-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems, ein optisches System mit einer solchen Ansteuervorrichtung und eine Lithographieanlage mit einem solchen optischen System.
-
Es sind Mikrolithographieanlagen bekannt, die aktuierbare optische Elemente, wie beispielsweise Mikrolinsenarrays oder Mikrospiegelarrays aufweisen. Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Mit aktuierbaren optischen Elementen lässt sich die Abbildung der Maske auf dem Substrat verbessern. Beispielsweise lassen sich Wellenfrontfehler bei der Belichtung, die zu vergrößerten und/oder unscharfen Abbildungen führen, ausgleichen.
-
Für eine solche Korrektur mittels des optischen Elements bedarf es einer Erfassung der Wellenfront und einer Signalverarbeitung zum Ermitteln einer jeweiligen Position eines optischen Elements, durch welche sich die Wellenfront wie gewünscht korrigieren lässt. Im letzten Schritt muss das Ansteuersignal für ein jeweiliges optisches Element verstärkt und an den Aktuator des optischen Elements ausgegeben werden. Beispielsweise liegt das Ansteuersignal als eine digital kodierte Auslenkung des Aktuators vor, wobei die Auslenkung beispielsweise proportional zu der Ansteuerspannung ist. Zum Verstärken von Digitalsignalen werden beispielsweise Schaltverstärker verwendet, die intern mit einer Modulation des Ansteuersignals gesteuert werden. Die
US 7,746,935 B2 beschreibt eine Vorrichtung, die zum Ansteuern einer kapazitiven Last in Abhängigkeit eines digitalen Eingangssignals mittels eines Schaltverstärkers eingerichtet ist.
-
Schaltverstärker stellen eine effiziente Realisierung zur Ansteuerung von optischen Systemen dar, um eine große Anzahl von kapazitiven Aktuatoren mit großer Kapazität in beschränkter Zeit aufzuladen und zu entladen. Hierzu ein Beispiel: Der Aktuator ist bei 0 V entladen und bei 100V geladen. Der Schaltverstärker kann aber auch jeden Ladezustand zwischen Maximal- und Minimalspannung einstellen. Beim Laden wird Energie dem Aktuator hinzugefügt und beim Entladen entnommen. Eine größere Ladungsdifferenz, d.h. Spannungsdifferenz am Aktuator oder Aktuatorkapazität bedeuten bei einer kürzeren Umladedauer einen höheren Umladestrom.
-
Nach dem Ladevorgang ist Energie in den kapazitiven Aktuatoren gespeichert. Um die Aktuatoren zu entladen, muss die Energie aus dem Aktuator abgebaut werden. Die abzubauende Energie wird herkömmlicherweise in thermische Energie umgewandelt. Die thermische Energie kann nachteiligerweise nicht genutzt werden. Durch die thermische Energie können, insbesondere wenn keine ausreichende Kühlung gegeben ist, angrenzende optische und/oder mechanische Komponenten durch Erwärmung negativ beeinflusst werden.
-
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Ansteuerung eines Aktuators eines optischen Systems zu verbessern.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems vorgeschlagen. Die Ansteuervorrichtung umfasst einen Schaltverstärker zum Erzeugen eines verstärkten Signals in Abhängigkeit eines Modulationssignals, eine zwischen dem Aktuator und dem Schaltverstärker geschaltete Filtereinheit mit zumindest einer Induktivität, eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung und einen zwischen der Bereitstellungseinheit und dem Schaltverstärker gekoppelten rückspeisefähigen Zweiquadrantensteller.
-
Ferner umfasst die Ansteuervorrichtung vorzugsweise eine Modulationsvorrichtung zum Erzeugen eines Modulationssignals in Abhängigkeit eines Eingangssignals. Beispielsweise wird das Modulationssignal mit einer Frequenz von 1 MHz erzeugt. Der Aktuator ist insbesondere ein kapazitiver oder elektromagnetischer Aktuator.
-
Der rückspeisefähige Zweiquadrantensteller erfüllt in der vorliegenden Ansteuervorrichtung vorteilhafterweise zwei Funktionen. Erstens kann Energie beim Entladevorgang des Aktuators von dem Aktuator wegtransportiert werden. Zweitens kann die wegtransportierte Energie aufgrund der Rückspeisefähigkeit des Zweiquadrantenstellers wieder genutzt werden. Wird beispielsweise eine rückspeisefähige Bereitstellungseinheit verwendet, so kann die von dem Aktuator rückgespeiste Energie aus dem Gesamtsystem Ansteuervorrichtung wegtransportiert werden und beispielsweise in dem optischen System für andere Vorrichtungen bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die von dem Aktuator über den Zweiquadrantensteller rückgespeiste Energie in einem Speicherglied der Ansteuervorrichtung, beispielsweise in einem Kondensator, zwischengespeichert werden, um für einen späteren Ladevorgang des Aktuators verwendet zu werden.
