DE10150129C1 - Calibration method for laser machining device compares actual pattern described by laser beam with required pattern for correction of beam deflection unit - Google Patents

Calibration method for laser machining device compares actual pattern described by laser beam with required pattern for correction of beam deflection unit

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    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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Abstract

The method has the deflection unit (210,220) for the laser beam controlled for movement of the laser beam in a defined pattern, with detection of the position of the laser beam via a sensor (140) and comparison of the actual pattern described by the laser beam with the required pattern, for providing a correction factor for the deflection unit. The position of the sensor relative to the working plane (E) is determined by an image processing system (300) and taken into account during the calculation of the correction factor. Also included are Independent claims for the following: (a) a calibration device for a laser machining device; (b) a substrate holder for a laser machining device

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine sowie eine Kalibriereinrichtung für Laserbearbeitungsmaschinen, welche eine Laserquelle, eine Ablenkeinheit zum Ablenken des Laserstrahls der Laserquelle und eine Arbeitsebene aufweist, in welcher zu bearbeitende Substrate mittels des Laserstrahls bearbeitet werden können, indem der Laserstrahl mittels der Ablenkeinheit innerhalb eines Ablenkbereichs der Arbeitsebene abgelenkt wird.The invention relates to a method for calibrating a Laser processing machine and a calibration device for Laser processing machines, which are a laser source, a Deflection unit for deflecting the laser beam from the laser source and has a working level in which to be processed Substrates can be processed using the laser beam, by placing the laser beam inside by means of the deflection unit a deflection area of the working plane is deflected.

Laserbearbeitungsmaschinen werden beispielsweise zum direkten Strukturieren von elektrischen Schaltungsmustern auf gedruck­ ten Schaltungen oder anderen Substraten verwendet, auf wel­ chen später elektrische Bauelemente befestigt werden können. Typischerweise ist eine Laserbearbeitungsmaschine mit einer Laserquelle versehen, von welcher durch Belichten fotoemp­ findliche Schichten auf einen späteren Ätzschritt vorbereitet werden können oder direkt durch beispielsweise Verdampfen Maskierungsmaterialien entfernt werden können, welche zuvor auf dem Substrat abgeschieden wurden. Anstatt vorbestimmte Muster von einer Maske auf das Substrat zu kopieren, kann das Muster direkt mittels des Laserstrahls durch Beschreiben des Substrats auf dem Substrat ausgebildet werden. Hierbei ist das Laserlicht stark fokussiert, so daß ein hochgenaues Beschreiben möglich ist. Um das Beschreiben mittels des Laserstrahls schnell zu machen, wird der Laserstrahl inner­ halb eines Ablenkbereichs auf dem Substrat, beispielsweise mittels zwei Ablenkspiegeln, welche an erforderliche Positio­ nen schwenk- oder drehbar sind, über den Ablenkbereich abge­ lenkt. Dabei ist jeweils einem Paar von Drehwinkeln der beiden Ablenkspiegel eine Trefferlage des Laserstrahls in dem Ablenkbereich eindeutig zugeordnet. Der Laserstrahl ist dabei auf die Oberfläche des Substrats fokussiert. Hierzu wird beispielsweise eine Fokussier-Optik verwendet, welche im op­ tischen Pfad stromabwärts angeordnet ist.Laser processing machines, for example, become direct Structuring electrical circuit patterns on printed circuits or other substrates on which Chen electrical components can be attached later. Typically, a laser processing machine with one Provide laser source, from which by exposure fotoemp sensitive layers prepared for a later etching step can be or directly by, for example, evaporation Masking materials can be removed, which previously were deposited on the substrate. Instead of predetermined Copying patterns from a mask onto the substrate can do that Pattern directly using the laser beam by describing the Substrate are formed on the substrate. Here is the laser light is strongly focused, so that a highly accurate Describe is possible. To describe using the To make the laser beam fast, the laser beam becomes inner half a deflection area on the substrate, for example by means of two deflecting mirrors, which are connected to the required position NEN can be pivoted or rotated over the deflection area directs. A pair of angles of rotation is the two deflection mirrors a hit position of the laser beam in the Deflection area clearly assigned. The laser beam is there focused on the surface of the substrate. This will  For example, a focusing optics used in the op table path is arranged downstream.

Weil der Ablenkbereich in seiner Größe stark eingeschränkt ist, ein typischer Ablenkbereich weist Kantenlängen von 20 mm × 20 mm auf, ist das Substrat auf einem Substrathalter ange­ ordnet, welcher beispielsweise eine Vakuum-Haltevorrichtung ist. Der Substrathalter kann in der Substratebene positio­ niert werden, so daß die gesamte Oberfläche des Substrats un­ ter dem Ablenkbereich des Laserstrahls positioniert werden kann. Um die genaue Position des Substrats bestimmten zu kön­ nen, kann ein Bildverarbeitungssystem vorgesehen sein, wel­ ches im optischen Pfad koaxial zu der Fokussierungsoptik an­ geordnet ist, und durch welches jeder Teil des Substrats er­ faßt werden kann, welcher innerhalb des Ablenkbereichs des Laserstrahls liegt. Die Wellenlängen, welche von dem Bildver­ arbeitungssystem und der Laserquelle verwendet werden, sind nicht notwendigerweise identisch. Daher treten Abweichungen aufgrund chromatischer Aberration der Fokussierungsoptik auf, welche in der Regel für die Wellenlänge der Laserquelle opti­ miert ist.Because the deflection area is severely limited in size a typical deflection area has edge lengths of 20 mm × 20 mm, the substrate is attached to a substrate holder arranges which, for example, a vacuum holding device is. The substrate holder can positio in the substrate plane be renated so that the entire surface of the substrate un be positioned around the deflection area of the laser beam can. To be able to determine the exact position of the substrate NEN, an image processing system can be provided ches in the optical path coaxial to the focusing optics is ordered, and through which each part of the substrate he can be summarized, which is within the deflection range of the Laser beam lies. The wavelengths from the image ver work system and the laser source are used not necessarily identical. Therefore deviations occur due to chromatic aberration of the focusing optics, which usually opti for the wavelength of the laser source is lubricated.

Beispielsweise ist aus der DE 199 16 081 A1 ein Verfahren zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine bekannt, bei wel­ chem auf ein Testobjekt, das in einer besonderen Ausführungs­ form mit einem positionsempfindlichen Sensor versehen ist, Markierungen eingebracht werden. Aus der Differenz zwischen Soll- und Ist-Werten der Markierungen wird ein Korrekturfak­ tor berechnet, der bei der Berechnung von Ansteuerdaten für den Bearbeitungsprozess berücksichtigt wird.For example, DE 199 16 081 A1 describes a method for Calibration of a laser processing machine known, wel chem on a test object that is in a special execution form is equipped with a position-sensitive sensor, Markings are introduced. From the difference between Target and actual values of the markings become a correction factor calculated in the calculation of control data for the machining process is taken into account.

