[go: up one dir, main page]

KR101657056B1 - 가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암 - Google Patents

가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암 Download PDF

Info

Publication number
KR101657056B1
KR101657056B1 KR1020117015450A KR20117015450A KR101657056B1 KR 101657056 B1 KR101657056 B1 KR 101657056B1 KR 1020117015450 A KR1020117015450 A KR 1020117015450A KR 20117015450 A KR20117015450 A KR 20117015450A KR 101657056 B1 KR101657056 B1 KR 101657056B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
workpiece
optical
image
relayed
recording
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020117015450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110098777A (ko
Inventor
토르브외른 잔트스트룀
슈텐 린다우
Original Assignee
마이크로닉 마이데이타 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이크로닉 마이데이타 에이비 filed Critical 마이크로닉 마이데이타 에이비
Publication of KR20110098777A publication Critical patent/KR20110098777A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101657056B1 publication Critical patent/KR101657056B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • G03F7/70366—Rotary scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
    • G03F7/70291—Addressable masks, e.g. spatial light modulators [SLMs], digital micro-mirror devices [DMDs] or liquid crystal display [LCD] patterning devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/70391—Addressable array sources specially adapted to produce patterns, e.g. addressable LED arrays
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

본 출원은 이미지를 기록 및 판독하기 위하여 대형 평판을 스캐닝하는 기술에 관한 것이다. 평판 디스플레이, PCB 및 광전지 패널이 예시되어 있다. 기록과 판독은 광의로 해석되어야 하며, 즉 판독은 대형 가공물에 대한 현미경 관찰, 검출, 계측, 분광, 간섭, 산란 등을 의미할 수 있고, 기록은 포토레지스트의 노출, 광열에 의한 소둔, 흡열 또는 광빔에 의한 표면 변화 생성을 의미할 수 있다. 특히, 본 발명자들은, 통상의 직선 운동을 따르는 대신, 스캐닝할 때 가공물(1111,1112)을 가로질러 원호를 형성하는 회전 아암 또는 스윙암(1140A, 1140B, 1140C)을 이용한 기술을 개시한다.

