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通过折叠三角测量传感器光学器件路径的共轴距离测量的制作方法
【专利摘要】本公开提供了用于对衬底进行划片的设备和方法。在一方面，一种设备包括：光学器件，所述光学器件用于将划片束聚焦至衬底上；以及射束焦点调整机构，所述射束焦点调整机构用于调整所述光学器件。基于三角测量的距离传感器确定所述基于三角测量的距离传感器与所述衬底之间的距离，其中所述基于三角测量的距离传感器被定位在偏离所述划片束的位置。反射元件被定位成使得来自所述基于三角测量的距离传感器的源的入射束反射至所述衬底并且随后反射回所述基于三角测量的距离传感器的检测器。所述射束焦点调整机构基于所述基于三角测量的距离传感器与所述衬底之间的所述距离调整所述光学器件，以使所述划片束聚焦在所述衬底上的期望位置。
【专利说明】通过折叠三角测量传感器光学器件路径的共轴距离测量
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年3月30日提交的美国专利申请序列号13/436，387的权益和优先权，在此以引用的方式将其全部并入本文中以达到所有目的。
[0003]领域
[0004]所公开的实施方案总体涉及用于跟踪衬底表面位置的设备和方法，更具体地，涉及使用光学检测系统跟踪衬底表面位置并且促进划片束的焦点调整的设备和方法。
[0005]背景
[0006]许多应用要求精确控制射束焦点相对于表面的位置。例如，光学检查、机器视觉、激光图案化和各种各样其它类似应用要求通过在与衬底表面(或多个表面)相距测量距离处闭合位置控制回路来对焦距进行动态控制。在一些情况下，衬底的形状因子指示对透镜与衬底表面之间的距离的测量是从衬底与图案化激光器、检查光学器件等的相同侧来执行。另外，在一些情况下，衬底表面可能在短距离上是不均匀的，这会导致距离测量因测量位置与目标位置偏离而造成的错误。出于这个原因，可在接近要图案化或检查的位置的点测量与表面的距离。
[0007]概述
[0008]所公开的是一种包括基于三角测量的距离传感器以及相关联的光学元件的设备和使用所述设备的方法的实施方案。
[0009]在本公开中描述的本主题的一个新颖方面可以实现在一种被配置成对具有第一侧和第二侧的电致变色薄片进行划片的设备中，其中电致变色器件被设置在第一侧上。所述设备包括划片用激光器以及基于三角测量的距离传感器。来自划片用激光器的划片束被配置成从第二侧入射在电致变色薄片上，并且限定划片光学路径，以使划片束基本上垂直于电致变色薄片的第二侧。划片束被配置成烧蚀电致变色器件。基于三角测量的距离传感器包括三角测量激光器和检测器。基于三角测量的距离传感器被定向成使得来自三角测量激光器的第一激光束基本上垂直于划片光学路径、从电致变色薄片反射并且随后由检测器检测。
[0010]在一些实施方案中，基于三角测量的距离传感器被定位在电致变色薄片与划片光学路径的相同侧上。在一些实施方案中，第一激光束在由检测器检测之前是沿基本上垂直于划片光学路径的路径来反射。
[0011]在一些实施方案中，基于三角测量的距离传感器还包括第一反射镜，所述第一反射镜被定向成反射来自三角测量激光器的基本上垂直于划片光学路径的第一激光束，使其基本适应划片光学路径。第一激光束被反射，以使其与划片束在标称焦面相交。基于三角测量的距离传感器还包括第二反射镜，所述第二反射镜被定向成将从电致变色薄片反射的第一激光束反射至检测器。
[0012]在一些实施方案中，所述设备还包括聚焦透镜。聚焦透镜被定位成使得划片束基本上入射在电致变色薄片与电致变色器件的界面上。基于三角测量的距离传感器被配置成确定电致变色薄片与电致变色器件的界面的位置。处理器被配置成基于所述基于三角测量的距离传感器的确定来定位聚焦透镜。
[0013]在本公开中描述的本主题的另一新颖方面可以实现在一种用于对标称平坦衬底进行划片的设备中。所述设备包括光学器件集合、射束焦点调整机构、基于三角测量的距离传感器以及至少一个反射元件。光学器件集合用于在衬底和划片束相对于彼此移动时将划片束聚焦到衬底上的划片位置，以在衬底上形成划片线。射束焦点调整机构用于在衬底在划片期间相对于划片束而移动时调整光学器件集合，以使划片线的焦点遵循衬底上的轮廓。基于三角测量的距离传感器包括:(i)检测束源，所述检测束源用于发出入射束以使其反射离开衬底；以及(ii)检测器，所述检测器用于检测在入射束反射离开衬底时形成的反射束的位置。反射束在检测器上的位置提供了对基于三角测量的距离传感器与衬底之间的距离的指示或测量。基于三角测量的距离传感器被配置成使得入射束基本上与划片束正交地从检测束源发出。至少一个反射元件被定位成(i)将来自基于三角测量的距离传感器的入射束反射至衬底上、位于划片位置上或接近划片位置的位置处，并且(ii)将来自衬底的反射束反射至检测器上。基于三角测量的距离传感器提供了对基于三角测量的距离传感器与衬底之间的距离的指示或测量。
[0014]在一些实施方案中，所述设备还包括逻辑，所述逻辑用于接收对基于三角测量的距离传感器与衬底之间的距离的指示或测量，并且用于引导射束焦点调整机构调整光学器件集合以将划片线焦点维持在衬底的区域上。
[0015]在一些实施方案中，所述设备还包括用于在划片期间使得衬底相对于光学器件集合在第一方向上移动的第一平移平台。在一些实施方案中，所述设备还包括用于使得衬底相对于光学器件集合在基本上正交于(i)划片束的传播方向和(ii)第一方向两者的方向上移动的第二平移平台。
[0016]在本公开中描述的本主题的另一新颖方面可以在一种用于对具有第一侧和第二侧的电致变色薄片进行划片的方法中实现，其中电致变色器件被设置在第一侧上。所述方法包括使用基于三角测量的距离传感器确定电致变色薄片的第一侧与电致变色器件的界面的位置。基于三角测量的距离传感器被定向成使得来自三角测量激光器的第一激光束基本上平行于电致变色薄片的第一侧、从电致变色薄片反射并且由检测器检测。聚焦透镜被调整成使得划片用激光器发出的划片束入射电致变色薄片的第二侧并聚焦在电致变色薄片的第一侧与电致变色器件的界面上。合适焦距是由基于三角测量的距离传感器所提供的界面的位置来确定。利用划片束从电致变色薄片的第一侧的区域对电致变色器件进行烧蚀。
[0017]在一些实施方案中，划片束限定了划片光学路径，其中基于三角测量的距离传感器还包括第一反射镜，所述第一反射镜被定向成反射基本上平行于电致变色薄片的第一侧的第一激光束，使其基本适应划片光学路径，其中第一激光束被反射，以使所述第一激光束与划片束在标称焦面相交，并且其中基于三角测量的距离传感器还包括第二反射镜，所述第二反射镜被定向成将从电致变色薄片反射的第一激光束反射至检测器。
[0018]在一些实施方案中，所述方法的操作在电致变色薄片与基于三角测量的距离传感器之间的相对移动期间重复。在一些实施方案中，电致变色薄片与基于三角测量的距离传感器之间的相对移动包括电致变色薄片在基于三角测量的距离传感器保持固定时的移动。
[0019]在本公开中描述的本主题的另一新颖方面可以在一种组件中实现，所述组件包括三角测量激光器、检测器、第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜被配置成使得来自三角测量激光器的第一激光束约90度反射并反射至衬底的表面上，并且使得第一激光束相对于垂直于衬底的线以一个角度倾斜。第二反射镜被配置成在使得第一激光束在其从衬底表面反射之后约90度反射并反射至检测器。所述组件被配置成适应来自划片用激光器的划片束，以使第一激光束基本上在划片束的焦点处撞击衬底。
