JP2000263261A - Laser processing apparatus and laser processing method using the apparatus - Google Patents

Laser processing apparatus and laser processing method using the apparatus

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JP2000263261A
JP2000263261A JP11070210A JP7021099A JP2000263261A JP 2000263261 A JP2000263261 A JP 2000263261A JP 11070210 A JP11070210 A JP 11070210A JP 7021099 A JP7021099 A JP 7021099A JP 2000263261 A JP2000263261 A JP 2000263261A
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Japan
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workpiece
irradiation head
processed
path
dimensional data
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JP11070210A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Okada
敏幸 岡田
Noriyuki Inagaki
典之 稲垣
Hidetaka Tsutsumi
英貴 堤
Yoshiyuki Kubota
愛幸 窪田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高い処理速度及び高い精度にて、効率よくレ
ーザ加工することができるレーザ加工装置、並びにその
レーザ加工装置を用いてレーザ加工する方法を提供す
る。 【解決手段】 レーザ発振器5、光学系6、ワークテー
ブル1、及び変位計15を有するレーザ加工装置におい
て、レーザ加工する際に、被加工部表面について予め測
定した3次元データに基づいてレーザービーム67の焦
点距離を調節する手段、及び結像レンズを含む照射ヘッ
ドが被加工部の上を所定の走査経路にて移動するように
ワークテーブル1を駆動させる手段を設ける。
(57) [Summary] (with correction) [PROBLEMS] To provide a laser processing apparatus capable of efficiently performing laser processing at a high processing speed and high accuracy, and a method of performing laser processing using the laser processing apparatus. SOLUTION: In a laser processing apparatus having a laser oscillator 5, an optical system 6, a work table 1, and a displacement gauge 15, at the time of laser processing, a laser beam 67 based on three-dimensional data measured in advance on the surface of a portion to be processed. And a means for driving the worktable 1 so that the irradiation head including the imaging lens moves on the processing target portion along a predetermined scanning path.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物に所定の
パターンでレーザ処理加工を施すためのレーザ加工装
置、及びレーザ加工処理方法に関する。
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing laser processing on a workpiece in a predetermined pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日において、加工精度及び処理速度を
向上させることができることから、レーザ加工装置を用
いてレーザービームによる加工が種々の被加工物に対し
て行われている。
2. Description of the Related Art At present, various types of workpieces are processed by a laser beam using a laser processing apparatus because processing accuracy and processing speed can be improved.

【0003】例えば、薄膜精密加工の分野においては、
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ又は基板若し
くはディスプレイ装置の透明電極等のトリミング加工を
する工程において、レーザ加工装置、特にYAGレーザ
加工装置が用いられており、それによって加工精度の向
上のみならず、製造工程の簡略化及び設備コストの低減
等の効果が得られている。
[0003] For example, in the field of thin film precision processing,
In the step of trimming a color filter or a substrate used for a liquid crystal display device or a transparent electrode of a substrate or a display device, a laser processing device, particularly a YAG laser processing device, is used. Effects such as simplification of the manufacturing process and reduction of equipment cost are obtained.

【0004】例えば、YAGレーザを用いて精密加工を
行う加工装置は特開平9−141481号に記載されて
おり、その構造を一般的に説明すると、図1に示すよう
に、レーザービームを発するYAGレーザ発振器5、レ
ーザ発振器5からのレーザービームが必要なビーム形状
及びエネルギ密度を有するように整形するマスク及び整
形したレーザービームを集光させる結像レンズを有する
照射ヘッド18を含んでなる光学系6、レーザービーム
の光軸に対して垂直な面内で被加工物50を移動させる
ワークテーブル1、ワークテーブル1を載置するベース
定盤3を有している。
[0004] For example, a processing apparatus for performing precision processing using a YAG laser is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-141481. The structure of the apparatus is generally described as shown in FIG. An optical system 6 including a laser oscillator 5, a mask for shaping the laser beam from the laser oscillator 5 to have a required beam shape and energy density, and an irradiation head 18 having an imaging lens for condensing the shaped laser beam. A work table 1 for moving the workpiece 50 in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam, and a base platen 3 on which the work table 1 is placed.

【0005】レーザービームは、この光学系6におい
て、例えば図3に示すように処理されて加工用のビーム
とされる。具体的には、レーザ発振器5から発せられた
レーザービームは、スイッチング素子である音響光学素
子(AOM)23を通過し、反射ミラー24で反射さ
れ、位相差板25及び拡散防止レンズ26を経て反射ミ
ラー27で反射された後、第1のビームスプリッタ28
によって2方向へ向かう直線偏光に分割される。第1の
ビームスプリッタ28から出射された2本の分割ビーム
はそれぞれ、反射ミラー29・32によって反射され、
光ファイバ43・44を通過し、位相差板30・33を
通過し、レンズ31・34を経て長円形に拡大された
後、第2のビームスプリッタ35・35によってそれぞ
れのビームが更に2方向に向かう直線偏光に分割され
る。
The laser beam is processed in the optical system 6 as shown in FIG. 3, for example, to be processed. Specifically, the laser beam emitted from the laser oscillator 5 passes through an acousto-optic device (AOM) 23 which is a switching device, is reflected by a reflection mirror 24, and is reflected by a phase difference plate 25 and a diffusion prevention lens 26. After being reflected by the mirror 27, the first beam splitter 28
Is split into linearly polarized light traveling in two directions. The two split beams emitted from the first beam splitter 28 are respectively reflected by reflecting mirrors 29 and 32,
After passing through the optical fibers 43 and 44, passing through the phase difference plates 30 and 33, and being expanded into the oval shape through the lenses 31 and 34, the respective beams are further expanded in two directions by the second beam splitters 35 and 35. The light is split into incoming linearly polarized light.

【0006】その結果、レーザービームは所望のビーム
形状及びエネルギ密度を有するように処理された4本の
ビームに分割される。これらの分割されたビームは、ア
パーチャを有するマスク36を通過し、収束レンズ37
及び/又は結像レンズ38等を通過した後、対物レンズ
39から加工面Aに向けて、ビームがスポット状に焦点
を結ぶように照射され、その結果、照射された部分をレ
ーザ加工することができる。
As a result, the laser beam is split into four beams that have been processed to have the desired beam shape and energy density. These split beams pass through an apertured mask 36 and a converging lens 37
After passing through the imaging lens 38 and / or the like, the beam is irradiated from the objective lens 39 toward the processing surface A so as to be focused in a spot shape, and as a result, the irradiated portion can be laser-processed. it can.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなレーザ加
工装置を用いて、プラズマ・ディスプレイ装置の透明電
極をトリミング加工する場合を例に挙げると、まず、図
5(a)に示すように、ほぼ四角形の平面形状を有する
平板状のガラス基板等からなる透明基板50の片面側
に、スパッタリング等の方法によって透明電極材料であ
るITO(インジウム−錫−酸化物)の薄膜51を、透
明基板50の外周側部分を除く内側部分に所定の形状
(例えば、透明基板と相似状の四角形の形状)で付着さ
せる。次に、図5(b)に示すように、ITO薄膜51
のX軸方向(以下、本発明において、図面を参照して、
基板についてX−Y軸方向という場合、図面の紙面につ
いての横方向をX軸方向といい、従って図面の紙面につ
いての縦方向をY軸方向という。)について所定のピッ
チ間隔をおいて加工開始位置を設定し、各加工開始位置
に照射したレーザービームをITO薄膜51のY軸方向
に走査させ、照射部位に存在するITO薄膜をレーザー
ビームの照射熱によって除去する。その結果、透明基板
50のX軸方向については所定の短い幅を有し、かつ透
明基板50のY軸方向に延びる細長い四角形状を有する
ITO薄膜51の部分が透明電極52として、透明基板
50上に、X軸方向について所定のピッチ間隔をおいて
隣接する複数の平行な直線状に形成される。このような
パターニング処理によって形成される透明電極52は、
図5(b)に示すように、透明基板50の外周側部分を
除く内側部分において複数のほぼ平行な直線状に分布す
る形態となっている。
As an example of a case where a transparent electrode of a plasma display apparatus is trimmed by using the above-described laser processing apparatus, first, as shown in FIG. A thin film 51 of ITO (indium-tin-oxide), which is a transparent electrode material, is provided on one side of a transparent substrate 50 made of a flat glass substrate or the like having a substantially rectangular planar shape by a method such as sputtering. Is adhered in a predetermined shape (for example, a square shape similar to the transparent substrate) on an inner portion except for an outer peripheral side portion of. Next, as shown in FIG.
X-axis direction (hereinafter, in the present invention, with reference to the drawings,
When the substrate is referred to as the XY axis direction, the horizontal direction in the drawing sheet is referred to as the X axis direction, and the vertical direction in the drawing sheet is referred to as the Y axis direction. ), The processing start positions are set at a predetermined pitch interval, and the laser beam applied to each processing start position is scanned in the Y-axis direction of the ITO thin film 51, and the ITO thin film existing at the irradiated portion is irradiated with the laser beam irradiation heat. To remove. As a result, a portion of the ITO thin film 51 having a predetermined short width in the X-axis direction of the transparent substrate 50 and having an elongated rectangular shape extending in the Y-axis direction of the transparent substrate 50 serves as a transparent electrode 52 on the transparent substrate 50. In addition, a plurality of adjacent straight lines are formed at a predetermined pitch interval in the X-axis direction. The transparent electrode 52 formed by such a patterning process is
As shown in FIG. 5B, a plurality of substantially parallel straight lines are distributed in an inner portion of the transparent substrate 50 except for an outer peripheral portion.

【0008】このようなレーザ加工においては、レーザ
ービームのエネルギーを効率良く利用するため、図2に
示すような複数のレンズを組み合わせてなる結像レンズ
38等の結合光学系を用いてレーザービームを集光させ
ており、焦点に集まり結像するレーザービームの様子は
図4において符号Sで示す部分として摸式的に示してい
る。この場合のレーザービームの焦点距離W及び焦点深
度は、結合光学系として用いるレンズの組合せによって
決まる。従って、特定の結合光学系によって決定される
焦点深度内であれば、アパーチャ65により整形された
レーザービーム形状を正確に転写して、理想的なパター
ニング処理を行うことができる。
In such laser processing, in order to efficiently use the energy of the laser beam, the laser beam is formed by using a coupling optical system such as an imaging lens 38 formed by combining a plurality of lenses as shown in FIG. The state of the laser beam that is condensed, focuses on the focal point, and forms an image is schematically shown as a portion indicated by reference numeral S in FIG. In this case, the focal length W and the focal depth of the laser beam are determined by the combination of lenses used as the coupling optical system. Therefore, within the focal depth determined by the specific coupling optical system, the laser beam shape shaped by the aperture 65 can be accurately transferred, and an ideal patterning process can be performed.

【0009】ところで、このように精密な加工を行う場
合にも、単位時間当たりの処理量、従って処理速度が高
いことが、工業的生産性に関して求められており、その
ための手段としては高出力のレーザ発振器と高い結像倍
率の光学系との組合せが用いられている。
[0009] Even when such precision processing is performed, a high throughput per unit time, and therefore a high processing speed, is required for industrial productivity. A combination of a laser oscillator and an optical system having a high imaging magnification is used.

【0010】このようなパターニング処理において、高
い結像倍率の光学系と組み合わせて高出力のレーザ発振
器を用いる場合に、レーザの発散角(拡がり角)が大き
く、焦点深度は20μm以下となることがある。ところ
が、透明基板50としてはガラス基板を用いることが多
く、ガラス基板において20μm以下の平面度を有する
ものを工業的規模にて妥当なコストにて入手することは
非常に困難を伴う。
In such a patterning process, when a high-output laser oscillator is used in combination with an optical system having a high imaging magnification, the divergence angle (divergence angle) of the laser is large, and the focal depth may be 20 μm or less. is there. However, a glass substrate is often used as the transparent substrate 50, and it is extremely difficult to obtain a glass substrate having a flatness of 20 μm or less on an industrial scale at a reasonable cost.

【0011】例えば、上述のようなパターニング処理に
おいて直線状に透明電極52を形成する場合に、20μ
mを越えるような平面度を有するガラス基板を透明基板
50として用いると、透明基板において平面度が20μ
m以内である部分については所望するような形状及びエ
ネルギ強度を有するビームがITO薄膜51に当たっ
て、照射部位に存在するITO薄膜をアパーチャ65の
形状に正確に対応する平面形状及び、図5(c)に摸式的
に示すような、ほぼ四角形の理想的な断面形状にて除去
することができるが、透明基板の平面度が20μmを越
える部分にあっては、ITO薄膜を除去した後の平面形
状がアパーチャ65の形状に正確に対応していなかった
り、ITO薄膜を除去した部分の断面形状が理想的な四
角形にはならず、断面形状において湾曲した壁面を有す
るようになるという事態が生じる可能性がある。
For example, in the case where the transparent electrode 52 is formed linearly in the patterning process as described above, a 20 μm
When a glass substrate having a flatness exceeding m is used as the transparent substrate 50, the flatness of the transparent substrate is 20 μm.
5 (c), a beam having a desired shape and energy intensity hits the ITO thin film 51 with respect to the portion within m, and the ITO thin film existing at the irradiation site exactly corresponds to the shape of the aperture 65, and FIG. Although it can be removed with an ideal rectangular cross section as schematically shown in Figure 2, the flat shape after removing the ITO thin film is used in the part where the flatness of the transparent substrate exceeds 20 μm. May not accurately correspond to the shape of the aperture 65, or the cross-sectional shape of the portion from which the ITO thin film is removed may not be an ideal quadrangle, and may have a curved wall surface in the cross-sectional shape. There is.

