專利名稱：用于加工連續(xù)的多段柔性箔片的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以在其上形成具有高水平位置精度的高分辨率的ニ維圖案的裝置。特別地，本發(fā)明涉及在圓柱形鼓上加工所述基片。所述裝置尤其適于在柔性光伏板和其他微電子裝置中建立的多層薄膜之間形成電互連以及適于形成柔性顯示器的圖案或修復(fù)柔性顯示器。
背景技術(shù)：
激光微加工要求待加工的基片精確地定位在光學(xué)系統(tǒng)的焦平面或像平面處。對(duì)于扁平的片狀基片，扁平的真空卡盤通常用于使材料保持扁平并且橫向地固定它以維持加工運(yùn)動(dòng)過程中該部分的對(duì)準(zhǔn)。在這種情況下，各種不同的方法被用于實(shí)現(xiàn)激光與基片之間所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于小薄板，隨著卡盤和基片沿兩個(gè)軸移動(dòng)，靜止的激光束優(yōu)選為利于激光 束的傳遞。對(duì)于大的薄板來說，為了使占用的空間最小化，通常在靜止的基片上方沿兩個(gè)軸移動(dòng)激光頭。這樣的布置在光束傳遞方面相對(duì)較復(fù)雜，因此激光頭沿ー個(gè)軸移動(dòng)而基片沿另ー個(gè)軸移動(dòng)的交叉軸方式通常也當(dāng)做明智的折中。在所有情況下，扁平的真空卡盤都適合于在加工過程中固定基片。在圓柱形鼓狀的基片上進(jìn)行激光加工是非常常見的，尤其在用于生產(chǎn)凹板或凸板的印刷工業(yè)中。在這種情況下，基片和激光束之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過鼓圍繞其軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和鼓或激光頭沿平行于鼓軸的方向的線性運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。待激光加工的材料被黏合到鼓表面，因此加工過程中的對(duì)準(zhǔn)不是問題。在上述情況下，最大基片面積受限于扁平卡盤或鼓的表面積。因此，這些方法不適于滿足柔性電子エ業(yè)的在連續(xù)的柔性基片材料薄片上支撐的裝置上進(jìn)行激光加工操作的當(dāng)前需求。在這種情況下，基片材料通常在長(zhǎng)的長(zhǎng)度或“薄片”內(nèi)以所謂的“筒對(duì)筒”形式在基片的沿著需要用激光形成圖案的薄片布置的分離的區(qū)域內(nèi)被加工。當(dāng)構(gòu)成連續(xù)的柔性材料薄片的一部分的有限長(zhǎng)度基片需要被激光加工時(shí)，由于相關(guān)的展開鼓和重繞鼓所造成的局限性，因此不再能夠?qū)⒛骋婚L(zhǎng)度的基片夾緊在扁平的卡盤上并沿兩個(gè)正交的軸移動(dòng)該基片。從而，通常以這樣的方式操作其中一定長(zhǎng)度的基片被夾緊在靜止的扁平真空卡盤上并且激光加工頭通過機(jī)動(dòng)的雙臺(tái)架系統(tǒng)在整個(gè)加工區(qū)域上方沿兩個(gè)軸移動(dòng)。如上所述，這樣的布置對(duì)于易于激光束傳送到移動(dòng)的激光頭不是理想的。在相關(guān)的申請(qǐng)(GB 0806307. 5)中，描述了ー種用于加工分離的多段連續(xù)柔性基片的裝置。該裝置使用交叉軸方式，在該方式中，具有沿薄片流動(dòng)方向移動(dòng)的扁平的真空卡盤和橫跨薄片的寬度在臺(tái)架上移動(dòng)的激光頭。真空卡盤需要在加工區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度上沿薄片流動(dòng)方向移動(dòng)，因此當(dāng)卡盤從其行程的一端移動(dòng)到另一端時(shí)在每一端釋放的剰余的薄片材料在薄片累積器裝置中被調(diào)節(jié)(accommodated)。所述裝置的支撐移動(dòng)卡盤的長(zhǎng)度至少兩倍于基片加工長(zhǎng)度，以允許扁平卡盤在其整個(gè)長(zhǎng)度上的移動(dòng)。因此，如果在單個(gè)對(duì)準(zhǔn)步驟中加工長(zhǎng)段的薄片，那么所述裝置的長(zhǎng)度會(huì)變得相當(dāng)大。這通常是不方便并且昂貴的，尤其是如果所述裝置被安裝在無塵室內(nèi)，并且因此要求裝置占據(jù)較小的房屋面積卻仍然能夠在從筒展開且重繞到筒上的的多段柔性薄片材料中或其上形成高分辨率的精確對(duì)準(zhǔn)的激光圖案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以通過直接寫入的方法在所述基片上形成具有高水平位置精度的高分辨率的ニ維圖案的裝置，所述裝置包括a.圓柱形鼓，所述圓柱形鼓被安裝成能圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn)，且在所述鼓的表面的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)域上是多孔的或具有ー排孔，從而可通過所述多孔的區(qū)域或孔施加真空以將確定長(zhǎng)度的所述柔性基片保持在所述鼓表面的一部分上；b.電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)用于使所述鼓圍繞所述軸沿ー個(gè)或兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn);c.鄰接所述鼓安裝的激光加工単元，所述激光加工単元用于加工保持在所述鼓的所述表面上的所述長(zhǎng)度的基片；d.機(jī)械裝置，所述機(jī)械裝置用于在所述基片的所述表面上沿所述第一方向精確移動(dòng)所述激光加工單元；e.位于所述鼓的ー側(cè)的第一卷筒單元，所述第一卷筒單元用于沿垂直于所述第一方向的第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的未處理柔性基片從第一筒周期性地分配到所述鼓上，以用于在所述鼓上進(jìn)行加工；f.位于所述第一筒和所述鼓之間的第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元用于調(diào)節(jié)因所述第一筒和所述鼓的差動(dòng)行程(differential movement)而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；g.位于所述鼓的另ー側(cè)的第二卷筒單元，所述第二卷筒單元用于在加工后沿所述第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞到第二筒上；h.位于所述鼓和所述第二筒之間的第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元用于調(diào)節(jié)因所述鼓和所述第二筒的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；以及i.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制i.將真空周期性施加到所述鼓表面以將確定長(zhǎng)度的基片保持在所述鼓表面的一部分上；ii.所述激光加工單元的操作；iii.所述激光加工単元沿著所述鼓的長(zhǎng)度沿所述第一方向的移動(dòng)；iv.所述鼓在完整的旋轉(zhuǎn)周期(revolution)的一部分期間沿ー個(gè)或兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；以及
V.所述真空從所述鼓表面的周期性釋放，以及所述第一筒和所述第二筒的操作以重繞包含已加工區(qū)域的某一長(zhǎng)度的基片并從所述第一筒展開另一確定長(zhǎng)度的未加工基片。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括如下部件a.薄片展開單元，所述薄片展開單元具有相關(guān)聯(lián)的薄片制動(dòng)器和張カ控制系統(tǒng)，并具有夾緊薄片基片或周期性地分配來自圓柱形筒的分離的確定長(zhǎng)度的未加工柔性薄片基片以用于激光加工的能力；
