CN103038707B - 包括校准系统的图案生成器 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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。
附图说明
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y0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息。
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引导刻度尺的轴承。
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θ)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Δt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Δt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Δt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(未示出)沿旋转器的臂902朝反射器/偏转器/光学元件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y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y刻度和y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y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(x0和y0)、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y0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y0。
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y0，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,y0)，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，y0)是已知的，因此，基本运动可通过下面的公式(1)描述。
x · = R sin ( α ) + f x ( y 0 , α ) (1)
y · = - y 0 + R cos ( α ) + S y + f y ( y 0 , α )
在公式(1)中，偏差函数fx(a，y0)和fy(a,y0)描述了需要校准的SLM图像轨迹的不可预测部分。当金字塔形棱镜1012和连接的旋转器臂1020旋转时，由式(1)所描述的轨迹提供了在SLM中的像素的一维阵列的位置y0处任意像素的运动。完美对准并且大致无误差的系统的标称路径可通过偏差函数fx(a，y0)和fy(a,y0)为零或大致为零的式(1)描述。然而，由于投影误差和光学像差，任何真实系统中由像素描述的路径不再沿着理想的圆弧。相反，由像素描述的路径沿着其上由fx(a，y0)和fy(a,y0)描述的附加偏差分别在x方向和y方向上重叠的路径。校准的目的在于确定这些偏差以及式(1)中的有效半径R和偏移Sy。
在确定了这些参数之后，例如，通过测量在相对清晰并且可循迹的校准图案上的横穿轨迹，参数可应用于补偿投射误差和光学像差。确定的参数能够实现有效的误差补偿，从而改善写入性能。
图13示出了校准板安装在台架上的示例性实施例。
参看图13，校准板1302包括反射条1300的扇区。在该实例中，台架1304沿y轴成直线地移动。图13中所示的扇区图案1300对应于上文参照图11所述的扇区图案1112。
当由SLM行式映像描述的路径穿过扇区图案1300时，所得到的相关性信号中的一组相关性峰值作为旋转器角a的函数被记录下来。相关性峰值类似于上文参照图16B论述的那些峰值。
当反复地记录台架1304的不同位置的相关性峰值时，所记录的相关性峰值将朝校准板1302上的公共线1306发散或会聚。这些公共线1306相对于扇区图案1300的位置提供了关于校准板1302相对于y轴的角向的所必需的信息。角向用于对例如校准板1302的x刻度求解。
