CN105045045A - 监视镜位置的方法和微光刻投射曝光设备的照明系统 - Google Patents

Abstract

微光刻投射曝光设备的照明系统表现了布置为多镜阵列且能够经由至少一个驱动器倾斜的镜。此外，照明系统表现了用于该镜的驱动电子装置，该驱动电子装置表现了具有第一分辨率的粗数模转换器(68)、具有第二分辨率的精数模转换器(70)，以及加法器(72)，第二分辨率高于第一分辨率，通过两个数模转换器(68、70)输出的输出量能够利用该加法器(72)相加以产生总量。该总量至少能够间接施加于该镜的至少一个驱动器。

Description

监视镜位置的方法和微光刻投射曝光设备的照明系统

本申请是申请日为2008年12月19日且发明名称为“微光刻投射曝光设备的照明系统”的中国专利申请No.201210586425.6的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统具有布置为多镜阵列且能够经由至少一个驱动器倾斜的镜、和该镜的驱动电子装置，以及还涉及驱动所述镜的方法。

背景技术

集成电路和其他微结构部件传统上通过将一些结构层施加到合适的基底来制作，该合适的基底例如可以是硅晶片。为了构造所述层的目的，基底首先涂覆光致抗蚀剂，该光致抗蚀剂对属于特定波长区域的光(例如，深紫外频谱区域(DUV)中的光)敏感。接着，已经以该种方式涂覆的晶片在微光刻投射曝光设备中曝光。在该工艺中，布置在掩模上的结构的图案借助于投射物镜被成像光致抗蚀剂上。因为在这个工艺中复制比例通常小于1，所以这种类型的投射物镜也常称作缩小物镜。

当光致抗蚀剂已经显影之后，晶片经历刻蚀处理，刻蚀处理的结果是所述层依照掩模上的图案被结构化。接着从所述层的剩余部分移除留下的光致抗蚀剂。重复该过程直到所有层都已经施加到晶片上。

所使用的投射曝光设备的性能不仅由投射物镜的成像特性也由使用投射光照明掩模的照明系统来确定。为此目的，照明系统包括光源(例如以脉冲模式工作的激光器)以及从光源产生的光产生在场点会聚到掩模上的光束的若干光学元件。为此，光束必须具有特定特征，该特征一般与投射物镜相匹配。

这些特性尤其包括光束的角分布，该光束中的每一个会聚到掩模平面中的点。术语“角度分布”描述了光束的总强度是如何分布到不同方向，来自所述不同方向光束的各个光线打到掩模平面中的相关点。如果角度分布特别适于包含在掩模内的图案，所述图案能够以较高成像质量成像到涂覆有光致抗蚀剂的晶片上。

在微光刻投射曝光设备的照明系统中，近来已经开始考虑使用多镜阵列(MMA，也称作微镜阵列或镜矩阵)，该多镜阵列包括大量的可单独驱动的微镜以便在不同方向上偏转照明系统的投射光的单个局部光束。例如，以这样的方式，借助于多个微镜，能够将投射光的各个局部光束引导到照明系统光瞳平面中的不同位置。由于照明系统的光瞳平面中的强度分布决定性地影响投射光的角度分布，通过独立倾斜各个微镜能够更灵活地设置角度分布。具体地，在与照明了环形区域或光瞳平面中的几个极的所谓非传统照明设置的结合中，MMA的使用使得角度分布适于各个情形，尤其适于要投射的掩模，而不需要例如必须更换衍射光学元件。

这样的MMA常借助于从半导体技术已知的光刻工艺生产为微机电系统。利用该技术的典型结构尺寸在某些情况中总计达到数微米。这样的系统的已知代表例如为具有多个微镜的MMA，所述微镜能够在两个端位置之间关于轴数字地倾斜。这样的数字MMA用在数字投射机中用于复制图像或膜。

然而，对于微光刻投射曝光设备的照明系统中的应用，微镜应当能够取角度工作范围内的任何倾斜角(准连续且具有高精度)。在该情形中，带来微镜倾斜的驱动器可以已经构建为例如静电式或电磁式驱动器。因此，在已知静电式驱动器的情况中，微镜的倾斜例如基于以下的事实，即固定的控制电极和安装在微镜背面的镜电极根据施加的电压可变化地被强烈吸引。借助于适合的悬挂(suspension)和若干驱动器，微镜可以因此倾斜任意倾斜角。

因为在倾斜微镜的过程中对于精度的高要求，驱动器必须通过驱动电子装置极其精确地被驱动。为此，观察到，由于MMA中多个单个镜(例如1000个)通常借助于每个镜若干驱动器来驱动，这样的驱动电子装置必须有效地设计。

具体地，例如，对于利用以极其小的间隔布置的驱动器的静电驱动器驱动MMA的目的，必须利用高电压产生大量的不同输出电压值。根据目前的技术，借助于晶体管和电阻器，在传统驱动器电路(所谓A类电路)中产生期望的输出电压，该晶体管和电阻器通过电源电压提供有高电压。然而，由于该原理，在A类电路中，静态漏电流通过晶体管和电阻器不变地流到地。结果，结合热的发展产生可观的功率损耗。由于功率损耗，电阻器因此必须为高电阻的，结果它们在驱动器内并因而在驱动电子装置内需要大的空间。在驱动具有超过1000个镜的较大MMA的情况中，由于驱动器必须以相当小的间隙尽可能靠近MMA布置，这尤其具有不利效应。

在US6,940,629B1中描述了上面已经概括出的解决问题的一个可能性。借助于积分驱动器级进行MMA镜的驱动，在该积分驱动器级中，输出电流累积(integrated)在外部和/或内部电容器上。在该情况中，输出电流与通过数模转换器从数字值产生的基准电流成比例。为此，由监视单元产生数字值，在所述专利中未描述该监视单元的任何细节。根据本公开，通过经由高压元件供给积分器的可调持续时间的基准电流、和用于调整通过选择电流的持续时间而建立的各个微镜的期望电压，从而实现微镜的驱动器的输出电压的设置。在该情况中，通过数字控制信号建立基准电流的持续时间。

