(57)【要約】【課題】被加工物上に設定される任意のパターンを高精度でかつ高速にレーザ加工すること。【構成】このレーザ加工装置は、ＬＤ（レーザダイオード）カセット１０，１２と、これらのＬＤカセット１０，１２と対向して真下に配置されたＸＹθテーブル１４と、ＬＤカセット１０，１２とＸＹθテーブル１４との間に配置された光学レンズユニット１６とを有する。ＬＤカセット１０，１２は、複数個のＬＤを所定のピッチで一列に配置してなるＬＤアレイ１８，２０と、このＬＤアレイ１８，２０と対向して設けられ、アレイ内の各々のＬＤより発せられるレーザビームＬＢａ，ＬＢｂを所望のビーム断面形状に整形して通すためのビーム整形部Ｍａ，ＭｂをＬＤのピッチに対応するピッチで一列に配置してなるレーザビームマスク２２，２４とを有する。【選択図】    図１
2004351440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザを第１のピッチで一列に配置してなる半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザを個別に駆動するレーザ駆動部と、
前記半導体レーザアレイと対向して設けられ、各々の前記半導体レーザより発せられるレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すためのビーム整形部を前記第１のピッチに対応する第２のピッチで一列に配置してなるレーザビームマスクと、
前記半導体レーザアレイおよび前記レーザビームマスクと対向する位置で被加工物を支持する支持部と、
前記被加工物上で前記レーザビームのビームスポットをスキャニングするために、前記半導体レーザアレイおよび前記レーザビームマスクに対して前記支持部を所定の方向で相対的に移動させる移動機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記被加工物上で前記レーザビームが照射されるべきレーザ照射領域を設定するレーザ照射領域設定部と、
前記被加工物上で前記レーザビームのビームスポットが前記レーザ照射領域をトレースするように前記移動機構と前記レーザ駆動部とを連携動作させるスキャニング制御部と
を有する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レーザビームマスクと前記支持部との間に前記レーザビームを所定の縮小倍率で縮小して前記被加工物上に結像させるための光学レンズを配置してなる請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザビームマスクが、前記ビーム整形部として開口部を有する遮光板からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記半導体レーザアレイと前記レーザビームマスクとを一体に組み合わせた可搬性の半導体レーザカセットを有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記半導体レーザカセットが、前記半導体レーザアレイ内の前記半導体レーザの駆動電極に電気的に接続された電極パッドをカセット外部に実質的に露出した状態で備える請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記半導体レーザカセットの電極パッドに、前記レーザ駆動部に電気的に接続されているコンタクトを着脱可能にクランプ状態で接触させるコネクタ部を有する請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記半導体レーザカセットを前記支持部と対向する所定の加工用カセット位置で保持するためのカセット保持部を有する請求項６または７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記半導体レーザアレイにおける前記半導体レーザの出力特性、配置位置、配列ピッチおよび前記ビーム整形部におけるビーム整形パターンの少なくとも１つが異なる複数種類の前記半導体レーザカセットを収容するカセットストッカと、
前記カセット保持部と前記カセットストッカとの間で所望の前記半導体レーザカセットを搬送するカセット搬送手段と
を有する請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
複数の半導体レーザを第１のピッチで一列に配置してなる第１の半導体レーザアレイと、
前記第１の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザを個別に駆動する第１のレーザ駆動部と、
前記第１の半導体レーザアレイと対向して設けられ、前記第１の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザより発せられる第１のレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すための第１のビーム整形部を前記第１のピッチに対応する第２のピッチで一列に配置してなる第１のレーザビームマスクと、