Aus der DE 44 37 284 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung ei­ ner Steuerung zur Ablenkung eines Laserstrahls bekannt, bei welchem ein lichtempfindliches Medium mit einem Laserstrahl an vorgegebenen Positionen zum Erzeugen eines Testbildes be­ strahlt wird. Anschließend werden digitalisierte Einzelbilder von Bildausschnitten des Testbildes erzeugt und die digitali­ sierten Einzelbilder zu einem digitalisierten Gesamtbild des Testbildes zusammengesetzt. Die Berechnung von Korrekturdaten für die Steuerung zur Ablenkung des Laserstrahls erfolgt auf der Grundlage eines Vergleichs von Ist-Positionen des Laser­ strahls auf dem digitalen Gesamtbild mit vorgegebenen Soll- Koordinaten.DE 44 37 284 A1 describes a method for calibration ner control for deflecting a laser beam known, at which is a photosensitive medium with a laser beam be at predetermined positions for generating a test image shines. Then digitized single images generated from image sections of the test image and the digitali  individual images into a digitized overall picture of the Test image composed. The calculation of correction data for the control to deflect the laser beam takes place on based on a comparison of actual positions of the laser beam on the overall digital image with specified target Coordinates.

Eines der Hauptprobleme, welches die Genauigkeit der Laserbe­ arbeitungsmaschine beeinflußt, ist die mittel- bis langfris­ tige Stabilität der Positionen der drei Systeme der Laserbe­ arbeitungsmaschine relativ zueinander, nämlich des Laserab­ tastsystems, welches aus der Laserquelle, den Ablenkspiegeln und der Fokussierungs-Optik besteht, des Bildverarbeitungs­ systems, welches beispielsweise aus einer CCD-Kamera, mindes­ tens einem Halbdurchlässigen Spiegel sowie der Fokussierungs- Optik besteht, sowie des Substratpositionierungssystems, zum Beispiel dem Substrattisch, welcher in zwei Richtungen in der Substratebene verfahrbar ist, relativ zueinander.One of the main problems affecting the accuracy of the laser machine is influenced, the medium to long term the stability of the positions of the three systems of the laser machine relative to each other, namely the Laserab touch system, which from the laser source, the deflecting mirrors and the focusing optics, the image processing systems, which for example from a CCD camera, min at least a semi-transparent mirror as well as the focusing Optics exist, as well as the substrate positioning system to Example the substrate table, which in two directions in the Substrate level is movable, relative to each other.

Die Stabilität dieser Positionen der drei Systeme der Laser­ bearbeitungsmaschine relativ zueinander wird beispielsweise beeinflußt durch physische Verformungen von Teilen der Laser­ bearbeitungsmaschine oder deren Komponenten aufgrund von thermischen Verschiebungen, Bewegung des Fundaments, usw. Ferner können sich das Substrat und/oder der Substrathalter aufgrund von Wärmeentwicklung durch die Bearbeitung mittels des Laserstrahls verformen. Darüber hinaus unterliegt auch die Punktgenauigkeit des Laserstrahls gewissen Schwankungen. Weitere Fehlerquellen sind die Aberration der Fokussierungs- Optik, chromatische Aberration zwischen der Laserquelle und dem Bildverarbeitungssystem, sowie die Positionierungsgenau­ igkeit des Substrathalters.The stability of these positions of the three systems of lasers processing machine relative to each other, for example influenced by physical deformation of parts of the laser processing machine or its components due to thermal shifts, movement of the foundation, etc. Furthermore, the substrate and / or the substrate holder can due to heat generated by machining deform the laser beam. It is also subject to the point accuracy of the laser beam certain fluctuations. Further sources of error are the aberration of the focusing Optics, chromatic aberration between the laser source and the image processing system, as well as the positioning accuracy the substrate holder.

Viele der vorgenannten Fehler können im wesentlichen durch Kalibriermittel korrigiert werden, wobei derartige Kalibrie­ rungen herkömmlicherweise zu lange dauern, um häufig wieder­ holt ausgeführt zu werden, ohne dabei die Produktivität der Laserbearbeitungsmaschine einzuschränken. Beispielsweise wird die Genauigkeit des Gesamtsystems herkömmlicherweise durch Belichten von Mustern in bekannten Abständen in X- sowie auch in Y-Richtung auf dem gesamten Substrat ermittelt. Hierbei wird die tatsächliche Position mittels eines dritten Refe­ renzmittels, wie beispielsweise einer Kalibriervorrichtung für das Koordinatensystem, ermittelt. Eine derartige Kalib­ rierung dauert mehrere Stunden und weist dennoch Ungenauig­ keiten aufgrund der begrenzten Genauigkeit der Kalibriervor­ richtung und deren Bildverarbeitungssystem auf.Many of the aforementioned errors can essentially be caused by Calibration means are corrected, such calibration traditionally takes too long to come back frequently catches up to running without losing productivity  Restrict laser processing machine. For example the accuracy of the overall system conventionally Expose patterns at known intervals in X- as well determined in the Y direction on the entire substrate. in this connection the actual position is determined by means of a third ref reference means, such as a calibration device for the coordinate system. Such a caliber The process takes several hours and is still inaccurate due to the limited accuracy of the calibration direction and its image processing system.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine sowie eine Kalib­ riereinrichtung für Laserbearbeitungsmaschinen anzugeben, bei welchen ein hochgenaues Kalibrieren von Laserbearbeitungsma­ schinen schnell und einfach durchführbar ist. Die verfahrens­ bezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kalibriereinrichtung für Laserbe­ arbeitungsmaschinen mit den Merkmalen nach Anspruch 5 gelöst. It is therefore an object of the invention to provide a method for Calibrate a laser processing machine as well as a calib riereinrichtung for laser processing machines to specify at which is a highly precise calibration of laser machining can be carried out quickly and easily. The procedure related object is achieved by a method for Calibrate a laser processing machine with the features solved according to claim 1. The device related task will according to the invention by a calibration device for Laserbe Working machines with the features of claim 5 solved.  

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängi­ gen Ansprüchen beansprucht.Preferred embodiments of the invention are in the dependent claimed claims.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine der Laserstrahl mittels der Ablenkeinheit entsprechend einem vorbestimmten Muster oder an eine vorbestimmte Position abgelenkt, wobei von einem Sensor, welcher bevorzugt in der Arbeitsebene angeordnet ist, in welcher sich auch das zu bearbeitende Substrat befindet, das von dem Laserstrahl beschriebene Muster bzw. die Position des Laserstrahls erfaßt wird. Das erfaßte Muster wird mit dem vorbestimmten Muster bzw. die erfaßte Position mit der vorbe­ stimmten Position verglichen. Hierdurch können sämtliche Abweichungen der Ist-Position des Musters bzw. der Position von der entsprechenden Soll-Position ermittelt werden, unab­ hängig davon, auf welche Fehlerquelle sie zurückgehen, da die Messung der Ist-Position direkt in der Arbeitsebene der Laserbearbeitungsmaschine erfolgt. Aus einer eventuell vor­ handenen Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Position des Musters bzw. der vorbestimmten Position wird ein Korrek­ turfaktor ermittelt, welcher bei der Ansteuerung der Ablenk­ einheit berücksichtigt wird, so daß das vorbestimmte Muster bzw. die vorbestimmte Position exakt dem erfaßten Muster bzw. der erfaßten Position entspricht. Hierdurch wird eine eventu­ ell an der Laserquelle oder an den Ablenkspiegeln aufgetrete­ ne Abweichung korrigiert.The method according to the invention is used for calibration a laser processing machine using the laser beam Deflection unit according to a predetermined pattern or deflected a predetermined position, with a sensor which is preferably arranged in the working level, in which is also the substrate to be processed, the from the pattern described by the laser beam or the position of the Laser beam is detected. The detected pattern is compared with the predetermined pattern or the detected position with the vorbe agreed position compared. This allows everyone Deviations of the actual position of the sample or the position determined from the corresponding target position, regardless depending on the source of the error, because the Measurement of the actual position directly in the working level of the Laser processing machine is done. From a possibly before existing deviation between the actual and the target position of the pattern or the predetermined position becomes a correction door factor determined which when controlling the deflection unit is taken into account, so that the predetermined pattern or the predetermined position exactly the detected pattern or corresponds to the detected position. This will create an eventu ell occurred on the laser source or on the deflecting mirrors corrected ne deviation.

