以下、本発明の実施形態を、主にガラス� ��板加工用のレーザスクライブ装置を例にし� ��、図面に基づいて説明する。なお、本実施� ��のレーザスクライブ装置は、レーザ照射条� ��を調整すれば、そのままレーザアブレーシ� ��ン装置として利用することもできる。

[実施形態1]
 図1は本発明の一実施形態であるレーザ加工 装置LM1の全体構成図である。レーザ加工装置 LM1は、主に、レーザ光源10、レーザ走査光学� ��20、テーブル40、基板誘導機構50、トリガ機� ��60から構成される。

(レーザ光源)
 レーザ光源10には、CO ₂ レーザが用いられる。CO ₂ レーザの代わりにCOレーザ、エキシマレーザ� ��用いてもよい。レーザ光源10からは断面形� �が円形のレーザビーム(元ビームL0)が出射さ� ��る。なお、レーザアブレーション加工の場� ��には、基板材料を溶融、蒸散させることが� ��きる波長、エネルギー密度のレーザ光源を� ��いることになる。

(レーザ走査光学系)
 レーザ走査光学系20は、大別すると、レー� �ビームの断面形状を調整するビーム整形部21 と、主としてレーザビームをテーブル面(XY方 向)に沿って移動(走査)する走査機構22と、ビ� ��ム整形部21から出射したレーザビームを走� �機構22に導く光路調整部23とからなる。なお� ��テーブル面のうちX方向を走査軸方向(スク� �イブを行う方向)、Y方向を送り軸方向とする 。

 ビーム整形部21について説明する。ビー� �整形部21は、レーザ光源10から出射された元� ��ームを、断面形状が楕円形である平行ビー� ��に整形するとともに、平行ビームの長軸径� ��短軸径を調整するための複数の光学素子か� ��なる。

 図2(a)は楕円形の平行ビームを出射するビー ム整形部21の構成例を示す図である。このビ� ��ム整形部21は、第一放物面鏡(凹面)M1、第二� ��物面鏡(凸面)M2、第三放物面鏡M3(凸面)、第� �放物面鏡M4(凹面)の4つの光学素子からなる。 このうち第一放物面鏡(凹面)M1と第二放物面� �(凸面)M2とは、互いの焦点を一致させて、共� ��点F ₁₂ となるように配置してある。これらは第一の ビーム変形ユニットU1を構成する。また、第� ��放物面鏡(凸面)M3と第四放物面鏡(凹面)M4と� �ついても互いの焦点が一致し、共焦点F ₃₄ となるように配置してある。これらは第二の ビーム変形ユニットU2を構成する。

 そして、第一放物面鏡(凹面)M1から第二放 物面鏡(凸面)M2へ向かうレーザビームの進行� �向がXY面方向となり、第二放物面鏡M2で反射� ��たレーザビームは第三放物面鏡M3へ向けら� �、第三放物面鏡(凸面)M3から第四放物面鏡(凹 面)M4へ向かうレーザビームの進行方向がXZ面� ��なるように、これら4つの放物面鏡が立体的 に配置される。

 このような配置により、第一放物面鏡M1は� �X方向に進行する円形断面の元ビームL0(図2(b) 参照)を、XY面方向に反射する。そのときZ方� �のビーム幅はそのままでありY方向のビーム� ��は集束しながら進行するようになり、第二� ��物面鏡M2に入射する。第二放物面鏡M2は、共 焦点F ₁₂ となるように配置してあることにより、Y方� �に集束するレーザビームを反射すると、再� �平行ビームL1(図2(c)参照)となって、X方向に� �けて進行するようになる。この平行ビームL1 のZ方向のビーム幅は、元ビームL0のままであ り、Y方向のビーム幅が縮小された楕円形状� �断面を有するレーザビームとなる。

 さらに、平行ビームL1が進行して第三放� �面鏡M3で反射されると、Y方向のビーム幅は� �のままでありX方向のビーム幅を拡大しなが� ��XZ面内を進行するようになり、第四放物面� �M4に入射する。

 第四放物面鏡M4は、共焦点F ₃₄ となるように配置してあることにより、X方� �に拡大するレーザビームを反射すると、再� �平行ビームL2(図2(d)参照)になって、X方向に� �けて進行するようになる。この平行ビームL2 のZ方向のビーム幅は、元ビームL0より拡大さ れ、Y方向のビーム幅は元ビームより縮小さ� �た長い長軸の楕円形状の断面を有するレー� �ビームとなる。

 そして、ビーム整形部21により整形され� �断面形状が楕円形の平行ビームL2は、後段の 光路調整部23および走査機構22を経て、基板G� ��に楕円形状のビームスポットBSを形成する� �うになる。したがって、これら4つの放物面� ��M1~M4の光学定数を調整することにより、所� �の長軸幅、短軸幅を有する平行光束の楕円� �状のビームスポットを形成することができ� �。

