CN114127973A - 沉积机的基底定位 - Google Patents

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Abstract

描述了一种沉积装置。沉积装置具有基底支撑件和激光成像***，所述激光成像***设置成对位于基底支撑件上的基底的一部分进行成像。所述激光成像***包括激光源和成像单元，且所述激光成像***偶联至横跨基底支撑件设置的沉积组件。

Description

沉积机的基底定位
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月10日提交的美国临时专利申请序列号62/872,501的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明的实施例一般涉及沉积装置。具体地，描述了具有附接但可移动的操作台的沉积装置。
背景技术
通过喷墨沉积进行的沉积在办公室用打印机和家用打印机以及用于制造显示器、沉积大型书面材料、将材料加入诸如印刷电路板等的制成品以及构造诸如组织等的生物制品的工业用打印机中都是常见的。大多数商用或工业用喷墨沉积机以及一些消费级打印机采用分配器将材料施加至基底。所述分配器以受控时间和受控速度向基底喷射受控量的沉积材料，以便所述沉积材料到达基底上的目标位置并且形成具有所需大小和形状的标记。
在一些情况下，例如在显示器制造工业中，通过在非常精确的位置沉积微量的材料来实现非常高精度的沉积。在一些情况下，体积的大小可以为10μm，可沉积在大小为15μm的区域中。为了实现材料在基底上的此种放置精度，必须精确定位基底和/或必须精确知道基底的位置。采用摄像机的视觉***通常用于拍摄基底并且精确确定其位置，但采集图像和处理图像非常耗时。因此，需要一种更好的方法来精确确定喷墨印刷用基底的位置。
发明内容
本文描述的实施方式提供了一种沉积装置，其包括：基底支撑件；以及沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的激光成像***。
本文描述的其他实施方式提供了一种在基底上成像特征的方法，其包括：相对于激光成像***扫描所述基底，所述激光成像***包括激光源和成像单元；在特征末端到达所述激光源的照明场之前，激活所述成像单元；当所述特征的一部分到达所述照明场时，激活所述激光源；在激活时间之后，关闭所述激光源；以及在成像时间之后，关闭所述成像源，其中所述成像时间包括所述激活时间。
本文描述的其他实施方式提供了一种沉积装置，其包括基底支撑件，和沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的激光成像***，所述激光成像***包括：激光源光纤，所述激光源光纤偶联至光学组件以将自激光源的激光辐射引至所述基底支撑件；和成像单元，其设置为采集通过所述光学组件反射的激光辐射。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征，可参考实施方式对以上简要概述的公开内容进行更具体的说明，其中有些实施方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了示例性实施方式，因而不应被认为是对其范围的限制，可允许其他等效的实施方式。
图1是根据一个实施方式所述的沉积装置的等距俯视图。
图2是根据一个实施方式所述的位置获取***的框图。
图3是根据一个实施方式所述的墨滴喷射算法的算法图。
图3B是根据一个实施方式所述的图像处理算法的框图。
图4是根据一个实施方式所述的方法的流程图。
图5是可以与本文所述的装置以及其他方法一起使用的方法的流程图。
图6是根据另一个实施方式所述的沉积装置的等距俯视图。
为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示附图所共有的相同元件。可以设想，一个实施例中的元素和特征可直接用于其他实施例中，而无需进一步详述。
具体实施方式
本文所述的沉积装置具有操作台，所述操作台可配置在沉积装置的工作台面上方，并且在至少部分地低于工作台面的基准标高的高度处靠近工作台面的端部存放以允许基底装载和卸载。图1是根据一个实施方式的沉积装置100的等距俯视图。沉积装置具有基底支撑件102、沉积组件104以及用于操纵沉积用基底的固定器组件106。沉积装置100包括底座108，其通常是一个巨大的物体以使得到沉积装置100的执行部的振动传输最小化。在一个示例中，底座108是花岗岩块。沉积组件104包括沉积组件支撑件116，其包括位于底座108各侧的支架120和在横跨基底支撑件102在支架120之间延伸的导轨或横梁117。
