DE102022128642A1

DE102022128642A1 - Erfassungsvorrichtung, Korrekturvorrichtung, Verarbeitungsvorrichtung und Artikelherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102022128642A1
Application number: DE102022128642.8A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Inoue; Hiroyuki Morimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-11-01
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2023-05-04
Also published as: CN116067621A; US20230133411A1; JP2023067484A

Abstract

Eine Erfassungsvorrichtung ist bereitgestellt, die in der Lage ist eine Positionsinformation über eine optische Achse eines Laserlichts genau zu erfassen und einen Messfehler zu verringern, die eine erste Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen, eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen, eine Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit sich voneinander unterscheidenden optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten, und eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl der Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, zu berechnen, umfasst, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird.

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung, eine Korrekturvorrichtung, eine Verarbeitungsvorrichtung und ein Artikelherstellungsverfahren.
Beschreibung von für den Sachverhalt relevantem Stand der Technik
Es gibt eine Technik zum Korrigieren der optischen Achse von Laserlicht, das von einer Laserlichtquelle emittiert, beziehungsweise ausgestrahlt wird. Als ein solches Verfahren eines Anpassens der optischen Achse des Lasers offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. H4-351282 ein Bereitstellen von zwei beweglichen Spiegeln und zwei Sensoren auf der optischen Achse, ein Berechnen des Betrags eines Antreibens der zwei beweglichen Spiegel aus einer Information über eine Positionsabweichung des erfassten Laserlichts, und ein Realisieren der Korrektur einer Abweichung der optischen Achse des Laserlichts durch Bewegen des Laserlichts um einen vorbestimmten Betrag.
In dem offengelegten japanischen Patent Nr. H4-351282 wird Laserlicht, das von einem Laseroszillator emittiert wird, von zwei Spiegeln reflektiert, die auf der optischen Achse angeordnet sind. Jeder der Spiegel ist mit zwei Paaren von Rotationsmechanismen und zwei Sätzen von Aktuatoren bereitgestellt und kann mit einem zweiachsigen Freiheitsgrad auf einem gewünschten Winkel angepasst werden. Ein Anteil des Laserlichts, das durch die Spiegel hindurchgegangen ist, wird von zwei Sensoren empfangen und die zweidimensionale Position des Laserlichts wird erfasst.
Dieser Erfassungswert wird in eine arithmetische Steuerungsvorrichtung eingegeben, die an den Aktuator angeschlossen ist, und der Betrieb des Aktuators wird gesteuert, um die Winkel der zwei Spiegel anzupassen, wodurch die Position und der Winkel der optischen Achse des Laserlichts korrigiert werden.
In dem offengelegten japanischen Patent Nr. H4-351282 kann eine Positionsinformation aufgrund von Schwankungen in der Sensitivität der zwei Sensoren jedoch nicht genau erfasst werden. Zusätzlich, wenn sich ein Positionsverhältnis (Abstand) zwischen den zwei Sensoren aufgrund von thermischen Effekten oder dergleichen ändert, tritt ein Messfehler auf. Zusätzlich wird in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2000-114636 Laserlicht in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt und mit unterschiedlichen optischen Weglängen zu einer Erfassungseinheit geleitet, und der Winkel des Laserlichts wird aus der Position des einen geteilten Laserstrahls erhalten, und die Position des Laserlichts wird aus der Position des anderen Laserstrahls erhalten, aber ein Messfehler kann sogar bei diesem Verfahren auftreten.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen einer optischen Achse, beziehungsweise eine Optische-Achse-Erfassungsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Korrigieren einer optischen Achse, beziehungsweise eine Optische-Achse-Korrekturvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen eine Positionsinformation über die optische Achse eines Laserlichts genau zu erfassen und einen Messfehler zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um das oben aufgezeigte Problem zu lösen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Erfassungsvorrichtung bereitgestellt, mit:

einer ersten Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen;
einer Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position von jedem der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen;
einer Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit voneinander unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten; und
mindestens einen Prozessor oder Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu fungieren als:
- eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts zu berechnen, auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden,
- wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Einheit zum Korrigieren der optischen Achse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Korrekturvorgangs für eine Fluktuation der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3A und 3B zeigen Diagramme, die den Korrekturvorgang für eine Fluktuation der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsvorgangs für eine Fluktuation der optischen Achse.
5 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Einheit zum Korrigieren der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
6A und 6B zeigen Diagramme, die eine Anordnung von vier Paaren von Galvano-Scannern, die eine Aktuatorspiegeleinheit bilden, veranschaulichen.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Korrigieren der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Korrigieren der optischen Achse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Hier im Folgenden sind mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen bevorzugte Modi der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Ausführungsbeispielen beschrieben. In jedem Diagramm sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Bauteilen oder Elementen zugewiesen und eine doppelte Beschreibung ist ausgelassen oder vereinfacht.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse ist eine Vorrichtung zum Korrigieren der optischen Achse, die die Position der optischen Achse eines Laserlichtstrahls 101, der von einer Laserlichtquelle wie beispielsweise einem Laseroszillator ausgegeben wird, oder seinen Einfallswinkel auf ein Verarbeitungsziel korrigiert. Die Einheit 100 zum Korrigieren derEinheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse umfasst einen ersten Aktuatorspiegel 104, einen zweiten Aktuatorspiegel 105, einen Probenehmer (engl. sampler) 106, eine Steuerungseinheit 113 und eine Messeinheit 200.
Der Laserlichtstrahl 101, der von der Laserlichtquelle ausgegeben wird und auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, wird erst von zwei Lichtreflexionsbauteilen reflektiert, das heißt, dem ersten Aktuatorspiegel 104 und dem zweiten Aktuatorspiegel 105. Der erste Aktuatorspiegel 104 und der zweite Aktuatorspiegel 105 können auf einem gewünschten Winkel mit einem zweiachsigen Freiheitsgrad angepasst werden, durch zwei Paare von Rotationsmechanismen und zwei Sätzen von Aktuatoren.
Der Laserlichtstrahl 101, der von dem ersten Aktuatorspiegel 104 und dem zweiten Aktuatorspiegel 105 reflektiert wird, wird dann durch den Probenehmer 106 in zwei Richtungen verzweigt, der das Licht in einem gewünschten Verhältnis verzweigt (teilt). Ein Großteil des Laserlichtstrahls 101, der auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, geht, beziehungsweise tritt durch den Probenehmer 106 hindurch und wird von der Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert, während ein Anteil davon von dem Probenehmer 106 reflektiert und zu der Messeinheit 200 entsendet wird.