Description

가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암{ROTATING ARM FOR WRITING OR READING AN IMAGE ON A WORKPIECE}
본 출원은 2008년 12월 5일자에 "가공물에 걸쳐 이미지를 투사 또는 판독하는 회전식 프린팅 암을 이용한 장치 및 방법"이란 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/200,970호를 우선권 주장한다.
본 출원은 이미지를 기록 및 판독하기 위하여 대형 평판을 스캐닝하는 기술에 관한 것이다. 평판 디스플레이, 인쇄회로기판(PCB) 및 광전지 패널이 예시되어 있다. 기록과 판독은 광의로 해석되어야 하며, 즉 판독은 대형 가공물에 대한 현미경 관찰, 검출, 계측, 분광, 간섭, 산란 등을 의미할 수 있고, 기록은 포토레지스트의 노출, 광열에 의한 소둔, 흡열 또는 광빔에 의한 표면 변화 생성을 의미할 수 있다. 특히, 본 발명자들은, 통상의 직선 운동을 따르는 대신, 스캐닝할 때 가공물을 가로질러 원호를 형성하는 회전 아암 또는 스윙암을 이용한 기술을 개시한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스캐닝 기술의 일예를 도시하고 있다. 스테이지(120)상에 평탄한 가공물(110)이 위치되고, 기록 또는 판독 헤드(130)가 이를 스캐닝한다. 헤드(130)가 특정 방향으로 스캐닝할 때 상기 스테이지(120)는 가공물(110)을 일방향으로 전진시킨다. 헤드(130)와 가공물(110) 사이에 최종렌즈(150)가 위치될 수 있다. 다른 시스템은 정지 상태의 가공물과, x-y축과 같은 수직축을 따라 이동하는 스캐닝 헤드를 갖는다. 또 다른 시스템은 정지 상태의 스캐닝 헤드와, 수직축을 따라 이동하는 스테이지를 갖는다. 이러한 구조들은 각각 유효 스캐닝 속도에 영향을 주는 고유의 기계적 특성을 갖는다.
예를 들어, 스캐닝 헤드는 냉각수, 가스 또는 RF 케이블(132)과 같은 부대설비를 종종 필요로 한다. 케이블과 지지 부재의 굴곡은 안정성과 성능 모두에 영향을 줄 수 있다. 부대설비가 갖춰진 일부 기록 및 판독 헤드들은 무겁거나, 대형이거나, 고속 운동에는 적당하지 않다.
통상적으로 x-y 스테이지 운동에 의존하는 시스템들은 외부 진동에 의해 상대적으로 영향을 받지 않고 처짐을 회피하도록 강도가 매우 강하고 큰 관성의 무거운 스테이지를 갖는다. 무거운 스캐닝 스테이지는 방향을 전환할 때 가속과 정지를 위해 질량에 비례하여 힘을 필요로 한다.
타겟 표면이 커지고 더 얇고 보다 용이하게 변형되는 재료로 제조됨에 따라, 기록과 관련된 문제점이 증가한다. 스테이지가 대형화될수록, 강도는 증대되어야 한다. 보다 용이하게 변형되는 재료는 피스(piece)별로 한 층에서 다음 층까지 패턴 조작(pattern manipulation)을 필요로 한다.
따라서, 개선된 수율을 가진 신규한 고속 스캐닝 구조의 개발이 요구된다. 상대적으로 저렴한 고성능의 시스템이 요구된다.
본 출원은 이미지를 기록 및 판독하기 위하여 대형 평판을 스캐닝하는 기술에 관한 것이다. 평판 디스플레이, PCB 및 광전지 패널이 예시되어 있다. 기록과 판독은 광의로 해석되어야 하며, 즉 판독은 대형 가공물에 대한 현미경 관찰, 검출, 계측, 분광, 간섭, 산란 등을 의미할 수 있고, 기록은 포토레지스트의 노출, 광열에 의한 소둔, 흡열 또는 광빔에 의한 표면 변화 생성을 의미할 수 있다.
본 발명은 가공물에 기록하는(또는 가공물로부터 판독하는) 장치 및 방법을 제공하고, 고정식 광학 이미지 디바이스, 예를 들어 변조기(modulator)(또는 탐지기(detector))를 이용하여 릴레이(relayed)된 이미지 정보를 형성(또는 수집)하고, 상기 고정식 광학 이미지 디바이스와 상기 가공물의 표면 사이에 하나 이상의 회전 아암의 광학기기(optics)를 따라 상기 이미지 정보를 더 릴레이하는 것을 포함한다.
특히, 본 발명자들은, 통상의 직선 운동을 따르는 대신, 스캐닝할 때 가공물을 가로질러 원호를 형성하는 회전 아암 또는 스윙암을 이용한 기술을 개시한다. 본 발명의 일 양태는 상기 암이 회전하는 디스크 또는 로터에 방사상으로 배치될 수 있고, 상기 로터가 수개의 암, 예를 들면, 2개, 3개, 4개, 6개 또는 8개의 암을 가질 수 있어서, 단위 시간당 스캐닝되는 표면적을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 무겁고, 복잡하며, 손상되기 쉬운 기계 부품 또는 고가이거나 많은 연결구와 주변기기가 필요한 부품이 상기 로터의 센터 또는 허브 부근에 고정식으로 배치될 수 있으며, 다수의 암에 의해 공유될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 로터의 허브 부근에 고정식으로 배치된 이미지 디바이스와 상기 가공물 사이에서 상기 방사상 암을 통해 이미지가 릴레이되고, 상기 로터가 회전할 때, 릴레이된 이미지가 비회전, 본질적으로 비회전하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 로터가 회전할 때, 부분 이미지가 생성되고, 상기 부분 이미지가 함께 연결(stitched)되어 연속적으로 휘어진 스트라이프로 된다. 본 발명의 또 다른 양태는 상기 부분 이미지의 연결은 본질적으로 비회전하는 비트맵으로 이루어지며, 비트맵에서 픽셀 그리드는 이미지마다 변위된다. 본 발명의 또 다른 양태가 특허청구범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에 개시되어 있다.
도 1은 평행한 스워스(swaths)에 평탄한 가공물을 노출하고, 왕복 스캐닝 운동하는 종래 기술의 시스템을 도시한 도면이고,
도 2는 도 1과 동일한 가공물이 고정식 기록 헤드와 회전식 스캔 광학기기를 이용한 회전 운동에 노출되는 예시적 실시예를 도시한 도면이며,
도 3은 상기 스캔 광학기기에 대해 이미지가 동일한 방향성(orientation)으로 출입하는 예시적 실시예를 도시한 도면이고,
도 4 및 도 5는 상기 고정식 이미지 디바이스가 2차원일 때 연속적인 스템프의 연결을 도시한 도면으로서, 대안적으로, 상기 고정식 이미지 디바이스와 상기 가공물의 표면 사이에서 정보를 릴레이하기 위해, 스템핑 운동(stamping action) 대신 스위핑 운동(sweeping action)이 이용될 수 있으며,
도 6은 도 3과 동일한 유형의 스캐닝 운동을 도시하고 있으나, 이미지가 180도 회전된 상태이고,
도 7은 비회전 픽셀 맵과 호환가능하며, 회전되어 등방성으로 확대된 이미지를 상부열에 도시하고 있고, 하부열에는 호환성없는 역전된 이미지의 예를 도시하고 있으며,
도 8a 내지 도 8c는 비회전 픽셀 맵을 제공하는 스캔 광학기기의 예를 도시하고 있고,
도 9는 이미지 회전을 위한 도브 프리즘(Dove prism)을 갖고, 상기 스캔 광학기기로부터의 출구에서 상기 이미지의 소정의 방향성으로 설정될 수 있는 미러 시스템을 갖춘 예시적 실시예를 도시한 도면이며,
도 10a 및 도 10b는 허브의 중심에서 회전축상으로 돌출된 기록 또는 판독 디바이스를 갖춘 한 쌍의 on-axis 방식의 기록 또는 판독 시스템을 도시한 도면이고,
도 11은 3개의 암을 구비한 스캐닝 시스템과, 한 쌍의 가공물이 허브의 대향하는 측면에서 기록되고 있는 상태를 도시한 도면이며,
도 12a 및 도 12b는 8개의 암을 갖춘 off-axis 실시예를 도시한 도면으로서, 어떻게 허브의 회전 프리즘이 각 암에 대해 이미지 데이터를 차례로 릴레이하는지를 나타낸 도면이고,
도 13a 및 도 13b는 on-axis 방식과 off-axis 방식의 릴레이 암을 비교한 도면이며,
도 14a 및 도 14b는 가공물에 수직한 광학축을 생성하는 대안을 도시한 도면이고,
도 15는 피라미드 미러 다음에 튜브 렌즈를 배치한 광학적 구성을 도시한 도면이며,
도 16a 내지 도 16c는 이미지의 방위각 배향(azimuthal orientation)을 유지하는 조건을 도시한 도면이고,
도 17은 회전축에 평행하게 인보드 릴레이 레그(inboard relay leg)를 유지하여 릴레이된 이미지의 회전을 완화시키는 또 다른 광학적 구성을 도시한 도면이며,
도 18 및 도 19는 4면 및 3면 피라미드 미러의 사용을 도시한 도면이고,
도 20은 소형 대물 렌즈의 사용을 도시한 도면이며,
도 21은 빔이 입사동(entrance pupil)에 포커싱되어 텔레센트릭(telecentric) 대물 렌즈 시스템을 통해 릴레이되는 구성을 도시한 도면이고,
도 22a 및 도 22b는 대형 피라미드 미러의 사용과, 더 소형의 피라미드 미러를 사용할 수 있도록 하는 광학기기를 비교한 도면이며,
도 23은 단순화된 광학기기를 도시한 도면이고,
도 24는 가능한 이미지 발생기(IG1-8)와 예시적 이미지 검출기(ID)를 함께 개시한 기술의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명하기 위해 바람직한 실시예를 개시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 의해 규정된다. 당업자라면 하기된 상세한 설명에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
이하의 설명은 릴레이 광학기기와 회전식 암을 갖춘 프린팅 또는 판독 디바이스의 실시예를 포함하며, 상기 암의 일단에는 허브가 배치되고 타단에는 광학기기가 배치되며, 상기 광학기기는 가공물의 표면과 이미지 정보를 커플링한다. 상기 허브에서의 광학 커플링은 회전축과 on-axis 방식 또는 off-axis 방식으로 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명은 가공물에 기록하는(또는 가공물로부터 판독하는) 장치 및 방법을 제공하고, 고정식 광학 이미지 디바이스를 이용하여 릴레이된 이미지 정보를 형성(또는 수집)하고, 상기 고정식 광학 이미지 디바이스와 상기 가공물의 표면 사이에 하나 이상의 회전 아암의 광학기기를 따라 상기 이미지 정보를 더 릴레이하는 것을 포함한다. 상기 가공물의 표면을 가로질러 휘어진 스트라이프를 반복적으로 스위핑함으로써, 상기 가공물 상의 부분 이미지를 함께 연결하여 중첩된 부분 이미지로부터 인접 이미지(contiguous image)가 기록될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광학 이미지 디바이스와 상기 가공물의 표면 사이에서 릴레이된 패턴 정보, 예를 들어 부분 이미지는 실질적으로 일정한 방위각 배향(azimuthal orientation)으로 릴레이된다. 또 다른 실시예에서, 상기 광학 이미지 디바이스에서의 세트 이미지가 상기 가공물에 릴레이된 세트 이미지 버전에 대해, 상기 릴레이된 버전이 회전식 광학 암의 5도 이상의 스위프(sweep)로 분리될 때의 각관계에서 0.5도 이하의 회전편차로 일정한 각관계(angular relationship)를 유지하는 경우, 상기 릴레이된 이미지 정보의 방위각 배향은 실질적으로 일정하다.
상기 프린팅 암이 스위핑하는 동안 이미지의 방위각 배향을 유지함으로써, 가공물의 표면을 나타내는 인접 픽셀 맵을 생성할 수 있다. 본 발명의 일부 양태에서, 픽셀 그리드는 연속하는 부분 이미지들 사이에서 변위되고, 시스템의 데이타 패스(path)는 각 필드의 변위를 알아야만 한다. 데이타 패스에서의 계산 작업들(computational operations)은, 가공물에 기록하기 전 또는 가공물로부터 판독할 때 부분 이미지의 연결을 제공하기 위하여, 필드의 변위를 보상하도록 사용될 수 있으며, 예를 들면, 데이타에서의 피쳐(feature)가 변위를 보상하기 위해 이동되어야 한다.
본 발명의 일 양태는 상기 암이 회전하는 디스크 또는 로터에 방사상으로 배치될 수 있고, 상기 로터가 수개의 암, 예를 들면, 2개, 3개, 4개, 6개 또는 8개의 암을 가질 수 있어서, 단위 시간당 스캐닝되는 표면적을 증대시킬 수 있다. 다른 양태는 무겁고, 복잡하며, 손상되기 쉬운 기계 부품 또는 고가이거나 많은 연결구와 주변기기가 필요한 부품이 상기 로터의 센터 또는 허브 부근에 고정식으로 배치될 수 있으며, 다수의 암에 의해 공유될 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태는 상기 로터의 허브 부근에 고정식으로 배치된 이미지 디바이스와 상기 가공물 사이에서 상기 방사상 암을 통해 이미지가 릴레이되고, 상기 로터가 회전할 때, 릴레이된 이미지가 본질적으로 비회전하는 것이다. 본 발명의 또 다른 양태는 상기 로터가 회전할 때, 부분 이미지가 생성되고, 상기 부분 이미지가 함께 연결되어 연속적으로 휘어진 스트라이프로 된다. 본 발명의 또 다른 양태는 상기 부분 이미지의 연결은 본질적으로 비회전하는 비트맵으로 이루어지며, 비트맵에서 픽셀 그리드는 이미지마다 변위된다.
릴레이 광학기기를 인용하여 본 기술을 개시하였는데, 이는 릴레이 광학기기가 가공물에 대한 기록 또는 가공물로부터의 판독에 사용될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 본 기술은 대면적 마스크 또는 PCB에 직접 기록하는데 유용하다. 또는, 대면적 마스크를 검사하는데 사용될 수 있다. 본 기술은 스테이지와 같은 가공물 위치결정 기구와 함께 사용되며, 그 세부사항은 본 출원의 범주를 벗어난다.
본 기술의 특히 유용한 몇가지 응용예는, 웨이퍼의 전후면, PCB, 빌트업 및 인터포서(interposer) 기판과 같은 전자 기판에 대한 패턴 기록, 가요성 상호연결 기판, 그리고 마스크, 스텐실, 템플릿 및 다른 마스터를 위한 것이다. 이와 유사하게, 상기 로터 기록기는 디스플레이 패널, 전자종이, 플라스틱 로직 및 광전지의 패터닝을 위해 사용될 수 있다. 이 패터닝은 포토레지스트의 노출에 의해 이루어질 수 있으나, 용융, 증발, 흡열, 열용단, 레이저 유도 패턴 전달, 풀림, 열분해 및 광유도 식각과 증착 등의 열처리 또는 광화학적 처리와 같은 다른 빛의 작용에 의해서도 이루어질 수 있다.
본 발명은 통상의 데카르트 평판 xy 스테이지를 폴라 스캐닝 운동으로 대체한다. 주요한 장점은 높은 수율, 경제적 그리고 기계적 단순화이다. 상기 스캐닝 운동은 직선운동보다 높은 정확도로 실행하기가 기계적으로 더 용이한 회전운동으로 이루어진다. 로터 주변부 상의 포인트에 대한 위치결정 정확도는 베어링의 품질과 각 인코더의 정확도에 의해 결정되며, 이 부품들은 모두 고품질의 것을 상업적으로 구입할 수 있다. 두 번째 장점은 스캐닝하는 동안, 그리고 스캐닝 스트로크 사이에서 진동과 순간력을 감소시키는 것이다. 균형이 잘 잡힌 로터는 지지 구조에 대해 진동 또는 반작용력을 본질적으로 방출하지 않는 반면, 왕복 직선 운동은 모우멘텀을 스트로크당 두번 전환할 필요가 있고 그 때 강한 요동을 발생시킨다. 네 번째 장점은 기계적 오버헤드가 거의 없으면서도 스캐닝 속도가 높다는 것이다. 수개의 암을 가진 로터의 경우, 각각의 스트로크중 단지 일부만 희생될 필요가 있다. 예를 들어, 4개의 암을 가진 로터는 80도 원호를 스캔할 수 있으며, 1회전 스캐닝에서 360도중 4×80=320도의 스캐닝이 이루어진다. 왕복 운동은 보다 많은 기계적 오버헤드를 필요로 하고, 스캐닝 속도가 증가할수록 오버헤드는 더 커진다.
