レーザー加工装置
【課題】ワークピースの薄膜の一部を除去加工するためにレーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに短時間で微細パターンを形成できるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】薄膜となっている導電膜の一部をレーザー光１２により除去加工することでワークピース９に形成される加工パターンは、微細パターンである。レーザー発振器１とワークピース９との間に可変マスク５が配置され、マスク５は、レーザー光をワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備え、これらのセルが制御装置１１で個別的制御されることで、レーザー光をワークピース９に到達させるセルパターンが形成され、制御装置１１で制御されるワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動と、制御装置１１によるセルパターンの変更とにより、ワークピース９に微細パターンが形成される。
【解決手段】薄膜となっている導電膜の一部をレーザー光１２により除去加工することでワークピース９に形成される加工パターンは、微細パターンである。レーザー発振器１とワークピース９との間に可変マスク５が配置され、マスク５は、レーザー光をワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備え、これらのセルが制御装置１１で個別的制御されることで、レーザー光をワークピース９に到達させるセルパターンが形成され、制御装置１１で制御されるワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動と、制御装置１１によるセルパターンの変更とにより、ワークピース９に微細パターンが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光により、基材の表面に金属膜等の薄膜を設けることによって形成されているワークピース（加工対象物）の薄膜の一部を除去加工するためのレーザー加工装置に係り、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ（エレクトリック ルミネッセンス）、さらには、太陽光発電パネル等を製造するために利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
指やペン等で触られることにより通電するタッチパネルは、基材の表面に設けられた金属膜等の薄膜状となっている導電膜の一部を除去することにより形成され、このような導電膜の一部の除去加工をレーザー光により行うためのレーザー加工装置は、下記の特許文献１に示されている。このレーザー加工装置は、レーザー光を発振するレーザー発振器と、レーザー光で加工される加工対象物であるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有しており、ワークピースの上記導電膜の一部をこの導電膜に到達した前記レーザー光により除去する加工を、ワークピース移動装置によりワークピースを移動させて行うようにしている。
【０００３】
このレーザー加工装置によってワークピースに形成することができる加工パターンは、ワークピース移動装置によるワークピースの直線的な移動によって形成される直線的なものとなる。このため、このレーザー加工装置は、抵抗膜方式のタッチパネルを製造するために適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年、投影型静電容量方式のタッチパネルの需要が増加しており、この投影型静電容量方式のタッチパネルにレーザー光によって形成しなければならない加工パターンは、例えば、互いに連結された多数の斜方形を有するパターンや、ジグザグ部を有するパターンであり、これらのパターンは、微細なパターンとなっている。このような微細パターンをワークピースに形成するために上記レーザー加工装置を用いると、ワークピース移動装置によりワークピースをＸ方向とＹ方向の両方の成分を有する方向に同時に移動させるとともに、この移動方向を頻繁に変更することを繰り返さなければならない。これによると、１個のワークピースの加工終了までに長時間がかかり、作業効率を向上させることはできない。
【０００６】
一方、従来より、基材の表面に設けられた導電膜の一部を除去する加工を、フォトレジストや、フォトマスク、化学処理液を用いて行うウェットエッチング方式が知られている。このウェットエッチング方式によると、フォトマスクに微細パターンを形成することにより、ワークピースにも、この微細パターンと対応したパターンを形成することができる。
【０００７】
しかし、このウェットエッチング方式によると、ワークピースにフォトレジストを付着させる工程や、フォトマスクによりワークピースに露光する工程、化学処理液によりワークピースを洗浄する工程などが必要となる。このため、ウェットエッチング方式によると、加工ラインを設置しなければならないため、大きな作業スペースが必要になる。
【０００８】
これに対して上述のレーザー光を用いるドライエッチング方式によると、必要とされる作業スペースはレーザー加工装置を設置するためのスペースとなるため、ウェットエッチング方式よりも作業スペースを小さくできることになる。
【０００９】
本発明の目的は、ワークピースの金属膜等の薄膜の一部を除去加工するためにレーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに短時間で微細パターンを形成することができるレーザー加工装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るレーザー加工装置は、レーザー光を発振するレーザー発振器と、前記レーザー光で加工されるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へ前記ワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有し、このワークピース移動装置で移動し、かつ基材の表面に薄膜を設けることによって形成されている前記ワークピースの前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工するレーザー加工装置において、前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工することによって前記ワークピースに形成される加工パターンは、微細パターンであり、前記レーザー発振器と前記ワークピースとの間に配置され、前記レーザー光を前記ワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、これらのセルの選択的作動によってセルパターンが形成される可変マスクと、前記レーザー発振器、前記可変マスク及び前記ワークピース移動装置を制御するための制御装置と、を有し、この制御装置の制御によって行われる前記レーザー発振器からの前記レーザー光の発振と、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動と、前記制御装置による前記可変マスクの前記多数のセルの個別的制御によって行われる前記セルパターンの変更とにより、前記ワークピースに前記微細パターンが形成されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るレーザー加工装置には、レーザー発振器とワークピースとの間に可変マスクが配置され、この可変マスクは、レーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、制御装置の制御によるこれらのセルの選択的作動により可変マスクにセルパターンを形成されることになる。そして、制御装置によるワークピース移動装置の制御によりワークピースが移動し、制御装置による可変マスクの多数のセルの個別的制御によりセルパターンの変更が行われ、これらのワークピースの移動とセルパターンの変更とにより、ワークピースの薄膜の一部をレーザー光で除去加工して形成する加工パターンを、微細パターンとすることができる。
【００１２】
このため、本発明によると、レーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに形成する加工パターンを微細パターンとすることができ、このドライエッチング方式によると、ウェットエッチング方式よりも必要とされる作業スペースを小さくすることができる。また、制御装置により可変マスクの多数のセルを個別に制御することにより、セルパターンを容易に変更することができるため、複雑な微細パターンでも、また、任意な形状の微細パターンでも、ワークピースに形成することができ、しかも、これらの微細パターンをワークピースに短時間で形成することができ、作業効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明において、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されたレーザー光を、下記の複数の態様により、可変マスクに照射することができる。
【００１４】
その第１番目の態様では、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されるレーザー光を、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体に照射する。
【００１５】
なお、ここでいう可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体とは、セル配置面のうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とする場合には、セル配置面のうち、この予備面を除いた部分の全体のことであり、このような予備面をセル配置面に設けない場合には、セル配置面の全体のことである。
【００１６】
このようにレーザー光を、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体に照射するには、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、制御装置は、レーザー発振器の制御を制御することにより、レーザー光を前記部分の全体に照射するようにする。
【００１７】
この第１番目の態様において、ワークピースの移動を、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離となるごとに、ワークピースを停止させる断続移動としてもよいが、ワークピースの移動を連続移動とすることが好ましい。
【００１８】
これによると、前記一方の方向へのワークピース移動速度を高速化し、作業の効率を向上させることができる。
【００１９】
また、第２番目の態様では、可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域を設定する。
【００２０】
このように可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域を設定する場合には、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されたレーザー光の可変マスクへの照射は、このレーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われる。また、制御装置は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数のセルによるパターンを、ワークピース移動装置によるワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始する。さらに、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動は断続移動であり、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するごとに、制御装置がワークピース移動装置を制御することにより、ワークピースは、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動する。
【００２１】
これにより、第２番目の態様に係るレーザー加工装置により、ワークピースに微細パターンを形成することができる。
【００２２】
この第２番目の態様に係るレーザー加工装置において、レーザー発振器と可変マスクとの間に、レーザー光を可変マスクに照射するためにガルバノミラー装置を配置し、制御装置により制御されるこのガルバノミラー装置により、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するようにしてもよい。
【００２３】
しかし、レーザー発振器と可変マスクとの間に、制御装置により制御され、レーザー光を可変マスクに照射するためにポリコンミラー装置を配置し、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの回転により、レーザー光が、上述したように、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するように構成することが好ましい。
【００２４】
これによると、ポリゴンミラー装置の多角形ミラーを一方向へ回転させることにより、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するようになるため、レーザー光の走査速度を向上させことができる。
【００２５】
第３番目の態様では、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されて可変マスクに照射されるレーザー光を、前記一方の方向に分割された２個のレーザー光とし、また、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向における寸法が同じになっていて、この一方の方向に区分けされた偶数個の小領域を設定し、これらの小領域のうち、前半の複数個の小領域により前半の大領域を形成するとともに、この前半の小領域の個数と同数になっている後半の小領域により後半の大領域を形成する。
【００２６】
この第３番目の態様においては、パルス光となっている前記２個のレーザー光の可変マスクへの照射は、これらのレーザー光が、偶数個の小領域を、前半の大領域と後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することにより行われる。また、制御装置は、レーザー光の照射が終了した小領域に配置されている多数のセルによるパターンを、ワークピース移動装置によるワークピースの移動によってこのワークピースに微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始する。さらに、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動は連続移動である。また、２個のレーザー光が、偶数個の小領域のうち、前半の大領域と後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、制御装置はワークピース移動装置に、ワークピースが前記一方の方向における小領域の寸法の２倍に対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを行わせる。
【００２７】
これにより、第３番目の態様に係るレーザー加工装置により、ワークピースに微細パターンを形成することができる。
【００２８】
この第３番目のレーザー加工装置においても、レーザー発振器と可変マスクとの間に、制御装置により制御され、２個のレーザー光を前記可変マスクに照射するためのガルバノミラー装置を配置してもよいが、ガルバノミラー装置ではなく、ポリコンミラー装置をレーザー発振器と可変マスクとの間に配置し、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、２個のレーザー光が、偶数個の小領域を、前半の大領域と後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査するように構成することが好ましい。
【００２９】
以上のそれぞれの態様に係るレーザー加工装置には、可変マスクとワークピース移動装置との間において、レーザー光がワークピースに到達する位置を、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度誤差が修正された位置とするためのレーザー光到達位置修正装置を配置してもよい。
【００３０】
これによると、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度に誤差が生じても、レーザー光到達位置修正装置により、レーザー光がワークピースに到達する位置が修正されるため、ワークピースに微細パターンを正確に形成することができる。
【００３１】
レーザー光到達位置修正装置は任意な原理、構造によるものでもよい。その一例は、レーザー光到達位置修正装置を、レーザー光が通過可能であってこのレーザー光に対する傾き角度が調整可能となった透光板を含んで構成されているものとすることである。レーザー光が透光板を通過する際に、透光板がレーザー光に対して傾いていると、透光板から出射するレーザー光の進行方向は、透光板の内部におけるレーザー光の屈折方向に変化し、これにより、レーザー光がワークピースに到達する位置が修正される。そして、透光板のレーザー光に対する傾き角度が調整されることにより、レーザー光がワークピースに到達する位置の修正量も調整される。このため、透光板のレーザー光に対する傾き角度を調整することにより、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度誤差に応じて、レーザー光がワークピースに到達する位置を正確に修正することができる。
【００３２】
また、このレーザー光到達位置修正装置によると、透光板と、この透光板のレーザー光に対する傾き角度を調整するための手段とにより装置を構成することができるため、装置の小型化、構造の簡単化を図ることができる。
【００３３】
また、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動が、互いに直交するＸ方向とＹ方向の両方の移動である場合には、レーザー光到達位置修正装置として、Ｘ方向用装置とＹ方向用装置とを用意し、これらのＸ方向用装置とＹ方向用装置とをレーザー光の進行方向に並設し、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置の透光板を、Ｘ方向に対する傾き角度を調整可能とし、Ｙ方向用レーザー光到達位置修正装置の透光板を、Ｙ方向に対する傾き角度を調整可能とする。
【００３４】
これにより、Ｘ方向とＹ方向の両方について、レーザー光のワークピースへの到達位置を修正することができる。
【００３５】
また、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動が、互いに直交するＸ方向とＹ方向の両方の移動である場合には、制御装置がワークピース移動装置に行う制御が、ワークピースが、可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動し、次いで、ワークピースが、前記部分のセル配置面のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動することを行わせる制御となるようにする。
【００３６】
これによると、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピースが、この前進距離と同じ距離を後退移動し、次いで、ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動し、この後に、ワークピースが、上記前進距離と同じ距離を再度前進移動することを行うことが、不必要となる。このため、ワークピースを移動させて実行するワークピースへの微細パターンの加工作業を、短時間で実施できるようになる。
【００３７】
なお、上述したように、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動した後も、ワークピース移動装置によりワークピースの移動を継続させる場合には、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動した後に、ワークピースに、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動することを行わせ、次いで、上述と同様に、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動することを実行させ、これ以後は、以上のワークピース移動を繰り返すこととする。
【００３８】
また、本発明において、可変マスクに多数設けられ、レーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する前述したそれぞれのセルは、ミラーによるものでもよく、液晶によるものでもよい。すなわち、可変マスクは、ミラー式可変マスクでもよく、液晶式可変マスクでもよい。
【００３９】
ミラー式可変マスクでは、可変マスクに照射されるレーザー光に対してそれぞれのミラーの傾き角度が制御装置で制御されることになり、この制御により、ミラーで反射されたレーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させることができる。
【００４０】
また、液晶式可変マスクでは、可変マスクに照射されるレーザー光が、シャッターとなっているそれぞれの液晶において透過、遮断させることができるように、それぞれの液晶は制御装置でオン、オフ制御され、液晶を透過したレーザー光だけがワークピースに到達し、液晶で遮断されたレーザー光はワークピースに到達しない。
【００４１】
一般的に、制御装置の制御に対するミラー式可変マスクの応答速度は、液晶式可変マスクの応答速度よりも速い。このため、ミラー式可変マスクを採用することが好ましい。
【００４２】
しかし、液晶式可変マスクを採用しても、本発明に係るレーザー加工装置を前述した第２番目及び第３番目の態様に係るレーザー加工装置とすることにより、液晶式可変マスクの応答速度でも、ワークピースに微細パターンを形成する作業を高速化することができる。
【００４３】
以上説明した本発明は、基材の表面に金属膜等の薄膜を設けることによって形成されるワークピースであれば、各種の用途に用いられるワークピースに適用することができ、このワークピースは、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ、太陽光発電パネルのためのものでよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によると、ワークピースの金属膜等の薄膜の一部を除去加工するためにレーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに短時間で微細パターンを形成できるという効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図２】図２は、図１で示されているレーザー発振器からパルス光として発振されるレーザー光の形状を示す図１のＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図３は、図１で示されているビーム成形レンズ群で成形された後のレーザー光の形状を示す図１のＳ３−Ｓ３線断面図である。
【図４】図４は、図１で示されているレーザー光到達位置修正装置の透光板を示す図であって、透光板がレーザー光の光軸に対して傾いているときのレーザー光の透過状態を示す正面図である。
【図５】図５は、図１で示されているワークピース移動装置にセットされているワークピースを示す正面図である。
【図６】図６は、図１で示されているワークピース移動装置を示す平面図である。
【図７】図７は、レーザー光によりワークピースに形成する微細パターンを示す平面図である。
【図８】図８は、図７の微細パターンを複数の区域で区分けした場合を示す平面図である。
【図９】図９は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第１番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１０】図１０は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第２番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１１】図１１は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第３番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１２】図１２は、ワークピース移動装置によるワークピースの移動軌跡を示す図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１５】図１５は、可変マスクのセル配置面に、パルス光となっているレーザー光で走査される複数個の領域を設定し、レーザー光の走査によってレーザー光が照射される領域を、ハッチングを付することによって示した図であって、（Ａ）〜（Ｆ）が、レーザー光が照射される順番であることを示している図である。
【図１６】図１６は、図７及び図８に示されている微細パターンを形成している１個の部分パターンを示す図であって、図１５の複数個の領域に次ぎに形成すべきパターンと対応している部分パターンを示している図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１８】図１８は、レーザー発振器からパルス光として発振されるレーザー光の形状を示す図１７のＳ１８−Ｓ１８線断面図である。
【図１９】図１９は、可変マスクのセル配置面に、パルス光となっているレーザー光で走査される偶数個の小領域と、複数個の小領域による前半及び後半の大領域とを設定した場合の図であって、レーザー光が最初に照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２０】図２０は、図１９の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２１】図２１は、図２０の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２２】図２２は、図２１の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２３】図２３は、図２２の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２４】図２４は、図２３の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２５】図２５は、図７及び図８に示されている微細パターンを形成している１個の部分パターンを示す図であって、図１９の偶数個の小領域に次ぎに形成すべきパターンと対応している部分パターンを示している図である。
