DE3936949A1

DE3936949A1 - Kalibrier-verfahren fuer laser-trimmer

Info

Publication number: DE3936949A1
Application number: DE3936949A
Authority: DE
Inventors: John R Weisz
Original assignee: Teradyne Laser Systems Inc
Current assignee: Teradyne Laser Systems Inc
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1991-05-08
Also published as: US4918284A

Description

Laser-Trimmer dienen zum Trimmen elektrischer Bauelemente (z. B. Widerstände, Kondensatoren oder Leiter) auf Halbleiter-Wafern in integrierten Schaltungen. Sie besitzen regelmäßig eine Laserstrahl-Quelle, einen Laserstrahl-Positionierer zum Ausrichten des Strahls auf einen gewünschten Ort auf dem Halbleiter-Werkstück mittels Spiegeln, die genau bewegt durch Galvanometer oder eine X-Y-Stufe, und eine Linse, die den Strahl fokussiert.

WELLS et al., "A Technique for Automatic Focusing and Alignment of Monolithic Circuits for Laser Trimming, "Third Annual Microelectronics Measurement, Technology Seminar Proceedings (März 17-18, 1981 San Jose, CA) beschreiben das Kalibrieren des Positionierens eines Strahls durch Bewegen eines Laserstrahls über eine Fläche, die an bekannten Orten markiert ist zur Beeinflussung der Reflexion des Strahls, und Messen der Strahl-Reflexion in verschiedenen Galvanometer-Stellungen, die Nenn-Stellungen auf dem Werkstück zugeordnet sind wobei ein Photo-Sensor den Teil der Reflexstrahlung zurück über den Lichtweg empfängt.

"Nenn-Laser-Stellung" bezeichnet hier die Soll-Stellung des Laser-Strahls auf dem Werstück, d. h. die Stellung, in die der Laserstrahl-Positionierer den Laserstrahl bringen soll. "Ist-Stellung" bedeutet hier die Ist-Stellung des Laserstrahls auf dem Werkstück.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Laser-Trimmer vorteilhaft kalibrierbar ist durch Steuern eines Laserstrahl-Positionierers, um einen Laserstrahl in eine Soll-Nenn-Laserstellung auf einem Werkstück-Bereich zu bringen, Aufdrucken einer Marke (z. B. Schneiden einer Linie) auf einem Medium, um eine Ist-Laserstrahl-Stellung zu erzeugen, Abtasten der aufgedruckten Marke zum Erfassen einer Ist-Laserstrahl-Stellung und Vergleichen der Ist-Laser-Stellung mit der Soll-Nenn-Stellung.

Vorzugsweise: Der Laserstrahl wird mit einer einzigen Wellenlänge betrieben, und die Marke wird mit einem Sensor abgetastet, der mit einer anderen Wellenlänge arbeitet; der Sensor erfaßt ein Feld, das einen Teil des gesamten Werkstück-Bereichs bedeckt, und bestimmt die Lage einer Marke innerhalb des Felds; der Laserstrahl wird bewegt in und kalibriert an einer Anzahl Stellungen innerhalb des Werkstück-Bereichs. Das System arbeitet über zwei senkrechte Achsen; es wird eine Funktion erzeugt, die die Beziehung zwischen der Nenn-Stellung und der Ist-Stellung beschreibt; und die Funktion beschreibt genau die Beziehung zwischen der Ist-Stellung und der Nenn-Stellung über den gesamten Werkstück-Bereich; und der Laser-Trimmer wird zusätzlich kalibriert mittels einer Leucht-Marke ("illuminated mark") (z. B. einem Bezugs-Gitter) bei einer zweiten Wellenlänge, Steuern des Laserstrahl-Positionierers derart, daß ein Lichtweg zu einer Soll-Nenn-Stellung der Leucht-Marke gerichtet wird, Erzeugen einer Ist-Stellung einer Leucht-Marke durch Richten von Licht aus der Nenn-Stellung entlang dem Lichtweg zu einem Sensor und Vergleichen der Leuchtmarken-Ist-Stellung mit der Leuchtmarken-Soll-Nenn-Stellung.