-
Da die im Aktuator gespeicherte Energie von diesem wegtransportiert wird, muss sie vorteilhafterweise nicht in Wärme umgewandelt werden. Hierdurch entfallen vorteilhafterweise Entladeschaltungen in der Ansteuervorrichtung. Dadurch muss das Gesamtsystem Ansteuervorrichtung auch weniger gekühlt werden als herkömmliche Ansteuervorrichtungen.
-
Die Bereitstellungseinheit ist beispielsweise eine Spannungsquelle, ein Energiespeicher, zum Beispiel eine Batterie, eine Schnittstelle oder ein Stecker.
-
Die Versorgungsspannung kann eine Wechselspannung, wie die Netzspannung, oder eine Gleichspannung sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Zweiquadrantensteller dazu eingerichtet, eine spannungsquellenseitig anliegende Eingangsspannung in eine schaltverstärkerseitig anliegende Ausgangsspannung umzusetzen, insbesondere hochzusetzen, und eine schaltverstärkerseitig anliegende Eingangsspannung in eine spannungsquellenseitig anliegende Ausgangsspannung umzusetzen, insbesondere tiefzusetzen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bereitstellungseinheit rückspeisefähig.
-
Bei dieser Ausführungsform mit der rückspeisefähigen Bereitstellungseinheit ist es vorteilhafterweise möglich, dass die in dem Aktuator gespeicherte Energie über den rückspeisefähigen Zweiquadrantensteller und die rückspeisefähige Bereitstellungseinheit aus dem Gesamtsystem Ansteuervorrichtung abtransportiert wird und anderen Vorrichtungen des optischen Systems zur Verfügung gestellt wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Zweiquadrantensteller und der Schaltverstärker über einen ersten Knoten verbunden, wobei ein Zwischenkreiskondensator zwischen dem ersten Knoten und Masse geschaltet ist.
-
Der Zwischenkreiskondensator ist vorteilhafterweise dazu geeignet, Energie in der Ansteuervorrichtung zu speichern, insbesondere von von dem Aktuator wegtransportierte Energie.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zweiquadrantensteller als ein synchroner Hochsetzsteller ausgebildet, wobei die Bereitstellungseinheit und der synchrone Hochsetzsteller über einen zweiten Knoten verbunden sind.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zweiquadrantensteller als ein synchroner Tiefsetzsteller ausgebildet.
-
Der synchrone Hochsetzsteller ist dazu eingerichtet, Energie in beide Richtungen umzusetzen. Beispielsweise setzt der synchrone Hochsetzsteller eine spannungsquellenseitig anliegende Eingangsspannung von 24 V in eine schaltversärkerseitig anliegende Ausgangsspannung von 120 V holt und setzt entsprechend eine schaltverstärkerseitig anliegende Eingangsspannung von 120 V in eine spannungsquellenseitig anliegende Ausgangsspannung von 24 V um.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Zweiquadrantensteller eine Parallelschaltung eines Hochsetzstellers zum Einspeisen von Energie zu dem Schaltverstärker und eines synchronen Hochsetzstellers zum Rückspeisen von Energie zu der rückspeisefähigen Bereitstellungseinheit und einen der Parallelschaltung nachgeschalteten linearen Spannungsregler, der mit dem Schaltverstärker gekoppelt ist.
-
Beispielsweise setzt der Hochsetzsteller eine Eingangsspannung von 24 V in eine Ausgangsspannung von 130 V um. Der synchrone Hochsetzsteller setzt beispielsweise die Eingangsspannung von 24 V auf 110 V um. Der diesen nachgeschaltete Spannungsregler regelt die eingangsseitig empfangenen Spannungen zur Vermeidung von Spannungsrippeln aus.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Zweiquadrantensteller eine Parallelschaltung eines Hochsetzstellers zum Einspeisen von Energie zu dem Schaltverstärker und eines Tiefsetzstellers zum Rückspeisen von Energie zu der rückspeisefähigen Bereitstellungseinheit und einen der Parallelschaltung nachgeschalteten linearen Spannungsregler, der mit dem Schaltverstärker gekoppelt ist.
-
Der Tiefsetzsteller stellt bei dieser Ausführungsform eine Alternative zu dem in der vorherigen Ausführungsform beschriebenen synchronen Hochsetzsteller dar.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bereitstellungseinheit als ein Tiefsetzsteller ausgebildet, wobei vorzugsweise ein Hochsetzsteller zwischen dem Tiefsetzsteller und dem Zweiquadrantensteller geschaltet ist.