【0012】その結果、透明電極52の輪郭精度が低下
し、場合によっては、プラズマ・ディスプレイ装置の透
明電極用のパーツとして使用できないなどの加工不良を
まねき得るという問題点がある。
As a result, there is a problem that the contour accuracy of the transparent electrode 52 is reduced, and in some cases, a processing defect such as being unable to be used as a part for a transparent electrode of a plasma display device may be caused.

【0013】また、ITO薄膜をトリミング加工する
際、レーザービームの照射エネルギの一部が熱エネルギ
として透明基板50に伝わり、加工中に透明基板50の
温度が上昇し得る。ところが、プラズマ・ディスプレイ
・パネル(以下、PDPとも称する。)の透明電極のピ
ッチ間隔は、100μmのオーダーであったり、場合に
よっては10μmのオーダーと非常に狭い。
When the ITO thin film is trimmed, a part of the irradiation energy of the laser beam is transmitted to the transparent substrate 50 as heat energy, and the temperature of the transparent substrate 50 may increase during the processing. However, the pitch between the transparent electrodes of a plasma display panel (hereinafter, also referred to as PDP) is as small as 100 μm, or as small as 10 μm in some cases.

【0014】従って、上述したようなトリミング加工に
おいて、このように小さなピッチ送りにてレーザービー
ムが透明基板50上を走査して行くと、透明基板50は
例えばX軸方向について100μm程度の間隔をおい
て、Y軸方向についてはほぼ全長にわたって、50MW
/cm2程度のレーザービームによって照射される結
果、透明基板50は全体的に加熱されて温度が上昇し、
その結果、透明基板50は膨張し得る。
Therefore, in the above-described trimming process, when the laser beam scans on the transparent substrate 50 at such a small pitch feed, the transparent substrates 50 are spaced at intervals of about 100 μm in the X-axis direction, for example. And in the Y-axis direction, over almost the entire length, 50 MW
/ Cm 2 , the transparent substrate 50 is heated as a whole and the temperature rises,
As a result, the transparent substrate 50 can expand.

【0015】このような場合に、被加工物であるガラス
基板において温度分布がほぼ均一であれば、ガラス基板
は縦方向及び横方向について同様の割合で膨張して、膨
張する前の状態とほぼ相似形状を保ち得る。しかし、ガ
ラス基板全体について温度の上昇の仕方が不均一となる
場合もあり、例えば中央部分の温度が周辺部分の温度よ
りも大きく上昇する場合には、図6(a)に示すように室
温において長方形であったガラス基板は、熱膨張するこ
とによって、図6(b)に示すように周囲の各4辺が外向
きに凸な形状となり得る。
In such a case, if the temperature distribution is substantially uniform in the glass substrate to be processed, the glass substrate expands at the same rate in the vertical and horizontal directions, and the glass substrate expands almost in the state before expansion. A similar shape can be maintained. However, the way of temperature rise may be uneven for the entire glass substrate. For example, when the temperature of the central portion rises more than the temperature of the peripheral portion, as shown in FIG. The rectangular glass substrate may have a shape in which each of its four sides is outwardly convex as shown in FIG. 6B by thermal expansion.

【0016】このように、透明基板50が熱膨張した状
態で、透明電極52が所定のピッチ間隔にて隣接する平
行な複数の直線を描くようにレーザービームを照射して
トリミング加工すると、加工終了後において透明基板5
0の温度を常温まで降下させた場合に、今度は、透明基
板50が収縮する結果、膨張した透明基板50上におい
てはほぼ平行な直線状であった透明電極52が、相互の
平行な関係を保てなくなることになる。
As described above, when the transparent electrode 52 is irradiated with a laser beam so as to draw a plurality of adjacent straight lines at a predetermined pitch interval in a state where the transparent substrate 50 is thermally expanded, trimming is completed. Later, the transparent substrate 5
When the temperature of 0 is lowered to room temperature, the transparent substrate 50 contracts, and as a result, the transparent electrodes 52, which are substantially parallel straight lines on the expanded transparent substrate 50, become parallel to each other. Will not be able to keep.

【0017】例えば、平行に隣接していた複数の直線の
最も外側に位置する2本について観察すると、基板が膨
張している状態では互いに平行な関係にあったところ
が、収縮後においては、その最も外側に位置する2本の
直線は、中央部が絞られた凹レンズのような形状に変形
し得る。変形の程度にもよるが、変形の程度が許容範囲
を越えた透明基板50は、透明電極用のパーツとして使
用できないため、このような現象も加工不良の要因とな
っている。
For example, when observing two outermost lines of a plurality of straight lines adjacent in parallel, when the substrate is expanded, the two lines are parallel to each other. The two straight lines located on the outside can be deformed into a shape like a concave lens whose center is narrowed. Although depending on the degree of deformation, the transparent substrate 50 whose degree of deformation exceeds an allowable range cannot be used as a part for a transparent electrode, and such a phenomenon also causes processing failure.

【0018】また、熱による膨張の程度が、基板の全体
について均一でない場合には、膨張した基板に対して、
レーザ加工装置においてワークテーブルと照射ヘッドと
を相対的に一定の間隔で動かすことによってピッチ間隔
を決め、レーザービームを照射して加工するのである
が、その後に基板が収縮すると、基板上におけるピッチ
間隔も縮小されて、形成した電極どうしのピッチ間隔を
一定に保つことができなくなることもあり得る。
If the degree of expansion due to heat is not uniform over the entire substrate,
In a laser processing device, the work table and the irradiation head are moved at a relatively constant interval to determine the pitch interval, and the laser beam is irradiated to perform processing. In some cases, the pitch between the formed electrodes cannot be kept constant.

【0019】従って、本発明は、薄膜のトリミング加工
等の精密なレーザ加工を高い処理速度にて行ううえで、
上述のような問題点を解決し、高い精度にて効率よくレ
ーザ加工することができる装置を提供することを1つの
目的としている。
Accordingly, the present invention provides a method for performing precise laser processing such as trimming of a thin film at a high processing speed.
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide an apparatus capable of efficiently performing laser processing with high accuracy.

【0020】また、本発明は、薄膜のトリミング加工等
の精密なレーザ加工を高い処理速度にて行ううえで、上
述のような問題点を解決し、高い精度にて効率よくレー
ザ加工することができる方法を提供することをもう1つ
の目的としている。
Further, the present invention solves the above-mentioned problems in performing precise laser processing such as trimming of a thin film at a high processing speed, and can efficiently perform laser processing with high precision. Another aim is to provide a method that can be done.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は1つの要旨にお
いて、レーザ発振器、レーザービームを整形するマスク
及び整形したレーザービームに焦点を結ばせる結像レン
ズを有する光学系、被加工物を載置し、被加工物をレー
ザービームの光軸に対して垂直な面内で移動させるワー
クテーブル、被加工物における被加工部表面までの距離
を測定する変位計、レーザ加工する際に、被加工部表面
について予め測定した3次元データに基づいてレーザー
ビームの焦点距離を調節する手段、及び結像レンズを含
み、レーザービームを射出する照射ヘッドが被加工部の
上を所定の経路にて走査するようにワークテーブルを駆
動させる手段を有することを特徴とするレーザ加工装置
を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect, the present invention provides an optical system having a laser oscillator, a mask for shaping a laser beam, an imaging lens for focusing the shaped laser beam, and a workpiece. A work table that moves the workpiece in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam, a displacement meter that measures the distance of the workpiece to the surface of the workpiece, Means for adjusting the focal length of the laser beam based on three-dimensional data measured in advance on the surface, and an imaging lens, so that the irradiation head for emitting the laser beam scans the workpiece over a predetermined path. And a means for driving a work table.

【0022】本発明は、もう1つの要旨において、レー
ザ発振器、レーザービームを整形するマスク及び整形し
たレーザービームに焦点を結ばせる結像レンズを有する
光学系、被加工物を載置し、被加工物をレーザービーム
の光軸に対して垂直な面内で移動させるワークテーブ
ル、並びに被加工物における被加工部表面までの距離を
測定する変位計を有してなるレーザ加工装置であって、
被加工物の温度を測定する手段、及び測定した温度に基
づいて被加工物の膨張の程度を計算し、加工ピッチを調
節する手段を更に備えていることを特徴とするレーザ加
工装置を提供する。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical system having a laser oscillator, a mask for shaping a laser beam, an imaging lens for focusing on the shaped laser beam, and a method for mounting a workpiece on the laser beam. A work table for moving the object in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam, and a laser processing apparatus having a displacement gauge for measuring a distance to a surface of a processing target in the processing target,
Provided is a laser processing apparatus, further comprising: means for measuring a temperature of a workpiece; and means for calculating a degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature and adjusting a processing pitch. .

【0023】本発明は、更にもう1つの要旨において、
レーザ発振器、レーザービームを整形するマスク及び整
形したレーザービームに焦点を結ばせる結像レンズを有
する光学系、被加工物を載置し、被加工物をレーザービ
ームの光軸に対して垂直な面内で移動させるワークテー
ブル、並びに被加工物における被加工部表面までの距離
を測定する変位計を有してなるレーザ加工装置を用いて
レーザ加工する方法であって、レーザ加工する際に、被
加工部表面について予め測定した3次元データに基づい
てレーザービームの焦点距離を調節する工程、及び結像
レンズを含む照射ヘッドが被加工部の上を所定の走査経
路にて移動するようにワークテーブルを駆動させる工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
The present invention provides, in yet another aspect,
A laser oscillator, an optical system having a mask for shaping the laser beam, and an imaging lens for focusing the shaped laser beam, a work to be placed thereon, and the work to be processed in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam. A method of performing laser processing using a laser processing apparatus having a work table to be moved within a workpiece, and a displacement meter for measuring a distance to a surface of a workpiece in a workpiece. Adjusting the focal length of the laser beam based on three-dimensional data measured in advance on the surface of the processing portion, and a work table such that the irradiation head including the imaging lens moves on the processing portion along a predetermined scanning path. And a step of driving the same.

【0024】本発明は、更にもう1つの要旨において、
レーザ発振器、レーザービームを整形するマスク及び整
形したレーザービームに焦点を結ばせる結像レンズを有
する光学系、被加工物を載置し、被加工物をレーザービ
ームの光軸に対して垂直な面内で移動させるワークテー
ブル、並びに被加工物における被加工部表面までの距離
を測定する変位計を有してなるレーザ加工装置を用いて
レーザ加工する方法であって、被加工物の温度を測定す
る工程、及び測定した温度に基づいて被加工物の膨張の
程度を計算し、加工ピッチを調節する工程を更に備えて
いることを特徴とする方法を提供する。
The present invention provides, in still another aspect,
A laser oscillator, an optical system having a mask for shaping the laser beam, and an imaging lens for focusing the shaped laser beam, a work to be placed thereon, and the work to be processed in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam. A method of performing laser processing using a laser processing apparatus having a work table to be moved within a workpiece, and a displacement meter for measuring a distance to a surface of a workpiece in a workpiece, and measuring a temperature of the workpiece. And adjusting a processing pitch by calculating a degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature.

【0025】本発明において、被加工部表面についての
3次元データとは、被加工部表面についての凹凸の形状
を、ワークテーブル又は被加工部表面の特定の箇所を基
準とする3次元の座標であるX−Y−Z座標上の値とし
て表したデータを意味する。この種の加工では、被加工
物をワークテーブルに載置する場合に、加工の精度を保
つためにも、被加工物はワークテーブルに対して常に一
定の位置関係となるように取り付けるので、ワークテー
ブル上に座標の基準点を設定する場合にも、被加工部表
面の特定の箇所を基準とする場合と同様に、被加工部表
面のX−Y−Z座標を把握することができる。
In the present invention, the three-dimensional data on the surface of the workpiece is defined by three-dimensional coordinates based on a work table or a specific location on the surface of the workpiece. It means data expressed as a value on a certain XYZ coordinate. In this type of processing, when the work is placed on the work table, the work is always mounted in a fixed positional relationship with the work table to maintain the processing accuracy. Even when a reference point of coordinates is set on the table, the XYZ coordinates of the surface of the processed portion can be grasped in the same manner as in the case where a specific point on the surface of the processed portion is used as a reference.