Die Erfindung bestimmt außerdem vorteilhaft, wo sich eine Strahl-Stellung relativ zu einem Kamera-Beobachtungsfeld befindet, durch Steuern eines Laserstrahl-Positionierers zum Bewegen eines Laserstrahls in eine Soll-Nenn-Laserstellung auf einem Werkstück-Bereich, Drucken einer Marke auf ein Medium, um eine Ist-Laser-Stellung zu erzeugen, Abtasten der aufgedruckten Marke zum Erfassen einer Ist-Laser-Stellung, Vergleichen der Ist-Stellung mit der Soll-Nenn-Stellung und Bestimmen der Laserstrahl-Stellung aufgrund des Vergleichs.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläuert. Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Laser-Trimmers;

Fig. 1A schematisch, perspektivisch Bauteile des Laser-Trimmers von Fig. 1;

Fig. 2, 2A Flußdiagramme eines Kalibrier-Verfahrens für den erfindungsgemäßen Laser-Trimmer von Fig. 1;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Kalibrier-Verfahrensschritts des Verfahrens gemäß Fig. 2;

Fig. 4A, 4B schematisch, wie Positionier-Fehler erfindungsgemäß korrigiert werden; und

Fig. 5 Daten-Matrizen des Verfahrens gemäß Fig. 2.

Aufbau Fig. 1

Ein Laser-Trimmer 10 besitzt einen Infrarot-Laser 12 (mit 1064 mm Wellenlänge, z. B. der Fa. Quantronix), der einen Laserstrahl 14 auf einem Lichtweg 15 zu und durch einen Laserstrahl-Positionierer 16 an einen Werkstück-Bereich 20 abgibt. Der Laserstrahl-Positionierer 16 besitzt zwei Spiegel und daran befestigte Galvanometer 17 bzw. 19 (z. B. Modell Z519 der Fa. General Scanning). Der Laserstrahl-Positionierer 16 richtet den Laserstrahl 14 durch eine Linse 18 (nicht-telezentrische, für zwei Frequenzen achromatisierte, 10 Zoll (25 cm)-Brennweiten-Linse der Fa. Melles-Griot) auf den Werkstück-Bereich 20 mit einer Feldgröße von 4000×4000 mil (1 mil=2,5×10^-3 cm), unterteilt in vier Quadranten durch x- und y-Koordinatenachsen (jede Achse hat Koordinatenpunkte von -2000 bis +2000). Der Laserstrahl-Positionierer 16 bewegt den Laserstrahl 14 auf zwei zueinander senkrechten Achsen, um dadurch eine zweidimensionale Positionierung des Laserstrahls 12 zu erreichen, über den Werkstück-Bereich 20. Jeder Spiegel mit zugehörigem Galvanometer 17 bzw. 19 bewegt den Strahl auf seiner jeweiligen x- bzw. y-Achse unter Steuerung durch einen Rechner 21. Jedes Galvanometer kann seine zugehörigen Spiegel durch 2¹⁶ diskrete Winkelstellungen bewegen, wenn der Strahl 12 4000 mil über den Bereich 20 bewegt wird. Beleuchtungseinrichtungen 22 sind gelbe Halogen-Leuchten, die schmalbandiges sichtbares Licht zum Beleuchten des Werkstück-Bereichs 20 erzeugen.

Ein Strahl-Teiler 24 (teilweise durchlässiger Spiegel) befindet sich im Lichtweg 15, um Lichtenergie, die im Lichtweg 15 vom Werkstückbereich 20 reflektiert worden ist, auf einen Sensor 26 zu richten. Der Sensor 26 besitzt eine Fernseh-Kamera 29 und einen zugehörigen Bild-Greifer ("frame grabber") 27, der das Video-Eingangssignal von der Fernseh-Kamera 29 in Pixel-Daten digitalisiert, die ein zweidimensionales Bild eines Abschnitts des Werkstück-Bereichs 20 darstellen. Die Pixel-Daten werden in einem Speicher des Bild-Greifers 27 gespeichert.