Die Messeinheit 200 umfasst einen ersten Halbspiegel 107 (erste Teilungseinheit), einen ersten Spiegel 108, einen zweiten Spiegel 109, einen zweiten Halbspiegel 110 (zweite Teilungseinheit), einen Dämpfer 111 (engl. damper) und eine Kamera 112 (Erfassungseinheit).
Ein Anteil des Laserlichtstrahls 101, der auf die Messeinheit 200 einfällt, wird zuerst in zwei Richtungen, einen optischen Weg A102 und einen optischen Weg B103, durch den ersten Halbspiegel 107 verzweigt, der das Licht in einem gewünschten Verhältnis verzweigt (teilt). Der zweite Halbspiegel 110, der das Licht gleichermaßen in einem gewünschten Verhältnis verzweigt, ist auf dem optischen Weg A102 angeordnet. Ein Anteil des Laserlichts auf dem optischen Weg A102 geht, beziehungsweise tritt durch den zweiten Halbspiegel 110 hindurch und fällt auf die Kamera 112 ein. Der erste Spiegel 108 und der zweite Spiegel 109 sind auf dem optischen Weg B103 angeordnet.
Das Laserlicht des optischen Wegs B103 wird von dem ersten Spiegel 108 und dem zweiten Spiegel 109 reflektiert und ein Anteil davon wird dann von dem zweiten Halbspiegel 110 reflektiert und fällt auf die Kamera 112 ein. Der erste Spiegel 108 und der zweite Spiegel 109 sind auf dem optischen Weg B103 angeordnet, sodass die optische Weglänge des optischen Wegs B103 länger als die optische Weglänge des optischen Wegs A102 wird, und die optischen Weglängen des optischen Wegs A102 und des optischen Wegs B103 unterscheiden sich voneinander. Das heißt, der erste Spiegel 108 und der zweite Spiegel 109 sind optische Bauteile, um die optischen Weglängen einer Vielzahl von Lichtstrahlen, die von dem ersten Halbspiegel 107 geteilt wird, voneinander unterschiedlich zu machen.
Der zweite Halbspiegel 110 leitet transmittiertes, beziehungsweise durchgegangenes Licht auf dem optischen Weg A102 und reflektiertes Licht auf dem optischen Weg B103 zu unterschiedlichen Positionen auf der Lichtempfangsoberfläche eines Sensors 114 der Kamera 112, das später beschrieben ist. Hier sind die unterschiedlichen Positionen auf der Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 Positionen, an denen Lichtstrahlen auf der Lichtempfangsoberfläche eines Sensors innerhalb der Kamera 112 einander nicht überlappen (ein Sensor, der auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet ist).
Das reflektierte Licht auf dem optischen Weg A102 und das transmittierte Licht auf dem optischen Weg B103, die durch den zweiten Halbspiegel 110 verursacht werden, werden durch den Lichtabsorptionsdämpfer 111 abgeschirmt und absorbiert. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind der erste Spiegel 108, der zweite Spiegel 109 und der zweite Halbspiegel 110 Lichtleitereinheiten, die eine Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Kamera 112 leiten.
Währenddessen, wenn die Menge an Licht, das durch den Probenehmer 106 verzweigt wird, schwach genug ist, und die Menge an Licht aus dem optischen Weg A102 und die Menge an Licht aus dem optischen Weg B103 schwach genug sind, um den Sensor 114 nicht zu beschädigen, besteht keine Notwendigkeit es einem Anteil des Lichts zu erlauben durch den zweiten Halbspiegel 110 in den Dämpfer 111 zu entkommen, bzw. zu entweichen. In diesem Fall kann beispielsweise entweder das Licht von dem optischen Weg A102 oder das Licht von dem optischen Weg B103 von einem Reflexionsbauteil reflektiert werden und zu einer anderen Position auf der Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 geleitet werden.
Auf diese Art und Weise werden die optischen Weglängen des optischen Wegs A102 und des optischen Wegs B103 eingestellt, um sich voneinander zu unterscheiden. In 1 ist die optische Weglänge des optischen Wegs B103 länger als die des optischen Wegs A102, es kann aber umgekehrt sein. Zusätzlich brauchen der erste Aktuatorspiegel 104 und der zweite Aktuatorspiegel 105 nicht in einer integrierten Struktur ausgebildet zu sein. Es ist beispielsweise ebenfalls möglich einen Antriebsmechanismus, wie beispielsweise einen Einzelachsenmotor, und einen Positionierungsmechanismus zu verwenden, der die drei Achsen X, Y und Z sowie einen Winkel θ eines Reflexionsbauteils, wie beispielsweise eines Spiegels, der Laserlicht reflektiert, kombiniert.
Die Kamera 112 ist mit einem Sensor 114 bereitgestellt, der die Einfallpositionen von zwei Laserlichtstrahlen aus dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 misst, das heißt, die Positionen der optischen Achse auf der Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114, und das Messergebnis an die Steuerungseinheit 113, die als eine Steuerungseinheit dient, überträgt. Der Sensor 114 ist beispielsweise ein Charge-Coupled-Device-(CCD)-Sensor oder ein Complementary-Metal-Oxide Semiconductor-(CMOS)-Sensor.
Die Steuerungseinheit 113 weist eine CPU (Computer) und einen Speicher (ROM, RAM) auf, die nicht gezeigt sind, wobei die CPU jeden funktionalen Block der Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse steuert und arithmetische Betriebe durchführt, die dafür erforderlich sind, in Übereinstimmung mit einem Computerprogramm, das von dem Speicher geladen wird. Insbesondere, zusätzlich zum Steuern der Kamera 112, weist die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse eine Fluktuationskomponentenberechnungsfunktion für das Messergebnis der Kamera 112 und eine Aktuatorsteuerungsfunktion auf, und steuert den Winkel des Aktuatorspiegels.
Eine Reihe von Schritten in Bezug auf einen Korrekturvorgang für eine Fluktuation der optischen Achse in dem ersten Ausführungsbeispiel ist im Folgenden beschrieben. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Korrekturvorgangs für eine Fluktuation der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Jeder Betrieb (Schritt), der in diesem Ablaufdiagramm gezeigt ist, kann durch eine Steuerung von jeder Einheit ausgeführt werden, die durch die Steuerungseinheit 113 durchgeführt wird.
In Schritt S1 wird ein Laserlicht, das als eine Referenz (Referenzlaserlicht) fungiert, zuerst gemessen und gespeichert. Insbesondere wird das Referenzlaserlicht veranlasst, um auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einzufallen und zwei Einfallspositionen der Laserlichtstrahlen aus dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 auf dem Sensor 114 werden gemessen und als Referenzpositionen gespeichert (auch als Referenzeinfallspositionen bezeichnet).