【図２６】図２６は、図１２とは異なるワークピースの移動軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係るレーザー加工装置は、投影型静電容量方式のタッチパネルを製造するための装置であり、図１には、第１実施形態に係るレーザー加工装置の全体の概略図が示されている。
【００４７】
この第１実施形態に係るレーザー加工装置は、レーザー発振器１と、シリンドリカルレンズによるビームエキスパンダ及び拡大投影レンズ等からなるビーム成形レンズ群２と、ミラー４と、可変マスク５と、ダンパー６と、レーザー光到達位置修正装置７と、縮小投影レンズ群８と、ワークピース９がセットされるワークピース移動装置１０とを有している。また、レーザー発振器１と可変マスク５とレーザー光到達位置修正装置７とワークピース移動装置１０は、コンピュータ１１Ａと制御手段１１Ｂが構成要素となって構成されている制御装置１１により制御される。この制御装置１１は、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されているプログラムに基づき、後述する説明から明らかになるように、制御手段１１Ｂによりレーザー発振器１と可変マスク５とワークピース移動装置１０とを同期させて制御するものであり、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されている上記プログラムは、例えば、コンピュータの入力部に入力セットされる記録媒体からコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【００４８】
図２は、レーザー発振器１からパルス光として発振されるレーザー光１２の形状を示す図１のＳ２−Ｓ２線断面図であり、図３は、ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａの形状を示す図１のＳ３−Ｓ３線断面図である。図２に示されているように、レーザー発振器１から発振されたときのレーザー光１２の形状は円形であるが、図３に示されているように、ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａの形状は、四角形、具体的には長方形となっている。
【００４９】
ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａは、図１に示されているように、ミラー４により反射され、可変マスク５に照射される。この可変マスク５は、レーザー光１２Ａが照射されるセル配置面を有しており、このセル配置面には、レーザー光１２Ａをワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動する多数の微小なセルが配置され、これらのセルの選択的作動により、可変マスク５にセルパターンが形成されることが可能となっている。
【００５０】
この実施形態に係る可変マスク５のそれぞれのセルは、微小なミラーによって形成されたものとなっている。すなわち、本実施形態に係る可変マスク５は、ミラータイプの可変マスクである。それぞれのミラーは、可変マスク５に照射されるレーザー光に対する傾き角度が制御装置１１により個別に制御されるようになっており、これらのミラーの傾き角度の制御により、可変マスク５に照射されたレーザー光のうち、一部のレーザー光は、ワークピース移動装置１０にセットされたワークピース９側へ進行し、残りのレーザー光はダンパー６側へ進行し、このダンパー６側へ進行したレーザー光は、ダンパー６により吸収されて消滅する。
【００５１】
なお、可変マスク５に多数配置されている微小なミラーのうち、レーザー光をワークピース９側へ進行させる傾き角度となったミラーにより、上述のセルパターンが形成される。
【００５２】
レーザー光到達位置修正装置７は、レーザー光が通過可能となっている透明ガラス製又は透明プラスチック製の透光板１３と、この透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整する装置本体１４とを有している。図４には、レーザー光到達位置修正装置７に向かって進行してきたレーザー光１２Ａの光軸１２Ｂに対して透光板１３が傾斜している場合を示している。透光板１３から出射するレーザー光の光軸１２Ｂは、透光板１３の内部における光軸１２Ｂの屈折方向に変化しており、これにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置が修正される。この修正量をＬｈとしたとき、Ｌｈ＝ｔ・ｓｉｎ（θ）・（１−（ｃｏｓ（θ）／ｎ／ｃｏｓ（θ’））となる。この数式において、ｔは、透光板１３の厚さであり、θは、レーザー光の透光板１３への入射角度であり、θ’は、レーザー光の透光板１３内での屈折角度であり、ｎは、レーザー光の波長に対する透光板１３の屈折率である。
【００５３】
レーザー光に対する透光板１３の傾き角度が装置本体１４により変更されることにより、修正量Ｌｈが変更される。このように修正量Ｌｈを変更するための透光板１３の傾き角度の調整は、後述するように、装置本体１４を制御装置１１が駆動制御することにより行われる。
【００５４】
図５にはワークピース９が示されており、このワークピース９は、ガラス製又はプラスチック製の基材９Ａの表面に、薄膜の金属膜となっている導電膜９Ｂを設けたものになっている。この導電膜９Ｂは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ 酸化インジウムスズ）である。
【００５５】
なお、導電膜９Ｂは、金属膜に限定されず、導電性を有するものであれば、例えば、炭素膜やプラスチック膜等の薄膜でもよい。
【００５６】
図６には、ワークピース移動装置１０の平面図が示されている。このワークピース移動装置１０は、ワークピース９を互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動させるためのものであり、基台１６の上にＹ方向移動テーブル１７がガイドレール１６Ａで案内されてＹ方向に移動自在に配置され、Ｙ方向移動テーブル１７の上にＸ方向移動テーブル１８がガイドレール１７Ａで案内されてＸ方向に移動自在に配置されている。Ｙ方向移動テーブル１７には、ボールねじ軸２０が螺入されたナット部材２０Ａが取り付けられているため、Ｙ方向移動テーブル１７のＹ方向移動は、基台１６に設置された電動モータ１９でボールねじ軸２０が正逆回転することにより行われる。また、Ｘ方向移動テーブル１８には、ボールねじ軸２２が螺入されたナット部材２２Ａが取り付けられているため、Ｘ方向移動テーブル１８のＸ方向移動は、Ｙ方向移動テーブル１７に設置された電動モータ２１でボールねじ軸２２が正逆回転することにより行われる。Ｘ方向移動テーブル１８の上面には、ワークピース９がクランプ部材２３で位置決め固定セットされており、したがって、基台１６に対するＹ方向移動テーブル１７のＹ方向移動と、Ｙ方向移動テーブル１７に対するＸ方向移動テーブル１８のＸ方向移動とにより、ワークピース９は、Ｘ方向とＹ方向の両方に移動する。
【００５７】
図１で示す制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部には、ワークピース９をＸ方向とＹ方向に移動させるための順序及び移動量等の情報、すなわち、ワークピース移動装置１０を駆動制御するためのデータが記録されており、これらのデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは電動モータ１９，２１を駆動する。これにより、ワークピース９は、制御装置１１で制御されるワークピース移動装置１０の作動により、Ｘ方向及びＹ方向に、予め設定された順序により予め設定された距離を移動する。
【００５８】
また、図６に示されているように、基台１６には、Ｙ方向移動テーブル１７のＹ方向移動についての真直度誤差を検出するためのセンサ２４が配置され、Ｙ方向移動テーブル１７には、Ｘ方向移動テーブル１８のＸ方向移動についての真直度誤差を検出するためのセンサ２５が配置されている。これらのセンサ２４，２５で検出された真直度誤差に関するデータは、図１で示す制御装置１１のコンピュータ１１Ａに入力し、コンピュータ１１Ａの演算部は、コンピュータ１１Ａの記録部に予め記録されている前述した数式等に関するデータに基づき、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算を行う。この演算は、制御装置１１の制御手段１１Ｂがレーザー光到達位置修正装置７を駆動制御することにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算であり、演算結果のデータに基づき、制御手段１１Ｂによってレーザー光到達位置修正装置７の装置本体１４が駆動制御されることにより、前述したようにレーザー光到達位置修正装置７の透光板１３が、演算結果で決定された角度分だけレーザー光の光軸１２Ａに対して傾く。したがって、透光板１３の傾き角度の調整は、制御装置１１により行われることになる。
【００５９】
上述したように、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動は、Ｘ方向とＹ方向に両方について行われ、ワークピース９の移動についての真直度誤差は、Ｘ方向とＹ方向の両方に生ずることがあるため、図１に示されているように、レーザー光到達位置修正装置７には、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置７ＡとＹ方向用レーザー光到達位置修正装置７Ｂとがあり、これらの装置７Ａ，７Ｂはレーザー光の進行方向に並設されている。装置７Ａの透光板１３がＸ方向に対して傾き、この傾き角度が調整されることにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置がＸ方向に修正され、また、装置７Ｂの透光板１３がＹ方向に対して傾き、この傾き角度が調整されることにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置がＹ方向に修正される。
【００６０】
図７には、レーザー光によりワークピース９の導電膜９Ｂの一部を除去加工することにより、ワークピース９に形成する加工パターンの平面図が示されている。この加工パターンは、互いに連結された多数の斜方形３０Ａを有する幾何学的な微細パターン３０となっている。そして、それぞれの斜方形３０Ａにおけるレーザー光で線状に除去されるそれぞれの斜辺は、Ｘ方向とＹ方向の両方に対して傾斜している。図８は、微細パターン３０を複数の区域３１で区分けした場合を示している。これらの区域３１は、Ｘ方向寸法がＷ１であって、Ｙ方向寸法がＷ２となった同じ大きさ及び同じ形状となっており、Ｘ方向とＹ方向にマトリックス状に並んでいる。そして、それぞれの区域３１には、微細パターン３０の構成要素となっている部分パターン３３が含まれることになる。
【００６１】
図９〜図１１は、可変マスク５にセルとして多数設けられたミラーが配置されているセル配置面５Ａを示しており、このセル配置面５Ａに、図１のミラー４で反射されたレーザー光が照射される。セル配置面５Ａからワークピース９側へ進行するレーザー光は、図１の縮小投影レンズ群８により縮小された後に、図８で示す１個の区域３１に照射される。このため、セル配置面５Ａは、１個の区域３１よりも大きく、かつこの区域３１と相似形の形状となっている。また、セル配置面５Ａには、前述したように、レーザー光をワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動するセルとなっている微小なミラーが多数配置されており、レーザー光をワークピース９側へ進行させる傾き角度となったミラーにより、セル配置面５Ａに図９〜図１１で示すセルパターン３２が形成される。これらのセルパターン３２は、図１の制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録されているデータに基づき、制御装置１１の制御手段１１Ｂがそれぞれの微小なミラーを個別に傾き制御することにより形成される。
【００６２】
コンピュータ１１Ａの記録部に記録されている上記データは、図７及び図８に示されている微細パターン３０のうち、図８のそれぞれの区域３１に含まれている部分パターン３３の形状に関するデータである。このため、図８のそれぞれの区域３１の順番を矢印Ａ〜Ｇで示す順番とした場合に、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されているデータは、この順番にしたがってコンピュータ１１Ａから制御手段１１Ｂに送信される。これにより、それぞれの区域３１に含まれている部分パターン３３の形状に関するデータより、可変マスク５のセル配置面５Ａには、制御手段１１Ｂによって可変マスク５のそれぞれのミラーが制御されることにより、図９〜図１１に示されているように、矢印Ａ〜Ｇの順番にしたがって、部分パターン３３と対応するセルパターン３２が形成されることになる。
【００６３】
すなわち、図９で示すセルパターン３２Ａは、図８の第１番目となっている区域３１Ａにおける部分パターン３３Ａと対応するセルパターンであり、図１０で示すセルパターン３２Ｂは、図８の第２番目となっている区域３１Ｂにおける部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンであり、図１１で示すセルパターン３２Ｃは、図８の第３番目となっている区域３１Ｃにおける部分パターン３３Ｃと対応するセルパターンである。
【００６４】
また、本実施形態において、制御装置１１の制御によりワークピース９を移動させるためのワークピース移動装置１０のＸ方向についての作動は、連続的な作動となっている。このようにワークピース移動装置１０の連続作動によりワークピース９がＸ方向に連続移動し、この連続移動により、ワークピース９が図８に示されている１個の区域３１のＸ方向寸法Ｗ１と同じ距離だけ移動するごとに、制御装置１１で制御されるレーザー発振器１は、パルス光となっているレーザー光を１回発振する。また、ワークピース９は、ワークピース移動装置１０の１回の作動によりＹ方向へ移動し、このＹ方向への移動距離は、図８で示されている１個の区域３１のＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離である。このようにワークピース９がＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離だけ移動したときも、レーザー発振器１はレーザー光を１回発振する。
【００６５】
そして、前述したように、区域３１と可変マスク５のセル配置面５Ａは相似形になっているため、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向への移動の距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに、レーザー発振器１から発振されたレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａを照射する。また、ワークピース９のＹ方向への移動の距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離に達するごとに、レーザー発振器１から発振されたレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａを照射する。
【００６６】
図１２は、制御装置１１がワークピース移動装置１０を制御することによりワークピース９を移動させる軌跡を示している。なお、この移動軌跡は、図１で示した可変マスク５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの移動軌跡である。
【００６７】
図１２に示されているように、ワークピース９は、最初に矢印Ａ’で示すようにＸ方向に連続的に前進移動し、次いで、矢印Ｂ’で示すようにＹ方向に前進移動し、この後に、ワークピース９は、矢印Ｃ’のようにＸ方向に連続的に後退移動する。次いで、ワークピース９は、矢印Ｄ’のようにＹ方向に前進移動し、この後に、矢印Ｅ’のようにＸ方向に連続的に前進移動し、さらに、矢印Ｆ’のようにＹ方向に前進移動し、最後にワークピース９は、矢印Ｇ’のようにＸ方向に連続的に後退移動する。
【００６８】
そして、矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’で示されているワークピース９のＸ方向への移動距離は、図８で示した１個の区域３１のＸ方向寸法Ｗ１の整数倍の距離、具体的には、Ｘ方向に並設されている区域３１の個数にＸ方向寸法Ｗ１を乗じた距離である。また、矢印Ｂ’，Ｄ’，Ｆ’で示されているワークピース９のＹ方向への移動距離は、図８で示した１個の区域３１のＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離である。
【００６９】
なお、これらの矢印Ａ’〜Ｇ’で示されているワークピース９の移動方向は、図８で示した矢印Ａ〜Ｇの方向と逆である。
【００７０】
矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにワークピース９をＸ方向とＹ方向に移動させる順序及び距離に関するデータは、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録されており、これらのデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは、ワークピース移動装置１０を制御する。
【００７１】
ワークピース９の導電膜９Ｂの一部をレーザー光で除去加工することにより図７及び図８で示す微細パターン３０をワークピース９に形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、可変マスク５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク５のセル配置面５Ａには、制御装置１１の駆動制御により図９のセルパターン３２Ａが形成されている。制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からパルス光となって最初に発振されたレーザー光は、可変マスク５のセル配置面５Ａを照射し、この照射は、セル配置面５Ａの全体に対して行われる。このようにセル配置面５Ａの全体を照射したレーザー光のうち、一部のレーザー光は、セルパターン３２Ａを形成している可変マスク５のミラーで反射されることより、ワークピース９に到達する。このため、ワークピース９に到達したレーザー光により、ワークピース９の図８で示す第１番目の区域３１Ａには、微細パターン３０のうちの一部である部分パターン３３Ａが形成されることになる。
【００７２】
この後、制御装置１１がワークピース移動装置１０を制御することにより、前述したようにワークピース９は図１２の矢印Ａ’のＸ方向へ連続移動し、この連続移動による移動距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達すると、レーザー発振器１から発振された第２番目のレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａの全体を照射する。このようにレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａの全体を照射することは、ワークピース９が矢印Ａ’のＸ方向へ連続移動し、この連続移動による移動距離が、Ｘ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに行われる。また、上述の最初に発振されたレーザー光がセル配置面５Ａの全体を照射した後は、このセル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２は、制御装置１１の制御により、図１０のセルパターン３２Ｂに変更され、このセル配置面５Ａの全体を上述の第２番目のレーザー光が照射した後は、このセル配置面５Ａ形成されているセルパターン３２は、制御装置１１の制御により、図１１のセルパターン３２Ｃに変更される。
【００７３】
以上のセル配置面５Ａの全体へのレーザー光の照射と、セル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２の変更は、ワークピース９が図１２の矢印Ａ’のＸ方向の終端部に達するまで行われる。また、ワークピース９が矢印Ａ’のＸ方向の終端部に達した後は、セル配置面５Ａ形成されているセルパターン３２の変更が行われるとともに、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御により、ワークピース９は、図１２の矢印Ｂ’のＹ方向へ、図９で示すセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動する。
【００７４】
この後、ワークピース９は図１２の矢印Ｃ’のＸ方向へ連続移動することや、矢印Ｄ’のＹ方向へ寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動すること、さらには、矢印Ｅ’のＸ方向へ連続移動することや、矢印Ｆ’のＹ方向へ寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動すること、矢印Ｇ’のＸ方向へ連続移動することを行い、ワークピース９の移動が矢印Ｇ’のＸ方向の終端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。このようにしてワークピース９が移動を行うときも、矢印Ａ’及びＢ’について述べたと同様に、セル配置面５Ａの全体へのレーザー光の照射と、セル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２の変更とが行われる。
【００７５】
以上のようにレーザー発振器１からレーザー光が発振され、また、可変マスク５のセル配置面５Ａに形成されるセルパターンが順次変更され、さらに、ワークピース９がワークピース移動装置１０によって図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すように移動することにより、ワークピース９には、セル配置面５Ａのセルパターン３２に基づき、図７及び図８の微細パターン３０が形成されることになる。
【００７６】
また、ワークピース移動装置１０によりワークピースがＸ方向及びＹ方向に移動する際に、Ｘ方向の移動に真直度誤差が生じた場合には、この真直度誤差は図６で示したセンサ２５で検出され、また、Ｙ方向の移動に真直度誤差が生じた場合には、この真直度誤差は図６で示したセンサ２４で検出される。これらのセンサ２４，２５からの検出信号が送られた制御装置１１のコンピュータ１１Ａの演算部は、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算を行い、この演算結果のデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置７ＡとＹ方向用レーザー光到達位置修正装置７Ｂを駆動制御することにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置は、真直度誤差が修正された正確な位置となる。
【００７７】
以上説明した本実施形態によると、ワークピース９に微細パターン３０を形成する作業はレーザー光を用いるドライエッチング方式により行われるため、この作業を、レーザー加工装置が設置された小さいスペースで行うことができ、ウェットエッチング方式よりも作業スペースの点で有利となる。
【００７８】
また、可変マスク５のセルとなっている多数のミラーを制御装置１１によって個別に制御することにより、可変マスク５に形成するセルパターン３２を容易に変更することができるため、複雑な微細パターンでも、また、任意な形状の微細パターンでも、ワークピース９に形成することができ、しかも、これらの微細パターンをワークピース９に短時間で形成することができ、作業効率を向上させることができる。
【００７９】
また、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動に真直度誤差が生じても、レーザー光到達位置修正装置７により、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された正確な位置とすることができるため、ワークピース９に正確な微細パターン３０を形成することができる。
【００８０】
さらに、このレーザー光到達位置修正装置７では、透光板１３のレーザー光に対する傾き角度が調整されることにより、レーザー光がワークピース９に到達する位置の修正量（図４のＬｈ）が変化するため、透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整だけにより、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動の真直度誤差に応じて、レーザー光がワークピース９に到達する位置を正確に修正できる。
【００８１】
また、レーザー光到達位置修正装置７は、透光板１３と、この透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整するための手段とにより構成することができるため、装置の小型化、構造の簡単化を図ることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ワークピース移動装置１０にワークピースの移動の真直度誤差を検出するためのセンサ２４，２５を配置したが、この真直度誤差が、例えば、図６で示したボールねじ軸２０，２２の成形精度等に基づくものであって、ワークピース移動装置１０を試行駆動させることにより、習慣的に同じ移動位置で同じ真直度誤差が繰り返し生ずる場合ことが判明している場合には、センサ２４，２５を用いず、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部にこの真直度誤差に関するデータを記録しておき、このデータに基づき制御手段１１Ｂがレーザー光到達位置修正装置７を駆動制御することにより、レーザー光がワークピース９に到達する位置を、真直度誤差が修正された位置とするようにしてもよい。
【００８３】
また、上述のようにレーザー光に対する傾き角度が調整される透光板１３を備えたレーザー光到達位置修正装置７は、可変マスクを用いないレーザー加工装置やレーザー加工方法、さらには、他の装置や方法にも適用することができる。
【００８４】
