JP2012505533A - マイクロミラーを駆動する方法及びデバイス - Google Patents

マイクロミラーを駆動する方法及びデバイス Download PDF

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Abstract

マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)におけるマイクロミラーアレイ(22)のマイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能である。2つの傾斜軸(x、y)に対してマイクロミラー(24)を傾斜させるために、マイクロミラー(24)には、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられる。それぞれが1つの傾斜軸(x、y)に割り当てられると共に両方が非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる、2つの制御変数(SG、SG)が指定される。2つの制御変数(SG、SG)の任意の所望の組み合わせに関して、2つの制御変数(SG、SG)に応じて、3つのアクチュエータのうちの1つ(E)が選択され、その制御信号(U)が一定値、特にゼロに設定される。制御信号(U、U、U)が他の2つのアクチュエータ(E、E)に印加されるとマイクロミラー(24)が2つの制御変数(SG、SG)の関数として非摂動傾斜角度(α、α)を採用するように、制御信号(U、U、U)が求められる。
【選択図】図3

Description

本発明は、投影光の照明角度分布に影響を及ぼすためにマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムで用いられる、マイクロミラーを駆動する方法及びデバイスに関する。
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに関して、照明システムの投影光の個々のサブビームを異なる方向に偏向させるために、多数の個別に駆動可能なマイクロミラーを含むいわゆるマルチミラーアレイ(MMA、マイクロミラーアレイ又はマイクロミラーマトリックスとも呼ぶ)が近年構想されている。したがって、マイクロミラーを用いて、例えば、投影光の各光サブビームを照明システムの瞳面の異なる位置に向けることができる。照明システムの瞳面における強度分布は、投影光の照明角度分布に大きな影響を及ぼすため、マイクロレンズの個別駆動可能性によって照明角度分布をより柔軟に指定することができる。特に、環状領域又は複数の極が瞳面において照明される、いわゆる変形照明設定に関連して、MMAの使用は、例えば回折光学素子を交換する必要なく照明角度分布を各状況に、特に投影対象のマスクに適合させることを可能にする。
このようなMMAは、半導体技術から既知であるようなリソグラフィ法を用いて微小電気機械システム(MEMS)として作製される場合が多い。通常の構造サイズは、場合によっては数マイクロメートルである。このようなシステムの既知の例は、例えば、2つの端位置間の軸に対してマイクロミラーをデジタルで傾斜させることができるMMAである。このようなデジタルMMAは、映像又は映画を見せるためのデジタルプロジェクタで用いられる場合が多い。
しかしながら、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムで用いるためには、MMAのマイクロミラーは、作用角度範囲内の全傾斜角度を準連続的に採用することが可能であるべきである。特に、マイクロミラーは、2つの傾斜軸に対して傾斜可能であるべきである。したがって、例えば、あるタイプのユニバーサルサスペンション(universal suspension)に鏡面が取り付けられてアクチュエータを用いて2つの傾斜軸に対して傾斜させることができる、マイクロミラーが既知である。アクチュエータは、例えば、静電アクチュエータ又は電磁アクチュエータとして構成され得る。静電アクチュエータを有する既知の構成では、2つの傾斜軸を有するマイクロミラーが、4つの制御電極上に取り付けられると共に裏側に相手電極又はミラー電極を有する。制御電極と相手電極との間に電圧が印加されると、静電引力によって両者間に引力作用が生まれる。各傾斜軸に2つの対向する制御電極が割り当てられ、マイクロミラーを一方の方向又は他方の方向に傾斜させることができ、それに応じて電極が駆動される。2つの傾斜軸に対する傾斜の様々な組み合わせにより、ミラーをその作用角度範囲内の任意の位置に傾斜させることができる。
個々のアクチュエータを駆動するために、各アクチュエータが各自の電圧又は電流供給ライン及びそれに接続される駆動回路を必要とする。したがって、この費用を低く抑えると共にMMAにおけるマイクロミラーの最大限の実装密度を可能にするために、特許文献1は、3つのアクチュエータのみが用いられるシステムを提案している。しかしながら、3つのアクチュエータを用いる場合、個々のアクチュエータの駆動が単一の傾斜軸に独立して作用しなくなるため、2つの傾斜軸に対する傾斜に関する2つの制御変数からアクチュエータの3つの制御信号が求められ得る方法がその場合は用いられる。この方法では、3つの制御信号は、一次方程式系を用いることにより2つの制御変数から計算される。方程式系の解集合は、様々な制約条件により制限される。例えば、この変換の要件の1つは、2つの制御変数がそれぞれ互いに独立して関連の傾斜軸に対する傾斜を行わせることである。別の制約条件は、3つのアクチュエータによりマイクロミラーにかけられる力の総和が一定に保たれることである。
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムでのマイクロミラーの使用は、ミラーアライメントの精度に対して非常に大きな要求を課すため、アクチュエータに可変制御信号を供給する、例えば高電圧出力段等の信号増幅器も、そのシステムの信号安定性及び再現性に関する最も厳しい要件を満たさなければならない。
米国特許出願公開第2003/0189389号
したがって、マイクロミラーのアクチュエータを駆動するための費用をさらに低減することができるようにする、マイクロミラーを駆動する方法及びデバイスを提供することが、本発明の目的である。
本方法に関して、この目的は、本発明によれば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されマイクロミラーを含むマイクロミラーアレイを提供することにより達成される。マイクロミラーは、2つの傾斜軸に対して各傾斜角度で傾斜させることができる。マイクロミラーを2つの傾斜軸に対して傾斜させるために、マイクロミラーには、制御信号によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータがさらに割り当てられる。その後、それぞれが1つの傾斜軸に割り当てられると共に両方が非摂動(unperturbed)傾斜角度に割り当てられる2つの制御変数が指定される。次に、2つの制御関数の任意の所望の組み合わせに関して、2つの制御変数に応じて、3つのアクチュエータのうちの1つが選択され、その制御信号が一定値、特にゼロに設定される。続いて、制御信号が他の2つのアクチュエータに印加されるとマイクロミラーが2つの制御変数の関数としての非摂動傾斜角度を採用するように、制御信号が求められる。最後に、制御信号がアクチュエータに印加される。
したがって、2つの傾斜軸に対して3つのアクチュエータにより傾斜させることができるマイクロミラーに関して、本発明によれば、傾斜軸に対する傾斜角度に割り当てられる2つの制御信号の3つの制御信号への変換は、いずれの場合もアクチュエータの1つがゼロ又は少なくとも一定値に設定されている制御信号を受け取るように選択される。このように、特定の傾斜角度の組み合わせを駆動するために、それぞれ対応して変更された制御信号を生成してそれらを他の2つのアクチュエータに印加する2つの信号増幅器しか必要でない。制御信号が一定値、特にゼロに設定されるアクチュエータは、例えば、単純な多重回路を用いて所定値に設定され得る。この所定値は、1つの信号増幅器によりマイクロミラーアレイの全てのマイクロミラー群で等しいように選択され得るため、各個別マイクロミラーに必要な信号増幅器は2つ以下である。
制御変数が非摂動傾斜角度に線形に割り当てられれば、3つのアクチュエータを介したマイクロミラーの駆動が先行ステップ、例えば制御・調整アルゴリズムに関してより単純になるため、このような割り当てが有利である。
制御信号が一定値、特にゼロに設定されるアクチュエータは、一方向の2次元制御変数ベクトルを、2つの傾斜軸に対する非摂動傾斜角度に割り当てられる2つの制御変数に割り当てることにより選択され得る。実効傾斜ベクトルが、個々のアクチュエータそれぞれにさらに割り当てられ、続いて、実効傾斜ベクトルの方向が制御変数ベクトルの方向に直接隣接しないアクチュエータが選択される。これは、2次元制御変数ベクトルを2つの直接隣接した実効傾斜ベクトルの一次結合として表すことを可能にする。したがって、直接隣接せず制御変数ベクトルと逆の成分を有する実効傾斜ベクトルは、一次結合から排除される。直接隣接していない実効傾斜ベクトルの方向は、制御変数ベクトル及び実効傾斜ベクトルが一致する場合を含むことも意図されるため、アクチュエータの残りの制御信号の両方がゼロに設定される。