Die Kamera 29 hat ein Beobachtungsfeld von 110 mil×160 mil, und der Bild-Greifer 27 hat eine zugehörige 480×520-Pixel-Matrix. Jedem Pixel ist ein 8-bit-Intensitätswert zugeordnet. Der Rechner 21 wertet die Pixel-Daten aus, um festzustellen, wo eine Marke (z. B. eine Linie) im Werkstück-Bereich 20 liegt. Wenn z. B. die Lage der vertikalen Linie bestimmt wird, bestimmt der Rechner 21 die erste Ableitung der Pixel-Daten auf einer horizontalen Zeile. Die Ableitung zeigt, wo die Intensitäts-Änderung am größten ist, so daß die beiden Kanten der tatsächlichen interessierenden Linie erfaßt sind.

Betrieb Fig. 1

Die Stellung des Laser-Strahls 14 im Werkstück-Bereich 20 wird entlang zwei Achsen durch den Laserstrahl-Positionierer 16 gesteuert. Der Laserstrahl-Positionierer 16 bewegt den Strahl 14 durch eine Anzahl diskreter Winkel, die linearen Abständen "Strahl-Schritten" entlang der Werkstück-Oberfläche entsprechen. Die mittlere Strahl-Schritt-Größe ist die mittlere Auflösung, gegeben durch die Gleichung (1):

Auflösung = Werkstück-Bereichs-Breite/Anzahl Strahl-Schritte auf der Achse (1).

Die Anzahl Strahl-Schritte von der Kante des Werkstück-Bereichs, erforderlich zum Positionieren des Strahls 12 in eine Nenn-Strahl-Stellung im -2000 bis +2000-Koordinatenachsen-System, ist gleich der Gesamtzahl der Strahl-Schritte (4000), dividiert durch zwei (um den Strahl 12 auf die Mitte des Werkstück-Bereichs 20 einzustellen), plus der Soll-Stellung, dividiert durch die Auflösung, vgl. Gleichung (2):

Schritte = (alle Schritte)/2+Soll-Stellung/Auflösung (2).

Gleichung (2) gilt sowohl für die x- als auch für die y-Achse. Diese Stellung ist eine "Nenn"-Stellung, da die Ist-Strahl-Stellung davon verschieden ist, z. B. wegen eines Linearitäts-Fehlers aufgrund der Nicht-Linearität der Strahl-Schritte auf dem Werkstück-Bereich 20 in bezug auf Winkel-Schritte des Galvanometers, eines Verzeichnungsfehlers infolge Verzeichnungs-Effekts der optischen Bauelemente und eines Orthogonalitäts-Fehlers, wenn die Galvanometer nicht genau senkrecht zueinander stehen.

Fig. 4A, 4B

Zeigen die Differenzen zwischen einem 0,5 in (1,25 cm)-Gitter von Nenn-Stellungen und den Ist-Stellungen. Fig. 4A zeigt die Differenz zwischen Nenn- und Ist-x-Werten (unter der Annahme, daß der Nenn-y-Wert gleich dem Ist-y-Wert ist), und Fig. 4B die Differenzen zwischen Nenn- und Ist-y-Werten (unter der Annahme, daß der Nenn-x-Wert gleich dem Ist-x-Wert ist). Die Daten dieses Beispiels wurden gemittelt, um symmetrische um beide Achsen zu sein. Die Differenzen sind in mils (10^-3×2,5 cm) angegeben und die entgegengesetzte Hälfte jedes Felds (nicht in der Zeichnung gezeigt) ist ein Spiegelbild der gezeigten Hälfte. In der Praxis sind die Differenzen nicht notwendigerweise symmetrisch um den Ursprung, noch sind die Fehler an den Achsenschnittstellen notwendigerweise Null.

