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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung für eine Fleckform, die dazu geeignet ist, eine genaue Fleckform eines Laserstrahls zu detektieren.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Wafer, der mehrere Bauelemente wie integrierte Schaltungen (ICs), Largescale-Integrations (LSIs) oder Licht emittierende Dioden (LEDs) an seiner vorderen Oberfläche ausgebildet aufweist, die durch Teilungslinien (Straßen) aufgeteilt ist, wird in einzelne Bauelemente durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Durchführen einer Ablation durch Aufbringen eines Laserstrahls einer solchen Wellenlänge auf den Teilungslinien, dass sie in dem Wafer absorbiert wird, geteilt und die Bauelemente werden für elektrische Vorrichtungen wie Mobiltelefone, Personalcomputer, Flüssigkeitskristallpolymerfernseher (TV), Beleuchtungsvorrichtungen und dergleichen verwendet (siehe zum Beispiel
japanische Offenlegungsschrift Nr. 1998-305420 ).
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Zusätzlich existiert auch eine vorgeschlagene Laserbearbeitungstechnologie, in welcher ein Laserstrahl einer solchen Wellenlänge, die durch den Wafer transmittiert wird, auf dem Wafer entlang der Teilungslinie aufgebracht wird, wobei der Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer positioniert ist, um modifizierte Schichten entlang der Teilungslinie auszubilden, und eine äußere Kraft auf dem Wafer aufgebracht wird, um den Wafer in einzelne Bauelemente zu teilen, und diese Technologie wird praktisch in dem Feld der der Laserbearbeitungsvorrichtung eingesetzt (siehe zum Beispiel das
japanische Patent Nr. 3408805 ).
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Darüber hinaus hat die Fleckform des Laserstrahls, der durch einen Laseroszillator oszilliert wird, welcher die oben genannte Laserbearbeitungsvorrichtung aufweist, einen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität. Um die Qualität der Laserbearbeitung sicherzustellen, sollte darum der Laserstrahl entweder unter Verwendung einer Fleckform des Laserstrahls, der auf dem Wafer aufgebracht wird, oder durch eine Berechnung eines M2-Faktors, der ein Index zum Bewerten des Laserstrahls auf der Basis des Strahldurchmessers, der aus der Fleckgröße berechnet wird, ist, bewertet werden. Bisher wurden einige Vorrichtungen zum Detektieren einer Fleckform vorgeschlagen (siehe zum Beispiel
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-022634 ,
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-151002 und das
japanische Patent Nr. 5726999 ). Beachte, dass der M2-Faktor ein Indexwert ist, der angibt, wie oft der Strahldurchmesser, der erhalten wird, wenn ein Laserstrahl bis zu einer Berechnungsgrenze fokussiert und konvergiert wird, genauso groß ist, wie der Strahldurchmesser, der erhalten wird, wenn ein idealer Gaußstrahl bis zur Beugungsgrenze konvergiert wird. Darum wird der Indexwert durch ein Verhältnis angegeben, das nicht weniger als 1 (eins) zu dem idealen Gaußstrahl ist, und der M2-Faktor in dem Fall, in dem der Laserstrahl mit einem idealen Gaustrahl zusammenfällt, 1 (eins) ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Zum Bewerten eines Laserstrahls durch Detektieren der Fleckform wie vorher beschrieben, ist es notwendig, eine Detektion der Fleckform an verschiedenen Punkten durchzuführen oder den M2-Faktor, der basierend auf dem Fleckdurchmesser oder dergleichen erhalten wird, zu bewerten. Die Detektion der Fleckform benötigt vergleichsweise viel Zeit, was zu einer geringen Produktivität führt. Zusätzlich existiert ein Problem bezüglich der Reproduzierbarkeit der detektierten Fleckform. Folglich existiert ein Problem beim Sicherstellen der Genauigkeit der Bewertung.
