專利名稱：使用空間光調(diào)制器的改進(jìn)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用空間光調(diào)制器(SLM)的改進(jìn)方法和裝置，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)在空間光調(diào)制器中的多值元件的方法以及用于在安排在圖像平面中的并對(duì)電磁輻射敏感的工件上形成圖案的裝置。
背景技術(shù)：
平板印刷產(chǎn)品可用于集成電路、模板、標(biāo)線片、平板顯示器、微型機(jī)械或微型光學(xué)器件以及封裝器件，例如引線框(leading frame)和MCM。平板印刷產(chǎn)品可以包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，用來(lái)將原始模型從由計(jì)算機(jī)控制的空間光調(diào)制器(這里為“SLM(Spatial Light Modulator)”)成像在一個(gè)工件上。合適的工件可以包括一個(gè)對(duì)電磁輻射，例如可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光敏感的層。
所述計(jì)算機(jī)控制的SLM可以是空間光調(diào)制器(SLM)，其包括可移動(dòng)反射微型鏡片(reflective movable micromirror)的一維或二維陣列或矩陣；透射LCD晶體的一維或二維陣列或矩陣；或基于光柵效應(yīng)、干涉效應(yīng)的其它相似的可編程的一維或二維陣列，或機(jī)械元件(例如，光閘(shutter))。
一般，這些計(jì)算機(jī)控制的SLM可以用于以各種方式形成圖像。所述SLM包括許多調(diào)制元件(modulating element)，有時(shí)多達(dá)一百萬(wàn)個(gè)調(diào)制元件或更多。例如，SLM存在的一個(gè)問(wèn)題是一個(gè)給定SLM的各個(gè)元件很可能不會(huì)呈現(xiàn)出相同的特性；例如，它們可能具有不同的反射率，或它們可能對(duì)同等的控制信號(hào)卻反應(yīng)不同。計(jì)算機(jī)控制的SLM的各個(gè)元件的特性中的這些差異限制了它們用在光學(xué)成像中可以達(dá)到的分辨率和精確度；例如，對(duì)于其線條寬度和精確度，工件上印刷圖案(printed pattern)的產(chǎn)品受到了限制。
因此，技術(shù)上需要一種方法能夠補(bǔ)償計(jì)算機(jī)控制的SLM，校正由于其各個(gè)元件的差異而導(dǎo)致的影響，以便改善它們?cè)诠鈱W(xué)成像應(yīng)用中的效用。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)提供一種用于確定計(jì)算機(jī)控制的SLM的各個(gè)元件對(duì)圖像的形成做出的影響(contribution)的方法，來(lái)改善使用計(jì)算機(jī)控制的SLM形成的圖像的精確度。使用SLM形成的圖像的各個(gè)特征的精確度是由所述SLM的許多單個(gè)元件對(duì)所述特征做出的影響所產(chǎn)生的。因此，為了提高所述圖像特征的精確度，需要控制由所述各個(gè)元件對(duì)所述圖像特征所做出的影響。本發(fā)明還提供一種方法，用于有效地利用從確定所述SLM元件的影響中得到的結(jié)果，最終形成改善的圖像。


為了對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)有更完整的理解，將結(jié)合附圖在下面進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1示意性地描述了在空間光調(diào)制器(SLM)中元件陣列的頂視圖的一部分。
圖2a說(shuō)明了沒(méi)有控制信號(hào)時(shí)的SLM元件的剖面圖。
圖2b說(shuō)明了具有施加到所述元件上的未校準(zhǔn)的控制信號(hào)時(shí)，與圖2a中的元件相同的元件。
圖2c說(shuō)明了具有施加到所述元件上的校準(zhǔn)的控制信號(hào)時(shí)，與圖2b中的元件相同的元件。
圖3是使用利用了發(fā)明方法的SLM的成像系統(tǒng)中主要元件的示意圖。
圖4a描述了由具有由同樣的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的元件的SLM在用于測(cè)量電磁輻射的配置的元件上形成的劑量密度變化圖(profile)20。
圖4b說(shuō)明了作為施加到所述元件的控制信號(hào)的函數(shù)的多個(gè)SLM元件的轉(zhuǎn)移函數(shù)(transfer function)。
圖5示意性地示出了由多個(gè)SLM元件在檢測(cè)器配置的一部分元件上形成的劑量分布。
圖6示出了在施加到SLM的元件上的控制信號(hào)和所導(dǎo)致的能量及電磁場(chǎng)振幅之間的關(guān)系。
圖7是根據(jù)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖8說(shuō)明了在施加到元件上的控制信號(hào)和所檢測(cè)到的劑量之間的關(guān)系的一個(gè)可能的反函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
參考附圖在下面進(jìn)行具體的描述。所描述的優(yōu)選實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制其范圍的，其范圍是由權(quán)利要求書定義的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將從下面的描述中認(rèn)識(shí)到各種同等的變化。
一個(gè)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平的SLM可以具有排列在一維或二維陣列或矩陣中的幾百萬(wàn)個(gè)調(diào)制元件(即，元件)，例如，一個(gè)512×2048元件陣列。SLM的元件可以是可移動(dòng)的微型鏡片，透射LCD元件，或可以是基于光柵效應(yīng)、干涉效應(yīng)的其它相似器件的元件，或可以是諸如各個(gè)光閘的機(jī)械元件。每個(gè)SLM元件可以被設(shè)置成至少2種不同的狀態(tài)。
圖1說(shuō)明在空間光調(diào)制器(SLM)中元件陣列200的一部分的頂視圖。圖1示出了具有近似正方形的形狀的元件10。但是，該元件也可以具有任何形狀，如矩形，多邊形，圓形，橢圓形等。
圖2a說(shuō)明了如在圖1中所示的空間光調(diào)制器(SLM)中的元件陣列200的一維。在這個(gè)實(shí)施例中，元件200包括可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16，所述被排列的元件被可移動(dòng)地連接到基層(substrate)300，該基層300包括用于所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16的支持部分310、311、312、313、314、315、316和控制電極410、411、412、413、414、415、416。
通過(guò)在所述控制電極410、411、412、413、414、415、416上施加第一控制信號(hào)，例如第一電壓，和在所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16上施加第二控制信號(hào)，例如第二電壓，所述微型鏡片10、11、12、13、14、15、16可以繞被安裝(連接？)到支持部分310、311、312、313、314、315、316的轉(zhuǎn)軸所限定的偏轉(zhuǎn)軸進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。每個(gè)微型鏡片的偏轉(zhuǎn)的度數(shù)與所述控制電極410、411、412、413、414、415、416和所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16之間的信號(hào)差有關(guān)，例如電壓差。在圖2a中所示出的圖(為了清晰而稍有夸張)表示非靜電吸引狀態(tài)，在這種狀態(tài)下沒(méi)有將電壓施加到控制電極410、411、412、413、414、415、416或可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16。