【0026】本発明において、被加工部(以下、基板と
も称する)表面について予め測定した3次元データと
は、ワークテーブル上に載置されている被加工物に対し
て照射ヘッド18からレーザービームを照射して当該被
加工物を実際に加工する時点よりも前の時点において測
定した被加工物表面の3次元データを意味する。従っ
て、基板を実際に加工する時点よりも前であれば、基板
を加工する直前であろうと、秒単位、分単位又は時間単
位で一定の時間だけ前であろうと、又はその基板をワー
クテーブルに載置した後であろうと、載置する前であろ
うと、これらのいずれの時点での測定をも含むことを意
味する。
In the present invention, the three-dimensional data measured in advance on the surface of a portion to be processed (hereinafter also referred to as a substrate) means that a laser beam is applied from the irradiation head 18 to a workpiece placed on a work table. It means three-dimensional data of the surface of the workpiece measured at a point in time before the point where the workpiece is actually processed by irradiation. Therefore, before the point when the substrate is actually processed, whether immediately before processing the substrate, a predetermined time in seconds, minutes, or hours, or the substrate is placed on a work table. It is meant to include measurements at any of these times, whether after placement or before placement.

【0027】本発明において、照射ヘッドが被加工部の
上を走査するとは、照射ヘッドが所定の経路にて被加工
部の上を移動することを意味し、同時に、レーザービー
ムが被加工物に照射される照射点が被加工部上に所定の
図形パターンを描く(トレースする)ように移動する。
本発明において、このように照射点が被加工部上を移動
した跡を加工軌跡とも称する。
In the present invention, “scanning the irradiation head over the processing portion” means that the irradiation head moves over the processing portion along a predetermined path, and at the same time, the laser beam is applied to the processing object. The irradiation point to be irradiated moves so as to draw (trace) a predetermined graphic pattern on the processed portion.
In the present invention, such a trace of the irradiation point moving on the processing target portion is also referred to as a processing locus.

【0028】この所定の経路とは、被加工部表面におい
てレーザ加工により形成しようとする被加工物について
の所定のパターンを、一定の順路にて照射点が走査する
経路を意味する。従って、X−Y平面においてこの経路
は、被加工物の種類によって、直線のみ、曲線のみ、又
は直線と曲線との組合せ等の種々のパターンとなり得
る。
The predetermined path means a path along which the irradiation point scans a predetermined pattern on the workpiece to be formed on the surface of the workpiece by laser processing along a predetermined forward path. Therefore, in the XY plane, this path can be various patterns such as only a straight line, only a curve, or a combination of a straight line and a curve, depending on the type of the workpiece.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】(実施の形態1)まず、本発明の1つの要
旨に係るレーザ加工装置について説明する。本発明に係
るレーザ加工装置の基本的構成は、従来の技術の欄に説
明したような常套のレーザ加工装置とほぼ同様のもので
あり、例えば図1に示すように、定盤3の上にX軸ガイ
ド11及びX軸駆動部12が配設されて、これらの上面
側にX軸テーブル14が取り付けられており、更に、X
軸テーブル14の上面側にはY軸ガイド9及びY軸駆動
部10が配設されて、これらの上面側にワークテーブル
1が取り付けられている。ワークテーブル1の上面側に
は透明基板50が載置され、ワークテーブル1の表面に
は、透明基板50近傍の温度を測定するための温度セン
サ16が埋め込まれている。
(Embodiment 1) First, a laser processing apparatus according to one aspect of the present invention will be described. The basic configuration of the laser processing apparatus according to the present invention is almost the same as that of a conventional laser processing apparatus as described in the section of the prior art. For example, as shown in FIG. An X-axis guide 11 and an X-axis drive unit 12 are provided, and an X-axis table 14 is mounted on the upper surface side of these.
A Y-axis guide 9 and a Y-axis drive unit 10 are provided on the upper surface side of the axis table 14, and the work table 1 is mounted on these upper surface sides. A transparent substrate 50 is placed on the upper surface side of the worktable 1, and a temperature sensor 16 for measuring the temperature near the transparent substrate 50 is embedded on the surface of the worktable 1.

【0031】定盤3の上面側には、ワークテーブル1を
跨ぐような形態で門型のコラム2が設置されている。コ
ラム2の上面側には4基のレーザ発振器5が取り付けら
れており、各レーザ発振器5には光学系6が配設されて
おり、光学系6の出口部分には照射ヘッド18が設けら
れている。レーザ発振器5から発せられたレーザービー
ムは照射ヘッド18へ案内され、その間に集光及び整形
され、照射ヘッド18から照射される。照射ヘッド18
は、ワークテーブル1上に水平に載置される透明基板5
0の上面に対して垂直にレーザービームを照射するよう
に配されている。 光学系6を通過する間に、レーザー
ビームは従来技術の欄において説明したのと同様に処理
される。
On the upper surface of the surface plate 3, a gate-shaped column 2 is provided so as to straddle the work table 1. Four laser oscillators 5 are mounted on the upper surface side of the column 2, and each laser oscillator 5 is provided with an optical system 6, and an irradiation head 18 is provided at an exit portion of the optical system 6. I have. The laser beam emitted from the laser oscillator 5 is guided to the irradiation head 18, is condensed and shaped during that time, and is irradiated from the irradiation head 18. Irradiation head 18
Is a transparent substrate 5 placed horizontally on the work table 1.
The laser beam is irradiated perpendicularly to the upper surface of the laser beam. While passing through the optical system 6, the laser beam is processed in the same manner as described in the section of the prior art.

【0032】光学系6の出口部分においてレーザービー
ム67は、図2に示すように、可変エクスパンダ60に
よって適当なビーム径に調節された後、マスク61によ
ってビームの不要な部分がカッ卜される。続いて、レー
ザービーム67は、3分割プリズム62によって、各々
必要なエネルギーを有する3本のレーザービームに分割
される。3分割されたレーザービームは、アパーチャ6
5によって加工に必要な形状に成形された後、結像レン
ズ38によって縮小投影され、透明基板50の表面に膜
付けされたITO等の薄膜51に照射され、透明電極5
2を形成する。
At the exit of the optical system 6, the laser beam 67 is adjusted to an appropriate beam diameter by a variable expander 60, as shown in FIG. . Subsequently, the laser beam 67 is divided into three laser beams each having necessary energy by the three-division prism 62. The laser beam split into three beams has an aperture 6
After being formed into a shape required for processing by the image forming device 5, the image is reduced and projected by the imaging lens 38, and is irradiated on a thin film 51 such as an ITO film formed on the surface of the transparent substrate 50.
Form 2

【0033】従って、この例では、1台のレーザ発振器
5から照射されたレーザービーム67は、透明基板50
上に配置されるITO薄膜51に対して、3本の分割ビ
ームとなって加工面に照射されることになる。また、こ
の例では、1台のレーザ加工装置に4台のレーザ発振器
5が配設されているので、合計12本のレーザービーム
を用いて、12箇所を同時に加工することができる。尤
も、使用するレーザ発振器の台数及び分割するレーザー
ビームの数は、所望に応じて種々の数値に設定すること
ができる。
Therefore, in this example, the laser beam 67 emitted from one laser oscillator 5 is
The ITO thin film 51 disposed on the upper surface is irradiated with three divided beams on the processing surface. Further, in this example, since four laser oscillators 5 are provided in one laser processing apparatus, it is possible to simultaneously process 12 locations using a total of 12 laser beams. However, the number of laser oscillators used and the number of laser beams to be split can be set to various numerical values as desired.

【0034】また、照射ヘッド18を含む光学系6の出
口部分には、レーザービームの焦点距離を調節するため
の手段が設けられている。この手段は、アパーチャ65
を有するマスク36をレーザービームの光軸方向に移動
させるための駆動手段及び/又は結像レンズ38の調節
手段から構成されている。
At the exit of the optical system 6 including the irradiation head 18, means for adjusting the focal length of the laser beam is provided. This means comprises an aperture 65
And / or adjusting means for moving the imaging lens 38 in order to move the mask 36 having an optical axis in the optical axis direction of the laser beam.

【0035】マスクを駆動する手段は、マスク36をレ
ーザービームの光軸方向に移動(昇降)させることによ
って、マスクと結像レンズとの距離を変動させ、従って
レーザービームの焦点距離を調節することができる。図
2に示す例では、駆動部はモータ63及びボールネジ6
4の組合せにより形成されているが、その他、リニアモ
ータ、ラック・アンド・ピニオン等、物体を1つの軸方
向に駆動することができる手段であれば種々の手段を採
用することができる。尤も、この駆動手段としては、マ
スク36の側を固定し、結像レンズ38の系をレーザー
ビームの光軸方向に移動させるような構成とすることも
できるし、或いは、マスク36及び結像レンズ38の系
の両者を移動させるような構成とすることもできる。
The means for driving the mask varies the distance between the mask and the imaging lens by moving (elevating) the mask 36 in the optical axis direction of the laser beam, and thus adjusting the focal length of the laser beam. Can be. In the example shown in FIG. 2, the driving unit includes the motor 63 and the ball screw 6.
Although it is formed by the combination of the four, various means such as a linear motor, a rack and pinion, and the like can be adopted as long as the means can drive the object in one axial direction. However, as the driving means, the mask 36 may be fixed and the system of the imaging lens 38 may be moved in the direction of the optical axis of the laser beam. Alternatively, the mask 36 and the imaging lens may be used. It is also possible to adopt a configuration in which both of the 38 systems are moved.

【0036】従って、レーザービームの焦点距離の調節
は、上述したようなマスクの駆動手段又は結像レンズ3
8の調節手段の少なくとも一方によって、又はマスクの
駆動手段及び結像レンズ38の調節手段の組合せによっ
て行うことができる。加工の際には、ワークテーブル1
をX−Y平面内で移動させると、レーザービームの照射
点におけるワークテーブル1の表面の高さ(Z座標の数
値)は被加工部表面のうねりによって変化するが、その
程度は予め測定しているデータに基づいて把握している
ので、その高さの変化に対応するように、上述した調節
機構によってレーザービームの焦点距離を調節すること
ができる。
Therefore, the focal length of the laser beam can be adjusted by driving the mask driving means or the imaging lens 3 as described above.
8 or by a combination of a mask driving means and an imaging lens 38 adjusting means. When processing, work table 1
Is moved in the XY plane, the height of the surface of the work table 1 at the irradiation point of the laser beam (the numerical value of the Z coordinate) changes due to the undulation of the surface of the workpiece, but the degree is measured in advance. The focal length of the laser beam can be adjusted by the above-described adjustment mechanism so as to correspond to the change in the height, since the data is grasped based on the data.

【0037】次に、図1を参照して、透明基板50の送
り動作について説明する。定盤3の上面側には、定盤3
の1つの側面に沿う方向(この例では、便宜的にこの方
向をX軸方向と称する)に延びるX軸ガイド11及びX
軸駆動部12が設けられており、その上面側にはX軸テ
ーブル14が配設されている。X軸テーブル14は、X
軸ガイド11に係合して取り付けられているため、X軸
ガイド11に沿う方向にのみ移動できるようになってお
り、X軸駆動部12がX軸テーブル14のX軸方向の移
動を行わせる。
Next, the operation of feeding the transparent substrate 50 will be described with reference to FIG. On the upper surface side of the surface plate 3,
X-axis guides 11 and X extending in a direction along one side surface (in this example, this direction is referred to as an X-axis direction for convenience)
An axis drive unit 12 is provided, and an X-axis table 14 is provided on the upper surface side. The X-axis table 14
Since it is engaged with and attached to the axis guide 11, it can be moved only in the direction along the X-axis guide 11, and the X-axis drive unit 12 causes the X-axis table 14 to move in the X-axis direction. .

【0038】X軸テーブル14の上面側には、Y軸ガイ
ド9及びY軸駆動部10がX軸ガイド11と直交する方
向に設けられており、その上面側にはワークテーブル1
が配設されている。ワークテーブル1は、Y軸ガイド9
に係合して取り付けられているため、Y軸ガイド9に沿
う方向にのみ移動できるようになっており、ワークテー
ブル1のY軸方向への移動はY軸駆動部10によって行
う。
On the upper surface of the X-axis table 14, a Y-axis guide 9 and a Y-axis driving unit 10 are provided in a direction orthogonal to the X-axis guide 11, and the work table 1 is provided on the upper surface.
Are arranged. The work table 1 has a Y-axis guide 9
The work table 1 can be moved only in the direction along the Y-axis guide 9 and is moved by the Y-axis drive unit 10 in the Y-axis direction.

