专利名称：包括校准系统的图案生成器的制作方法
包括校准系统的图案生成器相关申请本PCT专利申请要求2010年3月3日提交的临时美国专利申请no. 61/282，584的优先权。
背景技术：
在工件上形成图案时，图案匹配在进行快速实时对准中是有用的。然而，在至少一些情况下，执行足够精确的图案匹配和/或以足够的精度确定工件上待生成图案中像素的位置是有些困难的。
发明内容
示例性实施例描述了一种包括校准系统的图案生成器，该校准系统构造成至少部分地基于从校准板反射的光束来确定写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成至少部分地基于至少一个光学相关性信号或图案来确定写入工具的坐标系与工件或台架上的校准板(例如，附接至载运台的参考板)的坐标系之间的相关性，所述信号或图案为从校准板表面上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束的形式。根据至少一些其它的示例性实施例，写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性至少部分地在工件上生成图案之前得以确定。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以当写入工具在工件上生成图案时确定相关性，并且图案生成器构造成用以至少部分地基于从校准板反射的光束(例如，光学相关性信号或图案)进行图案的实时对准，该信号或图案为从校准板表面上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束的形式。
将参照附图描述示例性实施例，其中图1示出了测量装置或工具的简化的示例性实施例，其中激光束沿旋转器的臂反射；图2示出了根据示例性实施例的包括旋转器的测量装置；图3示出了根据另一个示例性实施例的测量装置；图4示出了根据示例性实施例的刻度尺的布置；图5示出了根据另一个示例性实施例的刻度尺的布置；图6示出了根据示例性实施例的包括高架刻度尺的测量装置的一部分；图7示出了根据另一个示例性实施例的测量装置的一部分；图8示出了根据又一个示例性实施例的测量装置的一部分；以及图9示出了其中使用了从刻度尺底表面的反射的示例性实施例。图10示出了根据示例性实施例的示例性激光直接成像(LDI)写入器和测量系统的光程。图11示出了根据示例性实施例的测量系统的校准板的布局。图12A示意性地示出了作为旋转器角a的函数的、分别沿笛卡尔方向x和y的校正(或偏差)函数fx(a)和fy(a)的求解(extraction),以补偿将空间光调制器(SLM)图像光学投射到将通过LDI写入器曝光的基底上的过程中产生的误差和缺陷。图12B示出了示例性整体坐标系，其示出了误差或缺陷与SLM上的像素的实际位置％之间的示例性依从关系。图13示出了一个示例性实施例，其中校准板安装在台架上，并且通过台架的中间平移来扫描扇形区域的特征线，以便确定校准板的角向。图14A示出了一个实例，其中SLM行式映像中的均匀照亮和点亮的像素块横穿过垂直反射条上的路径，该反射条在沿SLM行式映像的主轴线定向。图14B是示出了图14A中所穿过的路径产生的示例性相关性信号的曲线图，该信号在低反射率和高反射率之间具有急剧的过渡。图15A示出了一个实例，其中SLM行式映像中的均匀照亮的像素块横穿过水平反射条上的路径，该水平条正交于SLM的行式映像定向。图15B是示出了图15A中所穿过的路径产生的示例性相关性信号的曲线图，与图14B中的信号相比，该信号在低反射率和高反射率之间具有比较平缓的过渡。图16A示出了其它具有较低反射率的基底上的倾斜反射条形码图案的详细视图。图16B是示出了示例性光学相关性信号的曲线图，该信号表示作为旋转器臂的角位置的函数的SLM行式映像与反射图案之间的相关性。图17是图11中所示的轨道的示例性实施例的一部分的更详细的视图。图18A和图18B示出了根据示例性实施例的用于阐释y刻度校准的示例性曲线图。图19是用于示出如何在校准板上反复使用轨迹的单次扫描测量结果的曲线图，该校准板如上文参照图11和图17所述构造成用以提供较大区域上的有关变形和偏差的信
肩、O图20A和图20B示出了具有圆柱台架的常规处理系统。图21示出了具有圆柱台架的图案生成器的一部分。图22示出了具有圆柱台架的另一种图案生成器的一部分。图23A至图23C示出了包括一个或多个圆柱台架的示例性卷对卷(roll-to-roll)印刷系统。图24示出了包括多个圆柱台架的工件处理系统。图25A示出了水平地定向的示例性圆柱形台架。图25B示出了垂直地定向的示例性圆柱形台架。图26示出了用于在圆柱台架上建立坐标系的示例性设备。图27A和图27B示出了用于将提取的(abstracted)标准坐标转换成工具和/或台架坐标的方法，并且反之亦然。图28示出了包括圆柱形台架的示例性投影系统的详细视图。图29示出了若干使用圆柱形台架的示例性真空或密闭环境处理方案。
图30示出了用于处理较大且大体扁平的基底的示例性平台。图31A至图31C示出了圆盘式写入设备的不同示例性实施方案和定向方式。图32A至图32C示出了环式写入设备的不同示例性实施方案和定向方式。图33为示例性写入设备的透视图。图34示出了另一个示例性写入设备。图35示出了又一个示例性写入设备。