根据至少一些示例性实施例，上文参照图10所述的校准系统1016可提供定标因数，所述定标因数用于随后所测量的校准板相对于写入器(运动轴)系统的笛卡尔坐标。
图14A示出了一个实例，其中SLM行式映像中的均匀照亮的像素块穿过垂直反射条1402上的路径。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。
更详细地，图14A示出了SLM行式映像1404中照亮的像素块1406穿过垂直反射条1402上的路径。垂直反射条1402沿y轴定向。
当SLM行式映像1404进入或离开垂直条1402的反射区域时，较低的反射率和较高的反射率之间较陡的过渡提供了图14B中所示的光学相关性信号中相对急剧的过渡。图14B中所示的光学相关性信号中相对急剧的过渡提供了沿x轴的垂直条1402位置的较高精确度。
图15A示出了其中SLM行式映像中的均匀照亮的像素块穿过水平反射条1502上的路径的实例。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。
更详细地，图15A示出了穿过水平反射条1502上的路径的SLM行式映像1504中的均匀照亮的像素块1506。水平反射条1502沿x轴水平地定向。
如图15B中所示，当SLM行式映像1504进入或离开水平条1502的反射区域时，较低的反射率与较高的反射率之间的过渡相对地不再急剧。相反，图15B中所示的相关性信号具有产生相关性信号的最大幅值的斜边。
在有限对比度的SLM情况下，未照亮区域中存在的一些背景光包绕照亮的区段，产生的信号中的背景水平可能相当大。因此，可能需要相对较大的SLM区段的照亮。然而，这可导致光学相关性信号中的过渡中更小的斜率(较不急剧的过渡)。急剧程度的下降在确定反射条的y位置时产生了较低的精度。通过使用条形码图案(例如，Barker编码方案或类Barker编码方案)，可以避免该问题。
图18A和图18B示出了根据示例性实施例的用于阐述y刻度校准的示例图。
更详细地，图18A示出了用于在确定有限比SLM图像的y位置中解决较低精度问题的实例。
如图18A中所示，SLM行式映像中的照亮的像素1800的图案被照亮，而非照亮图15A中的SLM的均匀像素块。并且，使用了水平条形码图案1802，而非图15A中所示的单个水平条。图18A中的水平条形码图案1802对应于上文参照图11所述的水平条形码图案1102。
在图18A中，当照亮的像素1800的图案在具有与照亮的像素1800图案匹配的图案的水平条形码图案1802上扫掠时，用于适当选择的图案的光学相关性信号产生单个相关性峰值。不同于参照图15A和图15B论述的实例，单个相关性峰值与背景相对良好地区分开。
该单个且清晰的相关性峰值提供了相对于图15A中所示的均匀照亮的像素块1502更高的分辨率和信噪比。
图18B示出了包括水平条形码图案1804和轨道1806的实例，轨道1806包括如上文参照图17所述的成组的垂直条之间交织的倾斜条形码图案。
图18B中的水平条形码图案1804提供了沿y轴的定标和偏移。
在倾斜条形码图案的情况下，校准系统(例如，图10中的1016)处理采样的用于x位置和y位置的相关性光束，从而在单次扫描中产生关于两条正交轴的定标和偏移的信息。这可以减少校准时间，同时保持较高的准确度。
图19是示出了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，所述校准板如上文参照例如图11和图17所述构造成用以提供关于较大区域上的变形和偏差的信息。
在掩模写入中，此类校准板通常称为"金板"(golden plate,GP)，并且用于校准和/或补偿取决于台架运动的偏差。
至少一些示例性实施例利用固定至台架的校准板或板材来提供图案生成器。台架构造成用以保持待印刷和/或待测量的工件。
至少一个示例性实施例提供了图案生成器，包括：写入工具和校准系统。写入工具构造成用以在布置于台架上的工件上生成图案。写入工具可以是LDI写入器、螺旋扫描仪、旋转扫描仪、线性扫描仪等。
校准系统构造成用以确定写入工具的坐标系与工件和台架中的一个上的校准板的坐标系之间的相关性。在工件上生成图案的同时，图案生成器还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确定的相关性来进行图案的实时对准。