Das erfindungsgemäße Kalibrier-System nimmt Justierungen vor, um die Auswirkungen dieser Fehlerquellen zu beseitigen, und sichert eine genaue Positionierung im gesamten Feld des Systems. Außerdem muß, aufgrund unterschiedlicher Wellenlängen des Lasers 12 und des Sensors 26, der die Ist-Stellung des Laserstrahls bestimmt, ein Refraktions-Fehler aufgrund unterschiedlicher Lichtwege der verschiedenen Wellenlängen durch die Linse ebenfalls korrigiert werden. Refraktions-Fehler verschieben Ist-Stellungen gegen Nenn-Stellungen um Beträge, die im wesentlichen linear im gesamten Werkstück-Bereich sind.

Fig. 2

Zeigt ein Kalibrier-Verfahren für den Laser-Trimmer 10 mit Schritten 30 bis 36. Der Schritt 30 betrifft das Erzeugen von zum Kalibrieren des Systems benutzten Daten unter Einsatz von Lichtenergie mit einer ersten Frequenz, z. B. sichtbarem Licht. Der Schritt 32 betrifft das Kalibrieren des Trimmers 10 bei der ersten Frequenz. Der Schritt 34 betrifft das Erzeugen von zum Kalibrieren des Systems benutzten Daten für Lichtenergie bei einer zweiten Frequenz, d. h. Infrarot. Der Schritt 36 betrifft das Kalibrieren des Trimmers 10 bei der zweiten Frequenz.

Beim Datenerzeugungs-Schritt 30 wird eine Oberfläche mit vertikalen und horizontalen geätzten Linien, die jeweils um genau 250 mil beabstandet sind, in Stellung gebracht, um als Bezugsgitter zu dienen. Die Oberfläche wird mit Beleuchtungs-Einrichtungen 22 beleuchtet; der Laserstrahl-Positionierer 16 wird justiert, um den Lichtweg 15 zu einer Nenn-Stellung im Werkstück-Bereich 20 zu positionieren; der Sensor 26 erfaßt die Differenz auf der x-Achse zwischen der Nenn-Stellung und der Ist-Stellung des Lichtwegs, und diese Information wird im Rechner 21 gespeichert. Der Laserstrahl-Positionierer 16 wird in eine neue Nenn-Stellung justiert (ein Galvanometer (das x-Galvanometer) bleibt stationär, während das andere Galvanometer (das y-Galvanometer) bewergt wird), und der Sensor 26 erfaßt eine neue Ist-Stellung. Messungen werden für 15 weitere Nenn-Stellungen vorgenommen, um Daten dank einer ersten vertikalen Linie zu erzeugen; dann wird das x-Galvanometer bewegt, und die Daten entlang einer zweiten vertikalen Linie werden erzeugt durch Justieren des y-Galvanometers. Diese Schritte werden wiederholt, bis eine erste 17×17-Leucht-Kalibrier-Matrix von Daten erzeugt worden ist für Differenzen entlang der x-Achse zwischen Nenn-Stellungen und Ist-Stellungen. (Z. B. zeigt Fig. 4A Ist-Stellungen und die Differenzen entlang der x-Achse zwischen diesen Stellungen und Nenn-Stellungen für vier Daten-Linien und Fig. 5 die erste Leucht-Kalibrier-Matrix mit Daten von Fig. 4A an den entsprechenden Orten.)

