WO2012163643A1 - Bewegung eines optischen elements in einer mikrolithografischen projektionsbelichtungsanlage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie beinhaltend ein durch einen ersten und einen zweiten Aktuator aktuierbares optisches Element. Die Aktuatoren werden mittels Steuerungsintervallen derart gesteuert, dass zu jedem Zeitpunkt der Steuerung eine gemäß einem vorab wählbaren Parameter α vorgegebene Mindestauslenkbarkeit garantiert ist.
Description
BEWEGUNG EINES OPTISCHEN ELEMENTS IN EINER MIKROLITHOGRAFISCHEN
PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithografie beinhaltend ein optisches Element sowie einen Manipulator zur Auslenkung des optischen Elements in mindestens einem Freiheitsgrad.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithografie, wobei dass optische Element durch einen Manipulator in mindestens einem Freiheitsgrad ausgelenkt wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithografie, wobei die Projektionsbelichtungsaniage eine der oben genannten Art ist, oder ein optisches Element der Projektionsbelichtungsaniage auf die oben genannte Art ausgelenkt wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Eichung eines Manipulators einer
Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithografie.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithografie, welche zur Durchführung der obigen Verfahren ausgestattet ist. Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithografie, im Weiteren kurz
Projektionsbelichtungsanlagen genannt, bestehen in der Regel aus einer Lichtquelle, einem, die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen zu Beleuchtungslicht verarbeitendem
Beleuchtungssystem, einem zu projizierenden Objekt, im Allgemeinen Retikel oder Maske genannt, einem Projektionsobjektiv, im Weiteren kurz Objektiv genannt, welches ein Objektfeld auf ein Bildfeld abbildet, und einem weiteren Objekt, auf welches projiziert wird, im
allgemeinen Wafer genannt. Die Maske oder zumindest ein Teil der Maske befindet sich in dem Objektfeld und der Wafer oder zumindest ein Teil des Wafers befindet sich in dem Bildfeld.
Befindet sich die Maske vollständig in dem Bereich des Objektfeldes, und der Wafer wird ohne eine Relativbewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die
Projektionsbelichtungsanlage im Allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Befindet sich nur ein Teil der Maske im Bereich des Objektfeldes, und der Wafer wird während einer relativen Bewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die Projektionsbelichtungsanlage im Allgemeinen als Wafer-Scanner bezeichnet.
Projektionsbelichtungsanlagen sind im Allgemeinen mit Manipulationsmöglichkeiten ausgestattet, welche gewährleisten, dass die Funktionstüchtigkeit der
Projektionsbelichtungsanlage über ihre Lebensdauer erhalten bleibt und ein optimaler Betrieb bei unterschiedlichen Kundenanforderungen erreicht wird.
Die Beaufschlagung der optischen Elemente des Objektivs mit Beleuchtungslicht führt zur Erwärmung und Degradierung dieser optischen Elemente und damit zur Veränderung ihrer optischen Eigenschaften. Diese Veränderung der optischen Eigenschaften führt im Allgemeinen zu einer Verschlechterung der Abbildungsleistung des Objektivs und damit der
Projektionsbelichtungsanlage.
Daher sind einige der optischen Elemente des Objektivs mit Manipulationsmöglichkeiten ausgestattet, welche Ihre relative Lage bezüglich anderer optischer Elemente des Objektivs verändern.
In der EP851304A2 ist ein Paar von asphärisierten Planplatten vorgesehen, sogenannten Alvarez-Platten, welche in einer vorgegebenen, räumlichen Nullstellung zueinander keine optische Wirkung zeigen, welche jedoch bei einer translatorischen Relativbewegung zueinander eine vorher berechnete, optische Wirkung zeigen. Weiter zeigen US20030063268A1 sowie US6191898B1 die Manipulation optischer Elemente in Projektionsoptiken, wobei die optischen Elemente durch Manipulatoren in Richtung einer optischen Achse des Objektivs oder orthogonal dazu verschoben werden, so das sich durch diese Relativbewegung zu weiteren optischen Elementen, welche des Objektivs angehören, eine optische Wirkung einstellt.
Schließlich zeigt die WO2007062794A1 die Manipulation eines optischen Elementes eines Objektivs, wobei das Objektiv eine optische Achse enthält. Hierbei wird das optische Element in
fünf räumlichen Freiheitsgraden bewegt: Verschiebung in Richtung einer optischen Achse des Objektivs, zwei Verschiebungen senkrecht dazu, und zwei Rotationsbewegungen um Achsen, weiche nicht dieser optischen Achse entsprechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die oben genannten Manipulatoren zur Auslenkung eines optischen Elements in einem Freiheitsgrad, welcher insbesondere einer relativen
Verlagerung des optischen Elements zu weiteren optischen Elementen des Objektivs entspricht, mit Aktuatoren ausgestattet, welche die Auslenkung des optischen Elementes bewerkstelligen. Als Aktuatoren kommen insbesondere Linearantriebe zum Einsatz, welche beispielsweise Piezo- Elemente beinhalten. Letztere bewirken, ausgelöst durch eine Änderung einer am Piezo-Kristall anliegenden Spannung, Ausdehnung oder Scherung des Piezo-Kristalls bzw. eines Piezo-Stapels. Im Falle einer Ausdehung wird von einem Hubpiezo gesprochen, im Falle einer Scherung von einem Scherpiezo. Hierdurch wird, unmittelbar oder mittelbar, das optische Element in seiner Lage verändert.
Die Funktionsweise dieser durch Piezo-Elemente aufgebauten Linearantriebe zur Auslenkung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie beruht auf zwei unterschiedlichen Funktionsmodi des zugrunde liegenden Aktuatorkonzepts. Man vergleiche hierzu die Figuren 3a - 3f der US7304717B2 bzw. die Figur 4a der US7173363. Es wird unterschieden in einem (i) Analog-Modus, in welchem die dem Aktuator zugehörenden Scher-Piezos ausgelenkt werden, und deren Scherung mittelbar eine direkte Auslenkung des optischen Elements bewirkt. Erreichen diese Scher-Piezos ihre maximale Auslenkung, so wird in einem (ii) Stepping-Modus gewechselt, bei welchem die Scher-Piezos ohne Lageveränderung des optischen Elements in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Wesentliches Element des Stepping-Modus ist das Umgreifen von einem ersten Paar von Scher-Piezos auf einen Läufer, zu einem zweiten Paar von Scher-Piezos auf diesen Läufer. Die oben dargestellte Funktionsweise des Linearantriebes zur Auslenkung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie leidet unter den beiden folgenden Nachteilen:
Bei einem Erreichen der maximalen Scherung des sich mit dem Läufer im Eingriff befindenden Scher-Piezos ist zur weiteren Auslenkung des optischen Elementes der Wechsel in den
Stepping-Modus notwendig. Dieser muss vollständig durchgeführt werden, um den Scher-Piezo vollständig in seine Ausgangslage zurückzuführen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass es bei Erreichen der maximalen Scherung des Scherpiezos nicht möglich ist, das optische Element in die zurzeit gewünschte ßewegungsrichtung zeitlich unmittelbar weiter auszulenken. Es ist vielmehr eine Pause erforderlich, in welcher das Umgreifen des Stepping-Modus durchgeführt wird, und in welcher das optische Element seine Position nicht verändert. Dies hat zwei Nachteile: (a) Es könnten zum Zeitpunkt des Umgreifens neue Informationen über die gewünschte
Lage des optischen Elementes vorliegen, welche lediglich eine geringe Lageveränderung des optischen Elements von der gegenwärtigen Position wünschenswert erscheinen lassen. Diese ist nicht durchführbar, da sich der Aktuator im Stepping-Modus befindet.
(b) Die Beschleunigung der Scher-Piezos sowie das Umgreifen eines ersten Scher-Piezos in den Eingriff auf den Läufer zu einem zweiten Scher-Piezo in den Eingriff auf den Läufer führt zu einem Krafteintrag in den Läufer und damit zu einer ungewollten und eventuell unkontrollierten zusätzlichen Lageveränderung des optischen Elements.
Es besteht daher der Bedarf an einer Verbesserung des oben dargestellten und in den Schriften US7304717B2 sowie US7173363 dargestellten Linearantriebe zur Bewegung eines optischen Elements in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie.
Die Schrift US6337532B1 befasst sich mit verschiedenen möglichen AnSteuerungen von Linearantrieben der dargestellten Art.
Da das der Erfindung folgende Konzept der erfindungsgemäßen Ansteuerung zweier
Aktuatoren eines Manipulators zur Auslenkung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie nicht auf die Ausführungsform eines
Linearantriebes / einer Verwendung von Piezo-Elementen in den Aktuatoren eingeschränkt ist, wird die Erfindung in den nachfolgenden Sätzen allgemeiner dargestellt. Um die ohnehin komplizierte Darstellung nicht zusätzlich zu strapazieren, wird auf die Beschreibung der
Rückführung der einzelnen Aktuatoren beziehungsweise der Piezos in deren Ausgangslagen, verzichtet und nur die nachfolgende„Faltung der Analog- oden" beschrieben.
Satz 1. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie bein haltend ein optisches Element,
einen Manipulator zur Auslenkung des optischen Elements in einem Freiheitsgrad, der Manipulator beinha ltend
einen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator zur Auslenkung des optischen Elements in einer Richtung und entgegen dieser Richtung des Freiheitsgrads, der erste Aktuator steuerbar durch eine erste Variable a, aus einem ersten
Steuerbereich [ , , />, ] mit einer minimalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung α und mit einer maximalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung bx , der zweite Aktuator steuerbar durch eine zweite Variable 2 aus einem zweiten Steuerbereich [α, , &, ] mit einer minimalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung a2 und mit einer maximalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung b2 ,
sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Aktuatoren in den Steuerbereichen [ÖJ,&, ] beziehungsweise [Ö2 > 62 ] ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator einen Speicher zur Aufnahme eines Faltungs-Parameters a mit 0 < a < ^ min {£, - u , b2 - a2 ] { Minimumsbedingung) enthä lt und
- für al le durch die Steuerung vorgenommenen Steuerungen t aus [a, , ] und a2 aus [α2 , δ2 ] zur Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads die folgenden Bedingungen A bis D gelten :
A falls ax < ax + a dann a2 > b2 - a und der erste und der zweite Aktuator lenken das optische Element gemeinsam aus,
B falls a > b - a dann 2 < a2 + a und der erste und der zweite Aktuator
lenken das optische Element gemeinsam aus,
C falls ax + a < ax < b - a lenkt der erste Aktuator das optische Element aus,
D falls a + a < a2 < b2 - a lenkt der zweite Aktuator das optische Element aus.
Eine Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 1 adressiert das obige Problem (a). Zu einem Zeitpunkt der Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des
Freiheitsgrads durch den ersten Aktuator kann die Steuerung des ersten Aktuators die Werte ax aus [ , , α, + «) , [ax + a, bx - oder (bx - c ,bx annehmen. Im Folgenden wird vereinfachend der Parameter af,i = 1, 2 der Steuerung mit der Größe der
Auslenkung des Aktuators identifiziert. Falls ax aus [ , + a, bx - a] lenkt nach C der erste Aktuator das optische Element aus und kann sowohl in Richtung des Freiheitsgrads als auch entgegengesetzt dazu zumindest um den Wert a weiter ausgelenkt werden.
Falls a, aus aX ) ax + a) wird das optische Element aufgrund A durch den ersten
Aktuator ausgelenkt und kann aufgrund der obigen Minimumsbedingung um
mindestens den Wert a weiter in Richtung des Freiheitsgrads ausgelenkt werden. Hierbei wird das optische Element nur so lange zusätzlich durch den zweiten Aktuator ausgelenkt, bis dieser droht seinen Steuerbereich über b hinaus zu überschreiten.
Entsprechend ergibt sich eine mögliche Auslenkung um mindestens a in die Richtung entgegen der Richtung des Freiheitsgrads durch den zweiten Aktuator aufgrund von A in
Verbindung mit der Minimumsbedingung. Falls ax aus [bx - , bx und für den Fall, dass der zweite Aktuator das optische Element auslenkt ergibt sich eine analoge
Argumentation. Damit folgt, dass zu jedem Zeitpunkt einer Auslenkung des optischen Elements durch zumindest einen der beiden Aktuatoren nach den Bedingungen A bis D in Verbindung mit der Minimumsbedingung eine weitere Auslenkung des optischen Elements umittelbar und mindestens um den Wert a möglich ist.