In Schritt S2 wird die Einfallsposition des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist, gemessen. Insbesondere wird Laserlicht, das ein Ziel für eine Messung ist, veranlasst, um auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einzufallen und zwei Einfallspositionen des Laserlichtstrahls aus dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 auf dem Sensor 114 werden gemessen.
In Schritt S3 wird eine Fluktuation der optischen Achse aus dem Referenzlaserlicht berechnet. Die Einfallspositionen der zwei Lichtstrahlen aus dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 auf den Sensor 114 ändern sich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Position oder des Winkels des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist, das auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt. Somit berechnet die Kamera 112 aus dem Messergebnis in Schritt S2 eine Abweichung von der Referenzposition, das heißt, den Umfang, beziehungsweise den Betrag einer Änderung gegenüber, beziehungsweise aus der Referenzposition.
Insbesondere berechnet die Steuerungseinheit 113 den Abweichungsbetrag und die Abweichungsrichtung der Position der optischen Achse jedes Lichtstrahls einer Vielzahl von Lichtstrahlen von der Referenzposition, auf die das Referenzlaserlicht einfällt. Die Winkelkomponente der Fluktuation der optischen Achse (der Betrag einer Winkeländerung) und die Positionskomponente der Fluktuation der optischen Achse (der Betrag einer Positionsänderung der optischen Achse) werden auf der Grundlage des berechneten Abweichungsbetrags und der berechneten Abweichungsrichtung berechnet. Die Details dieses Schritts sind später beschrieben.
In Schritt S4 wird die Fluktuation der optischen Achse des Laserlichts korrigiert. Die Steuerungseinheit 113 berechnet den Winkel des Aktuatorspiegels, der die Fluktuation der optischen Achse auf der Grundlage der in Schritt S3 berechneten Abweichung beseitigen kann, und treibt den Aktuatorspiegel an.
In Schritt S5 misst die Kamera 112 die Einfallsposition des Laserlichts mit dem Sensor 114 erneut. Insbesondere nach einer Korrektur, das heißt, nachdem der Aktuatorspiegel angetrieben wurde, werden die Einfallspositionen der zwei Lichtstrahlen aus dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 gemessen. In Schritt S6 wird bestimmt, dass die korrigierte Einfallsposition des Laserlichts mit einer gewünschten Genauigkeit mit der gespeicherten Referenzposition übereinstimmt.
Insbesondere wird bestimmt, ob die Abweichung zwischen der korrigierten Einfallsposition des Laserlichts und der Referenzposition gleich wie oder weniger als ein Schwellenwert ist. In Schritt S6, wenn die Abweichung gleich wie oder weniger als der Schwellenwert ist (Ja), endet der Vorgang. Andererseits, wenn die Abweichung nicht gleich wie oder weniger als der Schwellenwert ist (Nein), werden die Schritte S3 bis S6 wiederholt, bis die Abweichung gleich wie oder weniger als der Schwellenwert wird.
Durch die oben beschriebene Reihe von Schritten, ist es möglich die Fluktuation der optischen Achse des Laserlichts zu korrigieren und die Position der optischen Achse des Laserlichts, das von der Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert wird, und den Einfallswinkel auf das Verarbeitungsziel in Bezug auf die Fluktuation des Laserlichts, das auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, zu stabilisieren.
3A und 3B zeigen Diagramme, die einen Korrekturvorgang für eine Fluktuation der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 3A zeigt ein Diagramm, das teilweise die Messeinheit 200 aus 1 veranschaulicht und 3B zeigt ein erklärendes Diagramm des Messprinzips unter Verwendung der Kamera 112.
In 3B ist eine optische Referenzachse 204 eine optische Achse eines Laserlichts, das als eine Referenz gespeichert ist. Eine zu messende optische Achse 201 ist eine optische Achse in einem Zustand, in dem die Position und der Winkel eines Laserlichts, das auf die Einheit zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, fluktuiert sind, das heißt, eine optische Achse eines Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist. Eine Probenehmeroberfläche 205 ist eine Oberfläche, die die Reflexionsoberfläche des Probenhemers 106 in 3A entlang der optischen Achse simuliert.
Eine Winkelabweichung θ1 und eine Positionsabweichung d1 sind Fluktuationskomponenten der optischen Achse 201, die auf der Probenehmeroberfläche 205 von der optischen Referenzachse 204 zu messen sind. Eine erste Sensorlichtempfangsoberfläche 206 ist eine Oberfläche, die die Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 durch den optischen Weg A102 in 3A simuliert. Eine zweite Sensorlichtempfangsoberfläche 207 ist eine Oberfläche, die die Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 durch den optischen Weg B103 in 3A schematisch veranschaulicht.
D1 ist ein Bemessungsabstand (engl. design distance) von der Lichtempfangsoberfläche des Probenehmers 106 zu der ersten Sensorlichtempfangsoberfläche 206 und entspricht der optischen Bemessungsweglänge des optischen Wegs A102 in 3A. D2 ist ein Bemessungsabstand von der Lichtempfangsoberfläche des Probenehmers 106 zu der zweiten Sensorlichtempfangsoberfläche 207 und entspricht der optischen Bemessungsweglänge des optischen Wegs B103 in 3A.
Ein optischer Weg 202 simuliert den optischen Weg eines Laserlichts in dem optischen Weg A102 nach einer Fluktuation. Ein optischer Weg 203 simuliert den optischen Weg eines Laserlichts in dem optischen Weg B103 nach einer Fluktuation. In 3A ist die Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 (Sensorlichtempfangsoberfläche) zum Messen des Lichtstrahls auf dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 die gleiche, aber in 3B ist sie simulativ als zwei Sensorlichtoberflächen eingestellt, entsprechend zu D1 und D2 von der Probenehmeroberfläche 205. Somit ist eine Differenz in einer optischen Weglänge zwischen dem optischen Weg A102 und dem optischen Weg B103 in 3A eine Differenz zwischen D2 und D1 in 3B.
d2 ist hier der Umfang, beziehungsweise der Betrag der Bewegung des Einfallspunkts auf der ersten Sensorlichtempfangsoberfläche 206 nach einer Fluktuation der optischen Achse, das heißt, der Betrag der Bewegung des Einfallspunkts der optischen Achse 201, der auf der ersten Sensorlichtempfangsoberfläche 206 von der optischen Referenzachse 204 zu messen ist. Zusätzlich simuliert d2 eine Änderung in der Einfallsposition eines Lichts aus dem optischen Weg A102 auf den Sensor 114 in 3A.