前記第１の半導体レーザアレイに近接して配設され、複数の半導体レーザを第３のピッチで一列に配置してなる第２の半導体レーザアレイと、
前記第２の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザを個別に駆動する第２のレーザ駆動部と、
前記第２の半導体レーザアレイと対向して設けられ、前記第２の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザより発せられる第２のレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すための第２のビーム整形部を前記第３のピッチに対応する第４のピッチで一列に配置してなる第２のレーザビームマスクと、
前記第１および第２の半導体レーザアレイおよび前記第１および第２のレーザビームマスクと対向する位置で被加工物を支持する支持部と、
前記被加工物上で前記第１および第２のレーザビームのそれぞれのビームスポットをスキャニングするために、前記第１および第２の半導体レーザアレイおよび前記第１および第２のレーザビームマスクに対して前記支持部を所定の方向で相対的に移動させる移動機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記被加工物上で前記第１および第２のレーザビームがそれぞれ照射されるべき第１および第２のレーザ照射領域を設定するレーザ照射領域設定部と、
前記被加工物上で前記第１および第２のレーザビームのビームスポットが前記第１および第２のレーザ照射領域をそれぞれトレースするように前記移動機構と前記第１および第２のレーザ駆動部とを連携動作させるスキャニング制御部と
を有する請求項１０に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記第１および第２のレーザビームマスクと前記支持部との間に前記第１および第２のレーザビームを所定の倍率で縮小して前記被加工物上に結像させるための光学レンズを配置してなる請求項１０または１１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記第１のレーザビームマスクが、前記第１のビーム整形部として第１の開口部を有する第１の遮光板からなり、
前記第２のレーザビームマスクが、前記第２のビーム透過部として第２の開口部を有する第２の遮光板からなる請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記第１の半導体レーザアレイと前記第１のレーザビームマスクとを一体に組み合わせた可搬性の第１の半導体レーザカセットと、
前記第２の半導体レーザアレイと前記第２のレーザビームマスクとを一体に組み合わせた可搬性の第２の半導体レーザカセットと
を有する請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
各々の前記半導体レーザカセットが、前記半導体レーザアレイ内の前記半導体レーザの駆動電極に電気的に接続された電極パッドをカセット外部に露出した状態で備える請求項１４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
前記第１および第２の半導体レーザカセットの電極パッドに、前記第１および第２のレーザ駆動部にそれぞれ電気的に接続されている第１および第２のコンタクトをそれぞれ着脱可能にクランプ状態で接触させる第１および第２のコネクタ部を有する請求項１５に記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
前記第１および第２の半導体レーザカセットをそれぞれ前記支持部と対向する第１および第２の加工用カセット位置で保持するためのカセット保持部を有する請求項１５または１６に記載のレーザ加工装置。
【請求項１８】
前記第１の半導体レーザアレイにおける前記第１の半導体レーザの出力特性、配置位置、配列ピッチおよび前記第１のビーム整形部におけるビーム整形パターンの少なくとも１つが異なる複数種類の前記第１の半導体レーザカセットと、前記第２の半導体レーザアレイにおける前記第２の半導体レーザの出力特性、配置位置、配列ピッチおよび前記第２のビーム整形部におけるビーム整形パターンの少なくとも１つが異なる複数種類の前記第２の半導体レーザカセットを収容するカセットストッカと、
前記第１のカセット保持部と前記カセットストッカとの間および前記第２のカセット保持部と前記カセットストッカとの間でそれぞれ所望の前記第１の半導体レーザカセットおよび前記第２の半導体レーザカセットを搬送するカセット搬送手段と
