专利名称：在纹理化处理过程中控制激光能量的方法
在共同未决的，由Peter M.Baumgart等人于1993年12月10日提交的，题为“使用可以控制在盘片表面纹理化(texturing)的二极管激励激光的处理过程”的美国专利申请第08/150,525号中描述了在磁记录盘片中创建“远距凸凹(distant bump)阵列”表面纹理(texture)从而减少静磨擦的处理过程和被经过这样的纹理化的盘片，该发明和本发明具有共同的授权，并且在这里参考引用了该发明的公开内容。纹理化处理过程使用了紧密聚焦的以0.3-90纳秒脉冲序列激发的二极管激励NdYLF，NdYVO4或其它固态激光器在盘片表面产生多个远距离间隔的凸凹。凸凹创建过程是高度可控制的，该过程允许重复创建一种预先择定的，诸如平滑波纹或具有用于降低静磨擦，并且不会产生紧密间隔或提高“粗糙度”的中央凸起的波纹的凸凹分布。某些凸凹分布允许对盘片表面的数据存储区域的纹理化，从而在不严重影响磁数据存储密度的情况下降低静磨擦。
在另一个共同未决的，由Michael Barenhoim等人于1996年3月11日提交的，题为“用于对盘片进行激光纹理化的装置”的美国专利申请第08/613,564号中还描述了可以使用本方法控制激光束能量的激光纹理化设备(station)，该发明和本发明具有同一受让人。
在另一个共同未决的，于1996年9月4日提交的，题为“用于双束激光纹理化的光装置”的美国专利申请第08/707,383号中描述了可以使用本方法控制激光束能量的光学装置，该发明和本发明具有同一受让人。
在另一个共同未决的，于1996年9月4日提交的，题为“控制激光纹理化工具的装置和方法”的美国专利申请第08/707,384号中描述了用于控制可以使用本方法控制激光束能量的激光纹理化设备的电子硬件和软件，该发明和本发明具有同一受让人。
在另一个共同未决的，于1996年9月4日提交的，题为“控制激光纹理化工具中的脉冲”的美国专利申请第08/707,385号中描述了控制激光束脉冲波形，并且通过可以使用本方法控制激光束能量的激光纹理化设备的操作来接通这样的脉冲的方法，该发明和本发明具有同一受让人。
本发明涉及用来构造诸如在计算机硬文件(hardfile)中使用的磁记录盘片，具有通过暴露在脉冲激光下面从而被加以纹理化的表面的盘片的装置，更具体地讲，是涉及通过衰减来控制激光束的能量的过程。
当前的硬文件驱动器使用了接触起止(CSS)系统，该系统允许用于读写数据的磁头在盘片固定时与特定CSS区域中的磁盘表面接触。这样，在转动的盘片停止旋转之前，磁头被移动到CSS区域，其中磁头被放置在盘片的表面上。当盘片再次开始旋转时，磁头沿着该区域中的盘片表面滑动，直到因旋转导致的盘片表面层状气流把磁头完全从盘片表面抬起来。
在以这种方式把磁头抬起后，该磁头从CSS区域移动到另一个盘片区域以便读写数据。最好是对CSS区域加以纹理化以便使磁头与盘片表面的接触最小。通过这种方式，通常被称作“静磨擦”的接触吸附-滑动现象和其它磨擦效应被最小化，并且磁头表面的磨损也被降至最小。最好使CSS区域之外的盘片表面剩余部分保持镜面平滑，从而允许进行高密度磁数据记录。
授权给Ranjan等人的美国专利第5,062,021号描述了一个过程，在该过程中可以通过控制对磁记录介质进行纹理化，尤其是对于被指定与数据传感头接触的区域。对于硬盘片介质，该过程包括擦亮铝镍荧光衬底以进行镜面抛光，接着旋转盘片并且把脉冲激光能量控制在限定的辐向部分上，这样便在保持表面的剩余部分平滑的同时构成了一个环形读写头接触带。该接触带由多个单独的激光点构成，每个激光点均具有一个实际上被一个环形上升边缘环绕的中心凹陷。凹陷深度和边缘高度主要由激光能量和发射脉冲时延控制。通过改变激光束相对于盘片表面的斜度可以调整单独激光点的形状。发射激光的频率和盘片旋转速度在更大的程度上控制激光点的排列模式。与机械纹理化表面的针状(acicular)特性相比，凹陷的平滑圆形轮廓和环绕边缘是实际提高激光纹理化介质的耐久性的主要因素。
根据本发明的一个方面，这里提供了一个通过调整针对激光束的可变衰减器的驱动信号来控制激光束的能量等级的计算机程序。可变衰减器由可以执行该程序的计算系统控制。该程序为计算系统的操作提供了一些操作员可以选择的模式，这些模式包括一个教学模式，一个定点模式和一个运行模式。在教学模式下，在一些递增变化的等级上操作驱动信号，同时用存储在查对表中的驱动信号和激光束能量的对应等级测量相应的激光束能量等级。在定点模式下，在一个等级上驱动衰减器以便与被提供作程序的输入的激光束能量等级相对应，其中该等级是在查对表内确定出来的。在运行模式下，在使用激光束的系统的操作期间把激光能量等级与一个预定能量等级反复比较，并且改变驱动信号使得激光束能量等级接近于预定能量等级。
图1是一个现有技术的盘片驱动单元的内部部分的设计图，其中包括一个具有进行CSS操作的纹理化环形区域的可旋转磁盘和一个磁头；图2和3是单独纹理化点(spot)的横向剖面图，这些图例用具体根据美国专利第5,108,781号的方法构成的图2的纹理化点和根据共同未决的美国专利申请第08/150,525号的方法构成的图3的纹理化点构成了可以使用本发明的装置生成的纹理化点的例子；图4是根据本发明构造的激光盘片纹理化工具的等比例(isometric)图；图5是关于图4的工具的，由图4中的切线V-V指示的，说明其中的盘片处理和激光纹理化设备的剖面设计图；图5A是图4的工具中的扩束器的纵向剖面图；图5B是图4的工具中的分束器和能量控制光学模块的部分剖面设计图；图5C是与在图4的工具内与被纹理化的盘片相邻的光束定向装置的设计图；图6是关于图4的工具的，由图5中的切线V1-VI指示的，说明被用来控制容放盘片以进行纹理化的盘匣的机械装置的剖面侧视图；图7是关于图4的工具的，由图5中的切线VII-VII指示的，说明把盘片从盘片处理设备中的盘匣转移到激光纹理化设备并且把盘片返回到盘匣的机械装置的剖面后视图；图8是关于图4的工具中的，被用来在纹理化处理过程中移动盘片的一个主轴的末端部分的纵向剖面图；图9是关于图4的工具中的，被用来把填入经过纹理化的盘片的盘匣从一个传送装置移动到另一个传送装置的滑动器的剖面设计图；图10是控制图4的工具内激光束中的能量等级的电子装置的模块图；图11是在图10的微控制器中执行的程序的流图。
图1是基于计算系统现有技术的盘片驱动单元的一部分的设计图，其中包括一个可旋转磁盘10和一个磁头12，通常通过驱动臂13沿着相对于盘片10的辐射方向驱动该磁头。这种盘片10是使用本发明的装置可以得到的那类产品的一个例子。当盘片驱动单元工作时，盘片10在其中心孔14附近旋转，从而形成保持磁头12轻微离开邻近的盘片表面16的层状气流。在这种旋转停止之前，驱动磁头12使之邻近盘片10的表面上的一个经过纹理化的环形区域18。随着盘片旋转变慢并停止，在环形区域18和磁头12的邻近接触表面之间出现的磨擦和静磨擦效应被区域18的表面的纹理化特性最小化了。随后，当盘片10的旋转被重新启动时，随着盘片10的旋转速率不断增加直到其表面附近的层状气流把磁头12的相邻表面完全抬离盘片表面，这些效应再次被最小化。这样，随着盘片10的旋转被停止并接着被重新启动，磁头12的表面磨损被最小化。盘片10最好是双面磁性存储盘片，该盘片具有在图1所示的盘面的反面并且具有类似的特性的第二个盘面。
图2和3是单独纹理化点的横向剖面图，这些图例构成了可以使用本发明的装置和方法生成的纹理化点的例子。
图2说明了被Ranjan等人在美国专利第5,062,021号中教授的现有技术的方法粗糙化的部分盘片表面。通过这种方法，被粗糙化的部分盘片表面被暴露在激光光脉冲下面。表面被快速加热，使得部分表面物质被融化并且接着被快速冷却，从而改变表面形状，使得包含一个在基准表面平面26下面的通常是圆形的中央凹陷24和一个在该平面26上面的通常是圆形的外部隆起28。Ranjan等人描述的过程通过在要纹理化的盘片被旋转时重复发射激光来产生一环这种纹理化点。接着沿辐向把激光移开一段距离，并且产生与第一环同心的第二环纹理化点。重复该过程直到纹理化填满了要被纹理化的环形区域。各个单独的纹理化点的性质主要由发射激光的峰值能量和脉冲宽度决定。圆环上的纹理化点之间的距离由发射激光的速率和转动盘片的旋转速度之间的关系决定。
