改善邊界對比度的方法和系統的製作方法

2023-11-11 23:41:32

專利名稱：改善邊界對比度的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用衍射式微鏡陣列確定在工件上的照射敏感介質的特徵邊界，延伸至在半導體襯底上形成圖案和結構的方法和系統。工件包括平版印刷掩模，集成電路和其他電子和光學器件。
背景技術：
用於在集成電路或器件生產中形成圖案的兩種主要的輻射能的形式為光子束和電子束。一般，利用多個掃描的光子束的系統比利用多個電子束的系統更經常使用。光子或雷射圖案發生器系統一般比較快，但沒有電子束系統精確。在雷射掃描系統的多個較寬的雷射束具有比在向量驅動的電子束系統中的單一電子束不同的特性。在用雷射掃描系統進行掩模寫入中可以使用一些裝飾物(embellishment)，以部分地補償光子束的較大的束寬。
對於直接寫入應用，可能更優選使用光子曝光照射。因為電子束可能對集成電路的層性質有不利影響。在集成電路的襯底處和電子電荷阱層中，通過要構圖的抵抗層(resist layer)的電子可能損壞或改變在該抵抗層下面的層的特性。這些改變的特性可能對器件性能有不希望的影響。以光子為基礎的寫入裝置有一個優點是，一般它比電子束裝置快。
這些發明者連續開發使用光子曝光照射的新型的圖案發生器。新型的圖案發生器使用一個微鏡陣列(在一個實施例中，為空間光調製器(「SLM」))和脈衝照射源，代替使用一個或多個掃描雷射束，在工件表面上列印所謂標記(stamp)。上述的圖形引擎(Graphic Engine)是與發明者說明這種新型的圖案發生器的一些方面重迭的幾種應用中的一種。這些正在審查中的申請還說明可以使用具有脈衝照射的另一些種類的微鏡陣列列印標記。
開發的微鏡陣列依賴衍射，而不是偏轉在照射敏感介質上形成對比度。通過使用衍射，微鏡的微小運動使得照射分散。該分散相應於在一個目標平面中，從一個微鏡轉發出來的照射分量中的破壞性幹擾。孔隙和其他光學元件將該分散轉變為與在工件上的照射敏感介質相應的圖像平面中的灰度光強的變化。
在目標平面上的一個微鏡可形成在圖像平面中的光強的高斯分布。通過各種近似，一個微鏡的光強分布影響與微鏡的3×3或5×5柵格大致相應的一個區域。相反，在圖像平面中的一個點上的曝光照射的光強取決於在目標平面上的9或25個微鏡的取向。
照射敏感介質(例如抵抗層)，在圖像平面上有一定厚度和不透明。該介質的頂部和底部對曝光照射的響應情況不同。這決定於該介質的特性和在要曝光和不曝光的區域之間的邊界上的對比度。一般，對比度不好會形成頂部寬和底部窄或側壁不垂直的溝，這相應於通過該介質厚度的等曝光輪廓(iso-exposure profile)。由於介質厚度變化，特別是蝕刻過程的腐蝕後，側壁不垂直可能折衷邊界位置。與允許的臨界尺寸變化比較，介質厚度的變化大。Sin10°或Sin15°為0.1736或0.2588，這表示不垂直的側壁使得邊界的位置的程度對介質厚度敏感。
有可能改善邊界位置和/或對比度。因為邊界的位置和微鏡傾斜之間存在傳遞函數關係，因此微鏡的工作範圍可以影響邊界的位置。標定方法也可以改善邊界位置和/或對比度。

發明內容
本發明涉及使用衍射式微鏡陣列確定在工件上的照射敏感介質的特徵邊界，進而延伸至在半導體襯底上形成圖案和結構的方法和系統。工件包括平版印刷掩模，集成電路和其他電子和光學器件。本發明的具體方面在權利要求書，說明書和附圖中說明。


圖1表示一種微鏡圖案發生器的一般的布局；圖2表示反射鏡傾斜的範圍；圖3A表示複數的幅值和光強曲線；圖3B表示可以由各種反射鏡結構產生的複數幅值；圖3C-3E表示SLM像素值，和抵抗層圖像空間凝像(aerialimage)與各種複數幅值範圍相應；圖4表示使用負的黑色傾斜(negative black tilt)對不良的反射鏡傾斜的影響；圖5表示側波瓣(side lobe)的形成；圖6表示影響側波瓣形成的不同的反射鏡形狀，陣列結構和表面輪廓；圖7表示單個地和作為微鏡陣列的一部分，在反射鏡表面上的相位幹擾結構的位置的變化；圖8表示傳遞函數；圖9為一個光學系統的方框圖；圖10表示標定技術可以使用的各種圖案；圖11表示不良的邊緣和相鄰的像素對局部邊緣位置的影響；圖12表示標定時有用的變化的線的位置；圖13和14表示標定的各個方面；圖15為一個標定算法的流程圖；圖16表示多次寫入(multipass writing)；和圖17表示多次寫入前的標定。
具體實施方案現參照附圖進行以下的詳細說明。優選實施例只是說明本發明，不是限制其範圍。本發明的範圍內權利要求書限制。本領域技術人員從以下的說明中可作各種等價的改變。
圖1表示一個微鏡陣列圖像發生器的一般布局。在一個實施例中，該發生器使用一個空間光調製器(「SLM」)。該SLM圖案發生器的各個方面在上述的正在審查中的專利申請中說明。要曝光的工件放在工作檯112上。工作檯的位置由精確的定位裝置(例如成對的幹涉儀113)控制。該工件可以為具有一個抗蝕劑或其他曝光敏感材料層的掩模，或者對於直接寫入，可以為具有抗蝕劑或其他曝光敏感材料層的集成電路。該工作檯在第一個方向上連續運動。在與第一個方向大致垂直的另一個方向上，該工作檯或者緩慢運動，或者步進式運動，使得在工件上可以曝光標記條紋(stampstripes)。在這個實施例中，在脈衝激發物雷射源107上接收一個閃光指令108，該指令可產生雷射脈衝。這個雷射脈衝可以在深度紫外線(DUV)或極度紫外線(EUV)光譜範圍內。利用光束調節器或均化器，將該雷射脈衝轉換為照射光106。光束分離器105將該照射光的至少一部分引導至SLM104。該脈衝是短暫的，(例如只有20ns長)，因此在閃光過程中，工作檯的任何運動都凍結。SLM104響應由圖像光柵化器(pattern rasterizer)102處理的數據流101。在一個結構中，SLM具有2048×512個反射鏡，每個為16×16μm，並具有80×80nm的投影圖像。它包括一個CMOS模擬存儲器，該存儲器具有在每一個存儲節點上，形成半個微米的一個微機械反射鏡。在存儲節點和反射鏡之間的靜電力驅動該反射鏡。該裝置在衍射模式，而不是鏡面反射模式下工作，並且只需要使該反射鏡的邊緣偏轉1/4波長(在248nm時為62nm)，從完全接通狀態轉至完全斷開狀態。為了形成一個精細的地址柵格，將該反射鏡驅動至接通，斷開和63個中間值。圖案由SLM晶片的數百萬個圖像合成(stitch)在一起的。閃光和合成以1000標記/秒的速度進行。為了消除合成和其他誤差，利用補償柵格(offset grid)和電場，四次寫該圖案。另外，沿著邊緣，該電場是混合的。反射鏡單個標定。將對激發物光敏感的CCD相機放在光路中，放在與在最終透鏡下的圖像等價的位置上。SLM反射鏡通過已知的電壓的序列驅動，並且該相機測量響應。對每一反射鏡都確定一個標定函數，用於在寫入過程中，實時校正灰度數據。在數據通道中，將向量格式的圖案光柵化為灰度圖像，其灰度水平相應於在4次寫入中，單個像素上的輻射量水平(dose level)。然後，利用圖像處理方法，處理這個圖像。最後的步驟為將該圖像轉換為SLM的驅動電壓。利用可編程邏輯部分實時地作出圖像處理函數。通過有關專利申請中所述的各個步驟，光柵化的圖案數據轉換為用於驅動SLM104的值103。
在這個結構中，SLM為衍射模式微鏡裝置。技術上已經公布了各種微鏡裝置。在另一個結構中，照射光可被引導通過一個微型光閥裝置(例如在LCD陣列中)或微機械光閥。
如圖2所示，可以驅動微鏡超過「斷開」或1/4波長消光傾斜。圖2A表示與曝光照射垂直的反射鏡212。在這個實施例中，使用光束分離器。使微鏡陣列的輸入和輸出橫過相同的通道。在另一個實施例中，輸入照射光與反射鏡表面成一個角度，使得輸出可沿著與輸入不同的通道集中。從反射鏡212上的任何一個點發出的輸出的複數幅值，可以表示為在代表其實部和虛部(相位)幅值分量的單位圓上的一個點。在圖2A中，反射鏡的參考位置的實部為+1，虛部為0。因為與輸入照射光垂直，因此對於在反射鏡212中的所有的點，這個參考位置210都相同。