如上所述，尽管示例性实施例在一些参照旋转器或旋转系统的实例中得以论述，但示例性实施例不限于此。相反，示例性实施例可适用于不同的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，它们的实例将在下文中参照图20A至图35论述。
此外，示例性实施例不应限于使用照射在校准板和/或板材的图案上的写入光束的衍射部分或反射部分。相反，在备选实施例中，照射在校准板和/或板材上的图案的单独的光束或SLM虚像可用于形成图案期间的快速实时对准。
图21示出了包括圆柱形台架的印刷平台。上文参照图10中所示的LDI写入器描述的方法、设备和/或装置也可与图21中所示的印刷平台一起实施。由于示例性实施例的理念和/或原理与上文所述大致相同，故为简短起见省略了详细的论述。
参看图21，平台包括具有上支承结构213U和下支承结构213L的机架202，以及端部支承结构214L和214R。支承结构213U、213L、214L和214R可由例如连续的金属材料部件(例如，金属片)形成。如图21中所示，支承结构213U、213L、214L和214R包括形成在其中用于温度控制的管207。支承结构213U、213L、214L和214R的温度可通过使流体(例如，空气、液体、气体等)沿方向217流经管207来控制。
或者，支承结构213U、213L、214L和214R以逐个的方式形成，其中每个支承结构213U、213L、214L和214R单个地被形成并且随后被组装。
圆柱或圆柱形台架201布置在框架202内。在一个实例中，圆柱201可具有大约1米的直径和大约2米的长度。
圆柱201使用轴承216安装在旋转轴212上。驱动装置如电机203附接至旋转轴212的一端以驱动旋转轴212，使圆柱201沿方向218旋转。圆柱201可以是，例如约500kg，并且轴承216可以是，例如流体静压轴承；然而，任何适合的轴承都可以使用。所述流体可以是例如空气、液体、气体等。流体静压轴承在本领域是公知的，因此为简短起见省略了详细的论述。
在至少一个实例中，直径约为1米并且长度约为2.5米的圆柱可通过例如流体静压轴承得以支承。旋转轴212可以是旋转器的延伸部或者可以是固定的。
仍参看图21，框架202的温度和圆柱201的温度可通过强制冷却来控制。强制冷却可通过使流体(例如，液体、空气、气体等)沿方向206流经旋转轴212来执行。框架202和圆柱201的温度可被控制在大约0℃至大约0.01℃之间的温度，0℃和0.01℃也包含在内。例如，圆柱201的温度可被控制为大约0.05℃或大约0.01℃。
图21中所示的处理平台还包括用于将工件输送至圆柱201的传送机208。将参照图25A和图25B来更为详细地论述将工件装载至圆柱201以及从圆柱201上卸载。
仍参看图21，各个端部支承结构214L和214R均包括多个其上布置、安装或固定有多个工具条302和310的安装表面211。尽管多个工具条302和310中的每一个都具有安装在其上的工具，但是为了清楚起见，图21仅示出了安装在工具条302上的单个工具301。
在示例性操作中，驱动装置203使台架201旋转至任意角度，并且工具301沿工具条302滑动，使得工具301能够接近装载在圆柱201上的工件的表面上的任意点。
工具301可以是，例如，用于在工件上建立更准确的坐标系和/或用于在形成图案期间进行快速图案对准的计量装置和/或写入工具。以用于玻璃的弯曲的校正可计算出坐标系，例如，以便在工件(例如，玻璃片)随后处于扁平状态时提供真实坐标。
在一个实例中，计量装置301可包括光学器件(未示出)，用于读取玻璃的表面上的基准点和/或工件上先前形成的和/或形成有图案的层的特征。计量装置301的光学器件可以是固定的，或可沿工具条302滑动以接近工件上的任意点。来自于计量装置301的数据可用于多种操作和/或功能。例如，来自于计量装置301的数据可用于在评估由高温处理和/或涂布/蚀刻产生的变形中用到的测量。工具301还可用于使分析工具、检查工具、形成图案的工具和/或处理工具相对于形成的图案对准、产生用于当前操作(例如，形成图案)与先前图案之间更准确的重叠的动态变形图(distortion mapon-the-fy)、在工件形成图案期间进行快速图案对准，和/或监控坐标系或支承结构中的变形和/或偏移。
图21中所示的平台具有用于工具条的多个(例如，四个)附加自由位置，并且可保持多个(例如，五个)单独的仪器，每个装置都扫描整个台架的宽度。根据本发明的示例性实施例的平台可包括任意个数的工具条以及多个可以安装在每个工具条上的工具。