높은 스캐닝 속도와 저감된 기계적 오버헤드 면에서 유리한 점 때문에 종래 기술의 드럼 스캐너와 드럼 플로터(plotter)에서도 회전 운동이 이용되었다. 그러나, 기판, 특히 드럼에 장착할 수 없는 대형 기판에 대하여, 기계적 복잡성 때문에 회전이 이용되지 않았다. 본 출원인은 대형 평판형 가공물 위로 고정식 이미지 디바이스가 작은 필드를 고속으로 스캐닝하도록 하여 인접 이미지로 함께 연결하는 실용적인 방법을 발견하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 매우 높은 데이터 속도와 처리량을 구현할 수 있고, 이러한 특성이 유용한 다른 유형의 패터닝, 즉 포토-세팅, 프린팅, 제판(engraving), 보안 마킹(security marking) 등에 사용될 수 있다. 상기 로터는 높은 회전속도에서도, 예를 들어, 60, 120, 300, 600rpm 또는 그 이상에서도 부드럽게 움직이고 기계적 오버헤드가 작다. 로터 주변부의 속도인 스캐닝 속도는 비교가능한 왕복 시스템보다 더 높을 수 있으며, 예를 들어, 2, 4, 8, 20㎧ 또는 그 이상일 수 있다.
가능한 시스템의 일 예는 직경이 1미터이고, 초당 3.3회 회전하며, 구심가속도가 20g인 로터이다. 상기 가속력이 회전 부품에 일정한 힘을 가하게 됨에 따라, 중량이 50그램인 렌즈는 바깥쪽으로 10N의 항력을 느끼게 된다. 4개의 암으로 초당 13 스트로크, 10㎧의 주변부 속도로 기록하지만, 왕복 스테이지로는 거의 불가능한 기계적 속도이다. 더욱이, 베어링의 균형과 디자인을 적절히 맞추면, 부드럽게 동작하고, 기계적 정밀도가 높아지며, 단지 약간의 동력만 유지하면 된다. 상기 이미지 발생기가 가공물에 1D 부분 이미지를 생성하기 위해 사용되는 2㎒ 프레임 속도의 미소기계적 1D SLM이라면, 상기 SLM의 리로딩(reloading)은 스캐닝 방향을 따라 5마이크론마다 이루어지고, 픽셀 사이즈는 5×5 마이크론일 수 있으며, 15마이크론 미만의 선폭으로 기록될 수 있다. 미소기계적 SLM, 예를 들어 약 8000×1 픽셀을 가진 1D SLM의 경우, 각각의 스트로크는 40㎜ 폭의 스트라이프를 패턴으로 채우고, 비선형 스캔이므로 약간 감소하여 초당 0.3평방미터 또는 분당 20평방미터를 도포한다. 이는 다른 기록 기술에 비해 매우 높은 도포율이다.
본 발명의 중요한 양태는 가공물에 본질적으로 비회전 이미지를 인쇄하는 회전식 광학기기의 도입이다. 또한, 본 발명은 정확하게 비회전 이미지를 위한 조건을 제시한다. 특수한 경우에서, 예를 들어, 로터의 허브 부근의 물리적 공간 때문에, 이들 조건에서 약간 벗어나는 것이 적합할 수 있다. 본 발명은 작은 각 편차에 대해서도 유효하지만, 이 편차는 데이터 핸들링을 위해 보정되어야 한다. 이에 대해서는 차후에 계속 설명한다.
따라서, 본 발명은 다른 기록(또는 판독) 기술에 비해 매우 높은 도포율로 가공물에 패턴을 고속으로 기록(또는 판독)하는 회전식 스캐닝 구조를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 전술한 바와 같이, 본 발명의 회전식 스캐닝 구조는 15마이크론 미만의 선폭으로 기록될 수 있도록 한다. 통상적으로 x-y 스테이지 운동에 의존하는 종래 기술의 기록(또는 판독) 시스템들은 처짐을 회피하도록 강도가 매우 강하고 큰 관성의 무거운 스테이지를 갖는다. 이와 같이 무거운 스테이지는 방향을 전환할 때 가속과 정지를 위해 질량에 비례하여 힘을 필요로 한다. 높은 회전속도에서도 부드럽게 움직이고 기계적 오버헤드가 작은 회전식 스캐닝 구조를 도입함으로써, 본 발명은 종래기술의 x-y 스테이지 시스템의 무거운 스테이지와 큰 관성과 관련하여 전술한 문제점도 해소하는 개선된 성능의 해결책을 제공한다.
암이 가공물을 스캐닝할 때, 상기 광학기기는 이미지의 방위각 배향을 유지하면서 회전 아암을 통해 이미지를 릴레이한다. 본 발명자들은 하기의 예로서 방위각 배향을 규정한다; 암이 시계에서 정오를 향하고 있다고 가정한다. 이 위치에서, 시계에서 정오와 대비하여, 문자 "R"은 광학기기의 양단부에서 직립(upright) 방위각 배향을 갖는다. 그 다음, 상기 암이 10시 또는 2시에 재위치될 때, 문자 "R"은 광학기기의 양단부에서 여전히 직립 방위각 배향을 갖는다. 기록 디바이스에서, 투사된 "R"은 3개의 모든 위치, 즉 10시, 12시 및 2시에서 동일한 직립 방위각 배향으로 프린팅된다. 또는, 검출 디바이스에서, 가공물 상의 10, 12 및 2 포지션에 직립으로 위치된 3개의 "R" 이미지는 동일한 것으로 보여진다. 대안적으로, 문자 "R"은 상기 광학기기에 의해 뒤집히거나, 회전되거나, 변형될 수 있다. 이러한 변형이 이루어진 후에도, 투사된 이미지는 3개의 모든 위치, 즉 10시, 12시 및 2시에서 여전히 동일한 방위각 배향을 갖는다. 방위각 배향을 유지하면, 프린팅을 단순화할 수 있다. 도 4는 비회전 광학기기를 구비한 로터가 회전할 때 기록되거나 판독되는 필드(445)를 도시하고 있다(예를 들어, 허브(430)의 SLM 또는 CCD 카메라로부터, 예를 들어, 2차원 필드). 도 4의 필드들은 수평 방향의 픽셀 그리드가 유지되도록 선택된 인터벌에서 얻어진 것이다. 수직 방향의 픽셀 그리드는 스트라이프의 곡률에 의해 주어진 변위만큼 각 필드마다 상이하다. 도 5는, 유사한 예를 도시한 도면으로서, 여기서, 필드는 수평 그리드를 고려하지 않고, 예를 들면 등거리 시간에서 얻어진 것이다. 픽셀 그리드는 연속 필드사이에서 x 및 y에서 모두 변위된다. 인접 이미지로 함께 연결하기 위해, 시스템의 데이타 패스는 각 필드의 변위를 알아야만 한다.
기록 시스템에 있어서, 데이타에서의 피쳐는 변위를 보상하기 위해 이동되어야 하며, 기록 하드웨어를 위한 비트맵을 생성할 때 픽셀 그리드 변위가 고려되어야 한다. 판독 시스템에 있어서, 예를 들어, 다수의 이미지로부터 파노라마로 함께 연결하는 사진에 사용되는 공지의 방법으로 필드가 연결될 수 있다. 모든 경우에 있어서, 변위된 필드에서 이미지 디바이스에 의해 핸들링되는 표면상의 물리적 이미지가 존재하며, 데이타 패스 또는 이미지 프로세싱 컴퓨터에서, 즉 기록 전 또는 판독 후, 상기 물리적 이미지는 기록 또는 판독 하드웨어를 참조하지 않고 인접 이미지로서 존재하고, 즉 인접 이미지의 모든 부분들이 공통의 기준 그리드를 갖는다.
부분 이미지를 나타내는 비트맵은, 부분 이미지의 그리드가 기계 기하학으로 결정된 후, 하드웨어의 그리드와 기준 그리드 사이에서 이미지 처리 분야에서 공지된 방법, 예를 들면, 소위 "이미지 모핑(image morphing)"으로 불리는 알고리즘에 의해 전환될 수 있다. 변위된 이미지 필드를 함께 연결하기 위해 본 출원인에 의해 안출된 신호 처리 방법이 회전된 이미지 필드와 함께 사용될 수 있다. 소규모의 회전은 대규모의 회전 보다 처리가 훨씬 더 용이하며, 대규모의 회전은 무아레 효과(moir effect), 해상도 감소 및 센서 면적의 비효율적 사용과 관련한 문제가 있다. 따라서, 비회전 필드가 보다 용이하며 이미지 품질과 속도면에서 더 우수하고, 차선책은 이웃한 부분 이미지 사이에서 픽셀의 일부만큼만 회전하는 필드이다.
상기 회전식 광학암에 의해 유지되는 이미지 배향(image orientation)으로 인하여, 도 5에 도시한 바와 같이 스템프들 사이의 중첩이 각 회전경로에 따라 변하여도, 중첩하는 이미지의 연산이 가능하거나 단순화된다. 예를 들어, 복사에 의해 생성된 하나의 이미지 "스템프"는, 이미지의 회전이나 왜곡에 대해 걱정하지 않고, 단순한 변위 벡터로 다른 것과 연관지어질 수 있다. 가공물이 움직이고 있다면, 제 2 변위 벡터가 플래시들 사이에서 그 가공물의 움직임을 설명할 수 있다. 상기 2개의 변위 벡터는 더해질 수 있다.
이하, 두가지의 광학적 배열 패밀리를 도시하고 설명한다. 첫번재 패밀리는 회전축상의 광학 릴레이를 이용한다. 두가지 실시예에서, 평탄형 미러와 곡선형 미러가 on-axis 방식으로 배치된다. 변형예에서, 하나 또는 그 이상의 암이 허브와 가공물을 스위핑하는 암의 말단 사이에서 정보를 릴레이하기 위해 이용될 수 있다. 두번째 패밀리는 허브 부근에 off-axis 방식으로 배치된 광학 릴레이를 이용한다. off-axis 릴레이의 예로서, 삼각형, 사각형 피라미드와 다면 미러와 같은 미러가 포함된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 광학 릴레이는 on-axis 또는 off-axis방식으로 배치될 수 있고 회전축을 중심으로 회전하는 프리즘 또는 미러와 같은 이미지 편향 디바이스이다. 상기 이미지 편향 디바이스는 예를 들어 회전 운동과 같은 고유의 운동을 가진 별도의 구성요소일 수 있으며, 적어도 소정의 시간 주기 동안 허브의 회전축의 회전 운동과 동기화되거나, 또는 상기 이미지 편향 디바이스가 회전 허브의 일부분일 수도 있다.
하나 또는 그 이상의 회전식 광학 릴레이 암을 이용하여 상당한 스캐닝 속도를 구현할 수 있다. 가공물의 보다 넓은 스트라이프가 스캐닝될 수 있기 때문에, 가공물의 운동이 스캐닝 광학기기 만큼 회전식 광학기기에서 많이 역전될 필요가 없다. 대안적으로, 넓은 스캔 필드를 구현하기 위해 더 저렴한 광학기기가 사용될 수 있다.
도 2, 도 4 및 도 5는 직선운동을 이용하는 대신 원호로 스캐닝하는 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 모든 도면에서, 구성요소간 기계적 연관관계를 용이하게 이해하고 회전 아암 상의 판독기에 집중할 수 있도록 광학기기들이 대폭 단순화되었다. 판독/기록 헤드(230)는 고정식이다. 광학 이미지는 회전 또는 스윙 광학 시스템(240)에 의해 회전축 부근의 위치와 허브(250)로부터 멀리 떨어진 위치 사이에서 릴레이된다. 상기 회전 광학 시스템은 가볍고 단순할 수 있으며, 예를 들어 2개의 평행한 미러만으로 구성될 수 있다. 이는 가공물 위에서 원호를 스캐닝(도 4 및 도 5)하거나 스윙(도 2)한다. 상기 가공물(410)은 적어도 상기 광학기기의 회전 중심에 대하여 이동가능하다. 상기 가공물은 연속적으로 또는 단계적으로 이동가능하며, 이에 따라 스캐닝 광학기기는 가공물의 모든 부분에 도달할 수 있다. 운동을 유발하는 액츄에이터로부터, 또는 위치 및/또는 각 인코더로부터, 제어 시스템은 가공물의 어느 부분이 기록 또는 판독되는지를 인지하게 된다. 기록에 있어서, 제어기는 어드레스된 영역에 기록되어질 데이터의 전송을 제어하고, 판독에 있어서, 판독된 이미지 또는 데이타는 그 근원을 인지하여 리코딩되거나 분석된다. 프린팅 암이 스위핑하는 동안 이미지(430,445)의 방위각 배향을 유지함으로써, 가공물에 기록하기 전 또는 가공물로부터 판독할 때, 가공물 표면을 나타내는 인접 픽셀 맵을 생성할 수 있다. 스템프들 사이의 중첩은 회전 원호에서 말단 암의 위치(예를 들어 545A 내지 545D)에 좌우됨을 유의하여야 한다.
원운동이 선형운동보다 제어하기가 더 용이하다. 베어링, 예를 들어 유체 베어링은 회전의 중심을 정확하게 규정한다. 회전하는 부분이 회전 중심을 중심으로 균형추를 구비한 휠로서 제조되고, 연속적인 회전 모우멘트가 가해지면, 스캐닝 암을 스위핑하는데 필요한 유일한 에너지는 베어링 내에서의 마찰을 보상한다. 회전 광학기기와 기계적 지지구를 포함하는 로터는 완전히 수동적일 수 있다. 모터, 냉각기, 센서 등과 같은 능동 부품들은 베이스와 스테이지의 일부일 수 있다.
본 원에 개시된 기술은 x-y 스캐닝 시스템의 왕복 운동을 광학 암의 연속 회전으로 대체한다. 이러한 회전은 주변기기와 에너지를 전혀 교환하지 않고, 진동의 거의 또는 전혀 교환하지 않는다. 비교하면, 1㎧의 왕복 운동은 지지구조에 진동과 왕복 기계력을 유발하는 반면, 균형잡힌 회전식 스캐너는 10㎧로 매우 부드럽게 움직일 수 있다. 왕복 운동을 원 운동으로 대체함으로써, 광학 스캐닝 시스템, 특히 평탄한 가공물을 위한 광학 스캐닝 시스템에서의 실질적 문제를 해결한다.
이미지의 방위각 배향을 유지하는 구성이 도 3에 도시되어 있다. 허브의 방위 이미지(330)가 회전 아암(240A,240B)의 단부로 릴레이된다. 말단 이미지(345A,345B)는 상기 허브 이미지(330)와 동일한 방위각 배향을 갖는다. 도시된 실시예에서, 릴레이 축(334,344)은 평행하며, 동일한 방향으로 이미지 정보를 전송하고 있다.
도 16a 내지 도 16c는 릴레이된 이미지의 광학적 패리티(parity)을 도시하고 규정한다. 미러(M1,M2)로 지시된 회전 광학 시스템을 통해 빛이 전파되고 있다. 미러(M1)는 회전축에 또는 회전축 부근에 배치된다. 미러(M2)는 허브를 중심으로 회전하는 광학 암의 말단에 배치된다. 미러(M2')는 회전된 위치에서의 미러(M2)를 나타낸다. 광 빔은 x 및 y 방향에서의 이미지에 대한 정보를 포함한다. 상기 x 및 y 방향은, 회전하는 광학 부품에 들어갈 때, 전파 방향(z)과 결합하여, 도면에서 오른손잡이("RH")로 표시한 소정의 손잡이(handedness)와 함께 3차원 좌표계를 형성한다. 상기 회전하는 광학기기는 빛이 가공물에 닿기 전에 이미지 정보를 변형시킬 수 있다. 상기 이미지 정보의 x 및 y 방향은 변형될 수 있으나, 전파 방향에 대하여 왼손잡이 또는 오른손잡이를 유지하게 된다. 이미지가 비회전으로 되는 조건은, 회전 광학기기에 대한 입사 또는 출사 방향이 평행하다면, 상기 손잡이가 회전 부품 전후에서 동일하고, 상기 방향이 역평행하다면, 상기 손잡이가 반대인 것이다. 이는 도면에 도시되어 있다. 도 16a에서, 미러(M1) 앞의 손잡이는 미러(M2) 뒤의 손잡이와 동일하다. 입사와 출사는 평행하고, 시작했을 때와 미러가 본래 위치(실선으로 표시됨)에서 새로운 위치(쇄선으로 표시됨)로 90도 회전했을 때 모두 x 및 y축은 회전하지 않았다. 도 16b에서, z축이 역전되도록 미러(M2)가 상이하게 장착되었다. xyz좌표계는 여전히 오른손잡이지만, 회전 부품 전후에서의 전파 방향은 역평행하다. 이 경우에서, 미러가 90도 회전하였을 때, 외향하는 광 빔에서의 x 및 y축은 180도 회전함을 알 수 있다. 즉, 손잡이가 위에서 주어진 규칙을 위반할 때, 회전하는 광학기기를 출입하는 이미지 정보 사이의 방위 관계는 유지되지 않는다. 마지막으로, 도 16c에서, 제 3 미러(M3)가 도입되어 xyz좌표계의 손잡이를 역전시켜 xyz 왼손잡이(LH)를 만든다. 회전하는 광학기기에 대한 역평행 출입구와 결합한 역 손잡이는 비회전의 x 및 y 방위로 귀결된다.
