(57)【要約】【課題】測定誤差が小さく、かつコストの低い加工装置を提供する。【解決手段】測長ユニット２９ａと測長ユニット２９ｂから発射されたレーザの延長線と、加工ユニット３９の加工位置が１点で交わるように測長ユニット２９ａ、２９ｂおよび加工ユニット３９を設置する。また、測長ユニット２９ａと測長ユニット２９ｂから分波したレーザを加工ユニット３９およびワーク保持台３５に入射し、加工ユニット３９側に入射したレーザを基準にして加工ユニット３９とワーク保持台３５の相対位置を測定する。【選択図】図１
2008012648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージ上を移動するワーク保持台と、
前記ワーク保持台上の被加工材を加工する加工ユニットと、
前記ワーク保持台に対して測長波を発する測長ユニットと、
を有する装置であって、
前記測長ユニットから照射された前記測長波の延長線が、前記加工ユニットの加工点と交わるように前記測長ユニット、または前記加工ユニットを設置することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記測長ユニットは複数台存することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記加工ユニットはレーザ描画ユニット、または切削加工ユニットであることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項４】
前記レーザ描画ユニットはレーザ照射用最終段レンズを有し、前記レーザ描画ユニット本体、もしくは前記最終段レンズに前記測長ユニットから発せられる測長波を反射する反射部を設けることを特徴とする請求項３記載の加工装置。
【請求項５】
ステージと、
前記ステージ上を移動するワーク保持台と、
前記ワーク保持台上の被加工材を加工する加工ユニットと、
前記ワーク保持台に対して測長波を発する測長ユニットと、
を有する装置であって、
前記測長ユニットは、測長波を分波させ、分波させた測長波を前記加工ユニットに照射させることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
前記測長ユニットは複数台存することを特徴とする請求項５記載の加工装置。
【請求項７】
前記加工ユニットはレーザ描画ユニット、または切削加工ユニットであることを特徴とする請求項５記載の加工装置。
【請求項８】
前記レーザ描画ユニットはレーザ照射用最終段レンズを有し、前記レーザ描画ユニット本体、もしくは前記最終段レンズに前記測長ユニットから発せられる測長波を反射する反射部を設けることを特徴とする請求項５記載の加工装置。
【請求項９】
前記測長ユニットは、測長波を分波させ、分波させた一方を前記加工ユニットに照射させ、他方を前記ワーク保持台に照射し、おのおのの反射光の位相差を測定し、前記加工ユニットと前記ワーク保持台との相対的な距離を測長することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械加工分野においては、古くからフライス盤等に見られるように、被加工材をセットするステージ部の２次元座標をダイヤルゲージ等で位置決めを行い、加工を行う装置がある。
【０００３】
しかしながら、近年においては、エレクトロニクス及びマイクロマシン等の分野において、より高い寸法精度を要求される部品が増大している。
例えば、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板に転写シートを載置し、レーザ光を照射してガラス基板上にブラックマトリクス等のパターンを形成して作製される場合があり、このような製品の位置決めはダイヤルゲージ等では十分な寸法精度を得ることができない。
【０００４】
そのため、より高い寸法精度が得られるように、レーザ、赤外線、紫外線等をステージ部等に入射して反射させ、入射波と反射波との干渉を利用して座標を測定し、位置決めを行う測長ユニットが用いられている（特許文献１）。
【特許文献１】特願２００３-３９４７９０号公報
【０００５】
図４は従来用いられている、レーザ干渉測長ユニットを利用した加工装置１の構成を示す図である。
ステージ３には被加工材をセットするワーク保持台５が設けられ、ワーク保持台５の上方には加工ユニット７が設けられている。ワーク保持台５は、ステージ３上を移動し、加工ユニット７は固定されている。
ワーク保持台５には反射部９が、加工ユニット７には反射部１１がそれぞれ設けられている。
【０００６】
レーザを発信する発信機１３及び分光器１３ａが反射部９に対向するように設けられており、発信機１３及び分光器１３ａは測長ユニット１３ｂに収められている
同様に、レーザを発信する発信機１５及び分光器１５ａが反射部１１に対向するように設けられており、発信機１５及び分光器１５ａは測長ユニット１５ｂに収められている。
【０００７】
発信機１３及び発信機１５は演算装置１７に接続されており、演算装置１７は制御装置１９に接続されている。
ワーク保持台５は、制御装置１９の指令に応じて、図示しないアクチュエータ等を用いて移動される。
【０００８】
位置決めを行う場合、制御装置１９は演算装置１７を通して発信機１３及び発信機１５にレーザを発信するよう指令を出す。