さらに本実施形態では、制御装置１１によってワークピース移動装置１０を制御することによりワークピース９が移動することは、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’から理解することができるように、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５Ａの図９のＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動（矢印Ａ’方向への移動）した後に、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５Ａの図９のＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離をＹ方向に前進移動（矢印Ｂ’方向への移動）し、この後に、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動（矢印Ｃ’方向への移動）することにより、行うようになっている。
【００８５】
その一方で、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピース９がこの前進距離と同じ距離を後退移動することを行い、次いで、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離をＹ方向に前進移動することを行い、この後に、ワークピース９が上記前進距離と同じ距離を再度前進移動することを行なうようにすることもできる。
【００８６】
しかし、これによると、ワークピース９を、Ｙ方向の同じ位置において、Ｘ方向に前進移動させた後に後退移動させることになり、この後退移動時には、ワークピース９に微細パターン３０の部分パターン３３を形成することを行わないため、ワークピース移動装置１０によりワークピース９を移動させて実行するワークピース９に微細パターン３０を形成するための作業が、長時間かかる作業となってしまう。
【００８７】
これに対して本実施形態では、ワークピース９に微細パターン３０を形成することを行わないワークピース９の後退移動が存在しないため、微細パターン３０をワークピース９に形成するための作業のための時間を短縮することができる。
【００８８】
なお、ワークピース９の移動軌跡を図１２のように設定することは、可変マスクを用いないレーザー加工装置やレーザー加工方法、さらには、他の装置や方法にも適用することができる。
【００８９】
また、以上説明した本実施形態では、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向の移動の距離が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに、レーザー光がセル配置面５Ａを照射するようにしたが、ワークピース９の移動の距離が、セル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも短い距離に達するごとに、レーザー光がセル配置面５Ａを照射するようにしてもよい。
【００９０】
これと同様なことは、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＹ方向に移動させる距離についても行える。すなわち、ワークピース９をＹ方向に移動させる距離を、図９で示したＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離よりも短い距離、言い換えると、図８で示した区域３１のＹ方向寸法Ｗ２よりも短い距離としてもよい。
【００９１】
このようにワークピース９の移動距離を設定する場合には、可変マスク５のセル配置面５Ａに順次変更して形成するセルパターン３２を、前回のセルパターンと次回のセルパターンとにおいて、一部が重複したパターンにすればよい。これによると、図８で示した第１番目の区域３１と最後の区域３１とに含まれる部分パターン３３を除くそれぞれの部分パターン３３を、パルス光のレーザー光を可変マスク５のセル配置面５Ａに複数回照射することにより形成できるため、微細パターン３０を一層明瞭に形成することができる。なお、最初と最後のセルパターン３２が形成されている可変マスク５のセル配置面５Ａについても、パルス光のレーザー光を複数回照射することにより、第１番目の区域３１と最後の区域３１とに含まれる部分パターン３３を一層明瞭に形成することができる。
【００９２】
また、以上説明した実施形態では、可変マスク５のセル配置面５Ａの全体にレーザー光を照射するようにしたが、このセル配置面５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【００９３】
このため、このような予備面をセル配置面５Ａに設ける場合のことを含めると、本実施形態に係るレーザー光は、セル配置面５Ａのうち、セルパターン３２が形成される部分の全体を照射することになる。言い換えると、予備面をセル配置面５Ａに設ける場合には、レーザー光が照射される面は、セル配置面５Ａのうち、セルパターン３２が形成される部分だけであり、また、予備面をセル配置面５Ａに設けない場合には、レーザー光はセル配置面５Ａの全体に照射されることになる。
【００９４】
図９〜図１１で説明した本実施形態は、予備面をセル配置面５Ａに設けない場合の実施形態となっている。
【００９５】
また、本実施形態では、前述したように、図１２の矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’のＸ方向にワークピース９を連続移動させるようにしていたが、ワークピース９のＸ方向の移動を、ワークピース９のＸ方向への移動距離が、セル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、ワークピース９を停止させる断続移動とし、ワークピース９が停止するごとに、セル配置面５Ａをレーザー光で照射するようにしてもよい。
【００９６】
しかし、本実施形態のように、ワークピース９をＸ方向に連続移動させると、矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’のそれぞれの始端から終端までのワークピース９の移動時間を短縮することができ、これにより、ワークピース９に微細パターン３０を形成するための作業効率を向上させることができる。
【００９７】
また、以上説明した本実施形態は、前述したように、図１で示した可変マスク５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していない場合であったが、この結像がＸ方向及びＹ方向について反転している場合には、ワークピース９をワークピース移動装置１０により移動させる移動軌跡を、図２６で示した移動軌跡とすればよい。この移動軌跡における矢印Ａ”〜Ｇ”の向きは、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’の向きと逆になっている。
【００９８】
次に、本発明の別実施形態に係る装置について説明する。以下の説明において、既に説明した部材や手段、装置と同じもの又は同じ機能のものには、同一符号を用いることとする。
【００９９】
図１３は、第２実施形態に係るレーザー加工装置を示している。このレーザー加工装置では、レーザー発振器１からパルス光となって発振されたレーザー光１２は、シリンドリカルレンズによるビームエキスパンダ３により長方形に拡張成形された後に、ミラー４０により進行方向が変更され、そして、レーザー光がレンズ４４により平行光線となる位置に可変マスク４５が配置されている。この可変マスク４５は、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。
【０１００】
この可変マスク４５のシャッターとなっているそれぞれの液晶は、制御装置１１によるオン、オフ制御により、個別的にレーザー光を透過、遮断させる開閉作動を行い、レーザー光をワークピース９に到達させるためにレーザー光を透過させる開き作動を行った液晶により、可変マスク４５のセル配置面にセルパターンが形成される。このセルパターンは、図７及び図８で示した微細パターン３０をワークピース９に形成するために、制御装置１１が可変マスク４５を駆動制御することにより、順次変更される。
【０１０１】
このため、レーザー発振器１からパルス光として発振されたレーザー光が、可変マスク５のセル配置面の全体を照射し、可変マスク４５のセル配置面に形成されるセルパターンが順次変更され、ワークピース９がワークピース移動装置１０により、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにＸ方向及びＹ方向に、前述の実施形態と同じく、移動することにより、ワークピース９に微細パターン３０が形成されることになる。
【０１０２】
なお、この実施形態においても、可変マスク４５のセル配置面のうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１０３】
また、この実施形態でも、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにワークピース９を移動させることは、可変マスク４５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していない場合に行われ、この結像がＸ方向及びＹ方向について反転している場合には、ワークピース９をワークピース移動装置１０により移動させる移動軌跡を、図２６で示した移動軌跡とすればよい。
【０１０４】
図１４は、第３実施形態に係るレーザー加工装置を示している。このレーザー加工装置でも、レーザー発振器１からパルス光となって発振されるレーザー光は、レンズ４４により平行光線となり、このようにレーザー光が平行光線となっている位置において、可変マスク５５が配置されている。この可変マスク５５も、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。そして、この実施形態でも、レーザー光をワークピース９に到達させるためにレーザー光を透過させる開き作動を行った液晶により、可変マスク５５のセル配置面にセルパターンが形成される。このセルパターンは、制御装置１１が可変マスク５５を駆動制御することにより、順次変更される。
【０１０５】
また、この実施形態では、レーザー光は、ビームエキスパンダ５６により拡張されることにより、これまでの実施形態と同様に長方形となるが、この長方形は、Ｘ方向の寸法が、これまでの実施形態よりも小さい細幅の長方形である。さらにこの実施形態ではビームエキスパンダ５６から出射したレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１で反射されて可変マスク５５の側へ進行する。このポリゴンミラー装置５０は制御装置１１により駆動制御されるものとなっており、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の回転が、レーザー発振器１、可変マスク５５及びワークピース移動装置１０と同期して制御される。
【０１０６】
図１５は、可変マスク５５のセルパターンが形成されるセル配置面５５Ａを示している。このセル配置面５５Ａには、Ｘ方向に区分けされた複数個の領域Ａ１〜Ａ１１が設定され、それぞれの領域Ａ１〜Ａ１１のＸ方向寸法は、同じになっており、Ｙ方向寸法は、セル配置面５５ＡのＹ方向寸法と同じになっている。ポリゴンミラー装置５０から可変マスク５５に到達するレーザー光の大きさ及び形状は、１個の領域と同じであり、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１が一方向に回転することにより、パルス光となっているレーザー光は、複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１側から他方の端部の領域Ａ１１側へ順番に走査する。
【０１０７】
なお、この実施形態でも、可変マスク５５のセル配置面５５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１０８】
図１５で示す本実施形態では、セル配置面５５Ａに予備面が設けられておらず、セル配置面５５Ａの全体に、レーザー光の走査により、レーザー光が照射されるようになっている。
【０１０９】
また、図１５の（Ａ）〜（Ｆ）は、レーザー光により走査される領域Ａ１〜Ａ１１の順番を示しており、ハッチングが付されている領域が、レーザー光がパルス光として照射されている領域である。
【０１１０】
図１６は、図７及び図８で示した微細パターン３０を形成している複数個の部分パターン３３のうち、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂを示している。この区域３１Ｂにも、Ｘ方向に区分けされた複数個の分域Ｂ１〜Ｂ１１が設定され、これらの分域Ｂ１〜Ｂ１１の個数は、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている領域Ａ１〜Ａ１１の個数と同じである。また、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１のＸ方向寸法は、同じになっており、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１のＹ方向寸法は、区域３１ＢのＹ方向寸法と同じになっている。また、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１には、上記部分パターン３３ＢがＸ方向に分割された分割パターン５２が含まれることになり、これらの分割パターン５２は、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１１１】
このように図８で示した区域を複数個の分域に分割することは、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂから最後の区域まで行われ、また、これらの区域のそれぞれの分域に含まれる分割パターンも、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１１２】
この実施形態では、ワークピース９にレーザー光により微細パターン３０を形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、ポリゴンミラー装置５０、可変マスク５５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク５５のセル配置面５５Ａの全体には、制御装置１１の駆動制御により、図１５（Ａ）で示されているセルパターン５３が形成されており、このセルパターン５３は、図８で示した多数個の区域３１のうち、第１番目の区域３１Ａに含まれている部分パターン３３Ａと対応するものである。
【０１１３】
そして、制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からレーザー光がパルス光となって発振され、このレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０で反射されて可変マスク５５のセル配置面５５Ａに照射され、この照射は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１が制御装置１１による駆動制御により一方向へ回転することにより、図１５の（Ａ）〜（Ｆ）に示されているように、レーザー光が、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１側から他方の端部の領域Ａ１１側へ順番に走査することにより行われる。図１５（Ａ）〜（Ｆ）において、ハッチングが付されている領域が、レーザー光が照射されている領域であるため、図１５では、一方の端部の領域Ａ１側から６番目となっている領域Ａ６までがレーザー光により走査されたときを示している。
【０１１４】
このようにそれぞれの領域Ａ１〜Ａ１１がレーザー光で順番に走査されているとき、セルパターン５３の一部を形成しているものであって、パルス光となっているレーザー光の照射が終了した領域に形成されていたパターンは、制御装置１１の駆動制御により順次消去される。そして、レーザー光の照射が終了した領域には、図１５（Ｂ）〜（Ｆ）に示されているように、制御装置１１の駆動制御により領域パターン５４が順次形成される。これらの領域パターン５４は、図１６で示した分割パターン５２と対応するものであり、このように、レーザー光の照射が終了した領域には、この照射が終了したそれぞれの領域Ａ１〜Ａ１１と対応している図１６の分域Ｂ１〜Ｂ１１に含まれている分割パターン５２と対応する領域パターン５４が形成される。
【０１１５】
すなわち、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に、この領域と対応している分域に含まれている分割パターン５２と対応する領域パターン５４を形成する制御を、可変マスク５５に対して行うのである。言い換えると、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンである領域パターン５４に変更することを開始するのである。
【０１１６】
上述のようにして、レーザー光が一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査することが終了すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｘ方向のうち、図１２の矢印Ａ’の方向へ、図１５（Ａ）で示す可変マスク５５のセル配置面５５ＡのＸ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ前進移動し、そして、停止する。この後、レーザー発振器１から発振されたレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の一方向への回転により、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに複数個設定されている領域Ａ１〜Ａ１１を、再び一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査する。このようにしてレーザー光が走査するときのセル配置面５５Ａには、図８の第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンが形成されている。
【０１１７】
そして、このようにレーザー光が、再び領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査したときも、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンに変更することを開始する。このとき、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によって形成されるパターンは、図８で示す第３番目の区域３１Ｃの部分パターン３３Ｃを分割して形成した分割パターンと対応する領域パターンである。この後に、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、再びワークピース９は、Ｘ方向のうち、図１２の矢印Ａ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ前進移動し、そして、停止する。
【０１１８】
このようにワークピース９がＸ方向に断続的に前進移動し、この前進移動が矢印Ａ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、図１２の矢印Ｂ’の方向へ、図１５（Ａ）で示すＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動する。この後、ワークピース９は、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、図１２の矢印Ｃ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に後退移動することを繰り返し、この後退移動が、矢印Ｃ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、図１２の矢印Ｄ’の方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動する。
【０１１９】
そして、これ以後は、上述と同様にしてワークピース９は、図１２の矢印Ｅ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に前進移動することと、図１２の矢印Ｆ’の方向へＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動することと、図１２の矢印Ｇ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に後退移動することとを行い、ワークピースの後退移動が矢印Ｇ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。
【０１２０】
以上のようにワークピース９が、図１２の矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に移動するごとに、また、ワークピースが、図１２の矢印Ｂ’，Ｄ’，Ｆ’で示す方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動ごとに、前述したようにレーザー光が、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の一方向への回転により、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することと、レーザー光の照射が終了した領域に、制御装置１１の駆動制御により、微細パターン３０のための領域パターン５４が形成されることと、が繰り返される。
【０１２１】
このような繰り返しにより、本実施形態において、ワークピース９に、図７及び図８で示した微細パターン３０が形成されることになる。
【０１２２】
なお、図１２に示すワークピース９の移動軌跡は、図１４で示した可変マスク５５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの移動軌跡である。この結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９の移動軌跡を図２６で示したものにすればよい。
【０１２３】
この実施形態によると、レーザー光が可変マスク５５のセル配置面５５Ａを照射することは、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われ、そして、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、制御装置１１の制御により、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンに変更されることが開始され、この後に、レーザー光が、再び複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ再度順番に走査することが行われるため、制御装置１１の駆動制御による可変マスク５５の応答速度が、言い換えると、可変マスク５５にセルとして配置されている液晶の応答速度が、可変マスクにセルとして配置されている前述のミラーの応答速度よりも遅くてもよいことになり、この遅い応答速度に適合させて、レーザー光を可変マスク５５のセル配置面５５Ａに照射することができる。
【０１２４】
すなわち、この実施形態は、可変マスク５５に多数配置されているセルの作動速度が遅い場合に、有効に適用することができる。
【０１２５】
なお、この実施形態は、可変マスク５５に配置されているセルが前述のミラーである場合にも、適用することができる。
【０１２６】
また、この実施形態では、パルス光となっているレーザー光をセル配置面５５Ａの全体に１回で照射するのではないため、レーザー光の出力に対してセル配置面５５Ａの面積が十分に大きくなっている可変マスク５５を用いることができるようになる。
【０１２７】
また、この実施形態では、レーザー光を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することは、図１２又は図２６で示すワークピース９の移動軌跡全体を通して、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１を同じ方向である一方向に回転させることにより実施することができ、レーザー光の上記走査のためにガルバノミラー装置を用いた場合には、このガルバノミラー装置のミラーを往復回動させなければならず、本実施形態のようにポリゴンミラー装置５０を用いた場合には、このような往復回動は不必要になるため、レーザー光の走査速度の向上により、微細パターン３０をワークピース９に形成する作業の作業効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、この実施形態では、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＸ方向に１回で移動させる距離は、図１５（Ａ）で示したＸ方向寸法Ｌ３と対応する距離としたが、図１の実施形態で説明した場合と同様に、ワークピース９の１回のＸ方向移動距離を、Ｘ方向寸法Ｌ３よりも短い距離としてもよい。これと同様なことは、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＹ方向に移動させることについても行え、すなわち、ワークピース９をＹ方向に移動させる距離を、図１５（Ａ）で示したＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離よりも短い距離としてもよい。
【０１２９】
図１７は、第４実施形態に係るレーザー加工装置を示す。この実施形態では、レーザー発振器１からパルス光となって発振するレーザー光１２は、ビームエキスパンダ６２で長方形に拡張された後に、屈曲角度をもって接合された２枚のミラー等によるビームスプリッタ６３により、図１７のＳ１８−Ｓ１８線断面図である図１８に示されているように、それぞれ同じ大きさ、形状となっている２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄに分割される。
【０１３０】
また、この実施形態でも、図１７に示されているように、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、制御装置１１により駆動制御されるポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１で反射されて可変マスク６５の側へ進行する。そして、制御装置１１による多角形ミラー６１の回転の制御は、制御装置１１によるレーザー発振器１、可変マスク６５及びワークピース移動装置１０の駆動制御と同期して行われる。