发明内容

本发明的目的在于说明一种微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统包括布置为多镜阵列且能够借助于至少一个驱动器倾斜的镜，以及包括该镜的驱动电子装置，和也在于说明监视和/或驱动该镜的方法，该方法允许尽可能精确地驱动。

就照明系统而言，根据本发明，通过该驱动电子装置实现本目的，该驱动电子装置包括具有第一分辨率的粗数模转换器、具有高于第一分辨率的第二分辨率的精数模转换器、以及加法器，该加法器被配置以相加由两个数模转换器输出的输出量以产生总量，其中，该总量至少能够间接施加于镜的至少一个驱动器。

在正常情况中，数模转换器的输出量将是电压，从而粗数模转换器具有第一输出电压范围而精数模转换器具有第二输出电压范围。然而，对于本领域的技术人员而言，当然也可以设想电流作为数模转换器的输出量。

在两级数模转换器构思的情况中，第二输出电压范围优选小于第一输出电压范围。结果，在用精数模转换器驱动镜的过程中，可以采取小的电压变化但在借助粗数模转换器来覆盖大的电压范围。

此外，有利地的是，如果由精数模转换器输出的电压位于第二输出电压范围的中间，那么能够选择通过粗数模转换器输出的输出电压，从而获得要施加于至少一个驱动器的期望的总电压。结果，精数模转换器能够在向上和向下方向在最大范围校正施加于驱动器的总电压。由于粗数模转换器仅允许其输出电压的较大步进，精数模转换器的输出可能仅近似位于输出电压范围的中间。

如果第二输出电压范围关于0V对称，这尤为能够容易地发生，由于在该情况中，粗数模转换器仅必须输出尽可能靠近期望总电压的输出电压。

就精确驱动多镜阵列的镜而言，第二输出电压范围位于近似-5V到近似+5V的最大电压范围内则通常就足够了。

为了在驱动电子装置内寻址数模转换器，可以规定该两个数模转换器能够有施加于它们的共同的数字输入信号。数模转换器的实际转换电子装置的上游所连接的电路在该情形可以分开有关各个数字转换器的信号，例如，数字值的特定位域，并将它们提供给转换电子装置。

然而，也能够有利地，两个数模转换器能够具有施加于它们的不同数字输入信号，由于在特定状况下，这减少驱动电子装置的电路复杂度。

由于在经调整系统的情况中，基本上仅数模转换器的相对分辨率重要，因此能够无需粗数模转换器的严格线性转换器特性，有利地是粗数模转换器具有非线性转换器特性，以便使得粗数模转换器的实施成本较低。

在该情况中，粗数模转换器优选具有如下转换器特性，该转换器特性与表示镜的倾斜角和在至少一个驱动器施加的总量之间的关系的函数的逆函数相对应。结果，在使用静电式驱动器的情况中发生的镜的倾斜角关于施加电压的二次依赖关系能够借助于转换器特性来补偿，并且驱动电子装置的其余部分不用考虑该依赖关系。

根据本发明的另一有利配置，驱动电子装置包括开环控制单元，该开环控制单元配置为至少间接驱动粗数模转换器。这使得镜的倾斜角通过无控制环的控制系统粗略近似期望的倾斜角。

在使用开环控制单元的情况中，有利的是照明系统包括用于测量镜的实际倾斜的测量系统，该测量系统包括配置为探测一图案的探测器，并包括用于在总体图案内搜索该探测图案的图案识别系统。在该情况中，通过图案识别系统例如与开环控制单元接收相同的信号或接收来自控制单元的信号，可以将图案识别系统的搜索限制到总体图案的子区域中。结果，需要较少的计算能力用于搜索图案的目的。

有利地，还提供包括闭环控制单元的驱动电子装置，该闭环控制单元配置为至少间接地驱动精数模转换器。借助于以闭控制环工作且驱动精数模转换器的闭环控制单元，能够准确设置镜的倾斜角。具体地，通过该手段能够以高分辨率校正表示为倾斜角的变化的相对小的机械或电子干扰。

此外，驱动电子装置可以包括坐标变换单元，该坐标变换单元配置为使旨在用于粗数模转换器和/或精数模转换器的数字信息经历坐标变换。结果，能够关联驱动器驱动和镜的实际倾斜之间更复杂的关系。当镜的倾斜依赖于若干驱动器(例如3个驱动器)的组合驱动时，这尤其是关注的。

关于驱动镜的根据本发明的方法，利用下述步骤实现该目的。首先提供微光刻投射曝光的照明系统，该照明系统包括镜，该镜布置为多镜阵列且能够借助于至少一个驱动器来倾斜。接着，提供数字信息的第一项和数字信息的第二项。之后，该数字信息的第一项转换成具有第一分辨率的第一模拟量。在这之后，该数字信息的第二项转换成具有第二分辨率的第二模拟量，该第二分辨率大于该第一分辨率。最终，相加两个模拟量以产生总量，总量至少间接施加于至少一个驱动器。依赖该方法，获得如下可能性，镜的驱动器能够用大范围的值且利用高分辨率来驱动，而不用特别使用高质量数模转换器，该高质量数模转换器实施昂贵且具有大范围的值和高分辨率两者。

有利地，在上面的方法中，数字信息的第一项能够通过开环控制提供，而数字信息的第二项能够通过闭环控制提供。由于开环控制已经将模拟总量粗略地放在期望工作点附近，闭环控制可以被设计为具有高分辨率的精调。