具体实施例方式现在，示例性实施例将参照附图得以更全面地描述，在附图中示出了一些示例性实施例。在附图中，为清楚起见，扩大了层和区的厚度。附图中相似的附图标记表示相似的元件。本文公开了详细的示范性实施例。然而，本文公开的特定的结构细节和功能细节出于描述示例性实施例的目的仅仅是象征性的。示例性实施例可体现在许多备选形式中，并且不应当理解为仅限于本文所阐述的示例性实施例。然而，应当理解的是，并非旨在将示例性实施例限制于所公开的特定的几个实施例，而是恰恰相反，示例性实施例将覆盖落入适当范围内的所有修改方案、等效方案和备选方案。在所有附图描述中，相似的数字表示相似的元件。将会理解的是，尽管用语第一、第二等可在本文中用于描述不同的元件，但是这些元件不应受这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件与另一个区分开。例如，第一元件可称为第二元件，并且，类似地，第二元件可称为第一元件，这并未偏离示例性实施例的范围。如文中所用，用语〃和/或〃包括一个或多个相关所列项目的任一组合和所有组合。将理解的是，在将元件称为“连接”或“联接”到另一个元件上时，其可直接地连接或联接到另一个元件上，或可存在介入的元件。相反，在将元件称为“直接地连接”或“直接地联接”到另一个元件上时，将不存在介入的元件。将以相似的方式解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“之间”对“直接地在之间”，“邻近”对“直接地邻近”等)。本文所使用的用语是为了仅描述特定实施例的目的，且并非旨在限制示例性实施例。如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。将进一步理解的是，用语“包括(include) ”、“包含(comprise)”及其不同形式的变形在使用时，指出了规定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的集合。还应当注意的是，在一些备选实施方案中，所述的功能/动作可异于图中所述的顺序发生。例如，连续示出的两个图实际上可大致同时地执行，或者有时候可按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。根据示例性实施例，基底或工件上的读取和写入/图案形成将在广义上得以理解。例如，读取可包括显微镜观察、检查、测量、光谱分析、干涉测量、散射测量、前述的一个或多个动作的组合等。写入/形成图案可包括使光致抗蚀剂曝光、通过光学加热退火、烧蚀、通过光束使表面产生任何其它变化等。基底的实例包括平板显示器、印刷电路板(PCB)、封装应用中的基底或工件、光伏面板等。
示例性实施例提供了用于测量激光束位置的方法和测量装置，其中激光束沿着旋转器的臂朝给定的或所需的外周位置处的校准刻度反射。如下文详细所述，校准刻度尺(或光栅)是界限分明并且空间校准过的透射反射区域图案，其具有透射或反射激光束。根据某些示例性实施例，至少一个检测器系统构造成用以检测来自激光源的激光的反射或透射，激光源发射照射到表面上的激光，同时激光在刻度尺、光栅或校准板上扫描。检测器系统可用于确定激光束(例如，写入光束或读取光束)在工件上照射的位置，激光束发射照射到工件上的光。在某些示例性实施例中，检测器系统可包括控制器件，控制器件用于例如通过调整写入光束或读取光束在工件上的照射位置来校正与所期望的写入光束位置或读取光束位置的偏差。在写入器系统中，写入光束可用于烧蚀表面或用于在诸如基底或晶片的工件上产生图案。根据某些示例性实施例，在光学系统移动期间，可通过操纵写入光束，例如，通过调整至少一条写入光束在工件上的照射位置，实现写入光束或读取光束位置的校正。根据至少一个其它示例性实施例，在光学系统移动期间，可通过使用光学构件如反射镜(例如，可变形反射镜)以操纵写入光束来实现写入光束位置的校正。根据又一个示例性实施例，可在两次扫描扫掠之间校正写入光束或读取光束的位置。示例性实施例涉及图案生成器、测量系统、测量装置和测量工具。为了清楚起见，将参照包括旋转器的图案生成器来论述示例性实施例。旋转器可包括一个或多个臂(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个或甚至更多的臂)，并且各臂均可以包括构造成用以写入/形成图案或读取图案或图像的光学系统。在一个实例中，臂的读取头或写入头是静止的或基本上静止的，并且通过将光学系统从旋转轴附近的位置旋转或摆动至远离旋转轴的位置来平移光学图像。在一个实例中，旋转系统可包括两个平行的反射镜，因此可扫描工件上的圆。根据示例性实施例确定的测量数据(例如，外周位置数据)可与其它位置测量装置(例如，线性编码器或干涉仪)组合来用于y位置，而与旋转编码器组合来用于X位置。该组合可提供整个回转期间和系统的全部线性运动上的更完全的笛卡尔坐标。可结合连续旋转系统来使用示例性实施例，连续旋转系统与环境交换相对较少的能量或不交换能量并且与环境交换相对较小的振动。至少一个示例性实施例提供了一种用于测量笛卡尔坐标系中的外周位置的测量装置。至少根据该示例性实施例，测量装置包括旋转激光源、反射器、刻度尺和检测器。旋转激光源构造成用以沿旋转器的半径发射旋转激光束。反射器构造成用以沿正交于激光束的路径的方向反射激光束。刻度尺具有透明且反射性的区域的图案，且定位在测量装置的外周位置处。检测器构造成用以通过在激光束在刻度尺上扫描的同时检测旋转激光束的反射或透射来提供脉冲序列。脉冲序列对应于系统的笛卡尔坐标。至少一个其它示例性实施例提供了一种用于测量笛卡尔坐标系中的外周位置的方法。