[0020]在一些实施方案中，所述组件还包括端口，所述端口用于允许划片束的聚焦圆锥在焦点处入射在衬底上之前贯穿其中。在一些实施方案中，第一反射镜和第二反射镜被定位在端口的任一侧上。操作期间，第一激光束跨过除了接近焦点的区域外的聚焦圆锥。在一些实施方案中，将三角测量激光器和检测器容纳在单个外壳中。
[0021]以下将会参照相关联的附图来进一步详细描述这些和其它特征及优点。
[0022]附图简述
[0023]图1示意性地例示带涂层的衬底上的划片工艺。
[0024]图2示出例示使用原始设备制造商(OEM)三角测量传感器从工艺执行的衬底的相同侧与工艺共轴来测量的示意图。
[0025]图3示出一般的三角测量传感器的示意图。
[0026]图4示出划片设备的示意图。
[0027]图5示出电致变色薄片自顶至下的示意图。
[0028]图6示出包括基于三角测量的距离传感器的划片设备的框图。
[0029]图7A至图7C示出基于三角测量的距离传感器、相关联的反射元件以及用于划片束的聚焦光学器件的示意图。
[0030]图7D和图7E示出利用反射元件折叠基于三角测量的距离传感器的入射束和反射束之前和之后的基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件的示意图。
[0031]图8A至图8D示出基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件的示意图。
[0032]图9A和图9B不出具有如图8A至图8D所不基于二角测量的距尚传感器以及相关联的反射元件的如图4所示划片设备的示意图。
[0033]图10示出描绘一种对电致变色薄片进行划片的方法的流程图。
[0034]详述
[0035]应当理解，虽然所公开的实施方案着重于用于对电致变色(EC)窗(也被称为智能窗)进行划片的设备和方法，但是本文所公开的概念可应用于其它类型衬底。例如，本文所公开的概念可应用于任何类型标称平坦衬底上的焦点控制技术。可被划片的其它类型的衬底包括反射镜、视觉玻璃(vis1n glass)、光学工具、以及发射、反射和/或散射光的其它元件。另外，实施方案在本文中是就激光划片进行描述；这不旨在限制，而是出于例示性的目的。可划片在这些衬底上的涂层包括了主动涂层和被动涂层。被动涂层的实例包括金属层、电介质层和/或半导体层，其中任何一种都可具有选择或限定的光吸收率、光反射率和/或散射特性。这些特性可随光谱位置变化，即，它们可随入射辐射波长变化。主动涂层的实例包括提供光学可切换的器件(诸如液晶器件、悬浮颗粒器件以及电致变色器件)的涂层。以下简要概述电致变色器件。
[0036]光学可切换的器件可供用于控制窗格或薄片(Iite)的着色、反射率等。电致变色器件是光学可切换的器件的一个实例。电致变色是这样的现象:一种材料在被置于不同电子状态(通常通过使其经受电压改变)中时展现光学性质中的可逆电化学介导的改变。所述光学性质通常是色彩、透射率、吸收率和反射率中的一个或多个。一种众所周知电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是阴极着色电致变色材料，其中着色过渡(透明的至蓝色)通过电化还原进行，并且相反过渡(蓝色至透明的)通过电化氧化进行。
[0037]电致变色材料可并入到例如用于家庭、商业和其它用途的窗中。这些窗的色彩、透射率、吸收率和/或反射率可以通过诱发电致变色材料的改变而改变，即，电致变色窗是可电子地调暗或调亮的窗。施加至窗的电致变色器件的小电压将使窗变暗；使得电压反向使窗变亮。这种能力允许控制穿过窗的光量，并为不仅出于美学目的而且出于显著节省能量目的使用电致变色窗而提供巨大机会，因为所述器件使用极少能量并且使用它们可使加热和冷却的费用大大节省。
[0038]某些实施方案采用全固态和无机电致变色器件。这些全固态和无机电致变色器件及其制造方法在以发明人Mark Kozlowski等人的名义于2009年12月22日提交的标题为“Fabricat1n of Low-Defectivity Electrochromic Devices”的美国专利申请序列号12/645，111和以发明人Zhongchun Wang等人的名义于2009年12月22日提交的标题为“Electrochromic Devices”的美国专利申请序列号12/645，159中更详细地描述，两个专利申请在此以引用的方式全部并入本文中以达到所有目的。
[0039]电致变色器件以及其它薄膜器件通常通过沿着线的激光烧蚀来图案化，例如以使某些器件层和/或特征彼此电隔离。由于这些器件通常都是极薄的层(小于I微米至几微米厚的数量级)，传统上被认作为平坦衬底的极薄的层(出于制造薄膜器件目的)实际上示出平面性的令人惊奇的变化。以下更详细地描述这种现象。
[0040]图1示意性地例示带涂层的衬底101上的划片工艺，所述衬底是标称平坦的。衬底101包括透明支座103以及涂层105。在某些实施方案中，支座103是玻璃片材并且涂层105是光学可切换的器件。
[0041]在带涂层的衬底101相对于划片束111平移时，划片束111对涂层105进行划片。例如，作为平移的净结果，划片束渐进地从左至右撞击衬底。划片束111由聚光透镜113聚焦至焦点115。焦点115提供充足辐射能量通量来在焦点115的位置处对涂层105进行划片。划片通常涉及通过所聚焦的能量(例如，激光)烧蚀涂层。
[0042]在划片的过程期间，衬底101相对于划片束111 (如由三个划片束位置117、119和121所描绘)移动。为了确保对涂层105进行有效划片，焦点115应当保持定位在涂层105上或极接近涂层105。因此，应将涂层与聚光透镜之间的距离“D”精确维持处于(例如)聚光透镜113的焦距。
[0043]虽然带涂层的衬底101是标称平坦的，但是涂层高度可随划片线的长度略有变化。高度的这些变化的实例包括小丘107以及上翻边缘109。这些变化在浮法玻璃和常规用于光学可切换的器件(诸如电致变色器件)的其它透明类型的衬底中并不少见。上翻边缘(诸如图1中描绘的特征109)通常碰到钢化玻璃，其中玻璃表面高度可随玻璃表面上约30毫米至50毫米的横向距离增加2毫米至4毫米那么多。
[0044]许多划片工艺中的挑战是将划片束的焦点维持在要划片的涂层上。更精确地，在一些实施方案中，必须保持焦点定位在涂层的特定部分或表面上。在图1的所描绘的实施方案中，焦点115被维持在涂层105的下表面上。
[0045]在划片工艺期间将焦点115维持定位在涂层105的合适表面上的一种方便方式是在划片工艺期间调整透镜113的位置来维持分离距离D，以考虑到涂层105的高度随着划片线的长度的变化。所要求的精细调整可以利用适当快速反馈/控制系统完成，所述快速反馈/控制系统响应于涂层105的高度的检测到的变化来向上和向下移动透镜113。合适系统包括用于与控制/反馈系统对接的检测系统。
[0046]虽然涂层105的位置的变化已被称为“高度”变化，但应理解，这些提及内容包括了水平或竖直变化，这取决于衬底竖直定向还是水平定向。也就是说，距离D是分离距离。
