用于校正激光束的设备以及校正激光束的方法-复审决定


发明创造名称:用于校正激光束的设备以及校正激光束的方法
外观设计名称:
决定号:182008
决定日:2019-06-20
委内编号:1F252700
优先权日:2013-12-24
申请(专利)号:201410809674.6
申请日:2014-12-23
复审请求人:AP系统股份有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:李晓丽
合议组组长:高晓颖
参审员:孙锐
国际分类号:B23K26/04(2014.01)
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比,存在区别技术特征,其中,部分区别技术特征已在其他现有技术中公开,其余区别技术特征是本领域的常规技术手段,且该权利要求相对于现有技术与本领域的常规技术手段的结合是显而易见的,则该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步,从而不具备创造性。
全文:
本复审请求审查决定涉及申请号为201410809674.6,名称为“用于校正激光束的设备以及校正激光束的方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为AP系统股份有限公司,申请日为2014年12月23日,优先权日为2013年12月24日,公开日为2015年06月24日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年02月12日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-14不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为:2017年05月12日提交的权利要求第1-14项,申请日2014年12月23日提交的说明书1-107段(第1-13页),说明书附图1-8(第1-8页),说明书摘要及摘要附图。
驳回决定中引用如下对比文件:
对比文件1:CN102144182A,公开日为2011年08月03日;
对比文件2:CN102233485A,公开日为2011年11月09日。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种用于校正激光束的设备,其特征在于所述设备包括:
激光光源,发射激光;
光学系统,处理从所述激光光源发射的激光束的形状和能量分布;
输出端反射镜,将由所述光学系统处理并输出的激光束反射到基板,其中所述输出端反射镜透射未被反射的剩余激光束;
校正系统,包括至少一个校正透镜且基于所述激光束的输出方向布置在所述光学系统与所述输出端反射镜之间,以感测并校正穿过所述光学系统的所述激光束的变形,其中所述校正系统收集关于穿过所述输出端反射镜的所述剩余激光束的线束轮廓数据;以及
控制器,连接到所述校正系统且取决于从所述校正系统收集的所述线束轮廓数据的变形而控制所述校正透镜的移动。
2. 根据权利要求1所述的设备,其中所述校正系统包括:
感测单元,基于所述激光束的所述输出方向布置在所述输出端反射镜之后,其中所述感测单元收集关于所述剩余激光束的线束轮廓数据且计算激光线束的变化;以及
致动器,连接到所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的宽度、斜率和陡度中的至少一个,其中所述致动器在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向中的至少一个上致动所述校正透镜。
3. 根据权利要求2所述的设备,其中所述校正系统包括布置在所述校正透镜外部的支撑框架,且
所述致动器连接到所述支撑框架以在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向中的至少一个上移动所述支撑框架。
4. 根据权利要求1所述的设备,其中所述校正透镜包括在所述激光束的所述输出方向上并排布置的第一和第二校正透镜,且所述第一和第二校正透镜相互连结以调整所述激光线束的宽度。
5. 根据权利要求2所述的设备,其中所述控制器接收从所述感测单元计算出的所述激光线束的变化,且取决于由所述致动器的移动引起的所述激光线束的所述变化计算致动器的移动距离以控制所述校正透镜的移动。
6. 根据权利要求5所述的设备,其中所述控制器通过计算所述激光线束 的所述变化来重复校正,直到经由所述致动器的操作实现的所述激光线束的校正值在误差范围内为止。
7. 根据权利要求1所述的设备,还包括:
基板辐射透镜系统,聚集从所述输出端反射镜反射的激光束以将聚集的激光束输出到基板。
8. 一种校正穿过光学系统的激光束的方法,其特征在于所述方法包括:
收集关于所述激光束当中的穿过输出端反射镜的剩余激光束的线束轮廓数据;
将所收集的线束轮廓数据与现有线束轮廓数据进行比较;
当所述所收集的线束轮廓数据不同于所述现有线束轮廓数据时,用所述现有线束轮廓数据与所述所收集的线束轮廓数据之间的差值计算变形线束轮廓数据的变化;以及
取决于所述变化而校正激光线束的轮廓。
9. 根据权利要求8所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括基于所述激光束的输出方向在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向中的至少一个上移动布置在所述光学系统与所述输出端反射镜之间的校正透镜。
