本发明概言之是关于光学系统，且具体而言是关于用于校正以多条光束辐照一工件的系统的方法及装置。
背景技术：
：：在直接成像(DirectImaging；DI)系统中，使用一扫描光束将一影像一次一或多个画素地直接写入至一曝光表面(诸如一光阻剂)上。在此项技术中已知的系统中，该影像通常藉由基于所储存影像资料对一扫描光束进行调变而形成。随着曝光表面(或扫描光束)沿一扫描方向前进，该经调变光束以一光栅图案进行扫描。某些直接成像系统使用多条平行光束来提高写入速度。举例而言，美国专利7,046,266阐述一种用于在一表面上写入一图案的扫描方法，该方法包含提供一包括复数条可独立定址子光束(independentlyaddressablesub-beam)的扫描光束，该等子光束沿交叉扫描方向(cross-scandirection)并排地对该表面进行扫描。每一子光束皆被调变成反映欲写入的资讯，且该等光束在连续扫描中沿交叉扫描方向重叠，俾使该表面的所有所写入区域在至少二次扫描期间被写入。技术实现要素：下文所述的本发明实施例提供用于校正一光学辐照系统的装置及方法。因此，根据本发明的一实施例，提供一种光学装置，该光学装置包含一用以固持一工件的架座(mount)。一由复数个光学头(opticalhead)形成的阵列用以将各自辐射图案投射至该工件上。一校正总成(calibrationassembly)用以撷取该等各自图案的影像。一上面安装有该校正总成的运动总成(motionassembly)用以在该等光学头的该阵列与该架座间的复数个不同位置之间输送该校正总成，以在各该不同位置处对一由该等光学头其中的一不同者投射的各自图案进行拦截及成像。一处理器用以处理由该校正总成在该等不同位置处撷取的该等影像，以监视该装置的运作。在一所揭示实施例中，该运动总成用以在一校正程序期间在该等不同位置之间输送该校正总成，并在该校正程序之后将该校正总成输送至一静止位置(restlocation)，在该静止位置中，该校正总成不拦截由该等光学头其中的任一者投射的该等图案。该等光学头可被排列成多个平行列，而该运动总成用以使该校正总成沿与该等列平行及垂直的二个方向移位。在某些实施例中，该等光学头沿着各自光学轴线朝该工件投射该等各自图案，且该校正总成包含：一校正照相机(calibrationcamera)，具有一与该等光学头的该等光学轴线不平行的照相机光学轴线；以及一反射器，用以拦截该等光学头的该等光学轴线并使该等所投射图案朝该照相机偏转。通常，该等光学头在该工件处具有一焦平面(focalplane)，且该校正照相机包含一影像感测器，且该反射器及该校正照相机被定位成使得该影像感测器位于该等光学头的该焦平面中。在一实施例中，该装置包含：一对齐目标(registrationtarget)，在该等光学头的该焦平面中固定至该架座、且用以对由该等光学头投射的该辐射作出回应；以及一对齐照相机(registrationcamera)，被定位成撷取该对齐目标的一对齐影像，且该处理器用以处理该对齐影像，以校正该等光学头的各自位置。在一所揭示实施例中，该校正照相机具有一与该影像感测器的一平面垂直的照相机轴线，且该反射器用以使该等所投射图案沿着一偏转轴线(deflectedaxis)偏转，以照射至该影像感测器上，该偏转轴线是相对于该照相机轴线倾斜的。该运动总成可用以使该校正照相机沿一横切于该偏转轴线的方向移位，俾使该校正照相机在多个横向位置处自每一光学头撷取该所投射图案的该等影像，其中该处理器用以处理在该多个横向位置处撷取的该等影像，以评定该所投射图案的一聚焦性质(focalproperty)。通常，该等各自图案是由一图案画素尺寸来表征，且该校正总成包含一校正照相机，该校正照相机可用以形成该等图案的具有一影像画素尺寸的影像，该影像画素尺寸不大于该图案画素尺寸。另外或作为另一选择，该校正总成更包含一功率计(powermeter)，该功率计用以量测该所投射辐射的一强度。