至少根据该示例性实施例，沿旋转器的半径发射旋转激光束；沿正交于激光束的路径的方向反射旋转激光束；以及通过当激光束在定位于测量装置的外周区域处的透明且反射性的区域的图案上扫描的同时检测旋转激光束的反射或透射来提供脉冲序列。脉冲序列对应于系统的笛卡尔坐标。根据至少一些示例性实施例，旋转器包括多个臂，且反射器构造成用以沿旋转器的多个臂中的一个臂反射激光束。脉冲序列中的每隔一个脉冲代表笛卡尔坐标系的第一方向中的位置。连续脉冲之间的时间差代表笛卡尔坐标系的第二方向中的位置。根据至少一些示例性实施例，检测器可布置于刻度尺的上部。根据至少一些示例性实施例，测量装置还可包括轴承(例如，空气轴承垫)，轴承构造成用以保持刻度尺与工作台之间的固定相对距离。根据至少一些示例性实施例，至少一个空气轴承构造成用以通过在工作台与刻度尺的支承部件之间提供至少一个空气轴承来保持刻度尺与工作台之间正交于工作台的移动方向的固定相对距离(或位置)。根据至少一些示例性实施例，测量装置还可包括加载有弹簧的垫和构造成用以沿工作台的一侧弓I导刻度尺的轴承。根据至少一些其它示例性实施例，测量装置可包括至少一个垫(例如，空气轴承垫)，用于通过沿工作台的一侧在工作台的移动方向(y方向)上延伸引导来保持刻度尺与工作台之间的相对位置，以便刻度尺跟随工作台的旋转。根据至少一些其它示例性实施例，测量装置可包括至少两个加载有弹簧的垫，垫构造成用以通过沿工作台的一侧滑动给定距离或限定距离来将刻度尺保持在工作台上的固定位置。根据至少一些其它示例性实施例，测量装置可包括至少一个加载有弹簧的垫(例如，空气轴承垫)，垫用于保持刻度尺的支承部件与工作台之间在正交于工作台的移动方向的方向上的距离；以及至少一个第二垫(例如，空气轴承垫)，第二垫沿工作台的一侧在工作台的移动方向(y方向)上延伸引导，以便刻度尺跟随工作台的旋转。激光源可与构造成用以发射曝光束的源分开。在此情况下，反射器可构造成用以沿第一方向朝刻度尺反射激光束，且沿第二方向朝工件反射曝光束。或者，反射器可构造成用以沿相同的方向反射激光束和曝光束。在此情况下，由激光源发射的激光束也可用作使工件曝光的曝光束。反射器可朝工件反射激光束的第一部分用于使工件曝光，并且朝刻度尺反射激光束的第二部分。或者，激光束的第一部分和激光束的第二部分可沿相反的方向反射。根据至少一些示例性实施例，激光束可朝工件反射用于使工件曝光，且用于使工件曝光的激光束的反射部分可朝刻度尺反射回，刻度尺布置在反射器的上方。图1示出了测量装置或工具的简化示例性实施例，其中激光束沿旋转器的臂(或半径)反射。参看图1，激光束108沿顺时针(或0 )方向在标尺或格栅110上扫描。通过检测器(未示出)检测激光束108的反射和/或透射。检测器基于检测到的激光束108的反射和/或透射来生成由脉冲序列106构成的检测器信号D_S。检测器可为各个检测到的激光束108的反射和/或透射生成脉冲，且脉冲序列对应于笛卡尔坐标。至少根据该示例性实施例，检测器可以是任何构造成基于检测到的光的反射或透射来生成脉冲序列的检测器。在一个实例中，上文参照图1所述的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。
仍参照图1，刻度尺110包括垂直狭缝102和倾斜狭缝104。在该实例中，每隔一个检测器信号D_S的脉冲106-n对应于笛卡尔坐标系中特定的X位置，而两个连续脉冲之间的时间At对应于笛卡尔坐标系中特定的y位置。图2示出了根据示例性实施例的包括旋转器的测量装置或系统。参照图2，测量装置包括具有四个臂202的旋转器208。旋转器208设置在底座210的上方。工作台212设置在底座210上并且能够保持工件214。在示例性操作中，激光源206朝旋转器208发射旋转激光束或扫描激光束200。激光束200沿旋转器208的臂202朝设置在工作台212的外周处的刻度尺204反射(例如，通过未示出的反射器)。仍参照图2，另一个反射器(也未在图2中示出)向上朝刻度尺204反射激光束200。当激光束200扫描整个刻度尺204时，刻度尺204将激光束200朝位于非旋转位置处的检测器向回反射。至少在该示例性实施例中，检测器可置于非旋转位置的激光源附近，并且返回的光可通过45度的半透明板(未示出)水平地反射(例如，与图2中的垂直光束成90 度)。当激光束200扫描图2中的刻度尺204时，检测器生成包括脉冲序列的检测器信号。如上文参照图1所述，例如，每隔一个检测器信号的脉冲对应于笛卡尔坐标系中特定的X位置，而两个连续脉冲之间的时间At对应于笛卡尔坐标系中特定的y位置。因此，给定的或所需的外周位置的笛卡尔坐标可基于所生成的检测器信号来确定。如图1中的情况，上文参照图2所述的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。根据至少一些示例性实施例，刻度尺204和/或工作台212可构造成沿x和/或y方向移动，使得刻度尺204可相对于工作台212定位。图3示出了根据另一示例性实施例的测量装置。图3中所示的测量装置类似于图2中所示的测量装置，只是在刻度尺的后侧上测量光的透射。在图2和图3中，相似的数字表示相似的元件。参照图3，测量装置包括具有四个臂202的旋转器208。旋转器208设置在底座210的上方。激光源206朝旋转器208发射旋转激光束300。旋转激光束300通过反射器(未示出)沿其中一个臂202反射。然后，激光束300通过另一个反射器(也未示出)朝工作台212的外周处的刻度尺304向上反射。