CN1841211A - 光刻装置和采用数据过滤的器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种在衬底上形成图案的装置和方法。其包括投影系统，图案形成装置，低通滤光器，和数据操作处理装置。投影系统将辐射光束以子辐射光束阵列投射到衬底上。图案形成装置调制子辐射光束以在衬底上基本上产生被请求的剂量图案。低通滤光器对从被请求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便形成主要只包括低于选择的门限值频率的空间频率部分的频率限制的目标剂量图案。数据操作处理装置产生包括要由图案形成装置产生的点曝光强度的、基于从点曝光强度至频率限制的目标剂量图案的直接代数最小二乘方拟合的控制信号。在各种实施例中，可以使用图案锐化，图像对数斜率控制，和/或CD偏置的滤光器。

Description

光刻装置和采用数据过滤的器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。

背景技术

光刻装置是可在衬底、通常是衬底的目标部分上施加所需图案的机器。光刻装置例如可用于平板显示器、集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)以及其它涉及微小结构的器件的制造中。在常规装置中，可采用对比装置或图案形成装置来产生对应于平板显示器或其它器件的单个层上的电路图案，该图案形成装置可称为掩模或分划板。该图案可被转移到衬底(如玻璃板)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯的部分)上。图案的转移通常借助于成像到设于衬底上的一层辐射敏感材料(如抗蚀剂)上来实现。

除了产生电路图案外，图案形成装置可以用于产生其它图案，例如滤色器图案或点的矩阵。不用掩模时，图案形成装置可以包括图案形成阵列，其包括可以单个控制的元件的阵列，与基于掩模的系统相比，可以更快地改变图案并且成本更低。

一般来说，平板显示器是矩形的。设计成对这种衬底曝光的已知的光刻装置通常提供覆盖矩形衬底的整个宽度或者覆盖该宽度的一部分(例如约一半的宽度)的曝光区域。衬底在曝光区域下被扫描，同时通过光束对掩模或分划板扫描。这样将图案转移到衬底上。如果曝光区域覆盖衬底的整个宽度，那么曝光在一次扫描中完成。如果曝光区域覆盖例如衬底的一半宽度，那么将衬底在第一次扫描后横向移动，进行第二次扫描，对衬底的其余部分曝光。

另一种成像方式包括象素网格成像(pixel grid imaging)，其中通过对点的相继曝光拢来形成图案。

当衬底上的图案是由局部的曝光或“点曝光”的网格建立时，发现在某一点处形成的图案的品质可以取决于该点相对于点曝光网格位置所处的位置。此外，对于图案中的某个特征相对于定义网格的轴的不同角度，可以发现图案品质存在变化。该变化中任一个或两者都可以对要制造的器件的品质产生负面的影响。

图案的图像对数斜率(image log slope)确定了在处理已曝光衬底之后形成的特征的抗蚀剂侧壁角度。平浅的图像对数斜率意味着平浅的侧壁角度，其例如在获得平板显示器的宽的视角时是有用的或者可以减少叠加误差的结果。更陡的图像对数斜率和侧壁角度提供更大的对比度。最大图像对数斜率由网格中的点曝光的点扩散函数和网格的几何学特性来确定。因此，一般地，一旦对应的硬件元件最终确定后，图像对数斜率就被固定。但是，最好按照应用的性质来改变图像对数斜率。

临界尺寸(CD)是指最小可印刷特征的尺寸。虽然剂量图案(dose pattern)的CD可以在曝光前非常精确地定义，但是在后曝光处理之后预测图案的CD特性是更困难的。常常希望在检测已经处理的衬底之后调节该CD，以便按照用户的要求优化处理的图案。其可实现的一种途径是改变辐射源的强度。强度越大，合成图案就展开的越多(通常CD增大)。但是，这样的CD偏置只可能是均匀地施加并且以圆形对称的方式施加到衬底表面上。

衬底表面的位置相对于最佳聚焦平面的变化可引起衬底上形成的图像品质的变坏。复杂的伺服和控制系统可以设置来平移和/或倾斜衬底台和/或投影系统，以便将衬底保持靠近最佳聚焦平面。但是获得完全的补偿是困难的。残余聚焦误差错误往往是存在的。

当可单独控制的元件的阵列被用作图案形成装置，某种形式的转换工具用于将被要求的点曝光剂量转换成适合于在合适的时刻驱动对应的阵列元件的电压。例如当可单独控制的元件的阵列包括镜阵列时，将选择该电压，使得单独的镜或者镜组倾斜而偏转通过投影系统的合适部分的入射辐射。偏转的辐射比例和电压/倾斜角度之间的关系可能是复杂的(例如是非线性的)。影响入射在可单独控制的元件的阵列上的辐射的强度/均匀性和投影系统部件光学特性中的变化(例如不同的光学柱之间的变化)的因素也可以影响达到衬底的辐射的强度，由此降低了形成的图案的品质。

当可单独控制的元件的阵列被用作图案形成装置，幻影光(即起源于除了认为是对某一次辐射光束有贡献的那些元件以外的元件的光)会在衬底上形成的图案中造成错误。

因此，所需要的是一种能够更高效率地和更有效地执行无掩模光刻的系统和方法。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，其包括投影系统，图案形成装置，低通滤光器，和数据操作装置。投影系统将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。图案形成装置调制次辐射光束以在衬底上基本上产生被要求的剂量图案。剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。低通滤光器设置成对从被要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便形成频率限制的目标剂量图案，其主要只包括低于选择的门限值频率的空间频率分量。数据操作装置产生包括要由图案形成装置产生的点曝光强度的、基于从点曝光强度至频率限制的目标剂量图案的直接代数最小二乘方拟合的控制信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，包括投影系统，图案形成装置，数据操作装置，和低通滤光器。投影系统将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。图案形成装置调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生被要求的剂量图案。剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光是相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。数据操作装置产生包括要由图案形成装置产生的点曝光强度的控制信号。该控制信号是基于从点曝光强度至由被要求的剂量图案中导出的数据的直接代数最小二乘方。该最小二乘方拟合是通过用代表了从被要求的剂量图案导出的图案数据的列向量乘伪逆形式的点扩散函数矩阵来执行的。点扩散函数矩阵包括有关在某一时刻由其中一个次辐射光束在衬底上曝光的各光点的点扩散函数的形状和相对位置的信息。低通滤光器消除信号中的高于选择的门限值频率的空间频率分量，离线结合到伪逆形式的点扩散函数矩阵中，通过以下运算准备进行最小二乘方拟合：

          [K]⁺ _filtered＝F_{low-pass filter}[K]⁺，

其中[K]⁺和[K]⁺ _filtered代表分别在过滤之前和之后的伪逆形式的点扩散函数矩阵，其中F_{low-pass filter}代表在空间域中的低通滤光器的数学定义。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，其包括投影系统，可单独控制的元件的阵列，光栅器装置，数据操作装置，和聚焦确定单元。投影系统将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。可单独控制的元件的阵列调制次辐射光束以便在衬底上基本上形成被要求的剂量图案，被要求的剂量图案由点曝光阵列随时间建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。光栅器装置将定义被要求的剂量图案的数据在图案内的点的对应序列处转换成代表被要求的剂量的数据序列。数据操作装置接受该数据序列并由此产生适于控制可单独控制的元件的阵列的控制信号。聚焦确定单元测量至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的位置。数据操作装置包括对基于至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的测量偏差的控制信号进行适应性调节的聚焦补偿单元。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，其包括图案形成装置，投影系统，和CD偏置滤光器。图案形成装置调制辐射光束。投影系统将调制的辐射光束投射到衬底上。CD偏置滤光器对从要输送给图案形成装置的被要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便控制由图案形成装置产生的辐射剂量图案的临界尺寸特性。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，其包括照明系统，投影系统，图案形成装置，和数据操作装置。照明系统调节辐射光束。投影系统将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。图案形成装置调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生被要求的剂量图案。剂量图案由点曝光阵列建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。某一次辐射光束的辐射强度根据图案形成装置的对应部分的激励状态被进行控制。数据操作装置将包括从被要求的剂量图案导出的点曝光辐射剂量的信号变换成代表图案形成装置的激励状态的控制信号，以便基本上产生被要求的剂量图案。该变换被适应性调整以便修正由以下部件中的至少一方引起的强度变化：投影系统的部件，照明系统的部件，照明系统的辐射源，和图案形成装置部件。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤。提供投影系统，用于将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。提供图案形成装置，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生被要求的剂量图案。该剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光是相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。使用低通滤光器对从被要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便形成只包括低于选择的门限值频率的空间频率分量的频率限制的目标剂量图案。使用数据操作装置产生包括将由图案形成装置产生的点曝光强度的、基于点曝光强度对频率限制的目标剂量图案的直接代数最小二乘方拟合的控制信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤。提供投影系统，其将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。提供图案形成装置，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生被要求的剂量图案。该剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光是相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。使用数据操作装置来产生包括要由图案形成装置产生的点曝光强度的控制信号，该控制信号是基于点曝光强度对从被要求的剂量图案中导出的数据的直接代数最小二乘方，其中该最小二乘方拟合是通过用代表了从被要求的剂量图案导出的图案数据的列向量乘伪逆形式的点扩散函数矩阵来执行的，该点扩散函数矩阵包括有关在某一时刻由其中一个次辐射光束在衬底上曝光的各(光)点的点扩散函数的形状和相对位置的信息。使用低通滤光器消除信号中的高于选择的门限值频率的空间频率分量，离线结合到伪逆形式的点扩散函数矩阵中，通过以下运算准备好进行最小二乘方拟合：[K]⁺ _filtered＝F_{low-pass filter}[K]⁺，其中[K]⁺和[K]⁺ _filtered代表分别在过滤之前和之后的伪逆形式的点扩散函数矩阵，其中F_{low-pass filter}代表在空间域中的低通滤光器的数学定义。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤。提供投影系统，其将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上。提供可单独控制的元件的阵列，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上形成被要求的剂量图案。被要求的剂量图案由点曝光阵列随时间建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。提供光栅器装置，其将定义被要求的剂量图案的数据在图案内的点的对应序列处转换成代表被要求的剂量的数据序列。使用数据操作装置来接受该数据序列并由此产生适于控制可单独控制的元件的阵列的控制信号。使用聚焦确定单元来测量至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的位置。使用聚焦补偿单元来适应性调节基于至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的测量偏差的控制信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤。提供调制辐射光束的图案形成装置。提供将调制的辐射光束投射到衬底上的投影系统。使用对从要输送给图案形成装置的被要求的剂量图案导出的图案数据进行操作、以便控制由图案形成装置产生的辐射剂量图案的临界尺寸特性的CD偏置滤光器。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤。提供调节辐射光束的照明系统。提供将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上的投影系统。提供调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生被要求的剂量图案的图案形成装置。该剂量图案由点曝光阵列建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生。某一次辐射光束的辐射强度根据图案形成装置的对应部分的激励状态被进行控制。使用数据操作装置，将包括从被要求的剂量图案导出的点曝光辐射剂量的信号变换成代表图案形成装置的激励状态的控制信号，以便基本上产生被要求的剂量图案。适应性调节该变换，以便修正由以下部件中的至少一个引起的强度变化：投影系统的部件，照明系统的部件，照明系统的辐射源，和图案形成装置部件。

以下参照附图详细说明本发明的其它实施例、特征，和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。

附图说明

被结合在此并且构成说明书的一部分的附图显示了本发明的一个或多个实施例，其和说明书一起用于进一步解释本发明的一个或多个实施例的原理并且使本领域技术人员能够制造和使用本发明的一个或多个实施例。