圖2a說(shuō)明由于各種因素而造成可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16的隨機(jī)偏轉(zhuǎn)配置。所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16的偏轉(zhuǎn)隨機(jī)性可以被補(bǔ)償。而且，可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16的厚度和/或微型鏡片的可選反射膜的厚度從一個(gè)元件到另一個(gè)元件都會(huì)有所不同，而這會(huì)依次影響可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16的反射率。在各個(gè)微型鏡片10、11、12、13、14、15、16之間的另一個(gè)差別是它們會(huì)對(duì)在所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16和所述控制電極410、411、412、413、414、415、416之間的同等的電位差(potentialdifference)做出不同的反應(yīng)。假設(shè)在所述可移動(dòng)的微型鏡片10、11、12、13、14、15、16和所述控制電極410、411、412、413、414、415、416之間有相同的電位差，具有較小的橫截面積的轉(zhuǎn)軸與具有較大的橫截面積的轉(zhuǎn)軸相比會(huì)產(chǎn)生更大的偏轉(zhuǎn)。與基層和微型鏡片之間的距離相同，微型鏡片的不同的表面光滑度也會(huì)影響反射率。元件的尺寸差別也會(huì)影響反射率。
圖2b說(shuō)明如在圖1中所示的空間光調(diào)制器(SLM)中的元件陣列的一部分的側(cè)視圖，其中一些元件受未校準(zhǔn)的控制信號(hào)控制。
圖2c說(shuō)明如在圖2a中所示的空間光調(diào)制器(SLM)中的元件陣列的一部分的側(cè)視圖，其中一些元件受校準(zhǔn)的控制信號(hào)控制。
圖3說(shuō)明用于在工件60上形成圖像的裝置100的實(shí)施例。所述裝置100包括源10，用于發(fā)射電磁輻射；第一透鏡配置50；計(jì)算機(jī)控制的SLM 30；電磁輻射調(diào)節(jié)器配置20；適當(dāng)?shù)匚挥诟道锶~平面中的空間濾波器70；第三透鏡配置40；工件60；第二透鏡配置45；電磁輻射分裂器(splitter)90；和用于測(cè)量電磁輻射的配置65。電磁輻射分裂器90的功能可以由反射元件執(zhí)行。可以獨(dú)立執(zhí)行或同時(shí)執(zhí)行在工件60上形成SLM圖像和在檢測(cè)器配置65上形成SLM圖像。
在圖3中，源10可以以脈沖或連續(xù)的方式發(fā)射輻射。在輻射源10發(fā)射連續(xù)輻射的情況下，可以利用光閘由所述輻射形成脈沖輻射。所述光閘可以位于所述輻射源10和所述計(jì)算機(jī)控制的SLM 30之間的輻射路徑上。在優(yōu)選實(shí)施例中，輻射源10可以是發(fā)射248nm、大約10ns的脈沖寬度、和大約1000Hz的重復(fù)頻率的脈沖的KrF受激準(zhǔn)分子激光器(KrF excimer laser)。所述示例輻射源的重復(fù)頻率可以低于或高于1000Hz。
在圖3中，源10可以發(fā)射呈現(xiàn)單?；蚨嗄Ｐ再|(zhì)的輻射。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中發(fā)射源10發(fā)射單模輻射，可不需要調(diào)節(jié)器配置20。
在圖3中所示的所述電磁輻射調(diào)節(jié)器配置20可以包括一個(gè)孔。所述孔的大小可以改變以便控制照亮SLM 30的電磁輻射的相干長(zhǎng)度(coherence length)(即，空間相干性)。在圖3中所示的所述空間濾波器70可以改變以便控制在工件60或用于測(cè)量電磁輻射的所述配置65上形成的光學(xué)圖像的分辨率。
在圖3中，電磁輻射調(diào)節(jié)器配置20可以包括一個(gè)簡(jiǎn)單透鏡，一個(gè)透鏡的集合，其它光學(xué)部件，折射元件，或反射元件。電磁輻射調(diào)節(jié)器配置20將從輻射源10發(fā)射的輻射均勻地分布到計(jì)算機(jī)控制的SLM 30的表面的至少一部分上。在連續(xù)電磁輻射源的情況下，可以在所述計(jì)算機(jī)控制的SLM的表面上掃描來(lái)自所述源的所述輻射。
例如，在圖3中，放置在輻射源10和計(jì)算機(jī)控制的SLM 30之間的所述調(diào)節(jié)器配置20可以改變來(lái)自照亮SLM表面的源10的電磁輻射的強(qiáng)度的均勻性。所述調(diào)節(jié)器配置20可以改變來(lái)自照亮SLM表面的源10的電磁輻射的面積(area)。所述調(diào)節(jié)器配置20可以控制來(lái)自照亮SLM表面的源10的電磁輻射的空間相干長(zhǎng)度。
在根據(jù)圖3的優(yōu)選實(shí)施例中，所述輻射源10可以是具有近似矩形橫截面的輸出光束的受激準(zhǔn)分子激光器。所述受激準(zhǔn)分子激光器輸出光束橫截面可以具有非均勻的相干長(zhǎng)度分布。所述受激準(zhǔn)分子激光器輸出光束可以以非均勻的方式發(fā)散(diverge)。所述受激準(zhǔn)分子激光器輸出光束橫截面可以具有非均勻的強(qiáng)度分布。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)節(jié)器配置20可以用來(lái)將照亮SLM的輻射的強(qiáng)度的非均勻性、相干性和相位性質(zhì)控制在一個(gè)想要的精確性程度內(nèi)。
在圖3中，通過(guò)引導(dǎo)所述輻射通過(guò)第三透鏡配置40、所述空間濾波器70和所述第一透鏡配置50，由所述SLM調(diào)制的所述電磁輻射在工件60上形成一個(gè)圖像。
在圖3中，通過(guò)引導(dǎo)所述輻射通過(guò)所述第三透鏡配置40、所述空間濾波器70和所述第二透鏡配置45，由所述SLM調(diào)制的所述電磁輻射在所述輻射測(cè)量配置65上形成一個(gè)圖像。
在圖3中，電磁輻射分裂器90相對(duì)于所述透鏡配置40、45、50和所述空間濾波器70的放置是任意的，可以找到各種合適的組合，包括不需要所述分裂器的一種。
在圖3中，所述電磁輻射測(cè)量配置可以包括電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)，MOS攝像機(jī)，或電荷注入器件(CID)。
根據(jù)本發(fā)明的用于校準(zhǔn)SLM的元件的方法開(kāi)始于如在圖2a所示的SLM，所述SLM具有需要確定其對(duì)圖像形成的影響的元件。
可選地，該方法可以包括所述電磁測(cè)量配置的元件的劑量測(cè)量特性的校準(zhǔn)。例如，所述測(cè)量配置可以包括能夠測(cè)量電磁輻射劑量的特定工作范圍的CCD攝像機(jī)。在這個(gè)例子中，最好由CCD攝像機(jī)測(cè)量的電磁輻射劑量在攝像機(jī)的最大輸入范圍的大約80％。當(dāng)投射在CCD攝像機(jī)上的電磁輻射劑量太低時(shí)，信噪比在某些情況下不可接受的低。當(dāng)投射在CCD攝像機(jī)上的電磁輻射劑量太高時(shí)，CCD攝像機(jī)會(huì)變得飽和。在任一種情況下，都可能導(dǎo)致不精確的測(cè)量。使用均勻的光源執(zhí)行電磁測(cè)量配置的校準(zhǔn)，以便確定在檢測(cè)器的元件中存在的相關(guān)的靈敏性。