[0047]如所解释，最大辐射能量通量(在焦点处)应与电致变色器件或要划片的其它表面特征的位置对应。解决该挑战的一种可能方法将会涉及使用对距离D的改变相对不太敏感的划片束。这种射束将会具有相对长的焦点(即，在射束传播方向上长的)。焦点长度将会大到足以允许在衬底中遇到的D的整个变化范围上进行划片。提供相对不变辐射能量通量(焦点区域)的射束的长度有时称为射束“焦深”。实现大于约±500μπι的焦深(S卩，大于1000 μ m总深)通常存在问题。这种大的焦深会使激光束的光斑面积太大以致无法进行有效划片。另外，激光光学器件(例如，聚光透镜)与工具的分离距离可能过大。在一些实施方案中，合适焦深范围为约±100μπι或更小、或约±50μπι或更小。因此，划片用激光器焦深通常太短以致无法允许系统在不调整透镜位置来保持某个分离D的情况下操作。
[0048]存在可并入到划片系统中以确保划片用激光器的焦点与要划片的表面的划片高度保持对准的各种可能焦点控制机构。一种类型的设计采用了共焦检测和图案化射束。检测束用于确定划片表面与参照系之间距离。一般来说，共焦系统是图案化束和检测束(或者任何其它两个射束)共享同一焦点的系统。在典型实施方案中，它们可以共享相同光学器件，诸如相同聚光透镜。共焦系统的挑战是，当光学器件碰到高度倾斜表面时，检测束能够以将不会被系统光学器件捕获并由此使表面位置不能被读出的这种陡峭角度反射。所述共焦系统所面临的挑战在于，由于捕获光学器件与图案化光学器件相同，并且那些光学器件仅仅覆盖要划片的表面上方的角域的相对小的区域，因此容易使得反射检测束穿过到这些光学器件外部。
[0049]可用于使划片系统保持焦点对准的另一类型的检测系统是三角测量传感器。只要可将三角测量传感器定位在衬底与划片束接近的侧相反的侧上，这些系统就将良好运作。然而，从衬底的相反侧进行测量并非一直可行，因为工件可能大到足以使得划片和检测光学器件无法机械连接在衬底的顶表面和底表面之间。这种配置要求另外分离轴线将感测器件与视觉或图案化头部协调移动，从而使得设计变得复杂。如在以下更详细地描述，如果三角测量检测器是位于工件与划片用激光器的相同侧上，那么它会阻塞划片激光通路。以下针对图2和图3更详细地描述三角测量传感器的功能和形式。
[0050]另一类型的表面焦点控制机构采用了先行机构。在这个机构中，传感器(可为三角测量传感器或其它合适器件)被呈现为处于沿着衬底行进方向与划片束共线的位置处，但在上游，以在预期划片束的到达的情况下，绘制划片束上游的拓扑。所述系统对测量到的聚焦信号施加相位延迟，所述测量到的聚焦信号根据传感器与衬底之间相对水平速度以及测量与划片位置之间的水平距离两者进行缩放。这些技术要求对衬底与检测或图案化工具之间水平速度进行监测。这使检测系统的复杂性显著增加。此外，由于透明衬底、尤其是大的衬底中存在着一些挠曲，因此，由上游检测器测量到的距离实际上可在衬底与划片焦点对准的时间点上因挠曲而改变。
[0051]又一类型的设计采用了低入射角式传感器系统。因此，必须将入射束光学器件和反射束光学器件分离较宽，并且必须使检测器大到足以捕获碰到波状表面拓扑的镜面反射束。因此，通常这些传感器都具有较大覆盖面积。这些较大的传感器可能过多占据处理环境中的宝贵空间。
[0052]再次参照图1，大多数图案化系统中的划片激光束路径终止于聚焦透镜中，所述聚焦透镜将激光功率聚焦至要图案化的表面上的焦面。这同样也适于大多数的精确视觉系统，因为视觉光学器件必须聚焦在目标平面上，通常在聚焦透镜与衬底之间约Imm至约10mm的范围内。参照图2，在左侧上的呈现内容中，描绘聚焦透镜113与焦点115之间的激光路径(激光聚焦圆锥、或聚焦圆锥)。在大多数情况下，路径标称地垂直于衬底，并且透镜与焦面之间的锥形区域必须保持完全无碍，以便防止激光功率分布或视觉照射收集范围(vis1n illuminat1n collect1n rield)的损失 / 畸变。
[0053]三角测量传感器是对入射角敏感的，并且常规来说，必须放置成垂直于位于一个轴线中并在另一轴线中垂直地成角度(为了测量与不透明对象的距离)或从垂线略微倾斜(为了在透明对象表面上进行镜面反射)的表面。再次参照图2中的左侧呈现内容，如上所述，常规来说，三角测量传感器在垂直于衬底时被配置成相距光学路径一定横向距离以便避免阻塞光学路径，或与光学路径共轴地放置在衬底的相反侧上。三角测量传感器必须将射束(由虚线指示)投射至衬底，并且传感器内的检测器接收反射束(以下针对图3对此进行更详细地描述)。三角测量传感器可具有分离的源和检测器部件，或通常情况是，所述部件容纳在单个单元中，如图2描绘。虽然本文中的实施方案是就包含入射束源和检测器两者的单个结构来描述，但是三角测量传感器实施方案意在不仅包括其中部件被配置在单个结构、外壳或单元中的情况，而且包括其中这些部件是在分离结构、外壳或单元中或为其一部分的情况。
[0054]为了使用常规的三角测量传感器(例如，原始设备制造商(OEM) “现有”传感器)从工艺执行的衬底的相同侧与射束工艺共轴来测量，将会需要将传感器直接地放置在工艺的光学路径中。这在图2中的右侧呈现内容中例示。在这个配置中，三角测量传感器可运作，但是光学路径(例如，激光器划片束)在其离开聚焦透镜113时被阻塞，并且因此无法入射在衬底101上。本文所述实施方案克服了此问题，并允许将三角测量传感器定位在衬底与光学路径(例如，激光器划片束)的相同侧上，并且同时使得其入射束与光学路径的聚焦区域至少重合，而且适应而不阻塞聚焦圆锥。如本文中所述，这个配置描述与另一工艺的光学路径“光学集成”的三角测量传感器。应当注意，虽然在一些实施方案中，将三角测量传感器描述为配置在衬底与光学处理工具(例如，划片用激光器)的相同侧上，但这并非是必要的。通过折叠三角测量传感器的射束路径，本文所述实施方案允许一种更紧凑的系统，所述更紧凑的系统允许处理期间更灵活地将传感器配置在衬底的任一侧上。
[0055]本文所述某些实施方案采用了与图案化激光器(例如，用于对衬底进行划片)或视觉光学路径(例如，用于光学检查或机器视觉)光学集成的三角测量传感器路径。在一些情况下，采用OEM三角测量传感器。合适OEM三角测量传感器的实例包括Keyence LK-G5000系列传感器(美国伊利诺斯州艾塔斯卡市Keyence公司)和Omron ZS-HL系列传感器(伊利诺斯州绍姆堡县Omron)。基于三角测量的检测系统可以被设计成或配置成同时测量透明衬底的多个表面高度。这些可以包括多层光学切换器件的多个层并可能地包括透明衬底的一个或多个层。
[0056]三角测量传感器可采用光学器件集合，所述光学器件集合提供入射束来提供一种测量与衬底的距离的方法，所述光学器件集合等同于与视觉或图案化激光光学器件路径共轴但不阻塞视觉或激光光学器件路径的传感器。光学器件集合可以仅为聚焦透镜，但可包括另外光学元件。在与衬底相距较大距离(例如，约50毫米或更多)处可利用三角测量传感器和相关联的光学器件进行测量。使用如本文中所述三角测量类型检测系统的情况下，划片系统可以接受衬底角度与垂线的大范围的偏差(例如，至少约±3度)。
[0057]图3示出一般的三角测量传感器的示意图。三角测量传感器300包括激光器305和检测器310。在一些实施方案中，激光器305可为低功率激光器，所述低功率激光器不对衬底进行划片或熔融，但从衬底反射。在一些实施方案中，检测器310可为电荷耦合器件(CCD)。检测器310被定位成与从激光器305投射的激光束成固定的角度。