在该情况中，如果选择调节范围足够小，则附加有利的是闭环控制为线性调整系统，因为线性调整系统能够设计为尤为简单且稳定。

有利的是闭环控制可以在调整阶段和保持阶段不同地工作，使得例如过冲行为的不同的带宽可以通过修改调整的参数来建立。

在该方法的另一有利的变体中，首先，数字信息的第一项由所预先设置的倾斜镜的额定倾斜角来提供。之后，数字信息的第一项通过开环控制提供为该额定倾斜角的函数。此外，在方法的这个变体中，将总量至少间接施加到至少一个驱动器后，叠代驱动如下步骤：测量镜的实际倾斜角；确定实际倾斜角和额定倾斜角之间的差；如果该差小于预先设置的阈值，则终止该叠代；确定数字信息的第二项，作为该差的函数；将数字信息的第二项转换成第二模拟量；相加两个模拟量来产生总量；将该总量施加到至少一个驱动器。因而，在该方法中，借助于开环控制，获得实际倾斜角对额定倾斜角的粗略近似。在这之后，实际倾斜角借助于数字信息的第二项的转换以高分辨率叠代近似到额定倾斜角，直到实际和额定倾斜角之间的差落在阈值以下之时为止。因此，该方法使得能够设置实际倾斜角而不需要不断运行控制环。实施期间，能够针对单个步骤选择其他次序。具体地，根据示范性实施例，能够在不同时刻或在其他步骤之间附加地实现差和阈值之间的比较。此外，在该方法的不同阶段中，阈值能够变化。

在该叠代方法的有利的进一步发展中，叠代重复的最大次数被限制。通过该方式，确保了例如如果驱动器发生故障，则退出该方法的叠代循环。

根据上面方法的另一有利的进一步发展，有关镜的倾斜的信息能够通过图案识别系统提供，该图案识别系统在总体图案中搜索一图案。在该情况中，图案识别系统限制为总体图案的一子区域，作为数字信息的第一项的函数。由于将对图案的搜索限制到较小的子区域的事实，图案识别系统的计算工作减少，从而能够更容易实现所述系统。

根据另一方面，本发明的目的通过用于监视多镜阵列中的多个镜的镜位置的方法来实现，其中，首先确定取样速率，以使通过测量系统测量的测量值提供有位于给定规范内的变化。然而，取样则以N倍取样速率且相应地以增加的变化实现，选择该增加的变化以使不再发生任何锯齿效应。最后，以N倍取样速率呈现的测量值通过进行平均来滤选，从而，由此获得的经滤选值表现有给定规范内的变化。这样的方法的优势包括如下事实，由于测量值的增加的取样速率，没有锯齿效应信号进入下游连接的系统，该下游连接的系统使测量值经历进一步处理，且该测量值仍然表现有在该规范内的变化。由于调整系统中的锯齿效应信号可能导致整个系统的不想要的振荡，这在调整系统中尤为有利。该发明构思的实现可能不依赖于上面描述的双部分的数模转换，尽管为了有利的配置，旨在与已经描述的驱动设备和方法的组合。

在上面的过程中，有利地，根据尼奎斯特(Nyquist)定理确定N倍取样速率。尼奎斯特定理阐述了模拟信号的最高发生频率必须以确保不发生锯齿效应的频率的至少两倍的频率采样。

本发明的另一方面涉及微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统包括布置为多镜阵列的多个镜，包括用于测量和调整镜的倾斜动作的测量和调整系统。根据本发明，测量和调整系统配置为以随机时间间隔测量倾斜动作。以随机时间间隔测量测量值避免了数字化期间发生锯齿效应信号。在该上下文中，“随机”意味着单个测量值之间的时间间隔一定不关于模拟信号的发生频率周期重复。该发明构思也能够不依赖于两级数模转换来实现。然而，具有两级数模转换的组合产生本发明的优选实施例。

本发明的另一方面涉及用于微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统包括布置为多镜阵列且能够借助于至少一个驱动器倾斜的镜，以及包括该镜的驱动电子装置。针对产生施加于镜的至少一个驱动器的电压的目的而言，驱动电子装置包括具有输入的积分驱动器级和具有输出的微分级，该微分级的输出至少间接地连接到积分驱动器级的输入。这使得可以驱动积分驱动器级，相比传统驱动器级，该积分驱动器级表现出减小的空间需求和减小的功率损耗，经由该微分级，信号能够施加到传统驱动器级。结果，驱动电子装置的其他电路部分可以被保留。

在特定用途集成电路中实施的积分驱动器级优选需要小于驱动镜的面积的50％的面积需求。结果，由于驱动器的过多的空间需求，能够以每镜至少两个驱动器驱动而没有使信号传播时间不同的负担。

由于其有效的工作模式，上述的全部方法或设备尤其适于监视并驱动至少1000个优选4000个镜的镜位置。

附图说明

从参照附图的示范性实施例的下面的描述中，本发明的进一步的特征和优势将变得明显，其中：

图1是根据本发明的经过具有微镜阵列的微光刻投射曝光设备的照明系统的简化子午截面图；

图2是具有若干镜的照明系统的多镜阵列的简化立体图；

图3是示出照明系统的各种部件是如何相互作用以便驱动多镜阵列的单个镜的镜位置的高度示意图；

图4是具有镜且与静电式驱动器相关联的镜单元的简化立体图，以及具有数模转换器单元和驱动器的功率电子装置的示意电路图，静电式驱动器经由该功率电子装置驱动；

图5是根据本发明的借助于具有粗数模转换器和精数模转换器的双部分数模转换器对单个镜单元的驱动进行控制和调整图示；

图6是用下游连接的信号处理级监视镜位置的示意图；

图7是另一示范性实施例的示意图，其中功率电子装置的粗数模转换器和精数模转换器提供有数字信息的公共项；

图8是在功率电子装置中使用的驱动器的示意图；

图9是驱动器的工作模式的框图；

图10是根据当前技术的驱动器的电路图和可行实施布局；

图11是根据本发明的驱动器的电路图和可行实施布局，该驱动器使用微分级和积分驱动器级。

具体实施方式

照明系统

图1示出微光刻投射曝光设备的照明系统10的极简化子午截面图。照明系统10用于使用投射光照明掩模12，该掩模12载有要成像的光刻结构。接着，投射物镜(未示出)通常以缩小尺寸将被照明的结构投射到涂覆有光致抗蚀剂的晶片上。