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Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Detektionsvorrichtung für eine Fleckform bereitzustellen, um effizient in einer kurzen Zeit eine genaue Fleckform eines Laserstrahls Strahls zu detektieren, der von einem Laseroszillator aufgebracht wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Detektionsvorrichtung für eine Fleckform zum Detektieren einer Fleckform eines Laserstrahls, der durch einen Laseroszillator oszilliert wird, bereitgestellt, wobei die Detektionsvorrichtung für eine Fleckform beinhaltet: eine Fokuslinse zum Fokussieren des Laserstrahls, der durch den Laseroszillator oszilliert wird; einen Drehkörper, in welchem mehrere Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der durch die Fokuslinse gelaufen ist, in konzentrischen Kreisen angeordnet sind; eine Antriebswelle zum Drehen des Drehkörpers mit einer vorbestimmten Periode; einen Strahlteiler zum Abzweigen von Umkehrstrahlen des Laserstrahls, die durch die mehreren Spiegel des Drehkörpers reflektiert wurden; eine Bildeinheit, die in einer Richtung angeordnet ist, in welcher die Umkehrstrahlen durch den Strahlteiler abgezweigt sind, und die Fleckformen der Umkehrstrahlen aufnimmt; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bildern, die durch Aufnehmen durch die Bildeinheit erhalten wurden, in Beziehung zu den mehreren Spiegeln, wobei die mehreren Spiegel in dem Drehkörper in einer solchen Weise angeordnet sind, dass, wenn der Drehkörper in einer vorbestimmten Richtung gedreht wird, die Fokuspunkte der Umkehrstrahlen des Laserstrahls, die sequenziell durch mehrere Spiegel reflektiert werden, graduell eine Bildaufnahme Position der Bildeinheit erreichen, die Aufnahmeposition erreichen und sich graduell von der Aufnahmeposition entfernen.
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In dem vorgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verschluss der Bildeinheit synchron mit dem Zeitpunkt der Reflexion des Laserstrahls durch jeden Spiegel des Drehkörpers betätigt werden. Zusätzlich kann die Helligkeit des Umkehrstrahls des Laserstrahls, der durch die Bildeinheit aufgenommen wird, durch Regulieren des Zeitpunkts der Öffnung des Verschlusses der Bildeinheit gesteuert werden, in einem Zustand, in dem die Zeit, wenn der Laserstrahl auf jedem Spiegel aufgebracht und reflektiert wird, am längsten ist. Ferner kann ein Dämpfungsfilter vor der Fokuslinse aufgebracht werden.
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Die Detektionsvorrichtung für eine Fleckform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Fokuslinse zum Fokussieren des Laserstrahls, der durch den Laseroszillator oszilliert wird; einen Drehkörper, in welchem mehrere Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls, der durch die Fokuslinse gelaufen ist, an konzentrischen Kreisen angeordnet sind; eine Antriebswelle zum Drehen des Drehkörpers mit einer vorbestimmten Umdrehung; einen Strahlteiler zum Abzweigen von Umkehrstrahlen des Laserstrahls, der durch die mehreren Spiegel des Drehkörpers reflektiert wurde; eine Bildeinheit, die in einer Richtung angeordnet ist, in welcher die Umkehrstrahlen durch den Strahlteiler abgezweigt sind, und die Fleckform der Umkehr strahlen aufnimmt; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bildern, die durch Aufnehmen durch die Bildeinheit erhalten wurden, bezüglich der mehreren Spiegel, wobei die mehreren Spiegel in dem Drehkörper in einer solchen Weise angeordnet sind, dass, wenn der Drehkörper in einer vorbestimmten Richtung gedreht wird, Fokuspunkte der Umkehrstrahlen des Laserstrahls, der sequenziell durch mehrere Spiegel reflektiert wird, sich graduell einer Aufnahmeposition der Bildeinheit nähern, die Aufnahmeposition erreicht und sich graduell von der Aufnahmeposition entfernen. Darum können die Fleckformen der Strahlpunkte, die in einem Bereich in der Nähe der Fokus Punkts des Laserstrahls ausgebildet sind, einfach detektiert und an der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Insbesondere zum Beispiel in dem Fall, in dem die Anzahl der Spiegel, die den Drehkörper ausbilden, 17 ist und 50 Bilder in einer Sekunde aufgenommen werden können, können die Fokuspunkte in den Bereichen an beiden Seiten des Fokuspunkts aufgenommen und an der Anzeigeeinheit in 0,34 Sekunden angezeigt werden. Ferner, wenn der Fleckdurchmesser unter Verwendung der Fleckformen bestimmt wird, die so aufgenommen wurden, kann eine Bewertung des Strahlprofils wie dem M2-Faktor einfach durchgeführt werden.