10. 根据权利要求9所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所述X轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的宽度。
11. 根据权利要求9所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所述Z轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的陡度。
12. 根据权利要求9所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所述θ轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的斜率。
13. 根据权利要求9所述的方法,其中所述校正透镜的所述移动包括根据所计算出的变化和由致动器的1毫米移动引起的所述线束轮廓数据的预设变化调整所述致动器的移动值。
14. 根据权利要求13所述的方法,其中使用以下表达式计算出用于移动所述致动器以校正所述激光线束的所述轮廓的调整值:

取决于线束轮廓数据的变化的致动器调整值=线束轮廓数据的变化/由致动器的1毫米移动引起的线束轮廓数据的变化。”
驳回决定认为:独立权利要求1与对比文件1图6所示实施例公开的内容相比,区别技术特征为:(1)输出端反射镜透射未被反射的剩余激光束,校正系统收集关于穿过输出端反射镜的所述剩余激光束的线束轮廓数据;(2)本申请校正系统中采用的是至少一个校正透镜,控制器控制校正透镜的移动。上述区别技术特征(1)已在对比文件1图4所示的实施例中公开,区别技术特征(2)已在对比文件2中公开,因此该权利要求所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。独立权利要求8与对比文件1图6所示实施例公开的内容相比,区别技术特征为:收集关于所述激光束当中的穿过输出端反射镜的剩余激光束的线束轮廓数据。上述区别技术特征已在对比文件1图4所示的实施例中公开,因此该权利要求所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-7、9-14的附加技术特征或者被对比文件1图4所示实施例公开,或者被对比文件2公开,或者是本领域的常规技术手段,因此,从属权利要求2-7、9-14也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年05月25日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,该修改是在驳回决定依据的权利要求书的基础上进行的,其中,根据说明书中的相关记载,将权利要求1修改成“其中所述校正系统包含感测单元,所述感测单元用于收集关于穿过所述输出端反射镜的所述剩余激光束的线束轮廓数据,所述激光线束轮廓包含激光线束的宽度、激光线束的斜率和激光线束的陡度”,且将权利要求8修改成“收集关于所述激光束当中的穿过输出端反射镜的剩余激光束的线束轮廓数据的激光线束的宽度、激光线束的斜率和激光线束的陡度”,并调整了权利要求2的描述方式。复审请求人认为:本申请的用于校正激光束的设备与对比文件1不同,本申请的感测单元所收集的对象物与控制器所校正的对象物并不同于对比文件1的波前传感器与电荷耦合装置CCD所测量的对象物,对比文件1并未揭露本申请独立权利要求1记载的“所述校正系统包含感测单元,所述感测单元用于收集关于穿过所述输出端反射镜的所述剩余激光束的线束轮廓数据,所述激光线束轮廓包含激光线束的宽度、激光线束的斜率和激光线束的陡度”、“控制器连接到所述校正系统且取决于从所述校正系统收集的所述线束轮廓数据的变形而控制所述校正透镜的移动”技术特征。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年06月04日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为,对比文件1(图6)也是通过控制系统114来控制第一相位/振幅调变器110a以实现对激光光束的整形校正,且对比文件1说明书中也明确记载了“其中一或多个传感器(如CCD相机)提供回授至控制系统114,控制系统114比较该相机感测到的输出光束的轮廓和所希望或目标参考光束的轮廓,以调整相位/振幅调变器110a”,而感测单元具体的设置位置,则被对比文件1的图4的实施例明确公开了,且图4所示实施例和图6所示实施例只是该发明构思里优选出的两个实施例,两者之间是关联的,并不是不能叠加的;至于感测单元感测的线束轮廓数据的具体参数,光束的宽度、斜率、陡度是本领域技术人员可根据需要而进行的常规选择;另外,对比文件2给出了采用透镜来实现激光束的校正,并通过移动单元600连接到透镜411,412以增大或减小所述激光线束的宽度,因此在对比文件2的启示下,本领域技术人员有动机将对比文件1的相位/振幅调变器改型为透镜组成的校正系统以进行激光轮廓的校正,从而获得本申请的技术方案,因而坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年 01月 