SLM的元件的校準(zhǔn)開(kāi)始于確定由從具有未控制的元件(即，沒(méi)有施加控制信號(hào))的SLM的一部分投射的輻射在所述輻射測(cè)量配置的元件的一部分上建立大約80％的水平所需要的電磁輻射劑量。我們可以調(diào)整電磁輻射源以便建立所述大約80％的劑量測(cè)量。所述劑量測(cè)量是由所有測(cè)量配置的被照亮的元件測(cè)量的劑量的計(jì)算平均值。例如，我們可以增加或減少所施加的脈沖的數(shù)目，并且我們也可以調(diào)整每個(gè)脈沖的劑量，來(lái)調(diào)整脈沖的電磁輻射源。同樣的，我們可以在輻射源和CCD之間的輻射路徑中插入一個(gè)衰減器來(lái)調(diào)整連續(xù)電磁輻射源。還可以通過(guò)改變激光器的輸出功率或在激光器的輸出路徑中插入可變衰減器來(lái)改變劑量。重復(fù)對(duì)所述平均劑量的測(cè)量，直到已經(jīng)獲得來(lái)自SLM的所有元件的劑量影響并被包括在所述平均值中。
在通過(guò)來(lái)自允許值范圍的一連串的值驅(qū)動(dòng)每個(gè)元件的控制信號(hào)的同時(shí)，重復(fù)執(zhí)行這個(gè)平均過(guò)程。對(duì)于一個(gè)給定的控制信號(hào)值，以上面的方式測(cè)量所有元件的劑量影響并計(jì)算平均劑量。
如此獲得的平均劑量值包括由具有均勻的控制信號(hào)的SLM所做出的影響的平均轉(zhuǎn)移函數(shù)。
接下來(lái)，相對(duì)于CCD的元件來(lái)映射SLM的元件。其目的是為了在SLM的元件和CCD攝像機(jī)的元件之間建立一種已知關(guān)系。例如，通過(guò)使用根據(jù)所述平均轉(zhuǎn)移函數(shù)選擇的第一控制信號(hào)值來(lái)有選擇地驅(qū)動(dòng)SLM的某些元件，同時(shí)使用根據(jù)所述平均轉(zhuǎn)移函數(shù)選擇的第二控制信號(hào)值來(lái)驅(qū)動(dòng)SLM的所有其它元件，可以在所述輻射測(cè)量配置的元件上形成容易識(shí)別的圖案。選擇所述第一和第二控制信號(hào)值以便在測(cè)量的劑量之間獲得一個(gè)想要的差值，因而為所述圖案的識(shí)別設(shè)置一個(gè)對(duì)照。
以上述方式施加的一個(gè)或多個(gè)圖案可以用來(lái)在SLM的元件和測(cè)量配置(例如，CCD)的元件之間建立關(guān)系。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，可以根據(jù)公式y(tǒng)＝MSR(x-t)校正在所述配置上形成的圖像的所述SLM和所述CCD之間的平移偏差(translation deviation)、縮放誤差(scale errors)、鏡像效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)誤差，其中y是CCD坐標(biāo)，M＝鏡像，S＝比例因子(scale factor)，R＝旋轉(zhuǎn)，x＝SLM坐標(biāo)，和t＝平移。Y是包含CCD元件坐標(biāo)的矢量。比如M可以是2×2的單位矩陣或鏡像矩陣。S可以是從1到無(wú)窮的范圍內(nèi)的任意數(shù)，但是最好在2和3之間。R可以是2×2矩陣，其中cos(a)在左上位置，-sin(a)在右上位置，sin(a)在左下位置，而cos(a)在右下位置，其中，a典型地為千分之幾弧度。
在確定了在SLM的元件和輻射測(cè)量配置的元件之間關(guān)系的映射之后，我們可以進(jìn)行對(duì)作為其控制信號(hào)的函數(shù)的、用于描述其劑量影響的SLM元件的轉(zhuǎn)移函數(shù)的確定。具體地說(shuō)，對(duì)于SLM陣列的想要的平均劑量值，我們可以進(jìn)行建立提供給每個(gè)SLM元件的各個(gè)控制信號(hào)值，其使得受每個(gè)SLM元件影響的劑量在想要的精確性等級(jí)上相同。因而，對(duì)于所述想要的平均劑量值，存在用于SLM元件的一組唯一的控制信號(hào)值，這樣該組控制信號(hào)用來(lái)獲得想要的均勻劑量分布。在這個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程中，SLM的元件被有效地具體化。
多個(gè)該組控制信號(hào)建立用于所述SLM元件的劑量轉(zhuǎn)移函數(shù)。
希望以一種有效率的方式確定為獲得來(lái)自給定SLM元件的給定劑量所需的控制信號(hào)值。為了減少為每個(gè)元件找到正確的控制信號(hào)的步驟數(shù)目，對(duì)校準(zhǔn)曲線求導(dǎo)數(shù)。隨著在校準(zhǔn)曲線上的已知點(diǎn)的數(shù)目增加，由于通過(guò)所述已知點(diǎn)增加了關(guān)于校準(zhǔn)曲線的信息，為找到用于特定強(qiáng)度值的正確的控制信號(hào)的步驟減少了。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在CCD攝像機(jī)中不解析SLM中的單個(gè)元件。
其次，在CCD上測(cè)量在所述SLM中的元件群的精細(xì)網(wǎng)格(a finer grid)。在這一階段，使用精細(xì)網(wǎng)格，在SLM中的每個(gè)元件群的元件數(shù)量可以是在每個(gè)群之間具有例如20個(gè)元件的3×3的陣列。
此后，在CCD上測(cè)量對(duì)在SLM中元件群的進(jìn)一步精化，例如使用在其間具有10個(gè)元件的群中的單個(gè)元件。
作為對(duì)從SLM到CCD的映射的進(jìn)一步精化，可以增加非線性校正。這是指y＝MSR(x-t)+非線性校正。這個(gè)非線性校正是例如通過(guò)給具有未知系數(shù)a-j的二階多項(xiàng)式表達(dá)式賦值來(lái)計(jì)算的。這樣的多項(xiàng)式表達(dá)式可以是nc_1＝ax(1)+bx(2)+cx(1)2+dx(2)2+ex(1)x(2)nc_2＝fx(1)+gx(2)+hx(1)2+ix(2)2+jx(1)x(2)其中nc_1是用于坐標(biāo)x的非線性校正，而nc_2是用于坐標(biāo)y的非線性校正。如果校正隨著(x，y)變化，在這種情況下，通過(guò)使用最小二乘法擬合方法(leastsquare fit method)，依靠位置的非線性校正U可以擬合到函數(shù)(nc_1，nc_2)(x(1)，x(2))。
例如該攝像機(jī)為柯達(dá)(Kodak)KAF 1600攝像機(jī)，其具有大約1000*1600個(gè)元件并且對(duì)例如248nm或197nm的使用波長(zhǎng)敏感。典型的，這包括使用熒光染料將輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光，但是也可以使用直接對(duì)短波長(zhǎng)敏感的攝像機(jī)芯片，例如對(duì)248nm的短波長(zhǎng)敏感。
在本實(shí)施例的下一個(gè)步驟，找到在CCD攝像機(jī)元件上使得達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度值的SLM元件控制信號(hào)。確定給定SLM元件將會(huì)由CCD攝像機(jī)檢測(cè)之后，可以有系統(tǒng)地使用由CCD攝像機(jī)測(cè)量的圖像以便達(dá)到用于所有SLM元件的所述預(yù)定值。圖4a說(shuō)明CCD攝像機(jī)對(duì)來(lái)自未校準(zhǔn)的SLM的典型投射電磁輻射的響應(yīng)。垂直線25表示在相鄰劑量測(cè)量元件之間的界線。圖4a說(shuō)明與期望值相比，具有更大劑量轉(zhuǎn)移比率的一些元件和具有更小的轉(zhuǎn)移比率的一些元件。使用在SLM的各個(gè)元件和CCD攝像機(jī)的一個(gè)或多個(gè)元件之間的映射，我們可以改變SLM鏡片/元件的狀態(tài)以獲得一個(gè)均勻的劑量轉(zhuǎn)移比率。