【0039】ワークテーブル1の上面側には、被加工物
である透明基板50が載置される。例えば、図示しない
コンピュータ等の制御手段によって制御しながら、ワー
クテーブル1をX軸駆動部12及びY軸駆動部10によ
って移動させることにより、上方の照射ヘッド18から
照射されるレーザービームが透明基板50の表面のX−
Y平面上において任意の位置に当たるように制御するこ
とができる。尚、この例では、X軸駆動部12及びY軸
駆動部10として、リニアモータを使用しているが、そ
の他、ラック・アンド・ピニオン又は回転モータ及びボ
ールネジの組合せ等、物体を1つの軸方向に駆動するこ
とができる手段を採用することができる。
On the upper surface side of the work table 1, a transparent substrate 50 as a workpiece is placed. For example, the work table 1 is moved by the X-axis drive unit 12 and the Y-axis drive unit 10 while being controlled by control means such as a computer (not shown). X- on the surface of
It can be controlled to hit an arbitrary position on the Y plane. In this example, a linear motor is used as the X-axis drive unit 12 and the Y-axis drive unit 10, but other objects such as a rack-and-pinion or a combination of a rotary motor and a ball screw may be used in one axial direction. Can be adopted.

【0040】このようなレーザ加工装置を用いて、プラ
ズマ・ディスプレイ・パネルの透明電極をトリミング加
工する場合、既に説明したように、図5(a)に示すよ
うな、片面側にITO薄膜51が着膜されている透明基
板50をワークテーブル1の所定の位置に設置し、照射
ヘッド18からレーザービームを照射しながらワークテ
ーブル1をY軸方向に駆動させる。この場合の相対的な
動きを透明基板50側から観察すれば、照射ヘッド18
が透明基板50上をY軸方向に走査すると表現すること
ができる。この例の場合には、照射ヘッドが被加工部の
上を移動する走査経路は、図5(b)に示すような複数の
直線が平行に隣接する形態の経路(パターン)であり、
同時に12本のレーザービームがITO薄膜51に当た
って、所定のピッチ間隔をおいて11本又は12本の平
行に隣接する直線状の透明電極52を形成することがで
きる。
When the transparent electrode of the plasma display panel is trimmed by using such a laser processing apparatus, as described above, the ITO thin film 51 is provided on one side as shown in FIG. The deposited transparent substrate 50 is placed at a predetermined position on the work table 1, and the work table 1 is driven in the Y-axis direction while irradiating a laser beam from the irradiation head 18. If the relative movement in this case is observed from the transparent substrate 50 side, the irradiation head 18
Scans the transparent substrate 50 in the Y-axis direction. In the case of this example, the scanning path along which the irradiation head moves over the workpiece is a path (pattern) in which a plurality of straight lines are adjacent in parallel as shown in FIG.
At the same time, twelve laser beams impinge on the ITO thin film 51 to form eleven or twelve parallel transparent electrodes 52 adjacent to each other at a predetermined pitch.

【0041】図1に示す例において、変位計15は照射
ヘッド18の側面に配設されている。変位計は、変位計
と、離れた位置にある対象物(基板)との間の距離を測
定する装置であり、例えば、レーザ、電磁波(音波及び
超音波を含む)及び/又は光(可視光及び赤外線を含
む)等を単独で又は組み合わせて利用する種々のものを
用いることができ、この例では、レーザを利用する方式
の変位計を用いている。変位計15は、1つの態様にお
いては、基板50上において、照射ヘッド18から射出
されたレーザービームが当たる部分である照射点に対し
て照準を合わせてあり、その照射点と照射ヘッド18と
の間の距離を計算することができるように設けられてい
る。
In the example shown in FIG. 1, the displacement gauge 15 is disposed on the side of the irradiation head 18. A displacement meter is a device that measures the distance between a displacement meter and an object (substrate) at a remote position. For example, a laser, an electromagnetic wave (including sound waves and ultrasonic waves), and / or light (visible light) And the like (including infrared rays) can be used alone or in combination. In this example, a displacement meter using a laser is used. In one embodiment, the displacement gauge 15 is aimed at an irradiation point on the substrate 50, which is a portion to which the laser beam emitted from the irradiation head 18 strikes. It is provided so that the distance between them can be calculated.

【0042】変位計15を配設する位置は、変位計とワ
ークテーブル上の被加工物との相対的な位置関係が把握
できていれば、照射ヘッドの側面に限らず、その他の位
置とすることができる。これは、変位計と照射ヘッド1
8との距離、及び変位計15と照射ヘッド18とを結ぶ
直線が変位計15と被加工物とを結ぶ直線との間でなす
角度が判明していれば、変位計15と被加工物との距離
を上記のようにして算出すると、2辺とその挟角によっ
て特定の三角形が定まるという三角測量の原理に基づい
て、照射ヘッド18と被加工物との間の実際の距離(図
2に示すL)も求めることができるということに基づく
ものである。
The position where the displacement gauge 15 is disposed is not limited to the side surface of the irradiation head, but may be any other position as long as the relative positional relationship between the displacement gauge and the workpiece on the work table can be grasped. be able to. This is the displacement meter and irradiation head 1
8 and the angle between the straight line connecting the displacement meter 15 and the irradiation head 18 to the straight line connecting the displacement meter 15 and the workpiece, the displacement meter 15 and the workpiece are Is calculated as described above, the actual distance between the irradiation head 18 and the workpiece (see FIG. 2) based on the triangulation principle that a specific triangle is determined by two sides and its included angle. L) shown in FIG.

【0043】予め測定したデータとしては、(a)走査
しようとする経路の隣接する位置に、照射ヘッドが既に
走査した経路がない場合には、予め測定した3次元デー
タとして、照射ヘッドが走査する直前の経路について変
位計により被加工部表面との距離を測定して得られるデ
ータを用いることができ、又は(b)走査しようとする
経路の隣接する位置に、照射ヘッドが既に走査した経路
がある場合には、予め測定した3次元データとして、照
射ヘッドが既に走査した隣接する経路を通過した際に当
該経路について、変位計により被加工部表面との距離を
測定して得られるデータを用いることができる。
As the data measured in advance, (a) when there is no path already scanned by the irradiation head at a position adjacent to the path to be scanned, the irradiation head scans as three-dimensional data measured in advance. The data obtained by measuring the distance to the surface of the portion to be processed by the displacement meter for the immediately preceding path can be used, or (b) the path already scanned by the irradiation head is located at a position adjacent to the path to be scanned. In some cases, as the pre-measured three-dimensional data, when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, data obtained by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter on the path is used. be able to.

【0044】本発明において、隣接するという用語は、
比較的近い位置関係にあることを意味する。特に、走査
しようとする経路上の特定の地点についての隣接する地
点は、当該特定の地点のX−Y座標の値に比較的近似し
ているX−Y座標の値を有する地点であって、更に、高
さ(Z座標の値)に差はあるが、その高さの差は非常に
小さく、実質的には無視できる程度の関係にある地点を
意味する。従って、本発明では、隣接する位置関係は、
特に数値によって規定し得るものでなく、被加工物の種
類などによって、上記のような関係が成立する場合に、
隣接する位置と称することができる。
In the present invention, the term “adjacent” means
It means that they are relatively close to each other. In particular, an adjacent point for a specific point on the path to be scanned is a point having an XY coordinate value relatively close to the XY coordinate value of the specific point, Further, although there is a difference in the height (value of the Z coordinate), the difference in the height is very small, meaning a point that has a substantially negligible relationship. Therefore, in the present invention, the adjacent positional relationship is
In particular, it cannot be defined by numerical values, and when the above relationship is established depending on the type of the workpiece,
It can be called an adjacent position.

【0045】従って、特定の走査経路について、隣接す
る位置にある、照射ヘッドが既に走査した経路とは、被
加工部上を走査する所定の経路において、ある連続した
長さの部分が隣接する位置関係にある場合には、その部
分を意味するが、所定の経路の一部がある長さにわたっ
て隣接する位置関係にない場合であっても、既に走査し
た経路の中から、上述したような近いX−Y座標の値の
地点を抽出して、それらの地点の集合について考えるこ
とによって隣接する位置関係にある、既に走査した経路
を考えることができる。
Therefore, the path that has been scanned by the irradiation head, which is located adjacent to the specific scanning path, is the position where a part of a certain continuous length is adjacent to the predetermined path that scans the workpiece. When there is a relationship, it means that part, but even when a part of the predetermined path does not have an adjacent positional relationship over a certain length, the above-described close path from the already scanned paths By extracting points having the values of the XY coordinates and considering a set of those points, it is possible to consider an already scanned path in an adjacent positional relationship.

【0046】上記の(a)走査しようとする経路の隣接
する位置に、照射ヘッドが既に走査した経路がない場合
には、予め測定した3次元データとして、照射ヘッドが
走査する直前の経路について変位計により被加工部表面
との距離を測定して得られるデータを用いる態様では、
走査経路において、レーザービームの照射点よりも前方
に照準を合わせて変位計を設けることによって、予め測
定した3次元データとして、走査しようとする経路にお
いて、照射ヘッドが走査する直前に、これから走査しよ
うとする経路上の基板表面との距離を測定し、得られる
データを用いてレーザービームの焦点距離を調節する。
(A) If there is no path already scanned by the irradiation head at a position adjacent to the path to be scanned, the three-dimensional data measured in advance is used to displace the path immediately before the irradiation head scans. In the aspect using data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece by the meter,
In the scanning path, by providing a displacement meter with aiming ahead of the irradiation point of the laser beam, it is possible to scan immediately before the irradiation head scans in the path to be scanned as three-dimensional data measured in advance. Then, the distance to the substrate surface on the path is measured, and the focal length of the laser beam is adjusted using the obtained data.

【0047】上記の(b)走査しようとする経路の隣接
する位置に、照射ヘッドが既に走査した経路がある場合
には、予め測定した3次元データとして、照射ヘッドが
既に走査した隣接する経路を通過した際に当該経路につ
いて、変位計により被加工部表面との距離を測定して得
られるデータを用いる態様において、既に走査した経路
が、被加工部上を走査した経路のある連続した長さの部
分が隣接する位置関係にある場合には、その部分を走査
した際に変位計により測定した被加工部表面との距離に
基づく3次元データを予め測定した3次元データとして
用いる。
If there is a path already scanned by the irradiation head at the position (b) adjacent to the path to be scanned, the adjacent path already scanned by the irradiation head is used as three-dimensional data measured in advance. In a mode in which data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece with the displacement meter is used for the path when passing, the path that has already been scanned is a continuous length having a path that has scanned the workpiece. Are located in an adjacent positional relationship, the three-dimensional data based on the distance from the surface of the workpiece to be measured when the part is scanned by the displacement meter is used as the three-dimensional data measured in advance.

【0048】また、上記の(b)走査しようとする経路
の隣接する位置に、照射ヘッドが既に走査した経路があ
る場合には、予め測定した3次元データとして、照射ヘ
ッドが既に走査した隣接する経路を通過した際に当該経
路について、変位計により被加工部表面との距離を測定
して得られるデータを用いる態様において、既に走査し
た経路が、これから走査しようとする経路に近いX−Y
座標の値を有する地点の集合である場合には、既走査経
路上の各地点のX−Y座標の値を、走査しようとする経
路に沿う1つの図形又はX−Y座標によって表されるグ
ラフとして把握し、この図形又はグラフに各地点につい
てのZ座標の値を反映させることによって、仮想的に3
次元データを形成することができる。
If there is a path already scanned by the irradiation head at the position (b) adjacent to the path to be scanned, the irradiation head already scans the adjacent path as three-dimensional data measured in advance. In a mode in which data obtained by measuring the distance from the surface of the workpiece with the displacement meter when passing through the path is used, the path that has already been scanned is closer to the path to be scanned by XY.
In the case of a set of points having coordinate values, the values of the XY coordinates of each point on the scanned path are represented by one graphic or XY coordinate along the path to be scanned. By reflecting the value of the Z coordinate for each point in this figure or graph,
Dimensional data can be formed.

【0049】従って、利用することができる予め測定し
た3次元データがない場合には、経路上の走査する直前
の位置において、いわゆるオートフォーカスのように、
距離に関するデータを測定しながら走査するが、利用す
ることができる隣接する位置に関する予め測定した3次
元データが既に存在している場合には、その3次元デー
タを実質的に同じ値であるとみなして、これから走査す
る経路について適用する。
Therefore, when there is no pre-measured three-dimensional data that can be used, at a position on the path immediately before scanning, as in a so-called auto focus,
Scanning is performed while measuring data relating to the distance. If pre-measured three-dimensional data already exists for an available adjacent position, the three-dimensional data is regarded as having substantially the same value. Then, it applies to the path to be scanned.

【0050】上記の(b)予め測定した3次元データと
して、照射ヘッドが既に走査した隣接する経路を通過し
た際に当該経路について、変位計により被加工部表面と
の距離を測定して得られるデータを用いる態様では、所
定の経路上を照射ヘッドが走査しながら、変位計が基板
表面との距離を測定するが、その測定によって得られる
データはその経路上の加工のためには用いず、測定をし
た経路に隣接する経路を加工する際に利用することがで
きる。
(B) The three-dimensional data measured in advance can be obtained by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned. In the mode using data, while the irradiation head scans on a predetermined path, the displacement meter measures the distance to the substrate surface, but the data obtained by the measurement is not used for processing on the path, It can be used when processing a route adjacent to the measured route.