Demnach kann bei einem beliebigen Steuerungszustand des Manipulators in jede Richtung des Freiheitsgrads eine Mindestauslenkung von a in die Richtung oder entgegen der Richtung des Freiheitsgrades garantiert werden. Wird a im Rahmen der Minimumsbedingung groß gewählt, so vergrößert sich diese Mindestauslenkung in vorteilhafter Weise.
Satz 2. Projektionsbelichtungsaniage nach Satz 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Aktuator gleicher Bauart sind und bis auf Serienstreuung
Bei einer Projektionsbelichtungsaniage nach Satz 2 stellt sich die Minimumsbedingung vereinfacht als 0 < a < ~ ~ ip\ ~ a \) dar. Die gleiche Bauart beider Aktuatoren erlaubt zudem eine kostengünstigere Herstellung.
Satz 3. Projektionsbelichtungsaniage nach einem der Sätze 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
für alle Werte 0 < t < 1 eines Parameter t gilt
E aus der Steuerung a = t(a + a) + (l ~ t)at folgt die Steuerung
a2 = (l - t)(h2 - a) + tb2 , F aus der Steuerung ax - tbt + (l - t)(bt - a) folgt die Steuerung
a2 = (l - t)a2 + t(a2 + a) ,
G aus der Steuerung a, = (l - f)(a, + a) + 1 (έ, - a) folgt die Steuerung
a2 = (l - t)b2 + fa2.
Bei einer Projektionsbelichtungsaniage nach Satz 3 kann aufgrund der Proportionalität der Steuerungen des ersten und des zweiten Aktuator ein gemeinsames Steuersignal zur
Steuerung der beiden Aktuatoren verwendet werden, was den Steuerungsaufwand insgesa mt reduziert und parasitäre Kraft- oder Impulseintrage den Manipulator, welche aus unerwünschten Differenzen der Steuerungen des ersten und des zweiten Aktuators herrühren, vermeidet.
Satz 4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der obigen Sätze,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiheitsgrad der Ort des optischen Elements ist,
oder
der Freiheitsgrad der Ort des optischen Elements ist und der erste Aktuator durch einen zusätzlichen ersten Steuerbereich £α*', &,'' ] steuerba r ist, und der zweite Aktuator durch einen zusätzlichen zweiten Steuerbereich [«^, δ1 '] steuerbar ist, wobei die
Geschwindigkeit des optischen Elements als zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch Steuerung der Steuerungen in den zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und in den Fällen A und B von Satz 1 die Steuerung durch die zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Geschwindigkeit des ersten Aktuator gleich der Geschwindigkeit des zweiten Aktuators ist,
oder
der Freiheitsgrad der Ort der optischen Elements ist und der erste Aktuator durch einen zusätzlichen ersten Steuerbereich [ÖJV, />,'' ] steuerbar ist, und der zweite Aktuator durch einen zusätzlichen zweiten Steuerbereich [ ! > ^ ] steuerbar ist, wobei sich die
Geschwindigkeit des optischen Elements als zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch Steuerung der Steuerungen in den zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und in den Fällen A und B von Satz 1 die Steuerung durch die zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Geschwindigkeit des ersten Aktuator gleich der Geschwindigkeit des zweiten Aktuators ist,
und der erste Aktuator durch einen weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich
] steuerbar ist, und der zweite Aktuator durch einen weiteren zusätzlichen
zweiten Steuerbereich J steuerbar ist, wobei die Beschleunigung des optischen
Elements als weiterer zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch
Steuerung der Steuerungen in den weiteren zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und bei Vorliegen der Steuerungen α, = αχ - oder für den ersten Aktuator die Steuerung durch die weiteren zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Beschleunigung des ersten Aktuator gleich der Beschleunigung des zweiten
Aktuators ist.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 4 kann das optische Element bezüglich seines Ortes und damit bezüglich seiner relativen Lage zu anderen optischen Elementen justiert werden. Hierdurch kann, wie oben dargestellt, einer etwaigen Verschlechterung der der Abbildungsleistung des Objektivs und damit der Projektionsbelichtungsanlage entgegengewirkt werden. Durch die zusätzlichen Steuerbereiche, welche zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des optischen Elements als zusätzliche Freiheitsgrade dienen kann die Auslenkung und damit die örtliche Verlagerung des optischen Elements frei von Impulsen und Kräften bewirkt werden, welche a priori bei Auslenkung des optischen Elements zunächst durch den ersten Aktuator und dann durch den zweiten Aktuator auftreten würden, wenn diese gemäß den Fällen A und B gesteuert werden. Genauer: die Geschwindigkeit oder die Geschwindigkeit und die Beschleunigung werden in den Fällen A und B unter der Bedingung gesteuert, dass diese für beide Aktuatoren gleich sind. Falls nach Satz 2 beide Aktuatoren gleicher Bauart sind und man, wie bei der Steuerung der Auslenkung die Auslenkung des optischen Elements mit der Steuerung identifiziert, werden auch die Geschwindigkeiten und die Beschleunigungen der Auslenkungen mit denen den zusätzlichen und weiteren zusätzlichen Steuerbereichen identifiziert und es gilt Jsowie
[^ ^ ] = [ ", δ2 Λ ] . Damit wird durch eine E und F ensprechende Forderung an die Steuerungen "M ^' ] und [α' ' ] gewährleistet, dass zu den Zeiten, wo beide
Aktuatoren das optische Element auslenken, kein durch unterschiedliche
Geschwindigkeiten der Aktuatoren verursachter Impuls auf das optische Element wirkt. Entsprechendes gilt für die Steuerungen [α,'Άα] unci α^ ,Λ'1 J und eine Krafteinwirkung.
Satz 5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator
• eine äußere Fassung,
• eine innere Fassung und
• der erste Aktuator einen ersten Scherpiezo enthält und der zweite Aktuator einen zweiten Scherpiezo enthält,
wobei
• die innere Fassung das optische Element fasst,
• die beiden Scherpiezos mit der äußeren Fassung verbunden sind und
• das optische Element mittels Reibschluss zwischen den Scherpiezos und der inneren Fassung sowie Scherung der Scherpiezos in die Richtung des Freiheitsgrads auslenkbar ist.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 5 enthalten die Aktuatoren
Scherpiezos. Man vergleiche mit US7304717B2 sowie US7173363. Gemäß Satz 1 wird in jedem der Fälle A - D durch mindestens einen der beiden Scherpiezos gewährleistet, dass das optische Element durch Scherung dieses Scherpiezos um mindestens a in Richtung des Freiheitsgrads oder entgegen dieser Richtung ausgelenkt werden kann. Hierbei wird gemäß der Fallunterscheidung zu Satz 1 unterschieden, ob
erforderlichenfalls der Reibschluss eines der beiden Scherpiezos, beispielsweise des Scherpiezos des ersten Aktuators, bei Erreichen einer Grenze , oder b seines
Steuerbereichs [α,,&,] aufgelöst werden muss. Entsprechendes gilt für den zweiten
Aktuator mit dem zweiten Scherpiezo. Gemäß US7304717B2 sowie US7173363 beinhaltet die innere Fassung einen Läufer, an welchem der Reibkontakt zu den
Scherpiezos hergestellt wird.
Satz 6. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der erste Aktuator einen ersten Hubpiezo enthält und der zweite Aktuator einen zweiten Hubpiezo enthält,
wobei
• der Reibschluss durch Hubbewegung jeweils zumindest eines der Hubpiezos in eine von der Richtung des Freiheitsgrads orthogonale Richtung bewirkbar ist.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 6 stellen Hubpiezos den Reibschluss der Scherpiezos zu der inneren Fassung her, man vergleiche mit US7304717B2 sowie US7173363. Dass die Hubbewegung in einer Richtung bewirkt wird, welche zu der des Freiheitsgrads orthogonal ist, hat zur Folge dass die Hubbewegungen keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Scherbewegung der Scherpiezos und damit auf die Genauigkeit der Auslenkung des optischen Elements hat.
Satz 7. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 5 oder Satz 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Spannung b2 der maximalen Scherung dieses
Scherpiezos entspricht
oder
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Spannung b2 der maximalen Scherung dieses
Scherpiezos entspricht und der zusätzliche Steuerbereich der für die Geschwindigkeit der Scherung verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen dieses Scherpiezos entspricht und die Spannungsänderung b2' der maximal möglichen
Geschwindigkeit dieses Scherpiezos entspricht
oder
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Steuerung b2 der maximalen Spannung dieses
Scherpiezos entspricht und der zusätzliche Steuerbereich der für die Geschwindigkeit der Scherung verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Steuerung b\ der maximal möglichen
Geschwindigkeit dieses Scherpiezos entspricht und der weitere zusätzliche
Steuerbereich der für die Beschleunigung der Scherung zumindest eines der Scherpiezos verwendbaren Geschwindigkeit von Spannungsänderungen entspricht und die
Steuerung b" der maximal möglichen Beschleunigung dieses Scherpiezos entspricht.
Bei einer Projektionsbeiichtungsanlage nach Satz 7 entsprechen die Steuerungen der Scherpiezos Spannungen, Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen und
Beschleunigungen von Spannungsänderungen der Scherpiezos. Hierzu wird für jeden Scherpiezo eine einzelne Spannungsversorgung zur Steuerung aller seiner zwei beziehungsweise drei Steuerbereiche verwandt.
Satz 8. Projektionsbeiichtungsanlage nach Satz 6 und Satz 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Hubpiezo durch einen dritten Steuerbereich [^ ,ί/, ] mit für die Hubbewegung verwendbaren Spannungen steuerbar ist und die Steuerung dx der maximalen
Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht, und der erste Hubpiezo durch einen zusätzlichen dritten Steuerbereich J mit für die Hubbewegung verwendbaren
Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d\ der maximalen Geschwindigkeit der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht und der erste Hubpiezo durch einen weiteren zusätzlichen dritten Steuerbereich [c" , d" J mit für die Hubbewegung verwendbaren Beschleunigungen von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d" der maximal verwendbaren Beschleunigung der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht
und
der zweite Hubpiezo durch einen vierten Steuerbereich [ ,,J2] mit für die
Hubbewegung verwendbaren Spannungen steuerbar ist und die Steuerung d2 der maximalen Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht, und der zweite Hubpiezo durch einen zusätzlichen vierten Steuerbereich c, ,d J mit für die Hubbewegung
verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d der maximalen Geschwindigkeit der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht und der zweite Hubpiezo durch einen weiteren zusätzlichen vierten
Steuerbereich ] mit für die Hubbewegung verwendbaren Beschleunigungen von
Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d" der maximal verwendbaren Beschleunigung der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 8 entsprechen die Steuerungen der Hubpiezos Spannungen, Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen und
Beschleunigungen von Spannungsänderungen der Hubpiezos. Hierzu wird für jeden Hubpiezo eine einzelne Spannungsversorgung als Steuerung aller seiner zwei beziehungsweise drei Steuerbereiche verwandt. Das oben nach Satz 4 in Verbindung mit Satz 7 zu der Steuerung von Geschwindigkeit und Beschleunigung der Scherpiezos Gesagte und deren Auswirkungen auf Impulse und Kräfte, welche auf das optische Element wirken gilt auch für die Steuerung der Geschwindigkeit und Beschleunigung der Hubpiezos nur dass bei Letzteren Impuls und Kraft nicht in Bewegungsrichtung des optischen Elements sondern orthogonal dazu wirken. Damit wird nicht nur die
Genauigkeit der Auslenkung des optischen Elements positiv beinflusst, da der
Reibschluss der beiden Scherpiezos in den Fällen A und B für beide Aktuatoren gleich ist und der Innenring beziehungsweise der Läufer nicht durch die Hubpiezos mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, sondern es wird allgemein der Innerring
beziehungsweise der Läufer frei von durch die den Reibkontakt herstellenen Hubpiezos verursachenden, parasitären Kräften und Impulsen gehalten.