圖2B表示大約為1/4波傾斜的1/3的一個傾斜角(圖中的傾斜是說明性的，沒有按比例繪製)。反射鏡222從參考線224的傾斜，可對在邊緣上的反射鏡位置和在中間的反射鏡位置進行比較。1/4波傾斜在從反射鏡邊緣和中間反射的光之間產生180°的相位差。反射鏡225的一個側面的複數幅值在單位圓上表示為一個弧221。該弧221表示從中心至外邊緣，在反射鏡222的表面上的點的複數幅值。全部反射鏡表面的複數幅值用橫過X軸，從弧221反射的第二個弧表示。為了清楚起見，在這一陣列圖中，只表示了反射鏡的一個側面。
圖9表示的和下面所述的投射光學系統如同一個低通濾波器。在圖像中，反射鏡的機械結構被低通濾波器除去。留下的是在反射鏡表面上的平均複數幅值，該幅值可以轉換為光強分布。對於一個表面，該表面的平均複數幅值可用一個表面積分表示 所得出的複數幅值取決於開始的複數幅值。為了簡化分析，有時可取複數反射率γ為1。折射率h是在反射鏡的邊緣上的。波長λ是一個照射模式的。
簡化適用於各種情況，對於一個通常的微鏡，該表面積分ds可以簡化為從該反射鏡的右邊緣至左邊緣的一堆積分dx。在一些情況下，反射鏡的橫截面為x的函數而變化。對於不傾斜的矩形反射鏡，當取反射率為1時，簡化為 式中φ0-反射鏡表面上的角度，對於具有平的表面的反射鏡為常數。對於矩形反射鏡，簡化為 當取反射率為1時，進一步的簡化為
在圖2B中，複數積分的實部用220表示。它在弧221的範圍內。回想一下，對於一個中心傾斜反射鏡，弧221也在x-軸的反射鏡傾面上存在。在這種情況下，反時針方向和順時針方向弧具有互補的虛部。在圖2C中，表示了1/4波傾斜。反射鏡232的邊緣從參考線234傾斜的距離為1/4波長。與反射鏡垂直行進的光，在升高的邊緣上比在反射鏡中心少行進1/2波長的距離，這就是產生破壞性幹擾和衍射的原因。弧231表示從反射鏡的一側對反射鏡的複數幅值的貢獻。所得出的複數幅值230畫在原點，它與破壞性幹擾一致。在圖2D中，反射鏡242從參考線過分傾斜相應於所謂「負的黑色(negative black)」。這個負的黑色傾斜角經過分析，並確定對在特徵邊界上的對比度性質，以及反射鏡設計關係，傳遞函數，標定和以下說明的半導體器件的製造都有好處。弧241描述了在輸入和輸出波之間大約257°的相位差。該相位差位於1/4波傾斜和1/2波傾斜之間。對於16微米寬的反射鏡16，這相應於在邊緣上傾斜大約87.5或88nm，並由一個248nm的光源照射。這是新的傾斜範圍。
圖3A表示複數幅值和光強曲線。這些曲線表示在一陣列傾斜相同的微鏡中間，從一個微鏡發出的轉發輸出。這些曲線代表的破壞性幹擾的唯一成分為在一個微鏡的輸出分量中的幹擾。這些曲線先後在上述的波勞克特格雷標定(波勞克特格雷標定)申請中說明。在該申請中，圖6類似本說明書的圖3A。一般，該申請要求相應於圖3A的動態範圍設定一個較低的邊界為幅值310和光強312的曲線在x軸相交的某個反射鏡的1/4波傾斜。
在他們先期的工作中，這個發明者及其同事建議標定在一個微鏡陣列中的所有反射鏡，使它們產生相同的最大反射輸出和相同的最小反射輸出。在公共的最小輸出時，波勞克特格雷標定的控制信號驅動一個特定的反射鏡傾斜至比1/4波傾斜短的一個點。這時，該特定的反射鏡產生一個所有的微鏡可獲得的低輸出水平。這樣，可以產生一個一致的動態範圍，並且最小的輸出光強可以實際上接近零。
圖3A～3B表示由反射鏡新的傾斜範圍產生的輸出，在這個圖中提出了不同的傳遞函數和標定策略。在圖2A～2D中也表示了新的傾斜範圍。在圖3A中，複數幅值曲線310的最小實部在x軸以下。這個最小的實部相應於圖2D中的複數幅值240的實部和弧241的角度。在曲線308中有一個與306負值的最小幅值相應的局部最大的光強。曲線306可用函數Sin(x)/x近似。因為光強曲線為幅值曲線的平方，因此，該局部最大的光強與負的最小幅值一致。
圖3B～3E表示如何利用負的黑色曝光來改善正和負的抵抗層中的對比度。圖3B為與圖2A～D匹配的單位圓1600。點A相應於圖2A的210，點B、C和D相應於圖2B～2D中的220、230和240。加入點E。利用具有偏離傾斜軸線，與接近傾斜軸線相對的更有效的反射表面的某些反射鏡結構(例如圖7C下面)，則可以實際地設計具有產生在該軸線上面和下面相同的正和負的複數幅值範圍的傾斜範圍的反射鏡。即對於這種反射鏡結構，圖3A中的曲線306的形狀在水平軸線302的上面和下面相同。對這種反射鏡結構，點A和E代表最小傾斜和最大傾斜；或者最大的正的幅值和最小的負的幅值。點A和E在一定的傾斜角度下，具有相同或相等的實部和相同或相等的平均複數幅值。因為按照任何一個特定的反射鏡的慣例，點A的值取+1，0，因此對兩個不同的反射鏡，點A反射輸出不可能相同。
圖3C～3E包括參照在單位圓上標出的點的衍射元件(例如反射鏡)的編碼的像素值。在圖3C中，像素值的圖案為DDAAAADD。在這個編碼中，A為明亮的反射鏡，D為複數幅值為零的暗的反射鏡。在這個圖案中，接通和斷開的反射鏡相鄰，不加負的黑色。在圖3D中，圖案為BBAAAABB。「B」反射鏡產生負的幅值(例如，傾斜87nm的矩形反射鏡)。相對與正的幅值，負的幅值小。在圖3E中，圖案為EEAAAAEE。這是一個特殊的圖案，它由具有選擇出的，產生相等的正的「A」幅值和負的「E」幅值的傾斜範圍的反射鏡產生。達到這點的工作範圍和反射鏡特性在同時提出的「高精度列印」的申請中作了說明。
圖3C表示空間凝像和抵抗層圖像的DDAAAADD像素圖案的影響。在圖3C所示的空間凝像中(如圖3D～3E所示)，零光強曝光為基底線或軸線，激活抵抗層的曝光為變化的虛線301。相應的複數幅值的實部用有時為負(圖3D～3E)的虛線表示。相應於用實線表示的複數幅值的平方的光強輪廓為正的。在圖3C中，複數幅值和光強曲線相同。三個點326的相對位置表示對比度的清晰度，而垂直的一堆點代表高對比度。這些點表示如何利用傳感器或攝像機的相鄰像素看該圖像。垂直的點越多相應於由一個傳感器陣列的相鄰像素所取的讀數的變化越大。圖3C中的點堆不如在其他圖中的垂直，這相應於在襯底324上的抵抗層圖像322中的側壁比較傾斜，為了表示方便，表示顯影后的抵抗層圖像，但不論是否有掩模或某種器件，在襯底上的任何照射敏感層中形成相同的潛像。
圖3D表示與更接近於垂直的點堆336相應的，抵抗層332的側壁上的較高的對比度。空間凝像的虛線曲線包括負的複數幅值。結果，在要除去顯影的抵抗層的區域中，實線表示的光強曲線具有小的正值。然而，在該曲線的外側邊緣處，小的正光強在觸發抵抗層的閾值301以下，因此，抵抗層圖像322具有所希望的形狀和比在圖3C中更接近垂直的側壁。
圖3E與上述的圖不同，因為它有一個負的抵抗層或照射靈敏層。即抵抗層圖像342、343保持其最小曝光在閾值301以下，而不是最大曝光在閾值以上。閾值301以上的照射光強觸發負的抵抗層，但通過腐蝕，而不是硬化抗腐蝕，可以除去。虛線表示的複數幅值曲線在軸線以下和以上延伸得一樣遠，因此，由實線表示的光強曲線在三個節點的每一個中，具有相同或相等的高度。與抵抗層圖像342、343的更接近垂直的側壁相應，點堆348比在上述圖4更接近垂直。該側壁越接近垂直，則照射靈敏層的厚度變化和顯影過程中的其他變化的影響越小。
圖4表示使用負的黑色傾斜對不良的反射鏡傾斜的影響。這個圖設定，希望反射鏡的傾斜相同，但對於所有暗的反射鏡達不到。即在402行中，所希望的1/4波反射鏡的傾斜為62nm(對於248nm的波長)。然而，實際得到的反射鏡傾斜可以在61～64nm範圍內。結果，在暗的/和明亮(零傾斜)反射鏡之間的邊界412和414波動，不是直線。利用複雜的方法和光學分析軟體(例如SOLID-C)進行的仿真表明，暗的反射鏡的負的黑色傾斜削弱不良的反射鏡傾斜的影響。在行404中，暗的反射鏡傾斜的範圍為86～90nm。從圖3A可看出，曲線304在其負的極小值附近，比它與軸302相交處更平坦。同樣可觀察圖3D～3E中的虛線表示的曲線。暗的反射鏡的負的幅值與相鄰的亮的反射鏡的正的幅值相互作用。當負的幅值在曲線的較平坦部分時，相互作用不太關鍵。邊界422和424比412和414較直，因為它們對不良的反射鏡傾斜比較不靈敏。在圖4中，亮的反射鏡靠近暗的反射鏡。在這種結構中，負的黑色傾斜對對比度的影響沿著邊界特別強。顯然，試圖在邊緣清晰度上得到15～35％的改善(例如，普通的美國專利6373619B1號，第6～7行(2002年4月16日))，但最近的發展針對實際問題，並發現對比度比先前想像的可提高很多。研究的實際問題之一為在亮的和暗的反射鏡之間的灰色反射鏡的影響(例如，在0～62nm傾斜的明亮和暗的反射鏡之間的30nm的傾斜的灰色反射鏡)。分析表明，即使在亮的和暗的反射鏡之間出現灰色反射鏡時，利用的黑色傾斜，可使關鍵的尺寸的均勻性改善2倍。負得很大的幅值和負的抵抗層與中間的灰色反射鏡的問題的組合，在發明者的申請中先前沒有說明。