根据本发明的一实施例，亦提供一种光学装置，该光学装置包含一用以固持一工件的架座。一由复数个光学头形成的阵列用以将各自辐射图案投射至该工件上。一包含一可擦除光致变色元件(erasablephotochromicelement)的对齐目标位于该架座上且用以对由该等光学头投射的该辐射作出回应。一对齐照相机被定位成撷取该对齐目标的一影像。一处理器用以处理该影像，以相对于该工件校正由该等光学头投射的该等图案的各自位置。根据本发明的一实施例，另外提供一种用于校正光学装置的方法，该光学装置包含：一用于固持一工件的架座以及一由复数个光学头形成的阵列，该等光学头用于将各自辐射图案投射至该工件上。该方法包含：使用一校正总成来撷取由该等光学头投射的该等各自图案的影像。在该等光学头的该阵列与该架座间的复数个不同位置之间输送该校正总成，俾使该校正总成在各该不同位置处对一由该等光学头其中的一不同者投射的各自图案进行拦截及成像。处理由该校正总成在该等不同位置处撷取的该等影像，以监视该装置的运作。根据本发明的一实施例，更提供一种用于校正光学装置的方法，该光学装置包含：一用于固持一工件的架座以及一由复数个光学头形成的阵列，该等光学头用于将各自辐射图案投射至该工件上。该方法包含：在该架座上放置一包含一可擦除光致变色元件的对齐目标，该对齐目标用以对由该等光学头投射的该辐射作出回应。撷取并处理该对齐目标的一影像，以相对于该工件校正由该等光学头投射的该等图案的各自位置。该方法可包含：在撷取该影像之后，擦除及重新使用该光致变色元件。附图说明结合图式阅读下文对本发明实施例的详细说明，将会更全面地理解本发明，在图式中：图1是为根据本发明一实施例，一种具有一校正总成的多头直接成像(DI)机器的一示意性插图；图2是为根据本发明一实施例，一多头直接成像机器中一光学桥形件(opticalbridge)的一示意性插图；图3及图4分别是为图2所示光学桥形件的示意性俯视图及侧视图；图5是为根据本发明一实施例，一光学头及校正总成的一示意性插图；图6是为图5所示校正总成的一示意性俯视图；以及图7是为一示意性地例示根据本发明一实施例，一种用于校正一多头直接成像机器的方法的流程图。具体实施方式为增加生产应用中的生产量，直接成像系统可同时以多条光束来进行写入。此等光束可由单一光学头产生，或者为达成甚至更大写入速度，可由多个各自具有其自身的辐射源的光学头来产生。多头直接成像机器是对故障敏感的，具体而言，乃因甚至单一头中的一故障亦可意味着整个机器在被修理以前是无法使用的。因此，需要使此等机器包含板上诊断功能(on-boarddiagnostics)，以对故障进行侦测及分类并促进在需要时对零件进行维修及更换。下文所述的本发明实施例为一直接成像机器提供一种满足以上需要的板上校正总成。该校正总成监视多个光学头的效能，且亦达成对光学头的机器上对准及调整(on-machinealignmentandadjustment)(以达成恰当影像尺寸、位置、聚焦、及照射性质)。该校正总成既可在机器整合期间使用，又可在进行现场维修时使用。其支持对光学头中微小故障(诸如影像位置移位及能力劣化)的自动化修正，以在仅最低程度地或根本不影响正常机器运作的同时维持机器效能。本发明的某些实施例提供一种光学装置(诸如一多头直接成像机器)，其中一架座固持一工件，且一由复数个光学头形成的阵列将各自辐射图案投射至该工件上。一用以撷取该等各自图案的影像的校正总成安装于一运动总成上，该运动总成在该等光学头的该阵列与该架座间的不同位置之间输送该校正总成。在每一位置处，该校正总成对由一不同光学头投射的该各自图案进行拦截及成像。一处理器处理此等影像，以监视该装置的运作。通常，在校正程序之后，该运动总成将该校正总成输送至一静止位置，在该静止位置中，该校正总成不拦截由该等光学头其中的任一者投射的图案。该校正总成在该等光学头将其影像投射至该工件上时保持处于此静止位置，且因此不会影响该装置的正常运作。