图1显示了根据本发明的一个实施例的一种光刻装置。

图2显示了根据本发明的一个实施例的一种例如可以用于制造平板显示器的光刻装置。

图3显示了根据本发明的一个实施例的利用一种光刻装置将图案转移到衬底上的一种模式。

图4显示了根据本发明的一个实施例的在衬底上曝光图案的光引擎的一种布置，例如用于制造平板显示器。

图5显示了根据本发明的一个实施例的带数据处理装置的数据通路。

图6显示了根据本发明的一个实施例的方形点曝光网格的一部分和“最坏情况”位置。

图7显示了根据本发明的一个实施例的六角形点曝光网格的一部分和“最坏情况”位置。

图8显示了根据本发明的一个实施例的方形点曝光网格的一部分和″最坏情况″线和“最好情况”位置。

图9显示了根据本发明的一个实施例的六角形点曝光网格的一部分和“最坏情况”位置和“最好情况”位置。

图10显示了根据本发明的一个实施例的六角形点曝光网格的几何形状并且示出了“中间事例”位置。

图11显示了根据本发明的一个实施例的低通和锐化组合滤光器。

图12显示了根据本发明的一个实施例的图象对数斜率滤光器。

图13显示了根据本发明的一个实施例的CD偏置滤光器。

图14显示了根据本发明的一个实施例的适合于通过数据通路进行高速焦距修正的装置。

图15显示了根据本发明的一个实施例的带有用于减小计算负荷的预处理器的相乘级。

具体实施方式

现在参见附图说明本发明。附图中相同的标号代表相同的或者功能类似的元件。

在本发明的实施例中，在可单独控制的元件(例如对比装置)的阵列部分中设有炽烧部分(blazing portion)。炽烧部分中的所有元件都将它们的可单独控制的元件定位在相同的角度上，由此形成炽烧部分。在一个示例中，这可以通过超像素实现。炽烧部分用于在由阵列调制的第一衍射级光束中增加光强度。这是通过基本上消除负的第一衍射级调制光束，使得正的第一衍射级调制光束与一般的正的第一衍射级调制光束相比较具有实际上大约等于或大于两倍的强度而实现的。例如当采用λ/4顶尖偏转(tip deflection)时，基本上全部入射光以第一衍射级被反射。

在另一个实施例中，可以通过更高的顶尖偏转来采用更高的衍射级取代第一衍射级。例如，对于λ/2顶尖偏转，全部的光集中在第二衍射级中。应该理解，对于n倍的λ/4顶尖偏转，全部的光集中在第n衍射级中。

在另一个实施例中，通过在相关的衍射级(其在投影部分内使用)上将光引向阵列上实现垂直投影，其中光也可以投射到阵列的炽烧部分上，使得投射的光垂直地离开。

这样，在一个示例中，通过使用炽烧部分有可能基本上将在相关的级上(例如衍射级)的全部衍射能朝向衬底集中。

在另一个实施例，可以采用″部分相干成像″模式，其中可单独控制的元件的阵列在衬底上成像，但是没有使用超像素。

使用的″物件″、″衬底″、″工件″或类似用语在本申请中是可以互换的并且可以是但不限于工件、衬底(例如，平板显示器玻璃衬底)，晶片(例如，集成电路制造用的半导体晶片)，印刷头，微米或纳米级射流器件，投影显示系统中的显示板或类似物。

这里所用的用语“对比装置”、“图案形成装置”、“图案形成阵列”或“可单独控制的元件的阵列”应被广义地解释为可用于调制辐射光束的横截面以便在衬底的目标部分(例如物件)中形成图案的任何装置。应当注意的是，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，那么施加于辐射光束中的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中的所需图案。类似地，最后在衬底上产生的图案可以是不对应于在任何一个瞬间在可单独控制的元件的阵列上形成的图案。这种情况可以在这样的设置中发生，其中形成在衬底的每个部分上的最终的图案是在某一时间期间内或者是在某一曝光次数内形成的，在该某一时间期间内或者是在某一曝光次数内可单独控制的元件的阵列上的图案和/或衬底的相对位置是变化的。一般来说，在衬底114/214/314的目标部分上形成的图案对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路中的特定功能层。用语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)也可以在本文中使用。这种图案形成装置的例次包括：

可编程的镜阵列。它可以包括具有粘弹性的(例如既有粘性又有弹性)控制层的可矩阵寻址表面和反射面。这种装置的基本原理是例如反射面的被寻址的区域将入射光反射为衍射光，而未被寻址的区域将入射光反射为非衍射光。利用合适的空间滤光器可以从反射的光束中滤出非衍射光，只让衍射光到达衬底。这样，光束根据可寻址表面的寻址图案而图案化。

可以理解，作为选择，滤光器可以滤出衍射光，使非衍射光到达衬底。

也可以以相应的方式使用衍射光学MEMS器件(微机电系统)阵列。每个衍射光学MEMS器件包括复数个反射带，其可以相互相对变形以形成将入射光作为衍射光反射的光栅。

可编程镜阵列的另一个备选实施例采用微型镜的矩阵设置，通过施加合适的局部电场或者采用压电致动机构，可以使各镜单独地围绕轴线倾斜，同样，镜是可矩阵寻址的，使得被寻址的镜沿着与未被寻址的镜的不同方向反射所入射的辐射光束；这样，被反射的光束按照可寻址矩阵镜的寻址图案而图案化。矩阵寻址可以利用合适的电子手段来执行。镜阵列例如在美国专利5,296,891和5,523,193，以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中介绍，它们通过引用整体结合在本文中。

光刻装置可以包括一个或多个图案形成阵列。例如它可以具有数个可单独控制的元件的阵列，每个都相互独立地被控制。在这种设置中，可单独控制的元件的阵列中的一些或者全部可以具有至少在普通照明系统(或者部分照明系统)、用于可单独控制的元件的阵列的普通支撑结构和普通投影系统(或者部分投影系统)中的一个。

这里所用的用语“投影系统”应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、电磁式和静电式光学系统或其任意组合，这例如应根据所用的曝光辐射或其它因素如使用浸液或使用真空的情况来适当地确定。用语“投影透镜”在本文中的任何使用可被视为与更通用的用语“投影系统”具有相同的含义。

投影系统可以将图案在可单独控制的元件的阵列上成像，使得图案相干地形成在衬底上。或者，投影系统可以成像二次源，可单独控制的元件的阵列的元件为该二次源起着遮挡板的作用。就这点而言，投影系统可以包括聚焦元件阵列，如微型透镜阵列(称为MLA)或者Fresnel透镜阵列，例如，为了形成二次源并且将点成像到衬底上。在这种设置中，聚焦元件阵列中的各聚焦元件可以与可单独控制的元件的阵列中的其中一个可单独控制的元件相关联。或者，投影系统可以配置成使得来自可单独控制的元件的阵列中的数个可单独控制的元件的辐射被引向聚焦元件阵列中的其中一个聚焦元件并且从那里引向衬底上。

如此处在下面的图中显示的那样，此装置可以是反射型的(例如采用了反射的可单独控制的元件的阵列)。或者，此装置可以是透射型的(例如采用了透射的可单独控制的元件的阵列)。

光刻装置可以是具有两个(例如双级)或多个(例如多级)衬底台的那种类型。在这种“多级”式机器中，附加的台可以并联地使用，或者可在一个或多个台上进行预备步骤而将一个或多个其它的台用于曝光。

光刻装置也可以是这样一种类型，其中至少一部分衬底可以由具有相当高的折射指数的″浸液″例如水所覆盖，以充填投影系统和衬底之间的空间。浸液也可以施加到光刻装置中的其它空间中，例如在对比装置和投影系统之间。浸入技术在本领域中是公知的，用于增大投影系统的数字孔。此处所用的用语″浸入″不是指一种结构如衬底必须沉入液态中，而是仅仅指在曝光期间液体是位于投影系统和衬底之间的。

虽然在本文中具体地参考了IC制造中的光刻装置的使用，然而应当理解，这里所介绍的光刻装置还可具有其它应用，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域的技术人员可以理解，在这种替代性应用的上下文中，用语“晶片”或“管芯”在这里的任何使用分别被视为在更通用的用语“衬底”或“目标部分”的范围内。这里所指的衬底可在曝光前或曝光后例如在轨道(一种通常在衬底上施加抗蚀层并对暴露出来的抗蚀层进行显影的工具)、度量工具和/或检查工具中进行加工。在适当之处，本公开可应用于这些和其它衬底加工工具中。另外，衬底可被不止一次地加工，例如以形成多层IC，因此，这里所用的用语“衬底”也可指已经包含有多层已加工的层的衬底。

虽然上面在光刻装置的上下文中具体地参考了本发明的实施例的应用，然而可以理解，本发明可以用在其它的应用中，例如在本内容允许时印刻(imprint lithography)，而不限于光刻。在印刻中，图案形成装置的外形(topology)定义了在衬底上形成的图案。图案形成装置的外形可以压入供给衬底114/214/314的抗蚀剂层中，此时通过施加电磁辐射、热、压力或者其组合使抗蚀剂固化。当抗蚀剂固化后，将图案形成装置移出抗蚀剂，而在其中留下图案。

在另一个示例中，本发明可采用含有一个或多个描述了上述方法的机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者存储有这种计算机程序的数据存储介质(如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

示范性环境

图1示意地显示了根据本发明的一个实施例的光刻投影装置100。装置100包括至少一个辐射系统102，可单独控制的元件的阵列104(例如对比装置或图案形成装置)，物件台106(例如衬底台)，和投影系统(″透镜″)108。

辐射系统102可以用于提供辐射光束110(例如，UV辐射，248nm，193nm，157nm，EUV辐射，例如10-13nm，等)，其在本具体的例子中也包括辐射源112。

可单独控制的元件的阵列104(例如，可编程镜阵列)可以用于对光束110施加图案。一般地，可单独控制的元件的阵列104的位置可以相对投影系统108固定。但是在一种备选的设置中，可单独控制的元件的阵列104可以连接到定位装置(未示出)上，以便将其相对于投影系统108精确定位。如这里所显示的那样，可单独控制的元件104是反射类型的(例如具有反射的可单独控制的元件的阵列)。

物件台106可以设有用于固定衬底114(例如抗蚀剂涂覆的硅晶片或者玻璃衬底)的衬底固定器(没有具体地示出)，物件台106可以连接到用于相对于投影系统108定位衬底114的定位装置116。

投影系统108(例如石英和/或CF₂透镜系统或包括由这种材料制造的透镜元件的反射折射系统或镜系统)可用于投影从引导装置118(例如分光镜)接收的图案化光束。

光从引导装置118被引导到衬底114的目标部分120(例如，一个或多个管芯)上。投影系统108可将可单独控制的元件的阵列104的图像投影到衬底114上。

照明器124可以包括调节装置128，用于设定光束122中强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。此外，照明器124一般包括各种其它的部件。与上面讨论的示例相比，在该示例中，元件130可以是积分器130，元件132可以是聚光器132。这样，投射到可单独控制的元件的阵列104上的光束110在其横截面上具有所要求的均匀性和强度分布。

应注意到，就图1而言，源112可以在光刻投影装置100的壳体内部。在备选实施例中，源112可以远离光刻投影装置100。在这种情况下，辐射光束122会被引导进入装置100(例如借助于合适的引导镜)。应该理解，这两种构思都是在本发明的范围内设想的。

光束110在利用引导装置118受到引导后与可单独控制的元件的阵列104相交。被可单独控制的元件的阵列104反射后，光束110穿过投影系统108，其将光束110聚焦到衬底114的目标部分120。