 その場合、放物面鏡の光学定数の調整は� ��第一ビーム変形ユニット(第一放物面鏡M1、� ��二放物面鏡M2)ごとに、あるいは第二ビーム� ��形ユニットU2(第三放物面鏡M3、第四放物面� �M4)ごとに交換するように行い、交換したと� �にユニットごとの共焦点関係を維持するよ� �にして平行ビームが出射されるようにする� �そのため、予め、共焦点となる対の放物面� �を複数セット用意しておくのが好ましい。

 なお、ユニットを形成する対の放物面鏡� ��共焦点を形成していない場合は、後述する� ��路調整部23において、シリンドリカルレン� �等を光路上に配置して、平行光束を形成す� �ように調整することもできる。

 また、上記のビーム整形部21では、ビー� �変形ユニットを二つ(U1,U2)使用したが、これ� ��一つにすることもできる。第一のビーム変� ��ユニットU1だけを用いた場合は、元ビーム� �一方向に縮小して短軸幅を定めた平行ビー� �L1を後段に出射することになる。また、第二 のビーム変形ユニットU2だけを用いた場合は� ��元ビームを一方向に拡大して長軸幅を定め� ��平行ビームを後段に出射することになる。

 次に光路調整部23について説明する。光� �調整部23は、図1に示すように、2つの平面鏡M 5、M6からなる。平面鏡M5はX方向に進行する平 行ビームL2を屈曲し、Z方向に進行する平行ビ ームL3を形成する。平行ビームL2の光路長(M4~M 5間距離)を調整することにより、走査機構22� �の間のX方向の調整が行われる。また、平面� ��M6はZ方向に進行する平行ビームL3をY方向に� ��曲し、Y方向に進行する平行ビームL4を形成� ��る。平行ビームL3の光路長(M5~M6間距離)を調� ��することにより、走査機構22との間の高さ(Z 方向)調整が行われる。さらに後述する走査� �構の平面鏡M7が原点位置にあるとき(図1参照) の平行ビームL4の光路長(M6~M7間距離)を調整す ることにより、走査機構22との間のY方向の調 整が行われる。

 また、光路調整部23では、前段のビーム� �形部21から出射されるレーザビームが平行光 束でない場合には、光路上に平行光束形成用 のレンズを介在させてもよい。具体的にはシ リンドリカルレンズや凹面レンズ、凸面レン ズを用いて平行光束を形成する。

 次に、走査機構22について説明する。走査� �構22は、軸線がY方向(送り軸方向)に向けられ たガイドレール25と、図示しない駆動機構に� ��りガイドレール25に沿って移動可能に取り� �けられる平面鏡M7(送り軸移動鏡)と、平面鏡M 7に一体に固定され、軸線がX方向(走査軸方向 )に向けられたガイドレール26と、図示しない 駆動機構によりガイドレール26に沿って移動� ��能に取り付けられる平面鏡M8(走査軸移動鏡) と、水平方向に対する平面鏡M8の取付角度(XZ� ��の取付角度)を調整する角度調整用のアジャ スタ27とからなる。
 なお、ガイドレール25は、ガイドレール26を 安定化するために、平行な第二のガイドレー ルを、テーブル40を挟んで対辺側に設け、Y方 向の2本の平行なガイドレール25でX方向のガ� �ドレール26を支えてもよい。

 便宜上、ガイドレール25の最も平面鏡M6に近 い位置(図1参照)を平面鏡M7の原点位置とする� ��平面鏡M7は、原点位置で平面鏡M6からの平行 ビームL4を屈曲し、平行ビームL5を平面鏡M8に 導くように角度が調整してある。このとき平 行ビームL4はY方向に進行し、また、平面鏡M7� ��ガイドレール25に沿ってY方向に移動するの� ��、平面鏡M7がガイドレール25のどの位置に移 動しても、平行ビームL4は平面鏡M7で反射さ� �、平面鏡M8に導かれるようになる。
 そして、平面鏡M8は平行ビームL5を屈曲し、 基板Gの上にビームスポットBSを形成する。こ のとき平行ビームL5はX方向に進行し、また、 平面鏡M8もガイドレール26に沿ってX方向に移� ��するので、平面鏡M8がガイドレール26のどの 位置に移動しても、平行ビームL5は平面鏡M8� �反射され、基板Gの上に同一形状のビームス� ��ットBSが形成される。しかも形成されるビ� �ムスポットは、常にX方向(走査軸方向)に長� �が向けられた楕円形状のビームスポットが� �成される。

 そして、平面鏡M8をX方向に移動することに� ��り、楕円形状のビームスポットBSは長軸をX� ��向に向けながらX方向に走査されるようにな る。
X方向に沿って平行に複数本の走査を行うと� �は、平面鏡M7によるY方向の移動と平面鏡M8に よるX方向の移動(走査)とを交互に行う。

 なお、上記の走査機構22では、X方向(走査 軸方向)の移動とY方向(送り軸方向)の移動と� �行えるようにしたが、例えば基板の一方向� �ついてレーザ加工する走査本数が1本だけの� ��合等では、Y方向に移動させる必要性が少な いので、平面鏡M7を固定鏡にして、平面鏡M8� �けをX方向に移動するようにしてもよい。こ� ��場合は、後述する基板誘導機構50で基板位� �を調整すればよい。