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Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise des Realisierens dieser wird klarer und die Erfindung selbst am besten durch ein Studieren der folgenden Beschreibung beigefügten Ansprüche mit Bezug zu den angehängten Figuren verstanden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Detektionsvorrichtung für eine Fleckform;
- 2 ist ein Blockdiagramm zum Erklären eines optischen Mittels der Detektionsvorrichtung für eine Fleckform, die in 1 dargestellt ist;
- 3 ist eine schematische Ansicht eines Encoders der Detektionsvorrichtung für eine Fleckform, die in 1 dargestellt ist; und
- 4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Fleckdurchmesser, der durch die Detektionsvorrichtung für eine Fleckform detektiert rotiert wird, die in 1 dargestellt ist, und der Position, an der ein Spiegel angeordnet ist, darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Detektionsvorrichtung für eine Fleckform entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert im Folgenden mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben.
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1 und 2 stellen eine Ausführungsform Detektionsvorrichtung für eine Fleckform dar. Die Detektionsvorrichtung 1 für eine Fleckform der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet: eine Basis 2, an welcher Hauptabschnitte der Detektionsvorrichtung 1 für eine Fleckform montiert sind; einen zylindrischen Drehkörper (im Folgenden als „Spiegelhalter 6“ bezeichnet), in welchem mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform 17) reflektierende Löcher 6a bis 6q jeweils mit einem Spiegel darin aufgenommen an konzentrischen Kreisen angeordnet sind; eine Welle 5, die eine zentrale Welle des Spiegelhalters 6 darstellt und den Spiegelhalter 6 durchdringt; und Trägerrahmen 3 und 4, die einen vorderen Endabschnitt 51a und einen hinteren Endabschnitt 51b der Welle 5 tragen und die an der Basis 2 erhöht sind. Beachte das obwohl nicht in 1 dargestellt, die Detektionsvorrichtung für eine Fleckform der vorliegenden Ausführungsform mit einem Motor als eine Antriebswelle zum drehenden Antreiben des Spiegelhalters 6 mit einer vorbestimmten Periode bereitgestellt ist und ein Encoder an den Motor angeschlossen ist, dessen Details später beschrieben werden.
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In dem Spiegelhalter 6 sind mehrere Reflexionslöcher 6a bis 6q, die in einer axialen Richtung gebohrt sind, in dieser Reihenfolge entlang einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung bereitgestellt, wobei die Reflexionslöcher 6a bis 6q in einem vorbestimmten Abstand an demselben Umfang des Kreises mit der Welle 5 als ein Zentrum angeordnet sind. Wie schematisch in 2 dargestellt sind Spiegel 6a' bis 6q' zum Reflektieren eines Laserstrahls, der von dem äußeren einfällt, in dem Reflexionslöchern 6a bis 6q enthalten, wobei die Spiegel 6a' bis 6q' so positioniert und fixiert sind, dass sich ihre Abstände in einer Richtung, die durch einen Pfeil X angedeutet ist, von einer Endoberfläche 61 des Spiegelhalters 6 voneinander unterscheiden. Die Position, an welcher jeder der Spiegel 6a' bis 6q' angeordnet ist und Betätigungen oder Effekte basierend auf dieser Position werden später beschrieben. Beachte, dass obwohl die Reflexionslöcher 6k bis 6p nicht in 1 dargestellt sind, die Reflexionslöcher 6k bis 6p hinter dem Trägerrahmen 3 in der Fig. angeordnet sind und in dem Spiegelhalter 6 in demselben Abstand wie dem der anderen Reflexionslöcher angeordnet sind.
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Wie in 2 dargestellt, sind mit Zähnen versehene Rollen 52 und 82, die mit derselben Anzahl von Zähnen ausgebildet sind, an einem hinteren Endabschnitt 51b an der Seite des Trägerrahmens 4 der Welle 5, die durch das Zentrum des Spiegelhalters 6 dringt, und an einem Spitzenendabschnitt 81 der Welle 8 des Motors 7, der zum drehenden Antreiben des Spiegelhalters 6 angeordnet ist, jeweils fixiert. Ein Zahnriemen V ist um und zwischen den mit Zähnen versehenen Rollen 52 und 82 angeordnet. Durch die mit Zähnen versehenen Rollen 52 und 82 und den Zahnriemen V wird eine Drehung des Motors 7 an die Welle 5 des Spiegelhalters 6 ohne einen Schlupf übertragen und durch die Drehgeschwindigkeit des Motors 7, die durch das Steuerungsmittel 20, das später beschrieben wird, gesteuert wird, kann die Umdrehungsperiode des Spiegelhalters 6 kann akkurat gesteuert werden.
