(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位させる方法であって、
少なくとも２つの電気アクチュエータ（４７；５７；５８）により第１変位位置（３４）から第２変位位置（３５）に変位可能な少なくとも１つの機械デバイス（２３）を有するメカトロニクスシステムを用意するステップと、
前記機械デバイス（２３）の変位中の任意の時点で全ての前記アクチュエータ（４７；５７；５８）により消費されることが許される最大電力（Ｐｍａｘ）を事前定義するステップであり、前記最大電力（Ｐｍａｘ）は、個々の前記アクチュエータ（４７；５７；５８）全ての最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満であるステップと、
前記事前定義された最大電力（Ｐｍａｘ）に従いつつ少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位軌跡（３３）に沿って前記第１変位位置（３４）から前記第２変位位置（３５）に変位させるための駆動プロトコルを確定するステップと、
前記駆動プロトコルに従って前記アクチュエータ（４７；５７；５８）の駆動により前記機械デバイス（２３）を変位させるステップと
を含み、
前記駆動プロトコルを確定するステップは、
２．１．前記メカトロニクスシステムの前記機械デバイス全ての前記変位軌跡（３３）を事前定義するステップと、
２．２．各前記変位軌跡（３３）に応じて前記機械デバイス（２３）のそれぞれに関する駆動方式を事前定義又は確定するステップと、
２．３．個々の前記機械デバイス（２３）の変位の時系列を確定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位させる方法であって、
少なくとも２つの電気アクチュエータ（４７；５７；５８）により第１変位位置（３４）から第２変位位置（３５）に変位可能な少なくとも１つの機械デバイス（２３）を有するメカトロニクスシステムを用意するステップと、
前記機械デバイス（２３）の変位中の任意の時点で全ての前記アクチュエータ（４７；５７；５８）により消費されることが許される最大電力（Ｐｍａｘ）を事前定義するステップであり、前記最大電力（Ｐｍａｘ）は、個々の前記アクチュエータ（４７；５７；５８）全ての最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満であるステップと、
前記事前定義された最大電力（Ｐｍａｘ）に従いつつ少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位軌跡（３３）に沿って前記第１変位位置（３４）から前記第２変位位置（３５）に変位させるための駆動プロトコルを確定するステップと、
前記駆動プロトコルに従って前記アクチュエータ（４７；５７；５８）の駆動により前記機械デバイス（２３）を変位させるステップと
を含み、
前記変位軌跡（３３）は、変位プロセスの初めに最小静止摩擦力が生じる方向（３７）を向くことを特徴とする方法。
【請求項３】
少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位させる方法であって、
少なくとも２つの電気アクチュエータ（４７；５７；５８）により第１変位位置（３４）から第２変位位置（３５）に変位可能な少なくとも１つの機械デバイス（２３）を有するメカトロニクスシステムを用意するステップと、
前記機械デバイス（２３）の変位中の任意の時点で全ての前記アクチュエータ（４７；５７；５８）により消費されることが許される最大電力（Ｐｍａｘ）を事前定義するステップであり、前記最大電力（Ｐｍａｘ）は、個々の前記アクチュエータ（４７；５７；５８）全ての最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満であるステップと、
前記事前定義された最大電力（Ｐｍａｘ）に従いつつ少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位軌跡（３３）に沿って前記第１変位位置（３４）から前記第２変位位置（３５）に変位させるための駆動プロトコルを確定するステップと、
前記駆動プロトコルに従って前記アクチュエータ（４７；５７；５８）の駆動により前記機械デバイス（２３）を変位させるステップと
を含み、
前記変位軌跡（３３）は、前記機械デバイス（２３）のゼロ位置（３６）を通過するとともに、前記ゼロ位置で変位を一時的に中断することによりヒステリシスを補償することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、前記変位軌跡（３３）は、少なくとも２つの点で異なる方向を向くことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、異なるアクチュエータデバイス（２４）を少なくとも部分的に逐次起動することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、前記駆動プロトコルを確定するステップは、ローカル蓄積部での電気エネルギー蓄積可能量を考慮することを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
光学アセンブリ（２５）であって、
９．１．メカトロニクスシステムであり、
９．１．１．少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイス（２３）、及び
９．１．２．前記少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位軌跡（３３）に沿って第１変位位置（３４）から第２変位位置（３５）に変位させる少なくとも２つの電気アクチュエータデバイス（４５）
を有するメカトロニクスシステムと、
９．２．前記アクチュエータデバイス（４５）による前記機械デバイス（２３）の変位を制御する制御デバイス（２９）と
を備え、
９．３．前記機械デバイス（２３）は、前記アクチュエータデバイス（４５）の制御起動により、既定の変位位置セットに且つ／又は既定の変位軌跡セットに沿って変位させることができる光学アセンブリ（２５）において、
９．４．前記機械デバイス（２３）を前記既定の変位位置に且つ／又は前記既定の変位軌跡に沿って変位させる際の、前記アクチュエータデバイス（４５）の最大総消費電力の大きさが、既定の最大電力（Ｐｍａｘ）以下であるような、前記メカトロニクスシステムの設計を特徴とし、前記最大電力（Ｐｍａｘ）は、個々の前記アクチュエータデバイス全ての最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満であり、
前記機械デバイス（２３）は少なくとも２つの回転軸（Ａ、Ｂ）を有し、前記アクチュエータデバイス（４５）は少なくとも２つの作動軸（Ｘ、Ｙ）を有し、前記回転軸（Ａ、Ｂ）は、前記作動軸（Ｘ、Ｙ）に対して角度φ＞０°だけ回転しており、
前記回転軸（Ａ、Ｂ）が前記作動軸（Ｘ、Ｙ）に対して回転している前記角度φは、最大の機械的有効電力を必要とする変位位置の設定に必要な電力が最小化されるように選択されることを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項８】
光学アセンブリ（２５）であって、
９．１．メカトロニクスシステムであり、
９．１．１．少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイス（２３）、及び
９．１．２．前記少なくとも１つの機械デバイス（２３）を変位軌跡（３３）に沿って第１変位位置（３４）から第２変位位置（３５）に変位させる少なくとも２つの電気アクチュエータデバイス（４５）
を有するメカトロニクスシステムと、
９．２．前記アクチュエータデバイス（４５）による前記機械デバイス（２３）の変位を制御する制御デバイス（２９）と
を備え、
９．３．前記機械デバイス（２３）は、前記アクチュエータデバイス（４５）の制御起動により、既定の変位位置セットに且つ／又は既定の変位軌跡セットに沿って変位させることができる光学アセンブリ（２５）において、
９．４．前記機械デバイス（２３）を前記既定の変位位置に且つ／又は前記既定の変位軌跡に沿って変位させる際の、前記アクチュエータデバイス（４５）の最大総消費電力の大きさが、既定の最大電力（Ｐｍａｘ）以下であるような、前記メカトロニクスシステムの設計を特徴とし、前記最大電力（Ｐｍａｘ）は、個々の前記アクチュエータデバイス全ての最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満であり、
前記機械デバイス（２３）は、該機械デバイス（２３）の全ての前記既定の変位位置の設定に必要なピーク電力が最小化されるように選択されたゼロ位置を有するように配置されることを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の光学アセンブリ（２５）において、電気エネルギーをローカルに蓄積する蓄積デバイス（５６）が設けられることを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項１０】
少なくとも２つの回転軸（Ａ、Ｂ）を有する少なくとも１つの変位可能な光学コンポーネントと、該光学コンポーネントを変位させるための作動軸（Ｘ、Ｙ）を有する少なくとも２つのアクチュエータを有するアクチュエータデバイス（４５）とを有する光学アセンブリ（２５）を設計する方法であって、
前記光学コンポーネントを変位させるための可能な変位位置及び／又は変位軌道を事前定義するステップと、
前記変位位置及び／又は変位起動の全ての設定に必要なピーク総電力を求めるステップと、
前記回転軸（Ａ、Ｂ）が前記作動軸（Ｘ、Ｙ）に対して回転している角度φに応じて、前記ピーク総電力の最小値を求めるステップと、
前記回転軸（Ａ、Ｂ）が前記作動軸（Ｘ、Ｙ）に対して角度φだけ回転しているように、前記光学コンポーネントに対して前記アクチュエータデバイス（４５）を方向決めするステップと
を含む方法。
【請求項１１】
照明光学ユニット（４）であって、請求項７〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光学アセンブリ（２５）を有する第１ファセットミラー（１３）を備えた照明光学ユニット。
【請求項１２】
照明系（２）であって、
ａ．請求項１１に記載の照明光学ユニット（４）と、
ｂ．放射源（３）と
を備えた照明系。
【請求項１３】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置（１）であって、
ｃ．請求項１２に記載の照明系（２）と、
ｄ．投影光学ユニット（７）と
を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置。
【請求項１４】
微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法であって、
感光材料からなる層を少なくとも部分的に施した基板を用意するステップと、
結像対象構造を有するレチクルを用意するステップと、
請求項１３に記載の投影露光装置（１）を用意するステップと、
前記投影露光装置（１）を用いて前記レチクルの少なくとも一部を前記基板の前記感光材料からなる層の領域に投影するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権出願独国特許第１０  ２０１４  ２０２  ７５５．１号の内容を、参照により援用する。
【０００２】
