本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于測量由激光系統(tǒng)產(chǎn)生的激光線射束的測量設(shè)備以及一種相對應(yīng)的激光系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在特定的應(yīng)用中，使用在相應(yīng)的焦點(diǎn)區(qū)中提供具有非常均勻的線形的強(qiáng)度分布的激光射束的激光系統(tǒng)。這種焦點(diǎn)區(qū)在此也被稱為激光線焦點(diǎn)或簡稱為激光線。關(guān)于所產(chǎn)生的激光射束，在此也稱為激光線射束(laserlinienstrahl)。對應(yīng)的激光系統(tǒng)的目的在于，提供在射束輪廓的兩個(gè)垂直的方向上(即垂直于射束傳播方向)的具有射束直徑的大到非常大的縱橫比的強(qiáng)度分布，其中同時(shí)確保在更小的射束直徑的方向上的大的景深。

2、使用這種激光線射束的示例性應(yīng)用是激光加工，如例如在tft顯示器中使用的沉積在玻璃襯底上的二氧化硅層的再結(jié)晶，例如太陽能電池的基于激光的摻雜和例如在制造微電子器件中使用的激光剝離工藝。在wo2018/019374a1中描述一種示例性的激光系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)產(chǎn)生并使用具有激光線焦點(diǎn)的激光射束。

3、在借助于激光線射束加工襯底之前，典型地需要測量激光線射束。在此，通常通過射束輪廓測量裝置(英文“beam?profiler(光束輪廓儀)”)測量具有高均勻性的長的激光線，所述射束輪廓測量裝置沿激光線移動并且位置分辨地逐點(diǎn)測量激光線。所述過程可能持續(xù)幾分鐘。在此，逐步從激光線的總長度中測量激光線的例如僅1mm長度的非常小的部分并且隨后組合成激光線的總長度的測量。在此，利用射束輪廓測量裝置的測量典型地在同一工藝腔中進(jìn)行，在所述工藝腔中也通過激光線射束進(jìn)行對襯底的加工。工藝腔在此通常設(shè)有保護(hù)氣體氣氛并且被氣密地密封。為了使激光線輻射能夠侵入到工藝腔中，在工藝腔處為激光線射束提供通常呈進(jìn)入窗形式的進(jìn)入?yún)^(qū)域。

4、因?yàn)樵谡麄€(gè)測量過程中分別僅需要激光線的一小部分用于即刻的測量，所以必須消除在激光線的其余部分中的能量。這有利地在水冷的吸收器中進(jìn)行，以便可以消除典型地約6kw的高激光功率。然而，因?yàn)楣に嚽恢胁辉试S水，所以水冷的吸收器不能在工藝腔本身中使用，而是僅在外部使用。然而，如果吸收器未充分冷卻，根本不存在，或者激光射束必須從工藝腔的內(nèi)部被轉(zhuǎn)向至工藝腔的外部的吸收器，則這引起輻射輪廓測量裝置的周圍環(huán)境中的構(gòu)件的加熱，這可能歪曲測量的結(jié)果。

5、已知的是，使用兩個(gè)布置在進(jìn)入?yún)^(qū)域上方的、可在激光線射束下方運(yùn)動的并且與激光線成直線布置的激光射束切割器(英文“beam?cutter(光束切割器)”)。所述激光射束切割器切割用于在工藝腔中加工襯底的激光線射束，因?yàn)榧す饩€的所產(chǎn)生的長度典型地大于對于加工單獨(dú)的襯底所需的長度。激光線的超出激光線的必要的長度的部分幾乎由激光射束切割器切斷或者被反射到處于工藝腔的外部的水冷的吸收器上，所述吸收器消除包含在激光線的所述部分中的能量。

