CN102713759A - 图案产生系统 - Google Patents

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Abstract

一种图案产生系统包括光学系统(106)和转子(100)。光学系统(106)构造成将激光图像投射至光学扫描器(104)上。转子(100)具有相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂(102)，并且还包括光学扫描器(104)。激光图像顺序被光学扫描器(104)反射至转子(100)的多个光学臂(102)中的每个光学臂内以在工件上产生图案。

Description

图案产生系统
技术领域
示例性的实施例涉及用于扫描工件和/基板(例如，用于读取和写入图案或图像的相对较大的平的基板)的图案产生器(pattem generator)、图案产生系统、工具、聚焦控制系统、方法、设备和系统。
背景技术
在相关技术的图案产生系统中，平台(stage)使工件沿一个方向前进，同时头部在垂直的方向上扫描工件。具有静止工件和x-y方向能够移动的扫描头部、或静止的头部和x-y方向能够移动的平台的图案产生系统也是已知的。
具有可移动的扫描头部的图案产生系统的一个潜在的问题是扫描头部可能需要诸如冷却水、气体和/或射频(RF)电缆的服务。电缆的弯曲也会不利地影响系统的可靠性和/或性能。类似地，很多相关技术的图案产生系统相对较重、体积较大和/或在其它方面不适于相对较快地移动。
此外，相关技术的图案产生系统中，通过x-y平台执行所有的移动，可能具有大小、质量方面的问题，以及/或者不适于相对较快地移动。
两种类型的图案产生系统还可能具有的问题是具有相对较大的惯性和/或相对较高的机械顶部(mechanical overhead)，其会限制扫描的速度和/或敏捷性。
发明内容
本发明描述了用于处理工件的一种方法和系统或设备，其中该系统包括多个旋转光学臂和光学扫描器。
在本发明的示例性实施例中，所述系统包括在工件的图案化(或测量)期间重新聚焦写入(或读取)光束的聚焦系统。聚焦系统可以提供来自聚焦传感器和/或聚焦传感器系统的位置信息和/或工件的形貌(topography)信息。
本发明的示例性实施例提供的聚焦系统可以对转子系统的平移和/或旋转(例如，z和y平移，以及X旋转)的敏感性较低(例如，显著更低)。
根据示例性实施例的聚焦马达可以应用于所有的或基本上所有的具有共同的焦点的多透镜系统，其中使用了相对较快的投射转换(projectionswap)，并且其中需要抑制(例如，最小化)振动的产生。
一些示例性的实施例提供了旋转的图案产生系统。
至少一个示例性的实施例提供了一种图案产生系统或其它工具，其包括：光学系统和转子。该光学系统构造成将激光图像投射至光学扫描器。转子包括：相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂；和光学扫描器。激光图像顺序被光学扫描器反射至转子的多个光学臂中的每个光学臂内，以在工件上产生图案。
至少一个示例性的实施例提供了用于在图案产生器或其它工具中实施的转子。至少根据该示例性的实施例，该转子包括：光学扫描器；和相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂。激光图像顺序被光学扫描器反射至转子的多个光学臂中每个光学臂内，以在工件上产生图案。
光学扫描器可以是棱镜或类似形式的角锥体光学扫描器。
根据至少一些示例性的实施例，多个光学臂中的每个光学臂可以将具有一定弓长(bow length)的图像扫描打印在工件上。每个光学臂顺序操作以打印对应的图像扫描，其中每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。
激光图像可以是静态光束的形式，并且当静态光束抵达光学扫描器的边缘时，多个光学臂是中的各光学臂之间发生投射交换。
光学扫描器和多个光学臂可以以恒定的或基本上恒定的速度旋转。光学扫描器和多个光学臂可以以相同的或基本上相同的速度旋转。
根据至少一些示例性的实施例，图案产生系统还可以包括：聚焦系统，该聚焦系统构造成在多个光学臂之间的投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和/或多个光学臂之间的聚焦长度变化改变名义聚焦位置。
根据至少一个示例性的实施例，聚焦系统还可以包括：可变形反射镜，其构造成重新聚焦用于投射激光图像的写入光束。还可以包括分束器，该分束器构造成将从可变形反射镜反射的光向着一平面导向以在所述工件上产生图案。