本発明は、少なくとも１つの光学コンポーネントを変位させる方法に関する。本発明はさらに、光学アセンブリ及び光学アセンブリを設計する方法に関する。さらに、本発明は、投影露光装置の照明光学ユニット及び照明系、及び投影露光装置に関する。最後に、本発明は、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法及び対応して製造されたコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、アクチュエータ変位可能な個別ミラーを有するマルチミラーアレイを有する投影露光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００６  １００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
少なくとも１つの光学コンポーネントを変位させる方法を改良することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。本発明の核心は、少なくとも２つの変位自由度を有する１つ又は複数の光学コンポーネントを変位させる目的で、変位中に全てのアクチュエータにより全体的に消費されることが許される最大総電力を事前定義し、１つ又は複数の光学コンポーネントを変位させるための対応する駆動プロトコルを確定し（ascertaining）、且つ駆動プロトコルに従って１つ又は複数の光学コンポーネントを変位させることにある。
【０００７】
変位中の最大消費電力を事前定義することで、最大供給電力が制限される。これは、光学コンポーネントを有するアセンブリの設計に有利である。最大消費電力の制限は、特に、光学アセンブリのサーマルバジェットの改善、特に放熱手段の設計の単純化につながる。
【０００８】
駆動プロトコルの確定、特に１つ又は複数の変位軌跡の確定は、特に、既定の最大電力Ｐｍａｘに従って実行される。換言すれば、既定の最大電力Ｐｍａｘは、駆動プロトコルの確定時の、特に変位軌跡の確定時の境界条件を形成する。
【０００９】
以下において、別段の明示がない限り、電力は、光学コンポーネントの位置決め又は変位中にアクチュエータデバイスの１つにより消費されるその消費電力を指すものとする。この場合、アクチュエータデバイスは、個々の光学コンポーネントの位置決め又は変位のためのアクチュエータの総体を指す。アクチュエータデバイスは、特に少なくとも２つのアクチュエータを含む。総電力は、これに対応して、光学コンポーネントを変位させる役割を果たす全てのアクチュエータデバイスの消費電力の和を意味すると理解されたい。多数の変位対象コンポーネント、特に独立した、すなわち完全に電気的に遮蔽されたコンポーネントの場合、各総電力の和を総システム電力とも称する。総電力を低減するという概念は、総システム電力を低減するために、変位対象の個別コンポーネントを有するアセンブリから変位対象の多数のコンポーネントを有するシステムに流用することができる。
【００１０】
最大消費電力の制限は、光学アセンブリにおける電力供給のための配線及び回路に関する支出の削減にもつながる。
【００１１】
１つ又は複数の光学コンポーネントを変位させるための駆動プロトコルは、特に、光学アセンブリの光学コンポーネントを変位させるための全てのアクチュエータデバイスの制御起動の時間プロファイルを意味すると理解されたい。上記時間プロファイルにより、アセンブリの総消費電力の時間プロファイルが決まる。
【００１２】
概して、光学アセンブリは、メカトロニクスシステム又はその一部を形成する。メカトロニクスシステムは、特に光学コンポーネントの形態の、特にミラーの形態の少なくとも１つの機械コンポーネントを特に備える。さらに、メカトロニクスシステムは、電子コンポーネント及び特に機械コンポーネントを変位させる少なくとも２つのアクチュエータを備える。
【００１３】
システムの被作動機械コンポーネント毎に、各変位軌跡は、作動によりもたらされた空間内の開始位置から目標位置への位置変化の幾何学的経路を指す。一方では、変位軌跡は、空間座標の連続関数として完全に定義することができる。しかしながら、これは、位置変化の過程で既定の順番で採用しなければならない選択支点、すなわち離散的な空間座標によってのみ定義することもできる。いずれにせよ、各変位軌跡が開始位置及び目標位置の離散的な空間座標を含む。
【００１４】
システムの複数の被作動機械素子の空間位置変化中に生じる幾何学的経路の総体を、被作動機械素子の変位軌跡の集合（ensemble）と称する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、駆動プロトコルの確定時に変位軌跡の進路に関する既定の境界条件を考慮することができる。特に、変位軌跡のそれぞれについて、変位軌跡の進行が許される許可領域及び／又は変位軌跡の進行が許されない禁止領域を事前定義することが可能である。このような領域は、例えば、可能な変位位置に関するアクチュエータの所要消費電力を再現する区域に基づいて確定することができる。これは、高次元区域であり得る。特に、（Ｋ・ｎ）次元区域を含むことができ、Ｋは個々の機械デバイスのアクチュエータの数を指し、ｎは変位対象の機械デバイスの数を指す。換言すれば、許可及び／又は禁止領域は、個々の変位軌跡だけでなく集合変位軌跡に関しても事前定義することができる。
【００１６】
変位軌跡の実現に必要な、電気信号、特に一連の電気信号によるシステムの機械素子の作動を、それぞれ作動される機械素子の駆動と称する。
【００１７】
この場合、個々の機械素子の駆動とシステムの全ての被作動機械素子の集合の駆動とは区別される。制御された、特に調節された駆動の電気信号を、ドライブ信号又は駆動信号（drive signals or driving signals）と称する。（少なくとも１つの）被作動機械素子の駆動のためにシステムで用いられる電子回路の総体を、ドライブ電子回路又は駆動電子回路（drive electronics or driving electronics）と称する。システムの動作中にドライブ電子回路を再構成できるような場合、ドライブ信号は、ドライブ電子回路の可能な再構成のための信号を付随的に含む。
【００１８】
特定の変位軌跡を実現するために機械素子に対して設定すべき駆動信号の値の順番を、上記機械素子のドライブ方式又は駆動方式（drive scheme or driving scheme）と称する。
【００１９】
システムの被作動機械素子の変位軌跡の集合を実現するのに必要な全てのドライブ信号の値の時系列を、被作動機械素子のドライブプロトコル又は駆動プロトコル（drive protocol or driving protocol）と称する。したがって、駆動プロトコルは、全ての駆動方式の総体を含む。
【００２０】
本発明の核心は、特に、作動中のシステム全体のピーク電力がワーストケース設計と比べて低減、特に最小化されるように、特にＥＵＶ又はＤＵＶリソグラフィ装置の特に多次元作動ミラーのために、メカトロニクスシステム全体の複数のアクチュエータを複合的に電子駆動することにある。アクチュエータは、作動中のシステム全体の電力損失がワーストケース設計と比べて低減、特に最小化されるように駆動することもできる。システム全体の電力損失の、特に平均電力損失の低減、特に最小化は、システム全体のピーク電力の低減、特に最小化における２次条件として考慮することもできる。
【００２１】
この場合、機械素子の、特に多次元作動可能ミラーの機械的向きは、特に特定且つ既定の駆動プロトコルの場合の作動中のピーク電力及び／又は電力損失が最小化されるように適合、特に最適化され得る。この場合も、電力損失の低減、特に最小化をピーク電力の低減、特に最小化における２次条件として考慮することができる。この場合、既定の駆動プロトコルは、特に、ミラーの特定且つ既定の設定を達成するために必要な全てのアクチュエータの駆動信号を指定し、設定は、全てのミラーの変位位置の総体を指定する。
【００２２】
本発明は、概して、少なくとも１つの機械素子、特に複数の機械素子の位置の電子的な設定及び調節に用いられる複数のアクチュエータを備えたメカトロニクスシステムに有利である。機械素子は、特にミラー、特に視野ファセットミラーの個別ミラー、特にマルチミラーアレイ（ＭＭＡ）の個別ミラーであり得る。特に、マイクロミラーが関与し得る。機械素子は、システム全体に連結され、機械素子が作動されると電気エネルギーが運動エネルギー及び／又は位置エネルギーに変換される。
【００２３】
メカトロニクスシステムは、電気コンポーネント、特に電子コンポーネントを備える。特に、メカトロニクスシステムは電気ドライバ増幅器を備える。メカトロニクスシステムは、デジタル論理コンポーネントを備えることができる。メカトロニクスシステムは、作動対象の機械素子を制御又は調節するためのさらに他の電子コンポーネント、例えば位置センサを有することができる。
【００２４】
以下では、簡単のために、最初に光学コンポーネントのそれぞれの変位に言及する。しかしながら、提示する態様は、特に複数のコンポーネントの変位に、特にコンポーネント群の変位に、特に相互接続配置の複数の光学コンポーネントの変位、すなわち相互接続配置に関して対応する方法での複数の光学コンポーネントの変位に有利である。
【００２５】
駆動プロトコルは、特に既定の最大電力（Ｐｍａｘ）に応じて確定することができる。既定の最大電力（Ｐｍａｘ）は、特に、光学コンポーネントの個々のアクチュエータデバイスが消費し得る最大電力（Ｐｉｍａｘ）の和（Ｓ）未満である。特に、Ｐｍａｘ：Ｓ＜１、特にＰｍａｘ：Ｓ＜０．８、特にＰｍａｘ：Ｓ＜０．６が当てはまる。
【００２６】
駆動プロトコルは、特にＰｍａｘに応じて決定される。駆動プロトコルは、特にＰｍａｘに適合される。駆動プロトコルは、Ｐｍａｘの事前定義に従って最適化することができる。駆動プロトコルは、特に最適化法により、特に反復法により最適化することができる。駆動プロトコルは、複数の異なるプロトコルから選択することもできる。
【００２７】
駆動プロトコルは、変位経路を事前定義し、これは、第１変位位置から第２変位位置への変位に関する光学コンポーネントの変位軌跡とも称する。本発明によれば、アクチュエータデバイスの消費電力、特に光学コンポーネントを変位させるための全てのアクチュエータデバイスの総消費電力が、変位軌跡に応じて、特にその始点及び終点に応じて変わることが認識されている。特に、全てのアクチュエータデバイスの総消費電力のピーク値は、変位軌跡、特に変位軌跡の集合に応じて変わる。上記ピーク値は、変位軌跡を狙い通りに選択することにより低減、特に最小化することができる。特に、アクチュエータデバイスの消費電力は、位置及び／又は経路に依存する。したがって、本発明によれば、少なくとも２つのアクチュエータデバイスを有するシステムの場合、変位軌跡の選択及び／又は適合により、且つ／又は個々のアクチュエータデバイスの駆動方式及び／又は特に光学コンポーネントに対するその構造的向き、特にその機械的取付けの狙い通りの適合により、光学コンポーネントの変位における消費電力を最適化することが可能であることが認識されている。
【００２８】
特定の変位軌跡を実現するための、駆動方式の、すなわち所与の機械素子毎に設定すべき駆動信号の制御の、特に順番の適切な選択により、このコンポーネントのアクチュエータデバイスの消費電力に影響を与える、特にこれを低減、特に最小化することができる。
【００２９】
駆動方式の適切な選択により、さらに、変位軌跡及び／又は変位位置に関する既定の境界条件を確実に考慮することが可能である。特に、そこへの移動が許されない変位位置を確実に回避することが可能である。これにより、機械素子及び／又はそのアクチュエータデバイスの損傷を確実に防止することが可能である。
【００３０】
特にメカトロニクスシステムが変位対象の複数の素子を有する場合、駆動プロトコル、すなわち被作動機械素子の変位軌跡の集合を実現するのに必要な全ての駆動信号の値の時系列により、総消費電力に影響を及ぼす、特にこれを最適化することもできる。
【００３１】
