CN113366320A - 电子系统、加速度计、校准方法、光刻设备和器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子系统,所述电子系统用于具有压电元件和第一机械共振频率的加速度计,所述电子系统包括:a)阻尼电路,所述阻尼电路被配置成:‑接收来自所述压电元件的加速度信号,‑以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅;以及‑产生经减幅的加速度信号,b)扩展器,所述扩展器被配置成:‑接收经减幅的加速度信号;‑扩展频率响应;以及‑输出经扩展的经减幅的加速度信号,其中所述扩展器被配置成具有与经减幅的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月4日递交的欧洲申请19155204.1的优先权,所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于加速度计的电子系统、包括这样的电子系统的加速度计、用于所述加速度计的所述电子系统的校准方法、光刻设备、以及使用光刻设备的器件制造方法。
背景技术
光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。例如,可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下,可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成于所述IC的单层上的电路图案。可以将此图案转印到衬底(例如,硅晶片)上的目标部分(例如,包括一部分管芯、一个或若干个管芯)上。所述图案的转印典型地通过将图案成像到设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层来进行。通常,单个衬底将包括被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括:所谓的步进机,在所述步进机中,通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分;和所谓的扫描器,在所述扫描器中,通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与所述方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每个目标部分。也可以通过将所述图案压印到衬底上而将所述图案从所述图案形成装置转印到所述衬底上。
在所述光刻设备中,例如,出于主动减幅和/或诊断目的,可能需要所述光刻设备的物体的位置、取向、速度、加速度和/或跳动的准确且低噪声的测量。所述光刻设备的目的可以例如是被构造成支撑所述图案形成装置的支撑件、构造成保持所述衬底的衬底台、所述投影系统的元件和/或测量框架或支撑框架的框架构件。
为了测量加速度,可以使用低噪声的压电加速度计,所述压电加速度计典型地是相对大的并且遭受相对低的第一机械共振频率,从而限制其有用频率范围。
扩展所述有用频率范围的显而易见的解决方案可以是通过降低在所述加速度计中使用的质量来增加所述第一机械共振频率。然而,虽然较小的加速度计具有较大有用频率范围的优点,但是副产品是显著较高的噪声。
发明内容
期望提供一种允许在经扩展的频率范围上进行低噪声测量的加速度计。
根据本发明的实施例,提供一种用于具有压电元件和第一机械共振频率的加速度计的电子系统,所述电子系统包括:
a)阻尼电路,所述阻尼电路被配置成:
-接收来自所述压电元件的加速度信号;
-以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅;以及
-产生经减幅的加速度信号,
b)扩展器,所述扩展器被配置成:
-接收所述经减幅的加速度信号;
-扩展所述频率响应;以及
-输出经扩展的经减幅的加速度信号,
其中所述扩展器被配置成具有与经减幅的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。
根据本发明的另一实施例,提供一种加速度计,所述加速度计包括质量体、连接至所述质量体的压电元件、和连接至所述压电元件的电子系统,其中所述加速度计具有第一机械共振频率,其中所述电子系统包括:
a)阻尼电路,所述阻尼电路被配置成:
-接收来自所述压电元件的加速度信号;
-以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅;以及
-产生经减幅的加速度信号,
b)扩展器,所述扩展器被配置成:
-接收所述经减幅的加速度信号;
-扩展所述频率响应;以及
-输出经扩展的经减幅的加速度信号,
其中所述扩展器被配置成具有与经减幅的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。
根据本发明的另外的实施例,提供一种用于校准根据本发明的加速度计的电子系统的方法,包括以下步骤:
a.测量所述经减幅的加速度信号的实际频率响应;
b.比较所述实际频率响应与期望的频率响应;
c.基于步骤b.的结果,确定扩展器设定的值以利用经扩展的经减幅的加速度计信号来获得期望的频率响应;以及
d.将所述扩展器设定设置成所确定的值。
根据本发明的又一实施例,提供一种用于校准包括根据本发明的电子系统的加速度计的方法,其中所述阻尼电路包括与所述压电元件串联连接的电阻器和电感器,以与所述压电元件的电容器一起形成电阻器-电感器-电容器电路,所述方法包括以下步骤:
a.测量所述第一机械共振频率及其振幅;
b.确定所述电阻器-电感器-电容器电路的电阻器和电感器的值以将所述第一机械共振频率减幅至期望的水平;以及
c.将所述电阻器和电感器设置成所确定的值。
根据本发明的另外的实施例,提供一种测量系统,所述测量系统包括根据本发明的加速度计。
根据本发明的另一实施例,提供了一种光刻设备,包括:
-致动系统,所述致动系统用以定位物体;
-测量系统,所述测量系统用以测量所述物体的位置量;以及
-控制系统,所述控制系统用以基于所述测量系统的输出来控制所述致动系统,
其中所述测量系统包括根据本发明的加速度计。
根据本发明的另外的实施例,提供了一种器件制造方法,其中使用了根据本发明的光刻设备。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图、仅通过举例的方式来描述本发明的实施例,在附图中相对应的附图标记表示指示相对应的部件,并且在附图中:
-图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备;以及
-图2示意性地描绘了根据本发明的实施例的加速度计;
-图3示意性地描绘了根据本发明的实施例的电子系统;
-图4示意性地描绘了可以在图3的所述电子系统中使用的回转器电路;
-图5示意性地描绘了根据本发明的另一实施例的电子系统;
-图6示意性地描绘了根据本发明的电子系统的扩展器的可能的频率响应;以及
-图7示意性地描绘了在实际示例中所述加速度信号、经减幅的加速度信号和经扩展的经减幅的加速度信号的频率响应。
具体实施方式
图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括:
-照射系统(照射器)IL,配置成用于调节辐射束B(例如,紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)。
-支撑结构(例如掩模台)MT,构造成用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA,并与被配置用于根据特定的参数准确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连;
-衬底台(例如,晶片台)WTa或WTb,构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且与配置用于根据特定的参数准确地定位衬底的第二定位装置PW相连;和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS,配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件,诸如折射式、反射式、磁性式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件、或其任意组合,以引导、成形、和/或控制辐射。
所述支撑结构MT支撑所述图案形成装置MA,即承载所述图案形成装置MA的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置MA是否被保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持所述图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台,例如,其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置MA位于所期望的位置上(例如相对于投影系统PS)。在这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示可以用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便于在衬底W的目标部分上产生图案的任何装置。应当注意,被赋予辐射束的图案可能不与在衬底W的目标部分上的所期望的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常,被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应,诸如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。
所述图案形成装置MA可以是透射型或反射型的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻术中是公知的,并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置,所述小反射镜中的每个小反射镜可以分立地倾斜,以便沿不同的方向反射入射的辐射束。被倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