在至少一个其它的示例性的实施例中，聚焦系统可以包括：聚焦设备，聚焦设备构造成在多个光学臂之间的投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和/或多个光学臂之间的聚焦长度变化改变名义聚焦位置；和聚焦马达，该聚焦马达构造成驱动所述聚焦设备。
所述图案产生系统还可以包括：聚焦传感器或聚焦传感器系统，其构造成将位置信息提供给所述聚焦马达；
在处理(例如成像或测量)所述工件的光学臂的同时扫描期间，聚焦传感器可以提供用于动态重新聚焦的“实时(real-time)”位置信息。可替代地，聚焦传感器可以从工件的之前的扫描提供位置信息。
附图说明
将参照附图更详细的描述示例性的实施例，其中：
图1示出了根据一个示例性的实施例的图案产生系统或其它工具的一部分；
图2为根据一个示例性的实施例的聚焦马达的透视图；
图3为沿着图2的线III-III′截取的聚焦马达200的横截面图；
图4示出了根据一个示例性的实施例的轴上(on-axis)的作用/反作用力单元；
图5示出了根据一个示例性的实施例的离轴(off-axis)的作用/反作用力单元；
图6示出了根据另一个示例性的实施例的离轴的作用/反作用力单元；
图7示出了根据再一个示例性的实施例的离轴的作用/反作用力单元；
图8示出了用可变形反射镜执行重新聚焦的聚焦系统的示例性的实施例；和
图9和图10示出了构造成提供位置信息至用于重新聚焦(例如，动态重新聚焦)的聚焦系统和/或构造成在工件上读取/写入之前提供工件的形貌图的聚焦传感器或传感器阵列的不同实施形式和位置。
具体实施方式
现在将参考已经示出了一些示例性实施例的附图更加充分地描述示例性的实施例。附图中为了清楚起见夸大了区域和层的厚度。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
这里公开了详细的说明性的实施例。然而，为了描述示例性的实施例的目的，这里公开的具体结构和功能的细节仅是示意性的。示例性的实施例还可以实施为很多替代形式，其构造不应仅限于这里提出的示例性的实施例。
然而，应当理解，并不意图将本发明的范围限制在公开的具体的示例性的实施例。相反，本发明的范围意图覆盖落在本发明的范围内的所有改型、等同形式以及替代。贯穿附图的描述始终，相同的标记指代相同的元件。
尽管术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种不同的元件，然而这些元件不应受限于这些术语。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，第一元件可以称为第二元件，并且相似地，第二元件可以称为第一元件，而没有偏离示例性的实施例的范围。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意和全部组合。
当提及一元件“连接”或“联接”至另外的元件时，该元件可以直接地连接或联接至其它的元件，或者可以存在中间元件。相反，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”至另外的元件时，没有中间元件。用于描述元件之间的关系的其它的词语也应当以相同的方式理解(例如“位于之间”与“直接位于之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。
这里使用的术语仅是为了描述具体的实施例的目的，并不意图进行限制。除非上下文中另外的指出，这里使用的单数形式的“一”、“一个”以及“该”也意图包括复数形式。还应当理解，当这里使用术语“包含”和/或“包括”时，指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其的组的存在或附加。
还应当注意的是，在有些替代实施方式中，标出的功能/动作可以不按图中的顺序执行。例如，根据所涉及的功能/动作，连续地示出的两个图实际上可以基本上同时地执行或有时可以相反的顺序执行。
根据至少有些示例性实施例，应当广义的理解读取和写入。例如，读取可以包括对相对较大的基板或工件的显微镜测量、检查、计量测量、光谱测量、干涉测量、散射测量、上述一个或多个的组合等。写入可以包括光致抗蚀剂曝光、光学加热退火、烧蚀、通过光学束形成表面的其它改变等。示例性的基板包括平板显示器、印刷电路(PCB)、封装应用中的基板或工件、光伏面板等。
示例性的实施例可以实施为用于在基板上写入/图案化一图像的图案产生器或图案产生系统，例如包括一个或多个图像产生模块的图案产生器。
示例性的实施例还可以与测量和/或检查工具一起使用，其中该测量和/或检查工具具有一个或多个检测器、传感器(例如时间延迟和积分(TDI)传感器)、或照相机(例如电荷耦合设备(CCD))。