光学コンポーネントは、特にミラー、特にマルチミラーアレイの個別ミラーである。特に、マイクロリソグラフィ用の、特にＥＵＶ又はＤＵＶリソグラフィ用の投影露光装置の照明光学ユニットのファセットミラーの個別ミラーが関与し得る。特に、マルチミラーアレイ（ＭＭＡ）の微小機械電気システム（ＭＥＭＳ）のマイクロミラーが関与し得る。光学コンポーネントは、投影露光装置の、特にＥＵＶリソグラフィ装置の他の何らかのメカトロニクス的に作動された光学コンポーネントでもあり得る。特に、視野ファセットミラー又は瞳ファセットミラーの個別ミラーも関与し得る。アクチュエータ原理の概説については、本明細書の一部であることを意図した独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００７  ９１７号明細書を参照されたい。
【００３２】
本発明による解決手段、特に異なる変形実施態様は、特に以下の利点をもたらす。
【００３３】
ピーク電力及び／又は平均電力損失が、ワーストケース設計、特に個々のアクチュエータの電力損失が最適化されていない独立駆動と比べて低減される。
【００３４】
機械的及び／又は熱的システム設計が単純化される。特に冷却費用が削減される。
【００３５】
システム寿命が延びる。これは、電力損失が少ない、したがって発熱が小さいことに特に起因する。
【００３６】
アクチュエータのダイナミックレンジが大きくなる。これにより、ワーストケース設計と比べて同じ消費電力での機械素子の作動可能な偏向（deflection）の範囲を大きくすることが可能である。
【００３７】
位置調節が単純化される。特に、ヒステリシスを有するシステムの位置調節が単純化される。
【００３８】
本発明の一態様によれば、駆動プロトコルを確定するために、変位軌跡、特に変位軌跡の集合、及び／又はアクチュエータデバイスの起動方式を確定し、特にリストからのその選択及び／又は適合を行い、上記変位軌跡又は上記変位軌跡の集合及び／又は上記起動方式に応じて駆動プロトコル及び／又は駆動プロトコル（the driving protocol and/or driving protocol）を確定する。本発明によれば、有利な駆動プロトコルを確定するために、第１に光学コンポーネントの移動経路、すなわち変位軌跡を適合させる、特に最適化することができ、第２にアクチュエータデバイスの駆動を最適化することができることが認識されている。この場合、アクチュエータデバイスの起動方式は、第１にアクチュエータデバイスの駆動信号のシーケンス、すなわち時間的要素を含み得る。起動方式は、駆動信号の、特に個々のアクチュエータの増幅段の供給電圧の振幅、特に最大振幅のプロファイルも含み得る。
【００３９】
本発明の一態様によれば、変位プロセスの初めに所定の方向を向くように変位軌跡を選択及び／又は決定する。この場合、少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントが方向に依存した機械的剛性を有すること、すなわちコンポーネントの取付けの機械的剛性が方向依存性を有することを特に利用することが可能である。変位軌跡は、特に変位プロセスの初めに剛性が最も小さい方向を向くように選択される。
【００４０】
光学コンポーネントの静止摩擦の方向依存性の場合、変位プロセスの初めに静止摩擦が最も小さい方向を向くように変位軌跡を選択することもできる。この方向は、第１変位位置から第２変位位置への直行方向に必ずしも対応する必要はない。
【００４１】
本発明のさらに別の態様によれば、変位軌跡は、少なくとも２つの点で異なる方向を向く。換言すれば、光学コンポーネントは、第１変位位置から第２変位位置へ直線軌跡に沿って変位しない。変位軌跡は、部分的に直線として具現することができる。変位軌跡は、特に２つ以上の直線部を有することができる。直線部は、特定の好ましい方向と平行に延びることができる。直線部は、特にアクチュエータにより定義される好ましい方向と平行に延びることができる。直線部は、光学コンポーネントの機械的取付けにより定義される好ましい方向と平行に延びることもできる。
【００４２】
変位軌跡は、曲線として具現することもできる。変位軌跡は、特に一定の曲率半径を有することができる。
【００４３】
部分的に直線状である変位軌跡と曲線状の変位軌跡との組合せも同様に可能である。
【００４４】
本発明のさらに別の態様によれば、変位軌跡は、第１変位位置から最初にゼロ位置へ、続いてそこから第２変位位置へ進む。この場合、ゼロ位置は、光学コンポーネントの最小総電力を必要とする位置を意味すると理解されたい。ゼロ位置は、特に、関連のアクチュエータデバイスがいずれも起動されない場合、すなわち光学コンポーネントの変位のための総電力がゼロに等しい場合に光学コンポーネントにより採用される位置である。特に、光学コンポーネントの中立位置が関与し得る。これは特に、アクチュエータがいずれも起動されない場合に光学コンポーネントにより自然に採用される位置であり得る。
【００４５】
ゼロ位置に短い滞留時間を設けることも可能である。この場合、特に、ゼロ位置でヒステリシスを補償及び／又は補正することができる。これにより、常にヒステリシスのない再現可能な基準位置から第２変位位置、すなわち目標位置へ向かうことが可能である。その結果として、安定位置調節を大幅に単純化することができる。
【００４６】
再現可能なゼロ位置での滞留は、光学コンポーネントの位置調節に用いられるセンサの較正、特に再較正のために同時に用いることもできる。
【００４７】
本発明のさらに別の態様によれば、アクチュエータデバイスの駆動、特にその起動方式が改良、特に最適化される。
【００４８】
本発明の一態様によれば、異なるアクチュエータデバイスを非同期起動するか又はその起動を制御する。特に、異なるアクチュエータデバイスを少なくとも部分的に逐次起動するか又はその起動を制御する。アクチュエータデバイスの起動は重複させることができる。換言すれば、２つ以上のアクチュエータデバイスの起動又はその起動の制御を同時に行うことが可能である。アクチュエータの起動又はその制御は、厳密に逐次的とする、すなわち重ならないようにすることもできる。この場合、常に最大で１つのアクチュエータが起動されるか又はその起動が制御される。アクチュエータデバイスの起動は、時間的にインタリーブさせることができる。特に、同じコンポーネントのアクチュエータデバイスを時間的にインタリーブさせて起動することも可能である。異なるコンポーネントのアクチュエータデバイスを時間的にインタリーブさせて起動することも可能である。その結果として、総システム電力を減らすことができる。同じコンポーネントのアクチュエータデバイスの起動又はその起動の制御を、いずれの場合も既定の順番で行うことが可能である。アクチュエータデバイスのそれぞれの起動又はその起動の制御を、いずれの場合も制御デバイスにより事前定義されたクロックサイクルの既定の間隔で行うことも可能である。
【００４９】
本発明のさらに別の態様によれば、駆動プロトコルを確定するために、少なくとも１つのアクチュエータドライバ増幅器の供給電圧を適応的に適合させる（adaptively adapted）起動方式が確定される。供給電圧の適応的な適合は、特に複数のアクチュエータを、特に異なるコンポーネントのアクチュエータを群別に同時に行うこともできる。
【００５０】
本発明のさらに別の態様によれば、駆動プロトコルの決定は、ローカル蓄積部（local store）での電気エネルギー蓄積可能量及び／又は少なくとも２つの機械デバイスのアクチュエータデバイス間の電磁的クロストークを考慮することを伴う。本発明によれば、コンポーネントの１つ又は変位中に、ローカルに蓄積できる電気エネルギーが放出される可能性があることが認識されている。これは特に、高い電気エネルギー又は電力を必要とする設定の位置からより低い絶対値の電気エネルギー又は電力を必要とする設定の位置へコンポーネントが変位する場合に当てはまる。ローカルに蓄積された電気エネルギーは、同じコンポーネントの変位及び／又は異なるコンポーネントの変位に用いることができる。
【００５１】
異なるアクチュエータ間の、特に異なるコンポーネントの異なるアクチュエータデバイス間の電磁的クロストークが起こり得ることがさらに認識されている。このような電磁的クロストークを建設的に利用することができる。
【００５２】
駆動プロトコルの確定時の最適化にはさまざまな可能性がある。例として、最初に変位軌跡又は変位軌跡の集合を決定又は事前定義し、続いて個々の機械素子のアクチュエータデバイスの駆動方式を決定又は事前定義し、最後に駆動プロトコル、すなわち変位軌跡の集合を実現するための全ての駆動信号の値の時系列を決定することが可能である。この場合、変位軌跡の可能な進路の種々の事前定義及び／又は特定の駆動方式の事前定義又は排除を、境界条件として考慮することができる。これらの概念の種々の変形形態及び詳細については、例示的な実施形態の説明を参照されたい。本明細書に例として提示する変形形態は、実質的に任意に相互に組み合わせることができる。
【００５３】
本発明のさらに他の目的は、光学アセンブリを改良することである。
【００５４】
この目的は、少なくとも２つの変位自由度を有する光学コンポーネントの形態の少なくとも１つの機械デバイスと、少なくとも１つの機械デバイスを変位させる少なくとも２つの電気アクチュエータデバイスと、変位を制御する制御デバイスとを有する光学アセンブリにより達成される。本発明の核心は、上記変位軌跡に沿った機械デバイスの変位中のアクチュエータデバイスの最大総消費電力の大きさが既定の最大値（Ｐｍａｘ）以下であるように、デバイスの少なくとも１つが少なくとも１つの変位軌跡に適合されることにある。この場合、最大値Ｐｍａｘは、個々のアクチュエータデバイスが消費し得る最大電力Ｐｉｍａｘの和Ｓ未満である。特に、Ｐｍａｘ：Ｓ≦０．９、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．８、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．７、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．６、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．５が当てはまる。
【００５５】
好ましくは、光学アセンブリは、このように適合された多数のアクチュエータ変位可能な機械デバイスを備える。
【００５６】
本発明の一態様によれば、機械デバイス、特に光学コンポーネントは少なくとも２つの回転軸を有し、アクチュエータデバイスは少なくとも２つの作動軸を有し、回転軸は作動軸に対して角度φ＞０°だけ回転している。換言すれば、作動軸は、変位対象のコンポーネントの回転軸と一致しない。概して、これには、個々のアクチュエータデバイスの起動が、２つの回転軸に関する２つの枢動の組合せであるコンポーネントの枢動をもたらすという効果がある。
【００５７】
枢動対象のコンポーネントの回転軸は、その構造細部、特にその機械的取付けによって通常は事前定義される。機械デバイスの回転軸に対する作動軸の回転又は枢動は、例えば光学コンポーネントに対するアクチュエータの狙い通りの配置により可能である。特に光学アセンブリのシステム設計、すなわちシステムの設計において、特にその始動前に、これを考慮することができる。
【００５８】
本発明の一態様によれば、光学コンポーネントの回転軸が作動軸に対して回転する角度φは、光学コンポーネントの全ての既定の変位位置を設定するのに必要なピーク電力が低減、特に最小化されるように選択される。
【００５９】
この選択は、複合最小−最大最適化タスクに関して行うことができる。この場合、最初に、既定の変位位置及び／又は変位軌跡セットに関して、そこでの設定に必要な最大総電力が決定される。本発明によれば、この最大値は、概して角度φに応じて、すなわち回転軸に対する作動軸の相対的な位置決めに応じて変わることが認識されている。好ましい角度φは、この最大値の最小化につながるものである。
【００６０】
単純化された代替形態によれば、単に、最大の機械的有効電力（mechanical active power）を必要とする変位位置を確定し、且つ特に作動時の使用不可能電力損失を付随的に含むこの目的で照会された（interrogated）総電力が低減、特に最小化されるように角度φを選択することができる。この場合、作動軸の相互に対する相対的な向きは、固定的に事前定義される。