Satz 9. Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach einem der Sätze 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, aufeinanderfolgende Verfahrensschritte durchgeführt werden
(i) Vorgabe des Faltungs-Parameters a ,
(ii) Auslenkung des optischen Elements allein durch den ersten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der ersten Variablen ax im Bereich
(a, + a,bi - a) gegen den Wert bx - a ,
(iii) Steuerung der ersten Variablen a mit b - a und Steuerung der zweiten Variablen a2 mit a2 ,
(iv) Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der ersten Variable gegen den Wert b und der zweiten Variablen a2 im Bereich (a2,b2) gegen den
Wert a2 + a ,
(v) Steuerung der ersten Variablen x mit b und Steuerung der zweiten Variablen a2 mit a2 + a ,
(vi) Auslenkung des optischen Elements allein durch den zweiten Aktuator durch weitere Steigerung der zweiten Variablen a2 im Bereich (a2 + a,b7 - a) gegen den
Wert b2 - a ,
(vii) Steuerung der zweiten Variable a2 mit b2 - a und Steuerung der ersten Variablen a} mit a ,
(viii) Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der zweiten Variable gegen den Wert b2 und der ersten Variablen ax im Bereich (a ,ax + a) gegen den Wert ax + a ,
(ix) Steuerung der zweiten Variablen αΊ mit b2 ,
(x) Auslenkung des optischen Elements allein durch den ersten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch weitere Steigerung der ersten Variablen a{ im
Bereich (a, + a,b - ) gegen den Wert b{ - a .
Bei einem Verfahren nach Satz 9 wird die Steuerungsabfolge des ersten und des zweiten Aktuators einer Auslenkung des optischen Elements durch die beiden dargestellt. Nach Ende des Zyklus findet sich die Steuerung des ersten Aktuators als auch des zweiten Aktuators wieder im Ausgangsbereich; so dass eine iterative Steuerung möglich ist. Gemäß der Satz 1 folgenden Argumente kann an jedem Punkt der Steuerungsabfolge eine Steuerung und damit eine Auslenkung des optischen Elements in Richtung des Freiheitsgrads oder in die entgegen gesetzte Richtung um mindestens a gesteuert werden. Der Parameter a kann bei dem oben beschriebenen Verfahren bei jedem Zyklus neu gesetzt werden oder unverändert bleiben. Hierbei wird vorzugsweise bei einer Vergrößerung des Parameters a diese während eines Steuerungsschrittes vorgenommen, bei dem beide Aktuatoren das optische Element gemeinsam auslenken während bei einer Verkleinerung des Parameters a diese während eines
Steuerungsschrittes vorgenommen wird, bei dem nur einer der beiden Aktuatoren das optische Element auslenkt.
Bei einem im Rahmen der Minimumbedingung groß gewählten a ist, wie bereits erwähnt, die Auslenkbarkeit ohne Erfordernis eines Aktuatorwechsels vorteilhaft groß. Eine Voraussetzung für einen zyklischen Ablauf des Verfahrens nach Satz 9 ist, dass in dem Fall, wo nur ein Aktuator das optische Element auslenkt, der andere Aktuator rückgeführt wird. Genauer formuliert, gelten in der zyklischen Ausführung des
Verfahrens nach Satz 9 parallel zu den Schritten (ii) und (vi)
(ϋ') Rückführung des zweiten Aktuators durch Verringerung der Variablen a2 auf den Wert a2 .
( i') Rückführung des zweiten Aktuators durch Verringerung der Variablen ax auf den Wert α, .
Satz 10. Verfahren nach Satz 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
0.2 - (6, - «, ) < a < 0.5 - α, ), oder 0.1 · - α ) < a < 0.2 · (ί>, - α, ) , oder
0 < a < 0.1 · ( », - , ) gesetzt wird.
Bei einem Verfahren nach Satz 10 wird der Parameter a sich gegebenenfalls ändernden Umständen angepasst, welche eine Anpassung der Reichweite erfordern, in welche das optische Element jederzeit auslenkbar sein soll.
Satz 11. Verfahren nach Satz 9 oder Satz 10 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbeiichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 4 und einem der Sätze 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Verfahrensschritte (iii), (v), (vii) und (ix) folgende Steuerung der zusätzlichenSteuerungsbereiche gilt:
Steuerung des ersten Aktuators in dem zusätzlichen ersten Steuerbereich al b J zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [α,, δ, ] und Steuerung des zweiten Aktuators in dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich j b ' J zeitgleich mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich [<2,,έ>2] ,
wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit b - a die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen ersten Steuerbereich mit
der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen zweiten
oder
Steuerung des ersten Aktuators in dem zusätzlich ersten Steuerbereich
^α,', /:>,' ] zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [«,,£, ] und Steuerung des zweiten Aktuators in dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich J ',£VJ zeitgleich mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich [ο,,&, ] , wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit b - die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen ersten Steuerbereich ^α,", ^ mit der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich |^ ', 6V] übereinstimmt,
und
Steuerung des ersten Aktuators in dem weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [α,,έ·, ] und Steuerung des zweiten Aktuators in dem weiteren zusätzlichen zweiten
Steuerbereich [Ω"> ^" ] zeitgleich mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich
[a2,b2] ,
wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit b - a die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Beschleunigung aus dem weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich a", b" ] mit der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem weiteren zusätzlichen zweiten Steuerbereich J übereinstimmt.
Bei einem Verfahren nach Satz 11 wird zu dem Zeitpunkt des Verfahrens nach Satz 9, an dem der Wechsel von der Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator auf eine Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator gemeinsam mit dem zweiten Aktuator stattfindet, also Verfahrensschritt (iii), die Geschwindigkeit der Aktuatoren so gesteuert, dass diese gleich sind, so dass es zu keiner zusätzlichen Impulsbeaufschlagung des optischen Elements kommt.
Entsprechendes gilt für die Verfahrensschritte (v), (vii) und (ix) sowie für die Beschleunigung der Aktuatoren und der Vermeidung einer Kraftbeaufschlagung.
Satz 12. Verfahren nach Satz 9 und einem der Sätze 9 bis 11 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 5 und einem der Sätze 5 bis 7.
Bei einem Verfahren nach Satz 12 enthalten die Aktuatoren Scherpiezos; welche die Auslenkung des optischen Elements bewirken, indem diese durch Veränderung der an Sie angelegten Spannung scheren. Die Steuerungsbereiche sind Spannungen,
Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen und Beschleunigungen von
Spannungsänderungen. Der Reibkontakt wird durch die Hubbewegungen der Hubpiezos hergestellt und wieder ausfgelöst.
Satz 13. Verfahren nach Satz 9 und einem der Sätze 9 bis 11 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 5 und einem der Sätze 5 bis 7.
Satz 14. Verfahren nach einem der obigen Sätze 10 bis 13 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 2, dadurch gekennzeichnet, dass
nach Beendigung der in einem der Verfahren nach den Sätzen 10 bis 13 gelisteten Verfahrensschritte diese weiter zyklisch durch Vertauschung der Rollen von erstem und zweitem Aktuator vorgenommen werden.
Bei einem Verfahren nach Satz 14 wir eine a priori unbeschränkte Auslenkung des Manipulator und damit der Auslenkung des optischen Elements in Richtung und entgegen der Richtung des Freiheitsgrades ermöglicht. Hierbei ist die Vertauschung der Rollen von erstem und zweitem Aktuator so aufzufassen, dass die Bedingungen, welche
in den jeweiligen Sätzen an den ersten und an den zweiten Aktuator gestellt werden, nun für beide Aktuatore vertauscht gelten.
Satz 15. Verfahren nach Satz 14
zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikroiithographie nach Satz 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Faltungs-Parameter auf einem Wert aus a < ■~mm {b{ - ax ,b2 - a2 },^ min {ö, gesetzt wird.
Bei einem Verfahren nach Satz 15 wird der Faltungs-Parameter auf Wert gesetzt, welcher einerseits sowohl die ohne Aktuatorwechsel ständig erreichbare Auslenkung a auf den Wert inin{&, - a b2 - a2 ) , setzt und damit das Problem (a) auch quantitativ adressiert. Andererseits wird in einem zyklischen Betrieb nach Satz 14 gewährleistet, dass der jeweils nicht das optische Element auslenkende Aktuator, beispielsweise der zweite Aktuator während Schritt (ϋ'), genug„Zeit" zu seiner Rückführung hat. Nach Satz
15 entspricht diese„Zeit" mindestens— - as + b2 - a2 ) , wie man leicht einsieht.
Satz 16. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der Manipulator einen Sensor zur Bestimmung einer relativen oder absoluten
Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads beinhaltet und
· der Manipulator eine Regelungsvorrichtung zur Verarbeitung von Signalen des
Sensors oder von Signalen des Sensors und der Steuervorrichtung und beinhaltet.
In einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 16 kann die reale Auslenkung des optischen Elements durch den Sensor gemessen werden. Diese reale Auslenkung kann mit einer durch die Steuerung des Manipulators vorgegebenen Auslenkung abgeglichen werden.
Satz 17. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der Manipulator einen zusätzlichen Sensor zur Bestimmung der relativen oder absoluten Geschwindigkeit des optischen Elements in die Richtung des
Freiheitsgrads beinhaltet,
oder
• der Manipulator einen weiteren zusätzlichen Sensor zur Bestimmung der relativen oder absoluten Beschleunigung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads beinhaltet,
und
• die Signale des zusätzlichen Sensors bzw. der zusätzlichen Sensors und des weiteren zusätzlichen Sensors durch die Regelungsvorrichtung verarbeitbar sind.
In einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 17 kann auch die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Auslenkung des Manipulators kalibriert werden.
Satz 18. Verfahren nach einem der Sätze 10 bis 15 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 16, gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer gewünschten Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• Auslenkung des optischen Elements nach einem der Sätze 10 bis 15,
• Bestimmung der realen Auslenkung des optischen Elements durch den Sensor,
• Verarbeitung der Signale des Sensors oder der Signale des Sensors und der
Steuerung durch die Regelungsvorrichtung,
• Korrektur der Steuerung zumindest eines Aktuators durch die Regeiungsvorrichtung, um den Abstand zwischen der vorgegebenen Ausienkung des optischen Elements und der realen Auslenkung des optischen Elements zu verringern.
Das Verfahren nach Satz 18 beschreibt den Abgleich zwischen gesteuerter und gemessener Auslenkung des optischen Elements.
Satz 19. Verfahren nach Satz 18 zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 11 bis Satz 15 und Satz 17,
gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer gewünschten Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• Auslenkung des optischen Elements nach einem der Sätze 11 bis 15,
• Bestimmung der realen Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des
optischen Elements durch den Sensor, bzw. den weiteren Sensor, bzw. den zusätzlichen weiteren Sensor,
• Verarbeitung der Signale der Sensoren oder der Signale der Sensoren und der
Steuerungen durch die Regelungsvorrichtung,
• Korrektur der Steuerung zumindest eines Aktuators durch die
Regelungsvorrichtung, um den Abstand zwischen der vorgegebenen Auslenkung des optischen Elements und der realen Auslenkung sowie der vorgegebenen
Geschwindigkeit des optischen Elements und der bestimmten Geschwindigkeit sowie der vorgegebenen Beschleunigung des optischen Elements und der bestimmten Beschleunigung zu verringern.
Das Verfahren nach Satz 19 beschreibt den Abgleich zwischen gesteuerter und gemessener Auslenkung, Geschwindigkeit der Auslenkung und Beschleunigung des Auslenkung des optischen Elements.
Satz 20. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikroiithographie nach Satz 12 und einem der Sätze 13 bis 15 oder nach Satz 12 und Satz 19,
gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer Sollposition für die Auslenkung des optischen Elementes in dem
Freiheitsgrad,
• Erreichen der Sollposition durch Durchführung der Verfahrensschritte nach Satz 12 und einem der Sätze 13 bis 15 oder nach Satz 12 und Satz 19,
wobei
• die Auslenkung des ersten beziehunsgweise zweiten Aktuators in den Schritten (ii), (iv), (vi), (viii) nach Satz 9 durch Scherung des ersten beziehunsgweise zweiten Scherpiezos bewirkt wird,
• der Wechsel des für die Auslenkung des optischen Elements zuständigen Aktuators durch Hubbewegung des erstenbeziehunsgweise zweiten Hubpiezos bewirkt wird.