在本文中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖全部类型的电磁辐射,包括:紫外(UV)辐射(例如,具有或约为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如,具有在5至20nm范围内的波长),以及粒子束(诸如离子束或电子束)。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任何类型的投影系统,所述投影系统的类型可以包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合,如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空的其它因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所描绘,所述设备是透射型的(例如,采用透射型掩模)。可替代地,所述设备可以是反射型的(例如,采用如上所述类型的可编程反射镜阵列,或采用反射型掩模)。
光刻设备可以是具有两个(“双平台”)或更多个衬底台(和/或两个或者更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中,可以平行地使用额外的台,或者可以在一个或者更多个台上执行预备步骤的同时,而一个或更多个其它台被用于曝光。图1的示例中的两个衬底台WTa和WTb是这种情形的图示。能够以独立的方式来使用本文中所披露的本发明,但是特别的,本发明可以在单平台或多平台设备的预曝光测量平台中提供额外的功能。
所述光刻设备也可以是这种类型:其中衬底W的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖,以便于填充投影系统PS和衬底W之间的空间。浸没液体还可以施加至光刻设备的其它空间,例如在图案形成装置MA和投影系统PS之间。众所周知,在本领域中浸没技术能够用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(诸如衬底W)浸入到液体中,而是“浸没”仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统PS和衬底W之间。
参考图1,照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该辐射源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当所述辐射源SO为准分子激光器时)。在这种情况下,不会将所述辐射源SO看成构成光刻设备的一部分,且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD,将所述辐射束从所述辐射源SO传到所述照射器IL。在其它情况下,所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称为辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常,可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外,所述照射器IL可以包括各种其它部件,诸如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束,以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到被保持在支撑结构MT(例如,掩模台)上的所述图案形成装置MA(例如,掩模)上,并且由所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过所述图案形成装置MA之后,所述辐射束B穿过投影系统PS,所述投影系统PS将束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如,干涉仪器件、线性编码器或电容器传感器),可以准确地移动所述衬底台WTa/WTb,例如以便于将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地,例如在从掩模库的机械获取之后,或在扫描期间,可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径准确地定位所述图案形成装置MA。通常,可以借助于形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现所述支撑结构MT的移动。类似地,可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WTa/WTb的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反),所述支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连,或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分,但是它们可以位于多个目标部分(这些被称为划线对准标记)之间的空间中。类似地,在将多于一个管芯设置在所述图案形成装置MA上的情况下,所述掩模对准标记M1、M2可以位于所述管芯之间。