10日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-14相对于对比文件1和对比文件2及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见,合议组认为:对比文件1的图4所示的实施例中的相位/振幅调变器相当于本申请的校正系统,波前传感器相当于本申请的感测单元,其无论是设置的位置还是在设备中的作用都与本申请相同,对比文件1也是一种获取数据-计算变化-修正数据的闭环控制回路,该控制系统114所取得的目标函数数值为具有误差讯号Esignal的形式,目标参考光束的空间强度轮廓公式公开了波前传感器获取的轮廓数据包括光束宽度和陡度,而激光束的斜率属于本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数和常规校正参数,本领域技术人员为了更加精确的获取并校正光束轮廓,容易想到利用波前传感器收集光束宽度、斜率和陡度的数据,并对其进行校正。对比文件1还公开了控制系统114通过所取得的具有误差讯号Esignal形式的目标函数数值提供控制讯号给相位/振幅调变器110的致动器触垫数组322,以便提供面镜表面最佳化功能,而对比文件2则公开了控制器500控制移动单元600(相当于本申请中的致动器)以调节柱面凹透镜411和柱面凸透镜412之间的距离,从而校正激光束的尺寸。
复审请求人于2019年02月22日提交了意见陈述书,同时修改了权利要求书,该修改是在复审请求时提交的权利要求书基础上进行的,其中,将从属权利要求2、5的附加技术特征写入独立权利要求1中,将从属权利要求9的附加技术特征写入独立权利要求8中,形成了新的权利要求1-11,复审请求人认为:(1)对比文件1没有公开 “激光线束的变化是通过该波前传感器计算出的”。本申请能实时地感测穿过光学系统的激光束的线束轮廓的变形,能够实时地校正激光线束,并且致动器再由此结果来控制校正透镜的移动,可解决工艺被延迟达调谐光学系统以便校正穿过光学系统的射束通常所消耗的时间的限制。(2)对比文件1并未公开修改后的权利要求1的“控制器计算致动器的移动距离以控制所述校正透镜的移动”技术概念。对比文件1的控制系统114并没有计算致动器的移动距离以控制校正透镜的移动,也没有教示本案的该技术方案。
合议组于2019年 03月13日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-11相对于对比文件1和对比文件2及本领域常规技术的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见,合议组认为:(1)本申请由感测单元收集关于剩余激光束的线束轮廓数据且计算激光线束的变化,而对比文件1是由波前传感器收集输出光束的特征,由控制系统来计算激光线束的变化。二者的区别仅在于计算激光线束变化的部件不同,而无论是由感测单元计算还是由控制系统计算,都属于本领域常规设置,其取得的技术效果是相同的。(2)虽然对比文件1只公开了致动器,没有公开“移动致动器距离以控制校正透镜的移动”,但是对比文件2公开了“移动单元600(相当于本申请中的致动器)通过调节柱面凹透镜与柱面凸透镜之间的距离可以精确的控制从柱面凹透镜发散的激光束的发散角,通过校正这个发散角可以控制光斑的尺寸(即光束轮廓)”,即对比文件2公开了“移动致动器距离以控制校正透镜的移动”,而具体移动距离的计算则是本领域的常规计算方法。本领域技术人员有动机将对比文件2公开的内容应用于对比文件1从而得到本申请的技术方案。
复审请求人于2019年04月26日提交了意见陈述书,同时修改了权利要求书,该修改是在复审请求人于2019年02月22日提交的权利要求书的基础上进行的,其中,在独立权利要求1和独立权利要求6中增加了“实时地”、“线性的”、“宽度、斜率和陡度”、“所述致动器包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器”。复审请求人认为:(1)本申请的激光束为线形激光束,而对比文件1产生的是具有椭圆形空间强度轮廓的激光束,即点状激光束。(2)本申请能实时感测激光束的线束轮廓的变形,能够实时校正激光线束,缩短了校正所消耗的时间。对比文件1没有实时的接收到变化并计算使透镜进行校正而算出透镜该移动的距离。(3)对比文件2仅教示通过调节柱面凹透镜411与柱面凸透镜412之间的距离可以控制从柱面凹透镜411发散的激光束的发散角,但是并没有教示“控制器500接收计算出的激光束的发散角的变化,且取决于由移动单元600的移动所引起的激光束的发散角的所述变化计算移动单元600的移动距离以控制柱面凹透镜411与柱面凸透镜412之间的距离”。(4)对比文件1、2中都是关于“点状的激光束”,未教示本申请的发明的感测单元实时地计算线形的激光线束的宽度、斜率和陡度的变化。对比文件1、2都无法获致如本申请那样“能实时地感测穿过光学系统的激光束的线束轮廓的变形,能够实时地校正激光线束的宽度、斜率和陡度,并且致动器再由此结果来控制校正透镜的移动”的技术功效。
复审请求人于2019年04月26日提交的修改后的权利要求书如下:
“1. 一种用于校正激光束的设备,其特征在于所述设备包括:
激光光源,发射激光;
光学系统,处理激光束的形状和能量分布,所述激光束从所述激光光源发射且具有线形;
输出端反射镜,将由所述光学系统处理并输出的激光束反射到基板,其中所述输出端反射镜透射未被反射的剩余激光束;
校正系统,包括至少一个校正透镜且基于所述激光束的输出方向布置在所述光学系统与所述输出端反射镜之间,以感测并校正穿过所述光学系统的所述激光束的变形,