基底支撑件102具有第一部分102A、第二部分102B和位于第一和第二部分102A和102B之间的第三部分102C。第一和第二部分102A和102B是用于基底进入和离开沉积装置100的中转区，而第三部分102C是作业区，用于相对于沉积组件支撑件116对待处理的基底进行定位。基底支撑件102具有工作台面110以及用于使工作台面110基本上无摩擦的装置。这里，工作台面110是提供气垫功能的气垫台，例如空气、无氧空气、干燥空气、氮气或其他允许基底漂浮在其上的合适气体。工作台面110的特点是具有多个孔(未示出)，这些孔允许气体射流排出，由此提供向上的力以使基底保持在工作台面110上方的预期高度。一些孔还允许从漂浮在基底支撑件上的气垫中受控地抽出气体，从而精确地局部控制基底的高度。在一个实施方式中，第三部分102C具有供气孔和抽气孔。供气孔和抽气孔独立地控制气垫中的气体，从而控制基底工作台面110上方的基底漂浮高度。
沉积组件104包括偶联至横梁117的分配器组件114。分配器组件114包括偶联至沉积滑架122的分配器壳体119，沉积滑架122沿着横梁117行驶以相对于设置在基底支撑件102的第三部分102C上的基底来定位分配器组件114。分配器壳体119含有一个或多个分配器(未示出)，其将一定量的沉积材料喷射到位于沉积组件104下方的基底支撑件102上的基底上。
基底通过固定器组件106定位在沉积组件104下方。固定器组件106在装载时与基底牢固地接触并沿着基底支撑件102移动基底以相对于沉积组件104定位基底，从而以精确的方式将印刷材料分配到基底上。在这种情况下，固定器组件106通常在第一方向上沿着基底支撑件102延伸以在沉积期间在第一方向上平移基底。在图1中，第一方向由箭头124表示。分配器组件114通常在基本上垂直于第一方向的第二方向上移动，如由基本上在第二方向上延伸的横梁117所界定，在图1中用箭头126表示。第二方向126有时称为“x方向”，而横梁117称为“x梁”。
控制器132可操作地偶联至固定器组件106和沉积组件104以控制定位在基底支撑件上的基底的移动以及在基底上的沉积。控制器132可直接控制固定器组件106和沉积组件104的致动器，或者控制器132可操作地偶联至与固定器组件106偶联的固定器组件控制器和偶联至与沉积组件104偶联的沉积组件控制器。控制器132控制基底(若有的话)在基底支撑件102上的移动和定位。控制器132还控制分配器组件114沿横梁117的移动以及沉积材料从分配器组件114向基底的喷射。
激光成像***150与分配器组件114偶联。激光成像***150包括激光源152和成像单元154。激光源152将激光辐射导向位于分配器组件114下方的基底支撑件102上的基底。成像单元154检测由基底反射的激光辐射。成像单元154可以包括数码相机或其他高精度成像采集部件。成像单元还包括用于将辐射聚焦到成像采集部件中的光学器件。激光源152和成像单元被设置成使得激光源152在基底上提供照明场，其中基底位于成像单元154的成像场内。
激光源152可以发射激光辐射，该激光辐射被选用为将对沉积设备100的其他方面和由沉积设备100执行的工艺的影响最小化。例如，在许多情况下，使用沉积装置100将可固化材料沉积在基底上。这种材料通常可使用短波电磁辐射(如紫外线辐射)来固化。这些材料在频率方面对短波长的可见光辐射敏感，对较长波长的可见光辐射的敏感度较低。由于在显示器制造行业等行业中，均一处理对于实现高精度很重要，因此可以选择发射长波长辐射的激光源，以最大限度地减少对沉积材料的影响。对此，发射波长为650nm以上的激光源比较实用。在一个示例中，激光源具有650nm的发射波长。在另一个示例中，激光源具有800nm的发射波长。激光源可以是激光二极管，或激光二极管的集合，例如激光二极管棒。也可以选择激光源和成像采集部件的组合，使成像采集部件对激光源发射的辐射灵敏度最大化。例如，Dalsa Nano M2020摄像机在650nm波长处具有接近峰值的灵敏度。硅基NIR成像采集单元通常在800nm附近具有峰值灵敏度。
在这种情况下，激光源152是光纤耦合的，以将激光辐射转移到可以靠近基底定位的发射平面。因此，可以管理激光辐射的发散以产生具有所需尺寸的照明场。对于许多显示器应用程序，基底具有定位特征，例如基准标记，可用于精确校准基底的位置。标记可以很小，如大小为1-5mm。在一些情况下，标记呈十字状。光纤耦合允许辐射发射平面被定位成使得辐射的发散产生一个光点，该光点包含确定标记位置所需的全部或大部分视场。