In gleicherweise ist d3 der Umfang, beziehungsweise der Betrag der Bewegung des Einfallspunkts auf der zweiten Sensorlichtempfangsoberfläche 207 nach einer Fluktuation der optischen Achse, das heißt, der Betrag der Bewegung des Einfallspunkts der optischen Achse 201, der auf der zweiten Sensorlichtempfangsoberfläche 207 von der optischen Referenzachse 204 zu messen ist. Zusätzlich simuliert d3 eine Änderung in der Einfallsposition eines Lichts aus dem optischen Weg B103 auf den Sensor 114 in 3A.
Eine Winkelabweichung θ2 ist eine Winkelfluktuationskomponente eines Laserlichts innerhalb der Messeinheit 200 und ist prinzipiell übereinstimmend mit der Winkelabweichung θ1.
Eine Reihe von Schritten in Bezug auf ein Verfahren eines Berechnens einer Fluktuation der optischen Achse, das heißt, detaillierte Schritte des Schritts S3 in 2, ist im Folgenden beschrieben. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Berechnungsvorgangs für eine Fluktuation der optischen Achse. Jeder Betrieb (Schritt), der in diesem Ablaufdiagramm gezeigt ist, kann durch die Steuerungseinheit 113 ausgeführt werden. In Schritt S11 wird die Winkelkomponente einer Fluktuation der optischen Achse auf der Grundlage des Messergebnisses in der Kamera 112 berechnet, insbesondere der Abweichungsbetrag und die Abweichungsrichtung der Position der optischen Achse, die auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S2 aus 2 berechnet wurde.
Zusätzlich ist θ2 in 3B dargestellt durch atan((d3-d2)/(D2-D1)). Weil θ2 prinzipiell mit θ1 übereinstimmt, kann die Winkelabweichung θ1 einer Fluktuation der optischen Achse durch diese Formel berechnet werden.
In Schritt S12 wird die Positionskomponente einer Fluktuation der optischen Achse auf der Grundlage des Messergebnisses in der Kamera 112 berechnet, insbesondere der Abweichungsbetrag und die Abweichungsrichtung der Position der optischen Achse, die auf der Grundlage des Messergebnisses in Schritt S2 aus 2 berechnet wurde. Zusätzlich wird d1 in 3B dargestellt durch d2 - D1 × tan(θ2). Die Positionsabweichung d1, die die Positionskomponente einer Fluktuation der optischen Achse ist, kann durch diese Formel berechnet werden.
Durch die oben beschriebene Reihe von Schritten können die Winkelkomponente und Positionskomponente einer Fluktuation der optischen Achse aus dem Messergebnis in der Kamera 112 berechnet werden. Derweil kann durch Einbringen eines optischen Systems, von dem die optische Vergrößerung durch eine Kombination von Linsen und dergleichen geändert wird, in den optischen Weg der Messeinheit 200 die relative Effizienz der Winkelkomponente und der Positionskomponente geändert werden. In einem optischen System beispielsweise mit einer Vergrößerung von 2, ändert sich die Winkelkomponente des emittierten Laserlichts um einen Faktor 1/2 und die Positionskomponente davon ändert sich um einen Faktor 2 in Bezug auf die Fluktuation des einfallenden Laserlichts.
Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel das Laserlicht, das auf die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, in zwei optische Wege A102 und B103 verzweigt wird, die unterschiedliche optische Weglängen aufweisen, kann es in eine Vielzahl von optischen Wegen verzweigt werden, die unterschiedliche optische Weglängen aufweisen, und die Anzahl von Abzweigungen ist nicht auf zwei beschränkt. Wenn die Anzahl von Abzweigungen erhöht wird, erhöht sich die Genauigkeit der berechneten Fluktuationskomponente.
Zusätzlich können das Licht aus dem optischen Weg A102 und das Licht aus dem optischen Weg B103 zu der Lichtempfangsoberfläche des Sensors 114 geleitet werden, sodass sich zumindest einiges von ihnen gegenseitig überlappt. In diesem Fall, beispielsweise durch Variieren des Timings eines Erfassens der optischen Achse mit dem Sensor 114 unter Verwendung eines Shutters oder dergleichen, können die Positionen der optischen Achse des Lichts aus dem optischen Weg A102 und des Lichts aus dem optischen Weg B103 mit einem Sensor gemessen werden.
5 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Laserlicht 301, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, fällt auf eine Aktuatorspiegeleinheit 302 ein. Die Aktuatorspiegeleinheit 302 ist ein Galvano-Scanner, der einen Motor und einen Galvanometerspiegel umfasst, der die drei Achsenrichtungen X, Y und Z des Laserlichts 301 und den Winkel θ einstellen kann, wobei jede/jeder davon auf einen gewünschten Winkel eingestellt werden kann.
Danach wird das Laserlicht 301 durch einen Probenehmer 303 in zwei Richtungen verzweigt, der Licht in einem gewünschten Verhältnis verzweigt. Ein Großteil des Laserlichts 301, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, geht durch den Probenehmer 303 hindurch und wird von der Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert, und ein Anteil davon wird von dem Probenehmer 303 reflektiert und wird zu einer Messeinheit 304 gesendet. Der Probenehmer 303 in dem ersten Ausführungsbeispiel überträgt, beziehungsweise lässt 99,9% des Laserlichts 301, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, durch. 0,1% des Laserlichts 301 wird von dem Probenehmer 303 reflektiert und fällt auf die Messeinheit 304 ein.
Ein Anteil des Laserlichts 301, das auf die Messeinheit 304 einfällt, durchläuft ein optisches System 305 mit variabler Vergrößerung hindurch. Das optische System 305 mit variabler Vergrößerung in dem ersten Ausführungsbeispiel ist auf eine Vergrößerung von 0,7 durch eine Vielzahl von Linsen eingestellt. Dadurch wird der Strahldurchmesser nach einem Durchlaufen des optischen Systems 305 mit variabler Vergrößerung auf 7/10 von dem vor einem Durchlaufen durch es verringert. Zusätzlich ändert sich die Winkelkomponente des emittierten Laserlichts um einen Faktor von 10/7 und die Positionskomponente davon ändert sich um einen Faktor von 7/10 in Bezug auf die Fluktuation des einfallenden Laserlichts.
Das Laserlicht 301 wird nach einem Durchlaufen des optischen Systems 305 mit variabler Vergrößerung durch einen ersten Halbspiegel 306, der Licht in einem gewünschten Verhältnis verzweigt, in zwei Richtungen eines optischen Wegs A307 und eines optischen Wegs B309 verzweigt. Ein Anteil des Laserlichts auf dem optischen Weg A307 durchläuft, beziehungsweise geht durch einen zweiten Halbspiegel 308 hindurch, der ebenfalls Licht in einem gewünschten Verhältnis verzweigt, und fällt auf eine Kamera 312 ein. Nachdem das Laserlicht auf dem optischen Weg B309 von einem ersten Spiegel 310 und einem zweiten Spiegel 311 reflektiert wurde, wird ein Anteil davon von dem zweiten Halbspiegel 308 reflektiert und fällt auf die Kamera 312 ein.