当激光束300扫描整个刻度尺304时，激光束300经由刻度尺304透射并且由检测器306检测，检测器306设置在刻度尺304的上表面上或设置于相对靠近刻度尺304的上表面(例如，后侧)。在该示例性实施例中，检测器306生成包括脉冲序列的检测器信号。如上文参照图1和2所述，例如，每隔一个检测器信号的脉冲对应于笛卡尔坐标系中特定的X位置，而两个连续脉冲之间的时间At对应于笛卡尔坐标系中特定的y位置。因此，给定的或所需的外周位置的笛卡尔坐标可基于所生成的检测器信号来确定。如图1和图2中的情况，上文参照图3所述的检测器306可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。在具有旋转运动和分光运动组合的系统中(例如，其中分光运动为移动的工作台)，正交于该运动的方向的相对位置可以通过用轴承沿工作台212的一侧引导刻度尺204、304来测量。为了处理工作台212的旋转，可添加两个或多个导向垫，使得刻度尺204、304跟随工作台212的旋转。根据示例性实施例，加载有弹簧的导向垫能够以多种方式实施。例如，加载有弹簧的导向垫可以是空气轴承、套筒轴承、磁轴承等。垫能够沿工作台的一侧在正交方向上滑动给定的距离或限定的距离，进而使刻度尺保持在工作台上方的固定位置。图4示出了根据示例性实施例的测量装置的一部分。在该示例性实施例中，刻度尺404附接到用轴承沿工作台212的一侧引导的加载有弹簧的垫406上。图5示出了测量装置的一部分，其构造成类似于图4中所示的系统的一部分，但增加有另外两个垫502和504以根据工作台的旋转来调整刻度尺的旋转。在图5中，两个额外的垫502和504在y方向沿工作台212的一侧延伸引导，使得刻度尺404跟随工作台旋转。图6至图9示出了根据不同的示例性实施例构造成的测量装置的一部分，该测量装置朝刻度尺/在刻度尺上反射测量光束。如下文更为详细地示出和描述，测量光束可来源于曝光束或者完全独立的激光源。图6示出了根据示例性实施例的包括高架刻度尺的测量装置的一部分。在该示例性实施例中，测量激光束606源于激光源608，激光源608独立于曝光束614的源。参照图6，在示例性操作中，激光源608朝旋转器臂602发射旋转激光束606。激光束606沿臂602朝反射器610引送。反射器610朝着布置于工作台612上方的刻度尺604反射激光束606。激光束606扫描整个刻度尺604，并且激光束606的透射或反射由检测器(未示出)检测。在该实例中，检测器可基于检测到的扫描激光束606的透射或反射来生成检测器信号，并且给定的或所需的外周位置的笛卡尔坐标可基于包括检测器信号的脉冲序列来确定。上文参照图6所述的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。至少根据图6中所示的示例性实施例，反射器610设置于工作台612与刻度尺604之间。图7示出了根据示例性实施例的包括刻度尺的测量装置的一部分。在该实例中，与图6中所示的示例性实施例相比，刻度尺设置得离台架的表面更近。图7中的测量激光束706源于激光源708，激光源708独立于曝光束714的源。参照图7，激光源708朝旋转器臂702发射旋转激光束706。反射器(未示出)沿臂702朝另一反射器710引送激光束706。反射器710朝刻度尺704向下反射激光束706，刻度尺704设置于工作台712上方。当激光束706扫描整个刻度尺704时，激光束706的透射或反射由上述检测器(未示出)检测。如上文参照图6所述，检测器可基于检测到的扫描激光束706的透射或反射生成检测器信号，并且可基于包括检测器信号的脉冲序列确定给定的或所需的外周位置的笛卡尔坐标。上文参照图7所述的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。在该示例性实施例中，刻度尺704设置于反射器710与工作台712之间。根据至少一些示例性实施例，用于使工件曝光的光可用于扫描刻度尺。图8示出了示例性实施例，其中用于使工件曝光的曝光束的一部分用于扫描刻度尺，以及确定外周位置的笛卡尔坐标。在该示例性实施例中，测量激光束806源于曝光束。
参照图8，在示例性操作中，激光808朝旋转器臂802发射旋转激光束806。反射器(未示出)沿臂802朝另一个反射器810反射激光束806。反射器810朝工作台812反射一部分激光束806，且向下朝设置于工作台812的上方的刻度尺804反射另一部分激光束806。当激光束806扫描整个刻度尺804时，来自刻度尺804上表面的激光束806的反射由上述检测器(未示出)检测。如上所述，检测器可基于所检测到的扫描激光束806的透射或反射生成检测器信号，并且可以基于包括检测器信号的脉冲序列来确定给定的或所需的外周位置的笛卡尔坐标。上文参照图8所述的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。图9示出了一个实例，其中来自于刻度尺底面的反射/透射用于确定外周位置的笛卡尔坐标。在该示例性实施例中，测量激光束906源于曝光束。参照图9,激光器908朝旋转器的臂902发射旋转激光束906。反射器(未不出)沿旋转器的臂902朝反射器/偏转器/光学兀件910引送激光束906。反射器/偏转器910朝刻度尺904向上引送激光束906。当激光束906扫描整个刻度尺904时，激光束906由刻度尺904朝光学元件910向回反射。反射的激光束906回穿光学元件910并且照射到工作台912和/或由检测器(未示出)检测。