图3是使用前面描述的共同未决的美国专利申请第08/150,525号的方法产生的激光纹理化点的横向剖面分布。与其宽度相比，表面特征的高度被片面放大了。中央凸起30超过了环形凹陷的深度，最好是达到一个大于环绕的外环34的高度的高度。凸起30和圆环34超出在进行纹理化之前的基准水平面35的高度由诸如激光注量(fluence)，脉冲宽度，纹理化点尺寸和盘片表面构成的各种激光和盘片物质参数决定。
图4是根据本发明构造的激光盘片纹理化工具37的等比例图，该工具被用来以一种非停止模式对盘片进行激光纹理化，只要是填入盘片的盘匣以足够的速率被装入并卸出。这些盘匣移动经过一个右盘片处理设备38和一个左盘片处理设备39，来自这些设备38和39的单独盘片被装配在激光纹理化设备40中的单独一个激光轮流加以纹理化。模块化的结构允许工具37以不下降的生产速率连续运行，即使在不能使用盘片处理设备38，39中的一个的情况下也是如此。
激光纹理化工具37是一个自包含系统，其中在基座部分41和一对仪器柜42中设有必要的电气，电子和气动部件。各种控制和输出设备被放置在一个倾斜的控制面板42上。由于在纹理化处理过程中使用的红外激光产生不可见的潜在有害的射线，所以激光纹理化设备40被放置在工具37中的一个闭光的机柜里面，其中具有一个在打开各个检修门44时控制关闭激光的安全开关。并且这些门44只在工具处于维护模式时才可以打开。通过转动控制面板43上的模式开关(未示出)可以使工具37在自动和维护模式之间切换。架在激光纹理化设备中的两个电视摄像机(未示出)允许在一对监视器45上察看过程。
盘片处理设备38和39的提供装填并卸出放置盘片的盘匣的通道的上开门46未被互锁，并且随时可以被打开和关闭，即使在纹理化处理过程中也是如此。在工具37中，激光产生的射线被挡在装填和卸出这些盘匣的区域之外。
图5是关于激光纹理化工具37的，由图4中的切线V-V指示的，说明盘片处理设备38，39和激光纹理化设备40的水平剖面图。左盘片处理设备39是右盘片处理设备38的镜像。各盘片处理设备均具有一个沿箭头50的方向，向后传递装入要被纹理化的盘片49的盘匣48的输入传送器47。各盘匣48均具有一些沿垂直方向装入盘片49的盘槽51和一个通过从下面打开从而撤出单独盘片的下开门52。为了清楚起见图5中说明了只具有五个盘片的盘匣，实际上该系统的盘匣通常装有25个盘片。
图6是关于图4的工具的，由图5中的切线VI-VI指示的，说明移动容放盘片的盘匣进入并通过处理过程的传送器系统剖面侧视图。工具操作员通过打开以后铰链53为轴向上旋转的检修门46装入填满盘片49的盘匣48。盘匣48通常被装到一个上升平台54上，该平台在其位置上沿箭头55的方向将盘匣48举起离开输入传送器47，从而允许传送器47在不同时移动最近装入的盘匣48的情况下移动存放在传送器47中的一个队列里的另一个盘匣48。图6还说明了一个盘匣索引传送器57，该传送器57以递增的速度把盘匣58移到盘片升降器59之上，使得盘片升降器59能够把单独的盘片49从盘匣58中取出并送入激光纹理化处理过程，并且使得盘片升降器59能够接着把经过纹理化的盘片返回到盘匣58。图6还说明了一个转移平台传送器60，该传送器60被用来把填满经过纹理化的盘片的盘匣从索引传送器57移动到一个输出传送器61(图5所示)。
图7是关于图4的工具的，由图5中的切线VII-VII指示的，说明把盘片从盘片处理设备38中的盘匣58转入激光纹理化处理过程并且把经过纹理化的盘片返回到盘匣的机械装置的剖面后视图。图7还提供了一个有关盘匣索引传送器57和输出传送器61的横向剖视图。
下面具体参照图6和7讨论怎样把盘匣移动到从盘匣中取出单独的盘片并转入纹理化处理过程的位置点。
参照图5，6和7，各传送器47，57，60，61均包含一个在盘匣48，56，58的四周下面延伸的传送带61a，其中上述盘匣被放在该传送带上。各传送带61a在一对未端滚轴62之间延伸，并且被架在一些导辊63之上。在各传送器47，57，60，61的一端，马达64沿两个方向驱动未端滚轴62。这个盘匣传送系统还包括一对保证各盘匣停留在传送器之上的位置的横向导向器65，和确定盘匣到达传送器系统的临近点的时间的盘匣检测器66，66a，67，68，69。各盘匣检测器66，66a，67，68，69均包含一个光源69a，该光源在一个盘匣的相邻表面出现时被该表面反射并被一个接收器69b检测出来，该接收器接着向一个计算系统70提供一个输入以影响这里所描述的操作，其中该计算系统控制激光纹理化工具37中的马达64和其它的马达，圆筒线圈和阀门的操作。
当盘匣48被放在上升平台54的顶端时，它的出现被第一输入盘匣检测器66检测到。由于输入传送器47和控制其移动的系统逻辑被构造成允许对盘匣进行排队，所以根据其它的盘匣是否已出现在输入传送器47和索引传送器57上面来确定盘匣48的后续移动。如果没有盘匣已经出现在这些传送器47，57上面(即，如果盘匣56，58和69c没有出现)，则降低平台54，使得盘匣48停留在输入传送器47的顶端，并且启动传送器47，57沿着箭头50的方向向后移动盘匣48。当索引(indexing)盘匣检测器68检测到以这种方式移动的盘匣的出现时，输入传送器47和索引传送器57被停止，把盘匣保持在某个位置上，使得该盘匣的能够放置盘片49的第一个盘槽51(即，在箭头50所指的方向上最远的未端盘槽)直接位于盘片升降器59之上。
另一方面，如果盘匣58出现在索引传送器57之上并且没有其它的盘匣56，69c出现在输入传送器47之上，则在盘匣48被放置在上升平台54上面时，该平台54被降低，并且启动传送器47在箭头50的方向上移动盘匣48。当盘匣48的出现被第二输入盘匣检测器66a检测到时，这种移动被停止，把在输入传送器47上排队的盘匣保持在示出盘匣69c的位置。
如果盘匣58出现在索引传送器57上面并且单独一个盘匣69c聘在输入传送器47上面，则在盘匣48被放置在上升平台54上面时，该平台54保持上升状态，同时启动输入传送器47沿箭头50的反方向移动盘匣69c，直到该盘匣69c被第三盘匣传感器67探测到。接着平台54被降低，并且启动输入传送器47沿箭头50的方向移动盘匣48，69c。当第二盘匣传感器66a检测到盘匣69c时，这种移动被停止，使盘匣48，69c继续在输入传送器47上排队。
最后，如果在盘匣48被放置在上升平台54上面时所有三个盘匣56，69c和58均出现在传送器47上，则不直接继续移动盘匣，而是让盘匣56，69c继续在输入传送器47上排队，并且让盘匣48继续在上升平台54上排队。
当已经对索引传送器57上的盘匣58中的所有要被纹理化的盘片完成了纹理化处理过程时，启动传送器57和转移平台传送器60沿箭头50的方向把盘匣58向后完全移动到转移平台传送器60上面。当转移平台盘匣检测器69检测到盘匣58的出现时，停止这种移动。如果第二输入盘匣检测器67确定盘匣56出现在输入传送器47上面，则在以这种方式从索引传送器57转移盘匣56时，由传送器47，57把这个排队的盘匣56移动到某个位置点上，在该位置点上该盘匣的出现被索引盘匣检测器68检测到。如果在第一个排队盘匣56被从输入传送器47移动到索引传送器57时第二个排队盘匣48出现在上升平台54上，则平台54被降低，并且第一个排队盘匣48被输入传送器47驱动，直到第二输入盘匣检测器67检测到盘匣48的出现。
现在具体参照图5和7描述怎样把单独的盘片从一个盘匣传入到纹理化处理过程。
