JP2000263261A - レーザ加工装置及びその装置を用いてレーザ加工する方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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,
Ｙ₀）の地点、（Ｘ_a1, Ｙ_b1）の地点及び（Ｘ_a2,
Ｙ_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、Ｘ_a1及びＸ_a2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、Ｙ_b1
及びＹ_b2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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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（Ｘ_a1, Ｙ_b1）、・・・（Ｘ_am,
Ｙ_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、（Ｘ_a1, Ｙ_b1）、・・
・（Ｘ_am, Ｙ_bm）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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

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

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。
16. 【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。
17. 【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。
18. 【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。
19. 【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。
20. 【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。
21. 【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。
22. 【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。