如上所述，检测器可基于检测到的扫描激光束906的透射或反射来生成检测器信号，并且可基于包括检测器信号的脉冲序列来确定给定外周位置或所需外周位置的笛卡尔坐标。上文参照图9所说明的检测器可以是测量光强的任何标准的或常规的光检测器。示例性实施例还提供了图案生成器，其中校准板和/或板材的坐标系与写入器系统之间的关系或相关性在形成图案期间得以利用。该关系或相关性可在形成图案之前由校准系统提供，并且可用于在工件形成图案期间进行相对快速的实时对准。在一些情况下，示例性实施例参照旋转系统来论述。然而，示例性实施例不限于此。相反，示例性实施例适用于不同台架结构和印刷技术，如圆柱形台架、用于卷对卷印刷的螺旋结构等。此外，示例性实施例不限于使用照射到校准板和/或板材上的图案上的写入光束的衍射部分。相反，在备选实施例中，照射到校准板和/或板材的图案上的单独的光束或SLM虚像也可用于在形成图案期间进行相对快速的实时对准。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以至少部分地基于校准板反射的光束来确定写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以至少部分地基于至少一个光学相关性信号或图案来确定写入工具的坐标系与工件或台架上的校准板(例如，附接至载运台的参照板)的坐标系之间的相关性，所述信号或图案为从校准板表面上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束的形式。根据至少一些示例性实施例，校准板是与工件置于其上的载运台具有固定关系的参考板。在一个实例中，参考板可附接至载运台。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以至少部分地基于从校准板反射的一维图案或图像来确定写入工具的坐标系与台架和工件其中之一上的校准板的坐标系之间的相关性。根据至少一些其它的示例性实施例，校准系统构造成用以至少部分地基于从校准板反射的二维图像或图案来确定写入工具的坐标系与台架和工件其中之一上的校准板的坐标系之间的相关性。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以在工件上生成图案的同时确定写入工具的坐标系与台架和工件其中之一上的校准板的坐标系之间的相关性。校准系统可构造成用以在工件上生成图案的同时，同步地确定写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性。根据至少一些示例性实施例，图案生成器构造成用以基于写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间所确定的相关性进行图案的实时对准。根据至少一些示例性实施例，校准系统构造成用以当写入工具在工件上生成图案时确定相关性，并且图案生成器构造成用以至少部分地基于从校准板反射的光束(例如，光学相关性信号或图案)进行图案的实时对准，该信号或图案为从校准板表面上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束的形式。根据至少一些示例性实施例，写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性至少部分地在工件上生成图案期间得以确定。根据至少一些其它的示例性实施例，写入工具的坐标系和校准板的坐标系之间的相关性至少部分地在工件上生成图案的写入工具的至少一个写入单元的各写入动作之间得以确定。在示例性实施例中，相关性至少部分地在写入工具的一个旋转器臂的各写入扫掠之间和/或在写入工具的至少两个单独的旋转器臂的写入扫掠之间得以确定。根据至少一些其它的示例性实施例，写入工具的坐标系与校准板的坐标系之间的相关性至少部分地在工件上生成图案之前得以确定。根据至少一些示例性实施例，校准系统包括测量系统或联接至测量系统，该测量系统包括用于朝校准板发射至少一条光束的装置和设计成用以识别所发射的至少一条光束形式的光学相关性信号或图案的识别软件，至少一条光束从校准板表面上的至少一幅反射图案反射。根据至少一些示例性实施例，引入了与图案相互作用的定制的SLM图案以提供写入系统的SLM的相对精确的位置。SLM的相对精确的位置经由相关性测量和随后测量的校准板和/或板材的(笛卡尔)坐标来获得。图10示出了根据示例性实施例的激光直接成像(LDI)写入器和测量系统1000的光程。在该示例性实施例中，从校准板1100反射的光束通过光学检测器1007采集和采样。然后，校准系统1016可基于采集和采样的光束提供有关图案定向、平移和/或缩放的信息。用于校准的光束(以下简称“相关性光束”)沿类似于或大致类似于用于写入的光束(下文简称"写入光束")路径的一路径透射，只是校准光束是由下文更详述的光学检测器1007所采样的。参照图10，反射镜1001反射从光束源(例如，未示出的激光源)朝空间光调制器(SLM) 1002发射的写入光束(例如，激光束或光束)。SLM1002朝反射镜1001反射回具有空间调制图像(SLM图像)的写入光束。反射镜1001朝成角度的反射镜1003引送写入光束。成角度的反射镜1003朝缩小中继光学器件1010引送写入光束，该光学器件1010使写入光
束缩小。半透明的像散校正镜1008将缩小的写入光束定形为LDI写入器1000的行聚焦。半透明的像散校正镜1008将定形的写入光束传递至U形器件(trombone) 1006。