示例性的实施例还可以实施为在诸如三维(3D)基板的相对较厚的基板上写入图案的图案产生器或图案产生系统，或者可以实施为测量和/或检查相对较厚的工件或基板的工具，例如用于测量或检查厚度在大约2μm与大约100μm(包括2μm和100μm)之间的光致抗蚀剂、包括甚至更厚的光致抗蚀剂中的三维(3D)图案的工具。
本发明描述了用于处理工件的一种方法和系统或设备，其中该系统包括多个旋转光学臂和光学扫描器。
在本发明的示例性实施例中，该系统或设备包括在工件的图案化(或测量)期间重新聚焦写入(或读取)光束的聚焦系统。可以向聚焦系统提供来自聚焦传感器和/或聚焦传感器系统的位置信息和/或工件形貌信息。
根据本发明的示例性实施例的聚焦马达可以应用于所有的或基本上所有的具有共同的焦点的多个透镜的系统，其中使用了相对较快的投射转换，并且其中需要抑制(例如，最小化)振动的产生。
一些示例性的实施例提供了旋转图案产生系统。
至少一个示例性的实施例提供了一种图案产生系统或其它工具，其包括：光学系统和转子。该光学系统构造成将激光图像投射至光学扫描器。转子包括：相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂；和光学扫描器。激光图像顺序被光学扫描器反射至转子的多个光学臂中的每个光学臂内，以在工件上产生图案。
至少一个其它示例性的实施例提供了用于在图案产生器或其它工具中实施的转子。至少根据该示例性的实施例，该转子包括：光学扫描器；和相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂。激光图像顺序被光学扫描器反射至转子的多个光学臂中每个光学臂内，以在工件上产生图案。
光学扫描器可以是棱镜或类似形式的角锥体光学扫描器。
根据至少一些示例性的实施例，多个光学臂中的每个光学臂可以将具有一定弓长(bow length)的图像扫描(image scan)打印在工件上。每个光学臂顺序操作以打印对应的图像扫描，其中每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。
激光图像可以是静态光束的形式，并且当静态光束抵达光学扫描器的边缘时，多个光学臂中的各光学臂之间可发生投射转换。
光学扫描器和多个光学臂可以以恒定的或基本上恒定的速度旋转。光学扫描器和多个光学臂可以以相同的或基本上相同的速度旋转。
根据至少一些示例性的实施例，图案产生系统还可以包括：聚焦系统，该聚焦系统构造成在多个光学臂之间的投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和/或多个光学臂之间的聚焦长度变化改变名义聚焦位置。
根据至少一个示例性的实施例，聚焦系统还可以包括：可变形反射镜，其构造成重新聚焦用于投射激光图像的写入光束。还可以包括分束器，该分束器构造成将从可变形反射镜反射的光向着一平面导向以在所述工件上产生图案。
在至少一个其它的示例性的实施例中，聚焦系统可以包括：聚焦设备，聚焦设备构造成在多个光学臂之间的投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和/或多个光学臂之间的聚焦长度变化改变名义聚焦位置；和聚焦马达，该聚焦马达构造成驱动所述聚焦设备。
所述图案产生系统还可以包括：聚焦传感器或聚焦传感器系统，其构造成将位置信息提供给所述聚焦马达。
在处理(例如成像或测量)所述工件的光学臂的同时扫描期间，聚焦传感器可以提供用于动态重新聚焦的“实时(real-time)”位置信息。可替代地，聚焦传感器可以从工件的之前的扫描提供位置信息。
提供位置信息的聚焦传感器可以设置在与使用位置信息写入/测量工件的光学臂相同或不同的光学臂中。在某些示例性的实施例中，聚焦传感器系统可以包括构造成提供工件的形貌图的传感器的阵列，其中该形貌图在处理工件前测得。聚焦传感器系统可以设置在工具的装载区域和/或写入/测量区域中。
聚焦马达可以使用线性编码器和/或根据聚焦传感器提供的位置信息和/或根据将要被工具处理的工件的预测量的形貌图定位。聚焦马达可以使用线性光学编码器和/或根据聚焦传感器提供的位置信息和/或根据工具将要处理的工件的测量的形貌(例如，形貌图)的信息定位。
聚焦马达可以包括：构造成抵消作用在图案产生系统的移动部分上的力的配重。马达主体可以通过导热粘接剂粘结至所述配重，使得热量传至用作冷却凸缘的配重。
聚焦马达还可以包括：连接至配重的管(hose)。该管可以构造成通过真空抽吸冷却聚焦马达。软管可以连接至所述配重并构造成向所述配重供给空气。阻尼环可以安装在所述配重上并构造成抑制由所述聚焦马达的致动组件和配重之间的撞击导致的损害。聚焦马达的行程可以适应不同的工件厚度。聚焦马达根据工件的高度可以工作在不同的名义位置处。