-
Beispielsweise ist der Tiefsetzsteller dazu geeignet, eine eingangsseitig empfangene Wechselspannung von 230 V in eine Gleichspannung von 24 V zu wandeln. Die dann bereitgestellte Gleichspannung von 24 V kann von dem Hochsetzsteller auf 150 V hochgesetzt werden. Der dem Hochsetzsteller nachgeordnete Zweiquadrantensteller ist dann beispielsweise zur Umsetzung zwischen 150 V Gleichspannung und 120 V Gleichspannung eingerichtet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Hochsetzsteller und der Zweiquadrantensteller über einen dritten Knoten gekoppelt, wobei ein Speicherglied für von dem Aktuator zurückgespeiste Energie zwischen dem dritten Knoten und Masse geschaltet ist.
-
Das Speicherglied ist beispielsweise als ein Kondensator oder eine Schaltung aus mehreren Kondensatoren ausgebildet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein elektronisches Bauelement, das Strom in eine Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung den Stromfluss sperrt, zwischen dem Hochsetzsteller und dem dritten Knoten geschaltet. Das elektronische Bauelement ist beispielsweise eine Diode.
-
Die Diode sperrt vorteilhafterweise einen Stromfluss von dem Zweiquadrantensteller zu dem Hochsetzsteller, so dass rückgespeiste Energie in dem oben diskutierten Speicherglied gespeichert wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schaltverstärker eine halbe H-Brücke. Der Schaltverstärker kann auch als Class-D oder Klasse-D Verstärker bezeichnet werden. Solche Verstärker weisen diskrete Spannungsstufen oder Spannungsniveaus auf, die ausgegeben werden können. Beispielsweise weisen solche Verstärker genau zwei Stufen auf, z.B. 0 V und 48 V, oder auch -24 V und +24 V. Des Weiteren kann der Schaltverstärker auch mehr als zwei Stufen haben. Die jeweiligen Spannungsstufen, die von dem Schaltverstärker ausgegeben werden können, hängen insbesondere von den Bereitstellungseinheiten ab, mit denen der Schaltverstärker betrieben wird. Daher lassen sich die Spannungsstufen je nach konkreter Anwendung frei wählen, indem die Bereitstellungseinheiten entsprechend gewählt werden. Vorzugsweise ist eines der Spannungsniveaus das Erdpotential. Zwischen den Spannungsstufen liegende Spannungswerte werden als ein Rechtecksignal mit entsprechendem Effektivwert ausgegeben, also durch schnelles Schalten, insbesondere mittels der hybriden Pulsweitenmodulation. Eine anschließende Filterung resultiert in einem Gleichspannungssignal mit dem Effektivwert, wobei kleinere Schwankungen je nach Filtergüte in dem gefilterten Signal noch vorhanden sein können.
-
Eine halbe H-Brücke entspricht einer Hälfte einer H-Brückenschaltung. Beispielsweise umfasst diese zwei Schalttransistoren, von denen einer zum Schalten einer ersten Spannungsstufe und der zweiten zum Schalten einer zweiten Spannungsstufe eingerichtet ist, wobei die Schalttransistoren wechselseitig geschaltet werden, so dass jeweils nur einer eingeschaltet ist. Die Schalttransistoren werden insbesondere in Abhängigkeit des Pulsweitenmodulationssignals der Modulationsvorrichtung geschaltet. Es sei angemerkt, dass der Schaltverstärker auch eine volle Brückenschaltung oder H-Brücke aufweisen kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Filtereinheit die Induktivität, einen Widerstand und eine Kapazität.
-
Die Filtereinheit bildet insbesondere einen Tiefpass-Filter, welcher das verstärkte Signal zeitlich glättet. Vorzugsweise entspricht das gefilterte Signal einem zeitlichen Mittelwert des verstärkten Signals. Die Filtereinheit kann insbesondere als mehrstufiger Filter ausgebildet sein und sowohl Induktivitäten als auch Kapazitäten aufweisen. Die Filtereinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das verstärkte Signal so zu filtern, dass ein verbleibender Wechselstromanteil in dem gefilterten Signal kleiner als 0,1 % der Amplitude ist. Die Filtereinheit kann auch als Demodulator bezeichnet werden.
-
Vorzugsweise ist die Filtereinheit wenigstens als ein Filter zweiter Ordnung ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Filtereinheit als ein Filter höherer Ordnung, insbesondere vierter Ordnung, ausgebildet. Höhere Filterordnungen können beispielsweise durch eine Kaskade von Filtern niedrigerer Ordnung realisiert werden. Die Filtereinheit ist dabei insbesondere als ein passives Filter ausgebildet. Die Filtereinheit weist beispielsweise eine Grenzfrequenz aus einem Bereich von 1 kHz - 10 kHz auf. Eine Steilheit der Filtereinheit sowie eine Art der Filtereinheit, insbesondere ob die Filtereinheit als ein Butterworth-Filter, ein Tschebyscheff-Filter, ein Bessel-Filter, ein Sallen-Key-Filter oder anderer Filtertyp ausgebildet ist, wird für eine jeweilige Anwendung spezifisch ausgewählt.