In einem Verfahren nach Satz 20 wird das Verfahren nach Satz 9 mit den Aktuatoren nach Satz 5 durchgeführt. Die Scherungen der Scherpiezos bewegen das optische Element in Richtung oder entgegen der Richtung des Freiheitsgrads. Die
Hubbewegungen der Hubpiezos stellen die Verbindung zwischen innerer Fassung, welche das optische Element fasst und äusserer Fassung her. Es wird genaue dann das optsiche Element durch den ersten beziehunsgweise zweiten Aktuator gemäss den Verfahrensschritten nach Satz 9 ausgelenkt, wenn der erste beziehunsgweise zweite Hubpiezo den Reibschluss nach Satz 5 herstellt.
Satz 21. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikroiithographie beinhaltend
• ein optisches Element,
• einen Manipulator zur Auslenkung des optischen Elements in einem Freiheitsgrad, der Manipulator beinhaltend
• eine endliche Zahl n von Aktuatoren zur Auslenkung des optischen Elements in eine Richtung des Freiheitsgrads und entgegen dieser Richtung des Freiheitsgrads,
jeder der Aktuatoren steuerbar durch eine Variable a i = 1,..., « aus
Steuerbereichen [a(., 6f ],z - Ι,.,., mit maximalen Auslenkungen des optischen
Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die jeweilige Steuerung mit b i = Ι, .,., η und minimalen Auslenkungen in Richtung des Freiheitsgrads durch di jeweilige Steuerung a i =
sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Aktuatoren in ihren
Steuerbereichen,
für alle durch die Steuerung vorgenommenen Steuerungen aj aus [α,,ό,.], = 1, ..., gilt:
m , ( , m + ΐ m + 1
falls 1 - ^ , +— ?, < «, < 1 Ö, H hf
n I n ; n
für eine natürliche Zahl m mit \ < m < n , dann
1 - frac h für
eine beliebig gewählte Permutation 5 der Zahlen {2,..., «} . frac wird hierbei mittels der Größte Ganze oder auch Entier-Funktion bezeichneten Funktion entier definiert: es gilt frac (x) = x - entier(x) und entier(x) ist die kleinste ganze Zahl kleiner oder gleich x .
Eine Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 21 hat zur Auslenkung des optischen Elements eine Anzahl von n Aktuatoren, deren Steuerbereiche [ ,., έ( ], ϊ = 1,...,« nicht im Sinne von Satz 1 paarweise verschränkt sind, sondern bei denen der gesamte Steuerbereich in n relativ gesehen äquidistante Stücke zerlegt wird, wobei jeder der Aktuatoren in einem gemäß der Permutation s vorgegebenes Teilsegment seines Steuerbereiches gesteuert wird. Hierdurch wird erreicht, dass bei jeder vorgegebenen Steuerung der Aktuatoren und bei jeder spontan vorgegebenen, gewünschten
n
Auslenkung garantiert werden kann, dass - bei geradem n -— der Aktuatoren
zumindest ihren halben Steuerungsbereich zur Auslenkung des optischen Elementes zur Verfügung hat. In dieser Weise kann in vorteilhafter Weise auf spontan gewünschte Richtungsänderungen für die Auslenkung des optischen Elements reagiert werden, wobei gleichzeitig viel Auslenkungsrange mittels mehrerer Aktuatoren zur Verfügung gestellt werden kann.
Statt für eine Permutation auf der gesamten Menge {2, ...,«} kann die Forderung nach Satz 21 auch lediglich für eine Teilmenge von {2,..., «} gefordert werden.
Satz 22. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
s die identische Abbildung ist.
Ist die Permutation s die Identität, so kann die Funktionsweise des Manipulators nach Satz 6 als eine Art„Wellenbewegung" verstanden werden und einfach erzeugt werden.
Satz 23. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Aktuatoren einen Scherpiezo und einen Hubpiezo enthält,
• wobei das optische Element mittels Reibschluss zwischen den Scherpiezos einer Teilmenge der Aktuatoren und der inneren Fassung sowie Scherung dieser
Scherpiezos in die Richtung des Freiheitsgrads auslenkbar ist,
• der Reibschluss durch Hubbewegung der Hubpiezos dieser Teilmenge von
Aktuatoren in eine von der Richtung des Freiheitsgrads verschiedene Richtung bewirkbar ist.
Eine Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 23 ist das Analogon einer
Projektionsbelichtungsanlage nach zu Satz 5 in der Ausführung für eine endliche Anzahl n von Aktuatoren.
Satz 24. Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsaniage für die Mikrolithographie nach einem der Sätze 21 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, aufeinanderfolgende Verfahrensschritte durchgeführt werden
• Herstellen eines Reibschlusses zwischen den Scherpiezos einer Teilmenge T der Aktuatoren und der inneren Fassung durch erste Hubbewegungen der Hubpiezos der Aktuatoren dieser Teilmenge,
• synchrone Scherung dieser Teilmenge T von Scherpiezos in Richtung des
Freiheitsgrads und damit verbundene Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• synchrone Scherung der Scherpiezos der Aktuatoren, welche nicht zu dieser
Teilmenge T von Aktuatoren gehören, entgegen der Richtung des Freiheitsgrads,
• Beendigen der beiden letztgenannten Verfahrensschritte, falls einer der Scherpiezos der Teilmenge T der Aktuatoren seine maximale Scherung in Richtung des Freiheitsgrads erreicht hat, oder falls einer der Scherpiezos, welcher nicht zu dieser Teilmenge T von Aktuatoren gehört seine minimale Scherung in Richtung des Freiheitsgrads erreicht hat,
• Herstellung eines Reibschlusses zwischen inneren Fassung und dem Scherpiezo des Aktuators, welcher nicht zu der Teilmenge T von Aktuatoren gehört und dessen Scherpiezo die minimalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat durch eine erste Hubbewegung des Hubpiezos dieses Aktuators,
• Auflösen des Reibschlusses zwischen inneren Fassung und dem Scherpiezo des Aktuators, welcher zu der Teilmenge T von Aktuatoren gehört und dessen
Scherpiezo die maximalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat durch eine der ersten Hubbewegung entgegen gesetzte, zweite Hubbewegung des Hubpiezos dieses Aktuators.
Ein Verfahren nach Satz 24 ist das Analogon eines Verfahrens nach Satz 20 in der Ausführung für eine endliche Anzahl n von Aktuatoren. Es sind jeweils eine endliche
Menge bestehend aus einer konstanten Anzahl von Scherpiezos mit dem innenring in Reibschluss. Erreicht einer der Scherpiezos seinen maximalen Steuerungsbereich, so wird er durch einen anderen ersetzt. Je mehr Aktuatoren in der Teilmenge T sind, desto größer ist der Range einer spontan möglichen Auslenkung des optischen Elemente ohne Bewegung eines Hubpiezos. Je weniger Aktuatoren in der Teilmenge T sind, desto mehr Scherpiezos bewegen sich entgegen der Richtung des Freiheitsgrads und desto kürzer ist in der Regel die Zeit, welche dafür veranschlagt werden kann.
Ist beispielsweise die Permutation s nach Satz 21 die Identität und gilt
[tfp ] = [α,.,δ,· ], / = 2, ..., » , sowie dass T nur aus einem einzigen Aktuator besteht, so wird wird vorzugsweise dieser so gesteuert, dass er in der Zeit, wo keiner der anderen Aktuatoren seine maximale Auslenkung erreicht, seine minimale Auslenkung erreicht.
Nach Satz 21 sind die Aktuatoren„zeitlich" um— versetzt, so dass der Aktuator aus T n nur„Zeit" — zur Verfügung hat, seine Steuerung a, zu erreichen, da nach dieser Zeit n der um—„nachfolgende" Aktuator seinen maximalen Steuerbereich erreicht. Daher n
wird bei einer einelementigen Teilmenge T der rückkehrende Aktuator mit einer n - fachen Geschwindigkeit wie die auslenkenden Manipulatoren angesteuert. Besteht
T hingegen aus zwei„zeitlich" um— versetzten Aktuatoren, so haben diese die„Zeit n
2
— für ihre„Rückkehr".
n
Satz 25. Verfahren nach Satz 24
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zyklisch durchgefüh rt wird. Ein Verfahren nach Satz 24 ist das Analogon eines Verfahrens nach Satz 14 in der
Ausführung für eine endliche Anzahl n von Aktutoren.
Satz 26. Verfahren nach Satz 24
dadurch gekennzeichnet, dass
Anzahl der Aktuatoren, weiche zu der Teilmenge gehören, variiert wird.
Durch die Variation der Teilmenge T kann der Range einer spontan möglichen Auslenkung des optischen Elemente ohne Bewegung eines Hubpiezos und die Rückkehrzeit für die nicht der Teilmenge T angehörenden Aktuatoren variiert werden.
Satz 27. Verfahren zur Kalibrierung der Aktuatoren eines Manipulators einer
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 1 bis 9, oder einem der Sätze 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
• für die in dem Manipulator beinhalteten Aktuatoren die Auslenkungen bzw.
Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen des optischen Elements in Abhängigkeit von den Steuerungen aus den Steuerbereichen [ΰ,, δ, ] bzw. ^a ', 6( VJ bzw. Ö*, £" J bzw. [β,., ί/, ] bzw. ] ermittelt werden,
• die Steuerungen der Aktuatoren in den Steuerbereichen bzw. α, , ^] bzw.
] so angepasst werden, dass die Auslenkung bzw. Geschwindigkeit bzw.
Beschleunigung des optischen Elements bei dem Wechsel der Auslenkung des optischen Elements durch den ersten auf den zweiten Aktuator nicht verändert wird, und
• die Steuerungen der Aktuatoren in den Steuerbereichen [c^d,] bzw. [c ,d J bzw. c",< " J so angepasst werden, dass keine Auslenkung bzw. Geschwindigkeit bzw.
Beschleunigung des optischen Elements bei dem Wechsel von der Herstellung oder Loslösung des Reibschlusses durch die Hubpiezos des ersten Aktuators auf die Herstellung oder Loslösung des Reibschlusses durch die Hubpiezos des zweiten Aktuators orthogonal zum Freiheitsgrad induziert wird.
Durch eine Kalibrierung nach Satz 27 werden keine Impulse oder Kräfte in das optische Element eingetragen, wenn der das optische Element auslenkenden Manipulator wechselt, oder der den Reibschluss zwischen Innenring und äusserer Fassung herstellende Hubpiezo wechselt.
Satz 28. Verfahren nach Satz 27 und einem der Sätze 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslenkungen des optischen Elements durch die der Scherungen der Scherpiezos ermittelt werden.
In dem Verfahren nach Satz 28 wird Auslenkung des optischen Elementes direkt über die Scherung von Scherpiezos gemessen. Die Steuerungen in den Steuerbereichen [ , , ] bzw. [a2,£2] können dann direkt über Spannungsdifferenzen abgeglichen werden.
Satz 29. Verfahren zur Kalibrierung eines Manipulators einer
Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 28 oder Satz 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Größen der Scherungen durch ein Interferometer vermessen werden.
Durch die interferometrische Vermessung nach Satz 29 kann die Größe der Scherung sehr genau ermittelt werden und nach Satz 28 mit der Spannungsdifferenz verglichen werden, wodurch Fertigungsschwankungen der Scherpiezos festgestellt und kalibriert werden können.
Satz 30. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 1 bis 10, oder nach einem der Sätze 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator einen zweiten Speicher zur Aufnahme von einem oder mehreren Steuerungsvorhalten enthält.
Der zweite Speicher zur Aufnahme von Steuerungsvorhalten nach Satz 30 dient zur Aufnahme von Parametern, welche die Fehlauslenkung des optischen Elements vorhersagen, wenn von einem ersten auf einem zweiten Steuerungsmodus der Aktuatoren gewechselt wird.