所描绘的设备可以至少被用于扫描模式,其中在对所述支撑结构MT和所述衬底台WTa/WTb同步地进行扫描的同时,将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即,单一的动态曝光)。衬底台WTa/WTb相对于所述支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中,曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向),而所述扫描移动的长度决定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。
除了所述扫描模式之外,所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种:
1.在步进模式中,在将所述支撑结构MT和所述衬底台WTa/WTb保持为基本静止的同时,将被赋予至所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后将所述衬底台WTa/WTb沿X方向和/或Y方向移位,使得可以对不同的目标部分C曝光。在步进模式中,曝光场的最大大小限制了在单次静态曝光中被成像的所述目标部分C的大小。
2.在另一模式中,将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止状态,并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时,对所述衬底台WTa/WTb被进行移动或扫描。在这种模式中,通常采用脉冲辐射源,并且在所述衬底台WTa/WTb被的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间,根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(诸如,如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变形例,或完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双平台类型,其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站—曝光站和测量站—在曝光站和测量站之间所述衬底台可以被交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处被进行曝光时,另一衬底可被装载到测量站处的另一衬底台上使得可以执行各种预备步骤。所述预备步骤可以包括使用水准传感器对衬底的表面进行绘制和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标记的位置。这能够实现所述设备的生产量显著增加。如果当衬底台处于测量站以及处于曝光站时,位置传感器IF不能测量所述衬底台的位置,则可以设置第二位置传感器来实现在两个站处追踪所述衬底台的位置。
所述设备还包括控制所描述的各种致动器和传感器的所有移动和测量的光刻设备控制单元LACU。控制单元LACU也包括用于实施与所述设备的操作相关的所期望的计算的信号处理和数据处理能力。实际上,控制单元LACU将被实现为许多子单元的系统,每一子单元处置所述设备内的子系统或部件的实时数据采集、处理和控制。例如,一个处理子系统可以专用于衬底定位装置PW的伺服控制。分立的单元甚至可以处置粗略和精确致动器,或不同轴。另一单元可能专用于位置传感器IF的读出。对所述设备的总控制可以由中央处理单元控制,该中央处理单元与这些子系统处理单元通信、与操作员通信,且与在光刻制造过程中涉及的其它设备通信。
所述光刻设备还可以包括测量系统,所述测量系统用于测量所述光刻设备内的物体的位置、速度、加速度和/或跳动。在图1中示出的示例中,第一测量系统MS1被描绘用于测量所述投影系统PS的元件的位置量(诸如相对位置或绝对位置)、速度、加速度和/或跳动。第二测量系统MS2被描绘用于测量所述光刻设备的框架的位置量(例如,相对位置或绝对位置)、速度、加速度和/或跳动。
所述第一测量系统MS1和第二测量系统MS2可以例如被用于主动减幅。在那种情况下,所述测量信号被提供至控制系统(例如,控制单元LACU),从而允许所述控制系统基于所述测量信号来控制致动系统。所述致动系统可以被控制以定位所述物体,使得例如扰动被补偿和/或振动移动被减少。
替代地或另外,所述第一测量系统MS1和第二测量系统MS2可以被用于诊断目的。
独立于所述第一测量系统MS1和第二测量系统MS2的应用,所述测量系统可以包括如将在下文描述的根据本发明的实施例的加速度计。
图2示意性地描绘了根据本发明的实施例的加速度计AC。所述加速度计AC包括质量体M和基座BA,所述质量体M和基座BA经由被象征性地由弹簧元件指示的压电元件PE彼此连接。所述压电元件PE产生加速度信号,所述加速度信号代表质量体M相对于所述基座BA的相对位移x。由于所述压电元件大致具有弹簧的特性,则所述第一机械共振频率存在于等于ω=√(k/m)的频率处。所述位移x与所述基座BA的加速度成比例,基本上达到这个第一机械共振频率。由于这个比例,高达这个第一机械共振频率的频率范围可以被称为有用频率范围。在本说明书的情境内,扩展所述频率响应因而指的是增加存在这种比例的频率范围,即,因而指的是扩展所述有用频率范围。
图3示意性地描绘了根据本发明的实施例的电子系统ES,所述电子系统ES可以被用于基于图2的所述加速度计的压电元件的加速度信号来输出测量信号。所述压电元件PE具有在图3中被指示为电容器Cp的电容器,使得由所述压电元件PE所提供的所述加速度信号是所述电容器Cp上的信号ua。所述加速度信号ua表示所述压电元件PE上的电压或储存在所述压电元件PE中的电荷。