就此而言决定性地影响微光刻投射曝光设备的成像特性的重要因素是投射光的角度分布。这理解为意味着入射到一掩模点的光的总强度的分布，该光以不同入射角打到该掩模点上。具体地，期望投射光的角度分布适于要照明的结构的类型，以便获得尽可能最佳的成像。

为了该目的，照明系统10在其光束路径中包括多个光学部件，在图1中，该多个光学部件仅以简化方式再现或完全未再现。

激光器14或另一光源产生的投射光首先由第一光学元件16延展并经由平面镜18引导到微镜阵列20上。平面镜18主要用于保持照明系统10的外部尺寸紧凑。

进一步跟随光学路径，投射光打到所谓多镜阵列22上，下面将参照图2更具体地阐述该多镜阵列22。多镜阵列22包括多个微镜24，该多个微镜24优选能够单独倾斜。为此，位于上游的微镜阵列20将投射光的单个局部光束引导到微镜24上。

单个微镜24能够倾斜，使得投射光的局部光束经由第二光学元件28在可自由选择的位置经过光瞳平面30。靠近该光瞳平面30布置的蝇眼积分器32在光瞳平面30中产生多个二次光源，该多个二次光源经由第三光学元件34均匀照明中间场平面36，在中间场平面36中布置有可调整光阑元件38。为此，第三光学元件34产生光瞳平面30中的角度与中间场平面36中的位置之间的对应。中间场平面36通过物镜40投射到掩模平面上，在掩模平面中布置有掩模12。因而，光瞳平面30中的强度分布不仅确定中间场平面36中的照明角分布而且也确定掩模平面中的照明角分布。

作为多镜阵列22的单个微镜24的不同的倾斜动作的结果，因而可以非常灵活地设置投射光的不同角度分布。给定微镜24的适当驱动，甚至能够在曝光期间改变角度分布。

多镜阵列

图2示出多镜阵列22的简化立体图，其中单个微镜24为平面并具有正方形的轮廓。

为了将入射的局部光束引导到光瞳平面30中的任意位置，该入射的局部光束通过在光束路径中在前的微镜阵列20的透镜产生，安装每个微镜24以使其能够关于两个倾斜轴x和y倾斜。关于倾斜轴x、y的实际倾斜可经由驱动器(未示出)控制，从而对于每个微镜24应当一般分配给其自己独有的一组驱动器。微镜24和其相关联的驱动器因此能够组合来构成镜单元42。

多镜阵列22中镜单元42的数量越多，则能够更精细地分辨光瞳平面30中的强度分布。考虑具有几千个微镜24的多镜阵列，该几千个微镜24能够关于倾斜轴x、y倾斜。这样的类型的多镜阵列22，例如，能够使用MEMS技术制造并采用多种驱动方法。

驱动的结构方案

图3在示意图中示出为了驱动多镜阵列22的目的，照明系统10的各个部件是如何相互作用。

已经使用MEMS技术制造的多镜阵列22连接到功率电子装置44，该功率电子装置44产生关于驱动单个镜单元42的驱动器的目的而所需要的模拟控制信号。为了使得电模拟信号中的扰动较小，电模拟信号必须尽可能靠近镜单元42的驱动器产生。此外，由于多个镜单元42，在功率电子装置44的设计中必须注意以确保单个电路部分的空间需求保持小。

借助于数字控制和调整装置46，功率电子装置44施加有数字信息，该数字信息数字编码要输出的模拟信号的单独值。取决于所实施的驱动和调整算法的需求，数字控制和调整装置46可以实现为FPGA或微处理器，诸如，例如具有适当编程算法的DSP微处理器。

为了获得单个微镜24的期望倾斜，数字控制和调整装置46与照明系统10的操作器界面48交换数据。通常，商用PC驱动操作器界面48的功能。除了照明系统10的其他参数外，在这样的操作器界面48上，操作器能够指定光瞳平面30的期望照明。

从该光瞳平面30的期望照明开始，光瞳算法50接着选择经由多镜阵列22的哪个微镜24照明光瞳平面30的哪个点。如图3所示，光瞳算法50可以在操作器界面48的PC中运行为程序段，或者可以已经共同集成在数字控制和调整单元46内。

借助于操作器界面48，能够进一步询问有关多镜阵列22的状态的信息。因此，数字控制和调整装置46例如能够将有关未起作用的镜单元42的信息通信到操作器界面48。该信息接着例如能够由光瞳算法50使用，以便当分配单个微镜24给要照明的光瞳平面30的点时考虑该未起作用的镜单元42。另一方面，能够使得该信息进入操作器，以便可以中断微光刻投射曝光设备的工作并完成维修工作。

光学测量系统

如果在驱动多镜阵列22的过程中，具有闭控制环的闭环控制参加到操作中，则数字控制和调整装置46此外还与测量系统52交换数据，利用该测量系统52监视单个微镜24的镜位置。

为此，测量系统52提供有单独光源54，该单独光源54利用测量光照明微镜24。为了避免单独光源54经过光瞳平面30并接着打到掩模12上，布置单独光源54使得测量光的入射角不同于投射光的入射角。在单个微镜24上反射后，测量光打到探测器56上。

取决于所使用的测量系统52，单独光源54例如可以包括VCSEL阵列(垂直腔面发射激光器)，利用该VCSEL阵列，能够将激光束引导到每个单个微镜24上。经反射的激光束接着例如打到探测器56上，该探测器构建为四象限探测器并因而是位置敏感的。根据激光束在位置敏感探测器56上的位置，则能够通过评价系统57确定各个微镜24的真实的实际倾斜，该评价系统57包含在测量系统52中或者以算法的形式包含在数字控制和调整设备46中。