 次にアジャスタ27によるビームスポットBS の調整について説明する。ビームスポットBS� ��形状は、主としてビーム整形部21の光学素� �の光学定数を変更することによって調整す� �ことができるが、ビームスポットBSの長軸長 さを変える場合には、ビーム整形部21をその� ��まにして、アジャスタ27により行うことが� �きる。図3は、アジャスタ27による長軸長さ� �調整状態を示す図である。アジャスタ27によ り平面鏡M8の取付角度を変更して、平行ビー� ��L5の基板への入射角を調整することにより� �基板上に斜め入射させる。その結果、ビー� �スポットBSの長軸長さを変更することができ る。したがって、アジャスタ27を簡便なビー� ��長さの調整機構として利用することができ� ��。

(テーブル)
 次に、テーブル40について説明する。図4は� ��ーブル40の断面構造を示す図である。テー� �ル40は、多孔質部材からなり基板G(図1参照)� �載置される上面部材41と、上面部材41の周囲� ��密着し、さらに底面が形成され、上面部材4 1との間に中空空間42aが形成されるボディ42と 、中空空間42aに繋がる流路43が形成され、外� ��流路44に接続されるブラグ45と、流路43、外� ��流路44を介して中空空間42aを減圧する真空� �ンプ46と、流路43、外部流路44を介して中空� �間42aに加圧空気を送るエアー源47とからなる 。
これらのうち、中空空間42a、流路43、外部流� ��44、真空ポンプ46により、基板Gを上面部材41 に吸着させる吸着機構が形成される。また、 中空空間42a、流路43、外部流路44、エアー源47 により、基板Gを上面部材41から浮上させる浮 上機構が形成される。

 このテーブル40は、基板Gを上面部材41の上� �載置した状態で、真空ポンプ46を起動して開 閉弁を開くことにより、中空空間42aが減圧状 態になり、多孔質部材の上面部材41を介して� ��板Gが吸着される。
一方、基板Gを上面部材41の上に載置した状態 で、開閉弁を開いてエアー源47から空気を送� ��ことにより、中空空間42aが加圧状態になり� ��多孔質部材の上面部材41を介して加圧空気� �噴出されて基板Gが浮上するようになる。な� ��、このときは後述する基板誘導機構50によ� �て、基板Gの移動が制限されることになる。

(基板誘導機構)
 次に、基板誘導機構50について説明する。� �5は基板誘導機構50の構造を示す図である。� �板誘導機構50は、方形のテーブル40の対角コ� ��ナー48a、48bの近傍に取り付けられる一対の� ��動当接部51a、51bにより構成される。
 各可動当接部51a、51bは、図示しない駆動機� ��によって支軸52a、52bを中心に並進動作や旋� ��動作が行われる多関節アーム53a、53bを有す� ��。多関節アーム53a、53bの先端部分には、図� ��しない駆動機構により旋回動作が行われる� ��属製の当接部材54a、54bが取り付けられる。� ��接部材54a、54bは、それぞれ先端が左右に分� ��するように取り付けられ、基板Gと接する部 位が円柱形にしてある。この円柱の軸方向は 鉛直方向に向けられている。

 したがって、基板GをX方向、Y方向に移動� ��たいとき、あるいは回転移動したいときに� ��エアー源47(図4)を作動して基板Gを浮上させ� ��状態で、基板Gを当接部材54a、54bで押すこと により、基板Gが当接部材54a、54bに軽く接し� �がら、所望の位置に移動するようになる。� �た、当接部材54a、54bの位置を所望位置で停� �させ、エアー源47を停止し、真空ポンプ46を� ��動することにより、基板Gを所望位置に吸着 させることができる。

 なお、アライメントマークが形成されて� ��る基板Gの場合は、テーブル40に定義される� ��標系に対する取付位置が予め計測されてい� ��カメラ55a、55bを用いて、アライメントマー� ��を撮影することにより、アライメントマー� ��の現在位置から基板Gの位置ずれ量を求め、 移動量を算出し、基板誘導機構50により移動� ��せることで、基板Gの位置を自動調整するこ ともできる。

(トリガ機構)
 次に初期亀裂形成用のトリガ機構について� ��明する。なお、トリガ機構を取り付けるか� ��かは任意であり、トリガ機構を取り付けな� ��ときは、例えば、レーザアブレーション加� ��によって代用させることもできる。
 図1に示すように、トリガ機構60はカッター� ��イール61と、昇降機構62と、多関節アーム63� ��からなる。多関節アーム63は、基板誘導機� �50の多関節アーム53a、53bと同様の動きをする 。カッターホール61の刃先はX方向に向けてあ る。
 初期亀裂TRを形成するときは、多関節アー� �63により、カッターホイール61が初期亀裂を� ��成する位置の直上にくるようにする。そし� ��、昇降機構62により、カッターホイール61を 一時的に下降させて圧接することにより初期 亀裂TRを形成する。