U形器件1006包括至少两个可机械地平移的直角反射镜并且构造成用以改变光程和写入光束的最终焦点。仍参照图10，U形器件1006朝焦点中继器1004引送定形的写入光束。写入光学信号穿过焦点中继器1004到达SLM的虚像1011，该图像恰好定位于金字塔形旋转反射棱镜1014上方。金字塔形旋转反射棱镜1014机械地锁定于一个或多个旋转器臂。为清楚起见，在图10仅示出了一个旋转器臂1020。旋转器臂1020包括旋转器中继光学器件1012。旋转器中继光学器件1012朝校准板1100聚焦并引送写入光束。校准板1100可以是台架(未示出)的一部分(例如，整体的一部分)或固定于台架，或者是台架上的工件的一部分。如下文更详细地所述，校准板1100包括多个反射图案区域，其构造成反射用于校准写入光束的空间位置、空间焦点和/或剂量的写入光束。所述区域可具有不同的(例如，较高的和较低的)反射率。再参照图10，校准板1100朝旋转器臂1020反射回写入光束作为由照射光束的图案与校准板上的反射图案之间的相关性所产生的相关性光束。相关性光束经由与写入光束的光程相似或大体相似(但相反)的光程通过LDI写入器1000逆向传播，直到到达半透明的像散校正镜1008。半透明的像散校正镜1008朝光学检测器1007和校准系统1016引送/反射相关
性光束。光学检测器1007基于相关性光束生成模拟电信号。通过校准系统1016，使用针对于LDI写入器100的校准的算法将电信号采样、模数转换和进一步分析。校准系统1016可通过一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机或类似装置实施。更详细地，根据至少一些示例性实施例，校准系统1016构造成用以测量为每个旋转器臂1020所反射的采样阶跃响应，并且提供作为旋转角X (a)函数的焦点图。校准系统1016也可以构造成用以测量校准板1100的平面中的光强，以及用以校正剂量控制器(未示出)，剂量控制器用于每个旋转器臂1020并且用于成组的沿曝光扫掠的位置。根据至少一些示例性实施例，校准系统1016构造成用以测量校准板1100的定向、校准板1100的X偏移和y偏移、校准板1100的X刻度和y刻度以及作为旋转角x(a)函数的(例如，用于各旋转器臂的)校准板1100上的SLM图像的形状和位置。基于这些测量结果，校准系统1016可提供校准板1100的坐标系与LDI写入器1000之间的相关性。在旋转系统的情况下，校准系统1016也可构造成用以测量旋转器臂半径、旋转器旋转中心以及每个旋转器臂的一个单次扫掠。基于这些测量结果，校准系统1016可在印刷之前对校准正确性进行相对快速检查。此外，校准系统1016可构造成用以测量专用玻璃板上已知图案的对齐，并且提供延伸的I刻度以及用于在台架移动时台架定向的或X方向上曳动的补偿。图11更详细地示出了校准板1100的示例性实施例。图11中所示的校准板1100构造成用以反射用于校准的写入光束空间位置、焦点和/或写入光束的剂量。根据示例性实施例，校准板1100可具有不同(例如，较高的和较低的)反射率的区域。在一个实例中，校准板1100可以是铬板或类似的反射板。更详细地参照图11，校准板1100包括多个水平条形码图案1102。每个水平条形码图案1102均包括按条形码图案设置的多个水平条1102H。多个水平条形码图案1102构造成用以产生用于测量写入光束位置的I刻度和I偏移的光学相关性信号。校准板1100还包括轨道1104。轨道1104包括多组垂直条㈦条)和多个倾斜的条形码图案。如下面参照图17详细所述，多个倾斜的条形码图案在成组的竖直条之间交织和/或交错，并且，倾斜的条形码图案构造成用以求解在校准板1100上的单次扫掠中投射的SLM行式映像的实际X位置和y位置。仍参照图11，校准板1100还包括多个用于测量超出校准板1100范围的焦点分布状况的垫1106。校准板1100还包括用于焦点相对粗校准的其它垂直条1108的相对稀疏的光栅。设置了多个检验垫1110，以检验例如其中可实施校准板1100的LDI写入器的调制器延迟补偿和/或定时。设置了多条扇线(fans of lines) 1112，用于校准所述校准板1100的角向。多条扇线1112将随后参照图13得以更详细地描述。点的区域1114构造成用以校准相机(未示出)与校准板1100的坐标系的对准。仍参看图11，校准板1100还包括多个对准垫1116。多个对准垫1116构造成用于在安装在台架(未示出)上期间协助校准板1100的机械对准。图17是图11中所示的轨道1104的一部分的详细视图。如上文参照图11所述，轨道1104包括多组垂直条(X条)和交错(或交织)在多组垂直条之间的多幅倾斜的条形码图案。尽管参照多个倾斜的条形码图案进行了论述，但轨道1104可包括一幅或多幅倾斜的条形码图案。此外，根据至少一些示例性实施例，倾斜的条形码图案相对于本文所述的垂直条和水平条倾斜地定向。各个倾斜的条形码图案均包括布置成条形码图案(如，Barker码图案、类Barker码图案或类似图案)的多个倾斜条。参看图17，倾斜的条形码图案1704(也称为y图案条形码)定位于成组的垂直条1702之间。各组垂直条1702均包括多个垂直条1702V。倾斜的条形码图案1704包括多个倾斜条1704S。与成组的垂直条1702之间的倾斜条形码图案1704交织的图案可在整个轨道1104上重复(例如，周期性地)。在示例性操作中，通过沿轨道1104的路径传递SLM行式映像，垂直条1702V的不同(例如，低的和高的)反射率之间的过渡提供了表示校准板1100的X刻度和X偏移的光学相关性信号。这将参照图14A和图14B在下文中更详细地描述。在图17中所示的实例中，从校准板1100的设计中获知了各垂直条1702V的x坐标。因此，倾斜的条形码图案1704的X坐标是通过将其插入成组的垂直条1702之间的间隙来获得的。在一个实例中，相关性峰值相对于其最近的相邻垂直条1702V的位置提供了写入光束的I位置。这提供了 SLM行式映像所穿过倾斜的条形码图案1704的位置的X坐标和y坐标。