圖5表示使用負的黑色產生的側波瓣。側波瓣是有時在減弱的移相掩模範圍中討論的現象。假設，對目標502進行曝光。小的反射鏡陣列或單個反射鏡形成部分地用圖504表示的高斯分布。圖3A的曲線312表示，在局部最大值處，在零光強傾斜以外的傾斜中，有殘餘的光強(例如，最大光強的4.8％)。根據殘餘光強的大小，在從幾個相鄰的目標發出的殘餘光強重疊的地方，可以形成側波瓣506。例如，在為了進行光學近似校正，在一些襯線(serifs)上列印襯線的地方，可以形成側波瓣。殘餘光強的大小取決於在微型發光鏡陣列中的反射鏡的形狀。
圖6表示影響側波瓣形成的不同的反射鏡形狀，陣列結構和表面輪廓。利用仿真反射鏡602顯示形成大約4.77％的殘餘光強。如604的反射鏡可以產生6～8％的更大的殘餘光強。反射鏡606產生小於4.77％的殘餘光強。使用沿著相對的拐角之間的軸線樞轉的反射鏡608，不論印記(footprint)為方形或菱形，可將殘餘光強減少至接近0％。然而，反射鏡608產生比其他印證中任何一種都更困難的列印陣列。為了有效地反射投射在陣列618上的照射光，微鏡608沿著兩個偏置軸線622和624排列。在圖形引擎申請中所述的方法利用菱形反射鏡和兩個軸線不如具有單組軸線的陣列工作得好。
圖6的底部的圖像表示可以得到反射鏡608的小的殘餘光強和反射鏡602、604和606的規則的陣列形狀的方法。反射鏡32為矩形，但可以是另一種規則形狀。如橫截面所示，該反射鏡的表面具有高度不同的區域634。橫截面所示的升高的部分644大約為反射鏡642的主表面之上的1/4波。這個部分造成破壞性幹擾和通過反射鏡傾斜的範圍的衍射。一個單位的升高表面積與同樣尺寸的下表面的面積抵消，並且與傾斜軸線的距離相同。圖7表示與圖6的634相應的升高區域的各種潛在位置。
圖7表示單個和作為微鏡陣列的一個部分的反射鏡表面上的相位幹擾結構的位置的變化。在圖7A中，幹擾結構704放置在反射鏡的拐角處，而在反射鏡的中間為菱形狀形狀702。幹擾結構704的作用為抵消在圖案如708中，在反射輸出中的二倍它們表面面積，使內部區域706能有效產生反射輸出。幹擾結構704產生類似圖6中的反射鏡608的反射區域的內部區域706。使用幹擾結構704的反射鏡為矩形，使得可以用反射鏡形成一個陣列，該反射鏡的反射表面的中心在各個行和列中對準，不需要圖6所示的陣列618的第二組軸上的偏移行和列。當形成陣列時，大致該陣列中的所有元件都可由具有幹擾結構的反射鏡覆蓋。
使作為反射鏡之間的溝的該陣列的較小區域不覆蓋或開放，以減少需要處理的雜散的照射光。這雜散照射光可沿著光通道，在不希望的方向上被反射，由該陣列吸收，或在損壞可波及反射鏡驅動元件的反射鏡下引導(channe1)(為了進一步說明對反射鏡驅動元件的損壞，可參見由發明者Grehinski等人，2003年1月2日提出的題為「使用微型電子機械器件的高能量，低能量密度的抗照射的光學系統」的普通的美國專利申請10/338981號，這裡引入供參考)。希望使用具有大致以規則柵格覆蓋反射鏡陣列的幹擾結構、並且沿著光通道的入射反射少的反射鏡。還希望使用具有大致以規則柵格覆蓋反射鏡陣列、並且在反射鏡表面下面的元件對雜散照射光的曝光少的幹擾結構的反射鏡。在圖7A中，反射鏡的反射表面的印記具有一個大致在中心的傾斜軸線和在傾斜軸線的相反兩側相同的反射區域。在這個實施例中，該傾斜軸線的相反兩側上的反射區域，橫過該傾斜軸線，對稱地反射。在另一個實施例(例如圖6的反射鏡608)，反射表面可一次反射(橫過傾斜軸線，然後沿著傾斜軸線)，或圍繞該反射鏡的中心點對稱。在傾斜軸線相反兩側上的幹擾結構偏離該傾斜軸線的反射輸出光強，比在傾斜軸線上或其附近的小。在這個實施例中，有效的反射表面為三角形，其底邊沿著傾斜軸線，其頂點在離開傾斜軸線的邊緣上。幹擾結構的位置距離反射鏡的相反邊緣比距離傾斜軸線近。優選的，該幹擾結構704向上或向下偏離主反射結構702的水平多個1/4波長的奇數倍。多個1/4波長的奇數倍在從該幹擾結構704反射的光和反射表面702之間產生180°相位差。技術人員知道，上述圖7A的特性可以與許多的變型組合，以產生有用的反射鏡結構。
圖7B表示移相干擾結構的另一個結構。在傾斜軸線附近的幹擾結構714比離開傾斜軸線的大。在這個變型中，該反射表面712所產生的偏離傾斜軸線附近的反射輸出光強716(與有效的反射面積成比例)，比在傾斜軸線上或其附近的大。有效的衍射區域718大約為幹擾結構714的兩倍大。將有效的反射區域移動靠近傾斜軸線會使最小的複數幅值更加為負的。這樣，可增加「負的黑色」的量，使對比度和邊緣敏銳度更高，同時有更多的潛在側波瓣。當該曲線類似圖3E時，側波瓣的偶然性導致使用負的抵抗層。
圖7A-7B合在一起表示，通過在具有相同的基本印記和布局的反射鏡上使用不同的幹擾結構，可以修改反射鏡傾斜時產生的負的黑色的量。不需要重新改變反射鏡印記的形狀或布局，可以滿足許多要求。
圖7C表示在反射表面722的周邊周圍使用相位幹擾結構724，以有效地形成較小的反射鏡。有效的衍射區域728使反射鏡輪廓726較小，它可以投射較小的光強分布，從而增加空間解析度，特別是在多次寫入時更是這樣。利用周邊幹擾結構，可使分布的有效半徑減小一半。這個有效反射區域的減小可以在相鄰的反射鏡上，或在反射鏡的交替的行上，或在反射鏡棋盤圖案上反覆。當考慮相鄰的反射鏡及其幹擾結構時，每一反射鏡的兩個側面(圖7D)或兩個拐角(圖7E)可以具有周邊幹擾結構，使反射鏡陣列具有互補的幹擾結構。該周邊幹擾結構可以後移離反射鏡邊緣的短距離，以建立沿著兩個亮反射鏡之間邊界的幹擾作用，而不是建立在相鄰的幹擾結構之間的同相的結構幹擾(in-phase constructive interference)。
一個或多個傳遞函數可將所希望的特徵位移轉換為反射鏡偏轉。一個需要的傳遞函數將特徵位移轉換為反射鏡傾斜。雖然照相的灰色之間的關係不可以線性地轉換為特徵位移，但可以使用灰度值作為特徵位移的簡寫形式。在微鏡陣列硬體工作中，可將位移與傾斜的函數與驅動電壓函數或其他可實現所希望的特徵位移的傳遞函數組合。圖8表示一個傳遞函數。Y-軸802相應於特徵邊緣位移。換句話說，在曝光敏感介質中，要設定(在正的介質中)該介質的曝光是否足夠？X-軸84相應於反射鏡偏轉。曲線806使它們彼此相關。正如預期的那樣，當反射鏡偏轉達到最大傾斜時，曲線較平坦和對不良的傾斜不太敏感。應當理解，在幅值曲線310和光強曲線312上面的這個傳遞函數延伸進入負的幅值範圍。與圖3的光強曲線312不同，這個曲線從最小傾斜處的大邊緣位移單調地降至最大傾斜處的小的邊緣位移。在這個工作範圍上，在其他相同傾斜的微鏡中，一個微鏡的輸出光強實際上增加(例如，當傾斜從62nm增加至87.6nm時)。然而，該函數是單調的，因為在亮的微鏡附近，負的黑色微鏡的圖像平面中所產生的光強，被破壞性幹擾和由該負的黑色和亮的反射鏡之間的相互作用產生的衍射減小。特徵邊緣位移對反射鏡偏轉(或其代替物，例如，偏轉驅動電壓)的傳遞函數，是利用負的偏轉改善特徵邊界處的對比度的一個實際方法。