借助于定位装置116(和可选择地借助于基板136上的经分光镜140接收干涉光束138的干涉测量装置134)，可以移动衬底台6，以便在光束110的路径上定位不同的目标部分120。在使用时，可单独控制的元件的阵列104的定位装置(未示出)可用于修正可单独控制的元件的阵列104相对于光束110的路径的位置，例如在扫描期间。一般地，借助于长行程模块(粗定位)和短行程模块(精细定位)实现物件台106的移动，这些模块没有明确示于图1中。也可以使用类似的系统定位可单独控制的元件的阵列104。可以理解，光束110可以备选地/附加地移动，而物件台106和/或可单独控制的元件的阵列104可以具有固定的位置，以便提供相对运动。

在该实施例的一个备选构造中，衬底台106可以是固定的，衬底114可以在衬底台106上运动。这样做时，衬底台106在最上面的平表面中设有多个开口，通过开口供入的气体提供能够支撑衬底114的气垫。这通常称为空气承载设置。利用一个或多个驱动器(未示出)使衬底114在衬底台106移动，驱动器能够使衬底114相对于路径光束110定位。或者，可以通过选择性地开启和关闭通过开口的气体通道使衬底114在衬底台106上移动。

虽然本发明的光刻装置100在这里描述为用于曝光衬底上的抗蚀剂，可以理解本发明不限于这种用途。装置100可以用于在无抗蚀剂的光刻中投影图案化光束110。

所示的装置100可用于多种模式：

1.步进模式：在可单独控制的元件的阵列104上的整个图案被一次性投影到目标部分120上(即单次“闪光”)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台106到不同的位置，使得不同的目标部分120被图案化光束110辐射。

2.扫描模式：除了某一目标部分120不是在单次“闪光”中曝光以外，类似于步进模式。相反，可单独控制的元件的阵列104可以以速度v在某一方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)，使得图案化光束110在可单独控制的元件的阵列104上扫描。同时，衬底台106以速度V＝Mv在相同或相反方向移动，其中M是投影系统108的膨胀倍数。这样，相对大的目标部分120可以被曝光，而不需要折中考虑分辨率。

3.脉冲模式：可单独控制的元件的阵列104保持基本上静止，利用脉冲辐射系统102将整个图案投影到衬底114的目标部分120上。衬底台106以基本上恒定的速度移动，使得图案化光束110对衬底106上的行进行扫描。可单独控制的元件的阵列104上的图案在辐射系统102的脉冲之间被照射并且脉冲被定时使得相继的目标部分120在衬底114的位置上被曝光。结果，图案化光束110可以在衬底114上扫描，以对一条衬底114的完整图案曝光。重复该过程直到整个衬底114一行一行地被曝光。

4.连续扫描模式：除了使用基本上恒定的辐射系统102以及当图案化光束110在衬底114上扫描时可单独控制的元件的阵列104上的图案被照射并且将其曝光以外，类似于脉冲模式。

在这四个示范性模式中，″部分相干成像″通常用于集成电路的形成。采用这种成像时，可单独控制的元件的阵列中的各元件具有独特在倾斜。阵列定位在物件平面处，衬底定位在成像投影光学系统的成像平面处。可以应用各种照明模式：环形的、常规的、四级的、双级的，等等。而且，可单独控制的元件的阵列中的各元件可以采用不同的配置，以增大″负黑″(negative black)值：相位步进镜，施加更大的倾斜，构造出镜的外形(蝶形，H形)或类似情况。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。

图2显示了一种根据本发明的一个实施例的光刻装置200。例如装置200利用以下讨论的像素网格成像模式制造平板显示器中特别有用。

投影系统208可以对二次源的图象投影，可单独控制的元件的阵列204的元件为该二次源起着遮挡板作用的。

在一个成像网格阵列实施例中，投影系统208也可以包括微型透镜阵列(MLA)，以形成二次源和投影微点到衬底214上。

源212(例如，像素网格成像模式中的三倍Nd:YAG激光器或者其它模式中的激态原次激光器)能够产辐射光束222。光束222供入照明系统(例如照明器)224，可以是直接地或者在横穿调节装置226，如光束扩展器之后供入。

在一个示例中，当装置200在以下讨论的像素网格成像模式下工作时，照明器224可以包括用于设定可变焦距的调节装置，用于调节光束222的光点的尺寸。此外，照明器224一般包括各种其它的部件，如点发生器和聚光器。例如点发生器可以是但不限于折射或衍射光栅，分段的镜阵列，波导等等。这样，撞击可单独控制的元件的阵列204的光束210具有希望的变焦、光点的尺寸、在其横截面上的均匀性和强度分布。

如图2中所示，投影系统208包括光束扩展器，其包括两个透镜250和252。第一透镜250设置成接收调制的辐射光束210并且通过孔挡254中的孔对其聚焦。在一个示例中，透镜256设置在孔中。辐射光束210然后分开并且被第二透镜252(例如场透镜)聚焦。

投影系统208还包括设置成接收扩展的调制的辐射光束210的透镜258阵列(例如微型透镜阵列(MLA))。调制的辐射光束210的对应于图案形成装置或对比装置204中的一个或多个可单独控制的元件，这些不同的部分穿过MLA 258中的各自的透镜260。各透镜260将调制的辐射光束210的各个部分聚焦到位于衬底214上的一点。这样，辐射点262阵列被曝光到衬底214上。虽然只示出了八个透镜260，但是MLA 258可以包括数千个透镜，对于作为图案形成装置或对比装置204使用的可单独控制的元件的阵列中的一些可单独控制的元件来说也是这样。

图2中的系统允许使用另一种操作模式，即像素网格成像模式。在该模式中，在衬底214上形成的图案通过对点发生器130形成的并且被引导到阵列204上的点进行序列曝光而实现。被曝光的点具有基本上相同的形状。在衬底214上这些点基本上被印刷在一个网格中。在一个示例中，点的尺寸大于印刷的像素网格的行距(pitch)，但是大大小于曝光点网格。通过改变印刷的点的强度而实现了图案。在曝光的闪光之间点上的强度分布被改变。

在一个示例中，当使用这种通常用于形成平板显示器的模式时，可单独控制的元件可以组成组群而成为超像素。一个超像素调制衬底上的一个点的光。超像素在MLA的入口处在各被印刷点的出口瞳孔(exit pupil)处成像。光点的形状可以通过使用点定义元件(例如光点发生器)，炽烧功能元件的变焦等等由照明器来影响。

图3根据本发明的一个实施例示意地示出了图案在衬底314是如何产生的。例如该实施例可以使用上述像素网格成像模式进行实施。

涂黑的圆362代表由投影系统例如图2中所示的投影系统中的MLA最近投影到衬底314上的点。衬底314相对于投影系统沿着Y方向运动，此时在衬底314上进行一系列的曝光。

白色的圆364代表以前在衬底314上曝光的点。如图所示，利用投影系统内的透镜阵列投影到衬底314上的各点362对衬底314上的点曝光362/364的一列366进行曝光。衬底314的完整图案由被各点362曝光的点曝光362/364的所有列366的和产生。这种设置通常称为″像素网格成像″，其已在上面讨论。

可以看到，辐射点362阵列设置成相对于衬底314成角度θ(即当衬底314的边缘平行于X和Y方向时).这样做使得当衬底314沿着扫描方向(例如Y-方向)移动时，各辐射点362会通过不同的衬底314区域，由此使整个衬底被辐射点阵列覆盖。可以理解，为了便于示出，角度θ在图3中被夸大了。

应该理解，虽然在MLA的两个相邻的点之间示出了5×5点，在一个示例中可以使用直到大约100×100点。

在一个示例中，衬底处的点网格是待印刷的最小行宽度的一半(例如从大约0.1微米直到几个微米)，而在MLA处的点行距为大约100微米直到几百个微米。

图4根据本发明的一个实施例示意地示出了如何通过使用整个光引擎在单次扫描中对平板显示器衬底414进行曝光的。八个辐射点阵列468由在″棋盘″结构中设置成两列470，472的八个光引擎(未示出)产生，使得一个辐射点阵列的边缘与相邻的辐射点阵列的边缘稍微重叠(例如在扫描方向Y上)。在该示例中，辐射带延伸横过衬底414的宽度，允许在单次扫描中对整个衬底进行曝光。可以理解，可以使用任何合适数量的光引擎。

在一个示例中，每个光引擎可以包括单独的照明系统，图案形成装置，和/或投影系统，如上所述。但是可以理解，两个或多个光引擎可以共用至少一个或多个照明系统的、图案形成装置的和投影系统的一部分。

每个光引擎可以包括单独的照明系统，图案形成装置，和投影系统，如上所述。但是可以理解，两个或多个光引擎可以共用至少一个或多个照明系统的、图案形成装置的和投影系统的一部分。

为了利用光刻工艺制造产品，将抗蚀剂均匀地施加到衬底表面上。辐射图案然后在抗蚀剂上曝光，使得抗蚀剂上的一些区域接受相对较高的辐射剂量，而抗蚀剂的其它区域接受相对较低的辐射剂量。在某一辐射剂量门限值以上的抗蚀剂方式反应并且其稳定性发生变化。在曝光过程之后，衬底接受进一步的处理操作，其除去没有反应的抗蚀剂。因此，通过对衬底曝光，抗蚀剂留在衬底上那些接受的辐射剂量在某一门限值以上的区域中，而在那些接受的辐射剂量在某一门限值以下的区域中的抗蚀剂被除去。因此，抗蚀剂保留在衬底上的接受相对较高辐射剂量的区域中并从衬底上的接受相对较低辐射剂量的区域中除去。因此，通过将合适的图案施加给曝光衬底的辐射光束，可以产生具有被曝光的衬底区域和覆盖有抗蚀剂的区域的图案的衬底114/214/314。然后实施随后的处理步骤，形成衬底上的部分器件。例如如果在抗蚀剂之前将金属层施加到衬底，没有被图案化抗蚀剂层保护的金属层可以被蚀刻掉。因此，一旦除去抗蚀剂，衬底就留下按照抗蚀剂图案例如按照辐射光束的图案被图案化的金属层。

可以理解，光刻系统不限于上述示例。例如可以使用所谓的′负抗蚀剂′。当使用负抗蚀剂时，抗蚀剂的辐射曝光使其稳定性下降。因此，是接受了高于给定水平的辐射剂量的抗蚀剂在后曝光处理中被除去.因此，留在衬底上的抗蚀剂图案对应于接受了低于给定门限值的辐射剂量的衬底区域。类似地，衬底上的抗蚀剂图案可用于多种目的。例如衬底的曝光区域(即那些没有被抗蚀剂层变化的区域)可以进行例如离次植入(ion implantation)等处理步骤。

要在衬底上形成的产品图案可以矢量设计软件包如GDSII来确定。在无掩模系统中，对该设计软件包的输出文件进行处理，以推导出适合用于控制图案形成装置的控制信号，从而它尽可能精确地复制出请求的辐射剂量图。当图案形成装置包括可单独控制的元件的阵列时，控制信号含有管理可单独控制的元件的阵列的各元件切换的信息，用于将要被阵列图案化的每次辐射闪光(例如用于该应用中的典型的选通频率在50kHz的范围)。一部分处理可以在衬底曝光开始之前实施(例如这称为离线图像处理)和/或一部分处理可以同时地或者在紧接着对应的曝光之前的一个短的时间期间中实施(例如这称为在线处理)。由于数据量巨大，在线处理需要仔细管理，使得控制信号可以在可以接受的速度和合理的成本下提供给图案形成装置。