(制御系)
 続いて、レーザ加工装置LM1の制御系につい� ��説明する。図6はレーザ加工装置LM1の制御系 を示すブロック図である。レーザ加工装置LM1 は、テーブル40の吸着機構および浮上機構を� ��動する吸着/浮上機構駆動部81、基板誘導機� ��50の可動当接部51a、51bを駆動する基板誘導� �構駆動部82、トリガ機構60の昇降機構61およ� �多関節アーム63を駆動するトリガ機構駆動部 83、走査機構22の平面鏡M7、M8を移動させる走� ��機構駆動部84、レーザビームを照射するレ� �ザ駆動部85、冷却ノズルを設けてビームスポ ットBSに追随する冷却スポットを形成すると� ��は冷媒ノズルから冷媒の噴霧を行う冷却ノ� ��ル駆動部86、CCDカメラ55a、55bによる撮像を� �うカメラ駆動部87の各駆動系が、コンピュー タ(CPU)で構成される制御部80によってコント� �ールされる。

 制御部50には、キーボード、マウス等の� �力装置からなる入力部91、および各種の表示 を行う表示画面からなる表示部92が接続され� ��必要なメッセージが表示画面に表示される� ��ともに、必要な指示や設定が入力できるよ� ��にしてある。

(動作例)
 次に、レーザ加工装置LM1による典型的な加� ��動作例について説明する。ここではアライ� ��ントマークが刻まれた定型のガラス基板Gを 、互いに直交する第一方向と第二方向とにス クライブする場合について説明する。説明の 便宜上、第一方向をガラス基板のx方向、第� �方向をガラス基板のy方向とし、アライメン� ��マークで位置決めを行ったときに、x方向が レーザ走査光学系のX方向に一致するものと� �る。

 ガラス基板Gがテーブル40の上に載置され� ��と、まず、基板誘導機構50を用いて基板Gの� ��置決めを行う。位置決めは、カメラ55a、55b� ��より、基板Gのアライメントマークを検出し 、位置ずれ量を求める。続いて可動当接部51a 、51bを駆動し、当接部材54a、54bを基板Gの基� �側面に接近させる。同時に浮上機構を作動� �せて、基板Gをテーブル面から浮上させる。� ��のときガラス基板Gは当接部材54a,54bとの接� �(4箇所)で移動が制限される。続いて、可動� �接部51a、51bを駆動して、基板Gを水平方向に� ��動(並進、回転)し、位置ずれ量が0になる位� ��で停止させる。そして浮上機構を停止し、� ��着機構を作動させることにより、基板Gをテ ーブル面に固定する。その結果、基板Gのx方� ��がレーザ走査光学系のX方向に一致した状態 で位置決めが完了する。

 続いて、トリガ機構60を駆動して、ガラス� �板Gのスクライブ開始位置に初期亀裂TRを作� �する。続いて、走査機構部22を駆動して、平 面鏡M7、M8の位置を調整し、ビームスポットBS が基板Gのスクライブ開始位置の外側にくる� �うにする。続いて、レーザビームを照射し� �がら平面鏡M8をX方向に移動(走査)することに より、ガラス基板のx方向にスクライブ加工� �行う。x方向のスクライブをさらに繰り返す� ��きは、平面鏡M7によるY方向の移動(レーザ停 止)と、平面鏡M8によるX方向の移動(走査)(レ� �ザ照射)とを交互に行う。
 このとき光路調整部23から出射されたレー� �ビームは平行光束の楕円ビームであること� �ら、平面鏡M7、平面鏡M8がどの位置に移動し� ��いても同じ形状のビームスポットBSを基板G� ��形成することができる。

 ガラス基板のx方向のスクライブ加工を終え ると、吸着機構を停止し、浮上機構を作動さ せて基板Gを浮上させる。続いて、可動当接� �51a、51bを駆動して、基板Gを水平方向に回転� ��動し、基板のy方向がレーザ走査光学系のX� �向に一致した状態で位置決めを完了する。� �いて、走査機構部22を駆動して、x方向のス� �ライブ加工と同様の走査を行う。
以上の動作により、ガラス基板Gにx方向、y方 向のスクライブ加工を完了する。

 本装置では、テーブル40の位置が固定され� �テーブル40を移動する必要がないので、装置 の設置スペースは、テーブル40の占有面積と� ��その周囲に配置される走査機構22等の領域� �けであるので、コンパクトな構造になる。
 駆動機構についても、重量の大きなテーブ� ��40の移動する駆動機構に比べると、走査機� �部22や基板誘導機構50は小さい駆動力の駆動� ��構だけでよい。

[実施形態2]
 次に、本発明の第二実施形態について説明� ��る。図7は本発明の第二実施形態であるレー ザ加工装置LM2の全体構成図であり、図8はレ� �ザ加工装置LM2の制御系を示すブロック図で� �る。図1~図6で説明した構成と共通部分につ� �ては、同符号を付すことにより、説明の一� �を省略する。レーザ加工装置LM2は、可変焦� �の放物面鏡を移動可能に取り付けた点、お� �び、この放物面鏡を駆動する放物面鏡駆動� �88を追加した制御部80aにした点がレーザ加工 装置LM1から変更された点である。