如在包括波勞克特格雷標定申請的其他普通的申請和專利中所述那樣，考慮到單個反射鏡的性能，需要標定。正在進行的可能包括新的標定方法，其中一些在標定具有負的黑色最大傾斜的反射鏡中特別有用。圖9中表示可用於標定的一種光學系統。技術人員懂得，在使用上述標定方法時，元件的取向可以改變，並可加入或調換另外的光學元件。在圖9中，照射照射光901投射在一個微鏡陣列902上。一般，這種照射光是脈衝式的，可從一個脈衝源發出，或通過中斷一個連續的光源產生。在目標平面上，驅動該微鏡陣列，以產生圖案。從該反射鏡陣列反射的光引導至一個部分反射的表面(例如光束分離器906)，並傳輸至第一個透鏡陣列件或一個相當的聚焦反射鏡。在傅立葉平面上設置一個孔908。這個孔可以比孔916小(比之光闌進一步縮小)或比孔916大。曝光的照射光通過第二個透鏡陣列件910，引導至另一個部分反射表面912，將一部分照射光引導至工件920，和一部分照射光引導至標定傳感器926。導向工件920的照射光通過第三個透鏡陣列件914，第二個孔916和第四個透鏡陣列件918。該光一般聚焦在工件920上的一個照射靈敏層上。導向標定傳感器926的照射光通過第5和第6個透鏡陣列件922，924。作為一種選擇，在透鏡922和924之間，可以放置另外一個孔。工件920上的縮小比例將產生比在標定傳感器926上小的圖像。該標定傳感器可以為一個電荷藕合器件(CCD)攝像機，一個MOS攝像機，或一個充電噴射器件(CID，Charged Injection Device)。CCD-攝像機為由KodakKAF 1600生產的攝像機，具有大約1000*1600個像素和對於使用的波長(例如248nm或197nm)的靈敏度。一般，這個靈敏度包括利用螢光染料將照射光轉換為可見光，但也可以使用直接對短波長(例如248nm)敏感的攝像機晶片。優選的，電磁輻射的輻射量大約為該傳感器最大範圍的0.8倍。當投射在傳感器上的輻射量太小時，在一些情況下，信噪比低得不可接受。當投射在傳感器上的輻射量太大時，則傳感器過飽和，結果測量不精確。
在可以標定SLM之前，必需將SLM像素映射在傳感器陣列或攝像機上，以便建立傳感器和像素之間的幾何關係。利用反射鏡生成由較粗糙的點柵格構成的一般為在暗的背景上的亮的或相反的圖像。計算每一個點的位置，並擬合一扭曲的柵格。利用扭曲的圖來尋找在反射鏡陣列上與傳感器陣列的特定元件相適應的像素。這個過程的更詳細情況和變化在波勞克特格雷標定申請中給出。
圖10表示可在標定技術(包括新方法)中使用的各種圖案。圖10A表示由在波勞克特格雷標定申請中所述的所謂的毯式(blanket)灰色標定產生的圖案。在這個方法中，在一個場內的所有像素都名義上進行調整，以產生相同的反射輸出。例如1010這樣的像素，與其他像素有變化，它在圖像平面部分上產生不同的光強。反覆調節從產生不同光強的像素髮出的輸出，與相鄰的像素匹配。這種標定方法沿著曲線，更象圖3B中的曲線310那樣，而不是象曲線312或圖8中的傳遞函數806那樣，來跟蹤像素輸出光強。
圖10B表示一種棋盤式標定方法。它不是設定一個像素場來產生相同的反射輸出光強，而是將棋盤圖案1022中的一半像素調整至一個亮(或暗)值。像素的另一半1024通過一個範圍，從有點灰色變化至負的黑色(或亮)。這種標定方法產生如圖8中的傳遞函數806，因為在不同傾斜模式下的相鄰像素之間的相互作用影響圖像平面中的光強。
圖10C表示一種稀疏的棋盤標定方法。這個圖案的不亮的像素分開。按照一個度量標準，不亮的像素1032被三個、四個或五個亮的像素1034分開。按照另一個度量標準，不亮的像素之間的分開與一反射鏡的圖像平面光強輪廓有關。由仿真而不是由測量產生的這個光強輪廓相應於在圖像平面中由與特定的亮像素相應的沒有其他像素的幹擾或影響的照射產生的光強分布。與在像素工作中所用的動態範圍的約束的最小傾斜相適應，該亮像素可以為完全亮(例如在最小傾斜處)，或有選擇的亮，對應於在像素操作中使用的動態範圍的受限最小傾斜。該度量標準為光強分布的均方根。對於這種度量標準，採用標準定義的RMS
根據該標準定義，r為在離光強分布的中心距離r處的圖像平面中的一個位置，E(r)為光強的量度或在r處的圖像平面中的曝光輻射量。優選的，利用下述的簡化的二次積分，在移除光源而不是亮的像素的背景曝光能量後，計算這個值 在這個公式中，提供了點r的(x，y)坐標。積分的上下限覆蓋至少是該分布的中心，(x0，y0)和包括亮像素髮出的大致所有的曝光輻射量的範圍。另一種方法是，該積分可利用極坐標，在包括基本從該亮像素髮出的所有曝光輻射量的範圍上進行。不亮像素的分離為中心至中心測量的K*光強RMS，使得如果在圖像平面上，其光強分布的中心隔開2*光強RMS的距離，則一對不亮像素隔開2*光強RMS。不亮像素的分離大於或等於2*光強RMS，3*光強RMS，或4*光強RMS。2*光強RMS，3*光強RMS或4*光強RMS度量標準，與亮反射鏡計算度量標準相比，可以更好地用於具有周邊幹擾結構(例如圖7C～7E)的微鏡結構。優選的，不亮反射鏡之間的分離大於或等於4*光強RMS。分離為2*光強RMS或3*光強RMS不太好。這些分離大大簡化隔離一個特定的不亮反射鏡投射在圖像平面上的光強分布或效果的工作。在稀疏棋盤圖案中，單個反射鏡的響應可以從亮通過灰色至負的黑色來標定。稀疏的棋盤圖案可以圍繞微小反射鏡陣列偏移，直至所有的單個反射鏡都標定為止。為了標定需要使用比棋盤圖案更多的稀疏棋盤圖案，因為在稀疏棋盤中，16個像素中有一個或25個像素中才有一個為不亮的，而不是在正常的棋盤中，兩個中有一個為不亮的像素。使用的數目多的圖案可被需要隔離彼此之間隔開4*光強RMS的不亮像素之間的相互作用的迭代次數減小所補償。
圖10D～10E表示另一種標定方法，其中，暗的像素帶橫跨以不亮的像素為邊界的亮像素場上掃過。圖10A～10E可以用來說明改進的標定方法。微鏡和在更一般情況下，為調製複數幅值或光強的任何SLM元件，可以利用在由傳感器或攝像機採集圖像中產生的光強標定。在圖10A中，一般通過對所有元件進行相同的調製(加電壓)，可以初步近似地將所有反射鏡驅動至均勻的灰色。測量實際產生的灰值和它是如何在攝像機產生的圖像上在陣列上變化的(例如像素1010)，可提供改善特定元件的調製的信息。如在波勞克特格雷標定申請中所述那樣，反覆該過程直至產生好的均勻的灰色攝像機圖像為止，可以改善該近似。記錄電壓圖作為標定圖。在標定幾個灰值後，將該圖壓縮成反射鏡參數圖。
改進的測光標定過程使用一些反射鏡為亮的，另一些為暗式不亮的圖案，並測量所得到的灰色水平，而不是將反射鏡驅動至均勻的灰色。一種改進的方法為基於所產生的均勻的灰色圖像，使用亮和不亮的元件的棋盤圖案(圖10B)標定暗的值。另一個改進的方法使用一個顏色(例如亮或暗的)的背景，並將隔離的元件驅動至另一個顏色(例如不亮或非暗(圖10C))，並且測量和標定由該隔離的元件產生的灰值。這些改進的標定方法在動態範圍的末端，特別是在動態範圍的暗端可給出較好的結果。
在平版印刷系統中，反射鏡的測光性質與列印性質耦合，但這些性質本身不重要。光強是重要的，因為它影響圖像中的邊緣的位置。如圖10D～10E所示，改進的標定可包括驅動具有線圖案的微鏡陣列，和沿著亮和黑暗之間的邊界標定像素。
對於具有相等的反射鏡的理想系統，如果輸入數據為圖1中的直的邊緣1101，則測光標定產生直的邊緣。利用現實邊界(real-world)的反射鏡1100，存在不能完全被標定消除的不良情況。該測光標定方法在邊緣上留下殘餘的波紋1102。因為邊緣的直線性和正確性是重要的列印參數，因此即使在邊緣控制中稍微改進也是有價值的。
調製器中裝入線圖案數據。從該調製器產生圖像，並且記錄線圖案圖像1102。線邊緣的位置和直線性被量化，並且根據沿著該邊緣的特定位置1104上的線位置1105，計算對相鄰的像素1106、1107、1108的校正。如圖12中的線位置所示，對特定像素的校正是基於在特定像素上及其附近的線位置和直線性的。所加的校正可以為相應於圖12中的變化的線位置的幾個校正的加權平均。優選的，校正圖8的傳遞函數806上的至少一個(優選的為2個或多個)點。該方法本身可以反覆使用，或者下一次標定使用另一種方法。