상기 조건을 표현하는 다른 방법은 회전 부품 전후에 xyr좌표계를 형성하는 것이며, 여기서 r은 회전 벡터이고, 즉, 회전축에 대해 평행하고, r을 따라 봤을 때 상기 회전은 시계방향이다. 비회전 이미지를 위한 조건은 xyr의 손잡이가 회전 부품 전후에서 동일한 것이다. r의 크기(즉, 회전 각도 또는 속도)도 역시 동일하다는 제한과 함께 상기 조건을 만드는 이 마지막 방법은 상기 비회전 이미지를 위한 조건이 보다 복잡한 기하학적 구조로 일반화될 수 있도록 한다.
도 4 및 도 5는, 고정식 이미지 디바이스가 2차원일 때, 연속된 스템프의 연결을 도시하고 있다. 대안적으로, 상기 고정식 이미지 디바이스와 가공물의 표면 사이에서 이미지 정보를 릴레이하기 위해, 스템핑 운동 대신 스위핑 운동이 이용될 수 있다. 스위핑 운동에서, 상기 이미지 디바이스는 1차원일 수 있고, 또는 빔 어레이일 수 있으며, 원호를 따라 스위핑할 때 이미지 정보를 다소 연속적으로 릴레이할 수 있다. 도 4에서, 상기 고정식 이미지 디바이스(430)는 허브를 중심으로 회전하는 하나 또는 그 이상의 광학 암으로 그려진 원의 중심에 있다. 이 도면에서, 회전은 시계방향이다. 스템프(445)는 가공물(410)의 표면에 매핑(map)된다. 통상적으로, 기록으로부터의 스템프는 펄스 레이저와, 공간광변조기(SLM; Spatial Light Modulator), 디지털마이크로미러장치(DMD; Digital Micro-mirror Device), 그레이팅광밸브(GLV; Grating Light Valve), 액정 셔터 시스템 또는 이와 유사한 이미지 생성 디바이스에 의해 형성된다. 판독용 스템프는, 검사 또는 계측에서 사용된 바와 같이, 예를 들어, 역방향으로 정보를 릴레이한다. 도 5는 연속하는 스템프(545A 내지 545D)간의 중첩 또는 소위 연결(stitching)이 가공물(410)에 대한 광학암의 위치에 따라 어떻게 좌우되는지를 보여준다.
도 6은 도 3에서와 동일한 유형의 스캐닝 운동을 도시하고 있으나, 이미지는 180도 회전되었다. 회전과 등방성 확대 또는 축소는 소위 이미지의 패리티를 유지하는 광학적 작용이다. 허브와 말단에 평행한 축들을 구비한 시스템에서, 이미지가 짝수회(0,2,4,...)로 역전될 때, 이미지의 패리티는 스캔 광학기기의 출입에서 동일하다. 상기 이미지의 패리티를 유지함으로써, 부분 이미지의 융합을 단순화할 수 있다. 역평행 축을 가진 시스템은 특수한 경우이며, 도 8c와 관련하여 후술하기로 한다.
도 7은 비회전 픽셀 맵과 호환가능하며, 회전되어 등방성으로 확대된 이미지를 상부열에 도시하고 있다. 하부열에는 연속된 이미지의 간단한 융합과 호환성없는 역전된 이미지의 예를 도시하고 있다.
도 8a 내지 도 8c는 비회전 픽셀 맵을 제공하는 스캔 광학기기의 예를 도시하고 있다. 도 8a는 2개의 평행 미러(852,854)와, 미러(861) 앞의 이미지 형성 광학기기를 구비한 기록(또는 판독) 시스템을 도시하고 있다. 허브 상의 축(857) 또는 허브로부터 멀리 떨어진 축(855)은 평행하다. 도 8b는 스캔 암 내에 대칭적인 광학 시스템(862,863)과 2개의 평행 미러를 갖춘 판독(또는 기록) 시스템을 도시하고 있다. 도 8c는 광 빔이 스캔 암의 축 위로 향하여 고정식 외부 미러와 같은 광학 부품(864)에 닿는 시스템을 도시하고 있다. 상기 광학 부품(864)은 상기 허브에서의 이미지 패스와 허브로부터 멀리 떨어진 이미지 패스가 역평행한 경우를 고려한 것이다.
도 9는 스캔 광학기기에 대한 입구와 출구 사이에서 소정의 이미지(855,859) 회전에 맞춰 설정될 수 있는 미러 시스템을 갖춘 예시적 시스템을 도시하고 있다. 도브 프리즘(965)은 상기 이미지 회전에 적합한 하나의 광학 부품이다. 도브 프리즘이 고정된 각도로 설정되면, 상기 이미지는 비회전이 되지만, 상기 도브 프리즘의 각도 2배만큼 턴하게 된다. 암을 회전시키면서 도브 프리즘을 회전시키는 것은 고정밀도로 이미지의 회전을 제어하는 하나의 방법이 될 수 있고, 예를 들어, 불완전 각도로 인한 잔류 회전을 제거할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 허브의 중심에서 회전축 상에 돌출된 기록 또는 판독 디바이스를 갖춘 한 쌍의 on-axis방식의 기록 또는 판독 시스템을 도시하고 있다. 상기 기록 또는 판독 디바이스(1030)는 SLM 또는 디스플레이와 같은 임의의 이미지 형성 디바이스, 또는 카메라와 같은 이미지 수집 디바이스, 또는 기타 다른 탐지기일 수 있다. 두 가지 시스템은 모두 반경 상의 이미지를 스캐닝하기 위해 반사굴절 시스템을 이용한다. 상기 스캔 광학기기의 회전 부위는 쇄선 사각형(1040) 내부에 있는 부분이다. 상기 시스템은 소형(1045) 및 대형(1043) 고정식 미러를 갖춘 오프너(Offner) 프로젝션 시스템을 이용한다. 가공물로의/로부터의 이미지 데이터(1050)는 상기 고정식 미러(1043,1045)에서 반사되어 하나 이상의 on-axis 미러(1041)를 포함한 일련의 회전 미러로 반사되고 상기 기록 또는 판독 디바이스(1030)로/로부터 진행한다. 상기 가공물(1010)은 스테이지(1020) 상에 정치(定置)된다.
도 10b는 대형의 고정식 미러(1043)가 소형의 곡선형 섹터 미러(1044)로 대체된 유사한 실시예를 도시하고 있다. 이 구성에서, 곡선형 미러(1044,1045)를 움직이도록 설정함으로써, 또는 적어도 소형화된 섹션 미러(1044)를 움직이도록 설정함으로써, 섹터 미러(1044)의 크기는 줄어들 수 있다.
3개, 4개 또는 그 이상의 암을 가진 시스템은 당해 시스템의 사용률을 증대시키도록 고려되었으며, 따라서 기록 또는 판독은 광학기기의 각 회전에서 많은 부분을 점유하게 된다. 도 11은 3개의 암을 구비한 스캐닝 시스템과, 허브(1148)의 대향하는 측에서 기록되고 있는 한 쌍의 가공물(1111,1112)을 도시하고 있다. 이 시스템은 100%의 사용률을 가질 수 있다. 각각의 로터는 60도의 원호에서 기록한다. 한번에 단지 하나의 암(1140)이 2개의 가공물(1111,1112)를 선택적으로 기록한다. 편광 컨트롤(1132)에 의해 2개의 SLM(1147,1149)로 레이저 에너지가 스위칭되고, 데이터 스트림도 역시 상기 SLM으로 스위칭된다. 레이저(1120)와 데이타 패스(1135)가 기록 기계에서 가장 고가의 모듈이기 때문에, 본 실시예는 암의 광학기기와 SLM이 각각 50%와 33%의 낮은 사용률을 가질 때, 레이저와 데이타 채널을 100% 사용하도록 설계되었다. 예를 들어, 이는 3개의 회전 아암(1140A 내지 1140C)을 가진 기록 시스템의 예일 수 있다. 각각의 암의 디자인은 도 3, 도 5, 도 8a 내지 도 8c, 또는 도 9중 어느 하나에 대응할 수 있다. 도면은 회전 아암으로 릴레이(1132,1147,1149)된 2개의 SLM(1130)으로 데이타를 전송하는 콘트롤러(1135)와 레이저(1120)를 개념적으로 도시하고 있다. 도면은 각각의 SLM 앞에서 각각의 암이 어떻게 움직여서 가공물(1111,1112)에 일련의 동심 스템프를 기록하는지를 보여준다. 이 도면에는 2개의 가공물이 도시되어 있으나, 로터 아래에 그 이상의 가공물이 배치될 수 있으며, 이는 로터 크기에 따라 좌우된다. 기록 시스템의 예로서 설명하였으나, 릴레이의 방향은 가공물로부터 뒤로 한 쌍의 검출기가 위치된 레이저(1120) 및 임의의 장소로 용이하게 조절될 수 있다.
도 12a 내지 도 12b는 8개의 암을 가진 off-axis방식의 실시예를 도시하고 있으며, 허브의 회전 프리즘이 어떻게 이미지 데이터를 각 암에 대해/각 암으로부터 차례로 릴레이하는지를 보여준다. 도 12a는 가공물(1210)과 스테이지(1220)를 나타낸 측면도이다. 레이저(1230)(또는 검출기)가 off-axis 미러 또는 다른 광학 엘리먼트(1242)를 통해 회전 미러 또는 프리즘(1271)에 데이타를 릴레이한다. 한 쌍의 미러 또는 프리즘(1248,1249)이 암과 함께 회전한다. 피라미드형 광학기기를 이용하여, 광학 엘리먼트(1248,1249)의 일측면이 프리즘(1271)과의 사이에서 이미지 데이타를 대형의 고정식 미러(1243)로 진행하도록 하고, 타측면이 대형의 고정식 미러(1243), 말단 미러(1247) 및 가공물(1210)로 이미지 데이타를 진행하도록 한다.
도 12b는 전술한 시스템의 평면도이다. 대형 고정식 미러(1243)가 도시되어 있으며, 하부의 특징이 보이도록 절단되어 있다. 소형 고정식 미러(1245)도 도시되어 있으며, 회전 프리즘(1271)이 보이도록 절단되어 있다. 도면에서, 회전 미러(1271)를 보다 명확하게 나타내기 위해, 상기 소형 고정식 미러는 장치의 중심에 있지 않고 약간 오프셋되어 있다.
추가적인 도면들은 off-axis방식의 기하학적 구조를 더 설명하고 있다. 도 13a 및 도 13b는 on-axis 릴레이 암와 off-axis 릴레이 암을 비교하고 있다. 측면도가 도 13a의 on-axis 구성과 도 13b의 off-axis 구성간에 허브에서의 릴레이를 가장 명확하게 대비하고 있다. 측면도는 평면도와 비교하여 이를 보다 명확하게 나타내고 있다. 한 쌍의 평면도는 단순한 회전 미러(1370)와 다면 off-axis 프리즘 또는 미러(1371)를 비교하고 있다. on-axis 시스템에서 암이 제로에서 45도로 회전할 때, 광학적 릴레이는 본질적으로 변함없다. 축으로부터 다면 엘리먼트(1371)상의 정확한 릴레이 포인트까지의 거리가 변함에 따라, off-axis 시스템은 상이하다. 릴레이를 형성하는 다면 엘리먼트(1371)의 부분이 암의 중심선(1341)의 일측으로부터 타측으로 시프트된다. 일부 실시예에서, 이는 on-axis 시스템이 필요로하는 것보다, 허브에서 멀리 떨어져 위치한 더 큰 광학 엘리먼트(1362)를 필요로 하며, 이로써 릴레이를 암의 중심선(1341)상에 유지할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 회전축(140)에 대해 기울어진 허브(1412)에서의 비평행 축을 이용하여, 가공물(1430)에 수직한 광학축을 생성하는 대안적인 방법을 도시하고 있다. 이 실시예들은 기본적인 경우와 회전된 경우에서 모두 광학 릴레이를 말단 렌즈(1426)의 중심으로 이동시킨 것이다. 도 14a에서, 릴레이(1424)와 허브에서의 축과 가공물(1430)에서의 축 사이의 내각은 동일하다. 이 각도를 일치시키기 위해, 허브 광학기기(1420)와 말단 광학기기(1428A) 사이의 릴레이(1424)는 회전축(1410)에 수직인 평면에서 벗어나 있다. 도 14b에서, 회전축(1410)에 수직인 평면에 허브 광학기기(1420)와 말단 광학기기(1428A) 사이의 릴레이(1424)를 유지하기 위해, 허브 광학기기(1422B)의 각도는 1422A로부터 조절된다. 상기 허브 광학기기 면의 조절된 각도는 릴레이(1424)와 허브에서의 축과 가공물(1430)에서의 축 사이에 동일하지 않은 내각을 생성한다. 말단 광학 엘리먼트(1428B)에서의 각도는 상기 회전축에 수직한 평면과 상기 가공물에 수직한 평면 사이에서 직각이다.
예를 들어, 허브에서 기울어진 입사각을 이용함으로써, 릴레이 레그가 회전축에 평행하지 않게 됨에 따라, 소정의 이미지 회전을 유발하게 된다. 대부분의 경우에서, 이러한 이미지 회전은 0 내지 45도의 피라미드 회전각 범위에서 0.5 미만으로 작다. 선택적으로, 이미지 회전은 0 내지 5도의 피라미드 회전각 범위에서 0.5 미만으로 작을 수 있다.
도 15는 피라미드 미러 다음에 튜브 렌즈를 도입한 광학 구조를 도시한 것이다. 상기 튜브 렌즈 오브젝티브는 시스템이 텔리센트릭이 되도록 배치된다. 상기 피라미드 미러를 수용하기 위해 다소 큰 렌즈가 필요하다. 다양한 실시예에서, 상기 피라미드 미러로 입사되는 빔은 상기 회전축 또는 경사축에 평행할 수 있다.
도 17은, 회전축(1710)에 평행하게 인보드 릴레이 레그(1712)를 유지함으로써, 릴레이된 이미지의 회전을 완화하는 또 다른 광학 구조를 도시하고 있다. 렌즈 섹션(1715)은 릴레이 레그(1712)의 축에 대해 대칭이 아니며, 따라서 랜드(lands)(1717) 다음의 릴레이 레그는 피라미드 미러(1720)의 표면(1722)을 향하여 휘어져 있다. 암(1724)을 따르는 릴레이는 회전축에 대해 수직하다.
도 18 및 도 19는 각각 4면과 3면 피라미드 미러의 사용을 도시하고 있다. 이 실시예들은 모두 off-axis 방식이다. 더 많은 수의 면이 피라미드 미러에 사용될 수 있다. 빔이 회전 미러의 두 면을 가로지를 때, 잃어버린 투사 시간 사이에 바람직하지 않은 실질적인 상충 관계가 존재하며, 면의 중심과 엣지 간의 줄어든 반경은 광학 암을 따른 이미지 정보의 릴레이에 바람직한 영향을 주며, 암의 중심선에 가깝게 유지한다.
도 20은 소형의 대물 렌즈(2026)의 사용을 도시한 도면이다. 대물 렌즈의 전면 부근에 빔이 조준되도록 로터 스캐너가 설계되었으며, 이는 대물 렌즈의 크기를 저감시킨다. 한편, 소형의 렌즈는 릴레이 레그(2024)를 암(2041)의 중심선에 일치시킬만큼 강력하지 않다. 따라서, 포커싱된 빔이 가공물과 수직을 이루지는 않는다.
도 21은 빔이 입사동(2125)에 포커싱되어 텔레센트릭 대물 렌즈 시스템을 통해 릴레이되는 구성을 도시한 도면이다. 그러나, 이는 대형의 대물 렌즈와 보다 복잡한 광학적 디자인을 필요로 한다.
도 22a 및 도 22b는 대형 피라미드 미러의 사용과, 더 소형의 피라미드 미러를 사용할 수 있도록 하는 광학기기를 비교한 도면이다. 입사동(2225) 전에 릴레이 광학기기(2222)를 사용함으로써, 소형의 미러를 사용할 수 있게 된다.
도 23은 SLM 또는 검출기(2381)로부터의 이미지 정보를 포커싱 액츄에이터(2383)을 통하여 피라미드 미러(2320)로 릴레이하는 단순화된 광학기기를 도시한 도면이다. 상기 포커싱 액츄에이터는 진동에 의해 유발된 에러 또는 피라미드 면의 에러를 보상하기 위해 빔을 조정할 수도 있다. 이 실시예는 하나의 가공물과 하나의 SLM과 함께 4개의 암의 사용을 도시하고 있다. 이 실시예의 피쳐는 다수의 기록 또는 판독 디바이스와 다수의 가공물을 이용한 다른 실시예와 함께 연합할 수 있다.
동일한 암과 패스와 함께 다수의 기록 또는 판독 디바이스가 사용될 수 있음이 고려된다. 또한, 다수의 가공물 또는 대형 가공물에 기록하기 위해 회전축을 중심으로 다수의 기록 또는 판독 디바이스가 배치될 수 있다.
이와 유사하게, 본 발명은, 예를 들어 솔라 패널, 디스플레이 기판, 금속판, 건축용 유리, 롤투롤 플라스틱, 페이퍼 등, 대형 평면 기판 과 고속 스캐닝에 많은 장비가 사용될 수 있도록 한다. 회전 아암을 통하여 이미지가 주변부에서 캡쳐되어 카메라 또는 광학 분석장비가 배치된 허브로 전달될 수 있으며, 상기 분석장비의 예로는 반사계, 분광광도계, 스케터로미터, 다중스펙트럼 카메라, 편광계, 형광 또는 광루미네선스 장비가 포함될 수 있다. 상기 허브에 복잡하고 대형이면서 섬세한 장비가 고정식으로 장착될 수 있으며, 로터 아래의 컨베이어 상에서 이동하는 2미터 폭의 박막 광전지 패널의 표면상의 임의의 포인트에 악세스할 수 있음으로써, 롤투롤 흐름을 중단하거나 분석을 위해 시트를 제거하지 않고, 대형 가공물상에서 조밀한 그리드를 분석하거나 전체면 검사가 가능하게 된다. 상기 로터는 단지 평면 광학기기를 가질 수 있으며, 또는 암에 반사 릴레이를 가질 수 있음으로써, 원적외선부터 원자외선까지의 무채색 이용을 허용한다. 조명, 예를 들어 형광 연구용 자외선이 허브로부터 유발될 수 있거나, 로터 내에서 발생될 수 있다.