Hierdurch ist ein schnelles Kalibrieren einer Laserbearbei­ tungsmaschine möglich, da für das Ablenken des Laserstrahls entsprechend dem vorbestimmten Muster bzw. das Richten des Laserstrahls an eine vorbestimmte Position nur Sekundenbruch­ teile aufgewendet werden müssen.This is a quick calibration of a laser processing machine possible because of the deflection of the laser beam according to the predetermined pattern or the direction of the Laser beam to a predetermined position just a fraction of a second parts must be used.

Die Wiederholfrequenz für derartige Kalibrierschritte kann beispielsweise daran angepaßt werden, innerhalb welcher Zeit Ungenauigkeiten der Laserbearbeitungsmaschine im Bereich der vorbestimmten Genauigkeitsanforderungen erwartet werden. Da die erfindungsgemäße Kalibrierung sehr schnell durchgeführt werden kann, treten keine negativen Effekte auf die Leistung der Laserbearbeitungsmaschine auf.The repetition frequency for such calibration steps can for example, be adjusted within what time Inaccuracies of the laser processing machine in the area of predetermined accuracy requirements are expected. There  performed the calibration according to the invention very quickly there are no negative effects on performance the laser processing machine.

Um die hohe Genauigkeit der Laserbearbeitungsmaschine zu er­ reichen, wird die Position des Sensors relativ zu der Ar­ beitsebene erfasst und die erfasste Position des Sensors beim Ermitteln des Korrekturfaktors berücksichtigt, um Abweichun­ gen, welche von dem Substrattisch, dem Substrathalter und/oder dem zugehörigen Antriebssystem herrühren zu korri­ gieren.To ensure the high accuracy of the laser processing machine range, the position of the sensor will be relative to the Ar on the working plane and the detected position of the sensor at Determine the correction factor taken into account to deviate gene, which from the substrate table, the substrate holder and / or the associated drive system are due to corri yaw.

Hierbei wird die Position des Sensors mittels eines Bildver­ arbeitungssystems der Laserbearbeitungsmaschine erfasst. Hierzu sind in der Nähe des Sensors Markierungen angebracht, welche relativ zu dem Sensor eine hochgenaue und von äußeren Einflüssen weitgehend unabhängige Position aufweisen. Bei­ spielsweise ist es möglich, mittels aktiver Temperatursteue­ rung die Position des Sensors relativ zu den Markierungen stabil zu halten. Alternativ hierzu kann der Sensor in einem Rahmen angeordnet werden, welcher ein Material mit einem sehr geringen Temperaturkoeffizienten aufweist. Zusätzlich kann mit dem Sensor eine interne Fehlererfassung durchgeführt wer­ den, mittels derer interne Fehler oder Abweichungen ausgegli­ chen oder korrigiert werden können.Here the position of the sensor is determined by means of an image ver working system of the laser processing machine detected. For this purpose, markings are made near the sensor, which is highly accurate relative to the sensor and from outside Influences largely independent position. at for example, it is possible by means of active temperature control position of the sensor relative to the markings keep stable. Alternatively, the sensor can be in one Frame can be arranged, which is a material with a very has low temperature coefficients. In addition can an internal fault detection with the sensor by means of which internal errors or deviations are compensated can be corrected or corrected.

Als Sensor kann beispielsweise eine optischer, ein elektri­ scher oder ein thermischer Flächensensor verwendet werden. Insbesondere geeignet ist ein CCD-Sensor. Ein CCD-Sensor bie­ tet den Vorteil, daß er über im wesentlichen linear ausge­ richtete Messzellen verfügt, so daß ein Nachkalibrieren des Sensors meist nicht erforderlich ist. Es ist jedoch auch mög­ lich, nichtlineare Sensoren zu verwenden. Für diese wird ent­ sprechend eine Nachkalibrierung durchgeführt, bei welcher ein Kennfeld ermittelt wird. Unter Verwendung dieses Kenn­ felds kann auch der nichtlineare Sensor wie ein linearer Sensor verwendet werden.For example, an optical, an electri shear or a thermal surface sensor can be used. A CCD sensor is particularly suitable. A CCD sensor bie tet has the advantage that it is essentially linear has aligned measuring cells, so that a recalibration of the Sensor is usually not required. However, it is also possible Lich to use non-linear sensors. For this is ent speaking a recalibration carried out, in which a Map is determined. Using this characteristic  felds can also the nonlinear sensor like a linear Sensor can be used.

Die erreichbare Genauigkeit, insbesondere die Wiederholgenau­ igkeit, der Laserbearbeitungsmaschine hängt von der Erfas­ sungsgenauigkeit des verwendeten Sensors ab. Bei Verwenden eines CCD-Sensors liegt die Genauigkeit im Bereich einiger µm, beispielsweise 8 µm.The achievable accuracy, especially the repeatability The laser processing machine depends on the detection accuracy of the sensor used. When using the accuracy of a CCD sensor is in the range of a few µm, for example 8 µm.

Es ist auch möglich, als Sensor ein Photodiodenarray oder eine Photodiode sowie einen nach dem bolometrischen Prinzip arbeitenden Sensor zu verwenden.It is also possible to use a photodiode array or as a sensor a photodiode and one based on the bolometric principle working sensor.