【０１３１】
可変マスク６５は、レンズ６４により平行光線となる位置に配置されており、また、この可変マスク６５も、図１４の実施形態の可変マスク５５と同じく、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。
【０１３２】
図１９は、可変マスク６５のセルパターンが形成されるセル配置面６５Ａを示している。このセル配置面６５Ａには、Ｘ方向に区分けされた偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２が設定され、それぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２のＸ方向寸法は、同じになっており、Ｙ方向寸法は、セル配置面６５ＡのＹ方向寸法と同じになっている。ポリゴンミラー装置６０から可変マスク６５に到達するそれぞれのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄについての大きさ及び形状は、１個の小領域と同じになっている。また、可変マスク６５に到達したときの２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの図１８で示すＸ方向間隔寸法ＬＸは、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数を２で割った数と同数の小領域についてのＸ方向寸法と同じになっている。本実施形態では、偶数個となっている小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数は１２個であり、それぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２のＸ方向寸法はＬ５であるため、可変マスク６５に到達したときの２個のレーザー光１２Ｃ，１２ＤのＸ方向間隔寸法ＬＸは、ＬＸ＝６・Ｌ５である。なお、図１９で示されているＬ６は、可変マスク６５のセル配置面６５ＡについてのＹ方向寸法である。
【０１３３】
また、この実施形態では、図１９に示されているように、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２は、Ｘ方向に前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とに区分けされ、これらの大領域Ｄ１とＤ２は、それぞれ同数の小領域によって形成されたものとなっている。このため、前半の大領域Ｄ１のＸ方向寸法と後半の大領域Ｄ２のＸ方向寸法は、同じになっている。
【０１３４】
なお、この実施形態でも、可変マスク６５のセル配置面６５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面６５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１３５】
図１９で示す本実施形態では、セル配置面６５Ａに予備面が設けられておらず、セル配置面６５Ａの全体に、後述するようにレーザー光の走査により、レーザー光が照射されるようになっている。
【０１３６】
図２５は、図１６と同様に、図７及び図８で示した微細パターン３０を形成している複数個の部分パターン３３のうち、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂを示している。図２５に示すように、区域３１Ｂには、可変マスク６５のセル配置面６５Ａと同様に、Ｘ方向に区分けされた複数個の分域Ｅ１〜Ｅ１２が設定され、これらの分域Ｅ１〜Ｅ１２の個数は、小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数と同じである。また、それぞれの分域Ｅ１〜Ｅ１２のＸ方向寸法は、同じ寸法のＬ７になっている。それぞれの分域Ｅ１〜Ｅ１２には、上記部分パターン３３ＢがＸ方向に分割された分割パターン７２が含まれていることになり、これらの分割パターン７２は、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１３７】
このように図８で示した区域３１を複数個の分域に分割することは、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂから最後の区域まで行われ、また、これらの区域のそれぞれの分域に含まれる分割パターンも、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１３８】
この実施形態でも、ワークピース９にレーザー光により微細パターン３０を形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、ポリゴンミラー装置６０、可変マスク６５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク６５のセル配置面６５Ａの全体には、制御装置１１の駆動制御により、図１９で示されているセルパターン７３が形成されており、このセルパターン７３は、図８で示した多数個の区域３１のうち、第１番目の区域３１Ａに含まれている部分パターン３３Ａと対応するものである。
【０１３９】
そして、制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からレーザー光がパルス光となって発振され、このレーザー光がビームスプリッタ６３により、図１８の２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄに分割された後に、これらのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１により反射されて可変マスク６５のセル配置面６５Ａに照射される。この照射は、制御装置１１による駆動制御により多角形ミラー６１が一方向に回転することにより、これらのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、セル配置面６５Ａに設定されている前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７側から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２側へ順番に走査することにより行われる。図１９〜図２４は、この走査により、パルス光となっているレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが照射された小領域を示しており、図１９〜図２４において、ハッチングが付されている２個の小領域が、レーザー光１２Ｃ，１２Ｄが同時に照射されている小領域である。
【０１４０】
このようにレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、セル配置面６５Ａに設定されている前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７側から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２側へ順番に走査しているとき、セルパターン７３の一部を形成するものであって、パルス光となっている２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの照射が終了した２個の小領域に形成されていたパターンは、制御装置１１の駆動制御により順次消去される。そして、レーザー光の照射が終了した２個の小領域には、図２０〜図２４に示されているように、制御装置１１の駆動制御により小領域パターン７４が順次形成される。これらの小領域パターン７４は、図２５で示した分割パターン７２と対応するものであり、レーザー光の照射が終了した２個の小領域に形成される小領域パターン７４は、この照射が終了したそれぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２と対応している図２５の分域Ｅ１〜Ｅ１２に含まれている分割パターン７２と対応したものになる。
【０１４１】
すなわち、制御装置１１は、レーザー光１２Ｃ，１２Ｄの照射が終了した２個の小領域に、これらの小領域と対応している２個の分域に含まれている分割パターン７２と対応する小領域パターン７４を形成する制御を、可変マスク６５に対して行うのである。言い換えると、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した２個の小領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンである小領域パターン７４に変更することを開始するのである。
【０１４２】
以上のように２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、図１９で示す偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２まで順番に走査することが終了すると、これら２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１が制御装置１１の駆動制御により上述と同じ一方向へ回転することにより、再び偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２まで順番に走査することを繰り返す。このようにして２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが走査するときのセル配置面６５Ａには、図８の第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンが形成されている。
【０１４３】
このようにして繰り返される２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄによる走査は、制御装置１１によって駆動制御されるワークピース移動装置１０により、ワークピース９がＸ方向に連続して移動しながら行われ、また、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２のうち、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、すなわち、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がワークピース移動装置１０によりＸ方向に移動する距離は、図１９で示した１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離、すなわち、図２５で示した１個の分域のＸ方向寸法Ｌ７の２倍と同じ距離となる。
【０１４４】
本実施形態は、これでの実施形態と同様に、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態となっている。このため、本実施形態では、制御装置１１により駆動制御されるワークピース移動装置１０によるワークピース９のＸ方向における移動方向は、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１による２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの上述した走査方向と同じとなっている。
【０１４５】
このように本実施形態では、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向の移動が、連続移動となっているとともに、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが可変マスク６５の２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がＸ方向に移動する距離は、図１９のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離となっており、また、ワークピース９が移動する方向は、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの上記走査方向と同じ方向になっている。
【０１４６】
これにより、ワークピース９をＸ方向に連続移動させながら、制御装置１１の駆動制御により可変マスク６５のセル配置面６５Ａに形成したパターンと対応するパターンを、ワークピース９において、Ｘ方向に形成することができる。
【０１４７】
本実施形態は、上述したように、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態となっているため、ワークピース９が、制御装置１１によって駆動制御されるワークピース移動装置１０により移動する軌跡を、図１２で示した軌跡と同じにする。したがって、図１２の矢印Ａ’で示されているように、ワークピース９は、最初にＸ方向に連続移動により前進し、この前進移動が矢印Ａ’の端部に達すると、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、矢印Ｂ’の方向へ、図１９で示すＹ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動する。この後、ワークピース９は、矢印Ｃ’の方向へ、連続的に後退移動し、この後退移動が、矢印Ｃ’の方向の端部に達すると、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、矢印Ｄ’の方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動する。そして、これ以後は、上述と同様にしてワークピース９は、矢印Ｅ’の方向へ連続的に前進移動することと、矢印Ｆ’の方向へＹ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動することと、矢印Ｇ’の方向へ連続的に後退移動することとを行い、ワークピース９の後退移動が矢印Ｇ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。
【０１４８】
そして、この実施形態において、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することは、ワークピース９が図１２の矢印Ａ’，Ｅ’の方向に前進移動するときと、図１２の矢印Ｃ’，Ｇ’の方向に後退移動するときでは、逆とする。すなわち、ワークピースが、図１２の矢印Ｃ’，Ｇ’の方向に後退移動するときには、図１９で示す大領域Ｄ１が後半の大領域となるとともに、大領域Ｄ２が前半の大領域となり、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、前半の大領域Ｄ２と後半の大領域Ｄ１とについて、一方の端部の小領域Ｃ１２，Ｃ６側から他方の端部の小領域Ｃ７，Ｃ１側へ順番に走査するようにする。このように２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの走査方向を逆とすることは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転方向を逆転させることにより行われる。
【０１４９】
以上により、本実施形態においては、ワークピース９をＸ方向に連続移動させながら、このワークピース９に図７及び図８で示した微細パターン３０を形成することができる。
【０１５０】
この実施形態によると、ワークピース９のＸ方向への移動を、断続移動ではなく、連続移動とすることができるため、ワークピース９のＸ方向への移動時間を一層短縮することができ、これにより、ワークピース９に微細パターン３０を形成する作業の一層高効率化を図ることができる。
【０１５１】
なお、上述の説明では、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２のうち、前半の大領域と後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、すなわち、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がＸ方向に移動する距離は、図１９で示した１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離としたが、この移動距離を、前述した実施形態についての説明から分かるように、１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離よりも短い距離としてもよく、また、ワークピース９がＹ方向に移動距離は、Ｙ方向寸法Ｌ６よりも短い距離としてもよい。
【０１５２】
また、本実施形態は、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態であったため、ワークピース９のＸ方向における移動方向は、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転によって行われる２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄのセル配置面６５Ａについての走査方向と同じ方向となっていたが、上記結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９のＸ方向における移動方向を、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転によって行われる２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄのセル配置面６５Ａについての走査方向とは逆の方向とする。
【０１５３】
また、このように上記結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９の移動軌跡を図２６で示したものとする。
【０１５４】
さらに、本実施形態も、可変マスクに多数配置されているセルが、作動速度が遅い液晶の場合に有効に適用することができる。また、本実施形態は、可変マスクに配置されているセルが前述のミラーである場合にも、適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明は、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ、太陽光発電パネルを製造するために利用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ レーザー発振器
５，４５，５５，６５ 可変マスク
５Ａ，５５Ａ，６５Ａ セル配置面
７ レーザー光到達位置修正装置
７Ａ Ｘ方向レーザー光到達位置修正装置
７Ｂ Ｙ方向レーザー光到達位置修正装置
９ ワークピース
９Ａ 基材
９Ｂ 薄膜である導電膜
１０ ワークピース移動装置
１１ 制御装置
１２，１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ レーザー光
１３ 透光板
３０ 微細パターン
３１ ワークピースに設定される区域
３２ セルパターン
５０，６０ ポリゴンミラー装置
５１，６１ ポリゴンミラー装置の多角形ミラー
Ａ１〜Ａ１１ 領域
Ｃ１〜Ｃ１２ 小領域
Ｄ１ 大領域
Ｄ２ 大領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光により、基材の表面に金属膜等の薄膜を設けることによって形成されているワークピース（加工対象物）の薄膜の一部を除去加工するためのレーザー加工装置に係り、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ（エレクトリック ルミネッセンス）、さらには、太陽光発電パネル等を製造するために利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
指やペン等で触られることにより通電するタッチパネルは、基材の表面に設けられた金属膜等の薄膜状となっている導電膜の一部を除去することにより形成され、このような導電膜の一部の除去加工をレーザー光により行うためのレーザー加工装置は、下記の特許文献１に示されている。このレーザー加工装置は、レーザー光を発振するレーザー発振器と、レーザー光で加工される加工対象物であるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有しており、ワークピースの上記導電膜の一部をこの導電膜に到達した前記レーザー光により除去する加工を、ワークピース移動装置によりワークピースを移動させて行うようにしている。
【０００３】
このレーザー加工装置によってワークピースに形成することができる加工パターンは、ワークピース移動装置によるワークピースの直線的な移動によって形成される直線的なものとなる。このため、このレーザー加工装置は、抵抗膜方式のタッチパネルを製造するために適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年、投影型静電容量方式のタッチパネルの需要が増加しており、この投影型静電容量方式のタッチパネルにレーザー光によって形成しなければならない加工パターンは、例えば、互いに連結された多数の斜方形を有するパターンや、ジグザグ部を有するパターンであり、これらのパターンは、微細なパターンとなっている。このような微細パターンをワークピースに形成するために上記レーザー加工装置を用いると、ワークピース移動装置によりワークピースをＸ方向とＹ方向の両方の成分を有する方向に同時に移動させるとともに、この移動方向を頻繁に変更することを繰り返さなければならない。これによると、１個のワークピースの加工終了までに長時間がかかり、作業効率を向上させることはできない。
【０００６】
一方、従来より、基材の表面に設けられた導電膜の一部を除去する加工を、フォトレジストや、フォトマスク、化学処理液を用いて行うウェットエッチング方式が知られている。このウェットエッチング方式によると、フォトマスクに微細パターンを形成することにより、ワークピースにも、この微細パターンと対応したパターンを形成することができる。
【０００７】
しかし、このウェットエッチング方式によると、ワークピースにフォトレジストを付着させる工程や、フォトマスクによりワークピースに露光する工程、化学処理液によりワークピースを洗浄する工程などが必要となる。このため、ウェットエッチング方式によると、加工ラインを設置しなければならないため、大きな作業スペースが必要になる。
【０００８】
これに対して上述のレーザー光を用いるドライエッチング方式によると、必要とされる作業スペースはレーザー加工装置を設置するためのスペースとなるため、ウェットエッチング方式よりも作業スペースを小さくできることになる。
【０００９】
本発明の目的は、ワークピースの金属膜等の薄膜の一部を除去加工するためにレーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに短時間で微細パターンを形成することができるレーザー加工装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るレーザー加工装置は、レーザー光を発振するレーザー発振器と、前記レーザー光で加工されるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へ前記ワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有し、このワークピース移動装置で移動し、かつ基材の表面に薄膜を設けることによって形成されている前記ワークピースの前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工するレーザー加工装置において、前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工することによって前記ワークピースに形成される加工パターンは、微細パターンであり、前記レーザー発振器と前記ワークピースとの間に配置され、前記レーザー光を前記ワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、これらのセルの選択的作動によってセルパターンが形成される可変マスクと、前記レーザー発振器、前記可変マスク及び前記ワークピース移動装置を制御するための制御装置と、を有し、この制御装置の制御によって行われる前記レーザー発振器からの前記レーザー光の発振と、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動と、前記制御装置による前記可変マスクの前記多数のセルの個別的制御によって行われる前記セルパターンの変更とにより、前記ワークピースに前記微細パターンが形成されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るレーザー加工装置には、レーザー発振器とワークピースとの間に可変マスクが配置され、この可変マスクは、レーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、制御装置の制御によるこれらのセルの選択的作動により可変マスクにセルパターンを形成されることになる。そして、制御装置によるワークピース移動装置の制御によりワークピースが移動し、制御装置による可変マスクの多数のセルの個別的制御によりセルパターンの変更が行われ、これらのワークピースの移動とセルパターンの変更とにより、ワークピースの薄膜の一部をレーザー光で除去加工して形成する加工パターンを、微細パターンとすることができる。
【００１２】
このため、本発明によると、レーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに形成する加工パターンを微細パターンとすることができ、このドライエッチング方式によると、ウェットエッチング方式よりも必要とされる作業スペースを小さくすることができる。また、制御装置により可変マスクの多数のセルを個別に制御することにより、セルパターンを容易に変更することができるため、複雑な微細パターンでも、また、任意な形状の微細パターンでも、ワークピースに形成することができ、しかも、これらの微細パターンをワークピースに短時間で形成することができ、作業効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明において、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されたレーザー光を、下記の複数の態様により、可変マスクに照射することができる。
【００１４】
その第１番目の態様では、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されるレーザー光を、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体に照射する。
【００１５】