b.薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元，所述薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元能調(diào)節(jié)所有的長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的被分配的未加工基片內(nèi)恒定的張力，使得薄片伸長(zhǎng)的程度被限定；c.輥單元，所述輥單元改變薄片的流向并將薄片引導(dǎo)到加工鼓的表面上；d.圓柱形的真空加工鼓，所述真空加工鼓安裝在由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸上，所述伺服電動(dòng)機(jī)引起鼓旋轉(zhuǎn)以沿平行于薄片流向的方向移動(dòng)鼓的表面；e.設(shè)置在鼓的部分或全部外表面內(nèi)的方位角區(qū)域中的成排的真空通道、真空孔或者多孔材料區(qū)域，其用于在加工過程中將確定長(zhǎng)度的未加工基片附接到鼓的表面的一部分上；f.激光加工単元，所述激光加工単元安裝在鼓的旁邊、上面或者下面并且連接到伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)，該伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)致使所述激光加工単元沿平行于鼓的軸的方向橫跨薄片寬度地移動(dòng)；g.連接到激光加工単元的一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)単元，所述照相機(jī)単元能夠觀察基片上表面；h.第二輥單元，所述第二輥單元改變薄片的流向并且引導(dǎo)來自加工鼓的表面的基片;i.第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元，所述第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償單元能夠調(diào)節(jié)所有的長(zhǎng)度變化并保持分離的某一長(zhǎng)度的已加工基片內(nèi)的恒定張力，使得薄片伸長(zhǎng)的程度被限定；j.薄片重繞單元以及相關(guān)聯(lián)的薄片制動(dòng)器和張カ控制系統(tǒng)，具有夾緊薄片基片或周期性地?fù)纹?take up)確定長(zhǎng)度的柔性基片并在加工后將其纏繞在圓柱形鼓上的能力；k.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)允許加工単元和卡盤的程序化的協(xié)同運(yùn)動(dòng)以及薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器與展開單元和重繞單元的操作。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以在所述基片上形成具有高水平的位置精度的高分辨率的ニ維圖案的方法，所述方法包括下述步驟a.提供圓柱形鼓，所述圓柱形鼓被安裝成能圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn)，所述鼓在所述鼓的表面的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)域上是多孔的或具有ー排孔，從而可通過所述多孔的區(qū)域或孔施加真空以將確定長(zhǎng)度的所述柔性基片保持在所述鼓表面的一部分上；b.使所述鼓圍繞所述軸沿ー個(gè)或兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)；c.鄰接所述鼓安裝激光加工単元，以加工保持在所述鼓的所述表面上的所述長(zhǎng)度的基片；d.在所述基片的所述表面上沿所述第一方向移動(dòng)所述激光加工単元；e.提供在所述鼓的ー側(cè)的第一卷筒單元，以沿垂直于所述第一方向的第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的未處理柔性基片從第一筒周期性地分配到所述鼓上，用于在所述鼓上進(jìn)行加エ；f.提供在所述第一筒和所述鼓之間的第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，以調(diào)節(jié)因所述第一筒和所述鼓的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；g.提供所述鼓的另ー側(cè)的第二卷筒單元，以在加工后沿所述第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞到第二筒上；h.提供在所述鼓和所述第二筒之間的第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，以調(diào)節(jié)因所述鼓和所述第二筒的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；以及i.提供控制系統(tǒng)以控制i.將真空周期性施加到所述鼓表面以將確定長(zhǎng)度的基片保持在所述鼓表面的一部分上；ii.所述激光加工單元的操作；iii.所述激光加工単元沿著所述鼓的長(zhǎng)度方向沿所述第一方向的移動(dòng)；iv.所述鼓在完整的旋轉(zhuǎn)周期的一部分期間沿ー個(gè)或兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；以及V.所述真空從所述鼓表面的周期性釋放，以及所述第一筒和所述第二筒的操作以重繞包含已加工區(qū)域的某一長(zhǎng)度的基片并從所述第一筒展開另一確定長(zhǎng)度的未加工基片。
因此，所述裝置按如下方式工作a)展開單元和重繞單元上的制動(dòng)器均被釋放，并且兩個(gè)單元被操作，使得分離的某一長(zhǎng)度的薄片基片在張カ控制下前進(jìn)，從而使得確定長(zhǎng)度的未加工基片材料移動(dòng)到與鼓的外表面接觸；b)通過鼓表面中的通道、孔或微孔將真空施加到鼓表面中選定的方位角區(qū)域，使得確定長(zhǎng)度的基片材料牢固地夾緊到鼓表面的該部分上；c)展開筒和重繞筒均停止，并且制動(dòng)器被使用；d)兩個(gè)薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器被致動(dòng)以撐起和釋放過量的薄片材料，所述過量的薄片材料由于鼓表面的由鼓的旋轉(zhuǎn)引起的沿薄片方向的運(yùn)動(dòng)而在鼓的姆ー側(cè)產(chǎn)生；e)伺服電動(dòng)機(jī)將鼓旋轉(zhuǎn)到確定的旋轉(zhuǎn)位置，并且激光加工単元在伺服電動(dòng)機(jī)載物臺(tái)上移動(dòng)到另一確定的位置，從而連接到激光加工単元的照相機(jī)単元能夠確定真空夾緊到鼓上的基片區(qū)域上的基準(zhǔn)標(biāo)記或其他圖案參考的位置；f)測(cè)量參考標(biāo)記相對(duì)于參考位置的準(zhǔn)確位置；g)在鼓和載物臺(tái)控制軟件中進(jìn)行校正以補(bǔ)償基片到標(biāo)準(zhǔn)位置的任何測(cè)得的角度或位置偏移；h)鼓上的基片通過加工鼓的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)和激光加工單元的線性運(yùn)動(dòng)被加工；i)從鼓的支撐已加工基片的區(qū)域的表面釋放真空；j)展開單元制動(dòng)器和重繞單元制動(dòng)器被釋放并且兩者都在張カ控制下被操作，從而某ー長(zhǎng)度的已加工基片被拉動(dòng)通過所述裝置并且從鼓加工區(qū)域移開；k)重復(fù)上述步驟a至j。由此，所述裝置提供了一種用于保持和移動(dòng)某ー長(zhǎng)度的連續(xù)的柔性非織物基片的一部分的新形式的圓柱形旋轉(zhuǎn)真空卡盤，使得基片或基片上的薄膜可被激光加工?