图5显示了根据本发明的一个实施例的带有数据处理装置的数据通路510。数据通路510理论上地包括全部数据处理和传输部件，它们一起允许被要求的剂量图(如由使用者经输入装置504定义)以合适的形式传递给图案形成装置104/204。数据通路510包括一个或多个数据处理装置，各构造成用于分析进入的数据流，其包括一种版本的(通常被部分地处理)被要求的剂量图，并且将信号输出到图案形成装置104/204或者输出到在将其进一步传递给图案形成装置104/204之前将要对数据流处理的装置。例如可以设置″反向光学″数据操作装置512(之所以采用这样的用语是因为其主要涉及投影系统的光学设置的结果)，对于被要求的剂量图(该图例如可以定义在相对于衬底114/214/314的点的网格上)各像素，该装置构造成从图案形成装置104/204中的起作用的像素或像素组者计算出强度，以便以合适的剂量产生点曝光SE。反向光学装置512然后将数据这样地转发给图案形成装置104/204，使得当辐射点S阵列在衬底表面上运动时，被要求的剂量图经时间而建立。

对于其上定义了被要求的图案的各网格点而言，反向光学装置512需要处理网格点区域中的一些光点364的点曝光强度数据。该信息反过来是从网格点区域中的被要求的图案中推导出来的。一般地，“场境半径”可定义为围绕在被要求的图案中的任何某一网格点，其定义了当计算如何在涉及的网格点处以某一精度实现希望的图案需要考虑的被要求的图案的区域。场境半径的大小取决于光点364的点扩散函数的形状和位置偏离情况(相对于完美的定义的网格位置)，其通常选择为点行距的几倍和/或各印刷的点的点扩散函数的半峰全宽(full width half maximum)(FWHM)，其因此可能在几个微米范围上延伸。其它数据处理装置，如“反向图案形成装置”数据操作装置514，将在下面描述。

在一种典型的应用中，要写入衬底114/214/314的特征数目是巨大的，并且代表全部被要求的剂量图案的数据将不能够在任何一个时刻提供给对图案形成装置104/204供给的数据通路510中的硬件。如图5所示，可以设置光栅器(rasterizer)装置506，其将由使用者经装置504输入的所希望的图案的说明性的代表转变成基本上对应于要在衬底114/214/314上形成的光点364的序列的数据序列(不必与光点364实际要产生的序列相同，见下面)。代表光栅化的(rasterized)被要求的剂量图案的数据由光栅器506在数据通路510上在一定的时间期间逐渐地转发(数据通路中的虚线部分代表可以包括对图案形成过程的其它方面处理的其它数据操作装置的部分)，知道所有被要求的图案已经被写入衬底114/214/314上。

被要求的剂量图可以代表为列向量，其包括代表了定义在衬底114/214/314上的一些网格位置中的每一个处的剂量的元素。被要求的剂量图中的网格位置可以相对于它们在计量学框架坐标系(metrology frame coordinate system)中的坐标x_MF，y_MF来说明。如上所述，该被要求的剂量图从光点364的集合中建立。这些光点364的每个都将具有一定的点扩散函数，其说明它们的强度受横截面的空间上的因素的影响性。此外，由于用于对点聚焦的微型透镜阵列MLA中的不规则性，相对于它们在点网格中被期望的位置，各点的位置有改变。点位置和点扩散函数形状都可以经标定数据存储装置502输入反向光学装置512中。

这样形成图像的过程称为像素网格成像。从数学上来说，被要求的剂量图被设定成等于在每个点处的所有可能的强度的光点364上的和乘以各点的点扩散函数。这可以写成如下等式：

$D(x_{\mathrm{MF}},y_{\mathrm{MF}})=\underset{n}{\overset{\mathrm{all\; exposed\; spots}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\·\mathrm{PS}{F}_n((x_{\mathrm{MF}}-x_n),(y_{\mathrm{MF}}-y_n)),$

其中I_n代表点n的单独的点曝光″强度″(通常称为″强度″，但是它通常与能量剂量成正比，该参数有时用焦耳代表)，“all exposedspots”代表所有被曝光的光点，PSF_n((x_MF-x_n)，(y_MF-y_n))代表点扩散函数(在点n的位置x_MF-x_n和y_MF-y_n处的剂量贡献)，x_n和y_n代表单独曝光的点的位置，D(x_MF，y_MF)代表支撑光刻装置的计算学框架的坐标中的被要求的剂量图。

反向光学装置512构造成解决以下问题：给定被要求的剂量图和点扩散函数信息(其以标定数据提供)，什么是需要尽可能精确地提供以便使被要求的剂量图成像的单独的点曝光强度(或者对应的希望的次光束强度)。

上面的等式可以以矢量/矩阵形式重写如下：

[D]＝[K]·[I]，

其中列向量[D]代表离散的(即仅在某一衬底网格位置上规定的)被要求的剂量图，列向量[I]代表单独的点曝光强度以及矩阵[K]代表离散的点扩散函数。

矩阵[K]含有有关每个单独的点曝光点扩散函数(位置和形状)的信息。因此，按照本实施例，使用以下信息，以便产生矩阵[K]:1)扫描速度/激光选通频率；2)微型透镜阵列点位置；3)微型透镜阵列点扩散函数形状(整个光学系统的光点的点扩散函数，投影/SLM和照明)；和4)相对于衬底扫描方向(Y-轴)的微型透镜阵列的旋转位置。

为了解决上述问题，反向光学装置512设置成确定单独的曝光点强度，使得[D]-[K]·[I]最小。为了评估该最小值，使用了归一化。由于这种处理方法必须在流水线(pipeline environment)中应用(因为不是衬底上的所有点曝光是在相同时刻写入的)以及由于一个MLA点被用于印刷许多光点364(使用许多不同的激光脉冲)，一次要用通用的归一化，其中可以不使用被要求的图案的特定知识。这种特定知识的使用原则上可以结合进来但是可能导致装置成本的很大的增加。

因此最小二乘方法是合适的并且要由反向光学装置512解决的问题可以因此表达为：

              min_In‖[D]-[K]·[I]‖₂.

已经使用了一些方法来解答该一般类型的最小二乘方。这些可以分类如下：1)几何学的，使用雅可比行列式(这是迭代法)，等等；2)代数学的，使用迭代法(例如Gauss-Seidel法)；和3)代数学的，使用直接法(例如Gauss-Jordan法，利用矩阵求逆)。

在一个示例中，本实施例的一种方法属于这种分类的第三类。它相对于要求迭代过程的可选方法速度可以很快(一旦逆矩阵已经被确定的话)并且允许最小二乘方拟合实时有效地实施。此外，它显示了确定性的特性，其可以在更多不同条件下得到可以预见的收敛和速度。相反，采用迭代方案时，常常不可能以大的精度预见需要多长时间使得结果收敛到可以接受的误差极限内。此外，由于数据通路硬件中的字长有限，该应用中的舍入值是最小的，以避免中间结果的重复使用。最后，还有执行上的好处，因为困难的预计算(矩阵求逆，等)可以在大的字长域例如浮点域中离线执行，而不需要在实际成像过程期间实施额外的计算(当数据通路已经在处理大容量的数据时)。

本实施例的一个方面是矩阵[K]不是方阵。其大小由点曝光的数目n和离散的网格点的数目确定，在此处被要求的剂量图被确定(列向量[D]的长度).因此，使用标准的数学方法不可能计算矩阵[K]的逆。但是，可以通过计算一个″伪-逆″来处理(例如参见″线性代数及其应用″第三版，Gilbert Strang，449和450页，其通过引用整体结合在本文中)。在下面的说明中，伪-逆代表为[K]⁺。例如可以使用伪-逆的Moore-Penrose定义，但是其它相似的定义也是合适的。

Moore-Penrose逆矩阵是一般类型的伪-逆的特殊情况，称为″矩阵1-逆″。有时称为″广义逆″，或者简单地称为″伪逆″。矩阵[K]的Moore-Penrose逆[K]⁺满足以下关系(对于实值矩阵)：

[K][K]⁺[K]＝[K]，

[K]⁺[K][K]⁺＝[K]⁺

([K][K]⁺)^T＝[K][K]⁺，和

([K]⁺[K])^T＝[K]⁺[K]。

[D]＝[K]·[I](其表达为min_In‖[D]-[K]·[I]‖₂，见上面)的最短的最小二乘方解可以以如下形式写出：[I]＝[K]⁺·[D]。

如果([K]^T[K])的逆存在，那么伪-逆[K]⁺可以表达为：

[K]⁺＝([K]^T[K])^-1[K]^T，

其中[K]^T是转置矩阵。这可以由在等式[D]＝[K]·[I]的两边预乘以[K]^T以得到方阵([K]^T[K])而看出，其通常可以求逆，给出：

[I]＝([K]^T[K])^-1[K]^T·[D]≡[K]⁺·[D]。

避免在直接代数最小二乘方拟合中负的强度解，次点曝光网格位置的相依性和图案的角度相依性。

被要求的剂量图(其例如可以相当于光栅化的平板显示器图案)通常设计成产生清晰界定的抗蚀剂特征。对应的剂量图案是由光点364建立的(其例如可以高斯形状的)并且拟合例程(如上述最小二乘方拟合)通常得出负的强度分量的结果(即，在它们下降的衬底114/214/314处的那些点处趋于引起剂量减小的光点364)。不幸的是，负的贡献不可能出现在相邻的光光点364非相干地形成(例如，因为它们在不同的时刻到达)的系统中，因为相关联的次辐射光束不能相消干扰。于是衬底114/214/314上给定点的剂量由不同的次光束的强度之和而不是由幅值之和建立。

负的强度分量可以忽略(例如设为零)，但是这样导致的拟合仅仅是以有限的精确度再现被要求的剂量图案。

相关的问题是有关在衬底114/214/314上形成的图案中的所不需要的位置相依性。具体地，存在一种在在光点364阵列中的网格位置附近更加完美地获得被要求的剂量图案的趋势。这种趋势出现的一个原因是，在相对于在网格位置之间的点的这些区域中，与不能够产生负的强度有联系的误差不太显著(见下面)。其结果是，在接近网格周期的周期中印刷的密集特征遭受低频率(在特征的周期和网格的周期之间的差频率)特征形状变化(″差拍″)。

该次光点曝光网格位置相依性的影响之一在于器件特征将依据它们相对于网格的位置和/或方向不同地形成。例如具有平行于网格的边缘的特征可以特别好地形成(如果该边缘沿着网格位置本身设置的话)或者特别差地形成(如果该边缘正好位于网格各行之间的话)。带有位于中间角度的边缘的特征成为细微的齿状。

另外，辐射光点的网格可以对得到的图案有平移的或旋转的影响(尤其是图像对数斜率作为相对于辐射点的网格的位置和角度的函数而变化)。

按照本发明的一个或多个实施例，通过在被要求的剂量图案数据(或其导数)上应用低通滤光器508(例如两维滤光器)以形成输入反向光学装置512中的频率限制的目标剂量图案，这些问题可以至少部分地被克服。或者滤光器可以结合在点扩散函数矩阵[K]中，得到等同的效果。

低通滤光器可以包括任何从在选择的门限值频率以上的信号中完全或者部分地除去频率分量的滤光器。频率的限制可以突变/陡的或者是逐渐变化的，限制的形状可以调节，以便例如更好地使被要求的剂量图的振幅-频率响应点曝光和/或图案形成装置的振幅-频率响应相匹配。更一般地，滤光器可以具体设计成使被要求的剂量图的振幅-频率响应与光点364和/或图案形成装置的振幅-频率响应相匹配。