 図9は、レーザ加工装置LM2のビーム整形部21a の構成例を示す図である。
ビーム整形部21aは、第一放物面鏡(凹面)M1、� �二放物面鏡(凸面)M2、第三放物面鏡M3(凸面)、 第四放物面鏡M4(凹面)の4つの光学素子からな� ��。

 第一放物面鏡(凹面)M1は、位置が固定され、 焦点も一定にしてある。第二放物面鏡(凸面)M 2には、モータ(不図示)により第一放物面鏡M1� ��対してY方向に移動させる駆動機構71が設け� ��れている。そして、第一放物面鏡M1と第二� �物面鏡M2とは、互いの焦点を一致させて、共 焦点F ₁₂ となるように配置してある。これらは第一の ビーム変形ユニットU1を構成する。第二放物� ��鏡M2はその焦点を変える焦点駆動機構72を有 している。

 図10は焦点駆動機構72を有する第二放物面鏡 M2の構成を示す図であり、図10(a)はその斜視� �、図10(b)はその平面図である。第二放物面鏡 M2は、台座72a上に固定支軸72bが立ててあり、� ��堯性を有する放物面鏡本体72cの一端が固定� ��軸72bで支持されている。放物面鏡本体72cは� ��反射面が鏡面仕上げされた金属板(例えばス テンレス板)で形成されている。放物面鏡72c� �他端は可動支軸72dで支持される。可動支軸72 dの下には、台座72a上に設けられてX方向に移� ��可能な小型テーブル72eと、小型テーブル72e� ��上に設けられてY方向に移動可能な小型テー ブル72fと、小型テーブル72fの上に設けられて 左右回転(θ回転)が可能な小型テーブル72gと� �積層されており、可動支軸72dが小型テーブ� �72gに固定されている。これら小型テーブル� �モータ(不図示)により駆動される。そして、 この小型テーブル72e,72f,72gの位置を調整する� ��とにより、放物面鏡本体72cの反射面の形状� ��変えることができるので、予め小型テーブ� ��の位置と焦点との関係を求めておくことに� ��り、第二放物面鏡M2を所望の放物面形状に� �ることができるようにしてある。
第一放物面鏡M1に対し第二放物面鏡M2の位置� �移動したときは、その移動量に対応して放� �面形状を調整し、これら2つの放物面鏡M1,M2� �、互いに共焦点F ₁₂ となるように調整する。

 次に、第三放物面鏡M3および第四放物面鏡M4 について説明する。第三放物面鏡M3は、焦点� ��一定にしてある。第三放物面鏡(凸面)M3と第 四放物面鏡(凹面)M4とは、互いの焦点を一致� �せ、共焦点F ₃₄ となるように配置してある。これらは第二の ビーム変形ユニットU2を構成する。ビーム変� ��ユニットU2は、モータ(不図示)により、ユニ ット全体を第二放物面鏡M2の移動に連動してY 方向に移動させる駆動機構73が設けられてい� ��。したがって、第二放物面鏡M2から出射さ� �るレーザビームは常に第三放物面鏡M3に入射 され、さらに第四放物面鏡M4に出射されるよ� ��にしてある。また、第四放物面鏡M4には、� �三放物面鏡M3に対してZ方向に移動させる駆� �機構74が設けられ、さらに焦点駆動機構75(75a ~75g)が設けられている。焦点駆動機構75(75a~75g )の具体的構成は、図10で説明した第二放物面 鏡の焦点駆動機構72と同様であるので(72a~72g� �それぞれに75a~75gが対応)、説明を省略する。

 そして、第一放物面鏡(凹面)M1から第二放 物面鏡(凸面)M2へ向かうレーザビームの進行� �向がXY面方向となり、第二放物面鏡M2で反射� ��たレーザビームは第三放物面鏡M3へ向けら� �、第三放物面鏡(凸面)M3から第四放物面鏡(凹 面)M4へ向かうレーザビームの進行方向がXZ面� ��なるように、これら4つの放物面鏡が立体的 に配置される。

 このような配置により、第一放物面鏡M1は� �X方向に進行する円形断面の元ビームL0(図9(b) 参照)を、XY面方向に反射する。そのときZ方� �のビーム幅はそのままでありY方向のビーム� ��は集束しながら進行するようになり、第二� ��物面鏡M2に入射する。第二放物面鏡M2は、共 焦点F ₁₂ となるように配置してあることにより、Y方� �に集束するレーザビームを反射すると、再� �平行ビームL1(図9(c)参照)となって、X方向に� �けて進行するようになる。この平行ビームL1 のZ方向のビーム幅は、元ビームL0のままであ り、Y方向のビーム幅が縮小された楕円形状� �断面を有するレーザビームとなる。

 さらに、平行ビームL1が進行して第三放� �面鏡M3で反射されると、Y方向のビーム幅は� �のままでありX方向のビーム幅を拡大しなが� ��XZ面内を進行するようになり、第四放物面� �M4に入射する。

