JP2000263268A - レーザ加工装置及びその装置を用いて加工する方法 - 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】 レーザービームを分岐させる手段７１，
２８、特にマスク７２に設けられているアパーチャ６
５，Ａｐの寸法及び形状によって、被加工物である基板
上に溝及び電極を正しい寸法にて形成する。

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
照射ユニット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向に分割され
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Ｙ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Ｘ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、上記のよ
うに、透明基板と相似状の四角形の形状で付着させたＩ
ＴＯ薄膜５１に、透明基板５０のＹ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Ｘ軸方向に延び
る細長い四角形状の平面形状を有する複数の溝５５が形
成される。従って、ＩＴＯ薄膜５１について残された部
分が透明電極５２となり、透明電極５２は透明基板５０
上にＹ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配されると表現することができ
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、光学系
６の出口部分（以下、説明の便宜上、この出口部分を照
射ユニットとも称する。）において、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７３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、プラズマ・ディスプレイ装置の
透明基板において、溝５５及び透明電極５２は、厳密に
は、同じ幅及び／又は間隔にて形成されるのではなく、
例えば図９に示すように、溝５５及び透明電極５２は、
Ｙ軸方向についてそれぞれ所定の幅を有するように形成
する必要がある。１つの例において、溝及び電極の幅
は、Ｙ軸方向について上から順に、１本目の溝Ｇ１は８
０μｍの幅、１本目の電極Ｅ１は３７０μｍの幅、２本
目の溝Ｇ２は２６０μｍの幅、２本目の電極Ｅ２は３７
０μｍの幅となるように形成する必要がある。尚、３本
目以降の溝及び電極の幅は、これのパターンの繰り返し
となる。即ち、電極の幅はいずれも３７０μｍであって
も、溝の幅は８０μｍの部分と２６０μｍの部分とが存
在している。

【００１０】このような電極をレーザ加工によって行う
場合に、従来は、図８に示すように、光学系の中を導か
れた１本のレーザービームを分岐プリズム７１によって
２本のビームに分岐させ、それぞれのビームに結像マス
クユニット７２に設けられているアパーチャＡｐ１・Ａ
ｐ２の中を通過させた後、結像レンズ７３によって基板
５０上において焦点を結ばせるという形態を採用してい
た。

【００１１】この場合、結像マスクユニット７２に設け
られるアパーチャＡｐ１・Ａｐ２は、図８の場合には、
アパーチャを通るビームは結像レンズによって上下関係
が逆転するので、上側のアパーチャＡｐ１は基板上に２
６０μｍの幅の溝Ｇ２を形成し、下側のアパーチャＡｐ
２は基板上に８０μｍの幅の溝Ｇ１を形成することがで
きるような寸法及び形状を有するものとなっている。ま
た、アパーチャＡｐ１及びＡｐ２の間隔は、基板上にお
いて３７０μｍの間隔を確保することができるように設
けられている。

【００１２】そして、一般的には、レーザービームを照
射しながらワークテーブル１をＸ軸方向に移動させる
と、基板上に、それぞれ上記のような幅を有する溝及び
電極が形成される。この操作を、本明細書において、１
回のＸ軸方向についての加工と称する。

【００１３】１回のＸ軸方向についての加工が終了する
と、ワークテーブル１を照射ユニットに対して所定の距
離だけＹ軸方向に移動させ、次の回のＸ軸方向について
の加工を行う。このような操作を順次繰り返して、基板
全体の加工を行う。図８において示す例では、このよう
にワークテーブル１を照射ユニットに対してＹ軸方向に
移動させる距離が、３７０μｍという電極の幅に対応し
ており、この電極の幅は常に正確に確保する必要があ
る。