を有する請求項１７に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物にレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フラットパネルディスプレイの基板上に複数本の平行電極をパターニング加工する技術としては印刷法やエッチング法がよく知られている。印刷法は、基板上に電極材料の薄膜を電極形成位置に開口を有するマスクを介して蒸着またはスパッタリングにより成膜するものである。エッチング法は、基板上の全面に電極材料を成膜してから、電極領域以外の不要部分をエッチングによって削除するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、印刷法やエッチング法においては、基板サイズが大きくなると、成膜装置やエッチング装置が大型化するうえ、高精度な電極のパターンニングが難しくなり、製造コストや製作時間も増大するという問題がある。フラットパネルディスプレイの分野では、１枚の基板（たとえばマザーガラス）から複数枚のバネルを取る多面取りがよく行なわれていて、基板サイズは大型化の一途を辿っており、上記のような問題はますます深刻化する。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、たとえば上記のようにフラットパネルディスプレイ用の基板上に複数本の平行電極を高精度でかつ効率的にパターニングするのに好適なレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の別の目的は、被加工物上に設定される任意のパターンを高精度でかつ高速にレーザ加工できるレーザ加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１のレーザ加工装置は、複数の半導体レーザを第１のピッチで一列に配置してなる半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイにおける前記半導体レーザのオン・オフを個別に制御するレーザ駆動部と、前記半導体レーザアレイと対向して設けられ、各々の前記半導体レーザより発せられるレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すためのビーム整形部を前記第１のピッチに対応する第２のピッチで一列に配置してなるレーザビームマスクと、前記半導体レーザアレイおよび前記レーザビームマスクと対向する位置で被加工物を支持する支持部と、前記被加工物上で前記レーザビームのビームスポットをスキャニングするために、前記半導体レーザアレイおよび前記レーザビームマスクに対して前記支持部を所定の方向で相対的に移動させる移動機構とを有する。
【０００７】
上記の構成においては、半導体レーザアレイ内の各半導体レーザより出射されるレーザビームが、レーザビームマスクの各対応するビーム整形部を通って被加工物上に照射され、照射位置の被加工物表面をレーザ加工する。レーザビームマスクのビーム整形部を所望の形状、サイズまたは配列ピッチに設定することで、レーザビームのビーム断面パターンおよび間隔を任意に調整することができる。特に、レーザビームマスクにビーム整形部としてたとえばエッチング加工により開口部を形成することで、半導体レーザアレイからのレーザビームの間隔を開口部ピッチの精度に補正し、被加工物上で一定ピッチで分布する多数の加工ポイントに高精度のレーザ加工を施すことができる。
【０００８】
上記第１のレーザ加工装置において、好ましくは、被加工物上でレーザビームが照射されるべきレーザ照射領域を設定するレーザ照射領域設定部と、被加工物上でレーザビームのビームスポットがレーザ照射領域をトレースするように移動機構とレーザ駆動部とを連携動作させるスキャニング制御部とを有してよい。また、好ましくは、レーザビームマスクと支持部との間にレーザビームを所定の縮小倍率で縮小して被加工物上に結像させるための光学レンズを配置してよい。
【０００９】
また、好ましくは、半導体レーザアレイとレーザビームマスクとを一体に組み合わせた可搬性の半導体レーザカセットを有してよい。この場合、半導体レーザカセットは、半導体レーザアレイ内の半導体レーザの駆動電極に電気的に接続された電極パッドをカセット外部に実質的に露出した状態で備える構成が好ましい。また、半導体レーザカセットを支持部と対向する所定の加工用カセット位置で保持するためのカセット保持部を有する構成や、半導体レーザカセットの電極パッドに、レーザ駆動部に電気的に接続されているコンタクトを着脱可能にクランプ状態で接触させるコネクタ部を有する構成も好ましい。また、好ましくは、半導体レーザアレイにおける半導体レーザの出力特性、配置位置、配列ピッチおよびビーム整形部におけるビーム整形パターンの少なくとも１つが異なる複数種類の前記半導体レーザカセットを収容するカセットストッカと、カセット保持部と前記カセットストッカとの間で所望の半導体レーザカセットを搬送するカセット搬送手段とを有してよい。
【００１０】