[0058]在操作中，三角测量传感器300将来自激光器305的激光束投射到衬底的表面上。激光束从衬底的表面反射并反射至检测器310的不同区域上。根据检测器310的其上被反射有激光束的区域，可以确定衬底与三角测量传感器300的距离。例如，在衬底向上或向下移动时，如由检测器310检测到的横向移动被转换为三角测量传感器300与衬底表面之间的距离读数。
[0059]三角测量传感器300能够确定衬底与三角测量传感器300的距离。例如，三角测量传感器300能够确定在衬底处于位置315时的最大距离与衬底处于位置320时的最小距离之间的任何距离。可设置或校准三角测量传感器以测量标称距离，所述标称距离在衬底处于位置325时出现。
[0060]图4示出划片设备400的示意图。划片设备400可被配置成对电致变色薄片进行划片。其它衬底和/或薄片也可利用划片设备400进行划片。例如，划片设备400可以用于隔离单独电致变色薄片上的电致变色器件的电极。
[0061]图5示出电致变色薄片自顶至下的示意图。在电致变色薄片500上形成电致变色器件之后，执行激光划片。电致变色薄片500包括第一透明导电氧化物层和第二透明导电氧化物层以及在两个透明导电氧化物层之间的电致变色器件或叠堆。区域540是从其中已将电致变色器件从电致变色薄片500移除的区域。在此实施例中，区域540形成环绕划片线530、531、532和533的周边区域，所述划片线530、531、532和533穿过第二透明导电氧化物层和一个或多个电致变色器件层中的所有层或一些层，但不穿过第一透明导电氧化物层。划片线530、531、532和533制作用于隔离电致变色器件535、536、537和538中的在从可操作的电致变色器件去除边缘期间可能被损坏的部分。在一个实施方案中，划片线530、532和533穿过第一透明导电氧化物层，以便帮助隔离器件(划片线531并不穿过第一透明导电氧化物层，否则其将切断母线2与第一透明导电氧化物层并因此与电致变色叠堆的电连通)。本领域的一般技术人员将会了解，激光划片能以不同深度执行和/或在单个工艺中执行，从而在围绕电致变色器件的周边的连续路径中改变或不改变激光切割深度。
[0062]返回图4，划片设备400包括划片用激光器405，所述划片用激光器405发出用于对衬底415进行划片的划片束410。衬底415是由划片设备400的抓持机构420保持。X平台425和Y平台430被配置成水平平移衬底415，以使划片线可形成在衬底或设置在衬底上的器件中。抓持机构420可以包括真空抓持机构、支架、或被配置成保持衬底415的其它机构。
[0063]划片设备400的划片用激光器405可为脉冲型激光器，诸如二极管泵浦固态激光器。例如，划片用激光器可为来自IPG Photonics (马萨诸塞州牛津市)或来自Ekspla (立陶宛维尔纽斯市)的合适的激光器。在一些实施方案中，两个或更多个划片用激光器可为划片设备400的一部分。在一些实施方案中，划片用激光器具有大于约500毫瓦(mW)的输出功率。在一些实施方案中，可以调整划片用激光器的输出功率以控制要形成的划片线的深度。
[0064]在一些实施方案中，划片设备400可定位成引导划片束与要划片的衬底上的层或叠堆的底表面(即，叠堆与衬底之间的界面)相互作用。为了促进这种相互作用，电致变色器件可设置在衬底415的一侧上,并且划片设备400可定位在衬底的另一侧。在一些实施方案中，将划片束聚焦在层或叠堆的底表面上允许划片束同时对多层器件(例如，诸如电致变色器件)的所有层进行烧蚀。当划片束接触电致变色器件时，它从器件烧蚀材料，并且烧蚀掉的材料由接近于其中划片束接触所述器件的区域上放置的清除器件捕获。在一些实施方案中，清除器件是真空器件，所述真空器件紧密接近衬底放置，以便吸走烧蚀掉的材料而不允许烧蚀掉的材料掉落到电致变色器件上。在一些实施方案中，可以结合或者替代真空源来使用气刀。在一些实施方案中，碎片捕集器件和划片用激光器405沿着轴线定位，并被允许沿着那条轴线一起移动。
[0065]在一些实施方案中，被引导穿过透明衬底并引导到电致变色器件的下面上的划片束可更容易地从衬底中移除电致变色器件。由于电致变色器件通常是由多个不同材料的层制成，每个层都具有其自己的吸收特性，因此可能期望选择性地移除一个或多个层而不移除整个电致变色叠堆。这种选择性的烧蚀可以例如利用具有单一辐射波长的划片束实现。例如，单一辐射波长对于移除电致变色叠堆中的多个层中的一个层而言可以是适合和/或优化的。例如，激光束的波长针对移除电致变色器件的最外层(例如，电致变色器件最远离其上设置电致变色器件的衬底的层)来优化或调谐，同时保持下方的层未被烧蚀。在另一个实施例中，激光束被优化或调谐以烧蚀电致变色器件的中间层和/或底层。通常，但非必要，这在覆盖层被移除之后完成。
[0066]或者，在其中划片束被引导穿过透明衬底并引导到电致变色器件的下面上的实施方案中，划片束的波长可被优化或调谐以移除电致变色器件的最下层或底层。移除电致变色器件的最下层或底层还可移除覆盖最下层或底层的任何层。例如，划片束对最下层或底层造成的机械和/或热损坏可导致上层与下层同时地烧蚀掉。
[0067]在划片工艺中，要划片的电致变色薄片的面可由X-Y平面限定。薄片可相对于划片设备在X方向或Y方向上以快速速率移动，并且划片用激光器可随所述薄片移动来对薄片进行划片。在一些实施方案中，薄片可相对于划片设备以约I米/秒(m/s)移动。另外，划片设备的划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)移动。当电致变色薄片相对于划片用激光器在X-Y平面中移动时，基于三角测量的距离传感器(未示出)可以确定电致变色薄片与划片用激光器之间的距离；这个距离可以变化，如上解释。划片设备可以调整划片用激光器，以使划片束聚焦在同一界面(例如，薄片与电致变色器件的底层的界面)，如由基于三角测量的距离传感器确定。
[0068]例如，在划片工艺中，最初可将划片用激光器保持在Y位置。薄片可在X方向上移动经过划片用激光器，以便利用划片用激光器来沿设置在薄片上的电致变色器件的一个边缘形成第一划片线。随后，关闭划片用激光器并使划片用激光器跨过薄片宽度而移动到不同的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侧上形成平行的划片线。在一些实施方案中，薄片在第一划片线生成期间在正X方向上移动，并且在第二划片线生成期间在负X方向上移动。在一些其它实施方案中，薄片可在做出第二划片线之前被重新定位到其初始起点。为了沿薄片的垂直边缘在垂直方向上做划片线，可将薄片旋转90度，并且使划片束通过薄片。
[0069]划片工艺的其它实施方案是可能的。在一些实施方案中，划片用激光器可以固定，并且薄片可以移动。在一些实施方案中，划片用激光器可以移动，并且薄片可以固定。在一些实施方案中，划片用激光器和薄片两者都可移动。在一些实施方案中，划片用激光器始终固定。在一些其它实施方案中，当在Y方向上进行划片时，划片用激光器移动，但是当在X方向上进行划片时，薄片移动，此时划片用激光器固定。在这些实施方案中，可能并不需要在划片工艺中旋转薄片。例如，抓持机构420可以围绕垂直于衬底的平面的轴线来旋转。