聚焦马达还可以包括：安装在末端行程处并构造成抑制聚焦马达的碰撞损害的粘性阻尼器(viscous damper)。
根据至少一些示例性的实施例，图案产生系统还可以包括：聚焦系统，该聚焦系统构造成根据来自聚焦传感器的位置信息(例如工件的形貌图)改变用于写入激光图像的写入光束的聚焦位置。在一个示例中，聚焦系统可以包括：构造成重新聚焦写入光束的可变形反射镜。
至少一个其它的示例性的实施例提供了一种用于在工件上产生图案的方法。至少根据这个示例性的实施例，所述方法包括：通过光学系统将激光图像投射至光学扫描器上；以及通过所述光学扫描器顺序将所述激光图像反射至转子的多个光学臂中的每个光学臂内以在工件上产生图案。
根据至少一些示例性的实施例，多个光学臂中的每个光学臂可以将具有一定弓长的图像扫描打印在工件上。每个光学臂顺序可以操作以打印对应的图像扫描，并且多个光学臂中的每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。激光图像可以是静态光束的形式，并且当静态光束抵达对应的光学扫描器的边缘时，所述多个光学臂中的各光学臂之间发生投射转换。光学扫描器和多个光学臂可以以恒定的或基本上恒定的速度旋转。
根据至少一些示例性的实施例，在投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和多个光学臂之间的聚焦长度变化中的至少一个，可以改变名义聚焦位置。
根据至少一些示例性的实施例，聚焦马达还可以包括：作用/反作用力单元，该单元构造为使得作用/反作用力平行于所述聚焦马达的致动部分的运动而施加。
所述作用/反作用力单元可以是将物镜包围在轴承中的轴上的作用/反作用力单元。轴承具有的重心可以与所述聚焦马达的驱动力对准。
在一个替代的示例性实施例中，作用/反作用力单元可以是离轴的作用/反作用力单元，该单元构造为使得所述聚焦马达的驱动力位于所述重心处并且所述重心在所述驱动力的方向上。
根据至少一个示例性的实施例，旋转图案产生系统包括具有共同的光学系统的多个光学臂，其中在该光学系统中，一次使用一个光学臂将图像扫描投射和打印(写)在基板上。当静态入射光束抵达与转子的其它部分以相同的速度(例如，恒定或基本上恒定的速度)一起旋转的光学扫描器的边缘时，光学臂之间发生投射转换。在一个示例中，光学扫描器可以是角锥体光学扫描器(例如棱镜或类似)。投射转换指的是用于将图像投射和打印在基板上的光学臂的改变。也就是说，从一个光学臂投射光改变为另一个。
当使用一次用一个光学臂将图像投射至基板上的多个光学臂时，需要在投射转换期间减小传递至系统的其它部分的冲击(impulse)。因为被处理(例如，写和/或测量)的基板的表面的高度的变化可能大于光学系统的焦深(focaldepth)，所以可能需要动态聚焦。由于投射转换期间光学臂之间的聚焦长度变化，所以还可能需要动态聚焦更快速地改变名义聚焦位置。
在处理(例如成像或测量)工件的光学臂的同时扫描期间，聚焦传感器可以提供用于动态重新聚焦的“实时(real-time)”位置信息。可替代地，聚焦传感器可以从工件的之前的扫描提供位置信息。
提供位置信息(例如高度变化)的聚焦传感器可以设置在与使用位置信息写入/测量工件的光学臂相同或不同的光学臂中。
在某些示例性的实施例中，聚焦传感器系统可以包括构造成提供工件的形貌图的传感器的阵列，其中该形貌图在处理工件前测得。聚焦传感器系统可以设置在工具的装载区域和/或写入/测量区域中。聚焦马达可以使用线性编码器和/或根据聚焦传感器提供的位置信息和/或根据将要被工具处理的工件的预测量的形貌图定位。
一些示例性的实施例提供的聚焦(或对焦)系统可以对转子的平移和/或旋转(例如，z和y平移，以及x旋转)的敏感性较低(例如，显著更低)。
例如，可以通过使用在单个的轴上平移的90°的反射镜来管理聚焦机构。因为对图案布局的精度的要求相对较高，所以可能需要相对较低的噪音和相对较高的刚性以减小(例如，最小化)共振频率的振幅。为了抑制噪音，聚焦马达可以实质上没有摩擦地运行在热压结(sintered)的空气轴承套上，其中该轴承套具有相对较好的(例如优秀的)阻尼和刚性特性。
聚焦(或对焦)系统可以包括聚焦马达和将位置信息提供给聚焦马达的聚焦传感器。聚焦马达可以通过使用线性光学编码器而内部定位。根据执行投射转换所需要的时间可以设定需要的带宽。投射转换的角度可以减小(例如，最小化)以增加打印时间。然而，投射转换角度还可取决于基板的大小、几何问题和/或可能的激光作用变化的优化和调适。
