專利名稱：投射照明系統(tǒng)的光學布置的定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進移動所述光學元件，至少一個驅動器被用以設置至少一個要被操控的光學元件的位置。
背景技術：
投射照明系統(tǒng)用于微電子器件(尤其半導體器件或微米或納米技術器件)的微光刻制造。為了制造具有非常小尺度的結構，需要以高準確度在投射照明系統(tǒng)中使結構成像。 即使投射照明系統(tǒng)中采用的光學元件關于它們的形式、成分或它們在光學布置中的位置的最小的變化也可導致對應的誤差，并因此導致要制造的器件的缺陷。
因此已知采用定位和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的光學元件的方法，該方法符合定位準確度方面的最高要求。例如DE 102 25 266 Al描述了一種微光刻投射照明系統(tǒng)的成像裝置，其中具有壓電驅動器的操縱器被用以操縱和定位相關的光學元件，諸如例如光學透鏡、反射鏡等。
描述了線性壓電驅動器形式的壓電驅動器的DE 102 25 266 Al及US6，150，750 的公開內容因此整體通過引用的方式合并于此。
盡管通過線性壓電驅動器已經可以非常準確地定位光學元件，如在前述的文件中所描述的，但是還存在對另外的高效操作方法的需求，該操作方法除了簡易及有效操作操縱器之外，可同時以高準確度實現(xiàn)極其精準地定位。
此外，已經顯示線性壓電驅動器的移動、和/或因此被移動的光學元件的移動、 或可設置在要被操控的光學元件與線性壓電驅動器之間的諸如驅動桿等的傳動元件的移動被鄰接元件限定，上述事實導致與鄰接元件的相互作用，這可能導致對光學元件的影響。 當鄰接元件與操縱裝置的外圍移動區(qū)域接觸時，光學元件可被負面影響，并對應地對成像性質有負面影響。出于這種理由，期望采用考慮到這些可能的負面影響的對應的定位方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明因此要解決的問題是提供一種制造或設置和/或調節(jié)光學布置的方法，尤其是在投射照明系統(tǒng)的光學布置中定位光學元件的方法，在該方法中，通過光學元件的步進移動以簡易和有效的方式可以精確定位。此外，旨在避免限定移動區(qū)域的鄰接元件的負面影響。
通過本發(fā)明的方法可解決此問題。本發(fā)明提供了一種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進地移動所述光學元件，至少一個驅動器被用以設置至少一個要被操控的光學元件的位置。所述步進移動的步長大小被設為所述光學元件離期望位置的距離的函數(shù)，所述距離由距離值表示，其中如果所述距離值大于第一閾值，則設置步長大小設置基本為常數(shù)，而如果所述距離值低于第一閾值，則所述特定的步長大小隨著離所述期望位置的距離的減小而減小，和/或，從所述特定的步長大小、和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離導致警告信號和/或停止所述移動。本發(fā)明還提供了一種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進地移動所述光學元件，至少一個驅動器被用以設置至少一個要被操控的光學元件的位置。具有最大或預定步長大小的單獨的步進移動被執(zhí)行，且從所述特定的或最大步長大小的預定偏離、和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離被用于確定光學元件的鄰接位置。有利的實施例是從屬權利要求的以下主題。
本發(fā)明根據(jù)以下認識入手，該認識為為了精確和有效地定位投射照明系統(tǒng)的光學布置中的元件，在通過至少一個(優(yōu)選多于一個)的驅動器(諸如例如壓電驅動器，優(yōu)選線性壓電驅動器)的光學元件的步進移動的情況下，通過設置增量以及通過探測從預定步長大小的偏離，可以簡單的方式解決上述問題。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，光學元件的步進移動旨在被執(zhí)行，使得步長大小被設置為光學元件離期望位置的距離的函數(shù)，光學元件離期望位置的距離以距離值表示。此距離值可由簡單的位移值或位移矢量給出，位移矢量附加地給出對應的方向。然而具體地， 如下所述例如對單獨的線性壓電驅動器優(yōu)選當采用簡單的一維位移值作為距離值，本發(fā)明可被設計同時用于多個線性壓電驅動器，線性壓電驅動器在不同的獨立空間方向上(諸如例如在笛卡爾坐標系統(tǒng)的X軸、Y軸和Z軸方向上)產生移動。
