通過折疊三角測量傳感器光學器件路徑的共軸距離測量的制作方法
【專利摘要】本公開提供了用于對襯底進行劃片的設(shè)備和方法。在一方面，一種設(shè)備包括：光學器件，所述光學器件用于將劃片束聚焦至襯底上；以及射束焦點調(diào)整機構(gòu)，所述射束焦點調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整所述光學器件?；谌菧y量的距離傳感器確定所述基于三角測量的距離傳感器與所述襯底之間的距離，其中所述基于三角測量的距離傳感器被定位在偏離所述劃片束的位置。反射元件被定位成使得來自所述基于三角測量的距離傳感器的源的入射束反射至所述襯底并且隨后反射回所述基于三角測量的距離傳感器的檢測器。所述射束焦點調(diào)整機構(gòu)基于所述基于三角測量的距離傳感器與所述襯底之間的所述距離調(diào)整所述光學器件，以使所述劃片束聚焦在所述襯底上的期望位置。
【專利說明】通過折疊三角測量傳感器光學器件路徑的共軸距離測量
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年3月30日提交的美國專利申請序列號13/436，387的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，在此以引用的方式將其全部并入本文中以達到所有目的。
[0003]領(lǐng)域
[0004]所公開的實施方案總體涉及用于跟蹤襯底表面位置的設(shè)備和方法，更具體地，涉及使用光學檢測系統(tǒng)跟蹤襯底表面位置并且促進劃片束的焦點調(diào)整的設(shè)備和方法。
[0005]背景
[0006]許多應(yīng)用要求精確控制射束焦點相對于表面的位置。例如，光學檢查、機器視覺、激光圖案化和各種各樣其它類似應(yīng)用要求通過在與襯底表面(或多個表面)相距測量距離處閉合位置控制回路來對焦距進行動態(tài)控制。在一些情況下，襯底的形狀因子指示對透鏡與襯底表面之間的距離的測量是從襯底與圖案化激光器、檢查光學器件等的相同側(cè)來執(zhí)行。另外，在一些情況下，襯底表面可能在短距離上是不均勻的，這會導致距離測量因測量位置與目標位置偏離而造成的錯誤。出于這個原因，可在接近要圖案化或檢查的位置的點測量與表面的距離。
[0007]概述
[0008]所公開的是一種包括基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的光學元件的設(shè)備和使用所述設(shè)備的方法的實施方案。
[0009]在本公開中描述的本主題的一個新穎方面可以實現(xiàn)在一種被配置成對具有第一側(cè)和第二側(cè)的電致變色薄片進行劃片的設(shè)備中，其中電致變色器件被設(shè)置在第一側(cè)上。所述設(shè)備包括劃片用激光器以及基于三角測量的距離傳感器。來自劃片用激光器的劃片束被配置成從第二側(cè)入射在電致變色薄片上，并且限定劃片光學路徑，以使劃片束基本上垂直于電致變色薄片的第二側(cè)。劃片束被配置成燒蝕電致變色器件?；谌菧y量的距離傳感器包括三角測量激光器和檢測器。基于三角測量的距離傳感器被定向成使得來自三角測量激光器的第一激光束基本上垂直于劃片光學路徑、從電致變色薄片反射并且隨后由檢測器檢測。
[0010]在一些實施方案中，基于三角測量的距離傳感器被定位在電致變色薄片與劃片光學路徑的相同側(cè)上。在一些實施方案中，第一激光束在由檢測器檢測之前是沿基本上垂直于劃片光學路徑的路徑來反射。
[0011]在一些實施方案中，基于三角測量的距離傳感器還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡被定向成反射來自三角測量激光器的基本上垂直于劃片光學路徑的第一激光束，使其基本適應(yīng)劃片光學路徑。第一激光束被反射，以使其與劃片束在標稱焦面相交?；谌菧y量的距離傳感器還包括第二反射鏡，所述第二反射鏡被定向成將從電致變色薄片反射的第一激光束反射至檢測器。
[0012]在一些實施方案中，所述設(shè)備還包括聚焦透鏡。聚焦透鏡被定位成使得劃片束基本上入射在電致變色薄片與電致變色器件的界面上?；谌菧y量的距離傳感器被配置成確定電致變色薄片與電致變色器件的界面的位置。處理器被配置成基于所述基于三角測量的距離傳感器的確定來定位聚焦透鏡。
[0013]在本公開中描述的本主題的另一新穎方面可以實現(xiàn)在一種用于對標稱平坦襯底進行劃片的設(shè)備中。所述設(shè)備包括光學器件集合、射束焦點調(diào)整機構(gòu)、基于三角測量的距離傳感器以及至少一個反射元件。光學器件集合用于在襯底和劃片束相對于彼此移動時將劃片束聚焦到襯底上的劃片位置，以在襯底上形成劃片線。射束焦點調(diào)整機構(gòu)用于在襯底在劃片期間相對于劃片束而移動時調(diào)整光學器件集合，以使劃片線的焦點遵循襯底上的輪廓。基于三角測量的距離傳感器包括:(i)檢測束源，所述檢測束源用于發(fā)出入射束以使其反射離開襯底；以及(ii)檢測器，所述檢測器用于檢測在入射束反射離開襯底時形成的反射束的位置。反射束在檢測器上的位置提供了對基于三角測量的距離傳感器與襯底之間的距離的指示或測量。基于三角測量的距離傳感器被配置成使得入射束基本上與劃片束正交地從檢測束源發(fā)出。至少一個反射元件被定位成(i)將來自基于三角測量的距離傳感器的入射束反射至襯底上、位于劃片位置上或接近劃片位置的位置處，并且(ii)將來自襯底的反射束反射至檢測器上?；谌菧y量的距離傳感器提供了對基于三角測量的距離傳感器與襯底之間的距離的指示或測量。
[0014]在一些實施方案中，所述設(shè)備還包括邏輯，所述邏輯用于接收對基于三角測量的距離傳感器與襯底之間的距離的指示或測量，并且用于引導射束焦點調(diào)整機構(gòu)調(diào)整光學器件集合以將劃片線焦點維持在襯底的區(qū)域上。
[0015]在一些實施方案中，所述設(shè)備還包括用于在劃片期間使得襯底相對于光學器件集合在第一方向上移動的第一平移平臺。在一些實施方案中，所述設(shè)備還包括用于使得襯底相對于光學器件集合在基本上正交于(i)劃片束的傳播方向和(ii)第一方向兩者的方向上移動的第二平移平臺。
[0016]在本公開中描述的本主題的另一新穎方面可以在一種用于對具有第一側(cè)和第二側(cè)的電致變色薄片進行劃片的方法中實現(xiàn)，其中電致變色器件被設(shè)置在第一側(cè)上。所述方法包括使用基于三角測量的距離傳感器確定電致變色薄片的第一側(cè)與電致變色器件的界面的位置。基于三角測量的距離傳感器被定向成使得來自三角測量激光器的第一激光束基本上平行于電致變色薄片的第一側(cè)、從電致變色薄片反射并且由檢測器檢測。聚焦透鏡被調(diào)整成使得劃片用激光器發(fā)出的劃片束入射電致變色薄片的第二側(cè)并聚焦在電致變色薄片的第一側(cè)與電致變色器件的界面上。合適焦距是由基于三角測量的距離傳感器所提供的界面的位置來確定。利用劃片束從電致變色薄片的第一側(cè)的區(qū)域?qū)﹄娭伦兩骷M行燒蝕。
[0017]在一些實施方案中，劃片束限定了劃片光學路徑，其中基于三角測量的距離傳感器還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡被定向成反射基本上平行于電致變色薄片的第一側(cè)的第一激光束，使其基本適應(yīng)劃片光學路徑，其中第一激光束被反射，以使所述第一激光束與劃片束在標稱焦面相交，并且其中基于三角測量的距離傳感器還包括第二反射鏡，所述第二反射鏡被定向成將從電致變色薄片反射的第一激光束反射至檢測器。
[0018]在一些實施方案中，所述方法的操作在電致變色薄片與基于三角測量的距離傳感器之間的相對移動期間重復(fù)。在一些實施方案中，電致變色薄片與基于三角測量的距離傳感器之間的相對移動包括電致變色薄片在基于三角測量的距離傳感器保持固定時的移動。