アクチュエータの上記実効傾斜ベクトルは、この場合、このアクチュエータのみが駆動されるときにマイクロミラーが採用する非摂動傾斜角度に割り当てられる制御変数から得られる。したがって、実効傾斜ベクトルは、マイクロミラーの傾斜に対する個々のアクチュエータそれぞれの影響の及ぼし方、すなわち影響の大きさ及び方向を表す。
設計データから実効傾斜ベクトルを求める代わりに、測定により実効傾斜ベクトルを求めることが有利であり得る。マイクロミラー及びそれぞれに割り当てられるアクチュエータの作製における製造公差は、こうして考慮される。
上記方法では、制御変数ベクトル及び実効傾斜ベクトルの方向は、次式に従って求められる。
Figure 2012505533
式中、SG及びSGは、各傾斜軸に対する非摂動傾斜角度に割り当てられる制御変数であり、θは、各ベクトルが2つの傾斜軸の一方と一致する方向yと形成する角度を示す。
原理上、3つのアクチュエータは、それらの実効傾斜ベクトルが正の一次結合を用いて全ての所与の制御変数ベクトルを生成し得る限り、すなわち、全ての制御変数ベクトルが実効傾斜ベクトルの正の倍数で表され得る限り、任意の所望の方法で配置することができ、例えば、静電アクチュエータの場合は任意の所望の形状とすることができる。しかしながら、最適な力分布のためには、アクチュエータが3回対称で配置されることが有利である。
その結果、先の場合では、第1のアクチュエータの実効傾斜ベクトルは、アライメント角度φ内の方向yと一致する方向を有し、第2のアクチュエータの実効傾斜ベクトルは、第1のアクチュエータの実効傾斜ベクトルと120°の角度を本質的に形成し、第3のアクチュエータの実効傾斜ベクトルは、第2のアクチュエータの実効傾斜ベクトルと120°の角度を本質的に形成する。制御変数ベクトルの方向θが求められた後に、第3のアクチュエータ(E)がθ∈[120°+φ[で選択され、第1のアクチュエータ(E)がθ∈[120°+φ、240°+φ[で選択され、第2のアクチュエータ(E)がθ∈[240°+φ、360°+φ[で選択される。
マイクロミラーの傾斜角度をさらにより正確に調整することができるようにするために、2つの制御変数は、本方法においてそれらを指定するステップで、制御アルゴリズム、調整アルゴリズム、又は制御・調整複合アルゴリズムにより設定点傾斜角度から求められることが有利である。
この場合、この目的で目標傾斜角度を指定すること、及び一連の設定点傾斜角度からなる軌道を求めることがさらに有利である。この軌道は、マイクロミラーを瞬時に傾斜させる実傾斜角度から目標傾斜角度への遷移を表す。
好ましくは、設定点傾斜角度を求めるときに較正データが考慮される。このように、生じ得るミラーの誤設定を上位システムが補正する必要がない。
2つの制御変数を求めるための調整アルゴリズムは、この場合、2つの制御変数が調整アルゴリズムにより指定されるか又はこれにより補正されるように構成され得ると共に、調整差を受け取る。調整差は、設定点傾斜角度と、監視システムにより測定されるマイクロミラーを瞬時に傾斜させる実傾斜角度のフィードバックとから求められる。このような調整アルゴリズムは、瞬時傾斜角度に影響を及ぼす摂動を補償することができる。
2つの制御変数の指定が、逆システムダイナミクスモデルを用いる予測制御アルゴリズムを用いてこれらの制御変数を設定点傾斜角度に割り当てることにより行われる、制御アルゴリズムを提供することも可能であることが有利である。
本方法における、制御信号がゼロに設定されるアクチュエータを選択するステップと、他の2つの制御信号を求めるステップとはさらに、割り当て表から所与の制御変数に関する制御信号を求めるという選択肢を含むことが好ましい。このように、制御信号を計算規則から求める必要がない。とはいえ、割り当て表から中間値を求めるために、又は制御信号を求めるための連続関数を得るために、特定のバイリニア又はバイキュービック補間を用いることが有利であり得る。
2つの制御変数と3つの制御信号との間の割り当て表は、この場合、アクチュエータに様々な制御信号を印加し、そこから得られる傾斜角度を測定し、その後で2つの制御変数を得られた傾斜角度に線形に割り当てることにより、パラメータ化段階で編集されるようになっている。この場合、制御信号の印加中は1つの制御信号がすでに一定、特にゼロに保たれている。
制御信号を求めるための別の有利な選択肢では、所与の制御変数に関して、パラメータベクトルを用いる計算規則を用いて制御信号が求められる。この選択肢では補間を省くことができるため、より正確に求められた制御信号を得ることができる。
用いられるパラメータベクトルは、設計データから求められ得る。しかしながら、好ましくは、パラメータベクトルは、傾斜角度と3つのアクチュエータの制御信号との間の少なくとも3つの割り当てからの推定により、パラメータ化段階で求められる。これら少なくとも6つの割り当ては、アクチュエータに様々な制御信号を印加し、そこから得られる傾斜角度を測定することにより求められる。
本発明の別の態様は、マイクロミラーを駆動する方法であって、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されマイクロミラーを含むマイクロミラーアレイが最初に設けられ、マイクロミラーが2つの傾斜軸に対して各傾斜角度で傾斜可能である、方法を提供する。2つの傾斜軸に対してマイクロミラーを傾斜させるために、マイクロミラーには、制御信号によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータが割り当てられる。第2のステップにおいて、マイクロミラーの複数の傾斜角度を起動及び測定し、このために3つのアクチュエータに印加される制御信号を記憶することにより、傾斜角度と3つのアクチュエータの制御信号との間の割り当て表が編集される。その後、それぞれが1つの傾斜軸に割り当てられると共に両方が非摂動傾斜角度に線形に割り当てられる2つの制御変数が指定される。続いて、前のステップにおける割り当てに従って2つの制御変数を割り当て表の傾斜角度に線形に割り当て、割り当て表からこれらの傾斜角度に割り当てられた制御信号を読み出すことにより、マイクロミラーを非摂動傾斜角度で傾斜させる制御信号が求められる。最後に、制御信号がアクチュエータに印加される。今述べた方法の利点は、割り当て表の編集により、制御信号と、制御変数と、傾斜角度との間の関係に関してさらに考慮する必要がなく、したがって非常に単純に構成されることである。特に、その場合、モデル仮定の単純化に起因する誤差が生じない。補間、特にバイリニア又はバイキュービック補間も、割り当て表に関連してこの方法で用いられ得る。
割り当て表が今述べたように編集される方法を用いる代わりに、本発明の別の態様は、マイクロミラーを駆動する方法であって、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されマイクロミラーを含むマイクロミラーアレイが最初に設けられ、マイクロミラーが2つの傾斜軸に対して各傾斜角度で傾斜可能である、方法を提供する。2つの傾斜軸に対してマイクロミラーを傾斜させるために、マイクロミラーには、制御信号によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータが割り当てられる。次に、マイクロミラーの様々な傾斜角度と、このために3つのアクチュエータに印加される制御信号とを起動及び測定することにより、傾斜軸と3つのアクチュエータの制御信号との間の少なくとも3つの割り当てが求められる。続いて、前のステップで得られた割り当てからパラメータベクトルが推定される。その後、それぞれが1つの傾斜角度に割り当てられる2つの制御変数が指定される。推定されたパラメータベクトルを用いる計算規則を用いて、所与の制御変数に関して制御信号が求められる。最後に、制御信号がアクチュエータに印加される。
パラメータベクトルを用いる今述べた方法では、パラメータベクトルは、4つ以上の割り当てで過剰に求められるため、測定の不正確さに主に起因する誤差を減らすために最小2乗推定量により例えば推定される。
上述の方法のそれぞれが、傾斜軸に対して少なくとも3つの異なる傾斜角度をそれぞれ採用することができるマイクロミラーで実施されることが好ましい。これは、瞳面の少なくとも9個の異なる位置を投影光で照明することを可能にする。別の選択肢によれば、マイクロミラーは、その作用角度範囲内の全角度を準連続的に採用することができる。