【００６１】
本発明のさらに別の態様によれば、機械デバイスは、機械デバイスの全ての既定の変位位置の設定に必要なピーク電力が最小化されるように選択されたゼロ位置を有するように配置される。
【００６２】
この場合、ゼロ位置は、アクチュエータの起動がない場合に機械デバイス、すなわち光学コンポーネントがとる位置を指す。ゼロ位置は、光学コンポーネントの好ましい変位位置、特に特定の光学設定に対応する変位位置に対応することが有利であり得る。ゼロ位置は、特に、光学コンポーネントの異なる、特に全ての設けられた変位位置の平均値、特に重み付き平均値にも対応する。この場合、重み付けは、所与の変位値を設定するための周波数に応じて、且つ／又はそのために必要な総電力需要に応じて決定することができる。
【００６３】
本発明のさらに別の態様によれば、光学アセンブリは、電気エネルギーをローカルに蓄積するための蓄積デバイスを備える。蓄積デバイスは、特に１つの蓄積コンデンサ又は複数の蓄積コンデンサを含み得る。特に、アクチュエータデバイスのそれぞれに対応する蓄積コンデンサを設けることが可能である。複数のアクチュエータデバイスに、特に複数の光学コンポーネントに共通の蓄積コンデンサを設けることも可能である。特に、いずれの場合も変位対象のコンポーネントの所定の群に専用の蓄積コンデンサを設けることが有利であり得る。
【００６４】
本発明のさらに別の目的は、光学アセンブリを設計する方法を提供することである。この目的は、すでに上述した最小−最大最適化法により達成される。
【００６５】
本発明のさらに他の目的は、投影露光装置の照明光学ユニット及び照明系、並びに投影露光装置を改良することである。これらの目的は、上記説明による光学アセンブリを有する照明光学ユニット、照明系、及び投影露光装置により達成される。
【００６６】
利点は、光学アセンブリの利点から明らかである。
【００６７】
本発明のさらに他の目的は、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法及びこのように製造されたコンポーネントを改良することである。
【００６８】
これらの目的は、上記説明による光学コンポーネントを有する投影露光装置を提供することにより達成される。
【００６９】
利点は、アセンブリの利点から明らかである。
【００７０】
本発明のさらなる利点及び詳細は、図面を参照した例示的な実施形態の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の概略図を子午断面で示す。
【図２】アクチュエータ変位可能なミラーを有する光学アセンブリからの抜粋の概略断面を示す。
【図３】電磁アクチュエータを有する変位可能ミラーの場合のアクチュエータ原理を説明する概略図を示す。
【図４】図３に示す図をミラーの回転軸に対して作動軸が回転したアクチュエータの配置で示す。
【図５】図４に示す図を静電アクチュエータを有するコンポーネントに関して示す。
【図６】図４又は図５に示すものの変形形態の一般図を示す。
【図７】機械的及び電磁的結合機構を概略的に示したアクチュエータ原理の一般図を示す。
【図８】第１位置から第２位置へのミラーの変位に関する、アクチュエータ増幅器の位置依存性の消費電力及び可能な変位軌跡の図を示す。
【図９】代替的な変位軌跡を有する図８に対応する図を示す。
【図１０】ヒステリシス補正を行わないシステムにおける変位位置の変化の場合の、電力偏向（power-deflection）図を概略的に示す。
【図１１】ヒステリシス補正を行うシステムの場合の図１０に対応する図を示す。
【図１２】変位可能ミラーのアクチュエータの消費電力の概略図を示す。
【図１３】変位対象のミラーの機械的特性への変位軌跡の適合を説明する概略図を示す。
【図１４】アクチュエータドライバ増幅器の供給電圧を適応的に制限するための増幅器回路の概略図を示す。
【図１５】適応的調節の場合の図１４に示す２つのアクチュエータドライバ増幅器群の供給電圧の時間プロファイルの概略図を示す。
【図１６】ピーク電力を最小化するためのシステム構成及び実現概念の概略図を示す。
【図１７】システムの動作中のピーク電力低減のアルゴリズム実施の概略図を示す。
【図１８】位置変化中の２つのアクチュエータのエネルギー需要と、この位置変化中の蓄積コンデンサに蓄積可能なエネルギー及びこの位置変化中に外部から供給される全体的エネルギーを示す概略図を示す。
【図１９】２つのアクチュエータ間の電磁的クロストークを利用する効果を説明する概略図を示す。
【図２０】第１スイッチ位置でのパルス幅変調アクチュエータ駆動が行われる変形実施形態の回路実現の概略図を示す。
【図２１】第２スイッチ位置での図２０に示す回路の概略図を示す。
【図２２】増幅段の供給電圧用のマルチプレクサを有する増幅器回路の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
最初に、投影露光装置１の基本構造を、図面を参照して以下で説明する。本発明は、特にかかる投影露光装置１に関して説明される。しかしながら、本発明は、一定の間隔で変位位置を変える機械素子を有するメカトロニクスシステムに概して適用される。本発明は、特に相互接続配置で変位位置を変えることが意図される機械素子を有するメカトロニクスシステムに重要である。この場合、機械素子は、特にマイクロミラーを有する特にミラー素子、例えばマルチミラーアレイ（ＭＭＡ）であり得る。
【００７３】
図１は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置１を子午断面で概略的に示す。投影露光装置１の照明系２は、放射源３のほかに、物体平面６の物体視野５の露光のための照明光学ユニット４を有する。物体視野５は、例えばｘ／ｙアスペクト比を１３／１とした矩形又は弧状として構成することができる。この場合、物体視野５に配置されているが図１には示していない反射レチクルが露光され、上記レチクルは、微細構造又はナノ構造半導体コンポーネントの製造のために投影露光装置１によって投影される構造を有する。投影光学ユニット７が、物体視野５を像平面９の像視野８に結像する役割を果たす。レチクル上の構造は、像平面９の像視野８の領域に配置されたウェーハの感光層に結像されるが、上記ウェーハは図示されていない。
【００７４】
レチクルホルダ（図示せず）によって保持されたレチクルと、ウェーハホルダ（図示せず）によって保持されたウェーハとは、投影露光装置１の動作中にｙ方向に同期走査される。投影光学ユニット７の結像スケールに応じて、レチクルをウェーハに対して逆方向に走査することも可能である。
【００７５】
微細構造又はナノ構造コンポーネント、特に半導体コンポーネント、例えばマイクロチップをリソグラフィで製造するために、投影露光装置１を用いて、レチクルの少なくとも一部がウェーハ上の感光層の領域に結像される。スキャナ又はステッパとしての投影露光装置１の実施形態に応じて、レチクル及びウェーハを、スキャナ動作でｙ方向に連続して、又はステッパ動作で段階的に、時間的に同期して移動させる。
【００７６】
放射源３は、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の使用放射線を発するＥＵＶ放射源である。この場合、ここではプラズマ源、例えばＧＤＰＰ（ガス放電生成プラズマ）源又はＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）源が関与し得る。他のＥＵＶ放射源、例えばシンクロトロン又は自由電子レーザ（ＦＥＬ）に基づくものも可能である。放射源３は、ＤＵＶ放射源又は概して異なる波長域の照明放射線を発生させる放射源とすることもできる。
【００７７】
本発明は、特にＥＵＶ及びＤＵＶリソグラフィでの用途に有利であることが分かっている。
【００７８】
放射源３から出るＥＵＶ放射線１０は、コレクタ１１によって集束される。対応のコレクタが、例えば欧州特許出願公開第１  ２２５  ４８１号明細書から既知である。コレクタ１１の下流で、ＥＵＶ放射線１０は、中間焦点面１２を伝播した後に多数の視野ファセット１３ａを有する視野ファセットミラー１３に入射する。視野ファセットミラー１３は、物体平面６に対して光学的に共役である照明光学ユニット４の平面に配置される。
【００７９】
ＥＵＶ放射線１０は、以下では使用放射線、照明光、又は結像光とも称する。
【００８０】
視野ファセットミラー１３の下流で、ＥＵＶ放射線１０は多数の瞳ファセット１４ａを有する瞳ファセットミラー１４によって反射される。瞳ファセットミラー１４は、照明光学ユニット７の入射瞳平面又はこれに対して光学的に共役な平面にある。視野ファセットミラー１３及び瞳ファセットミラー１４は、以下でさらにより詳細に説明する多数の個別ミラー２３から構成される。この場合、個別ミラー２３への視野ファセットミラー１３の細分は、それ自体が物体視野５の全体を照明する視野ファセット１３ａのそれぞれが、厳密に１つの個別ミラー２３によって表されるようなものであり得る。代替的に、複数のかかる個別ミラー２３を用いて視野ファセット１３ａの少なくとも一部又は全部を構成することが可能である。視野ファセット１３ａにそれぞれ割り当てられ、且ついずれの場合も単一の個別ミラー２３又は複数のこのような個別ミラー２３によって形成され得る瞳ファセットミラー１４の瞳ファセットの１４ａ構成にも、同じことが対応して当てはまる。
【００８１】
ＥＵＶ放射線１０は、ミラー表面に対して垂直に測定した場合、２つのファセットミラー１３、１４に２５°以下の入射角で入射する。したがって、ＥＵＶ放射線１０は、垂直入射動作の範囲で２つのファセットミラー１３、１４に入射する。斜入射での照射も可能である。瞳ファセットミラー１４は、投影光学ユニット７の瞳平面を構成するか又は投影光学ユニット７の瞳平面に対して光学的に共役な照明光学ユニット４の平面に配置される。瞳ファセットミラー１４と、ＥＵＶ放射線１０のビーム経路の順に示すミラー１６、１７、及び１８を有する伝達光学ユニット１５の形態の結像光学アセンブリとを用いて、視野ファセットミラー１３の視野ファセット１３ａは、相互に重畳して物体視野５に結像される。伝達光学ユニット１５の最終ミラー１８は、斜入射用のミラー（「斜入射ミラー」）である。伝達光学ユニット１５は、瞳ファセットミラー１４と共に、視野ファセットミラー１３からのＥＵＶ放射線１０を物体視野５へ伝達する連続光学ユニットとも称する。照明光１０は、複数の照明チャネルを介して放射源３から物体視野５へ誘導される。これらの照明チャネルのそれぞれに、視野ファセットミラー１３の視野ファセット１３ａ及び上記視野ファセットの下流に配置された瞳ファセットミラー１４の瞳ファセット１４ａが割り当てられる。視野ファセットミラー１３及び瞳ファセットミラー１４の個別ミラー２３は、アクチュエータシステムによって傾斜可能とすることができ、視野ファセット１３ａへの瞳ファセット１４ａの割り当ての変化と、それに対応した照明チャネルの構成の変化とを達成することができる。
【００８２】
照明光学ユニット４のミラー素子２３は、減圧可能なチャンバに配置されることが好ましい。これらは、振動の結果としての外乱に非常に敏感に反応するように、最大限まで機械的に減衰されない。
【００８３】
視野ファセットミラー１３の、特にその個別ミラー２３の構造を、以下でより詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されない。概して、個別ミラー２３は光学アセンブリ２５の一部である。
【００８４】
個別ミラー２３は、以下ではミラー素子２３とも称する。これらは、以下で説明するようにアクチュエータシステムによって傾斜可能であるように設計される。概して、視野ファセットミラー１３は、少なくとも３００個、特に少なくとも１，０００個、特に少なくとも１０，０００個、特に少なくとも約１００，０００個の個別ミラー２３を有する。
【００８５】
ミラー素子２３は、特にいわゆるマイクロミラーであり得る。これらは、特に１０−８ｍ２〜１０−４ｍ２の範囲の、特に１０−７ｍ２〜１０−５ｍ２の範囲の寸法を有する。原理上、より大きな寸法を有する巨視的ミラーも関与し得る。