参照图5和7，为了允许移动单独的盘片通过激光纹理化处理过程，索引传送器57通过若干后向和前向动作，沿着箭头50的方向和反方向移动盘匣58，从而使用盘片升降器59把盘匣58的单独的盘槽51排列成行。盘片升降器59包含一个确定盘片49是否在各盘槽51中出现的临近传感机械装置70a。传感机械装置70a包括一个描准出现在盘槽51中的盘片的临近边缘70b的内部光源和一个检测从这样的一个边缘70b反射回来的光线的内部传感器。传感机械装置70a的输出向计算系统70提供额外一个输入。这样，盘匣58被索引传送器57沿着箭头50的方向移动到后面并跳过盘匣58内所有空盘槽，直到临近传感机械装置70a指示盘片49在一个具体的盘槽51中出现。当临近传感机械装置70a检测到一个盘片时，停止盘匣58的反向移动，并且盘片升降器59沿箭头55的方向向上移动，从而把由升降器59排列成行的盘片49传递到一个取放机械装置71。
取放机械装置71具有一个可以沿着箭头74的方向和反方向，在一个驱动轴73的轴心上，以180度的增量旋转的旋臂72。这种旋转受旋臂驱动马达75的增量操作影响。通过一个气动传动装置79，在旋臂72的每个未端上，一对抓钳77，78可以在一个示出抓钳77的张开位置和一个示出抓钳78的闭合位置之间移动。当一对抓钳77，78处于闭合位置时，一个位于抓钳之间的盘片被抓钳外部的四个点固定住。当这对抓钳被张开时，以这种方式固定的盘片被释放。也可以沿箭头50的方向把取放机械装置71向后移动到取起和释放盘片的位置，并且也可以沿箭头50的反方向把取放机械装置71向前移动到旋转旋臂的位置。
盘片升降器59的向上移动把接着要被纹理化的盘片49向上传递到由虚线82指示的位置。这种把盘片49与旋臂72的张开抓钳77垂直对齐，从而允许盘片49的上行通路经过抓钳77的动作是在取放机械装置处于前向位置(即，沿箭头50的相反方向移动)时发生的。在这里，盘片停落在升降器59的凹槽84中。接着，取放机械装置71沿箭头50的方向移动到其后向位置，从而把张开抓钳77与盘片49的边缘对齐。然后，抓钳77闭合，抓住了盘片49。接着盘片升降器59下降与盘片49的外围分离。然后取放机械装置71沿箭头50的反方向移动到其前向位置，并且旋臂72沿箭头74的方向旋转180度，从而把盘片49放置在虚线83指示的位置，与主轴部件88的主轴86对齐。接着取放机械装置71沿箭头50的方向返回到其反向位置，把盘片49放置到主轴86的未端上。
图8是主轴86的未端的纵向剖面图，其中包括一个旋转驱动的外侧圆筒89，一个内部机轴90沿着后向指示的箭头50的方向和反方向在轴向上滑动。一个滑动的套管91，活塞92和前端管罩93与内部机轴90一起在轴向上移动，同时一个前端套管94被保持在外侧圆筒89之中。一些曲形箝位模块95在前端管罩93的截锥形(truncoconica1)表面96周围延伸，并且被一个弹性“0”形环97保持收紧表面96。
通过压紧滑动套管91的临近表面的压缩弹簧98，内部主轴90被保持在所示的后向位置上(即在箭头50的方向上)。通过以这种方式保持内部主轴90为后向，未端管罩94的内面沿着截锥形表面96向后并向外推压箝位模块95。箝位模块95的这个动作抓住了盘片49的内面99，并且把盘片保持在与外侧圆筒89的前面100正对的位置。通过在箭头90的前向和反向上对活塞92施加一个压力来释放盘片49，从而克服由压缩弹簧98施出的压力，使得内部主轴被沿着箭头90的前向和反向移动。这种压力可以被一些著名的方法使用，例如利用操作活塞92的气动推杆。所造成的未端管罩94的移动允许箝位模块95向前和向内从主轴86释放盘片49。
参照图5，7和8，取放机械装置71沿箭头50的方向向后移动，从而把要被纹理化的目前处于图7中虚线83所示的位置的盘片49，放置在把内部主轴90保持在其前向位置的主轴86的未端管罩90的上面，使得箝位模块95向内回缩。接着，内部主轴90被移动到其后向位置，使得箝位模块95被向外移动以便把盘片49箝在位置上，并且使得已经抓住旋臂72上的盘片的抓钳张开以便释放盘片49。在盘片49被放置在主轴86上面之后，取放机械装置71沿箭头50的前向和反向移动，并且主轴部件88的主轴驱动马达101开始旋转主轴86以便把盘片49的旋转速率提高到可以暴露在激光脉冲之下的程度。在主轴转换马达104的驱动下，主轴部件88也开始沿箭头102的方向向内移动，从而把盘片49转入纹理化处理过程。
现在参照图5描述激光纹理化设备40。
参照图5，在激光纹理化设备40内部，来自一个红外脉冲激光器108的光束被用来在盘片49上产生期望的表面纹理化。正如上面引用的共同未决的专利申请所描述的，激光器108可以是一个提供波长为1.047微米的输出的NdYLF固态激光器，或者是利用通过光缆112从激光二极管110驱动的二极管激励信号，并且由一个Q开关控制113提供脉冲激励的NdYVO4固态激光器。来自激光器108的光束被引导通过一个电子处理快门114和一个机械安全快门116。当激光纹理化设备40工作时，一串激光脉冲被从激光器108发射出来，其中通过打开和关闭电子处理快门114来开始和停止实际的纹理化处理过程。
处理快门114实际是一个由电磁铁(未示出)的操作来打开并保持打开的机械快门。通过电磁铁的电流的终止导致处理快门关闭。根据要被纹理化的盘片的位置对处理快门114的操作和对单独盘片进行纹理化的处理的操作进行电子控制，上述位置是通过使用根据主轴部件88的移动所产生的信号来确定的。
安全快门116在整个纹理化处理过程中保持打开，除非出现盘片或盘匣堵塞这样的错误情况。利用运行在激光纹理化工具37上的软件，对这样的错误情况的检测导致安全快门116关闭。激光108，电子处理快门114和安全快门116公共构成了一个闭光部件，在快门路14，116关闭时即使是一部分激光光束也不能从该部件中逸出。
在通过快门114，116之后，激光进入一个偏振分束器118，该分束器被加以定向使得具有不期望的p-偏振的激光束部分被直接向下导向底板120，从而使具有垂直s-偏振的激光束部分传播通过其余的光通路。接着，激光束通过一个允许在透镜入口调整红外激光点的尺寸的3X扩束器/准直器122。
图5A是扩束器/准直器122的纵向剖面图。输入光束122a通过一个导致光束发散或扩展的发散透镜122b和一个减少光束发散的会聚透镜122c，从而产生输出光束122d。通过旋转透镜底座之间的螺纹机械连接可以手工调整扩束器透镜122b，122c之间的距离。在激光纹理化工具37的例子中，进行这样的调整以便提供有些轻微发散的输出光束122d。
再次参照图5，一对介质膜导向镜124把激光束从扩展器准直器122导向二向色分束器126。一个比如来自2-mW激光二极管128的可见激光束也被导向分束器126，从而允许通过跟踪红色激光点来对正光学系统。通过操作两个导向镜124使得来自激光器108的红外光束与来自激光二极管128的红色光束相一致。大约百分之三的从红外激光器108进入分束器126的激光束被从分束器126反射到提供对激光能量的实时(in-situ)监测的能量检测器130。
离开二向分束器126的红外激光束131被导向一个把光束分成两个强度在百分之五的范围内相等的光束的非偏振分束器立方体132。利用一对导向镜134，这两个光束被导向被主轴部件88传递经过纹理化处理过程的盘片的正反面。在经过导向镜134的反射之后，激光束以分隔间距25mm的一对平行光束135传播进入一个通过控制加在液晶可变延迟器上的电压对两个光束的强度加以平衡的能量控制光学模块136。通过这种方式，离开能量控制光学模块136的平行激光束的强度在百分之一的范围内相等。
图5B是分束器立方体132，导向镜134和能量控制光学模块136的部分剖面设计图。两个构成对模块136的输入的激光束135与能量控制光学模块136的轴线136a平行延伸，并且与该轴线的距离相等，而模块136的各个单元在该轴线上对称分布。因为以相对于光学模块轴线136a的45度角引导分束器立方体132的输入光束131的事实而产生了对称光束135，其中沿着光学模块轴线136a排列分束器立方体中的反射面132a。排列各导向镜134使得来自分束器立方体132的有关光束以67.5度的入射角射入。