本発明の第２のレーザ加工装置は、複数の半導体レーザを第１のピッチで一列に配置してなる第１の半導体レーザアレイと、前記第１の半導体レーザアレイ内の各々の半導体レーザを個別に駆動する第１のレーザ駆動部と、前記第１の半導体レーザアレイと対向して設けられ、前記第１の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザより発せられる第１のレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すための第１のビーム整形部を前記第１のピッチに対応する第２のピッチで一列に配置してなる第１のレーザビームマスクと、前記第１の半導体レーザアレイに近接して配設され、複数の半導体レーザを第３のピッチで一列に配置してなる第２の半導体レーザアレイと、前記第２の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザを個別に駆動する第２のレーザ駆動部と、前記第２の半導体レーザアレイと対向して設けられ、前記第２の半導体レーザアレイ内の各々の前記半導体レーザより発せられる第２のレーザビームを所望のビーム断面形状に整形して通すための第２のビーム整形部を前記第３のピッチに対応する第４のピッチで一列に配置してなる第２のレーザビームマスクと、前記第１および第２の半導体レーザアレイおよび前記第１および第２のレーザビームマスクと対向する位置で被加工物を支持する支持部と、前記被加工物上で前記第１および第２のレーザビームのそれぞれのビームスポットをスキャニングするために、前記第１および第２の半導体レーザアレイおよび前記第１および第２のレーザビームマスクに対して前記支持部を所定の方向で相対的に移動させる移動機構とを有する。
【００１１】
上記第２のレーザ加工装置においては、半導体レーザアレイとレーザビームマスクとの組み合わせを複数組設けることで、各組の半導体レーザアレイとレーザビームマスクにおいて上記第１のレーザ加工装置と同様の作用が奏されるとともに、複数組の並列稼動により一層多様で高速のレーザ加工を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の要部の構成を示す。このレーザ加工装置は、レーザ出射面を下に向けてほぼ水平に配置された１個または複数個（図示の例では２個）のレーザダイオードカセット（以下、「ＬＤカセット」と称する。）１０，１２と、これらのＬＤカセット１０，１２と対向して真下に水平に配置されたＸＹθテーブル１４と、ＬＤカセット１０，１２とＸＹθテーブル１４との間に配置された光学レンズユニット１６とを有する。
【００１４】
ＬＤカセット１０は、複数個（たとえば１００個）のレーザダイオード（ＬＤ）を所定のピッチで一列に配置してなるレーザダイオードアレイ（以下、「ＬＤアレイ」と称する。）１８と、このＬＤアレイ１８と対向して設けられ、アレイ内の各々のレーザダイオード（ＬＤ）より発せられるレーザビームＬＢａを所望のビーム断面形状に整形して通すためのビーム整形部Ｍａをレーザダイオード（ＬＤ）のピッチに対応するピッチで一列に配置してなるレーザビームマスク２２とを有する。
【００１５】
同様に、ＬＤカセット１２も、複数個（たとえば１００個）のレーザダイオード（ＬＤ）を所定のピッチで一列に配置してなるＬＤアレイ２０と、このＬＤアレイ２０と対向して設けられ、アレイ内の各々のレーザダイオード（ＬＤ）より発せられるレーザビームＬＢｂを所望のビーム断面形状に整形して通すためのビーム整形部Ｍｂをレーザダイオード（ＬＤ）のピッチに対応するピッチで一列に配置してなるレーザビームマスク２４とを有する。
【００１６】
通常は、両ＬＤカセット１０，１２の間で、ＬＤアレイにおけるレーザダイオードの出力特性、配置位置、配列ピッチおよびビーム整形部Ｍにおけるビーム整形パターンの少なくとも１つが異なるように設定される。この実施形態では、図示のようなフラットパネルディスプレイ用の基板（被加工物）Ｗ上に複数本の平行電極Ｆをパターニング加工するアプリケーションにおいて、ＬＤカセット１０が電極直線部のパターニングに用いられ、ＬＤカセット１２が電極ランド部のパターニングに用いられるようになっている。ＬＤカセット１０，１２の各部の構成および作用は後で詳しく述べる。
【００１７】
ＸＹθテーブル１４は、被加工物Ｗを載置して支持するための水平な載置面を有し、テーブルの下に設けられた公知のＸＹθステージ駆動部３０の駆動により、水平面内で互いに直交するＸ方向およびＹ方向に移動できるとともに、テーブル中心部を垂直方向に通る軸の周りに、つまりθ方向に回転できるように構成されている。ＸＹθステージ駆動部３０はプログラミング可能なステージ駆動専用のコントローラ３２の下で動作するようになっており、ステージコントローラ３２は主制御部２６と所要の制御信号やデータをやりとりするようになっている。
【００１８】
光学レンズユニット１６は、ＬＤカセット１０，１２からのレーザビームＬＢａ，ＬＢｂを所望の縮小倍率たとえば１／２で縮小してＸＹθテーブル１４上の被加工物Ｗの上面（被加工面）に結像させるためのものであり、ＬＤカセット１０，１２寄りに配置された結像レンズ３４と、ＸＹθテーブル１４寄りに配置された対物レンズ３６とを有する。より詳細には、結像レンズ３４の前方（上方）焦点位置付近にＬＤカセット１０，１２のレーザビームマスク２２，２４が位置し、対物レンズ３６の後方（下方）焦点位置付近にＸＹθテーブル１４上の被加工物Ｗの上面つまり被加工面が位置するように、両レンズ３４，３６が同一の光軸上に配置される。
【００１９】