【0051】このような考え方は、被加工部の表面の一
定の範囲のX座標及び/又はY座標の区間内において、
Z座標の値が緩やかに変動する場合について適用でき
る。例えば、被加工物として平板状のガラス板を用いる
場合、平板状のガラスの表面は、μm単位で観察する
と、完全な平坦であることはほとんどなく、X軸方向及
びY軸方向に緩やかにうねっていると表現することがで
きる。本発明において、緩やかにうねるとは、表面が、
水平方向について近接する位置では、高さが変化しては
いるが、その高さの差は非常に小さく、実質的には無視
できる程度のものであることを意味する。例えば、被加
工部表面においてX軸方向に1mmの長さの区間を任意に
選んだ場合に、その区間内において、被加工部表面が凸
部になる部分を0又は1つ有し、凹部になる部分も0又
は1つ有しており、被加工部表面のZ軸方向についての
変位は数μm程度と考えることができるような表面の状
態のことである。ここで、変位とは、各地点における被
加工部表面について定めた基準平面からのずれ又は長さ
としてのシフト量を意味する。
This concept is based on the assumption that the X-coordinate and / or the Y-coordinate within a certain range of the surface of the workpiece is
This can be applied to the case where the value of the Z coordinate changes slowly. For example, when a flat glass plate is used as a workpiece, the surface of the flat glass is hardly completely flat when observed in a unit of μm, and gently undulates in the X-axis direction and the Y-axis direction. Can be expressed as In the present invention, gently undulating means that the surface is
At positions close to each other in the horizontal direction, the height changes, but the difference in height is very small, meaning that it is substantially negligible. For example, when a section having a length of 1 mm in the X-axis direction is arbitrarily selected on the surface of the processed portion, in the section, the surface of the processed portion has 0 or 1 convex portion, and the concave portion has Also, there is zero or one portion, and the displacement of the surface of the processed portion in the Z-axis direction is a surface state that can be considered to be about several μm. Here, the displacement means a shift amount as a deviation or a length from a reference plane defined for the surface of the processed portion at each point.

【0052】この態様をより具体的に説明すると、照射
ヘッドが被加工部の上を移動する走査経路が例えば図5
(b)に示すような複数の直線が平行に隣接する形態の
経路(パターン)である場合に、1番目の直線部分の経
路を加工する際には、利用することができる予め測定し
た3次元データがないので、(a)予め測定した3次元
データとして、照射ヘッドが走査する直前の経路につい
て変位計により被加工部表面との距離を測定して得られ
るデータを用いる態様によって、経路上の走査する直前
の位置において距離に関するデータを測定しながら走査
する。また、n番目(n≧2)の直線部分の経路を加工
する際には、(b)予め測定した3次元データとして、
照射ヘッドが既に走査した隣接する経路を通過した際に
当該経路について、変位計により被加工部表面との距離
を測定して得られるデータを用いる態様によって、照射
ヘッドがn−1番目の直線部分の経路を走査した際に、
そのn−1番目の直線部分の経路について変位計が測定
した距離のデータを、n番目の直線部分の経路について
適用する。
More specifically, the scanning path along which the irradiation head moves over the portion to be processed is shown in FIG.
In the case of processing a path of a first straight line portion in the case of a path (pattern) in which a plurality of straight lines are adjacent to each other in parallel as shown in FIG. Since there is no data, (a) as the pre-measured three-dimensional data, the data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece using the displacement meter for the path immediately before scanning by the irradiation head is used. Scanning is performed while measuring data on the distance at the position immediately before the scanning. When processing the path of the n-th (n ≧ 2) linear portion, (b) three-dimensional data measured in advance:
When the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, the irradiation head uses the data obtained by measuring the distance to the surface of the portion to be processed by the displacement meter for the path, so that the irradiation head uses the (n-1) th linear portion. When scanning the path of
The data of the distance measured by the displacement meter with respect to the path of the (n-1) -th linear part is applied to the path of the n-th linear part.

【0053】(a)予め測定した3次元データとして、
照射ヘッドが走査する直前の経路について変位計により
被加工部表面との距離を測定して得られるデータを用い
る態様は、測定しながら、その測定したデータを加工に
適用するので、変位計が測定し、距離を計算し、得られ
るデータをレーザービームの照準合わせの調節手段へ送
って適用しながら加工を行うので、加工に要する時間と
して、これらの工程の実時間を必要とすることになり、
加工速度に限界が生じ、高速での加工を行うことができ
ないという問題点を有する。しかし、本発明において
は、(a)予め測定した3次元データとして、照射ヘッ
ドが走査する直前の経路について変位計により被加工部
表面との距離を測定して得られるデータを用いる態様
は、被加工部表面の全体の加工に用いるのではなく、被
加工部の一部について用いており、被加工部の残りの部
分については、隣接する位置関係の既に走査した経路が
存在するので、(b)予め測定した3次元データとし
て、照射ヘッドが既に走査した隣接する経路を通過した
際に当該経路について、変位計により被加工部表面との
距離を測定して得られるデータを用いる態様を適用する
ことができる。
(A) As three-dimensional data measured in advance,
In the mode using the data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece using the displacement meter for the path immediately before the irradiation head scans, the measured data is applied to the processing while the measurement is being performed. Then, the distance is calculated, and the obtained data is sent to the adjustment means for aiming of the laser beam, and the processing is performed while applying the data.As a time required for the processing, the actual time of these steps is required,
There is a problem that the processing speed is limited and high-speed processing cannot be performed. However, in the present invention, (a) data obtained by measuring the distance from the surface of the processed portion using the displacement meter on the path immediately before scanning by the irradiation head is used as the three-dimensional data measured in advance. Rather than being used for processing the entire surface of the processed part, it is used for a part of the processed part, and for the remaining part of the processed part, there is an already scanned path having an adjacent positional relationship, so that (b) As the pre-measured three-dimensional data, an embodiment is used in which, when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, data obtained by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter is used for the path. be able to.

【0054】(b)予め測定した3次元データとして、
照射ヘッドが既に走査した隣接する経路を通過した際に
当該経路について、変位計により被加工部表面との距離
を測定して得られるデータを用いる態様によれば、測
定、計算及びデータ送り過程を実時間で行う必要がな
く、更に、既に存在しているデータを利用して加工する
ことができるので、レーザービームによる加工そのもの
に要する時間は、レーザービームが被加工部表面上を走
査するのに要する時間とほぼ等しくすることができ、従
って、同じ経路を、(a)予め測定した3次元データと
して、照射ヘッドが走査する直前の経路について変位計
により被加工部表面との距離を測定して得られるデータ
を用いる態様によって加工する場合と比べると、加工に
要する時間を大幅に短縮することができる。
(B) As three-dimensional data measured in advance,
According to the aspect in which the data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece by the displacement meter is used for the path when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, the measurement, calculation, and data feeding steps are performed. Since it is not necessary to perform the processing in real time, and it is possible to perform processing using existing data, the time required for processing by the laser beam itself is shorter than the time required for the laser beam to scan on the surface of the workpiece. The time required can be made substantially equal. Therefore, the same path is measured by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter on the path immediately before scanning by the irradiation head as (a) three-dimensional data measured in advance. The time required for processing can be significantly reduced as compared with the case where processing is performed using the obtained data.

【0055】従って、本発明では、上記のような(a)
予め測定した3次元データとして、照射ヘッドが走査す
る直前の経路について変位計により被加工部表面との距
離を測定して得られるデータを用いる態様と、(b)予
め測定した3次元データとして、照射ヘッドが既に走査
した隣接する経路を通過した際に当該経路について、変
位計により被加工部表面との距離を測定して得られるデ
ータを用いる態様とを組み合わせてレーザ加工を行うの
で、レーザ加工を高速で行うことができ、被加工物の加
工に要する時間を大幅に短縮することができる。
Therefore, in the present invention, (a)
As the pre-measured three-dimensional data, a mode in which data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece using the displacement meter for the path immediately before scanning by the irradiation head is used, and (b) the pre-measured three-dimensional data is When the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, laser processing is performed in combination with a mode that uses data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece using a displacement meter for that path. Can be performed at high speed, and the time required for processing the workpiece can be greatly reduced.

【0056】特に、(a)予め測定した3次元データと
して、照射ヘッドが走査する直前の経路について変位計
により被加工部表面との距離を測定して得られるデータ
を用いる態様を適用する部分が、(b)予め測定した3
次元データとして、照射ヘッドが既に走査した隣接する
経路を通過した際に当該経路について、変位計により被
加工部表面との距離を測定して得られるデータを用いる
態様を適用する部分に対して相対的に小さくなるように
走査経路を設定すれば、より高速での処理が可能とな
る。
In particular, (a) an embodiment in which, as the pre-measured three-dimensional data, a mode in which data obtained by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter on the path immediately before scanning by the irradiation head is applied. , (B) 3 previously measured
As the dimensional data, when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, the path using the data obtained by measuring the distance from the surface of the processed part using the displacement meter with respect to the path is relative to the part to which the mode is applied. If the scanning path is set so as to be smaller in size, processing at a higher speed can be performed.

【0057】従って、走査経路が平行に隣接する複数の
直線である場合には、1本目の経路のみについて(a)
予め測定した3次元データとして、照射ヘッドが走査す
る直前の経路について変位計により被加工部表面との距
離を測定して得られるデータを用いる態様を適用し、2
本目以降の経路については(b)予め測定した3次元デ
ータとして、照射ヘッドが既に走査した隣接する経路を
通過した際に当該経路について、変位計により被加工部
表面との距離を測定して得られるデータを用いる態様を
適用することができるので、本発明による処理時間を短
縮する効果は大きくなる。
Therefore, when the scanning path is a plurality of straight lines adjacent in parallel, only the first path (a)
As the pre-measured three-dimensional data, a mode is used in which data obtained by measuring the distance from the surface of the portion to be processed by the displacement meter with respect to the path immediately before scanning by the irradiation head is applied.
For the subsequent paths, (b) as the pre-measured three-dimensional data, when the irradiation head has passed an adjacent path that has already been scanned, the distance from the path to the surface of the portion to be processed is measured using a displacement meter. Since the mode using the obtained data can be applied, the effect of shortening the processing time according to the present invention is increased.

【0058】(実施の形態2)本発明のもう1つの態様
においては、予め測定した3次元データとして、特定種
の被加工物について被加工部上を照射ヘッドが走査する
際に、複数の所定の地点について変位計が測定して得ら
れた距離データに基づいて、被加工部表面の各地点にお
けるX−Y座標の値と、各地点における被加工部表面に
ついて定めた基準平面からの変位であるZ座標の値とを
関連付けてまとめたデータを用いることができる。
(Embodiment 2) In another embodiment of the present invention, when a radiation head scans a workpiece of a specific kind on a workpiece with a plurality of predetermined three-dimensional data as pre-measured three-dimensional data. Based on the distance data obtained by measuring the displacement meter for the point, the value of the XY coordinate at each point on the surface of the workpiece, and the displacement from the reference plane defined for the surface of the workpiece at each point. Data obtained by associating the values with certain Z coordinates can be used.

【0059】即ち、予め測定した3次元データとして、
加工しようとする被加工物と同種の特定種の被加工物に
ついて、予め被加工物表面の各地点における水平面内の
座標であるX−Y座標の値と、各地点における被加工物
表面について定めた基準平面からの変位であるZ座標の
値とを測定し、得られる測定値を解析して、特定のパタ
ーンとして把握することができる場合に、X−Y座標と
Z座標との変位を関連付けたデータとしてまとめたもの
を利用する。
That is, as three-dimensional data measured in advance,
For a specific type of workpiece of the same type as the workpiece to be machined, values of XY coordinates, which are coordinates in a horizontal plane at each point on the surface of the workpiece, and the surface of the workpiece at each point are determined in advance. Measures the value of the Z coordinate, which is the displacement from the reference plane, and analyzes the obtained measured value, and when it can be grasped as a specific pattern, associates the displacement between the XY coordinate and the Z coordinate. Use the data compiled as data.

【0060】この態様では、被加工物として平板状のガ
ラス板等を用いる場合に、一定の広さの水平面(一定の
範囲のX−Y座標の区間)内における基準平面からの変
位(ΔZ)は、特定のパターンで変動すると考え得るこ
とに基づいて、被加工物の種類毎に複数の被加工部表面
についての3次元データを測定し、その特徴的パターン
を参照することができるデータとして保存する。その場
合に、X−Y座標上で特定の位置関係にある複数の地点
をピックアップすることにより、当該特定種の被加工物
の表面について適用し得る3次元データを抽出すること
ができる形態のデータとすることが好ましい。このよう
に被加工物の種類によって表面の3次元データを作成し
ておけば、その後に同じ特定の種類の被加工物の加工を
する際に、既に作成されている3次元データを参照する
ことができる。
In this embodiment, when a flat glass plate or the like is used as a workpiece, a displacement (ΔZ) from a reference plane in a horizontal plane of a certain width (a section of XY coordinates in a certain range). Measures three-dimensional data on a plurality of workpiece surfaces for each type of workpiece based on what can be considered to fluctuate in a specific pattern, and stores the data as data that can refer to the characteristic pattern. I do. In this case, by picking up a plurality of points having a specific positional relationship on the XY coordinates, data in a form in which three-dimensional data applicable to the surface of the specific type of workpiece can be extracted. It is preferable that If the three-dimensional data of the surface is created in accordance with the type of the workpiece in this manner, when the same specific type of workpiece is subsequently processed, the already created three-dimensional data is referred to. Can be.