Satz 31. Verfahren nach Satz 12 oder nach Satz 12 und einem der Sätze 14 oder 15 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 30,
gekennzeichnet durch
- Scherung des ersten Scherpiezos durch Steigerung der
Spannung aus [a, ,£,] unter Steuerung des Scherpiezos des
ersten Aktuators als Ladungssteuerung,
- Ermittelung eines Spannungsvorhalts a ' als
Steuerungsvorhalt aus der Hysteresekurve des ersten
Scherpiezos, so dass bei Scherung des ersten Scherpiezos mit
der Spannung a'+ b - a und Umschaltung der Steuerung des
ersten Aktuators von der Ladungssteuerung auf eine
Spannungssteuerung eine reale Auslenkung des optischen
Elements erzielt würde, welches einer nominalen Auslenkung
bei einer Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung
bx - a unter Steuerung des Scherpiezos des ersten Aktuators
als Ladungssteuerung entsprechen würde,
- Ermittelung eines Spannungsvorhalts ß ' als
Steuerungsvorhalt aus der Hysteresekurve des zweiten
Scherpiezos, so dass bei Scherung des zweiten Scherpiezos
mit der Spannung ß '+ - a und Umschaltung der Steuerung
des zweiten Aktuators von der Ladungssteuerung auf eine
Spannungssteuerung eine reale Auslenkung des optischen
Elements erzielt würde, welches einer nominalen Auslenkung
bei einer Scherung des zweiten Scherpiezos mit der Spannung
a, + a unter Steuerung des Scherpiezos des zweiten Aktuators
als Ladungssteuerung entsprechen würde,
- Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung '+ bt - a und Scherung des zweiten Scherpiezos mit der Spannung ß '+ a2 + a , an Stelle der Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung b - a bzw. Scherung des zweiten
Scherpiezos mit der Spannung a2 + .
Das Verfahren nach Satz 31 nutzt den zweiten Speicher zur Aufnahme von zwei Spannungsvorhalten, welche den durch die Hysteresekurven der Scherpiezos bedingten Sprung in der Steuerung kompensieren, wenn diese von einer Ladungs- auf eine Spannungssteuerung wechseln. Hierdurch wird ein Sprung bzw. ein Fehler in der Auslenkung des optischen Elements vermieden, wenn es zu einem Wechsel zwischen den beiden Steuerungen kommt.
Satz 32. Verfahren nach Satz 19 zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Satz 12 und Satz 16 dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Bestimmung der relativen oder absoluten Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch den Sensor nach Satz 16 nach dem Auflösen des Reibschlusses zwischen erstem Scherpiezo und innerer Fassung durch eine der ersten Hubbewegung des ersten Hubpiezos entgegengesetzte, zweite Hubbewegung des ersten Hubpiezos nach Satz 12 vorgenommen wird.
Durch ein Verfahren nach Satz 32 wird die Auslenkung des optischen neu bestimmt, wenn der Reibschluss gelöst wird. In einem solchen Fall kommt es zu aufgrund der Entlastung des Scherpiezos zu einer unerwünschten Bewegung des optischen Elements, welche nach Bestimmung der relativen oder absoluten Auslenkung des optischen Elements durch eine Auslenkung des optischen Elements kompensiert werden kann.
Satz 32. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 7 bis 9 oder nach Satz 9 und einem der Sätze 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Scherpiezo mit dem ersten Hubpiezo über die äußere Fassung verbunden ist und
- der zweite Scherpiezo mit dem zweiten Hubpiezo über die äußere Fassung verbunden ist.
Werden die Scherpiezos mit den Hubpiezos nach Satz 32 über die äussere Fassung verbunden, so wird eine steife Führung des inneren Ringes erreicht, was zu einer geringen Verkantung des Innenringes bzw. einer Führung nach US7173363 führt. Dies wiederum erlaubt ein hohe Richtungsstabilität der Auslenkung des optischen Elements in dem Freiheitsgrad.
Hierbei und im Weiteren soll unter der Steifigkeit einer Führung der Widerstand der Führung gegenüber einer zu der Richtung der Führung orthogonalen Kraft gemeint sein.
Satz 33. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 1 bis 9 oder nach einem der Sätze 16 bis 18, oder nach einem der Sätze 21 bis 22, oder nach Satz 29, oder nach Satz 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator Führungsmittel zur Führung der Auslenkung des optischen Elements in einer Richtung des Freiheitsgrads hat.
Durch die Führungsmittel nach Satz 33 wird eine steife Führung des inneren Ringes erreicht, was zu einer geringen Verkantung des Innenringes bzw. einer Führung nach US7173363 führt. Dies wiederum erlaubt ein hohe Richtungsstabilität der Auslenkung des optischen Elements in dem Freiheitsgrad.
Satz 34. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 6 bis 9, oder Satz 22, oder einem der Sätze 6 bis 9 in Verbindung mit einem der Sätze 16 bis 18, oder Satz 29 oder einem der Sätze 32 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator eine gemeinsame erste Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Scherpiezos des ersten Aktuators und zu dem zweiten Scherpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet, oder
- der Manipulator eine gemeinsame erste Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Scherpiezos des ersten Aktuators und zu dem zweiten Scherpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet und der Manipulator eine gemeinsame zweite Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Hubpiezo des ersten Aktuators und zu dem zu dem zweiten Hubpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet und
- der erste Scherpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Scherpiezo hat, oder
- der erste Scherpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Scherpiezo hat und der der erste Hubpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Hubpiezo hat.
Durch die gemeinsamen Steuerleitungen nach Satz 34 wird der Verkabelungsaufwand der Steuerung verringert und Kalibrierungen der Steuersignale werden auf ein Minimum begrenzt.
Satz 35. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Sätze 6 bis 9, oder Satz 22, oder einem der Sätze 6 bis 9 in Verbindung mit einem der Sätze 16 bis 18, oder Satz 29 oder einem der Sätze 32 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird, oder
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird und die Geschwindigkeit der Auslenkung der
Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende
Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird,
oder
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird und die Geschwindigkeit der Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende
Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird und die Beschleunigung der Ausienkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird.
Durch die Messung der Auslenkungen, der Geschwindigkeit der Auslenkungen und der Beschleunigungen der Auslenkungen durch Spannungs- und / oder Strommessungen direkt durch die an den Piezos anliegenden Spannungen und / oder Spanungs- bzw. Stromverläufen wird nicht durch die Vorgabe der Steuersignale die Auslenkung und / oder Geschwindigkeit der Auslenkung und / oder Beschleunigung der Auslenkung auf diese geschlossen, sondern es werden die Steuersignale zusätzlich gemessen, so dass Diskrepanzen zwischen der Beabsichtigten und der realen Steuerung erkannt werden können.
Satz 36. Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 34 und Satz 35
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator Steuerleitungen enthält,
- die Steuerleitungen sich jeweils in einen längeren und einen kürzeren Teil unterteilen,
- an den jeweils kürzeren Teilen der Steuerleitungen eine oder mehrere
Verstärkungsschaltungen zur Verstärkung der Spannungen bzw. Ströme, welche an den Piezos anliegen, vorgesehen ist,
- die Messungen der Spannungen bzw. Ströme an den Piezos durch Spannungs- bzw. Stromrückführung der Signale der Verstärkungsschaltung vorgesehen ist.
Durch eine Anordnung nach Satz 36 kann der Spannungs- und / oder Stromverlauf an den Piezos vermessen werden, ohne dass hierdurch die Steuersignale verändert werden oder ein elektrischer Schwingkreis die Steuersignale beeinflusst.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinsteilung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit der
erfindungsgemäßen Anordnung von optischem Element, Manipulator und zwei Aktuatoren.
Fig. 2 illustriert die Steuerung von zwei Aktoren.
Fig. 3 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage mit Scherpiezos, welche eine Verbindung zwischen einer inneren und einer äußeren Fassung herstellen.
Fig. 4 zeigt Aktuatoren, die Scher- und Hubpiezos enthalten.
Fig. 5 zeigt den Ablaufplan eines Verfahrens zur Bewegung eines optischen Elements. Fig. 6 zeigt eine Anordnung von Sensor, Manipulator und Regelungsvorichtung.
Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan für ein Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements.
Fig. 8 zeigt einen Manipulator mit drei Aktuatoren zur Auslenkung eines optischen Elements.
Fig. 9 zeigt einen Verfahrensablauf zur Bewegung eines optischen Elements. Fig. 10 zeigt eine Messung einer Auslenkung eines optischen Elements durch ein Interferometer.
Fig. 11 illustriert die die Hysteresekurve, welche für eine Umschaltung einer Steuerung eines Aktuators von einer Spannungs- auf eine Ladungssteuerung gilt.
Fig. 12 zeigt eine parallele Anordnung von Scher- und Hubpiezo. Fig. 13 zeigt eine geführte Lagerung eines Innenrings.
Fig. 14 zeigt ein Messprinzip für die Messung einer Kapazität eines Piezos.
Fig. 15 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
Figur 1 zeigt einen Auschnitt 1 aus einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, Diese enthält ein optisches Element 2, in dem hier dargestellten Fall eine Linse 2 und einen Manipulator 3, welcher zwei Aktuatoren 4, 5 enthält. Die Aktuatoren 4, 5 wirken 6, 7 auf eine Führung 8, welche durch eine das optische Element 2 fassende Fassung 9 mit dem optischen Element 2 verbunden ist.
Die Aktuatoren 4, 5 lenken das optische Element in eine Richtung eines Freiheitsgrades 10 oder entgegen dieser Richtung aus. Die Aktuatoren 4, 5 werden durch hier nicht dargestellte Steuerungsbereiche gemäß Satz 1 und den dort formulierten Bedingungen gesteuert.
Der Manipulator 3 beinhaltet ferner eine Steuervorrichtung 11, welche die Aktuatoren 4, 5 steuert 13, 14. Der Faltungs-Parameter a aus Satz 1 wird in dem Speicher 12 aufgenommen und kann von der Steuerung 11 ausgelesen und verändert werden 15. Figur 2 illustriert die Steuerungen des ersten Aktuators oder des zweiten Aktuators einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 3. Auf der Abszisse befindet sich das Steuerungsintervall [^,δ, ] des ersten Aktuators aufgetragen. Auf der Ordinate findet sich das
Steuerungsintervall [«2 ^2 ] des zweiten Aktuators aufgetragen. Die beiden
Steuerungsintervalle sind gemäß Satz 1 mit einem Faltungs-Parameter a in jeweils drei Teile geteilt. Der dargestellte Graph illustriert die Bedingungen E, F, G aus Satz 3. Bei einer steigenden, linearen Auslenkung des ersten Aktuators im Steuerbereich or, < a, + a wird der zweite Aktuator in seinem Steuerbereich linear steigend von dem Wert b2 - bis b2 ausgelenkt. Eine anschließende, weitere linear steigende Auslenkung des ersten Aktuators vom Wert ax + a bis zum Wert b2 - a erfordert nach Satz 3 eine Rückkehr des zweiten Aktuators von dem Wert bz auf den Wert a2 . Diese ist eine linear fallende Auslenkung. Eine abschließende Steuerung des ersten Aktuators vom Wert bx - a linear bis zum Wert b erfordert nach Satz 3 eine lineare Auslenkung des zweiten Aktuators vom Wert a bis zum Wert 0, + a .
Gemäß Satz 1 wird das optische Element in den Steuerbereichen [ανα + ά) und {b - a,bx ] von beiden Aktuatoren gemeinsam ausgelenkt. In dem Steuerungsintervall [ax + a,bx - a] wird das optische Element lediglich durch den ersten Aktuator ausgelenkt.
Wird das Verfahren wie nach Satz 3 zyklisch durchgeführt, so vertauschen sich die Rollen des ersten Aktuators und des zweiten Aktuators. Für die Illustration nach Figur 2 bedeutet dies, dass lediglich die Indizes 1 und 2 vertauscht werden müssen.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt 100 einer Projektionsbelichtungsanlage nach Satz 5 mit einem optischen Element 101, einer inneren Fassung 102, einem ersten, hier nicht dargestellten
Aktuator, der einen ersten Scherpiezo 103 enthält, einen zweiten Aktuator, hier nicht dargestellt, der einen zweiten Scherpiezo 104 enthält, sowie einer äußeren Fassung 105. Die äußere Fassung 105 ist mit den Scherpiezos 103, 104 verbunden. Die innere Fassung 102 ist mittels eines Reibschlusses 106 mit dem ersten Scherpiezo 103 verbunden. Weiterhin ist die innere Fassung 102 ist mittels eines Reibschlusses 107 mit dem zweiten Scherpiezo 104 verbunden. Die innere Fassung 102 fasst das optische Element 101. Werden die Scherpiezos 103, 104 in eine ihrer Seher-Richtungen 109, deren eine mit der Richtung des Freiheitsgrads 108 übereinstimmt, ausgeienkt, so wird auch das optische Element 101 in diese Richtung ausgelenkt. Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem ersten Aktuator, hier nicht dargestellt, welcher einen ersten Hub-Piezo 201 enthält, und welcher einen zweiten Hub-Piezo 202 enthält. Die Hub- Piezos können eine Hubbewegung in einer Richtung 203 ausführen, welche orthogonal zur Richtung des Freiheitsgrades 204 ist, und welche damit auch orthogonal zur Seher-Richtung der Scherpiezos 205 und 206 ist. Durch die Hubbewegung der Hub-Piezos 201, 202 in Richtung 203 wird ein Reibschluss 207, 208 zwischen den Scherpiezos 205, 206 und der inneren Fassung 209 hergestellt.