【００８６】
図２に示す原理の場合、ミラー素子２３は、第１担持構造１９上に配置される。第１担持構造１９は、熱伝導部を介してミラー素子２３の１つのミラー本体２０に機械的に接続される。熱伝導部の一部は、ミラー本体２０を第１担持構造１９に対して傾斜させることを可能にする関節体２１である。関節体２１は、ミラー本体２０を、既定の傾斜軸に関して、例えば特に相互に対して垂直に配置された１つ又は２つの傾斜軸に関して傾斜させることを可能にするフレクシャとして設計することができる。ミラー素子２３の傾斜可能な配置、特に第１担持構造１９におけるその配置の詳細に関しては、完全に本願の一部であることを意図した独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００６  １００号明細書及び国際公開第２０１０／０４９０７６号を参照されたい。
【００８７】
ミラー素子２３は、いずれの場合もアクチュエータピン２２に機械的に接続される。アクチュエータピン２２は、ミラーに機械的に接続される電極を形成し、これを以下ではミラー電極とも称する。
【００８８】
第１担持構造１９は、いずれの場合もアクチュエータピン２２を囲むスリーブを形成する。アクチュエータ電極２４が、いずれの場合もスリーブに組み込まれる。１傾斜自由度につきそれぞれ少なくとも１つのアクチュエータ電極２４が設けられる。好ましくは、１傾斜自由度につきそれぞれ２つのアクチュエータ電極２４が設けられる。２つの傾斜自由度でミラー素子２３を傾斜させるために、３つのアクチュエータ電極２４を設けることも可能である。３つのアクチュエータ電極２４は、周方向に相互に対してそれぞれ１２０°ずれて配置されることが好ましい。ここから逸脱した配置も同様に可能である。
【００８９】
１つ又は複数のアクチュエータ電極２４とアクチュエータピン２２との間に電位差を発生させることにより、ミラー素子２３の傾斜をもたらし得るアクチュエータピン２２に対する静電力を発生させることが可能である。概して、ミラー素子２３の傾斜のために、アクチュエータ電圧ＶＡｃｔがアクチュエータ電極２４に印加される。
【００９０】
ミラー素子２３の傾斜のために、図２に示す原理に従って用いられる静電又は容量型アクチュエータの代わりに、電磁アクチュエータ、特にローレンツアクチュエータ又はリラクタンスアクチュエータを設けることもできる。詳細に関しては、例えば国際公開第２０１０／０４９０７６号を参照されたい。
【００９１】
アクチュエータ電圧ＶＡｃｔをアクチュエータ電極２４に印加するために、増幅段３０が設けられ、上記増幅段は、制御デバイス２９によって駆動される。
【００９２】
図２はさらに、第２担持構造２６を概略的に示す。第２担持構造２６は、さらに他の機能部品、特に電気部品を配置及び／又は収容する役割を特に果たす。第２担持構造２６は、特に特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２７を収容する役割を果たす。特に、アクチュエータ電極２４は、ＡＳＩＣ２７によって駆動することができる。個別ミラー２３の変位位置を検出するためのセンサ２８を、ＡＳＩＣ２７上に配置することができる。光学アセンブリ２５の構造設計（structural construction）のさらなる詳細に関しては、同じく完全に本願の一部であることを意図した独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００６  １００号明細書及び国際公開第２０１０／０４９０７６号並びに国際公開第２０１３／１２０９２６号及び独国特許出願公開第１０  ２０１２  ２１８  ２１９．５号明細書を特に参照されたい。
【００９３】
すでに述べたように、ミラー素子２３を作動させるための本発明による概念は、静電アクチュエータに限定されない。上記概念は特に、電磁アクチュエータを有する、特にローレンツアクチュエータ又はリラクタンスアクチュエータを有する光学アセンブリ２５にも適用可能である。例示的な変形実施態様を、図３〜図７を参照して以下で説明する。本明細書に記載の原理はさらに、アクチュエータの他の実施態様に適用することができる。別段の指示のない限り、特定のタイプのアクチュエータへの言及が制限的効果を有することは意図されない。図示の例示的な実施形態のアクチュエータデバイス４５は、特に静電アクチュエータ又は電磁アクチュエータ、特にローレンツアクチュエータ又はリラクタンスアクチュエータを備えることができる。アクチュエータの向き、設計、及び駆動に関する図示の概念は、特定のタイプのアクチュエータに束縛されるのではなく、他のタイプに適用することができる。
【００９４】
図３〜図６には、簡単のために、光学アセンブリ２５の、特に個別ミラー２３の機械的細部を詳細に示していない。かかる細部に関しては、上記引用文献を参照されたい。
【００９５】
図３及び図４に示す変形形態によれば、アクチュエータデバイス４５は、特にローレンツアクチュエータ又はリラクタンスアクチュエータの形態の電磁アクチュエータ４７を備える。
【００９６】
個別ミラー２３は、回転軸Ａ、Ｂを有する。個別ミラー２３は、回転軸Ａ、Ｂに関して枢動可能である。
【００９７】
アクチュエータ４７は作動軸Ｘ、Ｙを規定する。図３に示す例示的な実施形態では、作動軸Ｘ、Ｙは個別ミラー２３の回転軸Ａ、Ｂと同一である。作動軸Ｘは回転軸Ａと一致する。作動軸Ｙは回転軸Ｂと一致する。
【００９８】
アクチュエータ４７は、それぞれ別個の増幅段３０によって駆動可能である。増幅段３０は、それに対応してＸドライバ増幅器及びＹドライバ増幅器とも称する。これらの各消費電力は、図３〜図７においてそれぞれＰＶ＿Ｘ及びＰＶ＿Ｙとして概略的に示す。個別ミラー２３の変位位置又は変位経路を事前定義する個別ミラー２３のアクチュエータ４８のドライバ増幅器３０の総消費電力Ｐｔｏｔは、個々のドライバ増幅器３０の消費電力ＰＶ＿Ｘ及びＰＶ＿Ｙの和から得られ、Ｐｔｏｔ＝ＰＶ＿Ｘ＋ＰＶ＿Ｙである。
【００９９】
アクチュエータ４７の作動用に供給される制御可能な電流がＩＸ及びＩＹとして、またそれに対応する電圧がＵＸ及びＵＹとしてそれぞれ概略的に示されている。
【０１００】
ドライバ増幅器は、入力側が制御デバイス２９に接続される。ドライバ増幅器は、特に、作動方向Ｘ及びＹそれぞれに関して制御又はドライバ信号ＳＸ及びＳＹを受け取る。
【０１０１】
制御デバイス２９には、入力側で第１信号入力５２を介して個別ミラー２３の変位位置の設定値を供給することができる。
【０１０２】
制御デバイス２９には、入力側で第２信号入力５３を介して個別ミラー２３の変位位置の設定値を供給することができる。したがって、特に、制御デバイスは調節デバイスであり得る。
【０１０３】
電流ＩＸ及び電圧ＵＸをＸアクチュエータに印加すると、ｘ方向に力ＦＸを介してモーメントＭＸが生じ、これが作動軸Ｘに関する個別ミラー２３の回転ＲＸをもたらす。
【０１０４】
電流ＩＹ及び電圧ＵＹをＹアクチュエータに印加すると、ｙ方向に力ＦＹを介してモーメントＭＹが生じ、これが作動軸Ｙに関する個別ミラー２３の回転ＲＹをもたらす。
【０１０５】
図４に示す例示的な実施形態の場合、作動軸Ｘ、Ｙは、個別ミラー２３の回転軸Ａ、ＢＢに対応しなくなっている。アクチュエータ４７は、作動軸Ｘ、Ｙが個別ミラー２３の回転軸Ａ、Ｂに対して角度φ＞０だけ回転しているような向きである。図示の例示的な実施形態の場合、作動軸Ｘと回転軸Ａとの間の角度φが示されている。角度φの絶対値は、特に０°〜９０°の範囲、特に１°〜４５°の範囲、特に５°〜３０°の範囲である。これは、特に１０°よりも大きく、特に２０°よりも大きくすることができる。
【０１０６】
個別ミラー２３の回転軸Ａ、Ｂに対する作動軸Ｘ、Ｙの枢動及び／又は相互に対する作動軸Ｘ、Ｙの枢動によって、個別ミラー２３を特定の変位位置に変位させるのに必要な総電力需要Ｐｔｏｔに影響を及ぼすことが可能である。
【０１０７】
作動軸Ｘ、Ｙは、相互に対して垂直な向きであり得る。これらは、鋭角を形成することもできる。個別ミラー２３を変位させるために、２つ以上のアクチュエータを設けることもできる。アクチュエータは、特に共通の平面に配置された作動軸を有する。アクチュエータの作動軸は、特に一点で交差する。
【０１０８】
回転軸Ａ、Ｂに対する作動軸Ｘ、Ｙの向きの結果として、特に、個別ミラー２３の作動中の個別ミラー２３の、特にシステム全体のシフト中の、所要ピーク電力及び／又は電力損失、特に平均電力損失を低減、特に最小化することができる。この目的で、以下でさらにより詳細に説明する最適化法が提供され得る。
【０１０９】
図５に概略的に示す実施形態は、図４に示すものに対応するが、電磁アクチュエータ４７の代わりに静電アクチュエータ５７が設けられている。
【０１１０】
図６に概略的に示す実施形態は、図４に示すものに対応するが、電磁アクチュエータ４７の代わりにより詳細には明記しないアクチュエータ５８が設けられている。アクチュエータ５８は、任意の電気作動可能なアクチュエータ５８であり得る。
【０１１１】
換言すれば、図４及び図５に示す変形形態は、図６に示す一般的な実施形態の特例である。
【０１１２】
アクチュエータ原理の一般図を、機械的及び電磁的結合機構の図とともに図７に概略的に示す。個別ミラー２３に作用するモーメントＭＸ、ＭＹは、それぞれ、ドライバ増幅器３０が供給する電流ＩＸ、ＩＹ及び電圧ＵＸ、ＵＹの、また適切な場合はさらに他の物理変数の関数ＧＸ及びＧＹである。電磁結合は、関数式Ｇにおいて考慮することができる。
【０１１３】
個別ミラー２３の回転軸Ａ及びＢそれぞれに対する回転ＲＡ、ＲＢにおいて考慮すべき機械的結合は、関数ＦＡ及びＦＢそれぞれでマップされる。関数ＦＡ、ＦＢはそれぞれ、特に角度φに応じて変わり得る。
【０１１４】
システム全体の電力損失を低減、特に最小化する、又は使用可能な機械的動力を増加又は最大化させるさらに他の可能性は、個別ミラー２３及び／又はそのアクチュエータデバイス４５を方向決めすること及び／又は相互に対するそれらの向きを狙い通りに適合させることにある。特に、最大の機械的動力が必要な方向が（当該最大の機械的動力に対する）関連の駆動増幅器３０の集合の最小相対総電力損失と一致するように、個別ミラー２３のアクチュエータ５８を方向決めすることができる。これは特に、各個別ミラー２３に対するアクチュエータ５８の適切な配置によって達成することができる。
【０１１５】
（所要有効電力に対する）ドライバ増幅器３０の集合の最小相対総電力損失が個別ミラー２３の最高頻度の移動方向と一致するように、アクチュエータを方向決めすることもできる。この場合、作動方向は、少なくとも２つのアクチュエータ５８によって事前定義される。アクチュエータ５８に対する個別ミラー２３の空間的向きによって、アクチュエータ５８の駆動中のその移動方向が得られる。光学コンポーネントに関して設定される変位位置の選択に応じて、特定の移動方向が生じるか又は他の移動方向よりも高頻度で必要とされる場合がある。
【０１１６】
さらに別の可能性は、アクチュエータ５８の最小剛性、特に関連の増幅段３０の最小総電力需要が個別ミラー２３の最頻移動方向と一致するように、アクチュエータ５８を方向決めすることにある。
【０１１７】
個別ミラー２３を変位させる方法のさまざまな態様を以下で説明する。概して、個別ミラー２３は、いずれの場合も光学コンポーネントの形態の機械デバイスを形成する。これらは、いずれの場合も少なくとも２つの変位自由度、特に少なくとも２つの傾斜自由度を有する。これらは、アクチュエータデバイス４５によって、特に少なくとも２つのアクチュエータ５８によって異なる変位位置に変位可能である。アクチュエータデバイス４５は、さらに他の部品を含み得る。アクチュエータデバイス４５は、特に制御又は調節回路を含み得る。アクチュエータデバイス４５は、特にさらに他の電気部品を含み得る。概して、機械コンポーネントとしての個別ミラー２３が、電子コンポーネントとしての関連のアクチュエータデバイス４５と共にメカトロニクスシステムを形成する。
【０１１８】