激光成像***150被设置为在基底和分配器组件114相对于彼此移动时采集图像。在一些情况下，相对运动可以快至1m/sec。成像控制器158可操作地偶联至激光源152和成像采集单元154以在相对移动正在进行时驱动图像采集。此处，激光源具有至少短至5μsec的脉冲能力，这意味着发射辐射场的平均强度增加，在脉冲起始时间达到其最大值的一半，然后下降，在脉冲结束时间达到其最大值的一半，在一个脉冲持续时间中，定义为从脉冲起始时间至脉冲结束时间的持续时间，约为5μsec。在一些情况下，采用具有至少短至1μsec的脉冲能力的激光源。成像控制器158在包含数字电路的印刷电路板中实现，该数字电路向成像采集单元154传达指令以启动和停止图像采集，以及向激光源152传达指令以开启和关闭，或可替代地发射具有定义的持续时间的脉冲。成像控制器158可操作地偶联至控制器132，并且可选地偶联至其他控制器，例如固定器组件控制器和分配器组件控制器，以发送和接收表示用于控制基底成像信息的信号。成像控制器158被设置为将表示由成像采集单元154采集的图像信号发送到控制器132以进行分析。当基底的特征(如定位特征)预计在成像采集单元154的视野内时，成像控制器158还被设置为根据从控制器132接收到的信息，例如特征的预期位置和基底的移动速度，来控制成像采集单元154和激光源152采集图像。
图2是根据一个实施方式所述的位置获取***200的正视图。位置获取***200包括激光成像***150以及设置在基底支撑件102上用于处理的基底202。如上所述，激光成像***150可操作地偶联至成像控制器158，成像控制器158又进一步可操作地偶联至***控制器132。激光成像***150也可以可操作地偶联至定位控制器204，定位控制器204可以控制和调整激光成像***150的位置。定位控制器204可相对于图1中分配器壳体119的分配器来调整激光成像***150的位置。
在这种情况下，激光成像***150包括激光源206和成像单元208。光学组件210将激光源206和成像单元208光学耦合到基底202以进行成像。光学组件可包括透镜和反射镜，用于将从基底反射的聚焦光引至成像单元208中。光纤212将激光源206发射的激光辐射转移到发射点214上，该发射点可位于远离基底支撑件102的光学组件210的端部，可延伸到光学组件210端部之外到达比光学组件210的端部更靠近基底支撑件102的位置，或者可以是凹入光学组件210内。光纤212由保持发射点214位置的支撑件216支撑。激光辐射在发射点214处从光纤212发射并且穿过发射点214和基底202之间的间隙以提供照明场218。可以通过控制发射点214相对于基底202的位置来控制照明场218的大小。在处理期间，通常相对于激光成像***150来扫描基底以照射基底的待成像部分，如箭头220示意性所示。激光源206在基底的待成像部分在执行相对扫描时，部分或全部处于照明场218内时被激活，且当待成像部分已经穿过照明场218一段时间足以采集到待成像的整个区域的所需图像时被关闭。这可能发生在待成像区域的第一部分离开照明场218时，或者在待成像区域的最后部分离开照明场218时。
图3是根据一个实施方式所述的图像采集控制算法300的算法图。图像采集控制算法300与诸如设备100的沉积设备一起使用。图像采集控制算法300创建触发器，以用于通过图像采集单元启动对基底301上的特征进行图像采集，以及用于启动照明单元的照明。照明单元可以是激光器，但在任何情况下都能够在照明场内产生短的辐射脉冲。脉冲持续时间约为1μsec或更短，以便能够以高达1m/sec的相对运动速度采集基底上小特征的图像。
算法300使用位置标记以及来自基底固定器的位置信号来确定图像采集单元何时开始采集图像以及激光源何时开始照射。通常，该算法采用定义的坐标系，控制器使用该坐标系来执行算法300。基底具有定义的原点302，其位于相对于也是已知的固定器的原始位置304(xH,yH)的已知位置(xS,yS)。基底上的特征(xF,yF)的设计位置306相对于基底的原点302是已知的。在基底在处理期间沿y方向移动的实施方式中，固定器的y位置，基底的原点和特征分别是yh、ys和yf。它们在y方向上从它们的原始位置偏移相同的距离308。如果激光成像***在处理期间移动，则照明场310的位置在任何时候均为yi。特征的设计尺寸为ΔxF和ΔyF。激光成像***生成的照明场310具有相对于固定器的原始位置而言的已知位置(xI,yI)。照明场也具有尺寸ΔxI和ΔyI。因此，在y方向上，照明场从
Figure BDA0003460857520000071
延伸至
Figure BDA0003460857520000072
或者如果激光成像***移动，则照明场从
Figure BDA0003460857520000073
延伸至
Figure BDA0003460857520000074
在处理期间的任何时候，固定器的y位置yh均可以从致动器位置获知。
将各种位置标记提供给控制器，例如控制器132。算法基于特征的预期位置来确定何时激活图像采集单元和激光源以采集特征的图像。照明场的大小被设置为提供足够的覆盖率，使得特征的预期位置和特征的实际位置之间的任何偏移量小于在曝光期间将整个特征保持在照明场中的量。
设基底与激光成像***在y方向上的相对运动速度为v，脉冲持续时间为t。算法计算点亮事件以照亮特征306。当整个特征306处在照明场310内时，可计算点亮事件。这在y方向上