Der zweite Halbspiegel 308 leitet das übertragene, bzw. durchgelassene Licht auf dem optischen Weg A307 und das reflektierte Licht auf dem optischen Weg B308 zu unterschiedlichen Positionen auf der Lichtempfangsoberfläche eines Sensors 316 der Kamera 312. Sowohl der erste Halbspiegel 306 als auch der zweite Halbspiegel 308 in dem ersten Ausführungsbeispiel lassen 50% des einfallenden Laserlichts 301 durch und reflektieren 50% davon.
Das reflektierte Licht auf dem optischen Weg A307 und das durchgelassene Licht auf dem optischen Weg B309, die durch den zweiten Halbspiegel 308 verursacht werden, werden durch einen Lichtabsorptionsdämpfer 313 abgeschirmt und absorbiert. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die optische Weglänge des optischen Wegs B309 derart eingestellt, um etwa 2,5 Mal länger als der optische Weg A307 zu sein.
Die Kamera 312 ist mit einem Sensor 316 bereitgestellt, der die Einfallspositionen der zwei Laserlichtstrahlen aus dem optischen Weg A307 und dem optischen Weg B309 misst und das Messergebnis an eine Steuerungseinheit 314 überträgt. Die Kamera 312 in dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine CMOS-Kamera als ein Beispiel und führt eine Signalübertragung mit der Steuerungseinheit 314 über ein LAN-Kabel durch.
Zusätzlich zu einem Steuern der Kamera 312 weist die Steuerungseinheit 314 eine Fluktuationskomponentenberechnungsfunktion in Bezug auf das Messergebnis der Kamera 312 und eine Aktuatorsteuerungsfunktion auf, und steuert den Winkel des Aktuatorspiegels. Die Steuerungseinheit 314 in dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst einen PC mit einer Kamerasteuerung und einer zugehörigen Berechnungsvorgangssoftware und einer Antriebseinrichtung für einen Galvano-Scanner. Zusätzlich zu einem unabhängigen Betrieb kann die Steuerungseinrichtung 314 durch einen Host-Computer 315 remotebetrieben werden, der außerhalb der Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse bereitgestellt ist.
Der Host-Computer 315 ist eine Informationsverarbeitungsvorrichtung und typischerweise wird ein Universalcomputer, wie beispielsweise ein Privatcomputer, verwendet. Das heißt, der Host-Computer 315 weist eine eingebaute CPU auf, die als ein Computer dient, und steuert den Betrieb von jeder Einheit der gesamten Vorrichtung auf der Grundlage eines Computerprogramms, das in einem Speicher gespeichert ist, der als ein Speichermedium dient. Der Host-Computer 315 ist an die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse angeschlossen, beispielsweise durch ein Netzwerk, und kann eine Steuerung davon durchführen.
Teilweise durchlässige optische Elemente, wie beispielsweise Probenehmer und Halbspiegel, können einen Keilwinkel auf der optischen Oberfläche bereitstellen, falls erforderlich. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Keilwinkel von 1° eingestellt, um eine Irrlichtkomponente von der Übertragungsoberfläche, bzw. der Durchlassoberfläche zu unterdrücken.
6A und 6B zeigen Diagramme, die die Anordnung von vier Paaren von Galvano-Scannern veranschaulichen, die die Aktuatorspiegeleinheit 302 bilden. 6A zeigt ein Layoutdiagramm, das einen Galvano-Scanner aus derselben Richtung wie 5 veranschaulicht, und 6B zeigt ein Layoutdiagramm, das einen Galvano-Scanner aus der A-A-Querschnittsrichtung aus 5 veranschaulicht.
Laserlicht 401, das auf die Aktuatorspiegeleinheit 302 einfällt, wird von einem ersten Galvano-Scanner 402, einem zweiten Galvano-Scanner 403, einem dritten Galvano-Scanner 404 und einem vierten Galvano-Scanner 405 reflektiert, und fällt auf einen Probenehmer 406 ein. Durchgelassenes Licht des Probenehmers 406 wird von der Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert und reflektiertes Licht wird zu einer Messeinheit 407 ausgesendet.
Ein dielektrischer Mehrschichtenfilmspiegel, der ein Reflektanz von 99,95% in Bezug auf die Laserwellenlänge aufweist, wurde als der Spiegel von jedem Galvano-Scanner in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet. Ein Motorwinkel wird durch einen Encoder erfasst, der im Inneren des Galvano-Scanners bereitgestellt ist. Jeder Galvano-Scanner ist an eine Antriebssteuerungseinheit 408 angeschlossen.
Die Antriebssteuerungseinheit 408 verwendet ein Encodersignal des Galvano-Scanners, um ein Motorantriebssignal auszusenden, sodass sich der Spiegel bei einem gewünschten Winkel befindet, und steuert den Galvano-Scanner. Obwohl die Antriebssteuerungseinheit 408 eine von der Steuerungseinheit 314 in dem ersten Ausführungsbeispiel separate Einheit ist, kann die Steuerungseinheit 314 die Funktion der Antriebssteuerungseinheit 408 ausführen.
Ein Berechnungsvorgang für eine Fluktuation der optischen Achse des Laserlichts in dem ersten Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie die Reihe von Schritten, die in 4 gezeigt ist. Obwohl eine Einheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Fluktuation der optischen Achse in dem ersten Ausführungsbeispiel zu korrigieren, auch die gleiche wie in 2 ist, sind der Berechnungsvorgang und ein Betrieb zum Korrigieren der optischen Achse der Steuerungseinheit 314 im Folgenden im Detail beschrieben.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Korrigieren der optischen Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem der Aktuatorspiegel konstant angetrieben wird, um eine Korrektur in Übereinstimmung mit der Fluktuation eines einfallenden Laserlichts (Laserlicht, das ein Ziel für eine Messung ist) durchzuführen, beschrieben.
In Schritt S31 misst die Messeinheit 304 zuerst die Einfallsposition des Referenzlaserlichts. In Schritt S32 speichert die Steuerungseinheit 314 die Einfallsposition (Referenzposition) des Referenzlaserlichts, die durch die Messeinheit 304 gemessen wird. Insbesondere werden als die Referenzposition die Einfallsposition und der Einfallswinkel des Referenzlaserlichts auf den Sensor 316 gespeichert. Derweil sind Schritte S31 und S32 äquivalent zu Schritt S1 in 2.