遵循一種迭代方法以連續(xù)地改變SLM鏡片/元件的狀態(tài)，以便獲得對(duì)如此投射在CCD攝像機(jī)上的圖像的測(cè)量。在步驟中所做的這些對(duì)元件狀態(tài)的連續(xù)改變小于在預(yù)定(即，想要的)值和實(shí)際(即，測(cè)量的)值之間的差值。遵循這一過(guò)程以保證一種收斂方法。通過(guò)連續(xù)地重復(fù)其中改變了SLM元件的狀態(tài)并且使用CCD攝像機(jī)測(cè)量了投射的SLM圖像的迭代過(guò)程，對(duì)元件進(jìn)行校準(zhǔn)?？梢源_定對(duì)于如由CCD攝像機(jī)測(cè)量的任意的預(yù)定強(qiáng)度值，完成了SLM元件的校準(zhǔn)。例如，通過(guò)使用SLM元件的測(cè)量劑量轉(zhuǎn)移比率進(jìn)行校準(zhǔn)，能夠建立任意水平的均勻性，直到由CCD攝像機(jī)測(cè)量的劑量值達(dá)到0.5％的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
對(duì)預(yù)定串的不同劑量轉(zhuǎn)移比率重復(fù)上面描述的過(guò)程，因此確定劑量轉(zhuǎn)移比率為每個(gè)SLM元件的控制信號(hào)值的函數(shù)。
例如，上述方法能夠用來(lái)確定SLM元件的最大和最小轉(zhuǎn)移比率值。因此，可以建立SLM元件的公共最大和最小界線。通過(guò)建立作為SLM元件的控制信號(hào)的函數(shù)的轉(zhuǎn)移比率確定了函數(shù)，并為所述函數(shù)建立了公共的最大和最小界線之后，然后我們可以找到定義了作為轉(zhuǎn)移比率的函數(shù)的每個(gè)元件的控制信號(hào)的每個(gè)元件的反函數(shù)。因此，可以單獨(dú)地控制SLM元件以便在公共的界限內(nèi)提供一個(gè)想要的轉(zhuǎn)移比率。
通過(guò)響應(yīng)于每個(gè)元件的控制信號(hào)定義每個(gè)元件的轉(zhuǎn)移函數(shù)，對(duì)一個(gè)想要的精確等級(jí)可以導(dǎo)出近似表達(dá)式。
圖4b示出了作為控制信號(hào)的函數(shù)的多個(gè)SLM元件轉(zhuǎn)移函數(shù)。期望每個(gè)SLM元件能夠在定義一個(gè)相對(duì)最大劑量水平(即，“白”)和相對(duì)最小劑量水平(即，“黑”)的界線的公共范圍內(nèi)提供劑量影響。因此，在整個(gè)陣列中每個(gè)元件要求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍被限制在陣列中其它元件可達(dá)到的水平，如在圖4b中由線A和B所表示的。在某些元件不能夠在所給出的公共動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍內(nèi)操作的情況下，我們可能必須排除使用所述有缺陷的元件。通過(guò)補(bǔ)償它們?cè)凇昂凇被颉鞍住彼缴系恼`差，一些或所有所述的有缺陷的元件可能仍然被利用。
在給SLM建立了“白”或“黑”水平的公共范圍之后，我們可以執(zhí)行在SLM陣列中的元件的校準(zhǔn)以建立它們的各個(gè)控制信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)移比率的函數(shù)；即，我們可以將控制信號(hào)建立為依賴于其劑量響應(yīng)的函數(shù)。這將使我們能夠?qū)⒃┝坑绊懣刂圃谙胍木_性限制之內(nèi)?？梢岳酶鞣N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)在這種方式下的SLM陣列中的元件的校準(zhǔn)；例如，能夠獲得用于每個(gè)SLM元件的值的查找表，或能夠獲得近似每個(gè)SLM元件的響應(yīng)函數(shù)的表達(dá)式。
可以要求變化數(shù)量的存儲(chǔ)容量來(lái)保存獲得的響應(yīng)函數(shù)。所需的存儲(chǔ)容量的數(shù)量可依靠于所選擇的精確性的任意限制，還可以依靠于函數(shù)自身的表示方式。
最好最小化用來(lái)保存為SLM元件獲得的校準(zhǔn)所需的存儲(chǔ)容量。這些校準(zhǔn)結(jié)果可以包括SLM的公共范圍值，SLM元件的各個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)和為獲得改善的光學(xué)圖像所需的其它參數(shù)的值。在保留有效地使用所述結(jié)果的能力的同時(shí)，可以采用各種技術(shù)來(lái)減少所述校準(zhǔn)結(jié)果所需的存儲(chǔ)容量。
圖4b描述作為施加到所述元件上的控制信號(hào)的函數(shù)的多個(gè)測(cè)量的SLM元件響應(yīng)的示例。在這個(gè)圖中，水平線A和B指示表示可由所有元件達(dá)到的劑量水平的動(dòng)態(tài)范圍。
一種找到可用于將控制信號(hào)定義為元件響應(yīng)的函數(shù)的表達(dá)式的方法是使用傅里葉方法的插值法(interpolation)。例如，使用四個(gè)參數(shù)校準(zhǔn)每個(gè)元件。圖8說(shuō)明作為轉(zhuǎn)移比率的函數(shù)的控制信號(hào)。在圖8中，用垂直線表示公共的“黑”水平305和公共的“白”水平310。前兩個(gè)插值參數(shù)是用由元件響應(yīng)與“黑”和“白”水平305和310形成的交點(diǎn)315和320表示的控制信號(hào)和轉(zhuǎn)移比率值定義的。所述交點(diǎn)315和320定義了一階函數(shù)325。通過(guò)計(jì)算減少在響應(yīng)函數(shù)330和線性函數(shù)325之間的差值的傅里葉系數(shù)可以獲得附加的校準(zhǔn)參數(shù)。
通過(guò)構(gòu)造，函數(shù)325在交點(diǎn)315和320與函數(shù)330具有零差值。因此，足以使用作為顯著地減少在函數(shù)330和函數(shù)325之間的差值的傅里葉展開(kāi)的諧波項(xiàng)的sin(πx)和sin(2πx)。
因此，四個(gè)參數(shù)表示一個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)。兩個(gè)校準(zhǔn)參數(shù)描述函數(shù)325，和兩個(gè)校準(zhǔn)參數(shù)用作基準(zhǔn)函數(shù)(basic function)sin(πx)和sin(2πx)的系數(shù)。這種校準(zhǔn)表達(dá)式的例子可以是z＝a+bx+c(sin(πx))+d(sin(2πx))，這里a、b、c和d對(duì)于每個(gè)SLM的元件可以是唯一的，而sin(πx)和sin(2πx)可以對(duì)所有的元件都是公共的。以這種方式表示的校準(zhǔn)結(jié)果能夠被經(jīng)濟(jì)地存儲(chǔ)。
在圖8中，傅里葉方法的使用并不限制于上述的四個(gè)參數(shù)。傅里葉分量的任何組合都可以用來(lái)減少在函數(shù)325和函數(shù)330之間的差值。
具有M個(gè)元件的SLM可以有M個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)。每個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)展開(kāi)成N個(gè)分量，產(chǎn)生了具有N×M維的矩陣A。基準(zhǔn)函數(shù)可以是從矩形矩陣AAt選擇具有最大特征值的兩個(gè)特征向量來(lái)獲得的，其中t象征轉(zhuǎn)置。使用所述矩形矩陣的特征向量，我們可以使用下面公式形成基準(zhǔn)函數(shù)fn(x)=Σicn,isin(iπx)]]>其中cn，i是特征向量n的第i個(gè)元素。
以這種方式獲得的基準(zhǔn)函數(shù)可以擬合(fit)數(shù)據(jù)而沒(méi)有平均或系統(tǒng)的誤差。而且，雖然傅里葉基數(shù)的選擇是無(wú)關(guān)緊要的，但是所述基準(zhǔn)函數(shù)是像正弦的。
傅里葉方法和最小二乘法擬合是在上面公式的可用的校準(zhǔn)過(guò)程中之一。通過(guò)傅里葉方法，通過(guò)積分可以找到系數(shù)，c=Σ01sin(πx)e(x)dx=Σn=1Nwne(bn)sin(2πbn)1-bn]]>其中e(x)是在終點(diǎn)插入數(shù)據(jù)的直線之間的差值，wn和bn是來(lái)自求積分的加權(quán)和橫坐標(biāo)。還可以相似地求sin(2πx)的積分。通過(guò)Gauss-Chebyshev求積分來(lái)簡(jiǎn)單地求解這個(gè)積分。使用區(qū)間中的四個(gè)點(diǎn)這樣少的點(diǎn)進(jìn)行求積分能夠產(chǎn)生滿意的結(jié)果。