도 24는 가능한 이미지 발생기(IG1 -8)와 예시적 이미지 검출기(ID)를 함께 개시한 기술의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 상기 이미지 발생기는 고정된 프레임에 위치되고, 로터(R)에 위치된 미러(M1,M2)는 로터의 주변부로 이미지를 전송하며, 로터 주변부는 가공물(WP) 위를 스캐닝한다. 렌즈(L1,L2)는 릴레이를 형성하며, 상기 릴레이는 상기 이미지 발생기(IG)에 의해 생성된 이미지(I)의 샤프한 이미지를 만든다. 로터 드라이브(RD)는 로터를 회전하도록 하며, 위치 검출기(PD1)에 의해 각도가 측정된다. 제 2 위치 검출기(PD2)에 의해 스테이지의 위치가 측정된다. 컨트롤러(C)는 이미지 발생기를 제어하여 가공물에 패턴(P)이 정확하게 형성되도록 한다.
상기 이미지 발생기는 예(IG1-8)로서 도시한 바와 같이 많은 유형일 수 있다. IG1은 광 변조기, 예를 들어 회절 광 밸브의 좁은 1차원 어레이이다. IG2는 아나모픽(anamorphic) 광학기기로 가공물에 좁은 라인을 형성하는 변조기의 넓은 어레이이다. 즉, 가공물과 변조기에 조명되는 면적의 비율은 x 및 y에서 상이하다. 변조기의 가로세로비(폭에 대한 길이의 비)는 이미지에서 동일한 비율보다 적어도 2배 더 작고, 바람직하게는 5배 더 작으며, 흔히 10배 더 작다. IG3은 미소 기계적 변조기 어레이 또는 LCD 셔터의 2차원 어레이와 같은 변조기의 2차원 어레이이다. IG4는 예를 들어 렌즈 어레이에 의해 형성되는 스폿 그리드 어레이이며, 여기서 각각의 렌즈는 포커스 스폿을 형성하고 포커스 스폿 내의 빛은 예를 들어 LCD 셔터 또는 DMD 칩(텍사스 인스트루먼트사의 DLP 기술)에 의해 각각 변조된다. 상기 스폿의 어레이는 소스의 어레이, 예를 들어 VCSEL 레이저에 의해 형성될 수도 있다. IG25에서, 포커스 스폿의 불규칙 어레이가 예를 들어 컴퓨터 제어 홀로그램 또는 SLM에 의해 생성된다. 상기 불규칙 어레이는 웨이퍼, PCB 및 다른 기판에 비아를 형성하기 위해 사용될 수 있다. IG6는 이미지 발생기로서 스캐닝 빔을 가지며, 예를 들어, 초음파광학 또는 전기광학 변조기에 의해 변조되고 초음파광학, 전기광학또는 기계식 스캐너에 의해 스캐닝되는 단일 모드 레이저 빔을 갖는다. IG7은 동시에 변조되고 평행하게 스캐닝되는 다수의 빔을 갖는다. 패턴이 반복되거나 스테레오타입, 예를 들어 가공물에 평행한 라인 패턴이라면, IG8에 도시된 바와 같은 이미지 발생기로서 마스크 또는 스텐실을 사용하기에 충분할 수 있다. 마지막으로, 상기 광학기기는 역전될 수 있으며, 이미지 발생기가 이미지 검출기로 대체될 수 있다. 여기서 ID는 상징적으로 카메라로서 표시되어 있다. 조명원은 전술한 각각의 경우에 적합한 특성을 가질 수 있다. IG1-2와 IG4-7은 연속적인 광원이나 짧은 펄스의 고주파 광원을 이용할 수 있는 반면, IG3-5와 IG8은 펄스 광(pulsed light)과 함께 사용될 수 있다. 이미지 검출기, 분광광도계, 시간분석형 광도계, 스케터로미터 등을 나타내는 상기 카메라(ID)는 필요에 따라 연속광 또는 펄스광과 함께 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 예를 들어 솔라 패널, 디스플레이 기판, 금속판, 건축용 유리, 롤투롤 플라스틱, 페이퍼 등, 대형 평면 기판과 고속 스캐닝에 많은 장비가 사용될 수 있도록 한다. 회전 아암을 통하여 이미지가 주변부에서 캡쳐되어 카메라 또는 검출기(예를 들어, 비디콘, CCD, CID, CMOS 디바이스 및 TDI, 강화된(intensified), 게이트(gated), 아발란체(avalanche), 단일 광자(single photon), 광자 계수(photon-counting), 간섭측정(interferometric), 비색식(colorimetric), 헤테로다인(heterdyne), 광전도 또는 복사(bolometric) 검출기 또는 어레이) 또는 광학 분석장비가 배치된 허브로 전달될 수 있으며, 상기 분석장비의 예로는 반사계, 분광광도계, 색차계, 스케터로미터, 다중스펙트럼 카메라, 편광계, 또는 형광, 광루미네선스 또는 광음향 장비가 포함될 수 있다.
다른 가능한 용도는 열(적외선 방출), 색, 평탄도, 평활도, 필름 두께, 화학조성, 청결도의 광학적 측정 또는 패턴 무결성 또는 충실도 검사이다. 상기 방법은 표면의 이미지 또는 발견한 결함 또는 피쳐의 정확한 위치가 필요할 때 특히 유용하다. 상기 허브에 복잡하고 대형이면서 섬세한 장비가 고정식으로 장착될 수 있으며, 로터 아래의 컨베이어 상에서 이동하는 2미터 폭의 박막 광전지 패널의 표면상의 임의의 포인트에 악세스할 수 있음으로써, 롤투롤 흐름을 중단하거나 분석을 위해 시트를 제거하지 않고, 대형 가공물상에서 조밀한 그리드를 분석하거나 전체면 검사가 가능하게 된다. 상기 로터는 단지 평면 광학기기를 가질 수 있으며, 또는 암에 반사 릴레이를 가질 수 있음으로써, 원적외선부터 원자외선까지의 무채색 이용을 허용한다. 조명(예를 들어, 반사광 현미경 관찰을 위한 가시적인 입사광)이 허브로부터 유발될 수 있거나, 로터 내에서 발생될 수 있다. 수개의 장비 및/또는 기록 모드가, 하나의 광학암에 합체되어 또는 서로 다른 암을 채용함으로써, 하나의 로터에 합체될 수 있다. 하나 이상의 장비 또는 광학 이미지 디바이스가 암을 통하여 여기된 빔을 방출할 수 있으며, 가공물로부터 이미지, 예를 들어 형광 연구용 자외선을 다시 수신할 수 있다. 회전은 일정한 또는 가변적인 각속도로 계속될 수 있으며, 대안적으로, 특히 가공물의 무작위 접근 분석을 위해, 가다 서다를 반복하며 구동될 수 있다. 이미징 광학기기의 포커싱은 스캐닝 과정중에 고정되거나, 시간마다 변하거나, 동적일 수 있으며, 간섭법, 후방반사, 섬유단부에 대한 근접도(proximity), 광학 삼각측량, 광 디포커스 또는 패럴랙스; 유체 흐름, 압력 또는 점성 저항; 초음파 도달 시간 또는 상; 커패시턴스, 인덕턴스 또는 거리 또는 위치를 표시하는 다른 적당한 현상 등에 기초한 포커싱 센서로부터의 피드백에 따라 좌우된다.
본 발명은 방법 또는 그 방법을 실시하기 위한 장치로서 실시될 수 있다. 본 발명은 컴퓨터-보조 방법을 실행하기 위한 프로그램 명령 또는 하드웨어와 결합하여 컴퓨터-보조 디바이스를 생산하는 프로그램 명령이 내장된 매체와 같은 제품일 수 있다.
이 항목에서, 모든 방향으로 이미지 정보를 전달할 수 있는 패스와, 가공물에 대해 또는 가공물로부터 이미지 정보를 수신하거나 전송하는 수신기 또는 송신기일 수 있는 이미지 디바이스와 관련하여 방법과 장치에 대해 설명한다. 개시된 방법중 하나는 가공물(1111)을 스캐닝하는 방법이다. 이 방법은 가공물에 대해 기록하거나, 그로부터 판독하는데 응용될 수 있다. 상기 방법은 광학 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111) 간에 정보를 릴레이하기 위해 허브(1148)를 중심으로 회전하는 하나 이상의 광학암(1140A 내지 1140C)을 이용하는 것을 포함한다. 상기 광학 이미지 디바이스는 SLM 또는 DMD와 같은 기록 디바이스, 또는 CMOS 검출기 어레이와 같은 판독 디바이스일 수 있다. 이는 2차원 또는 1차원 및 스위핑될 수 있다. 일반적으로, 상기 가공물은 광학암의 회전축에 수직하게 위치될 수 있다. 릴레이된 이미지 정보는 이미지 디바이스와 가공물 사이에 실질적으로 일정한 방위각 배향으로 유지될 수 있다. 이 방법에서, 릴레이의 패스는 가공물(310,1111)로부터 모든 광학암(1140A 내지 1140C)을 따라 허브(1148)를 지나 이미지 디바이스(1130)로 연장된다. 릴레이된 이미지 정보는 이 패스를 따라 모든 방향으로 전달될 수 있다. 광학 이미지 디바이스(330,630)에서의 세트 이미지가 가공물(310)에서의 상기 세트 이미지의 릴레이된 버전(345A 및 345B, 645A 및 645B)에 대해 일정한 각관계를 유지할 때, 릴레이된 정보의 방위각 배향은 이미지 디바이스(330)와 가공물(310) 사이에서 실질적으로 일정하도록 규정된다. 상기 각관계는 광학암이 5도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변하는 경우 실질적으로 일정한 것으로 간주된다. 일부 실시예에서, 상기 각관계는 광학암이 45도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변한다. 가공물 상에서 직립한 "R"은 회전 스위프(347)에서 광학 암(240A 및 240B)이 10시, 12시 또는 2시중 어디에 있던지와는 관계없이 직립이 된다.
일 실시예에서, 본 방법에 이용된 광학 이미지 디바이스(330,1130)는 가공물(310,1111)로 릴레이되는 이미지를 형성한다. 즉, 가공물에 기록한다. 이 릴레이된 이미지 정보는 일련의 펄스 스템프로 전달될 수 있다. 또는 스위핑된 기록 빔 이미지로서 전달될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 방법에 이용된 광학 이미지 디바이스(330,1130)는 가공물(310,1111)로부터 릴레이된 이미지를 검출한다. 즉, 가공물을 판독한다.
또한, 이 방법은 가공물로부터 판독하거나 가공물에 기록하여, 광학암의 스위프중 일부에서 가공물의 이미지에 대응하는 합성된 이미지 정보(545A 내지 545D)를 조립하는 것을 포함한다. 예를 들면, 합성된 이미지 정보는 적어도 스위프의 적어도 5도, 10도 또는 20도에 대응할 수 있다. 합성된 이미지 정보는 가공물로부터 판독한 정보일 수 있거나, 가공물에 기록되거나, 리샘플링되거나 가공물에 기록된 정보의 맵일 수 있다.
물론, 전술한 제 1 방법의 실시예, 응용예, 양태 및 특징이 다양한 방법으로 결합되어 다양한 시스템을 창출할 수 있다.
제 2 방법 실시예는 가공물(1010)에 대해 기록하거나, 그로부터 판독하는 방법이다. 릴레이된 이미지(1050) 정보를 형성하거나 수집하기 위해 고정식 광학 이미지 디바이스(430)가 사용된다(도 4, 도 10 및 도 11 참조). 상기 방법은 광학 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111) 간에 정보를 릴레이(1424)하는 하나 이상의 회전 아암(1140A 내지 1140C)을 이용하는 것을 포함한다. 상기 광학 이미지 디바이스는 SLM 또는 DMD와 같은 기록 디바이스, 또는 CMOS 검출기 어레이와 같은 판독 디바이스일 수 있다. 이는 2차원 또는 1차원 및 스위핑될 수 있다. 함께 연결되는 중첩된 이미지로부터 형성된 인접 이미지(430)를 기록 또는 판독하기 위해 가공물의 표면을 가로질러 곡선 스트라이프가 반복적으로 스위핑된다. 가공물에 대해 기록하기 전 또는 가공물로부터 판독할 때, 상기 가공물의 표면을 나타내는 인접 픽셀 맵을 생성하기 위해 프린팅 암이 스위핑하는 동안, 이미지(430,445)의 방위각 배향을 유지하는 것이 가장 바람직하다.
상기 각관계는 광학암이 5도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변하는 경우 실질적으로 일정한 것으로 간주된다. 일부 실시예에서, 상기 각관계는 광학암이 45도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변한다. 가공물 상에서 직립한 "R"은 회전 스위프(347)에서 광학 암(240A 및 240B)이 10시, 12시 또는 2시중 어디에 있던 지와는 관계없이 직립이 된다.
또 다른 실시예에서, 이미지(430) 정보의 릴레이는 고정식 광학 이미지 디바이스에 접속되고 상기 회전 아암(1724)의 회전축(1310)에 또는 그에 근접하여(near) 위치된 제 1 광학축을 횡단하는 것을 포함한다. 표면(1722)에 부착되고, 상기 회전축으로부터 상기 회전 아암을 따라 멀리 위치한 제 2 광학축이 횡단된다. 상기 제 1 및 제 2 광학축은 약 8도(1412) 이내에서 서로에 대해 실질적으로 평행하거나 역평행하다.
다른 실시예에서, 제 2 광학축은 제 1 광학축보다 회전축(1310)으로부터 적어도 10배 멀리 떨어져 있을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 릴레이된 이미지(1050) 정보의 광학적 패리티(도 16a 내지 도 16c 참조)는 제 1 및 제 2 광학축이 실질적으로 평행한 경우(857) 유지되고, 실질적으로 역평행한 경우(859) 역전된다.
제 1 디바이스 실시예에서, 광학 스캐닝 디바이스가 개시되어 있다. 이 디바이스는 기록 또는 판독 디바이스(1030)일 수 있다. 상기 디바이스는 회전축을 가진 허브(1148)를 중심으로 회전하는 하나 이상의 광학암(1140A 내지 1140C)의 사용을 포함한다. 상기 디바이스는 허브를 가지며, 상기 허브는 광학 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111)간의 on-axis(도 10 참조) 및 off-axis(도 11 내지 도 15 참조) 정보 릴레이를 포함할 수 있다. 상기 가공물은 당해 디바이스의 일부인 스테이지상의 광학암의 회전축에 대해 대체로 수직하게 위치된다. 상기 디바이스는 이미지 디바이스(330,1130)를 포함한다. 릴레이 광학기기는 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111)간에 광학 정보를 릴레이하고, 상기 이미지 디바이스(330,630)에서의 이미지와 릴레이된 버전(345A 및 345B, 645A 및 645B)에서의 이미지간의 방위각 배향을 실질적으로 일정하게 유지한다. 이 디바이스에서, 릴레이의 패스는 가공물(310,1111)로부터 광학암(1140A 내지 1140C)을 따라 허브(1148)를 지나 이미지 디바이스(1130)로 연장된다. 릴레이된 이미지(1050) 정보는 이 패스(1312)를 따라 모든 방향으로 전달될 수 있다. 이미지 프로세서(1135)는 표면(1722)의 일부를 스위핑하는 회전 아암(1724)을 이용하여 릴레이된 이미지(1050) 정보에 대응하는 인접 이미지(430)를 조립한다. 상기 디바이스가 기록 디바이스인 경우, 상기 이미지 프로세서(1135)는 표면에 인접 이미지의 일부를 기록하여 휘어진 인접 스트라이프를 형성한다. 상기 디바이스가 판독 디바이스인 경우, 상기 이미지 프로세서는 표면상의 휘어진 인접 스트라이프로부터 인접 이미지의 일부를 판독하고, 그 부분들을 메모리에서 함께 연결하여 인접 이미지를 형성한다. 릴레이된 정보의 방위각 배향은 광학암이 5도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변하는 경우 실질적으로 일정한 것으로 규정된다. 일부 실시예에서, 상기 각관계는 광학암(1140A)이 45도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변한다. 가공물(1010) 상에서 직립한 "R"은 회전 스위프(347)에서 광학 암(1140A)이 10시, 12시 또는 2시중 어디에 있던지와는 관계없이 직립이 된다.