滤光器的研发和应用可以从以下等式开始来说明：

$D(x_{\mathrm{MF}},y_{\mathrm{MF}})=\underset{n}{\overset{\mathrm{all\; exposed\; spots}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\·\mathrm{PS}{F}_n((x_{\mathrm{MF}}-x_n),(y_{\mathrm{MF}}-y_n))$

并且将其变换成傅里叶域(Fourier domain)。在一个示例中，各光点364的点扩散函数是两维高斯函数(一个备选示例可以是气盘，本发明不局限于任何特定形状的点曝光364)，定义为：

$\mathrm{PS}{F}_n((x_{\mathrm{MF}}-x_n),(y_{\mathrm{MF}}-y_n))=\frac{1}{2\mathrm{\π}\·{\mathrm{\σ}}^2}\exp \left(\frac{-{(x_{\mathrm{MLA}}-x_n)}^2+{(y_{\mathrm{MLA}}-y_n)}^2}{2\·{\mathrm{\σ}}^2}\right)$

或者依据半峰全宽d_fwhm重写为：

$\mathrm{PS}{F}_n((x_{\mathrm{MF}}-x_n),(y_{\mathrm{MF}}-y_n))=\frac{4\·2\·\ln \left(2\right)}{2\mathrm{\π}\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}\exp \left(\frac{-4\·2\·\ln \left(2\right)\left({(x_{\mathrm{MLA}}-x_n)}^2\right)+{(y_{\mathrm{MLA}}-y_n)}^2}{2\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}\right)$

在上述假设条件下，等式

$D(x_{\mathrm{MF}},y_{\mathrm{MF}})=\underset{n}{\overset{\mathrm{all\; exposed\; spots}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\·\mathrm{PS}{F}_n((x_{\mathrm{MF}}-x_n),(y_{\mathrm{MF}}-y_n)),$

的傅里叶变换是

$\tilde{D}=\underset{n}{\overset{\mathrm{all\; exposed\; spots}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\·\exp (-j{x}_n{k}_x-j{y}_n{k}_y)\·\exp \left(\frac{-({k_x}^2+{k_y}^2)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right),$

其中k_x和k_y是两维的角空间频率以及 是D(x_MF，y_MF)的傅里叶变换。

该最后的等式说明了图案位置信息是以

的相位和振幅中的形状信息代表的。

空间滤光器F应用为 (即傅里叶域中的倍增)。该运算也可以看作为在对应的非傅里叶变换的滤光器F和D(x_MF，y_MF)之间的卷积。

滤光器不应影响图案位置信息。因此，应选择具有线性相位特性的滤光器。例如对称的FIR(有限脉冲响应)滤光器(对于该应用的目的，具有对称形式卷积认为落入该分类中)，其具有合适的性相位特性，可以使用。通过应用附加的转换，可以将这种滤光器的任何产生的相位影响变成零。

滤光器通常不应影响图案形状的尺寸/剂量，因此DC滤光器增益通常选择为1。

如上所述，与光点364的振幅-频率响应相关的问题之一是，用不相干成像不可能产生负光(即负的振幅)(虽然用相干成像是可能的)。另一个问题是，光点364的频率响应依据相对于单独的点曝光网格位置的图案位置而变化(即这是上述次曝光网格位置相依性的一个原因)。这意味着，设计成为次曝光网格一部分中的剂量图案元件工作的滤光器不能够为定义在次曝光网格中的其它位置上的剂量图案元件有效地工作。

对于次曝光网格位置相依性是一个问题的水平一般地将取决于点曝光网格的特性。由于器件元件或沿曝光网格中的″最坏情况″行设置的边缘的增加的可能性(″最坏情况″的含意见下面)，器件元件的直线性特性例如是指方形/矩形的点曝光网格(在此可以识别具有方形或矩形对称性的单元格)更有可能受到影响。在这种情况下，希望将滤光器508构造成能够应付次曝光网格中的″最坏情况″。在另一方面，次曝光网格变量对其它曝光网格几何形状(如六角形或准六角形)的器件结构的影响能够趋于最终达到平衡，从而可以使用更轻的滤光器，构造成仅仅用于对付平均的而不是“最坏情况”位置。对于准六角形几何形状，所指是通过沿着x和/或y轴的简单比例缩放从纯六角形几何形状推导出的设置(纯六角形几何形状定义为网格可以由具有六角形对称性的单元格建立的几何形状-类似于两维″封装″结构)。一般地，滤光器508的合适的强度取决于某一点曝光网格几何形状。

按照一个示例，滤光器508基于点曝光网格脉冲响应的傅里叶变换而展开(这涉及点曝光网格对在某一点处的由Dirac delta-函数构成的被要求的剂量图案的响应)。一般地，一个或多个(光)点将被用于脉冲的成像，其数目取决于次曝光网格位置和曝光网格的几何形状，如下还要进一步讨论。

图6显示了根据本发明的一个实施例的方形点曝光网格的一部分和“最坏情况”位置。图7显示了根据本发明的一个实施例的六角形点曝光网格一部分和“最坏情况”位置。这样，图6和7示出了网格几何形状(分别为矩形和六角形)的示例。对于矩形网格，最多使用四个点曝光来对脉冲响应进行曝光。对于六角形网格，最多使用三个点曝光来对脉冲响应进行曝光。在每种情况下，实际的数目取决于脉冲响应被要求的次网格位置。

网格脉冲响应的广义的傅里叶变换(假设是高斯光点形状)是：

$\tilde{H}=\underset{n}{\overset{\mathrm{all\; exposed\; spots}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\·\exp (-j{x}_n{k}_x-j{y}_n{k}_y)\·\exp \left(\frac{-({k_x}^2+{k_y}^2)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right),$

其中k_x和k_y是两维角空间频率，d_fwhm代表光点364的半峰全宽，I_n代表光点n的点曝光强度，x_n和y_n代表光点n的点曝光位置。

如果脉冲响应精确地在网格位置上被请求，那么就激励一个点曝光光点364，以便对其曝光。这称为″最好情况(best case)″。点曝光网格的这个最好情况脉冲响应的傅里叶变换是：

${\tilde{H}}_{\mathrm{best\; case}}=\exp \left(\frac{-(k_x+k_y)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right)$

所谓的最坏情况情况出现在当被要求的脉冲精确地位于两个曝光点(六角形的和矩形的)之间的一半的位置上时。这些位置(用″-″表示)的示例在图6和7中给出。该最坏情况脉冲响应(沿最坏情况(worst case)轨迹，x_n＝0截取)的一维傅里叶变换如下：

${\tilde{H}}_{\mathrm{worst\; case}}=\frac{1}{2}\·\exp (-j\·0.5\·k_{y}p+j\·0.5\·k_{y}p)\·\exp \left(\frac{-({k_x}^2+{k_y}^2)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right)$

其中p代表点曝光网格行距。

图8显示了按照本发明的一个实施例的带有“最坏情况”行和“最好情况”位置的方形点曝光网格的一部分。图9显示了按照本发明的一个实施例的带有“最坏情况”位置和“最好情况”位置的六角形点曝光网格的一部分。图8和9示出了最坏情况(″-″)和最好情况(″+″)位置分别在矩形和六角形网格几何形状中是如何分布的。如可以看见的那样，六角形点曝光网格的情况下，离散的点展示了在某一角度下的最坏情况脉冲响应特性。矩形点曝光网格的情况下，最坏情况点位于沿着覆盖整个衬底的连续的线上。这些线位于特定的但是非常普通的器件特征角度上。可以看到，在矩形网格中，最坏情况脉冲响应的位置数目(统计上的)数目远超过在六角形点曝光网格中的类似的位置数目。因此，从这点来看，六角形网格的平均性能可能要好于矩形点曝光网格的平均性能。这种改善是与系统特性相关联的，该系统特性除了还受其它方面影响以外，是由上述低通拟合滤光器508确定的。

矩形和六角形点曝光网格的最好情况和最坏情况情况的示例性讨论可以在2004年12月22日申请的美国专利申请11/018,929中找到，其在此处通过引用整体结合在本文中。

应用低通拟合滤光器508可以有各种理由，例如(1)为了避免需要负光；(2)为了使次光点曝光网格位置的影响最小；和(3)为了使图像特征和点曝光网格之间的角度对得到的空间(aerial)图像的影响最小。人们发现，相对于使用矩形点曝光情况，六角形点曝光网格可以允许更高的空间频率进入反向光学装置512的拟合算法，而不会增加最大的负的解。

在一个示例中，滤光器508构造成以圆形对称的方式(相对于径向轴位于衬底的平面中)操作并且与最坏情况点曝光网格脉冲响应相匹配。用于允许最坏情况脉冲响应的水平可以取决于网格的形状。在最坏情况点位于离散的网格位置(而不是沿着线)的网格中，使用较弱的滤光器就足够了。采用不同形状的网格时，选择中间位置(相对于最差和最好情况位置)可能更加有效，尤其是在最坏情况点位于离散的位置(而不是沿着线)上时。

按照该示例，滤光器508也可以设计成同时使像素网格成像的性能在CD，CDU和剂量均匀性方面上达到最大化(通过去除正好足够的较高的频率，以理想地但不更多地解决上述问题)。

矩形点曝光网格滤光器

如上所述，最坏情况脉冲响应的一维傅里叶变换可以写为：

${\tilde{H}}_{\mathrm{worst\; case}}=\frac{1}{2}\·\exp (-j\·0.5\·k_{y}p+j\·0.5\·k_{y}p)\·\exp \left(\frac{-({k_x}^2+{k_y}^2)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right)$

其中p代表点曝光网格行距。由上面的等式描述的该最坏情况脉冲响应的量在k_y＝π/2时变成负的，从而具有低通特性的滤光器，例如为了抑制大于该值的空间频率，将避免负的振幅。如果滤光器508强到足以对付最坏情况网格点，那么它也足以能够避免次曝光网格中的其它位置负的振幅。使用更强的滤光器508(例如其截止频率(cut-ff)在更低频率上)将不必要地降低点曝光网格的性能并且导致产生分辨率降低的剂量图案。

接着上面的讨论，合适的滤光器可以是二维圆形对称的FIR滤光器，基于以下一维截断(truncation)：

其中ω＝π/p是对应于点曝光网格行距的一维角空间频率。

六角形点曝光网格滤光器

图10显示了根据本发明的一个实施例的六角形点曝光网格的几何形状并且示出了“中间事例”位置。用于这种几何形状的曝光网格的滤光器可以从对精确地位于三个(光)点之间的位置的傅里叶变换的脉冲响应开始进行展开。在图10中示出的该位置代表在最差和最好情况之间的中间位置(见图9)。所示的中央位置的傅里叶变换的脉冲响应是：

${\tilde{H}}_{\mathrm{central};\mathrm{hex}}=\frac{1}{3}\·\{\exp (-j\frac{1}{\sqrt{3}}\·p\·k_x)+\exp (j\frac{\sqrt{3}}{6}\·p\·k_x-j\·\frac{1}{2}\·p\·k_y)+\exp (j\frac{\sqrt{3}}{6}\·p\·k_x+j\·\frac{1}{2}\·p\·k_y)\}$

$\·\exp \left(\frac{-({k_x}^2+{k_y}^2)\·{d_{\mathrm{fwhm}}}^2}{16\·\ln \left(2\right)}\right)$