通過(guò)求解Ac＝Y(jié)，其中A是4×4矩陣并且Y是4×1向量，來(lái)找到校準(zhǔn)系數(shù)(例如，a、b、c和d)。在這個(gè)例子中，矩陣有下面元素Aij=Σmw(xm)fi(xm)fj(xm)]]>和Yi=Σmw(xm)ymfi(xm)]]>其中Yi是在歸一化的轉(zhuǎn)移比率值xm處的控制信號(hào)，而w(xm)是可以將其選擇為同質(zhì)(unity)的加權(quán)函數(shù)。兩個(gè)函數(shù)f1和f2是常數(shù)函數(shù)和線型函數(shù)f(x)＝x。所使用的剩下兩個(gè)函數(shù)是從sinc(x)函數(shù)中導(dǎo)出的。可以通過(guò)設(shè)置加權(quán)函數(shù)w(x)為同質(zhì)來(lái)獲得校準(zhǔn)系數(shù)最小化方差(variance)。
兩個(gè)基準(zhǔn)函數(shù)的另一個(gè)例子是使用sin(πx)和sin(2πx)，因此獲得類似于傅里葉展開(kāi)的解。在基準(zhǔn)函數(shù)的這個(gè)例子和前述的例子之間的區(qū)別在于它們的要求。在第一種情況下，傅里葉內(nèi)插方法，在交點(diǎn)315和320處準(zhǔn)確擬合的兩個(gè)常數(shù)和線型函數(shù)325被用于插入校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在第二種情況下，它們是通過(guò)最小二乘方算法自由選擇的。因此，最小二乘法擬合產(chǎn)生最小的平均誤差，而不需要在交點(diǎn)提供準(zhǔn)確的擬合。
用于補(bǔ)償?shù)墓綖閁(x)＝c1+c2x+c3f3(x)+c4f4(x)每個(gè)元件有四個(gè)(4)唯一的系數(shù)和對(duì)所有元件都公共的2個(gè)支撐函數(shù)(supporting function)(f3(x)和f4(x))。這兩個(gè)函數(shù)作為校準(zhǔn)過(guò)程的結(jié)果能夠被放到表中。參數(shù)x在這種情況下被歸一化到范圍(0..1)，盡管在最終實(shí)現(xiàn)中能夠使用其它的歸一化。
將元件補(bǔ)償系數(shù)，例如每個(gè)元件32比特，所需要的存儲(chǔ)和帶寬最小化是有用處的。這將在補(bǔ)償中引入“舍入(round off)”誤差。例如，認(rèn)為系數(shù)分別被舍入成9、9、7和7比特。首先通過(guò)下面公式將每組數(shù)轉(zhuǎn)換到0..1范圍內(nèi)X′=x-min(x)max(x)-min(x),]]>(X′屬于(閉合的)范圍
)然后通過(guò)下面公式將其截位成N比特精度，來(lái)完成舍入xb＝Round(X′2N)/2N(max(x)-min(x))+min(x)函數(shù)“ROUND”簡(jiǎn)單地舍入成最接近的整數(shù)?！?/2^N”將結(jié)果轉(zhuǎn)換回到
范圍，并且最后的乘法恢復(fù)原始的校準(zhǔn)參數(shù)，其具有N比特的精度。剩下的計(jì)算以浮點(diǎn)(64比特，IEEE)精度完成。對(duì)于本方法，為補(bǔ)償分量存儲(chǔ)9、9、7、7(用于常數(shù)的7比特，該常數(shù)與表中的函數(shù)相乘)比特并不總是最佳的選擇。一旦基準(zhǔn)函數(shù)變化了，則另一個(gè)存儲(chǔ)可能將成為最佳的。仿真顯示即使以這種方式選擇存儲(chǔ)仍然能夠產(chǎn)生足夠精確的結(jié)果。
在32比特的存儲(chǔ)中，仍然會(huì)需要存儲(chǔ)7比特的區(qū)域代碼(area code)。測(cè)試顯示分別具有7、7、5、6比特精度的系數(shù)的存儲(chǔ)，產(chǎn)生用于區(qū)域代碼的空間，仍然適于每個(gè)元件32比特的存儲(chǔ)。
考慮到元件的老化，元件休息期(element rest period)之間的時(shí)間，元件休息期之間的元件循環(huán)數(shù)，或隨時(shí)間改變的各個(gè)元件的其它特征，還可能為每個(gè)元件存儲(chǔ)多于一組的系數(shù)。
例如，在圖27中，系數(shù)的可替換的縮放影響所需要的計(jì)算。通過(guò)乘以范圍(最大值-最小值)從存儲(chǔ)的值中恢復(fù)系數(shù)使得在計(jì)算上耗費(fèi)太大。如果該范圍被由超過(guò)該范圍的最接近的2的倍數(shù)所取代，那么系數(shù)能夠用犧牲了某些精確性的簡(jiǎn)單的位移操作來(lái)恢復(fù)?；謴?fù)系數(shù)的兩種可選方法為1)如前所述，乘以縮放后的值以恢復(fù)從最大值到最小值的范圍；和2)如上所述，但是要排除各個(gè)元件的最小的和最大的值。(關(guān)于這一方法的變化包括只排除最小的值或只排除最大的值，或排除各個(gè)元件的多個(gè)最小的或最大的值。)排除無(wú)關(guān)的值有一種效果，那就是兩個(gè)這樣的值不會(huì)落到范圍0...1-2-n中。如果是這樣的情況，排除的值分別存儲(chǔ)為0和2-n。當(dāng)潛在地具有更有效率地存儲(chǔ)剩下的系數(shù)的可能性時(shí)，第二個(gè)過(guò)程會(huì)對(duì)排除的元件(例如，1000個(gè)元件中的兩個(gè))的補(bǔ)償誤差引入實(shí)質(zhì)性的誤差。下表展示了各種方法的仿真誤差。第一種可選的縮放方法稱為“All”而第二種為“l(fā)oose2”。


如表所示，“l(fā)oose2”平均起來(lái)幾乎有和“最佳”一樣的精確度，但是一些元件有5％大小的補(bǔ)償誤差，而“all”以平均誤差的代價(jià)使所有元件的補(bǔ)償誤差保持在低于1.5％。
根據(jù)系數(shù)的分布能夠?yàn)橄禂?shù)c1..c4選擇不同的縮放方法。例如，在仿真中，大多時(shí)候c1是正態(tài)分布，所以排除0.2％的極值校準(zhǔn)系數(shù)不會(huì)很大地改變范圍。在同一個(gè)仿真中，c4有一些極值并且排除它們似乎提高剩下的值的存儲(chǔ)效率。
圖7說(shuō)明發(fā)明一個(gè)示例性的實(shí)施例，其中電磁輻射被投射在至少一部分SLM上。例如，輻射源可以是連續(xù)的或脈沖的激光器。在投射了所述電磁輻射的SLM的部分上執(zhí)行所述校準(zhǔn)。電磁輻射可以被投射在SLM區(qū)域的任何部分；例如，可能是十分之一，一半或任何其它的部分，包括SLM的全部區(qū)域。
接下來(lái)從SLM的所述部分形成在檢測(cè)器配置上的圖像。例如，所述檢測(cè)器配置可以是CCD攝像機(jī)，MOS攝像機(jī)，或電荷注入器件。在所述形成的圖像中，由于在SLM中的元件的不同的狀態(tài)和特性，會(huì)出現(xiàn)具有強(qiáng)度的變化量的區(qū)域；例如，它們各自的偏轉(zhuǎn)和反射率可能不同。在檢測(cè)器上形成的SLM的圖像對(duì)應(yīng)于在工件60上的圖像。
此后，當(dāng)在所述檢測(cè)器配置上測(cè)量來(lái)自所述各個(gè)元件的強(qiáng)度時(shí)，在SLM的所述部分中的至少兩個(gè)元件的狀態(tài)根據(jù)一連串的所施加的控制信號(hào)而變化。例如，所述的至少兩個(gè)元件可以是子矩陣，其中在子矩陣中的元件可以被處在非尋址(non-addressed)狀態(tài)的元件分開(kāi)，即被沒(méi)有施加控制信號(hào)的元件分開(kāi)。
以這種方式，使用由作為施加的元件控制信號(hào)的函數(shù)的強(qiáng)度值形成的測(cè)量值來(lái)計(jì)算在SLM的所述部分中的所有元件的校準(zhǔn)函數(shù)。對(duì)SLM的所有區(qū)域重復(fù)上面過(guò)程直到SLM的所有元件都被校準(zhǔn)了。