In Schritt S33 fällt das Laserlicht, das ein Ziel für eine Messung ist, auf die Messeinheit 304 ein. In Schritt S34 misst die Kamera 312 der Messeinheit 304 die Einfallsposition des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist, auf dem Sensor 316. Hier wird als ein Beispiel für die Kamera 312 angenommen, dass sie den Winkel und eine Position der optischen Achse des Laserlichts in regelmäßigen Intervallen misst, und das Messergebnis an die Steuerungseinheit 314 überträgt. Derweil ist Schritt S34 äquivalent zu Schritt S2 in 2.
In Schritt S35 berechnet die Steuerungseinheit 314 die Abweichung von der Referenzposition aus der gemessenen Einfallsposition des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist. In Schritt S36 berechnet die Steuerungseinheit 314 den Umfang eines Unterschieds, beziehungsweise den Betrag einer Differenz bei dem Winkel und der Position des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist, in Bezug auf die optische Referenzachse für jedes Messergebnis. Derweil sind die Schritte S35 und S36 äquivalent zu Schritt S3 in 2.
In Schritt S37 wird der Winkel von jedem Galvano-Scanner zum Beseitigen des Betrags der Differenz von, beziehungsweise zu der optischen Referenzachse durch eine Softwareverarbeitung der Steuerungseinheit 314 berechnet. Die Steuerungseinheit 314 überträgt dann den berechneten Winkel an die Antriebssteuerungseinheit 408.
In Schritt S38 treibt die Antriebssteuerungseinheit 408 jeden Galvano-Scanner an einen Winkel an, der von der Steuerungseinheit 314 erlangt wird, und korrigiert die Fluktuation des Laserlichts, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt. Derweil sind die Schritte S37 und S38 äquivalent zu Schritt S4 aus 2.
In Schritt S39 wird das Laserlicht, bei dem die Fluktuation korrigiert wurde, dann von der Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert.
Mit solch einer Konfiguration kann der Aktuatorspiegel konstant angetrieben werden, um eine Korrektur in Übereinstimmung mit der Fluktuation des einfallenden Laserlichts durchzuführen, und die Stabilität des Laserlichts, das von der Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse emittiert wird, wird verbessert.
Derweil wird in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Anteil des Laserlichts, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, veranlasst, um auf die Messeinheit 304 einzufallen, und somit wird die Position der optischen Achse gemessen und die Fluktuationskomponente der optischen Achse wird parallel mit einer Verarbeitung des Verarbeitungsziels berechnet. Indem das gesamte Laserlicht, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt, veranlasst wird, um auf die Messeinheit 304 einzufallen, kann jedoch der Korrekturvorgang für eine Fluktuation der optischen Achse zu einem Timing durchgeführt werden, das sich von der Verarbeitung des Verarbeitungsziels unterscheidet.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Korrigieren der optischen Achse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Korrekturablauf zum Antreiben des Aktuatorspiegels zu einem Timing, das durch einen Benutzer festgelegt ist, um eine Korrektur der Fluktuation des einfallenden Laserlichts durchzuführen, beschrieben.
In dem vorliegenden Ablauf sind den gleichen Schritten wie diesen in 7 des ersten Ausführungsbeispiels dieselben Schrittnummern zugewiesen und eine Beschreibung von diesen ist ausgelassen. Derweil wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel für die Kamera 312 ebenfalls angenommen, dass sie den Winkel und die Position der optischen Achse des Laserlichts in regulären Intervallen misst, und das Messergebnis an die Steuerungseinheit 314 überträgt, die als eine Steuerungseinheit dient.
In Schritt S40 wird ein Befehl für einen Betrieb zum Korrigieren der optischen Achse von dem Host-Computer 315 übertragen. In Schritt S41 erfasst die Steuerungseinheit 314 den von dem Host-Computer 315 übertragenen Befehl und die Steuerungseinheit 314 berechnet den Umfang eines Unterschieds, beziehungsweise den Betrag einer Differenz bei dem Winkel und der Position des Laserlichts, das ein Ziel für eine Messung ist, in Bezug auf die optische Referenzachse für jedes Messergebnis. In Schritt S37 wird der Winkel von jedem Galvano-Scanner zum Beseitigen des Betrags der Differenz von der optischen Referenzachse durch eine Softwareverarbeitung der Steuerungseinheit 314 berechnet. Die Steuerungseinheit 314 überträgt dann den berechneten Winkel an die Antriebssteuerungseinheit 408.
In Schritt S38 treibt die Antriebssteuerungseinheit 408 jeden Galvano-Scanner an einen Winkel an, der von der Steuerungseinheit 314 erlangt wird, und korrigiert die Fluktuation des Laserlichts, das auf die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse einfällt. In Schritt S24 misst die Kamera 312 der Messeinheit 304 die Einfallsposition des korrigierten Laserlichts auf dem Sensor 316.
In Schritt S43 berechnet die Steuerungseinheit 314 die Abweichung von der Referenzposition aus der gemessenen Einfallsposition des korrigierten Laserlichts. In Schritt S44 berechnet die Steuerungseinheit 314 den Betrag der Differenz bei dem Winkel und der Position des korrigierten Laserlichts in Bezug auf die optische Referenzachse für jedes Messergebnis. In Schritt S45 bestimmt die Steuerungseinheit 314, ob der Betrag der Differenz innerhalb einer Toleranz (Schwellenwert) liegt, der im Vorfeld eingestellt wird.
In Schritt S45, wenn der Betrag der Differenz nicht innerhalb der Toleranz (gleich wie oder weniger als der Schwellenwert) (Nein) liegt, wird der Korrekturbetrieb zum Korrigieren des Betrags der Differenz nochmal ausgeführt. Insbesondere werden die Schritte S37 bis S45 wiederholt, bis der Betrag der Differenz innerhalb der Toleranz liegt. In Schritt S45 andererseits, wenn der Betrag der Differenz gleich wie oder weniger als der Schwellenwert ist (Ja), ist der Korrekturbetrieb abgeschlossen, und die Steuerungseinheit 314 überträgt einen Korrekturfertigstellungsbefehl an den Host-Computer 315 in Schritt S46, um den Korrekturbetrieb zu beenden. Derweil sind die Schritte S42 bis S45 äquivalent zu den Schritten S5 und S6 aus 2.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel waren als die Toleranz nach einer Korrektur der optischen Achse ein Winkel von 0,01° und eine Position von 0,1 mm eingestellt. Derweil ist es ebenfalls möglich die Wiederholung des Korrekturbetriebs durch Einstellen der Steuerungseinheit 314 zu streichen, beziehungsweise abzubrechen. Zusätzlich, wenn eine Komponente eines dunklen Rauschens (engl. dark noise) der CMOS-Kamera einwirkt oder sich die Intensität des einfallenden Laserlichts ändert, kann eine Bildverarbeitung, wie beispielsweise ein Bereitstellen eines Erfassungsschwellenwerts, auf der Kameraseite durchgeführt werden, falls erforderlich.