借助图案识别的光学测量系统

在另一类型的测量系统52中，单独光源54产生总体图案，利用该总体图案照明多镜阵列22的整个表面。用作探测器56(诸如，例如照相机)的适当布置的记录光学部件则记录在单个微镜24上可见的图案。借助于图案识别系统，接着通过在总体图案内所确定的已记录图案的位置确定单个微镜24的倾斜，该图案识别系统实现为测量系统52中或在数字控制和调整装置46中的评价系统57。

有关所示的测量系统52的进一步详情能够从WO2008/095695中推测出并且在该程度上通过引用成为本申请的主题。

镜单元

为了倾斜镜单元42的微镜24的目的，在本示范性实施例中，基于在不同电势的两个相对电极之间的静电吸引形成驱动器。

图4在极简化立体图中示出具有静电式驱动器的使用MEMS技术实现的这样的镜单元42的主要部件。安装镜单元42的矩形平面微镜24以使其能够经由刚性接头(未示出)关于两个倾斜轴x和y倾斜。微镜24和刚性接头两者通过光刻结构化制作在Si晶片中。在其指向上的镜表面58上，微镜24载有反射涂覆层，该反射涂覆层保证投射光的近似全反射。

在微镜24的指向下的背面上布置有导电镜电极60，例如作为金属气相沉积的结果。借助陶瓷隔离体，成圆盘扇形形式的三个控制电极E₁、E₂和E₃以距镜电极60的特定间距布置且远离镜电极60。

为了倾斜微镜24的目的，现在在镜电极60和三个控制电极E₁、E₂和E₃之间施加各种电压，因而静电力作用在镜电极60和单个控制电极E₁、E₂和E₃之间。由该静电力，结合刚性接头的回复扭矩，产生微镜24的特定倾斜。为此，镜电极60之间和控制电极E₁、E₂和E₃之间所施加的电压越大，这些相互吸引越强烈，且镜表面58在各个控制电极E₁、E₂或E₃的方向上倾斜得越厉害。

因而，能够通过所施加电压的幅度来调节微镜24的倾斜。在所表示的示范性实施例中，为此目的所需的电压位于0V与200V之间、优选位于0V与100V之间的范围内，并应当能够以0.05V的步长、优选更小的步长精确调节，以便微镜24的倾斜角可以足够的精度可调整。

由于静电力与所施加的电压的符号无关，在其他示范性实施例中也可以使用负电压。此外，独立于可控电压外，偏置电压可以已经施加到电极上，该偏置电压相应改变可控电压的必要范围。

在图4的下区中，示出针对该目的所需的功率电子装置44的一些电路部件。

由三个相同构造的驱动器产生在三个控制电极E₁、E₂和E₃与镜电极60之间施加的高电压，这里，驱动器62的输出连接到镜电极60并且在每个情况中连接到控制电极E₁、E₂和E₃中的一个。

通过要放大的输入信号，每个驱动器62继而接收数模转换器单元64的模拟输出信号，下面将参照图5和图6更具体地说明该数模转换器单元64。

三个数模转换器单元64链接到公共数字数据总线66并由公共数据总线66接收要输出的模拟信号，该模拟信号为数字信息的形式。针对驱动若干镜单元42的目的，数据总线66可以在功率电子装置44内延展。

由于所有镜单元的驱动器62和数模转换器单元64的电子电路在功率电子装置44中基本相同地重复，除了外围寻址电路以外，这些能够以紧凑方式在特定用途集成电路(ASIC)中实现。具体地，具有相关联的数模转换器单元64的每个驱动器62可以紧凑方式构建为一单元。

利用双部分数模转换构思的控制和调整

图5示出控制和调整方案，该控制和调整方案概述多镜阵列22的单个微镜24的倾斜的开环控制和闭环控制。

如已提及，数字控制和调整装置46中的电路的大量部分实现为数字电路或程序，以便在驱动微镜24的过程中获得尽可能高的灵活性。结果，取决于需要，可易于集成其他算法或无需特定开环控制部件或闭环控制部件。所示的控制和调整方案因此仅示出示范性变体，其可以通过省略或添加部件来改变。

如从图5的控制和调整方案中明显的是，包含在驱动电子装置44中的、用于将数字信息转换成模拟信号的数模转换器单元64表现了粗数模转换器68、精数模转换器70以及电压加法器72。

由于在图4所示的镜单元42的示范性实施例中，使用三个控制电极E₁、E₂和E₃，同样地，在图5的控制和调整方案中呈现了三个数模转换器单元64和三个驱动器62，其通过部分隐藏的虚线功能块示出。然而，为了简洁，下面的评论限制于控制电极E₁、E₂或E₃中的一个的驱动的代表。

两个数模转换器68、70的不同之处在于，精数模转换器70具有比粗数模转换器68高的分辨率，其中术语“分辨率”不指代输出值范围的子部的步长的数量(如在传统数模转换器的情况中)，而是直接涉及两个输出值之间的最小可能步长。所输出的精数模转换器70的模拟信号的最小可能步长因而比粗数模转换器68的小。较高的分辨率常常与较小最大电压范围相关，最大电压范围诸如例如从近似-5V到近似+5V。此外，当实现精数模转换器70时，注意确保精数模转换器70具有尽可能线性的转换器特性。

另一方面，粗数模转换器68的特征为较低的分辨率和大的最大电压范围。此外，如从下面的解释说明中将清晰的，在粗数模转换器68的情况中，转换器特性的线性要求不像精数模转换器70的情况中那样严格。在限制的情况中，转换器特性应当仅满足严格单调函数。

两个数模转换器68、70的输出连接到电压加法器72的输入，该电压加法器72在数模转换器单元64的输出继而输出经相加的总电压。从那里，经相加的总电压被传递到下面的驱动器62。

下面，将解释粗数模转换器68和精数模转换器70的示范性组合。

如已提及，对于微镜24通常需要0V与200V之间的电压。因此，在10位的粗数模转换器68(该10位的粗数模转换器68能够表示2¹⁰＝1024个不同输出值)的情况中，在驱动器62放大信号之后，产生大约0.2V的最小可能电压步长。为了精确驱动微镜24，模拟信号的这个分辨率太低。