根據(jù)本發(fā)明，只要距離值高于第一閾值，用于將要被操控的光學元件從即刻位置接近期望位置的步長大小應初始設置為常數(shù)的步長大小，例如驅動器的最大步長大小。如果距離值低于閾值，則步長大小根據(jù)距離值的減小而減小。由于常數(shù)(特別是最大高達第一閾值)的步長大小的第一接近移動，發(fā)生朝期望位置的快速接近移動。一旦距離值落到第一閾值以下，步長大小被減小，從而可實現(xiàn)向期望位置的精確接近移動。通過反復執(zhí)行對應接近循環(huán)，檢查距離值是在第一閾值以上還是在第一閾值以下，即即刻位置相對于期望位置的情況如何，以及通過根據(jù)檢測結果對應執(zhí)行步進移動，由此可執(zhí)行精確定位。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該另一方面可獨立被保護并可結合根據(jù)本發(fā)明的第一方面，步長大小偏離預定步長大小和/或步長大小變化速率偏離預定步長大小變化速率，即移動速度偏離預定移動速度或移動加速度或減速度偏離預定移動加速度或減速度，被用作光學元件接近鄰接元件的指示，從而要么可發(fā)出合適的警告信號和/或可停止移動。最終， 如果光學元件被操縱器移入鄰接元件的區(qū)域，由于適當?shù)钠ヅ溥^程，可發(fā)生達到0. 5μπι的尺寸范圍的附加移動，該匹配過程在光學元件的首次接觸之后，在驅動器以及連接在光學元件與驅動器之間的傳動裝置的首次接觸之后，在最終發(fā)生光學元件的物理停止之前。然而，必須設定對光學元件的負面影響從首次接觸就有，因此通過根據(jù)本發(fā)明的方法，此首次接觸已經可以被確定。
因此，此有利的方法也可獨立于光學元件的實際定位和/或調節(jié)被采用，以確定移動區(qū)域。在此情況下，朝鄰接元件的方向的移動以預定或最大步長大小被執(zhí)行，直到可基于步長大小或步長大小變化速率偏離預定值而確定首次接觸。換句話說，以預定的固定移動速度(即，每此步進移動的固定步長大小)，從該固定移動速度的偏離出預定的可接受范圍可被當做與鄰接元件接觸的指示，使得此首次接觸點已經可以被用以確定移動區(qū)域的端部。
在根據(jù)本發(fā)明的用于制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法中，步進移動被反復執(zhí)行，其中單獨的接近循環(huán)可包括多個步進移動或單個步進移動。接近循環(huán)可被反復執(zhí)行，直到實現(xiàn)期望的定位。
此外，可設置控制回路以及至少一個位置傳感器，優(yōu)選多個位置傳感器，具體地電容位置傳感器，其中通過采用位置傳感器確定要被操控的光學元件的即刻位置并將其與期望位置比較，對應的距離值可被確定，該距離值進而可供控制回路在下一個接近循環(huán)中或在下一個步進移動中確定步長大小?？商鎿Q地，距離值也可被直接輸入，如果沒有位置傳感器可用，距離值可通過其它方式確定。
第一閾值可通過一個驅動器或多個驅動器的最大步長大小被具體給出。因此，如果距離值高于第一閾值，可以總是以驅動器的最大步長大小執(zhí)行步進移動，而沒有超出期望位置的風險。
如果距離值低于此第一閾值，可以對應減小的步長大小執(zhí)行步進移動，該對應減小的步長大小作為距離值的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的定位方法通過確定第二閾值可被補充，該第二閾值對應于大于第一閾值的距離值。如果光學元件的實際位置離期望位置的距離值(該距離值被輸入到系統(tǒng)中，或由控制回路或位置傳感器確定)大于第二閾值，則第一接近移動可發(fā)生，通過被特定因子減小的距離值，以及通過根據(jù)該減小的距離值執(zhí)行多個具有最大步長大小的步進移動，其導致到達或接近對應于減小的距離值的位置。通過特定的因子減小距離值進而確保不超過期望位置。
如果距離值低于第二閾值，第二階段的接近移動可發(fā)生，通過分別執(zhí)行具有最大步長大小的步進移動，直到第一閾值被達到。
通過前一步進移動的實際行進的部分和/或前一步進移動的預定步長大小被用作輸入變量，以確定下一個步進移動的步長大小，操縱器或驅動器的真實的行為或非理想的行為可被考慮。這樣，可以考慮該方法中各種驅動器的實際條件以及在某種情況下的不同條件，其改善了定位準確度和定位方法的有效性。