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Zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist ein optisches Mittel 40 zum Detektieren einer Fleckform in der Detektionsvorrichtung 1 für eine Fleckform der vorliegenden Ausführungsform angeordnet, wie insbesondere in 2 dargestellt. Das optische Mittel 40 beinhaltet zum Beispiel einen Laseroszillator 30 als ein zu bewertendes Objekt; eine Fokuslinse 31 zum Fokussieren eines Laserstrahls LB1, der durch den Laseroszillator 30 oszilliert wird; einen Strahlteiler 32, der einen Laserstrahl LB1, der durch die Fokuslinse 31 gelaufen ist, auf einem Umfang des Kreises des Spiegelhalters 6, der mit dem Reflexionslöchern 6a bis 6q ausgebildet ist, aufbringt und die Umkehrstrahlen LB2, die durch die Spiegel 6a' bis 6q', die in dem Inneren der Reflexionslöcher 6a bis 6b angeordnet sind, reflektiert, um den optischen Pfad der Umkehrstrahlen LB2 zu der unteren Seite zu ändern; und ein Aufnahmemittel (Bildeinheit) 33, das in dem optischen Pfad der Umkehrstrahlen LB2 angeordnet ist, die durch den Strahlteiler 32 reflektiert werden und die darin ein Aufnahmeelement 33a zum Aufnehmen der Fleckformen der Umkehrstrahlen LB2 einschließt. Beachte das obwohl nicht in 1 dargestellt, wie durch die gestrichelten Linien in dem optischen Mittel in 2 angegeben, ein Steuerungsmittel für eine Leistung zum Steuern des Laserstrahls LB1 auf eine Leistung, die für ein Aufnehmen des Strahldurchmessers durch das Aufnahmemittel 33 geeignet ist, zwischen dem Laseroszillator 30 und der Fokuslinse 31 bereitgestellt sein kann und ein lichtdämpfender Filter 34 als das Steuerungsmittel für eine Leistung angeordnet sein kann.
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Hier wird der Encoder 9, der an den Motor 7 angeschlossen ist, zum drehenden Antreiben des Spiegelhalters 6 mit Bezug zu 2 und 3 beschrieben. Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet der Encoder 9 der vorliegenden Ausführungsform eine Drehscheibe 91, die an der Welle 8 des Motors 7 angeordnet ist, und einen Auslösegenerator 92, der an gegenüberliegenden Seiten eines umfänglichen Abschnitts der Drehscheibe 91 angeordnet ist. Wie in den Figuren dargestellt, ist der Auslösegenerator 92 mit einem Licht emittierenden Element 93 zum Emittieren von als ein Beispiel Infrarotlicht (IR) und einem lichtempfangenden Element 94 zum Empfangen von IR-Licht bereitgestellt, die an gegenüberliegenden Seiten der Drehscheibe 91 angeordnet sind. Wenn die Drehscheibe 91 gedreht wird und infrarotes Licht von dem Licht emittierenden Element 93 durch die Schlitze 91a bis 91q läuft, die in gleichmäßigen Abständen in einem umfänglichen Abschnitt der Drehscheibe 91 ausgebildet sind, und durch das Licht empfangende Element 94 empfangen wird, wird ein Auslösesignal S, wie an der unteren Seite in 2 dargestellt, ausgegeben und das Signal wird zu dem Steuerungsmittel 20 gesendet. Hier sind die Öffnungsbreiten der Schlitze 91a bis 91q, die in der Drehscheibe 91 angeordnet sind, so gesetzt, dass sie an dem Schlitz 91i am geringsten ist und breiter werden, je weiter sie sich von dem Schlitz 91i entfernen. Insbesondere ist die Signalbreite (die Länge der Zeit, wenn das Signal EIN ist) des Auslösesignals S an den Schlitzen 91f bis 911 am kleinsten (kürzesten) und am größten (längsten) an der Seite der Schlitze 91a und 91q. Eine Steuerung wird so durchgeführt, dass, wenn das Auslösesignal S zu dem Steuerungsmittel 20 übertragen wird, ein Verschluss (nicht dargestellt) des Aufnahmemittels 33 synchron mit dem Auslösesignal S geöffnet wird. Beachte das in der vorliegenden Ausführungsform durch Steuern der Drehgeschwindigkeit des Motors 7 in der Aufsicht im Uhrzeigersinn die Zeit, wenn der Verschluss durch die Schlitze 91f bis 911 dazu gebracht wird, eingeschaltet zu sein, auf 1 ms gesetzt ist, die Zeit wenn der Verschluss durch die Schlitze 91c bis 91e und 91m bis 91o dazu gebracht wird, eingeschaltet zu sein, auf 2 ms gesetzt ist und die Zeit, wenn der Verschluss durch die Schlitze 91p bis 91b dazu gebracht wird, eingeschaltet zu sein, auf 5 ms gesetzt ist.