或者，所述檢測(cè)器配置(例如，CCD攝像機(jī))可以先于其用于SLM元件校準(zhǔn)而被校準(zhǔn)。所述檢測(cè)器配置的在先校準(zhǔn)可以通過(guò)在所述檢測(cè)器上投射具有已知特性(例如，大約具有想要的波長(zhǎng)的)的電磁輻射來(lái)執(zhí)行。所述在先校準(zhǔn)電磁輻射源可以包括放電管和干擾濾波器，其被選擇來(lái)提供大約具有用于形成SLM圖像的電磁源的波長(zhǎng)的窄波長(zhǎng)范圍。所述在先校準(zhǔn)包括響應(yīng)于所述在先校準(zhǔn)源的投射，測(cè)量由在檢測(cè)器配置中的每個(gè)元件檢測(cè)到的強(qiáng)度。所述檢測(cè)器配置的在先校準(zhǔn)允許對(duì)由檢測(cè)器配置的元件測(cè)量的強(qiáng)度值的補(bǔ)償；即，在所述優(yōu)先校準(zhǔn)之后，測(cè)量的強(qiáng)度的精確度將得到提高。
可以選擇包括至少兩個(gè)元件的子矩陣以同時(shí)實(shí)現(xiàn)元件校準(zhǔn)，因此避免必須順序地校準(zhǔn)所述SLM的每個(gè)單獨(dú)的元件。要校準(zhǔn)的SLM元件不是彼此相鄰的而是選擇有一定間隔的，這樣它們?cè)跈z測(cè)器配置上的各自的圖像能夠以任意的精確度等級(jí)被同時(shí)測(cè)量。例如，在所述子矩陣中的所述至少兩個(gè)元件可以在每個(gè)方向上相互相隔5個(gè)元件，也可以采用其它數(shù)量的間隔。在所述子矩陣中的元件所測(cè)量的輻射強(qiáng)度的所述任意精確度等級(jí)可以被建立來(lái)達(dá)到想要的圖像形成質(zhì)量。
圖5示意性地示出了由SLM的各個(gè)元件投射在檢測(cè)器配置250中的元件上的能量分布275的頂視圖。所述投射在檢測(cè)器配置元件上的能量能夠具有高斯分布(Gaussian distribution)的形式。在圖5中，所述高斯分布用圓示意性地表示，其中如在每個(gè)高斯分布的中心那樣的非常靠近的圓表示較高的能量，而較寬間隔的圓表示較低的能量。圖5表示在檢測(cè)器配置250上沿著水平軸的高斯分布間隔與同樣的分布沿著垂直軸的間隔相比要寬一些。在圖5中高斯分布的中心之間的距離在水平方向上是5個(gè)檢測(cè)器配置元件，而同樣的高斯分布之間在垂直方向上的距離是4個(gè)檢測(cè)器配置元件。
可選地，在SLM中的元件與在CCD攝像機(jī)中的元件相映射以建立在SLM中的元件和在所述CCD攝像機(jī)中的元件之間的已知關(guān)系。在這個(gè)映射步驟中，來(lái)自SLM中的元件的輻射強(qiáng)度的中心可以基本上對(duì)準(zhǔn)在所述CCD攝像機(jī)中的元件的中心。0.5個(gè)元件的級(jí)別的對(duì)準(zhǔn)誤差(alignment error)就會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)算法在圖像中產(chǎn)生寄生圖像。如對(duì)前一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的描述，可以通過(guò)測(cè)量在CCD上的點(diǎn)(spot)的中心來(lái)執(zhí)行這一步驟，并通過(guò)平移(translation)、放大和/或旋轉(zhuǎn)調(diào)整在CCD上的SLM圖像的位置，以擬合在CCD上的元件。
或者測(cè)量在CCD上點(diǎn)的位置并為每個(gè)元件計(jì)算一個(gè)區(qū)域，以便計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒃贑CD上的一個(gè)特定位置上的圖像分配給相應(yīng)的SLM元件。
或者，首先在所述CCD攝像機(jī)上測(cè)量在所述SLM中的少數(shù)幾個(gè)元件的粗網(wǎng)格(coarse grid)，例如可以選擇一些元件，例如5乘5個(gè)元件的群(cluster)，來(lái)開(kāi)始，從而在CCD上給出一個(gè)獨(dú)特的信號(hào)。所述5乘5個(gè)元件的群從矩形SLM區(qū)域中的一個(gè)角移動(dòng)到另一個(gè)角。在群中的元件被設(shè)置成與附近的未尋址的元件不同的值。
在這個(gè)階段在CCD上的圖像可以校正在所述SLM和所述CCD之間的平移偏差，即縮放誤差，旋轉(zhuǎn)誤差等。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在CCD攝像機(jī)中不解析在SLM中的單個(gè)元件。
其次，在CCD上測(cè)量在所述SLM中的元件群的精細(xì)網(wǎng)格，以便定位在SLM中的哪個(gè)元件將在CCD上創(chuàng)建強(qiáng)度值，以及在哪里創(chuàng)建。在這一階段，通過(guò)使用精細(xì)網(wǎng)格，將SLM中的每個(gè)元件群中的元件數(shù)量減少到3乘3個(gè)元件，在每個(gè)群之間有例如10個(gè)元件。
此后，在CCD上測(cè)量在SLM中的元件群的網(wǎng)格的進(jìn)一步精化，這時(shí)，例如使用其間有5個(gè)元件的SLM中的單個(gè)元件。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，對(duì)相對(duì)于CCD元件網(wǎng)格的點(diǎn)位置的校正可以用于去除或減少由于在CCD元件之間的不敏感區(qū)域而造成的Moiré效應(yīng)或相似效應(yīng)。可以調(diào)整或不調(diào)整在投射系統(tǒng)中的放大，以便使用CCD上的元件圖案來(lái)調(diào)整子矩陣的圖像，例如CCD可以具有一個(gè)元件/SLM中的兩個(gè)元件，或另一個(gè)比率關(guān)系。CCD元件一般具有100000個(gè)電子的容量。在由幾個(gè)元件形成的測(cè)量區(qū)域，容量可能由于表示元件數(shù)量的數(shù)字因素而更大，例如在圖5中的4或16。在一個(gè)區(qū)域中的典型的電子的數(shù)量是200000個(gè)，并且這個(gè)數(shù)字具有一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布(泊松分布)。為了平均這個(gè)隨機(jī)效應(yīng)以及其它隨機(jī)性，每次測(cè)量都要重復(fù)N次。同時(shí)，如果在N次測(cè)量期間圖像在CCD攝像機(jī)上移動(dòng)，就能夠平均Moiré效應(yīng)。
例如CCD攝像機(jī)為柯達(dá)(Kodak)的KAF 1600攝像機(jī)，其具有大約1000*1600個(gè)元件，并且對(duì)例如248nm或197nm的使用波長(zhǎng)敏感。典型的，這包括使用熒光染料將輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光，但是也可以使用直接對(duì)短波長(zhǎng)敏感的攝像機(jī)芯片，例如對(duì)248nm的短波長(zhǎng)敏感。
為了校準(zhǔn)在SLM的照亮部分中的所有的元件，所述至少兩個(gè)元件在同時(shí)變化并將其驅(qū)動(dòng)到一連串的所施加的元件控制信號(hào)?，F(xiàn)在我們知道了在CCD上的劑量是每個(gè)元件控制信號(hào)的函數(shù)。使用劑量是每個(gè)元件的所施加的電壓的函數(shù)的知識(shí)，從測(cè)量的強(qiáng)度數(shù)據(jù)計(jì)算表示在檢測(cè)器配置上的電磁輻射的平均零強(qiáng)度的狀態(tài)。
此后，將至少與所述子矩陣中的元件最鄰近的元件安排在所述計(jì)算的狀態(tài)下。
如圖2a所示，處于靜電不吸引狀態(tài)的元件10、11、12、13、14、15、16可能會(huì)處于一種隨機(jī)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，并因此可能會(huì)影響在特定CCD攝像機(jī)元件的輻射強(qiáng)度，并且因此減少了測(cè)量強(qiáng)度的精確性。為了消除或至少減少在測(cè)量的強(qiáng)度中來(lái)自特定SLM元件的不精確性，至少將與SLM的所述部分中的所述至少兩個(gè)元件最接近的SLM元件安排在所述計(jì)算的狀態(tài)下。