[0019]在本公開中描述的本主題的另一新穎方面可以在一種組件中實現(xiàn)，所述組件包括三角測量激光器、檢測器、第一反射鏡和第二反射鏡。第一反射鏡被配置成使得來自三角測量激光器的第一激光束約90度反射并反射至襯底的表面上，并且使得第一激光束相對于垂直于襯底的線以一個角度傾斜。第二反射鏡被配置成在使得第一激光束在其從襯底表面反射之后約90度反射并反射至檢測器。所述組件被配置成適應(yīng)來自劃片用激光器的劃片束，以使第一激光束基本上在劃片束的焦點處撞擊襯底。
[0020]在一些實施方案中，所述組件還包括端口，所述端口用于允許劃片束的聚焦圓錐在焦點處入射在襯底上之前貫穿其中。在一些實施方案中，第一反射鏡和第二反射鏡被定位在端口的任一側(cè)上。操作期間，第一激光束跨過除了接近焦點的區(qū)域外的聚焦圓錐。在一些實施方案中，將三角測量激光器和檢測器容納在單個外殼中。
[0021]以下將會參照相關(guān)聯(lián)的附圖來進一步詳細描述這些和其它特征及優(yōu)點。
[0022]附圖簡述
[0023]圖1示意性地例示帶涂層的襯底上的劃片工藝。
[0024]圖2示出例示使用原始設(shè)備制造商(OEM)三角測量傳感器從工藝執(zhí)行的襯底的相同側(cè)與工藝共軸來測量的示意圖。
[0025]圖3示出一般的三角測量傳感器的示意圖。
[0026]圖4示出劃片設(shè)備的示意圖。
[0027]圖5示出電致變色薄片自頂至下的示意圖。
[0028]圖6示出包括基于三角測量的距離傳感器的劃片設(shè)備的框圖。
[0029]圖7A至圖7C示出基于三角測量的距離傳感器、相關(guān)聯(lián)的反射元件以及用于劃片束的聚焦光學器件的示意圖。
[0030]圖7D和圖7E示出利用反射元件折疊基于三角測量的距離傳感器的入射束和反射束之前和之后的基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件的示意圖。
[0031]圖8A至圖8D示出基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件的示意圖。
[0032]圖9A和圖9B不出具有如圖8A至圖8D所不基于二角測量的距尚傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件的如圖4所示劃片設(shè)備的示意圖。
[0033]圖10示出描繪一種對電致變色薄片進行劃片的方法的流程圖。
[0034]詳述
[0035]應(yīng)當理解，雖然所公開的實施方案著重于用于對電致變色(EC)窗(也被稱為智能窗)進行劃片的設(shè)備和方法，但是本文所公開的概念可應(yīng)用于其它類型襯底。例如，本文所公開的概念可應(yīng)用于任何類型標稱平坦襯底上的焦點控制技術(shù)。可被劃片的其它類型的襯底包括反射鏡、視覺玻璃(vis1n glass)、光學工具、以及發(fā)射、反射和/或散射光的其它元件。另外，實施方案在本文中是就激光劃片進行描述；這不旨在限制，而是出于例示性的目的?？蓜澠谶@些襯底上的涂層包括了主動涂層和被動涂層。被動涂層的實例包括金屬層、電介質(zhì)層和/或半導體層，其中任何一種都可具有選擇或限定的光吸收率、光反射率和/或散射特性。這些特性可隨光譜位置變化，即，它們可隨入射輻射波長變化。主動涂層的實例包括提供光學可切換的器件(諸如液晶器件、懸浮顆粒器件以及電致變色器件)的涂層。以下簡要概述電致變色器件。
[0036]光學可切換的器件可供用于控制窗格或薄片(Iite)的著色、反射率等。電致變色器件是光學可切換的器件的一個實例。電致變色是這樣的現(xiàn)象:一種材料在被置于不同電子狀態(tài)(通常通過使其經(jīng)受電壓改變)中時展現(xiàn)光學性質(zhì)中的可逆電化學介導的改變。所述光學性質(zhì)通常是色彩、透射率、吸收率和反射率中的一個或多個。一種眾所周知電致變色材料是氧化鎢(WO3)。氧化鎢是陰極著色電致變色材料，其中著色過渡(透明的至藍色)通過電化還原進行，并且相反過渡(藍色至透明的)通過電化氧化進行。
[0037]電致變色材料可并入到例如用于家庭、商業(yè)和其它用途的窗中。這些窗的色彩、透射率、吸收率和/或反射率可以通過誘發(fā)電致變色材料的改變而改變，即，電致變色窗是可電子地調(diào)暗或調(diào)亮的窗。施加至窗的電致變色器件的小電壓將使窗變暗；使得電壓反向使窗變亮。這種能力允許控制穿過窗的光量，并為不僅出于美學目的而且出于顯著節(jié)省能量目的使用電致變色窗而提供巨大機會，因為所述器件使用極少能量并且使用它們可使加熱和冷卻的費用大大節(jié)省。
[0038]某些實施方案采用全固態(tài)和無機電致變色器件。這些全固態(tài)和無機電致變色器件及其制造方法在以發(fā)明人Mark Kozlowski等人的名義于2009年12月22日提交的標題為“Fabricat1n of Low-Defectivity Electrochromic Devices”的美國專利申請序列號12/645，111和以發(fā)明人Zhongchun Wang等人的名義于2009年12月22日提交的標題為“Electrochromic Devices”的美國專利申請序列號12/645，159中更詳細地描述，兩個專利申請在此以引用的方式全部并入本文中以達到所有目的。
[0039]電致變色器件以及其它薄膜器件通常通過沿著線的激光燒蝕來圖案化，例如以使某些器件層和/或特征彼此電隔離。由于這些器件通常都是極薄的層(小于I微米至幾微米厚的數(shù)量級)，傳統(tǒng)上被認作為平坦襯底的極薄的層(出于制造薄膜器件目的)實際上示出平面性的令人驚奇的變化。以下更詳細地描述這種現(xiàn)象。
[0040]圖1示意性地例示帶涂層的襯底101上的劃片工藝，所述襯底是標稱平坦的。襯底101包括透明支座103以及涂層105。在某些實施方案中，支座103是玻璃片材并且涂層105是光學可切換的器件。
[0041]在帶涂層的襯底101相對于劃片束111平移時，劃片束111對涂層105進行劃片。例如，作為平移的凈結(jié)果，劃片束漸進地從左至右撞擊襯底。劃片束111由聚光透鏡113聚焦至焦點115。焦點115提供充足輻射能量通量來在焦點115的位置處對涂層105進行劃片。劃片通常涉及通過所聚焦的能量(例如，激光)燒蝕涂層。
[0042]在劃片的過程期間，襯底101相對于劃片束111 (如由三個劃片束位置117、119和121所描繪)移動。為了確保對涂層105進行有效劃片，焦點115應(yīng)當保持定位在涂層105上或極接近涂層105。因此，應(yīng)將涂層與聚光透鏡之間的距離“D”精確維持處于(例如)聚光透鏡113的焦距。
[0043]雖然帶涂層的襯底101是標稱平坦的，但是涂層高度可隨劃片線的長度略有變化。高度的這些變化的實例包括小丘107以及上翻邊緣109。這些變化在浮法玻璃和常規(guī)用于光學可切換的器件(諸如電致變色器件)的其它透明類型的襯底中并不少見。上翻邊緣(諸如圖1中描繪的特征109)通常碰到鋼化玻璃，其中玻璃表面高度可隨玻璃表面上約30毫米至50毫米的橫向距離增加2毫米至4毫米那么多。
[0044]許多劃片工藝中的挑戰(zhàn)是將劃片束的焦點維持在要劃片的涂層上。更精確地，在一些實施方案中，必須保持焦點定位在涂層的特定部分或表面上。在圖1的所描繪的實施方案中，焦點115被維持在涂層105的下表面上。
[0045]在劃片工藝期間將焦點115維持定位在涂層105的合適表面上的一種方便方式是在劃片工藝期間調(diào)整透鏡113的位置來維持分離距離D，以考慮到涂層105的高度隨著劃片線的長度的變化。所要求的精細調(diào)整可以利用適當快速反饋/控制系統(tǒng)完成，所述快速反饋/控制系統(tǒng)響應(yīng)于涂層105的高度的檢測到的變化來向上和向下移動透鏡113。合適系統(tǒng)包括用于與控制/反饋系統(tǒng)對接的檢測系統(tǒng)。
[0046]雖然涂層105的位置的變化已被稱為“高度”變化，但應(yīng)理解，這些提及內(nèi)容包括了水平或豎直變化，這取決于襯底豎直定向還是水平定向。也就是說，距離D是分離距離。