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Das Steuerungsmittel 20 ist aus einem Computer ausgebildet, der eine zentrale Berechnungseinheit (CPU) zum Durchführen arithmetischer Berechnungen entsprechend eines Steuerungsprogramms, einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern des Steuerungsprogramms und dergleichen, einem Arbeitsspeicher (RAM) zum temporären Speichern von Detektionswerten, den Ergebnissen der Berechnungen und dergleichen, eine Eingabeschnittstelle und eine Ausgabeschnittstelle (Details werden in den Figuren ausgelassen) beinhaltet. Nicht nur das Signal von dem Auslösegenerator 92 sondern auch Bilddaten oder dergleichen, die von dem Aufnahmemittel 33 gesendet werden, werden in das Steuerungsmittel 20 eingegeben, wobei die Bilddaten in dem Arbeitsspeicher (RAM) gespeichert werden und wenn notwendig an dem Anzeigemittel (Anzeigeeinheit) m, die in der Nähe der Detektionsvorrichtung 1 für eine Fleckform angeordnet ist, angezeigt.
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Die Anordnungspositionen der Spiegel 6a' bis 6q', die in den Reflexionslöchern 6a bis 6q des Spiegelhalters 6 angeordnet sind, werden beschrieben. Ein Spiegel zum Reflektieren des Laserstrahls ist in jedem der Reflexionslöcher 6a bis 6q angeordnet und die Anordnungspositionen der Spiegel 6a' bis 6q' sind so gesetzt, dass sie sich von voneinander in der Richtung, die durch den Pfeil X in 2 angegeben ist, unterscheiden. Zur einfachen Erklärung ist der Spiegelhalter 6, der in der Figur dargestellt ist, in einem durchsichtigen Zustand dargestellt, während die Positionen der Spiegel, die in dem Spiegelhalter 6 angeordnet sind, von einer lateralen Seite betrachtet werden. Aus der Figur geht hervor, dass der Spiegel 6a' an der Seite von einer Endoberfläche 61 des Spiegelhalters 6 angeordnet ist, sodass sein Abstand von der einen Endoberfläche 61 der kürzeste ist, der Spiegel 6b', der Spiegel 6c' usw. mit einem Abstand von der einen Endoberfläche 61, der sich erhöht, angeordnet sind, und der Spiegel 6q' an der tiefsten Position in dem Reflexionsspiegel auch angeordnet ist.
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Die Anordnungspositionen der Spiegel 6a' bis 6q' werden genauer beschrieben. Wie bereits beschrieben wird der Laserstrahl LB1, der durch den Laseroszillator 30 oszilliert wird, durch die Fokuslinse 31 fokussiert und wird durch jeden der Spiegel 6a' bis 6q' reflektiert, sodass er zum Umkehrstrahl LB2 wird, der durch den Strahlteiler 32 reflektiert wird, um zu dem Aufnahmemittel 33 geführt zu werden. Hier ist die Position des Spiegels 6i, der in einer mittleren Position in einer Richtung eines Pfeils X in der Figur des Spiegelhalters 6 liegt, so gesetzt, dass der Umkehrstrahl LB2, der durch den Spiegel 6i reflektiert wird, einen Fokuspunkt P an dem Aufnahmeelement 33a des Aufnahmemittels 33 ausbildet, in anderen Worten, dass die Fleckform, die durch das Aufnahmemittel 33 aufgenommen wird, für den Umkehrstrahl LB2, der durch den Spiegel 6i reflektiert wird, am kleinsten ist. Der Fokuspunkt P wird zu der unteren Seite des Aufnahmeelements 33a bewegt, während die Spiegelposition (Reflexionsposition) von dem Spiegel 6i zu der Seite des der einen Endoberfläche 61 des Spiegelhalters 6 bewegt wird und die Fokusposition P zu der oberen Seite des Aufnahmeelements 33a bewegt wird, während die Spiegelposition von dem Spiegel 6i zu der Seite, die weiter von der Endoberfläche 61 des Spiegelhalters 6 entfernt ist, bewegt wird. Darüber hinaus sind mit dem Spiegel 6i als ein Zentrum die Spiegel 6f' bis 61' in einem Abstand von 1 mm in der Richtung des Pfeils X, die Spiegel 6c' bis 6f' und 61' bis 60' in einem Abstand von 5 mm und die Spiegel 6a' bis 6c' und 60' bis 6q' in einem Abstand von 20 mm angeordnet, sodass die Fleckform genauer in der Nähe eines Bereichs aufgenommen werden kann, in welcher der Fleckdurchmesser des Laserstrahls am kleinsten wird und ein Beugungslimit erreicht.