-
Der jeweilige Hochsetzsteller kann auch als Aufwärtswandler, Aufwärtsregler, Boost-Converter oder Step-Up-Converter bezeichnet werden. Der jeweilige Tiefsetzsteller kann auch als Abwärtswandler, Abwärtsregler, Buck-Converter oder Step-Down-Converter bezeichnet werden.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optisches System mit einer Anzahl an aktuierbaren optischen Elementen vorgeschlagen. Jedem der aktuierbaren optischen Elemente der Anzahl ist ein Aktuator zugeordnet und jedem Aktuator ist eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Aktuators gemäß dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts zugeordnet.
-
Das optische System umfasst insbesondere ein Mikrospiegelarray und/oder ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl an unabhängig voneinander aktuierbaren optischen Elementen.
-
In Ausführungsformen lassen sich Gruppen von Ansteuervorrichtungen definieren, wobei alle Ansteuervorrichtungen einer Gruppe den gleichen Schaltzeitpunkt aufweisen, unterschiedliche Gruppen aber jeweils unterschiedliche Schaltzeitpunkte aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform des optischen Systems umfasst ein jeweiliger der Aktuatoren eine kapazitive und/oder eine induktive Last.
-
In Abhängigkeit der konkreten Ausführungsform der Filtereinheit der Ansteuervorrichtungen kann eine Verlustleistung, die in einem jeweiligen Aktuator erzeugt wird, reduziert werden, was Vorteile bei der Kühlung des optischen Systems bringen kann. Dies kann insbesondere erreicht werden, wenn die Filtereinheit einen zu dem Aktuator parallel geschalteten Kondensator aufweist.
-
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einem optischen System gemäß dem zweiten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts vorgeschlagen.
-
Eine Lithographieanlage umfasst beispielsweise ein Beleuchtungssystem und ein Abbildungssystem. Das Beleuchtungssystem umfasst insbesondere eine Lichtquelle und eine Strahlformungsoptik. Das Abbildungssystem umfasst insbesondere eine abbildende Optik zum Abbilden der Maske auf das Substrat.
-
Das optische System kann sowohl in dem Beleuchtungssystem, in der Strahlformungsoptik, als auch in dem Abbildungssystem eingesetzt werden. In bevorzugten Ausführungsformen ist das optische System als ein Mikrolinsenarray oder ein Mikrospiegelarray ausgebildet und dient beispielsweise zur Wellenfrontkorrektur in dem Abbildungssystem.
-
Die Lithographieanlage ist beispielsweise eine EUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 0,1 nm bis 30 nm liegt, oder eine DUV-Lithographieanlage, deren Arbeitslicht in einem Wellenlängenbereich von 30 nm bis 250 nm liegt.
-
Vorzugsweise umfasst die Lithographieanlage zusätzlich ein Messsystem, das zum Erfassen einer Wellenfront eingerichtet ist und das zum Ausgeben eines Korrektursignals zum Korrigieren der Wellenfront mittels des optischen Systems eingerichtet ist. Das Korrektursignal kann insbesondere als das Eingangssignal für die Ansteuervorrichtung dienen.
-
Außerdem wird ein weiteres Beispiel einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems vorgeschlagen. Die Ansteuervorrichtung umfasst einen Schaltverstärker zum Erzeugen eines verstärkten Signals in Abhängigkeit eines Modulationssignals, eine zwischen dem Aktuator und dem Schaltverstärker geschaltete Filtereinheit mit zumindest einer Induktivität, eine mittels eines Knotens mit dem Schaltverstärker verbundene Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, welche vorzugsweise einen Tiefsetzsteller und einen Hochsetzsteller aufweist, wobei zwischen dem Knoten und Masse eine Chopper-Schaltung für von dem Aktuator rückgespeiste Energie geschaltet ist.
-
Die Chopper-Schaltung umfasst vorzugsweise eine zwischen dem Knoten und Masse geschaltete Serienschaltung eines Widerstands und eines Transistors. Parallel zu der Chopper-Schaltung und dem Schaltverstärker ist vorzugsweise ein Zwischenkreiskondensator angeordnet.