因此，借助于电压加法器72，6位精数模转换器70的第二电压值加性地叠加到该粗数模转换器68输出的电压值上。在随后驱动器63放大信号之后，精数模转换器70的值的范围位于0V与1.3V之间。因此，利用2⁶＝64个不同输出值，精数模转换器70具有大约0.02V的分辨率(电压步长)。

借助于电压加法器72，通过两个数模转换器68、70的两个输出值的相加产生经相加的总电压，在利用该两级数模转换器构思放大信号后获得0.02V的相对分辨率。

为此，“相对分辨率”意味着总体数模转换器单元64仅在由精数模转换器70预设的小输出电压范围内具有0.02V电压步长的分辨率。这就是说，尽管总电压能够通过0.02V改变，但这并非通过粗数模转换器68相对于绝对总电压范围的非线性关系准确实现，因为粗数模转换器68的电压步长不总是相应于正好0.2V。

相反，理想数模转换器应当在总电压范围上具有固定的分辨栅格，该固定的分辨栅格应当使能例如63.22V的精密输出。但尤其在改变最高有效位的过程中，例如通过“开关电容器”技术工作的数模转换器，通常变化地表现出大的电压步长。因此，在10位的粗数模转换器68的情况中，作为规则，从01.1111.1110到01.1111.1111的转化发生的电压步长不同于从01.1111.1111到10.0000.0000的变化时的步长，因为在后者情况中，很多电容器必须充电。

然而，如果数模转换器单元64如这里与调整系统一起使用，用于调节微镜24的目的，则重要的不是数模转换器单元64的绝对分辨率，因为该调整连续地校正所输出的总电压。

在数模转换器的值的范围的上面选择的情况中，具有本身64个不同输出值的6位精数模转换器70叠加10位粗数模转换器68的近6个分辨率级。因此，借助于6位精数模转换器70，相应的调整具有如下结果，粗数模转换器68的电压的非线性关系以及暂时偏移不以干扰方式出现。

如图5的控制和调整方案进一步示出，在使用已经描述的两级数模转换器构思的情况中，闭环控制能够以尤为有利的方式与开环控制相组合。适于两级数模转换器构思，为此使用了双部分系统，其中控制粗数模转换器68而没有控制环，但利用控制环调整精数模转换器70。

图5中所示的控制和调整方案的上分支示出与开环控制相关的部分。

开环控制的主要构成部分是控制单元74，控制单元74可以是数字控制和调整装置46的部分并可以包含逆系统动态模型。以简化方式陈述，控制单元74经由受控系统的逆模型参与微镜24的反应，以改变驱动量并接着输出驱动量的适当优化次序，作为编码形式的数字信息。这里将驱动量理解为施加到控制电极的电压。

由该控制单元74输出的数字信息经由坐标变换单元76传送到各数模转换器单元64的粗数模转换器68。

坐标变换单元76的任务是保持微镜24的驱动方式相关于上游连接的控制单元74明显，微镜24的驱动方式例如为，微镜24是通过两个、三个还是四个驱动器驱动以及微镜24的倾斜角取决于驱动量的程度。

但是坐标变换单元76的功能也可以部分地由粗数模转换器68实现，或给定适当简单关系，完全由粗数模转换器68实现。因此，在静电式驱动器的情况中，微镜24的倾斜角对施加到驱动器的电压有大体的二次依赖关系，该依赖关系可以已经集成到粗数模转换器68的转换器特性中，从而可以无需坐标变换单元76。

此外，如图5中通过点划线所表示的，控制单元74连接到测量系统52的评价系统57。结果，评价系统57能够从控制单元接收信息，以便以此方式，例如在使用图案识别系统的情况中，将对在总体图案中搜索图案的搜索限制到较小的区域中。

通过由控制和调整方案的下分支示出的经由控制环的闭环控制包括调整器78、选择性的坐标变换单元80、精数模转换器70以及测量系统52，该测量系统52确定微镜24的实际倾斜角。

调整器78在其输入接收所谓控制偏移，该控制偏移导致期望的额定倾斜角和负再生的实际倾斜角之间的差。

此外，调整器78经由参数线82接收有关调整器78的调整参数的改变的信息。具体地，参数线82能够驱动为提供到开环控制和闭环控制的额定倾斜角或者其变化的函数。因此，闭环控制能够例如适配调节阶段或保持阶段期间的不同需求。

调整器78的输出信号经由坐标变换单元80施加到数模转换器单元64的精数模转换器70。每个精数模转换器70产生输出电压，该输出电压在电压加法器72中相加到来自开环控制的粗数模转换器68的输出电压。产生的相加总电压接着施加到微镜24的驱动器。

由于在正常情况中，闭环控制仅必须平衡掉作用在镜单元42上的小干扰z，且其因此能够减小到总电压的值的小范围，所以可能实现作为线性调整的闭环控制。出于同样的原因，在特定条件下，能够省略坐标变换单元80和精数模转换器70中的适配的转换器特性。

由于粗数模转换器68和精数模转换器70的输出值范围的如上所述的叠加，所以通过两个数模转换器68、70的输出电压的不同组合能够产生特定总电压。为了在开环控制部分中仍实现粗数模转换器68的所要求的输出电压和数字输入信息之间的清楚对应，通过控制单元74以及通过随后的坐标变换单元76选择粗数模转换器68的电压，使得电压变得尽可能靠近所要求的输出电压减精数模转换器70的值的范围的一半。这之后，借助于闭控制环选择精数模转换器70的输出电压，使得电压加法器72的输出的相加的总电压变得尽可能靠近所要求的输出电压，该所要求的输出电压施加在微镜24的控制电极E₁、E₂和E₃中的一个。结果，借助于精数模转换器70，关于所要求的输出电压成对称的调整范围对于闭环控制可行。