图22示出了另一个示例性平台。图22的平台类似于图21中所示的平台，只是图22中的平台包括计量工具条402和检查工具条404。检查工具条404包括多个(例如，四个)光学检查头406。光学检查头406可以是彼此相同或不同的。
参看图22，如箭头所示，圆柱201旋转并且光学头404沿工具条404滑动以覆盖装载在圆柱201上的工件的整个宽度。各个光学头406用相机读取工件的条纹，并且将读取的条纹与已知的参考图案进行比较。参考图案可以是相同条纹的延时部分、来自于相同工具条或另一个工具条上的另一个工具的图案或者从数据库获得的参考图案。将读取的条纹与来自于另一个工具的相同条纹或图案的延时部分相比较称为“模对模(die-to-die)”检查，而将读取的条纹与从数据库获得的参考图案相比较称为“模对数据库(die-to-database)检查”。
图22中所示的光学检查头406可以是例如相机，比如TDI(Time Delayand Integration)相机。
图23A示出了具有多个输入和输出的圆柱装置。图23B示出了如何将圆柱布置在处理轨道内使得工件可以被俘获并且得以通过的实例。
如图23B中所示，在处理轨道1102上运送的工件1100从圆柱1104上经过或者由圆柱1104获取，取决于多个工件中的工件1100的所期望的顺序，为了清楚起见，未示出多个工件。例如，如果工件1100需要被延迟，则通过圆柱1104使工件1100离开处理轨道1102。尽管工件1100在圆柱1104上，但是其它工件可以从圆柱形台架1104上经过并且在工件1100的前面被处理。另一方面，如果不需要延迟，则工件1100从圆柱1104上经过并且继续在处理轨道1102上。该布置可以用于分析仪器，诸如用于采样质量控制的分析仪器。
圆柱1104还可用于俘获、保持以及随后在一段时间之后释放工件以改变轨道上的工件的顺序。如本领域中公知的那样，改变工序中的两个元件的顺序能够实现任意的排序，并且俘获和/或保持工件的能力也允许对工件排序。
图23C示出了多个连续地布置的圆柱机器1、机器2、机器3。尽管图23C仅示出了三个圆柱，但类似的布置可包括任意数目的圆柱。
参看图23C，图23C中的各个圆柱均可与图23B中所示的圆柱相同或大致相同，并且能够传递并俘获工件。使用图23C中所示的布置，总通过量可能与级联圆柱的数目有关。例如，圆柱越多，总通过量就越高。可以将任何工件发送给任何机器，其中，工件被处理并且随后发送回处理轨道上的物料流中。这提供了更高的灵活性以利用三件设备的结合能力。圆柱也可以是三种不同类型的设备，或者可以用于排序或改变工件之间的顺序。
由于可处理工件和/或可使用圆柱来改变工件的工作流程，故可实现更紧凑的处理单元，如图24中所述的处理单元。
图24示出了包括多个上文中参照图23A至图23C所述的圆柱的示例性处理系统。
参看图24，工件从左侧(例如，从未示出堆料机提供)进入。工件在涂布站800涂以光致抗蚀剂并且烘烤。在涂布和烘烤之后，工件在曝光站802处曝光并且在显影器804处显影。在显影之后，工件上产生的抗蚀图案由检查站808检查。如果抗蚀图案未通过检查，工件则在剥离站810处剥离并且返回涂布站800。
仍参看图24，如果抗蚀图案通过检查，则工件在蚀刻站806处蚀刻并且在检查站812处再次被检查。如果工件通过检查或存在可修复的缺陷，工件则相应地输出至堆料机或维修站。如果工件未通过检查(例如，工件不可修复)，工件则被输出以销毁并被废弃。
图25A示出了圆柱的示例性水平定向。
图25B示出了圆柱的示例性垂直定向。
当水平地装载圆柱时，如图25A，工件从传送带上取下。当垂直地装载圆柱时，如图25B所示，圆柱从导轨系统装载。
当水平地装载时，工件可通过重力保持在适当位置。除重力之外，通过推进机将工件边缘向下推到圆柱上以将工件闩锁在适当位置，水平装载的圆柱可保持在适当位置。工件可以通过真空保持在适当位置，以确保其表面紧紧地跟随圆柱的表面。
在工件的端部，工件的弹簧力可为主要力。因此，其工件的端部得以更稳固地紧固于圆柱。可以使用能够被控制以俘获或释放工件的边缘的闩状件。当释放边缘以卸载时，推进机接收所述力并且在展开的同时跟随工件的端部。推进机可以是接触式或非接触式的。
图26示出了用于在圆柱上建立坐标系的示例性设备2800。
参看图26，角度编码圆盘2802随圆柱2804旋转并且线性编码器2806沿工具的轴线布置。工具条2808核对角度编码圆盘2802的位置并且提供工具所使用的刻度。角度编码器2802可具有误差，比如旋转轴位置的不精确、角度编码的非线性和/或噪音。