Zusätzlich, wenn das einfallende Laserlicht eine Rauschkomponente enthält, wie beispielsweise eine Vibration oder eine atmosphärische Fluktuation, kann eine Rauschreduzierungseinrichtung, wie beispielsweise ein Mittelungsvorgang auf der Kameraseite bereitgestellt sein, sofern erforderlich. Zusätzlich, um mit den Eigenschaften eines zu verwendenden Lasers fertig zu werden, kann ein optisches System, wie beispielsweise eine Strahlaufweitungseinrichtung, ein Polarisationssteuerungselement oder ein optisches Element, wie beispielsweise ein Lichtdämpfungsfilter, beziehungsweise ein Lichtabschwächungsfilter vor, nach oder innerhalb der Korrektureinheit für eine optische Achse hinzugefügt werden, sofern erforderlich.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, weil es möglich ist den Vorgang zum Korrigieren der optischen Achse zu einem von einem Benutzer festgelegten Timing durchzuführen, reduziert beispielsweise der Korrekturvorgang die Produktivität einer Verarbeitung nicht, was im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktivität vorteilhaft ist.
<Drittes Ausführungsbeispiel>
Hier im Folgenden ist ein Beispiel einer Verarbeitungsvorrichtung 500 beschrieben, die ein optisches Element umfasst, das Licht, das von der Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, emittiert wird, auf ein Ziel leitet. Derweil kann die Einheit 300 zum Korrigieren der optischen Achse angewendet werden. 9 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Laserverarbeitungsvorrichtung 500 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Laserverarbeitungsvorrichtung 500 in dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst die Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, an der nachfolgenden Stufe eines Laseroszillators 501, der als eine Laserlichtquelle dient. Ein kondensierendes optisches System 502 ist an der nachfolgenden Stufe angeordnet, und ein Laserlichtstrahl wird kondensiert und auf ein Verarbeitungsziel 503 gestrahlt, das auf der Brennebene angeordnet ist.
Bei dieser Konfiguration wird durch Antreiben des ersten Aktuatorspiegels 104 und des zweiten Aktuatorspiegels 105 der Einheit 100 zum Korrigieren der optischen Achse ein Scannen mit dem Laserlicht durchgeführt und das Verarbeitungsziel 503 kann verarbeitet werden.
Bei der Verarbeitungsvorrichtung 500 wird bevorzugt, dass ein Antreiben des Aktuatorspiegels zum Korrigieren der Fluktuation der optischen Achse des Laserlichts zu einem unterschiedlichen Timing von dem Verarbeitungsschritt für das Verarbeitungsziel 503 ausgeführt wird. In anderen Worten wird bevorzugt, dass ein Antreiben des Aktuatorspiegels zum Korrigieren der Fluktuation der optischen Achse zu einem Timing ausgeführt wird, das sich von einer Periode unterscheidet, in der das Verarbeitungsziel 503 durch das Laserlicht verarbeitet wird. Durch Antreiben des Aktuatorspiegels zum Korrigieren der Fluktuation der optischen Achse zu einem solchen Timing ist es möglich den Einfluss des Antreibens auf die Verarbeitung zu reduzieren.
Zusätzlich wird bevorzugt, dass die Erfassung der Position der optischen Achse des Lasers zum Korrigieren der Fluktuation der optischen Achse des Laserlichts zu dem gleichen Timing ausgeführt wird, wie der Verarbeitungsschritt für das Verarbeitungsziel 503. Ein Einstellen eines solchen Timings macht es möglich den Korrekturvorgang effizient durchzuführen, was im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktivität vorteilhaft ist.
<Ausführungsbeispiel in Bezug auf ein Verfahren eines Herstellens eines Artikels>
Die Verarbeitungsvorrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann in einem Verfahren zur Herstellung eines Artikels verwendet werden. Das Verfahren zur Herstellung des Artikels kann einen Schritt eines Verarbeitens eines Objekts (Ziel) unter Verwendung der Verarbeitungsvorrichtung und einen Schritt eines Verarbeitens eines Objekts umfassen, das in dem Schritt verarbeitet wurde.
Die Verarbeitung kann beispielsweise mindestens eines aus dem Folgenden umfassen: eine Verarbeitung, die sich von der Verarbeitung unterscheidet, einen Transport, eine Inspektion, eine Sortierung, eine Montage oder ein Verpacken. Das Artikelherstellungsverfahren des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels ist vorteilhaft in mindestens einem des Folgenden: einer Leistung, einer Qualität, einer Produktivität oder Produktionskosten eines Artikels im Vergleich zu Verfahren des Stands der Technik.
<Andere Ausführungsbeispiele>
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den beispielhaften Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, gilt es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Umfang der folgenden Ansprüche ist die breiteste Interpretation beizuwohnen, um all solche Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen einzuschließen. Beispielsweise können der Probenehmer 106, die Messeinheit 200, die Steuerungseinheit 113 und dergleichen kombiniert werden und können unabhängig gemacht werden, um eine Vorrichtung zur Erfassung der optischen Achse auszubilden, die die Fluktuationskomponente der optischen Achse berechnet.
Zusätzlich kann als ein Teil oder das Ganze der Steuerung gemäß den Ausführungsbeispielen ein Computerprogramm, das die Funktion der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele realisiert, an das Erfassungsgerät oder dergleichen über ein Netzwerk oder verschiedene Speichermedien geliefert werden. Dann kann ein Computer (oder eine CPU, eine MPU oder dergleichen) des Erfassungsgeräts oder dergleichen dazu eingerichtet sein, um das Programm zu lesen und auszuführen. In solch einem Fall konfigurieren das Programm und das Speichermedium, das das Programm speichert, die vorliegende Erfindung.
Die Anmeldung beansprucht den Vorteil der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2021-178766 , die am 1. November 2021 eingereicht wurde, und die hierbei durch Bezugnahme in ihre Gesamtheit aufgenommen ist.