【００１４】このような操作において、１回目のＸ軸方
向について加工から２回目の加工へ移る場合には、一般
には、レーザービームの照射ユニットとワークテーブル
１とを相対的に移動させて、２回目の加工によって溝を
形成すべき部分にレーザービームの照射点を位置合わせ
し、２回目の加工を行っている。このような移動は、一
般には、照射ユニットとワークテーブルのうち、一方を
固定して、他方を移動させることによって行われるが、
いずれを動かす場合であっても、機械的駆動手段による
ものである点は共通している。

【００１５】しかしながら、このように機械的駆動手段
によって、このような電極の幅を常に正確に確保するこ
とは容易ではない。

【００１６】従って、本発明は、精密なレーザ加工にお
いて、上述のような問題点を解決し、所望する間隔を精
度よく確保して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。

【００１７】また、本発明は、精密な加工を行うレーザ
加工装置において、所望する間隔を精度よく確保して加
工することができる方法を提供することを１つの目的と
している。

【００１８】

【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、レーザービームにより加工すべき
被加工物を載置するワークテーブル、被加工物に対して
レーザービームを発射する照射ユニット、レーザ発振器
から照射ユニットへレーザービームを導く光学系、並び
に照射ユニット及び／又はワークテーブルを水平面内で
移動させる駆動手段を備えているレーザ加工装置であっ
て、レーザービームを少なくとも３本に分岐させる手段
を光学系内に更に有しており、レーザービームを分岐さ
せる手段によって、被加工物上のレーザービームの加工
軌跡の間隔を制御することを特徴とするレーザ加工装置
を提供する。

【００１９】本発明は、もう１つの要旨において、光学
系からレーザービームをｎ本（ｎ≧３）に分岐させて出
射して被加工物表面をレーザ加工する方法であって、分
岐させたレーザービームの数と同数の加工軌跡を被加工
部表面に１回の走査で形成すること、及び次回の走査の
際には、分岐させたレーザービームの１番目のビームに
よって形成する加工軌跡が、直前の走査において形成し
た加工軌跡のｎ番目の加工軌跡と少なくとも一部重なる
ように位置合わせして、ｎ−１本の新たな加工軌跡を形
成することを特徴とするレーザ加工方法を提供する。

【００２０】本発明において、走査とは、照射ユニット
から被加工部表面に照射されるレーザービームの照射点
が、被加工部上において所定の図形パターンを描く（ト
レースする）ように移動する形態を意味する。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。

【００２１】

【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。尚、図面における各
部材の寸法は、本発明を説明する都合上、摸式的に示す
ものである。

【００２２】実施の形態 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
る。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
ることが多い。

【００２３】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ユニット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
ームは照射ユニット１８へ案内され、その間に集光及び
整形され、照射ユニット１８から照射される。照射ユニ
ット１８は、ワークテーブル１上に水平に載置される透
明基板５０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。

【００２４】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、分岐プリズム７１によって、同等の
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、アパーチャによっ
てレーザ加工に必要な形状に成形された後、結像レンズ
７３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５２
を形成する。

【００２５】従って、この例では、１台のレーザ発振器
５から出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。

【００２６】また、照射ユニット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６
５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７３の調
節手段から構成されている。

【００２７】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７３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７３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。

【００２８】また、特に図に示してはいないが、結像レ
ンズ７３の調節手段は、レンズ４０と対物レンズ３９と
の間隔、レンズ４０とマスク３６との間隔又は対物レン
ズ３９と被加工部表面との間隔を調節してレンズ系の位
置関係を調節することによって、レーザービームの焦点
距離を調節することもできる。

【００２９】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７
３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７３の調節手段の組合せによっ
て行うことができる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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、上方の照射ユニット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。

【００３３】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
ユニット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Ｘ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、照射ユニット
１８が透明基板５０上をＸ軸方向に走査すると表現する
ことができる。