图27A更为详细地示出了用以移动至标准化的工件坐标x和y的命令怎样可转变成用于台架和工具移动至特定工具和台架的坐标的命令。标准化的(或抽象的)工件坐标是例如当工件处于所期望的状态或预定状态时工件上的坐标(例如，不受力的扁平正面处于大约22.00℃的均匀温度)。此外，标准化的状态可处于特定时间，例如，在基底已经被处理过(具有可能的变形、翘曲和收缩)并且将与另一面板(例如，用于滤色镜的晶体管阵列)进行匹配之后。即使工件既不是无应力的、扁平的，也不在规定的温度处于完成状态，工件表面上的点与处于标准化状态的工件上的点之间仍可存在一对一的关系。
为了画出将呈现在完成的、回火的、扁平且无应力的工件上的特定x、y坐标处的十字，在每个时间点都存在应当画十字的点。画十字的机器可通过工具坐标和台架坐标来控制。图27A示出了用于抽象坐标的台架坐标以及工具坐标是如何定位的。
参看图27A，在S3600D，将工具移动至标准工件x、y坐标点之后，在S3602D，对于刻度尺误差以及对于由当前时间点与标准化状态之间的温度差引起的刻度尺误差，校正标准化坐标。在S3604D，校正系统变形，比如高温退火造成的收缩。
在S3606D，进一步校正夹持变形和弯曲变形。例如，这里的弯曲可以是由弯曲和夹持或其它已知变形(例如，保持力造成的压缩)造成的外表面的扩张。在至少一个示例性实施例中，利用适当(例如，完美的)对准将较薄的工件附接至台架是相对困难的。因此，将工件附接至台架并且随后测量其对于台架的失准是比较容易的。在该实例中，系统可具有测量机器坐标中的工件位置的对准传感器。所测得的失准可以在软件中应用于工件的坐标系。
仍参看图27A，在S3608D，由于与台架的失准，进一步校正已校正的坐标。此时，在S3610D，工件的坐标转换成用于台架和工具的坐标或控制参数。在轴上具有圆柱形台架和角度编码器的实例中，在S3610D，转换包括将角度以及沿圆柱轴线的工具距离转换成圆柱坐标。如果工具具有如机械手、相机或SLM的内部坐标，这些内部坐标也可以被计算。
在S3612D，将工具的偏移应用于坐标。如果使用一个以上的工具或一个以上的工具条，则要测量并储存每个工具的工具偏移以用于校正。在至少一个示例性实施例中，各个工具的偏移是相对于适合于工具性质的公共基准来测量的。例如，如果工具是相机或检测器，则公共基准可为公共参考点。如果工具是具有光束的曝光工具，则公共基准例可以是例如相机、检测器或类似装置。对于基准不易获得的或不实用的情况下(例如微型分送器)的一些类型的工具，可使用辅助的对准系统(例如，辅助检测器、相机、光源等)。然后，在S3614D，根据经过转换和校正的台架和工具的坐标使工具和台架移动。
图27B示出了用于将工具和台架的坐标转换成标准工件坐标的方法。换言之，图27B中所示的方法是图27A中所示的方法的逆方法。如图所示，例如，将一组特定的台架坐标和工具坐标记录下来并转换成抽象的工件坐标。尽管图27A和图27B中各自所示的方法是按特定顺序示出的，但这仅仅是为了举例。这些图中所示的方法的步骤之间的顺序可以颠倒，可以跳过一个或多个步骤和/或将两个或多个步骤合并成一个操作。
参看图27B，在S3614E，输入台架和工具的坐标，并且在S3612E，校正工具的偏移。在S3610E，工具和台架的坐标转换成标准工件坐标。在S3608E，由于台架的失准，进一步校正已校正过的坐标。
在S3606E，进一步校正夹持和弯曲变形。在S3604E，校正任何已知的系统变形。在S3602E，对于刻度尺误差以及对于由当前时间点与标准化状态之间的温差引起的刻度尺误差，校正标准化坐标。在S3600E，输出标准工件的(x,y)坐标点。
图28示出了根据示例性实施例的投影系统的详细视图。工件上所画出的条纹可约为140mm宽，而沿工具轴线扫描的速度可约为1m/s。条纹之间可存在大约20mm的重叠。结果，通过量约为0.1m2/秒或6m2/60秒。可以使曝光图案变形以与之前在工件上产生的图案的已知变形匹配，或者预测到可能在过程中出现的或随后在过程中由于形成图案、应力、高温处理或与变形的元件匹配所造成的变形。可以使用掩膜扫描速度相对于投影系统速度的较小变化产生沿工具轴线的故意变形。例如，在切线方向上，小变形可由圆柱的小角度运动、投影系统中一个元件的机械偏移(或倾斜)和/或掩模垂直于扫描方向的小幅运动产生。
掩模可为扁平的，但圆柱上的光场可为弯曲的。弯曲的光场可以在环形场系统中校正，这是适当的。
图29示出了若干示例性的真空或密闭环境处理，用于使用圆柱形台架形成半导体或其它装置。
参看图29，圆柱5101密封在密闭容器5102中。容器5102可以使用例如经由接入点5105引入的真空装置密封。或者，接近点5105用于控制密封容器5102的气氛。差动地泵送装载锁(load-lock)5103，以致工件5104装载到腔中的同时保持真空。在机器已经装载好之后，封闭该装载锁5103。