其中所述校正系统包含感测单元,所述感测单元用于收集关于穿过所述输出端反射镜的所述剩余激光束的线束轮廓数据,所述激光线束轮廓包含激光线束的宽度、激光线束的斜率和激光线束的陡度;以及
控制器,连接到所述校正系统且取决于从所述校正系统收集的所述线束轮廓数据的变形而控制所述校正透镜的移动,
所述感测单元,基于所述激光束的所述输出方向布置在所述输出端反射镜之后,以实时地收集关于线形的所述剩余激光束的宽度、斜率和陡度的线束轮廓数据且实时地计算激光线束的宽度、斜率和陡度的变化;
所述校正系统包括:致动器,连接到所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的宽度、斜率和陡度中的至少一个,其中所述致动器在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向中的至少一个上致动所述校正透镜,
所述控制器接收从所述感测单元计算出的所述激光线束的变化,且取决于由所述致动器的移动引起的所述激光线束的所述变化实时地计算致动器的移动距离以实时地控制所述校正透镜的移动,
所述致动器包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器。
2. 根据权利要求1所述的设备,其中所述校正系统包括布置在所述校正透镜外部的支撑框架,且
所述致动器连接到所述支撑框架以在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向上 移动所述支撑框架。
3. 根据权利要求1所述的设备,其中所述校正透镜包括在所述激光束的所述输出方向上并排布置的第一和第二校正透镜,且所述第一和第二校正透镜相互连结以调整所述激光线束的宽度。
4. 根据权利要求1所述的设备,其中所述控制器通过计算所述激光线束的所述变化来重复校正,直到经由所述致动器的操作实现的所述激光线束的校正值在误差范围内为止。
5. 根据权利要求1所述的设备,还包括:
基板辐射透镜系统,聚集从所述输出端反射镜反射的激光束以将聚集的激光束输出到基板。
6. 一种校正穿过光学系统的线形的激光束的方法,其特征在于所述方法包括:
实时地收集关于所述激光束当中的穿过输出端反射镜的线形的剩余激光束的线束轮廓数据的激光线束的宽度、激光线束的斜率和激光线束的陡度;
将所收集的线束轮廓数据与现有线束轮廓数据进行比较;
当所述所收集的线束轮廓数据不同于所述现有线束轮廓数据时,用所述现有线束轮廓数据与所述所收集的线束轮廓数据之间的差值实时地计算变形线束轮廓数据的宽度、斜率和陡度的变化;以及
取决于所述变化而实时地校正激光线束的轮廓中的线束轮廓数据的宽度、斜率和陡度的值,
所述激光线束的所述校正包括基于所述激光束的输出方向在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向上,通过在所述X轴方向上移动校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动校正透镜的θ轴方向致动器,移动布置在所述光学系统与所述输出端反射镜之间的校正透镜。
7. 根据权利要求6所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所述X轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的宽度。
8. 根据权利要求6所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所述Z轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的陡度。
9. 根据权利要求6所述的方法,其中所述激光线束的所述校正包括在所 述θ轴方向上移动所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的斜率。
10. 根据权利要求6所述的方法,其中所述校正透镜的所述移动包括根据所计算出的变化和由致动器的1毫米移动引起的所述线束轮廓数据的预设变化调整所述致动器的移动值。
11. 根据权利要求10所述的方法,其中使用以下表达式计算出用于移动所述致动器以校正所述激光线束的所述轮廓的调整值:

取决于线束轮廓数据的变化的致动器调整值=线束轮廓数据的变化/由致动器的1毫米移动引起的线束轮廓数据的变化。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提复审请求时以及答复复审通知书中均对权利要求书进行了修改,经查,上述修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定,因此本复审请求审查决定针对的文本是:2019年04月26日提交的权利要求第1-11项,申请日2014年12月23日提交的说明书第1-13页,说明书附图第1-8页,说明书摘要及摘要附图。
具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
2.1关于权利要求1的创造性
权利要求1要求保护一种用于校正激光束的设备。
对比文件1公开了一种于激光加工系统中的适合的光学光束整型,其包括一种用于调整激光光束的空间强度轮廓形状的光学组件(相当于校正激光束的设备),其中图4的实施例具体公开了一种包含回授的激光加工系统400,该激光加工系统400包含:
激光源,用以产生一输入激光束;
