專利名稱:用于雙光束激光紋理化的光學(xué)設(shè)備的制作方法
一個(gè)同時(shí)正在進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為08/150,525,由本發(fā)明同樣的受讓人Peter M.Baumgart等人于1993年11月10日提出,題為“應(yīng)用一個(gè)二極管激勵(lì)激光器用于可控地紋理化一個(gè)盤片表面的過程”,這個(gè)公布在這里被包括在參考中,描述了在一個(gè)磁性記錄盤片上創(chuàng)建一個(gè)“遠(yuǎn)距離凸凹(distant bump)陣列”表面紋理用于降低靜摩擦的過程以及如此紋理化的盤片。紋理化過程采用嚴(yán)格聚焦的二極管激勵(lì)NaYLF或NaYVO4或者以0.3~90ns脈沖序列脈動(dòng)的其他固態(tài)激光器以在盤片表面產(chǎn)生多個(gè)遠(yuǎn)距離撞擊。撞擊產(chǎn)生過程是高度可控的,允許一個(gè)預(yù)選的撞擊分布的重復(fù)產(chǎn)生,諸如一個(gè)平滑的波紋或一個(gè)帶有對(duì)于低靜摩擦有用的中央突出部而沒有閉合空間或提高的“粗糙度”。一些撞擊分布允許盤片表面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的紋理化用于低靜摩擦,而不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度。
另一個(gè)同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為08/613,564,由與本發(fā)明同樣的受讓人Michael Barenboim等人于1996年3月11日提出的題為“用于激光紋理化盤片的設(shè)備”,進(jìn)一步描述了一個(gè)激光紋理化站,在其中應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備。
另一個(gè)同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為08/707,384,由與本發(fā)明同樣的受讓人于上述同一天提出的題為“用于控制一個(gè)激光紋理化工具的設(shè)備和方法”,描述了用于控制一個(gè)激光紋理化站的電氣硬件和軟件,其中應(yīng)用了本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備。
另一個(gè)同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為08/707,385,由與本發(fā)明相同的受讓人于上述同一天提出的題為“在激光紋理化工具中的控制脈沖”,描述了用于控制在本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備中使用的激光器的方法。
另一個(gè)同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為08/708,627,由與本發(fā)明相同的受讓人于上述同一天提出申請(qǐng)的題為“用于控制在紋理化過程中的激光能量的方法”,描述了一個(gè)用于設(shè)置和維護(hù)在本發(fā)明中的光學(xué)設(shè)備的激光能量等級(jí)的程序。
本發(fā)明涉及制造一個(gè)盤片的設(shè)備,諸如在計(jì)算機(jī)硬存儲(chǔ)(hardfile)中使用的磁性記錄盤片,其被紋理化的表面暴露在脈動(dòng)的激光下,特別涉及一種光學(xué)設(shè)備,用于將這樣一個(gè)激光器的輸出光束分裂為一對(duì)相等的、可控強(qiáng)度的子光束,它們單獨(dú)地被沿著相等長(zhǎng)度的光路被定向要被紋理化的盤片的兩個(gè)相對(duì)面。
目前的硬存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用一個(gè)觸點(diǎn)起止(CSS)系統(tǒng)使得當(dāng)盤片靜止時(shí),一個(gè)用于讀和寫數(shù)據(jù)的磁頭接觸一個(gè)特定的CSS區(qū)域的磁盤表面。這樣,在一個(gè)自旋盤片停止旋轉(zhuǎn)之前,磁頭移到CSS區(qū)域,這里磁頭定在盤片表面。當(dāng)盤片再次開始旋轉(zhuǎn)時(shí),磁頭沿著這個(gè)區(qū)域的盤片表面滑動(dòng),直到由于它的旋轉(zhuǎn)在盤片表面的層狀氣流完全地從盤片表面提升起磁頭。
在磁頭以這種方式被提升后,它從CSS區(qū)域移向盤片的另一個(gè)區(qū)域以讀和寫數(shù)據(jù)。CSS區(qū)域被更好地紋理化為將磁頭和盤片表面之間的物理接觸減至最小。以這種方式,常被稱為“靜摩擦”的接觸粘附滑動(dòng)現(xiàn)象和其他摩擦的影響被減至最小,同時(shí)導(dǎo)致的磁頭表面磨損也被減至最小。在CSS區(qū)域外盤片表面的剩余部分最好保持一種鏡面似的平滑度以允許高密度磁性數(shù)據(jù)記錄。
由Ranjan等人發(fā)明的美國(guó)專利No.5,062,021描述了磁性記錄介質(zhì)被可控地紋理化的過程,特別是在指定的區(qū)域內(nèi)用于與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換磁頭接觸。連同剛性的盤片介質(zhì),過程包括將一個(gè)鋁鎳熒光的襯底磨光為一個(gè)鏡面的表面光潔度,然后旋轉(zhuǎn)盤片同時(shí)將脈沖的激光能量定向半徑的有限部分,這樣當(dāng)離開表面鏡面的剩余部分的同時(shí)形成一個(gè)環(huán)形磁頭接觸帶。這個(gè)帶是由多個(gè)單獨(dú)的激光點(diǎn)形成的,每個(gè)點(diǎn)中央凹陷,被大體上圓形的凸起邊緣所環(huán)繞。凹陷的深度與邊緣的高度主要由激光能量和啟動(dòng)脈沖持續(xù)時(shí)間控制。通過改變激光束相對(duì)于盤片表面的傾角來改變單獨(dú)的激光點(diǎn)的形狀。在較大規(guī)模時(shí),啟動(dòng)激光的頻率與盤片旋轉(zhuǎn)速度結(jié)合起來控制激光點(diǎn)的模式或布置。與機(jī)械的紋理化表面的針狀特征比較起來,凹陷和周圍邊緣的平滑、圓形輪廓是對(duì)激光紋理化介質(zhì)實(shí)質(zhì)上增加的耐用性貢獻(xiàn)的主要因素。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一個(gè)能量控制光學(xué)模塊用于在一對(duì)平行偏振的激光束之間平衡能量。光學(xué)模塊包括一個(gè)光程,每個(gè)激光束通過該光程被定向,一個(gè)沿著兩個(gè)光程中每一個(gè)配置的衰減機(jī)構(gòu),以及一個(gè)沿著兩個(gè)光程中每一個(gè)配置的能量檢測(cè)機(jī)構(gòu)。兩個(gè)光程以平行的、空間分離的關(guān)系延伸。衰減機(jī)構(gòu)控制在光程內(nèi)延伸的輸出能量。能量檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)量在通過光程延伸的輸出能量等級(jí)。
圖1是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)盤片驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部部分的平面圖,包括一個(gè)具有CSS操作的紋理化的環(huán)形區(qū)域的可旋轉(zhuǎn)的磁盤,以及一個(gè)磁頭;圖2和圖3是單獨(dú)的紋理化點(diǎn)的橫截面圖,它形成了采用本發(fā)明的設(shè)備可以制造的點(diǎn)的例子,圖2的點(diǎn)特別是根據(jù)美國(guó)專利No.5,108,781的方法形成的,圖3的點(diǎn)是特別根據(jù)同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)為No.08/150,525的方法形成的。
圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明建立的光盤紋理化工具的等角投影圖。
圖5是一個(gè)圖4工具的截面平面圖,如圖4的分界線V-V指示,示出那里的盤片處理和激光紋理化站;圖5A是一個(gè)在圖4工具中的擴(kuò)束器的縱向截面圖;圖5B是一個(gè)在圖4工具中的分束器和能量控制光學(xué)模塊的部分截面平面圖;圖5C是一個(gè)鄰近在圖4工具內(nèi)被紋理化的盤片的光束定向設(shè)備的平面圖;圖6是一個(gè)圖4工具的截面?zhèn)纫晥D,如圖5中分界線VI-VI所指示的,示出了用于處理夾住用于紋理化的盤片的盒的機(jī)構(gòu);圖7是一個(gè)圖4工具的截面后視圖,如圖5中分界線VII-VII指示的,示出了用于從盤片處理站內(nèi)的盒中透射盤片到激光紋理化站并將盤片返回到盒中的機(jī)構(gòu);以及圖8是一個(gè)軸的終端部分的縱向截面圖,用于通過在圖4工具中的紋理化過程移動(dòng)盤片。
圖9是一個(gè)滑塊的截面平面圖,用于將裝滿紋理化的盤片的盒從一個(gè)輸送器移動(dòng)到圖4的工具中的另一個(gè);圖10是一個(gè)用于控制圖4中工具內(nèi)激光束的能量等級(jí)的電氣設(shè)備的方框圖;以及圖11是一個(gè)在圖10中微控制器執(zhí)行的程序的流程圖。
圖1是一個(gè)用于現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)盤片驅(qū)動(dòng)單元一部分的平面圖,包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的磁性存儲(chǔ)盤片10與一個(gè)磁頭12,借助于一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂13通常以相對(duì)于盤片10的徑向驅(qū)動(dòng)磁頭12。該盤片10是一個(gè)可以采用本發(fā)明設(shè)備制造的產(chǎn)品類型的例子。當(dāng)盤片驅(qū)動(dòng)單元工作時(shí),盤片10圍繞它的中心孔14旋轉(zhuǎn),形成一個(gè)層狀氣流以保持磁頭12稍微離開相鄰盤片表面16。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)停止之前,磁頭12被驅(qū)動(dòng)到與盤片10表面的紋理化的環(huán)形區(qū)域18相鄰。隨著該盤片旋轉(zhuǎn)變慢和停止,通過該區(qū)域18的表面的紋理化特性將發(fā)生在環(huán)形區(qū)域18表面和磁頭12相鄰接觸表面之間的摩擦和靜摩擦影響減至最小。接著,當(dāng)盤片10的旋轉(zhuǎn)重新開始時(shí),隨著盤片10的旋轉(zhuǎn)速率增加直到接近它表面的層狀氣流提升磁頭12的相鄰表面完全離開盤片表面,同樣將摩擦和靜摩擦的影響減至最小。這樣,隨著盤片10的旋轉(zhuǎn)停止和接著的重新開始,磁頭12表面的磨損被減至最小。盤片10最好是雙面磁性存儲(chǔ)盤片,第二面與圖1中示出的面相對(duì),具有相同的特性。
圖2和圖3是單獨(dú)的紋理化點(diǎn)的橫截面圖,它形成可以采用本發(fā)明的設(shè)備和方法制造的點(diǎn)的例子。
圖2示出了采用Ranjan等人在美國(guó)專利No.5,062,021中所述的現(xiàn)有技術(shù)方法變粗糙的盤片表面的一部分。借助于這種方法,被粗糙化的盤片表面的一部分被暴露到一個(gè)激光光脈沖。該表面被迅速加熱,使得表面材料的一部分被融化并且隨后快速冷卻,改變表面的外形以在標(biāo)定表面平面26以下包住一個(gè)通常是圓的中心凹陷24,并且在該平面26以上包住一個(gè)通常是圓的外圍邊緣28。由Ranjan等人描述的這個(gè)過程當(dāng)被紋理化的盤片旋轉(zhuǎn)時(shí)通過重復(fù)地啟動(dòng)一個(gè)激光器產(chǎn)生了一個(gè)這種類型的紋理化點(diǎn)的環(huán)。然后激光被徑向移動(dòng)一個(gè)間距距離,并產(chǎn)生了與第一個(gè)環(huán)同心的紋理化點(diǎn)的第二個(gè)環(huán)。該過程重復(fù)進(jìn)行直到紋理化充滿了要被紋理化的環(huán)形區(qū)域。每個(gè)單獨(dú)的紋理化點(diǎn)的特性主要由激光器被啟動(dòng)的峰值能量以及脈沖寬度決定。在環(huán)上紋理化點(diǎn)之間的距離由激光器被啟動(dòng)的速率和盤片轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系決定。