其中p代表点曝光网格行距。

在这种情况下的合适的滤光器可以两维圆形对称的FIR滤光器，基于以下的一维截断(truncation)：

其中ω＝4π/3p是对应于对应于0.75倍的点曝光网格行距的一维角空间频率。

对于上述矩形和六角形点曝光网格滤光器508，由反向光学装置512提供的拟合的解不使用大的负曝光点强度，以便将被要求的剂量图以高精度水平成像。实际上，一个典型的解将只含有非常小的负曝光点强度，其可以限制至零。在一个示例中，在滤光过程中作为副作用产生的小的″杂散的″正的值也可以限制至零，它们否则可以在远离图案特征的边缘的区域中导致小的但是显著数量的″杂散光″。这种截短的作用导致在相邻于图像特征(部件)的没有对光请求的区域的一些部分中产生非常微弱的剂量强度。这些位置通常位于距实际边缘1.5微米左右的区段内，从而通常可以忽略对要形成的器件的影响。

一般地，低通滤光器可设置成在光栅化(rasterization)之后部分地或完全地在数据通路的离线部分中运行，或者作为光栅化过程的一部分。此外，虽然上述实施例涉及的是点曝光强度的直接代数最小二乘方拟合至频率限制的目标剂量图案，但是也可以使低通滤光器的应用适合于采用间接/迭代法的情况。

图像锐化滤光器

图11显示了根据本发明的一个实施例的低通滤光器110和锐化滤光器1104。图11示出了本发明的一个备选实施例，其中滤光器508具有分解(split)或双重功能，包括低通滤光器部分1102和锐化滤光器部分1104。利用对形成的产品特征的了解，锐化滤光器1104可用于提高剂量图案中特征的清晰度(definition)。一般地，锐化滤光器1104包括对应于要锐化的图像特征的逆的贡献(在傅里叶域中)。将最小可能的圆形产品特征(其直径等于临界尺寸CD)作为一个示例，锐化滤光器函数可以在空间域中定义如下：

其中R_sharp是图像特征的半径(此处是CD的一半)。

将图像特征变换到傅里叶域中得到：

$\tilde{H}=2\·\frac{J_1\·(R_{\mathrm{sharp}}\·\sqrt{{k_x}^2+{k_y}^2})}{R_{\mathrm{sharp}}\·\sqrt{{k_x}^2+{k_y}^2}}$

其中J₁是第一种Bessel函数。

对应于该示例的锐化滤光器1104则是最小可能的圆形对称的图像特征的傅里叶变换的振幅频率响应的逆：

控制图像对数斜率的滤光器

图12显示了根据本发明的一个实施例的图像对数斜率滤光器。“图像对数斜率”是指写到衬底上的剂量图案的空间相依性，尤其是指剂量随距离dI/dx改变的速率(或斜率)。对于光刻机的使用者来说能够调节该斜率是有用的有几个原因。首先较平浅的图像对数斜率意味着在衬底处理之后形成的特征趋于具有更加圆化的边缘，其可以减小静电放电(火花)的危险。第二，较平浅的斜率可以更容易在衬底上的不同的工艺层上的特征之间实现满意的重叠。重叠一般需要以更大的精度进行控制，而特征本身在任何一个工艺层中被清晰地界定(即具有陡的图像对数斜率)。第三，在由光刻制造的平板显示器中，例如观看角度取决于单独的特征的图像对数斜率。较平浅的图像对数斜率可以导致大的观看角度(也许在牺牲分辨率、对比度等条件下)，这在某些应用(例如在电视或录像)中可能是理想的。

滤光器508可以包括图像对数斜率滤光器1202用于此目的。一般不可能以这种方式将对比度调节到超过由最坏情况点曝光脉冲响应确定的最大对比度，因此滤光器通常要作用来减小对比度。

在空间域中的图象对数斜率滤光器函数的一个示例是：

$F_{\mathrm{slope}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{\mathrm{\π}\·{R_{\mathrm{slope}}}^2}& \mathrm{when}\sqrt{x^2+y^2}\≤R_{\mathrm{slope}}\\ 0& \mathrm{when}\sqrt{x^2+y^2}>R_{\mathrm{slope}}\end{array}\right.$

滤光器函数确定成使得滤光器的DC增益是1。半径R_slope是影响图像对数斜率的参数。

滤光器的备选方案

在一个示例中，作为使用滤光器对发送给图案形成装置104/204的控制信号进行操作处理的备选方案，还可以修改照明和投影光学系统，以便改变光点形状。不同的光点形状可以通过光束的整形和遮挡(shaping a和stops)而实现。实现的点形状例如可以是：高斯光束(在多重激光光束传播的情况下)，艾里斑(Airy disk)(由截断光阑形成)，圆形头顶(tophead)光分布或者上述任何一个的卷积。

在一个示例中，滤光器可以提供更便宜和更容易适应的解决方案，因为它们不要求增加很多的新型硬件。相反，增加现有硬件和/或配置的容量就足够了。

组合滤光器

在一个示例中，可以产生实施两个或更多上述滤光器的功能的组合滤光器。在组合滤光器由低通滤光器1102、锐化滤光器1104和图象对数斜率滤光器1202构成的情况下，在空间域中的该组合滤光器由如下的卷积形成：

     F_{combined filter}＝F_fit filterF_sharpF_slope。

其中代表“用…卷积”(在此处和全部申请文件中)。由卷积运算满足特性fg＝gf，滤光器组合的序列不会引起任何不同的结果。

在一个示例中，这样定义的滤光器(相互组合或其它方式组合)也可以与伪-逆矩阵[K]⁺组合(而不使用对被要求的剂量[D]过滤的单独的过滤步骤)如下：

          [I]＝F_{combined filter}[K]⁺·[D]，

其结果是

                [I]＝[K]⁺ _filtered·[D].

对核[K]⁺而不对被要求的剂量[D]进行过滤，可以具有以下属性：)核的高速范围减小(核值被抹去)，其减小了字长；和b)场境半径大大减小(对于类似的成像性能而言)。

在一个示例中，已过滤的核[K]⁺ _filtered可以完全离线地准备。这至少在如下的程度上是这样的，即MLA光点位置在单次衬底曝光期间不变化；MLA点扩散函数形状不变化；MLA位置的变化可以在数据通路中被补偿；以及扫描速度和激光频率是恒定的。

施加CD偏置的滤光器

在一个示例中，采用了临界尺寸偏置(CD偏置)。CD偏置涉及按照减少需要调节最小行宽的步骤。在剂量图案的行宽可以在高水平上预测时，经常采用这个步骤的原因是在处理之后形成的特征的实际行宽的可预测性较低并且可以从调节中得到好处，以便达到最佳的性能。该调节可以通过偏置CD(即增大CD以形成更粗的行(线)或者减小CD以形成更细的行(线))来实施。

在基于掩模的光刻系统中，CD偏置通常通过改变辐射源的总强度来实现。各次辐射光束的增加的强度趋于扩散与单独的图案特征相关联的剂量，这导致改变的CD(CD的增大可以应用到清楚的空间图像上，CD的减小可以应用到暗的空间图像上-亮场(bright field))。这个和类似的方法的缺点是，CD中沿一个平行于衬底的轴引发的变化可以伴随着CD中沿正交轴的对应的变化。如果减少要求沿X和Y轴相等调节，这个限制不是问题，但是如果CD可以相对于每个轴独立地调节(例如，沿X轴但不沿X轴Y改变CD)，那么达到更高水平的优化通常是可能的。对于一个次组的特征类型或者所有特征类型(例如，密集的，隔离的，线，触点等等)来说，更重要的是，要优选在逐个特征的基础上调节尺寸和强度。

图13显示了根据本发明的一个实施例的CD偏置滤光器1302。独立的X和Y CD偏置通过提供CD偏置滤光器1302以操作处理发送给图案形成装置104/204的控制信号来实施，而不是操作处理照明剂量，以改变CD。该方法也可以用于提供随在衬底114/214/314上方的位置(并且可能地在X和Y轴上独立地)变化的CD这可以通过以与上述滤光器相似的方式使用CD偏置滤光器1302来实现。具体地，CD偏置滤光器1302可用于修改要输入到数据操作装置500(示出了两个这种装置用于说明目的)的被要求的剂量图数据。这种过滤操作通常设置成离线实施，因为在拟合算法本身(如由反向光学装置512来执行)中实施这种功能可能是困难的。在该示例中，CD偏置滤光器1302定位在光栅器(rasterizer)506之前。在一个示例中，如果采用在线控制，这仍然可以通过例如改变辐射源的强度，或者使用膨胀/侵蚀(dilation/erosion)算法(见上面)，可能时结合上述离线方法，来实现(如在基于掩模的系统中)。

备选地或附加地，CD偏置可以通过使用称为膨胀和侵蚀的数学射学操作(mathematical morphology operations)来应用。膨胀操作可应用于以数学方式定义的物件上，使其膨胀，或尺寸长大，而侵蚀则使物件收缩。使物件长大或收缩的数量和方式由所谓的结构元件确定。该方法可以在线或者离线地数字式地应用。

高速聚焦修正

聚焦修正可以在衬底台W^T 106/206相对于衬底114/214/314移动时根据最佳聚焦位置的测量值通过改变衬底台W^T 106/206的位置来实现。原则上，全部或者部分投影系统108/208也可以被移动实现相同的效果。在两者情况下，平移和旋转(倾斜)位移都可以采用。

这种系统的伺服机构和用于高效实施的额外的控制系统是很昂贵的。此外，聚焦修正的空间分辨率至多受到与某一MLA和光学的柱相关联的点网格的尺寸的限制。光学柱和/或衬底台106/206的次部分通常不能够在相互之间和相对于衬底114/214/314独立地移动。此外，由于要移动的部件的惯性作用，这种系统能够多快地相应最佳聚焦位置处的变化是存在极限的。

在一个示例中，最佳聚焦经数据通路执行(即通过操作处理要输送给图案形成装置104/204的控制信号)。这是可能的，因为聚焦影响了各点曝光364的点扩散函数的半峰全宽。基于相对于衬底114/214/314上的某一点的真实聚焦位置的测量值的计算值可以作为标定数据输入点扩散函数矩阵[K]中。发送给图案形成装置104/204的控制信号由此可适用于考虑衬底114/214/314上的聚焦以外的区域，此处的点曝光形状比正常情况的要稍微宽一些。这种点修正的结果是聚焦可以在更高的水平上有效地实现。这种结果一部分是因为提高了空间分辨率(其由单独的点曝光的尺寸而不是整个点网格的尺寸来限制)和一部分是因为更快速的响应时间(没有实施额外的机械运动)。这可以在增加任何主要的新硬件(如伺服/控制系统)下实现，虽然附加的计算硬件可用于增加数据通路510中的额外的容量。在一个示例中，这种方式的聚焦控制可以允许去除或者简化机械聚焦控制装置，因此降低成本和/或空间。或者，可以设计使用机械聚焦控制(作为“粗”调节)和数据通路聚焦修正(作为“细”控制)的组合的高分辨率系统。粗调节和细调节可以分别指主要是低空间频率修正和主要是高空间频率修正。

在一个示例中，数据通路施加的修正可以考虑从扫描到扫描保持不变的因素，例如MLA中从透镜到透镜的聚焦变化。在这种情况下，修正可以经离线计算值和对反向光学数据操作装置512使用的点扩散函数矩阵的离线调节来实施。但是，该修正也可以在线应用以便对从扫描到扫描可以改变的因素，如那些与衬底拓扑(topology)中或者衬底台输送中的不完善性相关联的因素，提供“高速”修正。