Die Differenzen zwischen den Nenn-Stellungen und den Ist-Stellungen entlang der y-Achse werden dann ähnlich bestimmt. Der Laserstrahl-Positionierer 16 wird justiert, um den Lichtweg 15 in eine Nenn-Stellung auf dem Gitter zu bewegen; der Sensor 26 erfaßt die Differenz zwischen der Nenn-Stellung und der Ist-Stellung des Lichtwegs 15 und speichert diese Information im Rechner 21. Der Laserstrahl-Positionierer 16 wird dann justiert in eine neue Nenn-Stellung entlang der horizontalen Achse durch Bewegen des x-Galvanometers, während das y-Galvanometer stationär bleibt. Der Sensor erfaßt die neue Ist-Stellung und speichert diese Information im Rechner 21. Messungen weden für 15 weitere Nenn-Stellungen vorgenommen, um Daten entlang einer ersten horizontalen Linie zu erzeugen; dann wird das y-Galvanometer in eine neue Stellung bewegt; Daten entlang einer zweiten horizontalen Linie werden erzeugt durch Bewegen des x-Galvanometers und Erfassen der Differenzen zwischen den Ist-Stellungen und den Nenn-Stellungen. Die Schritte werden wiederholt, bis eine zweite 17×17-Leuchte-Kalibrier-Matrix von Daten für Differenzen entlang der y-Achse erzeugt worden ist. (Z. B. zeigt Fig. 4B Differenzen entlang der y-Achse zwischen Ist-Stellungen und Nenn-Stellungen für vier Daten-Linien.)

Beim Erzeugen des Laser-Datenschritts 34 wird der Laser 12 erregt und bewegt der Laserstrahl-Positionierer 16 den Laserstrahl 14 in eine Soll-Nenn-Stellung entlang einer Achse. Der Laserstrahl 14 druckt dann eine Linie auf Laserlicht-empfindlichem Papier, indem ein Galvanometer stationär gehalten wird, während das andere Galvanometer bewegt wird. Nachdem eine erste Linie fertigt ist, wird das stationäre Galvanometer bewegt und dann eine neue Linie markiert durch Justieren des anderen Galvanometers, und so weiter, bis 17 Linien gedruckt worden sind. Der Sensor 26 tastet dann diese Marken ab und erfaßt die Laserstellungs-Differenzen zwischen Ist-Stellungen wie durch die aufgedruckten Marken gezeigt, und den Soll-Nenn-Stellungen an vorbestimmten Punkten. Diese Differenzen werden in einer 17×17-Laser-Kalibrier-Matrix für eine erste Achse, z. B. die x-Achse, gespeichert. Wie beim Schritt 30 wird dieser gesamte Vorgang für die andere Achse wiederholt, z. B. die y-Achse, und eine zweite 17×17-Laser-Kalibrier-Matrix wird erzeugt.

Bei den Datenerzeugungs-Schritten 30, 34 werden die Bewegungen des x- und des y-Galvanometers durch den Rechner 21 gesteuert. Da das Beobachtungsfeld der Kamera 29 des Sensors 26 kleiner als sie 250-mil-Differenz zwischen Nenn-Stellung ist, benutzt der Rechner 21 den Unterschied der vorhergehenden Messung, um die Strecke zu justieren, die ein Galvanometer für die nächste Messung bewegt wird. Wenn z. B. die Differenz der vorhergehenden Messung +10 mil ist, dann wird das Galvanometer durch den Rechner 21 angewiesen, die Zustellung des Lichtwegs 260 mil zu bewegen. Auf diese Weise wird das Beobachtungsfeld der Kamera 29 dem nächsten Meß-Ort angenähert. Jedes Galvanometer wird 17mal für den Sensor 26 bewegt, um die Stellungen an 17 Punkten entlang einer Datenlinie zu erfassen.

Fig. 2, 3

Der Kalibrier-Schritt 32 empfängt die erste Leucht-Kalibrier-Matrix und führt durch eine Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate auf der ersten Zeile der Matrix, um die folgende Gleichung zu erzeugen, um den Fehler E(x) zu beschreiben, d. h. die Differenz auf der x-Achse zwischen einer Ist-Stellung und einer Soll-Stellung:

E(x) = C₁x + C₂x² + C₃x³ + C₄ (3),

mit

C₁, C₂, C₃, C₄ =
Koeffizienten, bestimmt nach der Methode der kleinsten Quadrate.