根据至少一个示例性的实施例，聚焦马达可以设计成具有适应作用在致动组件上的力的配重以抑制(例如，最小化)向系统的其它部分的冲击传递。理论上传递的反作用力可以大约1700的因子缩小。配重可以通过具有相对较小的刚性的弹簧定位以使配重的共振频率相对较低，从而抑制和/或最小化冲击的传递。在一个示例中，配重可以由不锈钢制成。
为了进一步减小向系统的其它部分的冲击传递，配重具有的质量比致动组件(移动部)重大约3至大约10倍(例如，大约5倍)，并且配重移动/传递的力可以以相同的或基本上相同的因子减小。
总的质量可以被减小(例如，最小化)以增加致动组件的带宽。为了减小总的质量，传感器标尺(sensor scale)可以安装在致动组件上，并且壳体主体可以由相对较轻的材料(例如，铝等)构成。传感器标尺可以在x-y平面中位于致动组件的中心以最小化由不期望的旋转导致的定位误差。作用/反作用力单元可以定位在两个组件的重心中以消除可以导致振动的不期望的扭矩。
图1示出了根据示例性的实施例的图案产生系统或其它的工具的一部分。图1所示的装置/设备可以实施为上述图案产生器、图案产生系统或其它的工具。不过，为了清楚的缘故，图1将详述图案产生系统。
参照图1，图案产生系统包括：转子100；聚焦(或对焦)系统110；和光学系统106。转子100具有相对于彼此以第一角度布置的光学臂102。转子100还包括光学扫描器104。光学扫描器104可以是棱镜或类似形式的角锥体光学扫描器。图1所示的四个光学臂102构成了具有大约90°的转换角度的转子(光学臂之间大约分开90°)。图案产生器系统可以包括作为光学系统106的部分或联接至光学系统106的、为例如至少一个调制器的形式的图像产生装置(未示出)，该调制器例如为空间光调制器(SLM)、光栅光阀(GLV)或声-光调制器(AOM)。
在图1的光学系统106的下端部处，光学系统106将激光图像投射到光学扫描器104上。激光图像顺序被光学扫描器104反射至转子100的多个光学臂102中的每个光学臂内以在基板(未示出)上产生图案。
尽管图1所示的转子包括相对于彼此以90°布置的四个光学臂102，然而，根据示例性的实施例的转子可以包括相对于彼此成不同的角度布置的任意数量的光学臂。
根据至少有些示例性的实施例，一次通过一个光学臂在特定位置上将具有一定弓长的图像打印在基板上。在这种情况下，多个光学臂102中的每个将具有一定弓长的图像扫描打印在基板上。
激光图像可以是静态光束的形式，并且如上述，当静态入射光束抵达以恒定或基本上恒定的速度与转子100的其它部分一起旋转的光学扫描器104的边缘时，光学臂102之间发生投射转换。因此，每个光学臂102顺序操作以打印对应的图像扫描，并且，每个光学臂102打印对应的图像的时间段不重叠。
如上所述，由于各种不同的原因，示例性的实施例可能需要动态聚焦。可以由图1所示的聚焦系统110提供动态聚焦。
聚焦系统110可以包括聚焦设备和聚焦马达。聚焦系统可以构造成在多个光学臂102之间的投射转换期间和/或投射转换后，根据工件的形貌图和多个光学臂102之间的聚焦长度变化中的至少一个改变名义聚焦位置。聚焦马达可以构造成驱动该聚焦设备。根据构造，聚焦系统110可以设置在图1的光学系统106的任一端部处。在图像产生装置(未示出)不是光学系统106的部分的图案产生系统的示例中，聚焦系统110可以设置在光学系统106和图像发生装置之间，例如，在图1所示的光学系统106的上端部处。
在另一个示例性的实施例中，聚焦设备可以构造成根据聚焦传感器的位置信息改变用于投射激光图像的写入光束的聚焦位置。聚焦马达可以构造成驱动该聚焦设备。在这个示例中，聚焦系统110同样可以设置在图1的光学系统106的任一端部处。
以下将参照图2-7更加详细地描述根据示例性的实施例的聚焦马达。
在再一个示例中，聚焦系统110可以包括构造成重新聚焦写入光束的可变形反射镜。在一个示例中，可变形反射镜可以设置在图1的光学系统106的端部处。以下参照图8更加详细地描述可变形反射镜的示例性的实施例。
图2为根据示例性的实施例的聚焦马达的透视图。图3为沿着图2的线III-III′截取的聚焦马达200的横截面图。
聚焦马达200可以是聚焦系统的部分，其中该聚焦系统构造成(或聚焦马达本身构造成)在投射转换期间和/或投射转换后根据工件的形貌图和多个光学臂之间的聚焦长度的变化中的至少一个改变名义聚焦位置。
参照图2和3，聚焦马达200除了别的部件之外包括致动组件316和配重组件302，所述组件实质上或基本上没有摩擦地移动在具有相对较好的(例如优秀的)阻尼和刚性特性的四个热压结的空气轴承套202上。配重组件302构造成抵消作用在图案产生系统的移动部分上的力。
在一个示例中，聚焦传感器可以恰好设置在写入光束外的旋转光学臂102的端部处，以及/或者，传感器的阵列可以设置在工具的装载区域中以在成像前测量工件的形貌图。聚焦传感器将位置信息提供给聚焦马达200，聚焦马达200可以使用线性的光学编码器312和/或根据来自聚焦传感器的位置信息而内部定位。根据执行投射转换所需要的时间可以设定需要的带宽。如上所述，投射转换指的是从一个光学臂投射光改变为另一个。