图14显示了根据本发明的一个实施例的适于经数据通路进行高速聚焦修正的装置。该实施例也可以使用上述粗控制和细控制。通过分析辐射源1410的辐射获得聚焦数据，该辐射在从衬底114/214/314和/或衬底台106/206上的各种位置反射后由辐射检测器1408接收到。这种分析可以由聚焦控制装置1402实施。或者，衬底台106/206和衬底114/214/314的位置可以在各个点处通过测量由固定在投影系统108/208上的一个或多个超声波传感器发射的超声波在从衬底114/214/314和/或衬底台106/206反射之后的行程时间来确定。

基于由此获得的聚焦数据，聚焦控制装置1402计算一部分衬底114/214/314的最佳聚焦位置并且沿数据通路路径1412和1414中的任一个或两个将控制信号输出到投影系统位置和/或倾斜控制器1404和衬底台位置和/或倾斜控制器1406中的任一个或两个中。投影系统位置和/或倾斜控制器1404和/或衬底台位置和/或倾斜控制器1406由此被引发执行对投影系统108/208和/或衬底台W^T 106/206的平移和/或倾斜操作，以便将在衬底114/214/314处要曝光的区域带到更靠近最佳聚焦平面的位置上。按照该实施例，这是所谓的”粗”控制。

细控制通过数据通路510来实现。在将控制信号传递给控制器1404和1406之后，聚焦控制装置1402也构造成将聚焦数据传递给数据通路聚焦控制装置1416，其计算出需要用于矩阵[K]的调节值，以便考虑由于聚焦品质的变化而可以预见的点扩散函数性能的变化。

在一个示例中，粗修正和细修正的组合可以按照以下序列实施：测量聚焦；实施粗修正；再测量聚焦；实施细修正。按照这种序列，每次发送给粗装置的聚焦数据将不同于发送给细修正装置的聚焦数据(假设总是检测到一些聚焦错误)。或者，粗修正和细修正可以同时地实施。在这种情况下，发送给数据通路聚焦控制装置1416的数据包括发送给控制器1404和1406的控制信号。对矩阵[K]的修正则将考虑衬底台106/206和/或投影系统108/20的预期的运动。发送给控制器1404和1406中之一或两者的控制信号值之间的关系以及总的聚焦变化可以记录在标定表中。

在所示的实施例中，聚焦修正数据经存储装置502传递给数据通路，存储装置502将点位置和点点扩散函数信息(该信息可以由聚焦修正数据更新)提供给反向光学数据操作装置512。修正数据也可以结合在数据通路中的其它在线点上，而不脱离本发明的范围。

修正数据通路中的强度非均匀性

可单独控制的元件的阵列中的各元件可以激励到一种取决于控制电压的状态。其中所涉及的元件包括镜，激励可以呈围绕镜的平面中的一个轴线倾斜的形式。此时激励状态可对应于某一倾斜角度。激励状态例如也可称为反射率设定点，其中具有可变化的反射率(在某一方向上)的元件用于可单独控制的元件的阵列中。由这些元件中的一个或多个元件图案化的次辐射光束中的辐射强度取决于所涉及的该元件的激励状态。在强度和控制电压之间的转换可以以双级处理来实施。在第一级中，实施乘法运算将强度转变成对应的激励状态(例如，反射率)。然后第二级涉及选择合适的控制电压，以便从阵列104/204中获得这些元件激励状态。在控制电压和产生的元件激励状态之间的关系一般不是简单的线性形式，通常提供标定表(例如查用表)使这种转换能够实施。可使用插值法转换标定表中的离散点之间的值。或者，可以将标定表中的全部或者部分数据拟合成数学函数(例如，Chebyshef多项式)，利用得到的拟合函数实施该转换。

在一个示例中，总转换是经″逆图案形成装置″数据操作装置514实施的，这可以包括乘法器516(用于执行一级转换-即从(光)点强度到元件激励状态或反射率设定点)和查用表装置518(用于执行二级转换-即从元件激励状态或反射率设定点到元件控制电压)，如上参见图5所述。

在一个示例中，由于装置中具有各种各样的光学因素，强度非均匀性可以独立于可单独控制的元件的阵列的特性而发生。其结果可能是在单独的点曝光，单独的光学柱，单独的激光系统等之间的非想要的强度变化。原则上，可以通过将额外的标定信息结合到沿数据通路发送的被要求的剂量数据中来对这些变化进行考虑。虽然对于消除这些强度变化是潜在有效的，但是这种方法可以导致能够处理的数据通路内部高速强度范围的不希望有的增大。这可以导致成本的增加。

在一个示例中，逆图案形成装置的数据操作装置514适合于至少部分地用于修正强度非均匀性。例如，标定测量值可用于为装置518建立新的查用表，其不仅考虑图案形成装置104/204的特性，而且也考虑对强度非均匀性有贡献的因素。这些标定测量可以在完全组装的机器中实施(即其中所有影响强度的因素都是活跃的)。例如该系统可以配备一个或多个剂量传感器，既测量源强度也测量(光)点强度。该两个量的比值与强度非均匀性相关。另外，光点传感器可以设置在衬底水平高度上，可以测量光点对准位置。选择地或者附加地，可以采用衬底基础技术，其包括印刷出图案(或单独的光点)，然后使用离线工具导出强度非均匀性特性。一旦建立起非均匀性特性，就可以使用标准插值法计算新的查用表值。

作为对装置518中的查用表值进行调节的备选方法，可以通过操作处理乘法器516的性能来实施强度非均匀性的修正。例如，为了考虑非均匀性因素，可以改变增益(或多项增益)。

在数据通路中的该后一级处对强度非均匀性的修正减小了对在数据通路中的前一级处的增大动带宽/态范围的要。该示例也可以有助于减少舍位误差。

避免对全黑或全白的值执行计算

在一个示例中，诸如由反向光学装置512实施的那些图像处理算法执行矩阵乘法。用于实施这些乘法的硬件是按照要实施的计算类型具体定制的，以使其优化而获得每秒最佳MAC(Multiply Accumulates)数。涉及的硬件(其可以是DSP或是更普通的CPU)包括带有乘法部分的一个或多个FPGA(场可编程阵列)，该乘法部分可以从特别构造成实施MAC操作的乘法单元中建立。由于要处理的图像的细节事先是未知的，硬件通常设计成能够处理定义图像的各网格位置处的非零值。这要求大数目的MAC，因此要求昂贵的硬件。

在光刻应用中，如反向光学装置512，在被要求的剂量图案矢量[D]中的大多数的项将是0或1，或者在采用灰度成像时是0和15，其对应于某个特征的有或没有的情况。对这些的MAC运算可以是相对简单的(例如没有执行实乘法)。在一个示例中，MAC或者输出零或者输出某个乘系数，其可以移位到左侧的一些位置上并且在最不重要的一侧上用零值填充。只有图像中的器件元件的边缘区域由对其执行真实的乘法的灰度值组成。黑和白的区域可以不使用由乘法单元提供的全部功能。

在一个示例中，在FPGA中设有在乘法运算级之前的专用预处理器，其能够识别和处理被要求的剂量图中的黑白区域。乘法运算部分使用主要由被要求的剂量图中的灰区域组成的减少的输入量，其可能不使用乘法单元的全部功能。这种设置允许大大减少每秒MAC数(因此减小成本)而不会对图像处理性能有很大的负面影响。

图15显示了根据本发明的一个实施例的带用于减少计算量的预处理器1500的乘法级。如上所述，预处理器1500也可以形成为FPGA的一体部分。

幻影光的抑制

在一个示例中，可以产生幻影光，该幻影光是设法达到衬底114/214/314的不需要的或者杂散的光。这例如可以由系统光学元件内的内部反射产生和/或经在相邻的MLA点之间的交叉反射(cross-talk)产生。光刻装置的光学元件通常设计成尽可能地避免这种情况的发生。但是要想完全消除是及其困难的。

在一个示例中，使用被要求的剂量图案至点曝光阵列的直接最小二成方拟合，幻影光可以通过将一些项结合到点扩散函数矩阵[K]⁺中而得到修正。在相邻的点曝光可以非相干成像的情况下，有可能在很高的水平上修正杂散光。当相邻的点曝光是在不同的时刻被曝光时，可以实现低水平的修正。该方法不使用在矩阵[K]⁺中的附加的非零项，其导致在数据通路中的附加的乘和累加。这可能导致较高的成本，但是一方面这可以由潜在的高品质图像来补偿，另一方面由减少din光学系统设计的成本的降低来补偿，因为需要较少的费用用于避免幻影光抑制，如果它可以被补偿的话。

结论

虽然在上文中已经描述了本发明的各种实施例，然而可以理解，上面这些描述是示例性而非限制性的。对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上进行各种修改。因此，本发明的宽度和范围不能由任何上述示例性的实施例来定义，而应该仅仅根据后面的权利要求和其等同内容来定义。

应该理解的是，解释这些权利要求应采用“具体实施方式”部分而不是“发明内容”和“摘要”部分。“发明内容”和“摘要”部分可以说明由本发明人构思的本发明的一个或多个示例性的实施例，但不是全部的示例性的实施例，由此它们不能以任何方式用于限制本发明和所附的权利要求。

Claims (40)

1.一种光刻装置，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上的投影系统；

调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案的图案形成装置，该剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生；

低通滤光器，其对从所要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便形成主要只包括低于选择的阈值频率的空间频率分量的频率限制的目标剂量图案；

数据操作装置，其产生包括由图案形成装置产生的点曝光强度的、基于点曝光强度对频率限制的目标剂量图案的直接代数最小二乘方拟合的控制信号。

2.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，选择阈值频率，使得在衬底上的某个点处接受的剂量和在该点处所要求的剂量之间的差异与该点的位置相对于与点曝光阵列相关联的栅格位置无关。

3.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，阈值频率大致等于π/p，其中p是点曝光节距。

4.按照权利要求3的光刻装置，其特征在于，点曝光阵列是矩形的。

5.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，阈值频率大致等于4π/3p，其中p是点曝光节距。

6.按照权利要求5的光刻装置，其特征在于，点曝光阵列是六角形的或者是准六角形的。

7.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，滤光器的振幅-频率响应与点曝光阵列的振幅-频率响应大致上相当。

8.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，还包括锐化待形成的目标产品特征的锐化滤光器。

9.按照权利要求8的光刻装置，其特征在于，锐化滤光器用空间傅里叶变换定义为如下数学函数，

其中 是目标产品特征的傅里叶变换， $\mathrm{\ω}=\sqrt{({k_x}^2+{k_y}^2)},{\mathrm{\ω}}_M$ 是选择的阈值空间频率，k_x和k_y是分别对应于位于衬底平面上的正交轴x和y的空间频率分量。

10.按照权利要求9的光刻装置，其特征在于，ω_M＝π/p，p是点曝光阵列的节距。

11.按照权利要求8的光刻装置，其特征在于，锐化滤光器的一种应用定义为以下傅里叶域中的乘法：

${\tilde{D}}_{\mathrm{sharp\; filtered}}={\tilde{F}}_{\mathrm{sharp\; filter}}\·{\tilde{F}}_{\mathrm{low}-\mathrm{pass\; filter}}\·{\tilde{D}}_{\mathrm{unfiltered}},$

其中

是从所要求的剂量图案导出的图案数据傅里叶域表示， 是低通滤光器的傅里叶域表示，

是锐化滤光器的傅里叶域表示，和 是在由锐化滤光器和低通滤光器过滤之后从所要求的剂量图案导出的图案数据的傅里叶域表示。

12.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，还包括：图象对数斜率滤光器，其控制在衬底上形成的图案的图像对数斜率。