参照图5B，由几个手调旋钮提供使分立的激光束135平行并且在不平行时使之平行的调整。分束器立方体132被放置在一个转台132b上，其中一对旋钮132c在正交轴线上倾斜立方体132，而旋钮132d被用来旋转立方体132。例如，由Newport公司，Irvine，California提供了一个部件号为P032N的适于该应用的转台。各导向镜134被加在一个包含一对用来把有关的镜面134倾斜到相互正交的轴线上的旋钮134b的可调镜架134a上面。例如，由Ealing Electro Optics公司，Holliston，Massachusetts提供了一个编号为37-4777的适于该应用的镜架。
在能量控制光学模块136中，平衡两个来自分束器立方体132的光束135的能量，使得这些光束具有彼此相差在百分之一以内的能量等级。分束器立方体132把来自激光的单独一个光束分割成一对具有彼此相差在百分之五以内的能量等级的光束135。由于分束器立方体132是一个非偏振设备，所以进入能量控制光学模块136的激光束135名义上或大部分是通过偏振分束器118(图5所示)的s-偏振光束。
在能量控制光学模块136中，各光束135首先进入一个液晶可变延迟器136b。各延迟器136b均包含一个在一对彼此间隔几微米的石英玻璃窗口136d之间构成的空腔136c。各窗口136d的内面具有一个透明传导铟锡氧化涂层。空腔136c中填充了具有根据被加在窗口136c的透明传导涂层之间的电压翻转(tip)的分子的双折射向列型液晶材料。利用窗口136c上的涂层，根据加在空腔136c上电压来改变进入各延迟器136b的激光束135的偏振角度。这样，以一种连续可变的方式，把进入延迟器136b的各个光束135的s-偏振改变成离开延迟器136b的光束136e的p-偏振。例如，Meadowlark Optics，Longmont，Colorado可以提供部件号为LVR-100-1047-V的一个适用的液晶可变延迟器。
函数发生器137的输出提供驱动各液晶可变延迟器136b的电压信号，该发生器产生一种DC平衡2kHz方波，而该方波具有一个可以加以调整以便确定如何改变通过延迟器136b的光束的偏振的振幅。
在离开延迟器136b之后，各个光束136e进入一个偏振分束器136f，该分割器把s-偏振能量向内反射到一个光束收集堆(dump)136g以便在空腔136h内把能量耗散掉，同时还把p-偏振能量发送到一个非偏振分束器136i。非偏振分束器136i反射向上入射的能量的百分之一，从而提供了到达能量检测器136j的输入。剩余的能量通过一个把向上入射的p偏振能量转换成离开能量控制光学模块136的环绕偏振光束136m的四分之一波片136k被发送出去。
参照图5和5B，这里提供了测量并控制从激光108的输出导出的单独光束135和离开能量控制光学模块136的光束136m的能量等级的独立装置。通过改变激光108的输入信号，通过监视能量检测器130的输出测量出的单独光束131的能量等级得到控制或衰减。延迟器136b和偏振分束器136f的组合提供了一种方便的控制离开模块136的光束136m的能量等级的方式，同时非偏振分束器136i和能量检测器136j的组合提供了一种方便的测量该能量等级的方式。利用对离开能量控制光学模块的光束136m，或者沿到达被纹理化的盘片49所在的位置点的光通路传播更远的光束的测量，能量检测器130，136j的输出信号被分别校准。由于一些诸如在将光束对准能量检测器的分束器126，136i中反射的入射能量百分比差别之类的因素，这种校准是需要的。能量检测器130，136j的输出最好被外部显示在激光纹理化工具37(图4所示)上。
手工设置或重新调整各种激光能量等级的方法包括监视能量检测器130的输出并对驱动激光108的信号作出相应调整的步骤。在考虑校准因素的情况下，通过用两个被设成发送最大p-偏振能量等级的延迟器136b观察两个能量检测器136j的输出，并且降低由对应于一个能量检测器136j检测的较高能量等级的延迟器发送的p-偏振能量等级直到这两个检测器指示出相同的能量等级，可以对两个光束136m加以平衡。随着两个光束中的p-偏振能量等级的降低，对应的输出光束136m中的能量等级也被降低了，同时偏振分束器136f在内部抛弃了被增加的s-偏振能量。在这种方式下，通过衰减初始具有较高等级的光束平衡了两个光束的输出等级。
在图5的例子中，来自能量控制光学模块136的平行激光光束136m被一个右穿梭(shuttling)镜138反射，从而被导向一个盘片，该盘片被从右盘片处理设备38传递通过纹理化处理过程。
图5C是与右盘片处理设备38有关的光学设备的设计图。例如，每个光束136m均通过一个焦距为25mm的聚焦消色差三片透镜140，并且被一个直角棱镜142反射到盘片49的被纹理化的表面。
参照图5C，以精细可调的方式把各透镜架起来，从而允许进行所需的使光束位于中心并且最佳聚焦到盘片49的两面的调整。被第一微米型螺旋机械装置140b移动的第一平台140a允许在箭头140c的方向上对透镜进行聚焦调整。被第二螺旋机械装置140e移动的第二平台140d允许在箭头140f的方向上对透镜140进行侧向移动。架起透镜140的第三平台140g允许通过第三机械装置140h的旋转进行垂直移动。
各个棱镜142被轻微倾斜，使得正在纹理化的盘片的表面反射的激光光束不会通过光通路被发送回来，该光束通常被向外反射成反光束142a。各棱镜142被架在一个轴心旋臂142b上，该旋臂被一个插针142c沿轴向固定在平台142d上，并且被一个微米型螺旋机械装置140e沿箭头140f的方向移动。轴心旋臂142b的转轴移动可以被用来把位置点设置在盘片49上开始纹理化的位置上。这种调整对于调整纹理化处理过程以便在盘片49的两面产生纹理化表面并且在盘片上以相同的直径开始和停止显得特别有用。当完成这种调整之后，由于轴心插针142c偏离了棱镜142的反射表面，所以激光束会沿着该反射表面移动。如果这种移动使激光束偏离反射表面中心过远，则使用螺旋机械装置142e校正棱镜142的位置。
再次参照图5和5A，并且继续参照图5C，在该装置的初始调整期间通过改变122b和透镜122c之间的距离来调整扩束器122，使得以大约0.5mm的直径进入扩束器122的激光束122a在离开扩束器122时变成直径大约为1.3mm的光束122d，并且使得进入聚焦透镜140的光束具有大约为1.5mm的直径。利用螺旋机械装置140b通过沿箭头140c的方向移动对透镜140进行聚焦，使得激光束在被纹理化的盘片49的表面上具有大约为20微米的直径。进行这样的独立调整是为了把光束聚焦到盘片49的两面上。
可以对扩束器122和聚焦透镜140的进一步调整以便对处理过程和在盘片49上产生的纹理化点产生变化。通常调整扩束器122以增加射入聚焦透镜140的激光束的直径使得能够把更小的光束直径聚焦在盘片49上。
参照图5，5B和5C，除了预防倾斜棱镜142从而防止激光能量在光通路内被盘片49反射回来之外，可以预期某些这样的能量会具体因纹理化过程产生的不一致的盘片表面的反射而被返回。但是，以这种方式沿光通路被反射回来的s-偏振光线被能量控制光学模块136中的偏振分束器136f抛弃，从而被向外导向变成光束136n。
现在参照图5和7描述盘片通过激光纹理化处理过程及其后续返回到从中取出该盘片的盘匣的移动过程。
参照图5和7，随着主轴部件88沿箭头102的方向向内驱动盘片49到达或经过某个位置点，被夹制在主轴86上的盘片49被加速到期望进行纹理化处理的旋转速度，其中在该位置点上图7中由虚线146指示的被纹理化的表面上的内径临近将要暴露在从棱镜142反射的激光束下面的位置点。在主轴驱动马达101以固定的速度旋转盘片49并且主轴转换马达104以固定的速度沿箭头102的反方向向外移动盘片49时发生这种通过打开电子处理快门114来启动的实际暴露。当盘片49通过某个位置点时，电子处理快门114被关闭以便终止把盘片49的表面暴露在激光束下面，其中在该位置点上，被纹理化表面上的由虚线148指示的内径临近暴露在从三棱镜142反射的激光束下面的位置点。这样，通过加上一些激光产生的螺旋纹理，盘片49上的一个环形区域被加以纹理化，其中沿着螺旋彼此临近的纹理之间的距离由激发激光108的速率和主轴86的旋转速率决定，同时幅向临近螺旋段之间的距离由主轴86的旋转和转换速率决定。