なお、ここでいう可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体とは、セル配置面のうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とする場合には、セル配置面のうち、この予備面を除いた部分の全体のことであり、このような予備面をセル配置面に設けない場合には、セル配置面の全体のことである。
【００１６】
このようにレーザー光を、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分の全体に照射するには、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、制御装置は、レーザー発振器の制御を制御することにより、レーザー光を前記部分の全体に照射するようにする。
【００１７】
この第１番目の態様において、ワークピースの移動を、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離となるごとに、ワークピースを停止させる断続移動としてもよいが、ワークピースの移動を連続移動とすることが好ましい。
【００１８】
これによると、前記一方の方向へのワークピース移動速度を高速化し、作業の効率を向上させることができる。
【００１９】
また、第２番目の態様では、可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域を設定する。
【００２０】
このように可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域を設定する場合には、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されたレーザー光の可変マスクへの照射は、このレーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われる。また、制御装置は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数のセルによるパターンを、ワークピース移動装置によるワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始する。さらに、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動は断続移動であり、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するごとに、制御装置がワークピース移動装置を制御することにより、ワークピースは、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動する。
【００２１】
これにより、第２番目の態様に係るレーザー加工装置により、ワークピースに微細パターンを形成することができる。
【００２２】
この第２番目の態様に係るレーザー加工装置において、レーザー発振器と可変マスクとの間に、レーザー光を可変マスクに照射するためにガルバノミラー装置を配置し、制御装置により制御されるこのガルバノミラー装置により、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するようにしてもよい。
【００２３】
しかし、レーザー発振器と可変マスクとの間に、制御装置により制御され、レーザー光を可変マスクに照射するためにポリコンミラー装置を配置し、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの回転により、レーザー光が、上述したように、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するように構成することが好ましい。
【００２４】
これによると、ポリゴンミラー装置の多角形ミラーを一方向へ回転させることにより、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するようになるため、レーザー光の走査速度を向上させことができる。
【００２５】
第３番目の態様では、制御装置で制御されるレーザー発振器からパルス光となって発振されて可変マスクに照射されるレーザー光を、前記一方の方向に分割された２個のレーザー光とし、また、可変マスクのセル配置面のうち、セルパターンが形成される部分に、前記一方の方向における寸法が同じになっていて、この一方の方向に区分けされた偶数個の小領域を設定し、これらの小領域のうち、前半の複数個の小領域により前半の大領域を形成するとともに、この前半の小領域の個数と同数になっている後半の小領域により後半の大領域を形成する。
【００２６】
この第３番目の態様においては、パルス光となっている前記２個のレーザー光の可変マスクへの照射は、これらのレーザー光が、偶数個の小領域を、前半の大領域と後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することにより行われる。また、制御装置は、レーザー光の照射が終了した小領域に配置されている多数のセルによるパターンを、ワークピース移動装置によるワークピースの移動によってこのワークピースに微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始する。さらに、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動は連続移動である。また、２個のレーザー光が、偶数個の小領域のうち、前半の大領域と後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、制御装置はワークピース移動装置に、ワークピースが前記一方の方向における小領域の寸法の２倍に対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを行わせる。
【００２７】
これにより、第３番目の態様に係るレーザー加工装置により、ワークピースに微細パターンを形成することができる。
【００２８】
この第３番目のレーザー加工装置においても、レーザー発振器と可変マスクとの間に、制御装置により制御され、２個のレーザー光を前記可変マスクに照射するためのガルバノミラー装置を配置してもよいが、ガルバノミラー装置ではなく、ポリコンミラー装置をレーザー発振器と可変マスクとの間に配置し、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、２個のレーザー光が、偶数個の小領域を、前半の大領域と後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査するように構成することが好ましい。
【００２９】
以上のそれぞれの態様に係るレーザー加工装置には、可変マスクとワークピース移動装置との間において、レーザー光がワークピースに到達する位置を、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度誤差が修正された位置とするためのレーザー光到達位置修正装置を配置してもよい。
【００３０】
これによると、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度に誤差が生じても、レーザー光到達位置修正装置により、レーザー光がワークピースに到達する位置が修正されるため、ワークピースに微細パターンを正確に形成することができる。
【００３１】
レーザー光到達位置修正装置は任意な原理、構造によるものでもよい。その一例は、レーザー光到達位置修正装置を、レーザー光が通過可能であってこのレーザー光に対する傾き角度が調整可能となった透光板を含んで構成されているものとすることである。レーザー光が透光板を通過する際に、透光板がレーザー光に対して傾いていると、透光板から出射するレーザー光の進行方向は、透光板の内部におけるレーザー光の屈折方向に変化し、これにより、レーザー光がワークピースに到達する位置が修正される。そして、透光板のレーザー光に対する傾き角度が調整されることにより、レーザー光がワークピースに到達する位置の修正量も調整される。このため、透光板のレーザー光に対する傾き角度を調整することにより、ワークピース移動装置によるワークピースの移動の真直度誤差に応じて、レーザー光がワークピースに到達する位置を正確に修正することができる。
【００３２】
また、このレーザー光到達位置修正装置によると、透光板と、この透光板のレーザー光に対する傾き角度を調整するための手段とにより装置を構成することができるため、装置の小型化、構造の簡単化を図ることができる。
【００３３】
また、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動が、互いに直交するＸ方向とＹ方向の両方の移動である場合には、レーザー光到達位置修正装置として、Ｘ方向用装置とＹ方向用装置とを用意し、これらのＸ方向用装置とＹ方向用装置とをレーザー光の進行方向に並設し、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置の透光板を、Ｘ方向に対する傾き角度を調整可能とし、Ｙ方向用レーザー光到達位置修正装置の透光板を、Ｙ方向に対する傾き角度を調整可能とする。
【００３４】
これにより、Ｘ方向とＹ方向の両方について、レーザー光のワークピースへの到達位置を修正することができる。
【００３５】
また、制御装置によるワークピース移動装置の制御によって行われるワークピースの移動が、互いに直交するＸ方向とＹ方向の両方の移動である場合には、制御装置がワークピース移動装置に行う制御が、ワークピースが、可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動し、次いで、ワークピースが、前記部分のセル配置面のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動することを行わせる制御となるようにする。
【００３６】
これによると、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピースが、この前進距離と同じ距離を後退移動し、次いで、ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動し、この後に、ワークピースが、上記前進距離と同じ距離を再度前進移動することを行うことが、不必要となる。このため、ワークピースを移動させて実行するワークピースへの微細パターンの加工作業を、短時間で実施できるようになる。
【００３７】
なお、上述したように、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動した後も、ワークピース移動装置によりワークピースの移動を継続させる場合には、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動した後に、ワークピースに、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離をＹ方向に前進移動することを行わせ、次いで、上述と同様に、ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動することを実行させ、これ以後は、以上のワークピース移動を繰り返すこととする。
【００３８】
また、本発明において、可変マスクに多数設けられ、レーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する前述したそれぞれのセルは、ミラーによるものでもよく、液晶によるものでもよい。すなわち、可変マスクは、ミラー式可変マスクでもよく、液晶式可変マスクでもよい。
【００３９】
ミラー式可変マスクでは、可変マスクに照射されるレーザー光に対してそれぞれのミラーの傾き角度が制御装置で制御されることになり、この制御により、ミラーで反射されたレーザー光をワークピースへ選択的に到達、不到達させることができる。
【００４０】
また、液晶式可変マスクでは、可変マスクに照射されるレーザー光が、シャッターとなっているそれぞれの液晶において透過、遮断させることができるように、それぞれの液晶は制御装置でオン、オフ制御され、液晶を透過したレーザー光だけがワークピースに到達し、液晶で遮断されたレーザー光はワークピースに到達しない。
【００４１】
一般的に、制御装置の制御に対するミラー式可変マスクの応答速度は、液晶式可変マスクの応答速度よりも速い。このため、ミラー式可変マスクを採用することが好ましい。
【００４２】
しかし、液晶式可変マスクを採用しても、本発明に係るレーザー加工装置を前述した第２番目及び第３番目の態様に係るレーザー加工装置とすることにより、液晶式可変マスクの応答速度でも、ワークピースに微細パターンを形成する作業を高速化することができる。
【００４３】
以上説明した本発明は、基材の表面に金属膜等の薄膜を設けることによって形成されるワークピースであれば、各種の用途に用いられるワークピースに適用することができ、このワークピースは、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ、太陽光発電パネルのためのものでよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によると、ワークピースの金属膜等の薄膜の一部を除去加工するためにレーザー光を用いるドライエッチング方式により、ワークピースに短時間で微細パターンを形成できるという効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図２】図２は、図１で示されているレーザー発振器からパルス光として発振されるレーザー光の形状を示す図１のＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図３】図３は、図１で示されているビーム成形レンズ群で成形された後のレーザー光の形状を示す図１のＳ３−Ｓ３線断面図である。
【図４】図４は、図１で示されているレーザー光到達位置修正装置の透光板を示す図であって、透光板がレーザー光の光軸に対して傾いているときのレーザー光の透過状態を示す正面図である。
【図５】図５は、図１で示されているワークピース移動装置にセットされているワークピースを示す正面図である。
【図６】図６は、図１で示されているワークピース移動装置を示す平面図である。
【図７】図７は、レーザー光によりワークピースに形成する微細パターンを示す平面図である。
【図８】図８は、図７の微細パターンを複数の区域で区分けした場合を示す平面図である。
【図９】図９は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第１番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１０】図１０は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第２番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１１】図１１は、微細パターンの一部の部分パターンであって、図８の第３番目となっている区域にある部分パターンと対応するセルパターンが可変マスクに形成されたときを示す図である。
【図１２】図１２は、ワークピース移動装置によるワークピースの移動軌跡を示す図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１５】図１５は、可変マスクのセル配置面に、パルス光となっているレーザー光で走査される複数個の領域を設定し、レーザー光の走査によってレーザー光が照射される領域を、ハッチングを付することによって示した図であって、（Ａ）〜（Ｆ）が、レーザー光が照射される順番であることを示している図である。
【図１６】図１６は、図７及び図８に示されている微細パターンを形成している１個の部分パターンを示す図であって、図１５の複数個の領域に次ぎに形成すべきパターンと対応している部分パターンを示している図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係るレーザー加工装置の全体を示す概略図である。
【図１８】図１８は、レーザー発振器からパルス光として発振されるレーザー光の形状を示す図１７のＳ１８−Ｓ１８線断面図である。
【図１９】図１９は、可変マスクのセル配置面に、パルス光となっているレーザー光で走査される偶数個の小領域と、複数個の小領域による前半及び後半の大領域とを設定した場合の図であって、レーザー光が最初に照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２０】図２０は、図１９の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２１】図２１は、図２０の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２２】図２２は、図２１の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２３】図２３は、図２２の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２４】図２４は、図２３の次にレーザー光が照射される２個の小領域を、ハッチングを付して示している図である。
【図２５】図２５は、図７及び図８に示されている微細パターンを形成している１個の部分パターンを示す図であって、図１９の偶数個の小領域に次ぎに形成すべきパターンと対応している部分パターンを示している図である。
【図２６】図２６は、図１２とは異なるワークピースの移動軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係るレーザー加工装置は、投影型静電容量方式のタッチパネルを製造するための装置であり、図１には、第１実施形態に係るレーザー加工装置の全体の概略図が示されている。
【００４７】
この第１実施形態に係るレーザー加工装置は、レーザー発振器１と、シリンドリカルレンズによるビームエキスパンダ及び拡大投影レンズ等からなるビーム成形レンズ群２と、ミラー４と、可変マスク５と、ダンパー６と、レーザー光到達位置修正装置７と、縮小投影レンズ群８と、ワークピース９がセットされるワークピース移動装置１０とを有している。また、レーザー発振器１と可変マスク５とレーザー光到達位置修正装置７とワークピース移動装置１０は、コンピュータ１１Ａと制御手段１１Ｂが構成要素となって構成されている制御装置１１により制御される。この制御装置１１は、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されているプログラムに基づき、後述する説明から明らかになるように、制御手段１１Ｂによりレーザー発振器１と可変マスク５とワークピース移動装置１０とを同期させて制御するものであり、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されている上記プログラムは、例えば、コンピュータの入力部に入力セットされる記録媒体からコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【００４８】
図２は、レーザー発振器１からパルス光として発振されるレーザー光１２の形状を示す図１のＳ２−Ｓ２線断面図であり、図３は、ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａの形状を示す図１のＳ３−Ｓ３線断面図である。図２に示されているように、レーザー発振器１から発振されたときのレーザー光１２の形状は円形であるが、図３に示されているように、ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａの形状は、四角形、具体的には長方形となっている。
【００４９】
ビーム成形レンズ群２で成形された後のレーザー光１２Ａは、図１に示されているように、ミラー４により反射され、可変マスク５に照射される。この可変マスク５は、レーザー光１２Ａが照射されるセル配置面を有しており、このセル配置面には、レーザー光１２Ａをワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動する多数の微小なセルが配置され、これらのセルの選択的作動により、可変マスク５にセルパターンが形成されることが可能となっている。
【００５０】
この実施形態に係る可変マスク５のそれぞれのセルは、微小なミラーによって形成されたものとなっている。すなわち、本実施形態に係る可変マスク５は、ミラータイプの可変マスクである。それぞれのミラーは、可変マスク５に照射されるレーザー光に対する傾き角度が制御装置１１により個別に制御されるようになっており、これらのミラーの傾き角度の制御により、可変マスク５に照射されたレーザー光のうち、一部のレーザー光は、ワークピース移動装置１０にセットされたワークピース９側へ進行し、残りのレーザー光はダンパー６側へ進行し、このダンパー６側へ進行したレーザー光は、ダンパー６により吸収されて消滅する。
【００５１】
なお、可変マスク５に多数配置されている微小なミラーのうち、レーザー光をワークピース９側へ進行させる傾き角度となったミラーにより、上述のセルパターンが形成される。
【００５２】
レーザー光到達位置修正装置７は、レーザー光が通過可能となっている透明ガラス製又は透明プラスチック製の透光板１３と、この透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整する装置本体１４とを有している。図４には、レーザー光到達位置修正装置７に向かって進行してきたレーザー光１２Ａの光軸１２Ｂに対して透光板１３が傾斜している場合を示している。透光板１３から出射するレーザー光の光軸１２Ｂは、透光板１３の内部における光軸１２Ｂの屈折方向に変化しており、これにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置が修正される。この修正量をＬｈとしたとき、Ｌｈ＝ｔ・ｓｉｎ（θ）・（１−（ｃｏｓ（θ）／ｎ／ｃｏｓ（θ’））となる。この数式において、ｔは、透光板１３の厚さであり、θは、レーザー光の透光板１３への入射角度であり、θ’は、レーザー光の透光板１３内での屈折角度であり、ｎは、レーザー光の波長に対する透光板１３の屈折率である。
【００５３】
レーザー光に対する透光板１３の傾き角度が装置本体１４により変更されることにより、修正量Ｌｈが変更される。このように修正量Ｌｈを変更するための透光板１３の傾き角度の調整は、後述するように、装置本体１４を制御装置１１が駆動制御することにより行われる。
【００５４】
図５にはワークピース９が示されており、このワークピース９は、ガラス製又はプラスチック製の基材９Ａの表面に、薄膜の金属膜となっている導電膜９Ｂを設けたものになっている。この導電膜９Ｂは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ 酸化インジウムスズ）である。
【００５５】
なお、導電膜９Ｂは、金属膜に限定されず、導電性を有するものであれば、例えば、炭素膜やプラスチック膜等の薄膜でもよい。
【００５６】
図６には、ワークピース移動装置１０の平面図が示されている。このワークピース移動装置１０は、ワークピース９を互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動させるためのものであり、基台１６の上にＹ方向移動テーブル１７がガイドレール１６Ａで案内されてＹ方向に移動自在に配置され、Ｙ方向移動テーブル１７の上にＸ方向移動テーブル１８がガイドレール１７Ａで案内されてＸ方向に移動自在に配置されている。Ｙ方向移動テーブル１７には、ボールねじ軸２０が螺入されたナット部材２０Ａが取り付けられているため、Ｙ方向移動テーブル１７のＹ方向移動は、基台１６に設置された電動モータ１９でボールねじ軸２０が正逆回転することにより行われる。また、Ｘ方向移動テーブル１８には、ボールねじ軸２２が螺入されたナット部材２２Ａが取り付けられているため、Ｘ方向移動テーブル１８のＸ方向移動は、Ｙ方向移動テーブル１７に設置された電動モータ２１でボールねじ軸２２が正逆回転することにより行われる。Ｘ方向移動テーブル１８の上面には、ワークピース９がクランプ部材２３で位置決め固定セットされており、したがって、基台１６に対するＹ方向移動テーブル１７のＹ方向移動と、Ｙ方向移動テーブル１７に対するＸ方向移動テーブル１８のＸ方向移動とにより、ワークピース９は、Ｘ方向とＹ方向の両方に移動する。
【００５７】
図１で示す制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部には、ワークピース９をＸ方向とＹ方向に移動させるための順序及び移動量等の情報、すなわち、ワークピース移動装置１０を駆動制御するためのデータが記録されており、これらのデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは電動モータ１９，２１を駆動する。これにより、ワークピース９は、制御装置１１で制御されるワークピース移動装置１０の作動により、Ｘ方向及びＹ方向に、予め設定された順序により予め設定された距離を移動する。
【００５８】
また、図６に示されているように、基台１６には、Ｙ方向移動テーブル１７のＹ方向移動についての真直度誤差を検出するためのセンサ２４が配置され、Ｙ方向移動テーブル１７には、Ｘ方向移動テーブル１８のＸ方向移動についての真直度誤差を検出するためのセンサ２５が配置されている。これらのセンサ２４，２５で検出された真直度誤差に関するデータは、図１で示す制御装置１１のコンピュータ１１Ａに入力し、コンピュータ１１Ａの演算部は、コンピュータ１１Ａの記録部に予め記録されている前述した数式等に関するデータに基づき、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算を行う。この演算は、制御装置１１の制御手段１１Ｂがレーザー光到達位置修正装置７を駆動制御することにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算であり、演算結果のデータに基づき、制御手段１１Ｂによってレーザー光到達位置修正装置７の装置本体１４が駆動制御されることにより、前述したようにレーザー光到達位置修正装置７の透光板１３が、演算結果で決定された角度分だけレーザー光の光軸１２Ａに対して傾く。したがって、透光板１３の傾き角度の調整は、制御装置１１により行われることになる。
【００５９】
上述したように、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動は、Ｘ方向とＹ方向に両方について行われ、ワークピース９の移動についての真直度誤差は、Ｘ方向とＹ方向の両方に生ずることがあるため、図１に示されているように、レーザー光到達位置修正装置７には、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置７ＡとＹ方向用レーザー光到達位置修正装置７Ｂとがあり、これらの装置７Ａ，７Ｂはレーザー光の進行方向に並設されている。装置７Ａの透光板１３がＸ方向に対して傾き、この傾き角度が調整されることにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置がＸ方向に修正され、また、装置７Ｂの透光板１３がＹ方向に対して傾き、この傾き角度が調整されることにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置がＹ方向に修正される。