图9和10示出了构造成向用于重新聚焦(例如，动态重新聚焦)的聚焦系统提供位置信息和/或构造成在工件上读取/写入之前提供工件的形貌图的聚焦传感器的不同实施形式和位置。
如图9所示，聚焦传感器902可以包括多个(例如，大约10个)方向反射传感器9022和多个(例如，大约25个)漫反射传感器9024。聚焦传感器902定位在对准桥(bridge)904下和/或刚好位于图案产生系统中的转子臂的位置前(例如，写入/测量区域中)。
参照图10，聚焦传感器可以是定位在对准桥1004处(例如，装载区域中)的形貌传感器1002。图10还示出了一个示例性的实施例，其中聚焦传感器1006附接至一个或多个转子臂1008(例如，定位在写入/测量区域中)。
尽管图9和10的示例性的实施例示出了定位在装载区域和写入/测量区域两者中的聚焦传感器，然而，根据示例性的实施例，聚焦传感器可以仅定位在装载和测量/写入区域中的一个中。
返回参照图2和3，根据至少一个示例性的实施例，为了减小(例如，最小化)向系统的其它部分的冲击传递，聚焦马达200包括配重组件302。理论上传递的反作用力可以大约1700倍的因子缩小。
可以由不锈钢等制成的配重302可以由具有相对较低的刚性的弹簧318定位以使配重组件302的共振频率相对低并抑制(例如，最小化)冲击的传递。
为了进一步减小向系统的其它部分的冲击传递，配重组件302具有的质量可以比致动组件316重大约3到10倍(例如，大约5倍)。在这个情况中，配重的移动/传递的力可以相同的倍数因子减小。总的质量可以被减小(例如，最小化)以提高(例如，最大化)致动组件316的带宽。
在一个示例中，为了减小总的质量，传感器标尺(scale)322可以安装在致动组件316上，并且壳体主体可以由相对较轻的材料(例如，铝等)构成。传感器标尺322在x-y平面中可以位于致动组件316的中心以最小化由不期望的旋转导致的定位误差。
作用/反作用力可以位于配重组件302和致动组件316两者的重心(COG)处或重心中以抑制(例如，消除)可以导致振动的不期望的扭矩。参照图4-7将更加详细地描述示例性的作用/反作用力单元。根据示例性的实施例，作用/反作用力单元可以这样定位，即作用/反作用力沿图2中标出的前后方向作用。
仍参照图2和3，马达主体310可以使用导热胶(或类似的粘结剂)粘到或粘结至(入)配重组件302，以传热至可以作为冷却凸缘的配重组件302。安装在致动组件316上的马达线圈可以被热隔离以抑制(例如，最小化)引起真实聚焦位置的偏移的图3所示的x方向的热膨胀，并且减小(例如，防止)图3中的可能的y方向的偏移(例如，空气轴承和接地之间)。管308可以连接至更不敏感的配重组件302以进一步地增大通过真空抽吸实现的对聚焦马达200中的热损失的消除。
聚焦马达200可以相对聚焦传感器被标定。并且，聚焦马达200的行程可以适应不同的基板厚度。因此，聚焦马达200可以依据基板的高度工作在不同的名义位置处。为了抑制(例如，最小化)噪声的传递，致动组件气源通过软管可以连接至配重组件302。
对准相对地(例如，非常地)重要，并且可以通过使用外部的对准工具(未示出)来实现，并同时通过在不同的位置304施加胶来锁定系统。用于致动组件316和配重组件302的粘性阻尼器306和314可以安装在末端行程处以抑制(例如，防止)碰撞损害。
如果配重组件302和致动组件316互相冲撞或撞击，那么阻尼环320可以安装在配重组件302上以抑制(例如，防止)损害。
图4示出了根据一个示例性的实施例的轴上的作用/反作用力单元400。
参照图4，物镜402包围在空气轴承或其它的轴承404中。轴承404具有与驱动力对准的重心(COG)。单元400可以使用相对大孔径(aperture)的马达(例如，音圈)或任意其它离轴马达方案(例如，平行的马达)，其中有或没有中心位于重心上的轴上配重406。磁体或其它类型的外部“旋转锁”阻止了物镜402的旋转，旋转锁例如为移动在平的表面上的臂和扁平的转动空气轴承。
图5示出了根据一个示例性的实施例的离轴的作用/反作用力单元500。
参照图5，两个或多个平行的轴504使用空气轴承或其它的轴承502。图5所示的示例性的实施例提供的设计中，驱动力位于重心处，其中有或没有配重，并且重心位于驱动力的方向上。物镜506定位在两个平行的轴504之间，但是在轴承502之上。额外的质量508可以增加或去除以使重心位于平行的轴504之间的中间。
图6示出了根据另一个示例性的实施例的离轴的作用/反作用力单元600。