在完成纹理化处理过程之后，停止主轴86的旋转，或者允许主轴86降低速率，同时主轴部件88继续沿箭头102的反方向向外移动，从而停止在临近在旋臂72的内侧未端上的抓钳78的位置上。这里，沿箭头50的方向保持旋臂72向前，使得盘片49能够通过被打开的抓钳78的后面。当完成主轴部件88的外向移动时，旋臂72被向后移动，并且抓钳被关闭以便抓起盘片49。接着，向前移动机轴90(图8所示)以便箝位模块95(图8所示)向内回缩，从而把盘片49从主轴86释放出来。然后，旋臂72被沿着箭头50的反方向向前移动，并且在其驱动机轴73的轴线上沿着箭头74的反方向被旋转180度，而后该旋臂72被沿着箭头50的方向向后移动，从而把最近被纹理化的盘片49移入在盘片升降器59上面的位置。接着，升降器59向上移动以便把经过纹理化的盘片接在其凹槽84之中。抓住经过纹理化的盘片的抓钳被打开，并且升降器59接着下降，从而把经过纹理化的盘片49放置在盘匣58的盘槽51之中。
前面已经描述了单独一个盘片49从右盘片处理设备38中的盘匣58经过激光纹理化设备40中的纹理化处理过程并且返回到盘匣58的移动过程。在本发明的最优实例中，两个盘片沿盘匣58和主轴86之间的反方向同时移动，主轴86把各盘片传递通过纹理化处理过程。现在参照图5和7描述这种盘片移动。
参照图5和7，除了在移动放置在单个盘匣58中的第一个和最后一个盘片49期间之外，旋臂72沿箭头74的方向和反方向的旋转移动很好地把抓钳77内的一个盘片49从盘片升降器59传送到主轴86，同时抓钳78内的另一个盘片49被从主轴86传送到盘片升降器59。旋臂72后续的与其盘片移动类似的旋转移动在反向旋转方向上进行，从而避免空气缠绕欺骗传动装置79和电线缠住抓钳77，78，在这样的移动继续在一个方向上进行时就会发生这种情况。
而且，本发明的一个最佳实例把每个经过纹理化的盘片49返回到从中取出该盘片的盘槽51，使得已被临近传感器70a确定为空的盘槽51处于空置状态。通过允许取放机械装置71同时移动两个盘片49，并且通过使用索引传送器57把盘匣58返回到盘片升降器59取到盘槽的位置，在本发明的一个最佳实例中可以达到这些状态，其中在替换盘匣58中的盘片49之前从上述盘槽中取出一个盘片49。
随着一个此后简称为“A”盘片49的盘片49被主轴86传递通过纹理化处理过程，通过盘匣58沿箭头50的经过临近传感器70a的方向的移动找到一个作为箭头50的经过盘槽51的反方向上的下一个盘片49的“B”盘片49，其中“A”盘片49是从上述盘槽51中取出的。在这里，盘匣59的移动被停止，并且盘片升降器59把“B”盘片49向上移动到虚线82指示的位置。当完成对“A”盘片49的纹理化处理过程时，主轴86把“A”盘片移动到虚线83指示的位置。当已经通过这种方式对“A”和“B”盘片49进行定位时，取放机械装置71沿箭头50的方向向后移动，并且抓钳77，78均被关闭以便抓住“A”和“B”盘片49。在主轴86中，机轴90(图8所示)被向前移动，从而使箝位模块95向内移动，把主轴与“A”盘片49脱开，并且盘片升降器59向下移动与“B”盘片49脱开。接着，取放机械装置71沿箭头50的反方向向前移动，并且旋臂旋转驱动马达75驱动旋臂72在箭头74的方向上旋转180度角。这时，“A”和“B”盘片49的位置被颠倒了，其中“ A”盘片49被加以定位以便在主轴86上移动通过纹理化处理过程，而“B”盘片则被加以定位以便返回到盘匣58。接着，取放机械装置71沿箭头50的方向向后移动，把“B”盘片49移动到主轴86上，并且把“A”盘片49与盘片升降器59对齐。
这样，在虚线82所示的盘片位置建立了一个第一盘片转移点，并且在虚线83所示的盘片位置建立了第二盘片转移点，而取放机械装置71沿箭头50的方向被移动到后面。在第一盘片转移点处，一个盘片49被沿着取放机械装置71和盘片升降器59之间的两个方向传递。在第二盘片转移点处，一个盘片49被沿着取放机械装置71和主轴86之间的两个方向传递。
在一个最佳操作模式下，计算系统70存储指示从中取出各盘片的盘匣58中的盘槽51的数据。该数据被用来确定如何沿箭头50的反方向把盘匣58返回到已经取出“A”盘片49的位置。当一个装满要被纹理化的盘片的盘匣已被装入盘片处理设备38时，在箭头50的反方向上把盘匣从已经取出“B”盘片49的盘槽直接位于盘片升降器59之上的位置，向已经取出“A”盘片49的盘槽直接位于盘片升降器59之上的位置移动一个盘槽位置。当盘匣58被装入盘片处理设备48时，如果该盘匣没有装满要被纹理化的盘片49，则应当把盘匣58沿箭头50的反方向移动比一个盘槽更远的距离。不管怎样，通过使用存储在计算系统70中的盘片位置数据并使用索引传送器57移动盘匣，盘匣被移动起来以便取出“A”盘片49的盘槽位于盘片升降器59之上。这种盘匣移动可以在“A”盘片正被取放机械装置71移动到重新插入盘匣58的位置时进行，其中取放机械装置71沿箭头50的反方向向前移动。
接着，盘片升降器59向上移动，把“A”盘片49托在其凹槽84之中，并且机轴90(图8所示))被沿着艏头50的方向向后移动，使得箝位模块95向外延伸把“B”盘片49(也在图8中示出)夹在主轴86上。夹住“A”盘片的抓钳被打开，并且盘片升降器59向下移动，从而把“A”盘片49返回到从中取出该盘片的盘槽51之中，而主轴86沿箭头102的方向向内移动，同时把盘片旋转加速到进行纹理化的旋转速率。通过这种方式，做好了纹理化下一个盘片49的准备，这时，该盘片是“ B”盘片。
从单个盘匣58中取出的第一个盘片49被单独从盘片升降器59移动到主轴86，同时在反方向上没有移动另一个盘片49，这是因为没有其它的可以进行这种移动的盘片。类似地，从单个盘匣58中取出的最后一个盘片49被单独从主轴86移动到盘片升降器59，这是因为没有其它的可以在反方向上移动的盘片。当最后一个可以放入盘片49的盘槽51被移动通过盘片升降器59并且临近传感器70a没有检测到另一个盘片49时，可以确定要被纹理化的最后一个盘片49已经被移出盘匣58。一次只有单独一个盘匣58被移动到索引传送器57上面，其中盘匣58中所有要被纹理化的盘片49被从盘匣58中取出，传递通过纹理化处理过程，并且在如此处理下一个盘匣58中的任何盘片49之前，被返回到盘匣58中。
图9是被用来转移平台150的，由图6中的切线IF-IF指示的滑动机械装置149的剖面设计图，其中在该转移平台150上盘匣被从索引传送器57转移到输出传送器61。
参照图6和9，转移平台150被架在滑动机械装置149上，滑动机械装置149包含一个滑动器151，滑动器151具有一对圆筒152，而一对空心机轴153，154从圆筒152中穿过。机轴153，154分别被架在未端模块155之间。利用轴承部件156滑动器151被架在机轴153，154上并且可以滑动，轴承部件156也包含防止外部气流进入圆筒152未端的气密封口。中央活塞157连起来与滑动器151一起沿机轴153，154滑动。活塞157包含把圆筒152分隔成一个内腔158和一个外腔159的封口，该封口被连在圆筒152中，并且内腔158和外腔159一个被充入压缩空气而另一个被抽空以便影响滑动器151的移动。
为了在箭头102的方向上向内移动滑动器151，压缩空气通过机轴153中的气孔161被从气管160注入内腔158。在这同时，空气通过机轴154中的气孔162和气管163被从外腔159中抽出。两个内腔158被一个内部横向气孔164相连，而两个外腔159被一个外部横向气孔165相连。这样，随着通过气管160注入压缩空气，从气管163抽出空气，内腔158扩张和外腔159收缩，滑动器151被沿着箭头102的方向向内移动，从而把转移平台传送器60与索引传送器57对齐。