[0047]如所解釋，最大輻射能量通量(在焦點處)應(yīng)與電致變色器件或要劃片的其它表面特征的位置對應(yīng)。解決該挑戰(zhàn)的一種可能方法將會涉及使用對距離D的改變相對不太敏感的劃片束。這種射束將會具有相對長的焦點(即，在射束傳播方向上長的)。焦點長度將會大到足以允許在襯底中遇到的D的整個變化范圍上進行劃片。提供相對不變輻射能量通量(焦點區(qū)域)的射束的長度有時稱為射束“焦深”。實現(xiàn)大于約±500μπι的焦深(S卩，大于1000 μ m總深)通常存在問題。這種大的焦深會使激光束的光斑面積太大以致無法進行有效劃片。另外，激光光學器件(例如，聚光透鏡)與工具的分離距離可能過大。在一些實施方案中，合適焦深范圍為約±100μπι或更小、或約±50μπι或更小。因此，劃片用激光器焦深通常太短以致無法允許系統(tǒng)在不調(diào)整透鏡位置來保持某個分離D的情況下操作。
[0048]存在可并入到劃片系統(tǒng)中以確保劃片用激光器的焦點與要劃片的表面的劃片高度保持對準的各種可能焦點控制機構(gòu)。一種類型的設(shè)計采用了共焦檢測和圖案化射束。檢測束用于確定劃片表面與參照系之間距離。一般來說，共焦系統(tǒng)是圖案化束和檢測束(或者任何其它兩個射束)共享同一焦點的系統(tǒng)。在典型實施方案中，它們可以共享相同光學器件，諸如相同聚光透鏡。共焦系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是，當光學器件碰到高度傾斜表面時，檢測束能夠以將不會被系統(tǒng)光學器件捕獲并由此使表面位置不能被讀出的這種陡峭角度反射。所述共焦系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)在于，由于捕獲光學器件與圖案化光學器件相同，并且那些光學器件僅僅覆蓋要劃片的表面上方的角域的相對小的區(qū)域，因此容易使得反射檢測束穿過到這些光學器件外部。
[0049]可用于使劃片系統(tǒng)保持焦點對準的另一類型的檢測系統(tǒng)是三角測量傳感器。只要可將三角測量傳感器定位在襯底與劃片束接近的側(cè)相反的側(cè)上，這些系統(tǒng)就將良好運作。然而，從襯底的相反側(cè)進行測量并非一直可行，因為工件可能大到足以使得劃片和檢測光學器件無法機械連接在襯底的頂表面和底表面之間。這種配置要求另外分離軸線將感測器件與視覺或圖案化頭部協(xié)調(diào)移動，從而使得設(shè)計變得復(fù)雜。如在以下更詳細地描述，如果三角測量檢測器是位于工件與劃片用激光器的相同側(cè)上，那么它會阻塞劃片激光通路。以下針對圖2和圖3更詳細地描述三角測量傳感器的功能和形式。
[0050]另一類型的表面焦點控制機構(gòu)采用了先行機構(gòu)。在這個機構(gòu)中，傳感器(可為三角測量傳感器或其它合適器件)被呈現(xiàn)為處于沿著襯底行進方向與劃片束共線的位置處，但在上游，以在預(yù)期劃片束的到達的情況下，繪制劃片束上游的拓撲。所述系統(tǒng)對測量到的聚焦信號施加相位延遲，所述測量到的聚焦信號根據(jù)傳感器與襯底之間相對水平速度以及測量與劃片位置之間的水平距離兩者進行縮放。這些技術(shù)要求對襯底與檢測或圖案化工具之間水平速度進行監(jiān)測。這使檢測系統(tǒng)的復(fù)雜性顯著增加。此外，由于透明襯底、尤其是大的襯底中存在著一些撓曲，因此，由上游檢測器測量到的距離實際上可在襯底與劃片焦點對準的時間點上因撓曲而改變。
[0051]又一類型的設(shè)計采用了低入射角式傳感器系統(tǒng)。因此，必須將入射束光學器件和反射束光學器件分離較寬，并且必須使檢測器大到足以捕獲碰到波狀表面拓撲的鏡面反射束。因此，通常這些傳感器都具有較大覆蓋面積。這些較大的傳感器可能過多占據(jù)處理環(huán)境中的寶貴空間。
[0052]再次參照圖1，大多數(shù)圖案化系統(tǒng)中的劃片激光束路徑終止于聚焦透鏡中，所述聚焦透鏡將激光功率聚焦至要圖案化的表面上的焦面。這同樣也適于大多數(shù)的精確視覺系統(tǒng)，因為視覺光學器件必須聚焦在目標平面上，通常在聚焦透鏡與襯底之間約Imm至約10mm的范圍內(nèi)。參照圖2，在左側(cè)上的呈現(xiàn)內(nèi)容中，描繪聚焦透鏡113與焦點115之間的激光路徑(激光聚焦圓錐、或聚焦圓錐)。在大多數(shù)情況下，路徑標稱地垂直于襯底，并且透鏡與焦面之間的錐形區(qū)域必須保持完全無礙，以便防止激光功率分布或視覺照射收集范圍(vis1n illuminat1n collect1n rield)的損失 / 畸變。
[0053]三角測量傳感器是對入射角敏感的，并且常規(guī)來說，必須放置成垂直于位于一個軸線中并在另一軸線中垂直地成角度(為了測量與不透明對象的距離)或從垂線略微傾斜(為了在透明對象表面上進行鏡面反射)的表面。再次參照圖2中的左側(cè)呈現(xiàn)內(nèi)容，如上所述，常規(guī)來說，三角測量傳感器在垂直于襯底時被配置成相距光學路徑一定橫向距離以便避免阻塞光學路徑，或與光學路徑共軸地放置在襯底的相反側(cè)上。三角測量傳感器必須將射束(由虛線指示)投射至襯底，并且傳感器內(nèi)的檢測器接收反射束(以下針對圖3對此進行更詳細地描述)。三角測量傳感器可具有分離的源和檢測器部件，或通常情況是，所述部件容納在單個單元中，如圖2描繪。雖然本文中的實施方案是就包含入射束源和檢測器兩者的單個結(jié)構(gòu)來描述，但是三角測量傳感器實施方案意在不僅包括其中部件被配置在單個結(jié)構(gòu)、外殼或單元中的情況，而且包括其中這些部件是在分離結(jié)構(gòu)、外殼或單元中或為其一部分的情況。
[0054]為了使用常規(guī)的三角測量傳感器(例如，原始設(shè)備制造商(OEM) “現(xiàn)有”傳感器)從工藝執(zhí)行的襯底的相同側(cè)與射束工藝共軸來測量，將會需要將傳感器直接地放置在工藝的光學路徑中。這在圖2中的右側(cè)呈現(xiàn)內(nèi)容中例示。在這個配置中，三角測量傳感器可運作，但是光學路徑(例如，激光器劃片束)在其離開聚焦透鏡113時被阻塞，并且因此無法入射在襯底101上。本文所述實施方案克服了此問題，并允許將三角測量傳感器定位在襯底與光學路徑(例如，激光器劃片束)的相同側(cè)上，并且同時使得其入射束與光學路徑的聚焦區(qū)域至少重合，而且適應(yīng)而不阻塞聚焦圓錐。如本文中所述，這個配置描述與另一工藝的光學路徑“光學集成”的三角測量傳感器。應(yīng)當注意，雖然在一些實施方案中，將三角測量傳感器描述為配置在襯底與光學處理工具(例如，劃片用激光器)的相同側(cè)上，但這并非是必要的。通過折疊三角測量傳感器的射束路徑，本文所述實施方案允許一種更緊湊的系統(tǒng)，所述更緊湊的系統(tǒng)允許處理期間更靈活地將傳感器配置在襯底的任一側(cè)上。
[0055]本文所述某些實施方案采用了與圖案化激光器(例如，用于對襯底進行劃片)或視覺光學路徑(例如，用于光學檢查或機器視覺)光學集成的三角測量傳感器路徑。在一些情況下，采用OEM三角測量傳感器。合適OEM三角測量傳感器的實例包括Keyence LK-G5000系列傳感器(美國伊利諾斯州艾塔斯卡市Keyence公司)和Omron ZS-HL系列傳感器(伊利諾斯州紹姆堡縣Omron)?；谌菧y量的檢測系統(tǒng)可以被設(shè)計成或配置成同時測量透明襯底的多個表面高度。這些可以包括多層光學切換器件的多個層并可能地包括透明襯底的一個或多個層。
[0056]三角測量傳感器可采用光學器件集合，所述光學器件集合提供入射束來提供一種測量與襯底的距離的方法，所述光學器件集合等同于與視覺或圖案化激光光學器件路徑共軸但不阻塞視覺或激光光學器件路徑的傳感器。光學器件集合可以僅為聚焦透鏡，但可包括另外光學元件。在與襯底相距較大距離(例如，約50毫米或更多)處可利用三角測量傳感器和相關(guān)聯(lián)的光學器件進行測量。使用如本文中所述三角測量類型檢測系統(tǒng)的情況下，劃片系統(tǒng)可以接受襯底角度與垂線的大范圍的偏差(例如，至少約±3度)。