-
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems;
- 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems;
- 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems;
- 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems;
- 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines optischen Systems;
- 6A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
- 6B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage; und
- 7 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels einer Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators eines optischen Systems.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
-
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung 100 zum Ansteuern eines Aktuators 200 eines optischen Systems 300. Beispiele für ein optisches System 300 sind in den 5, 6A sowie 6B gezeigt.
-
Der Aktuator 200 kann beispielsweise als ein kapazitiver Aktuator ausgebildet sein. Weitere mögliche Aktuatoren 200 sind elektrische Aktuatoren, magnetische Aktuatoren, elektromagnetische Aktuatoren, thermische Aktuatoren und dergleichen mehr.
-
Die Ansteuervorrichtung 100 der 1 umfasst einen Schaltverstärker 110, eine zwischen dem Schaltverstärker 110 und dem Aktuator 200 geschaltete Filtereinheit 120 sowie eine Bereitstellungseinheit 130 und einen zwischen der Bereitstellungseinheit 130 und dem Schaltverstärker 110 geschalteten Zweiquadrantensteller 140. In den Figuren ist die Bereitstellungseinheit 130 als eine Spannungsquelle ausgebildet. Die Bereitstellungseinheit 130 kann auch als ein Energiespeicher, zum Beispiel als eine Batterie, als eine Schnittstelle oder als ein Stecker ausgebildet sein.
-
Der Schaltverstärker
110 ist dazu eingerichtet, ein verstärktes Signal
aPWM in Abhängigkeit eines Modulationssignals (nicht gezeigt) zu erzeugen. Dabei werden die Kondensatoren des Schaltverstärkers
110 durch das Modulationssignal (nicht gezeigt) angesteuert. Das Modulationssignal wird mittels einer Modulationsvorrichtung und eines zwischen der Modulationsvorrichtung und den Gate-Anschlüssen der Transistoren des Schaltverstärkers
110 geschalteten Gate-Treibers bereitgestellt. Eine solche Modulationsvorrichtung und ein solcher Gate-Treiber sind in der Patentanmeldung
DE 10 2019 211 447.6 offenbart, deren Inhalt durch Bezugnahme vollumfänglich mit einbezogen wird.
-
Der Schaltverstärker 110 ist vorliegend als eine halbe H-Brücke ausgebildet. Dabei sind die Transistoren des Schaltverstärkers 110 als n-Kanal MOSFETs ausgebildet.
-
Alternativ können die Transistoren auch als p-Kanal MOSFETs, als ein p-Kanal und ein n-Kanal MOSFET, Silizium MOSFETs, GaN FETs, IGBTs und/oder bipolar Transistoren ausgebildet sein.
-
Die Spannungsquelle 130 ist beispielsweise dazu geeignet, eine Wechselspannung von 230 V in eine Gleichspannung von 24 V zu wandeln. Dabei ist die Spannungsquelle 130 der 1 rückspeisefähig.
-
Die Eigenschaft der Rückspeisefähigkeit der Spannungsquelle 130 ist in 1 durch einen Doppelpfeil illustriert.
-
Der Zweiquadrantensteller 140 der 1 weist einen synchronen Hochsetzsteller 141 auf. Der synchrone Hochsetzsteller 141 der 1 ist dazu eingerichtet, eine spannungsquellenseitig anliegende Eingangsspannung von 24 V in eine schaltverstärkerseitig anliegende Ausgangsspannung von 120 V hochzusetzen und eine schaltverstärkerseitig anliegende Eingangssteuerspannung von 120 V in eine spannungsquellenseitig anliegende Ausgangsspannung von 24 V tiefzusetzen.
-
Der Zweiquadrantensteller 140 der 1 und der Schaltverstärker 110 sind über einen ersten Knoten K1 verbunden. Zwischen dem ersten Knoten K1 und Masse GND ist ein Zwischenkreiskondensator 150 geschaltet. Der synchrone Hochsetzsteller 141 und die Spannungsquelle 130 sind über einen zweiten Knoten K2 verbunden.
-
Die Filtereinheit 120 ist dazu eingerichtet, das eingangsseitig von dem Schaltverstärker 110 bereitgestellte verstärkte Signal aPWM zu filtern und abhängig davon ausgangsseitig ein gefiltertes Signal fPWM für den Aktuator 200 bereitzustellen.
-
Die Filtereinheit 120 umfasst insbesondere eine in Reihe zu dem Aktuator 200 geschaltete Induktivität 121, beispielsweise eine Spule, sowie einen Widerstand 122, insbesondere einen Ohmschen Widerstand, und eine parallel zu dem Aktuator 200 geschaltete Kapazität 123. Die konkrete Auswahl von Werten für die Induktivität 121, den Widerstand 122 und den Kondensator 123 hängt von dem anzusteuernden Aktuator 200 und den gewünschten Eigenschaften des gefilterten Signals fPWM ab.