；沁B續(xù)的薄片材料的一部分，所述基片從ー個(gè)鼓展開并且按照分離的多段加工，并在加工后被重繞到另ー個(gè)鼓上。圓柱形真空卡盤將基片表面保持在激光加工頭的焦平面處，從而可在基片中或基片上形成細(xì)微尺度、精確對(duì)準(zhǔn)的圖案。與該裝置一起使用的薄片箔狀材料可由適于支持微電子裝置或傳感器裝置的任何柔性材料制成。假想所述材料通常是諸如聚酯或聚碳酸酯的聚合物，但也可以使用金屬箔或紙箔。箔的厚度通常假想在幾十微米至幾百微米的范圍內(nèi)，但是，若需要的話較厚的箔也是可能的并且較厚的箔能夠從筒開始加工，并且較薄的箔也是可能的。薄片的寬度假想在幾百毫米至超過I米的范圍內(nèi)，并且如果需要的話薄片的長(zhǎng)度高達(dá)幾千米，但是較窄的、較寬的和較長(zhǎng)的薄片也可與所述裝置一起使用。展開筒単元和重繞筒單元僅在基片材料從筒表面釋放時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，并用來使確定長(zhǎng)度的基片前進(jìn)以進(jìn)行加工。當(dāng)鼓上的基片被加工吋，展開單元和重繞單元在閉環(huán)張力控制下保持靜止并且薄片制動(dòng)器被應(yīng)用。兩個(gè)單元上的筒由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并具有來自薄片張力傳感器的反饋以便保持薄片內(nèi)的適當(dāng)張力從而控制伸長(zhǎng)。假想與分離的加工區(qū)域長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的典型的薄片前進(jìn)距離將在幾百毫米至一米的范圍內(nèi)，但是其他較短和較長(zhǎng)的前進(jìn)和加エ距離也是可能的。ー個(gè)重要特征在于所述裝置是非常靈活的并且被加工基片的長(zhǎng)度和分離的未加工基片區(qū)域的長(zhǎng)度可通過對(duì)展開單元和重繞單元的運(yùn)動(dòng)適當(dāng)編程被改變。如果這些單元?dú)按嗡鼈儾僮鲿r(shí)展開和重繞相同長(zhǎng)度的薄片，則加工長(zhǎng)度保持相同。如果使得它們重繞與展開的長(zhǎng)度不同的長(zhǎng)度，則加工長(zhǎng)度可改變。所述裝置的架構(gòu)是所謂的交叉軸類型的，具有橫跨薄片寬度地沿一個(gè)軸移動(dòng)的加エ頭和被夾緊到鼓表面的沿平行于薄片流向的正交方向移動(dòng)的待被激光加工的確定長(zhǎng)度 的基片。待加工的基片的整個(gè)區(qū)域的覆蓋范圍以下列模式之ー實(shí)現(xiàn)a)步進(jìn)掃描模式，其中激光加工単元和加工鼓均間斷地移動(dòng)；b)橫跨薄片的光柵掃描模式，其中激光加工單元進(jìn)行橫跨整個(gè)薄片寬度的一系列連續(xù)移動(dòng)，并且每當(dāng)激光加工単元已經(jīng)完成一次橫跨薄片的傳送時(shí)，鼓進(jìn)行一系列旋轉(zhuǎn)步進(jìn)移動(dòng)，所述一系列旋轉(zhuǎn)步進(jìn)移動(dòng)將連接到表面的基片在小于整個(gè)加工長(zhǎng)度的距離上移動(dòng)；c)沿著薄片的光柵掃描模式,其中鼓進(jìn)行一系列連續(xù)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng),所述一系列連續(xù)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)將連接到表面的基片在等于整個(gè)加工長(zhǎng)度的距離上移動(dòng)，并且每當(dāng)鼓已經(jīng)完成一次完整的傳送時(shí)，激光加工單元進(jìn)行一系列步進(jìn)移動(dòng)，所述一系列步進(jìn)移動(dòng)小于整個(gè)薄片寬度；和d)向量寫入模式，其中激光加工単元和鼓二者以協(xié)調(diào)的方式同時(shí)移動(dòng)。本發(fā)明的關(guān)鍵方面在于加工鼓的所有或一部分表面覆蓋有成排的孔或通道或者可替換地具有多孔的陶瓷材料或金屬材料的區(qū)域，并且這些特征被連接到合適的真空泵以將真空施加到鼓表面上，以便將某一長(zhǎng)度的柔性基片夾緊到所述表面以在激光加工期間將其牢固地保持在適當(dāng)位置。鼓表面中的真空孔或微孔被排列整齊并相互連通，使得可選擇性地將真空施加到鼓表面的不同方位角區(qū)域。由此，被夾緊到鼓表面的沿薄片流向的某一長(zhǎng)度的基片可通過在不同數(shù)量的相鄰方位角區(qū)域中施加真空而被改變。與所述裝置的基片和鼓相關(guān)的要點(diǎn)如下a)基片的被真空夾緊到鼓表面的區(qū)域是能獲得的待被激光加工單元激光加工的最大區(qū)域；b)小于整個(gè)真空夾緊區(qū)域的區(qū)域可被激光加工，但是，由于沒有與鼓表面精確對(duì)準(zhǔn)并且可在激光加工期間移動(dòng)，因此所述夾緊區(qū)域之外的區(qū)域不能被加工；c)被真空夾緊到鼓表面的基片材料在激光加工期間總是保持與鼓表面接觸，以避免通過基片材料與真空夾緊區(qū)域分離而拉緊基片；d)鼓之前和之后的導(dǎo)輥的位置規(guī)定了與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度。如果導(dǎo)輥具有小的直徑并且被放置為靠近彼此并靠近鼓表面，那么與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度可接近于鼓的整個(gè)周長(zhǎng)。對(duì)于更遠(yuǎn)地分離并且距鼓表面更遠(yuǎn)的導(dǎo)輥來說，與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度減小。在實(shí)際情況中，期望與鼓相接觸的基片的長(zhǎng)度將在鼓周長(zhǎng)的二分之一至四分之三的范圍內(nèi)；e)基片的被真空夾緊到鼓表面的區(qū)域的長(zhǎng)度必須等于或小干與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度的一半，使得當(dāng)鼓沿任一方向旋轉(zhuǎn)使得被真空夾緊的長(zhǎng)度在激光加工単元下完全地通過的角度時(shí)，在真空夾緊區(qū)域中的基片永遠(yuǎn)不會(huì)離開鼓表面。以此方式，基片的真空夾緊區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度被激光加工，并且被加工區(qū)域在任何時(shí)候都不會(huì)從鼓表面抬起和失去位置對(duì)準(zhǔn)。在實(shí)際情況中，期望真空夾緊的基片的長(zhǎng)度以及由此能加工的基片的最大長(zhǎng)度將在鼓周長(zhǎng)的四分之一至八分之三的范圍內(nèi)。當(dāng)裝置正在以上述四種激 光加工単元和鼓結(jié)合的運(yùn)動(dòng)模式中的任何ー種操作吋，由于基片連接到旋轉(zhuǎn)鼓上，因此需要處理在鼓和導(dǎo)輥組件的每ー側(cè)的過量的基片材料。這通過兩個(gè)特別的高速薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元實(shí)現(xiàn)。一個(gè)單元位于鼓組件和展開單元之間，另一単元位于鼓組件和重繞單元之間。這兩個(gè)單元的功能是在鼓沿薄片方向旋轉(zhuǎn)越過其整個(gè)行程的一部分或全部時(shí)撐起和釋放過量的基片材料，而不會(huì)妨礙旋轉(zhuǎn)的精度和速度，不會(huì)向薄片傳遞足夠的拉拽以導(dǎo)致真空夾緊在鼓上的某一長(zhǎng)度的基片相對(duì)于鼓表面移動(dòng)，并且不會(huì)損壞基片或基片上的任何未加工或已加工的膜。當(dāng)所述裝置以其中鼓進(jìn)行高達(dá)旋轉(zhuǎn)周期一半的一系列連續(xù)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的沿著薄片的光柵掃描模式操作吋，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元需要最強(qiáng)有力地執(zhí)行。