Figur 5 zeigt den Ablaufplan eines Verfahrens nach Satz 15. In einem ersten Schritt 301 wird der Faltungs-Parameter a vorgegeben. In einem zweiten Schritt 302 wird das optische Element allein durch den ersten Aktuator in seinem Steuerungsbereich von ax bis by -~ a ausgelenkt. In einem dritten Schritt 303 werden der erste Aktuator mit dem Wert b - a und der zweite Aktuator mit dem Wert a2 gesteuert. In einem vierten Schritt 304 wird das optische Element mittels des ersten und des zweiten Aktuators in die Richtung des Freiheitsgrades ausgelenkt, wobei der erste Aktuator in einem Bereich größer als b} - a und der zweite Aktuator in einem
Bereich größer als a2 gesteuert wird. In einem fünften Schritt 305 wird der erste Aktuator mit dem Wert bx gesteuert. In dem nächsten Schritt 306 wird das optische Element allein durch den zweiten Aktuator im Bereich a2 bis b2 - a gesteuert. In dem nächsten Schritt 307 wird der erste Aktuator mit a, gesteuert und der zweite Aktuator mit b2 - a gesteuert. In dem nächsten
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Schritt 308 wird das optische Element durch den ersten Aktuator gemeinsam mit dem zweiten Aktuator ausgelenkt, wobei a, von dem Wert ax aus ansteigt und sich gegen den Wert b2 bewegt. In einem nächsten Schritt 309 wird die zweite Variable a2 mit b2 gesteuert. In einem nächsten Schritt 310 wird das optische Element allein durch den ersten Aktuator ausgelenkt, wobei die erste Variable at sich gegen den Wert bx ~ a bewegt.
Da sich Schritt 310 und Schritt 302 entsprechen, kann dass Verfahren nach Figur 5 zyklisch durchgeführt werden. Hierbei kann der Faltungs-Parameter a in jedem Zyklus neu gesetzt werden.
Figur 6 zeigt einen Manipulator 401 nach Satz 16 welcher einen Sensor 402 beinhaltet, der die Auslenkung des optischen Elements 403, welches in Figur 6 als Spiegel 403 ausgebildet ist, bezüglich seiner Auslenkung in Richtung des Freiheitsgrades 404 relativ oder absolut bestimmt. Ferner beinhaltet der Manipulator eine Reglungsvorrichtung 405 zur Verarbeitung von Signalen 406 des Sensors 402 sowie von Signalen 407 der Steuervorrichtung 408.
Figur 7 zeigt den Ablaufplan des Verfahrens nach Satz 18. In einem ersten Schritt 501 wird eine gewünschte Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads vorgegeben. In einem zweiten Schritt 502 wird das optische Element nach einem der Sätze 10 - 15 ausgelenkt. In dritten Schritt 503 wird die reale Auslenkung des optischen Elements durch den Sensor bestimmt. In einem vierten Schritt 504 werden die Signale des Sensors bzw. die Signale des Sensors und der Steuerung durch die Reglungsvorrichtung verarbeitet. In einem fünften Schritt 505 wird die Steuerung zumindest eines Aktuators, welcher gegenwärtig das optische Element auslenkt, anhand der von der Regelung ermittelten Differenz zwischen gewollter und realer Auslenkung korrigiert.
In Figur 8 wird ein Manipulator 601 zur Auslenkung eines optischen Elements nach Satz 21 gezeigt. Der Manipulator beinhaltet drei Aktuatoren 602, 603, 604 mit Steuerbereichen 605, 606, 607. Die Steuerbereiche 605, 606, 607 sind in jeweils drei Teilbereiche unterteilt. Die
schraffierten Teile der Steuerbereiche illustrieren die Teilbereiche, aus denen Steuerungen nach Satz 22 vorgenommen werden.
Figur 9 illustriert den Verfahrensabiauf des Verfahrens nach Satz 24. In einem ersten Schritt 701 wird für einen Teilmenge T der n Aktuatoren nach Satz 21 ein Reibschluss zwischen den Scherpiezos dieser Aktuatoren und der inneren Fassung durch Hubbewegungen der Hub- Piezo's dieser Aktuatoren hergestellt. In einem nächsten Schritt 702 scheren die Scherpiezos der Aktuatoren aus T in Richtung des Freiheitsgrads, wodurch das optische Element ebenfalls in diese Richtung ausgelenkt wird. Parallel scheren die Scherpiezos der Aktuatoren, welche nicht zu der Teilmenge T , und welche demnach zu deren Komplement Tc gehören, in die Richtung entgegen der Richtung des Freiheitsgrads. In einem weiteren Schritt 703 wird ein Reibschluß zwischen innerer Fassung und dem Scherpiezo der Aktuatoren aus Tc hergestellt, dessen Scherpiezo die minimalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat. In einem weiteren Schritt 704 wird der Reibschluss zwischen innerer Fassung und dem Scherpiezo des Aktuators, welcher zu der Teilmenge T von Aktuatoren gehört und dessen Scherpiezo die maximalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat, aufgelöst. In einer hier nicht dargestellten Variante kann in dem Fall, in dem die minimalste Scherung aus Schritt 703 mit der maximalsten Scherung aus Schritt 704 zeitlich zusammenfällt, die Schritte 703 und 704 parallel durchgeführt werden.
Figur 10 zeigt die Anordnung aus einem Scherpiezo 801 und ein Interferometer 802, welches die Auslenkung des Scherpiezos in seiner Scherrichtung 803 interferometrisch absolut oder relativ vermisst. In einer alternativen Ausführungsform kann das Interferometer 802 durch einen hier nicht dargestellten Encoder ersetzt werden.
Figur 11 illustriert die die Hysteresekurve, welche für eine Umschaltung einer Steuerung eines Aktuators von einer Spannungs- auf eine Ladungssteuerung gilt. Das dynamische Verhalten bei > 0Hz entspricht einer Ladungssteuerung, oder auch Stromsteuerung genannt. Strom bzw. Ladung Q. hängen linear vom Weg S, welcher von den Scherpiezos ausgelenkt wird, ab. Die Strom- bzw. Ladungssteuerung ist frei von Hysterese. Erreicht die Auslenkung des
Manipulators und damit die Scherung eines Scherpiezos seine Endauslenkung, so findet steuerungstechnisch ein Übergang von dem dynamischen Verhalten > 0 Hz auf ein quasistatisches Verhalten = 0 Hz statt. Die Hysterese, und damit das nichtlineare Verhalten, weicher die quasistatischen Spannungssteuerung mit Spannungen U unterliegt, kann in Form einer Lookup-Table vorgehalten werden. Die Positionsdrift, wenn von einer Ladungs- auf eine Spannungssteuerung - oder umgekehrt - steuerungstechnisch gewechselt wird, wir durch einen Vorhalt nach Satz 31 berücksichtigt.
Figur 12 zeigt eine Anordnung nach Satz 32, bei der ein Scherpiezo 901 mit einem Hubpiezo 902 über die äußere Fassung 903 verbunden ist. Der Innenring 904 steht zum Zeitpunkt der Darstellung nach Figur 12 nicht in Reibkontakt mit dem Scherpiezo 901. Durch diese Art der parallelen Anordnung von Scher- und Hubpiezo wird eine steife Führung des Innenring 904 erreicht, was zu einer geringen Verkantung des Innenrings 904 bzw. einer Führung nach US7173363 führt. Dies wiederum erlaubt ein hohe Richtungsstabilität der Auslenkung des optischen Elements in dem Freiheitsgrad. Hier nicht dargestellt ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der die Hubpiezos mit einer Vorspannung betrieben werden. Hierunter ist zu verstehen, dass die Hubpiezos so ausgelegt sind, dass in dem Fall, dass kein Steuersignal an den Hubpiezos anliegt, ein Reibkontakt zwischen Innenring 904 und Scherpiezos 901 vorliegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei einem Ausfall der Steuerung, und dem damit verbundenen Spannungabfall an den Hubpiezos, der Manipulator seine Auslenkung, und damit das optische Element seine Lage, nicht verändert.
Figur 13 zeigt eine Anordnung nach Satz 33, , bei der ein Scherpiezo 1001 mit einem Hubpiezo 1002 über die äußere Fassung 1003 verbunden ist. Der Innenring 1004 steht zum Zeitpunkt der Darstellung nach Figur 13 in Reibkontakt 1005 mit dem Scherpiezo 1001. Nach Satz 33 hat der Manipulator Führungsmittel zur Führung der Auslenkung des optischen Elements, hier nicht dargestellt, in einer Richtung des Freiheitsgrads. Diese Führungsmittel bestehen in Figur 13 aus
einem durch Rollen 1006 geführten Gegenlager 1007, welches die Richtungsstabilität der Auslenkung weiter versteift.
Figur 14 zeigt ein Messprinzip für die Messung der an einem Piezo 1021 anliegenden Spannung. Grundproblem einer solchen Messung ist, dass ein messender Spannungsabgriffan einem Piezo zu einem elektrischen Schwingkreis führt. Dieser verfälscht zum einen das Messergebnis der Spannung, welche an dem Piezo anliegt. Zum anderen wird der Piezo, und damit auch der Aktuator, durch eine durch den Messvorgang bedingte, parasitäre Spannung in seiner Auslenkung verfälscht. Nach Satz 36 werden die Steuerleitungen, welche mit dem von der Steuerung, in Figur 14 als Ladungsverstärker 1022 dargestellt, zu dem Piezos führen, in einen längeren 1023 und einen kürzeren 1024 Teil unterteilt. Hierdurch werden Kapazitäten, welche sich durch Leitungsbeläge der Steuerleitungen ausbilden, minimiert. An den jeweils kürzeren Teilen 1023 der Steuerleitungen wird eine Verstärkungsschaltung 1026 zur Verstärkung der Spannung, welche an den Piezo 1021 anliegt, vorgesehen. Die Messungen der Spannung an dem Piezo 1021 wird durch Spannungsrückführung der Signale der Adapterschaltung 1026 vorgenommen. Der von der Adapterschaltung 1026 verstärkte Messwert ist mit Restfehlern behaftet und kann alternativ zusätzlich durch Abgleich mit einem Modell kalibriert werden.
Figur 15 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie 1030 zur Abbildung eines Objektfeldes 1033 auf ein Bildfeld 1034. Die Projektionsbelichtungsanlage enthält einem erfindungsgemäßen Manipulator 1031 zur Auslenkung eines optischen Elements 1032 in Richtung eines Freiheitsgrads 1035, um einen Bildfehler wie beispielsweise die Bildfeldwölbung oder den Massstabsfehler zu korrigieren.
Claims
Ansprüche:
Anspruch 1. Projektionsbeiichtungsaniage für die Mikrolithografie beinhaitend ein optisches Element,
einen Manipulator zur Auslenkung des optischen Elements in einem Freiheitsgrad, der Manipulator beinhaltend
- einen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator zur Auslenkung des optischen Elements in einer Richtung und entgegen dieser Richtung des Freiheitsgrads, der erste Aktuator steuerbar durch eine erste Variable a aus einem ersten
Steuerbereich [Ö, , 6, ] mit einer minimalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung ax und mit einer maximalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung bx , der zweite Aktuator steuerbar durch eine zweite Variable a2 aus einem zweiten Steuerbereich [α, ] mit einer minimalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung a2 und mit einer maximalen Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des
Freiheitsgrads durch die Steuerung in Richtung b2 ,
sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Aktuatoren in den Steuerbereichen [ax,b ] beziehungsweise [α2,&> ] ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator einen Speicher zur Aufnahme eines Faltungs-Parameters a mit 0 < a < ^min {£, - avb2 - a, } (Minimumsbedingung) enthält und
- für alle durch die Steuerung vorgenommenen Steuerungen a aus [α, , &, ] und a2 aus [n2,&, ] zur Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads die folgenden Bedingungen A bis D gelten:
A falls ax < ax + a dann a > b2 - a und der erste und der zweite Aktuator lenken das optische Element gemeinsam aus,
B falls ax > bx -a dann a2 < a2 +a und der erste und der zweite Aktuator
lenken das optische Element gemeinsam aus,
C falls ax + a < a <b -a lenkt der erste Aktuator das optische Element aus, D falls a + a < a2 < b2 - a lenkt der zweite Aktuator das optische Element aus.
