专利名称：投射照明系统的光学布置的定位方法
技术领域：
本发明涉及一种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进移动所述光学元件，至少一个驱动器被用以设置至少一个要被操控的光学元件的位置。
背景技术：
投射照明系统用于微电子器件(尤其半导体器件或微米或纳米技术器件)的微光刻制造。为了制造具有非常小尺度的结构，需要以高准确度在投射照明系统中使结构成像。 即使投射照明系统中采用的光学元件关于它们的形式、成分或它们在光学布置中的位置的最小的变化也可导致对应的误差，并因此导致要制造的器件的缺陷。
因此已知采用定位和/或调节投射照明系统的光学布置的光学元件的方法，该方法符合定位准确度方面的最高要求。例如DE 102 25 266 Al描述了一种微光刻投射照明系统的成像装置，其中具有压电驱动器的操纵器被用以操纵和定位相关的光学元件，诸如例如光学透镜、反射镜等。
描述了线性压电驱动器形式的压电驱动器的DE 102 25 266 Al及US6，150，750 的公开内容因此整体通过引用的方式合并于此。
尽管通过线性压电驱动器已经可以非常准确地定位光学元件，如在前述的文件中所描述的，但是还存在对另外的高效操作方法的需求，该操作方法除了简易及有效操作操纵器之外，可同时以高准确度实现极其精准地定位。
此外，已经显示线性压电驱动器的移动、和/或因此被移动的光学元件的移动、 或可设置在要被操控的光学元件与线性压电驱动器之间的诸如驱动杆等的传动元件的移动被邻接元件限定，上述事实导致与邻接元件的相互作用，这可能导致对光学元件的影响。 当邻接元件与操纵装置的外围移动区域接触时，光学元件可被负面影响，并对应地对成像性质有负面影响。出于这种理由，期望采用考虑到这些可能的负面影响的对应的定位方法。
发明内容
本发明因此要解决的问题是提供一种制造或设置和/或调节光学布置的方法，尤其是在投射照明系统的光学布置中定位光学元件的方法，在该方法中，通过光学元件的步进移动以简易和有效的方式可以精确定位。此外，旨在避免限定移动区域的邻接元件的负面影响。
通过本发明的方法可解决此问题。本发明提供了一种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进地移动所述光学元件，至少一个驱动器被用以设置至少一个要被操控的光学元件的位置。所述步进移动的步长大小被设为所述光学元件离期望位置的距离的函数，所述距离由距离值表示，其中如果所述距离值大于第一阈值，则设置步长大小设置基本为常数，而如果所述距离值低于第一阈值，则所述特定的步长大小随着离所述期望位置的距离的减小而减小，和/或，从所述特定的步长大小、和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离导致警告信号和/或停止所述移动。本发明还提供了一种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进地移动所述光学元件，至少一个驱动器被用以设置至少一个要被操控的光学元件的位置。具有最大或预定步长大小的单独的步进移动被执行，且从所述特定的或最大步长大小的预定偏离、和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离被用于确定光学元件的邻接位置。有利的实施例是从属权利要求的以下主题。
本发明根据以下认识入手，该认识为为了精确和有效地定位投射照明系统的光学布置中的元件，在通过至少一个(优选多于一个)的驱动器(诸如例如压电驱动器，优选线性压电驱动器)的光学元件的步进移动的情况下，通过设置增量以及通过探测从预定步长大小的偏离，可以简单的方式解决上述问题。
因此，根据本发明的第一方面，光学元件的步进移动旨在被执行，使得步长大小被设置为光学元件离期望位置的距离的函数，光学元件离期望位置的距离以距离值表示。此距离值可由简单的位移值或位移矢量给出，位移矢量附加地给出对应的方向。然而具体地， 如下所述例如对单独的线性压电驱动器优选当采用简单的一维位移值作为距离值，本发明可被设计同时用于多个线性压电驱动器，线性压电驱动器在不同的独立空间方向上(诸如例如在笛卡尔坐标系统的X轴、Y轴和Z轴方向上)产生移动。