Für den Fall, daß die Wellenlänge der Laserquelle von jener des Sensors abweicht, ist es möglich, eine fluoreszierende Platte vor dem Sensor anzuordnen und durch die fluoreszieren­ de Platte die Laserstrahlung in Strahlung einer Wellenlänge zu konvertieren, welche von dem Sensor erfaßt werden kann. Ferner ist es auch möglich, als Sensor lediglich eine fluo­ reszierende Platte zu verwenden und das auf der fluoreszie­ renden Platte abgebildete Muster oder die von dem Laserstrahl erleuchtete vorbestimmte Position mittels des Bildverarbei­ tungssystems der Laserbearbeitungsmaschine zu erfassen. Die Platte kann dabei direkt auf dem Sensor, z. B. auf dem CCD- Chip angeordnet oder ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine fluoreszierende Schicht auf eine transparente Platte, z. B. eine Glasplatte, aufgetragen werden, welche auf dem Sensor angeordnet wird. Hierbei ist die fluoreszierende Schicht geeignet an der dem Sensor zugewandten Seite der transparenten Platte aufgebracht, um Streuungseffekte zu minimieren.In the event that the wavelength of the laser source is different from that of the sensor deviates, it is possible to use a fluorescent Place the plate in front of the sensor and fluoresce through it de plate the laser radiation in radiation of a wavelength convert which can be detected by the sensor. Furthermore, it is also possible to use only one fluo as the sensor to use resecting plate and that on the fluoreszie pattern or the pattern of the laser beam illuminated predetermined position by means of image processing tion system of the laser processing machine. The Plate can be directly on the sensor, for. B. on the CCD Chip arranged or be formed. For example a fluorescent layer on a transparent plate, z. B. a glass plate, which are on the Sensor is arranged. Here is the fluorescent Layer suitable on the side of the sensor facing the sensor transparent plate applied to create scattering effects minimize.

Als geeignete Arbeitswellenlängen für die fluoreszierende Schicht oder Platte bzw. den Sensor sind sämtliche möglichen Laserwellenlängen geeignet, insbesondere zwischen 126 nm und 1200 nm. As suitable working wavelengths for the fluorescent Layer or plate or the sensor are all possible Suitable laser wavelengths, especially between 126 nm and 1200 nm.  

Da die Kalibrierung zwischen der Ablenkeinheit der Laserquel­ le und dem Sensor mit jeweils deren Arbeits-Wellenlängen durchgeführt, wird eine chromatische Aberration der Fokussie­ rungsoptik ebenfalls durch die Kalibrierung ausgeglichen.Since the calibration between the deflection unit of the laser source le and the sensor with their respective working wavelengths chromatic aberration of the focus is performed optics also compensated by the calibration.

Das Meßfeld des Sensors sollte so groß bemessen sein, daß der gesamte Ablenkbereich des Laserstrahls mittels des Sensors erfaßt werden kann. Ferner sollte das Meßfeld eines eventuell vorhandenen Bildverarbeitungssystems der Laserbearbeitungsma­ schine so groß bemessen sein, daß sowohl der Ablenkbereich des Laserstrahls, als auch der Sensor einschließlich der eventuell vorgesehenen zusätzlichen Markierungen mittels des Bildverarbeitungssystems einschließlich möglicher Positionie­ rungsfehler oder Ungenauigkeiten bedingende Verschiebungen der Laserbearbeitungsmaschine erfaßbar ist.The measuring field of the sensor should be so large that the entire deflection area of the laser beam by means of the sensor can be detected. Furthermore, the measuring field should be one existing image processing system of laser processing ma seem so large that both the deflection area of the laser beam, as well as the sensor including the any additional markings provided by means of the Image processing system including possible positioning errors or inaccuracies the laser processing machine is detectable.

Bei Verwendung eines CCD-Sensors als Sensor der Laserbearbei­ tungsmaschine kann es vorkommen, dass der Ablenkbereich des Laserstrahls größer ist als die Sensorfläche des CCD-Sensors. Typische Sensorflächen von CCD-Sensoren haben Abmessungen von ungefähr 15 mm × 15 mm. Für die meisten kritischen Anwendun­ gen, wie beispielsweise Flip-Chip-Anwendungen, ist dies ausreichend. Trotzdem können in manchen Fällen größere Sen­ sorflächen, beispielsweise bis zu 100 mm × 100 mm, gewünscht sein, um kundenspezifische Anwendungen zu ermöglichen. Hierzu kann der Sensor eine Mehrzahl von zu einer Matrix angeordne­ ten Sensorzellen aufweisen, welche in einem Rahmen zueinander ortsfest angeordnet sind. Beispielsweise sind die Sensorzel­ len als 4-Quadranten-Detektoren ausgebildet. Der Abstand der Sensorzellen zueinander kann beispielsweise im Bereich eini­ ger Millimeter liegen. Hierdurch ist es möglich, den Rahmen an die gewünschte Größe des Ablenkbereichs des Laserstrahls anzupassen. Als Rahmen wird beispielsweise ein Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von annähernd Null verwendet oder ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit in Verbindung mit aktiver Temperatursteuerung oder Beides verwendet. Bei diesem Sensor ist es nicht erforderlich, dass die Sensorzellen zueinander linear ausgerichtet sind. Mittels eines Kalibrierschrittes für den Sensor ist es möglich, die Position der einzelnen Sensorzellen zu ermitteln und in einem Kennfeld die entsprechenden Positionen der Sensorzellen zu hinterlegen, so dass unter Berücksichtigung des Kennfeldes exakte Messungen der Auftreffstellen des Laserstrahls auf dem Sensor möglich sind. Die vier Einzelsignale der 4-Quadranten- Detektoren werden einer Signalverarbeitung zugeführt, um Positionsabweichungen des Laserstrahls unabhängig von dessen Intensität ermitteln zu können. Jeder Satz von 4-Quadranten- Detektoren kann nacheinander einzeln mittels eines Multiple­ xer-Schaltkreises auf ähnliche Art und Weise adressiert werden, wie ein CCD-Array oder Ähnliches.When using a CCD sensor as a laser processing sensor machine, the deflection area of the Laser beam is larger than the sensor area of the CCD sensor. Typical sensor surfaces of CCD sensors have dimensions of approximately 15 mm x 15 mm. For most critical applications conditions, such as flip-chip applications, is this sufficient. Nevertheless, in some cases larger sen sor surfaces, for example up to 100 mm × 100 mm, desired to enable customized applications. For this the sensor can arrange a plurality of a matrix th sensor cells, which are in a frame to each other are arranged in a fixed position. For example, the sensor cell len designed as 4-quadrant detectors. The distance of the Sensor cells to each other can be in the area, for example lie millimeters. This enables the frame to the desired size of the deflection area of the laser beam adapt. For example, a material is used as a frame a coefficient of thermal expansion of almost zero used or a material with high thermal conductivity in connection with active temperature control or both used. With this sensor it is not necessary that  the sensor cells are linearly aligned with each other. through a calibration step for the sensor, it is possible to Determine the position of the individual sensor cells and in one Map the corresponding positions of the sensor cells deposit so that taking into account the map exact measurements of the points of impact of the laser beam on the Sensor are possible. The four individual signals of the 4-quadrant Detectors are fed to signal processing in order to Position deviations of the laser beam regardless of it To be able to determine intensity. Each set of 4 quadrants Detectors can be used individually using a multiple xer circuit addressed in a similar manner like a CCD array or something like that.