【００３４】実際にレーザ加工する場合、例えば、１台
のレーザ発振器５から発せられるレーザービームを光学
系において３本に分割する場合における照射ユニット１
８及び加工される被加工物の様子を図６に示している
が、プリズム７１によって３本に分割されたレーザービ
ームはそれぞれ、マスク７２に設けられているアパーチ
ャＡｐ１・Ａｐ２・Ａｐ３を通過した後、結像レンズ７
３によって縮小されて基板５０の表面に照射される。そ
して、結像レンズ７３を通過した各ビームＢ１・Ｂ２・
Ｂ３は、基板５０の表面に付着している透明電極５１上
に焦点を結んで、溝Ｇ３・Ｇ２・Ｇ１を形成する。

【００３５】この場合、アパーチャＡｐ１・Ａｐ２・Ａ
ｐ３の寸法及び形状はそれぞれ、ビームＢ１・Ｂ２・Ｂ
３が透明電極５１上に照射される結果として形成される
溝Ｇ３・Ｇ２・Ｇ１の寸法及び形状に対応するように設
定されている。また、図７には、このような３本に分割
したレーザービームＢ１・Ｂ２・Ｂ３によって加工され
た被加工部表面の様子を示している。

【００３６】以上説明したように、本発明のレーザ加工
装置において、１台の発振器から発せられるレーザービ
ームを分岐プリズム７１によって３本のレーザービーム
に分割し、この分割したレーザービームを、マスク７２
に設けられているアパーチャによって所望する形状に成
形し、これを結像レンズ７３によって縮小投影して、被
加工物である透明基板５０に照射している。従って、本
発明において、レーザービームを分岐させる手段とは、
これら分岐プリズム７１−マスク７２（アパーチャ）−
結像レンズ７３から構成される部分を意味している。

【００３７】既に説明したように、プラズマ・ディスプ
レイ・パネルの透明電極を形成する場合には、透明基板
と同様の四角形の平面形状を有して透明基板５０上に付
着させてあるＩＴＯ薄膜５１の表面において、Ｙ軸方向
について上から順に、１本目の溝Ｇ１は１４０μｍの幅
を有し、２本目の溝Ｇ２は８０μｍの幅を有し、３本目
の溝Ｇ３は１４０μｍの幅を有しており、更に１本目の
溝Ｇ１と２本目の溝Ｇ２との間隔、従ってここに残され
るＩＴＯ薄膜５１によって構成される（即ち、ここに形
成される）１本目の電極Ｅ１は３７０μｍの幅を有し、
同様に、２本目の溝Ｇ２と３本目の溝Ｇ３との間隔、従
ってここに形成される２本目の電極Ｅ２も３７０μｍの
幅を有するように、レーザービームを照射して加工す
る。

【００３８】例えば、適当な手段によって、被加工部の
加工開始位置に形成されている基準マークを、レーザ加
工装置において照射ヘッドの側面等の適当な位置に設け
られている検出器によって検出し、加工開始点を決める
ことができる。そのようにして溝Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３の加
工開始位置を決定し、レーザービームＢ１・Ｂ２・Ｂ３
を照射しながら、基板に対してＸ軸方向に照射ユニット
１８を走査させることにより、１組目の溝Ｇ１・Ｇ２・
Ｇ３及び電極Ｅ１・Ｅ２の組合せが透明基板５０上に形
成する１回目のＸ軸方向についての加工を終了する。

【００３９】次いで、ワークテーブル１及び／又は照射
ユニット１８を相対的に動かすことによって、透明基板
５０をＹ軸方向上向き（図７において上向き）に送り、
レーザービームの照射点と、次に形成すべき各溝Ｇ４・
Ｇ５・Ｇ６の位置とを対応させる。

【００４０】レーザービームの照射点と、各溝Ｇ４・Ｇ
５・Ｇ６の形成位置とが対応したら、各溝Ｇ４・Ｇ５・
Ｇ６を加工するためのレーザービームを照射する。この
ビームもプリズム７１によって３本に分割され、アパー
チャＡｐ１・Ａｐ２・Ａｐ３及び結像レンズ７３を通過
してビームＢ１’・Ｂ２’・Ｂ３’となって、透明電極
５１上に焦点を結ぶ。