参照图6，驱动力施加在重心处，有或没有配重，重心位于驱动力的方向上。不同构造的轴承(例如，空气轴承)604可以用于设计运动学上确定的组件。该单元还可以包括额外的质量(未示出)和物镜602。
图7示出了根据再一个示例性的实施例的离轴的作用/反作用力单元700。
参照图7，驱动力施加在重心处，有或没有配重，重心位于驱动力的方向上。通过使用不同构造的轴承(例如，空气轴承)704、706、708，可以设计运动学上确定的组件。该单元700还可以包括额外的质量(未示出)和物镜702。
示例性的实施例还提供了用可变形反射镜而不是聚焦马达执行重新聚焦(例如，动态聚焦)的方法和设备。
图8示出了用可变形反射镜执行重新聚焦的聚焦系统的示例性的实施例。
参照图8，用于重新聚焦的可变形反射镜815位于具有分束器(例如，偏振分束器)816(并且可以是波板)的构造中，其中该分束器允许光束以法向的角度反射并且将入射和出射的光束分开。分束器816将从可变形反射镜815反射的光向着平面802B导向以产生图像。
在图8中，802A指的是物平面，该物平面的图像投射至平面802B上以产生图像。产生的光束根据它们的路径通过透镜元件804A/804B。透镜元件804A/804B指的是对透镜(例如，近轴或理想透镜)的功能描述，其可以包括一个或多个物理透镜元件或透镜组件。
分束器816可以省去，例如，通过倾斜可变形反射镜815从而将入射和出射光束分开。然而，由于对于从球面的反射镜表面反射的倾斜光线，弧矢和切向的光线具有不同的聚焦位置，所以这限制了可用的重新聚焦的范围。
在图8所示的构造中，(隐含的)散光均匀地出现在轴上并且与通过散焦增大的倾斜角度的平方成比例。
偏斜(倾斜)的光线均匀地呈现在具有偏振分束器816和波片的构造中，这限制了可用的重新聚焦的范围。然而，因为反射镜的驰垂(sag)确定了重新聚焦的量，并且通过选择合适的聚焦长度和对应的反射镜的大小可以减小场点(field point)的角度，所以这个限制并不是很严重。
为了说明和描述的目的，之前提供了一些示例性的实施例的描述。但是并不意图穷尽或限制该公开。具体实施例的独立元件或特征通常不限于该具体的实施例，而是可以用于其能够应用的地方，即使没有明确地示出或描述，其也能够在选定的实施例中互换和使用。相同的元件或特征也可以变化为多种不同的形式。这样的变化不应被认为偏离了本公开，并且这样的改型意图包括在本公开的范围内。

Claims (39)

1.一种图案产生系统，包括
光学系统，该光学系统构造成将激光图像投射至光学扫描器上；和
转子，该转子具有相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂，所述转子还包括所述光学扫描器；其中，
所述激光图像顺序被所述光学扫描器反射至所述转子的多个光学
臂中的每个光学臂内，以在工件上产生图案。
2.根据权利要求1的图案产生系统，其中，所述多个光学臂中的每个光学臂将具有一定弓长的图像扫描打印在所述工件上。
3.根据权利要求2的图案产生系统，其中，每个光学臂顺序操作以打印对应的图像扫描，并且每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。
4.根据权利要求3的图案产生系统，其中，所述激光图像是静态光束的形式，并且当所述静态光束抵达所述光学扫描器的边缘时，在所述多个光学臂中的各光学臂之间发生投射转换。
5.根据权利要求1的图案产生系统，其中，所述光学扫描器和所述多个光学臂以恒定的速度旋转。
6.根据权利要求1的图案产生系统，其中，所述光学扫描器是可旋转的棱镜形式的角锥体光学扫描器。
7.根据权利要求1的图案产生系统，还包括：
聚焦系统，该聚焦系统构造成在所述多个光学臂之间的投射转换期间和投射转换后中的一种情况下，根据所述工件的形貌图和所述多个光学臂之间的聚焦长度变化中的至少一个改变名义聚焦位置。
8.根据权利要求7的图案产生系统，其中，所述聚焦系统包括：
聚焦设备，该聚焦设备构造成在所述多个光学臂之间的投射转换期间和投射转换后中的一种情况下，根据所述工件的形貌图和所述多个光学臂之间的聚焦长度变化中的至少一个改变所述名义聚焦位置；和
聚焦马达，该聚焦马达构造成驱动所述聚焦设备。
9.根据权利要求8的图案产生系统，还包括：
聚焦传感器，该聚焦传感器构造成将位置信息提供给所述聚焦马达；其中，所述聚焦马达根据所述工件的形貌和所述聚焦传感器提供的位置信息中的至少一个使用线性的光学编码器定位。
10.根据权利要求9的图案产生系统，其中，在处理所述工件的光学臂的同时扫描期间，所述聚焦传感器提供用于动态重新聚焦的实时位置信息。
11.根据权利要求9的图案产生系统，其中，所述聚焦传感器从所述工件的之前扫描提供位置信息。