個別ミラー２３の１つを特定の変位位置に変位させるか又は位置決めするために、上記個別ミラー２３に関連するアクチュエータ５８が関連の増幅段３０によって起動される。増幅段３０は、制御デバイス２９に信号伝送可能に接続される。増幅段３０は、アクチュエータデバイス４５の一部を形成し得る。
【０１１９】
個別ミラー２３の変位のさらなる詳細に関しては、本願の一部として本願に援用される独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００７  ９１７号明細書を参照されたい。
【０１２０】
増幅段３０は、特にＡＳＩＣ２７の一部として具現することができる。増幅段３０は、ＡＳＩＣ２７とは別個に具現することもできる。
【０１２１】
制御デバイス２９は、ＡＳＩＣ２７とは別個に具現されることが好ましい。制御デバイス２９は、特に光学アセンブリ２５に対して別個に具現することができる。制御デバイス２９は、特にインタフェース３１を介して光学アセンブリ２５に接続される。
【０１２２】
制御デバイス２９は、ＡＳＩＣ２７に少なくとも部分的に組み込むこともできる。
【０１２３】
個別ミラー２３を特定の変位位置に変位させるために、特定の電力Ｐｉが、上記個別ミラー２３に関連する増幅段３０にそれぞれ供給される。個別ミラー２３に関連する増幅段３０の電力Ｐｉの和に相当する、供給すべき総電力Ｐｔｏｔは、個別ミラー２３の変位位置に応じて変わる。換言すれば、個別ミラー２３には、関連の増幅段３０の消費電力Ｐｉの和Ｐｔｏｔが相互に異なる少なくとも２つの異なる変位位置がある。換言すれば、システム全体の消費電力が他の位置よりも大きい少なくとも１つの位置がある。変位位置及び方向は、増幅段３０が出力した電流及び／又は電圧の符号によっても決まるので、電流及び電圧の符号が異なることにより異なる変位位置が成立したとしても、異なる電流／電圧構成でも同じ総電力Ｐｔｏｔになり得る。換言すれば、異なる変位位置は、システム全体の同一の消費電力Ｐｔｏｔに関連し得る。
【０１２４】
システム全体の同一の消費電力に関連する異なる変位位置が、閉曲線上に、又は２つ以上のアクチュエータの場合は閉区域上にあることが認識されている。変位軌跡、特に変位軌跡の集合は、上記変位軌跡が可能な限りこのような等値線又は等値面に沿って延びるように選択され得ることが好ましい。変位軌跡は、特に、これらが変位軌跡の終点により事前定義される２つの等値曲線又は等値面により画定された領域内に延びるように選択することができる。変位軌跡がこの概して高次元の領域から分離されることを許す最大値を指定することも可能である。
【０１２５】
最小総電力Ｐｍｉｎを必要とする個別ミラーの変位位置を、以下ではゼロ位置３６とも称する。ゼロ位置３６は、個別ミラー２３の、特に関節体２１の取付けの機械的特性によって特に与えられる。ゼロ位置３６は、特にアクチュエータ５８がいずれも作動されない場合、すなわち増幅段３０の総消費電力Ｐｔｏｔが０に等しく、Ｐｔｏｔ＝０である場合に採用される。
【０１２６】
個別ミラー２３を特定の変位位置に変位させるのに必要な総電力Ｐｔｏｔは、特に変位位置とゼロ位置３６との間の距離に応じて、特に傾斜角の絶対値に応じて、且つ／又は変位、特に傾斜の方向に応じて変わる。
【０１２７】
個別ミラー２３の位置決め又は変位のために、関連のアクチュエータデバイス４５、特に関連のアクチュエータ５８が制御下で起動される。個々のアクチュエータデバイス４５を駆動するために、電流強度Ｉｉ及び電圧Ｕｉが上記アクチュエータデバイスのそれぞれ、特にその増幅段３０に印加される。瞬時照会電力（instantaneously interrogated electrical power）Ｐｉが、上記電流強度Ｉｉと上記電圧Ｕｉとの積から得られ、Ｐｉ＝Ｉｉ×Ｕｉとなる。したがって、照会電力Ｐｉは、電流Ｉｉ及び電圧Ｕｉの設定値の結果である。続いて、個別ミラー２３の１つの位置決め又は変位のために照会された総電力Ｐｔｏｔが、上記個別ミラーの全てのアクチュエータ５８の電力Ｐｉの和として得られる。特に、アクチュエータデバイス４５のピーク電力Ｐｉｍａｘ、特に総ピーク電力Ｐｔｏｔ  ｍａｘと、平均電力損失、特に時間平均電力損失とが、メカトロニクスシステムの設計に関連する。この場合、電力損失は、アクチュエータデバイス４５により照会された電力と機械的有効電力との差を示す。
【０１２８】
最大電力Ｐｍａｘが、個別ミラー２３の位置決め又は変位に利用可能である。最大利用可能電力Ｐｍａｘは、特に、アクチュエータデバイス４５までの給電線３２の数及び／又は具体的厚さ（embodiment thickness）により制限される。
【０１２９】
本発明によれば、全てのアクチュエータデバイス４５、特にその増幅段３０が最大電力Ｐｉｍａｘを同時に求め得るような、利用可能な電力に関するいわゆるワーストケース設計、すなわちメカトロニクスシステムの、特に給電線の数及び／又は具体的厚さの設計が必要とは限らず、メカトロニクスシステムの、特に給電線の数及び／又は具体的厚さが大きくなりすぎること、すなわち空間が浪費されることにつながることが認識されている。本発明は、給電線の数及び／又は具体的な厚さの低減を可能にする。これは、機械システム設計の単純化につながる。さらに、それにより減圧システム内の純度の改善が可能である。
【０１３０】
以下でより詳細に説明する、個別ミラー２３の少なくとも１つを変位させる、特に光学アセンブリ２５の全ての個別ミラー２３を変位させる方法の１つを適用することにより、全てのアクチュエータデバイス４５の、特にその増幅段３０の最大消費電力の大きさが、全てのアクチュエータデバイス４５の最大電力Ｐｉｍａｘの和Ｓ未満の、つまりＰｍａｘ＜Ｓの既定の最大電力Ｐｍａｘ以下であるように、メカトロニクスシステムを設計すれば十分である。光学アセンブリ２５は、特に以下が当てはまるように設計される。Ｐｍａｘ：Ｓ≦０．９、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．８、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．７、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．６、特にＰｍａｘ：Ｓ≦０．５
【０１３１】
個々のアクチュエータデバイス４５の消費電力を低減するために、増幅段３０をいずれの場合も少なくとも７０％、特に少なくとも８０％、特に少なくとも９０％の効率を有する増幅器として具現することができる。増幅段３０は、特にスイッチング又はＤ級増幅器として具現することができる。
【０１３２】
さらに、所要電力は、機械的概念により、特に個別ミラー２３の適切な取付けにより低減することができる。
【０１３３】
アクチュエータデバイス４５の電力供給の本発明による設計の結果として、特に、電力損失に関する放熱の設計を単純化することもできる。
【０１３４】
以下で説明する例示的な実施形態は、いずれの場合も単独で又は相互に組み合わせて実現することができる。
【０１３５】
個別ミラー２３の少なくとも１つを変位させる方法の例示的な一実施形態を、図８及び図９を参照して以下で説明する。図８及び図９に例として示すように、個別ミラー２３の１つの位置決めにはアクチュエータデバイス４５の位置依存の起動が必要である。したがって、これには特に各アクチュエータデバイス４５の位置依存の消費電力が必要である。
【０１３６】
図８及び図９は、例として、個別ミラー２３の１つの位置決めに必要なアクチュエータデバイス４５の総消費電力Ｐｔｏｔをそれぞれが示し、２つの軸は、それぞれが各作動軸ｘ、ｙに関する個別ミラー２３の回転Ｒｘ、Ｒｙの尺度を示し、この回転は、アクチュエータ５８の起動によりもたらされる。明確化のために、総消費電力が大きい範囲ほど、濃いハッチングで示す。図８及び図９は、例として理解すべきである。個別ミラー２３の異なる変位位置に関連する総消費電力の概して多次元的な状況は、図８及び図９に示すものとは異なる形態もとることができる。
【０１３７】
簡単のために、図８及び図９は、個別ミラー２３の１つのｘｙ平面での位置決めを示し、各アクチュエータがｘ方向及びｙ方向への偏向のために用いられる。総電力Ｐｔｏｔは、ｘ軸とｙ軸との間の対角線における位置に関する作動原理に起因して特に大きい。
【０１３８】
例として図８及び図９に示すように、個別ミラー２３は、異なる変位経路３３１、３３２に沿って第１変位位置３４から第２変位位置３５に変位させることができる。変位軌跡３３１は、特に、第１変位位置３４と第２変位位置３５との間の直接接続を表す。本発明では、変位軌跡３３１、に沿ってではなく異なる変位軌跡、特に変位軌跡３３２に沿って個別ミラー２３を変位させる。
【０１３９】
概して、個別ミラー２３の変位のために２つ以上のアクチュエータ５８を設けることも可能である。変位軌跡３３は、概してアクチュエータデバイスの総消費電力を表す少なくとも２次元の空間に延びる。上記空間はより高次元とすることもできる。特に複数の個別ミラー２３の変位中、変位軌跡３３は全ての個別ミラー２３の変位を表すことができる。上記態様はこの場合にも同様に適用可能である。
【０１４０】
本発明では、大きな総電力Ｐｔｏｔでしか到達できない領域をできる限り回避するように変位軌跡３３を選択する。特に、第１位置３４から第２位置３５への個別ミラー２３の変位中に、個々のアクチュエータデバイス４５がもたらした作動方向、すなわち個々のアクチュエータデバイス４５がもたらした変位経路が相互に独立して選択されるのではなく相互に協調させられて、位置変化中に使用アクチュエータデバイス４５の共通の消費電力が低減、特に最小化されるように、アクチュエータデバイス４５、特にアクチュエータ５８を駆動する。変位軌跡３３は、特に総消費電力の所定の最大値Ｐｍａｘに適合される。説明的な言い方をすると、最大値Ｐｍａｘの事前定義により、アクチュエータ５８の総消費電力を表す抽象空間において変位軌跡３３が通過してはならない領域が定義される。変位軌跡３３は、特に供給される総電力Ｐｔｏｔに関して最適化することができる。
【０１４１】
変位軌跡３３を適合させる際、特に、変位対象の素子の、特に個別ミラー２３の取付けの機械的細部を考慮することも可能である。変位軌跡３３は、特に、第１変位位置３４から第２変位位置３５までの経路上で適用する必要がある力又は電力ができる限り小さいように選択され得る。
【０１４２】
図９に示すように、第１変位位置３４から第２変位位置３５への変位中にゼロ位置３６を通過することが特に有利であり得る。ゼロ位置３６は、最小の消費電力を必要とする。換言すれば、変位軌跡３３は、ゼロ位置３６を通過するように選択することができる。
【０１４３】
ゼロ位置３６に短時間滞留する、すなわち変位を一時的に中断することができる。これを用いて、ヒステリシスを補償又は補正することができる。結果として、安定位置調節を大幅に単純化することができる。
【０１４４】
アクチュエータデバイス４５の電力偏向特性（Ｐ−Ｒ特性曲線）がヒステリシスを有する場合、Ｐ＝０Ｗが当てはまるゼロ位置３６でのヒステリシスの補償がなければ、第２変位位置３５への偏向のために発生させる電流は、上記第２変位位置３５だけでなくその前の第１変位位置３４及び各アクチュエータデバイス４５のアクチュエータ５８の所要消費電力にも応じて変わる。これを図１０に例として概略的に示し、図１０中、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂは２つの異なる開始位置を示し、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは上記開始位置の設定にそれぞれ必要な電力を示す一方で、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ及びＰ２ａ、Ｐ２ｂは、同一の目標位置及び上記目標位置の設定に必要な電力を示す。
【０１４５】
特にシステム全体のピーク電力を最適化された作動により低減させることを意図する場合、消費電力が第１変位位置３４（＝Ｒ１）に上記のように依存していることで、アクチュエータ５８の静的及び動的偏向の複雑な調節が必要である。この場合、動的偏向は、静的偏向間の変化を意味するとみなすべきである。