在這種情況下，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元可能需要以高達(dá)幾米毎秒的速度反復(fù)地?fù)纹鸷歪尫潘沙诘谋∑牧?。?shí)際中，長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元將最可能由具有密集地間隔的平行輥的布置構(gòu)成，其中，一個(gè)能移動(dòng)的輥位于兩個(gè)固定輥之間，使得當(dāng)該能移動(dòng)的輥相對(duì)于所述固定輥被移動(dòng)時(shí)一定長(zhǎng)度的薄片被撐起或分配。如果所述輥被間隔成使得在所述能移動(dòng)的輥的每ー側(cè)的薄片長(zhǎng)度是相同的，那么釋放或撐起的薄片的長(zhǎng)度等于所述輥的行程距離的兩倍。該輥的被動(dòng)移動(dòng)或主動(dòng)移動(dòng)都是可能的。在被動(dòng)的情形下，輥依靠重力維持薄片張力。在主動(dòng)的情況下，輥通過包含薄片張カ傳感器的機(jī)械裝置被向上或向下驅(qū)動(dòng)。用于薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元的其他布置也是可能的。具有ー個(gè)或多個(gè)水平或豎直安裝的移動(dòng)輥的單元可用于滿足特定的需求。各種不同的光學(xué)圖案形成頭可連接到激光加工単元上。這些圖案形成頭包括I.用于將脈沖激光束直接聚焦在薄片表面上以燒蝕基片或基片上的薄膜或者曝光基片上的薄膜的光學(xué)系統(tǒng)；2.使用用于將掩模圖案成像在薄片表面上的激光束以燒蝕基片或基片上的薄膜或者曝光基片上的薄膜的光學(xué)系統(tǒng)；3.用于將脈沖激光束聚焦在基片表面上以燒蝕基片或基片上的薄膜或者曝光基片上的薄膜的掃描儀和f-e透鏡系統(tǒng)；4.使用用于將孔徑(aperture)成像在薄片表面上的激光束以燒蝕基片或基片上的薄膜或者曝光基片上的薄膜的掃描儀和9透鏡系統(tǒng)。相同類型或不同類型的多個(gè)激光圖案形成頭可連接到所述激光加工単元。使用加工単元和鼓二者的同步且連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，或者通過加工頭或鼓中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合加工頭或鼓中的另ー個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)，或者通過加工頭和鼓二者的一系列間歇運(yùn)動(dòng)，激光加工頭可用于以多種不同模式在基片表面上的薄膜中形成圖案。如果激光加工単元包含ー個(gè)或多個(gè)聚焦型激光束傳送頭，則確定長(zhǎng)度的薄片的整個(gè)區(qū)域通過激光頭和鼓二者的同步且連續(xù)的運(yùn)動(dòng)或者通過激光頭和鼓中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合激光頭和鼓中的另ー個(gè)沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)來加工。如果加工單元包含由ニ維掃描儀和透鏡單元構(gòu)成的ー個(gè)或多個(gè)激光束傳送頭，則基片的整個(gè)加工區(qū)域可通過加工単元和鼓沿任一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以步進(jìn)掃描模式由所述激光単元形成圖案。ー種具有ニ維掃描儀和透鏡單元的可替換的布置也是可能的。在這種情況下，確定加工長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域通過所述掃描儀和透鏡單元與所述鼓中的ー個(gè)沿ー個(gè)方向的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述掃描儀和透鏡單元與所述鼓中的另ー個(gè)沿另一方向的一系列間歇運(yùn)動(dòng)以光柵模式在帶中被形成圖案。當(dāng)使用掃描儀和透鏡單元加工基片時(shí)，必須要考慮鼓表面的曲率及其對(duì)激光束如何很好地被聚焦或成像在鼓表面上的影響。對(duì)于掃描儀單兀僅沿平行于鼓軸的方向偏轉(zhuǎn)光束的情況，正如當(dāng)沿薄片方向進(jìn)行光柵模式加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)的，鼓上的基片表面的曲率對(duì)光束聚焦或成像的精度有很小的影響。但是，當(dāng)正在進(jìn)行步進(jìn)掃描模式或橫跨薄片寬度的光柵模式加エ時(shí)，鼓的曲率可能在尤其對(duì)于具有較小直徑的鼓或?qū)τ诰哂休^大光場(chǎng)的掃描儀和透鏡單元維持光束聚焦方面產(chǎn)生問題。在這些情況下，對(duì)基片曲率的補(bǔ)償可能是必需的。 使用在掃描儀和透鏡單元之前設(shè)置的、具有動(dòng)態(tài)受控的部件間隔的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡以改變光束焦點(diǎn)距透鏡的距離是克服該問題的ー種方法。任何新施加的圖案與基片上的任何現(xiàn)有圖案的精確對(duì)準(zhǔn)是所述裝置的最重要的方面之一，這是因?yàn)樵撗b置所適用的許多微電子設(shè)備制造過程要求在ー個(gè)或多個(gè)下面的圖案層的頂部的ー個(gè)材料層中精確地重疊圖案。在實(shí)際中，這通過使用連接到激光加工単元的一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單元執(zhí)行預(yù)處理對(duì)準(zhǔn)過程而實(shí)現(xiàn)。所述照相機(jī)觀察真空夾緊后鼓上的基片表面并配有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件和照明光源以觀察基片上的現(xiàn)有圖案或基準(zhǔn)標(biāo)記。通過驅(qū)動(dòng)激光加工頭載物臺(tái)或鼓旋轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)的程序化運(yùn)動(dòng)，照相機(jī)単元可接近真空夾緊到鼓上的基片的區(qū)域上的任何點(diǎn)，以確定基準(zhǔn)標(biāo)記或參考標(biāo)記的位置。在每ー對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置處，在照相機(jī)視野內(nèi)的標(biāo)記的精確位置被記錄，標(biāo)記相對(duì)于參考位置的偏移被計(jì)算。在每個(gè)分離的基片區(qū)域上的兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記的精確位置已經(jīng)被確定之后，待被處理的基片的在鼓上的區(qū)域的角度和空間位移可被計(jì)算，并在控制激光加工単元和鼓旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)的程序中引入校正。由于薄片是柔性的并將經(jīng)受多種處理和加工操作，因此待處理的基片的區(qū)域可能發(fā)生變形。長(zhǎng)度和寬度都會(huì)有小量的變化并且所述區(qū)域甚至?xí)l(fā)生非線性變形。這些基片變形效應(yīng)都可通過利用對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)照相機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，從而確定基片區(qū)域上足夠多的校準(zhǔn)標(biāo)記的精確位置以允許在校準(zhǔn)激光加工單元和鼓的運(yùn)動(dòng)之前計(jì)算精確的形狀，以便使新圖案與現(xiàn)有的變形圖案精確匹配。所提出的裝置的關(guān)鍵部件是控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)允許激光加工単元和鼓的程序化的協(xié)同的運(yùn)動(dòng)以及薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器以及展開單元和重繞單元的操作。