Figure BDA0003460857520000075
时发生。如果固定器位置在y方向上相对于基底原点偏移了yHS，则在点亮时固定器位置为
Figure BDA0003460857520000076
Figure BDA0003460857520000077
可以根据固定器位置、时间或可以从沉积作业的参数中确定出的任何其他参数来计算点亮事件。如果点亮事件显示为时间，它将是
Figure BDA0003460857520000078
的时间。
灯亮的持续时间被最小化以避免图像失真。在采集图像时，基底和激光成像***可以相对移动。对场景的照明时间长于采集所需图像所用的时间可能会导致图像清晰度降低。在点亮事件之后，特征已经穿过照明场时，算法计算关灯事件。这在y方向上
Figure BDA0003460857520000079
时发生。算法300可以将关灯固定器位置计算为
Figure BDA00034608575200000710
或者计算为
Figure BDA00034608575200000711
时的时间。脉冲的持续时间被选择为特征通过照明场的时间，即
Figure BDA00034608575200000712
以使照明场的x位置与特征的设计x位置相同的方式来定位激光成像***。
图4是流程图，其概括了采集基底上的位置特征的图像的方法400。在402中，基底位于处理设备的基底支撑件上。通常，处理设备用于执行工艺，例如向基底添加材料或从基底移除材料，并且基底的定位特征用于引导工艺。位置特征可以是特殊的特征，例如标记或结构，专门添加到基底上用于定位基底，或者位置特征可以是为了一些其他目的而添加到基底上并在此用于定位基底的特征。
在404处，定位基底以便被激光成像***拍摄。通过用基底固定器来移动基底，可以相对于激光成像***将基底移动到位。在一些情况下，基底支撑件包括无摩擦表面，使得基底固定器能够几乎没有阻力地移动基底。在一些情况下，激光成像***也可以移动。例如，可使用偶联到导轨的空气轴承将激光成像***配置在定位***上。激光成像***包括激光源，定向为将激光辐射引向成像区域。成像单元靠近激光源定位以对从基底反射的激光辐射进行成像。
基底被定位用于在由定位特征的预期位置确定的位置处成像。定位特征的预期位置是基底上预期找到定位特征的预定位置。激光成像***和基底相互定位，使得预期位置靠近激光源的照明场。
在406处，相对于激光成像***来扫描基底。定位特征的预期位置移向激光源的照明场的边缘。当预期位置与照明场的边缘相距预定距离时，激活成像单元以开始采集图像数据。此时，激光源未被激活。通常，处理设备具有隔离基底支撑件和激光成像***的外壳，因此除激光源之外的任何光源都是最少的。
在408处，当成像单元可以采集到定位特征的图像时，激活激光源。预计定位特征的一部分进入照明区时，或预计激光源的照明场内的定位特征的一小部分最大时，或初步预计整个定位特征在激光源的照明场内时，可激活激光源。在一种情况下，预计定位特征的前缘到达照明场的边缘时，激活激光源。定位特征的预期位置可以在定位特征的末端，或者在定位特征的中心。如果定位特征的预期位置在其末端，则可以在定位特征的预期位置预计到达照明场的边缘时，激活激光源。如果定位特征的预期位置在其中心，则可以利用定位特征的已知大小来确定定位特征的末端的预期位置，并在定位特征的末端预计将到达照明区的边缘时，激活激光源。
在其他情况下，当定位特征或大部分定位特征预计将完全处于激光源的照明场内时，可以激活激光源。在这种情况下，当定位特征的后缘预计将到达照明区的边缘时，激活激光源，这由定位特征的已知几何形状和预期位置确定。等到最大部分的定位特征或全部定位特征处于激光源的照明场内时去激活激光源可以使采集图像的曝光时间最小化，由此使得基底在图像采集期间的移动最小化。在图像采集过程中最大限度地减少基底的移动可以产生最清晰的图像。
在410处，基底和激光成像***之间相互扫描，使得定位特征或定位特征的一部分在传输时间内通过激光源的照明场。可以以多种方式定义传输时间。在一种情况下，传输时间是定位特征的第一末端进入激光源的照明场与定位特征的最后一个末端离开激光源的照明场之间的时间。在另一种情况下，传输时间是定位特征的最后一个末端进入照明场之间的时间(在此之后没有定位特征的其他末端进入照明场)与定位特征的第一个末端离开照明场之间的时间。无论哪一种情况，定位特征的全部或仅一部分可以穿过照明场。传输发生的时间可能只有1μsec。可以使用照明场的已知大小并通过传输速度来确定传输时间。
在412处，激光源被关闭。激光源的激活时间被定义为激活激光源与关闭激光源之间的时间。激光源的激活时间可以与传输时间相同，也可以不同。激光源的激活时间可以与传输时间一致和同时，可以与传输时间重叠，或者可以包含传输时间。在一种情况下，激活时间与传输时间重合并重叠。在另一种情况下，激活时间与传输时间相连并重叠。在又一种情况下，激活时间与传输时间同时发生，并且可以与传输时间重叠或包含传输时间。在任何情况下，激活时间和传输时间都与在传输时间期间照亮定位特征的期望部分有关。