Anspruch 2. Projektionsbeiichtungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Aktuator gleicher Bauart sind und bis auf Serienstreuung α, =a , bx =b2 gelten.
Anspruch 3. Projektionsbeiichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass
für alle Werte 0 < t < 1 eines Parameter t gilt
E aus der Steuerung , = t ( , + a) + (l - t)a folgt die Steuerung
a, =(l-t)(b2 -a) + tb2,
F aus der Steuerung x - tb +{l - t){bx - ) folgt die Steuerung a2 = (1 -t)a2 +t{ 2 +a) >
G aus derSteuerung a{ =(l-i)(a, + a) + t(bx -a) folgt die Steuerung
a2 - (l -t)b2 + ta2.
Anspruch 4. Projektionsbeiichtungsanlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiheitsgrad der Ort des optischen Elements ist,
oder
der Freiheitsgrad der Ort des optischen Elements ist und der erste Aktuator durch einen zusätzlichen ersten Steuerbereich steuerbar ist, und der zweite Aktuator durch
einen zusätzlichen zweiten Steuerbereich a!' >62 J steuerbar ist, wobei die
Geschwindigkeit des optischen Elements als zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch Steuerung der Steuerungen in den zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und in den Fällen A und B von Anspruch 1 die Steuerung durch die zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Geschwindigkeit des ersten Aktuator gleich der Geschwindigkeit des zweiten Aktuators ist,
oder
der Freiheitsgrad der Ort der optischen Elements ist und der erste Aktuator durch einen zusätzlichen ersten Steuerbereich ^α,' ,έ^ steuerbar ist, und der zweite Aktuator durch einen zusätzlichen zweiten Steuerbereich [ ',&VJ steuerbar ist, wobei sich die
Geschwindigkeit des optischen Elements als zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch Steuerung der Steuerungen in den zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und in den Fällen A und B von Anspruch 1 die Steuerung durch die zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Geschwindigkeit des ersten Aktuator gleich der Geschwindigkeit des zweiten Aktuators ist,
und der erste Aktuator durch einen weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich tf,", ^"] steuerbar ist, und der zweite Aktuator durch einen weiteren zusätzlichen zweiten Steuerbereich [a° , b"~^ steuerbar ist, wobei die Beschleunigung des optischen
Elements als weiterer zusätzlicher Freiheitsgrad des optischen Elements durch
Steuerung der Steuerungen in den weiteren zusätzlichen Steuerbereichen steuerbar ist und bei Vorliegen der Steuerungen α, = , + a oder a ~ ßx - a für den ersten Aktuator die Steuerung durch die weiteren zusätzlichen Steuerbereiche derart bewirkbar ist, dass die Beschleunigung des ersten Aktuator gleich der Beschleunigung des zweiten
Aktuators ist.
Anspruch 5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator
• eine äußere Fassung,
• eine innere Fassung und
• der erste Aktuator einen ersten Scherpiezo enthält und der zweite Aktuator einen zweiten Scherpiezo enthält,
wobei
• die innere Fassung das optische Element fasst,
• die beiden Scherpiezos mit der äußeren Fassung verbunden sind und
• das optische Element mittels Reibschluss zwischen den Scherpiezos und der inneren Fassung sowie Scherung der Scherpiezos in die Richtung des Freiheitsgrads auslenkbar ist.
Anspruch 6. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der erste Aktuator einen ersten Hubpiezo enthält und der zweite Aktuator einen zweiten Hubpiezo enthält,
wobei
• der Reibschluss durch Hubbewegung jeweils zumindest eines der Hubpiezos in eine von der Richtung des Freiheitsgrads orthogonale Richtung bewirkbar ist.
Anspruch 7. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Spannung b2 der maximalen Scherung dieses
Scherpiezos entspricht
oder
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Spannung b2 der maximalen Scherung dieses
Scherpiezos entspricht und der zusätzliche Steuerbereich der für die Geschwindigkeit der Scherung verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen dieses
Scherpiezos entspricht und die Spannungsänderung der maximal möglichen
Geschwindigkeit dieses Scherpiezos entspricht
oder
der Steuerbereich der für die Scherung verwendbaren Spannungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Steuerung b2 der maximalen Spannung dieses
Scherpiezos entspricht und der zusätzliche Steuerbereich der für die Geschwindigkeit der Scherung verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen zumindest eines der Scherpiezos entspricht und die Steuerung b der maximal möglichen
Geschwindigkeit dieses Scherpiezos entspricht und der weitere zusätzliche
Steuerbereich der für die Beschleunigung der Scherung zumindest eines der Scherpiezos verwendbaren Geschwindigkeit von Spannungsänderungen entspricht und die
Steuerung b" der maximal möglichen Beschleunigung dieses Scherpiezos entspricht.
Anspruch 8. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Hubpiezo durch einen dritten Steuerbereich [cl,d] ] mit für die Hubbewegung verwendbaren Spannungen steuerbar ist und die Steuerung dt der maximalen
Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht, und der erste Hubpiezo durch einen zusätzlichen dritten Steuerbereich [^,', ^,"] mit für die Hubbewegung verwendbaren
Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d\ der maximalen Geschwindigkeit der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht und der erste Hubpiezo durch einen weiteren zusätzlichen dritten Steuerbereich c ^ J mit für die Hubbewegung verwendbaren Beschleunigungen von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung da der maximal verwendbaren Beschleunigung der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht
und
der zweite Hubpiezo durch einen vierten Steuerbereich [c2, t/2 ] mit für die
Hubbewegung verwendbaren Spannungen steuerbar ist und die Steuerung d2 der
maximalen Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht, und der zweite Hubpiezo durch einen zusätzlichen vierten Steuerbereich ej',^' J mit für die Hubbewegung
verwendbaren Geschwindigkeiten von Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d der maximalen Geschwindigkeit der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht und der zweite Hubpiezo durch einen weiteren zusätzlichen vierten
Steuerbereich
Spannungsänderungen steuerbar ist und die Steuerung d_" der maximal verwendbaren Beschleunigung der Hubbewegung dieses Hubbpiezos entspricht.
Anspruch 9. Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, aufeinanderfolgende Verfahrensschritte durchgeführt werden
(i) Vorgabe des Faltungs-Parameters a ,
(ii) Auslenkung des optischen Elements allein durch den ersten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der ersten Variablen at im Bereich
(A, + aibl - a) gegen den Wert Z>, - a ,
(iii) Steuerung der ersten Variablen a, mit £>, - a und Steuerung der zweiten Variablen a2 mit a2 ,
(iv) Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der ersten Variable gegen den Wert und der zweiten Variablen a2 im Bereich (a2,h2) gegen den
Wert a2 + a ,
(v) Steuerung der ersten Variablen a{ mit b und Steuerung der zweiten Variablen 2 mit a2 + a ,
(vi) Auslenkung des optischen Elements allein durch den zweiten Aktuator durch weitere Steigerung der zweiten Variablen a2 im Bereich (0, + a,b2 - a) gegen den Wert b2-a ,
(vii) Steuerung der zweiten Variable 2 mit b2~a und Steuerung der ersten Variablen at mit ax,
(viii) Auslenkung des optischen Elements durch den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch Steigerung der zweiten Variable gegen den Wert b2 und der ersten Variablen a im Bereich (al,a +a) gegen den Wert a}+a,
(ix) Steuerung der zweiten Variablen a2 mit b2 ,
(x) Auslenkung des optischen Elements allein durch den ersten Aktuator in die Richtung des Freiheitsgrads durch weitere Steigerung der ersten Variablen , im
Bereich (α, + a,bt -a) gegen den Wert b ~a.
Anspruch 10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
0.2· (6, - α,)< <0.5·(£, -a,),oder 0.1 -(bx -ax) < a < 0.2 -(6, - ax), oder
0 < a < 0.1■ (£, - a ) gesetzt wird.
Anspruch 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographte nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Verfahrensschritte (iii), (v), (vii) und (ix) folgende Steuerung der zusätzlichenSteuerungsbereiche gilt:
Steuerung des ersten Aktuators in dem zusätzlichen ersten Steuerbereich α,',^' '] zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [α,,Λ,] und Steuerung des
zweiten Aktuators in dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich J zeitgleich
mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich [α, , ή, ] ,
wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit b - a die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen ersten Steuerbereich ^α,' , ^' ^ mit der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich übereinstimmt,
oder
Steuerung des ersten Aktuators in dem zusätzlich ersten Steuerbereich
a,' , ^] zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [α, ,έ>, ] und Steuerung des zweiten Aktuators in dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich av , bv j zeitgleich mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich [tf2,i>2 ] , wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit by ~ a die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen ersten Steuerbereich [^ίΆ'] mit der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem zusätzlichen zweiten Steuerbereich übereinstimmt,
und
Steuerung des ersten Aktuators in dem weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich ^α", /)" ] zeitgleich mit der Steuerung in dem ersten Steuerbereich [a, ,^, ] und Steuerung des zweiten Aktuators in dem weiteren zusätzlichen zweiten
Steuerbereich [a", b" J zeitgleich mit der Steuerung in dem zweiten Steuerbereich
[a2, b2 ] ,
wobei
bei der Steuerung der ersten Variablen mit />, - a die zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Beschleunigung aus dem weiteren zusätzlichen ersten Steuerbereich
u" , b" J mit der zu diesem Zeitpunkt gesteuerte Geschwindigkeit aus dem weiteren zusätzlichen zweiten Steuerbereich übereinstimmt.
Anspruch 12. Verfahren nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 9 bis 11 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 5 bis 7.
Anspruch 13. Verfahren nach Anspruch 9 und einem der Ansprüch 9 bis 11 zur
Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikrolithographie nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 5 bis 7.
Anspruch 14. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 10 bis 13 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Beendigung der in einem der Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13 gelisteten Verfahrensschritte diese weiter zyklisch durch Vertauschung der Rollen von erstem und zweitem Aktuator vorgenommen werden.
Anspruch 15. Verfahren nach Anspruch 14
zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikrolithographie nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Faltungs-Parameter auf einem Wert aus a e rnin {£, - a{ , b2 - a2 },^ min {^ gesetzt wird.
Anspruch 16. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der Manipulator einen Sensor zur Bestimmung einer relativen oder absoluten Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads beinhaltet und
« der Manipulator eine Regeiungsvorrichtung zur Verarbeitung von Signalen des Sensors oder von Signalen des Sensors und der Steuervorrichtung und beinhaltet.
Anspruch 17. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
• der Manipulator einen zusätzlichen Sensor zur Bestimmung der relativen oder absoluten Geschwindigkeit des optischen Elements in die Richtung des
Freiheitsgrads beinhaltet,
oder
• der Manipulator einen weiteren zusätzlichen Sensor zur Bestimmung der relativen oder absoluten Beschleunigung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads beinhaltet,
und
• die Signale des zusätzlichen Sensors bzw. der zusätzlichen Sensors und des weiteren zusätzlichen Sensors durch die Regeiungsvorrichtung verarbeitbar sind.
Anspruch 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 16,
gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer gewünschten Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• Auslenkung des optischen Elements nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
• Bestimmung der realen Auslenkung des optischen Elements durch den Sensor, » Verarbeitung der Signale des Sensors oder der Signale des Sensors und der
Steuerung durch die Regeiungsvorrichtung,
• Korrektur der Steuerung zumindest eines Aktuators durch die Regelungsvorrichtung, um den Abstand zwischen der vorgegebenen Auslenkung des optischen Elements und der realen Auslenkung des optischen Elements zu verringern.