[0070]划片工艺可在薄片上的电致变色器件制造过程中的适当时间执行。在一些实施方案中，可在制造电致变色器件之后形成划片线。在一些实施方案中，可在使得电致变色器件层进一步沉积之前来在薄片上的导电层中形成划片线。例如，对于矩形薄片上设置的矩形电致变色器件，可在电致变色器件层沉积之前沿薄片上的导电层的一个边缘形成一条划片线，可沉积另外的电致变色器件层，并且随后可沿薄片的剩余边缘形成三条划片线。对电致变色薄片划片的另外描述可以参见2010年11月08日提交的名称为“ELECTROCHROMICWINDOW FABRICAT1N METHODS”的美国专利申请序列号12/941，882，所述专利申请以引用的方式并入本文中以达到所有目的。
[0071]图6示出包括基于三角测量的距离传感器的划片设备的框图。划片设备600可类似于图4中示出的划片设备400。划片设备600包括划片用激光器605以及基于三角测量的距离传感器610。衬底615被保持在划片设备600的保持结构(未不出)中。光学器件620用于将来自划片用激光器605的划片束聚焦到衬底615上的要划片的位置。在一些实施方案中，光学器件620包括聚焦透镜。在一些实施方案中，保持机构可在划片工艺期间相对于光学器件620将衬底615保持在基本上固定的位置。
[0072]在一些实施方案中，划片设备600还包括第一平移平台(未示出)和第二平移平台(未不出)。第一平移平台被配置成相对于光学器件620在第一方向(例如，X方向，当衬底被认为是基本上在XY平面中时)上移动衬底615。第二平移平台被配置成相对于光学器件620在第二方向(例如，Y方向，当衬底被认为是基本上在XY平面中时)上移动衬底615。第二方向可与第一方向正交。另外，第一平移平台和第二平移平台可被配置成与划片束的传播方向基本上正交地移动衬底615。当第一平移平台和/或第二平移平台移动衬底615时，通过划片束在衬底615中形成划片线。
[0073]基于三角测量的距离传感器610确定划片束将聚焦在衬底上的点(例如，划片束将聚焦到的在衬底的Z方向上的位置)。例如，在具有设置在薄片上的电致变色器件的薄片的情况下，如就图4所述，基于三角测量的距离传感器610可以用于检测电致变色器件/薄片界面的位置。来自基于三角测量的距离传感器610的、指示划片束的期望焦点的信号可馈送至逻辑，诸如适当设计或配置的处理器625。处理器625随后可以确定(例如，计算)补偿动作，以便引导射束焦点调整机构630调整光学器件620来将划片束焦点维持在衬底615的期望区域上。在一些实施方案中，处理器625可以包括闭合回路比例积分微分(PID)控制器。例如，可以调整光学器件620，以在划片期间在衬底615相对于划片束移动时，使得划片束的焦点遵循衬底615的轮廓。射束焦点调整机构630可以是这样的平台:包括保持光学器件620，并且被配置成在Z方向(通常是划片束的传播方向)上移动。射束焦点调整机构630还可包括电机，所述电机能够在Z方向上移动光学器件620以便调整划片束到衬底615的焦点。在一些实施方案中，射束焦点调整机构630包括线性电机、旋转凸轮系统、音圈、或能提供使得光学器件620足够快地移动以跟踪衬底615的Z位置的改变所要求的推力/拉力和带宽的其它机构。以下针对图7A至图7C以及图8A至图8D进一步描述基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件。
[0074]图7A至图7C示出基于三角测量的距离传感器、相关联的反射元件以及用于划片束的聚焦光学器件的示意图。图7A示出了侧视图。图7B示出了前视图，即从图7A中的点S来看的图。图7C示出了自顶至下视图，即从图7A中的点T来看的图。所描绘的布置允许三角测量检测系统被定位在衬底与划片系统的相同侧上，而不阻塞或以其它方式干扰划片束的传播或聚焦。
[0075]如图7A至图7C所示，基于三角测量的距离传感器710具有与其相关联的两个反射元件715和720。在一些实施方案中，反射元件715和720是反射镜。光学器件725将划片束745的焦点调整到衬底730上。在一些实施方案中，光学器件725包括聚焦透镜。在一些实施方案中，划片束745的焦点具有沿划片束的轴向方向的不超过约1200微米(即，±600微米)的长度(或焦深)。应当注意，在图7C中，衬底730位于反射元件715和720上方；在此图中示出指示定位在衬底730下方的反射元件715和720的虚线。对于衬底730与反射元件715和720的相对位置，参见图7A。
[0076]为了确定基于三角测量的距离传感器710与衬底730之间的距离，检测束源735发出入射束760。在一些实施方案中，检测束源735是低功率激光器。入射束760从反射元件715约90度反射并反射在衬底730上。当入射束760从衬底730反射时，形成反射束765。反射束765从反射元件720反射并反射到检测器740上。在一些实施方案中，检测器740是(XD。反射束765在检测器740上的位置提供了对基于三角测量的距离传感器710与衬底730之间的距离的指示。
[0077]图7A和图7B示出穿过光学器件725并到衬底730上以对衬底730 (或衬底730上的任何器件/材料)进行划片的划片束745的路径，其中划片束745入射衬底730。基于三角测量的距离传感器710以及相关联的反射元件715和720被定位成使得来自基于三角测量的距离传感器710的入射束760被引导到划片位置上或接近所述划片位置的位置处；即，划片束745的焦点。例如，在一些实施方案中，当焦面被定位成与基于三角测量的距离传感器710处于标称距离时，入射束760在衬底上的位置标称地集中在划片位置顶部；衬底730与基于三角测量的距离传感器710的标称距离针对图8A、图SC和图8D进一步描述。
[0078]随着衬底向上或向下移动、远离标称位置，就会弓I发逐渐偏移。最大偏移取决于划片设备的准确配置、衬底730的厚度(例如，当划片束745的焦点位于衬底730被划片束745入射到的相反侧上时)、入射束760的入射角等。在一些实施方案中，入射束760和划片束745之间的偏移可在X方向和Y方向两者上为约±0.5毫米。
[0079]在一些实施方案中，划片束745的波长可不同于入射束760和反射束765的波长，以使划片束745并不干扰基于三角测量的距离传感器710。如果划片束745和入射束760具有相同的波长，划片束745从衬底730的反射或散射可由检测器740检测。在一些实施方案中，划片束745的波长为约1064纳米(nm)并且入射束760的波长为约650nm。如以上就图6所述，当衬底730在划片期间相对于划片束745移动时，可以调整光学器件725以使划片束745的焦点遵循衬底730的轮廓。
[0080]总之，反射元件715使得距离检测器的入射束760从其发出方向反射至朝衬底的方向并使入射束760在划片束接触衬底的点上或附近接触衬底，如此实施例中，所述发出方向可以大体上平行于衬底平面(或平行于划片系统的X-Y平面；入射束也可以处于一些其它角度，但非180° (与划片束一致)，因为这将会使三角测量传感器放置在划片束的路径中)。入射束760从衬底表面反射为反射束765，所述反射束765传播到反射元件720。元件720又将反射束765引导回基于三角测量的距离传感器710，在基于三角测量的距离传感器710中，反射束765的位置是在其撞击检测器740时测量出的。这允许了基于三角测量的距离传感器710被放置在划片束745的路径之外。反射元件715和720跨过划片束745的聚焦圆锥，以使基于三角测量的距离传感器710的入射束760和反射束765在划片位置上或接近所述划片位置的位置处入射衬底730。