然后，当需要时，在对各工件的处理之间启用该校正总成及运动总成-由该装置的一操作者启用或者由该处理器自动地启用-以检查该等光学头的校正及运作。在某些实施例中，该校正总成包含一校正照相机，该校正照相机具有一与该等光学头的光学轴线不平行(举例而言，垂直)的光学轴线。一反射器拦截该等光学头的光学轴线并使所投射图案朝该照相机偏转。通常，该校正照相机包含一影像感测器，且该反射器及该校正照相机被定位成使得该影像感测器位于该等光学头的焦平面中，即，位于距该等光学头与工件本身相同的光学距离处。该反射器可被定向成使所投射图案偏转，俾使其沿着一偏转轴线照射至该影像感测器上，该偏转轴线是相对于照相机轴线倾斜的。然后，该运动总成使该照相机移位，俾使该照相机在多个相对于该偏转轴线横向分布的位置处自每一光学头撷取所投射图案的影像。此种配置使处理器能够评定所投射图案的聚焦性质。换言之，藉由该照相机相对于该轴线的横向运动，处理器能够在三个维度上测绘所投射图案，即，能够评估图案在焦平面中的横向分布以及沿着与此平面垂直的聚焦轴线的侧向变化二者。在某些实施例中，一对齐目标在该等光学头的焦平面中固定至该架座。该对齐目标对由该等光学头投射的辐射作出回应，例如藉由在被来自一光学头的光束辐照时以光致变色方式变黑。(光致变色材料对于此种目的而言是为有利的，乃因为重新使用，可藉由简单地加热而将其擦除；但作为另一选择，可使用其他辐射回应性(radiation-responsive)目标。)一相对于该等光学头定位于一已知位置中的对齐照相机撷取该对齐目标的影像。该处理器处理此等影像，以校正由该等光学头投射的图案的各自位置，且因此修正头位置及定向的偏差。该对齐目标及照相机可独立地使用或可结合上述校正总成使用。在后一种情形中，校正照相机及对齐照相机二者皆在光学头的焦平面处撷取影像，其中实际上该校正照相机的影像感测器处于该焦平面中，而该对齐照相机对一位于该焦平面中的物件-对齐目标-进行成像。因此，该校正总成与该对齐总成(目标及照相机)协同运作，以给出该等光学头的对准及效能的一完整准确图片且达成对任何偏差的快速诊断及修正。虽然本文所述实施例具体参照一种具有某一类型及构型的直接成像机器，但基于此等实施例的原理的校正总成及对齐总成亦可类似地用于藉由将经图案化辐射投射至一表面上而运作的其他种类光学装置中。图1是为根据本发明一实施例，一种具有一校正总成32的多头直接成像(DI)机器20的一示意性插图。机器20在一安装于一可移动台架(table)24上的面板22上写入图案，如该图中所标记，可移动台架24沿着Y方向输送面板22。(在正常运作中，面板22及台架24是由闭合的门覆盖，但为显示该面板及台架起见已自此图中省略了此等门。)举例而言，面板22可包含一上覆有一层光阻剂的介电基板，该层光阻剂是藉由机器20来进行曝光。在此实例中，换言之，面板22是为工件，而台架24充当一架座。为在面板22上进行写入，机器20包含多个光学头26，光学头26是在台架24上方安装于一固定桥形件28上。光学头26可被排列成多个平行列。举例而言，在机器20中，十二个头被配置成二个各自包含六个头的交错列，但此实施例的原理亦同等地适用于其他呈任何适合几何配置形式的具有更大或更小数目个头的光学头阵列。每一光学头皆产生一经图案化影像并将其投射至面板22上。出于此种目的，举例而言，该等头可包含高强度发光二极体(light-emittingdiode；LED)来作为照射源，该等照射源具有用于形成图案的可定址数位微镜器件(digitalmicromirrordevice；DMD)、及适合的投射光学器件(projectionoptics)。作为另一选择，头26可包含其他种类的光源，诸如雷射二极体(laserdiode)或紫外线灯(ultravioletlamp)。然而，光学头的设计及详细功能超出本发明的范围。此外，在作出必要更改的情形下，本发明的原理亦类似地适用于其他种类的光源及成像矩阵、以及其中光学头藉由使一写入光束在影像区域上方扫描而投射其各自图案的机器。