所述电子系统ES包括阻尼电路DC和串联布置的扩展器EX。所述阻尼电路被配置成接收来自所述压电元件PE的所述加速度信号ua。所述阻尼电路DC的功能是以电学方式减幅即使所述加速度计的第一机械共振频率的振幅减幅并且产生经减幅的加速度信号ud。
在图3的实施例中,通过将电阻器R和电感器L与所述压电元件PE串联地连接以与所述压电元件PE的电容器Cp形成电阻器-电感器-电容器电路RLC来实现对所述第一机械共振频率的振幅的减幅。通过将所述电阻器-电感器-电容器电路RLC的电子共振频率匹配至所述第一机械共振频率,所述经减幅的加速度信号ud中的所述第一机械共振频率的振幅相对于所述加速度信号ua中的所述第一机械共振频率的振幅被降低。
所述阻尼电路DC还包括电容器Cr和用以放大所述加速度信号的放大器AM。明确注意的是,图3是所述实施例的示意图。在实践中,所述电子系统可包括用以处理所述加速度信号的额外的或等效的电气部件,如在信号处理领域已知的。
所述扩展器EX被配置成接收所述经减幅的加速度信号ud,以扩展所述频率响应,并且输出经扩展的经减幅的加速度信号ue。为此,所述扩展器被配置成具有与阻尼后的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。由此,经扩展的经减幅的加速度信号ue与图2的所述基座BA的加速度大致成比例的频率范围大于所述加速度信号ua与图2的所述基座BA的加速度大致成比例的频率范围。换句话说,所述加速度计的频率响应已经被扩展。
图3的所述电子系统ES的优点在于,所述频率响应被扩展而不需要调整或改变所述加速度计本身。因此,与通过降低质量体M的质量来扩展所述频率响应的显而易见的解决方案相比,当前在扩展了所述频率响应的同时保持了与相对大的/重的加速度计相关联的良好的特性。这些良好的特性原则上比由所述扩展器EX在较高频率可能引入噪声更重要,使得即使在扩展所述频率响应之后,所述噪声水平也优于相对应的较小的加速度计。
图3的所述电子系统ES的另一优点是,当使用多个类似的加速度计时,即,具有大致相同的质量体M、大致相同的压电元件、以及因此类似的第一机械共振频率时,类似的电子系统ES可以被用于每个加速度计,其中所述阻尼系统被匹配/调谐至所述加速度计的特定值,所述特定值可以由于制造公差等而略微变化,以遍及所有加速度计上提供所述经减幅的加速度信号的明确限定的振幅,使得相同的扩展器可以被用于保存校准时间的所有电子系统。
换句话说,测量系统可以具备根据本发明的实施例的第一加速度计和根据本发明的实施例的第二加速度计,其中所述第一加速度计和第二加速度计大致具有相同的质量体、相同的压电元件和类似的第一机械共振频率,其中所述第一加速度计和第二加速度计的电子系统包括相同的扩展器,并且其中所述第一加速度计和第二加速度计的电子系统的阻尼电路已经被调谐至所述第一机械共振频率及其振幅的特定值。
图3的所述电子系统的另外的优点在于,所述阻尼电路DC可以是相对简单的,例如如图3中示出的,从而运用了所述压电元件PE可以同时被用作用以使所述第一机械共振频率减幅的致动器的事实。
在实践中,当将所述电阻器-电感器-电容器电路RLC的电子共振频率匹配至所述第一机械共振频率需要相对大的电感器值时,绕线电感器可能变为不可行的或不需要的。在实施例中,图3中的所述电感器L被所谓的回转器电路(如图4中示出的)替换,从而允许产生等于大电感器的阻抗。所述回转器电路包括彼此连接的放大器AM2、两个电阻器RL、R2和电容器C(如图4中示出的),使得可以获得RL*R2*C的电感器值。
图5示意性地描绘了用于根据本发明的另一实施例的如图2中示出的加速度计的电子系统ES。再次使用电容器Cp来指示所述压电元件PE的电容器,使得由所述压电元件PE所提供的所述加速度信号是所述电容器Cp上的信号ua。
所述电子系统ES包括传感器电路SC,所述传感器电路SC包括放大器AM和电容器Cr。所述传感器电路SC被配置成接收所述加速度信号ua,并且在这个实施例中放大所述信号以提供测量信号um。应注意,所述传感器电路被非常示意性地描绘并且可以包括用以处理所述加速度信号ua的其它部件。
所述电子系统ES还包括阻尼电路DC,所述阻尼电路DC包括具有放大器AM3的反馈回路FL,所述反馈回路FL基于所述测量信号um向所述压电元件施加电压以便以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅。这里,再次应注意,所述阻尼电路可以包括除所述放大器AM3之外的和/或替代所述放大器AM3的部件,以提供期望的反馈,从而取决于要求和实际考虑因素来使所述第一机械共振频率减幅。
根据图5的实施例的所述电子系统ES的优点在于,所述阻尼电路DC对所述压电元件PE和所述质量体M的特定值的变化较不敏感,使得类似的或甚至相同的阻尼电路DC可以被用于多个加速度计,而不必担心由于制造公差和/或所述加速度计随时间变化的漂移性质所导致的相互变化。所述阻尼电路DC将在任何情况下都提供彼此大致类似的经减幅的加速度信号ud,从而再次允许使用关于图3所描述的相同的扩展器。
图3和图5的实施例中的扩展器EX具有类似的功能并且可以是模拟的、数字的、或其组合。因此,在实施例中,所述扩展器EX包括一个或更多个模拟滤波器、一个或更多个数字滤波器、或一个或更多个模拟滤波器与一个或更多个数字滤波器的组合。
图6描绘了可以在根据本发明的电子系统中使用的示例性扩展器的频率响应。所述频率响应示出了在低频率下或多或少成比例的部分PO1(其可以替代地被称为大致平坦的响应),这是有利的,因为在那种情况下所述扩展器将对所述加速度计的低频响应具有最小影响。