不僅將與所述SLM中的所述至少兩個(gè)元件最鄰近的元件設(shè)置到所述計(jì)算的狀態(tài)，而且最好將除了在所述SLM中的所述至少兩個(gè)元件以外的所有元件都設(shè)置到所述計(jì)算的狀態(tài)。
此后，當(dāng)至少將與在SLM中所述至少兩個(gè)元件最鄰近的元件設(shè)置到所述計(jì)算狀態(tài)的同時(shí)，在測(cè)量電磁輻射的強(qiáng)度時(shí)，將所述SLM中的每一次至少兩個(gè)元件再次驅(qū)動(dòng)到一連串施加的元件控制信號(hào)。在第二次完成對(duì)在SLM的所述部分中的所有元件的校準(zhǔn)之后，從第二次測(cè)量的強(qiáng)度數(shù)據(jù)中為每個(gè)元件計(jì)算一個(gè)新的狀態(tài)，其相應(yīng)于在檢測(cè)器配置上的電磁輻射的平均零強(qiáng)度。重復(fù)這一過(guò)程直到例如測(cè)量強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差低于0.5％。
在所述CCD攝像機(jī)中測(cè)量在所述子矩陣中的元件的強(qiáng)度。因?yàn)槊看沃挥幸粋€(gè)子矩陣變化，所以CCD攝像機(jī)不必解析單個(gè)元件?？梢詮臏y(cè)量結(jié)果推斷單個(gè)元件的變化。可以選擇子矩陣的密度，以使得在CCD上的點(diǎn)基本上不重疊。CCD可以具有與SLM同樣數(shù)目的元件，或者也可以具有與SLM的數(shù)目不同的元件。假若周圍的SLM元件不變化，就假定在一個(gè)特定區(qū)域中的CCD攝像機(jī)圖像中的光是來(lái)自SLM中的一個(gè)元件。
可選地，可以執(zhí)行對(duì)在不同的電磁輻射脈沖中的能量變化的補(bǔ)償。可以通過(guò)使用脈沖激光器照亮在所述SLM中的所述元件子矩陣，以及測(cè)量和計(jì)算來(lái)自一個(gè)或多個(gè)激光脈沖的強(qiáng)度，以及對(duì)測(cè)量的脈沖能量校正測(cè)量的CCD數(shù)據(jù)，來(lái)執(zhí)行元件的校準(zhǔn)。
可以在所述電磁輻射的傅里葉濾波之后，執(zhí)行在用于測(cè)量電磁輻射的強(qiáng)度的器件上來(lái)自元件的所述子矩陣的電磁輻射的所述投射。在圖3a中，光束分裂器90被安排在空間濾波器70和第一透鏡配置50之間。
在對(duì)于施加到元件的給定電壓測(cè)量了在所述子矩陣中的所述元件的強(qiáng)度之后，改變施加到所述子矩陣中的元件的所述電壓，并且對(duì)于多個(gè)不同的電壓，重復(fù)該過(guò)程。例如可以將從最大值到最小值的強(qiáng)度分為65個(gè)值。在將所有的不同電壓施加到元件的子矩陣之后，對(duì)于所有的子矩陣200重復(fù)該過(guò)程，以便覆蓋在其上投射了電磁輻射光束的SLM的所述部分。子矩陣可以將圖案從所述元件的2維陣列中的一個(gè)位置變換到另一個(gè)位置，或不變換位置。代替首先重復(fù)改變特定子矩陣的控制信號(hào)并一個(gè)子矩陣接另一個(gè)子矩陣這樣做的，或者首先對(duì)一個(gè)給定控制信號(hào)值處理所有子矩陣，并對(duì)所有的控制信號(hào)重復(fù)這一過(guò)程，即可以交換在圖7中示出的控制信號(hào)/電壓和矩陣的順序。
將輻射光束投射在SLM的其它部分上以便校準(zhǔn)在所述SLM中的所有元件。最好使用同樣尺寸的光束，但是可以根據(jù)覆蓋SLM部分的不同尺寸的結(jié)果，來(lái)改變光束的尺寸。
產(chǎn)生元件校正數(shù)據(jù)可以通過(guò)下面方法來(lái)進(jìn)行，通過(guò)為數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)元件存儲(chǔ)用于給定控制信號(hào)的每個(gè)強(qiáng)度值，該控制信號(hào)在這種情況下是在鏡片和地址/控制電極之間的電位差，或最好通過(guò)將作為施加在所述元件上的電壓的函數(shù)的測(cè)量強(qiáng)度變換為轉(zhuǎn)移函數(shù)。所述轉(zhuǎn)移函數(shù)最好是對(duì)于每個(gè)元件都相等的公式C1+XC2+C3T3(X)+C4T4(X)。用于計(jì)算常數(shù)C1、C2、C3和C4的過(guò)程可以與前一個(gè)實(shí)施例中所述的過(guò)程相似的過(guò)程。用于找到基準(zhǔn)函數(shù)的過(guò)程也可以是與前一個(gè)實(shí)施例中所述的過(guò)程相似的過(guò)程。例如，C1+xC2是直線的公式，在這種情況下T3(x)和T4(x)為兩個(gè)表函數(shù)(tabulated function)。能夠選擇T3和T4，從而該公式給出了對(duì)所有元件的足夠的描述。
圖4b示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的用于校準(zhǔn)在空間光調(diào)制器(SLM)中的元件的方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
在圖6中示出了在檢測(cè)器配置上的測(cè)量強(qiáng)度和為在SLM中的元件施加的元件控制信號(hào)之間的關(guān)系的一個(gè)典型的例子，這由曲線275來(lái)說(shuō)明的。在同一個(gè)圖6中，曲線260表示作為施加的元件控制信號(hào)的函數(shù)的電磁場(chǎng)的振幅。在強(qiáng)度曲線275和振幅曲線260之間的關(guān)系是強(qiáng)度曲線275為振幅曲線260的平方。
例如，強(qiáng)度曲線可以近似于一個(gè)(sin/x)2函數(shù)，而振幅曲線則是一個(gè)sin/x函數(shù)。
確定單個(gè)元件的最佳零強(qiáng)度的另一種方法是使用上述事實(shí)，即強(qiáng)度曲線可以近似于(sin/x)2函數(shù)。如果測(cè)量了275的局部最大值(local maximum)，可以用所述函數(shù)簡(jiǎn)單地計(jì)算出局部最小點(diǎn)。由于總是存在的噪聲使得在CCD攝像機(jī)中最小點(diǎn)處的信號(hào)模糊的事實(shí)，局部最大值比實(shí)際最小點(diǎn)更容易測(cè)量。然而，這種情況不適用于在強(qiáng)度曲線的這個(gè)特定點(diǎn)處的局部最大。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)295(圖6)是一個(gè)比260更穩(wěn)定的背景。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用點(diǎn)295而不是260作為對(duì)未尋址的元件的控制。295和260都能夠通過(guò)對(duì)點(diǎn)291、292、293、294、296、297的測(cè)量和將數(shù)學(xué)函數(shù)a(sinbx/bx)2+C擬合到這些點(diǎn)來(lái)確定。C是可以來(lái)自例如在測(cè)量系統(tǒng)中的雜散光的常數(shù)背景強(qiáng)度。A和b是擬合常數(shù)?；蛘邚?91、292、293、294、296、297中計(jì)算點(diǎn)281、282、283、284、286、287，并將其擬合到函數(shù)a’(sinb’x/b’x)2+c’，其中a’、b’和c’是擬合常數(shù)。在260或295周圍擬合了函數(shù)之一之后，可以從所述擬合的函數(shù)計(jì)算所述點(diǎn)的確切位置。
當(dāng)前述的例子根據(jù)方法進(jìn)行時(shí)，采用這一方法的器件和系統(tǒng)是容易理解的。包含能夠?qū)嵺`所要求的方法的程序的一個(gè)磁存儲(chǔ)器就是一件這樣的器件。具有裝載了實(shí)踐所要求的方法的程序的存儲(chǔ)器的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是另一個(gè)這樣的器件。