圖3是一個(gè)采用前面描述的同時(shí)進(jìn)行中的美國(guó)專利申請(qǐng),序列號(hào)08/150,525的方法產(chǎn)生的激光紋理化點(diǎn)的橫截面圖。表面特征的高度與它們的寬度相比是過大的。一個(gè)中心突起物30在環(huán)凹陷32的深度上面升起,其高度最好是稍微大于環(huán)繞的外圍環(huán)34的高度。在紋理化之前,再各種激光器以及盤片材料參數(shù),諸如激光注量(fluence)、脈沖寬度、點(diǎn)(spot)尺寸和盤片表面組成確定突起物30和環(huán)34高于標(biāo)定水平面35的高度。
圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明建立的激光紋理化工具37的等角投影圖,它用于只要裝滿盤片的盒以一足夠的速率加載和卸載,就以不停的生產(chǎn)模式將激光紋理化作用于盤片。這些盒通過一個(gè)右盤片處理站38和一個(gè)左盤片處理站39移動(dòng),來自這些站38和39的各自的盤片交替地被在一個(gè)激光紋理化站40中的一個(gè)單一激光器組件紋理化。甚至在盤片處理站38、39中的一個(gè)不能使用的情況下,一個(gè)模塊化配置允許工具37以一個(gè)降低的生產(chǎn)率繼續(xù)運(yùn)行。
激光紋理化工具37是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),在一個(gè)基座部分41和一對(duì)儀器箱42內(nèi)具有必需的電氣、電子和氣動(dòng)元件。各種控制和輸出器件放在一個(gè)傾斜的控制板43上。因?yàn)橛迷诩y理化過程的紅外激光器產(chǎn)生不可見的、可能有害的射線,所以激光器紋理化站40被裝進(jìn)工具37內(nèi)一個(gè)不透光的箱子里,具有由每次進(jìn)入門44關(guān)斷激光器打開操作一個(gè)安全開關(guān)。此外,這些門44只有當(dāng)工具在維護(hù)模式才能打開。通過轉(zhuǎn)動(dòng)在控制板43上的一個(gè)模式開關(guān)(未示出),工具37在自動(dòng)與維護(hù)模式之間轉(zhuǎn)換。安裝在激光器紋理化站內(nèi)的兩個(gè)電視攝像機(jī)(未示出)允許在一對(duì)監(jiān)視器45上觀看過程。
用于進(jìn)入加載和卸載保持盤片的盒的盤片處理站38和39的向上打開的門46并不聯(lián)鎖,它可以在任何時(shí)間被打開或關(guān)上,甚至在紋理化過程的操作期間。在工具37內(nèi),來自激光器的射線被從這些盒被加載和卸載的區(qū)域封閉。
圖5是一個(gè)由圖4的分界線V-V指示得到的激光紋理化工具37的水平截面圖,特別展現(xiàn)了盤片處理站38、39和激光器紋理化站40。左盤片處理站39是右盤片處理站38的鏡像。每個(gè)盤片處理站38、39有一個(gè)輸入輸送器47,用于以箭頭50的方向向后將裝有盤片49的盒48送去紋理化。每個(gè)盒48有一些匣51,在其中盤片49以垂直方向裝載,一個(gè)下面開口52允許通過從下面提升移去單獨(dú)的盤片。雖然在圖5中為了清晰可見,在盒中只有五個(gè)盤片,實(shí)際上對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)一個(gè)盒裝有25個(gè)盤片。
圖6是一個(gè)從圖5的截面線VI-VI指示得到的圖4工具的截面?zhèn)纫晥D,示出了輸送器系統(tǒng)將裝滿盤片的盒移進(jìn)和通過處理。工具操作員通過打開進(jìn)入門46,沿著后鉸鏈53向上旋轉(zhuǎn)加載裝滿要被紋理化的盤片49的盒48。盒48通常裝載在一個(gè)上升的平臺(tái)54,平臺(tái)54在這個(gè)位置以箭頭55的方向保持盒48向上離開輸入輸送器47,使得該輸送器47移動(dòng)另一個(gè)在輸送器47上以排隊(duì)方式儲(chǔ)備的盒56而不用同時(shí)移動(dòng)最近加載的盒48。圖6還示出了一個(gè)盒指引(indexing)輸送器57,它在一個(gè)盤片升降器59上以增量運(yùn)動(dòng)移動(dòng)盒58,使得盤片升降器59可以從盒58中移去單獨(dú)的盤片49放置到激光器紋理化過程中,并且使得盤片升降器59隨后可以將紋理化的盤片返回到盒58中。圖6還示出了一個(gè)傳輸臺(tái)輸送器60,用于將裝有紋理化盤片的盒從指引輸送器57移動(dòng)到輸出輸送器61(如圖5所示)。
圖7是一個(gè)由圖5的分界線VII-VII指示得到的圖4中工具的橫截面后視圖,示出了用于將從盤片處理站38內(nèi)的盒58的盤片傳輸?shù)郊す饧y理化過程以及將紋理化的盤片返回到盒中的機(jī)構(gòu)。圖7也提供了一個(gè)盒指引輸送器57和輸出輸送器61的橫截面圖。
下面將特別參考圖6和7討論盒移動(dòng)到單獨(dú)的盤片被從盒中移去,并被帶進(jìn)紋理化過程中的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
因此,參考圖5、6和7,每個(gè)輸送器47、57、60、61包括一個(gè)在其上加載盒48、56、58的每一側(cè)下皮帶61a的延伸。每個(gè)皮帶61a在一對(duì)端滾輪62之間和一些空轉(zhuǎn)輪63上延伸。在每個(gè)輸送器47、57、60、61的一端,端滾輪62由電機(jī)64以任一方向驅(qū)動(dòng)。用于盒傳輸?shù)倪@個(gè)系統(tǒng)還包括一對(duì)橫向?qū)к?5,以確保每個(gè)盒停留在輸送器頂端上的位置,以及盒檢測(cè)器66、66a、67、68、69用于確定何時(shí)一個(gè)盒沿著一個(gè)輸送器系統(tǒng)到達(dá)一個(gè)相鄰點(diǎn)。每個(gè)盒檢測(cè)器66、66a、67、68、69包含一個(gè)光源69a,用于當(dāng)被接收機(jī)69b檢測(cè)的盒的相鄰表面存在時(shí),反射離開這樣一個(gè)表面,它又提供一個(gè)輸入給計(jì)算系統(tǒng)70控制電機(jī)64和在激光紋理化工具37內(nèi)的其他電機(jī)、螺線管和閥門的操作以影響如這里描述的操作。
當(dāng)盒48被放在上升的平臺(tái)54的頂端時(shí),它的存在由第一輸入盒檢測(cè)器66檢測(cè)。由于配置輸入輸送器47和系統(tǒng)邏輯控制它的運(yùn)動(dòng)使得盒排隊(duì),盒48隨后的運(yùn)動(dòng)由是否其他盒已經(jīng)出現(xiàn)在輸入輸送器47和指引輸送器57上來確定。如果沒有盒已經(jīng)出現(xiàn)在這些輸送器47、57上(即如果盒56、58和69c不存在),平臺(tái)54下降,使得盒48停留在輸入輸送器47的頂端上,并且輸送器47、57被打開以箭頭50的方向向后移動(dòng)盒48。當(dāng)指引盒檢測(cè)器68檢測(cè)到存在的盒以這種方式移動(dòng)時(shí),輸入輸送器47和指引輸送器57停止,將盒留在所定位的位置使得盤片49可能放置的它的匣51的第一個(gè)(即由箭頭50指示的方向最遠(yuǎn)的終端匣)被直接放在盤片升降器59上。
另一方面,如果盒58出現(xiàn)在指引輸送器57上,并且如果在輸入輸送器47上沒有出現(xiàn)其他盒56、69c,當(dāng)盒48被放置在上升的平臺(tái)54時(shí),這個(gè)平臺(tái)54下降,以及輸送器47被打開以將盒48以箭頭50的方向移動(dòng)。當(dāng)?shù)诙斎牒袡z測(cè)器66a檢測(cè)到盒48存在時(shí),這個(gè)運(yùn)動(dòng)停止,留下盒在輸入輸送器47上排隊(duì),在該位置上示出了盒69c。
如果盒58出現(xiàn)在指引輸送器57上,以及如果一個(gè)單一盒69c出現(xiàn)在輸入輸送器47上,當(dāng)盒48被放置在上升的平臺(tái)54上時(shí),該平臺(tái)54保持上升,同時(shí)輸入輸送器47被打開以箭頭50相反的方向移動(dòng)盒69c直到這個(gè)盒69c被第三盒傳感器67檢測(cè)到。然后,平臺(tái)54下降,輸入輸送器47被打開以箭頭50的方向移動(dòng)兩個(gè)盒48、69c。當(dāng)盒69c被第二盒傳感器66a檢測(cè)時(shí)該運(yùn)動(dòng)停止,讓兩個(gè)盒48、69c在輸入輸送器47上排隊(duì)。
最后,如果所有三個(gè)盒56、69c和58都出現(xiàn)在輸送器47、57上,當(dāng)盒48被放置在上升的平臺(tái)54上時(shí),盒的運(yùn)動(dòng)并不直接進(jìn)行,讓盒56、69c在輸入輸送器47上排隊(duì),并讓盒48在上升的平臺(tái)54上排隊(duì)。
當(dāng)在指引輸送器57上盒58內(nèi)要被紋理化的所有盤片49完成了紋理化過程時(shí),這個(gè)輸送器57和傳輸臺(tái)輸送器60被打開以箭頭50的方向向后將盒58全部移到傳輸臺(tái)輸送器60。當(dāng)傳輸臺(tái)盒檢測(cè)器69檢測(cè)到盒58出現(xiàn)時(shí)該運(yùn)動(dòng)停止。如果由第二輸入盒檢測(cè)器67確定在輸入輸送器47上出現(xiàn)盒56,當(dāng)盒58被以這種方式從指引輸送器57傳輸時(shí),這個(gè)排隊(duì)的盒56被輸送器47、57移到一個(gè)點(diǎn),在該點(diǎn)由指引盒檢測(cè)器68檢測(cè)它的存在。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)排隊(duì)的盒56被從輸入輸送器47移到指引輸送器57時(shí),如果第二個(gè)排隊(duì)的盒48出現(xiàn)在上升的平臺(tái)54上,平臺(tái)54下降,并且第一個(gè)排隊(duì)的盒48被輸入輸送器47驅(qū)動(dòng)直到由第二輸入盒檢測(cè)器67檢測(cè)到盒48的存在。
下面將特別參考圖5和7討論一個(gè)單獨(dú)的盤片從一個(gè)盒到紋理化過程的運(yùn)動(dòng)。
這樣,參照?qǐng)D5和7使得單獨(dú)的盤片49通過激光紋理化過程運(yùn)動(dòng),指引輸送器57以一定數(shù)量的向后和向前運(yùn)動(dòng)來移動(dòng)盒58,即與箭頭50方向相同和相反的方向上,順序地將盒58的單獨(dú)的盤片匣51對(duì)準(zhǔn)盤片升降器59。盤片升降器59包括一個(gè)接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)70a,用于確定是否一個(gè)盤片49出現(xiàn)在每個(gè)匣51。這個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)70a包含一個(gè)瞄準(zhǔn)匣51存在的盤片的相鄰邊緣70b的內(nèi)部光源和一個(gè)內(nèi)部傳感器用于檢測(cè)從這個(gè)邊緣70b反射的光。檢測(cè)機(jī)構(gòu)70a的輸出提供了一個(gè)附加的輸入到計(jì)算系統(tǒng)70。這樣,被指引透射器57以箭頭50的方向?qū)⒑?8向后移動(dòng),直到接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)70a指示在一個(gè)特定匣51中存在盤片49,在盒58內(nèi)通過任何空匣51。當(dāng)一個(gè)盤片被接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)70a檢測(cè)到時(shí),盒58的向后運(yùn)動(dòng)停止,并且盤片升降器59以箭頭55的方向向上移動(dòng),攜帶對(duì)準(zhǔn)升降器59的盤片49向上傳輸?shù)揭粋€(gè)取放(pick-and-place)機(jī)構(gòu)71。