测量轨迹图案的整个弧提供了例如在总共152个点中的SLM的全部位置或大致全部位置。测量是沿SLM的八个不同区域进行的，并且对旋转器半径R、旋转器旋转中心( 和％)、作为旋转器角X(a)函数的SLM的平均X位置，以及与由所求得的半径和旋转中心dxn和dyn限定的理想圆的SLM形状偏差和位置偏差求解。作为转器角x(a)函数的SLM的平均X位置用于校准X顺序表。图16A示出了其它相对低反射率基底上的相对高反射率条的倾斜条形码图案的更详细视图。图16B是示出了表示SLM行式映像与取决于旋转器臂位置的反射图案之间的相关性的示例性相关性信号的曲线图。参看图16A，在该示例性实施例中，倾斜的条形码图案1606的倾斜条布置成Barker码图案。与Barker码图案匹配的SLM行式映像1604在如图16A中所示的校准板1100的平面上成像。当SLM行式映像1604穿过与倾斜条形码图案1606相交的路径(例如，弧形路径)时，反射的光束表示SLM行式映像1604与倾斜的条形码图案1606之间的相关性。如图16B中所示，光学相关性信号的单个峰值1602对应于SLM行式映像1604与倾斜条形码图案1606匹配的位置。通过比较相关性峰值的位置与最近的相邻垂直条的位置，获得了 SLM行式映像与倾斜的条形码图案1606匹配的位置的y坐标。图12A示意性地示出了示例性校正(或偏差)函数fx(a)和fy (a)。校正函数fx (a)和fy(a)用于补偿SLM行式映像至基底的光学投影中的误差或缺陷，所述基底将通过例如LDI写入器(例如图10中所示的LDI写入器1000)得以曝光。图12B示出了示例性整体坐标系，其示出了误差或缺陷与SLM上的像素的实际位置％之间的示例性依存关系。参看图12A和图12B，在沿图11中所示的轨道1104采样作为旋转器角a函数的垂直条和倾斜条形码图案的X坐标和y坐标之后，所获得的一组坐标(x(a)，y(a))与通过对所获得的点使用最小二乘回归所获得的理想(或完美)的圆(或椭圆)弧相比较。来自理想圆弧的坐标(X (a)，y (a))中的偏差随后作为x方向中的偏差函数fx (a)和y方向中的偏差函数fy(a)被求解。将待写入在基底上的SLM图案映射时，已求解的偏差函数fx (a)和fy(a)可在空间位置中制定和补偿。由偏差函数fx(a)和fy(a)描述的偏差还取决于如图12B中所示的SLM上的像素的实际位置y。。如图12B中所示，图10中所示的反射金字塔形棱镜1012上方的SLM的虚像1011中的像素1204，例如，经由旋转器臂1020朝台架平面(例如，校准板或基底)上的SLM像素的图像1208反射。取决于SLM上的像素的实际位置yQ，利用绘制出SLM1002中作为旋转器角a和旋转器位置的函数的轨迹偏差图的相关的偏差函数fx(a，y0)和fy (a，yQ)，像素所穿过的路径将通过函数(x(a, y0), y(a, y0))描述。仍参看图12A和图12B，由于整体坐标系中的金字塔形反射棱柱1012正上方的SLM虚拟图像位置(0，ytl)是已知的，因此，基本运动可通过下面的公式(I)描述。
权利要求
1.一种图案生成器,包括 写入工具，构造成用以在布置于台架上的工件上生成图案；以及 校准系统，构造成用以确定所述写入工具的坐标系与所述台架和所述工件其中一个上的校准板的坐标系之间的相关性； 其中，所述校准系统进一步构造成用以至少部分地基于光学相关性信号或图案来确定所述相关性，所述信号或图案为从校准板表面上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束的形式。
2.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述校准系统构造成用以在所述写入工具在工件上生成图案的同时确定所述相关性，并且其中，所述图案生成器构造成基于所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性对所述工件上生成的图案进行实时对准。
3.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐 标系之间的相关性至少部分地在所述工件上生成图案之前得以确定。
4.如权利要求3所述的图案生成器，其中，所述校准系统是构造成朝所述校准板发射至少一条光束的单独的测量系统，所述光束排列成与所述校准板上的至少一幅反射图案匹配的图案，并且其中，从所述校准板上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束被进一步用于确定所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性。
5.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标之间的相关性至少部分地在所述工件上生成图案期间得以确定。