在需要整个定位特征的图像但不能在单次曝光中采集的情况下，由于例如激光源的照明场的大小或成像单元的成像场的大小的原因，可以重新定位基底和激光成像***以进行二次曝光，以类似于方法400的方式采集定位特征的其他部分。
在414处，成像单元被关闭。成像时间可以定义为激活成像单元与关闭成像单元之间的时间。成像时间比激光源的激活时间长，因为获得短激光脉冲比在短曝光时间内获得有用曝光更直接。在本文所述的实施方式中，定位特征可以具有大约1μm级的大小，基底的扫描速度可以高达1m/sec。因此，在一些情况下，使用本文所述的方法和设备可以在1μsec的持续时间内采集到图像。使用1μsec的短激光激活时间比使用1msec或更长的较长成像时间更容易实现这种短时间曝光。
可以重复方法400以对多个定位特征进行成像。在每种情况下，定位特征的预期位置是已知的，且以将预期位置放置在激光源的照射场附近的方式定位基底和激光成像***。应当注意的是，由于基底的放置误差、激光成像***的放置误差、将定位特征应用于基底的误差以及热位移和变形，基于定位特征的预期位置而拍摄的图像可能无法采集到所需的图像。在这种情况下，可以分析采集的图像以确定可以采取的位置校正的幅度和方向。然后可以重复方法400，在执行方法400之前或期间应用位置校正。通常，在重复方法400之前通过位置校正来修改定位特征的预期位置，但是除了修改定位特征的预期位置之外或者代替修改定位特征的预期位置，还可以在基底和/或激光成像***的位置施加偏差。
图5是概括方法500的流程图，该方法500可以与本文所述的装置以及其他方法一起使用。方法500是根据激光照射图像确定基底的定位特征的位置和取向的方法。在502处，在预计会发现定位特征的位置处获得基底区域的图像，该图像是使用本文所述的激光成像***获得的。
在504处，在图像内定义一组网格点。网格点由图像中点的公共坐标系中的x-y坐标定义，即通过将成像***定位在由坐标定义的点处来拍摄图像。成像***的几何形状决定了图像在坐标系中的边界坐标。网格点界定在图像边界的坐标之间。可使用任意数量的网格点，定位特征的形状较复杂时，较多的网格点会有所帮助。
定位特征的预期形状和大小通常也由同一坐标系中的坐标界定。例如，多边形定位特征的顶点可以由一组有序的坐标对界定，其中相邻的坐标对界定由边连成的顶点的位置。对于具有曲线轮廓的非多边形形状，坐标可以界定形状的边缘轮廓上的相邻点。通过尽可能地减小相邻点之间的假定直边的误差，这种形状的形状界定中的更多点改善形状界定。
在506处，对于在504中界定的每个网格点，通过该网格点界定多条线。这些线可以定义为一组坐标对，代表沿着这些线的图像的各像素点，或者这些线可以定义为一组端点。线的数量是基于被成像的形状的复杂性预先确定的，并且如果首次执行的方法500在图像中界定的定位特征令人不满意，则可以增加线的数量。这些线通常被选用以均匀地覆盖平面，例如从原点以相等的角度辐射。
在508处，对于在506处界定的每条线，确定沿该条线从图像的像素到像素的亮度变化。对于该条线上的每个像素点P1，该像素点由界定该条线的一组坐标对中的坐标对
Figure BDA0003460857520000111
界定，像素点的亮度
Figure BDA0003460857520000112
是确定的。该条线上至少一个相邻像素点P2在坐标
Figure BDA0003460857520000113
处的亮度
Figure BDA0003460857520000114
也是确定的。两个亮度相减，即
Figure BDA0003460857520000115
来确定像素点P1处的亮度变化。通常采用绝对值。这类亮度变化是“正向”亮度变化。或者，可以采用“反向”亮度变化，其中P1与在前的像素点P0相比，或者采用“中间”亮度变化，即从P0至P1至P2的平均亮度变化。
亮度变化一般用于指示边界在图像中的位置。在510种，预定数量的最高亮度变化像素点，沿着具有最高亮度变化幅度的线的点，被记为图像内的形状边界的候选像素点或点。对于图像中界定的所有网格点，重复界定线的操作506、分析沿该线的亮度变化的操作508以及记录最大亮度变化幅度的操作510，从中获取一组点，表示用于界定在图像中捕获的形状的边的候选点。
在512处，分析记录的点以确定哪些点位于定为特征的图像边界上。可以使用任意数量的形状识别算法来确定哪些点可以用来界定图像中形状的边界线的位置。定位特征的已知形状影响算法的选择。例如，如果已知该形状是圆形或近似圆形，则可以利用与点的距离相等作为搜索条件。对于更复杂的形状，可以在匹配算法中计算基于距离的鲜明特征。例如，由定位特征的已知形状和大小限定的测试形状可以由坐标界定，并且可以确定记录点与测试形状之间的距离。然后，可以在已知形状和大小的限定范围内寻找测试形状，这大大减少了距离统计数据。可以通过排除统计异常值来改进这种搜索的结果，以得到每个测试形状的“最佳”分数，并且可以将具有最佳总分的测试形状认定为最有可能代表图像中的形状。