該系統(tǒng)還需要能夠獲取來自校準(zhǔn)照相機(jī)的數(shù)據(jù)、確定基準(zhǔn)標(biāo)記的偏移、計(jì)算基片上的現(xiàn)有圖案的形狀和位置，并對(duì)控制鼓旋轉(zhuǎn)和激光加工頭伺服電動(dòng)機(jī)的程序進(jìn)行校準(zhǔn)，從而使新圖案精確覆蓋現(xiàn)有圖案。所述控制系統(tǒng)還需要控制來自激光器或多個(gè)激光器的脈沖的觸發(fā)，所述激光器用于薄膜燒蝕以及光束掃描儀単元或多個(gè)光束掃描儀単元中的偏轉(zhuǎn)鏡的操作。根據(jù)以下描述和說明書所附的權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他優(yōu)選和可選特征將是明顯的。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖僅通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一歩的描述圖I示出根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的裝置的示意性側(cè)視圖；圖2示出圖I中所示裝置的示意性俯視圖；圖3示出圖I中所示裝置的鼓和導(dǎo)輥的放大的側(cè)視圖；圖4示出鼓和導(dǎo)輥的可替換版本的側(cè)視圖；以及圖5不出鼓和導(dǎo)棍的另一可替換的布置。
具體實(shí)施方式
圖I圖I示出所述裝置的側(cè)視圖，示出了連續(xù)的柔性材料薄片11，該薄片11從所述裝置ー側(cè)的展開筒12周期性地展開并周期性地重繞在所述裝置另ー側(cè)的重繞筒13上。在該圖中，展開單元和重繞單元都被示出為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得薄片從左向右周期性地前進(jìn)。兩個(gè)単元均由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并具有來自薄片張カ傳感器(未示出)的反饋以便一直維持薄片內(nèi)的適當(dāng)張力。所述裝置具有圓柱形真空加工鼓14，真空加工鼓14圍繞平行于展開鼓和重繞鼓的軸的軸旋轉(zhuǎn)。所述鼓的軸連接到伺服電動(dòng)機(jī)，使得鼓可在旋轉(zhuǎn)周期的一部分期間或者在一個(gè)或多個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)沿任一方向以精確可控的方式旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)導(dǎo)輥15、15’被用于將薄片引導(dǎo)到鼓或者引導(dǎo)來自鼓的薄片，并相對(duì)于鼓定位薄片，使得基片在鼓的圓周的主要部分上與鼓表面相接觸。在該圖中，兩個(gè)導(dǎo)輥被定位成使得基片在鼓的圓周的幾乎一半上與鼓相接觸。加工鼓具有在其表面的全部或一部分上的成排的孔或多孔區(qū)域，使得真空可以被施加以將某一長(zhǎng)度的基片夾緊到鼓表面的一部分上。真空可選擇性地施加到鼓表面的不同方位角區(qū)域，使得僅基片的與鼓表面相接觸的部分被夾緊。所述裝置具有激光加工單元16，激光加工單元16連接到鼓上方的臺(tái)架上的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)上的移動(dòng)托架(carriage)。攜帶激光加工單元的所述載物臺(tái)的行進(jìn)方向?yàn)檠刂牡拈L(zhǎng)度沿平行于鼓以及展開筒和重繞筒的旋轉(zhuǎn)軸的方向。激光加工単元具有照相機(jī)単元17，照相機(jī)單元17連接到激光加工単元以觀察基片上的已有圖案或基準(zhǔn)標(biāo)記。通過使鼓旋轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)攜帶激光加工単元的載物臺(tái)的伺服電動(dòng)機(jī)的程序化運(yùn)動(dòng)，基片的被真空夾緊到鼓上的區(qū)域上的任何點(diǎn)可被接近，以通過激光加工單元進(jìn)行加工或通過照相機(jī)識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記位置。第一薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元18位于展開筒與加工鼓和導(dǎo)輥組件之間，以沿X方向撐起和釋放由于加工鼓和所連接的基片的旋轉(zhuǎn)(當(dāng)展開筒靜止吋)而在激光加工過程中產(chǎn)生的任何松弛的未加工基片材料。第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元19位于鼓和導(dǎo)輥組件與重繞單元之間，以沿X方向撐起和釋放由于鼓和所連接的基片的旋轉(zhuǎn)(當(dāng)重繞筒靜止吋)而產(chǎn)生的任何松弛的已加工基片材料。在操作中，展開單元和重繞單元操作以允許確定長(zhǎng)度的基片被移動(dòng)通過所述設(shè)備。施加真空到鼓表面的區(qū)域以?shī)A緊待加工的所述確定長(zhǎng)度的基片。激光加工單元隨后在沿著鼓的長(zhǎng)度移動(dòng)的同時(shí)橫跨薄片移動(dòng)，并且鼓在一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)的一部分上執(zhí)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以加工整個(gè)區(qū)域。在激光加工過程中，基片的待加工的整個(gè)區(qū)域總是保持被真空夾緊到鼓上，第一薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元和第二薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元分別調(diào)節(jié)因鼓相對(duì)于展開筒和重繞筒的差動(dòng)行程而產(chǎn)生的鼓的每側(cè)的薄片長(zhǎng)度的變化。圖2
圖2示出所提出的裝置的俯視圖，示出了連續(xù)的柔性材料薄片21，該薄片21在所述裝置的ー側(cè)從展開筒22展開，展開筒22圍繞平行于第一方向的軸23旋轉(zhuǎn)。該薄片沿垂直于第一方向的第二方向穿過所述裝置，并最終在所述裝置的相對(duì)側(cè)上的重繞筒23上被撐起。所述基片繞能夠圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn)的加工鼓24傳送。具有平行于第一方向的軸的ー對(duì)導(dǎo)輥25、26致使薄片改變方向，使得基片與鼓的圓周地相當(dāng)大的部分相接觸。薄片基片的與鼓表面相接觸的確定長(zhǎng)度的部分被真空夾緊以用于激光加工。激光加工單元27連接到薄片上方的臺(tái)架28上的載物臺(tái)上的移動(dòng)托架上。所述載物臺(tái)由伺服電動(dòng)機(jī)控制并致使激光加工単元沿Y方向橫跨薄片的整個(gè)寬度移動(dòng)。通過鼓和載物臺(tái)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，夾緊到加工鼓的所述確定長(zhǎng)度的基片的整個(gè)區(qū)域能夠接近激光加工單元并可被激光加エ。激光加工完成后，鼓上的真空被釋放并且薄片借助致使展開單元和重繞單元運(yùn)動(dòng)的控制単元前迸。當(dāng)鼓在激光加工過程中進(jìn)行部分旋轉(zhuǎn)周期時(shí)，加工鼓之前和之后的薄片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元29、210撐起鼓的每ー側(cè)的松弛的薄片材料。圖3圖3示出了所述裝置的鼓的區(qū)域的放大的側(cè)視圖。