[0081]对于进一步上下文，图7D和图7E示出如图7A至图7C中描绘的那样定向的基于三角测量的距离传感器710的示意图，其中示出未由或由反射元件715和720折叠的情况下的入射束760的路径。三角测量传感器710被描绘为安装在平台701上，在所述平台701中，存在孔隙702，划片束可垂直于平台701穿过所述孔隙702。参照图7D，假设入射束穿过反射器715和720而不发生改变，并且假设理论上的反射表面700，入射束将反射回传感器710并且保持处于其从中投影的相同平面。参照图7E，反射元件715和720围绕垂直于中线775的线770以约90度折叠射束路径。射束路径的中线775由在入射束760和反射束765的交界将入射束760和反射束765分开的线限定(在此实施例中，入射束760和反射束765在它们的交界形成约24度角度)。第一反射元件715使得射束向上并朝中心780、也就是划片束745的焦点的中心780成约12度角度。当入射束撞击基本上平行于平台701的衬底时，将入射束以与垂线成约12度向下反射至衬底，从而形成反射器之间的集中在780处的不对称的路径。第二反射元件720将射束765反射至基于三角测量的距离传感器710的检测器。应当注意，在此实施例中，反射元件715和720的基座是矩形的，并且这些矩形基座在平台701的平面内相对于平行于具有检测器740的传感器710的面的线旋转12度。
[0082]图8A至图8D示出基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件的示意图。图8A和图SB示出从不同角度来看的两个等角投影。图SC示出类似于图7C的自顶至下视图的示意图。图8D示出类似于图7B的前视图。如图8A至图8D所示,基于三角测量的距离传感器710安装到平台801。两个反射元件715和720也安装到平台801、在安装支架805上。在一些实施方案中，反射元件715和720是反射镜。
[0083]为了确定基于三角测量的距离传感器710与衬底之间的距离，入射束760从激光端口 810发出。入射束760从反射元件715约90度(参见例如角度α，图8A)反射并反射到衬底(未示出；衬底的反射表面将会处于760与反射束820、825和830的交界(顶点)760)处。如图8A、图8C和图8D所示，当入射束760从衬底反射时，这形成了反射束820、825或830，这取决于衬底位置(即，竖直位置，在此实施例中)。反射束820是在衬底与例如传感器710或平台801的顶表面相距最小竖直距离时的反射束。也就是说，射束820是在衬底与传感器710的检测器之间的三个射束820、825和830中的长度最短射束。反射束825是在衬底与平台801相距标称竖直距离(由传感器710检测)时的反射束。反射束830是在衬底与平台801相距最大(可读)距离(由传感器710检测)时的反射束。当衬底在最小距离与最大距离之间并且基于三角测量的距离传感器710正在运行时，将会存在以下项的一种:反射束820、825或830、或针对最小距离与标称距离之间的衬底距离的反射束、或针对最大距离与标称距离之间的衬底距离的反射束。反射束穿过检测器端口 815而通向检测器。反射束在检测器上的位置提供对路径长度的指示，所述路径长度对应于图1中的距离D。因此，传感器的投射束如其通常那样工作，但是射束路径被给定为替代路径，而非图7D中描绘的路径(即，用于三角测量传感器的常规路径)。
[0084]图8B仅仅示出一个反射束835。图8B还示出了划片用激光器的聚焦圆锥840，所述聚焦圆锥在基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件实现在划片设备中时呈现。如图8B所示，从反射元件715反射的入射束760以及从衬底反射的反射束835围绕划片用激光器的聚焦圆锥840反射。支架805和平台801具有适当孔隙，所述孔隙用于允许聚焦圆锥从中贯穿并聚焦在衬底(未示出)上。三角测量传感器的射束路径折叠，以便适应激光划片圆锥或者激光划片所采用的任何射束形状。在此实施例中，入射束被反射，其方式为跨过聚焦圆锥、同时与划片束在焦点处相交。在一个实施方案中，反射元件715和720成角度和/或定位成使得三角测量传感器的入射束与垂直于衬底工作表面的线偏离(例如，参见角度β，图8D)约5度至约45度之间，在另一实施方案中，与垂直于衬底工作表面的线偏离约8度至约20度之间，在另一实施方案中，在约8度至约16度之间，例如，约12度。反射元件715和720的角度和位置可在使用不同类型的基于三角测量的距离传感器时变化。反射元件715和720被定位成必须要将入射束760引导到激光划片的焦点，在此实施例中，同时使入射束760适应除了焦点附近外的聚焦圆锥840(并不与其共享空间)(尤其注意图8C)。
[0085]本文中的实施方案是就来自三角测量传感器的入射束进行描述，所述入射束从传感器的源发出(在由反射元件反射之前)，基本上平行于衬底或正交于激光器划片束。因此，入射束约90度反射(并朝焦点倾斜，如在先前段落所述)，以便入射在衬底上。这是非限制性实例。例如，入射束可以从传感器的源以大于90度或小于90度的角度发出。在一个实施方案中，入射束以在约I度至约20度之间从基于三角测量的距离传感器发射出衬底的平面，在另一实施方案中，在约I度与约10度之间，在又一实施方案中，在约I度与约5度之间。换句话说，在由反射元件反射之前，垂直于衬底的线和从传感器的源发出的入射束所限定的角度在约70度与约110度之间，在另一实施方案中，在约80度与约100度之间，在另一实施方案中，在约85度至约95度之间。本领域的一般技术人员将会了解，将会必须适当配置反射元件，以便形成这些角度。这些角度可以适于传感器的源和/或检测器的特定配置。如本文中更详细地描述，通过折叠三角测量传感器的射束，与划片束和传感器相关的各种可配置的约束都被克服。
[0086]图9Α和图9Β示出如图4所示划片设备400的示意图，所述划片设备400具有如图8A至图8D所示基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件。图9B示出基于三角测量的距离传感器以及相关联的反射元件的特写图。在图9A和图9B中，衬底被描绘成示出传感器、衬底和激光划片的相对定向；操作期间，激光器划片束和三角测量传感器都在衬底的相同侧上。划片设备400包括划片用激光器405，所述划片用激光器405发出用于对衬底415进行划片的划片束410。衬底415是由划片设备400的抓持机构420保持。X平台425和Y平台430被配置成水平平移衬底415，以使划片线可形成在衬底415或设置在衬底415上的器件上。基于三角测量的距离传感器710被安装到平台801。平台801被安装到划片设备400。基于三角测量的距离传感器710被定位成偏离划片束410。同样包括在此设备中的是光学器件(未示出)、射束焦点调整机构(未示出)以及处理器或逻辑(未示出)。这些部件被配置成使用衬底415的位置(如由基于三角测量的距离传感器710确定)将划片束410的焦点调整为处于期望位置。例如，可以向处理器馈送位置信息，并且基于衬底415的位置，处理器可指导射束焦点调整机构调整光学器件以便调整焦点。