參考附圖，在下面的示范性實施例的具體描述中，本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征將變得明顯。這里，附圖完全是示意性顯示， 圖1為距離次數(shù)(distance time)圖，次數(shù)被繪制為步進的數(shù)量；以及 圖2為速度次數(shù)(velocity time)圖，次數(shù)也被繪制為步進的數(shù)量。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過光學元件步進地接近期望位置，光學元件被定位。為此，首先確定光學元件的即刻位置，結果從即刻位置與期望位置之間的比較，可確定距離值。該距離值在此情況下可包括單純的位移值或多個位移值和距離矢量形式的方向信息。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，在第一步中執(zhí)行檢查距離值是否高于第二閾值，也就是說，即刻位置是否相比于第二閾值離期望位置更遠。在即刻位置比第二閾值離期望位置更遠的情況下，從即刻位置到期望位置的距離因此仍很大，以至于一開始就需要朝即刻位置的進一步接近的移動。這被執(zhí)行，使得距離值以特定的因子減小，例如乘以因子0.8或0. 6，并且，根據(jù)減小的距離值，確定了步進移動的數(shù)量，該步進移動具有所使用的一個驅動器或多個驅動器的最大步長大小，該最大步長大小需要行進該減小的距離值。如果，例如即刻位置離期望位置的距離被設為40 μ m且第二閾值被設為30 μ m,則距離值40 μ m接著乘以因子0. 6，確定了減小的距離值M μ m。結果，對于3 μ m的步進移動的最大步長大小，分別具有3 μ m的步長大小的八個步進移動被執(zhí)行。如果根據(jù)理論值執(zhí)行步進移動，要被定位和操縱的光學元件將因此接近即刻位置，直到16 μ m的距離。然而，由于步進移動的實際執(zhí)行可包括偏差，因此實際的即刻位置可偏離理論的即刻位置，因此對于下一個接近循環(huán)，大于或小于16 μ m的距離值是可設想的。
因此，在下一個接近循環(huán)中，首先采用位置傳感器確定即刻位置。任何適于確定實際位置的傳感器可被用作位置傳感器，例如尤其是電容傳感器。
從該確定的第二即刻位置，例如，繼而對第二接近循環(huán)確定現(xiàn)為16. 5μπι的距離值。第二接近循環(huán)的該第二距離值低于30 μ m的閾值，使得在第二接近循環(huán)不再執(zhí)行多個具有最大步長大小的步進移動，而是僅執(zhí)行一個單獨的步進移動。然而，首先執(zhí)行檢查 16. 5 μ m的距離值是高于還是低于第一閾值。對于3 μ m的驅動器最大步長大小，第一閾值可定為3 μ m。因此，對于第二接近循環(huán)，16. 5 μ m的第二距離值高于第一閾值，并因此執(zhí)行具有3μπι的最大步長大小的步進移動。理論上，這導致朝即刻位置的方向3μπι的接近移動，結果距離值現(xiàn)應為13. 5 μ m。然而，真實的步進移動可再次與此有偏差，結果再一次采用 (多個)位置傳感器來確定實際的即刻位置。
以下執(zhí)行進一步的接近循環(huán)，其中當前距離值被反復確定并與第一閾值比較。只要當前距離值大于第一閾值，就分別執(zhí)行具有3μπι的最大步長大小的步進移動。然而，一旦確定的距離值低于接近循環(huán)中的第一閾值，要被執(zhí)行的步進移動的步長大小因此被調整，也就是說被減小。以此形式，執(zhí)行進一步的接近循環(huán)，直到確定的光學元件的即刻位置在可容忍和可允許的預定偏差范圍之內。對應的光學布置的制造或設置以及該光學布置中的光學元件的對應調節(jié)過程中的光學元件的定位則完成。
在優(yōu)選的示范性實施例中，壓電驅動器，尤其是線性壓電驅動器，被用作驅動器， 例如，諸如在DE 102 25 566 Al和US 6，150，750Α中所述，這些文件的公開內容以引用方式合并于此。
壓電驅動器通過施加特定的應力(特別是剪切應力)而被驅動，使得也可在要被施加應力的平面上執(zhí)行對于特定的距離和路徑部分或步長大小的上述的程序。這意味著， 例如，驅動壓電驅動器的應力值可從距離值被直接確定，該距離值可對應地根據(jù)先前的描述被同樣地改變。
在根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例中，操縱器或驅動器的非理想表現(xiàn)可通過將最后的步進移動的部分引入下一個步進移動的計算而被考慮。