일 실시예에서, 상기 디바이스는 고정식 광학 이미지 디바이스에 부착되고 상기 회전 아암(1724)의 회전축(1310)에 또는 그에 인접하여 위치된 릴레이 광학기기(2222)의 제 1 광학축을 포함한다. 상기 릴레이 광학기기(2222)의 제 2 광학축은 표면(1722)에 부착되고, 상기 회전축(1310)으로부터 상기 회전 아암(1724)을 따라 멀리 위치한다.
다른 실시예에서, 제 2 광학축은 제 1 광학축보다 회전축(1310)으로부터 적어도 10배 멀리 떨어져 있을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 릴레이된 이미지(1050) 정보의 광학적 패리티는 제 1 및 제 2 광학축이 실질적으로 평행한 경우(857) 유지되고, 실질적으로 역평행한 경우(859) 역전된다.
또 다른 실시예에서, 상기 광학 이미지 디바이스는 가공물(1010)로 릴레이(1132)되는 이미지(430)를 형성한다.
선택적 실시예에서, 상기 암(1724)의 회전축(1310) 부근의 패스(1312)중 일부는 on-axis(도 10 참조)이거나 off-axis(도 11 내지 도 15 참조)일 수 있다. 이 실시예는 전술한 실시예와 하기된 다른 피쳐와 함께 다양하게 조합될 수 있다. 일부 실시예(도 8a 내지 도 8c, 도 10, 도 16a 내지 도 16c)에서, 허브 부근의 제 1 패스 부분은 회전축(857,859)과 일치한다. 이러한 소위 on-axis 실시예에서, 가공물에 접촉하는 제 2 패스 부분은 상기 회전축과 일치하는 패스 부분에 대해 평행하거나(857) 역평행할(859) 수 있다. on-axis 실시예에 있어서, 매우 다양한 미러 배열이 사용될 수 있다. 예를 들어, 미러 또는 프리즘(854)(도 16, M1)이 회전 아암 조립체 위에 배치될 수 있으며, 상기 회전 아암에 정보를 직접 릴레이할 수 있다. 또는, 미러 또는 프리즘(1042)이 회전 아암 조립체(1040) 아래에 배치될 수 있으며, 소위 오프너 프로젝션 시스템에서 오버헤드 미러(1043,1045)를 이용할 수 있다. 상기 오프너 프로젝션 시스템은 릴레이된 이미지(1050)를 가공물(1010)로 직접 또는 회전하는 광학암을 따라 방향을 재설정하여 후퇴시킨다. 일부 실시예에서, 대형의 고정식 오버헤드 미러(1043)는 광학 패스내에 적절한 위치를 유지하기 위해 암(들)과 함께 회전(1044)하는 소형의 미러 섹션으로 대체될 수 있다. 다른 on-axis 미러 배열도 고려될 수 있으며, 본 설명이 그 배열들을 배제하고자 하는 것은 아니다.
소위 off-axis 실시예(도 11 내지 도 15)는 허브 부근에 위치한 패스(1312,1412) 부분을 가지며, 이들은 회전축(1310,1410)과 일치하지 않는다. 본 실시예에서, 상기 회전축(1310) 부근의 제 1 패스 부분(1312)은 회전축에 평행하거나 회전축(1410)에 대해 적어도 8도(1412) 이내로 평행하다. 상기 가공물에 접촉하는 제 2 패스 부분(1330)은 회전축에 대해 적어도 8도 이내로 평행하다. 선택적으로, 상기 제 1 및 제 2 패스 부분은 서로에 대해 8도 이내로 평행할 수 있다.
이 방법은 가공물로부터 판독하거나 가공물에 기록하여, 광학암의 스위프중 일부에서 가공물의 이미지에 대응하는 합성된 이미지 정보(545A 내지 545D)를 조립하는 것을 포함한다. 예를 들면, 합성된 이미지 정보는 스위프의 적어도 5도, 10도 또는 20도에 대응할 수 있다. 합성된 이미지 정보는 가공물로부터 판독한 정보일 수 있거나, 가공물에 기록되거나, 리샘플링되거나 가공물에 기록된 정보의 맵일 수 있다.
물론, 전술한 제 1 방법의 실시예, 응용예, 양태 및 특징이 다양한 방법으로 결합되어 다양한 시스템을 창출할 수 있다.
제 2 디바이스 실시예는 가공물에 대해 또는 그로부터 광학 이미지를 릴레이한다. 이 디바이스는 기록 디바이스 또는 판독 디바이스일 수 있다. 상기 디바이스는 회전축을 가진 허브(1148)를 중심으로 회전하는 하나 이상의 광학암(1140A 내지 1140C)의 사용을 포함한다. 상기 디바이스는 허브를 가지며, 상기 허브는 광학 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111)간의 on-axis(도 10 참조) 및 off-axis(도 11 내지 도 15 참조) 정보 릴레이를 포함할 수 있다. 상기 가공물은 당해 디바이스의 일부인 스테이지상의 광학암의 회전축에 대해 대체로 수직하게 위치된다. 상기 디바이스는 이미지 디바이스(330,1130)를 포함한다. 릴레이 광학기기는 이미지 디바이스(330,1130)와 가공물(310,1111)간에 광학 정보를 릴레이하고, 상기 이미지 디바이스(330,630)에서의 이미지와 릴레이된 버전(345A 및 345B, 645A 및 645B)에서의 이미지간의 방위각 배향을 실질적으로 일정하게 유지한다. 이 디바이스에서, 릴레이의 패스는 가공물(310,1111)로부터 광학암(1140A 내지 1140C)을 따라 허브(1148)를 지나 이미지 디바이스(1130)로 연장된다. 릴레이된 이미지 정보는 이 패스(1312)를 따라 모든 방향으로 전달될 수 있다. 릴레이된 정보의 방위각 배향은 광학암이 5도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변하는 경우 실질적으로 일정한 것으로 규정된다. 일부 실시예에서, 상기 각관계는 광학암이 45도 회전(347)으로 스위핑할 때 0.5도 이하로 회전하여 변한다. 가공물 상에서 직립한 "R"은 회전 스위프에서 광학 암이 10시, 12시 또는 2시중 어디에 있던지와는 관계없이 직립이 된다.
일 실시예에서, 상기 광학 이미지 디바이스(330,1130)는 가공물(310,1111)로 릴레이되는 이미지를 형성한다. 즉, 가공물에 기록한다. 이 릴레이된 이미지 정보는 일련의 펄스 스템프로 전달될 수 있다. 또는 스위핑된 기록 빔 이미지로서 전달될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광학 이미지 디바이스(330,1130)는 가공물(310,1111)로부터 릴레이된 이미지를 검출한다. 즉, 가공물을 판독한다.
선택적 실시예에서, 상기 암의 회전축 부근의 패스중 일부는 on-axis(도 10 참조)이거나 off-axis(도 11 내지 도 15 참조)일 수 있다. 이 실시예는 전술한 실시예와 하기된 다른 피쳐와 함께 다양하게 조합될 수 있다. 일부 실시예(도 8a 내지 도 8c, 도 10, 도 16a 내지 도 16c)에서, 허브 부근의 제 1 패스 부분은 회전축(857,859)과 일치한다. 이러한 소위 on-axis 실시예에서, 가공물에 접촉하는 제 2 패스 부분은 상기 회전축과 일치하는 패스 부분에 대해 평행하거나(859) 역평행할(859) 수 있다. on-axis 실시예에 있어서, 매우 다양한 미러 배열이 사용될 수 있다. 예를 들어, 미러 또는 프리즘(854)(도 16, M1)이 회전 아암 조립체 위에 배치될 수 있으며, 상기 회전 아암에 정보를 직접 릴레이할 수 있다. 또는, 미러 또는 프리즘(1042)이 회전 아암 조립체(1040) 아래에 배치될 수 있으며, 소위 오프너 프로젝션 시스템에서 오버헤드 미러(1043,1045)를 이용할 수 있다. 상기 오프너 프로젝션 시스템은 릴레이된 이미지(1050)를 가공물(1010)로 직접 또는 광학암을 따라 방향을 재설정하여 후퇴시킨다. 일부 실시예에서, 대형의 고정식 오버헤드 미러(1043)는 광학 패스내에 적절한 위치를 유지하기 위해 암(들)과 함께 회전하는 소형의 미러 섹션(1044)으로 대체될 수 있다. 다른 on-axis 미러 배열도 고려될 수 있으며, 본 설명이 그 배열들을 배제하고자 하는 것은 아니다.
소위 off-axis 실시예(도 11 내지 도 15)는 허브 부근에 위치한 패스(1312) 부분을 가지며, 이들은 회전축(1310,1410)과 일치하지 않는다. 본 실시예에서, 상기 회전축(1310) 부근의 제 1 패스 부분(1312)은 회전축(1310)에 평행하거나 회전축에 대해 적어도 8도 이내로 평행하다. 상기 가공물에 접촉하는 제 2 패스 부분(1330)은 회전축에 대해 적어도 8도 이내로 평행하다(1412). 선택적으로, 상기 제 1 및 제 2 패스 부분은 서로에 대해 8도 이내로 평행할 수 있다.
이 디바이스는 가공물로부터의 판독 또는 그에 대한 기록을 제어하는 이미지 프로세서(1135)를 포함할 수 있으며, 상기 이미지 프로세서는 광학암의 스위프중 일부에서 가공물의 이미지에 대응하는 합성된 이미지 정보(545A 내지 545D)를 조립한다. 예를 들면, 상기 이미지 프로세서는 스위프의 적어도 5도, 10도 또는 20도에 대응하는 합성된 이미지 정보를 조립할 수 있다. 합성된 이미지 정보는 가공물로부터 판독한 정보일 수 있거나, 가공물에 기록되거나, 리샘플링되거나 가공물에 기록된 정보의 맵일 수 있다.
물론, 전술한 제 1 디바이스의 실시예, 응용예, 양태 및 특징이 다양한 방법으로 결합되어 다양한 시스템을 창출할 수 있다. 이에 따라, 논리적으로 부합하지 않는 경우를 제외하고, 각각의 특징이 선행 기재된 모든 특징을 인용하는 다중 종속항의 조합을 개시하고자 한다.
또 다른 실시예는, 허브를 중심으로 회전하는 하나 또는 그 이상의 광학암을 이용하며, 암이 가공물(410)을 가로질러 원호를 스위핑할 때에도, 가공물에서의 정보와 광학암 허브에서의 정보간의 일정한 방위 관계를 유지하면서, 허브와 가공물 표면간의 이미지 정보를 릴레이하는 저렴하고 높은 처리량의 광학 프로세싱 디바이스를 제공한다. 각각의 광학암은 단순한 광학기기를 가질 수 있으며, 경량일 수 있다. 전체 원에서의 스위핑 비율로서 정보를 릴레이하는 사용률을 증대시키기 위해 다수의 암이 사용될 수 있다. 전술한 특징과 양태 등은 이 실시예와 함께 다양한 구성으로 조합될 수 있다.
또 다른 실시예는, 허브를 중심으로 회전하는 하나 또는 그 이상의 광학암을 이용하며, 암이 가공물을 가로질러 원호를 스위핑할 때에도, 가공물에서의 정보와 광학암 허브에서의 정보간의 일정한 방위 관계(430,445A 및 445B)를 유지하면서, 허브와 가공물(410) 표면간의 이미지 정보를 릴레이하는 높은 처리량의 데이타 복잡성이 낮은 시스템을 제공한다. 시간에 따라 분할된 이미지들은 이미지의 회전없이 변위 벡터에 의해 서로로부터 변위된 것으로 표시될 수 있다. 광학암의 회전축에 대한 가공물의 운동도 변위 벡터로 표현될 수 있다. 상기 2개의 변위 벡터들은 더해질 수 있다. 상기 광학암의 회전속도와 상기 가공물의 상대운동은 이미지들 간의 중첩에 영향을 미치는 소정의 관계를 생성하도록 선택될 수 있다. 전술한 특징과 양태 등은 이 실시예와 함께 다양한 구성으로 조합될 수 있다.
이미지 정보가 모든 방향으로 릴레이될 수 있기 때문에, 전술한 설명은 가공물과 허브간의 이미지 릴레이를 조심스럽게 인용하였다. 가공물에 대한 기록에 있어서, SLM, DMD, 스캐닝 레이저 또는 기타 다른 광원이 상기 가공물에 이미지를 투사하기 위해 사용된 회전 아암과 허브에서 제어될 수 있다. 가공물의 검사 또는 이미징에 있어서, 암 말단의 광학 부품 아래에서 가공물로부터 스캐닝된 이미지를 캡쳐하 위해 허브의 검출기가 사용될 수 있다.
또 다른 실시예는 광학축(도 14a 및 도 14b)을 가진 고정식 이미지 디바이스(430)를 이용하여 이미지(855)를 기록 또는 판독하기 위해 대형의 평면 가공물을 스캐닝하는 방법을 포함한다. 상기 이미지(855)는 제공되거나 선택될 수 있다. 상기 이미지 디바이스 광학축 부근에 입구와 상기 가공물 부근에 출구 광학축을 가진 스캔 광학기기가 제공된다. 광학축들은 상기 입구 광학축을 가진 상기 고정식 디바이스와 본질적으로 평행 또는 역평행 그리고 정렬될 수 있다. 이 설명은 8도 차이를 나타낸 도시예로 구성된다.
상기 스캔 광학기기는 가공물에 수직한 회전축을 중심으로 회전하며, 입구 광학축에 기하학적으로 가깝다. 즉, 출구 광학축보다 가깝거나 훨씬 더 가깝다. 스캔 광학기기에 의한 회전을 제어하기 위해 컨트롤러가 사용된다. 부분 이미지가 서로 다른 회전각에서 기록 또는 판독될 수 있다. 또한, 광자가 비상하기 전후에 조합된 이미지가 컨트롤러에 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 스캔 광학기기가 회전할 때, 이미지(445)가 전송되지만 회전하지 않는다. 선택적으로, 상기 이미지는 회전할 수 있으며, 각각에 대해 회전된 부분 이미지로부터 조합된 이미지(545A 내지 545D)가 생성될 수 있다.
다른 실시예에서, 입구 및 출구 이미지들은 동일한 패리티를 가질 수 있다. x 및 y축은 축소 및 회전될 수 있으나 역전될 수는 없다. 이들은 광학축이 평행하다면 광빔을 따라 동일한 측면으로부터 볼 수 있어야 하고, 역평행하다면 하나의 축을 따라 그리고 다른 하나에 대하여 동일한 측면으로부터 볼 수 있어야 한다.
고정식 디바이스는 레이저 다이오드 어레이, LED 어레이, 2D SLM(1130)을 포함할 수 있다. 2D SLM은 틸팅 미러, 피스톤 미러 또는 DMD 디바이스, 또는 LCD 셔터 디바이스일 수 있다. 1D SLM은 GLV일 수 있다. 음향광학, 다각형 또는 전기광학 스캐너와 같은 스캐너가 사용될 수 있다. 라인 카메라, 면 카메라, 스펙트로미터, 스케터로미터 또는 간섭계가, 가공물에 기록하는 대신 가공물로부터 판독하는 시스템에 사용될 수 있다. 스캔 광학기기는 미러와 렌즈를 포함할 수 있다.
전술한 바람직한 실시예와 응용예를 인용하여 본 발명을 개시하였으나, 이 실시예들은 한정하지 않고 설명하고자 하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 컴퓨터-보조 프로세싱이 전술한 실시예, 응용예 및 특징에 연관된다. 따라서, 본 발명은 가공물 위에서 원호를 스위핑하는 하나 이상의 광학암을 이용하여 가공물을 판독 또는 기록하는 방법, 가공물 위에서 원호를 스위핑하는 하나 이상의 광학암을 이용하여 가공물을 판독 또는 기록하기 위한 로직 및 리소스를 포함하는 시스템, 가공물 위에서 원호를 스위핑하는 하나 이상의 광학암을 이용하여 가공물을 판독 또는 기록하기 위한 컴퓨터-보조 컨트롤을 이용하는 시스템, 가공물 위에서 원호를 스위핑하는 하나 이상의 광학암을 이용하여 가공물을 판독 또는 기록하기 위한 로직이 내장된 데이타 스트림, 또는 가공물 위에서 원호를 스위핑하는 하나 이상의 광학암을 이용하여 가공물을 컴퓨터-보조 판독 또는 기록하는 컴퓨터 접근가능한 서비스에서 구체화될 수 있다. 다양한 변경과 변형이 용이하게 이루어질 수 있으나, 당업자라면 그러한 변경과 변형이 본 발명의 사상과 범주에 속함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (35)