在改变额定倾斜角后，控制单元74在合适的情况下根据集成系统的适当动态模型来调节粗数模转换器68的输出电压。之后，如果额定倾斜角的更新变化待定，粗数模转换器68的电压仅再次变化。否则闭环控制完全经由精数模转换器68和相关联的控制环来实现。

具有终止准则的叠代控制环

如果作用在受控系统(即，镜单元42和功率电子装置44两者)上的干扰z足够小，则可以对于控制环的工作提供具有终止准则的叠代方法。

在该情况中，如上，首先通过控制单元74实现粗数模转换器68的输出电压。然而，控制环接着没有依照无尽得控制环工作，而是在第一步骤中，通过精数模转换器70，在微镜24的控制电极E₁、E₂或E₃施加的总电压借助于调整器78调整。之后，借助于测量系统52，确定实际倾斜角并将其与额定倾斜角相比较。如果在该过程中建立的控制偏移落在预设值以下，则控制环终止且保持两个数模转换器68、70的两个输出电压。如果控制偏移大于预设值，则执行精数模转换器70的输出电压的改变的另一步骤。这被重复直到控制偏移落在预设值以下或已经达到预设的最大叠代数。

由于终止准则，相比无尽重复的控制环的情况，在数字控制和调整设备46中需要较少的计算能力。解放出的计算能力能够用于另外的控制电极E1、E2或E3和微镜24，从而数字控制和调整装置46的总成本能够被减少。

通过测量系统的无锯齿效应的测量值记录

实现闭环控制需要微镜24的实际倾斜角的同时快速、鲁棒及精密测量。

在许多取样测量系统中，取样速率和发生测量的不确定性之间存在关系，为此，变化在这里用作量度，从而在较高取样速率，测量仅利用增加的变化才是可行的。因而，每镜的较长测量时间导致了测量值的较低变化，即，测量值的测量的较低不确定性。

因此，在测量系统中，常常设立测量值的变化的上限，开始于测量值的所要求的精度，接着确定测量系统的最大取样速率。

另一方面，尼奎斯特定理陈述，为了记录具有特定频率的信号的目的，必须以至少两倍快的取样速率进行取样，由于否则的话，产生所谓锯齿效应，且信号被记录为具有较低伪频率的拍频(beat)。由于作为具有PT2响应的机械系统的镜系统在很多情况中是限带的，即，所发生的镜的干扰或振荡有最大频率，最小取样速率根据尼奎斯特定理通过镜系统的带宽来确定。

因而，无锯齿效应取样(即，高取样频率)和低变化(低的测量不确定性)的需要彼此相冲突。

如从图6明显的是，为了规避已经描述的问题的目的，信号处理级83连接在测量系统52的下游，该信号处理级83例如能够实现为算法的形式，也作为数字控制和调整设备46的部分。

信号处理级83在其输入接收来自测量系统52的原始取样值αi，并在其输出，输出经滤选取样值β_i，该经滤选取样值β_i接着用在数字控制和调整设备46的闭环控制中，用于反馈的目的。

信号处理级83可以包括多种滤选器方法，用于从受不确定性影响的取样值α_i计算经滤选取样值β_i。因此，能够采用例如所谓FIR滤选器(有限脉冲响应滤选器)。FIR滤选器是离散的、通常在数字上实现的滤选器，其提供有有限长度的脉冲响应。但是其他滤选器，诸如例如二项式、高斯或IIR滤选器以及其他低通滤选器也能够用在信号处理级83中。

在应用FIR滤选器的情况中，经滤选取样值β_i是以往取样值α_i和当前取样值α_i的线性组合。

${\mathrm{\β}}_i=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{c}_k{\mathrm{\α}}_{i-k}=\[c_0...c_{N-1}\]{\[{\mathrm{\α}}_{i-k}...{\mathrm{\α}}_{i-N+1}\]}^T---\left(1\right)$

现在假设取样值α_i具有变化σ² _α且α_i的不确定性不相关，则经滤选取样值β_i的变化σ² _β满足：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\β}}^2=\[c_0...c_{N-1}\]{\[c_0...c_{N-1}\]}^T{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}}^2=\left(\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{c}_k^2\right){\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}}^2---\left(2\right)$

为了获得具有减少变化的取样值，使用矩形带通滤选器，即所有滤选器系数c_k等于1/N。结果，经滤选取样值的变化满足：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\β}}^2=\left(\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Σ}}\frac{1}{N^2}\right){\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}}^2=N\frac{1}{N^2}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}}^2=\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}}^2}{N}----\left(3\right)$

这就是说，经滤选取样值β_i具有原始取样值α_i的变化的N分之一。在使用矩形带通滤选器的情况中，经滤选取样值β_i等于以往N个原始取样值α_i的算术平均值。

代替现在直接以取样速率f操作测量系统，在该取样速率f，原始取样值α_i的所要求变化σ² _α未被超出，有利地将取样速率增加N倍且并且对于原始取样值α_i接受规范外的增加(常为N倍)变化σ² _α。在该情况中，假设取样速率中的变化仅仅改变测量系统52的变化。测量值的期望值设为与取样值无关。

由于信号处理级83中的数字滤选，所以经滤选取样值β_i的变化则减少近似1/N的因数，如所示，即再次获得原始所要求的变化。N倍取样速率能够以不再发生锯齿效应的方式来选择(参见尼奎斯特定理)。

经滤选取样值β_i现在处于N倍取样速率N＊f,且由于低通滤选而具有减少的带宽。由于所谓下采样，采样速率能够在合适的情况下再次减少而不增加测量值的变化。结果，具有原始所要求的变化的采样值处于取样速率f而没有锯齿效应或具有明显减少的锯齿效应。