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Die Detektionsvorrichtung 1 für eine Fleckform der vorliegenden Ausführungsform ist im Allgemeinen wie oben beschrieben ausgestaltet und ihre Betätigungen oder Effekte werden im Folgenden mit Bezug zu 2 beschrieben.
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Zum Bewerten der Qualität eines Laserstrahls bereitet ein Bediener den Laseroszillator 30 als ein Objekt, das bewertet werden soll, vor, platziert diesen an einer vorbestimmten Befestigungsbasis (nicht dargestellt) und passt die Aufbringungsrichtung des Laserstrahls an. Als nächstes zum Starten der Detektion der Fleckform wird eine Instruktion, dass eine Betätigung begonnen werden soll, an das Steuerungsmittel 20 gegeben, worauf der Motor 7 beginnt, sich zu drehen, die Drehkraft durch die mit Zähnen versehene Rolle 82, den Zahnriemen V und die mit Zähnen versehene Rollen 52 übertragen wird und der Spiegelhalter 6 mit einer vorbestimmten Drehperiode gedreht wird.
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In einem Zustand, in welchem die Umdrehungsperiode des Spiegelhalters 6 bei einem vorbestimmten Wert stabil ist, wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 635 nm zum Beispiel bei einer vorbestimmten Leistung von dem Laseroszillator 30 oszilliert und auf der Fokuslinse 31 aufgebracht. Ferner wird die Drehscheibe 91 des Encoders 9 zusammen mit der Welle 8 des Motors 7 gedreht, wodurch ein Auslösesignal S wie oben beschrieben ausgegeben wird. Das Auslösesignal S, das basierend auf den Schlitzen 91a bis 91q generiert wird, ist so gesetzt, dass es synchron mit dem Zeitpunkt eingeschaltet ist, zu welchem der Laserstrahl LB1 an jedem der Reflexionslöcher 6a bis 6q eintrifft. Zum Beispiel, wenn das Auslösesignal S basierend auf dem Schlitz 91a eingeschaltet ist zu dem Zeitpunkt zu dem der Laserstrahl LB1 durch den Spiegel 6a reflektiert wird, wird der Verschluss (nicht dargestellt) des Aufnahmemittels 33 offengehalten, während das Auslösesignal S eingeschaltet ist, die Fleckform des Umkehrstrahls LB2, der auf dem Aufnahmeelement 33a aufgebracht wird, wird aufgenommen und zu und in dem Steuerungsmittel 20 transmittiert und gespeichert. Wenn der Spiegelhalter 6 ferner gedreht wird und der Umkehrstrahl LB2, der durch den Spiegel 6b' reflektiert wird, das Aufnahmemittel 33 erreicht, wird der Verschluss des Aufnahmemittels 33 basierend auf dem Auslösesignal S, dass basierend auf dem Schlitz 91b generiert wird, geöffnet, die Fleckform des Strahls, der auf dem Aufnahmeelement 33a ausgebildet ist, wird aufgenommen und die Bilddaten werden zu dem Steuerungsmittel 20 transmittiert. Darauf folgend wird in derselben Weise, wenn die Umkehrstrahlen LB2, die durch die Spiegel 6c' bis 6q' reflektiert werden, das Aufnahmemittel 33 erreichen, der Verschluss des Aufnahmemittels 33 basierend auf dem Auslösesignal S, dass basierend auf den Schlitzen 91c bis 91q generiert wird, geöffnet und die Fleckformen der Strahlflecken, die an dem Aufnahmeelement 33a aufgrund der Reflexion der Spiegel 6c' bis 6q' ausgebildet werden, werden in dem Steuerungsmittel 20 aufgenommen.