Dieses Verfahren wird wiederholt für die übrigen 16 Zeilen der Differenzdaten der ersten Leucht-Kalibrier-Matrix, so daß 16 weitere Sätze von Koeffizienten C₁, C₂, C₃, C₄ erzeugt werden, die mit dem ersten Satz als die Werte in eine erste 4 × 17-Zwischenmatrix eingesetzt werden (vgl. Fig. 5). Als nächstes wird eine Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate für jede Spalte der ersten Zwischenmatix durchgeführt, und die bei diesem Schritt abgegebenen Daten werden in einer ersten 4×4-Leucht-Kalibrier-Ergebnis-Matrix gespeichert, wobei die Koeffizienten der Ausgleichsrechnung dritten Grades für die erste Spalte die Matrix-Werte C₁₁, C₁₂, C₁₃, C₁₄ und die Koeffizienten der Ausgleichsrechnung dritten Grades für die zweite Spalte die Matrix-Werte C₂₁, C₂₂, C₂₃, C₂₄ usw. sind. Die Werte in der Ergebnis-Matrix bilden die Koeffizienten einer ersten zweidimensionalen Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate der angegebenen Daten für Fehler entlang der x-Achse. Eine Gleichung (4) wird benutzt zur Ermittlung von e_x (x, y), die Differenz zwischen der Ist-Stellung und einer Soll-Stellung entlang der x-Achse, bei Eingabe der Soll-Stellung:

e_x (x, y) = F₁(y)x + F₂(y)x² + F₃(y)x³ + F₄ (4)

mit

F₁(y) = C₁₁y + C₁₂y² + C₁₃y³ + C₁₄ (5)

F₂(y) = C₂₁y + C₂₂y² + C₂₃y³ + C₂₄ (6)

F₃(y) = C₃₁y + C₃₂y² + C₃₃y³ + C₃₄ (7)

F₄(y) = C₄₁y + C₄₂y² + C₄₃y³ + C₄₄ (8).

Der Kalibrier-Schritt 32 geht weiter durch Empfang der zweiten Leucht-Kalibrier-Matrix und Durchführung einer Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate für die erste Spalte der Matrix, um die folgende Gleichung dritten Grades zu erzeugen, die den Fehler E(y) beschreibt, d. h. die Differenz entlang der y-Achse zwischen einer Ist-Stellung und einer Soll-Stellung; vgl. Gleichung (9):

E(y) = C′₁y + C′₂y² + C′₃y³ + C′₄ (9),

mit

C′₁, C′₂, C′₃, C′₄ =
Koeffizienten, bestimmt nach der Methode der kleinsten Quadrate.

Dieses Verfahren wird wiederholt für jede Spalte der zweiten Leucht-Kalibrier-Matrix, so daß 16 weitere Sätze von Koeffizienten C′₁, C′₂, C′₃, C′₄ erzeugt werden, die mit den ersten Satz als die Werte einer zweiten 17×4-Zwischenmatrix eingegeben werden. Als nächstes wird eine Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate für jede Zeile der zweiten Zwischenmatrix durchgeführt, und die bei diesem Schritte abgegebenen Daten werden in einer zweiten Leucht-Kalibrier-Ergebnis-4×4-Matrix gespeichert, wobei die Koeffizienten der Ausgleichsrechnung dritten Grades für die erste Zeile die Matrix-Werte C′₁₁, C′₁₂, C′₁₃ und C′₁₄ und die Koeffizienten der Ausgleichsrechnung dritten Grades für die zweite Zeile die Matrix-Werte C′₂₁, C′₂₂, C′₂₃, C′₂₄ usw. sind. Die Werte der Ergebnis-Matix bilden die Koeffizienten einer zweiten zweidimensionalen Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate der eingegebenen Daten für Fehler entlang der y-Achse. Eine Gleichung (10) ermittelt e_y (x,y), die Differenz zwischen der Ist-Stellung und einer Soll-Stellung entlang der y-Achse bei Eingabe der Soll-Stellung:

e_x (x, y) = F′₁(y)x + F′₂(y)x² + F′₃(y)x³ + F′₄ (10)

mit

F′₁(y) = C′₁₁y + C′₁₂y² + C′₁₃y³ + C′₁₄ (11)

F′₂(y) = C′₂₁y + C′₂₂y² + C′₂₃y³ + C′₂₄ (12)

F′₃(y) = C′₃₁y + C′₃₂y² + C′₃₃y³ + C′₃₄ (13)

F′₄(y) = C′₄₁y + C′₄₂y² + C′₄₃y³ + C′₄₄ (14).