デバイスに関して、上記方法は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されるマイクロミラーアレイに含まれるマイクロミラーを駆動するためのドライブエレクトロニクスを用いて実行される。マイクロミラーは2つの傾斜軸を有し、3つのアクチュエータがマイクロミラーに割り当てられる。3つのアクチュエータは、マイクロミラーを2つの傾斜軸に対して傾斜させるために制御信号によりそれぞれ駆動され得る。ドライブエレクトロニクスは、2つの傾斜軸に対する非摂動傾斜角度に割り当てられる制御変数用の入力を有する変換器を備える。ドライブエレクトロニクスは、変換器により制御され得る2つの信号増幅器と、3つのアクチュエータに制御信号を印加するのに用いられ得る切換ユニットとをさらに備える。変換器及び切換ユニットを用いて、変換器の入力に適用される制御変数の関数として3つのアクチュエータのうちの1つの制御信号が一定値、特にゼロに設定され得る。マイクロミラーが、2つの傾斜軸に対する制御変数に割り当てられた非摂動傾斜角度を採用するように、変換器、切換ユニット、及び2つの信号増幅器を用いて、他の2つの制御信号がアクチュエータに印加され得る。
2つの傾斜軸に対する傾斜角度をさらにより正確に調整するために、制御変数用の変換器の入力は、設定傾斜角度から制御変数を求めるのに用いられ得る制御システム、調整システム、又は制御・調整複合システムに接続されることが好ましい。
変換器が、変換器の入力に適用される制御変数の関数として3つのアクチュエータの制御信号を求めるのに用いられ得る割り当て表のための、メモリを備えることがさらに有利である。有利には、制御信号の補間、特にバイリニア又はバイキュービック補間を可能にする手段が設けられ得る。
変換器の別の有利な実施形態では、変換器は、パラメータベクトルを用いる計算規則を用いて3つのアクチュエータの制御信号を変換器の入力に適用される制御変数の関数として計算し得る、計算ユニットを備える。
本発明の別の態様によれば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されるマイクロミラーアレイに含まれるマイクロミラーを駆動するためのドライブエレクトロニクスは、制御変数用の入力を有する変換器を備え、マイクロミラーは、2つの傾斜軸を有し、2つの傾斜軸に対してマイクロミラーを傾斜させるために、マイクロミラーには、制御信号によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータが割り当てられる。制御変数は、2つの傾斜軸に対する非摂動傾斜角度に割り当てられる。ドライブエレクトロニクスは、変換器により制御され得ると共にアクチュエータに直接的又は間接的に接続される信号増幅器をさらに備える。このようにして、制御信号がアクチュエータに印加され得る。変換器は、このとき、変換器の入力に適用される制御変数の関数として3つのアクチュエータの制御信号を求めるのに用いられ得る割り当て表のためのメモリを備える。この場合もまた、制御信号の補間、特にバイリニア又はバイキュービック補間を可能にする手段が設けられ得ることが有利である。
本発明の別の態様によれば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されるマイクロミラーアレイに含まれるマイクロミラーを駆動するためのドライブエレクトロニクスは、制御変数用の入力を有する変換器を備え、マイクロミラーは、2つの傾斜軸を有し、2つの傾斜軸に対してマイクロミラーを傾斜させるために、マイクロミラーには、制御信号によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータが割り当てられる。制御変数は、2つの傾斜軸に対する非摂動傾斜角度に割り当てられる。ドライブエレクトロニクスは、変換器により制御され得ると共にアクチュエータに直接的又は間接的に接続される信号増幅器をさらに備える。このようにして、制御信号がアクチュエータに印加され得る。変換器は、このとき、パラメータ化段階で推定され得るパラメータベクトルを用いる計算規則を用いて、3つのアクチュエータの制御信号を変換器の入力に適用される制御変数の関数として計算することができる、計算ユニットを備える。
上記ドライブエレクトロニクスは、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムに配置されるマイクロミラーアレイに含まれるマイクロミラーと組み合わせられて、マイクロミラーシステムを形成することが好ましい。この場合、マイクロミラーは、2つ傾斜軸を有し、2つの傾斜軸に対してマイクロミラーを傾斜させるために、3つのアクチュエータがマイクロミラーに割り当てられる。
さらに、本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムにおける照明設定を切り換える方法であって、
a)照明システムに配置されM個のマイクロミラーを含むマイクロミラーアレイを設けるステップであって、各マイクロミラーが2つの傾斜軸に対して各傾斜角度で傾斜可能である、ステップと、
b)第1の照明設定から第2の照明設定に切り換えるために、k=1、2、…、M個の個別マイクロミラーを駆動するステップであって、2つの照明設定間の切り換えが、各k=1、2、…、Mについて50ミリ秒未満の期間内で完了するステップと、
を含む、方法を提供する。
マイクロミラーが照明システムの照明設定に影響を及ぼすため、この方法は、マイクロミラーアレイに通常は多数のM個のマイクロミラーがあるにも関わらず、異なる照明設定間で非常に素早い切り換えを可能にする。1つの照明設定から別の照明設定に切り換えるために傾斜角度を変えなければならない個別マイクロミラーの数kは、2つの照明設定間の相違に応じて決まる。マイクロミラーのこの数k及び古い傾斜角度及び新しい傾斜角度それぞれは、照明設定の切り換えの必要な数だけのマイクロミラーの傾斜角度を変えることを試みる、より高度なアルゴリズムによって決定される。しかしながら、この方法は、50ミリ秒以内でM個のマイクロミラー全部の傾斜角度を変えることも含む。
好ましくは、このような照明設定を素早く切り換える方法は、上述の方法の1つに従った方法で個別マイクロミラーを駆動することにより行われる。上述の方法は、必要な信号増幅器及び対応のドライブエレクトロニクスの数の低減を可能にするため、信号経路が短縮されることで、マイクロレンズ傾斜角度の非常に素早い切り換えが得られる。これらの方法に従った適当な設定により、ドライブエレクトロニクスにより伝達される信号の数も減らすことができることで、照明設定の切り換えのさらなる高速化が得られる。
本発明の別の態様によれば、それぞれが2つの傾斜軸に対して各傾斜角度で傾斜可能なM個のマイクロミラーを含むマイクロミラーアレイを備える、マイクロリソグラフィ露光装置の照明システムが提供される。このシステムは、個別マイクロミラーを駆動するためのドライブエレクトロニクスをさらに備え、ドライブエレクトロニクスは、2つの照明設定間の切り換えが各k=1、2、…、Mについて50ミリ秒未満の期間内で完了するように、各k=1、2、…、M個の個別マイクロミラーを駆動することにより、照明設定を第1の照明設定から第2の照明設定に切り換えることが可能である。照明設定の高速切り換えを用いるこのような照明システムは、より高いスループットを提供する。
好ましくは、このような照明システムは、上述のドライブエレクトロニクスをドライブエレクトロニクスとして用いる。
好ましくは、このような照明システムにおける傾斜可能なマイクロミラーの数Mは、1000よりも多く、好ましくは4000よりも多く、種々の照明設定に高い分解能を提供することを可能にする。
本発明の他の特徴及び利点は、図面を用いて以下の実施形態の説明において見ることができる。
マルチミラーアレイを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システムの簡略子午線断面図を示す。 個別マイクロミラーが正方形の外輪郭を有するマルチミラーアレイの簡略斜視図を示す。 円形の外輪郭を有するマイクロミラー及びそれを駆動するためのドライブエレクトロニクスの簡略斜視図を示す。 アクチュエータの向き及び作用とマイクロミラーの傾斜との間の関係を示す概略図を示す。 従来技術から既知のデバイスによる、アクチュエータに印加される制御信号(上)及びそれから得られるマイクロミラーに対する力作用(下)の図を示す。 本発明によるマイクロミラーを駆動する方法を用いた、アクチュエータに印加される制御信号(上)及びそれから得られるマイクロミラーに対する力作用(下)の図を示す。 マイクロミラーを駆動するための制御・調整アルゴリズムの概略図を示す。
図1は、大幅に簡略化した子午線断面でのマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム10を示す。照明システム10は、結像すべきリソグラフィ構造を担持するマスク12を適宜照明するために用いられる。通常、マスク12上の構造をレジストでコーティングされたウェーハにできる限り均一に転写することができるように、マスク12を投影光で最大限に均一に照明することが望まれる。マスク点に当たる全強度に加えて、マイクロリソグラフィ投影露光装置の結像特性に重大な影響を及ぼす別の因子は、投影光の照明角度分布である。これは、光がマスク点に当たる種々の入射角度間での、そのマスク点に当たる光の全強度の分布を意味することが意図される。特に、最大限に最適な結像を達成するために、照明される構造のタイプに照明角度分布を適合させることが望ましい。