【0061】従って、加工しようとする被加工物の全体
について3次元データを測定しなくとも、必要な数箇所
の地点について測定をすれば、その数箇所の地点につい
て得られたデータを、保存されている3次元データと比
較することにより、被加工物全体について適用し得る3
次元データを知ることができる。このような測定を、本
発明において、簡易的測定と称する。
Therefore, even if the three-dimensional data is not measured for the entire workpiece to be machined, if the measurement is performed at several necessary points, the data obtained at the several points is stored. 3D data that can be applied to the entire workpiece
You can know dimensional data. Such a measurement is referred to as a simple measurement in the present invention.

【0062】このような態様は、特定種の被加工物につ
いて予め測定した3次元データを蓄積する手段、加工す
べき被加工物の被加工部についての3次元データを簡易
的に測定する手段、及び簡易的に測定した3次元データ
を蓄積されている3次元データと比較して、加工すべき
被加工物について適用する3次元データを求める手段を
有しており、求められた3次元データに基づいて照射ヘ
ッドを移動させることができるレーザ加工装置を用いる
ことによって実施することが好ましい。この簡易的測定
は、加工処理の際又は加工処理の前に行うことができ
る。簡易的測定を、加工処理の際に行う態様では、簡易
的に測定する手段が、加工処理の際、照射ヘッドが走査
経路を走査する間に、変位計により結像レンズと被加工
部表面との距離を測定する手段を用いることができる。
Such a mode is a means for accumulating three-dimensional data measured in advance for a specific type of workpiece, a means for simply measuring three-dimensional data on a processed portion of the workpiece to be processed, And a means for comparing the simply measured three-dimensional data with the stored three-dimensional data to determine three-dimensional data to be applied to the workpiece to be processed. It is preferable to use a laser processing device that can move the irradiation head based on the laser processing. This simple measurement can be performed during or before the processing. In a mode in which the simple measurement is performed at the time of the processing, the means for simply measuring the image forming lens and the surface of the portion to be processed by the displacement meter while the irradiation head scans the scanning path during the processing. A means for measuring the distance can be used.

【0063】ここで、走査経路を走査する間に測定する
とは、特定の被加工物についての加工を開始した後であ
って、当該被加工物の加工処理が終了する前に測定を行
うことを意味している。尤も、この態様は、処理効率を
向上させるべく、当該被加工物に適用すべき3次元デー
タをできるだけ短時間で求めることを目的とすることか
ら、特定の被加工物についての加工を開始した後におい
て、できるだけ短時間で測定を行うことが好ましい。短
時間で測定を行うためには、当該被加工物の全体につい
ての3次元データを把握するための情報を知るのに必要
な最小限度の地点について測定を行えばよい。
Here, the measurement during the scanning of the scanning path means that the measurement is performed after the processing of a specific workpiece is started and before the processing of the workpiece is completed. Means. However, since this aspect aims at obtaining the three-dimensional data to be applied to the workpiece in the shortest possible time in order to improve the processing efficiency, after starting the processing on the specific workpiece, In the above, it is preferable to perform the measurement in as short a time as possible. In order to perform the measurement in a short time, the measurement may be performed at a minimum point required for obtaining information for obtaining three-dimensional data on the entire workpiece.

【0064】特定種の被加工物について、予め測定した
3次元データが参照できる形態で蓄積されており、当該
被加工物の3次元データを把握するための情報が、被加
工物上において、例えば、X−Y座標で表して、(X0,
0)の地点、(Xa1, Yb1)の地点及び(Xa2,
b2)の地点の3箇所について把握できていれば、極め
て短時間にて当該被加工物について適用し得る3次元デ
ータを求めることができる。ここで、Xa1及びXa2は、
3次元データを特定するのに必要な情報を知るために十
分な間隔だけX0から離れているX軸座標であり、Yb1
及びYb2も、同様に、3次元データを特定するために必
要な情報を知るために十分な間隔だけY0から離れてい
るY軸座標である。これらの3つの地点を結ぶことによ
り、被加工部表面の3次元データのパターンを把握する
ために必要最小限の三角形を求めることができる。
For a specific type of workpiece, three-dimensional data measured in advance is stored in a form that can be referred to, and information for grasping the three-dimensional data of the workpiece is stored on the workpiece, for example. , XY coordinates, (X 0 ,
Y 0 ), (X a1 , Y b1 ) and (X a2 ,
If three points of Y b2 ) can be grasped, three-dimensional data applicable to the workpiece can be obtained in a very short time. Here, X a1 and X a2 are:
X-axis coordinates separated from X 0 by a sufficient interval to know information necessary for specifying three-dimensional data, and Y b1
And Y b2 are similarly Y-axis coordinates separated from Y 0 by a sufficient interval to know information necessary for specifying three-dimensional data. By connecting these three points, it is possible to obtain the minimum necessary triangle for grasping the pattern of the three-dimensional data on the surface of the processed portion.

【0065】また、簡易的測定を、加工処理の前に行う
態様では、簡易的に測定する手段が、加工処理を行う前
に、変位計により結像レンズと被加工部表面との距離を
測定する手段を用いることができる。この場合は、特定
種の被加工物について加工処理を行う前であれば、時間
単位、分単位、秒単位又は秒以下の時間の単位で、一定
の時間だけ前に簡易的測定を行うことができる。尤も、
この態様は、処理効率を向上させるべく、当該被加工物
に適用すべき3次元データをできるだけ短時間で求める
ことを目的とすることから、特定種の被加工物について
の加工を開始する直前に測定を行うことが好ましい。
In the aspect in which the simple measurement is performed before the processing, the simple measuring means measures the distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed by the displacement meter before the processing. Means can be used. In this case, before performing the processing on the specific type of workpiece, it is possible to perform a simple measurement in a unit of time, minute, second, or a unit of time shorter than a second before a fixed time. it can. Of course,
This aspect aims at obtaining the three-dimensional data to be applied to the workpiece in the shortest possible time in order to improve the processing efficiency. Therefore, immediately before starting the processing on the specific type of workpiece, Preferably, a measurement is made.

【0066】(実施の形態3)また、本発明のレーザ加
工装置には、以上のような実施の形態1又は2のいずれ
の場合であっても、又はその他の形態であっても、被加
工物の温度を測定する手段、及び測定した温度に基づい
て被加工物の膨張の程度を計算し、加工ピッチを調節す
る手段を更に備えることができる。これは、レーザービ
ームにより加工する場合、レーザービームの照射エネル
ギによって被加工物の温度が上昇し、被加工物が熱膨張
して変形し得るので、特定種の被加工物について、温度
が上昇する程度及びその上昇した温度にて熱膨張により
変形する程度についてのデータを予め集めて参照できる
形態のデータとして蓄積しておき、加工時に被加工物の
温度を測定すれば、その温度によって、その時点での被
加工物の変形の程度が把握できるという思想に基づいて
いる。
(Embodiment 3) The laser processing apparatus of the present invention is applicable to any of the above-described Embodiments 1 and 2 or other forms. The apparatus may further include means for measuring the temperature of the object, and means for calculating the degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature and adjusting the processing pitch. This is because, when processing with a laser beam, the temperature of the workpiece increases due to the irradiation energy of the laser beam, and the workpiece can thermally expand and deform, so that the temperature of a specific type of workpiece increases. Data on the degree and the degree of deformation due to thermal expansion at the increased temperature is collected in advance and stored as data in a form that can be referred to, and if the temperature of the workpiece is measured during processing, the Based on the idea that the degree of deformation of the workpiece can be grasped.

【0067】被加工物の温度を測定する手段としては、
図1に示す例では、ワークテーブル1の表面に埋め込ま
れている温度センサ16を用いている。例えば、上述し
たような場合を例に挙げると、被加工物が熱膨張して、
例えば中央部分の温度上昇の程度が周辺部分よりも大き
くなるような不均一な温度分布の場合、被加工物は、図
6(b)に示すように、周囲の各4辺が外向きに凸となる
形状となり得る。
As means for measuring the temperature of the workpiece,
In the example shown in FIG. 1, a temperature sensor 16 embedded in the surface of the work table 1 is used. For example, in the case described above as an example, the workpiece thermally expands,
For example, in the case of a non-uniform temperature distribution in which the degree of temperature rise in the central part is greater than that in the peripheral part, the workpiece has four peripheral sides projecting outward as shown in FIG. Can be obtained.

【0068】このような場合のためには、レーザ加工装
置において、特定種の被加工物について加工の際に熱変
形する変形パターンについて予め調べたデータを蓄積す
る手段、及び当該変形パターンに従って被加工部上にお
ける照射ヘッドの走査経路に補正を加える手段を有する
ように設定することもできる。
For such a case, in the laser processing apparatus, means for accumulating data obtained by previously examining a deformation pattern which is thermally deformed at the time of processing a specific type of workpiece, and processing the workpiece in accordance with the deformation pattern. It can also be set up to have means for correcting the scanning path of the irradiation head on the part.

【0069】例えば、被加工物上において所定のX−Y
座標の値を有する(Xa1, Yb1)、・・・(Xam,
bm)の地点についての温度を測定し、その情報に基づ
いて、被加工物のその時点での変形の程度及び被加工物
全体の形状を把握できるように、(Xa1, Yb1)、・・
・(Xam, Ybm)の座標の各地点を設定し、並びに温度
及びその温度にて熱膨張により変形する程度についての
データを予め収集しておくことが好ましい。
For example, a predetermined XY on a workpiece
(X a1 , Y b1 ) having coordinate values, (X am ,
(X a1 , Y b1 ), by measuring the temperature at the point of Y bm ) and based on the information, the degree of deformation of the workpiece at that time and the shape of the entire workpiece can be grasped.・ ・
It is preferable to set each point of the coordinates of (X am , Y bm ) and to collect in advance data on the temperature and the degree of deformation due to thermal expansion at that temperature.

【0070】ここで、被加工物の全体としてどのような
位置に測定点を設定するか、測定点の数、測定点の相互
の間隔及び被加工物上において測定点を分布させるパタ
ーン等については、用いる特定種の被加工物について当
業者が実験的に又は経験的に適宜設定することができる
要素である。従って、本発明では上記のような基本的思
想を開示するが、特定種の被加工物についての具体的な
測定の仕方については、当業者が、本明細書の開示内容
に基づいて、適宜選択及び決定することができる。
Here, the position of the measuring point as a whole of the workpiece, the number of the measuring points, the interval between the measuring points, and the pattern for distributing the measuring points on the workpiece are described. This is an element that can be appropriately set experimentally or empirically by a person skilled in the art for a specific type of workpiece to be used. Therefore, the present invention discloses the above-described basic idea, but a person skilled in the art can appropriately select a specific method of measuring a specific type of workpiece based on the disclosure content of the present specification. And can be determined.

【0071】上述したように、被加工物の周囲の各4辺
が外向きに凸な形状となる場合であって、更に、走査経
路が被加工部上においてほぼ平行に隣接する複数の直線
を描くようなパターンである場合には、図6(b)に示す
ような湾曲した曲線上に走査経路を設定して加工すれ
ば、当該被加工物の温度が常温まで降下した場合に、全
体として長方形である被加工部上に、複数の直線が平行
に隣接する形態の加工パターンを形成することができ
る。
As described above, in the case where each of the four sides around the workpiece has an outwardly convex shape, a plurality of straight lines whose scanning paths are substantially parallel and adjacent to each other on the workpiece are defined. In the case of a pattern to be drawn, if the processing is performed by setting a scanning path on a curved curve as shown in FIG. 6 (b), when the temperature of the workpiece falls to room temperature, the whole A processing pattern in which a plurality of straight lines are adjacent to each other in parallel can be formed on a rectangular processing target portion.

【0072】尚、このような加工は、既に説明している
ような、照射ヘッド18からレーザービームを照射しな
がら、被加工物50を載置したワークテーブル1をY軸
方向に駆動させるワークテーブル1の動作に同期させ
て、レーザービームの照射点が被加工部上において図6
(b)に示すような湾曲した曲線上を走査するように、従
って、加工軌跡がそのような曲線を描くように、ワーク
テーブル1と照射ヘッド18とを相対的に駆動させるこ
とによって行うことができる。
As described above, the work table 1 on which the workpiece 50 is mounted is driven in the Y-axis direction while irradiating the laser beam from the irradiation head 18 as described above. In synchronization with the operation of Step 1, the irradiation point of the laser beam
The operation is performed by relatively driving the work table 1 and the irradiation head 18 so as to scan on a curved curve as shown in (b), so that the machining trajectory draws such a curve. it can.