取放機(jī)構(gòu)71具有一個(gè)以180度增量,與箭頭74相同和相反方向圍繞驅(qū)動(dòng)軸73的軸可旋轉(zhuǎn)的臂72。這個(gè)旋轉(zhuǎn)受臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)75的增量操作影響。在臂72的每一端,一對(duì)夾子77、78借助于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)79可在一個(gè)打開位置(如夾子77所示)和一個(gè)閉合位置(如夾子78所示)之間移動(dòng)。當(dāng)一對(duì)夾子77、78在閉合位置時(shí),放置在夾子之間的盤片被它周圍的四個(gè)點(diǎn)保持。當(dāng)一對(duì)夾子打開時(shí),以這種方式保持的盤片被釋放。取放機(jī)構(gòu)71也可以以箭頭50的方向向后移動(dòng)到一個(gè)位置,在該位置上盤片被抓取和釋放,以及以箭頭50相反的方向向前移動(dòng)到一個(gè)位置,在該位置臂72旋轉(zhuǎn)。
向上運(yùn)動(dòng)的盤片升降器59攜帶一個(gè)下一步將要紋理化的盤片49,向上到由虛線82指示的位置。將盤片49帶到與臂72的開口夾子77垂直對(duì)準(zhǔn)的這個(gè)運(yùn)動(dòng)與取放機(jī)構(gòu)71在它的正向位置(即與箭頭50方向相反移動(dòng))同時(shí)發(fā)生,使得盤片49的向上通路通過夾子77。在這個(gè)點(diǎn)上,盤片留在升降器59的一個(gè)槽84內(nèi)。下一步,取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向移動(dòng)到它的向后位置,使得開口夾子77與盤片49的邊緣對(duì)準(zhǔn)。然后,夾子77閉合,夾住盤片49。隨后盤片升降器59下降以從盤片49的外圍脫開。然后取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50相反的方向移動(dòng)到它的正向位置,并且臂72以箭頭74的方向旋轉(zhuǎn)180度,將盤片49放在由虛線83指示的位置,與軸組件88的軸86軸對(duì)準(zhǔn)。然后,取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向返回到它的向后位置,將盤片49放置在軸86的一端。
圖8是一個(gè)軸86的一端的縱向截面圖,它包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的外圓柱89,在其中有一個(gè)內(nèi)部軸90以箭頭50向后指向的方向相同和相反軸向地滑動(dòng)。一個(gè)滑動(dòng)襯套91和一個(gè)活塞92,以及一個(gè)前電纜封端帽93與內(nèi)部軸90一起軸向移動(dòng),同時(shí)一個(gè)前襯套94被保持在外圓柱89內(nèi)的位置里。一些彎曲的箝位塊95圍繞一個(gè)前襯套93的截錐表面96擴(kuò)張,由一個(gè)彈性的“O”形環(huán)97相對(duì)于這個(gè)表面96向內(nèi)保持住。
借助于壓縮彈簧98壓在滑動(dòng)襯套91的一個(gè)相鄰表面,內(nèi)部軸90被以向后位置所示保持(即,以箭頭50的方向)。采用以這個(gè)方式向后保持的內(nèi)部軸90,電纜封瑞帽94的內(nèi)表面98沿著截錐表面96向后和向外推動(dòng)箝位塊95。箝位塊95的這個(gè)運(yùn)動(dòng)抓住盤片49的內(nèi)表面99,將盤片保持在相對(duì)于外圓柱89的前表面100的位置。通過以箭頭90相反的方向以向前的方向給活塞92施加一個(gè)力以克服由壓縮彈簧98作用的力,盤片49被釋放,使得內(nèi)部軸90以箭頭90相反的方向向前移動(dòng)。這個(gè)力可以采用一些公知的方法施加,諸如通過一個(gè)氣動(dòng)地操作作用在活塞92的推桿。得到的電纜封端帽94的這個(gè)運(yùn)動(dòng)允許箝位塊95向前和向內(nèi),從軸86釋放盤片49。
參考圖5、7和8,接下來取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向移到后面,放下要被紋理化的盤片49,現(xiàn)在它在如圖7虛線83指示的位置,在軸86的電纜封端帽90上,內(nèi)軸90保持在它的向前位置,使得箝位塊95向內(nèi)收縮。然后,內(nèi)軸90被移動(dòng)到它的向后位置,使得箝位塊95向外移動(dòng),在該位置箝位盤片49,以及在臂72上保持盤片的夾子打開以釋放盤片49。在盤片49被放在軸86上后,取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50相反的方向向前移動(dòng),并且軸組件88的軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)101開始旋轉(zhuǎn)軸86以帶動(dòng)盤片49上升到一個(gè)將發(fā)生暴露在激光器脈沖下的旋轉(zhuǎn)速度。由軸變換電機(jī)104驅(qū)動(dòng)的軸組件88也開始以箭頭102的方向向內(nèi)移動(dòng)以攜帶盤片49進(jìn)入紋理化過程。
現(xiàn)在將特別參照?qǐng)D5討論激光器紋理化站40。
因此,參照?qǐng)D5,在激光器紋理化站40內(nèi),來自一個(gè)紅外脈沖激光器108的一個(gè)光束被用于在盤片49上產(chǎn)生所需的表面紋理化。如上面參考的同時(shí)進(jìn)行中的專利申請(qǐng)中描述的,激光器108可以例如是一個(gè)NdYLF固態(tài)激光器,提供一個(gè)波長(zhǎng)為1.047微米的輸出,或者是NdYVO4固態(tài)激光器,采用二極管激勵(lì)信號(hào)工作,通過一個(gè)光纖電纜112和一個(gè)Q開關(guān)控制113的脈動(dòng)從一個(gè)激光二極管110驅(qū)動(dòng)。來自激光器108的光束通過一個(gè)電子處理快門114和一個(gè)機(jī)械安全快門116被定向。當(dāng)激光紋理化站40正在操作時(shí),從激光器108發(fā)射一串激光脈沖,通過打開和關(guān)閉電子處理快門114開始和停止實(shí)際上的紋理化過程。
處理快門114實(shí)際上是一個(gè)機(jī)械快門,通過一個(gè)電磁鐵(未示出)的操作打開并且保持打開。通過電磁鐵的電流的終止導(dǎo)致處理快門閉合。處理快門114的操作和由此的紋理化一個(gè)單獨(dú)盤片的過程響應(yīng)要被紋理化的盤片的位置而被電子地控制,以及通過使用響應(yīng)例如軸組件88的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)被確定。
除非發(fā)生一個(gè)錯(cuò)誤條件,如盤片或盒的阻塞,在整個(gè)紋理化過程期間安全快門116保持打開。借助于運(yùn)行在激光紋理化工具37上的軟件,這樣錯(cuò)誤條件的檢測(cè)導(dǎo)致安全快門116關(guān)閉。激光器108,電子處理快門114和安全快門116一起組成一個(gè)不透光的組件,當(dāng)快門114、116中任何一個(gè)關(guān)閉時(shí),從組件內(nèi)甚至不會(huì)有一部分激光束露出。
在通過快門114、116以后,激光束進(jìn)入一個(gè)偏振分束器118,它是這樣定向的使得如果任何具有不希望的P偏振的激光束部分被向下導(dǎo)引朝向一個(gè)底層板120,具有一個(gè)垂直S偏振的留下的激光束部分通過剩下的光程傳播。然后,激光束通過一個(gè)3×擴(kuò)束器/準(zhǔn)直儀122,它允許在透鏡入口處調(diào)節(jié)紅外激光點(diǎn)的大小。
圖5A是一個(gè)擴(kuò)束器/準(zhǔn)直儀122的縱向截面圖。輸入光束122a通過一個(gè)發(fā)散透鏡122b,它導(dǎo)致光束的發(fā)散或擴(kuò)展,并且通過一個(gè)會(huì)聚透鏡122c,它減少離開如輸出光束122d的光束的發(fā)散。在擴(kuò)束器透鏡122b、122c之間的距離可以通過在透鏡支座的螺紋機(jī)械連接的旋轉(zhuǎn)可手動(dòng)調(diào)節(jié)。在激光紋理化工具37的例子中,這種調(diào)節(jié)可以用來提供一個(gè)稍微發(fā)散的輸出光束122d。
再次參照?qǐng)D5,來自擴(kuò)束器準(zhǔn)直儀122的激光束被一對(duì)介質(zhì)膜導(dǎo)引反射鏡124導(dǎo)引到一個(gè)分光的分束器126。一個(gè)例如來自一個(gè)2-mW激光二極管128的可見激光束也定向分束器126,允許通過跟蹤紅色激光點(diǎn)來調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)。通過操作兩個(gè)導(dǎo)引反射鏡124,來自激光器108的紅外光束被調(diào)得與來自激光二極管128的紅色光束一致。大約來自紅外激光器108的進(jìn)入分束器126的激光束的百分之三被從分束器126反射到一個(gè)能量檢測(cè)器130,它提供激光能量的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
留在分光分束器126的紅外激光束131被定向一個(gè)非偏振分束器立方體132,它將該光束分為兩個(gè)光束,它們?cè)趶?qiáng)度上百分之五范圍內(nèi)相等。通過一對(duì)導(dǎo)引反射鏡134,這兩個(gè)光束被定向盤片的反面,該盤片正被軸組件88攜帶通過紋理化過程。在反射離開這些導(dǎo)引反射鏡134以后,激光束作為一對(duì)分開25mm距離的平行光束135傳播,進(jìn)入一個(gè)能量控制光學(xué)模塊136,在其中兩個(gè)光束的強(qiáng)度通過控制施加到液晶可變延時(shí)器的電壓被平衡。以這種方式留在能量控制光學(xué)模塊136的平行激光束的強(qiáng)度在百分之一的范圍內(nèi)相等。
圖5B是一個(gè)分束器立方體132與導(dǎo)引反射鏡134和能量控制光學(xué)模塊136的部分截面平面圖。形成輸入到塊136的兩個(gè)激光束135與能量控制光學(xué)模塊136的軸136a平行地、并且相等偏移地延伸,對(duì)于軸136a該塊136的各個(gè)部件對(duì)稱布置。對(duì)稱的光束135是由于將輸入到分束器立方體132的光束131被相對(duì)于光學(xué)模塊軸136a的45度角定向,在分束器立方體內(nèi)反射表面132a與光學(xué)模塊軸136a對(duì)準(zhǔn)而得到的。每個(gè)導(dǎo)引反射鏡134被調(diào)整使得被一個(gè)來自分束器立方體132的相關(guān)光束以67.5度的入射角撞擊。
參照?qǐng)D5B,將分開的激光束135帶入平行狀態(tài),以及用于其他對(duì)準(zhǔn)它們的調(diào)整由幾個(gè)手動(dòng)旋鈕提供。分束器立方體132安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)132b上,具有一對(duì)旋鈕132c使立方體132對(duì)于兩個(gè)正交軸傾斜,以及具有一個(gè)旋鈕132d提供用于立方體132的旋轉(zhuǎn)。例如,一個(gè)適合于這種應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)臺(tái)由加利福尼亞州的Newport Corporation of Irvine提供,它們的部件號(hào)為PO32N。每個(gè)導(dǎo)引反射鏡134安裝在一個(gè)可調(diào)節(jié)的反射鏡支架134a上,它包括一對(duì)旋鈕134b用于使相關(guān)的反射鏡134對(duì)于相互垂直的軸傾斜。適合于這種應(yīng)用的反射鏡支架可由例如麻薩諸塞州的Ealing Electro Optics,Inc.Holliston提供,它們的目錄號(hào)為37-4777。