此外，尤其是在朝期望位置的方向的接近移動的最后階段中，最后的步進移動的設定步長大小或設定應力值可被存儲用于驅動壓電驅動器以及用以計算下一個步進移動的步長大小或對應的應力值，例如作為對應的起始值。
這樣，采用根據(jù)本發(fā)明的方法可實現(xiàn)可靠且光學元件的精確的接近移動或將光學元件設置在期望位置。
此外，可實現(xiàn)對應的控制回路(control loop)，其采用由位置傳感器確定的要被操控的物體的即刻位置，從而確定要執(zhí)行的步進移動。通過已知的電技術/信息技術實施例，可實現(xiàn)對應的控制回路。
光學元件的對應的操縱或定位應被典型地執(zhí)行，使得要被操控的光學元件可自由移動。然而，在大多數(shù)情況下，光學元件的移動區(qū)域被劃定，其中對光學元件或對應的驅動器或連接到其上的傳動裝置(諸如驅動桿等)，設置限定移動區(qū)域的鄰接元件，從而避免損害等。
在此情況下，可能發(fā)生要設置的期望位置位于鄰接元件附近。如果發(fā)生與鄰接元件的接觸，被稱為寄生缺陷的缺陷可以該方式被引入光學元件，其可導致成像性能的惡化， 諸如散光、光學元件的傾斜等等。這些缺陷特別可能在與鄰接元件的第一次接觸時就已經產生了，盡管光學元件仍可行進有限的部分，諸如0.5μπι的距離等。因此，重要的是，確定與鄰接元件的第一次接觸的位置和時間，甚至在鄰接元件(鄰接位置)的光學元件或驅動器裝置的最終停留位置之前，從而防止光學元件在鄰接元件的方向上的進一步移動并由此避免引入對應的缺陷。
這顯示在圖1和圖2中。圖1顯示距離次數(shù)圖，其中光學元件采用壓電驅動器在朝鄰接元件方向以最大步長大小移動。距離次數(shù)圖一開始具有線性區(qū)域，其中光學元件可自由移動，且對光學元件的對應影響小，以及因此的缺陷產生率低。對應的線性區(qū)域為直到步進數(shù)量20。
從光學元件或驅動器或對應的傳動裝置與鄰接元件的第一次接觸開始，移動速度 (即每移動步進的步長大小)改變，直到移動的最終停止。移動速度或每次步進移動的步長大小因此重置為0。在減小的移動速度的第二區(qū)域中，然而已經發(fā)生與光學元件的相互作用，該相互作用可導致被稱為寄生缺陷的缺陷并使成像性能劣化。因此，并根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在制造或設置或調節(jié)投射照明系統(tǒng)中的光學元件或光學布置期間，和/或以與上述時間不同的獨立的方法，光學元件或驅動器或對應的傳動裝置與鄰接元件的首次接觸點被確定，從而限定移動區(qū)域并避免可導致寄生缺陷的光學元件的影響。
這尤其借助于速度次數(shù)圖可被確定，如圖2所示。這里，步長大小對步進數(shù)量作圖，形成速度次數(shù)圖。在線性區(qū)域中，速度為常數(shù)，例如為0. 03 μ m的值，如示范性實施例中所示。一旦發(fā)生與鄰接元件的接觸，步長大小或移動速度改變，例如通過偏離預定速度范圍，使得可簡單地就空間或時間確定首次接觸點。同樣地，也可以使用加速度次數(shù)圖以確定首次接觸點，該圖將由速度次數(shù)圖對次數(shù)的差分產生。
在圖2的圖中，因此上閾值和下閾值被給出，其規(guī)定步長大小的可允許的偏離。如果步長大小偏離超過這些閾值，則因此設定與鄰接元件接觸。
用于確定要被操控的光學元件與鄰接元件的首次接觸的方法可被分別執(zhí)行，如圖 1和圖2所示，或可被并入定位光學元件的以上方法。在不同的實施例中，光學元件優(yōu)選以最大步長大小在朝鄰接元件的方向移動，直到通過確定步長大小或速度的變化、或加速度變化或步長大小變化速率來確定與鄰接元件接觸。
在并入定位或調節(jié)方法的情況下，根據(jù)本發(fā)明，對移動速度或加速度或減速度超過預定值的偏離的探測可被用作與鄰接元件相互作用的警告信號以警示操作者和/或避免進一步的移動。
這樣使用根據(jù)本發(fā)明的方法可以執(zhí)行光學元件的非常精確的定位并且可以避免引入不希望的缺陷源。
盡管本發(fā)明已參考示范性實施例被具體描述，但是本領域技術人員應理解本發(fā)明不限于這些示范性實施例，只要不偏離所附權利要求的保護范圍，這種修改是可能的，使得單獨的特征可被省略或特征可以不同組合被使用。具體地，本發(fā)明包括出現(xiàn)的本發(fā)明特征的所有組合。
權利要求