根据本发明，只要距离值高于第一阈值，用于将要被操控的光学元件从即刻位置接近期望位置的步长大小应初始设置为常数的步长大小，例如驱动器的最大步长大小。如果距离值低于阈值，则步长大小根据距离值的减小而减小。由于常数(特别是最大高达第一阈值)的步长大小的第一接近移动，发生朝期望位置的快速接近移动。一旦距离值落到第一阈值以下，步长大小被减小，从而可实现向期望位置的精确接近移动。通过反复执行对应接近循环，检查距离值是在第一阈值以上还是在第一阈值以下，即即刻位置相对于期望位置的情况如何，以及通过根据检测结果对应执行步进移动，由此可执行精确定位。
根据本发明的另一方面，该另一方面可独立被保护并可结合根据本发明的第一方面，步长大小偏离预定步长大小和/或步长大小变化速率偏离预定步长大小变化速率，即移动速度偏离预定移动速度或移动加速度或减速度偏离预定移动加速度或减速度，被用作光学元件接近邻接元件的指示，从而要么可发出合适的警告信号和/或可停止移动。最终， 如果光学元件被操纵器移入邻接元件的区域，由于适当的匹配过程，可发生达到0. 5μπι的尺寸范围的附加移动，该匹配过程在光学元件的首次接触之后，在驱动器以及连接在光学元件与驱动器之间的传动装置的首次接触之后，在最终发生光学元件的物理停止之前。然而，必须设定对光学元件的负面影响从首次接触就有，因此通过根据本发明的方法，此首次接触已经可以被确定。
因此，此有利的方法也可独立于光学元件的实际定位和/或调节被采用，以确定移动区域。在此情况下，朝邻接元件的方向的移动以预定或最大步长大小被执行，直到可基于步长大小或步长大小变化速率偏离预定值而确定首次接触。换句话说，以预定的固定移动速度(即，每此步进移动的固定步长大小)，从该固定移动速度的偏离出预定的可接受范围可被当做与邻接元件接触的指示，使得此首次接触点已经可以被用以确定移动区域的端部。
在根据本发明的用于制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法中，步进移动被反复执行，其中单独的接近循环可包括多个步进移动或单个步进移动。接近循环可被反复执行，直到实现期望的定位。
此外，可设置控制回路以及至少一个位置传感器，优选多个位置传感器，具体地电容位置传感器，其中通过采用位置传感器确定要被操控的光学元件的即刻位置并将其与期望位置比较，对应的距离值可被确定，该距离值进而可供控制回路在下一个接近循环中或在下一个步进移动中确定步长大小。可替换地，距离值也可被直接输入，如果没有位置传感器可用，距离值可通过其它方式确定。
第一阈值可通过一个驱动器或多个驱动器的最大步长大小被具体给出。因此，如果距离值高于第一阈值，可以总是以驱动器的最大步长大小执行步进移动，而没有超出期望位置的风险。
如果距离值低于此第一阈值，可以对应减小的步长大小执行步进移动，该对应减小的步长大小作为距离值的函数。
根据本发明的定位方法通过确定第二阈值可被补充，该第二阈值对应于大于第一阈值的距离值。如果光学元件的实际位置离期望位置的距离值(该距离值被输入到系统中，或由控制回路或位置传感器确定)大于第二阈值，则第一接近移动可发生，通过被特定因子减小的距离值，以及通过根据该减小的距离值执行多个具有最大步长大小的步进移动，其导致到达或接近对应于减小的距离值的位置。通过特定的因子减小距离值进而确保不超过期望位置。
如果距离值低于第二阈值，第二阶段的接近移动可发生，通过分别执行具有最大步长大小的步进移动，直到第一阈值被达到。
通过前一步进移动的实际行进的部分和/或前一步进移动的预定步长大小被用作输入变量，以确定下一个步进移动的步长大小，操纵器或驱动器的真实的行为或非理想的行为可被考虑。这样，可以考虑该方法中各种驱动器的实际条件以及在某种情况下的不同条件，其改善了定位准确度和定位方法的有效性。