過程如下將一個與一軸線平行的密緻的線間隔圖案加在SLM上。在一個優選實施例中，間距為7個像素，因此，亮和暗的區域為3.5和3.5個像素寬度。為了清楚起見，圖11～圖14隻表示了線間隔圖案的一個邊緣。SLM在與用於寫入實際圖案的條件相同的條件下被照射，並且投射的照射光被半透明的光束採樣器或分束器912分接，以便在傳感器陣列926上形成第二個圖像1109。所形成的第二個圖像與達到工件上的曝光敏感介質上的圖像相同，但比例調節至傳感器陣列1109的解析度，並引入與傳感器有關的噪聲1110。集成起來以減小攝像機噪聲和光學斑點的捕捉到的圖像存儲在連接的計算機中，進行分析。
在捕捉圖像前，應利用測光和幾何學方法標定該傳感器陣列，幾何學標定可以包括將一個稀疏的點圖案輸出給SLM和計算圖像扭曲圖型。測光標定可利用均勻照相進行。同時，可以測量其他誤差(例如在傳感器陣列中的暗電流)並列表。
可以利用存儲的標定數據，對被傳感器陣列捕捉的圖像的幾何形狀和靈敏度進行校正。分析捕捉到的圖像邊緣。在中心像素1103中的邊緣位置1105受到在半徑(例如1104)內的所有反射鏡的影響。(所示的該半徑是近似的，為了與各種光強RMS因子匹配，可以確定各種半徑)。亮的相鄰像素1107以其最小傾斜的影響像素1104。暗的像素1105以其最大傾斜施加影響。灰色像素1108以其中等傾斜施加影響。原則上，可通過使閾值為預先確定的水平而發現邊緣1101。實際上，可用數學方法找到具有與光學解析度1301兼容的空間頻率的擬合優選的的線邊緣(即可抑制由攝像機像素1110和其他隨機源1300產生的不規則性)。沿著該邊緣計算該邊緣的位置誤差1304。如圖13所示，計算相鄰像素的校正，並累積起來用於計算相鄰的像素的校正。根據加權函數，將在一個位置的校正在相鄰的像素上擴展。
就在誤差向量1304上的像素對其校正值貢獻最大，最接近的相鄰像素貢獻較小，第二個相鄰像素的貢獻只是很小一點。加權函數可以預先確定，還可以在標定過程中，憑經驗確定或改善。在小的鄰域中當改變在一反射鏡上的電壓並記錄邊緣的移動不但可給出相對靈敏度，而且可給出用例如nm/DAC值表示的實際的數字值。校正值可用DAC值表示和定比例，使得當過程結束時，界積的校正值為用DAC值表示的所希望的校正。
一個像素可賦予多於1個校正值。例如，如圖14所示，可以計算相對幅值為+1、+0.4和-0.1的校正值。在圖14中，反射鏡具有由累加器(accumulator)實現的三個校正值。當邊緣位置如在右下所示時，像素5的邊緣位置受像素1和4的白值，像素2和5的中間值與像素3和6的暗值的影響。計算的校正被加權和在累加寄存器中累加。如圖12所示，該線間隔圖案偏移11/2像素，並記錄和處理新的圖像。另一種方案是，在記錄和處理一個新圖像前，可使該線間隔圖案偏移另一個適當的距離。當該線間隔圖案偏移一個較小量時，可以直接計算在傳遞函數806上的更多的點。當在橫過7個像素的間距時，該線間隔圖案偏移0.5個像素時，在記錄到記錄一個新的圖像前，14個圖像將是該圖案的所有半整數像素位置的一個完全集。可將該圖案轉動至不同的取向(例如，從垂直轉動至水平)，並記錄和處理圖像的一個新集(例如，14個圖像)。還可記錄4組取向(例如，水平、垂直和兩個對角線)。可對要列印的幾何形狀進行標定，使得在一個線間隔圖案中有最重要的線取向，並記錄和處理多陣列圖像。在獲得和處理所有圖像後，或成為具有白、黑和中間值的校正的反射鏡校正圖，並且可以校正反射鏡表。
在一個優選實施例中，根據在校正圖型中的點數的不同，可以用測光方法預先標定反射鏡，並且通過對每一反射鏡的電壓比例進行偏移，定比例或延展，可得到新的校正圖型。對於3個或更多的點，延展可利用平滑函數進行。對於三個點，二次多項式可以擬合。對於多於三個點，一個三次樣條函數通過計算點。可以調節該傳遞函數，使它與在最大傾斜附近，與一個較平坦的傳遞函數相適應。如上所述，該優選實施例為三個點。多於三個點(例如n個)可使每一個圖像之間的位移較小，一般為(1/(n-1))。原理不改變，可使位移的範圍擴寬。
圖15為如上所述的邊緣標定的流程圖，並且表示多級迭代(potentialiteration)。在這個流程圖中，首先在1151中確定加權函數。然而，如上所述，加權函數可以在該流程過程的其他位置上憑經驗確定，或者在過程中改進。校正過程從在1512中重置累加器開始，這些累加器可以重置至零，一個預先確定的值，或預先確定或迭代確定的單個像素的值。通過從向量格式至光柵化格式，將一線光柵化，可以在1513中產生一個線圖案以加在微鏡陣列上。另一種方法是，通過存儲用於標定的簡單圖案的數據，可以不需光柵化，標定邏輯電路可以產生標定用的線。在1514中，將圖像投射在一個傳感器陣列上。在1515中，檢測投射圖像中的邊緣。在1516中，例如通過對時間積分或平均多個圖像，過濾掉攝像機噪聲。在1517中，確定沿著邊緣的一個位置的位置誤差。在1518中，該誤差被加權函數分配，並且積累在相鄰像素的校正累加器中。本領域技術人員知道，步驟1517和1518可改變並重新排序，使得可根據對多個位置誤差的加權，在進入相應的累加器之前，確定多個位置誤差和計算一個校正。進行多級迭代。雖然按確定的順序表示在邊緣取向(1502)邊緣位置(1503)和邊緣像素(1504)上的迭代，但迭代的次序可以改變。可以快速實時地分辨複雜圖案和將圖案送至微鏡陣列的處理器系統，也可以快速地按照邊緣取向，位置和像素的任意次序，產生圖案。在1501中，外部迭代迴路表示可以反覆該過程直至它收斂至滿意的結果為止。另外，雖然加權函數1511在迭代迴路1501外面，但可以在處理過程中，憑經驗確定或改善加權函數並實際上進行任意級的迭代。
根據存儲校正因子的精度，可將誤差擴散加在非整數的校正因子上。如果一反射鏡分配0.53DAC單位的校正，和存儲精度為一個DAC單位，則可得到一個完全單位的校正，並且誤差ε＝0.53-1.00可以在最接近的鄰近值之間擴散或散布。這樣，可以減少誤差源和數字噪聲。
邊緣位置標定可以用於任何SLM和產生線的照相系統。不論SLM是在白色和零幅值黑色(例如圖3B中的A和D)之間，或者在灰色和負的黑(例如圖3B中的A和B)之間驅動，實現方式都是相同的，較大的動態範圍使得更希望使用多個三個標定點，或預先確定有一個拐點的曲線特性。
用作強的移相掩模的SLM的動態幅值範圍為從-1通過0至+1(例如圖3B中的E，D，A)。因此，一個點最可能接近+1，另一個點接近-1，第三個點在0附近。如圖3E所示，在由負和正的複數幅值產生的光強之間的幹涉將在負的抵抗層中形成兩個邊緣348，而不是在正的抵抗層中形成一個邊緣326、336。需要圖像處理稍微改變，去探測兩個邊緣，而不是一個邊緣。例如，可將多個1個中等傾斜的像素放置在最小傾斜和最大傾斜的像素之間，它們二者因為光強的關係，如果幅值的平方可以從正和負的複數幅值產生亮度，則都是「亮」的。
上述和在權利要求中所述的方法可以用於標定各種以陣列為基礎的圖案發生器，可以標定的陣列的例子為基於鏡面反射(例如TI，Daewoo所述的反射鏡設計)格柵光閥(例如，Silicon Light Machines公司)、LCD調製元件、吸收陣列(例如，Hank Smith MIT)，和基於電光學(例如Xerox)，光彈性(photeelastic)、聲光學(acustooptic)、磁光學、幹涉測量的或發射的(例如LEDs，VCSELs)性質的光學陣列或SLM。光可以利用折射或衍射的單一透鏡，多個透鏡或透鏡陣列(例如，Hank Smith，MIT)成像。其他陣列為近場光學陣列，機械(例如IBM)和電氣(例如Carbon Naontubes)寫入陣列。另外，可以對基於調製器陣列，例如孔板(例如，SPIE 2002，Canon)，光電發射器(例如，Mapper)或多個顆粒柱(particle column，例如，ETEL，Broody)，對離子或電子束使用這些標定方法。對於光學寫入器，優選的使用供圖像拾取用的攝像機。對於顆粒束，可以使用測量顆粒的裝置(例如顆粒檢測器陣列)。不論使用什麼形式的曝光能量和調製器，總可以曝光抵抗層和檢查曝光圖案，作為使用傳感器或攝像機收集實時數據的替代方法。