-
Es sei angemerkt, dass die Filtereinheit 120 nicht zwingend alle gezeigten Komponenten aufweisen muss, sondern auch beispielsweise nur eine Induktivität 121 und einen Widerstand 122, aber keinen Kondensator 123 aufweist. Weitere Anordnungen der einzelnen Komponenten sind ebenfalls möglich und werden vorzugsweise in Abhängigkeit des anzusteuernden Aktuators 200 und den gewünschten Eigenschaften des gefilterten Signals fPWM gewählt.
-
Es sei angemerkt, dass anstelle des Erdpotentials GND ein beliebiges, durch eine Spannungsquelle bereitgestelltes Potential dienen kann.
-
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung 100 zum Ansteuern eines Aktuators 200 eines optischen Systems 300.
-
Die Ansteuervorrichtung 100 der 2 unterscheidet sich von der Ansteuervorrichtung 100 der 1 in der Ausgestaltung des Zweiquadrantenstellers 140.
-
Der Zweiquadrantensteller 140 der 2 hat eine Parallelschaltung eines Hochsetzstellers 142 zum Einspeisen von Energie zu dem Schaltverstärker 110 und eines synchronen Hochsetzstellers 143 zum Rückspeisen von Energie zu der rückspeisefähigen Spannungsquelle 130 und einen der Parallelschaltung nachgeschalteten linearen Spannungsregler 144. Der lineare Spannungsregler 144 ist über den ersten Knoten K1 mit dem Schaltverstärker 110 verbunden.
-
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung 100 zum Ansteuern eines Aktuators 200 eines optischen Systems 300. Die Ansteuervorrichtung 100 der 3 basiert auf der ersten Ausführungsform der Ansteuervorrichtung 100 der 1 und unterscheidet sich in der Ausgestaltung des Zweiquadrantenstellers 140. Der Zweiquadrantensteller 140 der 3 umfasst eine Parallelschaltung eines Hochsetzstellers 142 zum Einspeisen von Energie zu dem Schaltverstärker 10 und eines Tiefsetzstellers 145 zum Rückspeisen von Energie zu der rückspeisefähigen Spannungsquelle 130 und einen der Parallelschaltung nachgeschalteten linearen Spannungsregler 144, welcher mit dem Schaltverstärker 110 über den ersten Knoten K1 verbunden ist.
-
Vergleicht man die Ausführungsform des Zweiquadrantenstellers 140 der 2 und die Ausführungsform des Zweiquadrantenstellers 140 der 3, so ist festzustellen, dass die Ausführungsform der 3 anstelle des synchronen Hochsetzstellers 143 einen Tiefsetzsteller 145 aufweist.
-
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung 100 zum Ansteuern eines Aktuators 200 eines optischen Systems 300.
-
Bei der vierten Ausführungsform gemäß 4 ist die Spannungsquelle als ein Tiefsetzsteller 131 ausgebildet. Zwischen dem Tiefsetzsteller 131 und dem Zweiquadrantensteller 140 der 4 ist ein Hochsetzsteller 160 angeordnet. Beispielsweise wandelt der Tiefsetzsteller 131 eine eingangsseitige Wechselspannung von 230 V in eine ausgangsseitige Gleichspannung von 24 V. Der Hochsetzsteller 160 ist dazu eingerichtet, die Gleichspannung von 24 V, bereitgestellt durch den Tiefsetzsteller 131, hochzusetzen auf eine Gleichspannung von 150 V. Der Hochsetzsteller 160 und der Zweiquadrantensteller 140 sind über einen dritten Knoten K3 gekoppelt. Zwischen dem dritten Knoten K3 und Masse GND ist ein Speicherglied 170, beispielsweise eine Kapazität, für von dem Aktuator 200 zurückgespeiste Energie geschaltet. Außerdem ist eine Diode 180 zwischen dem Hochsetzsteller 160 und dem dritten Knoten K3 geschaltet.
-
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines optischen Systems 300 mit einer Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310. Das optische System 300 ist hier als ein Mikrospiegelarray ausgebildet, wobei die optischen Elemente 310 Mikrospiegel sind. Jeder Mikrospiegel 310 ist mittels eines zugeordneten Aktuators 200 aktuierbar. Beispielsweise kann ein jeweiliger Mikrospiegel 310 mittels des zugeordneten Aktuators 200 um zwei Achsen verkippt werden und/oder in einer, zwei, oder drei Raumachsen verschoben werden. Aus Gründen der Übersicht sind die Bezugszeichen nur der obersten Reihe dieser Elemente eingezeichnet.