所述频率响应还示出了在第一电子反共振频率FAP情况下的反共振峰部AP,以大致补偿所述加速度计的经减幅的第一机械谐振峰值。所述第一电子反共振频率FAP与第二高频率F2之间的第二部分频率响应PO2是与所述经减幅的加速度信号的相对应的频率响应大致相反的。在此实施例中,高于所述第二频率F2的所述频率响应的第三部分PO3又是成比例的(即,平坦的),并且可以最终逐渐减小至零以避免引入太多噪声。然而,针对本发明的应用,所述第三部分实际频率响应PO3是较不相关的或根本不相关的。
图7示意性地描绘了示出根据本发明所述电子系统ES对加速度计的所述加速度信号的影响的三个频率响应。第一频率响应FR1示出了使用常规传感器电路在不减幅和扩展所述频率响应的情况下所述加速度信号的频率响应。所述第一机械共振频率和相对应的峰部是能够清楚地识别的。
第二频率响应FR2示出了使用根据本发明的实施例的阻尼电路DC的效果。如可以看出的,在所述第一机械共振频率情况下的振幅已经被降低,优选地被降低至明确限定的值。
第三频率响应FR3示出了将具有如图7中所示出的频率响应的扩展器应用至具有被匹配至所述第一机械共振频率的所述第一电子反共振频率的所述经减幅的加速度信号。结果是:在所述第二频率F2情况下具有第一阻尼共振且在较低频率情况下具有成比例的(即,平坦的)部分的频率响应,由此扩展了所述加速度计的频率响应、而不必以机械的方式改变、替换或调整所述加速度计。
虽然对于本发明的应用来说本身不是必须的,但是所述电子系统ES可以包括输入件(见图3至图5中的输入件IP),所述输入件待被连接至所述压电元件以接收所述加速度信号ua。类似地,所述电子系统ES可以包括输出件(见图3至图5中的输出件OP),所述输出件用以输出经扩展的经减幅的加速度信号或与其相对应的信号。
根据实施例,以下方法可以被用于校准如图3和图5中示出的电子系统ES:
a.测量所述经减幅的加速度信号ud的实际频率响应;
b.比较所述实际频率响应与期望的频率响应;
c.基于步骤b.的结果,确定扩展器设定的值以利用经扩展的经减幅的加速度计信号ue来获得期望的频率响应;以及
d.将所述扩展器设定设置成所确定的值。
根据实施例,以下方法可以被用于校准如图3中示出的电子系统ES:
a.测量所述第一机械共振频率及其振幅;
b.确定所述电阻器-电感器-电容器电路的电阻器和电感器的值以将所述第一机械共振频率减幅至期望的水平;以及
c.将所述电阻器和电感器设置成所确定的值。
在实施例中,对于包括根据本发明的多个类似的加速度计的测量系统,仅针对一旦所述加速度计和所述扩展器设定中的一个被复制至其它加速度计时才执行用以校准所述扩展器的方法,同时针对每个加速度计执行用以校准所述阻尼电路的方法。
在一些上文的示例和实施例中,多个加速度计已经被描述为测量系统的一部分。这包括所述测量系统的许多配置。所述多个加速度计可以全部沿同一方向(自由度)、但是相对于不同的物体或物体的不同的部分来测量。然而,所述多个加速度计也可以沿不同方向(即,沿不同的自由度)相对于同一物体来测量。作为示例,所述测量系统可包括一个或更多个传感器壳体,所述一个或更多个传感器壳体将被用于不同的物体或所述同一物体的不同部分,其中每个传感器壳体包括用以沿正交的自由度来进行测量的两个或三个加速度计,并且其中所述传感器壳体包括用以扩展所述两个或三个加速度计的频率响应的相应的电子系统。所述相应的电子系统可例如被设置在同一电路板上和/或可以出于效率原因而共享部件(例如,电源等)。
虽然在本文中可以具体提及所述光刻设备在IC制造中的使用,但是应理解,这里所述的光刻设备可以具有其它应用,诸如制造集成光学系统、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。本领域技术人员将理解,在这些替代应用的情境中,本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的所述衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道或涂覆显影系统(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对经曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在适用的情况下,可以将本文的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外,所述衬底可以被处理一次以上,例如以便用于产生多层IC,使得本文中使用的术语衬底也可以表示已经包含多个经处理层的衬底。
虽然上文已经在光学光刻的情境中具体提及使用本发明实施例,但是应理解,本发明的实施例可以用于其它应用,例如压印光刻,并且在情境允许的情况下,不限于光学光刻。在压印光刻中,图案形成装置中的形貌限定了产生在衬底上的图案。所述图案形成装置的形貌可以被按压印到被供给至衬底的抗蚀剂层中,由此所述抗蚀剂通过应用电磁辐射、热、按压或者它们的组合而被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出抗蚀剂,在其中留下图案。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例,但是将理解,可以用与所描述的不同的方式来实践本发明。例如,本发明可以采取包含描述上述方法的机器可读指令的一个或更多个序列的计算机程序、或于存储有所述计算机程序的数据存储介质(例如,半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上文的描述旨在是示例性的而非限制性的。因而,对于本领域的技术人员将显而易见的是,在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下,可以对所描述的发明进行修改。