参考附图，在下面的示范性实施例的具体描述中，本发明的其它优点、特征将变得明显。这里，附图完全是示意性显示， 图1为距离次数(distance time)图，次数被绘制为步进的数量；以及 图2为速度次数(velocity time)图，次数也被绘制为步进的数量。
具体实施例方式根据本发明的实施例，通过光学元件步进地接近期望位置，光学元件被定位。为此，首先确定光学元件的即刻位置，结果从即刻位置与期望位置之间的比较，可确定距离值。该距离值在此情况下可包括单纯的位移值或多个位移值和距离矢量形式的方向信息。
根据本发明的示范性实施例，在第一步中执行检查距离值是否高于第二阈值，也就是说，即刻位置是否相比于第二阈值离期望位置更远。在即刻位置比第二阈值离期望位置更远的情况下，从即刻位置到期望位置的距离因此仍很大，以至于一开始就需要朝即刻位置的进一步接近的移动。这被执行，使得距离值以特定的因子减小，例如乘以因子0.8或0. 6，并且，根据减小的距离值，确定了步进移动的数量，该步进移动具有所使用的一个驱动器或多个驱动器的最大步长大小，该最大步长大小需要行进该减小的距离值。如果，例如即刻位置离期望位置的距离被设为40 μ m且第二阈值被设为30 μ m,则距离值40 μ m接着乘以因子0. 6，确定了减小的距离值M μ m。结果，对于3 μ m的步进移动的最大步长大小，分别具有3 μ m的步长大小的八个步进移动被执行。如果根据理论值执行步进移动，要被定位和操纵的光学元件将因此接近即刻位置，直到16 μ m的距离。然而，由于步进移动的实际执行可包括偏差，因此实际的即刻位置可偏离理论的即刻位置，因此对于下一个接近循环，大于或小于16 μ m的距离值是可设想的。
因此，在下一个接近循环中，首先采用位置传感器确定即刻位置。任何适于确定实际位置的传感器可被用作位置传感器，例如尤其是电容传感器。
从该确定的第二即刻位置，例如，继而对第二接近循环确定现为16. 5μπι的距离值。第二接近循环的该第二距离值低于30 μ m的阈值，使得在第二接近循环不再执行多个具有最大步长大小的步进移动，而是仅执行一个单独的步进移动。然而，首先执行检查 16. 5 μ m的距离值是高于还是低于第一阈值。对于3 μ m的驱动器最大步长大小，第一阈值可定为3 μ m。因此，对于第二接近循环，16. 5 μ m的第二距离值高于第一阈值，并因此执行具有3μπι的最大步长大小的步进移动。理论上，这导致朝即刻位置的方向3μπι的接近移动，结果距离值现应为13. 5 μ m。然而，真实的步进移动可再次与此有偏差，结果再一次采用 (多个)位置传感器来确定实际的即刻位置。
以下执行进一步的接近循环，其中当前距离值被反复确定并与第一阈值比较。只要当前距离值大于第一阈值，就分别执行具有3μπι的最大步长大小的步进移动。然而，一旦确定的距离值低于接近循环中的第一阈值，要被执行的步进移动的步长大小因此被调整，也就是说被减小。以此形式，执行进一步的接近循环，直到确定的光学元件的即刻位置在可容忍和可允许的预定偏差范围之内。对应的光学布置的制造或设置以及该光学布置中的光学元件的对应调节过程中的光学元件的定位则完成。
在优选的示范性实施例中，压电驱动器，尤其是线性压电驱动器，被用作驱动器， 例如，诸如在DE 102 25 566 Al和US 6，150，750Α中所述，这些文件的公开内容以引用方式合并于此。
压电驱动器通过施加特定的应力(特别是剪切应力)而被驱动，使得也可在要被施加应力的平面上执行对于特定的距离和路径部分或步长大小的上述的程序。这意味着， 例如，驱动压电驱动器的应力值可从距离值被直接确定，该距离值可对应地根据先前的描述被同样地改变。
在根据本发明的示范性实施例中，操纵器或驱动器的非理想表现可通过将最后的步进移动的部分引入下一个步进移动的计算而被考虑。
此外，尤其是在朝期望位置的方向的接近移动的最后阶段中，最后的步进移动的设定步长大小或设定应力值可被存储用于驱动压电驱动器以及用以计算下一个步进移动的步长大小或对应的应力值，例如作为对应的起始值。
这样，采用根据本发明的方法可实现可靠且光学元件的精确的接近移动或将光学元件设置在期望位置。