  1. 가공물(workpiece)에 기록하는 방법으로서,
    고정식 광학 이미지 디바이스를 이용하여 릴레이된 이미지 정보(relayed image information)를 형성하는 단계;
    상기 가공물의 표면과 상기 고정식 광학 이미지 디바이스 사이에 하나 이상의 회전 아암의 광학기기(optics)를 따라 상기 이미지 정보를 릴레이하는 단계;
    휘어진 스트라이프(curved stripe)를 상기 가공물의 표면에 걸쳐(across) 반복적으로 스위핑하여, 함께 연결된(stitched together) 부분 이미지들로부터 형성된 인접 이미지(contiguous image)를 기록하는 단계;
    각각의 부분 이미지의 그리드를 결정하는 단계; 및
    이미지 필드들의 변위를 보상하기 위해 계산 작업들(computational operations)을 이용하는 것에 의해서 공통의 기준 그리드와 상기 부분 이미지의 그리드 간을 전환하여(convert), 부분 이미지들의 연결을 제공하는 단계;를 포함하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 이미지들이 중첩되고(overlapped), 각각의 부분 이미지의 그리드는 이미지 프로세싱에 의해 그 자신의 그리드와 공통 기준 그리드(common reference grid) 사이에서 전환되어, 상기 부분 이미지들의 연결을 제공하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 이미지 디바이스와 상기 표면 간의 패턴 정보를 일정한 방위각 배향(azimuthal orientation)으로 릴레이하는 단계를 더 포함하고,
    상기 광학 이미지 디바이스에서의 세트 이미지가 상기 가공물 상의 세트 이미지의 릴레이된 버전들에 대해, 상기 릴레이된 버전들이 광학 아암의 5도 스위프(sweep)로 분리될 때의 각관계에서 0.5도 이하의 회전편차를 가지면서, 일정한 각관계를 유지하는 경우, 상기 릴레이된 이미지 정보의 방위각 배향이 일정한,
    가공물에 기록하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 이미지 디바이스와 상기 표면 간의 패턴 정보를 일정한 방위각 배향으로 릴레이하는 단계를 더 포함하고,
    상기 광학 이미지 디바이스에서의 세트 이미지가 상기 가공물 상의 세트 이미지의 릴레이된 버전들에 대해, 상기 릴레이된 버전들이 광학 아암의 45도 스위프로 분리될 때의 각관계에서 0.5도 이하의 회전편차를 가지면서, 일정한 각관계를 유지하는 경우, 상기 릴레이된 이미지 정보의 방위각 배향이 일정한,
    가공물에 기록하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 정보를 릴레이하는 단계는,
    상기 고정식 광학 이미지 디바이스에 접속되고 상기 회전 아암의 회전축에 또는 상기 회전축 근처에 위치된, 제 1 광학축을 횡단하는(traverse) 단계; 및
    상기 표면에 접속되고 상기 회전축으로부터 상기 회전 아암을 따라 윈위에(distally) 위치된, 제 2 광학축을 횡단하는 단계를 더 포함하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축은 8도 이내에서 서로에 대해 평행하거나 역평행한(anti-parallel),
    가공물에 기록하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광학축은 상기 제 1 광학축 보다 상기 회전축으로부터 적어도 10배 먼,
    가공물에 기록하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축이 평행할 때, 릴레이된 이미지 정보의 광학적 패리티(optical parity)를 유지하는 단계를 더 포함하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축이 역평행할 때, 상기 릴레이된 이미지 정보의 광학적 패리티를 역전시키는(reverse) 단계를 더 포함하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이미지 디바이스는 상기 가공물로 릴레이되는 이미지를 형성하는,
    가공물에 기록하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 상기 광학 이미지 디바이스는 공간광변조기(SLM; Spatial Light Modulator)인,
    가공물에 기록하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 상기 광학 이미지 디바이스는 기록 빔 어레이인,
    가공물에 기록하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 릴레이된 이미지 정보는 일련의 펄스 스템프(pulsed series of stamps)로 릴레이되는,
    가공물에 기록하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 릴레이된 이미지 정보는 연속적인 스위프로 릴레이되는,
    가공물에 기록하는 방법.
  15. 가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템으로서,
    상기 디바이스는,
    허브를 중심으로 회전하고 회전축을 갖는 하나 이상의 광학 아암;
    가공물이 위에 위치되고, 상기 회전축에 수직인 스테이지;
    고정식 광학 이미지 디바이스;
    상기 가공물의 표면과 상기 고정식 광학 이미지 디바이스 사이에서, 상기 광학 아암을 따라 이미지 정보를 릴레이하는 릴레이 광학기기; 및
    회전하는 상기 광학 아암이 상기 표면의 부분들에 걸쳐(over parts of the surface) 스위핑할 때, 릴레이된 상기 이미지 정보에 대응하는 부분 이미지들로부터 형성된 인접 이미지를 조립하도록 구성된 이미지 프로세서;를 포함하며,
    상기 시스템은,
    각각의 부분 이미지의 그리드를 결정하도록, 그리고 이미지 필드들의 변위를 보상하기 위해 계산 작업들을 이용하는 것에 의해서 공통의 기준 그리드와 상기 부분 이미지의 그리드 사이에서 상기 부분 이미지를 전환하여 부분 이미지들의 연결을 제공하도록, 구성된 데이타 패스를 더 포함하는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 릴레이 광학기기는 상기 광학 이미지 디바이스와 상기 표면 간의 패턴 정보를 일정한 방위각 배향으로 릴레이하고,
    상기 광학 이미지 디바이스에서의 세트 이미지가 상기 가공물 상의 세트 이미지의 릴레이된 버전들에 대해, 상기 릴레이된 버전들이 광학 아암의 5도 스위프로 분리될 때의 각관계에서 0.5도 이하의 회전편차를 가지면서, 일정한 각관계를 유지하는 경우, 상기 릴레이된 이미지 정보의 방위각 배향이 일정한,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 릴레이 광학기기는 상기 광학 이미지 디바이스와 상기 표면 간의 패턴 정보를 일정한 방위각 배향으로 릴레이하고,
    상기 광학 이미지 디바이스에서의 세트 이미지가 상기 가공물 상의 세트 이미지의 릴레이된 버전들에 대해, 상기 릴레이된 버전들이 광학 아암의 45도 스위프로 분리될 때의 각관계에서 0.5도 이하의 회전편차를 가지면서, 일정한 각관계를 유지하는 경우, 상기 릴레이된 이미지 정보의 방위각 배향이 일정한,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 고정식 광학 이미지 디바이스에 접속되고 회전하는 상기 광학 아암의 회전축에 또는 상기 회전축 근처에 위치된, 상기 릴레이 광학기기의 제 1 광학축; 및
    상기 표면에 접속되고 상기 회전축으로부터 상기 회전하는 광학 아암을 따라 원위에(distally) 위치된, 상기 릴레이 광학기기의 제 2 광학축을 더 포함하는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축은 8도 이내에서 서로에 대해 평행하거나 역평행한,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 광학축은 상기 제 1 광학축 보다 상기 회전축으로부터 적어도 10배 먼,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축이 평행할 때, 상기 릴레이 광학기기가 릴레이된 이미지 정보의 광학적 패리티를 유지하는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학축이 역평행할 때, 상기 릴레이 광학기기가 릴레이된 이미지 정보의 광학적 패리티를 역전시키는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 상기 광학 이미지 디바이스는 공간광변조기(SLM; Spatial Light Modulator), 그레이팅광밸브(GLV; Grating Light Valve), 디지털마이크로미러장치(DMD; Digital Micro-mirror Device) 또는 LCD 중 어느 하나인,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  24. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 상기 광학 이미지 디바이스는 레이저 다이오드 어레이 또는 LED 어레이중 어느 하나인,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  25. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 상기 광학 이미지 디바이스는 기록 빔 어레이인,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  26. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 릴레이된 이미지 정보는 일련의 펄스 스템프로 릴레이되는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  27. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 릴레이된 이미지 정보는 연속적인 스위프로 릴레이되는,
    가공물에 기록하는 광학 스캐닝 디바이스를 포함하는 시스템.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
KR1020117015450A 2008-12-05 2009-12-04 가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암 Active KR101657056B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US20097008P 2008-12-05 2008-12-05
US61/200,970 2008-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110098777A KR20110098777A (ko) 2011-09-01
KR101657056B1 true KR101657056B1 (ko) 2016-09-13