図２に、ＬＤカセット１０（１２）内の構成を示す。ＬＤアレイ１８（２０）はたとえば樹脂からなるカセット筐体３３の中に収容され、アレイ内のレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，‥‥，ＬＤＮの駆動（正極側）電極Ｅ１，Ｅ２，‥‥，ＥＮはそれぞれボンディングワイヤＢ１，Ｂ２，‥‥，ＢＮを介して筐体背面部で露出している電極パッドＰ１，Ｐ２，‥‥，ＰＮに接続されている。図示の例では、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，‥‥，ＬＤＮをシングルチップ型に構成して所望のピッチｄで一列に配置している。もっとも、アレイの全長にわたって延在する共通の負極側電極、半導体基板（ＧａＡｓ層）および活性層を有し、各々独立した駆動（正極側）電極Ｅ１，Ｅ２，‥‥，ＥＮを所望のピッチｄで配列してなるシングルストライブ型（全体で１チップ型）のアレイ構造も可能である。
【００２０】
各レーザダイオードＬＤｉにおいては、正面に活性層の一端面がレーザ出射部Ｊｉとして露出し、駆動電極Ｅｉより順方向に駆動電流を注入されるとレーザ発振して、所定波長たとえば８０６ｎｍのレーザビームＬＢｉをレーザ出射部Ｊｉより正面前方に出射するようになっている。
【００２１】
レーザビームマスク２２（２４）は、ＬＤアレイ１８（２０）と平行に延びるたとえば厚さ１００μｍのシリコン（Ｓｉ）からなる遮光板にビーム整形部Ｍとしてエッチング加工により形成される開口部を有するもので、開口部Ｍの配置位置および配列ピッチｅをＬＤアレイ１８（２０）におけるレーザダイオードＬＤの配置位置および配列ピッチｄに対応（通常は一致）させている。
【００２２】
ただし、各開口部Ｍｉの形状およびサイズは、各対応（対向）するレーザダイオードＬＤｉからのレーザビームＬＢｉのビーム断面形状を所望のパターンに整形するように設定される。たとえば、ＬＤアレイにおいてＬＤピッチｄが４００μｍで、各レーザダイオードＬＤｉのレーザ出射口サイズが幅１００μｍ、高さ１μｍの場合、レーザビームマスクにおける各開口部Ｍｉは幅４０μｍ、高さ４０μｍの矩形パターンに設定される。この場合、各レーザダイオードＬＤｉからのレーザビームＬＢｉは、レーザビームマスク２２（２４）の各対応する開口部Ｍｉを通る際に、ビーム幅サイズが１００μｍから４０μｍに縮小することになる。
【００２３】
このようなビーム断面パターンの縮小整形に加えて、より重要なことは、レーザビームマスク２２（２４）がエッチング加工によって得られる高精度の開口部ピッチｅを有するため、ＬＤアレイ１８（２０）内のレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，‥‥，ＬＤＮの配置位置に誤差があっても、それぞれのレーザビームＬＢｉ，ＬＢ２，‥‥，ＬＢＮはレーザビームマスク２２（２４）の開口部Ｍｉ，Ｍ２，‥‥，ＭＮを通ることでビーム間隔を開口部ピッチｅの精度に補正されるという点である。このことによって、一定ピッチで分布する多数の加工ポイントに対する同時的なレーザ加工の精度を保証できるようになっている。
【００２４】
次に、図３および図４につき、この実施形態のレーザ加工装置においてＬＤカセットのハンドリングおよび保管を行う機構を説明する。
【００２５】
図３に示すように、レーザ加工に用いられるＬＤカセット１０，１２は、水平支持板４０に支持された状態で光学レンズユニット１６の直上の加工用カセット位置４２に配置される。より詳細には、光学レンズユニット１６の直上の位置にて水平支持板４０に適当な形状およびサイズの開口部４４が形成され、この開口部４４を介して各ＬＤカセット１０，１２のレーザ出射面またはレーザビームマスク２２，２４が光学レンズユニット１６に臨むように各ＬＤカセット１０，１２が配置される。
【００２６】
水平支持板４０上には、ＬＤカセットストッカ４６も設けられている。このＬＤカセットストッカ４６は、加工用カセット位置４２と対向する側面にカセット出入り口（図示せず）を有するハウジングとして構成され、図４に示すように、Ａタイプ（電極直線部パターニング用）の複数種類のＬＤカセット１０（１），１０（２），‥‥とＢタイプ（電極ランド部パターニング用）の複数種類のＬＤカセット１２（１），１２（２），‥‥とを収容する。
【００２７】
図３において、ＬＤカセットストッカ４６と加工用カセット位置４２との間には、たとえばＬＤカセットを把持できるように構成されたロボットハンド４８を有するＬＤカセット搬送部５０が設けられている。このＬＤカセット搬送部５０は、主制御部２６の制御の下で、レーザ加工用に選択されたＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）をＬＤカセットストッカ４６より搬出してそれぞれの加工用カセット位置４２ａ，４２ｂへ搬送し、位置決めまで行う。また、カセット交換の際には、それまで加工用カセット位置４２ａ，４２ｂに配置されていたＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）をＬＤカセット搬送部５０が上記と逆の動作でＬＤカセットストッカ４６内へ戻すようになっている。なお、支持台４０の上面に、ＬＤカセットの搬送または位置合わせに適した搬送路面５２を設けてよい。また、各ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）を各加工用カセット位置４２ａ，４２ｂに位置決めする際には、図３に示すように、位置センサとしてたとえば上方にＣＣＤカメラ５４を設置し、このＣＣＤカメラ５４により各ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）の所定の部位またはマークＫを撮像し、画像処理部５５（図５）の画像処理によりカセット位置の誤差を検出し、主制御部２６を介してＬＤカセット搬送部５０にフィードバックしてよい。