6、發(fā)明人現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，作為用于避免歪曲的測量的可行的解決方案，可行的是，將可共同地在激光線射束的縱向方向上或線延伸方向上運(yùn)動的兩個(gè)激光射束切割器進(jìn)一步改進(jìn)、尤其延長，使得所述激光射束切割器將激光線射束的長度縮短到對于通過射束輪廓測量裝置的測量分別所需的長度上。然而，這需要超出工藝腔的非常長的激光射束切割器。除了所述高的結(jié)構(gòu)空間需求之外，具有兩個(gè)長的激光射束切割器的構(gòu)造是不穩(wěn)定的從而可能傾向于不期望的振動。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是，提出一種相對于現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的用于測量由激光系統(tǒng)產(chǎn)生的激光線射束的測量設(shè)備，所述測量設(shè)備尤其可以提供精確的測量結(jié)果并且具有緊湊的構(gòu)造。

2、所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)。與此對應(yīng)地提出一種用于測量由激光系統(tǒng)產(chǎn)生的激光線射束的測量設(shè)備，其中該測量設(shè)備具有：(a)工藝腔，所述工藝腔具有用于使激光線射束進(jìn)入到工藝腔中的進(jìn)入?yún)^(qū)域，(b)射束輪廓測量裝置，所述射束輪廓測量裝置布置在工藝腔中并且設(shè)置用于測量通過進(jìn)入?yún)^(qū)域進(jìn)入的激光線射束，以及(c)調(diào)整設(shè)備，所述調(diào)整設(shè)備用于在激光線射束(通過進(jìn)入?yún)^(qū)域)進(jìn)入到工藝腔中之前對激光線射束進(jìn)行調(diào)整(trimmen)。該調(diào)整設(shè)備具有多個(gè)、至少三個(gè)單個(gè)的并且可以借助于至少一個(gè)驅(qū)動裝置運(yùn)動的鏡，用于在激光線射束進(jìn)入到工藝腔中之前對激光線射束進(jìn)行調(diào)整，其中單個(gè)的鏡至少區(qū)段式地在至少一個(gè)運(yùn)動方向上相對于激光線射束的通過測量設(shè)備預(yù)給定的線延伸可運(yùn)動。

3、因此，根據(jù)本發(fā)明提供一種調(diào)整設(shè)備，所述調(diào)整設(shè)備具有多個(gè)、至少三個(gè)鏡，所述鏡在激光線射束進(jìn)入到工藝腔中之前對激光線射束進(jìn)行調(diào)整。為了調(diào)整，鏡在激光線射束下方并且在進(jìn)入?yún)^(qū)域上方運(yùn)動。與已知的激光射束切割器相比，具有多個(gè)鏡的調(diào)整設(shè)備確保緊湊的構(gòu)造。與已知的激光射束切割器的延長中不同，通過尤其可以比激光射束切割器更小或更短的多個(gè)鏡，借此可以避免，調(diào)整設(shè)備連同其鏡向工藝腔的外部延伸，使得實(shí)現(xiàn)期望的緊湊的構(gòu)造。

4、測量設(shè)備預(yù)給定激光線輻射的線延伸是指，預(yù)給定激光線輻射的線延伸相對于測量設(shè)備或者相對測量設(shè)備的取向。這意味著，通過激光系統(tǒng)進(jìn)行的、激光線射束與其線延伸到測量設(shè)備上、即到工藝腔的進(jìn)入?yún)^(qū)域上的定向通過測量設(shè)備預(yù)給定，使得激光系統(tǒng)取向用于將激光線射束定位在測量設(shè)備處。在此，在測量裝置處可以使用不同的裝置用于預(yù)給定線延伸。尤其是激光線射束的線延伸或長度通過進(jìn)入?yún)^(qū)域預(yù)給定，使得激光線射束可以照射到所述進(jìn)入?yún)^(qū)域上并且到達(dá)工藝腔中。還尤其是激光線射束的線延伸或長度通過射束輪廓測量裝置在工藝腔中預(yù)給定。優(yōu)選地，射束輪廓測量裝置在此配置成可以在平行于激光線射束的線延伸的路段上運(yùn)動、尤其移動。對應(yīng)地也可以說，鏡的至少一個(gè)運(yùn)動方向相對于射束輪廓測量裝置可以沿著其移動的路段設(shè)置。例如，如下文更詳細(xì)地闡述的那樣，可行的是，單個(gè)的鏡的運(yùn)動方向的區(qū)段橫向于或平行于線延伸定向，和/或單個(gè)的鏡的運(yùn)動方向的區(qū)段橫向于、尤其垂直于線延伸定向。