[0087]在一些实施方案中，划片束410限定了基本上垂直于衬底415的划片光学路径。基于三角测量的距离传感器710可定向成使得三角测量激光器发出的入射束基本上垂直于划片光学路径、从衬底415反射并且由三角测量传感器710的检测器检测，三角测量传感器710被定位成使得进入其检测器部件中的入射束和反射的入射束基本上垂直于划片光学路径。在一些实施方案中，传感器710具有与其相关联的第一反射元件715，所述第一反射元件715被定向成反射来自所述三角测量激光器的基本上垂直于划片光学路径的入射束，使其朝划片光学路径成角度(如在本文所述，例如，约12度)，以使入射束与划片束在标称焦面相交。朝划片光学路径的这个角度允许入射束和反射束来形成跨过划片光学路径的三角形，并提供与划片光学路径标称地共轴的距离测量(D)。也就是说，用于进行测量的传感器射束并不共轴，但是尽管如此，传感器也确定共轴路径长度。在一些实施方案中，基于三角测量的距离传感器710具有与其相关联的第二反射元件720，所述第二反射元件720被定向成将从电致变色薄片反射的入射束反射到基于三角测量的距离传感器710的检测器中。
[0088]虽然划片光学路径和传感器光学路径并不共线/共轴，但是传感器光学路径的角度(从正交于衬底表面的轴线倾斜)允许划片光学路径和传感器光学路径在空间中的一个点处相交。两条路径在沿划片光学路径的轴线的位于划片束与目标相交的点上或极接近所述点的点处相交，并且因此，在此点处，进行基于三角测量的距离传感器的标称距离测量。因此，出于本公开的目的，“共轴测量”是指对沿划片光学路径所形成的轴线的距离的测量。当衬底移动远离标称高度时，引发测量位置的线性X-Y移位，因此，重要的是，应当注意，测量的共轴性质仅针对表面距离测量的合理范围(例如，±5毫米)而保持。因此，三角测量传感器的入射束和划片束在常规意义上并不共轴，相反，它们在划片束的焦点附近相交，但是三角测量传感器会准确测量共轴距离(D，如就图1所述)。
[0089]基于三角测量的距离传感器710相对于划片束745的定位是由基于三角测量的距离传感器的操作参数以及划片激光源与衬底730之间可用空间确定。来自不同制造商的基于三角测量的距离传感器具有特定的标称工作距离和测量范围(例如，工作距离可以为约80毫米，并且范围为约±14毫米)。基于三角测量的距离传感器还在入射角上具有特定范围。例如，入射束可以与衬底具有某个值(例如，约12度)的入射角，其中例如围绕该值具有约±3度的变化。在一些实施方案中，工作距离范围为约10毫米至300毫米、或约50毫米至150毫米。
[0090]图10示出描绘一种在基于三角测量的检测系统的控制下(如上所述)对电致变色薄片进行划片的实时方法的流程图。电致变色薄片具有第一侧和第二侧，其中电致变色器件被设置在电致变色薄片的第一侧上。图10中示出的方法1000可以利用图6、图7A至图7C、图8A至图8D以及图9A和图9B中示出的设备和器件来实现。
[0091]在方框1005处，使用基于三角测量的距离传感器确定电致变色薄片的第一侧与电致变色器件的界面的位置。基于三角测量的距离传感器可以被定向成使得来自三角测量激光器的第一激光束基本上平行于电致变色薄片的第一侧、从电致变色薄片反射并且由检测器检测。在一些实施方案中，基于三角测量的距离传感器还包括第一反射镜，所述第一反射镜被定向成反射来自三角测量激光器的基本上平行于电致变色薄片的第一侧的第一激光束，使其基本适应划片束限定的划片光学路径，同时共享划片束的焦点。基于三角测量的距离传感器还可以包括第二反射镜，所述第二反射镜被定向成将从电致变色薄片反射的第一激光束反射至检测器。在一些实施方案中，检测器是电荷耦合器件。
[0092]在方框1010处，聚焦透镜被调整成使得划片用激光器发出的划片束入射电致变色薄片的第二侧并聚焦在电致变色薄片的第一侧与电致变色器件的界面上，如由基于三角测量的距离传感器确定。例如，反馈回路可实现为使得聚焦透镜基于所述基于三角测量的距离传感器所做出的确定来快速调整。在一些实施方案中，来自基于三角测量的距离传感器的信号可为能够帮助聚焦透镜实现快速调整的模拟信号。在一些实施方案中，第一激光束和划片束具有不同的波长，以使划片束不干扰基于三角测量的距离传感器。
[0093]在方框1015处，利用划片束从电致变色薄片的第一侧的区域对电致变色器件进行烧蚀。在一些实施方案中，划片束具有大于约500mW的功率。聚焦透镜将划片束聚焦至小焦点，从而将划片束功率集中到小区域并且烧蚀电致变色器件。
[0094]可相对于基于三角测量的距离传感器快速移动电致变色薄片。例如，可相对于基于三角测量的距离传感器以约I米/秒基本上线性地平移电致变色薄片。聚焦透镜可以随着电致变色薄片平移而连续地调整。
[0095]虽然所公开的实施方案总体涉及用于跟踪由划片束来划片的衬底表面位置的设备和方法，但是基于三角测量的距离传感器以及相关联的光学器件可以用于其它应用。例如，基于三角测量的距离传感器以及相关联的光学器件可以用于多种应用，包括:激光图案化；机器视觉；测量用于不透明或透明衬底的光学检查的焦距；在将粘合剂或导电油墨精确分配在大的衬底上期间，管理工作高度；针对任何工艺应用测量与工件的距离，在所述任何工艺应用中，必须从要执行工艺的相同侧在处理点或极接近处理点处测量与工件的距离；以及其它类似应用。
[0096]虽然已以一定详细程度描述前述发明以便促进理解，但是应将所描述的实施方案视为例示性而非限制性。本领域的一般技术人员将会清楚，可在随附权利要求书的范围内实践某些改变和修改。
【权利要求】
1.一种被配置成对具有第一侧和第二侧的电致变色薄片进行划片的设备，其中电致变色器件被设置在所述第一侧上，所述设备包括: 划片用激光器，来自所述划片用激光器的划片束被配置成从所述第二侧入射在所述电致变色薄片上，并且限定划片光学路径，以使所述划片束基本上垂直于所述电致变色薄片的所述第二侧，所述划片束被配置成烧蚀所述电致变色器件；以及 基于三角测量的距离传感器，所述基于三角测量的距离传感器包括三角测量激光器和检测器，所述基于三角测量的距离传感器被定向成使得来自所述三角测量激光器的第一激光束基本上垂直于所述划片光学路径、从所述电致变色薄片反射并且随后由所述检测器检测。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述基于三角测量的距离传感器被定位在所述电致变色薄片的与所述划片光学路径的相同侧上。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述第一激光束在由所述检测器检测之前是沿基本上垂直于所述划片光学路径的路径被反射。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述划片用激光器具有用于所述划片束的大于约500mff的输出功率。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述划片束和所述第一激光束具有不同的波长。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述基于三角测量的距离传感器还包括第一反射镜，所述第一反射镜被定向成反射来自所述三角测量激光器的基本上垂直于所述划片光学路径的所述第一激光束，使其基本适应所述划片光学路径，其中所述第一激光束被反射，以使其与所述划片束在标称焦面相交，并且其中所述基于三角测量的距离传感器还包括第二反射镜，所述第二反射镜被定向成将从所述电致变色薄片反射的所述第一激光束反射至所述检测器。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述基于三角测量的距离传感器被配置成确定所述电致变色薄片与所述电致变色器件的界面的位置。