此外，可实现对应的控制回路(control loop)，其采用由位置传感器确定的要被操控的物体的即刻位置，从而确定要执行的步进移动。通过已知的电技术/信息技术实施例，可实现对应的控制回路。
光学元件的对应的操纵或定位应被典型地执行，使得要被操控的光学元件可自由移动。然而，在大多数情况下，光学元件的移动区域被划定，其中对光学元件或对应的驱动器或连接到其上的传动装置(诸如驱动杆等)，设置限定移动区域的邻接元件，从而避免损害等。
在此情况下，可能发生要设置的期望位置位于邻接元件附近。如果发生与邻接元件的接触，被称为寄生缺陷的缺陷可以该方式被引入光学元件，其可导致成像性能的恶化， 诸如散光、光学元件的倾斜等等。这些缺陷特别可能在与邻接元件的第一次接触时就已经产生了，尽管光学元件仍可行进有限的部分，诸如0.5μπι的距离等。因此，重要的是，确定与邻接元件的第一次接触的位置和时间，甚至在邻接元件(邻接位置)的光学元件或驱动器装置的最终停留位置之前，从而防止光学元件在邻接元件的方向上的进一步移动并由此避免引入对应的缺陷。
这显示在图1和图2中。图1显示距离次数图，其中光学元件采用压电驱动器在朝邻接元件方向以最大步长大小移动。距离次数图一开始具有线性区域，其中光学元件可自由移动，且对光学元件的对应影响小，以及因此的缺陷产生率低。对应的线性区域为直到步进数量20。
从光学元件或驱动器或对应的传动装置与邻接元件的第一次接触开始，移动速度 (即每移动步进的步长大小)改变，直到移动的最终停止。移动速度或每次步进移动的步长大小因此重置为0。在减小的移动速度的第二区域中，然而已经发生与光学元件的相互作用，该相互作用可导致被称为寄生缺陷的缺陷并使成像性能劣化。因此，并根据本发明的第二方面，在制造或设置或调节投射照明系统中的光学元件或光学布置期间，和/或以与上述时间不同的独立的方法，光学元件或驱动器或对应的传动装置与邻接元件的首次接触点被确定，从而限定移动区域并避免可导致寄生缺陷的光学元件的影响。
这尤其借助于速度次数图可被确定，如图2所示。这里，步长大小对步进数量作图，形成速度次数图。在线性区域中，速度为常数，例如为0. 03 μ m的值，如示范性实施例中所示。一旦发生与邻接元件的接触，步长大小或移动速度改变，例如通过偏离预定速度范围，使得可简单地就空间或时间确定首次接触点。同样地，也可以使用加速度次数图以确定首次接触点，该图将由速度次数图对次数的差分产生。
在图2的图中，因此上阈值和下阈值被给出，其规定步长大小的可允许的偏离。如果步长大小偏离超过这些阈值，则因此设定与邻接元件接触。
用于确定要被操控的光学元件与邻接元件的首次接触的方法可被分别执行，如图 1和图2所示，或可被并入定位光学元件的以上方法。在不同的实施例中，光学元件优选以最大步长大小在朝邻接元件的方向移动，直到通过确定步长大小或速度的变化、或加速度变化或步长大小变化速率来确定与邻接元件接触。
在并入定位或调节方法的情况下，根据本发明，对移动速度或加速度或减速度超过预定值的偏离的探测可被用作与邻接元件相互作用的警告信号以警示操作者和/或避免进一步的移动。
这样使用根据本发明的方法可以执行光学元件的非常精确的定位并且可以避免引入不希望的缺陷源。
尽管本发明已参考示范性实施例被具体描述，但是本领域技术人员应理解本发明不限于这些示范性实施例，只要不偏离所附权利要求的保护范围，这种修改是可能的，使得单独的特征可被省略或特征可以不同组合被使用。具体地，本发明包括出现的本发明特征的所有组合。
权利要求