【００４１】この場合、Ｇ４の上端部を、先に形成した
Ｇ３の下端部とある程度オーバーラップさせる。このオ
ーバーラップさせる値は２０μｍに設定する。そして、
溝Ｇ１〜Ｇ３の場合と同様に、レーザービームＢ１’・
Ｂ２’・Ｂ３’を照射しながら、基板に対してＸ軸方向
に照射ユニット１８を走査させると、２組目の溝Ｇ４・
Ｇ５・Ｇ６及び電極Ｅ３・Ｅ４の組合せが透明基板５０
上に形成される。

【００４２】ここで、Ｇ３とＧ４とを所定の値にてオー
バーラップさせることにより、この部分に、２６０μｍ
の幅を有する１本の幅の広い溝を形成することができ
る。更に、溝Ｇ３＋Ｇ４の下側には、順に、３７０μｍ
の幅を有する電極Ｅ３、８０μｍの幅を有する溝Ｇ５、
３７０μｍの幅を有する電極Ｅ４、及び１４０μｍの幅
を有する溝Ｇ６が同時に形成される。

【００４３】このような操作を繰り返すことによって、
最終的に、幅８０μｍの溝、幅３７０μｍの電極、幅２
６０μｍの溝及び幅３７０μｍの電極からなる溝と電極
との組合せを透明基板５０の全面にわたって形成するこ
とができる。

【００４４】尚、上に説明したような、適当な手段によ
って形成する基準マークとは、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。

【００４５】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、Ｙ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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】また、検出器を設ける位置は、レーザ加工
装置において、例えば照射ユニットの側面等とすること
もできるが、これに限らず、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。

【００４９】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もなり得るが、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。

【００５０】上述したような放電現象を利用するプラズ
マ・ディスプレイ・パネルを加工する場合において注意
すべき重要な事項としては、(ｉ)透明基板５０上に形成
する各電極の幅について３７０μｍの値を確保するこ
と、(ii)電極間に形成する溝の幅について８０μｍ及び
２６０μｍの細い溝と太い溝の２種類を設けること、及
び(iii)例えば図７に示す場合では、幅の細い溝と太い
溝とがＹ軸方向について交互に配されるようにすること
である。

【００５１】ここで、(ｉ)及び(ii)の事項、特に８０μ
ｍの溝の幅を厳密に確保することは、ディスプレイ装置
として使用する上で、放電中のバラツキを抑制するため
に重要な事項である。また、(iii)の事項は、プラズマ
・ディスプレイ装置について重要な事項である。

【００５２】尚、本発明に関して特定の要素の寸法を厳
密に確保すると称しているが、これはその他の要素の寸
法に関しては精度を必要としないという意味ではなく、
その他の要素の寸法に比べて相対的に厳密に確保すると
いう意味である。従って、その他の要素の寸法は通常の
加工精度の範囲内に収まればよい。

【００５３】また、このようなレーザ加工によって形成
する電極及び溝は、アパーチャの寸法及び形状、並びに
使用するレーザービームの出力（又は強度）を適宜選択
することによって任意の寸法及び形状に設定することが
できる。尤も、レーザ加工によって形成する電極及び溝
の寸法及び形状は、主としてアパーチャの寸法及び形状
によって調節することができる。

【００５４】例えば、本発明のレーザービームを分岐さ
せる手段において、レーザービームは、結像レンズ７３
に入る前に比べて、結像レンズ７３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
１／５に縮小されている。従って、被加工物である透明
基板５０上に形成すべき溝の間隔は、透明基板５０上に
おけるビームの照射点の間隔に等しくなり、透明基板５
０上で３７０μｍの間隔（溝どうしの幅であって、実際
には電極の幅となる）を確保するためには、マスク７２
におけるアパーチャどうしの間隔を１.８５ｍｍに設定
すればよい。