Als weiteres Problem mit der Größe der Sensorfläche können Schwierigkeiten hinsichtlich der Leistung und der Wellenlänge des Lasers auftreten, welcher für das normale Belichten bzw. Strukturieren verwendet wird. Die Betriebsleistung des Lasers ist meist zu hoch, um eine geeignete Lebensdauer der Sensor­ zellen bzw. des Sensors zu gewährleisten. Bei einer Reduktion der Laserleistung kann die optische Qualität des ausgehenden Lichtstrahls vermindert werden, so dass ein exaktes Positio­ nieren des fokussierten Lichtpunkts gegenüber jenem mittels voller Laser-Leistung örtliche Abweichungen aufweist. Hierge­ gen können Beschichtungen auf der Sensor-Oberfläche verwendet werden. Beispielsweise kann eine halbdurchlässige Spiegel- Beschichtung mit geeigneter Durchlässigkeit als Dämpfer zum Reduzieren der eingehenden Laserleistung und zum Verbessern der Lebensdauer des Sensor verwendet werden. Noch besser geeignet ist die Verwendung eines Leistungsdämpfers für den Laserstrahl, welcher im optischen Pfad zwischen der Laser­ quelle und den Ablenkspiegeln angeordnet wird.Another problem with the size of the sensor area can be Difficulty in performance and wavelength of the laser, which is used for normal exposure or Structuring is used. The operating power of the laser is usually too high for a suitable sensor life cells or the sensor. With a reduction The laser power can change the optical quality of the outgoing Light beam are reduced, so that an exact position kidney of the focused light spot compared to that by means of full local laser deviations. Hierge Coatings can be used on the sensor surface become. For example, a semi-transparent mirror Coating with suitable permeability as a damper for Reduce incoming laser power and improve it the life of the sensor. Even better the use of a power damper is suitable for the Laser beam, which is in the optical path between the lasers source and the deflecting mirror is arranged.

Als Muster ist jede Kombination von Linien und Krümmungen oder Radien denkbar, wie sie auch bei der Strukturierung oder beim Belichten von Substraten mittels Laserbearbeitungsma­ schinen Verwendung finden. Bevorzugt wird als Muster eine Mehrzahl von Punkten verwendet, welche gerastert oder zu einer Matrix angeordnet sind.Any combination of lines and curvatures is a pattern or radii conceivable, as in the structuring or when exposing substrates by means of laser processing seem to be used. A pattern is preferred  Used a plurality of dots, which are rasterized or too are arranged in a matrix.

Der Sensor ist an dem in der Arbeitsebene der Laserbearbei­ tungsmaschine befindlichen Substrattisch in derselben Höhe wie das Substrat angeordnet, d. h. in der Fokusebene der Fokussierungs-Optik. Daher kann der Sensor an die eigentliche Position des Substrats unter dem Ablenkbereich positioniert werden. Wird eine Ablenkung des Laserstrahls über den gesam­ ten Ablenkbereich durchgeführt und der tatsächliche Verlauf des Laserstrahls über der Oberfläche des Sensors relativ zu den Koordinaten des Substrattisches an jedem Punkt des Ab­ lenkbereichs vermessen, können eventuelle Abweichungen von den vorbestimmten Positionen, aufgrund derer die Ablenkein­ heit des Laserstrahls angesteuert wurde, festgestellt werden.The sensor is on the laser in the working plane machine located at the same height arranged like the substrate, d. H. at the focus level of the Focusing optics. Therefore, the sensor can be connected to the real one Position of the substrate positioned under the deflection area become. If the laser beam is deflected over the whole and the actual course of the laser beam relative to the surface of the sensor the coordinates of the substrate table at each point of the Ab measured steering range, possible deviations from the predetermined positions on the basis of which the deflection does not occur unit of the laser beam has been controlled.

Ein derartiges Ablenken kann innerhalb von Sekundenbruchtei­ len durchgeführt werden, da die erforderliche Lichtintensität sehr gering ist. Die Positionsinformationen der mindestens zwei Ablenkspiegel der Laserbearbeitungsmaschine kann Positi­ onen innerhalb des Ablenkbereichs eindeutig zugeordnet wer­ den. Daher können Abweichungen des Strahlengangs der Laser­ quelle, der Positionierung der Ablenkspiegel, Bildverzerrun­ gen aufgrund von Erwärmungen der Linsen sowie Aberration der Fokussierungs-Optik, usw. kalibriert und in einem einzigen Schritt korrigiert werden.Such a distraction can take fractions of a second len be carried out because the required light intensity is very low. The position information of the least two deflection mirrors of the laser processing machine can positi ones within the distraction area the. Therefore, deviations in the beam path of the lasers source, the positioning of the deflecting mirror, image distortion due to heating of the lenses and aberration of the Focusing optics, etc. calibrated and in one Step to be corrected.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will become more apparent with reference to the drawing explained. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a schematic side view of a preferred embodiment of the invention,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Substrattisch der bevorzug­ ten Ausführungsform, Fig. 2 is a plan view of a substrate table of Favor th embodiment,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen mit dem Sub­ strattisch der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Sen­ sor, und Fig. 3 is a schematic plan view of a sensor used with the sub strattisch of the preferred embodiment, and

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Sensor nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 is a schematic plan view of a sensor according to another embodiment of the invention.

Aus Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Kalibriereinrichtung ersichtlich. Diese wird zusammen mit einer Laserbearbeitungsmaschine verwendet, welche ein Maschinenbett 100, eine Laserquelle 200, eine Mehrzahl von Ablenkspiegeln 210, 220, ein Bildverarbeitungs­ system 300, eine Fokussierungs-Optik 240, einen halbdurchläs­ sigen Spiegel 230, einen Substrathalter 120 und einen Sub­ strattisch 110 aufweisen. Auf dem Substrathalter 120 ist ein Substrat 400 angeordnet, welches mittels des Laserstrahls der Laserquelle 200 strukturiert bzw. belichtet werden soll. Hierzu ist der Laserstrahl der Laserquelle 200 mittels der Fokussierungs-Optik 240 auf die Bearbeitungsebene E fokus­ siert. Mittels der Ablenkspiegel 210 und 220 ist es möglich, den Laserstrahl der Laserquelle 200 derart abzulenken, daß dieser innerhalb eines Ablenkbereichs der Bearbeitungsebene E jede gewünschte Position bestrahlen kann.From FIG. 1, a preferred embodiment of the calibration device OF INVENTION to the invention can be seen. This is used together with a laser processing machine, which includes a machine bed 100 , a laser source 200 , a plurality of deflecting mirrors 210 , 220 , an image processing system 300 , a focusing optics 240 , a semi-transparent mirror 230 , a substrate holder 120 and a sub strattisch 110 exhibit. A substrate 400 is arranged on the substrate holder 120 and is to be structured or exposed by means of the laser beam from the laser source 200 . For this purpose, the laser beam from the laser source 200 is focused on the processing plane E by means of the focusing optics 240 . Deflecting mirrors 210 and 220 make it possible to deflect the laser beam from laser source 200 in such a way that it can irradiate any desired position within a deflection region of processing plane E.