Anspruch 19. Verfahren nach Anspruch 18 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 11 bis Anspruch 15 und Anspruch 17,
gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer gewünschten Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• Auslenkung des optischen Elements nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
• Bestimmung der realen Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des
optischen Elements durch den Sensor, bzw. den weiteren Sensor, bzw. den zusätzlichen weiteren Sensor,
• Verarbeitung der Signale der Sensoren oder der Signale der Sensoren und der
Steuerungen durch die Regelungsvorrichtung,
• Korrektur der Steuerung zumindest eines Aktuators durch die
Regelungsvorrichtung, um den Abstand zwischen der vorgegebenen Auslenkung des optischen Elements und der realen Auslenkung sowie der vorgegebenen
Geschwindigkeit des optischen Elements und der bestimmten Geschwindigkeit sowie der vorgegebenen Beschleunigung des optischen Elements und der bestimmten Beschleunigung zu verringern.
Anspruch 20. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikrolithographie nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 13 bis 15 oder nach Anspruch 12 und Anspruch 19,
gekennzeichnet durch
• Vorgabe einer Sollposition für die Auslenkung des optischen Elementes in dem
Freiheitsgrad,
• Erreichen der Sollposition durch Durchführung der Verfahrensschritte nach
Anspruch 12 und einem der Ansprüche 13 bis 15 oder Anspruch Anspruch 12 und Anspruch 19,
wobei
• die Auslenkung des ersten beziehunsgweise zweiten Aktuators in den Schritten (ii), (iv), (vi), (viii) nach Anspruch 9 durch Scherung des ersten beziehunsgweise zweiten Scherpiezos bewirkt wird,
• der Wechsel des für die Auslenkung des optischen Elements zuständigen Aktuators durch Hubbewegung des erstenbeziehunsgweise zweiten Hubpiezos bewirkt wird.
Anspruch 21. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie beinhaltend
• ein optisches Element,
• einen Manipulator zur Auslenkung des optischen Elements in einem Freiheitsgrad, der Manipulator beinhaltend
• eine endliche Zahl n von Aktuatoren zur Auslenkung des optischen Elements in eine Richtung des Freiheitsgrads und entgegen dieser Richtung des Freiheitsgrads,
• jeder der Aktuatoren steuerbar durch eine Variable a i = ί,.,.,η aus
Steuerbereichen [α,.,ό,],/ = 1,...,« mit maximalen Auslenkungen des optischen
Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch die jeweilige Steuerung mit b i = l und minimalen Auslenkungen in Richtung des Freiheitsgrads durch die jeweilige Steuerung a;,i = \,...,n ,
• sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Aktuatoren in ihren
Steuerbereichen,
• für alle durch die Steuerung vorgenommenen Steuerungen a, aus [a(., &,.],?' = Ι,.,.,η gilt:
für eine natürliche Zahl m mit 1 < m < n , dann
, in + i - 1 ) 1 . i m + i - I m + i - 1
- Jrac I I a, + jrac 1 - frac b, für
J n
eine beliebig gewählte Permutation 5 der Zahlen {2,...,«} . frac wird hierbei mittels der Größte Ganze oder auch Entier-Funktion bezeichneten Funktion entier definiert: es gilt frac (x) = x - entier(x) und entier(x) ist die kleinste ganze Zahl kleiner oder gleich x .
Anspruch 22. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
s die identische Abbildung ist.
Anspruch 23. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Aktuatoren einen Scherpiezo und einen Hubpiezo enthält,
• wobei das optische Element mittels Reibschluss zwischen den Scherpiezos einer Teilmenge der Aktuatoren und der inneren Fassung sowie Scherung dieser
Scherpiezos in die Richtung des Freiheitsgrads auslenkbar ist,
• der Reibschluss durch Hubbewegung der Hubpiezos dieser Teilmenge von
Aktuatoren in eine von der Richtung des Freiheitsgrads verschiedene Richtung bewirkbar ist.
Anspruch 24. Verfahren zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach einem der Ansprüche 21 bis 22
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, aufeinanderfolgende Verfahrensschritte durchgeführt werden
• Herstellen eines Reibschlusses zwischen den Scherpiezos einer Teilmenge T der Aktuatoren und der inneren Fassung durch erste Hubbewegungen der Hubpiezos der Aktuatoren dieser Teilmenge,
• synchrone Scherung dieser Teilmenge T von Scherpiezos in Richtung des
Freiheitsgrads und damit verbundene Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads,
• synchrone Scherung der Scherpiezos der Aktuatoren, welche nicht zu dieser
Teilmenge T von Aktuatoren gehören, entgegen der Richtung des Freiheitsgrads,
• Beendigen der beiden letztgenannten Verfahrensschritte, falls einer der Scherpiezos der Teilmenge T der Aktuatoren seine maximale Scherung in Richtung des Freiheitsgrads erreicht hat, oder falls einer der Scherpiezos, welcher nicht zu dieser Teilmenge T von Aktuatoren gehört seine minimale Scherung in Richtung des Freiheitsgrads erreicht hat,
• Herstellung eines Reibschlusses zwischen inneren Fassung und dem Scherpiezo des Aktuators, welcher nicht zu der Teilmenge T von Aktuatoren gehört und dessen Scherpiezo die minimalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat durch eine erste Hubbewegung des Hubpiezos dieses Aktuators,
• Auflösen des Reibschlusses zwischen inneren Fassung und dem Scherpiezo des Aktuators, welcher zu der Teilmenge T von Aktuatoren gehört und dessen
Scherpiezo die maximalste Scherung in Richtung des Freiheitsgrads hat durch eine der ersten Hubbewegung entgegen gesetzte, zweite Hubbewegung des Hubpiezos dieses Aktuators.
Anspruch 25. Verfahren nach Anspruch 24
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zyklisch durchgeführt wird.
Anspruch 26. Verfahren nach Anspruch 24
dadurch gekennzeichnet, dass
Anzahl der Aktuatoren, welche zu der Teilmenge gehören, variiert wird.
Anspruch 27. Verfahren zur Kalibrierung der Aktuatoren eines Manipulators einer
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, oder einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
• für die in dem Manipulator beinhalteten Aktuatoren die Auslenkungen bzw.
Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen des optischen Elements in Abhängigkeit von den Steuerun ] bzw. [ ,ί ,.] bzw.
• die Steuerungen der Aktuatoren in den Steuerbereichen [α,, &,] bzw. [^ , έ^ bzw. ] so angepasst werden, dass die Auslenkung bzw. Geschwindigkeit bzw.
Beschleunigung des optischen Elements bei dem Wechsel der Auslenkung des optischen Elements durch den ersten auf den zweiten Aktuator nicht verändert wird, und
• die Steuerungen der Aktuatoren in den Steuerbereichen [c,.,rf;] bzw. ο/,ί//] bzw. c",d" J so angepasst werden, dass keine Auslenkung bzw. Geschwindigkeit bzw.
Beschleunigung des optischen Elements bei dem Wechsel von der Herstellung oder Loslösung des Reibschlusses durch die Hubpiezos des ersten Aktuators auf die Herstellung oder Loslösung des Reibschlusses durch die Hubpiezos des zweiten Aktuators orthogonal zum Freiheitsgrad induziert wird.
Anspruch 28. Verfahren nach Anspruch 27 und einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslenkungen des optischen Elements durch die der Scherungen der Scherpiezos ermittelt werden.
Anspruch 29. Verfahren zur Kalibrierung eines Manipulators einer
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 28 oder Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Größen der Scherungen durch ein Interferometer vermessen werden.
Anspruch 30. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, oder nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator einen zweiten Speicher zur Aufnahme von einem oder mehreren Steuerungsvorhalten enthält.
Anspruch 31. Verfahren nach Anspruch 12 oder nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 14 oder 15 zur Bewegung eines optischen Elements einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch
- Scherung des ersten Scherpiezos durch Steigerung der
Spannung aus [α,,δ, ] unter Steuerung des Scherpiezos des
ersten Aktuators als Ladungssteuerung,
- Ermittelung eines Spannungsvorhalts α ' als
Steuerungsvorhalt aus der Hysteresekurve des ersten
Scherpiezos, so dass bei Scherung des ersten Scherpiezos mit
der Spannung a '+ i>, - a und Umschaltung der Steuerung des
ersten Aktuators von der Ladungssteuerung auf eine
Spannungssteuerung eine reale Auslenkung des optischen
Elements erzielt würde, welches einer nominalen Auslenkung
bei einer Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung
bj - unter Steuerung des Scherpiezos des ersten Aktuators
als Ladungssteuerung entsprechen würde,
- Ermittelung eines Spannungsvorhalts ß' als
Steuerungsvorhalt aus der Hysteresekurve des zweiten
Scherpiezos, so dass bei Scherung des zweiten Scherpiezos
mit der Spannung ß '+ ^ - a und Umschaltung der Steuerung
des zweiten Aktuators von der Ladungssteuerung auf eine
Spannungssteuerung eine reale Auslenkung des optischen
Elements erzielt würde, welches einer nominalen Auslenkung
bei einer Scherung des zweiten Scherpiezos mit der Spannung
a2 + a unter Steuerung des Scherpiezos des zweiten Aktuators
als Ladungssteuerung entsprechen würde,
- Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung a '+ bx - a und Scherung des zweiten Scherpiezos mit der Spannung ß'+ a2 + a , an Stelle der Scherung des ersten Scherpiezos mit der Spannung bx - a bzw. Scherung des zweiten
Scherpiezos mit der Spannung a2 + a .
Anspruch 32. Verfahren nach Anspruch 19 zur Bewegung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach Anspruch 12 und Anspruch 16
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Bestimmung der relativen oder absoluten Auslenkung des optischen Elements in die Richtung des Freiheitsgrads durch den Sensor nach Anspruch 16 nach dem Auflösen des Reibschlusses zwischen erstem Scherpiezo und innerer Fassung durch eine der ersten Hubbewegung des ersten Hubpiezos entgegengesetzte, zweite Hubbewegung des ersten Hubpiezos nach Anspruch 12 vorgenommen wird.
Anspruch 33. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Scherpiezo mit dem ersten Hubpiezo über die äußere Fassung verbunden ist und
- der zweite Scherpiezo mit dem zweiten Hubpiezo über die äußere Fassung verbunden ist.
Anspruch 34. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder nach einem der Ansprüche 16 bis 18, oder nach einem der Ansprüche 21 bis 22, oder nach Anspruch 29, oder nach Anspruch 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Manipulator Führungsmittel zur Führung der Auslenkung des optischen Elements in einer Richtung des Freiheitsgrads hat.
Anspruch 35. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, oder Anspruch 22, oder einem der Ansprüche 6 bis 9 in Verbindung mit einem der Ansprüche 16 bis 18, oder Anspruch 29 oder einem der Ansprüche 32 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator eine gemeinsame erste Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Scherpiezos des ersten Aktuators und zu dem zweiten Scherpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet, oder
- der Manipulator eine gemeinsame erste Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Scherpiezos des ersten Aktuators und zu dem zweiten Scherpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet und der Manipulator eine gemeinsame zweite Steuerleitung von der Steuerung zu dem ersten Hubpiezo des ersten Aktuators und zu dem zu dem zweiten Hubpiezo des zweiten Aktuators beinhaltet und
- der erste Scherpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Scherpiezo hat, oder
- der erste Scherpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Scherpiezo hat und der der erste Hubpiezo eine umgekehrte Polarisationsrichtung wie der zweite Hubpiezo hat.
Anspruch 36. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, oder Anspruch 22, oder einem der Ansprüche 6 bis 9 in Verbindung mit einem der Ansprüche 16 bis 18, oder Anspruch 29 oder einem der Ansprüche 32 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird, oder
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird und die Geschwindigkeit der Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende
Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird,
oder
- die Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannung gemessen wird und die Geschwindigkeit der Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende
Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird und die Beschleunigung der Auslenkung der Scherpiezos und / oder Hubpiezos durch die an ihm bzw. an ihnen anliegende Spannungsverlauf oder Stromverlauf gemessen wird.
Anspruch 37. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 34 und Anspruch 35 dadurch gekennzeichnet, dass
- der Manipulator Steuerleitungen enthält,
- die Steuerleitungen sich jeweils in einen längeren und einen kürzeren Teil unterteilen,
- an den jeweils kürzeren Teilen der Steuerleitungen eine oder mehrere
Verstärkungsschaltungen zur Verstärkung der Spannungen bzw. Ströme, welche an den Piezos anliegen, vorgesehen ist,
- die Messungen der Spannungen bzw. Ströme an den Piezos durch Spannungs- bzw. Stromrückführung der Signale der Verstärkungsschaltung vorgesehen ist.
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