在台架24将面板22输送至桥形件28下方时，由光学头26投射的图案不断地发生改变以在该面板上形成所需的整体曝光。在此实施例中十二个光学头覆盖整个面板宽度，通常在邻近头之间具有一小重叠，俾使整个面板可在一遍中被曝光。在面板22上方，一对齐总成30包含一或多个对齐照相机(图2至图4中所示)，该一或多个对齐照相机用于对已在该面板上形成的图案进行成像，俾使由头26投射的图案可与该面板上的现有图案对准。如参照以下各图所进一步阐述，对齐总成30亦可用于对台架24上的对准目标进行成像，以校正头26的对准。一处理器34控制机器20的运作，包含本文所述校正程序的执行。通常，处理器34包含一具有适合介面的微处理器，该微处理器被以软件形式程序化以实施此等功能。作为另一选择，此等控制及校正功能可由一单独板外计算与控制单元(off-boardcomputingandcontrolunit)(未显示)来执行。一电源供应器36向光学头26、及机器20的其他元件提供电力。现在参见图2至图4，其示意性地显示根据本发明一实施例直接成像机器20的光学桥形件28及其他元件的细节。图2是为一插图，而图3及图4分别是为示意性俯视图及侧视图。具体而言，此等图例示对齐总成30及校正总成32的位置及运作，对齐总成30与校正总成32共同构成机器20中的校正系统。此校正系统监视光学头26的效能，包含诸如照射强度及均匀性、图案产生、聚焦、及其他光学量度等态样。该校正系统亦监视所有光学头的打印区域的绝对位置及相对位置。处理器34应用此等效能及位置监视功能的结果来控制头26于在面板22上写入的过程期间的运作。此等相同结果亦达成对光学头26的机器上对准(包含对影像尺寸、位置、聚焦、及照射性质的调整)，以便于对模组进行维修且在必要时进行更换。该等监视结果亦可用于降低机器20的制造期间对准程序的复杂度，由此达成更短且更自动化的机器对准过程。该校正系统亦可用于监视光学头随时间的功率衰减，以预测何时将需要对光学头进行更换或维护。校正总成32通常包含一或多个照相机及一或多个功率计。(图5中显示此种类的一典型构型。)作为另一选择，总成32可包含一整合式照相机与功率计(举例而言，由新泽西州纽顿市(Newton,NewJersey)的Thorlabs公司所生产的BC106照相机光束分析仪(beamprofiler))。在任一种情形中，照相机皆对由各该光学头26投射的图案或该图案的至少一部分进行成像。为覆盖由光学头阵列投射的图案的在台架24的全宽度上延伸的整个区域，一通常包含一机动驱动装置(motorizeddrive)的运动总成44沿着一轨道46输送校正总成32，轨道46沿X方向(与头26的列平行且与台架移动方向垂直)跨桥形件28伸展。如在机器20中所示，当光学头26被配置成多个列时，运动总成44亦可用以使校正总成32沿Y方向移位，以撷取由所有列中的光学头投射的图案。作为另一选择，该校正总成可包含二(或更多)个沿Y方向间隔开的照相机。当校正总成32未在使用中时，运动总成将其移动至一处于桥形件28的侧其中之一且位于光学头的光束区域以外的「停驻」位置。对齐总成30包含一或多个照相机40，照相机40被对准及聚焦成对台架24上的面板22进行成像且因此可用于识别面板在处理之前及期间的精确位置。此实例中的照相机40是安装于一轨道42上，从而使该等照相机能够沿X方向运动。为使处理器34能够侦测因光学头26的机械容差及不对准所致的图案位置不准确性，将专用目标48在已知位置处固定至台架24。目标48包含一藉由光活化的光致变色材料，即，该等目标在被光学头26辐照之处变黑。在图3所示的实例中，五个目标48跨台架24而排列，目标48被配置为形成一约为25″长乘1.5″宽且在整个面板宽度上延伸的条带。目标48可包含一玻璃或陶瓷基板，该基板具有一光致变色聚合物层(及一覆盖该聚合物层的保护性塑料层)。为重新使用，可藉由加热该等目标(通常加热至约60℃)而将其擦除。作为另一选择，如熟习此项技术者将明了，其他类型、形状、尺寸、及配置的目标亦可用于此等目的。