【００２８】
また、図４において、加工用カセット位置４２ａ，４２ｂに近接してＬＤコネクタクランプ部５６が設けられている。このＬＤコネクタクランプ部５６は、主制御部２６の制御の下で、ＬＤカセット搬送部５０により加工用カセット位置４２ａ，４２ｂに位置決めされたＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）に対して、クランプ手段（図示せず）により機械的または物理的なクランプを掛けるとともに、フラットケーブル付きのコネクタ５８，６０を押圧または装着してＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）の各電極パッドＰ１，Ｐ２，‥‥，ＰＮにコネクタ５８，６０側の各対応するコンタクトを接触させる。なお、コネクタ５８，６０のコンタクトはフラットケーブルを介してＬＤ電源部２８に電気的に接続されている。
【００２９】
図３において、光学レンズユニット１６内の結像レンズ３４と対物レンズ３６との間には、ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）側からのレーザビームＬＢを透過させる一方でＸＹθテーブル１４側からの可視光を反射するダイクロイックミラー６２がレーザ光軸上に４５゜の傾きで配置されている。たとえば水平支持板４０に取り付けられたモニタ用のＣＣＤカメラ６４が、ミラー６６とダイクロイックミラー６２とを介してＸＹθテーブル１４上の被加工物Ｗ（特に加工ポイント付近）を撮像することができるようになっている。ＣＣＤカメラ６４によって撮像された被写体像つまり被加工物Ｗの加工ポイント付近の映像はディスプレイ６８（図５）に表示され、オペレータによる目視のモニタリングに供されるようになっている。
【００３０】
図５に、この実施形態のレーザ加工装置におけるシステム構成を示す。主制御部２６は、ＣＰＵ、プログラムメモリおよびデータメモリを含むマイクロコンピュータからなり、上記のように本レーザ加工装置内の各部を統括制御する。入力部７０は、キーボードやディスプレイ等を有するマン・マシン・インタフェースとして構成され、所望のレーザ加工に関する加工パターンや加工条件のデータを入力して、制御部２６に与える。必要に応じて、ホストコンピュータ７２より同様のデータを主制御部２６に入力することも可能となっている。
【００３１】
次に、図６および図７につき、フラットパネルディスプレイ用の基板（被加工物Ｗ）上に複数本の平行電極Ｆをパターニング加工するアプリケーションにおける本レーザ加工装置の作用を説明する。
【００３２】
図６に示すように、このパターニング加工においては、基板（たとえばマザーガラス）Ｗ上に多面取りで複数たとえば４つのパネル領域Ｓ１〜Ｓ４が設定され、これらのパネル領域Ｓ１〜Ｓ４に同一のパターンで複数本の平行電極Ｆが形成される。平行電極Ｆは、より詳細には、１本の電極Ｆｉが一定方向（図のＸ方向）にまっすぐ延びる電極直線部ＦＬと、この電極直線部ＦＬ上に一定間隔で挿入される角型の電極ランド部ＦＲとで構成される。加工パターンとして、電極直線部ＦＬの幅ｇ１、電極ランド部ＦＲの幅ｇ２およびＸ方向間隔ｇ３、Ｙ方向電極ピッチｇ４等の寸法が設定される。電極材料としては、レーザエネルギーを照射された部分が熱化学反応または光化学反応によって非導電性から導電性に転換される材料が用いられ、この電極材料を上面の全面に付けた基板Ｗが被加工物としてＸＹθテーブル１４上に載置される。ただし、この電極材料は非導電性から導電性に転換されるものに限らず、導電性のものであればよい。
【００３３】
主制御部２６は、入力部７０またはホストコンピュータ７２より当該アプリケーションにおける加工パターンや加工条件のデータを入力して各部を制御する。
【００３４】