1.一种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进移动所述光学元件，至少一个驱动器被用以设置至少一个要被操控的光学元件的位置，其特征在于，所述步进移动的步长大小被设为所述光学元件离期望位置的距离的函数，所述距离由距离值表示，其中如果所述距离值大于第一阈值，则设置步长大小基本为常数，而如果所述距离值低于所述第一阈值，则所述特定的步长大小随着离所述期望位置的距离的减小而减小，和/或，从所述特定的步长大小、和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离导致警告信号和/或停止所述移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制回路和至少一个位置传感器被设置，其中采用所述至少一个位置探测器来确定要被操控的所述光学元件的所述位置，从而确定离所述期望值的所述距离，且所述控制回路基于所述确定的距离值定义所述特定的步长大小。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一阈值由所述驱动器的最大步长大小给出，使得如果距离值高于所述第一阈值，以所述驱动器的最大步长大小执行步进移动。
4.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，如果距离值低于所述第一阈值，以所述驱动器的步长大小执行步进移动，所述步长大小根据所述距离值而被减小。
5.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，第二阈值被确定，所述第二阈值对应于大于所述第一阈值的距离值，其中，如果距离值大于所述第二阈值，所述距离值以特定的因子减小，且多个具有最大步长大小的步进移动被执行，所述步进移动是到达对应于所述减小的距离值的所述位置所需要的，以及其中如果距离值小于所述第二阈值，直到达到所述第一阈值，执行具有最大步长大小的步进移动。
6.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，所述前一步进移动的实际移动的部分和/或所述前一步进移动的预定步长大小被用作输入变量，用于确定下一个步进移动的步长大小。
7.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，从所述特定步长大小或最大步长大小的预定偏离和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离被用以确定光学元件的邻接位置，而与所述光学元件的位置的所述设置无关。
8.—种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进移动所述光学元件，至少一个驱动器被用以设置至少一个要被操控的光学元件的位置，其特征在于，具有最大或预定步长大小的单独的步进移动被执行，且从所述特定的或最大步长大小的预定偏离、和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离被用于确定光学元件的邻接位置。
9.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，采用的驱动器为压电驱动器或线性压电驱动器。
10.根据前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，所述单独的方法步骤被连续地执行多次。
全文摘要
本发明涉及一种制造和/或调节投射照明系统的光学布置的方法，其中通过以特定的步长大小步进移动所述光学元件，至少一个驱动器被用来设置至少一个要被操控的光学元件的位置，其中步进移动的步长大小被设为所述光学元件离期望位置的距离的函数，所述距离由距离值表示，其中如果所述距离值大于第一阈值，则设置步长大小基本为常数，而如果所述距离值低于第一阈值，则所述特定的步长大小随着离所述期望位置的距离的减小而减小，和/或，从所述特定的步长大小的预定偏离、和/或从预定步长大小变化速率的预定偏离导致警告信号和/或停止所述移动。
文档编号G02B7/00GK102207686SQ20111007647
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者卡尔-尤金·奥比尔, 埃里克·默茨, 索斯滕·拉塞尔 申请人:卡尔蔡司Smt有限责任公司