类似地，为了沿着箭头102的反方向向外移动滑动器151，压缩空气通过机轴154中的气孔162被从气管163注入外腔159。与此同时，空气通过机轴153中的气孔161和气管160被从内腔158中抽出。这样，随着通过气管163注入压缩空气，从气管160抽出空气，外腔159扩张和内腔158收缩，滑动器151被沿着箭头102的反方向向外移动，从而把转移平台传送器60与输出传送器61对齐。
现在参照图5和6描述在把已经纹理化的所有盘片49返回到盘匣58之后盘匣58的移动过程。
参照图5和6，当确定盘匣58中最后一个要被纹理化的盘片49已经被处理并且被返回到盘匣58之中时，中间传送器57和转移平台传送器60均被启动以便沿箭头50的方向向后移动盘匣58，直到象转移平台盘匣传感器69的输出所指示的那样，盘匣58已经完全处于转移平台传送器60之上。当传感器69作出指示时，传送器57和60的移动被停止，并且操作滑动机械装置149驱动转移平台150，其中包括沿空心机轴153，154在箭头102的反方向上向外移动的转移平台传送器60。在停止该动作并且转移平台传送器60与输出传送器61对齐之后，传送器60，61被启动以便沿箭头50的反方向向前移动盘匣58。如果在输出传送器61中没有存放其它的盘匣，那么在盘匣已经被传送到传送器61的前端时，这种移动被停止在如第一输出盘匣传感器168所指示的，图5中盘匣166所处的位置。在这里，盘匣166和处理过的盘片49已经准备被从盘片纹理化工具37中取出。
继续参照图5，虽然最好是通过一个可见或可闻的指示把这种准备情况通知到系统操作员，但取出具有经过纹理化的盘片49的盘匣166通常不需要允许盘片纹理化工具37连续操作。在输出传送器61中提供了存放一些填满经过纹理化的盘片49的盘匣166的空间。在该输出系统的第一实例中，所有这样的盘匣166被存放在输出传送器61的表面。在这样的输出系统的第二实例中，第一个到达输出传送器61的前端的盘匣被存放在一个上升平台上。
现在描述这种输出系统的第一个实例的操作。在该实例中，如果在另一个盘匣58中的盘片49的处理完成时有一个盘匣166正在等待从输出传送器61的前端取出，输出传送器61被启动以便沿箭头50的方向向后移动盘匣166。当盘匣166的出现被第二输出盘匣传感器170检测到时，这种移动停止。接着，在转移平台传送器60与输出传送器61对齐的情况下，转移平台传送器60和输出传送器61均被启动以便把盘匣166和58一起移动到传送器61的前端，当第一输出盘匣传感器168检测到盘匣166的出现时，这种动作在传送器61的前端停止。如果有必要，该过程被重复几次，直到输出传送器61被一队装有已经完成纹理化过程的盘片49填满。在各种情况下，当队列中最后的盘匣到达第二输出盘匣传感器170时，输出传送器61沿箭头50的方向的后向动作被停止，并且当队列中最前的盘匣到达第一输出盘匣传感器168时，输出传送器61的后续前向动作被停止。
现在描述这种输出系统的第二个实例的操作。该实例需要额外一个与用在输入传送器47中的平台54类似的盘匣升降平台172。在该实例中，到达输出传送器61的未端的第一个盘匣166被升降平台172抬离传送器，从而停留在上升位置上直到被工具操作员取出。在盘匣166处在上升位置时，沿着两个方向操作输出传送器61，并且不影响盘匣166的位置。这样，当诸如盘匣58的第二个盘匣被放置在输出传送器61之上时，该传送器61被启动以便沿箭头50的反方向向前驱动盘匣。当盘匣被第三输出盘匣传感器174检测到时该动作停止。当完成对第三个盘匣中的盘片的处理时，输出传送器61被启动以便向后驱动第二个盘匣。当第二输出盘匣传感器170检测到第二个盘匣时停止该动作。接着转移平台传送器60和输出传送器61均被启动以便沿箭头50的反方向向前移动第二和第三盘匣，直到第二盘匣被第三输出盘匣传感器174检测到。
再次重复该过程直到输出传送器61被一队装入经过纹理化处理的盘片49的盘匣填满。在各种情况下，当队列中最后的盘匣到达第二输出盘匣传感器170时，输出传送器61沿箭头50的方向的后向动作被停止，并且当队列中最前的盘匣到达第三输出盘匣传感器174时，输出传送器61的后续前向动作被停止。当第一个盘匣166停留在上升平台172上面时进行这些移动。
在任意位置上，如果平台172上的盘匣166被工具操作员取走并且有一个或更多的盘匣停留在输出传送器61上面，传送器61被启动以便象第一输出盘匣传感器168检测出的那样把下一个盘匣驱动到传送器61的未端。平台172再次上升以便把该盘匣抬离输出传送器61。
上面描述的处理盘匣的方法提供了特别的不操作任何传送器系统47，57，60，61与盘匣滑动接触的优点。因而避免了由传送器系统和盘匣之间的相对运动而产生的磨损微粒。否则的话，这样的磨损微粒会污染把纹理化作为其一部分的生产过程。而且还增加了传送器传送带和盘匣的有效寿命，其中盘匣和传送器传送带会连续用到与盘片纹理化工具37的各种其它移动部件相同的时间。
输出传送器61与输入传送器47并排延伸的结构提供了把装有经过纹理化处理的盘片的输出盘匣回送到与装载输入盘匣的位置临近的位置的优点。这使得必须装入和卸出盘匣的个人能够伺服工具37。并且在不增加沿着传送器排列的工具37的长度的情况下增加了沿传送器排列盘匣的额外空间。
前面对盘匣和盘片的移动的讨论集中在激光纹理化工具37的右盘片处理设备38中的移动。这样，在左盘片处理设备39不可用的情况下可以单独使用上述盘匣和盘片的各种移动。例如，左盘片处理设备可能因技术问题，或者只是因为没有装入盘匣而不能使用。而且，本发明的一个实施例只有单独一个以前面详细描述的方式进行操作的盘片处理工具。不管怎样，在现在要参照图5描述的本发明的最优实施例的最优操作方法中，右盘片处理设备38和左盘片处理设备39均以可选的方式被用来把要纹理化的盘片提供给激光纹理化设备40。
参照图5，在本发明的最优方案中，左盘片处理设备39的操作通常与右盘片处理设备38的操作相同，其中左盘片处理设备39中的装置的各个单元是右盘片处理设备38中的对应单元的镜像配置。前面对右盘片处理设备38中的操作的讨论同样适用于左盘片处理设备39中的操作，其中沿箭头50的方向的后向动作保持不变，沿箭头102的方向的向内动作在左盘片处理设备39中沿箭头166的方向继续指向激光纹理化工具37的中心。类似地，沿箭头50的反方向的前向动作在左和右盘片处理设备38，39中方向相同，并且左盘片处理设备39中的向外动作与箭头166的方向相反。
在激光纹理化设备40中，右穿梭镜138和左穿梭镜178一起被架在一个镜架176上。利用通常参照图9描述的方式操作的机械装置，镜架176以气动方式进行操作并且在一对机轴180上滑动。在镜架176处于其向左的位置沿图5所示的箭头181的方向移动的情况下，从红外激光器108的输出导出并且通过能量控制光学模块136的激光束被导向以上述方式被箝制在右盘片处理设备38的主轴86上的盘片49上面。镜架176被任意地移动到一个向右的位置，使得通过能量控制光学模块136的激光束从左穿梭镜178反射，从而被导向被左盘片处理设备39的主轴184夹住的盘片182。通过这种方式，仅仅通过移动镜架176，在盘片纹理化处理过程中使用的激光束即被导向右盘片处理设备38或左盘片处理设备39中的盘片。
虽然上面的讨论描述的是使用具有两个在两个盘片处理设备38，39之间导引激光束的镜子的滑动机械装置，但是可以任意地把一个单独的轴心(pivoting)镜用于此目的。
前面已详细描述的右盘片处理设备38的操作可以被认为基本由中间插入纹理化循环的盘片移动循环构成，其中各盘片移动循环由取放机械装置71进行的一个或两个盘片的移动构成，并且各纹理化循环由主轴86上的单独一个盘片的移动构成。当有足够的可以纹理化的盘片，从而允许盘片纹理化工具以满容量工作的时候，右盘片处理设备38的各个盘片移动循环与左盘片处理设备39的一个纹理化循环同时进行，并且左盘片处理设备39的各盘片移动循环与右盘片处理设备38的一个盘片纹理化循环同时进行。通过这种方式，对通过激光纹理化工具37的可用纹理化处理的利用被最大化了，激光纹理化工具37的总处理速率也被最大化了。但是，当盘片处理设备38，39的一个中没有要被纹理化的盘片时，其它的盘片处理设备可以继续满速运行。