對於標定，需要根據該圖像是不交錯的或交錯的，來採用不同的方法，衍射的微鏡SLM以部分相干光形成鄰近的不交錯的圖像。圖像的鄰近和影響反映調製器陣列的狀態。其他形式的陣列調製器(例如納米管陣列，或MIT的透鏡陣列光學系統)產生交錯的圖像。利用不相鄰的調製器元件，和在不同的時間形成相鄰的像素。交錯使標定軟體變得複雜，但不改變上述的原理，標定軟體需要知道交錯的性質和將加權校正加在適當的校正累加器上。
上述的標定方法可以擴展至多次寫入。目的是標定該陣列，使得寫入的沒有誤差。在任何實際的系統中，都有誤差殘值(error residual)。如圖16A～16C所示，當多次列印圖案時，這種殘值可以通過平均化減小。兩次列印可使隨機誤差減小2的平方根。然而，如圖17所示，由於可以測量和知道誤差。並且各次之間進行補償，因此可以使誤差殘值比隨機方式更好地減小。又如圖17所示可以改變過程，使得可對在其他次中為相鄰的像素確定加權函數，並且可累積這些誤差的誤差。多次校正的較簡單但不是很有效的過程為將在一次寫入中每一個像素的殘值列表。然後利用已知場和像素的偏移(offset)，計算多次的誤差。再一次處理全部微小反射鏡陣列的校正表，並對像素校正多次的殘值。
有一種說法，似乎多次校正會將大的計算負擔加到標定方法上。實際上，該方法的計算強度最大的部分為抽取圖像中的邊緣位置。雖然多次寫入的薄記(book-keeping)較複雜，但是施加基於一次或多次的校正工作時的差別小。
從上述說明，技術人員知道，從本發明的各方面和陣列成部分出發，可以構造大量的各種系統和方法。一個實施例為使用二維的傾斜微鏡陣列，對工件上的至少一個照射敏感介質曝光的確定特徵邊界的方法。另外，這種方法可以用於一維的傾斜的微鏡陣列。這個方法包括使第一組微鏡在所述邊界的一例傾斜，產生高反射的輸出，以及使第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，通過產生最小的反射輸出光強的傾斜，到沿著邊界產生明顯改善的對比度的傾斜。該高的反射輸出可以受要由微鏡得到的最大輸出，由與在該陣列中的各種微鏡可得到的值相應的動態範圍，或被選擇的動態範圍的限制，該被選擇的動態範圍用於增大由第一組微鏡產生的正的複數幅值與由第二組微鏡產生的負的複數幅值的比值。從第二組微鏡得出的反射輸出的複數幅值可以具有大致為負值的複數幅值的實部。根據高反射輸出的選擇的動態範圍和微鏡的結構，一個特定的微鏡的負的複數幅值與正的複數幅值的絕對值的比值可以大約為0.218、0.5甚至為1.0的數量級。根據應用情況的不同，希望的比值可以大於或等於0.2，大於或等於0.5，或大約為1.0。例如，掩模製造的應用可以使用較小的比值，而直接寫入的應用可以使用較大的比值。通過仿真或通過評價在抵抗層或另一個照射敏感介質上的潛像或顯影圖像來確定沿著邊界明顯改善的對比度。這個方法的一個方面可以是選擇第一和第二組微鏡的傾斜，使各組微鏡之間的破壞性幹擾大大改善對比度。第三組微鏡可以放在第一和第二組微鏡之間，第三組微鏡具有中等的傾斜。第三組微鏡的傾斜可以產生與單調函數相適應的灰度。這個單調函數的範圍可以從該高反射輸出至由第二組反射鏡的傾斜產生的輸出。這個單調函數可使在照射敏感介質上的邊緣位移與微鏡邊緣上的傾斜相關。從圖中所示的曲線可推論出，該單調函數的拐點距離第二組微鏡的傾斜，比距離第一組微鏡的傾斜更近。這個方法的另一個方面包括，微鏡是如何傾斜的。它們可以圍繞大致在中心的軸線傾斜，或從一側傾斜。如同德州儀器公司所述的可變形微鏡裝置中一樣，傾斜包括使微鏡的支承件變形，或者可包括使微鏡本身變形。
上述方法的各個方面可以進一步與使該微鏡反覆傾斜組合。這種傾斜可用部分相干的照射光照射該反射鏡陣列，和引導該反射輸出在照射敏感介質上形成至少一個圖案和處理工件，在工件上形成與該圖案相應的一個或多個半導體結構。當該工件為一個標線片(reticle)時，上述的方法可以組合反覆地傾斜該微鏡，用部分相干的照射光照射該反射鏡陣列，和將反射輸出引導至該照射敏感介質上；在該標線片上顯影圖案；和在半導體襯底上形成一個或多個與該圖案相應的半導體結構。
另一個實施例為當利用一維或二維的傾斜微鏡陣列在工件上使照射敏感介質曝光時，確定一特徵邊界的方法。這個實施例可以包括使第一組微鏡在該邊界的一側傾斜，產生一個高反射的輸出，和使第二組微鏡在該邊界的另一側傾斜，通過在第二組微鏡的反射輸出內產生最大的破壞性幹擾，達到在第一和第二組微鏡的反射輸出之間產生明顯的破壞性幹擾的傾斜。同樣的實施例為當利用一維或二維的傾斜微鏡陣列使工件上的照射敏感介質曝光時，確定一特徵邊界的方法。該同樣的實施例包括使第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，產生高反射的輸出，和使第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，通過產生最小的反射輸出光強的傾斜後，達到在第一和第二組微鏡的反射輸出之間產生明顯的破壞性幹擾的傾斜。在這些實施例中的明顯的破壞性幹擾比由於反射鏡的不對準或錯誤標定偶然造成的破壞性幹擾還要多。明顯的破壞性幹擾可以通過仿真或評價在照射敏感介質中產生的圖案來確定。第一個實施例的各個方面和進一步的組合可與這二個實施例中的任一個組合。
幾個裝置的實施例與該方法和上述方法的變型相適應。一個裝置的實施例為當在工件上曝光該照射敏感介質時，確定特徵邊界的一維或二維傾斜微鏡陣列的控制器。該控制器包括邏輯電路和與該反射鏡陣列可操作連接的源，該控制器可驅動第一組微鏡在邊界一側上至第一個傾斜，並產生高反射輸出，並可驅動第二組微鏡在邊界另一側上至第二個傾斜，通過產生最小反射輸出光強的點，至產生明顯改善的沿著該邊界的對比度的點，在這個實施例中，第二組微鏡的傾斜的變化，可與上述方法中的變化並行。這個實施例的與控制器連接和受該控制器控制的傾斜微鏡可以包括一個具有一個或多個下列特徵的反射表面印記一個大致在中心的傾斜軸線，在該傾斜軸線的相對側上的相似的反射面積，和偏離該傾斜軸線，比在該傾斜軸線上或其附近大大減小(或增大)的反射面積。上述的控制器實施例還可包括圖案發生器部件。該圖案發生器部件可包括一個投影照射在該陣列上的照射光源。光學系統將從該反射鏡陣列反射的照射光傳輸至工件上的照射敏感介質。另外，形成一個支承工件的工作檯，可控制工件運動，以限定特徵邊界。另外一種方案是，採用或不採用圖案發生器部件可以使用該裝置去驅動在第一和第二組微鏡之間的第三組微鏡至中等的傾斜。這個中等傾斜可由單調的傳遞函數確定。該單調函數的範圍可以包括產生高反射輸出的傾斜和產生明顯改善的對比度的傾斜。該單調傳遞函數的拐點離該產生明顯改善的對比度的傾斜，比離產生高的反射輸出的傾斜更近。
製造實施例的產品包括一個可由機器閱讀的介質。該介質具有當利用微鏡陣列使工件上的照射敏感介質曝光時，控制確定特徵邊界的指示，還包括實現上述任何一種方法和方法的變型的指示。
本發明還包括傾斜微鏡的幾個實施例。可以在微鏡陣列中使用或實際上使用的一個傾斜微鏡的實施例包括一反射表面的印記。這個反射表面的印記具有大致在中心的一傾斜軸線，在該傾斜軸的相反兩側相似的反射面積和離開該傾斜軸線比在該傾斜軸線上或其附近小(或大)的反射面積。該相似的反射面積在該傾斜軸線的橫向是對稱的(例如鏡面圖像)，或者它們可以在該傾斜軸線上的一個點的橫向對稱(例如，二次橫過垂直軸線反射的圖像)。
另一個實施例為可以在微鏡陣列中使用或實際上使用的一個傾斜微鏡的反射表面。該反射表面包括具有大致在中心的一傾斜軸線，在該傾斜軸的相反兩側相似的反射面積和離開該傾斜軸線比在該傾斜軸線上或其附近小(或大)的反射面積的一反射表面印記。在這個實施例中，該反射表面的傾斜範圍包括產生高反射輸出的第一傾斜角和第二傾斜角，該第二傾斜角在產生最小的反射輸出光強的傾斜以外，至產生具有第一和第二傾斜角的微鏡之間的大大改善對比度的傾斜。在這個實施例中的傾斜角範圍可以用上述方法表示。