[0057]圖3示出一般的三角測量傳感器的示意圖。三角測量傳感器300包括激光器305和檢測器310。在一些實施方案中，激光器305可為低功率激光器，所述低功率激光器不對襯底進行劃片或熔融，但從襯底反射。在一些實施方案中，檢測器310可為電荷耦合器件(CCD)。檢測器310被定位成與從激光器305投射的激光束成固定的角度。
[0058]在操作中，三角測量傳感器300將來自激光器305的激光束投射到襯底的表面上。激光束從襯底的表面反射并反射至檢測器310的不同區(qū)域上。根據(jù)檢測器310的其上被反射有激光束的區(qū)域，可以確定襯底與三角測量傳感器300的距離。例如，在襯底向上或向下移動時，如由檢測器310檢測到的橫向移動被轉(zhuǎn)換為三角測量傳感器300與襯底表面之間的距離讀數(shù)。
[0059]三角測量傳感器300能夠確定襯底與三角測量傳感器300的距離。例如，三角測量傳感器300能夠確定在襯底處于位置315時的最大距離與襯底處于位置320時的最小距離之間的任何距離?？稍O(shè)置或校準三角測量傳感器以測量標稱距離，所述標稱距離在襯底處于位置325時出現(xiàn)。
[0060]圖4示出劃片設(shè)備400的示意圖。劃片設(shè)備400可被配置成對電致變色薄片進行劃片。其它襯底和/或薄片也可利用劃片設(shè)備400進行劃片。例如，劃片設(shè)備400可以用于隔離單獨電致變色薄片上的電致變色器件的電極。
[0061]圖5示出電致變色薄片自頂至下的示意圖。在電致變色薄片500上形成電致變色器件之后，執(zhí)行激光劃片。電致變色薄片500包括第一透明導電氧化物層和第二透明導電氧化物層以及在兩個透明導電氧化物層之間的電致變色器件或疊堆。區(qū)域540是從其中已將電致變色器件從電致變色薄片500移除的區(qū)域。在此實施例中，區(qū)域540形成環(huán)繞劃片線530、531、532和533的周邊區(qū)域，所述劃片線530、531、532和533穿過第二透明導電氧化物層和一個或多個電致變色器件層中的所有層或一些層，但不穿過第一透明導電氧化物層。劃片線530、531、532和533制作用于隔離電致變色器件535、536、537和538中的在從可操作的電致變色器件去除邊緣期間可能被損壞的部分。在一個實施方案中，劃片線530、532和533穿過第一透明導電氧化物層，以便幫助隔離器件(劃片線531并不穿過第一透明導電氧化物層，否則其將切斷母線2與第一透明導電氧化物層并因此與電致變色疊堆的電連通)。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將會了解，激光劃片能以不同深度執(zhí)行和/或在單個工藝中執(zhí)行，從而在圍繞電致變色器件的周邊的連續(xù)路徑中改變或不改變激光切割深度。
[0062]返回圖4，劃片設(shè)備400包括劃片用激光器405，所述劃片用激光器405發(fā)出用于對襯底415進行劃片的劃片束410。襯底415是由劃片設(shè)備400的抓持機構(gòu)420保持。X平臺425和Y平臺430被配置成水平平移襯底415，以使劃片線可形成在襯底或設(shè)置在襯底上的器件中。抓持機構(gòu)420可以包括真空抓持機構(gòu)、支架、或被配置成保持襯底415的其它機構(gòu)。
[0063]劃片設(shè)備400的劃片用激光器405可為脈沖型激光器，諸如二極管泵浦固態(tài)激光器。例如，劃片用激光器可為來自IPG Photonics (馬薩諸塞州牛津市)或來自Ekspla (立陶宛維爾紐斯市)的合適的激光器。在一些實施方案中，兩個或更多個劃片用激光器可為劃片設(shè)備400的一部分。在一些實施方案中，劃片用激光器具有大于約500毫瓦(mW)的輸出功率。在一些實施方案中，可以調(diào)整劃片用激光器的輸出功率以控制要形成的劃片線的深度。
[0064]在一些實施方案中，劃片設(shè)備400可定位成引導劃片束與要劃片的襯底上的層或疊堆的底表面(即，疊堆與襯底之間的界面)相互作用。為了促進這種相互作用，電致變色器件可設(shè)置在襯底415的一側(cè)上,并且劃片設(shè)備400可定位在襯底的另一側(cè)。在一些實施方案中，將劃片束聚焦在層或疊堆的底表面上允許劃片束同時對多層器件(例如，諸如電致變色器件)的所有層進行燒蝕。當劃片束接觸電致變色器件時，它從器件燒蝕材料，并且燒蝕掉的材料由接近于其中劃片束接觸所述器件的區(qū)域上放置的清除器件捕獲。在一些實施方案中，清除器件是真空器件，所述真空器件緊密接近襯底放置，以便吸走燒蝕掉的材料而不允許燒蝕掉的材料掉落到電致變色器件上。在一些實施方案中，可以結(jié)合或者替代真空源來使用氣刀。在一些實施方案中，碎片捕集器件和劃片用激光器405沿著軸線定位，并被允許沿著那條軸線一起移動。
[0065]在一些實施方案中，被引導穿過透明襯底并引導到電致變色器件的下面上的劃片束可更容易地從襯底中移除電致變色器件。由于電致變色器件通常是由多個不同材料的層制成，每個層都具有其自己的吸收特性，因此可能期望選擇性地移除一個或多個層而不移除整個電致變色疊堆。這種選擇性的燒蝕可以例如利用具有單一輻射波長的劃片束實現(xiàn)。例如，單一輻射波長對于移除電致變色疊堆中的多個層中的一個層而言可以是適合和/或優(yōu)化的。例如，激光束的波長針對移除電致變色器件的最外層(例如，電致變色器件最遠離其上設(shè)置電致變色器件的襯底的層)來優(yōu)化或調(diào)諧，同時保持下方的層未被燒蝕。在另一個實施例中，激光束被優(yōu)化或調(diào)諧以燒蝕電致變色器件的中間層和/或底層。通常，但非必要，這在覆蓋層被移除之后完成。
[0066]或者，在其中劃片束被引導穿過透明襯底并引導到電致變色器件的下面上的實施方案中，劃片束的波長可被優(yōu)化或調(diào)諧以移除電致變色器件的最下層或底層。移除電致變色器件的最下層或底層還可移除覆蓋最下層或底層的任何層。例如，劃片束對最下層或底層造成的機械和/或熱損壞可導致上層與下層同時地燒蝕掉。
[0067]在劃片工藝中，要劃片的電致變色薄片的面可由X-Y平面限定。薄片可相對于劃片設(shè)備在X方向或Y方向上以快速速率移動，并且劃片用激光器可隨所述薄片移動來對薄片進行劃片。在一些實施方案中，薄片可相對于劃片設(shè)備以約I米/秒(m/s)移動。另外，劃片設(shè)備的劃片用激光器可按需要在Y方向上(或在X-Y平面中的其它方向上)移動。當電致變色薄片相對于劃片用激光器在X-Y平面中移動時，基于三角測量的距離傳感器(未示出)可以確定電致變色薄片與劃片用激光器之間的距離；這個距離可以變化，如上解釋。劃片設(shè)備可以調(diào)整劃片用激光器，以使劃片束聚焦在同一界面(例如，薄片與電致變色器件的底層的界面)，如由基于三角測量的距離傳感器確定。
[0068]例如，在劃片工藝中，最初可將劃片用激光器保持在Y位置。薄片可在X方向上移動經(jīng)過劃片用激光器，以便利用劃片用激光器來沿設(shè)置在薄片上的電致變色器件的一個邊緣形成第一劃片線。隨后，關(guān)閉劃片用激光器并使劃片用激光器跨過薄片寬度而移動到不同的Y位置。再次使得薄片在X方向上平移，以在薄片表面的相反側(cè)上形成平行的劃片線。在一些實施方案中，薄片在第一劃片線生成期間在正X方向上移動，并且在第二劃片線生成期間在負X方向上移動。在一些其它實施方案中，薄片可在做出第二劃片線之前被重新定位到其初始起點。為了沿薄片的垂直邊緣在垂直方向上做劃片線，可將薄片旋轉(zhuǎn)90度，并且使劃片束通過薄片。
[0069]劃片工藝的其它實施方案是可能的。在一些實施方案中，劃片用激光器可以固定，并且薄片可以移動。在一些實施方案中，劃片用激光器可以移動，并且薄片可以固定。在一些實施方案中，劃片用激光器和薄片兩者都可移動。在一些實施方案中，劃片用激光器始終固定。在一些其它實施方案中，當在Y方向上進行劃片時，劃片用激光器移動，但是當在X方向上進行劃片時，薄片移動，此時劃片用激光器固定。在這些實施方案中，可能并不需要在劃片工藝中旋轉(zhuǎn)薄片。例如，抓持機構(gòu)420可以圍繞垂直于襯底的平面的軸線來旋轉(zhuǎn)。