【0073】被加工物がワークテーブル1の動きによっ
てY軸方向に動く場合、その移動量に連動させて光学系
の出口部分をX軸方向に移動させれば、走査経路は上述
したような湾曲した曲線を描くことができる。光学系の
出口部分においては、図2に示すように、レーザービー
ムは、一般に、結像レンズ38に入る前に比べて、結像
レンズ38から出た後では、ビーム径が縮小されてい
る。本発明の例では、ビーム径は約1/5に縮小されて
いる。
When the workpiece moves in the Y-axis direction due to the movement of the work table 1, if the exit portion of the optical system is moved in the X-axis direction in conjunction with the amount of the movement, the scanning path is curved as described above. You can draw a curved line. At the exit of the optical system, as shown in FIG. 2, the laser beam generally has a smaller beam diameter after exiting the imaging lens 38 than before entering the imaging lens 38. In the example of the present invention, the beam diameter is reduced to about 1/5.

【0074】従って、被加工物に対して、結像レンズ3
8によって位置合わせするよりも、マスク36によって
位置合わせするように調節する方が、より高い精度にて
走査経路を描くことができる。これは、例えば、被加工
物上において2μmの精度を確保しようとする場合に
は、対物レンズ39によって位置合わせしようとすれ
ば、結像レンズ38によってその2μmを調節しなけれ
ばならないが、マスク36によって位置合わせするよう
に調節しようとする場合には、この2μmに結像比の倍
率を乗じた10μmの精度を出せばよいので、マスクに
よる場合の方が細かい位置合わせの調節は容易となるた
めである。
Therefore, the image forming lens 3
The scanning path can be drawn with higher accuracy by adjusting the position by the mask 36 than by adjusting the position by the mask 8. This is because, for example, in order to ensure the accuracy of 2 μm on the workpiece, if the alignment is to be performed by the objective lens 39, the 2 μm must be adjusted by the imaging lens 38. In order to adjust the alignment by using a mask, it is only necessary to obtain an accuracy of 10 μm obtained by multiplying this 2 μm by the magnification of the image forming ratio. It is.

【0075】(実施の形態4)また、本発明のレーザ加
工装置には、以上のような実施の形態1〜3のいずれの
場合であっても、又はその他の形態であっても、加工処
理に付する前に、常温において膨張していない状態の被
加工物の被加工部表面に、レーザービームによる加工開
始位置を示す基準マークを形成することができる。
(Embodiment 4) Further, the laser processing apparatus of the present invention can be used in any of the above-described Embodiments 1 to 3 or other forms. Before applying the method, a reference mark indicating a processing start position by a laser beam can be formed on the surface of the processed portion of the processed material that is not expanded at room temperature.

【0076】基準マークは、被加工部の加工開始位置に
形成する、レーザービームを照射するための1種の目印
である。この基準マークは、加工にかかる時間を短縮
し、操作コストを低減させるためには、基準マークに対
して照射するレーザービームによって消去することがで
きるように設けることが好ましい。そうしない場合に
は、基準マークを消去するために別の工程を設ける必要
があるが、時間及び/又は操作コストを特に重視しなく
ともよい場合には、別の工程を設けて他の手段によって
基準マークを消去することもできる。尤も、基準マーク
を必ずしも消去しなくともよいこともある。
The fiducial mark is one type of mark formed at the processing start position of the processed portion for irradiating a laser beam. In order to reduce the processing time and the operation cost, the reference mark is preferably provided so that it can be erased by a laser beam applied to the reference mark. If this is not the case, it is necessary to provide another step for erasing the fiducial mark. However, if time and / or operation costs do not need to be particularly emphasized, another step may be provided and other means may be used. The reference mark can be deleted. However, the reference mark may not always need to be erased.

【0077】照射するレーザービームによって基準マー
クを消去するようにする場合には、例えば、常温におい
て膨張していない状態にある被加工部表面に対して、レ
ーザービームを所定のピッチ間隔にてスポット状に照射
し、その照射した後を基準マークとすることができる。
被加工物がガラス基板である場合には、常温において膨
張していない状態において、被加工部表面となる透明電
極上にX軸方向について所望する所定のピッチ間隔にて
レーザービームをスポット状に照射し、その照射跡を基
準マークとすることができる。
When the reference mark is erased by the laser beam to be irradiated, for example, the laser beam is spot-shaped at a predetermined pitch interval with respect to the surface of the portion to be processed which is not expanded at room temperature. And the reference mark can be used after the irradiation.
When the workpiece is a glass substrate, in a state where the workpiece is not expanded at room temperature, the transparent electrode serving as the surface of the workpiece is irradiated with a laser beam in a spot shape at a desired predetermined pitch interval in the X-axis direction. Then, the irradiation trace can be used as a reference mark.

【0078】この場合、基準マークを形成するために用
いるレーザービームの条件、例えば出力又はビーム径等
のファクターは、通常のレーザ加工を行うビームの場合
と同じであってもよいが、基準マークが加工開始位置を
示すための単なる目印であること及び同じ位置に再度、
加工のためのビームを照射すれば、基準マークを付した
部分のみが過剰にレーザービームを照射することになる
こと等を考慮して、レーザ加工の際に照射するレーザー
ビームと比べて、弱い出力及び/又は小さいビーム径と
することもできる。
In this case, the conditions of the laser beam used for forming the reference mark, for example, factors such as the output and the beam diameter may be the same as those of the beam for performing the ordinary laser processing. It is just a mark to indicate the processing start position and again at the same position,
When irradiating a beam for processing, the output is weaker than the laser beam irradiating at the time of laser processing, considering that only the part with the reference mark will be excessively irradiated with the laser beam. And / or a smaller beam diameter.

【0079】加工の際には、レーザ加工装置において照
射ヘッドの側面に設けられている検出器によって基準マ
ークを検出し、加工開始点を決めることができる。検出
器は、形成する基準マークに対応させて、基準マークの
位置を検出することができる機構のものであればよい。
例えば、基準マークを光学的に観察することができるよ
うな形態で形成する場合には、検出器としては、光学レ
ンズ系の組合せ、例えば顕微鏡等を用いることができ、
基準マークを磁気的手段によって形成する場合には、検
出器としては、磁気を検出することができる機構のもの
を用いることができ、これ以外の場合であっても、検出
器としては、被加工部表面に付した基準マークを検出す
ることができるような基準マークの形態に対応した機構
のものを用いる。
At the time of processing, a reference mark is detected by a detector provided on the side surface of the irradiation head in the laser processing apparatus, and the processing start point can be determined. The detector only needs to have a mechanism capable of detecting the position of the reference mark corresponding to the reference mark to be formed.
For example, when the reference mark is formed in a form that can be optically observed, as the detector, a combination of optical lens systems, for example, a microscope can be used,
When the reference mark is formed by magnetic means, a detector having a mechanism capable of detecting magnetism can be used as the detector. Even in other cases, the detector is not processed. A mechanism corresponding to the form of the reference mark that can detect the reference mark attached to the surface of the unit is used.

【0080】また、検出器を設ける位置は、レーザ加工
装置において、例えば照射ヘッドの側面等とすることも
できるが、これに限らず、既に説明した変位計の場合と
同様に、検出器とワークテーブル上の被加工物との相対
的な位置関係が把握できていれば、レーザ加工装置のそ
の他の位置に設けることもできる。加工の際、被加工物
が熱膨張すると、基準マークどうしの間隔も拡大するこ
とになるが、その後常温に戻って収縮すると、基準マー
クどうしの間隔は最初に設定した所定のピッチ間隔に戻
るので、膨張によって変形した状態の被加工部表面の基
準マークを加工開始点としてレーザービームを照射する
ことによって、レーザ加工後において、所望の通りの正
しいピッチ間隔でレーザービームの走査経路を形成する
ことができる。
The position where the detector is provided may be, for example, on the side surface of the irradiation head in the laser processing apparatus, but is not limited thereto. If the relative positional relationship with the workpiece on the table can be grasped, it can be provided at another position of the laser processing apparatus. During processing, if the workpiece thermally expands, the distance between the reference marks will also increase, but if the temperature returns to room temperature and then contracts, the distance between the reference marks will return to the initially set predetermined pitch interval. By irradiating the laser beam with the reference mark on the surface of the portion to be processed deformed by expansion as a processing start point, it is possible to form a scanning path of the laser beam at a correct pitch interval as desired after laser processing. it can.

【0081】従って、レーザ加工の工程中において被加
工物が熱膨張により全体として不均一に変形するような
場合であっても、レーザービームの照射点を被加工部表
面において正確に位置決めすることができ、常温に戻っ
た被加工部表面には、所望のパターンの加工軌跡を高い
精度にて形成することができる。尚、本発明では、いず
れの実施の形態又は態様例の場合についても、走査経路
上において、レーザービームの照射点は必ずしも連続し
ていなくてもよく、例えば、所定の経路上において、レ
ーザービームを間隔をおいてスポット状に照射して加工
することもできる。
Therefore, even when the workpiece is deformed non-uniformly as a whole due to thermal expansion during the laser machining process, the irradiation point of the laser beam can be accurately positioned on the surface of the workpiece. Thus, a processing locus of a desired pattern can be formed with high accuracy on the surface of the processed portion that has returned to room temperature. In the present invention, the irradiation point of the laser beam does not necessarily have to be continuous on the scanning path, in any of the embodiments or aspects, for example, the laser beam is irradiated on a predetermined path. Processing can also be performed by irradiating in the form of spots at intervals.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 1つの形態における本発明のレーザ加工装置
の全体的構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】 レーザ加工装置の光学系の出口部分を模式的
に示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing an exit portion of an optical system of the laser processing apparatus.

【図3】 レーザ加工装置におけるレーザービームの処
理経路を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a processing path of a laser beam in a laser processing apparatus.

【図4】 レーザ加工の際の、被加工物に照射されるレ
ーザービームの状態を説明する模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state of a laser beam applied to a workpiece during laser processing.

【図5】 透明電極のトリミング加工を行う場合の工程
を説明する模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a process in a case where a transparent electrode is trimmed.

【図6】 被加工物の膨張が不均一である場合を示す模
式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where the expansion of a workpiece is non-uniform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ワークテーブル、 2 コラム、 3 ベース
定盤、5 レーザ発振器、 6 光学系、 7 検
出器、9 Y軸ガイド、 10 Y軸駆動部、 11
X軸ガイド、12 X軸駆動部、 14 X軸テーブ
ル、 15 変位計、16 温度センサ、 18 照射
ヘッド、 23 音響光学素子、24 反射ミラー、
25 位相差板、 26 拡散防止レンズ、27 反射
ミラー、 28 ビームスプリッタ、 29 反射ミラ
ー、30 位相差板、 31 レンズ、 32 反射ミ
ラー、33 位相差板、 34 レンズ、 35 ビー
ムスプリッタ、36 マスク、 37 収束レンズ、
38 結像レンズ、39 対物レンズ、 43・44
光ファイバ、 50 被加工物(基板)、51 ITO
薄膜、 52 透明電極、 60 可変エクスバンダ、
61 マスク、 62 3分割プリズム、 63 モー
タ、64 ボールネジ、 65 アパーチャ、 67
レーザービーム、W 焦点距離。
Reference Signs List 1 work table, 2 column, 3 base plate, 5 laser oscillator, 6 optical system, 7 detector, 9 Y-axis guide, 10 Y-axis drive unit, 11
X-axis guide, 12 X-axis drive unit, 14 X-axis table, 15 Displacement gauge, 16 Temperature sensor, 18 Irradiation head, 23 Acousto-optical element, 24 Reflection mirror,
25 phase difference plate, 26 diffusion prevention lens, 27 reflection mirror, 28 beam splitter, 29 reflection mirror, 30 phase difference plate, 31 lens, 32 reflection mirror, 33 phase difference plate, 34 lens, 35 beam splitter, 36 mask, 37 Convergent lens,
38 imaging lens, 39 objective lens, 43/44
Optical fiber, 50 Workpiece (substrate), 51 ITO
Thin film, 52 transparent electrode, 60 variable exbander,
61 mask, 62 3-split prism, 63 motor, 64 ball screw, 65 aperture, 67
Laser beam, W focal length.