【０１４６】
ゼロ位置３６でヒステリシスを補償することにより、アクチュエータ５８において目標位置Ｒ２ａ、すなわち第２変位位置３５に関して設定される電力Ｐ２がその前の変位位置３４とは無関係であることを確実にすることで、アクチュエータ５８の静的及び動的偏向の調節をかなり単純化することが可能である。２つの静的偏向それぞれの間の、すなわち２つの変位位置３４、３５間の変化中に、各アクチュエータがＲ＝０且つＰ＝０Ｗであるセロ位置３６に常に最初に調節し戻された後に、固定的に定義された電力Ｐが目標位置Ｒ２に対して設定されることにより、これを達成することができる。この場合、ゼロ位置３６へ戻る調節は、Ｒ＝０を調整し、続いて電力をＰ＝０Ｗに低減させることにより行うことができる。これを、図１０に示す例に関して図１１に概略的に示す。
【０１４７】
図１０及び図１１から定性的に明らかなように、ゼロ位置３６でのヒステリシスの補正により目標位置Ｒ２に対して設定される電力Ｐは、ヒステリシス補正なしの場合よりも小さい。換言すれば、ヒステリシス補正はさらに、システム全体のピーク電力及び電力損失をさらに低減するという利点をもたらす。ヒステリシス補償は、特に所要ピーク電力の低減につながる。これは、特にシステム全体の電力損失の低減につながる。
【０１４８】
さらに、特に明白且つ／又は再現可能であるゼロ位置３６において、個別ミラー２３の位置調節に用いられるセンサ２８を較正、特に再較正することも特に可能である。
【０１４９】
供給される総電力Ｐｔｏｔを低減するさらに別の可能性を図１２に示す。図１２は、２つのアクチュエータ５８の個々の消費電力Ｐｉと、関連の総消費電力Ｐｔｏｔ＝Ｐ１＋Ｐ２とを示す。さらに、変位プロセスの開始時間ｔ１及び終了時間ｔ２を、いずれも図１２に例として示す。
【０１５０】
図１２の左側に示すように、アクチュエータ５８の時間的に並列の、すなわち同期した起動は、特に大きな総電力Ｐｔｏｔをもたらす。したがって、図１２の右側に示す例示的な実施形態によれば、個別ミラー２３を変位させるためにアクチュエータ５８を時間的にインタリーブさせて、例えば完全に逐次的にも駆動させる。結果として、総電力Ｐｔｏｔのピーク値を同時作動と比べて低減することができる。この可能性は、作動された個別ミラー２３の変位軌跡３３を複数の部分区間に細分する手続きも含む。部分区間は、その場合、総電力Ｐｔｏｔのピーク値を低減するために適切に組み合わせることができる。
【０１５１】
この例示的な実施形態は、前述の例示的な実施形態と組み合わせることが特に有利であり得る。アクチュエータ５８の逐次駆動が特に有利であり得るのは、変位軌跡３３２が、変位の時間的最大事前定義に起因してゼロ位置３６を通過することができずにより短い経路を辿らなければならない場合である。
【０１５２】
さらに別の例示的な実施形態を、図１３を参照して以下で説明する。個別ミラー２３が第１変位位置３４に少なくとも短時間静止したままとなる場合、変位プロセスの初めに静止摩擦が生じ得る。このような静止摩擦効果は方向依存性を有し得る。したがって、図１３に示す方法によれば、変位プロセスの初めに、すなわち第１変位位置３４で、最小静止摩擦の方向３７に向くように変位軌跡３３２を選択する。この場合、個別ミラー２３の取付けの方向依存の剛性を利用することもできる。結果として、それによってこの場合も所要電力が特に変位プロセスの初めに低減、特に最小化される。
【０１５３】
静止摩擦の方向依存性は、実験又は測定により事前に求めることができる。これを例えばシステム内部メモリに記憶することができる。メモリには、特に測定方向の測定値及び／又はその微分（derivations）又は測定値から確定された数値モデルを記憶することが可能であり、数値モデルは、作動の任意の開始方向に関してシステムの動作中の静止摩擦の計算を可能にする。
【０１５４】
変位軌跡３３２は、特に第１変位位置３４においてゼロ位置３６の方向を向き得る。これは特に、最大復元力が常にゼロ位置３６の方向を向くように個別ミラー２３及び／又は関連のアクチュエータ電極２４の向きが定められる場合に有利である。この場合、最小静止摩擦の方向３７もゼロ位置３６の方向を向く。
【０１５５】
図１３に例として示すように、変位軌跡３３２を曲線として具現することができる。特に、これは一定の曲率半径を有することができる。
【０１５６】
個別ミラー２３の変位中の総電力Ｐｔｏｔを低減するさらに別の可能性は、少なくとも１つのアクチュエータ５８における電気エネルギー及び／又は運動エネルギーのローカルな蓄積にある。このエネルギーは、作動された機械素子の、特に個別ミラー２３の位置変化中に回復、特に再使用することができる。これは、特にシステムの同じ且つ／又は他のアクチュエータ５８で再使用することができる。
【０１５７】
ストレージデバイス５９が電気エネルギーを蓄積する役割を果たす。ストレージデバイス５９は、例えば１つ又は複数のローカルコンデンサ５６を備える。
【０１５８】
上記エネルギーの回復は、例えばコンデンサ放電及び／又は特にコイルでの電圧誘起により達成することができる。電気エネルギーのローカル蓄積を所要ピーク電力の低減に用いる実施形態を、図２０及び図２１に示す。この変形形態の場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）アクチュエータ駆動が行われる。このような駆動の場合、アクチュエータ５８の平均消費電力がエネルギーの周期的な供給及び除去により実現される。平均電力は、供給周期及び除去周期の制御により制御することができる。この供給及び除去が外部電源５４だけで実現される場合、給電線５５における電力損失に起因して、得られるピーク電力はローカルに蓄積されたエネルギーを作動に再使用できる場合よりも大きい。したがって、本発明では、ピーク電力の低減を目的として、作動用のエネルギーの一部をローカルに蓄積させる。エネルギーの蓄積は、例えば、作動間隔ｔａ１（図２０に示す）で外部電源５４によりアクチュエータに供給されたエネルギーが、電圧源５４に戻されるのではなくローカル蓄積コンデンサ５６に除去されることにより行われる。これは、図２１に示すスイッチ位置の場合である。コンデンサ５６に蓄積されたエネルギーは、続いて後続の作動間隔ｔａ２で同じアクチュエータ５８に、又はスイッチングネットワークを介して他のアクチュエータ５８に利用可能とすることができる。
【０１５９】
複数の上記アクチュエータ５８及び関連のスイッチを給電線５５上に並列接続し、共通の蓄積コンデンサ５６を用いる結果として、図１８において以下で説明する少なくとも２つのアクチュエータ５８間での電力の上記再使用を実現することができる。
【０１６０】
少なくとも２つのアクチュエータ５８のエネルギーの取込み及び放出を建設的に重ね合わせることにより、最大限のエネルギーをシステムに保つことができ、これが給電線での電力損失の低減を可能にする。位置変化前、位置変化中、及び位置片化後の、個別ミラー２３を変位させるための２つのアクチュエータＥＡ１、ＥＡ２のエネルギー需要の一例を、図１８の最上段に例として示す。
【０１６１】
図１８の最上段は、位置変化前、位置変化中、及び位置片化後の任意のユニットにおける２つのアクチュエータＥＡ１、ＥＡ２のエネルギー需要を概略的に示す。
【０１６２】
この場合、変位対象の個別ミラー２３は、時点Ｔ１まで第１変位位置３４に位置し、それから間隔［Ｔ１、Ｔ２］で変位軌跡３３に沿って第２変位位置に変位し、その後に上記第２変位位置に保持される。
【０１６３】
図１８の中段は、位置変化中に蓄積コンデンサ５６に蓄積されたエネルギーＥＳＫを概略的に示す。
【０１６４】
図１８の最下段は、蓄積コンデンサがないシステムの場合に外部から供給されるエネルギーを曲線Ｏとして、蓄積コンデンサ５６があるシステムの場合の対応するエネルギー量を曲線Ｍとして示す。この場合、簡単のために、蓄積コンデンサ５６に蓄積された全エネルギー（図１８の中段参照）が再使用可能であると仮定する。
【０１６５】
電力損失をさらに最小化するために、この場合、例えばアクチュエータ５８における電流方向及び／又は電圧極性を適切に変え且つ／又は組み合わせることも可能である。
【０１６６】
この概念の１つの可能な実施態様は、少なくとも２つの異なる変位位置で異なる総エネルギーが利用可能となる、すなわち供給される一群のアクチュエータ５８に対して、蓄積コンデンサ５６をそれぞれ用いることにある。位置変化の場合、供給されるエネルギーは、上記群のうちの１つのアクチュエータ５８から別のアクチュエータ５８へ移動させることができる。この変形形態は、２つのアクチュエータ５８を有するシステムに関して図１８に概略的に示されている。
【０１６７】
さらに別の変形形態によれば、システムのアクチュエータ５８が、図１８の上段に例として示す図とは対照的に、逐次ではなくできる限り同時に駆動される。この場合、エネルギーを一方のアクチュエータから他方のアクチュエータへ直接移動させることができる。
【０１６８】
個別ミラー２３の変位中の総電力Ｐｔｏｔを低減するさらに別の可能性は、少なくとも２つのアクチュエータ間の電磁的クロストークを建設的に利用することにある。この場合、建設的にとは、「非破壊的に（non-destructively）」、すなわち利益を伴うという意味で理解されたい。これは、特に磁気、誘導性、及び容量型アクチュエータの場合に可能である。クロストークは、特に静止位置が保たれると、且つ／又は時間的に並列の位置変化の場合に利用可能である。
【０１６９】
特に、位相整合されたパルス幅変調ドライバ増幅器信号の電気的クロストークを建設的に利用することが可能である。
【０１７０】
行われる調節は、いわゆる「マルチ入力・マルチ出力調節」（ＭＩＭＯ調節）とすることができ、アクチュエータ間のクロストークが低減されるとは限らず、所要総電力Ｐｔｏｔが最小化される。この目的で、寄生的な電力損失、例えば電磁アクチュエータシールドで変換された熱出力を有効電力として用いることができる。
【０１７１】
この変形形態では、例えば、異なるアクチュエータ間の電磁遮蔽を意図的になくすことが得策であり得る。
【０１７２】
クロストークの影響は、モデルベースで、特に結合係数を有する行列を用いて求めることができる。
【０１７３】
この変形形態の利点を図１９に概略的に示す。左側列はそれぞれ、アクチュエータ５８間のクロストークを利用しない状況を示し、図１９の右側列は、２つのアクチュエータ５８間のクロストークを利用する状況を示す。図１９の上段は、ＰＡ１を有する第１アクチュエータ５８の有効電力を示す。左側列はさらに、寄生的な電力損失ＰＶ１及びアクチュエータ１の所要電力ＰＢ１を示す。右側列は、アクチュエータ２からアクチュエータ１へのクロストーク電力ＰU２１を例として示す。さらに、右側列は、アクチュエータ１の全体的な所要電力ＰＢ１も示す。これは、クロストークを利用しない場合の所要電力ＰＢ１よりも小さい。
【０１７４】
中段は、アクチュエータ１からのクロストークを利用しない場合及び利用した場合のアクチュエータ２に関する対応関係を示す。
【０１７５】
図１９の下段は、いずれの場合も総所要電力Ｐｔｏｔ＝ＰＢ１＋ＰＢ２を示す。総電力Ｐｔｏｔを異なるアクチュエータ５８間のクロストークの建設的利用により低減できることを示すことができた。
【０１７６】
位置変化の場合、建設的クロストークの場合にはアクチュエータ５８を時間的に並列に、破壊的クロストークの場合には時間的に逐次駆動することにより、ピーク電力Ｐｍａｘを低減、特に最小化することも得策であり得る。
【０１７７】
アクチュエータ５８間のクロストークは、電磁遮蔽を省くか又はかかる遮蔽を減衰させることにより達成することができる。クロストークを利用した場合の所要ピーク電力Ｐｍａｘが、利用しない場合の大きさ以下（maximally equal）であることを示すことができた。最大所要ピーク電力は、特にクロストークの利用により低減することができる。低減は、クロストークを利用しない場合に必要なピーク電力Ｐｍａｘの特に少なくとも１％、特に少なくとも３％、特に少なくとも５％であり得る。