相位/振幅调变器110(相当于本申请的校正系统),用以接收一输入加工光束116,该相位/振幅调变器110会调变输入加工光束116的相位及/或振幅,该相位/振幅调变器110包含能够进行光束整型的适合的光学组件,例如可变形的面镜,该可变形面镜300包含一位于硅晶圆面底座312之上的反射涂层310,反射涂层310和面镜底座312位于面镜薄膜314和导体涂层316的上方,面镜薄膜314和导体涂层316由多个分隔体320和硅晶圆触垫数组基板318分开,一包括导体材料的致动器触垫数组322会形成在该硅晶圆触垫数组基板318之上,在操作中,多个控制电压会被施加至该致动器触垫数组322,以便以静电的方式使该面镜薄膜314产生变形,控制系统114会提供多个控制讯号给致动器触垫数组322,以便提供面镜表面最佳化功能;
光束分歧器410(相当于本申请中的输出端反射镜),用以经由一物镜112将输出光束118的一部分导送至一工件120(相当于本申请中的基板),该光束分歧器410还会经由一连串的透镜412、414将该输出光束118的一部分导送至一会与一控制系统114进行通讯的波前传感器416(相当于本申请的感测单元),其布置在光束分歧器410之后,用于监视输入及/或输出光束的特征(可直接、毫无疑义的确定为实时监视);
控制系统114(相当于本申请中的控制器),配置成用以比较由该波前传感器416所测量到的输出光束118的特征和一组所希望或预设的特征,该控制系统114会产生一目标函数值,用以最佳化用来加工该工件120的输出光束118的特征,在某些实施例中,该目标函数数值的形式为一误差讯号Esignal,目标参考光束的空间强度轮廓(目标光束轮廓Itarge)可以表示如下:Itarget=exp[-(a(x-x0))2m-(b(y-y0))2n],其中a与b定义x方向与y方向中的光束宽度,m与n为规定光束侧边的陡峭度的整数,x0与y0则是光束中心的坐标,对于误差讯号来说,介于目标参考光束和由相机所获得的光束之间的RMS误差可以表示如下:Esignal=[ΣxΣy(Itarget(x,y)-Icamera(x,y))2]1/2,其中,Icamera为由相机所测得的空间强度轮廓,该控制系统114可以将该输出光束118的所希望的特征最佳化至由该光学系统和该输入光束116的特征所赋加的界限内,该激光加工系统400会动态地矫正该输入光束116的特征的变异(参见对比文件1的说明书第[0024]-[0041]段、第[0049]-[0053]段,附图4-5)。
该权利要求所要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别技术特征为:(1)光学系统,处理激光束的形状和能量分布,所述激光束从所述激光光源发射且具有线形;(2)感测单元实时收集并计算的线性激光束轮廓数据还包括激光线束的斜率,且由感测单元计算激光束的变化;(3)校正系统包括至少一个校正透镜,控制器接收从所述感测单元计算出的所述激光线束的变化,且取决于由所述致动器的移动引起的所述激光线束的所述变化计算致动器的移动距离以控制所述校正透镜的移动,所述校正系统包括致动器,连接到所述校正透镜以增大或减小所述激光线束的宽度、斜率和陡度中的至少一个,其中所述致动器在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向中的至少一个上致动所述校正透镜,所述致动器包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器。基于上述区别特征,可以确定本申请实际解决的技术问题是如何更加精确全面的校正激光束轮廓。
上述区别特征(1)是本领域公知常识,参见《激光加工工艺与设备》(李建新等主编,湖北科学技术出版社,2008年8月第1版)第30页记载:激光是方向性最好的光源,当然它仍然有一定的发散角,激光也是光强度和光功率密度最高的光源,但是仍然不能满足许多加工应用对激光功率密度的要求,因此必须通过光学聚焦系统将激光束聚焦在很小的区域中,以提高其功率密度,满足激光加工的要求。可见,在激光光源之后设置光学系统来处理激光束的形状和能量分布是本领域的公知常识。根据所需要加工的形状而将激光束设置为线形是本领域的常规设计。
对于区别特征(2),对比文件1已经公开了在加工系统中并入波前传感器416(相当于感测单元)评估输入及/或输出光束的特征(参见对比文件1的说明书第[0035]-[0036]段),控制系统114产生一目标函数值,用以最佳化用来加工该工件120的输出光束118的特征,在某些实施例中,该目标参考光束的空间强度轮廓(目标光束轮廓Itarget)可以表示如下:Itarget=exp[-(a(x-x0))2m-(b(y-y0))2n],其中a与b定义x方向与y方向中的光束宽度,m与n为规定光束侧边的陡峭度的整数,x0与y0则是光束中心的坐标 (参见对比文件1的说明书第[0049]-[0053]段);即对比文件1已经公开了用光束宽度和光束侧边的陡峭度来表征光束特征,而激光束的斜率则属于本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数,也是激光束校正系统中的常规校正参数,例如,对比文件1还公开了波前传感器可以使用夏克-海特曼(Shack-Hartmann)波前传感器,而《高能激光系统》(苏毅等编著,国防工业出版社,2004年6月第1版)第210页记载:Hartmann-Shack传感器是属于斜率或倾斜传感器类型,用阵列探测器测量每个子透镜后像点的中心偏移,通过中心偏移来得到各子孔径的波前斜率,预先用标准平面波光束标定子孔径远场光斑质心,通过子透镜信标焦斑中心与标定质心的偏移量得到子孔径光束倾斜率,用于重建波前相位面,产生变形镜面变形控制量。虽然对比文件1公开的是利用控制系统计算激光束的变化,而不是由波前传感器计算,但这仅仅是根据具体部件的类型而进行的常规设置,且其所取得的技术效果也是可以预期的。