Hierzu ist zur Erfassung des Substrats 400 ein Bildverarbei­ tungssystem 300 vorgesehen, dessen optische Achse über einen halbdurchlässigen Spiegel 230, welcher im optischen Pfad zwischen den Ablenkspiegeln und der Fokussierungsoptik ange­ ordnet ist, die Bearbeitungsebene E auf das Bildverarbei­ tungssystem 300 abbildet. Da der Ablenkbereich nicht die Gesamtfläche des Substrats bedeckt, ist es erforderlich, das Substrat, welches auf dem Substrathalter 120 angeordnet ist, mittels eines Substrattisches 110 in der Arbeitsebene zu bewegen. Hierbei werden zum Strukturieren bzw. Belichten des Substrats 400 nacheinander eine Mehrzahl von in der Größe im wesentlichen dem Ablenkbereich entsprechenden Flächensegmente der Oberfläche des Substrats 400 mittels des Laserstrahls strukturiert bzw. belichtet.For this purpose, an image processing system 300 is provided for detecting the substrate 400 , the optical axis of which processes the processing plane E onto the image processing system 300 via a semitransparent mirror 230 , which is arranged in the optical path between the deflecting mirrors and the focusing optics. Since the deflection area does not cover the entire surface of the substrate, it is necessary to move the substrate, which is arranged on the substrate holder 120 , by means of a substrate table 110 in the working plane. In this case, for structuring or exposing substrate 400 , a plurality of surface segments of the surface of substrate 400, which essentially correspond in size to the deflection region, are structured or exposed by means of the laser beam.

Um nun eine Kalibrierung der Trefferlage des Laserstrahls auf dem Substrat 400 relativ zu den Substrat-Koordinaten in Abhängigkeit von einer gewünschten Trefferlage herzustellen, ist ein Sensor 140 erforderlich, welcher ebenfalls in der Arbeitsebene E auf dem Substrathalter 120, bevorzugt an einem Randbereich des Substrathalters 120, angeordnet ist. Mittels des Substrattischs 110 wird der Substrathalter derart verfah­ ren, daß der Sensor 140 in dem Ablenkbereich des Laserstrahls angeordnet wird. Nun wird mittels der Ablenkeinheit, welche die beiden Ablenkspiegel 210 und 220 sowie eine Steuervor­ richtung aufweist, ein vorbestimmtes Muster auf den Sensor 140 belichtet.In order to calibrate the hit position of the laser beam on the substrate 400 relative to the substrate coordinates as a function of a desired hit position, a sensor 140 is required, which is also in the working plane E on the substrate holder 120 , preferably at an edge region of the substrate holder 120 , is arranged. The substrate holder is moved by means of the substrate table 110 in such a way that the sensor 140 is arranged in the deflection region of the laser beam. Now a predetermined pattern is exposed on the sensor 140 by means of the deflection unit, which has the two deflection mirrors 210 and 220 and a control device.

Daher können Abweichungen zwischen gewünschten Auftreffstel­ len des Laserstrahls auf dem Sensor 140 und den tatsächlichen Auftreffstellen des Laserstrahls leicht festgestellt werden, indem die gewünschten Auftreffstellen mit den tatsächlichen Auftreffstellen verglichen werden. Dies ist möglich, weil einerseits die Position des Sensors innerhalb des Gesichts­ felds des Bildverarbeitungssystems bekannt ist und anderer­ seits die Position der tatsächlichen Auftreffstellen direkt von dem Sensor ermittelbar ist. Aus diesen beiden Positions­ informationen können Abweichungen in der Zuordnung von Paaren von Drehwinkeln der beiden Ablenkspiegel zu Positionen inner­ halb des Ablenkbereichs ermittelt und in ein entsprechendes Kennfeld umgesetzt werden. Aus eventuell vorhandenen Abwei­ chungen zwischen den gewünschten und den tatsächlichen Auf­ treffstellen des Laserstrahls auf dem Sensor 140 wird ein oder eine Mehrzahl von Korrekturfaktoren als das Kennfeld ermittelt, welche bei der Ansteuerung der Ablenkspiegel berücksichtigt werden, um die Abweichungen zwischen den gewünschten und den tatsächlichen Auftreffstellen des Laser­ strahls auf dem Sensor 140 zu korrigieren. Hierdurch ist es sowohl möglich, thermisch bedingte Fehler, welche beispiels­ weise durch Ausdehnungen der Laserbearbeitungsmaschine bzw. der Komponenten der Laserbearbeitungsmaschine entstehen, als auch durch optische Aberration bedingte Fehler, beispielswei­ se der Fokussierungs-Optik 240 völlig auszuschließen. Somit ist erfindungsgemäß ein hochgenaues Strukturieren bzw. Be­ lichten von Substraten möglich, das lediglich durch die Genauigkeit des Sensors 140 selbst bedingt ist.Therefore, deviations between desired impingement points of the laser beam on the sensor 140 and the actual impingement points of the laser beam can be easily determined by comparing the desired impingement points with the actual impingement points. This is possible because on the one hand the position of the sensor within the field of view of the image processing system is known and on the other hand the position of the actual impact points can be determined directly by the sensor. From these two position information, deviations in the assignment of pairs of angles of rotation of the two deflection mirrors to positions within the deflection range can be determined and converted into a corresponding map. From any deviations between the desired and the actual points of impact of the laser beam on the sensor 140 , one or a plurality of correction factors are determined as the map, which are taken into account in the control of the deflecting mirror, in order to determine the deviations between the desired and the actual points of impact correct the laser beam on the sensor 140 . This makes it possible both to exclude thermally-induced errors, which arise, for example, from expansions of the laser processing machine or the components of the laser processing machine, and from optical aberration-related errors, for example, the focusing optics 240 . Thus, according to the invention, a highly precise structuring or exposure of substrates is possible, which is only due to the accuracy of the sensor 140 itself.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Sensor 140 bevorzugt in einem Randbereich des Substrathalters 120 angeordnet ist. Bei Verwendung von rechteckigen Substraten ist dabei jeweils die nutzbare Fläche 130 des Substrathalters 120 mindestens um die Kantenlänge des Sensors 140 verringert. Dies muß bei der Gestaltung des Substrathalters 120 entsprechend berücksich­ tigt werden.It can be seen from FIG. 2 that the sensor 140 is preferably arranged in an edge region of the substrate holder 120 . When using rectangular substrates, the usable area 130 of the substrate holder 120 is reduced by at least the edge length of the sensor 140 . This must be taken into account accordingly in the design of the substrate holder 120 .

Aus Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Sensors 140 zu entnehmen, wie er mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrich­ tung verwendet wird. Der Sensor 140 weist eine Sensorfläche 142, insbesondere einen CCD-Sensor auf. Die aktive Sensorflä­ che 142 ist in einem Rahmen 146 angeordnet. Ebenfalls in dem Rahmen ist mindestens eine Markierung 144 vorgesehen, welche beispielsweise in einem Eckbereich des Rahmens 146 ausgebil­ det ist. Die Markierung 144 ist dabei von dem Bildverarbei­ tungssystem 300 der Laserbearbeitungsmaschine erfaßbar, um die Position des Sensors 140 relativ zu dem Gesichtsfeld des Bildverarbeitungssystems exakt bestimmen zu können. Bei Verwenden von zwei Markierungen 144 ist es möglich, Abwei­ chungen in X-, Y- und Θ-Richtung zu erfassen.From Fig. 3 is a schematic view of the sensor is shown in 140, as used with the inventive Kalibriereinrich processing. The sensor 140 has a sensor surface 142 , in particular a CCD sensor. The active sensor surface 142 is arranged in a frame 146 . Also provided in the frame is at least one marking 144 , which is formed, for example, in a corner region of the frame 146 . The marking 144 can be detected by the image processing system 300 of the laser processing machine in order to be able to exactly determine the position of the sensor 140 relative to the field of view of the image processing system. When using two markings 144 , it is possible to detect deviations in the X, Y and Θ directions.