【００６０】
図７には、レーザー光によりワークピース９の導電膜９Ｂの一部を除去加工することにより、ワークピース９に形成する加工パターンの平面図が示されている。この加工パターンは、互いに連結された多数の斜方形３０Ａを有する幾何学的な微細パターン３０となっている。そして、それぞれの斜方形３０Ａにおけるレーザー光で線状に除去されるそれぞれの斜辺は、Ｘ方向とＹ方向の両方に対して傾斜している。図８は、微細パターン３０を複数の区域３１で区分けした場合を示している。これらの区域３１は、Ｘ方向寸法がＷ１であって、Ｙ方向寸法がＷ２となった同じ大きさ及び同じ形状となっており、Ｘ方向とＹ方向にマトリックス状に並んでいる。そして、それぞれの区域３１には、微細パターン３０の構成要素となっている部分パターン３３が含まれることになる。
【００６１】
図９〜図１１は、可変マスク５にセルとして多数設けられたミラーが配置されているセル配置面５Ａを示しており、このセル配置面５Ａに、図１のミラー４で反射されたレーザー光が照射される。セル配置面５Ａからワークピース９側へ進行するレーザー光は、図１の縮小投影レンズ群８により縮小された後に、図８で示す１個の区域３１に照射される。このため、セル配置面５Ａは、１個の区域３１よりも大きく、かつこの区域３１と相似形の形状となっている。また、セル配置面５Ａには、前述したように、レーザー光をワークピース９へ選択的に到達、不到達させるために作動するセルとなっている微小なミラーが多数配置されており、レーザー光をワークピース９側へ進行させる傾き角度となったミラーにより、セル配置面５Ａに図９〜図１１で示すセルパターン３２が形成される。これらのセルパターン３２は、図１の制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録されているデータに基づき、制御装置１１の制御手段１１Ｂがそれぞれの微小なミラーを個別に傾き制御することにより形成される。
【００６２】
コンピュータ１１Ａの記録部に記録されている上記データは、図７及び図８に示されている微細パターン３０のうち、図８のそれぞれの区域３１に含まれている部分パターン３３の形状に関するデータである。このため、図８のそれぞれの区域３１の順番を矢印Ａ〜Ｇで示す順番とした場合に、コンピュータ１１Ａの記録部に記録されているデータは、この順番にしたがってコンピュータ１１Ａから制御手段１１Ｂに送信される。これにより、それぞれの区域３１に含まれている部分パターン３３の形状に関するデータより、可変マスク５のセル配置面５Ａには、制御手段１１Ｂによって可変マスク５のそれぞれのミラーが制御されることにより、図９〜図１１に示されているように、矢印Ａ〜Ｇの順番にしたがって、部分パターン３３と対応するセルパターン３２が形成されることになる。
【００６３】
すなわち、図９で示すセルパターン３２Ａは、図８の第１番目となっている区域３１Ａにおける部分パターン３３Ａと対応するセルパターンであり、図１０で示すセルパターン３２Ｂは、図８の第２番目となっている区域３１Ｂにおける部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンであり、図１１で示すセルパターン３２Ｃは、図８の第３番目となっている区域３１Ｃにおける部分パターン３３Ｃと対応するセルパターンである。
【００６４】
また、本実施形態において、制御装置１１の制御によりワークピース９を移動させるためのワークピース移動装置１０のＸ方向についての作動は、連続的な作動となっている。このようにワークピース移動装置１０の連続作動によりワークピース９がＸ方向に連続移動し、この連続移動により、ワークピース９が図８に示されている１個の区域３１のＸ方向寸法Ｗ１と同じ距離だけ移動するごとに、制御装置１１で制御されるレーザー発振器１は、パルス光となっているレーザー光を１回発振する。また、ワークピース９は、ワークピース移動装置１０の１回の作動によりＹ方向へ移動し、このＹ方向への移動距離は、図８で示されている１個の区域３１のＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離である。このようにワークピース９がＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離だけ移動したときも、レーザー発振器１はレーザー光を１回発振する。
【００６５】
そして、前述したように、区域３１と可変マスク５のセル配置面５Ａは相似形になっているため、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向への移動の距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに、レーザー発振器１から発振されたレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａを照射する。また、ワークピース９のＹ方向への移動の距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離に達するごとに、レーザー発振器１から発振されたレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａを照射する。
【００６６】
図１２は、制御装置１１がワークピース移動装置１０を制御することによりワークピース９を移動させる軌跡を示している。なお、この移動軌跡は、図１で示した可変マスク５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの移動軌跡である。
【００６７】
図１２に示されているように、ワークピース９は、最初に矢印Ａ’で示すようにＸ方向に連続的に前進移動し、次いで、矢印Ｂ’で示すようにＹ方向に前進移動し、この後に、ワークピース９は、矢印Ｃ’のようにＸ方向に連続的に後退移動する。次いで、ワークピース９は、矢印Ｄ’のようにＹ方向に前進移動し、この後に、矢印Ｅ’のようにＸ方向に連続的に前進移動し、さらに、矢印Ｆ’のようにＹ方向に前進移動し、最後にワークピース９は、矢印Ｇ’のようにＸ方向に連続的に後退移動する。
【００６８】
そして、矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’で示されているワークピース９のＸ方向への移動距離は、図８で示した１個の区域３１のＸ方向寸法Ｗ１の整数倍の距離、具体的には、Ｘ方向に並設されている区域３１の個数にＸ方向寸法Ｗ１を乗じた距離である。また、矢印Ｂ’，Ｄ’，Ｆ’で示されているワークピース９のＹ方向への移動距離は、図８で示した１個の区域３１のＹ方向寸法Ｗ２と同じ距離である。
【００６９】
なお、これらの矢印Ａ’〜Ｇ’で示されているワークピース９の移動方向は、図８で示した矢印Ａ〜Ｇの方向と逆である。
【００７０】
矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにワークピース９をＸ方向とＹ方向に移動させる順序及び距離に関するデータは、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録されており、これらのデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは、ワークピース移動装置１０を制御する。
【００７１】
ワークピース９の導電膜９Ｂの一部をレーザー光で除去加工することにより図７及び図８で示す微細パターン３０をワークピース９に形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、可変マスク５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク５のセル配置面５Ａには、制御装置１１の駆動制御により図９のセルパターン３２Ａが形成されている。制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からパルス光となって最初に発振されたレーザー光は、可変マスク５のセル配置面５Ａを照射し、この照射は、セル配置面５Ａの全体に対して行われる。このようにセル配置面５Ａの全体を照射したレーザー光のうち、一部のレーザー光は、セルパターン３２Ａを形成している可変マスク５のミラーで反射されることより、ワークピース９に到達する。このため、ワークピース９に到達したレーザー光により、ワークピース９の図８で示す第１番目の区域３１Ａには、微細パターン３０のうちの一部である部分パターン３３Ａが形成されることになる。
【００７２】
この後、制御装置１１がワークピース移動装置１０を制御することにより、前述したようにワークピース９は図１２の矢印Ａ’のＸ方向へ連続移動し、この連続移動による移動距離が、図９で示す可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達すると、レーザー発振器１から発振された第２番目のレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａの全体を照射する。このようにレーザー光が可変マスク５のセル配置面５Ａの全体を照射することは、ワークピース９が矢印Ａ’のＸ方向へ連続移動し、この連続移動による移動距離が、Ｘ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに行われる。また、上述の最初に発振されたレーザー光がセル配置面５Ａの全体を照射した後は、このセル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２は、制御装置１１の制御により、図１０のセルパターン３２Ｂに変更され、このセル配置面５Ａの全体を上述の第２番目のレーザー光が照射した後は、このセル配置面５Ａ形成されているセルパターン３２は、制御装置１１の制御により、図１１のセルパターン３２Ｃに変更される。
【００７３】
以上のセル配置面５Ａの全体へのレーザー光の照射と、セル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２の変更は、ワークピース９が図１２の矢印Ａ’のＸ方向の終端部に達するまで行われる。また、ワークピース９が矢印Ａ’のＸ方向の終端部に達した後は、セル配置面５Ａ形成されているセルパターン３２の変更が行われるとともに、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御により、ワークピース９は、図１２の矢印Ｂ’のＹ方向へ、図９で示すセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動する。
【００７４】
この後、ワークピース９は図１２の矢印Ｃ’のＸ方向へ連続移動することや、矢印Ｄ’のＹ方向へ寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動すること、さらには、矢印Ｅ’のＸ方向へ連続移動することや、矢印Ｆ’のＹ方向へ寸法Ｌ２と対応する距離だけ移動すること、矢印Ｇ’のＸ方向へ連続移動することを行い、ワークピース９の移動が矢印Ｇ’のＸ方向の終端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。このようにしてワークピース９が移動を行うときも、矢印Ａ’及びＢ’について述べたと同様に、セル配置面５Ａの全体へのレーザー光の照射と、セル配置面５Ａに形成されているセルパターン３２の変更とが行われる。
【００７５】
以上のようにレーザー発振器１からレーザー光が発振され、また、可変マスク５のセル配置面５Ａに形成されるセルパターンが順次変更され、さらに、ワークピース９がワークピース移動装置１０によって図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すように移動することにより、ワークピース９には、セル配置面５Ａのセルパターン３２に基づき、図７及び図８の微細パターン３０が形成されることになる。
【００７６】
また、ワークピース移動装置１０によりワークピースがＸ方向及びＹ方向に移動する際に、Ｘ方向の移動に真直度誤差が生じた場合には、この真直度誤差は図６で示したセンサ２５で検出され、また、Ｙ方向の移動に真直度誤差が生じた場合には、この真直度誤差は図６で示したセンサ２４で検出される。これらのセンサ２４，２５からの検出信号が送られた制御装置１１のコンピュータ１１Ａの演算部は、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された位置とするための演算を行い、この演算結果のデータに基づき制御装置１１の制御手段１１Ｂは、Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置７ＡとＹ方向用レーザー光到達位置修正装置７Ｂを駆動制御することにより、ワークピース９に到達するレーザー光の位置は、真直度誤差が修正された正確な位置となる。
【００７７】
以上説明した本実施形態によると、ワークピース９に微細パターン３０を形成する作業はレーザー光を用いるドライエッチング方式により行われるため、この作業を、レーザー加工装置が設置された小さいスペースで行うことができ、ウェットエッチング方式よりも作業スペースの点で有利となる。
【００７８】
また、可変マスク５のセルとなっている多数のミラーを制御装置１１によって個別に制御することにより、可変マスク５に形成するセルパターン３２を容易に変更することができるため、複雑な微細パターンでも、また、任意な形状の微細パターンでも、ワークピース９に形成することができ、しかも、これらの微細パターンをワークピース９に短時間で形成することができ、作業効率を向上させることができる。
【００７９】
また、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動に真直度誤差が生じても、レーザー光到達位置修正装置７により、ワークピース９に到達するレーザー光の位置を真直度誤差が修正された正確な位置とすることができるため、ワークピース９に正確な微細パターン３０を形成することができる。
【００８０】
さらに、このレーザー光到達位置修正装置７では、透光板１３のレーザー光に対する傾き角度が調整されることにより、レーザー光がワークピース９に到達する位置の修正量（図４のＬｈ）が変化するため、透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整だけにより、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動の真直度誤差に応じて、レーザー光がワークピース９に到達する位置を正確に修正できる。
【００８１】
また、レーザー光到達位置修正装置７は、透光板１３と、この透光板１３のレーザー光に対する傾き角度を調整するための手段とにより構成することができるため、装置の小型化、構造の簡単化を図ることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ワークピース移動装置１０にワークピースの移動の真直度誤差を検出するためのセンサ２４，２５を配置したが、この真直度誤差が、例えば、図６で示したボールねじ軸２０，２２の成形精度等に基づくものであって、ワークピース移動装置１０を試行駆動させることにより、習慣的に同じ移動位置で同じ真直度誤差が繰り返し生ずる場合ことが判明している場合には、センサ２４，２５を用いず、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部にこの真直度誤差に関するデータを記録しておき、このデータに基づき制御手段１１Ｂがレーザー光到達位置修正装置７を駆動制御することにより、レーザー光がワークピース９に到達する位置を、真直度誤差が修正された位置とするようにしてもよい。
【００８３】
また、上述のようにレーザー光に対する傾き角度が調整される透光板１３を備えたレーザー光到達位置修正装置７は、可変マスクを用いないレーザー加工装置やレーザー加工方法、さらには、他の装置や方法にも適用することができる。
【００８４】
さらに本実施形態では、制御装置１１によってワークピース移動装置１０を制御することによりワークピース９が移動することは、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’から理解することができるように、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５Ａの図９のＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動（矢印Ａ’方向への移動）した後に、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５Ａの図９のＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離をＹ方向に前進移動（矢印Ｂ’方向への移動）し、この後に、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に後退移動（矢印Ｃ’方向への移動）することにより、行うようになっている。
【００８５】
その一方で、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも長い距離をＸ方向に前進移動した後に、ワークピース９がこの前進距離と同じ距離を後退移動することを行い、次いで、ワークピース９が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離をＹ方向に前進移動することを行い、この後に、ワークピース９が上記前進距離と同じ距離を再度前進移動することを行なうようにすることもできる。
【００８６】
しかし、これによると、ワークピース９を、Ｙ方向の同じ位置において、Ｘ方向に前進移動させた後に後退移動させることになり、この後退移動時には、ワークピース９に微細パターン３０の部分パターン３３を形成することを行わないため、ワークピース移動装置１０によりワークピース９を移動させて実行するワークピース９に微細パターン３０を形成するための作業が、長時間かかる作業となってしまう。
【００８７】
これに対して本実施形態では、ワークピース９に微細パターン３０を形成することを行わないワークピース９の後退移動が存在しないため、微細パターン３０をワークピース９に形成するための作業のための時間を短縮することができる。
【００８８】
なお、ワークピース９の移動軌跡を図１２のように設定することは、可変マスクを用いないレーザー加工装置やレーザー加工方法、さらには、他の装置や方法にも適用することができる。
【００８９】
また、以上説明した本実施形態では、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向の移動の距離が、可変マスク５のセル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離に達するごとに、レーザー光がセル配置面５Ａを照射するようにしたが、ワークピース９の移動の距離が、セル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離よりも短い距離に達するごとに、レーザー光がセル配置面５Ａを照射するようにしてもよい。
【００９０】
これと同様なことは、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＹ方向に移動させる距離についても行える。すなわち、ワークピース９をＹ方向に移動させる距離を、図９で示したＹ方向寸法Ｌ２と対応する距離よりも短い距離、言い換えると、図８で示した区域３１のＹ方向寸法Ｗ２よりも短い距離としてもよい。
【００９１】
このようにワークピース９の移動距離を設定する場合には、可変マスク５のセル配置面５Ａに順次変更して形成するセルパターン３２を、前回のセルパターンと次回のセルパターンとにおいて、一部が重複したパターンにすればよい。これによると、図８で示した第１番目の区域３１と最後の区域３１とに含まれる部分パターン３３を除くそれぞれの部分パターン３３を、パルス光のレーザー光を可変マスク５のセル配置面５Ａに複数回照射することにより形成できるため、微細パターン３０を一層明瞭に形成することができる。なお、最初と最後のセルパターン３２が形成されている可変マスク５のセル配置面５Ａについても、パルス光のレーザー光を複数回照射することにより、第１番目の区域３１と最後の区域３１とに含まれる部分パターン３３を一層明瞭に形成することができる。
【００９２】
また、以上説明した実施形態では、可変マスク５のセル配置面５Ａの全体にレーザー光を照射するようにしたが、このセル配置面５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【００９３】
このため、このような予備面をセル配置面５Ａに設ける場合のことを含めると、本実施形態に係るレーザー光は、セル配置面５Ａのうち、セルパターン３２が形成される部分の全体を照射することになる。言い換えると、予備面をセル配置面５Ａに設ける場合には、レーザー光が照射される面は、セル配置面５Ａのうち、セルパターン３２が形成される部分だけであり、また、予備面をセル配置面５Ａに設けない場合には、レーザー光はセル配置面５Ａの全体に照射されることになる。
【００９４】
図９〜図１１で説明した本実施形態は、予備面をセル配置面５Ａに設けない場合の実施形態となっている。
【００９５】
また、本実施形態では、前述したように、図１２の矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’のＸ方向にワークピース９を連続移動させるようにしていたが、ワークピース９のＸ方向の移動を、ワークピース９のＸ方向への移動距離が、セル配置面５ＡのＸ方向寸法Ｌ１と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、ワークピース９を停止させる断続移動とし、ワークピース９が停止するごとに、セル配置面５Ａをレーザー光で照射するようにしてもよい。
【００９６】
しかし、本実施形態のように、ワークピース９をＸ方向に連続移動させると、矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’のそれぞれの始端から終端までのワークピース９の移動時間を短縮することができ、これにより、ワークピース９に微細パターン３０を形成するための作業効率を向上させることができる。
【００９７】
また、以上説明した本実施形態は、前述したように、図１で示した可変マスク５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していない場合であったが、この結像がＸ方向及びＹ方向について反転している場合には、ワークピース９をワークピース移動装置１０により移動させる移動軌跡を、図２６で示した移動軌跡とすればよい。この移動軌跡における矢印Ａ”〜Ｇ”の向きは、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’の向きと逆になっている。
【００９８】
次に、本発明の別実施形態に係る装置について説明する。以下の説明において、既に説明した部材や手段、装置と同じもの又は同じ機能のものには、同一符号を用いることとする。
【００９９】
図１３は、第２実施形態に係るレーザー加工装置を示している。このレーザー加工装置では、レーザー発振器１からパルス光となって発振されたレーザー光１２は、シリンドリカルレンズによるビームエキスパンダ３により長方形に拡張成形された後に、ミラー４０により進行方向が変更され、そして、レーザー光がレンズ４４により平行光線となる位置に可変マスク４５が配置されている。この可変マスク４５は、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。
【０１００】
この可変マスク４５のシャッターとなっているそれぞれの液晶は、制御装置１１によるオン、オフ制御により、個別的にレーザー光を透過、遮断させる開閉作動を行い、レーザー光をワークピース９に到達させるためにレーザー光を透過させる開き作動を行った液晶により、可変マスク４５のセル配置面にセルパターンが形成される。このセルパターンは、図７及び図８で示した微細パターン３０をワークピース９に形成するために、制御装置１１が可変マスク４５を駆動制御することにより、順次変更される。
【０１０１】
このため、レーザー発振器１からパルス光として発振されたレーザー光が、可変マスク５のセル配置面の全体を照射し、可変マスク４５のセル配置面に形成されるセルパターンが順次変更され、ワークピース９がワークピース移動装置１０により、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにＸ方向及びＹ方向に、前述の実施形態と同じく、移動することにより、ワークピース９に微細パターン３０が形成されることになる。
【０１０２】
なお、この実施形態においても、可変マスク４５のセル配置面のうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１０３】
また、この実施形態でも、図１２の矢印Ａ’〜Ｇ’で示すようにワークピース９を移動させることは、可変マスク４５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していない場合に行われ、この結像がＸ方向及びＹ方向について反転している場合には、ワークピース９をワークピース移動装置１０により移動させる移動軌跡を、図２６で示した移動軌跡とすればよい。
【０１０４】
図１４は、第３実施形態に係るレーザー加工装置を示している。このレーザー加工装置でも、レーザー発振器１からパルス光となって発振されるレーザー光は、レンズ４４により平行光線となり、このようにレーザー光が平行光線となっている位置において、可変マスク５５が配置されている。この可変マスク５５も、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。そして、この実施形態でも、レーザー光をワークピース９に到達させるためにレーザー光を透過させる開き作動を行った液晶により、可変マスク５５のセル配置面にセルパターンが形成される。このセルパターンは、制御装置１１が可変マスク５５を駆動制御することにより、順次変更される。
【０１０５】
また、この実施形態では、レーザー光は、ビームエキスパンダ５６により拡張されることにより、これまでの実施形態と同様に長方形となるが、この長方形は、Ｘ方向の寸法が、これまでの実施形態よりも小さい細幅の長方形である。さらにこの実施形態ではビームエキスパンダ５６から出射したレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１で反射されて可変マスク５５の側へ進行する。このポリゴンミラー装置５０は制御装置１１により駆動制御されるものとなっており、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の回転が、レーザー発振器１、可変マスク５５及びワークピース移動装置１０と同期して制御される。