5、根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)鏡應(yīng)理解為三個(gè)或更多個(gè)鏡。單個(gè)的鏡至少區(qū)段式地在運(yùn)動方向上相對于激光線輻射的線延伸可運(yùn)動在此意味著，單個(gè)的鏡不必在運(yùn)動方向上沿著其整個(gè)運(yùn)動區(qū)域相對于線延伸可運(yùn)動。替代于此，可行的是，給出如前面所闡述的那樣例如平行且橫向于線延伸的多個(gè)運(yùn)動方向，鏡可以沿著所述運(yùn)動方向運(yùn)動。然而，也可以僅提供鏡唯獨(dú)在例如橫向或平行于線延伸的運(yùn)動方向上的可運(yùn)動性。

6、單個(gè)且和可運(yùn)動的鏡的至少一個(gè)驅(qū)動裝置可以是用于多個(gè)鏡中的多個(gè)鏡或所有鏡的共同的驅(qū)動裝置，例如呈凸輪軸的構(gòu)型的驅(qū)動裝置，或者替代地，可以是每個(gè)單個(gè)的鏡的分別單獨(dú)的驅(qū)動裝置。至少一個(gè)驅(qū)動裝置由此提供鏡的可運(yùn)動性、尤其是可移動性。驅(qū)動裝置例如可以是電動馬達(dá)驅(qū)動的。

7、工藝腔可以同時(shí)用作為用于測量激光線射束的測量腔和用作為用于借助于激光線射束加工襯底的加工腔。在工藝腔中可以存在保護(hù)氣體氣氛，其中工藝腔優(yōu)選地被氣密地密封。進(jìn)入?yún)^(qū)域例如可以構(gòu)成為例如由玻璃或塑料構(gòu)成的進(jìn)入窗。

8、如前面已經(jīng)提到的那樣，射束輪廓測量裝置可以平行于激光線射束的線延伸可運(yùn)動地、尤其可移動地構(gòu)成。為此，射束輪廓測量裝置可以具有自身的驅(qū)動裝置。由此，射束輪廓測量裝置可以沿著激光線延伸移動以測量激光線射束。

9、優(yōu)選的是，單個(gè)的鏡如此可運(yùn)動，使得在多個(gè)單個(gè)的鏡中的兩個(gè)鏡之間在進(jìn)入?yún)^(qū)域處保留預(yù)給定的測量間隙和/或預(yù)給定的加工間隙，激光線射束可以通過所述預(yù)給定的測量間隙和/或預(yù)給定的加工間隙進(jìn)入到工藝腔中。在此，特別優(yōu)選的是以上提及的組合，其中鏡可以如此運(yùn)動，使得在相應(yīng)的兩個(gè)鏡之間保留要么預(yù)給定的測量間隙要么預(yù)給定的加工間隙。因此，借助于單個(gè)的鏡可以快速且簡單地設(shè)定要么襯底的加工，要么激光線射束的測量，在所述襯底的加工中略微縮短過長的激光線射束，在所述激光線射束的測量中激光線射束沿著其長度分別顯著縮短并且局部地被測量。迄今所使用的激光射束切割器可以對應(yīng)地取消，這除了提高的緊湊性之外還意味著顯著的成本降低。

10、優(yōu)選地，測量設(shè)備包括用于控制激光線射束的測量的控制裝置。在此，通過控制至少一個(gè)驅(qū)動裝置以使鏡運(yùn)動，控制裝置可以設(shè)置用于，使預(yù)給定的測量間隙在預(yù)給定的測量方向上相對于激光線射束的線延伸相對射束輪廓測量裝置的測量區(qū)域移動。同樣可以提出，控制裝置控制射束輪廓測量裝置的相對應(yīng)的運(yùn)動或進(jìn)給，以便因此使射束輪廓測量裝置的測量或檢測區(qū)域與預(yù)給定的測量間隙的位置協(xié)調(diào)或聚集。因此，激光線射束的不同區(qū)域可以沿著線延伸被偏轉(zhuǎn)到工藝腔中并且被偏轉(zhuǎn)到射束輪廓測量裝置上。