照相机40侦测目标48对由光学头26发射的光束的回应，且处理器34使用此等侦测结果来准确地量测邻近光学头的相对位置。由于台架24的高运动准确度，在对齐目标位置处所进行的量测即足以在台架的整个移动范围内对机器20进行校正及控制。现在参见图5及图6，其示意性地显示根据本发明一实施例校正总成32的细节。图5是为亦显示光学头26的特征的一示意性插图，而图6是为校正总成的一示意性俯视图。此实例中的光学头26包含一辐射源50，诸如一发光二极体或发光二极体阵列，辐射源50输出一自一图案化元件51(诸如一数位微镜器件)反射的辐射光束，以形成一图案。然后，此图案由投射光学器件52沿着一光学轴线53朝面板22的表面处的一焦平面聚焦。然而，在图5所示的构型中，运动总成44已使校正总成32移位，俾使该校正总成中的一反射器54对来自光学头26的经图案化光束进行拦截及偏转。反射器54使该光束沿着一偏转轴线68朝一照相机56偏转，照相机56撷取所投射图案的一影像。反射器54由一可调整架座60固持，架座60通常被调整成使得偏转轴线68与头26的光学轴线53垂直，但作为另一选择，可针对不同偏转角度来加以设定。校正总成32亦包含一用于量测入射辐射的强度的光学功率计58。照相机56及功率计58安装于一底座62上，底座62可由运动总成44进行定位及调整，俾使来自光学头26的光束视需要而入射于该照相机或该功率计上。举例而言，照相机56可包含一由TeledyneDALSA公司(安大略省滑铁卢市(Waterloo,Ontario))所生产的GenieTS-M3500区域照相机(areacamera)，而功率计58包含一由OphirOptronicSolutions有限公司(以色列耶路撒冷市(Jerusalem,Israel))所生产的PD300功率感测器。照相机56包含一影像感测器66且通常被定位成使得该影像感测器位于由光学头26投射的图案的焦平面中。作为另一选择，照相机56可包含物镜光学器件，以将该焦平面成像至该影像感测器上。照相机56的一照相机轴线64(被定义为与影像感测器66的平面垂直的轴线)是相对于反射器54偏斜定向，俾使照相机轴线64相对于所投射图案的偏转轴线68倾斜。通常，轴线64与68间的倾斜角是为几度(举例而言，2°至3°)。因此，由于运动总成44使底座62沿横切于偏转轴线68的X方向移位且照相机56因此相对于轴线68在多个横向(X)位置处撷取所投射图案的影像，故在每一位置处，该图案的一不同部分将对焦于影像感测器66上。具体而言，一沿着该影像感测器在Z方向上伸展的垂直条带将对焦，而该条带任一侧上的区域将离焦。出于如下若干原因，以此种方式使用一倾斜感测器是有利的：藉由处理在不同横向位置处撷取的影像，处理器34不仅能够评定所投射图案的横向(X方向及Y方向)品质，而且能够评定侧向(Z方向)聚焦性质。换言之，该处理器能够验证整个图案被恰当聚焦且能够侦测聚焦缺陷(若存在)，但不必为了此等目的而使照相机56沿着光束轴线移位。此种倾斜构型亦放宽须相对于光学头26对照相机56进行精细对准的要求，乃因倾斜及横向移动固有地对任何小的不对准进行补偿。图案化元件51以某一图案画素尺寸形成一图案，且校正总成32的一个目标可是为找出有缺陷的照射画素。出于此种目的，照相机56中的影像感测器66的影像画素尺寸应不大于图案画素尺寸{亦称作光点尺寸}。举例而言，若图案化元件51包含一在目标处的一图案画素尺寸为20μm的数位微镜器件，则只要影像感测器66的影像画素尺寸小于20μm，照相机56即能够找出该数位微镜器件中每一有缺陷的画素。作为另一选择，若不需要对光学头26进行逐画素诊断，则该照相机可具有更大画素。如早期所述，照相机56可包含物镜光学器件，该等物镜光学器件可是为可调整的，以使所投射图案在影像感测器上的放大率发生变化且因此有效地改变影像画素尺寸。图7是为一示意性地例示根据本发明一实施例，一种用于校正机器20的方法的流程图。