そのために、照明システム10は、そのビーム経路に多数の光学素子を備えるが、図1では、これらはほとんどが大幅に簡略化した方法でしか表されていないか又は全く表されていない。レーザ14又は別の光源により生成される投影光は、最初に第1の光学素子16により拡大され、平面鏡18によりマイクロレンズアレイ20に向けられる。平面鏡18は、照明システム10の外形寸法を小型に保つために主に用いられる。
ビーム経路をさらに辿ると、投影光は、図2を参照して後述するいわゆるマルチミラーアレイ22に当たる。マルチミラーアレイ22は、駆動機器26により好ましくは個別に傾斜させることができる多数のマイクロミラー24を備える。上流のマイクロレンズアレイ20は、マイクロミラー24に投影光の個々の光サブビームを集束させる。
駆動機器26を用いて、投影光の光サブビームが第2の光学素子28を介して瞳面30を自由に選択可能な位置で通過するように個別マイクロミラー24を傾斜させることができる。この瞳面30付近に配置されるフライアイインテグレータ32が、瞳面30において多数の二次光源を生成し、二次光源は、第3の光学素子34を介して、調整可能な絞り素子37が配置される中間視野平面35を均一に照明する。第3の光学素子34は、瞳面30における角度と中間視野平面35における位置との間の割り当てを生成する。後者は、マスク12が配置されるマスク平面上に対物レンズ36により結像される。したがって、瞳面30における強度分布は、中間視野平面35だけでなくマスク平面での照明角度分布も決定する。
したがって、マルチミラーアレイ22の個別マイクロミラー24を様々に傾斜させることにより、種々の照明角度分布を非常に柔軟に設定することができる。マイクロミラー24を適宜駆動することで、露光中に照明角度分布を変更することさえできる。
図2は、個別マイクロミラー24が平面状であり正方形の輪郭を有する、マルチミラーアレイ22の簡略斜視図を示す。ビーム経路の上流にあるマイクロレンズアレイ20により生成される入射光サブビームを瞳面30内の任意の所望の位置に向けるために、各マイクロミラー24は、2つの傾斜軸x及びyに対して傾斜可能に取り付けられる。傾斜軸x、yに対する傾斜自体は、アクチュエータにより制御することができ、各マイクロミラー24には、可能であれば、マイクロミラー24を個別に駆動できるように独自のアクチュエータセットが割り当てられるべきである。したがって、関連のアクチュエータを有する各マイクロミラー24が、マルチミラーアレイ22にわたって繰り返されるミラーユニット38をこうして形成する。
マルチミラーアレイ22のミラーユニット38の数が多いほど、瞳面30において強度分布をより細かく分解することができる。2つの傾斜軸x、yに対して傾斜可能な数千個のマイクロミラー24を有するマルチミラーアレイ22が構想され得る。このようなマルチミラーアレイ22は、例えば、MEMS技術で加工され得る。
図3は、図2に示す実施形態とは異なり、マイクロミラー24が円形の輪郭を有するミラーユニット38の実施形態の高度に概略化した斜視図を示す。駆動機器26の一部でありこのマイクロミラー24を駆動することができるドライブエレクトロニクスが、39で示されている。
ミラーユニット38の主要構成要素は、マイクロミラー24であり、これは、使用投影光、例えば193nmの波長を有するVUV光を反射するコーティングが鏡面40に施されている平面鏡支持体を有する。鏡面40には面法線42が割り当てられ、これに関してマイクロミラー24に当たる投影光の入射角度及び出射角度を定義することができる。湾曲状の鏡面40の場合、この目的で平均面法線42が定義され得る。
マイクロミラー24は、ユニバーサルサスペンション(図示せず)を用いて、図3において破線で表されている2つの傾斜軸及びyに対して傾斜可能に取り付けられる。2つの回転自由度を可能にするユニバーサルサスペンションは、マイクロミラー24の支持に用いられる弾性固体関節(solid-state articulations)を用いてマイクロミラー24に復元モーメントを加えることで、マイクロミラー24を安定した中央位置に保つ。
例えば金属層を蒸着することにより作製されるミラー電極44が、マイクロミラー24の裏側に取着される。120°の頂角を有する円板セグメントとして構成される第1の制御電極E、第2の制御電極E、及び第3の制御電極Eが、ミラーユニット38の基板上で、このミラー電極44に対向して、したがってマイクロミラー24全体に対向して取着される。マルチミラーアレイ22のミラーユニット38ごとに、3つの電極E、E、及びE並びにミラー電極44のリード線が、MEMSユニットから引き出されて関連のドライブエレクトロニクス39に接続される。
ミラー電極44と制御電極E、E、及びEとの間に様々な電圧U、U、及びUを印加することにより、ミラー電極44は、静電引力により個々の制御電極E、E、及びEに引き付けられる。2つの電極間のこの引力は、ユニバーサルサスペンションにより2つの傾斜軸x及びyに対するマイクロミラー24の傾斜に変換される。したがって、制御電極E、E、及びEは、マイクロミラー24を傾斜させるためのアクチュエータとして機能する。
各傾斜角度は、様々な電圧U、U、及びUと、ユニバーサルサスペンションの固体関節によりもたらされる復元モーメントとによって、本質的に決まる。ここではマイクロミラー24が非常に小さいことが意図されるため、マイクロミラー24に作用する他の力、例えば重力は、この実施形態では無視され得る。しかしながら、例えばハウジング振動、空気流、又は熱的影響等の作用による力は、マイクロミラー24の実際の設定に大きな影響を及ぼし得る。
ミラーユニット38の可及的に単純な駆動を達成するために、本実施形態では、傾斜軸x及びyに対する所望の非摂動傾斜角度α及びαに好ましくは線形に割り当てられる制御変数SG及びSGが、ドライブエレクトロニクス39に送信される。これらの制御変数SG及びSGを電圧U、U、及びUに変換するために、ドライブエレクトロニクス39は、変換器46と、マルチプレクサ48と、2つの制御可能な高電圧出力段50及び52の形態の2つの信号増幅器とを備える。変換器46は、2つの入力ラインで2つの制御変数SG及びSGを受け取り、メモリ45及び/又は計算ユニット47を用いて、制御電極E、E、及びEに印加される3つの電圧U、U、及びUの値を求める。図4〜図6を用いて後述する方法によれば、制御変数SG及びSGに応じて、制御電極E、E、及びEの1つがそれぞれ選択され、例えば、第1の制御電極E、が選択され、ミラー電極44に対するその電圧Uがマルチプレクサ48によりゼロに設定される。すなわち、電圧Uがミラー電極44と同じ電位にされる。続いて、変換器46から高電圧出力段50及び52につながる2つの制御ラインを介して、変換器46が他の2つの電圧U及びUをマイクロミラー24の所望の傾斜をもたらす値に設定する。これら2つの電圧U及びUを受け取ってさらに変換器46により駆動されるマルチプレクサ46は、選択した制御電極Eをゼロに設定し、関連の電圧U及びUを他の2つの制御電極E及びEに印加する。
このように、2つの傾斜軸x、yに対するマイクロミラー24の所望の傾斜を達成するために、各時点で3つのアクチュエータを駆動するのに2つの信号増幅器しか必要ない。マルチミラーアレイ22には多数のミラーユニット38があるため、これによりマイクロミラー24の駆動に必要なハードウェアの費用が大幅に削減される。
別の実施形態において、静電制御電極E、E、又はEの代わりに例えば電磁アクチュエータが用いられる場合、様々な電圧U、U、及びUによりここで形成される制御信号は、例えば、高電圧出力段50及び52の代わりに定電流源によって生成され得る。特に、変換器46により指定される信号は、集積電力出力段を有するデジタル・アナログ変換器の場合で可能であるように、用いられる信号増幅器に純粋なデジタル形態で送信されることもできる。
用いられるアクチュエータが特定の相互信号を必要とする場合、選択されたアクチュエータの制御信号をゼロに設定する代わりに、マルチミラーアレイ22の複数のミラーユニット38にわたって一定である制御信号をマルチプレクサ48により印加させることもできる。このように、ミラーユニット38ごとに必要な信号増幅器の数が、この場合もマルチミラーアレイ22全体平均で減る。
図4〜図6を用いて、ミラーユニット38のアクチュエータに印加される3つの制御信号を求めることができる計算法を以下で説明する。
この方法の出発点は、例えば制御・調整アルゴリズムの出力から変換器46に送信され、所望の角度、すなわち各傾斜軸x、yに対するマイクロミラー24の非摂動傾斜角度α及びαに割り当てられる、2つの制御変数SG及びSGである。したがって、この方法は、所与の制御変数SG及びSGに関して、マイクロミラー24を対応の非摂動傾斜角度α及びαに傾斜させる電圧U、U、及びUをできる限り正確に求めることが可能でなければならない。
静電アクチュエータの場合、第1近似では、制御電極E、E、及びEがマイクロミラー24に作用するときのトルクは、各電圧U、U、及びUの2乗に比例すると仮定され得る。これらのトルクと平衡するユニバーサルサスペンションの固体関節により生じる復元モーメントは、固体関節の弾性域で運動が行われる限りマイクロミラー24の傾斜にほぼ比例する。回転ばね定数とも呼ばれる復元モーメントの比例定数は、傾斜軸x及びyの方向で様々に設定され得る。したがって、公式表記をより単純にするためにここでは逆数値c及びcとして示すこれらの回転ばね定数を用いて、印加電圧U、U、及びUへの非摂動傾斜角度α及びαの依存性に関して以下の単純モデルを公式化することが可能である。