11、在此優(yōu)選的是，預(yù)給定的測量間隙具有在20mm至100mm的范圍中的長度和/或預(yù)給定的加工間隙具有在1200mm至1800mm的范圍中的長度。在本文中，除非另有說明，長度是指元件的最大延伸和/或在激光線延伸的縱向方向上并且平行于激光線射束測量的尺寸。特別優(yōu)選的是，預(yù)給定的測量間隙具有在30mm至80mm的范圍中的長度，還優(yōu)選地在40mm至60mm的范圍中的長度。還優(yōu)選的是，預(yù)給定的加工間隙具有在800mm至1600mm的范圍中的長度，還優(yōu)選地在900mm至1550mm的范圍中的長度。已經(jīng)表明，在所提及的測量間隙長度中特別精確和快速的測量是可行的。在所提及的加工間隙長度中又表明，特別精確和快速地加工襯底是可行的。

12、如先前已經(jīng)提及的，多個(gè)鏡包括三個(gè)或更多個(gè)鏡。然而，特別優(yōu)選的是，測量設(shè)備包括至少四個(gè)、尤其至少五個(gè)、更特別地至少六個(gè)以及還特別地至少九個(gè)單個(gè)的鏡。多個(gè)鏡又可以具有為48、更特別地為36、還特別地為30的有利的最大數(shù)量。在測量和加工時(shí)在緊湊性和精確性方面證明為特別有利的是，鏡的數(shù)量在4至30的范圍中、更特別地在5至24的范圍中。

13、此外，已經(jīng)證明為有利的是，單個(gè)的鏡分別具有在40mm至200mm的范圍中的長度，更特別地在60mm至150mm的范圍中的長度，并且還尤其地在80mm至120mm的范圍中的長度。如之前所表明的那樣，借此尤其是指鏡的最大延伸或在激光線延伸的縱向方向上并且平行于激光線射束所測量的尺寸。因此，鏡的長度對應(yīng)于可由鏡反射的激光線射束的有效部分長度。

14、優(yōu)選地，測量設(shè)備具有尤其布置在工藝腔外部的射束吸收器，所述射束吸收器設(shè)置用于吸收激光線射束的由單個(gè)的鏡調(diào)整的并且反射到射束吸收器上的部分。因此，激光線射束的調(diào)整的部分表示不通過進(jìn)入?yún)^(qū)域進(jìn)入到工藝腔中而是被反射到射束吸收器上的部分。射束吸收器尤其可以是水冷卻的。替代地，射束吸收器也可以布置在工藝腔內(nèi)部，但是在那里通常有利的水冷卻是不可行的。

15、調(diào)整設(shè)備的鏡可以相對激光線射束以尤其一致的、預(yù)先設(shè)定的或可設(shè)定的角度調(diào)整。尤其地將所述鏡調(diào)整成這樣的角度，使得所述鏡將激光線射束反射到測量設(shè)備的射束吸收器上。因此，射束吸收器可以消除激光線射束的在工藝腔中不期望的部分的能量。

16、優(yōu)選地，測量設(shè)備具有預(yù)給定的行駛道(fahrbahn)，單個(gè)的鏡可以沿著所述行駛道運(yùn)動。行駛道可以優(yōu)選地至少區(qū)段式地平行于激光線射束的線延伸而延伸。

17、還優(yōu)選的是，單個(gè)的鏡中的每個(gè)鏡分別布置在滑座(wagen)上，借助于所述滑座可以通過該滑座的移動來使相應(yīng)的單個(gè)的鏡運(yùn)動。借此，滑座用作為用于使鏡運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，其中借助于每個(gè)滑座使每個(gè)鏡單獨(dú)地在滑座上運(yùn)動。在此，鏡的至少一個(gè)驅(qū)動裝置可以在驅(qū)動技術(shù)上與滑座耦合，以便使鏡運(yùn)動。