在能量控制光學(xué)模塊136內(nèi),來自分束器立方體132的兩個(gè)光束135的能量是平衡的,使得這些光束具有的能量等級(jí)在相互間的百分之一內(nèi)。分束器立方體132將來自激光器的單一光束分為一對(duì)具有能量等級(jí)在相互間的百分之五內(nèi)的光束135。雖然分束器立方體132是非偏振器件,但是已經(jīng)通過了偏振分束器118(如圖5所示)的進(jìn)入能量控制光學(xué)模塊136的激光束135是標(biāo)稱的,或者主要為S偏振在能量控制光學(xué)模塊136內(nèi),這些光束135中的每一個(gè)首先進(jìn)入一個(gè)液晶可變延時(shí)器136b。這些延時(shí)器136b的每一個(gè)包括在一對(duì)分開幾個(gè)微米的熔融石英窗口136d之間形成的一個(gè)腔體136c。每個(gè)窗口136d的內(nèi)部表面有一個(gè)透明導(dǎo)電的銦錫氧化涂層。腔體136c充滿了雙折射的向列液晶材料分子使得根據(jù)施加在窗口136c的透明導(dǎo)電涂層之間的電壓傾斜。借助于窗口136d上的涂層根據(jù)施加在腔體136c間的電壓改變進(jìn)入每個(gè)延遲器136b的激光束135的偏振角。這樣,進(jìn)入延時(shí)器136b的每個(gè)光束135的S偏振以連續(xù)可變的方式被改變?yōu)殡x開延遲器136b的光束136e的P偏振。一個(gè)合適的液晶可變延遲器可以例如從科多拉多州Meadowlark Optics,ofLongmont得到,它們的部件號(hào)為L(zhǎng)VR-100-1047-V。
驅(qū)動(dòng)每個(gè)液晶可變延遲器136b的電壓信號(hào)由函數(shù)發(fā)生器137的輸出提供,它最好產(chǎn)生一個(gè)直流平衡的2KHz方波,該方波具有的幅度是可調(diào)節(jié)的以確定通過延遲器136b的光束的偏振是如何改變的。
在離開延遲器136b后,每個(gè)光束136e進(jìn)入一個(gè)偏振分束器136f,它將S偏振的能量向內(nèi)反射到一個(gè)將在腔體136h內(nèi)被耗散的光束轉(zhuǎn)儲(chǔ)器136g,同時(shí)將P偏振的能量傳輸?shù)揭粋€(gè)非偏振分束器136i。每個(gè)非偏振分束器136i將入射到其上的大約百分之一的能量向上反射,提供輸入到一個(gè)能量檢測(cè)器136j。剩余的能量通過一個(gè)四分之一波長(zhǎng)板136k傳輸,該板將入射到其上的P偏振能量轉(zhuǎn)換為一個(gè)離開能量控制光學(xué)模塊136的圓偏振的光束136m。
參照?qǐng)D5和5B,提供了測(cè)量和控制從激光器108的輸出導(dǎo)出的單一光束135和每個(gè)離開能量控制光學(xué)模塊136的光束136m的能量等級(jí)的獨(dú)立裝置。由能量檢測(cè)器130的輸出監(jiān)控測(cè)量的單一光束131的能量等級(jí)通過改變到激光器108的輸入信號(hào)而被控制,或衰減。延時(shí)器136b與偏振分束器136f的組合提供了一種控制離開塊136的每個(gè)光束136m的能量等級(jí)的方便的方法,同時(shí)非偏振分束器136i與能量檢測(cè)器136j的組合提供了一種測(cè)量這個(gè)能量等級(jí)的方便的裝置。從能量檢測(cè)器130、136j的輸出信號(hào)分別采用從能量控制光學(xué)模塊離開的光束136m的測(cè)量,或者進(jìn)一步地沿著光程朝向盤片49要被紋理化的點(diǎn)來校準(zhǔn)。由于一些因素,諸如在這些能量檢測(cè)器的瞄準(zhǔn)光束在分束器126、136i內(nèi)反射的入射能量的百分比差別,這種類型的校準(zhǔn)一般是需要的。能量檢測(cè)器130、136j的輸出最好外部顯示在激光紋理化工具37上(如圖4所示)。
用于手動(dòng)設(shè)置或重調(diào)各個(gè)激光能量等級(jí)的方法包括監(jiān)控能量檢測(cè)器130的輸出和對(duì)于驅(qū)動(dòng)激光器108的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)的步驟。通過將兩個(gè)延遲器136b設(shè)置為傳輸P偏振能量的最大等級(jí)來觀察兩個(gè)能量檢測(cè)器136j的輸出,以及通過降低由延遲器傳輸?shù)南鄳?yīng)于由能量檢測(cè)器136j中的一個(gè)讀出的較高能量等級(jí)的P偏振能量等級(jí),直到這兩個(gè)檢測(cè)器指示相同的能量等級(jí),并將校準(zhǔn)因素考慮在內(nèi)來平衡兩個(gè)光束136m。由于在任何一個(gè)光束的P偏振能量等級(jí)降低,出現(xiàn)在相應(yīng)的輸出光束136m的能量等級(jí)就降低,同樣增加的S偏振能量被偏振分束器136f向內(nèi)抑制。以這種方式,通過衰減初始具有較高等級(jí)的光束來平衡兩個(gè)光束的輸出等級(jí)。
在圖5的實(shí)例中,來自能量控制光學(xué)模塊136的平行激光束136m被反射離開一個(gè)右梭形反射鏡138,被定向一個(gè)來自右盤片處理站38的通過紋理化過程所攜帶的盤片。
圖5c是一個(gè)與右盤片處理站38有關(guān)的光學(xué)裝置的平面圖。例如,這些光束136m的每一個(gè)通過具有25mm焦距的聚焦無色的三合透鏡140,并且通過一個(gè)直角棱鏡142反射到被紋理化的盤片49的表面。
參照?qǐng)D5c,每個(gè)透鏡140以一個(gè)精密可調(diào)節(jié)的方式安裝,允許所需的調(diào)節(jié)去集中光束和在盤片49的每一邊達(dá)到最佳聚焦。通過一個(gè)第一微米型螺釘機(jī)構(gòu)140b移動(dòng)的第一個(gè)臺(tái)140a允許透鏡140以箭頭140c的方向調(diào)節(jié)聚焦。通過一個(gè)第二螺釘機(jī)構(gòu)140e移動(dòng)的第二個(gè)臺(tái)140d允許透鏡140以箭頭140f指示的方向橫向運(yùn)動(dòng)。透鏡140安裝在其上的第三個(gè)臺(tái)140g允許通過第三機(jī)構(gòu)140h的旋轉(zhuǎn)垂直運(yùn)動(dòng)。
每個(gè)棱鏡142是稍微傾斜的,使得從被紋理化的盤片表面反射出的激光束不通過光程傳輸回去,而是一般地如同一個(gè)反射光束142a向外反射。每個(gè)棱鏡142安裝在一個(gè)樞軸臂142b上,通過一個(gè)管腳142c旋轉(zhuǎn)地安裝到臺(tái)142d,臺(tái)142d通過微米型螺釘機(jī)構(gòu)142e以箭頭140f的方向移動(dòng)。每個(gè)樞軸臂142b旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)可以用來設(shè)置在盤片49上紋理化開始的點(diǎn)。這種類型的調(diào)節(jié)對(duì)于調(diào)節(jié)在盤片49的每一側(cè)產(chǎn)生紋理化表面的過程,在盤片上的相同直徑處開始和結(jié)束是特別有用的。當(dāng)做完這些時(shí),由于樞軸管腳142c從棱鏡142的反射表面偏移,預(yù)計(jì)激光束將沿著這個(gè)反射表面移動(dòng)。如果這個(gè)運(yùn)動(dòng)使激光束從這個(gè)反射表面的中心位移太遠(yuǎn),則棱鏡142的位置要通過螺釘機(jī)構(gòu)142e來校正。
再次參照?qǐng)D5和5A,以及繼續(xù)參照?qǐng)D5c,在這個(gè)設(shè)備的初始調(diào)節(jié)期間,通過改變122b和透鏡122c之間的距離調(diào)節(jié)擴(kuò)束器122,使得進(jìn)入擴(kuò)束器122的激光束122a以直徑大約為0.5mm離開擴(kuò)束器122而光束122d的直徑大約為1.3mm,并且使得進(jìn)入聚焦透鏡140的光束的直徑大約為1.5mm。這個(gè)透鏡140的聚焦是通過采用螺釘機(jī)構(gòu)140b以箭頭140c的方向的運(yùn)動(dòng),使得在被紋理化的盤片49的表面的激光束的直徑大約為20微米。一個(gè)這種類型的獨(dú)立調(diào)節(jié)使得在盤片49的每一側(cè)聚焦光束。
擴(kuò)束器122和每個(gè)聚焦透鏡140的進(jìn)一步調(diào)節(jié)可以通過影響在過程中和在盤片49產(chǎn)生的紋理化點(diǎn)中的變化而進(jìn)行。總的來說,調(diào)節(jié)擴(kuò)束器122以增加撞擊每個(gè)聚焦透鏡140的激光束的直徑使得可能在盤片49上聚焦一個(gè)較小的光束直徑。
參照?qǐng)D5、5B和5C,盡管預(yù)防每個(gè)棱鏡142的傾斜以防止在光程內(nèi)從盤片49反射出激光能量的返回,但特別由于通過紋理化過程產(chǎn)生的不均勻盤片表面的反射,一些這樣的能量預(yù)期會(huì)要返回。但是,以這種方式沿著光程反射回來的S偏振光被在能量控制光學(xué)模塊136的每個(gè)偏振分束器136f抑制,如光束136n被向外導(dǎo)引。
現(xiàn)在特別參照?qǐng)D5和圖7討論經(jīng)過激光紋理化過程的盤片的移動(dòng)和隨后返回到盤片被取出的盒中。
這樣,參照?qǐng)D5和圖7,箝位在軸86上的盤片49首先被增加到紋理化過程所要求的旋轉(zhuǎn)速度,軸組件88的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤片49以箭頭102的方向向內(nèi)到達(dá)或者經(jīng)過一個(gè)點(diǎn),在由圖7虛線146指示的這一點(diǎn)上,要被紋理化的表面的內(nèi)徑接近到暴露將發(fā)生于棱鏡142反射的激光束的點(diǎn)上。通過打開電子處理快門114所開始的實(shí)際的暴露,隨著盤片49例如被軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)101以恒定速度被旋轉(zhuǎn)而發(fā)生,并且隨著盤片49例如被軸平移電機(jī)104以恒定速度以箭頭102相反的向外的方向移動(dòng)。當(dāng)盤片49經(jīng)過一點(diǎn),在這一點(diǎn)上由虛線148指示的要被紋理化的表面的外徑接近到暴露將發(fā)生于從棱鏡142反射的激光束的點(diǎn)上,電子處理快門114關(guān)閉以停止盤片49表面對(duì)于激光束的暴露。這樣,盤片49上的環(huán)形空間通過放置一些沿著一個(gè)螺旋線的激光產(chǎn)生紋理化模式而被紋理化,具有通過激光器108脈動(dòng)的速率和軸86旋轉(zhuǎn)速率確定的鄰近沿著螺旋線的模式之間的距離,同時(shí)螺旋線的徑向相鄰部分之間的距離由軸86的旋轉(zhuǎn)和平移速率確定。
在完成了紋理化過程后,軸86的旋轉(zhuǎn)停止,或者允許減速,隨著軸組件88繼續(xù)朝箭頭102相反的方向向外移動(dòng),停止在相鄰于夾子78的位置,在臂72的向內(nèi)延伸端。在這一點(diǎn),臂72在箭頭50相反方向保持向前,使得盤片49能夠從保持打開的夾子78后面經(jīng)過。當(dāng)軸組件88的這個(gè)向外運(yùn)動(dòng)完成,并且在軸86的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完全停止時(shí),臂72被向后移動(dòng),而夾子閉合以嚙合盤片49。接下來,軸90(如圖8所示)向前移動(dòng)使得箝位塊95(也如圖8所示)向內(nèi)退回,從軸86釋放盤片49。然后,臂72以箭頭50相反的方向向前移動(dòng),而臂72圍繞著它的驅(qū)動(dòng)軸7 3的軸心以箭頭74相反的方向旋轉(zhuǎn)180度,并且臂72以箭頭50的方向向后移動(dòng),移動(dòng)剛剛被紋理化的盤片49進(jìn)入盤片升降器59上面的位置。然后,升降器59向上移動(dòng),在它的槽84接受被紋理化的盤片。在保持紋理化盤片的臂72上的夾子打開,隨后升降器59下降,將紋理化的盤片49放到盒58內(nèi)的匣51中。