 第四放物面鏡M4は、共焦点F ₃₄ となるように配置してあることにより、X方� �に拡大するレーザビームを反射すると、再� �平行ビームL2(図9(d)参照)になって、X方向に� �けて進行するようになる。
 この結果、平行ビームL2のZ方向のビーム幅� ��、ビーム変形ユニットU2により元ビームL0よ り拡大され、ビーム変形ユニットU1によりY方 向のビーム幅は元ビームより縮小された長い 長軸の楕円形状の断面を有するレーザビーム となる。

 そして、ビーム整形部21aにより整形された� ��面形状が楕円形の平行ビームL2は、後段の� �路調整部23および走査機構22を経て、基板G上 に楕円形状のビームスポットBSを形成するよ� ��になる。
 このように、レーザ加工装置LM2によれば、� ��換用の放物面鏡セットを用意しておく代わ� ��に、可変焦点の放物面鏡を用いているので� ��比較的広範囲にビーム形状を変更すること� ��できる。

 図11~図13は、第二放物面鏡M2および第四放物 面鏡M4それぞれについて、位置および焦点を� ��更したときに出射されるレーザビームの形� ��を示した図である。
 第二放物面鏡M2の位置および焦点を調整す� �ことにより、Y方向の幅が縮小されるように� ��化する。また、第四放物面鏡M4の位置およ� �焦点を調整することにより、Z方向の幅が拡� ��されるように変化する。

[実施形態3]
 次に、本発明の第三実施形態について説明� ��る。
 図14は本発明の第三実施形態であるレーザ� �工装置LM3の全体構成図であり、図15はレーザ 加工装置LM3の制御系を示すブロック図である 。図1~図6で説明した構成と共通部分について は、同符号を付すことにより、説明の一部を 省略する。
 特に、レーザ光源10、テーブル40、基板誘導 機構50については図1と同じであり、説明を省 略する。
 レーザ加工装置LM3では、光路調整部23に長� �方向切替部30を設けるとともに、これを制御 する光路切替機構駆動部89を追加した制御部8 0bにした点がレーザ加工装置LM1から変更され� ��点である。

(レーザ走査光学系)
 レーザ走査光学系20は、大別すると、レー� �ビームの断面形状を調整するビーム整形部21 と、主としてレーザビームをテーブル面(XY方 向)に沿って移動する走査機構22と、ビーム整 形部21から出射したレーザビームを走査機構� ��22に導く光路調整部23とからなる。ビーム整 形部21については、図1と同じ構成であり、説 明を省略する。

 光路調整部23について説明する。光路調� �部23は、図14に示すように長軸方向切替部30� �平面鏡M6とからなり、ビーム整形部21と走査� ��構22との間に設けられる。光路調整部23は、 走査機構22へ楕円ビームを導く光路調整を行� ��とともに、レーザビームの長軸方向を変更� ��る調整を行う。

 図16は長軸方向切替部30の構成を示す斜視 図である。図17は長軸方向切替部30が第一状� �のときの構成および楕円ビームの進行する� �向を示す図(図17(a)は平面図、図17(b)は図17(a)� ��おけるA視)である。また、図18は長軸方向切 替部30が第二状態のときの構成および楕円レ� ��ザの進行する方向を示す図(図18(a)は平面図� ��図18(b)は図18(a)におけるA視)である。

 長軸方向切替部30は、平面鏡群(M11~M16)から� �る。平面鏡M11は、モータ31aで回転する支軸31 bにより90度回転する可動鏡にしてあり、光路 切替機構31として用いられる。
 また、平面鏡M16はスライド機構32によりY軸� ��向に移動するようにしてある。平面鏡M16は� ��路整合機構として用いられる。平面鏡M11と� ��面鏡M16とは連動し、図16および図17において 実線で示す第一の位置と、図16において一点� ��線で示すとともに図18において実線で示す� �二の位置とが切り替わるようにしてある。

 平面鏡M11が第一の位置にあるとき、ビー� ��整形部21からX方向に向けて進行する楕円ビ� ��ムL2は、平面鏡M11によるY方向への反射、平� ��鏡M12による-Z方向への反射、平面鏡M13によ� �-Y方向への反射、平面鏡M16による-Z方向への� ��射を繰り返して、平面鏡M6に進行するよう� �してある。このときに楕円ビームが通過す� �光路を第一光路とする。

 平面鏡M11が第二の位置にあるとき、ビー� ��整形部21からX方向に向けて進行する楕円ビ� ��ムL2は、平面鏡M11による-Y方向への反射、平 面鏡M14による-X方向への反射、平面鏡M15によ� ��-Z方向への反射を繰り返して平面鏡M6に進行 するようにしてある。このときに楕円ビーム が通過する光路を第二光路とする。第一光路 と第二光路とは平面鏡M16の位置で交差するよ うにしてあり、第二光路を通過した楕円ビー ムを使用するときは、平面鏡M16をスライド機 構32により光路から外すようにしてある。

 第一光路を通過した楕円ビームと第二光� ��を通過した楕円ビームとは、断面の形状は� ��じで、長軸方向が90度ずれている。したが� �て、光路切替機構31での光路選択により、互 いに長軸方向が直交する2種類の楕円ビーム� �選択して出射することができる。