Figure 2012505533
ここで、e=(e1x,e1y、e=(e2x,e2y、e=(e3x,e3yが、2乗電圧U 、U 、及びU を乗じると個々の制御電極E、E、及びEが発生させるトルクが得られる、傾斜軸x、yの座標系における比例係数である。したがって、これらの比例係数は、例えば制御電極E、E、及びE及びミラー電極44の種々の向き又は構成によっても影響を受けるが、それらの作製時の製造公差によっても影響を受ける。それぞれ120°回転させて、その長さが電極の力作用に対応するベクトルは、ここで仮定されるように制御電極E、E、及びEが3回対称で理想的に位置決めされると共に同一である場合に関して、e、e、及びeとして設定され得る。
係数及び並べ替えを組み合わせることにより、方程式(1)は次式のようにより簡単に書き換えることができる。
Figure 2012505533
ミラーユニット38のモデルパラメータP1x、P1y、P2x、P2y、P3x、P3yを表す行列Tの要素は、設計データから又は測定法を用いて得られ得る。このような測定法の一例を以下でより詳細に説明する。
例えば電極の形態の異なる実施形態により、各電圧U、U、及びUへのトルクの二次依存性(quadratic dependency)がない場合、2乗電圧でのベクトルは、上記モデルにおいて常に任意関数f(U)に置き換えられ得る。
2つの電極間の静電引力作用は使用電圧の極性とは無関係であり、したがって高電圧出力段50、52は一方の極性のみの電圧範囲用に構成され得るため、方程式系(2)は、簡単のために電圧U、U、及びUがゼロ以上であることを必要とすることによりある程度制限され得る無数の解を有する。
電圧U、U、及びUの1つがここでゼロに設定される場合、このとき求めるべき未知数は2つだけであるため、方程式系(2)は唯一解を有するようになる。しかしながら、2つの傾斜軸x及びyに対するマイクロミラー24の特定の傾斜に関しては、いずれの電圧U、U、又はUもゼロに設定することが不可能である。こうした理由から、第1のステップにおいて、電圧U、U、又はUをゼロに設定できる制御電極E、E、及びEを選択することが必要である。
特に図4から分かるように、制御変数SG及びSGは、傾斜軸x及びyに対する非摂動傾斜角度α及びαの空間に割り当てられる制御変数空間に及ぶ。原理上、この割り当て又は座標変換は、任意の所望の方法で行うことができ、制御変数SG及びSGは、それらの各傾斜角度に互いに独立して線形に割り当てられることが好ましい。本実施形態では、制御変数SG、SGと非摂動傾斜角度α、αとの間の割り当てが同一であると仮定される。したがって、図4に示すように、2つの空間の座標軸は互いに対応する。制御変数空間内で、制御変数SG及びSGの様々な組み合わせを種々の制御変数ベクトルSGVとしてプロットすることができるようになる。
さらに、図4において制御電極E、E、及びEとそれらに割り当てられる実効傾斜ベクトルw、w、及びwとにより示されるように、制御電極E、E、及びEがマイクロミラー24に及ぼす作用もこの制御変数空間で考慮され得る。制御電極E、E、又はEの各実効傾斜ベクトルw、w、又はwは、この場合、この制御電極E、E、又はEのみがあるタイプの標準電圧で駆動されるときにマイクロミラー24が採用するような非摂動傾斜角度α、αに割り当てられる制御変数SG、SGにより与えられる。
したがって、標準電圧の乗算及び制御変数空間での表現を除いて、実効傾斜ベクトルw、w、又はwは、方程式(2)におけるミラーユニット38のモデルパラメータp1x、p1y、p2x、p2y、p3x、p3yを表す行列Tの要素又はより正確には列に対応する。したがって、3回対称で配置された制御電極E、E、及びEを有する実施形態では、例えば製造公差に起因した第1の制御電極Eと傾斜軸yとの間のアライメント角度φも考慮される。
摂動傾斜角α及びαの、又はより正確にはそれらに割り当てられる制御変数SG、SGの所望の組み合わせが、図4における制御変数ベクトルSGVとしてここでプロットされる場合、これは、3つの制御電極E、E、及びEの3つの実効傾斜ベクトルw、w、又はwの一次結合によっても表され得る。
従来技術によれば、方程式(2)の方程式系は、ミラー素子24に作用する力の総和Fが一定に保たれるという付加的な制約条件付きで、以前は図5に示すように解かれていた。これは、和U +U +U が各制御変数ベクトルSGVで等しい値になるべきであることを意味する。これにより、例えば、所与の頂角を有する円錐面上でのマイクロミラー24の面法線42の移動に対応する、図4の原点を中心とした所与の制御変数ベクトルSGVの完全な1回転に関して、図5の上に示されるU(実線)、U(破線)、及びU(点線)の電圧プロファイルが得られた。
しかしながら、本実施形態では、マイクロミラー24に対する力の総和Fを一定に保つという制約条件は省かれ、その代わりに、3つの制御電極E、E、及びEの1つが選択されてその電圧U、U、又はUがゼロに設定される。明らかに、これは、マイクロミラー24が傾斜軸に対して垂直な方向のミラー偏倚運動(mirror excursion movements)を行う可能性をなくすことができない。しかしながら、平面マイクロミラー24の場合の偏倚運動は投影光の偏向方向に影響を及ぼさないため、このような偏倚運動は、概して光学的機能にとって有害ではない。
そのために、3つの制御電極E、E、及びEの実効傾斜ベクトルw、w、又はwに対する制御変数ベクトルSGVの向きが求められる。この場合、各象限を考慮しつつ角度θを求めるために以下の方程式が用いられ得る。
Figure 2012505533
角度θが角度範囲[φ,120°+φ[内にある場合、すなわち、制御変数ベクトルSGVが第1の制御電極Eの実効傾斜ベクトルwと第2の制御電極Eの実効傾斜ベクトルwとの間にある場合、第3の制御電極Eの制御信号すなわちUが0に設定され、制御変数ベクトルSGVが実効傾斜ベクトルw及びwの一次結合として生成される。この一次方程式系の解として、次式が得られる。
Figure 2012505533
根に関して正値解が選択されるときに、この方程式の唯一解として以下が得られ得る。
Figure 2012505533
方程式(5)の根は、成分ごとの根を求める(taking the root component by component)と理解される。
角度θが角度範囲[120°+φ,240°+φ[内にある場合、図4で分かるように、Uが0に設定されて他の2つの方程式が次式に従って求められる。
Figure 2012505533
[240°+φ,360°+φ[内のθに関しては、U=0が対応して設定され、U及びUが次式に従って求められる。
Figure 2012505533
上記の解において、2つの非摂動傾斜角度α及びαはここで、制御変数SG及びSGを用いる割り当て関数α=f(SG)に概して置き換えることができる。したがって、制御関数SG及びSGから3つの電圧U、U、及びUを計算する方法が、全制御変数ベクトルSGVに関して得られる。
図6の上部は、電圧U(実線)、U(破線)、及びU(点線)のプロファイルを示しており、ここで用いられる方法では特定の傾斜を得るために特により低い最大電圧が必要であることを示す。これは、制御変数ベクトルSGVとは逆となる成分を含む実効傾斜ベクトルw、w、又はwを有する制御電極E、E、又はEが、それぞれゼロに設定されるからである。したがって、高電圧出力段50、52の動作範囲がより小さく選択され得ることにより、個々の電圧でより小さな量子化段と併せてより小さな誤差を得ることができる。図6の下部は、ここで説明する方法で生じると共にすでに上述した偏倚運動を招く力の総和Fの変動も示す。
すでに上述したように、ミラーユニット38の作製におけるプロセス変動を考慮するために、モデルパラメータp1x、p1y、p2x、p2y、p3x、p3y、すなわち行列Tの要素を求めるための測定法が用いられ得る。このような測定法では、様々な電圧U、U、及びUが印加され、そこから得られる傾斜角α及びαが測定される。これを証明するために、方程式系(2)が次式として書き換えられ得る。
Figure 2012505533
Figure 2012505533
1つの測定値だけでは、方程式(8)の方程式系が十分に求められないため、モデルパラメータp1x、p1y、p2x、p2y、p3x、p3yを求めることができない。しかしながら、電圧U、U、及びUの割り当てがN個ある場合、方程式(8)はN回設定することができる。
Figure 2012505533
Figure 2012505533
Figure 2012505533
Figure 2012505533
これは、パラメータベクトルの誤差を、又はより正確には測定誤差の影響を、より多数の測定値によってできる限り排除するためである。
印加電圧U、U、及びUとそこから得られる非摂動傾斜角度α及びαとの間の関係を計算モデルにおいてモデリングする代わりに、電圧U、U、及びUを求める多少異なる方法は、事前に求められたいわゆるルックアップテーブルからそれを単純に読み取ることからなる。