根据这种最佳的测试形状，可以进一步细化形状。例如，如果测试形状的边界由边界上像素点的坐标对来界定，则可以逐个像素点地应用曲率度量以改进测试形状使其与记录点拟合。在514处，基于512处的分析，界定一组坐标以表示图像中定位特征的边界。
在以坐标界定图像中定位特征的边界后，即可确定图像中定位特征的特点。在516处，界定定位特征边界的坐标的质心可被计算为特征的“中心”。该位置可以在***中记录为基底上定位特征的实际位置。或者，最大或最小x值和最大或最小y值可用作定位特征的位置。当在516处界定位置时，可以在518处确定定位特征的位置误差。位置误差是由图像分析界定的定位特征的坐标与定位特征的预期坐标之间的差。该位置误差可用于调整基底的处理方案。
在520处，可以定义定位特征的旋转误差。可以将旋转变换应用于界定图像中定位特征的边界的坐标集。例如，可以以弧度定义旋转角，并且可以基于每个像素点的径向坐标来定义用于界定图像中定位特征的边界的坐标集中的每个像素点的x-y偏移。应用旋转变换后，可以计算图像边界的旋转坐标集与定位特征边界的预期坐标集之间的差异。使差异最小化的旋转度可用作图像的旋转误差。可在针对在518处认定的任何位置误差进行调整之前或之后计算旋转误差。
在522处，可以定义定位特征的变形误差。变形误差描述了定位特征相对于其预期形状的失真。如果未检测到且未补偿变形误差，则变形误差会基于定位特征形状正确的假设引入了加工误差。例如，如果方形定位特征的一个角错位，使得定位特征不太呈方形，定位特征可能被找到并定位，但处理***可能会根据奇怪形状错误地记录它的位置。变形误差通常是在补偿任何位置误差和旋转误差之后确定的。可以计算位置补偿图像和旋转补偿图像的逐像素误差并将其记为变形误差。为了处理基底，定位特征的记录位置可以基于识别的变形误差进行调整。
方法500可用于定位和界定基底的多个定位特征。可以分析在多个定位特征中检测到的误差以识别处理***中基底的放置***误差和定向***误差。例如，多个定位特征之间的类似旋转误差或位置误差可以表示基底放置的整体旋转或位置误差。不同的旋转或位置误差可以表示基底的变形，或基底上定位特征的错位。使用数字处理***来执行方法500及其变形法，该数字处理***用适合呈现方法500中提到的各种坐标和运算的指令编程。数字处理***从成像单元接收表示图像的数据，并自动识别图像中特征的边界，以及可选地图像中定位特征的位置误差、旋转误差和变形误差。方法500的结果可用于使用如图1中的沉积设备100来控制材料在基底上的精确沉积。
图6是根据另一个实施例所述的沉积装置的等距俯视图。图6中的装置类似于图1中的装置，不同之处在于图6中的装置不包括激光成像***150。而第一激光成像***650可移动地偶联至成像导轨604，成像导轨604是沉积组件支撑件616的一部分。沉积组件支撑件616如与图1中的沉积组件支撑件116一样包括横梁或导轨117，在这种情况下是沉积导轨。沉积组件支撑件616包括延伸件620，所述延伸件620支撑第一成像***650和第二成像***652。延伸件620包括自沉积导轨117的第一端624延伸出来的第一立柱622以及自沉积导轨117的第二端628延伸出来的第二立柱626。延伸件620还包括成像导轨604，成像导轨604自第一立柱622延伸至第二立柱626，基本平行于沉积导轨117。
第一成像***650和第二成像***652中的每一个均与成像***150基本相同。第一成像***650通过第一成像滑架654偶联至成像导轨604。第二成像***652通过第二成像滑架656偶联至成像导轨604。分配器壳体119位于第一成像***650和第二成像***652之间。第一成像滑架654和第二成像滑架656中的每一个均具有横向延伸件，其支撑与成像导轨604呈一定间隙的第一和第二成像***650和652。该间隙允许第一和第二成像***650和652中的每一个均基本上沿成像导轨604的整个长度移动，而不受来自沉积壳体119的干扰.