13.按照权利要求12的光刻装置，其特征在于，图象对数斜率滤光器定义为以下空间域中的数学函数：

其中x和y是相对于位于衬底平面中的轴的位置坐标，和R_slope是能用于控制图像对数斜率的可变控制参数。

14.按照权利要求12的光刻装置，其特征在于，图象对数斜率滤光器的一种应用定义为以下傅里叶域中的乘法：

${\tilde{D}}_{\mathrm{slope\; filtered}}={\tilde{F}}_{\mathrm{slope\; filter}}\·{\tilde{F}}_{\mathrm{low}-\mathrm{pass\; filter}}\·{\tilde{D}}_{\mathrm{unfiltered}}$

其中 是从所要求的剂量图案导出的图案数据傅里叶域表示， 是低通滤光器的傅里叶域表示，

是图象对数斜率滤光器的傅里叶域表示，和 是在由对数斜率滤光器和低通滤光器过滤之后从所要求的剂量图案导出的图案数据的傅里叶域表示。

15.按照权利要求1的光刻装置，其特征在于，还包括：

组合滤光器，其对从所要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，以便控制要在衬底上形成的图案的图像对数斜率并锐化从所要求的剂量图案导出的图案数据中的目标产品特征。

16.按照权利要求15的光刻装置，其特征在于，组合滤光器的应用定义为以下傅里叶域中的乘法：

${\tilde{D}}_{\mathrm{combined\; filtered}}={\tilde{F}}_{\mathrm{combined\; filted}}\·{\tilde{D}}_{\mathrm{unfiltered}}=({\tilde{F}}_{\mathrm{slope\; filter}}\·{\tilde{F}}_{\mathrm{sharp\; filter}}\·{\tilde{F}}_{\mathrm{low}-\mathrm{pass\; filter}})\·{\tilde{D}}_{\mathrm{unfiltered}}$

其中

是从所要求的剂量图案导出的图案数据的傅里叶域表示，

是低通滤光器的傅里叶域表示，

是锐化滤光器的傅里叶域表示， 是图象对数斜率滤光器的傅里叶域表示是包括运算

和

的组合滤光器的傅里叶域表示，和

是在由图象对数斜率滤光器，锐化滤光器和低通滤光器过滤后从所要求的剂量图案导出的图案数据的傅里叶域表示。

17.一种光刻装置，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上的投影系统；

图案形成装置，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案，剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光相互间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生；

数据操作装置，其产生包括要由图案形成装置产生的点曝光强度的控制信号，该控制信号是基于点曝光强度对由所要求的剂量图案中导出的数据的直接代数最小二乘方，该最小二乘方拟合是通过用代表了从所要求的剂量图案导出的图案数据的列向量乘伪逆形式的点扩散函数矩阵来执行的，点扩散函数矩阵包括有关在给定的时刻由其中一个次辐射光束在衬底上曝光的各斑点的点扩散函数的形状和相对位置的信息；

低通滤光器，其消除信号中的高于选择的阈值频率的空间频率分量，离线结合到伪逆形式的点扩散函数矩阵中，通过以下运算准备好进行最小二乘方拟合：

              [K]⁺ _filtered＝F_{low-pass filter}[K]⁺

其中[K]⁺和[K]⁺ _filtered代表分别在过滤之前和之后的伪逆形式的点扩散函数矩阵，

其中F_{low-pass filter}代表在空间域中的低通滤光器的数学定义。

18.按照权利要求17的光刻装置，其特征在于，还包括：

锐化待形成的目标产品特征的锐化滤光器，其由数学函数F_{sharp filter}在空间域中定义，其中锐化滤光器和低通滤光器离线结合到伪逆形式的点扩散函数矩阵[K]⁺中，通过以下运算形成已过滤的点扩散函数矩阵[K]⁺ _filtered：

[K]⁺ _filtered＝F_{combined filter}[K]⁺＝(F_{low-pass filter}F_{sharp filter})[K]⁺

其中F_{combined filter}代表低通滤光器和锐化滤光器的组合作用在空间域中的数学定义。

19.按照权利要求17的光刻装置，其特征在于，还包括：

控制在衬底上形成的图案的图像对数斜率的图象对数斜率滤光器，其在空间域中由数学函数F_{slope filter}定义，其中图像对数斜率滤光器和低通滤光器离线结合到点扩散函数矩阵[K]⁺f_iltered中，通过以下运算形成已过滤的点扩散函数矩阵：

[K]⁺ _filtered＝F_{combined filter}[K]⁺＝(F_{low-pass filter}F_{slope filter})[K]⁺

其中F_{combined filter}代表低通滤光器和锐化滤光器的组合作用在空间域中的数学定义。

20.按照权利要求17的光刻装置，其特征在于，还包括：

由数学函数F_{sharp filter}在空间域中定义的、锐化待形成的目标产品特征的锐化滤光器，由数学函数F_{slope filter}在空间域中定义的、适于控制在衬底上形成的图案的图像对数斜率的图象对数斜率滤光器，其中锐化滤光器、图象对数斜率滤光器和低通滤光器离线结合到点扩散函数矩阵[K]⁺中，通过以下运算形成已过滤的点扩散函数矩阵[K]⁺ _filtered：

[K]⁺ _filtered＝F_{combined filter}[K]⁺＝(F_{low-pass filter}F_{sharp filter}F_{slope filter})[K]⁺

其中F_{combined filter}代表低通滤光器、锐化滤光器和图象对数斜率滤光器的组合作用在空间域中的数学定义。

21.一种光刻装置，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上的投影系统；

可单独控制的元件的阵列，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上形成所要求的剂量图案，所要求的剂量图案由点曝光阵列经时间建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在给定时刻产生；

光栅器装置，其将定义所要求的剂量图案的数据转换成代表在图案内对应的点序列处的所要求的剂量的数据序列；

数据操作装置，其接受所述数据序列并由此产生控制信号，该控制信号用于控制可单独控制的元件的阵列；

聚焦确定单元，其测量至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的位置，其中数据操作装置包括基于至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的测量偏差改变控制信号的聚焦补偿单元。

22.按照权利要求21的光刻装置，其特征在于，聚焦确定单元包括：

刚性地连接在投影系统上的至少一个超声波传感接收器，其在一个或多个点上通过测量被反射超声波的传播时间测量衬底表面相对于投影系统的位置。

23.一种光刻装置，包括：

调制辐射光束的图案形成装置；

将调制的辐射光束投射到衬底上的投影系统；和

CD偏置滤光器，其对从要输送给图案形成装置的所要求的剂量图案导出的图案数据进行操作，其控制由图案形成装置产生的辐射剂量图案的临界尺寸特性。

24.按照权利要求23的光刻装置，其特征在于，CD偏置滤光器调节至少一部分剂量图案的放大率而不调节该部分相对于该剂量图案的其它部分的位置。

25.按照权利要求23的光刻装置，其特征在于，CD偏置滤光器独立地调节剂量图案的多个区域的临界尺寸。

26.按照权利要求23的光刻装置，其特征在于，CD偏置滤光器独立于平行于该剂量图案平面中的非平行的第二轴的临界尺寸，调节平行于剂量图案的平面中的第一轴的临界尺寸。

27.一种光刻装置，包括：

调节辐射光束的照明系统；

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上的投影系统；

图案形成装置，其调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案；剂量图案由点曝光阵列建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生，其中给定的次辐射光束的辐射强度根据图案形成装置的对应部分的激励状态而控制；和

数据操作装置，其将包括从所要求的剂量图案导出的点曝光辐射剂量的信号变换成代表图案形成装置的激励状态的控制信号，以便产生所要求的剂量图案，其中该变换修正由投影系统的部件、照明系统的部件、照明系统的辐射源和图案形成装置部件中至少一方引起的强度变化。

28.按照权利要求27的光刻装置，其特征在于，数据操作装置包括：

储存查用表的存储器装置，数据操作装置可访问该查用表以便从图案形成装置的某一部分的激励状态转换到对应的控制电压来产生该部分的激励状态，其中该变换是通过改变查用表中的至少一个次组的值而执行的。

29.按照权利要求27的光刻装置，其特征在于，数据操作装置包括：

乘法器，其将由图案形成装置的某一部分产生的点曝光辐射剂量转换成该部分的激励状态，其中该变换是通过改变乘法器的增益特性而执行的。

30.一种器件制造方法，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上；

调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案，该剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光是相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生；

过滤从所要求的剂量图案导出的图案数据，以便形成只包括低于选择的阈值频率的空间频率分量的频率限制的目标剂量图案；和

基于点曝光强度对频率限制的目标剂量图案的直接代数最小二乘方拟合，产生包含待由所述调制产生的点曝光强度的控制信号。

31.一种器件制造方法，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上；

调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案，该剂量图案由点曝光阵列建立，其中至少相邻的点曝光是相互之间非相干地成像并且各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生；

产生包括要由所述调制产生的点曝光强度的控制信号，该控制信号是基于点曝光强度对从所要求的剂量图案中导出的数据的直接代数最小二乘方拟合，其中该最小二乘方拟合是通过用代表了从所要求的剂量图案导出的图案数据的列向量与伪逆形式的点扩散函数矩阵相乘来执行的，该点扩散函数矩阵包括关于在给定时刻由其中一个次辐射光束在衬底上曝光的各光点的点扩散函数的形状和相对位置的信息；

过滤以消除信号中的高于选择的阈值频率的空间频率分量，离线结合到伪逆形式的点扩散函数矩阵中，通过以下运算准备进行最小二乘方拟合：

             [K]⁺ _filtered＝F_{low-pass filter}[K]⁺

其中[K]⁺和[K]⁺ _filtered代表分别在过滤之前和之后的伪逆形式的点扩散函数矩阵，其中F_{low-pass filter}代表在空间域中过滤的数学定义。

32.一种器件制造方法，包括：

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上；

调制次辐射光束以便在衬底上基本上形成所要求的剂量图案，所要求的剂量图案由点曝光阵列经时间建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在给定的时刻产生；

将限定所要求的剂量图案的数据转换成代表在图案内的对应点序列上的所要求的剂量的数据序列；

从用于控制所述调制步骤的数据序列产生控制信号；

测量至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面的位置；和

基于至少一部分衬底相对于最佳聚焦平面偏差的测量，修改控制信号。

33.一种器件制造方法，包括：

调制辐射光束；

将调制的辐射光束投射到衬底上；

CD偏置过滤从所要求的剂量图案导出的图案数据，其用于执行调制，以便控制由调制产生的辐射剂量图案的临界尺寸特性。

34.一种器件制造方法，包括：

调整辐射光束；

将辐射光束以次辐射光束阵列投射到衬底上；

调制次辐射光束以便在衬底上基本上产生所要求的剂量图案的图案形成装置，该剂量图案由点曝光阵列建立，各点曝光由其中一个次辐射光束在某一时刻产生；

根据执行调制步骤的图案形成装置的对应部分的激励状态控制给定的次辐射光束的辐射强度；

将包含从所要求的剂量图案导出的点曝光辐射剂量的信号变换成代表图案形成装置的激励状态的控制信号，以便基本上产生所要求的剂量图案；和

修改该变换步骤，以便修正由投影系统的部件、照明系统的部件、照明系统的辐射源和图案形成装置部件中至少一方引起的强度变化。

35.按照权利要求30的方法制造的平板显示器。

36.按照权利要求31的方法制造的平板显示器。

37.按照权利要求32的方法制造的平板显示器。

38.按照权利要求33的方法制造的平板显示器。

39.按照权利要求34的方法制造的平板显示器。

40.按照权利要求33的方法制造的集成电路器件。

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