前面的討論描述了一個(gè)單個(gè)盤片49從右盤片處理站38的盒58經(jīng)過在激光紋理化站40的紋理化過程返回到盒58的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的優(yōu)選方案中,兩個(gè)盤片同時(shí)在盒58和軸86之間以相反的方向移動(dòng),軸86攜帶每個(gè)盤片通過紋理化過程現(xiàn)在特別參照?qǐng)D5和圖7描述這種類型的盤片運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D5和圖7,除了在一個(gè)單獨(dú)的盒58內(nèi)的第一個(gè)和最后一個(gè)盤片49運(yùn)動(dòng)期間,臂72以箭頭74相同的方向或以箭頭74相反的方向的每個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)最好從盤片升降器59攜帶一個(gè)盤片49到夾子77內(nèi)的軸86,而另一個(gè)盤片49同時(shí)在夾子78內(nèi)被從軸86帶到盤片升降器59。類似于盤片運(yùn)動(dòng)的臂72的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以相反的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生以避免空氣軟管對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)79和導(dǎo)線對(duì)于夾子77、78的纏繞,如果這種運(yùn)動(dòng)在一個(gè)方向上持續(xù)進(jìn)行這種情況可能發(fā)生。
另外,本發(fā)明的優(yōu)選方案返回每個(gè)紋理化的盤片49到盤片被取出的盒匣51,使在空的條件下由接近傳感器70a確定是空而留下匣51。在本發(fā)明的優(yōu)選方案中可以得到這些條件,通過由取放機(jī)構(gòu)71允許兩個(gè)盤片49同時(shí)運(yùn)動(dòng),并且通過使用指引輸送器57返回盒58到一個(gè)位置,在這個(gè)位置盤片升降器59進(jìn)入匣,在盒58中替換盤片49之前從這個(gè)匣抓取盤片49。
因?yàn)楸P片49(為了方便起見以后盤片49稱為“A”盤片49)被軸86通過紋理化過程抓取,下一個(gè)盤片49(“B”盤片49)以箭頭50相反的方向通過從“A”盤片49被抓取的盒匣51,“B”盤片49通過以箭頭50的方向盒58運(yùn)動(dòng)經(jīng)過接近傳感器70a而被發(fā)現(xiàn)。在這一點(diǎn)上,盒58的運(yùn)動(dòng)停止,而盤片升降器59移動(dòng)“B”盤片49向上進(jìn)入由虛線82指示的位置。當(dāng)紋理化“A”盤片49的過程完成時(shí),軸86移動(dòng)“A”盤片49進(jìn)入由虛線83指示的位置。當(dāng)“A”和“B”盤片49以這種方式被定位時(shí),取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向向后移動(dòng),而且兩組夾子77、78閉合以夾住“A”和“B”盤片49。在軸86內(nèi),軸90(如圖8所示)向前移動(dòng),移動(dòng)箝位塊95向內(nèi)放開對(duì)“A”盤片49的軸,并且盤片升降器59向下移動(dòng)放開“B”盤片49。然后,取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50相反的方向向前移動(dòng),并且臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7 5驅(qū)動(dòng)臂72以箭頭74方向通過一個(gè)180度的角度?,F(xiàn)在,“A”和“B”盤片49的位置被顛倒,“A”盤片49被定位用于在軸86上經(jīng)過紋理化過程移動(dòng),并且“B”盤片49被定位用于返回盒58。接著,取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向向后移動(dòng),將“B”盤片49放在軸86上,并將“A”盤片49對(duì)準(zhǔn)盤片升降器59。
這樣,一個(gè)第一盤片透射點(diǎn)被建立在由虛線82所示的盤片位置,并且一個(gè)第二盤片透射點(diǎn)被建立在由虛線8 3所示的盤片位置,兩者與取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50的方向向后移動(dòng)。在第一盤片透射點(diǎn),盤片49在取放機(jī)構(gòu)71和盤片升降器59之間以任一方向透射。在第二盤片透射點(diǎn),盤片49在取放機(jī)構(gòu)71和軸86之間以任一方向透射。
在操作的優(yōu)選模式中,計(jì)算系統(tǒng)70存儲(chǔ)指示在每個(gè)盤片被取出的盒58內(nèi)的匣51的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)隨后被用于確定盒58如何以箭頭50相反的方向移動(dòng)以返回到“A”盤片被取出的地方。當(dāng)裝滿要被紋理化的盤片的盒被加載到盤片處理站38時(shí),盒以箭頭50相反的方向移到一個(gè)匣位置,從這個(gè)位置“B”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面直接到達(dá)一個(gè)位置,該住置在“A”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面。如果盒58沒有裝滿要被紋理化的盤片49,當(dāng)它被加載到盤片處理站48時(shí),盒58可能必須比以箭頭50相反的方向的一個(gè)匣位置移動(dòng)更遠(yuǎn)。在任何情況下,盒被移動(dòng)使得“A”盤片49被取出的匣在盤片升降器59上面,使用在計(jì)算系統(tǒng)70內(nèi)存儲(chǔ)的盤片位置數(shù)據(jù)并移動(dòng)使用指引輸送器57的盒。隨著由取放機(jī)構(gòu)71移動(dòng)“A”盤片,進(jìn)入用于重新插入盒58的地方,由取放機(jī)構(gòu)71以箭頭50相反的方向向前移動(dòng),這個(gè)盒的運(yùn)動(dòng)就發(fā)生了。
接著,盤片升降器59向上移動(dòng),在它的槽84內(nèi)嚙合“A”盤片49,而軸90(如圖8所示)以箭頭50的方向向后移動(dòng),使得箝位塊95向外擴(kuò)張?jiān)谳S86上保持“B”盤片49(也如圖8所示)。保持“A”盤片的夾子打開,并且盤片升降器59向下移動(dòng),恢復(fù)“A”盤片49進(jìn)入它被取出的匣51中,而軸86以箭頭102的方向向內(nèi)移動(dòng),同時(shí)旋轉(zhuǎn)地加速盤片到紋理化將會(huì)發(fā)生的旋轉(zhuǎn)速度。以這種方式,作好準(zhǔn)備紋理化下一個(gè)盤片49,這時(shí)指的是“B”盤片。
從每個(gè)單獨(dú)的盒58中取出的第一個(gè)盤片49離開盤片升降器59單獨(dú)移動(dòng)到軸86,沒有在相反方向的另一個(gè)盤片49的同時(shí)運(yùn)動(dòng),因?yàn)闆]有其他盤片可用于這種運(yùn)動(dòng)。類似地從每個(gè)單獨(dú)的盒58取出的最后盤片49離開軸86單獨(dú)移動(dòng)到盤片升降器59,因?yàn)闆]有其他盤片可用于相反方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)盤片49能被放入的最后的匣51移動(dòng)通過盤片升降器59而沒有用接近傳感器70a對(duì)另一個(gè)盤片49檢測(cè)時(shí),作出要被紋理化的最后盤片49從盒58移去的決定。在一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)單個(gè)盒58被移到指引輸送器57上,在盒58內(nèi)要被紋理化的所有盤片49被從盒58中移去,通過紋理化過程透射并且在下一個(gè)盒58內(nèi)任何盤片49被如此處理之前返回到盒58。
圖9是用于移動(dòng)一個(gè)傳送臺(tái)150的滑塊機(jī)構(gòu)149的橫截面平面圖。在傳送臺(tái)150上盒從指引輸送器57透射到輸出輸送器61,如圖6分界IF-IF線指示。
參照?qǐng)D6和圖9,傳送臺(tái)150被安裝在滑塊機(jī)構(gòu)149頂上,包括一個(gè)具有一對(duì)圓柱體152的滑塊151,通過這對(duì)圓柱體有一對(duì)空心軸153、154延伸。軸153、154依次被安裝在兩個(gè)終端塊155之間延伸。借助于軸承組件156滑塊151被可滑動(dòng)地安裝在軸153、154上,這也包括密封封口防止空氣從圓柱體152的兩端向外泄漏。一個(gè)中心活塞157也附加在滑塊151上以沿著每個(gè)軸153、154滑動(dòng)。每個(gè)活塞157包括附加在圓柱體152內(nèi)的封口以分開圓柱152為一個(gè)向內(nèi)的室158和一個(gè)向內(nèi)的室159,每個(gè)室交替地裝滿或排掉壓縮空氣以影響滑塊151的運(yùn)動(dòng)。
為了沿箭頭102的方向向內(nèi)移動(dòng)滑塊151,壓縮空氣通過在軸153中的孔161從軟管160被定向向內(nèi)的室158。隨著這些發(fā)生,空氣通過在軸154中的孔162和軟管163從向外的室159排掉。兩個(gè)向內(nèi)的室158通過一個(gè)向內(nèi)橫向孔164連接,而兩個(gè)向外的室159通過一個(gè)向外橫向孔165連接。這樣,隨著軟管163向大氣排出時(shí)壓縮空氣通過軟管160定向,向內(nèi)的室158所得到的擴(kuò)張與向外的室159的收縮一起,以箭頭102的方向向內(nèi)移動(dòng)滑塊151,調(diào)準(zhǔn)傳送臺(tái)輸送器60與指引輸送器57。
類似的,為了沿箭頭102相反的方向向外移動(dòng)滑塊151,壓縮空氣從軟管163經(jīng)過在軸154中的孔162定向向外的室159。因?yàn)檫@些發(fā)生,空氣經(jīng)過在軸153中的孔161和經(jīng)過軟管160從向內(nèi)的室158排出。于是,隨著軟管160向大氣排出時(shí)壓縮空氣通過軟管163定向,向外的室159所得到的擴(kuò)張與向內(nèi)的室158的收縮一起,以箭頭102相反的方向向外移動(dòng)滑塊151,調(diào)準(zhǔn)傳送臺(tái)輸送器60與輸出輸送器61。
現(xiàn)在特別參照?qǐng)D5和圖6討論已經(jīng)紋理化的所有盤片49返回那里之后的盒58的運(yùn)動(dòng)。
這樣,參照?qǐng)D5和圖6,當(dāng)決定了在盒58中要被紋理化的最后的盤片49被處理并返回到盒58時(shí),中間輸送器57和傳送臺(tái)輸送器60被打開以箭頭50的方向向后移動(dòng)盒58,直到盒58完全在傳送臺(tái)輸送器60上,如同被傳送臺(tái)盒傳感器69的輸出所指示的。根據(jù)傳感器69的指示,輸送器57和60的運(yùn)動(dòng)停止,并且一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)149操作以驅(qū)動(dòng)傳送臺(tái)150,它包括了傳送臺(tái)輸送器60,沿著空心軸153、154以箭頭102相反的方向向外的方向移動(dòng)。在這種運(yùn)動(dòng)隨著傳送臺(tái)輸送器60對(duì)準(zhǔn)輸出輸送器61而停止后,輸送器60、61被打開以箭頭50相反的方向向前移動(dòng)盒58。如果其他盒并不沿著輸出輸送器61存儲(chǔ),那么當(dāng)盒已經(jīng)被帶到輸送器61的前面的位置時(shí)這種運(yùn)動(dòng)停止,在這個(gè)位置上盒166如圖5所示被一個(gè)第一輸出盒傳感器168指示。在這一點(diǎn)上,具有處理的盤片49的盒166準(zhǔn)備從盤片紋理化工具37上移去。