仍参看图29，在密封容器5102内，圆柱形台架5101用于溅射处理5100A；等离子蚀刻处理5100B；感应等离子蚀刻或沉积5100C；光子、电子或离子束摩擦5100D和/或激光退火/再结晶5100E。每一种上述处理方法在本领域中都是公知的，因此为了简短起见省略了其详细的论述。此外，尽管本文仅论述了处理过程5100A至5100E，但是也可以使用相似的或大致相似的系统执行很多其它的处理过程。根据至少一些示例性实施例，圆柱或圆柱形台架也可用作进行检查和/或修复的基础结构。
图30、图31A-31C以及图32A-32C示出了例如如图21中所示的模块化系统中可使用的不同台架。
更详细地，图30示出了平板平台。图30中所示的平台可以是轻质框架，出于举例的目的示为桁架。然而，示例性实施例可以用薄壁管建造，其温度可通过管内流动的流体(例如，空气、水和/或气体)来控制。框架可提供更为刚性的支承，用于支承工件5803的静止台架顶部5802。至少一个工具条可延伸穿过台架，也可能是多个工具条，并且标准化的支座、固定装置和连接器加上用于产生公共坐标系的基础结构，使得更容易在一个或多个工具条上构造出具有一个或多个工具的台架。图30所示出的实例包括四个工具条5804。各工具条均具有一个或多个工具5805。工具5805以相似于或大致相似于如上参照圆柱形台架所描述的方式安装或设置。工具条5804的数量以及附接至每个工具条5084的工具5085的数量可以根据应用和/或产量需求来设定。
图30还示出了驱动工具条组件的线性电机5807，并且线性电机的定子附接至杆5708，杆5708连接于分别竖立于地面上的两个支承件5709、5710之间。在另一个示例性实施例中，可以将自由移动的反质量块(countermass，未示出)连接至定子，使得线性电机的任何部分都不连接于地面。线性电机通过在工具条组件和反质量块之间施加力来使它们移动，同时保持公共的、静止的重心。一单独的系统使反质量块在一定的运动范围内保持居中，该系统包括在地面和反质量块之间施加很小的力的电机(未示出)。
图20A和图20B示出了常规筒型扫描仪的实例。在该实例中，工件可以是柔性薄片，比如塑料膜或塑料纸。在图20B，基底为旨在通过热转移(尤其是用于滤色器的生产的)来制造显示装置的薄玻璃片。
图20A和图20B中的光学写入单元可以是，例如，单点激光二极管。激光二极管可以是市售的具有诸如蓝色、红色、紫色等任何波长的激光二极管。单模激光二极管的功率可以是例如大约5mW至大约65mW(包括5mW和65mW)，多模激光二极管的功率可以是例如大约5mW至大约300mW(包括5mW和300mW)。激光二极管的电光效率可以是例如大约13%。例如，激光二极管可以同时地起到光能源和调制器的作用。或者，光学写入单元可以是SLM。
旋转器扫描仪的旋转轴线可以是垂直的、水平的或垂直线与水平线之间的任何角度。垂直轴的布置可以一直具有恒定的或大致恒定的光学写入单元的加速度。水平轴布置可更高效地处理工件，和/或更省力地处理抵消重力的需求。
图31A至图31C示出了包括圆盘旋转器扫描仪的螺旋写入设备的不同实施方案和定向方式。下文参照图31A至图31C所述的圆盘旋转器扫描仪可与例如美国专利申请第11/711,895号中所示的圆盘旋转器扫描仪相同或大致相同。由此，为了简短起见，将省略详细的论述。
参看图31A，写入设备包括支座(例如，管状支座)710和盘形旋转器扫描仪730。盘形旋转器扫描仪730包括多个光学写入单元740。
将工件720布置在工件支座710的内侧。在该实例中，支座710的中心轴线是水平布置的。支座710保持在固定位置，同时盘形旋转器扫描仪730旋转和/或沿平行于或大体平行于中心轴线的方向移动。光学写入单元740至少排成一行布置在盘形旋转器扫描仪730的外缘上，但是图31A中示出包括两行光学写入单元740。光学写入单元740面对工件支座710的内表面。
参看图31B，工件支座710的中心轴线垂直地布置。如上文参照图31A所述，工件770布置在支座710内侧。通过展平或大体展平工件770的力，工件770得以固定在支座770中。或者，工件770通过真空吸嘴固定于支座710。在该实例中，通过排除工件770与支座710之间的空气使工件770固定在支座710中。工件770和支座710是固定的，而盘形旋转器扫描仪730旋转和/或垂直地移动(例如，向上和/或向下)。