連續(xù)的基片材料31經(jīng)由該圖左邊的長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元(未示出)從展開鼓分配。導(dǎo)輥32朝真空加工鼓33引導(dǎo)基片薄膜。在基片已經(jīng)繞加工鼓傳送之后，基片由第二導(dǎo)輥34再次引導(dǎo)以傳送到該圖右邊的長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元和重繞單元(未示出)。加工鼓表面區(qū)域的一部分覆蓋有成排的孔或多孔材料，使得可施加真空以將基片夾緊到鼓表面的一部分上。真空可被選擇性地施加到鼓表面的不同方位角區(qū)域，使得僅基片的與鼓表面相接觸的部分被夾緊。所述裝置具有激光加工単元35，激光加工單元35連接到鼓上方的臺(tái)架上的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)上的移動(dòng)托架。攜帶激光加工單元的所述載物臺(tái)的行進(jìn)方向?yàn)檠刂牡拈L(zhǎng)度，平行于鼓以及展開筒和重繞筒的旋轉(zhuǎn)軸。該圖示出了這種情況其中鼓每ー側(cè)的導(dǎo)輥都位于使得基片與鼓表面從位置36到位置36’相接觸的位置，位置36到位置36’大約為整個(gè)鼓圓周的一半。真空孔或微孔覆蓋鼓表面的全部或一部分，但在該圖中僅位置37和位置37’之間的區(qū)域被致動(dòng)以將這些點(diǎn)之間的基片牢固地夾緊到鼓表面上。該夾緊區(qū)域是被激光加工的區(qū)域?；谋粖A緊區(qū)域的長(zhǎng)度必須等于或小于基片的與鼓表面相接觸的長(zhǎng)度的一半，使得當(dāng)鼓順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)所述真空夾緊區(qū)域的端部永遠(yuǎn)不會(huì)離開鼓表面。在該圖中，當(dāng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)約45度吋，被夾緊的基片的ー個(gè)端部從位置37移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置36，當(dāng)鼓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約45度時(shí)，另一端部從位置37’移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置36’。以此方式，基片的真空夾緊區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度被激光加工，并且被加工區(qū)域的任何部分在任何時(shí)候都不會(huì)從鼓表面抬起和失去位置對(duì)準(zhǔn)。在該圖中所示的布置中，可被真空夾緊到鼓表面且可被激光加工的基片的最大長(zhǎng)度大約等于鼓周長(zhǎng)的四分之一。在這種情況下，如果需要例如在由20mm寬的未加工帶分隔的600mm長(zhǎng)度內(nèi)激光加工薄片,則可使用的鼓的最小直徑約為790mm。圖4圖4示出所述裝置的鼓區(qū)域的變型的放大的側(cè)視圖，其中與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度被布置成比圖3中所示的部分更大的整個(gè)鼓圓周的一部分。連續(xù)的基片材料41經(jīng)由該圖左邊的長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元(未示出)從展開筒分配。導(dǎo)輥42朝真空加工鼓43的表面引導(dǎo)基片薄膜。在基片已經(jīng)繞加工鼓傳送之后，基片由第二導(dǎo)輥44再次引導(dǎo)以傳送到該圖右邊的長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元和重繞單元(未示出)。該圖示出了這種情況其中鼓每ー側(cè)的導(dǎo)輥都位于使得基片與鼓表面從位置45到位置45’相接觸的位置，位置45到位置45’大約為整個(gè)鼓圓周的四分之三。真空孔或微孔覆蓋鼓表面的全部或一部分，但在該圖中僅位置46和位置46’之間的區(qū)域被致動(dòng)以將這些點(diǎn)之間的基片牢固地夾緊到鼓表面上。該夾緊區(qū)域是由激光加工単元47激光加工的區(qū)域?；膴A緊區(qū)域的長(zhǎng)度必須等于或小于基片的與鼓表面相接觸的長(zhǎng)度的一半，使得當(dāng)鼓順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)真空夾緊區(qū)域的端部永遠(yuǎn)不會(huì)離開鼓表面。在該圖中，當(dāng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)約62. 5度時(shí)，被夾緊的基片的ー個(gè)端部從位置46移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置45，當(dāng)鼓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約62. 5度時(shí)，被夾緊的基片的另一端部從位置46’移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置45’。以此方式，基片的真空夾緊區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度被激光加工，并且被加工區(qū)域在任何時(shí)候都不會(huì)從鼓表面抬起和失去位置對(duì)準(zhǔn)。在該圖中所示的布置中，可被真空夾緊到鼓表面且可被激光加工的基片的最大長(zhǎng)度大約等于鼓周長(zhǎng)的八分之三。在這種情況下，如果需要例如在由20mm寬的未加工帶分隔的600mm長(zhǎng)度內(nèi)激光加工薄片，在可使用的鼓的最小直徑約為525_。圖5圖5示出了所述裝置的鼓和輥區(qū)域的變型的側(cè)視圖，其中與鼓相接觸的某ー長(zhǎng)度的基片的中心以及由此激光加エ區(qū)域的中心位于鼓的側(cè)面而不是前面的圖中所示的鼓的頂部。此外，導(dǎo)輥的尺寸和位置已經(jīng)被布置成使得基片的與鼓相接觸的長(zhǎng)度最大化。展開筒和長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元(未示出)從該圖的左側(cè)分配連續(xù)的基片材料51。第一導(dǎo)輥52朝真空加工鼓53的表面向下引導(dǎo)基片薄膜。在基片已經(jīng)繞加工鼓傳送之后，基片由導(dǎo)輥54和附加輥55再次引導(dǎo)以傳送到該圖右側(cè)的長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元和重繞單元(未示出)。該圖示出了這種情況其中鼓姆ー側(cè)的導(dǎo)棍都位于使得基片與鼓表面從位置56到位置56’相接觸的位置，位置56到位置56’大約為整個(gè)鼓圓周的90%。真空孔或微孔覆蓋鼓表面的全部或一部分，但在圖中僅位置57和位置57’之間的區(qū)域被致動(dòng)以將這些點(diǎn)之間的基片牢固地夾緊到鼓表面上。該夾緊區(qū)域是由激光加工単元58激光加工的區(qū)域。基片的夾緊區(qū)域的長(zhǎng)度必須等于或小于基片的與鼓表面相接觸的長(zhǎng)度的一半，使得當(dāng)鼓順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)真空夾緊區(qū)域的端部永遠(yuǎn)不會(huì)離開鼓表面。在該圖中，當(dāng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)約85度時(shí)，被夾緊的基片的ー個(gè)端部從位置57移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置56，當(dāng)鼓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約85度時(shí)，另一端部從位置57’移動(dòng)到遠(yuǎn)至但不遠(yuǎn)于位置56’。以此方式，基片的真空夾緊區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度被激光加工，但是被加工區(qū)域在任何時(shí)候都不會(huì)從鼓表面抬起和失去位置對(duì)準(zhǔn)。在該圖中所示的布置中，可被真空夾緊到鼓表面且可被激光加工的基片的最大長(zhǎng)度是與鼓表面相接觸的基片的長(zhǎng)度的一半并且大約等于鼓周長(zhǎng)的45%。在這種情況下，如果需要例如在由20mm寬的未加工帶分隔的600_長(zhǎng)度內(nèi)激光加工薄片,則可使用的鼓的最小直徑約為440_。根據(jù)特殊的要求，可能有除了圖中所示的那些之外許多其他的鼓、導(dǎo)輥和激光加 エ單元布置。在這些圖中，激光加工單元被示出為豎直地放置在鼓的上方或水平地放置在鼓的旁邊，然而例如鼓的下方或者與豎直或水平成ー些傾斜角度的其他位置也是可能的。其他輥可放置在鼓和導(dǎo)輥組件之前或之后的不同位置以使薄片指向任何合適的方向。