Family

ID=41716561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117015450A Active KR101657056B1 (ko) 2008-12-05 2009-12-04 가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8442302B2 (ko)
EP (1) EP2359193B1 (ko)
JP (1) JP5469674B2 (ko)
KR (1) KR101657056B1 (ko)
CN (1) CN102362226B (ko)
TW (1) TWI524091B (ko)
WO (1) WO2010063830A1 (ko)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344904B1 (en) * 1998-10-03 2002-02-05 John E. Mercer Arrangement for reading from and/or writing to flexible sheet media in a curved configuration and method
US7813013B2 (en) * 2006-11-21 2010-10-12 Illumina, Inc. Hexagonal site line scanning method and system
US8531648B2 (en) * 2008-09-22 2013-09-10 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method
CN102414621B (zh) * 2009-03-06 2014-12-10 麦克罗尼克迈达塔有限责任公司 扫掠期间剂量可变的转子光学部件成像方法及系统
EP2267534A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-29 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Illumination system
CN102713759B (zh) * 2009-09-01 2015-04-29 麦克罗尼克迈达塔有限责任公司 图案产生系统
TWI448830B (zh) 2010-02-09 2014-08-11 Asml Netherlands Bv 微影裝置及元件製造方法
NL2006256A (en) 2010-02-23 2011-08-24 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
JP5584784B2 (ja) 2010-02-25 2014-09-03 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
NL2006385A (en) 2010-04-12 2011-10-13 Asml Netherlands Bv Substrate handling apparatus and lithographic apparatus.
JP5969496B2 (ja) * 2010-12-07 2016-08-17 マイクロニック アーベーＭｙｃｒｏｎｉｃ Ａｂ クリスクロス書き込み戦略
NL2007789A (en) 2010-12-08 2012-06-11 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
EP2469295A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-27 André Borowski 3D landscape real-time imager and corresponding imaging methods
US9304401B2 (en) 2011-03-29 2016-04-05 Asml Netherlands B.V. Measurement of the position of a radiation beam spot in lithography
CN103597404B (zh) 2011-04-08 2017-04-26 Asml荷兰有限公司 光刻设备、可编程图案形成装置以及光刻方法
WO2012143188A1 (en) 2011-04-21 2012-10-26 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method for maintaining a lithographic apparatus and device manufacturing method
EP2745174B1 (en) 2011-08-18 2015-09-16 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8405913B2 (en) * 2011-08-24 2013-03-26 Palo Alto Research Center Incorporated Anamorphic projection optical system
NL2009342A (en) 2011-10-31 2013-05-07 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
NL2009797A (en) 2011-11-29 2013-05-30 Asml Netherlands Bv Apparatus and method for converting a vector-based representation of a desired device pattern for a lithography apparatus, apparatus and method for providing data to a programmable patterning device, a lithography apparatus and a device manufacturing method.
NL2009761A (en) 2011-11-29 2013-05-30 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method and computer program.
JP5840303B2 (ja) 2011-12-05 2016-01-06 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
NL2009817A (en) 2011-12-06 2013-06-10 Asml Netherlands Bv A lithography apparatus, an apparatus for providing setpoint data, a device manufacturing method, a method of calculating setpoint data and a computer program.
NL2009902A (en) 2011-12-27 2013-07-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
US9354502B2 (en) 2012-01-12 2016-05-31 Asml Netherlands B.V. Lithography apparatus, an apparatus for providing setpoint data, a device manufacturing method, a method for providing setpoint data and a computer program
NL2010020A (en) 2012-01-17 2013-07-18 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
US8773503B2 (en) * 2012-01-20 2014-07-08 Thermal Imaging Radar, LLC Automated panoramic camera and sensor platform with computer and optional power supply
JP6042457B2 (ja) 2012-02-23 2016-12-14 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． デバイス、露光装置および放射誘導方法
KR101688444B1 (ko) * 2012-04-11 2016-12-21 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치용 회전 가능 프레임
DE102012104008B3 (de) * 2012-05-08 2013-11-07 Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Messen von Form-, Lage- und Dimensionsmerkmalen an Maschinenelementen
US10149390B2 (en) 2012-08-27 2018-12-04 Mycronic AB Maskless writing of a workpiece using a plurality of exposures having different focal planes using multiple DMDs
WO2014033118A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 Micronic Mydata AB Maskless writing in different focal planes
NL2012052A (en) 2013-01-29 2014-08-04 Asml Netherlands Bv A radiation modulator for a lithography apparatus, a lithography apparatus, a method of modulating radiation for use in lithography, and a device manufacturing method.
WO2014140047A2 (en) 2013-03-12 2014-09-18 Micronic Mydata AB Method and device for writing photomasks with reduced mura errors
CN105143987B (zh) 2013-03-12 2017-10-20 麦克罗尼克迈达塔有限责任公司 机械制造的对准基准方法和对准系统
EP2984748B1 (en) 2013-04-09 2021-06-02 Thermal Imaging Radar LLC Stepper motor control and fire detection system
EP2984640B1 (en) 2013-04-09 2019-12-18 Thermal Imaging Radar, LLC Fire detection system
US10725287B2 (en) * 2013-06-11 2020-07-28 Nlight, Inc. Image rotation compensation for multiple beam material processing
MX360725B (es) 2013-08-09 2018-11-14 Thermal Imaging Radar Llc Métodos para analizar datos de imágenes térmicas de dispositivos virtuales y métodos para correlacionar los valores de profundidad a píxeles de imágenes.
JP2016541009A (ja) * 2013-10-25 2016-12-28 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置、パターニングデバイス、およびリソグラフィ方法
JP6477500B2 (ja) * 2014-01-16 2019-03-06 コニカミノルタ株式会社 三次元造形装置および三次元造形方法
US10406630B1 (en) 2014-11-20 2019-09-10 Nlight, Inc. Multi-beam laser processing with dispersion compensation
US10353191B2 (en) 2015-01-13 2019-07-16 Massachusetts Institute Of Technology Circular scanning technique for large area inspection
MX368852B (es) 2015-03-31 2019-10-18 Thermal Imaging Radar Llc Configuración de diferentes sensibilidades de modelos de fondo mediante regiones definidas por el usuario y filtros de fondo.
USD776181S1 (en) 2015-04-06 2017-01-10 Thermal Imaging Radar, LLC Camera
US9435998B1 (en) * 2015-06-14 2016-09-06 Charles Bibas Beam director
KR101750521B1 (ko) 2015-07-27 2017-07-03 주식회사 고영테크놀러지 기판 검사 장치 및 방법
TWI655103B (zh) * 2016-08-31 2019-04-01 東友科技股份有限公司 噴墨印表機及其檢視裝置
US10069996B2 (en) * 2016-09-15 2018-09-04 Xerox Corporation System and method for utilizing digital micromirror devices to split and recombine a signal image to enable heat dissipation
US10735674B2 (en) * 2016-09-20 2020-08-04 Massachusetts Institute Of Technology Circular scanning technique for large area imaging
CN106394943B (zh) * 2016-10-12 2018-08-21 北京理工大学 一种在低温真空环境下工作的红外动态场景模拟器
JP6804257B2 (ja) * 2016-10-13 2020-12-23 浜松ホトニクス株式会社 放射線画像読取装置
US10945706B2 (en) 2017-05-05 2021-03-16 Biim Ultrasound As Hand held ultrasound probe
CN109273380B (zh) * 2017-07-17 2022-02-15 上海微电子装备（集团）股份有限公司 扫描对准装置及其扫描方法
CN107517374B (zh) * 2017-07-19 2019-06-04 西安工业大学 一种线阵相机视场的确定方法及装置
US10574886B2 (en) 2017-11-02 2020-02-25 Thermal Imaging Radar, LLC Generating panoramic video for video management systems
US10739675B2 (en) * 2018-05-31 2020-08-11 Canon Kabushiki Kaisha Systems and methods for detection of and compensation for malfunctioning droplet dispensing nozzles
CN108803252B (zh) * 2018-06-27 2020-10-16 合肥泰沃达智能装备有限公司 一种导光板生产加工工艺及其涂布曝光设备
CN109358068B (zh) * 2018-11-13 2021-06-18 中国科学院光电技术研究所 一种基于线扫描和环带拼接的大口径平面镜的瑕疵检测装置和方法
US11601605B2 (en) 2019-11-22 2023-03-07 Thermal Imaging Radar, LLC Thermal imaging camera device
US11170189B1 (en) 2020-09-29 2021-11-09 Express Scripts Strategic Development, Inc. Imaging system for identifying medication containers
DE102020134367A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Trumpf Laser Gmbh Vorrichtung zum Bearbeiten eines Materials
CN113189602A (zh) * 2021-03-25 2021-07-30 成都中信华瑞科技有限公司 一种运动成像补偿装置及运动补偿方法
TWI792621B (zh) 2021-10-20 2023-02-11 財團法人工業技術研究院 量測方法
CN114002921A (zh) * 2021-11-09 2022-02-01 深圳市先地图像科技有限公司 一种激光成像设备以及激光成像方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050087701A1 (en) 2003-10-28 2005-04-28 Ims Nanofabrication Gmbh Pattern-definition device for maskless particle-beam exposure apparatus
JP2005532642A (ja) 2002-07-01 2005-10-27 エムエムアールアイ・フォトニクス・リミテッド １次元スキャニングを用いた光ディスクドライブ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE33931E (en) * 1981-12-21 1992-05-19 American Semiconductor Equipment Technologies Laser pattern generating system
AU1975197A (en) * 1996-02-28 1997-10-01 Kenneth C. Johnson Microlens scanner for microlithography and wide-field confocal microscopy
CN1791839A (zh) * 2001-11-07 2006-06-21 应用材料有限公司 光点格栅阵列光刻机
US6870604B2 (en) * 2002-04-23 2005-03-22 Ball Semiconductor, Inc. High resolution point array
US7589729B2 (en) * 2002-05-15 2009-09-15 Mental Images Gmbh Image synthesis by rank-1 lattices
JP3938714B2 (ja) * 2002-05-16 2007-06-27 大日本スクリーン製造株式会社 露光装置
AU2003281580A1 (en) * 2002-07-23 2004-02-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical scanning device
US7061623B2 (en) * 2003-08-25 2006-06-13 Spectel Research Corporation Interferometric back focal plane scatterometry with Koehler illumination
US6870172B1 (en) * 2004-05-21 2005-03-22 Kla-Tencor Technologies Corporation Maskless reflection electron beam projection lithography
US7230677B2 (en) * 2004-12-22 2007-06-12 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method utilizing hexagonal image grids
WO2007050022A2 (en) * 2005-10-26 2007-05-03 Micronic Laser Systems Ab Writing apparatuses and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005532642A (ja) 2002-07-01 2005-10-27 エムエムアールアイ・フォトニクス・リミテッド １次元スキャニングを用いた光ディスクドライブ
US20050087701A1 (en) 2003-10-28 2005-04-28 Ims Nanofabrication Gmbh Pattern-definition device for maskless particle-beam exposure apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110098777A (ko) 2011-09-01
EP2359193A1 (en) 2011-08-24
JP2012511169A (ja) 2012-05-17
EP2359193B1 (en) 2013-02-13
CN102362226B (zh) 2014-11-05
JP5469674B2 (ja) 2014-04-16
TWI524091B (zh) 2016-03-01
WO2010063830A1 (en) 2010-06-10
US8755590B2 (en) 2014-06-17
US20130250030A1 (en) 2013-09-26
TW201044012A (en) 2010-12-16
US20100142757A1 (en) 2010-06-10
US8442302B2 (en) 2013-05-14
CN102362226A (zh) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101657056B1 (ko) 가공물 상에 이미지를 기록 또는 판독하는 회전 아암
US8472089B2 (en) Rotor imaging system and method with variable-rate pixel clock
JP5598936B2 (ja) パターン生成システム
CN102834777B (zh) 光刻设备和器件制造方法
CN102770811B (zh) 光刻设备和器件制造方法
TWI698662B (zh) 圖案描繪裝置及圖案描繪方法
CN102782581B (zh) 光刻设备和器件制造方法
CN110865516B (zh) 曝光装置
US20070103749A1 (en) High-speed, high-resolution, wide-format cartesian scanning systems
CN116754189B (zh) 一种dmd的微镜偏转角度检测方法及装置
HK40010939A (en) Pattern rendering device and pattern rendering method
HK40010940A (en) Pattern rendering device

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20110704

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20141204

Comment text: Request for Examination of Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20160315

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20160823

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20160907

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20160908

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190823

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200901

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210820

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220822

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230828

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240826

Start annual number: 9

End annual number: 9