より詳細には、主制御部２６は、初期化として、設定入力された加工パターンや加工条件に応じたＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）を選択する。すなわち、上記のように電極直線部ＦＬの幅ｇ１、電極ランド部ＦＲの幅ｇ２およびＸ方向間隔ｇ３、Ｙ方向電極ピッチｇ４の電極パターンに対しては、光学レンズユニット１６における縮小倍率（１／２）を基に、ＬＤカセットストッカ４６において、Ａタイプ（電極直線部パターニング用）のＬＤカセット１０（１），１０（２），‥‥の中からはレーザビームマスク２２の開口部Ｍａの幅サイズが２×ｇ１、開口部ピッチｅが２×ｇ４であるＬＤカセット１０（ｉ）を選択し、Ｂタイプ（電極ランド部パターニング用）のＬＤカセット１２（１），１２（２），‥‥の中からはレーザビームマスク２４の開口部Ｍｂの幅サイズが２×ｇ２、開口部ピッチｅが２×ｇ４であるＬＤカセット１２（ｉ）を選択する。そして、ＬＤカセット搬送部５０を作動させて、選択したＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）をＬＤカセットストッカ４６からそれぞれの加工用カセット位置４２ａ，４２ｂへ搬送させ、位置決めさせる。次いで、ＬＤコネクタクランプ部５６を作動させ、それぞれの加工用カセット位置４２ａ，４２ｂに位置決めされたＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）に対して、機械的または物理的なクランプを掛けさせ、フラットケーブル付きのコネクタ５８，６０のコンタクトをＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）の電極パッドＰ１，Ｐ２，‥‥，ＰＮに接触させる。
【００３５】
また、主制御部２６は、設定入力された加工パターンのデータをスキャニング用のデータに変換してメモリに格納しておく。すなわち、加工パターンに応じたレーザ照射領域を設定し、基板（被加工物）Ｗ上で各レーザビームＬＢのビームスポットが該レーザ照射領域をそれぞれトレースするようにＸＹθテーブル１４とＬＤ電源部２８とを連携動作させるためのデータを作成する。具体的には、ＸＹθテーブル１４の移動軌跡を規定するデータを作成するとともに、ＸＹθテーブル１４の各移動位置に応じてＬＤアレイ１８，２０内の各レーザダイオード（ＬＤ）のオン・オフを指示するためのデータを作成する。
【００３６】
図７に、この実施形態における電極パターニング加工中の要部の作用を示す。図示のように、Ａタイプ（電極直線部パターニング用）のＬＤカセット１０（ｉ）においては、各レーザダイオード‥‥，ＬＤａｎ，ＬＤａｎ＋１，‥‥より出射されるレーザビーム‥‥，ＬＢａｎ，ＬＢａｎ＋１，‥‥が、レーザビームマスク２２の各対応する開口部‥‥，Ｍａｎ，Ｍａｎ＋１，‥‥と光学レンズユニット１６（３４，３６）とを通って基板Ｗ上に所定の縮小倍率で照射され、照射位置の電極材料を電極直線部ＦＬにパターニングする。一方、Ｂタイプ（電極ランド部パターニング用）のＬＤカセット１２（ｊ）においては、各レーザダイオード‥‥，ＬＤｂｎ，ＬＤｂｎ＋１，‥‥より出射されるレーザビーム‥‥，ＬＢｂｎ，ＬＢｂｎ＋１，‥‥が、レーザビームマスク２４の各対応する開口部‥‥，Ｍｂｎ，Ｍｂｎ＋１，‥‥と光学レンズユニット１６（３４，３６）とを通って基板Ｗ上に所定の縮小倍率で照射され、照射位置の電極材料を電極ランド部ＦＲにパターニングする。
【００３７】
ＬＤ電源部２８は、ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）のＬＤアレイ１８，２０を独立に駆動またはオン・オフ制御するだけでなく、各ＬＤアレイ１８，２０内の個々のレーザダイオード（‥‥，ＬＤａｎ，ＬＤａｎ＋１，‥‥），（‥‥，ＬＤｂｎ，ＬＤｂｎ＋１，‥‥）を独立に駆動またはオン・オフ制御する。もっとも、図６および図７のアプリケーションでは、同一のパターンを有する複数の平行電極‥‥，Ｆｍ，Ｆｍ＋１，‥‥を同時に形成するレーザ加工であることから、ＬＤアレイ１８内の全てのレーザダイオード（‥‥，ＬＤａｎ，ＬＤａｎ＋１，‥‥）を同一のタイミングでオン・オフ制御し、ＬＤアレイ２０内の全てのレーザダイオード（‥‥，ＬＤｂｎ，ＬＤｂｎ＋１，‥‥）を同一のタイミングでオン・オフ制御する。
【００３８】
このレーザ加工において、ＬＤアレイ１８内のレーザダイオード（‥‥，ＬＤａｎ，ＬＤａｎ＋１，‥‥）より出射されるレーザビーム‥‥，ＬＢａｎ，ＬＢａｎ＋１，‥‥は、上記のようにレーザビームマスク２２によるビーム断面形状の整形を受けることでビームピッチを高精度の開口部ピッチｅに補正または規定されることにより、基板Ｗ上に高精度のピッチ（ｅ／２）で電極直線部ＦＬをパターニングすることができる。同様に、ＬＤアレイ２０内のレーザダイオード（‥‥，ＬＤｂｎ，ＬＤｂｎ＋１，‥‥）より出射されるレーザビーム‥‥，ＬＢｂｎ，ＬＢｂｎ＋１，‥‥も、レーザビームマスク２４によるビーム断面形状の整形を受けることでビームピッチを高精度の開口部ピッチｅに補正または規定されることにより、基板Ｗ上に高精度のピッチ（ｅ／２）で電極ランド部ＦＲをパターニングすることができる。
【００３９】
１回のＸ方向スキャニングで基板Ｗの一端から他端まで、つまり２つのパネル領域（Ｓ１，Ｓ２）または（Ｓ３，Ｓ４）にわたってＬＤアレイ１個分のＬＤ数（たとえば１００個）に相当する本数の平行電極‥‥，Ｆｍ，Ｆｍ＋１，‥‥を同時にパターニングすることができる。このＸ方向スキャニング動作をＹ方向においてＬＤアレイの全長に応じた所定のピッチで繰り返すことで、基板Ｗの全面つまり４つのパネル領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４における平行電極Ｆのパターニングを完遂することができる。なお、図６に示すような基板Ｗの周縁部に設定される帯状の電極Ｑは、ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）あるいは別のＬＤカセットを用いて塗り潰しのパターニングによって形成してよい。