當(dāng)通過(guò)參考上面詳細(xì)的優(yōu)選實(shí)施例和例子公開(kāi)了本發(fā)明時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解這些例子是用來(lái)說(shuō)明而不是用來(lái)限制。能夠預(yù)見(jiàn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，可以容易地進(jìn)行修改和組合，而這些修改和組合是在本發(fā)明的精神和下列權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)在空間光調(diào)制器(SLM)中的多值元件的方法，包括步驟將SLM的元件映射到檢測(cè)器配置的相應(yīng)元件；重復(fù)步驟為一組SLM元件設(shè)置多值控制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)目標(biāo)劑量；通過(guò)在傅里葉平面上的空間濾波器將來(lái)自該組SLM元件的電磁輻射中繼到檢測(cè)器配置上，以便測(cè)量電磁輻射的劑量；相應(yīng)于在檢測(cè)器配置處的測(cè)量劑量和目標(biāo)劑量之間的具體差值，調(diào)整該組SLM元件的多值控制信號(hào)；和當(dāng)測(cè)量劑量和目標(biāo)劑量之間的差值滿足一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，停止上述重復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)至少三個(gè)目標(biāo)強(qiáng)度值進(jìn)行步驟的重復(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇至少兩個(gè)目標(biāo)強(qiáng)度值以設(shè)置元件的測(cè)量劑量的動(dòng)態(tài)范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，還包括從修正的控制信號(hào)和目標(biāo)強(qiáng)度值中計(jì)算元件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟還包括對(duì)SLM的附加部分重復(fù)所述方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟相對(duì)于檢測(cè)器配置中的元件映射SLM中的元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測(cè)器配置是CCD攝像機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電磁輻射是脈沖激光。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述元件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是預(yù)定公式中的多個(gè)常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述測(cè)量值存儲(chǔ)在查詢表中。
11.一種用于校準(zhǔn)空間光調(diào)制器中的相位調(diào)制元件的方法，包括步驟將SLM的元件映射到檢測(cè)器配置的相應(yīng)元件；重復(fù)步驟為一組SLM元件設(shè)置相位調(diào)制控制信號(hào)以產(chǎn)生目標(biāo)劑量；通過(guò)將相位調(diào)制輻射轉(zhuǎn)換成振幅調(diào)制輻射的濾波器，將來(lái)自該組SLM元件的電磁輻射中繼到檢測(cè)器配置上，以測(cè)量電磁輻射的劑量；相應(yīng)于在檢測(cè)器配置處的測(cè)量劑量和目標(biāo)劑量之間的具體差值，調(diào)整該組SLM元件的相位調(diào)制控制信號(hào)；和當(dāng)在測(cè)量劑量和目標(biāo)劑量之間的差值滿足一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，停止上述重復(fù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中對(duì)至少三個(gè)目標(biāo)強(qiáng)度值進(jìn)行步驟的重復(fù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中選擇至少兩個(gè)目標(biāo)強(qiáng)度值以設(shè)置元件的測(cè)量劑量的動(dòng)態(tài)范圍。
14.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的方法，還包括從修正的控制信號(hào)和目標(biāo)強(qiáng)度值中計(jì)算元件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括步驟還包括對(duì)SLM的附加部分重復(fù)所述方法。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括步驟相對(duì)于檢測(cè)器配置中的元件映射SLM中的元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述檢測(cè)器配置是CCD攝像機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述電磁輻射是脈沖激光。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述元件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是預(yù)定公式中的多個(gè)常數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中所述測(cè)量值存儲(chǔ)在查詢表中。
21.一種用于在安排在圖像平面中的并對(duì)電磁輻射敏感的工件上形成圖案的裝置，包括一個(gè)源，發(fā)射電磁輻射到物體平面；一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的空間光調(diào)制器(SLM)，包括多個(gè)元件，適用于在所述物體平面接收所述電磁輻射，并向所述工件中繼所述電磁輻射；以及一個(gè)光學(xué)投射系統(tǒng)，包括適用于在傅里葉空間中濾波所述中繼后的電磁輻射的傅里葉濾波器和至少一個(gè)透鏡配置，其中在所述計(jì)算機(jī)控制的SLM中的元件是根據(jù)權(quán)利要求1校準(zhǔn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種作為所施加的元件控制信號(hào)的函數(shù)的、用于校準(zhǔn)空間光調(diào)制器中的元件的方法。多個(gè)元件被同時(shí)校準(zhǔn)。一束電磁輻射被投射到SLM的至少一部分。在用于測(cè)量電磁輻射的強(qiáng)度的器件上形成所述SLM的所述部分的圖像。通過(guò)將包括SLM的所述部分中的至少兩個(gè)元件的子矩陣驅(qū)動(dòng)成一串所施加的元件控制信號(hào)，或通過(guò)尋找在用于測(cè)量電磁輻射的強(qiáng)度的器件上給出相同的預(yù)定強(qiáng)度值的每個(gè)元件的控制信號(hào)并對(duì)N個(gè)不同的預(yù)定強(qiáng)度值執(zhí)行上述步驟，將強(qiáng)度數(shù)據(jù)用作所施加的元件控制信號(hào)的函數(shù)，來(lái)產(chǎn)生元件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及一種具有這樣的校準(zhǔn)方法的、用于在工件上形成圖案的裝置。
文檔編號(hào)G02B27/46GK1913001SQ20061008279
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者托布喬恩·桑德斯特羅姆, 賈雷克·盧伯里克 申請(qǐng)人:麥克羅尼克激光系統(tǒng)公司