1.一種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進移動所述光學元件，至少一個驅動器被用以設置至少一個要被操控的光學元件的位置，其特征在于，所述步進移動的步長大小被設為所述光學元件離期望位置的距離的函數(shù)，所述距離由距離值表示，其中如果所述距離值大于第一閾值，則設置步長大小基本為常數(shù)，而如果所述距離值低于所述第一閾值，則所述特定的步長大小隨著離所述期望位置的距離的減小而減小，和/或，從所述特定的步長大小、和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離導致警告信號和/或停止所述移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，控制回路和至少一個位置傳感器被設置，其中采用所述至少一個位置探測器來確定要被操控的所述光學元件的所述位置，從而確定離所述期望值的所述距離，且所述控制回路基于所述確定的距離值定義所述特定的步長大小。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一閾值由所述驅動器的最大步長大小給出，使得如果距離值高于所述第一閾值，以所述驅動器的最大步長大小執(zhí)行步進移動。
4.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，如果距離值低于所述第一閾值，以所述驅動器的步長大小執(zhí)行步進移動，所述步長大小根據(jù)所述距離值而被減小。
5.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，第二閾值被確定，所述第二閾值對應于大于所述第一閾值的距離值，其中，如果距離值大于所述第二閾值，所述距離值以特定的因子減小，且多個具有最大步長大小的步進移動被執(zhí)行，所述步進移動是到達對應于所述減小的距離值的所述位置所需要的，以及其中如果距離值小于所述第二閾值，直到達到所述第一閾值，執(zhí)行具有最大步長大小的步進移動。
6.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，所述前一步進移動的實際移動的部分和/或所述前一步進移動的預定步長大小被用作輸入變量，用于確定下一個步進移動的步長大小。
7.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，從所述特定步長大小或最大步長大小的預定偏離和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離被用以確定光學元件的鄰接位置，而與所述光學元件的位置的所述設置無關。
8.—種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進移動所述光學元件，至少一個驅動器被用以設置至少一個要被操控的光學元件的位置，其特征在于，具有最大或預定步長大小的單獨的步進移動被執(zhí)行，且從所述特定的或最大步長大小的預定偏離、和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離被用于確定光學元件的鄰接位置。
9.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，采用的驅動器為壓電驅動器或線性壓電驅動器。
10.根據(jù)前述權利要求的一項所述的方法，其特征在于，所述單獨的方法步驟被連續(xù)地執(zhí)行多次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造和/或調節(jié)投射照明系統(tǒng)的光學布置的方法，其中通過以特定的步長大小步進移動所述光學元件，至少一個驅動器被用來設置至少一個要被操控的光學元件的位置，其中步進移動的步長大小被設為所述光學元件離期望位置的距離的函數(shù)，所述距離由距離值表示，其中如果所述距離值大于第一閾值，則設置步長大小基本為常數(shù)，而如果所述距離值低于第一閾值，則所述特定的步長大小隨著離所述期望位置的距離的減小而減小，和/或，從所述特定的步長大小的預定偏離、和/或從預定步長大小變化速率的預定偏離導致警告信號和/或停止所述移動。
文檔編號G02B7/00GK102207686SQ20111007647
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者卡爾-尤金·奧比爾, 埃里克·默茨, 索斯滕·拉塞爾 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司