[0070]劃片工藝可在薄片上的電致變色器件制造過程中的適當時間執(zhí)行。在一些實施方案中，可在制造電致變色器件之后形成劃片線。在一些實施方案中，可在使得電致變色器件層進一步沉積之前來在薄片上的導電層中形成劃片線。例如，對于矩形薄片上設(shè)置的矩形電致變色器件，可在電致變色器件層沉積之前沿薄片上的導電層的一個邊緣形成一條劃片線，可沉積另外的電致變色器件層，并且隨后可沿薄片的剩余邊緣形成三條劃片線。對電致變色薄片劃片的另外描述可以參見2010年11月08日提交的名稱為“ELECTROCHROMICWINDOW FABRICAT1N METHODS”的美國專利申請序列號12/941，882，所述專利申請以引用的方式并入本文中以達到所有目的。
[0071]圖6示出包括基于三角測量的距離傳感器的劃片設(shè)備的框圖。劃片設(shè)備600可類似于圖4中示出的劃片設(shè)備400。劃片設(shè)備600包括劃片用激光器605以及基于三角測量的距離傳感器610。襯底615被保持在劃片設(shè)備600的保持結(jié)構(gòu)(未不出)中。光學器件620用于將來自劃片用激光器605的劃片束聚焦到襯底615上的要劃片的位置。在一些實施方案中，光學器件620包括聚焦透鏡。在一些實施方案中，保持機構(gòu)可在劃片工藝期間相對于光學器件620將襯底615保持在基本上固定的位置。
[0072]在一些實施方案中，劃片設(shè)備600還包括第一平移平臺(未示出)和第二平移平臺(未不出)。第一平移平臺被配置成相對于光學器件620在第一方向(例如，X方向，當襯底被認為是基本上在XY平面中時)上移動襯底615。第二平移平臺被配置成相對于光學器件620在第二方向(例如，Y方向，當襯底被認為是基本上在XY平面中時)上移動襯底615。第二方向可與第一方向正交。另外，第一平移平臺和第二平移平臺可被配置成與劃片束的傳播方向基本上正交地移動襯底615。當?shù)谝黄揭破脚_和/或第二平移平臺移動襯底615時，通過劃片束在襯底615中形成劃片線。
[0073]基于三角測量的距離傳感器610確定劃片束將聚焦在襯底上的點(例如，劃片束將聚焦到的在襯底的Z方向上的位置)。例如，在具有設(shè)置在薄片上的電致變色器件的薄片的情況下，如就圖4所述，基于三角測量的距離傳感器610可以用于檢測電致變色器件/薄片界面的位置。來自基于三角測量的距離傳感器610的、指示劃片束的期望焦點的信號可饋送至邏輯，諸如適當設(shè)計或配置的處理器625。處理器625隨后可以確定(例如，計算)補償動作，以便引導射束焦點調(diào)整機構(gòu)630調(diào)整光學器件620來將劃片束焦點維持在襯底615的期望區(qū)域上。在一些實施方案中，處理器625可以包括閉合回路比例積分微分(PID)控制器。例如，可以調(diào)整光學器件620，以在劃片期間在襯底615相對于劃片束移動時，使得劃片束的焦點遵循襯底615的輪廓。射束焦點調(diào)整機構(gòu)630可以是這樣的平臺:包括保持光學器件620，并且被配置成在Z方向(通常是劃片束的傳播方向)上移動。射束焦點調(diào)整機構(gòu)630還可包括電機，所述電機能夠在Z方向上移動光學器件620以便調(diào)整劃片束到襯底615的焦點。在一些實施方案中，射束焦點調(diào)整機構(gòu)630包括線性電機、旋轉(zhuǎn)凸輪系統(tǒng)、音圈、或能提供使得光學器件620足夠快地移動以跟蹤襯底615的Z位置的改變所要求的推力/拉力和帶寬的其它機構(gòu)。以下針對圖7A至圖7C以及圖8A至圖8D進一步描述基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件。
[0074]圖7A至圖7C示出基于三角測量的距離傳感器、相關(guān)聯(lián)的反射元件以及用于劃片束的聚焦光學器件的示意圖。圖7A示出了側(cè)視圖。圖7B示出了前視圖，即從圖7A中的點S來看的圖。圖7C示出了自頂至下視圖，即從圖7A中的點T來看的圖。所描繪的布置允許三角測量檢測系統(tǒng)被定位在襯底與劃片系統(tǒng)的相同側(cè)上，而不阻塞或以其它方式干擾劃片束的傳播或聚焦。
[0075]如圖7A至圖7C所示，基于三角測量的距離傳感器710具有與其相關(guān)聯(lián)的兩個反射元件715和720。在一些實施方案中，反射元件715和720是反射鏡。光學器件725將劃片束745的焦點調(diào)整到襯底730上。在一些實施方案中，光學器件725包括聚焦透鏡。在一些實施方案中，劃片束745的焦點具有沿劃片束的軸向方向的不超過約1200微米(即，±600微米)的長度(或焦深)。應(yīng)當注意，在圖7C中，襯底730位于反射元件715和720上方；在此圖中示出指示定位在襯底730下方的反射元件715和720的虛線。對于襯底730與反射元件715和720的相對位置，參見圖7A。
[0076]為了確定基于三角測量的距離傳感器710與襯底730之間的距離，檢測束源735發(fā)出入射束760。在一些實施方案中，檢測束源735是低功率激光器。入射束760從反射元件715約90度反射并反射在襯底730上。當入射束760從襯底730反射時，形成反射束765。反射束765從反射元件720反射并反射到檢測器740上。在一些實施方案中，檢測器740是(XD。反射束765在檢測器740上的位置提供了對基于三角測量的距離傳感器710與襯底730之間的距離的指示。
[0077]圖7A和圖7B示出穿過光學器件725并到襯底730上以對襯底730 (或襯底730上的任何器件/材料)進行劃片的劃片束745的路徑，其中劃片束745入射襯底730?；谌菧y量的距離傳感器710以及相關(guān)聯(lián)的反射元件715和720被定位成使得來自基于三角測量的距離傳感器710的入射束760被引導到劃片位置上或接近所述劃片位置的位置處；即，劃片束745的焦點。例如，在一些實施方案中，當焦面被定位成與基于三角測量的距離傳感器710處于標稱距離時，入射束760在襯底上的位置標稱地集中在劃片位置頂部；襯底730與基于三角測量的距離傳感器710的標稱距離針對圖8A、圖SC和圖8D進一步描述。
[0078]隨著襯底向上或向下移動、遠離標稱位置，就會弓I發(fā)逐漸偏移。最大偏移取決于劃片設(shè)備的準確配置、襯底730的厚度(例如，當劃片束745的焦點位于襯底730被劃片束745入射到的相反側(cè)上時)、入射束760的入射角等。在一些實施方案中，入射束760和劃片束745之間的偏移可在X方向和Y方向兩者上為約±0.5毫米。
[0079]在一些實施方案中，劃片束745的波長可不同于入射束760和反射束765的波長，以使劃片束745并不干擾基于三角測量的距離傳感器710。如果劃片束745和入射束760具有相同的波長，劃片束745從襯底730的反射或散射可由檢測器740檢測。在一些實施方案中，劃片束745的波長為約1064納米(nm)并且入射束760的波長為約650nm。如以上就圖6所述，當襯底730在劃片期間相對于劃片束745移動時，可以調(diào)整光學器件725以使劃片束745的焦點遵循襯底730的輪廓。
[0080]總之，反射元件715使得距離檢測器的入射束760從其發(fā)出方向反射至朝襯底的方向并使入射束760在劃片束接觸襯底的點上或附近接觸襯底，如此實施例中，所述發(fā)出方向可以大體上平行于襯底平面(或平行于劃片系統(tǒng)的X-Y平面；入射束也可以處于一些其它角度，但非180° (與劃片束一致)，因為這將會使三角測量傳感器放置在劃片束的路徑中)。入射束760從襯底表面反射為反射束765，所述反射束765傳播到反射元件720。元件720又將反射束765引導回基于三角測量的距離傳感器710，在基于三角測量的距離傳感器710中，反射束765的位置是在其撞擊檢測器740時測量出的。這允許了基于三角測量的距離傳感器710被放置在劃片束745的路徑之外。反射元件715和720跨過劃片束745的聚焦圓錐，以使基于三角測量的距離傳感器710的入射束760和反射束765在劃片位置上或接近所述劃片位置的位置處入射襯底730。