-
Das optische System 300 umfasst eine Korrektureinheit 320, die zum Erzeugen eines Ansteuersignals A oder eines Eingangssignals I für einen jeden der Mikrospiegel 310 eingerichtet ist. Beispielsweise ist das optische System 300 zum Korrigieren einer Wellenfront von Licht in einer Lithographieanlage 600A, 600B (siehe 6A, 6B) eingerichtet, wobei die Korrektureinheit 320 beispielsweise in Abhängigkeit einer gemessenen Form der Wellenfront und einer Soll-Form der Wellenfront eine Sollposition eines jeden der Mikrospiegel 310 ermittelt und ein entsprechendes Ansteuersignal A oder Eingangssignal I ausgibt.
-
Das jeweilige Ansteuersignal A oder Eingangssignal I wird einer einem jeweiligen Aktuator 200 zugeordneten Ansteuervorrichtung 100 zugeführt. Die Ansteuervorrichtung 100 steuert mit einem gefilterten, verstärkten Modulationssignal fPWM den jeweiligen Aktuator 300 an. Das gefilterte Signal fPWM wird insbesondere wie anhand einer der 1 bis 4 beschrieben erzeugt. Damit wird eine Position des jeweiligen Mikrospiegels 310 eingestellt.
-
6A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 600A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 und ein Projektionssystem 604 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 und das Projektionssystem 604 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
-
Die EUV-Lithographieanlage 600A weist eine EUV-Lichtquelle 606A auf. Als EUV-Lichtquelle 606A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 608A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 wird die EUV-Strahlung 608A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 608A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 606A erzeugte EUV-Strahlung 608A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 und im Projektionssystem 604 evakuiert sind.
-
Das in 6A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 weist fünf Spiegel 610, 612, 614, 616, 618 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 wird die EUV-Strahlung 608A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 620 geleitet. Die Photomaske 620 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 602, 604 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 608A mittels eines Spiegels 622 auf die Photomaske 620 gelenkt werden. Die Photomaske 620 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 604 verkleinert auf einen Wafer 624 oder dergleichen abgebildet wird.
-
Das Projektionssystem 604 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist fünf Spiegel M1 bis M5 zur Abbildung der Photomaske 620 auf den Wafer 624 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M5 des Projektionssystems 604 symmetrisch zu einer optischen Achse 626 des Projektionssystems 604 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 600A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M5 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M5 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
-
Weiterhin umfasst das Projektionssystem 604 ein optisches System 300 mit einer Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310, beispielsweise das anhand der 5 beschriebene Mikrospiegelarray. Das optische System 300 ist insbesondere zur Korrektur von dynamischen Abbildungsfehlern eingerichtet. Das Projektionssystem 604 mit dem optischen System 300 kann als adaptive Optik bezeichnet werden. Damit kann eine Auflösung der Lithographieanlage 600A erhöht sein. Beispielsweise erzeugt eine Korrektureinheit 320 Abhängigkeit von Messwerten der Wellenfront des Projektionslichts ein Eingangssignal I, welches insbesondere für einen jeweiligen Mikrospiegel 310 ein individuelles Signal umfassen kann. Das Eingangssignal I wird von der Ansteuervorrichtung 100 für ein jeweiliges optisches Element 310 in ein verstärktes, gefiltertes Modulationssignal fPWM umgesetzt und an den jeweiligen Aktuator 200 zum Aktuieren des optischen Elements 310 ausgegeben. Der jeweilige Aktuator 200 aktuiert entsprechend den zugeordnete Mikrospiegel 310. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Ansteuervorrichtung 100 innerhalb des Projektionssystem 604 optional ist.
-
6B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 600B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 und ein Projektionssystem 604 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 und das Projektionssystem 604 können - wie bereits mit Bezug zu 6A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
-
Die DUV-Lithographieanlage 600B weist eine DUV-Lichtquelle 606B auf. Als DUV-Lichtquelle 606B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 608B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
-
Das in 6B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 602 leitet die DUV-Strahlung 608B auf eine Photomaske 620. Die Photomaske 620 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 602, 604 angeordnet sein. Die Photomaske 620 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 604 verkleinert auf einen Wafer 624 oder dergleichen abgebildet wird.