18、在一個(gè)優(yōu)選的變型方案中，所述滑座可移動地布置在通過軌道形成的至少一個(gè)行駛道上。所述行駛道尤其可以是前面提及的行駛道。軌道(schiene)在此是一種比較簡單且成本有利的可行性，將滑座從而鏡沿著行駛道可移動地設(shè)置。尤其是可以使用連貫的軌道。同樣地，行駛道的其它變型方案也是可設(shè)想且可行的。

19、在此可以提出，(分別)相鄰的滑座彼此連接并且可以共同地一起可移動。尤其是相鄰的滑座可以直接彼此連接，這意味著，在相鄰的滑座之間的共同的連接件將所述滑座彼此連接。更特別地，可以提供兩排分別彼此連接的滑座，其中一排可以從第一側(cè)例如從左側(cè)移動到激光線射束處，并且另一排可以從第二側(cè)例如從右側(cè)移動到激光線射束處，以便對所述激光線射束進(jìn)行調(diào)整。通過兩排滑座的連接和共同的可移動性，激光線射束實(shí)際上可以被調(diào)整或縮短到關(guān)于其長度(激光線射束以所述長度進(jìn)入到工藝腔中)的任意長度。

20、也可以提出，相鄰的滑座借助于鉸接軸承(gelenklager)彼此連接，所述鉸接軸承設(shè)置用于在滑座移動時(shí)確保各個(gè)滑座之間的最小間距。因此，通過借助于這種作為相鄰的滑座的連接機(jī)構(gòu)的鉸接軸承的鉸接連接確保，鏡在行駛時(shí)不會通過各個(gè)滑座彼此碰撞而損壞。這于是在行駛道具有彎道或(部分)半徑時(shí)更特別重要，滑座沿著所述彎道或(部分)半徑行駛，這更特別是在行駛道的閉合的、例如圓形的、橢圓形的或矩形的(必要時(shí)具有倒圓的角的)軌跡或行駛道的u形軌跡的情況下是如此，如其可以有利地被使用那樣。相反，靜止時(shí)，即不移動單個(gè)的鏡的情況下，單個(gè)的鏡之間的間距應(yīng)該優(yōu)選地為零或最小，以使得激光線射束不能穿過其間。

21、最后可以提出，單個(gè)的鏡的相應(yīng)的滑座可以沿著共同的行駛道移動。這意味著，所有滑座有利地在唯一的行駛道上行進(jìn)，所述行駛道就此而言是連貫的并且允許實(shí)際上任意地調(diào)整激光線射束。

22、如先前提及的，在此有利的是，共同的行駛道具有閉合的軌跡，例如圓形的、橢圓形的或矩形的(尤其是具有倒圓的角的)軌跡，或者基本上u形的軌跡。這允許調(diào)整設(shè)備的緊湊的構(gòu)造，從而允許測量設(shè)備作為整體的緊湊的構(gòu)造。

23、替代于鏡的共同的可移動性和/或沿著共同的軌跡或行駛道的可移動性可行的是，單個(gè)的鏡可以彼此獨(dú)立地運(yùn)動和/或可以分別沿著單獨(dú)的軌跡運(yùn)動。因此例如可設(shè)想，所有鏡、尤其連同其滑座可以彼此獨(dú)立地在單獨(dú)的行駛道上橫向于、尤其是基本上垂直于線延伸移動。所述鏡可以與此對應(yīng)地單獨(dú)地移動到激光線射束下方并且從其中移出。