【０１０６】
図１５は、可変マスク５５のセルパターンが形成されるセル配置面５５Ａを示している。このセル配置面５５Ａには、Ｘ方向に区分けされた複数個の領域Ａ１〜Ａ１１が設定され、それぞれの領域Ａ１〜Ａ１１のＸ方向寸法は、同じになっており、Ｙ方向寸法は、セル配置面５５ＡのＹ方向寸法と同じになっている。ポリゴンミラー装置５０から可変マスク５５に到達するレーザー光の大きさ及び形状は、１個の領域と同じであり、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１が一方向に回転することにより、パルス光となっているレーザー光は、複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１側から他方の端部の領域Ａ１１側へ順番に走査する。
【０１０７】
なお、この実施形態でも、可変マスク５５のセル配置面５５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面５５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１０８】
図１５で示す本実施形態では、セル配置面５５Ａに予備面が設けられておらず、セル配置面５５Ａの全体に、レーザー光の走査により、レーザー光が照射されるようになっている。
【０１０９】
また、図１５の（Ａ）〜（Ｆ）は、レーザー光により走査される領域Ａ１〜Ａ１１の順番を示しており、ハッチングが付されている領域が、レーザー光がパルス光として照射されている領域である。
【０１１０】
図１６は、図７及び図８で示した微細パターン３０を形成している複数個の部分パターン３３のうち、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂを示している。この区域３１Ｂにも、Ｘ方向に区分けされた複数個の分域Ｂ１〜Ｂ１１が設定され、これらの分域Ｂ１〜Ｂ１１の個数は、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている領域Ａ１〜Ａ１１の個数と同じである。また、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１のＸ方向寸法は、同じになっており、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１のＹ方向寸法は、区域３１ＢのＹ方向寸法と同じになっている。また、それぞれの分域Ｂ１〜Ｂ１１には、上記部分パターン３３ＢがＸ方向に分割された分割パターン５２が含まれることになり、これらの分割パターン５２は、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１１１】
このように図８で示した区域を複数個の分域に分割することは、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂから最後の区域まで行われ、また、これらの区域のそれぞれの分域に含まれる分割パターンも、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１１２】
この実施形態では、ワークピース９にレーザー光により微細パターン３０を形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、ポリゴンミラー装置５０、可変マスク５５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク５５のセル配置面５５Ａの全体には、制御装置１１の駆動制御により、図１５（Ａ）で示されているセルパターン５３が形成されており、このセルパターン５３は、図８で示した多数個の区域３１のうち、第１番目の区域３１Ａに含まれている部分パターン３３Ａと対応するものである。
【０１１３】
そして、制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からレーザー光がパルス光となって発振され、このレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０で反射されて可変マスク５５のセル配置面５５Ａに照射され、この照射は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１が制御装置１１による駆動制御により一方向へ回転することにより、図１５の（Ａ）〜（Ｆ）に示されているように、レーザー光が、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１側から他方の端部の領域Ａ１１側へ順番に走査することにより行われる。図１５（Ａ）〜（Ｆ）において、ハッチングが付されている領域が、レーザー光が照射されている領域であるため、図１５では、一方の端部の領域Ａ１側から６番目となっている領域Ａ６までがレーザー光により走査されたときを示している。
【０１１４】
このようにそれぞれの領域Ａ１〜Ａ１１がレーザー光で順番に走査されているとき、セルパターン５３の一部を形成しているものであって、パルス光となっているレーザー光の照射が終了した領域に形成されていたパターンは、制御装置１１の駆動制御により順次消去される。そして、レーザー光の照射が終了した領域には、図１５（Ｂ）〜（Ｆ）に示されているように、制御装置１１の駆動制御により領域パターン５４が順次形成される。これらの領域パターン５４は、図１６で示した分割パターン５２と対応するものであり、このように、レーザー光の照射が終了した領域には、この照射が終了したそれぞれの領域Ａ１〜Ａ１１と対応している図１６の分域Ｂ１〜Ｂ１１に含まれている分割パターン５２と対応する領域パターン５４が形成される。
【０１１５】
すなわち、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に、この領域と対応している分域に含まれている分割パターン５２と対応する領域パターン５４を形成する制御を、可変マスク５５に対して行うのである。言い換えると、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンである領域パターン５４に変更することを開始するのである。
【０１１６】
上述のようにして、レーザー光が一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査することが終了すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｘ方向のうち、図１２の矢印Ａ’の方向へ、図１５（Ａ）で示す可変マスク５５のセル配置面５５ＡのＸ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ前進移動し、そして、停止する。この後、レーザー発振器１から発振されたレーザー光は、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の一方向への回転により、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに複数個設定されている領域Ａ１〜Ａ１１を、再び一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査する。このようにしてレーザー光が走査するときのセル配置面５５Ａには、図８の第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンが形成されている。
【０１１７】
そして、このようにレーザー光が、再び領域Ａ１〜Ａ１１を、一方の端部の領域Ａ１から他方の端部の領域Ａ１１まで順番に走査したときも、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンに変更することを開始する。このとき、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によって形成されるパターンは、図８で示す第３番目の区域３１Ｃの部分パターン３３Ｃを分割して形成した分割パターンと対応する領域パターンである。この後に、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、再びワークピース９は、Ｘ方向のうち、図１２の矢印Ａ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ前進移動し、そして、停止する。
【０１１８】
このようにワークピース９がＸ方向に断続的に前進移動し、この前進移動が矢印Ａ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、図１２の矢印Ｂ’の方向へ、図１５（Ａ）で示すＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動する。この後、ワークピース９は、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、図１２の矢印Ｃ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に後退移動することを繰り返し、この後退移動が、矢印Ｃ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、図１２の矢印Ｄ’の方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動する。
【０１１９】
そして、これ以後は、上述と同様にしてワークピース９は、図１２の矢印Ｅ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に前進移動することと、図１２の矢印Ｆ’の方向へＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動することと、図１２の矢印Ｇ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に後退移動することとを行い、ワークピースの後退移動が矢印Ｇ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。
【０１２０】
以上のようにワークピース９が、図１２の矢印Ａ’，Ｃ’，Ｅ’，Ｇ’の方向へ、Ｘ方向寸法Ｌ３と対応する距離だけ断続的に移動するごとに、また、ワークピースが、図１２の矢印Ｂ’，Ｄ’，Ｆ’で示す方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ４と対応する距離だけ前進移動ごとに、前述したようにレーザー光が、可変マスク５５のセル配置面５５Ａに設定されている複数個の領域Ａ１〜Ａ１１を、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１の一方向への回転により、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することと、レーザー光の照射が終了した領域に、制御装置１１の駆動制御により、微細パターン３０のための領域パターン５４が形成されることと、が繰り返される。
【０１２１】
このような繰り返しにより、本実施形態において、ワークピース９に、図７及び図８で示した微細パターン３０が形成されることになる。
【０１２２】
なお、図１２に示すワークピース９の移動軌跡は、図１４で示した可変マスク５５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの移動軌跡である。この結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９の移動軌跡を図２６で示したものにすればよい。
【０１２３】
この実施形態によると、レーザー光が可変マスク５５のセル配置面５５Ａを照射することは、レーザー光が、複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われ、そして、レーザー光の照射が終了した領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、制御装置１１の制御により、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンに変更されることが開始され、この後に、レーザー光が、再び複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ再度順番に走査することが行われるため、制御装置１１の駆動制御による可変マスク５５の応答速度が、言い換えると、可変マスク５５にセルとして配置されている液晶の応答速度が、可変マスクにセルとして配置されている前述のミラーの応答速度よりも遅くてもよいことになり、この遅い応答速度に適合させて、レーザー光を可変マスク５５のセル配置面５５Ａに照射することができる。
【０１２４】
すなわち、この実施形態は、可変マスク５５に多数配置されているセルの作動速度が遅い場合に、有効に適用することができる。
【０１２５】
なお、この実施形態は、可変マスク５５に配置されているセルが前述のミラーである場合にも、適用することができる。
【０１２６】
また、この実施形態では、パルス光となっているレーザー光をセル配置面５５Ａの全体に１回で照射するのではないため、レーザー光の出力に対してセル配置面５５Ａの面積が十分に大きくなっている可変マスク５５を用いることができるようになる。
【０１２７】
また、この実施形態では、レーザー光を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することは、図１２又は図２６で示すワークピース９の移動軌跡全体を通して、ポリゴンミラー装置５０の多角形ミラー５１を同じ方向である一方向に回転させることにより実施することができ、レーザー光の上記走査のためにガルバノミラー装置を用いた場合には、このガルバノミラー装置のミラーを往復回動させなければならず、本実施形態のようにポリゴンミラー装置５０を用いた場合には、このような往復回動は不必要になるため、レーザー光の走査速度の向上により、微細パターン３０をワークピース９に形成する作業の作業効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、この実施形態では、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＸ方向に１回で移動させる距離は、図１５（Ａ）で示したＸ方向寸法Ｌ３と対応する距離としたが、図１の実施形態で説明した場合と同様に、ワークピース９の１回のＸ方向移動距離を、Ｘ方向寸法Ｌ３よりも短い距離としてもよい。これと同様なことは、ワークピース移動装置１０によりワークピース９をＹ方向に移動させることについても行え、すなわち、ワークピース９をＹ方向に移動させる距離を、図１５（Ａ）で示したＹ方向寸法Ｌ４と対応する距離よりも短い距離としてもよい。
【０１２９】
図１７は、第４実施形態に係るレーザー加工装置を示す。この実施形態では、レーザー発振器１からパルス光となって発振するレーザー光１２は、ビームエキスパンダ６２で長方形に拡張された後に、屈曲角度をもって接合された２枚のミラー等によるビームスプリッタ６３により、図１７のＳ１８−Ｓ１８線断面図である図１８に示されているように、それぞれ同じ大きさ、形状となっている２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄに分割される。
【０１３０】
また、この実施形態でも、図１７に示されているように、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、制御装置１１により駆動制御されるポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１で反射されて可変マスク６５の側へ進行する。そして、制御装置１１による多角形ミラー６１の回転の制御は、制御装置１１によるレーザー発振器１、可変マスク６５及びワークピース移動装置１０の駆動制御と同期して行われる。
【０１３１】
可変マスク６５は、レンズ６４により平行光線となる位置に配置されており、また、この可変マスク６５も、図１４の実施形態の可変マスク５５と同じく、セル配置面に多数配置されているセルが微小な液晶で形成されている液晶タイプの可変マスクである。
【０１３２】
図１９は、可変マスク６５のセルパターンが形成されるセル配置面６５Ａを示している。このセル配置面６５Ａには、Ｘ方向に区分けされた偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２が設定され、それぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２のＸ方向寸法は、同じになっており、Ｙ方向寸法は、セル配置面６５ＡのＹ方向寸法と同じになっている。ポリゴンミラー装置６０から可変マスク６５に到達するそれぞれのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄについての大きさ及び形状は、１個の小領域と同じになっている。また、可変マスク６５に到達したときの２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの図１８で示すＸ方向間隔寸法ＬＸは、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数を２で割った数と同数の小領域についてのＸ方向寸法と同じになっている。本実施形態では、偶数個となっている小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数は１２個であり、それぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２のＸ方向寸法はＬ５であるため、可変マスク６５に到達したときの２個のレーザー光１２Ｃ，１２ＤのＸ方向間隔寸法ＬＸは、ＬＸ＝６・Ｌ５である。なお、図１９で示されているＬ６は、可変マスク６５のセル配置面６５ＡについてのＹ方向寸法である。
【０１３３】
また、この実施形態では、図１９に示されているように、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２は、Ｘ方向に前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とに区分けされ、これらの大領域Ｄ１とＤ２は、それぞれ同数の小領域によって形成されたものとなっている。このため、前半の大領域Ｄ１のＸ方向寸法と後半の大領域Ｄ２のＸ方向寸法は、同じになっている。
【０１３４】
なお、この実施形態でも、可変マスク６５のセル配置面６５Ａのうち、一部を、例えば、セルの故障時等のときに利用するための予備面とし、これにより、セル配置面６５Ａのうち、レーザー光を照射する部分を、この予備面を除いた部分だけとしてもよい。
【０１３５】
図１９で示す本実施形態では、セル配置面６５Ａに予備面が設けられておらず、セル配置面６５Ａの全体に、後述するようにレーザー光の走査により、レーザー光が照射されるようになっている。
【０１３６】
図２５は、図１６と同様に、図７及び図８で示した微細パターン３０を形成している複数個の部分パターン３３のうち、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂを示している。図２５に示すように、区域３１Ｂには、可変マスク６５のセル配置面６５Ａと同様に、Ｘ方向に区分けされた複数個の分域Ｅ１〜Ｅ１２が設定され、これらの分域Ｅ１〜Ｅ１２の個数は、小領域Ｃ１〜Ｃ１２の個数と同じである。また、それぞれの分域Ｅ１〜Ｅ１２のＸ方向寸法は、同じ寸法のＬ７になっている。それぞれの分域Ｅ１〜Ｅ１２には、上記部分パターン３３ＢがＸ方向に分割された分割パターン７２が含まれていることになり、これらの分割パターン７２は、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１３７】
このように図８で示した区域３１を複数個の分域に分割することは、図８に示されている第２番目の区域３１Ｂから最後の区域まで行われ、また、これらの区域のそれぞれの分域に含まれる分割パターンも、制御装置１１のコンピュータ１１Ａの記録部に記録される。
【０１３８】
この実施形態でも、ワークピース９にレーザー光により微細パターン３０を形成するためのレーザー加工作業は、制御装置１１がレーザー発振器１、ポリゴンミラー装置６０、可変マスク６５、レーザー光到達位置修正装置７及びワークピース移動装置１０を駆動制御することにより行われる。レーザー加工作業の開始時には、可変マスク６５のセル配置面６５Ａの全体には、制御装置１１の駆動制御により、図１９で示されているセルパターン７３が形成されており、このセルパターン７３は、図８で示した多数個の区域３１のうち、第１番目の区域３１Ａに含まれている部分パターン３３Ａと対応するものである。
【０１３９】
そして、制御装置１１の駆動制御によりレーザー発振器１からレーザー光がパルス光となって発振され、このレーザー光がビームスプリッタ６３により、図１８の２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄに分割された後に、これらのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１により反射されて可変マスク６５のセル配置面６５Ａに照射される。この照射は、制御装置１１による駆動制御により多角形ミラー６１が一方向に回転することにより、これらのレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、セル配置面６５Ａに設定されている前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７側から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２側へ順番に走査することにより行われる。図１９〜図２４は、この走査により、パルス光となっているレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが照射された小領域を示しており、図１９〜図２４において、ハッチングが付されている２個の小領域が、レーザー光１２Ｃ，１２Ｄが同時に照射されている小領域である。
【０１４０】
このようにレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、セル配置面６５Ａに設定されている前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７側から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２側へ順番に走査しているとき、セルパターン７３の一部を形成するものであって、パルス光となっている２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの照射が終了した２個の小領域に形成されていたパターンは、制御装置１１の駆動制御により順次消去される。そして、レーザー光の照射が終了した２個の小領域には、図２０〜図２４に示されているように、制御装置１１の駆動制御により小領域パターン７４が順次形成される。これらの小領域パターン７４は、図２５で示した分割パターン７２と対応するものであり、レーザー光の照射が終了した２個の小領域に形成される小領域パターン７４は、この照射が終了したそれぞれの小領域Ｃ１〜Ｃ１２と対応している図２５の分域Ｅ１〜Ｅ１２に含まれている分割パターン７２と対応したものになる。
【０１４１】
すなわち、制御装置１１は、レーザー光１２Ｃ，１２Ｄの照射が終了した２個の小領域に、これらの小領域と対応している２個の分域に含まれている分割パターン７２と対応する小領域パターン７４を形成する制御を、可変マスク６５に対して行うのである。言い換えると、制御装置１１は、レーザー光の照射が終了した２個の小領域に配置されている多数の液晶によるパターンを、ワークピース移動装置１０によるワークピース９の移動によってこのワークピース９に微細パターン３０を形成するための次のパターンである小領域パターン７４に変更することを開始するのである。
【０１４２】
以上のように２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、図１９で示す偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２まで順番に走査することが終了すると、これら２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１が制御装置１１の駆動制御により上述と同じ一方向へ回転することにより、再び偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域Ｃ１，Ｃ７から他方の端部の小領域Ｃ６，Ｃ１２まで順番に走査することを繰り返す。このようにして２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが走査するときのセル配置面６５Ａには、図８の第２番目の区域３１Ｂに含まれている部分パターン３３Ｂと対応するセルパターンが形成されている。
【０１４３】
このようにして繰り返される２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄによる走査は、制御装置１１によって駆動制御されるワークピース移動装置１０により、ワークピース９がＸ方向に連続して移動しながら行われ、また、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２のうち、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、すなわち、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がワークピース移動装置１０によりＸ方向に移動する距離は、図１９で示した１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離、すなわち、図２５で示した１個の分域のＸ方向寸法Ｌ７の２倍と同じ距離となる。
【０１４４】
本実施形態は、これでの実施形態と同様に、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態となっている。このため、本実施形態では、制御装置１１により駆動制御されるワークピース移動装置１０によるワークピース９のＸ方向における移動方向は、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１による２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの上述した走査方向と同じとなっている。