参照图5-7，本发明的一个最优版本包括一个读取在被放在平台54上的盘匣48的一侧上的条形码标签(未示出)的条形码扫描器186。为了使用这个功能，计算单元70执行一个涉及由扫描器186读取的条形码的程序。通过读取条形码标签得到的数据可以被一个编号控制系统存储和使用以便保持跟踪工作过程。
本发明提供了优化生产率和灵活性的优点。在最优操作模式下，盘片处理设备38，39被同时用来以上述方式对激光纹理化工具37的生产速率进行最大化。激光108的使用被优化了，并且在其它盘片处理设备中的盘片49，172被暴露在激光下面的同时在各盘片处理设备38，39中进行各个盘片处理过程。分别使用盘片处理设备还提供了灵活性；如果盘片处理设备38，39中任意一个不能工作，则通过使用另一个盘片处理设备可以以降低的速率继续生产。如果愿意，当没有足以使用两个设备的未经纹理化的盘片时，也可以使用单独一个盘片处理设备38，39。
再次参照图5和5B，前面的讨论描述了一种使用激光束系统的盘片纹理化方法，该系统被手动调节为单独光束135提供确定的总能量，并且平稳通过分割单独的光束135得到的两个光束136m。通过提供比单独光束135中必需的更多的激光能量并且接着把各光束136m调整到由一个定点定义的等级，可以任意设定激光束系统，使得各光束136m在调整过程中被对应的液晶可变延迟器136b衰减。
而且，本发明的一个最优方案包含初始调整激光束并维护该调整的自动装置。
图10是把单独激光束136m中的能量调整并维护到一个定点等级上的子系统200的模块图。参照图5B和10，前面已经参照图5B加以描述的激光束能量检测器136j提供对子系统200的输入，各检测器测量单独光束136m的能量。各检测器136j的输出被反馈到一个模数转换器202，并且两个转换器202的输出被分别提供成针对一个微控制206的端口的12位输入。程序和数据信息被存储在微控制器206的一个随机访问存储器207中。操作员通过一个键盘向微控制器206提供输入，并且和程序信息通常通过一个磁盘209被加载到微控制器206之中。一个显示单元210也被连接以便接收来自微控制器206的输出。微控制器206的两个输出端口分别与数模转换器212相连。数模转换器212的输出驱动函数发生器137的一个输入，该发生器产生具有由所连接的数模转换器212的输出电压确定的电压的2KHz方波函数。正如前面参照图5B所描述的，函数发生器137驱动可变衰减有关激光束136m的能量等级的一个液晶可变延迟器136b。
图11是在微控制器206中执行的程序的流图。这个比如通过磁盘209被加载到处理器中的程序可以在教学模式，定点模式或运行模式上工作。系统操作员确定系统所处的模式，并且通过键盘208(图10所示)指示其选择。从模块218中的起点进入各个模式。
参照图5B，10和11，在使用模块220中的肯定确定进入的教学模式下，微控制器206读取激光束136m的能量并且跳变驱动函数发生器137的电压，该发生器驱动与被测量的激光束136m有关的液晶可变延迟器136b。在教学模式的第一阶段中，执行几个初始化函数，并且在模块222把一个教学模式屏幕送到显示器210上，在模块224把计数器清0，在模块226把针对函数发生器137的输出电压等级设定到一个2.33mv的初值。
接着，进入一个程序循环，在模块228中以30ms(毫秒)的延迟为延迟器136b提供时间以便在模块230中读取激光束能量并且把读数存储在存储器207中的表格内之前保持稳定。接着，在模块232中驱动函数发生器137的电压被增加2.33伏。在模块236中确定计数器数值是否达到4096。这个示例性的数值表示确定教学模式被完成的预定等级。如果没有达到该数值，则系统返回到模块228重复测量激光束能量并增加驱动电压等级的过程。每当发生这种情况，所测量的驱动电压和与之相关的驱动能量等级被存储成在存储器207中建立的查对表的对应值。
正如在模块236中所确定的，在达到教学模式的终点之后，在模块238中进一步确定操作员已经选择显示一个能量对驱动电压的图形。正如在模块238中的肯定确定所指示的。如果操作员选择了该显示，在模块240把这样的图形显示在显示单元210上。在任一种情况下，在完成教学模式之后系统返回到起点218。
在通过判决模块242的肯定确定进入的定点模式下，操作员可以通过键盘208输入期望的激光束能量定点值。控制器接着根据存储在存储器207中的查对表确定与该能量等级有关的驱动电压。接着与该驱动电压有关的12位编码被发送到对应的数模转换器212。操作员可以根据需要经常执行该命令，直到系统被适当地建立起来。
这样，当显示单元210上显示出针对该模式的屏幕时，在模块244进入了定点模式。系统接着从判决模块246循环等待操作员输入一个定点值。当输入这样一个值时，系统在模块248找出与该定点值有关的驱动电压。在模块250该驱动电压被加到函数发生器137上。在模块252相应激光束的能量被读出，并且在模块254把该读数显示在显示单元210上。系统接着返回到起点218。
监视模式被用来确定激光器108(图5所示)的输出能量随时间的变化。这样，正如在模块256中的肯定确定所确定的，在进入监视模式之后，在模块258启动一个计时器。在模块260读取激光束能量等级，并且把该能量等级和计时器的产生该能量等级的时间存储在一个能量表中。正如在模块262中的肯定确定所指示的，以周期方式重复模块260的测量和存储函数直到达到预定的超时时间值。当达到该超时条件时，计时器在模块264停止。接着在模块266确定操作员是否通过键盘208指示显示说明激光束能量随时间的变化的图形。这样，在模块266中的肯定确定导致在模块268中在显示单元210上显示这样的图形。
在运行模式下完成激光纹理化工具(图4所示)的普通操作。如模块256中的否定确定所示，当选择运行模式时，由于这时其它可能的选择已被取消，所以系统被锁定在前面通过定点模式中的操作确定出的激光束能量定点上。改变进入函数发生器137的驱动电压以便象相应的能量检测器136j所测量的那样把相应的激光束136m保持在定点能量附近。如果激光束能量在预定的限制值之外，则发出报警音，并且工具37被定在暂停模式。
在运行模式下，系统在模块272首先确定处理快门114(图5所示)是否关闭。如果被关闭，则不能导出新数据，因而系统返回起点218并且不改变定点。如模块272中的否定确定所示，如果快门未被关闭，则在模块274用微控制器206确定的一个电压驱动函数发生器137把前面一次通过该命令测量的激光能量校正到定点值上。(在第一次时，在定点模式中确定的定点电压被用于此目的)。在教学模式中产生的查对表被用来确定调整多少驱动电压以便返回到期望的激光束能量等级。接着，在模块276读取实际的激光束能量。为了继续运行系统，激光束能量必须在预定的限制值之内。
如模块278中的确定所示，如果能量过高，或者如模块280中的确定所示，如果能量过低，在模块281发出报警音，在模块282在显示单元210上显示能量读数和定点值，并且在模块284把激光纹理化工具(图4示出)定在暂停模式。从此，如模块286的确定所示，在停止报警之前系统等待操作员按动复位开关。即使是停止了报警，生产仍然暂停，直到操作员作出纠正，从而使系统脱离暂停模式。
如果激光束能量处于预定限定值之内，系统继续执行包括运行模式序列和返回起点218的循环，并且在限定值的范围内通过改变驱动函数发生器137的电压来校正激光束能量的偏差。
前面参照图11的描述涉及程序被用于控制单独激光束136m中的能量的情况。实际上在激光纹理化过程中要控制两个这样的光束136m。因而可以理解处理器206以运行参照图11讨论的，针对两个激光束136m的程序的多任务处理器的方式工作，其中通过两个模数转换器202提供数据，并且把数据提供给两个数模转换器212。