そのために、2つの傾斜軸x、yの角度範囲内のN個の非摂動傾斜角度α及びαが1回の測定で起動され、これらは、これに必要な電圧U、U2、及びUと共に表に、好ましくは電子メモリに記憶される。N個の測定点は、2つの傾斜軸x、yの角度範囲内のN×Nグリッドに便宜上均一に分配される。個々の傾斜角度の起動は、例えば調整アルゴリズムを用いて実行され、測定された傾斜角度α及びαがさらにこれに供給される。しかしながら、測定を実行する個々の傾斜角度は、実際の傾斜角度を単に測定して関連の電圧U、U、及びUと共に表に記憶する制御アルゴリズムのみで起動させることもできる。
制御変数SG、SG及びルックアップテーブルの組み合わせごとに、制御変数SG、SGと非摂動傾斜角度α、αとの間の所与の割り当てを用いて、関連の電圧U、U2、及びUを動作中に読み出して制御電極E、E2、及びEに印加することができる。電圧U、U2、及びUの値は、N×N個の傾斜角度α、αの位置でのみ利用可能であるため、補間、例えばバイリニア又はバイキュービック補間により、中間値が計算され得る。
ルックアップテーブルを編集するときに、又はより正確にはN個の傾斜角度α、αを起動するときに、電圧U、U2、又はUの1つをすでにゼロに設定することにより、電圧U、U2、又はUの1つを上述のようにゼロに設定するために、今説明したこれらの手順を組み合わせることもできる。これにより、信号増幅器に関する費用も低く抑えることができる。
本物のシステムのミラーユニット38は、常に一定の摂動zを受けているため、指定された目標傾斜角度に従ってマイクロミラー24の実際値を調整する制御・調整アルゴリズム54について以下で説明する。
そのために、図7は、様々な構成要素がデバイスとして個別に具現され得る駆動機器26の一部としての制御・調整システム54の図を示す。しかしながら、好ましくは、制御・調整アルゴリズム54の機能は、例えばデジタル信号プロセッサ(DSP)で実行されるデジタルアルゴリズムによって行われる。こうした理由から、様々な構成要素に関する以下の解説は、アルゴリズムの形態の実施形態に言及する意図もある。様々な実施形態が、これらの制御・調整構成要素の個々の部分のみを随意に含み得る。
摂動zに作用する破線で表される調整部は、マイクロミラー24を含むミラーユニット38及び関連のドライブエレクトロニクス39を備える。2つの傾斜軸x、yに対するマイクロミラー24の摂動傾斜角度α、αに対する制御変数SG、SGの割り当てに関して、線形の、好ましくは同一の割り当てが選択された場合、ドライブエレクトロニクス39があるため、制御・調整構成要素に関して考慮する際、ミラーユニット39の制御電極E、E、及びEに電圧U、U、及びUの形態でここでは印加されるアクチュエータの3つの制御信号への非摂動傾斜角度α、αの複雑な依存性を考慮に入れない。したがって、制御・調整構成要素が単純明快に保たれることで、特にそれらのレイアウトが単純になる。
制御・調整アルゴリズム54の入力において、軌道決定ユニット56が上位システム又はユーザから、マイクロミラー24を最終的に傾斜させるための目標角度を受け取る。続いて、これらの目標傾斜角度から、軌道決定ユニット56は、マイクロミラー24を瞬時に傾斜させる実傾斜角度を目標傾斜角度に変換する一連の設定点傾斜角度を決定する。これにより、例えば、目標傾斜角度の滑らかな起動が可能となる。上位システムに関する実傾斜角度を採用するために用いることができる較正データが、軌道決定ユニット56にさらに送信され得る。
一連の設定点角度は、調整器58に送信され、調整器58は、ミラーユニット38のドライブエレクトロニクス39に送信する制御変数SG、SGを決定又は補正する。そのために、調整器58は、該当の瞬間の設定点傾斜角度と監視システム60により測定される実傾斜角度とにより与えられる調整差eを用いる。単純なPID調整器として構成される調整器58は、調整部の調整特性に従ってパラメータ化され得る。
本実施形態では、予測コントローラ62がさらに設けられ、これは、調整部の逆システムダイナミクスモデルを含むことで、制御変数SG、SGの変化に対するマイクロミラー24の反応を予測する。監視システム60の限られた帯域幅によって本質的に決まる、調整器58を介した閉制御ループの調整周波数が比較的低い場合があるため、このような解決手段は、特に個々のミラーユニット38が多数あることから推奨される。
したがって、予測コントローラ62は、制御部の予測可能な反応を含み、調整器58は、制御部に作用する摂動z及びドライブエレクトロニクス39の誤差を補正するために、予測コントローラ62により指定される制御変数SG、SGを補正する。
こうして決定され随意に補正された制御変数SG、SGは、続いて、上述の方法に従ってドライブエレクトロニクス39により制御信号に変換され、これらがミラーユニット38のアクチュエータに印加される。
マルチミラーアレイ22のマイクロミラー24を駆動する記載の方法及びデバイスの全てを、EUV光、すなわち、数ナノメートルの範囲の、例えば13.6nmの波長を有する光の使用のための照明システムで用いることもできる。
好適な実施形態の上記の説明は、例として行ったものである。当業者は上記開示から、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示されている構造及び方法の様々な変形及び変更が明らかであることに気付くであろう。したがって、本出願人は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨及び範囲内に入るような変形及び変更の全て、及びそれらの等価物を包含することを意図する。

Claims (33)

  1. マイクロミラー(24)を駆動する方法であって、
    a)マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置され前記マイクロミラー(24)を含むマイクロミラーアレイ(22)を設けるステップであって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能であり、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、該マイクロミラー(24)に、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられる、ステップと、
    b)それぞれが1つの傾斜軸(x、y)に割り当てられると共に両方が非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる、2つの制御変数(SG、SG)を指定するステップと、
    c)前記2つの制御変数(SG、SG)の任意の所望の組み合わせに関して、前記2つの制御変数(SG、SG)に応じて、前記3つのアクチュエータのうち、制御信号(U)が一定値、特にゼロに設定される1つ(E)を選択するステップと、
    d)前記制御信号(U、U、U)が他の2つのアクチュエータ(E、E)に印加されると前記マイクロミラー(24)が前記2つの制御変数(SG、SG)の関数として前記非摂動傾斜角度(α、α)を採用するように、前記制御信号(U、U、U)を求めるステップと、
    e)前記制御信号(U、U、U)を前記アクチュエータ(E、E、E)に印加するステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記制御変数(SG、SG)は、前記非摂動傾斜角度(α、α)に線形に割り当てられることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記制御信号(U)が一定値、特にゼロに設定されるアクチュエータ(E)は、前記ステップc)において、方向(θ)を有する2次元制御変数ベクトル(SGV)を、前記2つの傾斜軸(x、y)に対する前記非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる前記2つの制御変数(SG、SG)に割り当て、実効傾斜ベクトル(w、w、w)を個々のアクチュエータ(E、E、E)それぞれに割り当て、続いて実効傾斜ベクトル(w)が前記制御変数ベクトル(SGV)の前記方向(θ)に直接隣接しない方向(θ)を有するアクチュエータ(E)を選択することにより、選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. アクチュエータ(E、E、E)の前記実効傾斜ベクトル(w、w、w)は、このアクチュエータ(E、E、E)のみが駆動されるときに前記マイクロミラー(24)が採用する前記非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる前記制御変数(SG、SG)から得られることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. 前記実効傾斜ベクトル(w、w、w)は、測定により求められることを特徴とする、請求項3又は4に記載の方法。
  6. 前記制御変数ベクトル(SGV)及び前記実効傾斜ベクトル(w、w、w)の方向は、
    Figure 2012505533