Eine Erfassungsvorrichtung ist bereitgestellt, die in der Lage ist eine Positionsinformation über eine optische Achse eines Laserlichts genau zu erfassen und einen Messfehler zu verringern, die eine erste Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen, eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen, eine Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit sich voneinander unterscheidenden optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten, und eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl der Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, zu berechnen, umfasst, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H4351282 B [0002, 0003, 0005]
JP 2000114636 A [0005]
JP 2021178766 [0087]

Claims

Erfassungsvorrichtung, mit: einer ersten Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um ein Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen; einer Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen; einer Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit voneinander unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten; und mindestens einem Prozessor oder mindestens einer Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts zu berechnen, auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit eine Winkelabweichung und eine Positionsabweichung des Laserlichts berechnet, auf der Grundlage der Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Lichtleitereinheit umfasst: ein optisches Bauelement, das dazu eingerichtet ist, um optische Weglängen der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die erste Teilungseinheit geteilt werden, voneinander unterschiedlich zu machen, und eine zweite Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um weiter jeden der Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen, die mit den unterschiedlichen optischen Weglängen geleitet werden, und die geteilten Lichtstrahlen zu unterschiedlichen Positionen auf einer Lichtempfangsoberfläche des Sensors zu leiten.
Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensor einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor umfasst.
Korrekturvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um einen Einfallswinkel oder eine Einfallsposition eines Laserlichts, das von einer Lichtquelle auf ein Ziel ausgegeben wird, zu korrigieren, mit einer Erfassungsvorrichtung, wobei die Erfassungsvorrichtung umfasst: eine erste Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen; eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen; eine Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit voneinander unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten; und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts zu berechnen, auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird, wobei die Korrekturvorrichtung umfasst: ein Lichtreflexionsbauteil, das auf einem optischen Weg des Laserlichts angeordnet ist, und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position oder einen Winkel des Lichtreflexionsbauteils anzupassen, und wobei die Steuerungseinheit den Einfallswinkel oder die Einfallsposition des Laserlichts, das von der Korrekturvorrichtung emittiert wird und auf das Ziel einfällt, korrigiert, durch Anpassen der Position oder des Winkels des Lichtreflexionsbauteils auf der Grundlage der Winkelabweichung oder der Positionsabweichung des Laserlichts, die durch die Steuerungseinheit der Erfassungsvorrichtung berechnet werden.
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuerungseinheit einen Befehl zum Ausführen der Korrektur erfasst und die Korrektur durchführt, wenn der Befehl erfasst wird.
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Lichtreflexionsbauteil einen Galvanometerspiegel enthält.
Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei dreiachsige Richtungen und ein Winkel des Laserlichts durch Anpassen der Position oder des Winkels des Lichtreflexionsbauteils angepasst werden.
Verarbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um ein Objekt zu verarbeiten, mit: einer Korrekturvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um einen Einfallswinkel oder eine Einfallsposition eines Laserlichts, das von einer Lichtquelle auf ein Ziel ausgegeben wird, zu korrigieren; und einer Erfassungsvorrichtung, wobei die Erfassungsvorrichtung umfasst: eine erste Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um ein Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen, eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen, eine Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit voneinander unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten, und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts zu berechnen, auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl der Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird, wobei die Korrekturvorrichtung umfasst ein Lichtreflexionsbauteil, das auf einem optischen Weg des Laserlichts angeordnet ist, und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position oder einen Winkel des Lichtreflexionsbauteils anzupassen, wobei die Steuerungseinheit den Einfallswinkel oder die Einfallsposition des Laserlichts, das von der Korrekturvorrichtung emittiert wird und auf das Ziel einfällt, zu korrigieren, durch Anpassen der Position oder des Winkels des Lichtreflexionsbauteils auf der Grundlage der Winkelabweichung oder der Positionsabweichung des Laserlichts, die durch die Steuerungseinheit der Erfassungsvorrichtung berechnet wird, und wobei die Verarbeitungsvorrichtung ferner ein optisches Element umfasst, das dazu eingerichtet ist, um Licht, das von der Korrekturvorrichtung emittiert wird, zu dem Objekt zu leiten.
Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuerungseinheit veranlasst, dass eine Korrektur, die durch die Korrekturvorrichtung durchgeführt wird, zu einem von der Verarbeitung des Objekts unterschiedlichen Timing durchgeführt wird.
Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuerungseinheit die Korrekturvorrichtung veranlasst das Laserlicht zu dem gleichen Timing wie die Verarbeitung des Objekts zu erfassen.
Artikelherstellungsverfahren einer Herstellung eines Artikels durch Verarbeiten eines Objekts unter Verwendung einer Verarbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um ein Objekt zu bearbeiten, wobei die Verarbeitungsvorrichtung eine Korrekturvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um einen Einfallswinkel oder eine Einfallsposition eines Laserlichts, das von einer Lichtquelle auf ein Ziel ausgegeben wird, zu korrigieren, und eine Erfassungsvorrichtung umfasst, wobei die Erfassungsvorrichtung umfasst eine erste Teilungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um ein Laserlicht, das von einer Lichtquelle ausgegeben wird, in eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu teilen, eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen zu erfassen, eine Lichtleitereinheit, die dazu eingerichtet ist, um die Vielzahl von geteilten Lichtstrahlen mit voneinander unterschiedlichen optischen Weglängen zu der Erfassungseinheit zu leiten, und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Winkelabweichung oder eine Positionsabweichung des Laserlichts zu berechnen, auf der Grundlage einer Differenz in der Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Erfassungseinheit ein Sensor ist, der die Position jedes Lichtstrahls der Vielzahl von Lichtstrahlen erfasst, die durch die Lichtleitereinheit geleitet wird, wobei die Korrekturvorrichtung umfasst: ein Lichtreflexionsbauteil, das auf einem optischen Weg des Laserlichts angeordnet ist, und mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Schaltung, der/die dazu eingerichtet ist, um zu funktionieren als: eine Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Position oder einen Winkel des Lichtreflexionsbauteils anzupassen, wobei die Steuerungseinheit den Einfallswinkel oder die Einfallsposition des Laserlichts, das von der Korrekturvorrichtung emittiert wird und auf das Ziel einfällt, durch die Anpassungseinheit korrigiert, die die Position oder den Winkel des Lichtreflexionsbauteils anpasst, auf der Grundlage der Winkelabweichung oder der Positionsabweichung des Laserlichts, die durch die Steuerungseinheit der Erfassungsvorrichtung berechnet wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung ein optisches Element umfasst, das dazu eingerichtet ist, um Licht, das von der Korrekturvorrichtung emittiert wird, zu dem Objekt zu leiten, und das Artikelherstellungsverfahren eine Verarbeitung eines Objekts unter Verwendung der Verarbeitungsvorrichtung und ein Erhalten eines Artikels aus dem verarbeiteten Objekt umfasst.