对于区别特征(3),对比文件2公开了一种目标对象处理方法和目标对象处理装置,其中涉及一种激光束校正设备,具体为:包括激光光源300,被构造用来产生激光束;光学单元400(相当于本申请的校正系统),用来控制穿过光学单元400的激光束的特性和光学路径,包括光束整形模块410和聚光透镜430,光束整形模块410包括柱面凹透镜411和柱面凸透镜412,通过调节柱面凹透镜411和柱面凸透镜412之间的距离可以校正激光束的发散角,该设备还包括控制器500,执行与激光束源300相关的各种过程并控制移动单元600(相当于本申请中的致动器)以调节柱面凹透镜411和柱面凸透镜412之间的距离,从而校正激光束的发散角(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3),且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同,都是采用透镜来校正激光束的尺寸,也就是说对比文件2给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示;而光束宽度、斜率和陡度是本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数,也是激光束校正系统中的常规校正参数,因此根据需要,将致动器设置为包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器从而实时分别控制所述激光线束的宽度、斜率和陡度中的至少一个是本领域技术人员容易想到的常规设计。而“控制器取决于由致动器的移动引起的激光线束的变化计算致动器的移动距离以控制校正透镜的移动”则是本领域为提高控制精度而采取的一种常规控制方式。
由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常规技术,得出该权利要求的技术方案,对本技术领域的技术人员来说是显而易见的,因此该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具专利法第22条第3款规定创造性。
2.2 关于权利要求2的创造性
权利要求2是权利要求1的从属权利要求,其限定部分附加技术特征是本领域技术人员为了实现校正透镜的支撑以及便于实现对校正透镜不同方向的调节而采取的常规技术手段。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3 关于权利要求3的创造性
权利要求3是权利要求1的从属权利要求,其限定部分附加技术特征已在对比文件2中公开,对比文件2公开了:校正透镜包括在激光束的输出方向上并排布置的柱面凹透镜411和柱面凸透镜412(相当于本申请中的第一和第二校正透镜),且柱面凹透镜411和柱面凸透镜412相互连结以调整激光线束的尺寸(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3)。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4 关于权利要求4的创造性
权利要求4是权利要求1的从属权利要求,其限定部分附加技术特征已在对比文件1中公开,对比文件1公开了:控制系统114配置成用以比较由该波前传感器416所测量到的输出光束118的特征和一组所希望或预设的特征,并产生一目标函数数值,用以最佳化用来加工该工件120的输出光束118的特征,且藉由在一回授回路中检视输出光束118的特征并且修正该相位/振幅调变器110的特征,该控制系统114可以将该输出光束118的所希望的特征最佳化至由该光学系统和该输入光束116的特征所赋加的界限内,该激光加工系统400会动态地矫正该输入光束116的特征的变异,并且控制系统114会提供多个控制讯号给致动器触垫数组322,以便提供波前传感器416的面镜表面最佳化功能(参见对比文件1的说明书[0037]-[0040]段、附图4-5),即对比文件1也是一种获取数据-计算变化-修正数据的闭环控制回路,控制器通过致动器的操作实现激光线束的校正值在误差范围内为止,因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5 关于权利要求5的创造性
权利要求5是权利要求1的从属权利要求,其限定部分附加技术特征已在对比文件1中公开,对比文件1公开了:还包括物镜112(相当于本申请中的基板辐射透镜系统),聚焦从光束分歧器410反射的激光束以将聚集的激光束输出到工件120(参见对比文件1的说明书第[0024]-[0041]段,附图4-5),因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6 关于权利要求6的创造性
权利要求6要求保护一种校正激光束的方法。对比文件1公开了一种于激光加工系统中的适合的光学光束整型,包括一种用于校正激光束的方法,并具体公开了以下的技术内容: 包括:
利用波前传感器416(相当于感测单元)收集关于所述激光束当中的穿过光束分歧器410(相当于本申请中的反射镜)的剩余激光束的线束轮廓数据(可直接、毫无疑义的确定为实时收集);
控制系统114对波前传感器416所收集的线束轮廓数据与一组所希望或预设的特征(相当于本申请中的现有线束轮廓数据)进行比较;
当所述所收集线束轮廓数据不同于所希望或预设的特征时,利用目标函数计算变形线束轮廓数据的变化(可直接、毫无疑义的确定为实时计算),在某些实施例中,该目标函数数值的形式为一误差讯号Esignal,目标参考光束的空间强度轮廓(目标光束轮廓Itarget)可以表示如下:Itarget=exp[-(a(x-x0))2m-(b(y-y0))2n],其中a与b定义x方向与y方向中的光束宽度,m与n为规定光束侧边的陡峭度的整数,x0与y0则是光束中心的坐标,对于误差讯号来说,介于目标参考光束和由相机所获得的光束之间的RMS误差可以表示如下:Esignal=[ΣxΣy(Itarget(x,y)-Icamera(x,y))2]1/2,其中,Icamera为由相机所测得的空间强度轮廓;以及
取决于所述变化通过控制相位/振幅调变器110的特征而修正激光线束的轮廓(参见对比文件1的说明书第[0024]-[0041]段、第[0049]-[0053]段,附图4-5);
权利要求6与对比文件1的区别特征在于:(1)激光束为线性激光束,(2)激光线束轮廓还包括激光线束的斜率,(3)所述激光线束的所述校正包括基于所述激光束的输出方向在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向上,通过在所述X轴方向上移动校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动校正透镜的θ轴方向致动器,移动布置在所述光学系统与输出端反射镜之间的校正透镜。基于上述区别特征,可以确定本申请实际解决的技术问题是如何更加精确全面的校正激光束轮廓。
对于区别特征(1),根据所需要加工的形状而将激光束设置为线形是本领域的常规设计。
对于区别特征(2),对比文件1已经公开了在加工系统中并入波前传感器(相当于感测单元)用以监视输入及/或输出光束的特征,以及利用光束宽度和光束侧边的陡峭度来表征光束特征,而激光束的斜率则属于本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数,也是激光束校正系统中的常规校正参数,例如,对比文件1还公开了波前传感器可以使用夏克-海特曼(Shack-Hartmann)波前传感器,而《高能激光系统》(苏毅等编著,国防工业出版社,2004年6月第1版)第210页记载:Hartmann-Shack传感器是属于斜率或倾斜传感器类型,用阵列探测器测量每个子透镜后像点的中心偏移,通过中心偏移来得到各子孔径的波前斜率,预先用标准平面波光束标定子孔径远场光斑质心,通过子透镜信标焦斑中心与标定质心的偏移量得到子孔径光束倾斜率,用于重建波前相位面,产生变形镜面变形控制量。
对于区别特征(3),对比文件2公开了一种目标对象处理方法和目标对象处理装置,其中涉及一种激光束校正方法,具体为:激光线束的校正包括基于激光束的输出方向在Z轴(相当于本申请中的X轴)方向控制移动单元600(相当于本申请中的致动器)以调节柱面凹透镜411和柱面凸透镜412之间的距离,从而校正激光束的发散角(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3),且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同,都是采用透镜来实现激光束轮廓的校正,也就是说对比文件2给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示,而光束宽度、斜率和陡度是本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数,也是激光束校正系统中的常规校正参数,因此根据需要,将致动器设置为包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器,通过移动所述激光束的输出方向在X轴方向、Z轴方向和θ轴方向上移动各自的方向致动器来移动校正透镜,从而矫正线束轮廓数据的宽度、斜率和陡度”是本领域技术人员容易想到的常规设计。
由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常规技术手段,得出该权利要求的技术方案,对本技术领域的技术人员来说是显而易见的,因此该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具专利法第22条第3款规定创造性。
2.7 关于权利要求7的创造性
权利要求7是权利要求6的从属权利要求,其限定部分附加技术特征已在对比文件2中公开,对比文件2公开了:激光线束的所述校正包括在Z轴(相当于本申请中的X轴)方向上移动透镜411、412(相当于本申请中的校正透镜)以增大或减小激光线束的尺寸(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3),且其在对比文件2中所起的作用与其在本发明中为解决其技术问题所起的作用相同,都是采用透镜来实现激光束的校正,也就是说对比文件2给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.8 关于权利要求8、9的创造性