発信機１３から発信されたレーザは分光器１３ａを通過してワーク保持台５に設けられた反射部９に反射して発信機１３に戻ってくる。測長ユニット１３ｂはこの際の入射波と反射波の干渉からワーク保持台５の座標を算出する。
同様に発信機１５から発信されたレーザは分光器１５ａを通過して加工ユニット７に設けられた反射部１１に反射して発信機１５に戻ってくる。
測長ユニット１５ｂはこの際の入射波と反射波の干渉から加工ユニット７の座標を算出する。
【０００９】
演算装置１７はワーク保持台５の座標と加工ユニット７の座標の相対位置を算出する。
制御装置１９は演算装置１７の演算結果に基づいてワーク保持台５を移動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような装置を用いる場合、加工位置と位置測定場所が一致しないことがあり、このことによる測定誤差が生じる場合がある。
また、１軸の位置決めに２セットの発信機が必要になり、２次元座標を用いるＸＹステージの場合は４セットの発信機が必要になるため、コストがかかるという問題がある。
更に、ワーク保持台と加工ユニットとの相対位置を演算により算出する必要があるため、高速な演算が可能な演算装置が必要であり、コストがかかるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は測定誤差が小さく、かつ低コストである測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明は、ステージと、前記ステージ上を移動するワーク保持台と、前記ワーク保持台上の被加工材を加工する加工ユニットと、前記ワーク保持台に対して測長波を発する測長ユニットと、を有する装置であって、前記測長ユニットから照射された前記測長波の延長線が、前記加工ユニットの加工点と交わるように前記測長ユニット、または前記加工ユニットを設置することを特徴とする加工装置である。
前記測長ユニットは複数台存する。前記加工ユニットは例えばレーザ描画ユニット、または切削加工ユニットである。
また、前記レーザ描画ユニットはレーザ照射用最終段レンズを有し、前記レーザ描画ユニット本体、もしくは前記最終段レンズに前記測長ユニットから発せられる測長波を反射する反射部を設けてもよい。
【００１３】
第２の発明は、ステージと、前記ステージ上を移動するワーク保持台と、前記ワーク保持台上の被加工材を加工する加工ユニットと、前記ワーク保持台に対して測長波を発する測長ユニットと、を有する装置であって、前記測長ユニットは、測長波を分波させ、分波させた測長波を前記加工ユニットに照射させることを特徴とする加工装置である。
前記測長ユニットは複数台存してもよい。
前記加工ユニットはレーザ描画ユニット、または切削加工ユニットである。前記レーザ描画ユニットはレーザ照射用最終段レンズを有し、前記レーザ描画ユニット本体、もしくは前記最終段レンズに前記測長ユニットから発せられる測長波を反射する反射部を設けてもよい。
また、前記測長ユニットは、測長波を分波させ、分波させた一方を前記加工ユニットに照射させ、他方を前記ワーク保持台に照射し、おのおのの反射光の位相差を測定し、前記加工ユニットと前記ワーク保持台との相対的な距離を測長してもよい。
【００１４】
第１の発明では、測長ユニットから照射された測長波の延長線が、加工ユニットの加工点と交わるように設置されている。
また、第２の発明では測長ユニットは、測長波を分波させ、分波させた測長波をそれぞれワーク保持台および加工ユニットに照射させ、２つの測長波の干渉からワーク保持台と加工ユニットの相対位置を算出している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測長ユニットから照射された測長波の延長線が、加工ユニットの加工点と交わるように設置されるため、加工位置と位置測定ポイントが一致し、測定誤差を小さくすることができる。
また、測長波を分波させ、分波させた測長波をそれぞれ前記ワーク保持台および前記加工ユニットに照射させているため、従来技術と比べて発信機の数が半分になり、高速な演算が可能な演算装置も不要となるため、コストを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る加工装置２１を示す図である。
【００１７】
ステージ２３の下面には、ステージ２３を支える脚２５ａ、脚２５ｂ、脚２５ｃ、脚２５ｄ等が複数本取り付けられており、脚２５ａ、脚２５ｂ、脚２５ｃ、脚２５ｄ等とステージ２３の間には、地面の振動がステージ２３に伝わらないようにするための除振台２７ａ、２７ｂ、２７ｃ等が設けられている。
ステージ２３側面の直交する２辺には測長波を発する測長ユニット２９ａ、２９ｂが１台ずつ設けられている。
【００１８】
ステージ２３の上面にはレール３１ａ、３１ｂがステージ２３の一辺に平行（Ｘ方向）に設けられており、レール３１ａ、３１ｂをまたぐようにしてプレート３３が設けられている。プレート３３は図１のＸ方向に移動可能である。
プレート３３上には図示しないレールが設けられ、レールには被加工材をセットするワーク保持台３５が設けられている。ワーク保持台３５は図示しないレール上をＹ方向に移動可能となっている。従って、ワーク保持台３５はステージ２３上をＸ方向、Ｙ方向に移動可能である。
ワーク保持台３５には測長波を反射する反射部３７ａが測長ユニット２９ａに対向するように設けられ、反射部３７ｂが測長ユニット２９ｂと対向するように設けられている。
【００１９】