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Beachte, dass da die Lichtdichte des Strahls, der durch das Aufnahmeelement 33a empfangen wird, höher ist, während die Position des Fokuspunkts P näher an dem Aufnahmeelement 33a ist, die eingeschaltete Zeit des Auslösesignal S, das durch die Schlitze 91a bis 91 q generiert wird, gesetzt ist, kleiner zu sein, und die eingeschaltete Zeit relativ länger gesetzt ist, während der Fokuspunkt P weiter von dem Aufnahmeelement 33a entfernt ist, wodurch die Belichtungszeit gesteuert wird, sodass eine Beschädigung des Aufnahmeelements 33a verhindert wird und die Fleckform, die aufgenommen werden soll, geeignet aufgenommen wird. Die eingeschaltete Zeit aufgrund der Schlitze 91a bis 91q ist nur effektiv, während der Laserstrahl LB1 durch jeden der Spiegel 6a' bis 6q' reflektiert wird. Darum ist die Zeit, für welche der Verschluss offen ist, oder die Verschlussgeschwindigkeit gesteuert und die Helligkeit der Fleckform, die durch das Aufnahmemittel 33 aufgenommen wird, in einem Zustand ist gesteuert, in welchem die Reflexionszeit, die für jeden der Spiegel 6a' bis 6q' relevant ist, durch die Form des Lochs der Reflexionslöcher 6a bis 6q bestimmt und die Drehperiode des Spiegelhalters ist am längsten.
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Wenn die Fleckform des Umkehrstrahls LB2, der durch jeden der Spiegel 6a' bis 6q' reflektiert wird, aufgenommen und in dem Steuerungsmittel 20 in der oben beschriebenen Weise gespeichert wird, werden die aufgenommenen Fleckformen in Bezug zu den Reflexionslöchern 6a bis 6q an dem Anzeigemittel, das mit dem Steuerungsmittel 20 verbunden ist, (siehe 2) dargestellt.
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Gleichzeitig mit dem Anzeigen der aufgenommenen Fleckformen an dem Anzeigemittel in Bezug zu den Reflexionslöchern 6a bis 6q werden die Fleckdurchmesser der Fleckformen, die durch das Aufnahmemittel 33 aufgenommen werden, basierend auf den Fleckformen, die in dem Steuerungsmittel 20 gespeichert sind, berechnet. Für die Berechnung des Fleckdurchmessers wird D4σ verwendet, das basierend auf dem Bild, das durch das Aufnahmemittel 33 aufgenommen wurde, bestimmt wird. Das D4σ, das als das Vierfache der Standardabweichung σ der Intensitätsverteilung definiert ist, ist durch die internationale Organisation für Standardisierung (ISO) als ein internationaler Standard für eine Technik zum Bestimmen eines Strahldurchmessers eines Laserstrahls definiert und die Details hiervon sind bekannt; darum wird die Beschreibung hiervon ausgelassen. Wenn die Fleckdurchmesser der Umkehrstrahlen LB2, die durch die Spiegel 6a' bis 6q' reflektiert werden, unter Verwendung des D4o detektiert werden, werden die Fleckdurchmesser in dem Steuerungsmittel 20 in Beziehung zu den Spiegeln 6a' bis 6q' gespeichert.
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In 4 ist der Strahldurchmesser d (Mikrometer) des Flecks, der an dem Aufnahmeelement 33a durch den Umkehrstrahlen LB2 ausgebildet wird, der durch jeden der vorgenannten Spiegel 6a' bis 6q' reflektiert wurde, auf der Ordinatenachse aufgetragen, wohingegen die Position (Millimeter) des Spiegels, der den Laserstrahl reflektiert, wenn der Strahldurchmesser berechnet wird, an der Abszisse aufgetragen ist und eine Linie, die durch ein Abbilden der Fleckdurchmesser entsprechend der Anordnungsposition von jedem der Spiegel und Verbinden der Abbildungen erhalten wird, wird durch eine durchgezogene Linie L1 dargestellt. Beim Darstellen der Position des Spiegels ist die Position des Spiegels 6i vorher gesetzt, sodass der Fokuspunkt P an dem Aufnahmeelement 33a als ein Referenzpunkt (0) genommen ist und es ist da eine solche Definition verwendet, dass die Spiegelposition an der Seite, an welcher der Fokuspunkt P an der unteren Seite (siehe 2) des Aufnahmeelements 33a ausgebildet ist, einen negativen Wert annimmt, während die Spiegelposition an der Seite, an welcher der Fokuspunkt P an der oberen Seite des Aufnahmeelements 33a ausgebildet ist, einen positiven Wert annimmt. Hier in 4 ist auch eine gestrichelte Linie L2 dargestellt, die durch Annehmen des Werts des Fleckdurchmessers eines Flecks, der ausgebildet wird, wenn ein idealer Gaußstrahl von dem Laseroszillator 30 aufgebracht wird, und das Verbinden der relevanten Ausgaben erhalten wird. In dem Fall, in dem der Laserstrahl, der durch den Laseroszillator 30 der vorliegenden Ausführungsform oszilliert wird, als ein Gaußstrahl angenommen wird, und der aufgebrachte Laserstrahl bis zur Beugungsgrenze konvergiert ist, ist der Fleckdurchmesser d0 42 µm, wie durch einen Punk P0 angedeutet, an welchem der Fleckdurchmesser an der gepunkteten Linie L2 am kleinsten ist. Andererseits ist der Fleckdurchmesser d, der tatsächlich gemessen wurde, wenn der Laserstrahl, der von dem Laseroszillator 30 oszilliert wurde, der bis zu der Beugungsgrenze konvergiert ist, 50 µm, wie durch einen Punkt P1 in dem Diagramm dargestellt. Basierend auf den Fleckdurchmessern, die durch diese Punkte P0 und P1 angedeutet sind, wird der M2-Faktor berechnet.