Hierbei ist aufgrund einer weiteren Markierung, welche eben­ falls im Gesichtsfeld des Bildverarbeitungssystems liegt eine absolute Positionsbestimmung des Sensors 140 problemlos möglich. Die weitere Markierung kann beispielsweise auf dem Substrathalter 120 und/oder auf dem Substrat 400 angebracht sein.Due to a further marking, which is also in the field of view of the image processing system, an absolute position determination of the sensor 140 is possible without any problems. The further marking can be applied, for example, on the substrate holder 120 and / or on the substrate 400 .

Um die Position des Sensors 140 relativ zu den Markierungen 144 auch über lange Zeiträume stabil halten zu können, ist es beispielsweise möglich, den Substrathalter mit einer aktiven Temperatursteuerung zu versehen, so daß Abweichungen aufgrund thermischer Ausdehnungen des Materials des Substrathalters 120 ausgeschlossen sind. Es ist auch möglich, lediglich den Rahmen 146 des Sensors 140 mit einer derartigen aktiven Temperatursteuerung zu versehen. Es kann auch für den Sub­ strathalter 120 und/oder den Rahmen 146 ein Material mit sehr geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden.In order to keep the position of the sensor 140 relative to the markings 144 stable over long periods of time, it is possible, for example, to provide the substrate holder with an active temperature control so that deviations due to thermal expansion of the material of the substrate holder 120 are excluded. It is also possible to provide only the frame 146 of the sensor 140 with such an active temperature control. It can also be used for the substrate holder 120 and / or the frame 146, a material with a very low coefficient of thermal expansion.

Je geringer die Abweichungen der Laserbearbeitungsmaschine aufgrund thermischer Ausdehnung sind, um so länger kann der Zeitraum zwischen aufeinander folgenden Kalibrierungen sein.The smaller the deviations of the laser processing machine due to thermal expansion, the longer the Period between successive calibrations.

Aus Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf einen ande­ ren Sensor 140 nach einer anderen Ausführungsform der Erfin­ dung ersichtlich. Der Sensor 140 ist in einem Rahmen 146 angeordnet. An einem Randbereich des Rahmens 146 ist mindes­ tens eine Markierung 144 vorgesehen, welche von einem Bild­ verarbeitungssystem 300 erfassbar ist, um die Position des Sensors 140 relativ zu einem weiteren Bezugspunkt oder einer weiteren Markierung innerhalb des Gesichtsfelds des Bildver­ arbeitungssystems 300 ermitteln zu können, wie bei dem Sensor 140 nach Fig. 3 auch.From Fig. 4 is a schematic plan view of a ande ren sensor 140 is according to another embodiment of the dung OF INVENTION visible. The sensor 140 is arranged in a frame 146 . At least one marking 144 is provided on an edge area of the frame 146 , which can be detected by an image processing system 300 in order to be able to determine the position of the sensor 140 relative to a further reference point or a further marking within the field of view of the image processing system 300 , such as in the sensor 140 according to FIG. 3 also.

In der Sensorfläche des Sensors 140 ist eine Mehrzahl von Sensorzellen 148 angeordnet, Beispielsweise sind die Sensor­ zellen zueinander rasterförmig bzw. zu einer Matrix angeord­ net. Es ist jedoch auch jede andere Anordnung innerhalb der Sensorfläche des Sensors 140 möglich. Beispielsweise sind die Sensorzellen 148 als 4-Quadranten-Detektoren ausgebildet. Diese weisen jeweils vier einzelne fotoempfindliche Zellen auf. Die fotoempfindlichen Zellen sind unmittelbar benachbart aneinander angeordnet, so dass die örtliche Abweichung eines auf dem 4-Quadranten-Detektor auftreffenden Lichtstrahls von dem Symmetriepunkt der vier fotoempfindlichen Zellen durch Auswertung der an den einzelnen fotoempfindlichen Zellen gemessenen Licht-Intensitäten ermittelt werden kann. Die Abstände zwischen den einzelnen Sensorzellen 148 können je nach Anwendungsfall angepasst werden. Beispielsweise liegen sie im Bereich einiger Millimeter. Durch den aus Fig. 4 ersichtlichen Sensor 140 ist es möglich, eine beliebig große Sensorfläche zu schaffen, so dass auch im Falle von großen Ablenkbereichen des Laserstrahls der gesamte Ablenkbereich von der Sensorfläche des Sensors 140 erfasst werden kann.A plurality of sensor cells 148 are arranged in the sensor surface of the sensor 140. For example, the sensor cells are arranged in a grid pattern with respect to one another or in a matrix. However, any other arrangement within the sensor surface of the sensor 140 is also possible. For example, the sensor cells 148 are designed as 4-quadrant detectors. These each have four individual photosensitive cells. The photosensitive cells are arranged immediately adjacent to one another, so that the local deviation of a light beam incident on the 4-quadrant detector from the point of symmetry of the four photosensitive cells can be determined by evaluating the light intensities measured on the individual photosensitive cells. The distances between the individual sensor cells 148 can be adapted depending on the application. For example, they are in the range of a few millimeters. Due to the evident from Fig. 4, sensor 140, it is possible to create an arbitrarily large sensor surface, so that even in the case of large baffle portions of the laser beam, the entire deflection range can be detected by the sensor surface of the sensor 140.

Claims (15)

