑。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之使用雷射光之玻璃基板加工裝置，其中，前述雷射光掃描部為在內部之中空部支持有2片楔形稜鏡的第2中空馬達。
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