 また、図14に示すように、長軸方向切替� �30は、X方向に進行する平行ビームL2を屈曲し 、Z方向に進行する平行ビームL3を形成するこ とになる。平行ビームL2の光路長(M4~M11間距離 )を調整することにより、走査機構部22との間 のX方向の位置調整が行われる。また、平面� �M6は-Z方向に進行する平行ビームL3を-Y方向に 屈曲し、-Y方向に進行する平行ビームL4を形� �する。平行ビームL3の光路長(M16~M6間距離)を� ��整することにより、走査機構22部との間の� �さ(Z方向)調整が行われる。さらに後述する� �査機構の平面鏡M7が原点位置(図14参照)にあ� �ときの平行ビームL4の光路長(M6~M7間距離)を� �整することにより、走査機構22との間のY方� �の位置調整が行われる。

 次に、ビームスポットBSを走査する走査� �構22について説明する。走査機構22は、軸線� ��Y方向に向けられたガイドレール25と、図示� ��ない駆動機構によりガイドレール25に沿っ� �移動可能に取り付けられる平面鏡M7と、平面 鏡M7に一体に固定され、軸線がX方向に向けら れたガイドレール26と、図示しない駆動機構� ��よりガイドレール26に沿って移動可能に取� �付けられる平面鏡M8とからなる。このうち平 面鏡M7および平面鏡M8は、長軸方向切替部30か ら出射された楕円ビームを基板に照射してビ ームスポットBSを形成するレーザ光学系を構� ��する。また、ガイドレール25、26と図示しな い駆動機構とはレーザ光学系を移動するため の移動機構を構成する。なお、テーブル40を� ��んで2本のガイドレール25を平行に設けるよ� ��にして、ガイドレール26を両側から移動可� �に支えるようにしてもよい。

 便宜上、ガイドレール25の最も平面鏡M6に 近い位置(図1参照)を平面鏡M7の原点位置とす� ��。平面鏡M7は、原点位置で平面鏡M6からの平 行ビームL4を反射し、平行ビームL5を平面鏡M8 に導くように角度が調整してある。このとき 平行ビームL4は-Y方向に進行する。平面鏡M7は ガイドレール25に沿ってY方向に移動するので 、平面鏡M7がガイドレール25上のどの位置に� �動しても、平行ビームL4は平面鏡M7により反� ��され、平面鏡M8に導かれるようになる。

 平面鏡M8は平行ビームL5を反射し、基板G� �上にビームスポットBSを形成する。このとき 平行ビームL5は-X方向に進行する。平面鏡M8は ガイドレール26に沿ってX方向に移動するので 、平面鏡M8がガイドレール26上のどの位置に� �動しても、平行ビームL5は平面鏡M8により反� ��され、基板Gの上に同一形状のビームスポッ トBSが形成される。

 基板上に形成されるビームスポットの長� ��方向は、長軸方向切替部30で、第一光路を� �択しているときはY方向を向く。また、第二� ��路を選択しているときはX方向を向く。した がって、平面鏡M8をX方向に移動(走査)すると� ��は、第二光路を選択することで走査方向と� ��軸方向とを一致させることができる。また� ��平面鏡M8をY方向に移動(走査)するときは、� �一光路を選択することで、走査方向と長軸� �向とを一致させることができる。

(トリガ機構)
 本実施形態のトリガ機構60は、図1に示した� ��のと同じ構成であるので、構成についての� ��明は省略する。
 本実施形態では、テーブル40の左辺に取り� �けたトリガ機構60の他に、刃先をY方向に向� �た第二のトリガ機構65を、図14の手前の辺ま� ��は奥の辺に設けることにより、X方向、Y方� �の二方向に沿って続けてレーザ加工すると� �に、効率的な加工を行うことができるよう� �してある。

(制御系)
 続いて、レーザ加工装置LM3の制御系につい� ��説明する。図15はレーザ加工装置LM3の制御� �を示すブロック図である。レーザ加工装置LM 1は、テーブル40の吸着機構および浮上機構を 駆動する吸着/浮上機構駆動部81、基板誘導機 構50の可動当接部51a、51bを駆動する基板誘導� ��構駆動部82、トリガ機構60の昇降機構61およ� ��多関節アーム63を駆動するトリガ機構駆動� �83、走査機構22の平面鏡M7、M8を移動させる走 査機構駆動部84、レーザビームを照射するレ� ��ザ駆動部85、冷却ノズルを設けてビームス� �ットBSに追随する冷却スポットを形成すると きは冷媒ノズルから冷媒の噴霧を行う冷却ノ ズル駆動部86、CCDカメラ55a、55bによる撮像を� ��うカメラ駆動部87、長軸方向切替部30の光路 切替機構31およびこれに連動する光路整合機� ��32を駆動する光路切替機構駆動部88の各駆動 系が、コンピュータ(CPU)で構成される制御部8 0によってコントロールされる。

 制御部50には、キーボード、マウス等の� �力装置からなる入力部91、および各種の表示 を行う表示画面からなる表示部92が接続され� ��必要なメッセージが表示画面に表示される� ��ともに、必要な指示や設定が入力できるよ� ��にしてある。