这里以某种具体程度在本发明的最优形式或实施例中描述了本发明，可以理解只是通过举例的方式进行了描述，并且在不偏离本发明的原则和范围的情况下可以在结构，装配和使用的细节方面作出许多改变，其中包括部件的组合和排列。
权利要求
1.一个使用在通过调整激光束的可变衰减器的驱动信号控制上述激光束的能量等级的计算系统的处理器中可以执行的代码的过程，其中上述可变衰减器由上述计算系统控制，并且上述过程为上述计算系统的操作提供多个操作员可以选择的模式，其中包括一个教学模式，其中在一些增量改变的等级上操作上述驱动信号，同时测量对应的激光束能量等级，上述驱动信号的等级和对应激光束能量等级被存储在一个查对表中；一个定点模式，其中在一个等级上驱动上述衰减器以便与被提供作上述过程的输入的激光束能量等级相对应，其中该等级是在查对表内确定出来的；以及一个运行模式，其中把上述激光能量等级与一个预定能量等级反复比较，并且改变上述驱动信号使得上述激光束能量等级接近于上述预定能量等级。
2.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述教学模式中的操作包含的步骤有(a)清除一个计数器；(b)把上述驱动信号设置到一个初始等级；(c)读取上述激光束能量等级；(d)在一个查对表中存储在上述步骤(c)中读取的上述激光束能量的上述等级和在读取上述激光束能量的上述等级时出现的上述驱动信号的上述等级；(e)以一个增量等级改变上述驱动信号；以及(f)以一个增量值改变上述计数器，其中重复执行上述步骤(c)到(f)，直到上述计数器到达一个预定最大值。
3.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述定点模式中的操作包含的步骤有(g)允许输入一个激光束能量输入值；(h)把上述驱动信号设到根据上述查对表确定的一个值上以便与上述激光束能量输入值相对应；(i)测量上述激光束能量的等级；以及(j)显示在步骤(i)测量的上述激光束能量的上述等级。
4.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述运行模式中的操作包含的步骤有(k)把上述驱动信号设到根据上述查对表确定的一个值上以便与上述预定能量等级相对应；(1)测量上述激光束能量的等级；以及(m)把上述驱动信号设置到一个确定出的校正值上以便把上述激光束能量移动到上述输入等级，其中在上述激光束光源保持可操作状态时反复执行上述步骤(l)和(m)。
5.如权利要求4所述的过程，其特征在于上述运行模式中的上述操作还包含的步骤有确定上述激光束能量是高于一个预定最大等级还是低于一个预定最小等级；在上述激光束能量高于上述预定最大等级或低于上述预定最小等级的情况下发出报警音并关闭产生上述激光束的系统。
6.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述运行模式的上述预定能量等级是被提供作为上述定点模式中的一个输入的上述能量等级。
7.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述查对表被用来确定如何把上述激光束能量等级提高到上述预定能量等级的上述近似值。
8.如权利要求1所述的过程，其特征在于上述操作员可以选择的模式还包含一个显示模式，其中在周期性地进行激光束能量测量时在预定的时间内操作产生上述激光束的一个激光器。
9.如权利要求8所述的过程，其特征在于上述显示模式操作包含的步骤有(o)启动一个计时器；(p)测量上述激光束能量的值；及(q)重复上述步骤(p)直到上述计时器到达一个超时条件。
10.一个包含被编入其中的代码的通过调整激光束的可变衰减器的驱动信号控制上述激光束的能量等级的计算机可读存储介质，其中上述可变衰减器由上述计算系统控制，并且上述代码为计算系统的操作提供多个操作员可以选择的模式，其中包括一个教学模式，其中在一些增量改变的等级上操作上述驱动信号，同时测量对应的激光束能量等级，上述驱动信号的等级和对应激光束能量等级被存储在一个查对表中；一个定点模式，其中在一个等级上驱动上述衰减器以便与被提供作上述过程的输入的激光束能量等级相对应，其中该等级是在上述查对表内确定出来的；一个运行模式，其中把上述激光能量等级与一个预定能量等级反复比较，并且改变上述驱动信号使得上述激光束能量等级接近于上述预定能量等级。
11.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述教学模式中的操作包含的步骤有(a)清除一个计数器；(b)把上述驱动信号设置到一个初始等级；(c)读取上述激光束能量等级；(d)在一个查对表中存储在上述步骤(c)中读取的上述激光束能量的上述等级和在读取上述激光束能量的上述等级时出现的上述驱动信号的上述等级；(e)以一个增量等级改变上述驱动信号；以及(f)以一个增量值改变上述计数器，其中重复执行上述步骤(c)到(f)，直到上述计数器到达一个预定最大值。
12.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述定点模式中的操作包含的步骤有(g)允许输入一个激光束能量输入值；(h)把上述驱动信号设到根据上述查对表确定的一个值上以便与上述激光束能量输入值相对应；(i)测量上述激光束能量的等级；(j)显示在步骤(i)测量的上述激光束能量的上述等级。
13.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述运行模式中的操作包含的步骤有(k)把上述驱动信号设到根据上述查对表确定的一个值上以便与上述预定能量等级相对应；(l)测量上述激光束能量的等级；(m)把上述驱动信号设置到一个确定出的校正值上以便把上述激光束能量移动到上述输入等级，其中在上述激光束光源保持可操作状态时反复执行上述步骤(l)和(m)。
14.如权利要求13所述的存储介质，其特征在于上述运行模式中的上述操作还包含的步骤有确定上述激光束能量是高于一个预定最大等级还是低于一个预定最小等级；在上述激光束能量高于上述预定最大等级或低于上述预定最小等级的情况下发出报警音并关闭产生上述激光束的系统。
15.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述运行模式的上述预定能量等级是被提供作为上述定点模式中的一个输入的上述能量等级。
16.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述查对表被用来确定如何把上述激光束能量等级提高到上述预定能量等级的上述近似值。
17.如权利要求10所述的存储介质，其特征在于上述操作员可以选择的模式还包含一个显示模式，其中在周期进行激光束能量测量时在预定的时间内操作产生上述激光束的一个激光器。
18.如权利要求17所述的存储介质，其特征在于上述显示模式包含的步骤有(o)启动一个计时器；(p)测量上述激光束能量的值；(q)重复上述步骤(p)直到上述计时器到达一个超时条件。
全文摘要
一个盘片纹理化工具被用来在一个硬文件盘片的两个面的环形部分中提供纹理化点。通过两个盘片处理设备,盘片在盘匣中被移入和移出纹理化处理过程。一个光学系统包含一个被把激光束分割成两个具有近似的能量的激光束的分束器定向的激光器,这两个激光束被通过一个能量控制光学模块沿平行光路定向,从而同时照在要被纹理化的盘片的正反两个面上。由一个程序控制这两个束光的能量等级,该程序有一个教学模式,一个定点模式,及一个运行模式。
文档编号B05D3/06GK1175755SQ9711531
公开日1998年3月11日 申请日期1997年8月1日 优先权日1996年9月5日
发明者迈克尔·巴伦伯因, 比德·迈克尔·包姆加特, 比德·B·克拉什, 本尼·M·哈伯, 本杰明·卡尼, 比德·J·M·克斯腾, 洪·S·辛, 安德鲁·谭青 申请人:国际商业机器公司