1. Verfahren zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken (400), welche eine Laserquelle (200), eine Ablenkeinheit (210, 220) zum Ablenken des Laserstrahls der Laserquelle (200) und eine Arbeitsebene (E) aufweist, in welcher zu bearbeitende Substrate (400) mittels des Laserstrahls bearbeitet werden können, indem der Laserstrahl mittels der Ablenkeinheit (210, 220) innerhalb eines Ablenkbereichs der Arbeitsebene (E) abgelenkt wird, wobei in der Arbeitsebene (E) ein Sensor (140) vorgesehen ist, von welchem der Laserstrahl erfassbar ist, wobei bei dem Verfahren:
mittels der Ablenkeinheit (210, 220) der Laserstrahl entsprechend einem vorbestimmten Muster oder an eine vorbestimmte Position oder eine Mehrzahl vorbestimmter Positionen abgelenkt wird, wobei von dem Sensor (140) das von dem Laserstrahl beschriebene Muster, die Position bzw. die Positionen des Laserstrahls erfasst wird,
mittels einer Steuervorrichtung das erfasste Muster mit dem vorbestimmten Muster bzw. die erfasste Position mit der vorbestimmten Position verglichen wird,
aus dem Vergleich mindestens ein Korrekturfaktor für das Ansteuern der Ablenkeinheit (210, 220) ermittelt wird,
die Position des Sensors (140) relativ zu der Arbeitsebene (E) mittels eines Bildverarbeitungssystems (300) erfasst wird, und
die erfasste Position des Sensors (140) beim Ermitteln des Korrekturfaktors berücksichtigt wird.
1. A method for calibrating a laser processing machine for processing workpieces ( 400 ), which has a laser source ( 200 ), a deflection unit ( 210 , 220 ) for deflecting the laser beam from the laser source ( 200 ) and a working plane (E) in which to be processed Substrates ( 400 ) can be processed by means of the laser beam by deflecting the laser beam by means of the deflection unit ( 210 , 220 ) within a deflection area of the working plane (E), a sensor ( 140 ) being provided in the working plane (E), of which the laser beam can be detected, with the method:
by means of the deflection unit ( 210 , 220 ) the laser beam is deflected according to a predetermined pattern or to a predetermined position or a plurality of predetermined positions, the sensor ( 140 ) detecting the pattern, the position or the positions of the laser beam described by the laser beam becomes,
the detected pattern is compared with the predetermined pattern or the detected position is compared with the predetermined position by means of a control device,
at least one correction factor for actuating the deflection unit ( 210 , 220 ) is determined from the comparison,
the position of the sensor ( 140 ) relative to the working plane (E) is detected by means of an image processing system ( 300 ), and
the detected position of the sensor ( 140 ) is taken into account when determining the correction factor.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Sensor (140) ein optischer, elektrischer oder thermischer Flächensensor verwendet wird.2. The method according to claim 1, wherein an optical, electrical or thermal surface sensor is used as the sensor ( 140 ). 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei als Sensor (140) ein fluoreszierendes Material mit vorbestimmter Nachleuchtdauer verwendet wird, dessen Bild auf ein Bildverarbeitungssystem (300) abgebildet wird.3. The method according to claim 1, wherein a fluorescent material with a predetermined persistence is used as the sensor ( 140 ), the image of which is imaged on an image processing system ( 300 ). 4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei als Muster ein polygonales oder aus einer Mehrzahl von Geraden und Krümmungen gebildetes Muster oder eine Mehrzahl von zu einer Matrix angeordneten Punkten verwendet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein a polygonal pattern or a plurality of Straight lines and curvatures or a pattern A plurality of points arranged in a matrix is used. 5. Kalibriereinrichtung für Laserbearbeitungsmaschinen, welche eine Laserquelle (200), eine Ablenkeinheit (210, 220) zum Ablenken des Laserstrahls der Laserquelle (200) und eine Arbeitsebene (E) aufweisen, in welcher zu bearbeitende Substrate (400) mittels des Laserstrahls bearbeitet werden können, indem der Laserstrahl mittels der Ablenkeinheit (210, 220) innerhalb eines Ablenkbereichs der Arbeitsebene (E) abgelenkt wird, wobei
in der Arbeitsebene (E) ein Sensor (140) vorgesehen ist, von welchem der Laserstrahl erfassbar ist,
eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, von welcher das Signal des Sensors (140) auswertbar ist, und
in der Nähe des Sensors (140) mindestens eine Markierung (144) vorgesehen ist, welche von einem Bildverarbeitungssystem (300) erfassbar ist.
5. Calibration device for laser processing machines, which have a laser source ( 200 ), a deflection unit ( 210 , 220 ) for deflecting the laser beam from the laser source ( 200 ) and a working plane (E) in which substrates ( 400 ) to be processed are processed by means of the laser beam can be deflected by means of the deflection unit ( 210 , 220 ) within a deflection area of the working plane (E), whereby
A sensor ( 140 ) is provided in the working plane (E), from which the laser beam can be detected,
a control device is provided, from which the signal of the sensor ( 140 ) can be evaluated, and
at least one marking ( 144 ) is provided in the vicinity of the sensor ( 140 ) and can be detected by an image processing system ( 300 ).
6. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Sensor (140) in einem Randbereich der Arbeitsebene (E) angeordnet ist. 6. Calibration device according to claim 5, wherein the sensor ( 140 ) is arranged in an edge region of the working plane (E). 7. Kalibriereinrichtung nach einem Ansprüche 5 oder 6, wobei der Sensor (140) ein optischer, elektrischer und/oder thermischer Sensor ist.7. Calibration device according to claim 5 or 6, wherein the sensor ( 140 ) is an optical, electrical and / or thermal sensor. 8. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Sensor (140) eine Mehrzahl von zu einer Matrix angeordneten Sensorzellen (148) aufweist, welche in einem Rahmen (146) zueinander ortsfest angeordnet sind.8. Calibration device according to claim 7, wherein the sensor ( 140 ) has a plurality of sensor cells ( 148 ) arranged to a matrix, which are arranged in a frame ( 146 ) fixed to one another. 9. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Sensorzellen (148) Vier-Quadranten-Detektoren sind.9. Calibration device according to claim 8, wherein the sensor cells ( 148 ) are four-quadrant detectors. 10. Kalibriereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Sensor (140) ein fluoreszierendes Material mit vorbestimmter Nachleuchtdauer aufweist, dessen Bild von einem Bildverarbeitungssystem (300) erfassbar ist.10. Calibration device according to one of claims 5 or 6, wherein the sensor ( 140 ) comprises a fluorescent material with a predetermined persistence, the image of which can be detected by an image processing system ( 300 ). 11. Substrathalter (120) für Laserbearbeitungsmaschinen bei welchem
in der Substrate (400) aufnehmenden Oberfläche ein Sensor (140) angeordnet ist, von welchem die Auftreffposition eines zum Bestrahlen des Substrats (140) geeigneten Laserstrahls erfassbar ist und
in der Nähe des Sensors (140) mindestens eine Markierung (144) vorgesehen ist, welche von einem Bildverarbeitungssystem (300) erfassbar ist.
11. substrate holder ( 120 ) for laser processing machines in which
a sensor ( 140 ) is arranged in the surface ( 400 ) receiving the substrate, from which the impact position of a laser beam suitable for irradiating the substrate ( 140 ) can be detected and
at least one marking ( 144 ) is provided in the vicinity of the sensor ( 140 ) and can be detected by an image processing system ( 300 ).
12. Substrathalter (120) nach Anspruch 11, wobei der Sensor (140) in einem Randbereich des Substrathalters (120) angeordnet ist. 12. The substrate holder ( 120 ) according to claim 11, wherein the sensor ( 140 ) is arranged in an edge region of the substrate holder ( 120 ). 13. Substrathalter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der Sensor (140) ein optischer, elektrischer und/oder thermischer Sensor ist.13. Substrate holder according to one of claims 11 or 12, wherein the sensor ( 140 ) is an optical, electrical and / or thermal sensor. 14. Substrathalter nach Anspruch 13, wobei der Sensor (140) eine Mehrzahl von zu einer Matrix angeordneten Sensorzellen (148) aufweist, welche in einem Rahmen (146) zueinander ortsfest angeordnet sind.14. The substrate holder according to claim 13, wherein the sensor ( 140 ) has a plurality of sensor cells ( 148 ) arranged to form a matrix, which are arranged in a frame ( 146 ) fixed to one another. 15. Substrathalter nach Anspruch 14, wobei die Sensorzellen (148) Vier-Quadranten-Detektoren sind.15. The substrate holder of claim 14, wherein the sensor cells ( 148 ) are four-quadrant detectors.
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