装置600具有四个可单独移动的成像***。上述两个成像***650和652位于沉积支撑组件616的第一侧。装置600具有第三成像***660和第四成像***662，每个成像***都是激光成像***，类似于成像***650和652。这里，成像导轨604是第一成像导轨，而第二成像导轨664是沉积支撑组件616的一部分。在这种情况下，第一和第二成像导轨604和664均设置在两个立柱622和626上，并且在两个立柱622和626之间彼此平行地延伸。成像***660和662各自通过成像滑架支撑在第二成像导轨664上。具体地，第三成像滑架674与第二成像导轨664耦合以支撑第三成像***660，第四成像滑架676与第二成像导轨664耦合以支撑第四成像***662。成像导轨604和664之间的间隔允许第一和第二滑架654和656在不受第三和第四滑架674和676干扰的情况下沿着第一成像轨道604移动。这样，所有四个成像***均可以基本上沿沉积支撑组件616的整个长度进行定位。使用多个成像***允许在较短的时间内采集大量的图像，从而加速依赖于这种成像的处理。
可以将任何数量的本文所述的激光成像***用于这种装置。在图6中，示出了四个成像***，但是可以使用任意数量的这种成像***。例如，可以在两个成像导轨的其中一个成像导轨上使用两个成像***，或者可以在每个成像导轨上各使用一个成像***。只需将成像***的滑架放置在所需的成像导轨上，即可将成像***添加到一个或两个成像导轨上。在一些情况下，由于滑架通过空气轴承与成像导轨耦合，因此可以激活所添加的成像***的空气轴承而允许所添加的成像***沿所选成像导轨移动。配置多个激光成像***允许装置利用激光辐射的成像精度同时对多个位置成像，从而提高对基底的各个部分的成像速度。如需获取和比较一个位置的两个或多个图像，则使用多个成像设备还可以提高基底上单个位置的成像精度。
尽管以上描述了本发明的实施例，但是在不脱离其基本范围的情况下可以设想本公开的其他更多的实施例，其范围以所附权利要求书为准。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种沉积装置，其包括：
基底支撑件；和
沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的光纤耦合的激光成像***。
2.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述沉积组件包括附接至支撑件的导轨，所述支撑件位于所述基底支撑件的相对侧上，和可移动地偶联至所述导轨的分配器组件。
3.根据权利要求2所述的沉积装置，其中所述分配器组件容纳所述激光成像***。
4.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述激光成像***包括具有约600nm发射波长的激光源。
5.根据权利要求4所述的沉积装置，其中所述激光成像***还包括具有与所述激光源的发射波长匹配的灵敏度分布的成像单元。
6.根据权利要求5所述的沉积装置，其中所述激光源具有1μsec或更小的脉冲持续时间。
7.根据权利要求6所述的沉积装置，还包括控制器，所述控制器设置为扫描相对于所述激光成像***而定位在所述基底支撑件上的基底，激活所述成像单元一段成像时间，以及激活所述激光源一段激活时间，其中所述激活时间包含在所述成像时间中。
8.根据权利要求7所述的沉积装置，其中所述激光源是激光二极管。
9.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述激光成像***是偶联至所述沉积组件的多个激光成像***中的一个激光成像***。
10.一种在基底上成像特征的方法，包括：
相对于激光成像***扫描所述基底，所述激光成像***包括激光源和成像单元；
在特征的末端到达激光源的照明场之前，激活成像单元；
当部分特征到达所述照明场时，激活激光源；
在激活时间之后，关闭所述激光源；和
在成像时间之后，关闭所述成像源，其中成像时间包括激活时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述激活时间小于5μsec。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述成像单元是摄像机，所述摄像机具有与所述激光源的发射波长匹配的灵敏度。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括基于特征的预期位置，相对地定位所述基底和所述激光成像***。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括自动识别图像中特征的边界。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括自动识别特征的位置误差。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括自动识别特征的旋转误差。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述激光成像***是第一激光成像***，所述方法还包括：
使用所述第一激光成像***采集所述特征的第一图像；以及