[0081]對于進一步上下文，圖7D和圖7E示出如圖7A至圖7C中描繪的那樣定向的基于三角測量的距離傳感器710的示意圖，其中示出未由或由反射元件715和720折疊的情況下的入射束760的路徑。三角測量傳感器710被描繪為安裝在平臺701上，在所述平臺701中，存在孔隙702，劃片束可垂直于平臺701穿過所述孔隙702。參照圖7D，假設(shè)入射束穿過反射器715和720而不發(fā)生改變，并且假設(shè)理論上的反射表面700，入射束將反射回傳感器710并且保持處于其從中投影的相同平面。參照圖7E，反射元件715和720圍繞垂直于中線775的線770以約90度折疊射束路徑。射束路徑的中線775由在入射束760和反射束765的交界將入射束760和反射束765分開的線限定(在此實施例中，入射束760和反射束765在它們的交界形成約24度角度)。第一反射元件715使得射束向上并朝中心780、也就是劃片束745的焦點的中心780成約12度角度。當入射束撞擊基本上平行于平臺701的襯底時，將入射束以與垂線成約12度向下反射至襯底，從而形成反射器之間的集中在780處的不對稱的路徑。第二反射元件720將射束765反射至基于三角測量的距離傳感器710的檢測器。應(yīng)當注意，在此實施例中，反射元件715和720的基座是矩形的，并且這些矩形基座在平臺701的平面內(nèi)相對于平行于具有檢測器740的傳感器710的面的線旋轉(zhuǎn)12度。
[0082]圖8A至圖8D示出基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件的示意圖。圖8A和圖SB示出從不同角度來看的兩個等角投影。圖SC示出類似于圖7C的自頂至下視圖的示意圖。圖8D示出類似于圖7B的前視圖。如圖8A至圖8D所示,基于三角測量的距離傳感器710安裝到平臺801。兩個反射元件715和720也安裝到平臺801、在安裝支架805上。在一些實施方案中，反射元件715和720是反射鏡。
[0083]為了確定基于三角測量的距離傳感器710與襯底之間的距離，入射束760從激光端口 810發(fā)出。入射束760從反射元件715約90度(參見例如角度α，圖8A)反射并反射到襯底(未示出；襯底的反射表面將會處于760與反射束820、825和830的交界(頂點)760)處。如圖8A、圖8C和圖8D所示，當入射束760從襯底反射時，這形成了反射束820、825或830，這取決于襯底位置(即，豎直位置，在此實施例中)。反射束820是在襯底與例如傳感器710或平臺801的頂表面相距最小豎直距離時的反射束。也就是說，射束820是在襯底與傳感器710的檢測器之間的三個射束820、825和830中的長度最短射束。反射束825是在襯底與平臺801相距標稱豎直距離(由傳感器710檢測)時的反射束。反射束830是在襯底與平臺801相距最大(可讀)距離(由傳感器710檢測)時的反射束。當襯底在最小距離與最大距離之間并且基于三角測量的距離傳感器710正在運行時，將會存在以下項的一種:反射束820、825或830、或針對最小距離與標稱距離之間的襯底距離的反射束、或針對最大距離與標稱距離之間的襯底距離的反射束。反射束穿過檢測器端口 815而通向檢測器。反射束在檢測器上的位置提供對路徑長度的指示，所述路徑長度對應(yīng)于圖1中的距離D。因此，傳感器的投射束如其通常那樣工作，但是射束路徑被給定為替代路徑，而非圖7D中描繪的路徑(即，用于三角測量傳感器的常規(guī)路徑)。
[0084]圖8B僅僅示出一個反射束835。圖8B還示出了劃片用激光器的聚焦圓錐840，所述聚焦圓錐在基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件實現(xiàn)在劃片設(shè)備中時呈現(xiàn)。如圖8B所示，從反射元件715反射的入射束760以及從襯底反射的反射束835圍繞劃片用激光器的聚焦圓錐840反射。支架805和平臺801具有適當孔隙，所述孔隙用于允許聚焦圓錐從中貫穿并聚焦在襯底(未示出)上。三角測量傳感器的射束路徑折疊，以便適應(yīng)激光劃片圓錐或者激光劃片所采用的任何射束形狀。在此實施例中，入射束被反射，其方式為跨過聚焦圓錐、同時與劃片束在焦點處相交。在一個實施方案中，反射元件715和720成角度和/或定位成使得三角測量傳感器的入射束與垂直于襯底工作表面的線偏離(例如，參見角度β，圖8D)約5度至約45度之間，在另一實施方案中，與垂直于襯底工作表面的線偏離約8度至約20度之間，在另一實施方案中，在約8度至約16度之間，例如，約12度。反射元件715和720的角度和位置可在使用不同類型的基于三角測量的距離傳感器時變化。反射元件715和720被定位成必須要將入射束760引導到激光劃片的焦點，在此實施例中，同時使入射束760適應(yīng)除了焦點附近外的聚焦圓錐840(并不與其共享空間)(尤其注意圖8C)。
[0085]本文中的實施方案是就來自三角測量傳感器的入射束進行描述，所述入射束從傳感器的源發(fā)出(在由反射元件反射之前)，基本上平行于襯底或正交于激光器劃片束。因此，入射束約90度反射(并朝焦點傾斜，如在先前段落所述)，以便入射在襯底上。這是非限制性實例。例如，入射束可以從傳感器的源以大于90度或小于90度的角度發(fā)出。在一個實施方案中，入射束以在約I度至約20度之間從基于三角測量的距離傳感器發(fā)射出襯底的平面，在另一實施方案中，在約I度與約10度之間，在又一實施方案中，在約I度與約5度之間。換句話說，在由反射元件反射之前，垂直于襯底的線和從傳感器的源發(fā)出的入射束所限定的角度在約70度與約110度之間，在另一實施方案中，在約80度與約100度之間，在另一實施方案中，在約85度至約95度之間。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將會了解，將會必須適當配置反射元件，以便形成這些角度。這些角度可以適于傳感器的源和/或檢測器的特定配置。如本文中更詳細地描述，通過折疊三角測量傳感器的射束，與劃片束和傳感器相關(guān)的各種可配置的約束都被克服。
[0086]圖9Α和圖9Β示出如圖4所示劃片設(shè)備400的示意圖，所述劃片設(shè)備400具有如圖8A至圖8D所示基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件。圖9B示出基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的反射元件的特寫圖。在圖9A和圖9B中，襯底被描繪成示出傳感器、襯底和激光劃片的相對定向；操作期間，激光器劃片束和三角測量傳感器都在襯底的相同側(cè)上。劃片設(shè)備400包括劃片用激光器405，所述劃片用激光器405發(fā)出用于對襯底415進行劃片的劃片束410。襯底415是由劃片設(shè)備400的抓持機構(gòu)420保持。X平臺425和Y平臺430被配置成水平平移襯底415，以使劃片線可形成在襯底415或設(shè)置在襯底415上的器件上?；谌菧y量的距離傳感器710被安裝到平臺801。平臺801被安裝到劃片設(shè)備400?；谌菧y量的距離傳感器710被定位成偏離劃片束410。同樣包括在此設(shè)備中的是光學器件(未示出)、射束焦點調(diào)整機構(gòu)(未示出)以及處理器或邏輯(未示出)。這些部件被配置成使用襯底415的位置(如由基于三角測量的距離傳感器710確定)將劃片束410的焦點調(diào)整為處于期望位置。例如，可以向處理器饋送位置信息，并且基于襯底415的位置，處理器可指導射束焦點調(diào)整機構(gòu)調(diào)整光學器件以便調(diào)整焦點。