    に従って求められ、式中、SG及びSGは、前記各傾斜軸(x、y)に対する前記非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる前記制御変数(SG、SG)であり、θは、各ベクトルが前記2つの傾斜軸(x、y)の一方と一致する方向yと形成する角度を示すことを特徴とする、請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記アクチュエータ(E、E、E)は、3回対称で配置されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 第1のアクチュエータ(E)の前記実効傾斜ベクトル(w)は、アライメント角度φ内の前記方向yと一致する方向を有し、第2のアクチュエータ(E)の前記実効傾斜ベクトル(w)は、前記第1のアクチュエータ(E)の前記実効傾斜ベクトル(w)と120°の角度を本質的に形成し、第3のアクチュエータ(E)の前記実効傾斜ベクトル(w)は、前記第2のアクチュエータ(E)の前記実効傾斜ベクトル(w)と120°の角度を本質的に形成し、前記制御変数ベクトル(SGV)の前記方向θが求められてから、前記第3のアクチュエータ(E)はθ∈[120°+φ[で選択され、前記第1のアクチュエータ(E)はθ∈[120°+φ、240°+φ[で選択され、前記第2のアクチュエータ(E)はθ∈[240°+φ、360°+φ[で選択されることを特徴とする、請求項6又は7に記載の方法。
  9. 前記2つの制御変数(SG、SG)は、前記ステップb)において、制御アルゴリズム(62)、調整アルゴリズム(58)、又は制御・調整複合アルゴリズム(54)により設定点傾斜角度から求められることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 目標傾斜角度が指定され、前記マイクロミラー(24)を瞬時に傾斜させる実傾斜角度から前記目標傾斜角度への遷移を表す一連の設定点傾斜角度を含む軌道が決定されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
  11. 前記設定点傾斜角度を求めるときに較正データが考慮されることを特徴とする、請求項9又は10に記載の方法。
  12. 前記2つの制御変数(SG、SG)は、調整アルゴリズム(58)により指定されるか又はこれにより補正され、前記調整アルゴリズム(58)は、前記設定点傾斜角度と、監視システム(60)により測定される前記マイクロミラー(24)を瞬時に傾斜させる前記実傾斜角度の負のフィードバックとから求められる調整差を受け取ることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記2つの制御変数(SG、SG)は、逆システムダイナミクスモデルを用いる予測制御アルゴリズム(62)を用いて前記設定点傾斜角度に割り当てることにより指定されることを特徴とする、請求項9〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記ステップc)及び前記ステップd)は、
    割り当て表から所与の制御変数(SG、SG)に関する制御信号(U、U、U)を求めるステップ
    を含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記2つの制御変数(SG、SG)と前記3つの制御信号(U、U、U)との間の前記割り当て表は、前記アクチュエータ(E、E、E)に様々な制御信号(U、U、U)を印加し、そこから得られる傾斜角度(α、α)を測定し、その後で前記2つの制御変数(SG、SG)を得られた前記傾斜角度(α、α)に線形に割り当てることにより、パラメータ化段階で編集され、前記制御信号(U、U、U)の印加中は1つの制御信号(U、U、U)が一定、特にゼロに保たれていることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ステップc)及び前記ステップd)は、
    パラメータベクトルを用いる計算規則を用いて、所与の制御変数(SG、SG)に関して前記制御信号(U、U、U)を求めるステップ
    を含むこと特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記パラメータベクトルは、傾斜角度(α、α)と前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)との間の少なくとも3つの割り当てからの推定により、パラメータ化段階で求められ、前記少なくとも3つの割り当ては、前記アクチュエータ(E、E、E)に様々な制御信号(U、U、U)を印加し、そこから得られる傾斜角度(α、α)を測定することにより求められることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
  18. マイクロミラー(24)を駆動する方法であって、
    a)マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されて前記マイクロミラー(24)を含むマイクロミラーアレイを設けるステップであって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能であり、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、該マイクロミラー(24)に、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられる、ステップと、
    b)前記マイクロミラーの複数の傾斜角度(α、α)を起動及び測定し、このために前記3つのアクチュエータ(E、E、E)に印加される前記制御信号(U、U、U)を記憶することにより、前記傾斜角度(α、α)と前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)との間の割り当て表を編集するステップと、
    c)それぞれが1つの傾斜軸(x、y)に割り当てられると共に両方が非摂動傾斜角度(α、α)に線形に割り当てられる2つの制御変数(SG、SG)を指定するステップと、
    d)前記ステップc)における割り当てに従って前記2つの制御変数(SG、SG)を前記割り当て表の前記傾斜角度(α、α)に線形に割り当て、前記割り当て表からこれらの傾斜角度(α、α)に割り当てられた前記制御信号(U、U、U)を読み出すことにより、前記マイクロミラー(24)を前記非摂動傾斜角度(α、α)で傾斜させる制御信号(U、U、U)を求めるステップと、
    e)制御信号(U、U、U)を前記アクチュエータ(E、E、E)に印加するステップと、
    を含む、方法。
  19. マイクロミラー(24)を駆動する方法であって、
    a)マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されて前記マイクロミラー(24)を含むマイクロミラーアレイを設けるステップであって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能であり、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、該マイクロミラー(24)に、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられる、ステップと、
    b)前記マイクロミラー(24)の様々な傾斜角度(α、α)と、このために前記3つのアクチュエータ(E、E、E)に印加される前記制御信号(U、U、U)とを起動及び測定することにより、前記傾斜角度(α、α)と前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)との間の少なくとも3つの割り当てを求めるステップと、
    c)該ステップb)から得られる割り当てからパラメータベクトルを推定するステップと、
    d)それぞれが1つの傾斜軸(x、y)に割り当てられる2つの制御変数(SG、SG)を指定するステップと、
    e)前記推定されたパラメータベクトルを用いる計算規則を用いて、所与の制御変数(SG、SG)に関して前記制御信号(U、U、U)を求めるステップと、
    f)前記制御信号(U、U、U)を前記アクチュエータ(E、E、E)に印加するステップと、
    を含む、方法。
  20. 前記パラメータベクトルは、最小2乗推定量により推定されることを特徴とする、請求項17または19に記載の方法。
  21. 前記マイクロミラー(24)は、前記傾斜軸(x、y)に対してそれぞれ少なくとも3つの異なる傾斜角度(α、α)を採用し得ることを特徴とする、請求項1〜20の何れか一項に記載の方法。
  22. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されるマイクロミラーアレイ(22)に含まれるマイクロミラー(24)を駆動するドライブエレクトロニクス(39)であって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)を有し、該2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、3つのアクチュエータ(E、E、E)が前記マイクロミラー(24)に割り当てられ、該ドライブエレクトロニクス(39)は、