参看图31C，图31C中的写入设备类似于或大致类似于上文参照图31B所述的写入设备。然而，在图31C中的写入设备中，工件720和支座710旋转，而盘形旋转器扫描仪730沿垂直方向移动(例如，向上和/或向下)。
图32A至图32C还示出了螺旋写入设备。
参看图32A，写入设备包括支座(例如，圆柱形台架或由管状件形成的支座)810、旋转器扫描仪830和多个光学写入单元840。工件820布置于支座810外侧。工件820通过真空吸嘴(图32B中标示为850)固定在支座810上。旋转器扫描仪830在工件支座810外侧旋转，并且光学写入单元840沿径向方向向内朝支座810的中心轴发射辐射线。光学写入单元840可以是，例如，单点激光二极管、多点激光二极管或空间光调制器(SLM)。空间光调制器(SLM)可以是能够在工件820上生成印记或图案860的至少部分透射式SLM。如图32A中所示，工件支座810的中心轴线可以水平地定向。
仍参看图32A，在操作中，环形旋转器扫描仪830围绕支座810的中心轴线旋转，并且沿着相对于支座810的轴线方向且平行于支座810的中心轴线移动。此外，支座810沿着与环形旋转器扫描仪830相反的旋转方向围绕其中心轴线旋转。
图32B示出了包括固定式圆柱形支座810和旋转写入头830的实例。固定式圆柱形支座810能够保持绕覆的工件820。
参看图32B，支座810包括其中布置有校准传感器的切口870。校准传感器是可移动的或固定的。写入头830包括构造成用以在工件820上生成图案860的多个光学写入单元840。校准相机880捕捉工件820上现有的图案，以致写入图案以较高的精度得以对准，从而提高了覆盖精度。
图32C示出了包括圆柱形旋转式支座810的示例性的螺旋写入设备，支座810保持绕覆的工件820和固定式写入头830。写入头830包括构造成用以在工件820上生成图案860的多个光学写入单元840。图32C中的光学写入单元840可与图32A中的光学写入单元840相同或大致相同。
图33是用于在扁平的或大体扁平的工件上形成图案的旋转器扫描仪的透视图。
参看图33，旋转器扫描仪1520包括多个布置于旋转器扫描仪1520的扁平部分(例如，顶面和/或底面)上的光学写入单元(未示出)。多个光学写入单元布置成便于它们沿着相对于旋转器扫描仪1520的轴线方向发射电磁辐射。在一个实例中，光学写入单元可布置于旋转器扫描仪1520底部的外边缘周围。如图所示，旋转器扫描仪1520旋转和/或沿工件1510的表面移动。旋转器扫描仪1520的宽度覆盖工件1510的宽度。在示例性实施例中，旋转器扫描仪1520沿变化的方向扫描工件1510并且形成以一定角度穿过工件的较浅的轨迹，以致弧不与0°、45°或90°相切。该几何图形可用于较厚的和/或不可弯曲的掩模板。
图34为另一种写入设备的透视图。
参看图34，该写入设备包括能够保持工件1610的圆形台架1630。写入头1620布置成至少横跨圆形台架1630的直径。写入头1620包括多个布置在写入头的表面部分上的光学写入单元(未示出)，以致由光学写入头发射的电磁辐射在写入期间照射到工件1610上。
在示例性操作中，圆形台架1630旋转，因此工件1610旋转，而写入头1620垂直于圆形台架1610的旋转轴线移动。
图35示出了另一个写入设备。如图所示，该写入设备包括用于在工件2202上生成图案的旋转器扫描仪2200。图35中所示的示例性实施例类似于或大致类似于例如在图31A、图31B和/或图31C中所示的示例性实施例，只是图35中所示的示例性实施例还包括工件形状控制器2204。工件形状控制器2204沿与旋转器扫描仪2200相同或大体相同的方向扫描。在至少一个示例性实施例中，工件形状控制器2204扫描工件2202，使得工件形状控制器2204和旋转器扫描仪2200处于恒定的或大致恒定的水平对准状态。
之前所述是为了说明和描述的目的。并非旨在详尽无遗。特定示例性实施例的独立元件或特征通常并不限于该特定实例，而是在合适的情况下可以互换的，并且可以用在经过选定的实施例中，即使并未明确地示出或描述过。相同的实施例也能够以很多种方式变化。这些变化不应被看成偏离了示例性实施例，而所有这些修改拟包括于本文所述的示例性实施例的范围之内。

Claims (22)

1.一种图案生成器(1000)，包括：台架(201,1304)，布置在台架上的工件(214,1100,2202,5803)，在台架和工件其中一个上的校准板(204,304,404,604,704,904,1100,1302)，并且还包括：