另一個實施例也包括可在微鏡陣列使用或實際上使用的傾斜微鏡的反射表面。該反射表面具有大致在中心的傾斜軸線，和在該傾斜軸線的相對側上相似的反射面積的一個印記。該反射表面印記還具有在傾斜軸線的相反兩側上的相位幹擾結構，該幹擾結構使該反射表面在離開該傾斜軸線的反射輸出光強比在傾斜軸上或其附近的小(或大)。這個實施例的一個方面可以為，該反射表面印記包括在中心傾斜軸線相反兩側上的相對的邊緣，並且相位幹擾結構更靠近該相反的邊緣和該傾斜軸線。這個實施例另一個方面可以為，該反射表面印記包括在中心傾斜軸線的相反端上的相對的邊緣，並且該幹擾結構離該相反邊緣比離該相反邊緣之間的中點更近。這個實施例的再一個方面可以為，該幹擾結構沿著該反射表面印記的外邊緣。沿著該外邊緣的幹擾結構可以有效地減小微鏡的投射光強分布的尺寸。與該傾斜微鏡的反射表面的任何一個實施例一起，該相位幹擾結構的高度與該反射表面本身相差奇數倍個1/4波長。
另一個實施例為標定二維微鏡陣列的方法。該方法可以與第一和第二軸線平行地工作，但也可只沿著一軸線工作。這個方法包括與第一軸線平行，產生在亮與暗的微鏡之間的至少一條第一對比度線。在至少是一些線位置上，該第一對比度線橫過在暗和亮的微鏡之間的具有灰值的微鏡陣列施加。邏輯上說，該線可以橫過整個反射鏡陣列上被掃過。然而，圖案產生邏輯電路可使該第一線任意地位於該反射鏡陣列上的各個位置。在各個第一線位置上記錄與該微鏡相應的反射輸出光強。優選的，使產生第一對比度線的過程，對於與不和第一軸線平行的第二軸線平行的第二對比度線反覆。邏輯上說，第一軸線可以穿過微鏡的中心，而第二軸線也可穿過微鏡的中心，如果微鏡排列成笛卡爾陣列，則該軸線可以垂直。然而，也可以採用軸線的其他取向。產生對比度線的過程可以對在對角線上的第3和第4個軸線反覆。這個方法還包括對單個微鏡進行與記錄的反射輸出光強相應的校正的計算。這個實施例的一個方面為，在亮和暗的微鏡之間的第一和第二條對比度線包括至少三個串連的暗的微鏡，這些暗的微鏡或者鄰近該至少三個串連的亮的微鏡，或者由至少一個灰的微鏡與該至少三個串連的亮的微鏡分開。在使用這個方法時，施加對比度線可以包括放置該對比度線，使至少三個從一個像素輸出的反射輸出光強的記錄與每一對比度線相適應。
另一個實施例為標定一個二維微鏡陣列的方法。該微鏡陣列由具有特徵波長的一個電磁輻射的部分相干光源照射。這個方法包括在該反射鏡陣列中產生微鏡的棋盤圖案，將該棋盤的方形交替地設定為亮和不亮值。該棋盤的方形可以為單個的像素或一小堆像素(例如，2×2或3×3像素)。該方法還包括在微鏡的傾斜軸線和邊緣之間的1/4和1/2波長差之間的範圍內，驅動不亮的微鏡，與記錄圖像平面上輸出的光強。它還包括確定該不亮的微鏡的一個或多個驅動值，用於設定能與兩個記錄的輸出光強的驅動值匹配的響應曲線。該記錄的輸出光強為邊緣位移的代表。這個實施例的一個方面是根據確定的驅動值，設定反射鏡陣列的輸出光強的暗的和動態範圍。
另一個實施例為利用部分相干的電磁輻射源照射的二維微鏡陣列的標定方法。這個方法包括在該反射鏡陣列中產生一個微鏡圖案。大部分微鏡設定為第一個輸出光強。其他的微鏡正好通過輸出光強值的範圍。其他的微鏡大致互相隔開。該方法包括驅動該其他微鏡至輸出光強值的範圍，和在各種驅動信號下，記錄其他微鏡的輸出光強。然後，確定單個微鏡的驅動信號，以產生所希望的輸出光強水平。該驅動信號可用標定曲線或傳遞函數實現。這個實施例的一個方面為其他微鏡中的隔開可以為第一個輸出光強值的至少三個微鏡。另外，在圖像平面上測量的微鏡中心之間的隔開可以為與一般的亮微鏡相應的，光強分布的均方根的因子。如上所述，微鏡中心之間的隔開可以在圖像平面上測量。該因子可以為光強分布的均方的2、3或4倍。
再一個實施例為標定曝光照射光源的二維微鏡陣列的方法。這個方法包括在該反射鏡陣列中產生光源的圖案。其中大部光源設定為第一個輸出光強值和其他光源設定為輸出光強值的範圍。其他光源充分彼此分開，可以單個地由傳感器分辨。該方法包括驅動其他光源通過輸出光強值範圍，並在各種驅動信號下記錄其他光源的輸出光強。確定光源的驅動信號，以產生所希望的輸出光強水平。本發明的再一個方面是可以為單個光源確定驅動信號。
本發明還包括實現上述任一個方法的邏輯電路和源。它可擴展至包括這種邏輯電路和源的圖案發生器。作為一種製造的產品，它還包括具有實現上述任何一種方法的數字邏輯電路的存儲器。它還擴展至裝入製造產品的數字邏輯電路的圖案發生器。
雖然參照優選實施例和上面詳述的例子說明了本發明，但這些例子只是說明的目的，不是限制。技術人員可作各種改進和組合，這些改進和組合都在本發明的材料和下列權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種當利用一個二維的傾斜微鏡陣列，使工件上的至少一個照射敏感介質曝光時，確定一特徵邊界的方法，該方法包括使一第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，以產生高反射輸出；使一第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，經過產生最小的反射輸出光強的傾斜後，到產生沿著該邊界的明顯改善的對比度的傾斜。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述產生大大改善對比度的傾斜在所述第一和第二組微鏡的反射輸出之間產生破壞性幹擾。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵為，它還包括在所述第一和第二組微鏡之間，使一第三組微鏡傾斜至中等傾斜。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵為，使所述第三組反射鏡傾斜產生與一個單調函數相應的灰度，該單調函數包括從產生高反射輸出的傾斜至所述產生明顯改善的對比度的傾斜的範圍。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述微鏡圍繞著一個大致在中心的軸線傾斜。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述微鏡從一側傾斜。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述傾斜包括使所述微鏡的支承件變形。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述傾斜包括使微鏡變形。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵為，所述產生明顯改善的對比度的傾斜相應於從所述第二組微鏡發出的反射輸出的複數幅值的實部的大致為負的值。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵為，該工件為半導體襯底；所述方法還包括反覆地使該微鏡傾斜，利用部分相干的照射光照射該反射鏡陣列，和引導反射輸出在該照射敏感介質上形成至少一個圖案；和處理該工件，在該工件上形成與該圖案相應的一個或多個半導體結構。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵為，該工件為至少一個標線片，所述方法還包括反覆地使該微鏡傾斜，利用部分相干的照射光照射該反射鏡陣列，和將反射輸出引導至該照射敏感介質上；顯影在該標線片上的圖案；和在半導體襯底上形成與該圖案相應的一個或多個半導體結構。
12.一種當利用一個二維的傾斜微鏡陣列，使工件上的至少一個照射敏感介質曝光時，確定一特徵邊界的方法，該方法包括使一第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，以產生高反射輸出；使一第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，經過產生在所述第二組微鏡的反射輸出內最大的破壞性幹擾，至在所述第一和第二組微鏡的反射輸出之間產生明顯的破壞性幹擾的傾斜。
13.一種當利用一個二維的傾斜微鏡陣列，使工件上的至少一個照射敏感介質曝光時，確定一特徵邊界的方法，該方法包括使一第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，以產生高反射輸出；使一第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，經過產生最小的反射輸出光強的傾斜，至產生在所述第一和第二陣列反射鏡的反射輸出之間的明顯的破壞性幹擾的傾斜。