    a)前記2つの傾斜軸(x、y)に対する非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる制御変数(SG、SG)用の入力を有する変換器(46)と、
    b)該変換器(46)により制御され得る2つの信号増幅器(50、52)と、
    c)前記3つのアクチュエータ(E、E、E)に制御信号(U、U、U)を印加するのに用いられ得る切換ユニット(48)と、
    を備える、ドライブエレクトロニクス(39)において、
    d)前記変換器(46)及び前記切換ユニット(48)を用いて、前記変換器(46)の前記入力に適用される前記制御変数(SG、SG)の関数として前記3つのアクチュエータ(E、E、E)のうちの1つの前記制御信号(U、U、U)が一定値、特にゼロに設定され得ると共に、
    e)前記マイクロミラー(24)が、前記2つの傾斜軸(x、y)に対する前記制御変数(SG、SG)に割り当てられた前記非摂動傾斜角度(α、α)を採用するように、前記変換器(46)、前記切換ユニット(48)、及び前記2つの信号増幅器(50、52)を用いて、他の2つの制御信号(U、U、U)が前記アクチュエータ(E、E、E)に印加され得る
    ことを特徴とする、ドライブエレクトロニクス。
  23. ドライブエレクトロニクス(39)であって、前記変換器(46)の制御変数(SG、SG)用の前記入力は、設定傾斜角度から前記制御変数(SG、SG)を求めるのに用いられ得る制御システム(62)、調整システム(58)、又は制御・調整複合システムに接続されることを特徴とする、請求項22に記載のドライブエレクトロニクス。
  24. ドライブエレクトロニクス(39)であって、前記変換器(46)は、該変換器(46)の前記入力に適用される前記制御変数(SG、SG)の関数として前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)を求めるのに用いられ得る割り当て表のための、メモリ(45)を備えることを特徴とする、請求項22又は23に記載のドライブエレクトロニクス。
  25. ドライブエレクトロニクス(39)であって、前記変換器(46)は、パラメータベクトルを用いる計算規則を用いて前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)を前記変換器(46)の前記入力に適用される前記制御変数(SG、SG)の関数として計算し得る、計算ユニット(47)を備えることを特徴とする、請求項22〜24のいずれか1項に記載のドライブエレクトロニクス。
  26. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されるマイクロミラーアレイ(22)に含まれるマイクロミラー(24)を駆動するドライブエレクトロニクス(39)であって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸(x、y)を有し、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、該マイクロミラー(24)に、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられ、該ドライブエレクトロニクス(39)は、
    a)前記2つの傾斜軸(x、y)に対する非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる制御変数(SG、SG)用の入力を有する変換器(46)と、
    b)前記制御信号(U、U、U)が前記アクチュエータ(E、E、E)に印加され得るように、前記変換器(46)により制御され得ると共に前記アクチュエータ(E、E、E)に直接的又は間接的に接続される2つの信号増幅器(50、52)と、
    を備える、ドライブエレクトロニクス(39)において、
    c)前記変換器(46)は、該変換器の前記入力に適用される前記制御変数(SG、SG)の関数として前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)を求めるのに用いられ得る割り当て表のための、メモリ(45)を備える
    ことを特徴とする、ドライブエレクトロニクス。
  27. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されるマイクロミラーアレイ(22)に含まれるマイクロミラー(24)を駆動するドライブエレクトロニクス(39)であって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸を有し、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、該マイクロミラー(24)に、制御信号(U、U、U)によりそれぞれ駆動され得る3つのアクチュエータ(E、E、E)が割り当てられ、該ドライブエレクトロニクス(39)は、
    a)前記2つの傾斜軸(x、y)に対する非摂動傾斜角度(α、α)に割り当てられる制御変数(SG、SG)用の入力を有する変換器(46)と、
    b)前記制御信号(U、U、U)が前記アクチュエータ(E、E、E)に印加され得るように、前記変換器(46)により制御され得ると共に前記アクチュエータ(E、E、E)に直接的又は間接的に接続される2つの信号増幅器(50、52)と、
    を備える、ドライブエレクトロニクス(39)において、
    c)前記変換器(46)は、パラメータ化段階で推定され得るパラメータベクトルを用いる計算規則を用いて、前記3つのアクチュエータ(E、E、E)の前記制御信号(U、U、U)を前記変換器(46)の前記入力に適用される前記制御変数(SG、SG)の関数として計算し得る、計算ユニット(47)を備える
    ことを特徴とする、ドライブエレクトロニクス。
  28. 請求項22〜27のいずれか1項に記載のドライブエレクトロニクスと、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)に配置されるマイクロミラーアレイ(22)に含まれるマイクロミラー(24)とを備える、マイクロミラーシステムであって、前記マイクロミラー(24)は、2つの傾斜軸を有し、前記2つの傾斜軸(x、y)に対して前記マイクロミラー(24)を傾斜させるために、3つのアクチュエータ(E、E、E)が前記マイクロミラー(24)に割り当てられる、マイクロミラーシステム。
  29. マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム(10)における照明設定を切り換える方法であって、
    a)前記照明システム(10)に配置されM個のマイクロミラー(24)を含むマイクロミラーアレイ(22)を設けるステップであって、各マイクロミラー(24)が2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能である、ステップと、
    b)第1の照明設定から第2の照明設定に切り換えるために、k=1、2、…、M個の個別マイクロミラー(24)を駆動するステップであって、2つの照明設定間の切り換えが、各k=1、2、…、Mについて50ミリ秒未満の期間内で完了するステップと、
    を含む、方法。
  30. 前記ステップb)において前記個別マイクロミラー(24)を駆動するために、請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法が用いられることを特徴とする、請求項29に記載の方法。
  31. マイクロリソグラフィ露光装置の照明システム(10)であって、
    a)M個のマイクロミラー(24)を含むマイクロミラーアレイ(22)であって、各マイクロミラー(24)が2つの傾斜軸(x、y)に対して各傾斜角度(α、α)で傾斜可能である、マイクロミラーアレイ(22)と、
    b)前記個別マイクロミラー(24)を駆動するためのドライブエレクトロニクス(39)であって、2つの照明設定間の切り換えが各k=1、2、…、Mについて50ミリ秒未満の期間内で完了するように、k=1、2、…、M個の個別マイクロミラー(24)を駆動することにより、照明設定を第1の照明設定から第2の照明設定に切り換えることが可能である、ドライブエレクトロニクス(39)と、
    を備える、照明システム。
  32. 照明システム(10)であって、請求項22〜27のいずれか1項に記載のドライブエレクトロニクスが、前記ドライブエレクトロニクス(39)として用いられることを特徴とする、請求項31に記載の照明システム。
  33. 照明システム(10)であって、Mは、1000よりも多く、好ましくは4000よりも多いことを特徴とする、請求項31又は32に記載の照明システム。
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