(動作例)
 次に、レーザ加工装置LM3による典型的な加� ��動作例について説明する。ここではアライ� ��ントマークが刻まれた定型のガラス基板Gを 、互いに直交する第一方向と第二方向とにス クライブする場合について説明する。説明の 便宜上、第一方向をガラス基板のx方向、第� �方向をガラス基板のy方向とし、アライメン� ��マークで位置決めを行ったときに、x方向が レーザ走査光学系のX方向に一致するものと� �る。

 ガラス基板Gがテーブル40の上に載置され� ��と、まず、基板誘導機構50を用いて基板Gの� ��置決めを行う。位置決めは、カメラ55a、55b� ��より、基板Gのアライメントマークを検出し 、位置ずれ量を求める。続いて可動当接部51a 、51bを駆動し、当接部材54a、54bを基板Gの基� �側面に接近させる。同時に浮上機構を作動� �せて、基板Gをテーブル面から浮上させる。� ��のときガラス基板Gは当接部材54a,54bとの接� �(4箇所)で移動が制限される。続いて、可動� �接部51a、51bを駆動して、基板Gを水平方向に� ��動(並進、回転)し、位置ずれ量が0になる位� ��で停止させる。そして浮上機構を停止し、� ��着機構を作動させることにより、基板Gをテ ーブル面に固定する。その結果、基板Gのx方� ��がレーザ走査光学系のX方向に一致した状態 で位置決めが完了する。

 続いて、トリガ機構60、65を駆動して、ガ ラス基板Gのスクライブ開始位置に初期亀裂TR を作成する。続いて、まずX方向の走査を行� �ため、ビームスポットBSの長軸がX方向に向� �ように長軸方向切替部30を駆動して第二光路 を選択する。続いて走査機構部22を駆動し、� ��面鏡M7、M8の位置を調整し、ビームスポット BSが基板Gのスクライブ開始位置の外側にくる ようにする。続いて、レーザビームBSを照射� ��ながら平面鏡M8をX方向に移動(走査)するこ� �により、ガラス基板のx方向にスクライブ加� ��を行う。x方向のスクライブをさらに繰り返 すときは、平面鏡M7によるY方向の移動(レー� �停止)と、平面鏡M8によるX方向の移動(走査)(� ��ーザ照射)とを交互に行う。

 ガラス基板のx方向のスクライブ加工を終え ると、Y方向の走査を行うため、ビームスポ� �トBSの長軸がY方向に向くように長軸方向切� �部30駆動して第一光路を選択する。続いて走 査機構部22を駆動して、平面鏡M7、M8の位置を 調整し、ビームスポットBSが基板Gのスクライ ブ開始位置の外側にくるようにする。続いて 、レーザビームBSを照射しながら平面鏡M8をY� ��向に移動(走査)することにより、ガラス基� �のy方向にスクライブ加工を行う。y方向のス クライブをさらに繰り返すときは、平面鏡M7� ��よるX方向の移動(レーザ停止)と、平面鏡M8� �よるY方向の移動(走査)(レーザ照射)とを交互 に行う。
 以上の動作により、ガラス基板Gにx方向、y� ��向のスクライブ加工を完了する。

 したがって本装置では、テーブル40を回転� �動する駆動機構も並進移動する駆動機構も� �いので、駆動力の大きな駆動機構は全く必� �ない。
 また、装置の設置スペースは、テーブル40� �占有する面積と、その周囲に配置される走� �機構22等の領域だけであるので、コンパクト な構造になる。
 また、x方向のスクライブとy方向のスクラ� �ブとを、基板を移動することなく続けて行� �ことができる。

(変形実施形態)
 実施形態3では、1つのレーザ光源10から出射 される円形ビーム(元ビーム)を、4つの放物面 鏡を用いたビーム整形部21により、平行光束� ��楕円ビームに整形したが、レーザ加工装置L M3のレーザ光源10に代えて、2つ以上のレーザ� ��源から出射される小径の円形ビームを用い� ��、より簡易な方法で実質的に平行光束の楕� ��ビームスポットとみなされるビームを形成� ��てもよい。すなわち、2つ以上のビームを並 べて照射することで、実質的に楕円ビームの 長軸方向と短軸方向を作ることができる。

 図19は、2つのレーザ光源10a,10bから出射され る2つの小径の円形ビームを、実質的な楕円� �ームとして照射するレーザ加工装置LM3の変� �実施例における楕円ビームの光路を示す斜� �図である。ここでは、2つの円形ビームを結� ��方向が実質的な長軸方向となる。なお、レ� ��ザビームを3つ並べた場合は直列状に3つの� �形ビームが並べられ、直列方向が長軸とな� �。この場合、レーザ光源10a、10bの取付位置� �調整機構が実質的にビーム整形部21として作 用する。
 便宜上、レーザ光源10aからの円形ビームを� ��丸、レーザ光源10bからの円形ビームを黒丸� ��図示すると、図19に示すような光路でビー� �スポットが基板上に形成される。
 この実施例では、平行光束の楕円ビームを� ��形する光学系を簡略にすることができる。