8.如权利要求1所述的设备，其还包括: 聚焦透镜，其中所述聚焦透镜被定位成使得所述划片束基本上入射在所述电致变色薄片与所述电致变色器件的界面上。
9.如权利要求8所述的设备，其还包括: 处理器，其中所述基于三角测量的距离传感器被配置成确定所述电致变色薄片与所述电致变色器件的所述界面的位置，并且其中所述处理器被配置成基于所述基于三角测量的距离传感器的所述确定来定位所述聚焦透镜。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述检测器是电荷耦合器件。
11.一种用于对标称平坦衬底进行划片的设备，所述设备包括: (a)光学器件集合，所述光学器件集合用于在所述衬底和划片束相对于彼此移动时将划片束聚焦到衬底上的划片位置，以在所述衬底上形成划片线； (b)射束焦点调整机构，所述射束焦点调整机构用于在所述衬底在划片期间相对于所述划片束移动时调整所述光学器件集合，以使所述划片束的焦点遵循所述衬底上的轮廓； (C)基于三角测量的距离传感器，所述基于三角测量的距离传感器包括:(i)检测束源，所述检测束源用于发出入射束以使其反射离开所述衬底；以及(ii)检测器，所述检测器用于检测在所述入射束反射离开所述衬底时形成的反射束的位置，其中所述反射束在所述检测器上的所述位置提供了对所述基于三角测量的距离传感器与所述衬底之间的距离的指示，并且其中所述基于三角测量的距离传感器被配置成使得所述入射束基本上与所述划片束正交地从所述检测束源发出；以及 (d)至少一个反射元件，所述至少一个反射元件被定位成(i)将来自所述基于三角测量的距离传感器的所述入射束反射至所述衬底上的位于所述划片位置上或接近所述划片位置的位置处，并且(ii)将来自所述衬底的所述反射束反射至所述检测器上，以使所述基于三角测量的距离传感器提供对所述基于三角测量的距离传感器与所述衬底之间的距离的指示。
12.如权利要求11所述的设备，其还包括逻辑，所述逻辑用于接收对所述基于三角测量的距离传感器与所述衬底之间的距离的所述指示，并且用于引导所述射束焦点调整机构调整所述光学器件集合以将所述划片束焦点维持在所述衬底的区域上。
13.如权利要求11所述的设备，其还包括保持机构，所述保持机构用于在划片期间基本上维持所述衬底与所述光学器件集合的距离。
14.如权利要求11所述的设备，其还包括第一平移平台，所述第一平移平台用于在划片期间使得所述衬底相对于所述光学器件集合在第一方向上移动。
15.如权利要求14所述的设备，其还包括第二平移平台，所述第二平移平台用于使得所述衬底相对于所述光学器件集合在基本上正交于(i)所述划片束的传播方向和(ii)所述第一方向两者的方向上移动。
16.如权利要求11所述的设备，其中所述光学器件集合包括聚焦透镜。
17.如权利要求11所述的设备，其中所述划片束是激光束。
18.如权利要求11所述的设备，其中所述焦点具有沿着所述划片束的轴向方向不大于约1200微米的长度。
19.一种用于对具有第一侧和第二侧的电致变色薄片进行划片的方法，其中电致变色器件被设置在所述第一侧上，所述方法包括: (a)使用基于三角测量的距离传感器确定所述电致变色薄片的所述第一侧与所述电致变色器件的界面的位置，所述基于三角测量的距离传感器被定向成使得来自三角测量激光器的第一激光束基本上平行于所述电致变色薄片的所述第一侧、从所述电致变色薄片反射并且由检测器检测； (b)调整聚焦透镜以使划片用激光器发出的划片束入射所述电致变色薄片的所述第二侧并聚焦在所述电致变色薄片的所述第一侧与所述电致变色器件的界面上，合适焦距是由所述基于三角测量的距离传感器所提供的所述界面的所述位置来确定；以及 (C)利用所述划片束从所述电致变色薄片的所述第一侧的区域对所述电致变色器件进行烧蚀。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述划片束具有大于约500mW的功率。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述第一激光束和所述划片束具有不同的波长。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述划片束限定了划片光学路径，其中所述基于三角测量的距离传感器还包括第一反射镜，所述第一反射镜被定向成反射基本上平行于所述电致变色薄片的所述第一侧的第一激光束，使其基本适应所述划片光学路径，其中所述第一激光束被反射，以使所述第一激光束与所述划片束在标称焦面相交，并且其中所述基于三角测量的距离传感器还包括第二反射镜，所述第二反射镜被定向成将从所述电致变色薄片反射的所述第一激光束反射至所述检测器。
23.如权利要求19所述的方法，其中所述检测器是电荷耦合器件。
24.如权利要求19所述的方法，其中操作(a)、(b)和(c)在所述电致变色薄片与所述基于三角测量的距离传感器之间的相对移动期间重复。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述电致变色薄片与所述基于三角测量的距离传感器之间的所述相对移动包括所述电致变色薄片在所述基于三角测量的距离传感器保持固定时的移动。
26.一种组件，所述组件包括: 三角测量激光器； 检测器； 第一反射镜，所述第一反射镜被配置成使得来自所述三角测量激光器的第一激光束约90度反射并反射至衬底的表面上，并且使得所述第一激光束相对于垂直于所述衬底的线以一个角度倾斜；以及 第二反射镜，所述第二反射镜被配置成使得所述第一激光束在其从所述衬底的所述表面反射之后约90度反射并反射至所述检测器； 其中所述组件被配置成适应来自划片用激光器的划片束，以使所述第一激光束基本上在所述划片束的焦点处撞击所述衬底。
27.如权利要求26所述的组件，其还包括端口，所述端口用于允许所述划片束的聚焦圆锥在所述焦点处入射在所述衬底上之前贯穿其中。
28.如权利要求27所述的组件，其中所述第一反射镜和所述第二反射镜被定位在所述端口的任一侧上，并且其中在操作期间，所述第一激光束跨过除了接近所述焦点的区域外的所述聚焦圆锥。
29.如权利要求26所述的组件，其中所述检测器是电荷耦合器件。
30.如权利要求26所述的组件，其中将所述三角测量激光器和所述检测器容纳在单个外壳中。
【文档编号】G01C3/22GK104303010SQ201380025671
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】布鲁斯·巴克斯特, 丹尼斯·穆林斯 申请人:唯景公司