[0087]在一些實施方案中，劃片束410限定了基本上垂直于襯底415的劃片光學路徑?；谌菧y量的距離傳感器710可定向成使得三角測量激光器發(fā)出的入射束基本上垂直于劃片光學路徑、從襯底415反射并且由三角測量傳感器710的檢測器檢測，三角測量傳感器710被定位成使得進入其檢測器部件中的入射束和反射的入射束基本上垂直于劃片光學路徑。在一些實施方案中，傳感器710具有與其相關(guān)聯(lián)的第一反射元件715，所述第一反射元件715被定向成反射來自所述三角測量激光器的基本上垂直于劃片光學路徑的入射束，使其朝劃片光學路徑成角度(如在本文所述，例如，約12度)，以使入射束與劃片束在標稱焦面相交。朝劃片光學路徑的這個角度允許入射束和反射束來形成跨過劃片光學路徑的三角形，并提供與劃片光學路徑標稱地共軸的距離測量(D)。也就是說，用于進行測量的傳感器射束并不共軸，但是盡管如此，傳感器也確定共軸路徑長度。在一些實施方案中，基于三角測量的距離傳感器710具有與其相關(guān)聯(lián)的第二反射元件720，所述第二反射元件720被定向成將從電致變色薄片反射的入射束反射到基于三角測量的距離傳感器710的檢測器中。
[0088]雖然劃片光學路徑和傳感器光學路徑并不共線/共軸，但是傳感器光學路徑的角度(從正交于襯底表面的軸線傾斜)允許劃片光學路徑和傳感器光學路徑在空間中的一個點處相交。兩條路徑在沿劃片光學路徑的軸線的位于劃片束與目標相交的點上或極接近所述點的點處相交，并且因此，在此點處，進行基于三角測量的距離傳感器的標稱距離測量。因此，出于本公開的目的，“共軸測量”是指對沿劃片光學路徑所形成的軸線的距離的測量。當襯底移動遠離標稱高度時，引發(fā)測量位置的線性X-Y移位，因此，重要的是，應(yīng)當注意，測量的共軸性質(zhì)僅針對表面距離測量的合理范圍(例如，±5毫米)而保持。因此，三角測量傳感器的入射束和劃片束在常規(guī)意義上并不共軸，相反，它們在劃片束的焦點附近相交，但是三角測量傳感器會準確測量共軸距離(D，如就圖1所述)。
[0089]基于三角測量的距離傳感器710相對于劃片束745的定位是由基于三角測量的距離傳感器的操作參數(shù)以及劃片激光源與襯底730之間可用空間確定。來自不同制造商的基于三角測量的距離傳感器具有特定的標稱工作距離和測量范圍(例如，工作距離可以為約80毫米，并且范圍為約±14毫米)。基于三角測量的距離傳感器還在入射角上具有特定范圍。例如，入射束可以與襯底具有某個值(例如，約12度)的入射角，其中例如圍繞該值具有約±3度的變化。在一些實施方案中，工作距離范圍為約10毫米至300毫米、或約50毫米至150毫米。
[0090]圖10示出描繪一種在基于三角測量的檢測系統(tǒng)的控制下(如上所述)對電致變色薄片進行劃片的實時方法的流程圖。電致變色薄片具有第一側(cè)和第二側(cè)，其中電致變色器件被設(shè)置在電致變色薄片的第一側(cè)上。圖10中示出的方法1000可以利用圖6、圖7A至圖7C、圖8A至圖8D以及圖9A和圖9B中示出的設(shè)備和器件來實現(xiàn)。
[0091]在方框1005處，使用基于三角測量的距離傳感器確定電致變色薄片的第一側(cè)與電致變色器件的界面的位置?；谌菧y量的距離傳感器可以被定向成使得來自三角測量激光器的第一激光束基本上平行于電致變色薄片的第一側(cè)、從電致變色薄片反射并且由檢測器檢測。在一些實施方案中，基于三角測量的距離傳感器還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡被定向成反射來自三角測量激光器的基本上平行于電致變色薄片的第一側(cè)的第一激光束，使其基本適應(yīng)劃片束限定的劃片光學路徑，同時共享劃片束的焦點?；谌菧y量的距離傳感器還可以包括第二反射鏡，所述第二反射鏡被定向成將從電致變色薄片反射的第一激光束反射至檢測器。在一些實施方案中，檢測器是電荷耦合器件。
[0092]在方框1010處，聚焦透鏡被調(diào)整成使得劃片用激光器發(fā)出的劃片束入射電致變色薄片的第二側(cè)并聚焦在電致變色薄片的第一側(cè)與電致變色器件的界面上，如由基于三角測量的距離傳感器確定。例如，反饋回路可實現(xiàn)為使得聚焦透鏡基于所述基于三角測量的距離傳感器所做出的確定來快速調(diào)整。在一些實施方案中，來自基于三角測量的距離傳感器的信號可為能夠幫助聚焦透鏡實現(xiàn)快速調(diào)整的模擬信號。在一些實施方案中，第一激光束和劃片束具有不同的波長，以使劃片束不干擾基于三角測量的距離傳感器。
[0093]在方框1015處，利用劃片束從電致變色薄片的第一側(cè)的區(qū)域?qū)﹄娭伦兩骷M行燒蝕。在一些實施方案中，劃片束具有大于約500mW的功率。聚焦透鏡將劃片束聚焦至小焦點，從而將劃片束功率集中到小區(qū)域并且燒蝕電致變色器件。
[0094]可相對于基于三角測量的距離傳感器快速移動電致變色薄片。例如，可相對于基于三角測量的距離傳感器以約I米/秒基本上線性地平移電致變色薄片。聚焦透鏡可以隨著電致變色薄片平移而連續(xù)地調(diào)整。
[0095]雖然所公開的實施方案總體涉及用于跟蹤由劃片束來劃片的襯底表面位置的設(shè)備和方法，但是基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的光學器件可以用于其它應(yīng)用。例如，基于三角測量的距離傳感器以及相關(guān)聯(lián)的光學器件可以用于多種應(yīng)用，包括:激光圖案化；機器視覺；測量用于不透明或透明襯底的光學檢查的焦距；在將粘合劑或?qū)щ娪湍_分配在大的襯底上期間，管理工作高度；針對任何工藝應(yīng)用測量與工件的距離，在所述任何工藝應(yīng)用中，必須從要執(zhí)行工藝的相同側(cè)在處理點或極接近處理點處測量與工件的距離；以及其它類似應(yīng)用。
[0096]雖然已以一定詳細程度描述前述發(fā)明以便促進理解，但是應(yīng)將所描述的實施方案視為例示性而非限制性。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將會清楚，可在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)實踐某些改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種被配置成對具有第一側(cè)和第二側(cè)的電致變色薄片進行劃片的設(shè)備，其中電致變色器件被設(shè)置在所述第一側(cè)上，所述設(shè)備包括: 劃片用激光器，來自所述劃片用激光器的劃片束被配置成從所述第二側(cè)入射在所述電致變色薄片上，并且限定劃片光學路徑，以使所述劃片束基本上垂直于所述電致變色薄片的所述第二側(cè)，所述劃片束被配置成燒蝕所述電致變色器件；以及 基于三角測量的距離傳感器，所述基于三角測量的距離傳感器包括三角測量激光器和檢測器，所述基于三角測量的距離傳感器被定向成使得來自所述三角測量激光器的第一激光束基本上垂直于所述劃片光學路徑、從所述電致變色薄片反射并且隨后由所述檢測器檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述基于三角測量的距離傳感器被定位在所述電致變色薄片的與所述劃片光學路徑的相同側(cè)上。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一激光束在由所述檢測器檢測之前是沿基本上垂直于所述劃片光學路徑的路徑被反射。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述劃片用激光器具有用于所述劃片束的大于約500mff的輸出功率。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述劃片束和所述第一激光束具有不同的波長。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述基于三角測量的距離傳感器還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡被定向成反射來自所述三角測量激光器的基本上垂直于所述劃片光學路徑的所述第一激光束，使其基本適應(yīng)所述劃片光學路徑，其中所述第一激光束被反射，以使其與所述劃片束在標稱焦面相交，并且其中所述基于三角測量的距離傳感器還包括第二反射鏡，所述第二反射鏡被定向成將從所述電致變色薄片反射的所述第一激光束反射至所述檢測器。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述基于三角測量的距離傳感器被配置成確定所述電致變色薄片與所述電致變色器件的界面的位置。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括: 聚焦透鏡，其中所述聚焦透鏡被定位成使得所述劃片束基本上入射在所述電致變色薄片與所述電致變色器件的界面上。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其還包括: 處理器，其中所述基于三角測量的距離傳感器被配置成確定所述電致變色薄片與所述電致變色器件的所述界面的位置，并且其中所述處理器被配置成基于所述基于三角測量的距離傳感器的所述確定來定位所述聚焦透鏡。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述檢測器是電荷耦合器件。