此方法仅是作为可如何使用校正总成32的一实例而提供，但其他运作模式亦被视为处于本发明的范围内。具体而言，下文所述的方法是关于测试光学头26中发光二极体辐射源及基于数位微镜器件的图案产生器的运作，但可以一简单方式将该方法调适成校正其他类型的多头图案投射机器。视需要，可在处理器34或另一系统控制器的控制下自动地执行该方法。在一位置初始化步骤70处，处理器34藉由指示运动总成44将校正总成32移动至其开始位置来起始该方法。如上文所解释，对于每一光学头26而言，校正总成32中的照相机56相对于轴线68沿着X方向在不同位置处撷取多个影像。(视情况，在校正期间亦可使照相机56沿X方向及/或Z方向移位。)在步骤70处，将照相机56移动至第一光学头的投射场内的第一此种位置。在一照相机启用步骤72处，处理器34开启照相机，以开始撷取影像。在每一照相机位置处，处理器34通常指示受测试光学头产生若干不同测试影像，使得可检查所投射影像的所有画素。在每一测试影像中，不同的一组数位微镜器件镜将切换至「开启」位置，而其余镜则被「关闭」。在一影像起始步骤74处，处理器34设定第一数位微镜器件影像并开启发光二极体辐射源。在影像分析步骤76处，照相机56撷取所投射影像的一影像，且处理器34分析该影像。通常，在此步骤处，处理器验证：该影像中的图案与数位微镜器件曾被指示呈现的图案正确地对应，且影像聚焦品质及其他性质皆处于所规定极限以内。于在步骤76处接收并处理影像之后，在一最后一个影像检查步骤78处，处理器34检查在当前照相机位置中是否有任何其他数位微镜器件测试影像仍待评估。若是，则在一影像前进步骤80处，处理器继续指示受测试光学头设定并投射下一测试影像。然后，重复步骤76及步骤78，直至已在当前位置中撷取并评估所有测试影像为止。于在一给定照相机位置中处理最后一个影像之后，在一辐射切断步骤81处，处理器34关断发光二极体辐射源。在一最后一个位置检查步骤82处，处理器亦检查是否已在所有为评估当前光学头而必需的照相机位置中撷取影像。若否，则在一照相机移动步骤84处，该处理器指示运动总成44将校正总成32移位至下一位置。在此步骤中，举例而言，运动总成可使校正总成沿着Y轴线移动某一预定义增量。然后，在此新位置中重复步骤74至步骤81。在针对一给定光学头26于最后一个照相机位置中撷取所有所需影像之后，在一最后一个头检查步骤88处，处理器34检查刚刚所测试的光学头是否是为机器20中最后一个需要评估的光学头。若否，则在一头前进步骤90处，处理器34指示运动总成46将校正总成32移动至开始位置以评估下一光学头。然后，该处理器驱动此头以及校正总成及运动总成通过步骤74至步骤88，以在校正总成的所有不同适用位置处检查所有测试影像。最终，于在步骤88处判断已评估最后一个光学头26之后，在一资料分析步骤92处，处理器34关断照相机56并分析在前述步骤中所收集的所有资料。通常，在一比较步骤94处，处理器34将测试结果与一组基准(benchmark)相比较，以判断机器20的测试效能是否处于所规定极限以内。若是，则在一完成步骤96处，处理器记录机器20的「工作状况(health)」，从而表明测试已成功完成。必要时，处理器可更新系统参数，诸如改变其在调整由不同光学头投射的影像时所使用的校正参数，以对微小不对准或所投射强度变化进行补偿。另一方面，若比较步骤94表明机器20的效能量度其中的任一者处于所规定极限以外，则在一错误报告步骤98处，处理器34发布一错误讯息。通常，该讯息被引导至机器20的一操作者，该操作者然后可中断机器的运作并作出任何所需的调整或修理。将了解，上述实施例仅是以实例方式引用，且本发明并不限于上文已具体显示及阐述的内容。而是，本发明的范围包含上文所述各种特征的组合及子组合二者、以及该等特征的变化及润饰，该等变化及润饰是熟习此项技术者在阅读前述说明后即会联想到的且并未在先前技术中揭示。当前第1页1 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