使用第二激光成像***采集所述特征的第二图像。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一激光成像***和所述第二激光成像***偶联横跨基底支撑件延伸的支撑件，所述基底设置在所述基底支撑件上以用于成像。
19.一种沉积装置，包括：
基底支撑件；和
沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的激光成像***，所述激光成像***包括：
激光源光纤，其偶联至光学组件以将自激光源的激光辐射引至所述基底支撑件；和
成像单元，其设置为采集通过所述光学组件反射的激光辐射。
20.根据权利要求19所述的沉积装置，还包括用于定位所述激光成像***的位置控制器。

Claims (20)

1.一种沉积装置，其包括：
基底支撑件；和
沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的激光成像***。
2.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述沉积组件包括附接至支撑件的导轨，所述支撑件位于所述基底支撑件的相对侧上，和可移动地偶联至所述导轨的分配器组件。
3.根据权利要求2所述的沉积装置，其中所述分配器组件容纳所述激光成像***。
4.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述激光成像***包括具有约600nm发射波长的激光源。
5.根据权利要求4所述的沉积装置，其中所述激光成像***还包括具有与所述激光源的发射波长匹配的灵敏度分布的成像单元。
6.根据权利要求5所述的沉积装置，其中所述激光源具有1μsec或更小的脉冲持续时间。
7.根据权利要求6所述的沉积装置，还包括控制器，所述控制器设置为扫描相对于所述激光成像***而定位在所述基底支撑件上的基底，激活所述成像单元一段成像时间，以及激活所述激光源一段激活时间，其中所述激活时间包含在所述成像时间中。
8.根据权利要求7所述的沉积装置，其中所述激光源是光纤耦合激光二极管。
9.根据权利要求1所述的沉积装置，其中所述激光成像***是偶联至所述沉积组件的多个激光成像***中的一个激光成像***。
10.一种在基底上成像特征的方法，包括：
相对于激光成像***扫描所述基底，所述激光成像***包括激光源和成像单元；
在特征的末端到达激光源的照明场之前，激活成像单元；
当部分特征到达所述照明场时，激活激光源；
在激活时间之后，关闭所述激光源；和
在成像时间之后，关闭所述成像源，其中成像时间包括激活时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述激活时间小于5μsec。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述成像单元是摄像机，所述摄像机具有与所述激光源的发射波长匹配的灵敏度。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括基于特征的预期位置，相对地定位所述基底和所述激光成像***。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括自动识别图像中特征的边界。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括自动识别特征的位置误差。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括自动识别特征的旋转误差。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述激光成像***是第一激光成像***，所述方法还包括：
使用所述第一激光成像***采集所述特征的第一图像；以及
使用第二激光成像***采集所述特征的第二图像。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一激光成像***和所述第二激光成像***偶联横跨基底支撑件延伸的支撑件，所述基底设置在所述基底支撑件上以用于成像。
19.一种沉积装置，包括：
基底支撑件；和
沉积组件，所述沉积组件包括设置在所述基底支撑件上的激光成像***，所述激光成像***包括：
激光源光纤，其偶联至光学组件以将自激光源的激光辐射引至所述基底支撑件；和
成像单元，其设置为采集通过所述光学组件反射的激光辐射。
20.根据权利要求19所述的沉积装置，还包括用于定位所述激光成像***的位置控制器。
CN202080050021.8A 2019-07-10 2020-06-29 沉积机的基底定位 Pending CN114127973A (zh)

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