ワーク保持台３５上方には図示しないチャンバ等に固定された加工ユニット３９が設けられており、加工ユニット３９のワーク保持台３５側先端にはレーザを発信するためのレンズ４１が設けられている。
レンズ４１には測長波を反射する参照反射部４３ａが測長ユニット２９ａに対向するように設けられ、参照反射部４３ｂが測長ユニット２９ｂと対向するように設けられている。
【００２０】
図２は加工装置２１におけるレーザと加工位置との関係を示した図である。なお、レール３１ａ、３１ｂ、プレート３３、ワーク保持台３５等の表記を省略してある。
【００２１】
測長ユニット２９ａから発信されたレーザ４５の延長線は測長ユニット２９ｂから発信されたレーザ４７の延長線と交点４９で垂直に交差している。
また、レンズ４１から発信されるレーザの延長線５１も、交点４９を通過し、レーザ４５、レーザ４９及びレンズ４１から発せられるレーザが一点で交われるよう、測長ユニット２９ａ、２９ｂおよび加工ユニット３９が設置される。
【００２２】
図３は加工装置２１の構成を示す図である。
なお、図３では測長ユニット２９ｂ、反射部３７ｂ、参照反射部４３ｂの表記を省力してあるが、これらの構成および測長の手順も同様である。
【００２３】
制御装置５３には測長ユニット２９ａが接続されており、測長ユニット２９ａは発信機５５、分光器５７、反射部５９からなっている。また、ワーク保持台３５は制御装置５３の指令により、移動される。
発信機５５は測長波を発信し、反射された測長波を受信する装置である。分光器５７は測長波を複数に分波する。反射部５９は測長波を反射する。
【００２４】
測長を行う場合、まず制御装置５３が発信機５５に対してレーザを発信する指令を出す。発信機５５から発信されたレーザは分光器５７で２つに分光される。
分光された一方のレーザは矢印６１に示すように、分光器５７で角度を９０度変えられ、反射部５９で再び角度を９０度戻されて、加工ユニット３９に設けられた参照反射部４３ａに反射し、入射時と同様のルートをたどって発信機５５に戻ってくる。
もう一方のレーザは、矢印６３に示すようにワーク保持台３５に設けられた反射部３７ａに反射し、入射時と同様のルートをたどって発信機５５に戻ってくる。
【００２５】
この際、参照反射部４３ａに入射したレーザを基準とし、参照反射部４３ａに入射したレーザと反射部３７ａに入射したレーザとの干渉から、測長ユニット２９ａは加工ユニット３９とワーク保持台３５の相対位置を算出する。
【００２６】
次に、本実施形態の動作について説明する。
ワーク保持台３５上には例えば転写シートが貼られたガラス基板が搭載される。
ワーク保持台３５は、制御装置５３の指令により、Ｘ、Ｙ方向に移動する。この際、測長ユニット２９ａ、２９ｂにより、その位置が算定され、制御装置５３は図示しないアクチュエータ等を用いてワーク保持台３５を移動させる。
そして、ワーク保持台３５上の転写シートに対してレンズ４１からレーザ光が照射され、ガラス基板上に転写が行われる。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、測長ユニット２９ａから発信されたレーザ４５の延長線と、測長ユニット２９ｂから発信されたレーザ４７の延長線と、レンズ４１から発信されるレーザの延長線５１とが１点で交差するように、測長ユニット２９ａ、２９ｂおよび加工ユニット３９が設置されているので、測定位置と加工位置の差がなくなり、測定誤差を小さくすることができる。
【００２８】
また、測長ユニット２９ａおよび測長ユニット２９ｂは、測長波を分波させ、分波させた測長波をそれぞれワーク保持台３５および加工ユニット３９に照射させているため、発信機の数が測長ユニット１台につき１台で済み、コストを低下させることができる。
【００２９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３０】
例えば、本実施形態では加工ユニット側に入射したレーザを基準にして相対位置を算出しているが、ワーク保持台側に入射したレーザを基準にして、相対位置を算出してもよい。
また、本実施形態では、測長波にレーザを用いているが、赤外線、紫外線などを用いてもよい
【００３１】
さらに、加工ユニットは、レーザ描画ユニットに限らず、切削加工ユニットや、その他のものに本発明を応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】加工装置２１を示す図
【図２】加工装置２１を示す図
【図３】加工装置２１を示す図
【図４】加工装置１を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１…………加工装置
３…………ステージ
５…………ワーク保持台
７…………加工ユニット
９…………反射部
１１………反射部
１３ｂ……測長ユニット
１５ｂ……測長ユニット
１７………演算装置
１９………制御装置
２１………加工装置
２３………ステージ
２９ａ……測長ユニット
２９ｂ……測長ユニット
３５………ワーク保持台
３７ａ……反射部
３７ｂ……反射部
３９………加工ユニット
４３ａ……参照反射部
４３ｂ……参照反射部
５３………制御装置
【図１】
2008012648.tif 000003
【図２】
2008012648.tif 000004
【図３】
2008012648.tif 000005
【図４】
2008012648.tif 000006