因此，上述布置提供了一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以在基片材料中或在基片上的薄膜中形成具有高水平位置精度的高分辨率的ニ維圖案的裝置，所述裝置包括a.圓柱形鼓,所述圓柱形鼓圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn),并具有覆蓋鼓表面的的一部分或全部的成排的孔或微孔區(qū)域，使得真空可被施加到鼓表面的所選區(qū)域上以在激光加工期間夾緊分離的確定長(zhǎng)度的柔性基片并將其保持在所述鼓表面的一部分上的恰當(dāng)位置處；

b.伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)用于連續(xù)地、或者在一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)周期時(shí)或在旋轉(zhuǎn)周期的一部分時(shí)沿任一方向旋轉(zhuǎn)所述鼓；C.安裝在鼓上面、下面或旁邊的激光加工単元；d.機(jī)械裝置，所述機(jī)械裝置用于通過激光加工期間在連續(xù)或間歇的反復(fù)運(yùn)動(dòng)中沿任一方向的運(yùn)動(dòng)在所述鼓的一部分或整個(gè)長(zhǎng)度上沿所述第一方向精確移動(dòng)所述激光加工單元；e.位于所述鼓的ー側(cè)的第一卷筒單元，所述第一卷筒單元用于沿垂直于所述第一方向的第二方向周期性地分配來自筒的分離的確定長(zhǎng)度的未加工柔性基片以用于激光加エ，同時(shí)保持所示基片內(nèi)沿第二方向的恒定張力；f.位于第一筒和所述鼓之間的第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元用于在激光加工期間當(dāng)長(zhǎng)度由于離所述筒較近的端部保持靜止而離所述加工鼓較近的另一端部移動(dòng)而發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)沿第二方向的所有基片長(zhǎng)度變化并保持某一長(zhǎng)度的被分配的未加工基片內(nèi)沿第二方向的恒定張力；g.位于所述鼓的另ー側(cè)的第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元用于在激光加工期間當(dāng)長(zhǎng)度由于ー個(gè)端部保持靜止而另一端部移動(dòng)而發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)所有長(zhǎng)度變化并保持在某一長(zhǎng)度的已加工基片內(nèi)沿第二方向的恒定張力；h.第二卷筒單元，所述第二卷筒單元用于在加工之后將分離的確定長(zhǎng)度的柔性基片沿第二方向周期性地重繞在圓柱形鼓上，同時(shí)保持基片內(nèi)沿第二方向的恒定張力；i.控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)i.將真空周期性地施加到鼓表面區(qū)域的一部分，以將確定長(zhǎng)度的基片夾緊到鼓表面的一部分上，同時(shí)保持展開鼓和重繞鼓靜止；ii.使激光加工単元能夠被精確地定位在沿第一方向沿著鼓的長(zhǎng)度的任何點(diǎn)處；iii.在整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的一部分期間旋轉(zhuǎn)卡盤，并且借助于加工単元和鼓的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)或者借助于加工單元或鼓中的一個(gè)沿任一方向的一系列連續(xù)的運(yùn)動(dòng)結(jié)合加工單元或鼓中的另ー個(gè)沿任一方向的一系列間歇的運(yùn)動(dòng)在鼓長(zhǎng)度的全部或一部分上移動(dòng)激光加工單元；iv.操作激光加工単元；V.從基片的已加工長(zhǎng)度下面的鼓表面周期性地釋放真空，同時(shí)操作展開鼓単元和重繞鼓單元以便重繞包含已加工區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度的某一長(zhǎng)度的基片并展開分離的確定長(zhǎng)度的未加工基片，被展開的所述確定長(zhǎng)度的未加工基片與被重繞的基片相同或不同。
權(quán)利要求
1. 一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以在所述基片上形成具有高水平位置精度的高分辨率的ニ維圖案的裝置，所述裝置包括 a.圓柱形鼓，所述圓柱形鼓被安裝成能圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn)，且在所述鼓的表面的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)域上是多孔的或具有ー排孔，從而能通過所述多孔的區(qū)域或所述孔施加真空以將確定長(zhǎng)度的所述柔性基片保持在所述鼓表面的一部分上； b.電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)用于使所述鼓圍繞所述軸沿ー個(gè)或兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)； c.鄰接所述鼓安裝的激光加工単元，所述 激光加工単元用于加工保持在所述鼓的表面上的所述長(zhǎng)度的基片； d.機(jī)械裝置，所述機(jī)械裝置用于在所述基片的表面上方沿所述第一方向精確移動(dòng)所述激光加工単元； e.位于所述鼓的ー側(cè)的第一卷筒單元，所述第一卷筒單元用于沿垂直于所述第一方向的第二方向周期性地將確定長(zhǎng)度的未處理的柔性基片從第一筒分配到所述鼓上，以用于在所述鼓上進(jìn)行加工； f.位于所述第一筒和所述鼓之間的第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元用于調(diào)節(jié)因所述第一筒和所述鼓的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化； g.位于所述鼓的另ー側(cè)的第二卷筒單元，所述第二卷筒單元用于在加工后沿所述第二方向周期性將確定長(zhǎng)度的所述柔性基片重繞到第二筒上； h.位于所述鼓和所述第二筒之間的第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，所述第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元用于調(diào)節(jié)因所述鼓和所述第二筒的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；以及 i.控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置成控制 1.將真空周期性施加到所述鼓表面以將確定長(zhǎng)度的基片保持在所述鼓表面的一部分上； ii.所述激光加工單元的操作； iii.