24、此外，一個(gè)實(shí)施變型方案是有利的，其中鏡中的至少一個(gè)鏡在運(yùn)動方向上在所述鏡中的至少一個(gè)另外的鏡上方可運(yùn)動并且可布置在所述鏡中的至少一個(gè)另外的鏡上方。尤其是多個(gè)鏡也可以在一個(gè)或多個(gè)鏡上方可運(yùn)動并且可布置在一個(gè)或多個(gè)鏡上方。更特別地，也可以提出三個(gè)或更多個(gè)鏡可以在彼此上下地運(yùn)動和彼此上下地布置。為此，與鏡相關(guān)聯(lián)的滑座或鏡本身可以是不同的大小。這尤其意味著，滑座和/或鏡尤其可以在橫向于、更特別地垂直于激光射束的線延伸的橫向延伸或高度延伸方面不同。在此，鏡或滑座可以設(shè)有敞開的空間或空腔，具有鏡的相應(yīng)更小的滑座或相應(yīng)更小的鏡可以被推入到所述空間或空腔中，使得所述鏡處于更大的滑座或鏡下方。在此，所述鏡的長度和/或?qū)挾仍诩す馍涫木€延伸的縱向方向上在單個(gè)的鏡下可以保持相同或者彼此不同。所述鏡可以分別彼此上下地布置，這尤其意味著，所述鏡可以無接觸地彼此上下移動從而可以無接觸地彼此彼此上下。單個(gè)的鏡(更特別地分別裝備有前面提及的滑座)可以在行駛道上可移動，其中單個(gè)的鏡和滑座可以在不同的行駛道上、尤其在軌道上行進(jìn)，所述行駛道可以平行于激光線射束的線延伸設(shè)置。因此，在線延伸的縱向方向上，可以用鏡覆蓋大的長度，沿著所述鏡可以設(shè)定測量間隙或加工間隙，然而其中鏡不必向外突出或不必向外突出非常遠(yuǎn)，因?yàn)樗鲧R可以彼此上下地布置而不是彼此相鄰地布置。

25、有利的是，單個(gè)的鏡至少區(qū)段式地在至少一個(gè)運(yùn)動方向上橫向于激光線射束的通過測量設(shè)備預(yù)給定的線延伸可運(yùn)動。相對于已知的激光射束切割器，具有鏡橫向于激光線射束的線延伸或者縱向方向的可運(yùn)動性的或者換言之可移動性的調(diào)整設(shè)備引起特別簡單緊湊的構(gòu)造。與已知的激光射束切割器的延長中不同，通過橫向于線延伸的可運(yùn)動性借此可以避免調(diào)整設(shè)備以其鏡向工藝腔外部延伸，使得實(shí)現(xiàn)期望的緊湊的構(gòu)造。鏡可以在橫向于激光線射束的線延伸的至少一個(gè)運(yùn)動方向上運(yùn)動意味著，也可以存在橫向于線延伸的多個(gè)運(yùn)動方向，所述運(yùn)動方向分別在其相對于線延伸的角度方面不同。更特別地，至少一個(gè)運(yùn)動方向或多個(gè)運(yùn)動方向中的一個(gè)運(yùn)動方向可以基本上垂直于線延伸。在此，基本上垂直包括垂直以及與數(shù)學(xué)上完美正交性的由制造技術(shù)決定的偏差或公差。

26、橫向于激光線射束的線延伸的運(yùn)動方向尤其可以是相對于線延伸成至少10°、優(yōu)選地至少30°并且還優(yōu)選地至少45°的角度的運(yùn)動方向。更特別地，運(yùn)動方向可以基本上垂直于線延伸。運(yùn)動方向或角度可以是多個(gè)唯一的角度或一個(gè)唯一的角度，或者替代地，可以設(shè)有多個(gè)運(yùn)動方向，所述運(yùn)動方向相對于線延伸成分別不同的角度。

27、開始提及的目的還通過一種用于產(chǎn)生激光線射束的激光系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中該激光系統(tǒng)包括：用于發(fā)射至少一個(gè)激光射束的至少一個(gè)激光源，用于將由至少一個(gè)激光源發(fā)射的至少一個(gè)激光射束變形成激光線射束的激光變形設(shè)備和用于測量所產(chǎn)生的激光線射束的根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備。

28、在此，可以使用由現(xiàn)有技術(shù)、例如開頭提及的文獻(xiàn)已知的激光源和激光變形設(shè)備。