权利要求8、9分别是权利要求6的从属权利要求,其限定部分附加技术特征是本领域技术人员为了获得所需的光束轮廓,根据光在透镜中的传播原理而对校正透镜进行不同方向调节的常规技术手段。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,上述从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.9 关于权利要求10、11的创造性
权利要求10是权利要求6的从属权利要求,权利要求11是权利要求10的从属权利要求,其限定部分附加技术特征已在对比文件2中公开,对比文件2公开了:激光线束的校正包括基于激光束的输出方向在Z轴(相当于本申请中的X轴)方向控制移动单元600(相当于本申请中的致动器)以调节柱面凹透镜411和柱面凸透镜412之间的距离,从而校正激光束的发散角(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3),且其在对比文件2中所起的作用与其在本发明中为解决其技术问题所起的作用相同,都是采用透镜来实现激光束的校正,而具体的透镜移动距离的计算方法,即:“所述校正透镜的所述移动包括根据所计算出的变化和由致动器的1毫米移动引起的所述线束轮廓数据的预设变化调整所述致动器的移动值,取决于线束轮廓数据的变化的致动器调整值==线束轮廓数据的变化/由致动器的1毫米移动引起的线束轮廓数据的变化”则是本领域为提高控制精度而采取的一种常规计算方式。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,这些从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人在2019年04月26日答复复审通知书时所陈述的本申请具备创造性的理由,合议组认为:
(1)激光束的形状是本领域技术人员可以根据需要来进行选择的,如对比文件1的说明书第[0019]段记载:激光加工系统会配置成用以产生一具有可被选择性修改的特征的经过整型的加工光束,举例来说,该系统可能会产生一具有椭圆形空间强度轮廓的激光束,接着,该系统可能会切换至具有圆形空间强度轮廓的激光束,当切割一工件的一沟槽的角落区段时,该系统可能会将一矩形光束的轴线旋转约90?。由此可知,将激光束设置为线形是本领域的常规设计。
(2)对比文件1公开了“控制系统114可能会提供多个控制讯号给该致动器触垫数组322,以便提供面镜表面最佳化功能”(参见对比文件1的说明书第[0033]段),“该激光加工系统400会动态的校正该输入光束116的特征的变异(参见对比文件1的说明书第[0039]段,)”,“方法500还包括监视514该输入光束116与该输出光束118中至少其中一者的一或多项特征,方法500进一步包括以该等监视的特征为基础来调整516该输入光束116的调变作用,使该输出光束118会具有所希望的空间强度(参见对比文件1的说明书第[0041]段)”,“一或多个传感器可能会提供回授至该控制系统114用以调整第一相位/振幅调变器以及该第二相位/振幅调变器中的至少其中一者的目标函数数值”(参见对比文件1的说明书第[0048]段),“该控制系统会使用误差信号Esignal来调整该第一相位/振幅调变器以及该第二相位/振幅调变器中的至少其中一者的输入”(参见对比文件1的说明书第[0054]段),根据以上记载以及现代控制技术的原理可知,为了提高加工精度,能够对误差进行实时调整,对比文件1中的控制过程必然是实时收集、实时计算并实时控制的。
(3)对比文件2公开了“通过根据每个激光束的发散角适当地调整柱面凹透镜411与柱面凸透镜412的位置,可以校正发散角”(参见对比文件2的说明书第[0071]段),由此可知需要接收每个激光束的发散角,对比文件2还公开了“该设备还包括控制器500,执行与激光束源300相关的各种过程并控制移动单元600(相当于本申请中的致动器),移动单元600(相当于本申请中的致动器)通过调节柱面凹透镜与柱面凸透镜之间的距离可以精确的控制从柱面凹透镜发散的激光束的发散角,通过校正这个发散角可以控制光斑的尺寸(即光束轮廓)”(参见对比文件2的说明书第[0039]-[0080]段、附图1-3),由此可知,对比文件2公开了“控制器500接收计算出的激光束的发散角的变化,以控制柱面凹透镜411与柱面凸透镜412之间的距离” ,而具体移动的数值则是根据移动单元600的移动所引起的激光束的发散角的所述变化来计算移动单元600的移动距离是本领域的常规的计算方法。
(4)将激光束设置为线形是本领域的常规设计,而光束宽度、斜率和陡度是本领域对激光束轮廓特征的常规表征参数,也是激光束校正系统中的常规校正参数,为了能够更加精确的控制激光束轮廓,将致动器设置为包含在所述X轴方向上移动所述校正透镜的X轴方向致动器、在所述Z轴方向上移动所述校正透镜的Z轴方向致动器以及在所述θ轴方向上移动所述校正透镜的θ轴方向致动器,从而实时分别控制所述激光线束在宽度、斜率和陡度是本领域技术人员容易想到的常规设计。
综上,复审请求人的意见陈述不具有说服力,合议组不予接受。
基于上述理由,合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年02月12日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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