【００４０】
この実施形態では、ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）に対してＸＹθテーブル１４上の基板ＷをＸＹθ方向で相対的に移動させることにより、ＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）からのレーザビームＬＢａ，ＬＢｂを常に一定の角度で基板Ｗ上の各位置に照射して各位置の導電性パターンを固着するようにしたので、嵩張らない装置構成でもって精度の高い平行電極Ｆを基板Ｗ上にパターニングすることができる。しかも、多数本のレーザビーム（‥‥，ＬＢａｎ，ＬＢａｎ＋１，‥‥），（‥‥，ＬＢｂｎ，ＬＢｂｎ＋１，‥‥）を高精度なビーム断面パターンとピッチで基板Ｗ上に同時照射できるため、基板Ｗ上に寸法精度の高い平行電極（‥‥，Ｆｍ，Ｆｍ＋１，‥‥）を高速にパターニングすることができる。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形・変更が可能である。たとえば、上記の実施形態ではＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）側を水平支持板４０に固定配置し、基板（被加工物）Ｗ側をＸＹθテーブル１４に載せて水平面内で移動させるようにしたが、被加工物Ｗ側を固定してＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）側を適当な移動機構により移動させる方式も可能であり、両者間の相対移動方向もＸＹθ方向に限らず任意に設定することができる。
【００４２】
上記の実施形態では２本のＬＤカセット１０（ｉ），１２（ｊ）を併用したが、３本以上のＬＤカセットを同時稼動させる方式も可能であり、１本のＬＤカセットだけを稼動させる方式も勿論可能である。また、上記実施形態では被加工物に対して垂直上方からレーザビームを照射したが、状況に応じて垂直上方から傾けて照射するようにしてもよい。さらに、ＬＤアレイ１８，２０とマスク２２，２４の間にＬＤアレイのビーム特性に応じたビーム広がり角を補正するレンズ群を配置して、効率よくレーザエネルギーを利用することも可能である。
【００４３】
上記の実施形態におけるようなフラットパネルディスプレイ用の基板上に複数本の平行電極を形成するようなアプリケーションは一例であり、任意の被加工物上に設定可能な任意のパターンのレーザ加工に本発明を適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレーザ加工装置によれば、被加工物上に設定される任意のパターンを高精度でかつ高速にレーザ加工することができる。特に、フラットパネルディスプレイ用の基板上に複数本の平行電極を形成するようなアプリケーションでは、高精度でかつ効率的なパターニング加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態のレーザ加工装置におけるＬＤカセット内の構成を示す斜視図である。
【図３】実施形態のレーザ加工装置においてＬＤカセットをハンドリングおよび保管する機構の構成を示す側面図である。
【図４】実施形態のレーザ加工装置においてＬＤカセットをハンドリングおよび保管する機構の構成を示す平面図である。
【図５】実施形態のレーザ加工装置におけるシステム構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態のレーザ加工装置の適用可能なレーザ加工パターンの一例を示す図である。
【図７】実施形態のレーザ加工装置の作用を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，１２    レーザダイオード（ＬＤ）カセット
１４    ＸＹθテーブル
１６    光学レンズユニット
１８，２０    レーザダイオード（ＬＤ）アレイ
２２，２４    レーザビームマスク
２６    主制御部
２８    ＬＤ電源部
３０    ＸＹθテーブル駆動部
３３    ステージコントローラ
３４    カセット筐体
４６    ＬＤカセットストッカ
５０    ＬＤカセット搬送部
５６    ＬＤコネクタクランプ部
７０    入力部
【図１】
2004351440.tif 000003
【図２】
2004351440.tif 000004
【図３】
2004351440.tif 000005
【図４】
2004351440.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004351440.tif 000008
【図７】
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