6.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性至少部分地在所述写入工具的至少一个写入单元的各写入动作之间得以确定，所述写入工具在工件上生成图案。
7.如权利要求6所述的图案生成器，其中，所述相关性至少部分地在一个旋转器臂的各写入扫掠之间得以确定。
8.如权利要求6所述的图案生成器，其中，所述相关性至少部分地在两个单独的旋转器臂的写入扫掠之间得以确定。
9.如权利要求1所述图案生成器，其中，所述校准系统还构造成朝所述校准板发射至少一条光束，所述光束排列成与所述校准板上的至少一幅反射图案匹配的图案，并且其中，从所述校准板上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束进一步由所述校准系统使用，以确定所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性。
10.如权利要求1所述的图案生成器，还包括 单独的测量系统，构造成发射排列成与所述校准板上的至少一幅反射图案匹配的图案的光束，并且其中，从所述校准板上的至少一幅反射图案反射的至少一条光束由所述校准系统使用，以确定所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性。
11.如权利要求1所述的图案生成器，其中，当在所述工件上生成图案时，所述图案生成器构造成基于所述写入工具的坐标系与所述校准板的坐标系之间的相关性来进行所述图案的实时对准。
12.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述校准板包括至少一幅具有多块不同反射率区域的反射图案，并且所述校准板构造成反射用于校准所述光束的空间位置、焦点和剂量的光束；其中 所述光束包括行式映像，以及 所述至少一幅反射图案构造成与所述光束的行式映像匹配。
13.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述光束包括多个排列成与至少一幅反射图案匹配的图案的射线束。
14.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述行式映像是SLM行式映像。
15.如权利要求12所述的图案生成器，还包括 至少一个构造成用以采样所述反射的光束的光学检测器。
16.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述至少一幅反射图案和匹配的行式映像构造成提供所产生的相关性信号中的单个峰值。
17.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述至少一幅反射图案是根据Barker编码方案或类Barker编码方案构造的。
18.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述光束包括排列成一维图案的一组射线束。
19.如权利要求18所述的图案生成器，其中，所述校准板还包括 多幅与所述光束的一维图案匹配的水平反射图案；以及 多组具有倾斜的反射图案组的垂直反射条，所述反射图案在每一对相邻的垂直反射条组之间交错排列，每组倾斜的反射图案均包括排列成与所述光束的一维图案匹配的多个倾斜条。
20.如权利要求19所述的图案生成器，其中，所述校准板还包括 用于通过测量所述校准板的表面布局来校准聚焦传感器的多个漫射片； 用于通过测量所述反射光束的调制来校准焦点的线性调频光栅； 用于校验图案曝光定时的校准和检定的多个检定片； 用于测量所述校准板的角向的排列成扇状图案的多条线；以及 用于校准所述校准板的定时偏移的多块偏移校准区域。
21.如权利要求19所述的图案生成器，其中，所述多幅倾斜的反射图案和所述多组垂直反射条沿着所述光束穿过的轨迹交错排列。
22.如权利要求12所述的图案生成器，其中，所述写入工具是包括至少一个旋转器臂的旋转器，所述系统还包括 构造成用以发射所述光束的激光源； 构造成用以将所述光束引送至所述至少一个旋转器臂的旋转棱镜；以及 构造成用以朝所述校准板反射所述光学信号的反射器。
23.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述台架是圆柱形台架。
24.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述写入工具是螺旋写入工具。
25.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述图案通过卷对卷印刷在所述工件上生成。
26.如权利要求1所述的图案生成器，其中，多条单独的光束用于在所述工件上生成图案，并且用于对所述工件上的所述图案进行实时对准。
全文摘要
一种图案生成器包括写入工具和校准系统。写入工具构造成在布置于台架上的工件上生成图案。校准系统构造成用以确定写入工具的坐标系与台架和工件其中一个上的校准板的坐标系之间的相关性。校准系统也可构造成至少部分地基于光学相关性信号或图案来确定相关性，所述信号或图案为从校准板表面上的至少一幅图案反射的至少一条光束形式。
文档编号G03F7/20GK103038707SQ201180022403
公开日2013年4月10日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者A.斯文森, F.琼森 申请人:麦克罗尼克迈达塔有限责任公司