-
Das Projektionssystem 604 weist mehrere Linsen 628 und/oder Spiegel 630 zur Abbildung der Photomaske 620 auf den Wafer 624 auf. Dabei können einzelne Linsen 628 und/oder Spiegel 630 des Projektionssystems 604 symmetrisch zu einer optischen Achse 626 des Projektionssystems 604 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 628 und Spiegel 630 der DUV-Lithographieanlage 600B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 628 und/oder Spiegel 630 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 630 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
-
Weiterhin umfasst das Projektionssystem 604 ein optisches System 300 mit einer Mehrzahl an aktuierbaren optischen Elementen 310, beispielsweise ein Mikrolinsenarray, das insbesondere entsprechend dem anhand der 5 beschriebenen Mikrospiegelarray aufgebaut sein kann, wobei anstelle der Mikrospiegel Mikrolinsen verwendet werden. Das optische System 300 ist insbesondere zur Korrektur von dynamischen Abbildungsfehlern eingerichtet. Das Projektionssystem 604 mit dem optischen System 300 kann als adaptive Optik bezeichnet werden. Damit kann eine Auflösung der Lithographieanlage 600B erhöht sein. Zur Verbesserung der Abbildungsleistung wird vorliegend ein Ansteuersignal A von außen vorgegeben. Das Ansteuersignal A umfasst insbesondere für jede der Mikrolinsen 310 des optischen Systems 300 ein individuelles Signal. Das Ansteuersignal A kann beispielsweise von einer externen Recheneinrichtung erzeugt werden. Die Ansteuervorrichtung 100 setzt das in dem Ansteuersignal A für eine jeweilige Mikrolinse 310 enthaltene Signal in ein verstärktes, gefiltertes Modulationssignal fPWM um und gibt dieses an den jeweiligen Aktuator 200 aus. Der jeweilige Aktuator 200 aktuiert entsprechend die zugeordnete Mikrolinse 310.
-
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 628 und dem Wafer 624 kann durch ein flüssiges Medium 632 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 632 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 632 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
-
7 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels einer Ansteuervorrichtung 700 zum Ansteuern eines Aktuators 200 eines optischen Systems 300.
-
Die Ansteuervorrichtung 700 der 7 umfasst eine Bereitstellungseinheit umfassend einen Tiefsetzsteller 710 und einen nachgeschalteten Hochsetzsteller 720, einen Schaltverstärker 750 und eine Filtereinheit 760. Zwischen dem Hochsetzsteller 720 und dem Schaltverstärker 750 ist eine Diode 730 angeordnet. Die Diode 730 und der Schaltverstärker 750 sind über einen Knoten K7 miteinander verbunden. Zwischen dem Knoten K7 und Masse GND ist eine Chopper-Schaltung 740 für von dem Aktuator 200 rückgespeiste Energie geschaltet. Die Chopper-Schaltung 740 weist eine Serienschaltung eines Widerstandes 741 und eines Transistors 742 auf. Parallel zu der Chopper-Schaltung 740 ist ein Zwischenkreiskondensator 770 geschaltet.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Ansteuervorrichtung
- 110
- Schaltverstärker
- 120
- Filtereinheit
- 121
- Induktivität
- 122
- Widerstand
- 123
- Kondensator
- 130
- Bereitstellungseinheit
- 131
- Tiefsetzsteller
- 140
- Zweiquadrantensteller
- 141
- synchroner Hochsetzsteller
- 142
- Hochsetzsteller
- 143
- synchroner Hochsetzsteller
- 144
- Spannungsregler
- 145
- Tiefsetzsteller
- 150
- Zwischenkreiskondensator
- 160
- Hochsetzsteller
- 170
- Speicherglied
- 180
- Diode
- 200
- Aktuator
- 300
- optisches System
- 310
- optisches Element
- 320
- Korrektureinheit
- 600A
- EUV-Lithographieanlage
- 600B
- DUV-Lithographieanlage
- 602
- Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
- 604
- Projektionssystem
- 606A
- EUV-Lichtquelle
- 606B
- DUV-Lichtquelle
- 608A
- EUV-Strahlung
- 608B
- DUV-Strahlung
- 610
- Spiegel
- 612
- Spiegel
- 614
- Spiegel
- 616
- Spiegel
- 618
- Spiegel
- 620
- Photomaske
- 622
- Spiegel
- 624
- Wafer
- 626
- optische Achse
- 628
- Linse
- 630
- Spiegel
- 632
- Medium
- 700
- Ansteuervorrichtung
- 710
- Tiefsetzsteller
- 720
- Hochsetzsteller
- 730
- Diode
- 740
- Chopper-Schaltung
- 741
- Widerstand
- 742
- Transistor
- 750
- Schaltverstärker
- 760
- Filtereinheit
- 761
- Induktivität
- 762
- Widerstand
- 770
- Zwischenkreiskondensator
- aPWM
- verstärktes Signal
- A
- Ansteuersignal
- fPWM
- gefiltertes Signal
- GND
- Erdpotential
- I
- Eingangssignal
- K1
- Knoten
- K2
- Knoten
- K3
- Knoten
- K7
- Knoten
- M1
- Spiegel
- M2
- Spiegel
- M3
- Spiegel
- M4
- Spiegel
- M5
- Spiegel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 7746935 B2 [0003]
- DE 102019211447 [0056]