Claims (15)
1.一种用于具有压电元件和第一机械共振频率的加速度计的电子系统,所述电子系统包括:
a)阻尼电路,所述阻尼电路被配置成:
-接收来自所述压电元件的加速度信号;
-以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅;以及
-产生经减幅的加速度信号,
b)扩展器,所述扩展器被配置成:
-接收所述经减幅的加速度信号;
-扩展所述频率响应;以及
-输出经扩展的经减幅的加速度信号,
其中所述扩展器被配置成具有与经减幅的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。
2.根据权利要求1所述的电子系统,还包括待被连接至所述压电元件以接收所述加速度信号的输入件、以及用以输出经扩展的经减幅的加速度信号的输出件。
3.根据权利要求1或2所述的电子系统,其中,所述阻尼电路包括电阻器和电感器,所述电阻器和电感器待与所述压电元件串联连接以与所述压电元件的电容器形成电阻器-电感器-电容器电路,并且其中所述电阻器-电感器-电容器电路的电子共振频率被匹配至所述第一机械共振频率,其中所述电感器优选地由回转器电路形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子系统,还包括传感器电路,所述传感器电路被配置成输出代表所述压电元件上的电压或储存在所述压电元件中的电荷的测量信号。
5.根据权利要求1和4所述的电子系统,其中所述阻尼系统包括反馈回路,所述反馈回路被配置成基于所述测量信号向所述压电元件施加电压以使所述第一机械共振的振幅减幅。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子系统,其中,所述扩展器包括一个或更多个模拟滤波器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子系统,其中,所述扩展器包括一个或更多个数字滤波器。
8.一种加速度计,所述加速度计包括质量体、连接至所述质量体的压电元件、和连接至所述压电元件的电子系统,其中所述加速度计具有第一机械共振频率,其中所述电子系统包括:
a)阻尼电路,所述阻尼电路被配置成:
-接收来自所述压电元件的加速度信号;
-以电学方式使所述第一机械共振频率的振幅减幅;以及
-产生经减幅的加速度信号,
b)扩展器,所述扩展器被配置成:
-接收所述经减幅的加速度信号;
-扩展所述频率响应;以及
-输出经扩展的经减幅的加速度计信号,
其中所述扩展器被配置成具有与经减幅的第一机械共振频率相匹配的第一电子反共振频率,并且被配置成具有介于所述第一电子反共振频率与更高的第二频率之间的、与所述加速度计和所述阻尼电路的组合的相对应的频率响应大致相反的频率响应。
9.一种用于校准根据权利要求8所述的加速度计的电子系统的方法,包括以下步骤:
a.测量所述经减幅的加速度信号的实际频率响应;
b.比较所述实际频率响应与期望的频率响应;
c.基于步骤b.的结果,确定扩展器设定的值以利用经扩展的经减幅的加速度计信号来获得期望的频率响应;以及
d.将所述扩展器设定设置成所确定的值。
10.一种用于校准包括根据权利要求3所述的电子系统的加速度计的方法,包括以下步骤:
a.测量所述第一机械共振频率及其振幅;
b.确定所述电阻器-电感器-电容器电路的电阻器和电感器的值以将所述第一机械共振频率减幅至期望的水平;以及
c.将所述电阻器和电感器设置成所确定的值。
11.一种测量系统,包括根据权利要求8所述的加速度计。
12.根据权利要求11所述的测量系统,其中,所述加速度计是第一加速度计,其中所述测量系统还包括根据权利要求8所述的第二加速度计,其中所述第一加速度计和第二加速度计大致具有相同的质量、相同的压电元件和类似的第一机械共振频率,其中所述第一加速度计和第二加速度计的电子系统包括相同的扩展器,并且其中所述第一加速度计和第二加速度计的电子系统的阻尼电路已经被调谐至所述第一机械共振频率及其振幅的特定值。
13.一种光刻设备,包括:
-致动系统,所述致动系统用以定位物体;
-测量系统,所述测量系统用以测量所述物体的位置量;以及
-控制系统,所述控制系统用以基于所述测量系统的输出来控制所述致动系统,
其中所述测量系统包括根据权利要求8所述的加速度计。
14.根据权利要求13所述的光刻设备,还包括:
-照射系统,所述照射系统配置成调节辐射束;
-支撑件,所述支撑件构造成支撑图案形成装置,所述图案形成装置能够在辐射束的截面中对辐射束赋予图案以形成经图案化的辐射束;
-衬底台,所述衬底台被构造成保持衬底;以及
-投影系统,所述投影系统被配置成将经图案化辐射束投影至所述衬底的目标部分上,
其中所述物体是所述支撑件、所述衬底台、或是所述投影系统的元件。
15.一种器件制造方法,其中,所述器件制造方法使用根据权利要求13或14所述的光刻设备。
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