Die Einzelschritte des Kalibrier-Schritts 36 entsprechen den Einzelschritten des Kalibrier-Schritts 32. Das heißt, eine erste und eine zweite 17×17-Laser-Kalibrier-Matrix werden in den Kalibrier-Schritt 36 eingegeben, und eine erste und eine zweite Laser-Kalibrier-Gleichung (eine für jede der senkrecht aufeinanderstehenden Achsen) werden ausgegeben.

Der Datenerzeugungs-Schritt 34 und der Kalibrier-Schritt 36 bestimmen vorteilhaft, wo sich eine Strahl-Stellung in bezug auf ein Kamera-Beobachtungsfeld befindet, d. h. die Schritte machen den Trimmer 10 selbst abgleichend. Der Laserstrahl 14 braucht also nicht bohrungsortmäßig auf einen bekannten Bezugspunkt mit dem Laserstrahl-Positionierer 16 eingestellt zu werden.

Beim Betrieb des Laser-Trimmers 10 werden die x- und y-Koordinaten einer Soll-Trimm-Stellung als die x- und y-Eingangsgrößen der x- und y-Achsen Leucht-Kalibrier-Gleichungen (Gleichungen (4) und (10) einschließlich der Koeffizienten gemäß Schritt 32) benutzt, die Zwischendaten e_x (x, y), e_y (x, y) abgibt, die die Differenz zwischen Soll-Trimm-Stellung und sichtbarer Ist-Trimm-Stellung in der Soll-Trimm-Stellung x, y darstellen. Die Zwischendaten werden zu entsprechenden Soll-Trimmstellungs-Koordinaten addiert, deren Summe in entsprechende x und y-Laser-Kalibrier-Gleichungen eingeht (Gleichungen (4) und (10) mit den Koeffizienten gemäß Schritt 36). Die Ausgangsgrößen dieser Gleichungen sind dann die kalibrierten Trimm-Stellungs-Koordinaten. Nach Eingabe der kalibrierten Laser-Trimm-Stellungs-Koordinaten in den Laser-Positionierer 16 wird ein Laserstrahl, der in den Laserstrahl-Positionierer 16 eingespeist wird auf die Soll-Trimm-Stellung gerichtet. Das heißt, der Laser-Trimmer wird kalibriert zur Kompensation der System-Fehler einschließlich der oben erörterten.

Claims

1. Verfahren zum Kalibrieren und Steuern
- eines Laser-Trimmers mit

- einem Laser-Strahl (14) einer ersten Wellenlänge,
- einem Laserstrahl-Positionierer (16) und
- einem Sensor (26) einer zweiten, von der ersten verschiedenen Wellenlänge,

gekennzeichnet durch
- Erzeugen einer ersten Funktion

- mit einer ersten Leucht-Kalibrier-Gleichung,
- - die die Differenz zwischen einer Soll-Nenn-Leuchtmarken-Stellung und einer Ist-Leuchtmarken-Stellung über einen Werkstück-Bereich angibt,
- für eine Anzahl von Stellungen im Werkstück-Bereich durch
- Steuern des Laserstrahl-Positionierers (16), um einen Lichtweg (15) zu einer Soll-Leuchtmarken-Nenn-Stellung zu richten,
- Erzeugen einer Ist-Leuchtmarken-Stellung durch Richten von Licht vom Lichtweg (15) durch den Laserstrahl-Positionierer (16) zum Sensor (26), und
- Erzeugen eines Leuchtmarken-Vergleichs-Ergebnisses, das die Differenz zwischen der Ist-Leuchtmarken-Stellung und der Soll-Leuchtmarken-Nenn-Stellung angibt;