14.一種用於當曝光在工件上的照射敏感介質時確定特徵邊界的二維傾斜微鏡陣列的控制器，該控制器包括邏輯電路和與該反射鏡陣列連接的源，可用於驅動一第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，和產生高反射的輸出；和驅動一第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，經過產生最小反射輸出光強的點，至產生沿著邊界的明顯改善的對比度的點。
15.如權利要求14所述的傾斜微鏡，其特徵為，它與該控制器連接並受該控制器控制，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近小得多的反射區域。
16.如權利要求14所述的傾斜微鏡，其特徵為，它與該控制器連接並受該控制器控制，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近大得多的反射區域。
17.一種圖案發生器，它包括權利要求14所述的控制器，還包括將照射光投射在反射鏡陣列上的一照射源；將從該反射鏡陣列反射的照射光傳輸至工件上的照射敏感介質上的光學系統；和當確定特徵邊界時，支承工件，控制運動的工作檯。
18.如權利要求14所述的控制器，其特徵為，該邏輯電路和源還可用於在第一和第二組微鏡之間，在包括產生高反射輸出的傾斜和產生明顯改善的對比度的傾斜的範圍內，驅動第三組微鏡至與一個單調函數相應的中等傾斜。
19.一種圖案發生器，它包括權利要求18所述的控制器，還包括將照射光投射在反射鏡陣列上的一個照射源；將從該反射鏡陣列反射的照射光傳輸至工件上的照射敏感介質上的光學系統；和當確定特徵邊界時，支承工件，控制運動的工作檯。
20.一種製造的產品，它包括一個機器可閱讀的介質，其上附有當利用微鏡陣列曝光在工件上的照射敏感介質時，控制確定特徵邊界的指示，還包括下列指示使一第一組微鏡在所述邊界的一側傾斜，以產生高反射輸出；使一第二組微鏡在所述邊界的另一側上傾斜，經過產生最小的反射輸出光強的傾斜，至產生沿著該邊界的明顯改善的對比度的傾斜。
21.一種用在微鏡陣列中的傾斜微鏡，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近小得多的反射區域。
22.一種用在微鏡陣列中的傾斜微鏡，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近大得多的反射區域。
23.一種用在微鏡陣列中的傾斜的微鏡的反射表面，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近小得多的反射區域；其中該反射表面的傾斜範圍包括產生高反射輸出的一第一傾斜角；和一第二傾斜角，該角超過產生最小反射輸出光強的傾斜，至在具有所述第一和第二傾斜角的微鏡之間，產生明顯改善的對比度的傾斜。
24.一種用在微鏡陣列中的傾斜的微鏡的反射表面，它包括一反射表面印記，該印記具有大致在中心的一傾斜軸線；在該傾斜軸線相對側上的相似的反射面積；和在該傾斜軸線的相對側上的相位幹擾結構，該結構的位置使該反射表面在離開該傾斜軸線的，比在該傾斜軸線上或其附近產生的反射輸出光強小。
25.如權利要求24所述的反射表面，其特徵為，該反射表面印記還包括在中心傾斜軸線的相對側上的相對的邊緣，並且該相位幹擾結構離該相對的邊緣比離該傾斜軸線更近。
26.如權利要求24所述的反射表面，其特徵為，該反射表面印記布置成使反射表面的中心成行對準和列對準。
27.如權利要求24所述的反射表面，其特徵為，該相位幹擾結構的高度與該反射表面本身相差多個1/4波長的奇數倍。
28.一種標定二維的微鏡陣列的方法，它包括與第一軸線平行，在亮和暗的微鏡之間產生至少一條第一對比度線；在該暗的亮的微鏡之間，至少一些第一線的位置上，利用灰值的微鏡，橫跨該反射鏡陣列施加第一對比度線，並記錄與該微鏡相應的反射輸出光強；與不和第一軸線平行的第二軸線平行，在亮和暗的微鏡之間，產生至少一條第二對比度線；在至少是一些第二條線的位置上，在暗的和亮的微鏡之間，利用灰值的微鏡，橫跨該反射鏡陣列施加第二對比度線；並記錄與該微鏡相應的反射輸出光強；和計算與記錄的反射輸出光強相應的單個微鏡的校正。
29.如權利要求28所述的方法，其特徵為，在亮和暗的微鏡之間的第一和第二對比度線的寬度包括至少三個串連的暗的微鏡，這些反射鏡與至少三個串連的亮的微鏡鄰近或被至少一個灰的微鏡與該至少三個串連的亮微鏡隔開。
30.如權利要求28所述的方法，其特徵為，橫跨該反射鏡陣列施加對比度線包括設置對比度線，使至少是從一個像素髮出的反射輸出光強的三個記錄與每一條對比度線相應。
31.一種由具有特徵波長的部分相干的電磁輻射源照射的二維微鏡陣列的標定方法，它包括在該反射鏡陣列中產生微鏡的棋盤圖案，使棋盤的方形交替地設定為亮和不亮的值；在微鏡的傾斜軸線和邊緣之間，在1/4和1/2波長差之間的範圍內，驅動該不亮的微鏡，並記錄在圖像平面上的輸出的光強；和確定該不亮的微鏡的一個或多個驅動值，用於設定使驅動值與記錄的輸出光強匹配的響應曲線。
32.如權利要求31所述的方法，其特徵為，它還包括，根據該確定的驅動值，設定反射鏡陣列的輸出光強的動態範圍的暗端。
33.一種由部分相干的電磁輻射源照射的二維微鏡陣列的標定方法，它包括在該反射鏡陣列中產生一微鏡圖案，大多數微鏡設定為第一個輸出光強值，而其他微鏡通過輸出光強值範圍變化，其他微鏡大致互相隔開；驅動該其他微鏡通過輸出光強值的範圍，並且在各種驅動信號下，記錄其他微鏡的輸出光強；確定單個微鏡的驅動信號，以產生所希望的輸出光強水平。
34.如權利要求33所述的方法，其特徵為，在其他微鏡中的分隔為第一輸出光強值的至少三個微鏡。
35.如權利要求33所述的方法，其特徵為，在其他微鏡的中心之間的分隔為至少2*光強RMS，光強RMS為與通常的亮的微鏡相應的光強分布的均方根。
36.如權利要求33所述的方法，其特徵為，在其他微鏡的中心之間的分隔為至少3*光強RMS，光強RMS為與通常的亮的微鏡相應的光強分布的均方根。
37.如權利要求33所述的方法，其特徵為，在其他微鏡的中心之間的分隔為至少4*光強RMS，光強RMS為與通常的亮的微鏡相應的光強分布的均方根。
38.如權利要求33所述的方法，其特徵為，驅動該其他微鏡，通過產生從單個微鏡發出的最小反射輸出光強的傾斜，至產生在亮和暗的微鏡之間明顯改善的對比度的傾斜。
39.如權利要求33所述的方法，其特徵為，驅動該其他微鏡，通過產生在其他微鏡的反射輸出內最大的破壞性幹擾的傾斜，至在具有第一輸出光強值的微鏡和其他微鏡的反射輸出之間明顯的破壞性幹擾的傾斜。
40.如權利要求33所述的方法，其特徵為，驅動該其他微鏡，通過產生從單個微鏡發出的最小反射輸出光強的傾斜後，至在具有第一輸出光強值的微鏡和其他微鏡的反射輸出之間明顯的破壞性幹擾的傾斜。
41.一種標定二維曝光照射源陣列的方法，它包括在該反射鏡陣列中產生一個源圖案，大多數源設定為第一輸出光強值，而其他源通過輸出光強值範圍變化，使其他源充分互相隔開以便由一個傳感器單個分辨；驅動該其他源通過輸出光強值的範圍，並且在各種驅動信號下，記錄其他源的輸出光強；確定源的驅動信號，以產生所希望的輸出光強水平。
42.如權利要求41所述的方法，其特徵為，確定單個源的驅動信號。
全文摘要
本發明涉及使用衍射式微鏡陣列確定在工件上的照射敏感介質的特徵邊界，進而延伸至在半導體襯底上形成圖案和結構的方法和系統。工件包括平版印刷掩模，集成電路和其他電子和光學器件。
文檔編號G03F1/52GK1688914SQ03823643
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月29日 優先權日2002年10月1日
發明者託布喬恩·桑茲特羅姆 申請人:麥克羅尼克雷射系統公司