原理上，抗锯齿效应滤选相应地实现为数字滤选器，且同时利用用于“抵消”增加的变化的所谓过采样，结果，可以使用具有较低边缘陡度的滤选器。

在通过测量系统52记录实际倾斜角的过程中，避免锯齿效应的另一可能性基于以随机时间间隔(具体地以非周期时间间隔)记录测量值。由于避免了测量值的严格周期记录的事实，过高频率不以低频率的锯齿效应拍频来表现自身，这将是不利的，尤其对于随后闭环控制的稳定性是不利。

数据总线

图7中示出能够减少功率电子装置44的布线复杂性的一种可行方法。在该示范性实施例中，数字信息也在数模转换器单元64内在公共数据总线66上发送到粗和精数模转换器68、70。在该过程中，集成在两个数模转换器68、70内的电路从数据总线66选择旨在用于相应转换器的信息。结果，布线复杂性仅略增加，尽管是两级转换器构思。

电子驱动器

图8示出在功率电子装置44中使用的驱动器62的示意图，该驱动器62是在上游连接有微分级86的积分驱动器级84的问题。

在驱动器62施加的输入信号首先传递到微分级86，接着在微分级86的输出施加的微分信号提供给积分驱动器级84。

在后者中，通过结合两个电压-电流转换器92和94以及电容器98(该电容器旨在表示控制电极E₁、E₂或E₃与镜电极60之间的电容)上的当前镜电路96的两个绝对值元件88和90，进行源自微分级86的信号的整合。

为了保护微电子部件避免静电放电的目的，在当前镜电路和积分驱动器级84的输出端之间提供ESD部件100。

图9以框图的方式示出根据本发明的驱动器62，其中已表示了在各个部件的输入施加的信号的示范性信号形状。

在微分级86的输入，施加电压突变，该电压突变在微分之后作为类delta函数传送到积分驱动器级84。在作为功率放大的、积分驱动器级84的电压-电流转换之后，信号提供给作为积分器的电容器98。因此，在镜电极和相应的控制电极E₁、E₂或E₃之间，获得放大的步进电压信号。

在上面所示的示范性实施例中，模拟信号已经传递到微分级86。然而，微分也可以在数模转换之前实现，从而微分级86也可以布置在数模转换器68、70的上游。具体地，微分级86可以已经作为算法集成到数字控制和调整装置46中。

电子驱动器的实施

下面，将参照图10说明为什么在所述示范性实施例中选择经由微分级86和积分驱动器级84的较复杂路径而不选择传统的“A类”驱动器电路。

为此，图10示出根据当前技术的驱动器62的主要部分的电路图和ASIC中的可能实施布局。

在ASIC中实施驱动器62的情况中，在上电路图中被虚线环绕的高电压区域120的空间需求尤为显著，因为所述区域由于发生高电流和电压的原因而大大分享了电路的总体空间需求。

在传统驱动器电路(“A类”电路)中，放大的高输出电压借助于由参考标记nd25a表示的晶体管并借助于电阻器rpd来产生。为了在其线性放大范围内操作晶体管，由于该原理，在该情况中，静态漏电流从外部提供的高电压HV(电源电压)通过晶体管nd25a和电阻器rpd流向地，这在电阻器rpd中产生以热为形式的大的功率损耗。在该情况中，电阻器rpd必须是近似5MΩ的高阻抗且因而在驱动器电路中占据了大量空间，如从实施布局中明显的。

对于ASIC实施，端子接触垫、用于保护避免静电放电的ESD部件100、多晶硅-多晶硅电容器(poly-polycapacitor)cpp以及在实施面积的边缘设置的布线区域106，与用于低电压范围所需的面积104一起，实现800μm乘1000μm的总尺寸。

当设计多镜阵列24时，必须注意确保驱动器62的面积需求小于微镜24的面积(具体地，一半大)，因为否则的话，给定多个微镜24，在端子设计中会发生问题。因为如果驱动器62的空间需求超过微镜24的空间需求的话，则驱动器距分配到它们的微镜24的距离是变化的，必须为它们附加提供端子引线，这进一步增加电路的空间需求并具体导致信号传播时间的变化。

为了减小驱动器62的空间需求，因此图11给出根据本发明的驱动器62的电路图和可行的实施布局，该驱动器62使用微分级86和积分驱动器级84。

尽管电路初看上去更复杂，从实施布局明显的是，ASIC中电路的总体空间需求明显地减少到800μm乘650μm，由于省略了电阻器rpd。

如从电路图和实施布局明显的是，根据本发明，驱动器62的当前镜电路96需要两个nd25a类型的晶体管(其相应地由参考标记nd25a表示)，以及两个pha类型的晶体管。然而，这四个晶体管的空间需求小于传统驱动器电路的情况中的电阻器rpd的空间需求，从而电路的总体空间需求较小且因而可以实现具有较小微镜24的多镜阵列22。

总结

上述方法和装置能够具有略微变化，也能够利用若干驱动器与EUV光刻系统或其他光学系统结合使用。例如，在具有变形表面的镜的情况中，在该系统中需要利用多个传感器通道和驱动通道的监视和驱动。

Claims (6)

1.监视多镜阵列(22)中的多个镜(24)的镜位置的方法，其包括如下步骤：

a)确定取样速率，以该取样速率通过测量系统(52)测量测量值，从而所述测量值呈现有位于给定规范内的变化；

b)以N倍取样速率和相应增加的变化来取样，其中所述N倍取样速率被选择以不再发生锯齿效应；

c)通过平均来滤选以N倍取样速率呈现的测量值，使得因而所获得的滤选值呈现有所述给定规范内的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)，根据尼奎斯特定理确定所述N倍取样速率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)，使用有限脉冲响应滤选器(FIR滤选器)以滤选所述测量值。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用矩形带通滤选器以滤选所述测量值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用矩形带通滤选器以滤选所述测量值。

6.微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统包括布置为多镜阵列(22)的多个镜(24)，所述系统包括测量和调整所述镜的倾斜动作的测量和调整系统，其中所述测量和调整系统配置为在随机时间间隔测量所述倾斜动作。