11.一種用于對標稱平坦襯底進行劃片的設(shè)備，所述設(shè)備包括: (a)光學器件集合，所述光學器件集合用于在所述襯底和劃片束相對于彼此移動時將劃片束聚焦到襯底上的劃片位置，以在所述襯底上形成劃片線； (b)射束焦點調(diào)整機構(gòu)，所述射束焦點調(diào)整機構(gòu)用于在所述襯底在劃片期間相對于所述劃片束移動時調(diào)整所述光學器件集合，以使所述劃片束的焦點遵循所述襯底上的輪廓； (C)基于三角測量的距離傳感器，所述基于三角測量的距離傳感器包括:(i)檢測束源，所述檢測束源用于發(fā)出入射束以使其反射離開所述襯底；以及(ii)檢測器，所述檢測器用于檢測在所述入射束反射離開所述襯底時形成的反射束的位置，其中所述反射束在所述檢測器上的所述位置提供了對所述基于三角測量的距離傳感器與所述襯底之間的距離的指示，并且其中所述基于三角測量的距離傳感器被配置成使得所述入射束基本上與所述劃片束正交地從所述檢測束源發(fā)出；以及 (d)至少一個反射元件，所述至少一個反射元件被定位成(i)將來自所述基于三角測量的距離傳感器的所述入射束反射至所述襯底上的位于所述劃片位置上或接近所述劃片位置的位置處，并且(ii)將來自所述襯底的所述反射束反射至所述檢測器上，以使所述基于三角測量的距離傳感器提供對所述基于三角測量的距離傳感器與所述襯底之間的距離的指示。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其還包括邏輯，所述邏輯用于接收對所述基于三角測量的距離傳感器與所述襯底之間的距離的所述指示，并且用于引導所述射束焦點調(diào)整機構(gòu)調(diào)整所述光學器件集合以將所述劃片束焦點維持在所述襯底的區(qū)域上。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其還包括保持機構(gòu)，所述保持機構(gòu)用于在劃片期間基本上維持所述襯底與所述光學器件集合的距離。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其還包括第一平移平臺，所述第一平移平臺用于在劃片期間使得所述襯底相對于所述光學器件集合在第一方向上移動。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其還包括第二平移平臺，所述第二平移平臺用于使得所述襯底相對于所述光學器件集合在基本上正交于(i)所述劃片束的傳播方向和(ii)所述第一方向兩者的方向上移動。
16.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述光學器件集合包括聚焦透鏡。
17.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述劃片束是激光束。
18.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述焦點具有沿著所述劃片束的軸向方向不大于約1200微米的長度。
19.一種用于對具有第一側(cè)和第二側(cè)的電致變色薄片進行劃片的方法，其中電致變色器件被設(shè)置在所述第一側(cè)上，所述方法包括: (a)使用基于三角測量的距離傳感器確定所述電致變色薄片的所述第一側(cè)與所述電致變色器件的界面的位置，所述基于三角測量的距離傳感器被定向成使得來自三角測量激光器的第一激光束基本上平行于所述電致變色薄片的所述第一側(cè)、從所述電致變色薄片反射并且由檢測器檢測； (b)調(diào)整聚焦透鏡以使劃片用激光器發(fā)出的劃片束入射所述電致變色薄片的所述第二側(cè)并聚焦在所述電致變色薄片的所述第一側(cè)與所述電致變色器件的界面上，合適焦距是由所述基于三角測量的距離傳感器所提供的所述界面的所述位置來確定；以及 (C)利用所述劃片束從所述電致變色薄片的所述第一側(cè)的區(qū)域?qū)λ鲭娭伦兩骷M行燒蝕。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述劃片束具有大于約500mW的功率。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一激光束和所述劃片束具有不同的波長。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述劃片束限定了劃片光學路徑，其中所述基于三角測量的距離傳感器還包括第一反射鏡，所述第一反射鏡被定向成反射基本上平行于所述電致變色薄片的所述第一側(cè)的第一激光束，使其基本適應(yīng)所述劃片光學路徑，其中所述第一激光束被反射，以使所述第一激光束與所述劃片束在標稱焦面相交，并且其中所述基于三角測量的距離傳感器還包括第二反射鏡，所述第二反射鏡被定向成將從所述電致變色薄片反射的所述第一激光束反射至所述檢測器。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述檢測器是電荷耦合器件。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中操作(a)、(b)和(c)在所述電致變色薄片與所述基于三角測量的距離傳感器之間的相對移動期間重復(fù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述電致變色薄片與所述基于三角測量的距離傳感器之間的所述相對移動包括所述電致變色薄片在所述基于三角測量的距離傳感器保持固定時的移動。
26.一種組件，所述組件包括: 三角測量激光器； 檢測器； 第一反射鏡，所述第一反射鏡被配置成使得來自所述三角測量激光器的第一激光束約90度反射并反射至襯底的表面上，并且使得所述第一激光束相對于垂直于所述襯底的線以一個角度傾斜；以及 第二反射鏡，所述第二反射鏡被配置成使得所述第一激光束在其從所述襯底的所述表面反射之后約90度反射并反射至所述檢測器； 其中所述組件被配置成適應(yīng)來自劃片用激光器的劃片束，以使所述第一激光束基本上在所述劃片束的焦點處撞擊所述襯底。
27.如權(quán)利要求26所述的組件，其還包括端口，所述端口用于允許所述劃片束的聚焦圓錐在所述焦點處入射在所述襯底上之前貫穿其中。
28.如權(quán)利要求27所述的組件，其中所述第一反射鏡和所述第二反射鏡被定位在所述端口的任一側(cè)上，并且其中在操作期間，所述第一激光束跨過除了接近所述焦點的區(qū)域外的所述聚焦圓錐。
29.如權(quán)利要求26所述的組件，其中所述檢測器是電荷耦合器件。
30.如權(quán)利要求26所述的組件，其中將所述三角測量激光器和所述檢測器容納在單個外殼中。
【文檔編號】G01C3/22GK104303010SQ201380025671
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】布魯斯·巴克斯特, 丹尼斯·穆林斯 申請人:唯景公司
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