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Beachte das ein allgemeiner M2-Faktor entsprechend der Formel: M2 = Θ·d/Θ0·d0 (Θ0 ist der Strahlwinkel eines idealen Gaußstrahls und Θ ist der Strahlwinkel des Laserstrahls, der tatsächlich gemessen wird). In dem Fall, in dem der Unterschied zwischen Θ und Θ0 klein ist, ist es möglich anzunehmen, dass Θ/ Θ0 ungefähr 1 ist und M2 kann als M2 = d/d0 berechnet werden. In dem Fall, in dem Θ nicht gleich Θ0 betrachtet werden kann, ist es ausreichend, die Winkel Θ und Θ0 zu bestimmen und in die obige Formel zum Erhalten des M2-Faktors einzusetzen. Von dem Vorgenannten wird verstanden, dass, wenn der Wert des M2-Faktors näher an 1 (eins) ist, die Qualität des Laserstrahls, der durch den Laseroszillator 30 oszilliert wird, höher bewertet wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, sind wie vorgenannt die mehreren Spiegel zum Reflektieren des aufgebrachten Laserstrahls, um die Position des Fokuspunkts zu ändern, in dem Drehkörper angeordnet und der Drehkörper wird durch eine Antriebsquelle gedreht, wodurch die Fleckformen der Strahlflecken in der Nähe des Fokuspunkts einfach in ein kurzer Zeit aufgenommen werden können und die aufgenommenen Bilder können an einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Danach basierend auf den so detektierten Fleckformen kann der Laseroszillator einfach bewertet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vor genannte Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifikationen können erdacht werden, solange sie in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. Während der Fleckdurchmesser aus der Fleckform, die durch das Aufnahmemittel 33 aufgenommen wurde, berechnet wird und der M2-Faktor davon erhalten wird, um den Laserstrahl in der oben beschriebenen Ausführungsform zu bewerten, ist ein Erhalten des M2-Faktors nicht beschränkend. Statt den M2-Faktor zu berechnen, können die Fleckformen, die an dem Anzeigemittel angezeigt werden, verwendet werden, um die Qualität des Laserstrahls zu bewerten. In dem Fall kann die Bewertung des Laserstrahls basierend auf der Form des Flecks durchgeführt werden, die ausgebildet wird, wenn der Laserstrahl ein idealer Laserstrahl ist.
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Während die Drehscheibe 91 an der Welle 8 des Motors 7 bei dem Encoder 9 der vorliegenden Ausführungsform angeordnet ist, ist dieses nicht beschränkend und die Drehscheibe 91 kann an der Welle 5 des Spiegelhalters 6 angeordnet sein. Ferner, während der Fleckdurchmesser durch D4σ in der vorliegenden Ausführungsform berechnet wird, ist dieses nicht beschränkend und der Strahldurchmesser kann entsprechend einer anderen Strahldurchmesser Definition (10/90,20/80 Messerklinge, 1/(e*e), D86 usw.) berechnet werden, die im Allgemeinen verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das äquivalente des Umfangs der Ansprüche fallen, werden dadurch durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 10305420 [0002]
- JP 3408805 [0003]
- JP 2013022634 [0004]
- JP 2013151002 [0004]
- JP 5726999 [0004]