【００５５】これは、マスク７２にアパーチャを形成す
る段階で確保すればよい間隔であり、また、このような
精密な加工においては十分に大きな寸法であるので精度
を確保しやすい。従って、基板にレーザービームを照射
しつつ機械的駆動手段を駆動させて３７０μｍという寸
法でレーザービームの照射点、従って照射ユニットを移
動させるという操作を、高速での処理が要求される工程
の中で各走査のたびに確保していた従来技術の操作方法
に比べて、遙かに容易かつ正確にレーザ加工を行うこと
ができる。

【００５６】上記のように、２本の電極の幅の寸法を交
互に異ならせて配するプラズマ・ディスプレイ装置は、
本発明を適用し得る１つの態様例に過ぎない。従って、
本発明は、隣接する電極の幅の寸法が同じである場合に
も、３本又はそれ以上にわたって特定の寸法の幅を有す
る複数の電極を繰り返し単位とする場合にも同様に適用
することができる。

【００５７】尚、複数のレーザ発振器５を有するレーザ
加工装置の場合は、既に説明したような照射ユニットを
Ｙ軸方向に必要とされる間隔にて配設することができ、
１回のＸ軸方向についての加工によって、レーザ発振器
５及び／又は照射ユニットの数の組合せの溝及び電極を
形成することができる。

【００５８】また、この例の場合には、照射ユニットが
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。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、レーザービームを分岐
させる手段によって被加工物上のレーザービームの加工
軌跡の間隔を制御する（請求項１の特徴）ので、寸法を
厳密に確保する必要がある溝及び電極を形成する場合
に、レーザービームを分岐させる手段、特にマスク７２
に設けられているアパーチャの寸法及び形状によって、
被加工物である基板上に溝及び電極を所望する寸法にて
形成することができる。これは、分岐プリズム７１−マ
スク７２（アパーチャ）−結像レンズ７３から構成され
るレーザービームを分岐させる手段において各要素の寸
法及び形状並びに間隔を一度所望の値に決めることによ
って、被加工物である基板上に形成される特定の溝及び
電極の寸法及び形状を固定することができ、後は、レー
ザービームを分岐させる手段を備えている照射ユニット
１８と被加工物を載置しているワークテーブル１とを相
対的に動かすことによってレーザービームでの加工を同
じパターンを用いて行うことができるということに基づ
いている。

【００６０】従って、従来技術の場合のように、動作す
る要素、従ってレーザービームを照射する照射ユニット
を移動させる機械的駆動手段の移動量又は距離によって
溝及び電極の寸法を確保する機構に比べて、極めて正確
にレーザ加工を行うことができる。

【００６１】尚、被加工物上に加工するパターン及び被
加工物の材質並びに被加工物の用途等応じて、種々のマ
スクを予め形成しておくか又は必要に応じて形成すれ
ば、本発明のレーザ加工装置を種々の加工パターンに対
応させることができる。

【００６２】また、分岐させたレーザービームの数と同
数の加工軌跡を被加工部表面に１回の走査で形成し、及
び次回の走査の際には、分岐させたレーザービームの１
番目のビームによって形成する加工軌跡が、直前の走査
において形成した加工軌跡のｎ番目の加工軌跡と少なく
とも一部重なるように位置合わせして、ｎ−１本の新た
な加工軌跡を形成することによって、形成する溝どうし
の間隔をすべて同じ値とすることができる。この溝どう
しの間隔も、動作する要素の移動量によって確保するの
ではなく、レーザービームを分岐させる手段において各
要素の寸法及び形状並びに間隔を一度所望する値に決め
ることによって固定することができので、正確な寸法に
てレーザ加工を行うことができる。

【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】 本発明に係るレーザ加工を行う状態を摸式的
に示す部分断面図である。