【０１４５】
このように本実施形態では、制御装置１１によるワークピース移動装置１０の制御によって行われるワークピース９のＸ方向の移動が、連続移動となっているとともに、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが可変マスク６５の２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がＸ方向に移動する距離は、図１９のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離となっており、また、ワークピース９が移動する方向は、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの上記走査方向と同じ方向になっている。
【０１４６】
これにより、ワークピース９をＸ方向に連続移動させながら、制御装置１１の駆動制御により可変マスク６５のセル配置面６５Ａに形成したパターンと対応するパターンを、ワークピース９において、Ｘ方向に形成することができる。
【０１４７】
本実施形態は、上述したように、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態となっているため、ワークピース９が、制御装置１１によって駆動制御されるワークピース移動装置１０により移動する軌跡を、図１２で示した軌跡と同じにする。したがって、図１２の矢印Ａ’で示されているように、ワークピース９は、最初にＸ方向に連続移動により前進し、この前進移動が矢印Ａ’の端部に達すると、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、矢印Ｂ’の方向へ、図１９で示すＹ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動する。この後、ワークピース９は、矢印Ｃ’の方向へ、連続的に後退移動し、この後退移動が、矢印Ｃ’の方向の端部に達すると、ワークピース９は、Ｙ方向のうち、矢印Ｄ’の方向へ、Ｙ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動する。そして、これ以後は、上述と同様にしてワークピース９は、矢印Ｅ’の方向へ連続的に前進移動することと、矢印Ｆ’の方向へＹ方向寸法Ｌ６と対応する距離だけ前進移動することと、矢印Ｇ’の方向へ連続的に後退移動することとを行い、ワークピース９の後退移動が矢印Ｇ’の方向の端部に達すると、制御装置１１によってワークピース移動装置１０が駆動制御されることにより、ワークピース９の移動は停止する。
【０１４８】
そして、この実施形態において、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２を、前半の大領域Ｄ１と後半の大領域Ｄ２とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することは、ワークピース９が図１２の矢印Ａ’，Ｅ’の方向に前進移動するときと、図１２の矢印Ｃ’，Ｇ’の方向に後退移動するときでは、逆とする。すなわち、ワークピースが、図１２の矢印Ｃ’，Ｇ’の方向に後退移動するときには、図１９で示す大領域Ｄ１が後半の大領域となるとともに、大領域Ｄ２が前半の大領域となり、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、前半の大領域Ｄ２と後半の大領域Ｄ１とについて、一方の端部の小領域Ｃ１２，Ｃ６側から他方の端部の小領域Ｃ７，Ｃ１側へ順番に走査するようにする。このように２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄの走査方向を逆とすることは、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転方向を逆転させることにより行われる。
【０１４９】
以上により、本実施形態においては、ワークピース９をＸ方向に連続移動させながら、このワークピース９に図７及び図８で示した微細パターン３０を形成することができる。
【０１５０】
この実施形態によると、ワークピース９のＸ方向への移動を、断続移動ではなく、連続移動とすることができるため、ワークピース９のＸ方向への移動時間を一層短縮することができ、これにより、ワークピース９に微細パターン３０を形成する作業の一層高効率化を図ることができる。
【０１５１】
なお、上述の説明では、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが、偶数個の小領域Ｃ１〜Ｃ１２のうち、前半の大領域と後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、すなわち、２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄが２個の小領域を同時に照射するごとに、ワークピース９がＸ方向に移動する距離は、図１９で示した１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離としたが、この移動距離を、前述した実施形態についての説明から分かるように、１個の小領域のＸ方向寸法Ｌ５の２倍に対応する距離よりも短い距離としてもよく、また、ワークピース９がＹ方向に移動距離は、Ｙ方向寸法Ｌ６よりも短い距離としてもよい。
【０１５２】
また、本実施形態は、図１７で示した可変マスク６５から縮小投影レンズ群８を介してワークピース９に到達したレーザー光によってワークピース９に形成される結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転していないときの実施形態であったため、ワークピース９のＸ方向における移動方向は、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転によって行われる２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄのセル配置面６５Ａについての走査方向と同じ方向となっていたが、上記結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９のＸ方向における移動方向を、ポリゴンミラー装置６０の多角形ミラー６１の回転によって行われる２個のレーザー光１２Ｃ，１２Ｄのセル配置面６５Ａについての走査方向とは逆の方向とする。
【０１５３】
また、このように上記結像が、Ｘ方向及びＹ方向について反転しているときには、ワークピース９の移動軌跡を図２６で示したものとする。
【０１５４】
さらに、本実施形態も、可変マスクに多数配置されているセルが、作動速度が遅い液晶の場合に有効に適用することができる。また、本実施形態は、可変マスクに配置されているセルが前述のミラーである場合にも、適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明は、例えば、タッチパネル、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、有機ＥＬ、太陽光発電パネルを製造するために利用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ レーザー発振器
５，４５，５５，６５ 可変マスク
５Ａ，５５Ａ，６５Ａ セル配置面
７ レーザー光到達位置修正装置
７Ａ Ｘ方向レーザー光到達位置修正装置
７Ｂ Ｙ方向レーザー光到達位置修正装置
９ ワークピース
９Ａ 基材
９Ｂ 薄膜である導電膜
１０ ワークピース移動装置
１１ 制御装置
１２，１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ レーザー光
１３ 透光板
３０ 微細パターン
３１ ワークピースに設定される区域
３２ セルパターン
５０，６０ ポリゴンミラー装置
５１，６１ ポリゴンミラー装置の多角形ミラー
Ａ１〜Ａ１１ 領域
Ｃ１〜Ｃ１２ 小領域
Ｄ１ 大領域
Ｄ２ 大領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発振するレーザー発振器と、前記レーザー光で加工されるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へ前記ワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有し、このワークピース移動装置で移動し、かつ基材の表面に薄膜を設けることによって形成されている前記ワークピースの前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工するレーザー加工装置において、
前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工することによって前記ワークピースに形成される加工パターンは、微細パターンであり、
前記レーザー発振器と前記ワークピースとの間に配置され、前記レーザー光を前記ワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、これらのセルの選択的作動によってセルパターンが形成される可変マスクと、前記レーザー発振器、前記可変マスク及び前記ワークピース移動装置を制御するための制御装置と、を有し、
この制御装置の制御によって行われる前記レーザー発振器からの前記レーザー光の発振と、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動と、前記制御装置による前記可変マスクの前記多数のセルの個別的制御によって行われる前記セルパターンの変更とにより、前記ワークピースに前記微細パターンが形成されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振される前記レーザー光は、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分の全体に照射されることを特徴するレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、前記制御装置は、前記レーザー発振器の制御を制御することにより、前記レーザー光を前記部分の全体に照射することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動が連続移動となっていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分には、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域が設定されており、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振された前記レーザー光の前記可変マスクへの照射は、このレーザー光が、前記複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われ、
前記制御装置は、前記レーザー光の照射が終了した領域に配置されている前記多数のセルによるパターンを、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始し、
前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は断続移動であり、
前記レーザー光が、前記複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するごとに、前記制御装置が前記ワークピース移動装置を制御することにより、前記ワークピースは、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー発振器と前記可変マスクとの間には、前記制御装置により制御され、前記レーザー光を前記可変マスクに照射するためのポリコンミラー装置が配置されており、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、前記レーザー光が、前記複数個の領域を、前記一方の端部の領域側から前記他方の端部の領域側へ順番に走査することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振されて前記可変マスクに照射される前記レーザー光は、前記一方の方向に分割された２個のレーザー光となっており、
前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分には、前記一方の方向における寸法が同じになっていて、この一方の方向に区分けされた偶数個の小領域が設定され、これらの小領域のうち、前半の複数個の小領域により前半の大領域が形成されているとともに、この前半の小領域の個数と同数になっている後半の小領域により後半の大領域が形成されており、パルス光となっている前記２個のレーザー光の前記可変マスクへの照射は、これらのレーザー光が、前記偶数個の小領域を、前記前半の大領域と前記後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することにより行われ、
前記制御装置は、前記レーザー光の照射が終了した小領域に配置されている前記多数のセルによるパターンを、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始し、
前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は連続移動であり、
前記２個のレーザー光が、前記偶数個の小領域のうち、前記前半の大領域と前記後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、前記制御装置は前記ワークピース移動装置に、前記ワークピースが前記一方の方向における前記小領域の寸法の２倍に対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを行わせることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー発振器と前記可変マスクとの間には、前記制御装置により制御され、前記２個のレーザー光を前記可変マスクに照射するためのポリコンミラー装置が配置されており、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、前記２個のレーザー光が、前記偶数個の小領域を、前記前半の大領域と前記後半の大領域とについて、前記一方の端部の小領域側から前記他方の端部の小領域側へ順番に走査することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のレーザー加工装置において、前記可変マスクと前記ワークピース移動装置との間には、前記レーザー光が前記ワークピースに到達する位置を、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動の真直度誤差が修正された位置とするためのレーザー光到達位置修正装置が配置されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー光到達位置修正装置は、前記レーザー光が通過可能であってこのレーザー光に対する傾き角度が調整可能となった透光板を含んで構成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の両方の移動であり、
前記レーザー光到達位置修正装置には、前記レーザー光の進行方向に並設されたＸ方向用レーザー光到達位置修正装置とＹ方向用レーザー光到達位置修正装置とがあり、前記Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置の前記透光板は、前記Ｘ方向に対する傾き角度が調整可能となっており、前記Ｙ方向用レーザー光到達位置修正装置の前記透光板は、前記Ｙ方向に対する傾き角度が調整可能となっていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の両方の移動であり、
前記制御装置が前記ワークピース移動装置に行う制御は、前記ワークピースが、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離を前記Ｘ方向に前進移動した後に、前記ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を前記Ｙ方向に前進移動し、次いで、前記ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離を前記Ｘ方向に後退移動することを行わせる制御であることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のレーザー加工装置において、前記可変マスクの前記セルはミラーによって形成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のレーザー加工装置において、前記可変マスクの前記セルは液晶によって形成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
レーザー光を発振するレーザー発振器と、前記レーザー光で加工されるワークピースがセットされ、互いに直交するＸ方向とＹ方向のうち、少なくとも一方の方向へ前記ワークピースを移動させるためのワークピース移動装置と、を有し、このワークピース移動装置で移動し、かつ基材の表面に薄膜を設けることによって形成されている前記ワークピースの前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工するレーザー加工装置において、
前記薄膜の一部を前記レーザー光により除去加工することによって前記ワークピースに形成される加工パターンは、微細パターンであり、
前記レーザー発振器と前記ワークピースとの間に配置され、前記レーザー光を前記ワークピースへ選択的に到達、不到達させるために作動する多数のセルを備えているとともに、これらのセルの選択的作動によってセルパターンが形成される可変マスクと、前記レーザー発振器、前記可変マスク及び前記ワークピース移動装置を制御するための制御装置と、を有し、
この制御装置の制御によって行われる前記レーザー発振器からの前記レーザー光の発振と、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動と、前記制御装置による前記可変マスクの前記多数のセルの個別的制御によって行われる前記セルパターンの変更とにより、前記ワークピースに前記微細パターンが形成されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振される前記レーザー光は、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分の全体に照射されることを特徴するレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動の距離が、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離に達するごとに、前記制御装置は、前記レーザー発振器の制御を制御することにより、前記レーザー光を前記部分の全体に照射することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動が連続移動となっていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分には、前記一方の方向に区分けされた複数個の領域が設定されており、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振された前記レーザー光の前記可変マスクへの照射は、このレーザー光が、前記複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査することにより行われ、
前記制御装置は、前記レーザー光の照射が終了した領域に配置されている前記多数のセルによるパターンを、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始し、
前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は断続移動であり、
前記レーザー光が、前記複数個の領域を、一方の端部の領域側から他方の端部の領域側へ順番に走査するごとに、前記制御装置が前記ワークピース移動装置を制御することにより、前記ワークピースは、前記一方の方向における前記部分の寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー発振器と前記可変マスクとの間には、前記制御装置により制御され、前記レーザー光を前記可変マスクに照射するためのポリコンミラー装置が配置されており、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、前記レーザー光が、前記複数個の領域を、前記一方の端部の領域側から前記他方の端部の領域側へ順番に走査することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置で制御される前記レーザー発振器からパルス光となって発振されて前記可変マスクに照射される前記レーザー光は、前記一方の方向に分割された２個のレーザー光となっており、
前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分には、前記一方の方向における寸法が同じになっていて、この一方の方向に区分けされた偶数個の小領域が設定され、これらの小領域のうち、前半の複数個の小領域により前半の大領域が形成されているとともに、この前半の小領域の個数と同数になっている後半の小領域により後半の大領域が形成されており、パルス光となっている前記２個のレーザー光の前記可変マスクへの照射は、これらのレーザー光が、前記偶数個の小領域を、前記前半の大領域と前記後半の大領域とについて、一方の端部の小領域側から他方の端部の小領域側へ順番に走査することにより行われ、
前記制御装置は、前記レーザー光の照射が終了した小領域に配置されている前記多数のセルによるパターンを、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動によってこのワークピースに前記微細パターンを形成するための次のパターンに変更することを開始し、
前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は連続移動であり、
前記２個のレーザー光が、前記偶数個の小領域のうち、前記前半の大領域と前記後半の大領域のそれぞれ１個の小領域を同時に照射するごとに、前記制御装置は前記ワークピース移動装置に、前記ワークピースが前記一方の方向における前記小領域の寸法の２倍に対応する距離又はこの距離よりも短い距離を移動することを行わせることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー発振器と前記可変マスクとの間には、前記制御装置により制御され、前記２個のレーザー光を前記可変マスクに照射するためのポリコンミラー装置が配置されており、このポリゴンミラー装置の多角形ミラーの一方向への回転により、前記２個のレーザー光が、前記偶数個の小領域を、前記前半の大領域と前記後半の大領域とについて、前記一方の端部の小領域側から前記他方の端部の小領域側へ順番に走査することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のレーザー加工装置において、前記可変マスクと前記ワークピース移動装置との間には、前記レーザー光が前記ワークピースに到達する位置を、前記ワークピース移動装置による前記ワークピースの移動の真直度誤差が修正された位置とするためのレーザー光到達位置修正装置が配置されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザー加工装置において、前記レーザー光到達位置修正装置は、前記レーザー光が通過可能であってこのレーザー光に対する傾き角度が調整可能となった透光板を含んで構成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の両方の移動であり、
前記レーザー光到達位置修正装置には、前記レーザー光の進行方向に並設されたＸ方向用レーザー光到達位置修正装置とＹ方向用レーザー光到達位置修正装置とがあり、前記Ｘ方向用レーザー光到達位置修正装置の前記透光板は、前記Ｘ方向に対する傾き角度が調整可能となっており、前記Ｙ方向用レーザー光到達位置修正装置の前記透光板は、前記Ｙ方向に対する傾き角度が調整可能となっていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザー加工装置において、前記制御装置による前記ワークピース移動装置の制御によって行われる前記ワークピースの移動は、前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の両方の移動であり、
前記制御装置が前記ワークピース移動装置に行う制御は、前記ワークピースが、前記可変マスクのセル配置面のうち、前記セルパターンが形成される部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離を前記Ｘ方向に前進移動した後に、前記ワークピースが、前記部分のＹ方向寸法と対応する距離又はこの距離よりも短い距離を前記Ｙ方向に前進移動し、次いで、前記ワークピースが、前記部分のＸ方向寸法と対応する距離よりも長い距離を前記Ｘ方向に後退移動することを行わせる制御であることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のレーザー加工装置において、前記可変マスクの前記セルはミラーによって形成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のレーザー加工装置において、前記可変マスクの前記セルは液晶によって形成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−９６２４６（Ｐ２０１２−９６２４６Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４１６５（Ｐ２０１０−２４４１６５）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（３０３０１８０５６）株式会社ユーアイテック (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（３０３０１８０５６）株式会社ユーアイテック (1)
【Ｆターム（参考）】
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