繼續(xù)參照?qǐng)D5,當(dāng)這種準(zhǔn)備狀態(tài)通過一種可視的或一種可聽見的指示更好地透射給系統(tǒng)操作員時(shí),一般不要求帶紋理化盤片49的盒166的移去以允許盤片紋理化工具37的連續(xù)操作。沿著輸出輸送器61所提供的空間用于存儲(chǔ)一些裝滿被紋理化盤片49的盒166。在這種輸出系統(tǒng)的第一個(gè)方案中,所有這種盒166被沿著輸出輸送器61的表面存儲(chǔ)。在這種輸出系統(tǒng)的第二個(gè)方案中,到達(dá)輸出輸送器61的前面的第一個(gè)盒被存儲(chǔ)在一個(gè)上升的平臺(tái)上。
現(xiàn)在討論這種輸出系統(tǒng)的第一個(gè)方案的操作。在這個(gè)方案中,如果當(dāng)在另一個(gè)盒58內(nèi)的盤片49的處理完成時(shí)一個(gè)盒166在等待從輸出輸送器61的前面移去,那么輸出輸送器61被打開以箭頭50的方向向后移動(dòng)盒166。當(dāng)盒166的存在被第二輸出盒傳感器170檢測(cè)時(shí),這種運(yùn)動(dòng)停止。然后,由于傳送臺(tái)輸送器60對(duì)準(zhǔn)輸出輸送器61,傳送臺(tái)輸送器60和輸出輸送器61被打開以移動(dòng)盒166和58一起到達(dá)輸送器61的前面,這里隨著第一個(gè)輸出盒傳感器168檢測(cè)到盒166的存在這種運(yùn)動(dòng)停止。如果需要,這種過程重復(fù)若干次,直到輸出輸送器61裝滿一排保持已經(jīng)完成紋理化過程的盤片49的盒。在每一種情況下,當(dāng)在一排中的最后的盒到達(dá)第二輸出盒傳感器170時(shí),以箭頭50的方向輸出輸送器61的向后運(yùn)動(dòng)停止,并且當(dāng)在一排中的最前面的盒到達(dá)第一輸出盒傳感器168時(shí),輸出輸送器61的向前運(yùn)動(dòng)隨之停止。
現(xiàn)在描述這種輸出系統(tǒng)的第二方案的操作。這種方案要求一個(gè)附加的盒升降平臺(tái)172,它類似于與輸入輸送器47-起使用的平臺(tái)54,以及一個(gè)第三輸出盒傳感器174。在這個(gè)方案中,到達(dá)輸出輸送器61末端的第一個(gè)盒166與升降平臺(tái)172上升離開輸送器,保持在一個(gè)上升的位置直到被工具操作者移開。在上升位置具有盒166,輸出輸送器61在兩個(gè)方向上操作同時(shí)不影響盒166的位置。這樣,當(dāng)一個(gè)第二盒,如盒58被加載到輸出輸送器61時(shí),這個(gè)輸送器61被打開以驅(qū)動(dòng)盒在箭頭50相反的方向向前。當(dāng)盒被第三個(gè)輸出盒傳感器174檢測(cè)到時(shí)這個(gè)運(yùn)動(dòng)停止。當(dāng)在一個(gè)第三盒中的盤片被完成時(shí),輸出輸送器61被打開以驅(qū)動(dòng)第二個(gè)盒向后。當(dāng)?shù)诙€(gè)盒被第二個(gè)輸出盒傳感器170檢測(cè)到時(shí),這個(gè)運(yùn)動(dòng)停止。然后傳送臺(tái)輸送器60和輸出輸送器61被打開以移動(dòng)第二和第三個(gè)盒以箭頭50相反的方向向前,直到第二個(gè)盒被第三輸出盒傳感器174檢測(cè)到。
同樣,這個(gè)過程重復(fù)直到輸出輸送器61裝滿一排保持已經(jīng)完成了紋理化過程的盤片49的盒。在每種情況下,當(dāng)在這排中最后的盒到達(dá)第二個(gè)輸出盒傳感器170時(shí)輸出輸送器61在箭頭50的方向的向后運(yùn)動(dòng)停止,并且當(dāng)在這排中最前的盒到達(dá)第三個(gè)輸出盒傳感器174時(shí)輸出輸送器61的向前運(yùn)動(dòng)隨之停止。隨著第一個(gè)盒166保留在上升平臺(tái)172上,這些運(yùn)動(dòng)發(fā)生。
在任何點(diǎn)上,如果在平臺(tái)172上的盒166由于有一個(gè)或多個(gè)盒保留在輸出輸送器61上而被工具操作員移開,輸送器61被打開以驅(qū)動(dòng)下一個(gè)盒如被第一個(gè)輸出盒傳感器168檢測(cè)的到達(dá)輸送器61的末端。平臺(tái)172再次上升以提升這個(gè)盒離開輸出輸送器61。
用于處理盒的上述方法提供了特別的好處,不用在與一個(gè)盒滑動(dòng)接觸中操作任何輸送器系統(tǒng)47、57、60、61。因此避免了來自輸送器系統(tǒng)和盒之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磨損顆粒的產(chǎn)生。否則這種磨損顆粒會(huì)損害這種紋理化是其中一部分的制造過程。另外,由于盒和輸送器帶很可能與盤片紋理化工具37的各種其他移動(dòng)部件一樣耐用,輸送器帶和盒的使用壽命將被增加。
在輸入輸送器47旁邊延伸的輸出輸送器61的配置提供攜帶輸出盒,保持經(jīng)過紋理化處理的盤片,返回到相鄰于加載輸入盒地方的一個(gè)地方的好處。這便于必須由個(gè)人加載和卸載盒的個(gè)人對(duì)工具37的服務(wù)。另外,沿著輸送器用于排列盒的附加空間被得到而不用增加沿著輸送器的工具37的長(zhǎng)度。
先前的盒和盤片運(yùn)動(dòng)的討論集中在激光紋理化工具37的右盤片處理站38內(nèi)的這樣的運(yùn)動(dòng)。因此,如果左盤片處理站39不可利用則上面描述的各種盤片和盒的運(yùn)動(dòng)被單獨(dú)的使用。例如,由于技術(shù)問題或者簡(jiǎn)單的因?yàn)楹袥]有被加載進(jìn)去左盤片處理站不可能被利用。此外,本發(fā)明的實(shí)施例僅僅具有一個(gè)如上面詳細(xì)討論所操作的單個(gè)盤片處理工具。盡管如此,現(xiàn)在特別參照?qǐng)D5的描述,在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的操作的優(yōu)選方法中,右盤片處理站38和左盤片處理站39被以交替的方式用于給出在激光紋理化站40內(nèi)要被紋理化的盤片。
這樣,參照?qǐng)D5在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中,左盤片處理站39的操作一般與右盤片處理站38相同,左盤片處理站39內(nèi)設(shè)備的各種元件是右盤片處理站38內(nèi)相應(yīng)元件的鏡像配置。在右盤片處理站38內(nèi)操作的先前討論同樣可應(yīng)用于左盤片處理站39內(nèi)的操作,具有以箭頭50的方向的向后運(yùn)動(dòng),保持相同并且具有箭頭102方向的向內(nèi)運(yùn)動(dòng)被連續(xù)定向激光工具37的中心,在左盤片處理站39內(nèi)為箭頭166的方向。同樣的,以箭頭50相反的方向的向前運(yùn)動(dòng)在左和右盤片處理站38、39是同一方向的,同時(shí)在左盤片處理站39中的向外運(yùn)動(dòng)是與箭頭166的方向相反的。
在盤片紋理化站40內(nèi),右梭形反射鏡138與左梭形反射鏡178一起安裝在反射鏡滑塊176上。反射鏡滑塊176靠壓縮空氣操作在一對(duì)軸180上滑動(dòng),采用一個(gè)參照?qǐng)D9如上面所述一般的機(jī)構(gòu)操作。由于反射鏡滑塊176在它的向左位置如圖5所示以箭頭181的方向移動(dòng),經(jīng)過能量控制光學(xué)模塊136、被從紅外激光器108的輸出導(dǎo)出的激光束被定向箝位在如前所述的右盤片處理站38的軸86上的盤片49。反射鏡滑塊176交替地移向一個(gè)向右的位置,使得經(jīng)過能量控制光學(xué)模塊136的激光束反射離開左梭形反射鏡178,被定向由左盤片處理站39的軸184保持的一個(gè)盤片182。以這種方式,在盤片紋理化過程中使用的激光束通過簡(jiǎn)單地移動(dòng)反射鏡滑塊176被定向右盤片處理站38或左盤片處理站39內(nèi)的任一個(gè)盤片。
在上述討論描述了具有兩個(gè)反射鏡的一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用以在兩個(gè)盤片處理站38、39之間定向激光束的同時(shí),一個(gè)單個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡可以交替地用于這個(gè)目的。
在上面已經(jīng)有一些詳細(xì)描述的右盤片處理站38的操作可以被認(rèn)為是盤片運(yùn)動(dòng)周期與紋理化周期的交替基本組成的,其中每個(gè)盤片運(yùn)動(dòng)周期通過取放機(jī)構(gòu)71由一個(gè)或兩個(gè)盤片的運(yùn)動(dòng)組成,并且其中每個(gè)紋理化周期由在軸86上的一個(gè)單個(gè)盤片的運(yùn)動(dòng)組成。無論何時(shí)足夠的盤片被用于紋理化以允許盤片紋理化工具37以全部能力操作,右盤片處理站38的每個(gè)盤片運(yùn)動(dòng)周期與左盤片處理站39的紋理化周期同時(shí)發(fā)生,并且左盤片處理站39的每個(gè)盤片運(yùn)動(dòng)周期與右盤片處理站38的紋理化周期同時(shí)發(fā)生。以這種方式,通過紅外激光器108的操作的可利用的紋理化過程的使用與激光器紋理化工具37的整個(gè)處理速度一起達(dá)到最大。然而,當(dāng)要被紋理化的盤片不能從盤片處理站38、39中的一個(gè)得到時(shí),其他的盤片處理站能夠繼續(xù)以它的全速運(yùn)行。
參照?qǐng)D5~7,本發(fā)明的優(yōu)選方案包括一個(gè)條形碼掃描器186用于讀取在平臺(tái)54上放置的一個(gè)盒48一側(cè)上所放的條形碼標(biāo)簽(未示出)。為了使用這個(gè)特性,計(jì)算單元70執(zhí)行通過掃描器186讀取的相關(guān)于條形碼的程序。讀取條形碼標(biāo)簽得到的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)和通過一個(gè)清單控制系統(tǒng)用于在過程中保持工作的跟蹤。
本發(fā)明提供優(yōu)化的生產(chǎn)率和靈活性的好處。在操作的一個(gè)優(yōu)選模式中,盤片處理站38、39同時(shí)用于如上所述用于激光器紋理化工具37的生產(chǎn)速率達(dá)到最大。在其他盤片處理站中一個(gè)盤片49、172被暴露于激光時(shí)隨著在每個(gè)盤片處理站38、39中各種盤片處理過程的發(fā)生的激光器108的使用被優(yōu)化。分開的盤片處理站的使用也提供靈活性;如果盤片處理站38、39中任一個(gè)被禁止,則使用其他盤片處理站的生產(chǎn)能夠繼續(xù)以一個(gè)減小的速率進(jìn)行。如果需要,當(dāng)足夠滿足兩個(gè)臺(tái)的使用的沒有紋理化的盤不能用于處理時(shí),也可以使用一個(gè)單個(gè)盤片處理站38、39。
再參照?qǐng)D5和圖5B,以前的討論已經(jīng)描述了一種方法用于使用一個(gè)激光束系統(tǒng)紋理化盤片,該激光束系統(tǒng)被人工調(diào)整以提供在一個(gè)單個(gè)光束135一定的整個(gè)能量和用于平衡來自分離單個(gè)光束135得到的兩個(gè)光束136m。激光束系統(tǒng)可以通過比在單個(gè)光束135里所需要的提供更多的激光能量交替地建立并且通過連續(xù)調(diào)節(jié)每個(gè)光束136m到由一個(gè)設(shè)置點(diǎn)所定義的一個(gè)等級(jí),使得在相應(yīng)的液晶可變延遲器136b的調(diào)整過程期間衰減每個(gè)光束136m。
另外,本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案包括用于初始地進(jìn)行激光能量調(diào)節(jié)和用于保持這些調(diào)節(jié)的自動(dòng)裝置。