- Erzeugen einer zweiten Funktion

- mit einer ersten Laser-Kalibrier-Gleichung,
- - die die Differenz zwischen einer Soll-Nenn-Laser-Stellung und der Ist-Laser-Stellung im gesamten Werkstück-Bereich angibt,
- für eine Anzahl Stellungen im Werkstück-Bereich durch
- Steuern des Laserstrahl-Positionierers (16), um den Laser-Strahl auf eine Soll-Nenn-Laser-Stellung zu richten,
- Bedrucken eines Mediums, um eine Ist-Laser-Stellung zu erzeugen, und
- Erzeugen eines Laser-Vergleichs-Ergebnisses, das die Differenz zwischen der Ist-Laser-Stellung und der Nenn-Laser-Stellung anzeigt;

- Vorgeben einer Soll-Nenn-Stellung für die erste Funktion,

- Verknüpfen der Soll-Nenn-Stellung mit der ersten Funktion, um Zwischen-Stellungs-Information zu erzeugen,

- Vorgeben der Zwischen-Stellungs-Information für die zweite Funktion,

- Verknüpfen der Zwischen-Stellungs-Information mit der zweiten Funktion, um Ist-Stellungs-Information zu erzeugen, und

- Vorgeben der Ist-Stellungs-Information für den Strahl-Positionierer (16), der dadurch den Lichtweg (15) zur Soll-Nenn-Stellung richtet, so daß die Ist-Laser-Stellung gleich der Soll-Nenn-Stellung wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß

- der Laserstrahl-Positionierer (16)
- - entlang zweier aufeinander senkrechter Achsen betrieben wird (Fig. 1A),
- - wobei die erste und die zweite Funktion jeweils auf die Differenz entlang der beiden Achsen bezogen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß

- die erste Funktion
- - zweidimensionale Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate für die Leuchtmarke-Vergleichs-Ergebnisse besitzt, und
- die zweite Funktion
- - zweidimensionale Ausgleichsrechnung dritten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate für die Laser-Vergleichs-Ergebnisse besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß

- der Laserstrahl-Positionierer (16)
- - entlang zweier aufeinander senkrechter Achsen betrieben wird,
- die erste Leucht-Kalibrier-Gleichung und die erste Laser-Kalibrier-Gleichung
- - auf Stellungen entlang einer ersten der aufeinander senkrechten Achsen gerichtet werden,
- die erste Funktion besitzt:
- - eine zweite Leucht-Kalibrier-Gleichung, die
- - die Differenz zwischen der Soll-Nenn-Leuchtmarken-Stellung und der Ist-Leuchtmarken-Stellung über den gesamten Werkstück-Bereich angibt, und
- - auf Stellungen entlang einer zweiten der aufeinader senkrechten Achsen gerichtet wird, und
- die zweite Funktion besitzt:
- - eine zweite Laser-Kalibrier-Gleichung, die
- - die Differenz zwischen der Soll-Nenn-Laser-Stellung und der Ist-Laser-Stellung im gesamten Werkstück-Bereich angibt, und
- - auf Stellungen entlang der zweiten Senkrechten Achse gerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß

- der Sensor (26)
- - ein Feld beobachtet und
- - eine Marken-Stellung innerhalb des Felds bestimmen kann durch
- - Erzeugen einer zweidimensionalen Pixel-Matrix, die
- - mit dem Feld verknüpft ist und jedem Pixel der Pixel-Matrix einen Intensitätswert zuordnet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß

- der Sensor (26)
- - die Marken-Stellung bestimmt durch
- - Bilden einer Ableitung der Intensitätswerte entlang einer Achse, um die Ist-Laser-Stellung zu bestimmen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß

- der Sensor (26)
- - ein Feld beobachtet,
- - eine Marken-Stellung in dem Feld bestimmen kann und
- - eine Video-Kamera (29) besitzt.