12.根据权利要求9的图案产生系统，其中，所述聚焦传感器设置在与使用位置信息处理工件的光学臂相同或不同的光学臂中。
13.根据权利要求9的图案产生系统，其中，所述聚焦传感器包括：
构造成提供所述工件的形貌图的传感器阵列。
14.根据权利要求8的图案产生系统，其中，所述聚焦马达包括：
构造成抵消作用在所述图案产生系统的移动部分上的力的配重。
15.根据权利要求14的图案产生系统，其中，所述聚焦马达还包括：
马达主体，该马达主体通过导热粘接剂粘结至所述配重，使得热量传递至用作冷却凸缘的配重。
16.根据权利要求14的图案产生系统，其中，所述聚焦马达还包括：
连接至所述配重的管，所述管构造成通过真空抽吸冷却所述聚焦马达。
17.根据权利要求14的图案产生系统，还包括：
软管，该软管连接至所述配重并构造成向所述配重供给空气。
18.根据权利要求14的图案产生系统，其中，所述聚焦马达还包括：
阻尼环，该阻尼环安装在所述配重上并构造成抑制由所述聚焦马达的致动组件和配重之间的撞击导致的损害。
19.根据权利要求8的图案产生系统，其中，所述聚焦马达的行程适于不同厚度的所述工件。
20.根据权利要求8的图案产生系统，其中，所述聚焦马达根据所述工件的高度工作在不同的名义位置。
21.根据权利要求8的图案产生系统，其中，所述聚焦马达还包括：
粘性阻尼器，该粘性阻尼器安装在末端行程处并构造成抑制对聚焦马达的碰撞损害。
22.根据权利要求1的图案产生系统，还包括：
聚焦系统，该聚焦系统构造成根据来自聚焦传感器的位置信息改变用于投射激光图像的写入光束的聚焦位置。
23.根据权利要求22的图案产生系统，其中，所述聚焦系统包括：
构造成重新聚焦所述写入光束的可变形反射镜。
24.根据权利要求23的图案产生系统，其中，所述聚焦系统还包括：
分束器，该分束器构造成将从可变形反射镜反射的光向着一平面导向以在所述工件上产生图案。
25.根据权利要求22的图案产生系统，其中，所述聚焦系统包括：
聚焦设备，该聚焦设备构造成根据来自聚焦传感器的位置信息改变用于投射激光图像的写入光束的聚焦位置；和
聚焦马达，该聚焦马达构造成驱动所述聚焦设备。
26.根据权利要求8的图案产生系统，其中，所述聚焦马达包括：
作用/反作用力单元，该作用/反作用力单元构造为使得作用/反作用力平行于所述聚焦马达的致动部分的运动而施加。
27.根据权利要求26的图案产生系统，其中，所述作用/反作用力单元为轴上的作用/反作用力单元，并包括
包围在轴承中的物镜，所述轴承具有的重心与所述聚焦马达的驱动力对准。
28.根据权利要求26的图案产生系统，其中，所述作用/反作用力单元为离轴作用/反作用力单元，其构造为使得所述聚焦马达的驱动力位于所述重心处并且所述重心在所述驱动力的方向上。
29.一种用于在工件上产生图案的方法，所述方法包括
通过光学系统将激光图像投射至光学扫描器上；和
通过所述光学扫描器顺序将所述激光图像反射至转子的多个光学臂中的每个光学臂内以在工件上产生图案。
30.根据权利要求29的方法，其中，所述多个光学臂中的每个将具有一定弓长的图像扫描打印在所述工件上。
31.根据权利要求30的方法，其中，每个光学臂顺序操作以打印对应的图像扫描，并且所述多个光学臂中的每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。
32.根据权利要求31的方法，其中，所述激光图像是静态光束的形式，并且当所述静态光束抵达所述光学扫描器的对应边缘时，所述多个光学臂中的各光学臂之间发生投射转换。
33.根据权利要求29的方法，其中，所述光学扫描器和所述多个光学臂以恒定的速度旋转。
34.根据权利要求29的方法，还包括：投射转换期间和投射转换后的至少一种情况下，根据所述工件的形貌和所述多个光学臂之间的聚焦长度变化中的至少一个，由聚焦系统改变名义聚焦位置。
35.一种用于在图案产生器或其它工具中实施的转子，所述转子包括：
光学扫描器；和相对于彼此以第一角度布置的多个光学臂；其中，
激光图像顺序被所述光学扫描器反射至所述转子的多个光学臂中
每个光学臂内，以在工件上产生图案。
36.根据权利要求35的转子，其中，所述多个光学臂中的每个光学臂将具有一定弓长的图像扫描打印在工件上。
37.根据权利要求36的转子，其中，每个光学臂顺序操作以打印对应的图像扫描，并且多个光学臂中的每个光学臂打印对应的图像扫描的时间段不重叠。
38.根据权利要求37的转子，其中，所述激光图像是静态光束的形式，并且当所述静态光束抵达所述光学扫描器的对应边缘时，所述多个光学臂中的各光学臂之间发生投射转换。
39.根据权利要求35的转子，其中，所述光学扫描器和所述多个光学臂以恒定的速度旋转。
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