圖10是子系統(tǒng)200的方框圖用于調(diào)節(jié)和保持在一個(gè)激光單個(gè)光束136m中的能量為一個(gè)設(shè)置點(diǎn)等級(jí)。參照?qǐng)D5B和圖10,子系統(tǒng)200的輸入通過一個(gè)激光能量檢測(cè)器136j的輸出提供,這在以前已經(jīng)參照?qǐng)D5B討論了,其中每個(gè)測(cè)量一個(gè)單個(gè)光束136m的能量。每個(gè)檢測(cè)器136j的輸出饋入一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器202,并且兩個(gè)轉(zhuǎn)換器202的輸出作為12位輸入單獨(dú)地提供給微控制器206的端口。程序和數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在微控制器206的一個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器207中。對(duì)于微控制器206的操作員輸入通過一個(gè)鍵盤208提供,同時(shí)程序信息一般地通過一個(gè)磁盤209加載進(jìn)微控制器206。一個(gè)顯示單元210也被連接以接收微控制器206的輸出。微控制器206的兩個(gè)輸出端口被分別連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器212。每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器212的輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器137的輸入,隨之產(chǎn)生具有由附加的數(shù)模轉(zhuǎn)換器212的輸出電壓確定的一個(gè)電壓的一個(gè)2KHz方波函數(shù)。參照?qǐng)D5B如前所述,每個(gè)函數(shù)發(fā)生器137驅(qū)動(dòng)一個(gè)液晶可變延遲器136b,它可變地衰減相關(guān)激光束136m的能量等級(jí)。
圖11是一個(gè)在微控制器206中執(zhí)行的程序流程圖。這個(gè)程序能夠以教學(xué)模式、設(shè)置點(diǎn)模式、監(jiān)控模式或者運(yùn)行模式操作。系統(tǒng)操作員確定系統(tǒng)放置的模式,借助于鍵盤208(如圖10所示)指示出他的選擇。從塊218中的一個(gè)開始點(diǎn)進(jìn)入每一個(gè)模式。
參照?qǐng)D5B、10和11,隨著在塊220的一個(gè)肯定性的確定進(jìn)入到教學(xué)模式中,微控制器206讀取激光束136m的能量同時(shí)步進(jìn)電壓驅(qū)動(dòng)函數(shù)發(fā)生器137,它隨之驅(qū)動(dòng)與被測(cè)量的激光束136m相關(guān)的液晶可變延遲器136b。在教學(xué)模式的第一部分,一些初始化功能被完成,一個(gè)教學(xué)模式屏幕被送到塊222中的顯示器210,一個(gè)計(jì)數(shù)器在塊224中被復(fù)位到零,以及函數(shù)發(fā)生器137的輸出電壓等級(jí)被設(shè)置為在塊226中的一個(gè)初始值2.33mv。
接下來,進(jìn)入一個(gè)程序循環(huán),在激光能量在塊230中讀出并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器207內(nèi)的一個(gè)表中之前在塊228中有一個(gè)30ms(毫秒)延遲提供時(shí)間用于延遲器136b以穩(wěn)定。然后,在塊232中驅(qū)動(dòng)函數(shù)發(fā)生器137的電壓被以2.33伏的增量值增加。隨后,在塊236中作出是否計(jì)數(shù)器值達(dá)到4096的確定。這個(gè)范例值代表了一個(gè)預(yù)確定等級(jí),在該等級(jí)上教學(xué)模式的確定被完成。如果沒有達(dá)到這個(gè)值,則系統(tǒng)返回到塊228以重復(fù)測(cè)量一個(gè)激光能量等級(jí)的過程并遞增地增加驅(qū)動(dòng)電壓等級(jí)。每次這種情況發(fā)生時(shí),測(cè)量的驅(qū)動(dòng)電壓和與之相關(guān)的驅(qū)動(dòng)能量等級(jí)作為在存儲(chǔ)器207中建立的查詢表的相應(yīng)值存儲(chǔ)。
在到達(dá)教學(xué)模式的結(jié)束以后,如同在塊236中所確定的,是否操作員已經(jīng)選擇了顯示一個(gè)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓的能量圖形的一個(gè)進(jìn)一步的決定在塊238中作出。如果如在塊238中的一個(gè)肯定的確定所指示的操作員已經(jīng)選擇了這種顯示,那么這種圖形被顯示在塊240中的顯示單元210上。在任一種情況下,在完成了教學(xué)模式后,系統(tǒng)返回到開始點(diǎn)218。
在設(shè)置點(diǎn)模式,通過在判別塊242中的一個(gè)肯定確定進(jìn)入,操作員能夠經(jīng)過鍵盤208鍵入用于一個(gè)激光能量設(shè)置點(diǎn)所要求的值。然后控制器從在存儲(chǔ)器207中存儲(chǔ)的查詢表確定與這個(gè)能量等級(jí)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓。與這個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓相關(guān)的12位碼然后送到相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器212。操作員能夠由需要經(jīng)常地執(zhí)行這段子程序,直到系統(tǒng)被正常地設(shè)置。
這樣,設(shè)置點(diǎn)模式在塊244中開始,作為這種模式的屏幕展示在顯示單元210上。然后系統(tǒng)等待,通過一個(gè)來自判別塊246的循環(huán)進(jìn)行,用于操作員輸入一個(gè)設(shè)置點(diǎn)值。當(dāng)這樣一個(gè)值輸入后,在塊248中的系統(tǒng)找到與這個(gè)設(shè)置點(diǎn)值相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓。在塊250里,這個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)用于函數(shù)發(fā)生器137。在塊252里,相應(yīng)的激光束136m的能量被讀出,通過在塊254中的顯示單元210被顯示。隨后系統(tǒng)返回到開始點(diǎn)218。
監(jiān)視器模式用于確定在激光器108(如圖5所示)的輸出能量中隨著時(shí)間的變化。這樣,在監(jiān)視器方式進(jìn)入后,隨著在塊256中被一個(gè)肯定確定決定后,在塊258中的一個(gè)計(jì)時(shí)器啟動(dòng)。一個(gè)激光能量等級(jí)在塊260中讀出并且與來自它被產(chǎn)生的計(jì)時(shí)器的時(shí)間存儲(chǔ)在一個(gè)能量表中。直到到達(dá)一個(gè)超出時(shí)間值的預(yù)置時(shí)間,如被在塊262中的一個(gè)肯定確定所指明的,塊260的測(cè)量和存儲(chǔ)功能在一個(gè)周期的基礎(chǔ)上重復(fù)。當(dāng)達(dá)到這個(gè)超過條件的時(shí)間時(shí),計(jì)時(shí)器在塊264中停止。然后,在塊266中作出決定是否操作員使用鍵盤208指明顯示激光能量隨著時(shí)間變化的圖形將被顯示。這樣,在塊266中的一個(gè)肯定確定會(huì)導(dǎo)致在塊268中在顯示單元210上這種圖形的顯示。
激光紋理化工具37(如圖4所示)的正常操作在運(yùn)行模式中完成。當(dāng)運(yùn)行模式如在塊256中被一個(gè)負(fù)決定指明所選擇時(shí),因?yàn)槠渌赡艿哪J皆谶@一點(diǎn)上已經(jīng)被消除,所以系統(tǒng)通過在設(shè)置點(diǎn)模式的操作被鎖定到一個(gè)先前確定的激光能量設(shè)置點(diǎn)。改變進(jìn)入函數(shù)發(fā)生器137的驅(qū)動(dòng)電壓使得相應(yīng)的激光束136m保持在設(shè)置點(diǎn)能量附近,如相應(yīng)的能量檢測(cè)器136j所測(cè)量的。如果激光束能量超過預(yù)定的限定值,那么報(bào)警響起并且工具37被放置在暫停模式。
在運(yùn)行模式,系統(tǒng)首先在塊272中確定是否處理快門114(在圖5中未示出)關(guān)閉。如果它被關(guān)閉,沒有新的數(shù)據(jù)導(dǎo)出,所以系統(tǒng)返回到開始點(diǎn)218而不改變?cè)O(shè)置點(diǎn)。如果快門沒有關(guān)閉,如塊272的負(fù)確定所指明,則函數(shù)發(fā)生器137在塊274通過微控制器206所確定的驅(qū)動(dòng)電壓被驅(qū)動(dòng)以修正先前通過這個(gè)子程序的測(cè)量的激光能量達(dá)到設(shè)置點(diǎn)值。(在第一次通過中,在設(shè)置點(diǎn)模式所確定的一個(gè)設(shè)置點(diǎn)電壓被用于這個(gè)目的),然后,在塊276中讀取實(shí)際的激光能量。為了繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng),激光能量必須在預(yù)定的限制內(nèi)。
如果這個(gè)能量如塊278所確定的太高或者如塊280所確定的太低,則在塊281中響起報(bào)警,能量讀數(shù)和設(shè)置點(diǎn)被顯示在塊282的顯示單元210上,并且激光紋理化工具37(如圖4所示)被放置在塊284的暫停模式。從這一點(diǎn),在停止報(bào)警之前系統(tǒng)等待操作員如塊286所確定的按下復(fù)位開關(guān)。即使報(bào)警停止,生產(chǎn)保持暫停直到操作員作出修正,操作員隨后使系統(tǒng)離開暫停模式。
如果激光能量在預(yù)置限制內(nèi),這系統(tǒng)通過一個(gè)循環(huán)連續(xù)地重復(fù)進(jìn)行,該循環(huán)包括運(yùn)行模式序列和返回到開始點(diǎn)218,因?yàn)樵谙拗苾?nèi)在激光能量中的偏移被在驅(qū)動(dòng)函數(shù)發(fā)生器137的電壓中的變化修正。
參照?qǐng)D11的先前討論已經(jīng)包括在一個(gè)單個(gè)激光束136m內(nèi)用于控制能量的程序所處的狀態(tài)。在現(xiàn)實(shí)中在激光紋理化過程期間有兩個(gè)這樣的光束136m要被控制。因此要理解處理器206的操作如多任務(wù)處理器運(yùn)行參照?qǐng)D11所討論的程序用于這兩個(gè)激光束136中每一個(gè),提供的數(shù)據(jù)經(jīng)過兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器202并提供數(shù)據(jù)到兩個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器212。