フロントページの続き (72)発明者 堤 英貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 窪田 愛幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4E068 AC01 CA11 CA14 CB04 CB06 CC02 CC03 CC06 CD10 DA11 DB13 Continued on the front page (72) Inventor Hideki Tsutsumi 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 4E068 AC01 CA11 CA14 CB04 CB06 CC02 CC03 CC06 CD10 DA11 DB13

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発振器、 レーザービームを整形するマスク及び整形したレーザー
ビームに焦点を結ばせる結像レンズを有する光学系、 被加工物を載置し、被加工物をレーザービームの光軸に
対して垂直な面内で移動させるワークテーブル、 被加工物における被加工部表面までの距離を測定する変
位計、 被加工部表面について予め測定した3次元データに基づ
いてレーザービームの焦点距離を調節する手段、及びレ
ーザービームを射出する照射ヘッドに被加工部の上を所
定の経路にて走査させて、照射ヘッド及びワークテーブ
ルの少なくとも一方を駆動させる手段を有することを特
徴とするレーザ加工装置。
An optical system having a laser oscillator, a mask for shaping a laser beam, and an imaging lens for focusing on the shaped laser beam, a workpiece to be placed, and the workpiece to be placed on the optical axis of the laser beam. A work table that moves in a plane perpendicular to the surface, a displacement gauge that measures the distance of the workpiece to the surface of the workpiece, and the focal length of the laser beam is adjusted based on three-dimensional data measured in advance on the surface of the workpiece. And a means for driving at least one of the irradiation head and the work table by causing an irradiation head that emits a laser beam to scan a portion to be processed over a predetermined path.
【請求項2】 レーザービームの焦点距離の調節を、光
学系のマスク及び結像レンズの少なくとも一方を動かす
ことによって行うことを特徴とする請求項1記載のレー
ザ加工装置。
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the focal length of the laser beam is adjusted by moving at least one of a mask and an imaging lens of the optical system.
【請求項3】 被加工部上において、ほぼ平行に隣接す
る複数の直線を描く走査経路にて照射ヘッドが移動する
ことを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工装
置。
3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the irradiation head moves on a portion to be processed along a scanning path that draws a plurality of straight lines that are substantially parallel and adjacent to each other.
【請求項4】 特定種の被加工物について予め測定した
3次元データを蓄積する手段、 加工すべき被加工物の被加工部についての3次元データ
を簡易的に測定する手段、及び簡易的に測定した3次元
データを蓄積されている3次元データと比較して、加工
すべき被加工物について適用する3次元データを求める
手段を有しており、 求められた3次元データに基づいて照射ヘッドを移動さ
せることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
レーザ加工装置。
4. A means for accumulating three-dimensional data measured in advance for a specific type of workpiece, a means for simply measuring three-dimensional data on a processed portion of a workpiece to be processed, and Means for comparing the measured three-dimensional data with the stored three-dimensional data to determine three-dimensional data to be applied to the workpiece to be machined; and an irradiation head based on the determined three-dimensional data. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser beam is moved.
【請求項5】 簡易的に測定する手段が、加工処理の
際、照射ヘッドが走査経路を走査する間に、変位計によ
り結像レンズと被加工部表面との距離を測定する手段で
あることを特徴とする請求項4記載のレーザ加工装置。
5. A means for simply measuring is a means for measuring a distance between an imaging lens and a surface of a portion to be processed by a displacement meter while an irradiation head scans a scanning path during a processing process. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein:
【請求項6】 簡易的に測定する手段が、変位計により
結像レンズと被加工部表面との距離を測定する手段であ
ることを特徴とする請求項4記載のレーザ加工装置。
6. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the means for simply measuring is a means for measuring the distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed by a displacement meter.
【請求項7】 被加工物の温度を測定する手段、及び測
定した温度に基づいて被加工物の膨張の程度を計算し、
加工ピッチを調節する手段を更に備えていることを特徴
とする請求項1〜6のいずれかに記載のレーザ加工装
置。
7. A means for measuring the temperature of the workpiece, and calculating a degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature,
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a unit for adjusting a processing pitch.
【請求項8】 レーザ発振器、レーザービームを整形す
るマスク及び整形したレーザービームに焦点を結ばせる
結像レンズを有する光学系、被加工物を載置し、被加工
物をレーザービームの光軸に対して垂直な面内で移動さ
せるワークテーブル、並びに被加工物における被加工部
表面までの距離を測定する変位計を有してなるレーザ加
工装置であって、 被加工物の温度を測定する手段、及び測定した温度に基
づいて被加工物の膨張の程度を計算し、加工ピッチを調
節する手段を更に備えていることを特徴とするレーザ加
工装置。
8. An optical system having a laser oscillator, a mask for shaping a laser beam, and an imaging lens for focusing on the shaped laser beam, a workpiece to be mounted, and the workpiece to the optical axis of the laser beam. What is claimed is: 1. A laser processing apparatus comprising: a work table that moves in a plane perpendicular to a surface thereof; and a displacement meter that measures a distance to a surface of a workpiece in the workpiece, wherein the temperature of the workpiece is measured. And a means for calculating a degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature and adjusting a processing pitch.
【請求項9】 被加工物の被加工部に付された基準マー
クを検出するための検出器を有しており、基準マークを
検出器により検出して加工開始点を決定することを特徴
とする請求項1〜8のいずれかに記載のレーザ加工装
置。
9. A processing apparatus comprising: a detector for detecting a fiducial mark provided on a portion to be processed of a workpiece, wherein the fiducial mark is detected by the detector to determine a processing start point. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
【請求項10】 特定種の被加工物について加工の際に
熱変形する変形パターンについて予め調べたデータを蓄
積する手段、及び当該変形パターンに従って被加工部上
における照射ヘッドの走査経路に補正を加える手段を有
することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の
レーザ加工装置。
10. A means for accumulating data obtained by previously examining a deformation pattern of a specific type of workpiece which is thermally deformed during processing, and correcting a scanning path of an irradiation head on a workpiece according to the deformation pattern. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a unit.
【請求項11】 光学系から被加工物表面にレーザービ
ームを照射してレーザ加工する方法であって、 レーザ加工する際に、被加工部表面について予め測定し
た3次元データに基づいてレーザービームの焦点距離を
調節する工程、及び結像レンズを含む照射ヘッドに被加
工部の上を所定の走査経路にて移動させて、照射ヘッド
及びワークテーブルの少なくとも一方を駆動させる工程
を有することを特徴とする方法。
11. A method for irradiating a laser beam from an optical system onto a surface of a workpiece, wherein the laser processing is performed based on three-dimensional data measured in advance on the surface of the workpiece. A step of adjusting a focal length, and a step of moving at least one of an irradiation head and a work table by moving an irradiation head including an imaging lens on a processing portion along a predetermined scanning path. how to.
【請求項12】 (a)走査しようとする経路の隣接す
る位置に、照射ヘッドが既に走査した経路がない場合に
は、予め測定した3次元データとして、照射ヘッドが走
査する直前の経路について変位計により被加工部表面と
の距離を測定して得られるデータを用いること、かつ
(b)走査しようとする経路の隣接する位置に、照射ヘ
ッドが既に走査した経路がある場合には、予め測定した
3次元データとして、照射ヘッドが既に走査した隣接す
る経路を通過した際に当該経路について、変位計により
被加工部表面との距離を測定して得られるデータを用い
ることを特徴とする請求項11記載の方法。
12. (a) If there is no path already scanned by the irradiation head at a position adjacent to the path to be scanned, displacement as to the path immediately before the irradiation head scans as three-dimensional data measured in advance. Using data obtained by measuring the distance to the surface of the workpiece by means of a meter, and (b) measuring beforehand if there is a path that has been scanned by the irradiation head at a position adjacent to the path to be scanned. The data obtained by measuring the distance from the surface of the processing portion with the displacement meter when the irradiation head has passed an adjacent path that has been scanned by the irradiation head is used as the obtained three-dimensional data. 12. The method according to 11.
【請求項13】 予め測定した3次元データとして、特
定種の被加工物について被加工部上を照射ヘッドが走査
する際に、所定の地点について変位計が測定して得られ
た距離データに基づいて、被加工部表面の各地点におけ
るX−Y座標の値と、各地点における被加工部表面につ
いて定めた基準平面からの変位であるZ座標の値とを関
連付けてまとめたデータを用いることを特徴とする請求
項11又は12記載の方法。
13. The three-dimensional data measured in advance based on distance data obtained by measuring a displacement meter at a predetermined point when an irradiation head scans a workpiece of a specific kind on a workpiece. The use of data obtained by associating the values of the XY coordinates at each point on the surface of the workpiece with the values of the Z coordinate, which is the displacement from the reference plane defined for the surface of the workpiece at each point, is used. A method according to claim 11 or claim 12, characterized in that:
【請求項14】 被加工部上において、ほぼ平行に隣接
する複数の直線を描く走査経路にて照射ヘッドが移動す
ることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載
の方法。
14. The method according to claim 11, wherein the irradiation head moves along a scanning path that draws a plurality of straight lines adjacent to each other in a substantially parallel manner on the workpiece.
【請求項15】 照射ヘッドが1本目の経路上を走査す
る場合には、当該走査経路上の照射ヘッドの直前の部分
において、変位計により結像レンズと被加工部表面との
距離を測定すること、 照射ヘッドがn本目(n≧2)以降の経路上を走査する
場合には、n−1本目の経路上を走査した際に変位計が
測定したデータに基づいて結像レンズと被加工部との距
離を決定すること、及び結像レンズと被加工部表面との
距離を所定の範囲内に調節しながら、被加工部上におい
て照射ヘッドを移動させることを特徴とする請求項14
記載の方法。
15. When the irradiation head scans on the first path, the distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed is measured by a displacement meter in a portion immediately before the irradiation head on the scanning path. In the case where the irradiation head scans on the n-th (n ≧ 2) and subsequent paths, the imaging lens and the workpiece are processed based on data measured by the displacement meter when scanning on the (n−1) -th path. 15. The method according to claim 14, further comprising: deciding a distance to the portion, and moving the irradiation head over the portion to be processed while adjusting a distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed within a predetermined range.
The described method.
【請求項16】 特定種の被加工物について予め測定し
た3次元データを蓄積する工程、 加工すべき被加工物の被加工部についての3次元データ
を簡易的に測定する工程、及び簡易的に測定した3次元
データを蓄積されている3次元データと比較して、加工
すべき被加工物について適用する3次元データを求める
工程を有しており、 求められた3次元データに基づいて照射ヘッドを移動さ
せることを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記
載の方法。
16. A step of accumulating three-dimensional data measured in advance for a specific type of workpiece, a step of simply measuring three-dimensional data of a processed part of the workpiece to be processed, and Comparing the measured three-dimensional data with the stored three-dimensional data to determine three-dimensional data to be applied to a workpiece to be processed; and irradiating the head based on the determined three-dimensional data. The method according to any one of claims 11 to 15, wherein is moved.
【請求項17】 加工処理の際、照射ヘッドが走査経路
を走査する間に、変位計により結像レンズと被加工部表
面との距離を測定することにより、簡易的に測定を行う
ことを特徴とする請求項16記載の方法。
17. A simple measurement is performed by measuring the distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed by the displacement meter while the irradiation head scans the scanning path during the processing. 17. The method according to claim 16, wherein
【請求項18】 加工処理を行う前に、変位計により結
像レンズと被加工部表面との距離を測定することによ
り、簡易的に測定を行うことを特徴とする請求項16記
載の方法。
18. The method according to claim 16, wherein a simple measurement is performed by measuring a distance between the imaging lens and the surface of the portion to be processed by a displacement meter before performing the processing.
【請求項19】 被加工物の温度を測定する工程、及び
測定した温度に基づいて被加工物の膨張の程度を計算
し、加工ピッチを調節する工程を更に備えていることを
特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載の方法。
19. The method according to claim 19, further comprising the steps of: measuring a temperature of the workpiece; calculating a degree of expansion of the workpiece based on the measured temperature; and adjusting a processing pitch. Item 19. The method according to any one of Items 11 to 18.
【請求項20】 光学系から被加工物表面にレーザービ
ームを照射してレーザ加工する方法であって、 被加工物の温度を測定する工程、及び測定した温度に基
づいて被加工物の膨張の程度を計算し、加工ピッチを調
節する工程を有することを特徴とする方法。
20. A method for performing laser processing by irradiating a laser beam from an optical system to a surface of a workpiece, wherein the step of measuring the temperature of the workpiece and the expansion of the workpiece based on the measured temperature are performed. Calculating a degree and adjusting a processing pitch.
【請求項21】 検出器により、被加工物の被加工部に
付された基準マークを検出して、加工開始点を決定する
工程を有することを特徴とする請求項11〜20のいず
れかに記載のレーザ加工方法。
21. The method according to claim 11, further comprising a step of detecting a reference mark attached to a portion to be processed of the workpiece by a detector to determine a processing start point. The laser processing method as described.
【請求項22】 特定種の被加工物について加工の際に
熱変形する変形パターンについて予め調べたデータを蓄
積する工程、及び当該変形パターンに従って被加工部上
における照射ヘッドの走査経路に補正を加える工程を更
に有することを特徴とする請求項11〜21のいずれか
に記載のレーザ加工方法。
22. A step of accumulating data obtained by previously examining a deformation pattern of a specific kind of workpiece which is thermally deformed during processing, and correcting a scanning path of an irradiation head on a workpiece according to the deformation pattern. The laser processing method according to any one of claims 11 to 21, further comprising a step.
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