所述激光加工単元沿著所述鼓的長(zhǎng)度沿所述第一方向的移動(dòng)； iv.所述鼓在完整的旋轉(zhuǎn)周期的一部分期間沿ー個(gè)或兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；以及 V.所述真空從所述鼓表面的周期性釋放，以及所述第一筒和所述第二筒的操作以重繞包含已加工區(qū)域的某一長(zhǎng)度的基片并從所述第一筒展開另一確定長(zhǎng)度的未加工基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括ー個(gè)或多個(gè)光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)用于將激光束導(dǎo)向到所述基片的所述表面上以通過燒蝕的方法在所述基片的所述表面中形成圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括ー個(gè)或多個(gè)光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)用于將激光束導(dǎo)向到所述基片的所述表面上以通過曝光或熱固化的方法在所述基片的所述表面中形成圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括用于聚焦或成像激光束的一個(gè)或多個(gè)透鏡単元，并且被如此布置以致所述鼓和激光加工的結(jié)合運(yùn)動(dòng)使得所述確定長(zhǎng)度的基片通過所述激光加工単元和所述鼓兩者的同步的連續(xù)運(yùn)動(dòng)被加工，或者通過所述激光加工単元和所述鼓中的ー個(gè)的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述激光加エ單元和所述鼓中的另ー個(gè)的一系列間歇運(yùn)動(dòng)被加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括ー個(gè)或多個(gè)ニ維激光束掃描儀和透鏡單元，并且被如此布置以致所述鼓和激光加工単元的結(jié)合運(yùn)動(dòng)使得所述確定長(zhǎng)度的基片通過所述加工単元和所述鼓的一系列間歇運(yùn)動(dòng)由所述ニ維激光束掃描儀和透鏡單元以步進(jìn)掃描模式加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括ー個(gè)或多個(gè)ニ維激光束掃描儀和透鏡單元，并且所述鼓和激光加工単元的結(jié)合運(yùn)動(dòng)使得所述確定長(zhǎng)度的基片通過所述激光加工単元和所述鼓中的ー個(gè)的一系列連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所述激光加工単元和所述鼓中的另ー個(gè)的一系列間歇運(yùn)動(dòng)由所述ニ維激光束掃描儀和透鏡單元以光柵模式在帶內(nèi)加工。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光加工単元包括ー個(gè)或多個(gè)照相機(jī)，所述照相機(jī)用于識(shí)別當(dāng)所述確定長(zhǎng)度的基片被保持在所述鼓上時(shí)所述基準(zhǔn)標(biāo)記在所述確定長(zhǎng)度的基片上的位置，使得由所述激光加工頭形成的所述圖案與所述標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，包括定位在所述鼓與所述第一和/或基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元之間的ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥用于當(dāng)所述基片傳送到所述鼓和/或從所述鼓傳送時(shí)引導(dǎo)所述基片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，具有在所述鼓ー側(cè)的第一導(dǎo)輥和在所述鼓另一側(cè)的第ニ導(dǎo)輥，所述第一導(dǎo)輥用于在所述基片傳送到所述鼓時(shí)引導(dǎo)所述基片，所述第二導(dǎo)輥用于在接收來自所述鼓的所述基片時(shí)引導(dǎo)所述基片，所述第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥的尺寸和/或位置決定當(dāng)所述基片繞所述鼓傳送時(shí)與所述基片接觸的所述鼓的圓周部分。
10.一種用于在分離的確定長(zhǎng)度內(nèi)加工長(zhǎng)的連續(xù)的多段柔性箔狀基片以在所述基片上形成具有高水平的位置精度的高分辨率的ニ維圖案的方法，所述方法包括下述步驟 a.提供圓柱形鼓，所述圓柱形鼓被安裝成能圍繞平行于第一方向的軸旋轉(zhuǎn)，所述鼓在所述鼓的表面的ー個(gè)或多個(gè)區(qū)域上是多孔的或具有ー排孔，從而可通過所述多孔的區(qū)域或所述孔施加真空以將確定長(zhǎng)度的所述柔性基片保持在所述鼓表面的一部分上； b.使所述鼓圍繞所述軸沿ー個(gè)或兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)； c.鄰接所述鼓安裝激光加工単元，以加工保持在所述鼓的所述表面上的所述長(zhǎng)度的基片; d.在所述基片的所述表面上沿所述第一方向移動(dòng)所述激光加工単元； e.提供在所述鼓的ー側(cè)的第一卷筒單元，以沿垂直于所述第一方向的第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的未處理柔性基片從第一筒周期性地分配到所述鼓上，用于在所述鼓上進(jìn)行加工； f.提供在所述第一筒和所述鼓之間的第一基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，以調(diào)節(jié)因所述第一筒和所述鼓的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化； g.提供所述鼓的另ー側(cè)的第二卷筒單元，以在加工后沿所述第二方向?qū)⒋_定長(zhǎng)度的所述柔性基片周期性地重繞到第二筒上； h.提供在所述鼓和所述第二筒之間的第二基片長(zhǎng)度補(bǔ)償器単元，以調(diào)節(jié)因所述鼓和所述第二筒的差動(dòng)行程而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度的變化；以及 i.提供控制系統(tǒng)以控制 i.將真空周期性施加到所述鼓表面以將確定長(zhǎng)度的基片保持在所述鼓表面的一部分上； 所述激光加工單元的操作；iii.所述激光加工単元沿著所述鼓的長(zhǎng)度方向沿所述第一方向的移動(dòng)； iv.所述鼓在完整的旋轉(zhuǎn)周期的一部分期間沿ー個(gè)或兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；以及 V.所述真空從所述鼓表面的周期性釋放，以及所述第一筒和所述第二筒的操作以重繞包含已加工區(qū)域的某一長(zhǎng)度的基片并從所述第一筒展開另一確定長(zhǎng)度的未加工基片。
全文摘要
描述了一種裝置和方法，所述裝置和方法使用圓柱形鼓類型的真空鼓，并允許在分離的多段或柔性基片材料上的薄膜上形成精確配準(zhǔn)的高分辨率激光圖案，所述柔性基片材料從展開筒處展開并且在加工后重繞在重繞筒上。在所述鼓的每一側(cè)都設(shè)置有長(zhǎng)度補(bǔ)償器單元以調(diào)節(jié)因鼓以及展開筒和重繞筒的差動(dòng)旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的基片長(zhǎng)度變化。
文檔編號(hào)B23K26/08GK102656679SQ200980162912
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者P·T·路姆斯比 申請(qǐng)人:萬佳雷射有限公司