在本發(fā)明以它的優(yōu)選形式或者以具有一定程度特殊性的實(shí)施例已經(jīng)被討論時(shí),應(yīng)該理解這種描述僅僅給出例子的方式而在具體的結(jié)構(gòu)、制造和使用中的許多變化,包括部件的結(jié)合與配置,都可以去進(jìn)行而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)能量控制光學(xué)模塊用于平衡一對(duì)平行偏振的激光束的能量,其中所述光學(xué)模塊包括一個(gè)光程通過它每個(gè)所述激光束在所述光學(xué)模塊內(nèi)的第一方向被定向,與所述光程以平行的空間分開的關(guān)系延伸;衰減裝置沿每個(gè)所述光程配置用于控制那里定向的所述偏振的激光束的輸出能量等級(jí);能量檢測(cè)裝置沿每個(gè)所述光程配置用于檢測(cè)從所述衰減裝置定向輸出激光束的輸出能量等級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊,其特征在于所述衰減裝置包括一個(gè)可變延時(shí)器根據(jù)一個(gè)作用于所述可變延時(shí)器的輸入電壓,改變一個(gè)經(jīng)過那里透射的所述偏振激光束的偏振的角度;一個(gè)偏振分束器從所述可變延時(shí)器沿所述光程在所述第一方向上接收一個(gè)輸入光束,其中所述偏振分束器傳輸具有一個(gè)第一極性沿所述光程的所述輸入光束的一個(gè)第一部分,并且其中所述偏振分束器反射具有一個(gè)極性垂直于所述第一極性,離開所述光程的所述輸入光束的一個(gè)第二部分。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊,其特征在于所述光學(xué)模塊另外包括一個(gè)沿每一所述光程配置的四分之一波長(zhǎng)片;以及被反射回相反于所述第一方向的所述光學(xué)模塊的激光束被所述偏振分束器反射偏離所述的光程。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊,其特征在于所述能量檢測(cè)裝置包括一個(gè)非偏振分束器從所述衰減裝置沿所述光程在所述第一方向上透射定向的一個(gè)中間激光束的一個(gè)透射部分,并且反射所述中間激光束的一個(gè)反射部分離開所述的光程;以及一個(gè)能量檢測(cè)變換器接收所述中間激光束的所述反射部分作為輸入并且產(chǎn)生一個(gè)指明那里能量等級(jí)的輸出。
5.一個(gè)設(shè)備用于同時(shí)定向一個(gè)激光束部分在由被來自所述激光束的脈沖紋理化的第一個(gè)盤片的相反的兩面,其中所述設(shè)備包括一個(gè)第一分束器將所述激光束分為透射光束和反射光束;第一光束定向裝置用于定向所述透射光束沿著一個(gè)第一光程以及定向所述反射光束沿著一個(gè)第二光程;衰減裝置沿著每個(gè)所述光程配置,用于控制從那里定向的一個(gè)輸出光束的一個(gè)輸出能量等級(jí);能量檢測(cè)裝置沿著每個(gè)所述光程配置,用于測(cè)量所述輸出能量等級(jí),以及第二光束定向裝置用于定向一個(gè)第一輸出光束沿著所述第一光程到達(dá)所述第一盤片的一個(gè)第一面,并且用于定向一個(gè)第二輸出光束沿著所述第二輸出第二光程到達(dá)所述第一盤片的對(duì)著那里所述第一面的第二面。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其特征在于每個(gè)所述衰減裝置包括一個(gè)可變的延遲器根據(jù)施加于所述可變延遲器的輸入電壓,改變通過那里透射的一個(gè)偏振的激光束的偏振的角度。一個(gè)偏振分束器從所述可變的延遲器在沿著所述光程的所述第一方向上接收一個(gè)輸入光束,其中所述偏振分束器透射具有一個(gè)沿著所述光程的第一極性的所述輸入光束的一個(gè)第一部分,并且其中所述偏振分束器反射具有離開所述光程的一個(gè)極性垂直于所述第一極性的所述輸入光束的一個(gè)第二部分。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其特征在于所述設(shè)備另外還包括一個(gè)沿著每個(gè)所述光程配置的四分之一波長(zhǎng)片;以及從所述第一盤片反射回的一個(gè)激光束被所述偏振分束器反射離開所述的光程。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其特征在于所述能量檢測(cè)裝置包括一個(gè)非偏振分束器從所述衰減裝置沿著所述光程透射一個(gè)中間光束的一個(gè)透射部分,并且反射所述中間光束的一個(gè)反射部分離開所述的光程;以及一個(gè)能量檢測(cè)變換器接收所述中間光束的所述反射部分作為一個(gè)輸入并且產(chǎn)生指明那里的一個(gè)能量等級(jí)的輸出。
9.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其特征在于所述第一和第二光程在第一方向上從所述第一分束器延伸,被空間上分開且平行,在所述第一分束器內(nèi)一個(gè)反射平面延伸在所述第一和第二光程中間的所述第一方向上;所述激光束定向到那里成45度入射角的所述反射平面;以及所述第一光束定向裝置包括一個(gè)第一反射的表面,在該表面上所述透射光束以入射角67.5度被定向以及一個(gè)第二反射表面,在該表面上所述反射光束以入射角67.5度被定向。
10.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其特征在于所述第二光束定向裝置包括一個(gè)第一反射表面定向所述第一輸出光束到達(dá)所述第一盤片的所述第一面,其中所述第一反射表面是可調(diào)節(jié)的以改變所述盤片上的一個(gè)第一半徑,在所述盤片上所述第一輸出光束以此第一半徑碰到所述盤片;以及一個(gè)第二反射表面定向所述第二輸出光束到達(dá)所述第一盤片的所述第二面,其中所述第二反射表面是可以調(diào)節(jié)的以改變?cè)谒霰P片上的一個(gè)第二半徑,在所述盤片上所述第二輸出光束以此第二半徑碰到所述盤片。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備,其特征在于每個(gè)所述反射表面在一個(gè)臺(tái)上是可以被旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的;被定位使得在所述盤片上反射的來自所述光程的光束不會(huì)沿著所述光程返回,以及每個(gè)所述臺(tái)在以垂直于所述第一盤片的一個(gè)相鄰表面的方向上可調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備,還包括一個(gè)擴(kuò)束器,經(jīng)過擴(kuò)束器所述激光束通過以形成一個(gè)稍微發(fā)散的擴(kuò)展光束;一個(gè)第一聚焦透鏡在所述第一光程里聚焦所述第一輸出光束在所述盤片的所述第一面上;以及一個(gè)第二聚焦透鏡在所述第二光程里聚焦所述第二輸出光束在所述盤片的所述第二面上;
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備,其特征在于每個(gè)所述聚焦透鏡沿著用于把通過那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于將光束集中在所述聚焦透鏡內(nèi)的所述光程的一個(gè)平面內(nèi)是可調(diào)的。
14.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其特征在于還包括第三光束定向裝置用于定向所述第一輸出光束沿著一個(gè)第三光程到達(dá)一個(gè)第二盤片的第一面和用于定向所述第二輸出光束沿著一個(gè)第四光程到達(dá)所述第二盤片的第二面;以及一個(gè)可移動(dòng)的反射鏡組件在所述輸出光束被從那里沿著所述第一及第二光程定向的一個(gè)第一位置和所述輸出光束被從那里沿著所述第三及第四光程定向的一個(gè)第二位置之間是可移動(dòng)的。
15.一個(gè)設(shè)備用于同時(shí)定向一個(gè)激光束部分在由被來自所述激光束的脈沖紋理化的第一個(gè)盤片的相反的兩面,其中所述設(shè)備包括一個(gè)第一分束器將所述激光束分為透射光束和反射光束,其中所述第一分束器包括一個(gè)反射平面與所述入射激光束成45度角。一個(gè)第一轉(zhuǎn)向反射鏡對(duì)所述透射光束具有一個(gè)67.5度的入射角,反射所述透射光束沿著一個(gè)第一光程在第一方向上延伸;一個(gè)第二轉(zhuǎn)向反射鏡對(duì)所述反向光束具有一個(gè)67.5度的入射角,反射所述反射光束沿著一個(gè)第二光程在平行于所述第一光程的第一方向上延伸;以及輸出光束定向裝置用于定向一個(gè)第一輸出光束沿著所述第一光程到達(dá)所述第一盤片的一個(gè)第一面和用于定向一個(gè)第二輸出光束沿著所述第二輸出第二光程到達(dá)所述第一盤片的對(duì)著那里所述第一面的一個(gè)第二面。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備,其特征在于所述輸出光束定向裝置包括一個(gè)第一反射平面定向所述第一輸出光束朝向所述第一盤片的所述第一面,其中所述第一反射平面是可調(diào)節(jié)的以改變所述盤片上的第一半徑,在所述盤片所述第一輸出光束以此第一半徑碰到所述盤片;以及一個(gè)第二反射平面定向所述第二輸出光束朝向所述第一盤片的所述第二面,其中所述第二反射平面是可調(diào)節(jié)的以改變所述盤片上的第二半徑,在所述盤片所述第二輸出光束以此第二半徑碰到所述盤片。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備,其特征在于每個(gè)所述反射表面在一個(gè)臺(tái)上是可以被旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的;被定位使得在所述盤片上反射的來自所述光程的光束不會(huì)沿著所述光程返回,以及每個(gè)所述臺(tái)在垂直于所述第一盤片的一個(gè)相鄰表面的方向上是可調(diào)節(jié)的。
18.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備,其特征在于還包括一個(gè)擴(kuò)束器,經(jīng)過擴(kuò)束器所述的激光束通過,以形成一個(gè)稍微發(fā)散的擴(kuò)展光束;一個(gè)第一聚焦透鏡在所述第一光程里聚焦所述第一輸出光束在所述盤片的所述第一面上;以及一個(gè)第二聚焦透鏡在所述第二光程里聚焦所述第二輸出光束在所述盤片的所述第二面上;
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于每個(gè)所述聚焦透鏡沿著用于把通過那里的光束聚焦延伸的所述光程和在垂直于用于將光束集中在所述聚焦透鏡內(nèi)的所述光程的一個(gè)平面內(nèi)是可調(diào)的。
20.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備,其特征在于還包括第三光束定向裝置用于定向所述第一輸出光束沿著一個(gè)第三光程到達(dá)一個(gè)第二盤片的第一面和用于定向所述第二輸出光束沿著一個(gè)第四光程到達(dá)所述第二盤片的第二面;以及一個(gè)穿梭反射鏡組件在所述輸出光束被從那里沿著所述第一及第二光程定向的一個(gè)第一位置和所述輸出光束被從那里沿著所述第三及第四光程定向的一個(gè)第二位置之間是可移動(dòng)的。
全文摘要
一個(gè)盤片紋理化工具用于,例如在一個(gè)硬存儲(chǔ)盤片的兩面的環(huán)形部分中提供紋理化點(diǎn)。通過兩個(gè)盤片處理站盤片被送入和退出在盒中的紋理化過程。一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)在一個(gè)分束器定向的激光器以分離激光束成為兩個(gè)具有大致相等能量的光束,它們被定向沿著平行路徑經(jīng)過一個(gè)能量控制光學(xué)模塊以同時(shí)暴露在將被紋理化的盤片的相對(duì)的兩個(gè)面上。能量控制光學(xué)模塊包括用于衰減和測(cè)量?jī)蓚€(gè)光束中每一個(gè)的裝置。在兩個(gè)盤片處理站內(nèi)的每一個(gè)內(nèi)一個(gè)穿梭反射鏡在一個(gè)盤片上交替定向這兩個(gè)光束。
文檔編號(hào)C04B41/80GK1181293SQ9711531
公開日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月4日
發(fā)明者邁克爾·巴倫伯因, 比德·邁克爾·包姆加特, 比德·B·克拉什, 本尼·M·哈伯, 本杰明·卡尼, 比德·J·M·克斯騰, 道戈·約漢·克拉耶諾維奇, 艾拉耶·卡克什·波爾, 洪·S·辛, 安德魯·譚青 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司