写入工具(301)，构造成用以提供写入光束，用于在布置于台架上的工件上生成图案；以及
校准系统(1016)，构造成用以确定所述写入工具的写入光束的位置与所述校准板的坐标系之间的相关性，所述校准板的特征还在于；
多幅布置成用以与照射在所述校准板上的光束(200,300,706,806)的一维行式映像图案匹配的水平反射图案(1102,1502,1804)，其中，所述多幅水平反射图案构造成用以与所述照射的光束的图案匹配，以产生用于测量所述写入光束的y刻度和y偏移的光学相关性信号；以及
多组具有倾斜的反射条(104,1704,1606)组的垂直反射条(102,1104,1402,1702,1802)，所述反射条在垂直反射条之间交错排列，其中，所述多组垂直反射条构造成与所述照射的光束的一维行式映像图案(1404,1504,1604)匹配，以产生用于测量所述写入光束的x刻度和x偏移的光学相关性信号，并且其中，至少一组倾斜的反射条被设置成与所述校准板上的单次扫掠中照射的所述光束的一维行式映像图案匹配，以产生用于测量写入光束的x位置和y位置的光学相关性信号。
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1所述的图案生成器，其中，所述校准系统是构造成发射来自写入光束的单独的光束的单独的测量系统，所述写入光束包括与所述校准板上的反射图案匹配的一维图案，并且其中，由所述测量系统发射的光束进一步构造成照射在所述校准板的反射图案上，并且由所述校准板的反射图案反射，以产生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的光学相关性信号。
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(202,602,702,1020)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(202,602,702,1020)的写入扫掠之间得以确定。
9.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。
10.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述光束包括多个排列成与校准板上的反射图案匹配的一维图案的射线束。
11.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述照射在反射图案上的光束是SLM行式映像形式的行式映像。
12.如权利要求1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(306,307)。
13.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述校准板上的反射图案构造成与照射的光束的行式映像匹配，从而提供所产生的相关性信号中的单个峰值。
14.如权利要求13所述的图案生成器，其中，所述至少一组倾斜的反射条是根据Barker编码方案或类Barker编码方案构造的，从而提供在所产生的相关性信号中的所述单个峰值。
15.如权利要求1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。
16.如权利要求1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。
17.如权利要求1所述的图案生成器，其中，所述多个倾斜的反射条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。
18.如权利要求1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相关性信号的反射器。
19.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(201)。
20.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。
21.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。
22.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。
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