【図７】 本発明に係るレーザ加工によって形成される
被加工物（透明基板）を摸式的に示す平面図である。

【図８】 従来技術におけるレーザ加工を行う状態を摸
式的に示す部分断面図である。

【図９】 従来技術におけるレーザ加工によって形成さ
れる被加工物（透明基板）を摸式的に示す平面図であ
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、
９ Ｙ軸ガイド、１０ Ｙ軸駆動部、 １
１ Ｘ軸ガイド、 １２ Ｘ軸駆動部、１４ Ｘ軸テ
ーブル、 １６ 温度センサ、 １８ 照射ユニッ
ト、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、４０ レンズ、
４３・４４ 光ファイバ、５０ 被加工物、
５１ ＩＴＯ薄膜、 ５２ 透明電極、５５ 溝、
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、 ７１ 分岐プリズム、 ７２
マスク、７３ 結像レンズ、Ａｐ１・Ａｐ２・Ａｐ３
アパーチャ、Ｂ１・Ｂ２・Ｂ３・Ｂ１’・Ｂ２’・Ｂ
３’ レーザービーム、Ｅ１・Ｅ２・Ｅ３・Ｅ４ 電
極、Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・Ｇ４・Ｇ５・Ｇ６ 溝、Ｗ 焦
点距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:36 (72)発明者 岡田 敏幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (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 CA09 CA14 CB05 CD04 CD10 CE02 CE04 DA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器、レーザービームにより加
   工すべき被加工物を載置するワークテーブル、 被加工物に対してレーザービームを発射する照射ユニッ
   ト、 レーザ発振器から照射ユニットへレーザービームを導く
   光学系、並びに照射ユニット及び／又はワークテーブル
   を水平面内で移動させる駆動手段を備えているレーザ加
   工装置であって、 レーザービームを少なくとも２本に分岐させる手段を光
   学系内に更に有しており、 レーザービームを分岐させる手段によって、被加工物上
   のレーザービームの加工軌跡の間隔を制御することを特
   徴とするプラズマ・ディスプレイ用透明基板の加工装
   置。
2. 【請求項２】 光学系からレーザービームをｎ本（ｎ≧
   ２）に分岐させて出射して被加工物表面をレーザ加工す
   る方法であって、 分岐させたレーザービームの数と同数の加工軌跡を被加
   工部表面に１回の走査で形成すること、及び次回の走査
   の際には、分岐させたレーザービームの１番目のビーム
   によって形成する加工軌跡が、直前の走査において形成
   した加工軌跡のｎ番目の加工軌跡と少なくとも一部重な
   るように位置合わせして、ｎ−１本の新たな加工軌跡を
   形成することを特徴とするプラズマ・ディスプレイ用透
   明基板の加工方法。
3. 【請求項３】 レーザ発振器、 レーザービームにより加工すべき被加工物を載置するワ
   ークテーブル、 被加工物に対してレーザービームを発射する照射ユニッ
   ト、 レーザ発振器から照射ユニットへレーザービームを導く
   光学系、並びに照射ユニット及び／又はワークテーブル
   を水平面内で移動させる駆動手段を備えているレーザ加
   工装置であって、 レーザービームを少なくとも２本に分岐させる手段を光
   学系内に更に有しており、 レーザービームを分岐させる手段によって、被加工物上
   のレーザービームの加工軌跡の間隔を制御することを特
   徴とするレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 光学系からレーザービームをｎ本（ｎ≧
   ２）に分岐させて出射して被加工物表面をレーザ加工す
   る方法であって、 分岐させたレーザービームの数と同数の加工軌跡を被加
   工部表面に１回の走査で形成すること、及び次回の走査
   の際には、分岐させたレーザービームの１番目のビーム
   によって形成する加工軌跡が、直前の走査において形成
   した加工軌跡のｎ番目の加工軌跡と少なくとも一部重な
   るように位置合わせして、ｎ−１本の新たな加工軌跡を
   形成することを特徴とするレーザ加工方法。