【０１７８】
個別ミラー２３の変位中の総電力Ｐｔｏｔを低減するさらに別の可能性は、増幅段３０の供給電圧の適応的制限を含む。増幅段３０の２つの群４０１、４０２の実際の供給需要３８ｉと、時間間隔ｔ１〜ｔ２における個別ミラー２３の第１群の変位中及び変位間隔ｔ３〜ｔ４における個別ミラー２３のさらに別の群の変位中の、上記群の関連の適合させた供給９ｉとの対応する時間プロファイルを、図１５に示す。第１群４０１及び第２群４０２のアクチュエータ５８を駆動するという関連の回路概念を、図１４に示す。
【０１７９】
群４０１及び４０２はそれぞれ少なくとも１つのアクチュエータ５８を含む。群４０１及び４０２のそれぞれについて、供給電圧の適応的制限が別々に行われる。群４０１及び４０２の供給電圧は、例えば調節可能なＤＣ／ＤＣコンバータ４２１、４２２により適応的に設定することができる。
【０１８０】
個別ミラー２３及び／又は関連のアクチュエータ５８の総体を、供給電圧の適合的制限が別々に行われる３つ以上の群４０１、４０２に細分することもできる。
【０１８１】
供給電圧の適応的制限は、変位対象の個別ミラー２３の第１変位位置３４及び／又は第２変位位置３５に応じて、すなわち変位対象の個別ミラー２３の開始位置及び／又は目標位置、及び／又はそのために設けられた変位軌跡３３２に応じて、最大所要供給電圧を最初に確定することを含む。
【０１８２】
さらに、図１４は、制御デバイス２９を概略的に示す。制御デバイス２９は、データ伝送供給線４１を介して増幅段３０に増幅すべき信号を供給する。
【０１８３】
さらに、増幅段３０の供給電圧を制御するための供給電圧源４３及びデバイス４４が設けられる。以下ではこれらを合わせて供給電圧調節部（regulation）４６と称する。
【０１８４】
増幅段３０の供給電圧は、供給電圧調節部４６により調節される。
【０１８５】
出力側で、増幅段３０は、アクチュエータデバイス４５の１つ、特にアクチュエータ５８にそれぞれ接続される。
【０１８６】
ＤＣ／ＤＣ変換器４２ｉは、高い効率及び低い大信号帯域幅を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器４２ｉの効率は、特に９０％〜９５％の範囲であり得る。ＤＣ／ＤＣ４２ｉの大信号帯域幅は、全電力動揺（full power swing）での対応する周波数範囲を意味するとここでは理解されたい。これは特に１０Ｈｚ未満である。増幅段３０は、それぞれがＤＣ／ＤＣ変換器よりも低い効率及び高い大信号帯域幅を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器４２ｉがない場合の増幅段３０の効率は、５０％〜９５％の範囲であり得る。
【０１８７】
特に、増幅段３０の入力電力を調節することができる。増幅段３０の供給電圧は、特に増幅段３０の出力電力に適合するように制御、特に調節することができる。結果として、増幅段３０の効率を高めることができる。このように、特に増幅段３０の変調を改善することができる。特に、増幅段３０の変調を最大化することが可能である。本発明によれば、特に、入力電力対出力電力の比が０．１〜１０の範囲、特に０．３〜３の範囲、特に０．５〜２の範囲であるように増幅段３０の供給電圧を、ひいては入力電力を調節することができる。
【０１８８】
増幅段３０の周波数帯域幅は、少なくとも１０Ｈｚ、特に少なくとも５０Ｈｚ、特に少なくとも１００Ｈｚ、特に少なくとも５００Ｈｚ、特に少なくとも１，０００Ｈｚであり得る。
【０１８９】
制御デバイス２９は、データ伝送可能に供給電圧調節部４６に接続することもできる。供給電圧調節部４６により、特に制御デバイス２９により、群４０１及び４０２の増幅段３０に対する供給電圧、特に最適供給電圧を確定及び設定することが可能である。供給電圧は、特に既定の移動設定、すなわち既定の変位軌跡３３ｉに応じて確定される。
【０１９０】
図２２に概略的に示す特に有利な一実施形態によれば、増幅段３０を駆動するための多重法が提供され得る。それにより、特に、移動設定に応じて、すなわち所望の変位軌跡３３ｉに応じて、最大供給電圧に関して同一又は同様の要件を有する増幅段３０を組み合わせて群を形成することが可能である。この場合、群４０ｉを形成するための増幅段３０の群分けは、システム設計において統計的に行われるのではなく適応的に行われる。これは、特にシステムの動作中に行われる。これは、増幅器電子回路（amplifier electronics）の構成により、特に供給電圧用のマルチプレクサ５０による増幅段で発生する供給電圧の切換え可能な供給により行われる。供給電圧の選択のために、マルチプレクサ５０は、制御デバイス５１により制御信号で制御することができる。制御デバイス５１は、制御デバイス２９に組み込まれてもよく、又はその一部であってもよい。
【０１９１】
上述したさまざまな変形実施態様及び例示的な実施形態は、光学アセンブリ２５において相互接続配置で用いられるアクチュエータ５８及び増幅段３０の任意の組合せで可能である。これは特に、異なるアクチュエータ５８及び／又は増幅段３０の同時使用も含む。この場合、上述した変形形態の１つ又は複数に従ってアクチュエータ５８及び／又は増幅段３０の一部のみを適合させる、特に最適化することが可能である。上述したものの中からの異なる可能性に従って、異なるアクチュエータ５８及び／又は増幅段３０を具現することも可能である。
【０１９２】
アクチュエータを相互接続配置にして、最適な変位軌跡３３２及び／又は静止維持すべき変位位置３４、３５の最適な位置補正を確定するために、多次元最適化問題の分野からのさまざまな数値法を用いることが可能である。例えば、モデルベースの閉鎖解により、例えば疑似逆法（pseudo-inverse method）又はラグランジュ最適化により、方法を確定することができる。疑似逆法が適しているのは、特に最大電力の等価条件の場合である。ラグランジュ最適化が適しているのは、特に最大電力の条件以下の場合である。
【０１９３】
全ての可能な代替案を試験すること（いわゆる力まかせ探索）により、最適な変位軌跡３３２及び／又は最適な位置補正を確定することも可能である。
【０１９４】
最適な変位軌跡３３２及び／又は最適な位置補正を確定するのに適した数値法の例として、いわゆる最急降下アルゴリズム、シンプレックスアルゴリズム、又は切除平面アルゴリズムが挙げられる。代替的なアルゴリズムも同様に可能である。
【０１９５】
最適化パラメータの決定のためには、特に２段階法を行うことができる。この場合、単調関数により変位軌跡３３ｉをモデリングする。変位軌跡３３ｉは、基底関数の重ね合わせ、特に例えばこのような関数の和による異なる周波数の多項式又は正弦波振動により表すことができる単調関数によって特にモデリングされる。運動軌跡３３ｉをモデリングするための関数は、特に変位軌跡３３ｉのあらゆる点で必要な電力の計算を可能にする。
【０１９６】
第２ステップにおいて、基底関数の係数が続いて求められる。閉ループ（closed）又は数値最適化がこの目的で行われる。
【０１９７】
変位軌跡変位軌跡３３２及び／又は位置補正の適応的最適化のために、これらの方法を外部の別個の制御ユニットで、特に外部計算ユニットで実現及び実施することができる。これらの方法は、アクチュエータ近傍論理（near-actuator logic）で実現及び実施することもできる。部分的に外部での実現と部分的にアクチュエータ近傍論理との組合せも同様に可能である。同じことが、アクチュエータ５８の電子駆動の実現に当てはまる。
【０１９８】
本発明による概念を、図１６及び図１７を参照して言い方を変えて以下で一般に再度説明する。図１６は、少なくとも２つのアクチュエータ５８を用いて、メカトロニクスシステム６２の機械コンポーネント、特に光学コンポーネント６１の変位中のピーク電力を最小化するためのシステム構成及び実現疑念を概略的に示す。
【０１９９】
図１６の左側は、システム設計及びシステム最適化を表す方法ステップ６４を概略的に示す。この方法ステップは、本発明によれば、概略的に示す以下の部分概念からの選択に関する：機械システム設計６５、電子システム設計６６、及びアルゴリズムシステム設計６７。
【０２００】
これは、機械及び電子システムコンポーネントの設計を特に意味するとみなされる。この場合、電子コンポーネントの設計は、システムで求められる電気機能を達成するためのその選択及び相互接続を意味する。
【０２０１】
一連の異なる要件及び境界条件６８ｉが、システム設計及びシステム最適化で考慮される。境界条件６８１は、例えばコンポーネント６１の全ての可能な変位位置のセットを表すことができる。境界条件６８２は、最大許容ピーク電力を表すことができる。
【０２０２】
本発明に従って提供される変形形態は、メカトロニクスシステム６２の始動前のアルゴリズムシステム設計６７、電子システム設計６６、及び機械システム設計６５からの選択に、またシステムの動作中の最適な作動軌跡に関する関連の適応システム構成及び実現にも対処する。さまざまな可能性を相互に組み合わせることが有利であり得る。
【０２０３】
作動軌跡、特に最適な作動軌跡、駆動方式、及び／又は関連の駆動プロトコルは、システムの動作前に確定することができ、メモリ６９に記憶することができる。メモリ６９は、増幅段３０及び変位軌跡３３の可能な構成を記憶するための異なる部分領域７０、７１を有することができる。
【０２０４】
変位軌跡３３は、対応のアルゴリズム手段を用いて制御デバイス２９によりシステム動作時間中に求めることもできる。
【０２０５】
メモリ６９は、データ伝送可能に制御デバイス２９に接続される。制御デバイス２９は、コンポーネント６１の作動中のピーク電力Ｐｍａｘを最小化するためのアルゴリズム手段を含む。制御デバイス２９は、１つ又は複数の制御及び／又は調節ユニット７２を介して増幅段３０に接続される。制御ユニット２９は、特に１つ又は複数のデータ伝送素子７３を介して制御及び／又は調節ユニット７２に設定位置を送ることができる。
【０２０６】
制御デバイス２９は、目標変位位置を事前定義する役割を果たすデータ入力７４を有する。
【０２０７】
制御デバイス２９は、さらに別のデータ伝送素子７５を介して増幅段３０、特にその構成電子回路７６に直接データ伝送可能に接続される。
【０２０８】
さらに、メカトロニクスシステム６２は、１つ又は複数のセンサ素子７７を備える。センサ素子７７は、変位対象のコンポーネント６１の変位位置を確定する役割を果たす。確定された位置は、１つ又は複数のデータ伝送接続７８を介して制御デバイス２９及び／又は制御及び／又は調節ユニット７２に送られる。
【０２０９】
構成電子回路７６を有する増幅段３０は、変位対象のコンポーネント６１及びセンサ素子７７と共にアクチュエータ近傍コンポーネント７９を形成する。
【０２１０】
メモリ６９、制御デバイス２９、及び制御及び／又は調節ユニット７２は、１つ又は複数の別アセンブリ８０として具現することができる。別アセンブリ８０は、アクチュエータ近傍アセンブリ８０として実現することができる。これらは、外部アセンブリ８０として、特に外部デジタル論理アセンブリとして実現することもできる。
【０２１１】
図１７は、メカトロニクスシステム６２の動作中のピーク電力低減のアルゴリズム実施を概略的に示す。第１ステップ８１において、目標位置、特に新たな目標位置が事前定義される。これは、第２変位位置３５を含み得る。
【０２１２】
測定ステップ８２において、コンポーネント６１の作動位置が続いて測定される。実際の位置は、第１変位位置３４であり得る。
【０２１３】
実際の位置を求めるための測定ステップ８２に続いて、一方では、実際の位置及び目標位置に関連する変位軌跡３３を決定する決定ステップ８３がある。これは、メモリ６９、特に部分領域７１から対応の変位軌跡３３を読み出すことにより、又はシステムの動作中に変位軌跡３３を最適化することにより行うことができる。これら２つの可能性の組合せも同様に可能である。
【０２１４】
他方では、変位軌跡３３を決定するために、実際の位置及び目標位置に関連するドライバ増幅器構成を決定するための決定ステップ８４もさらに提供することができる。上記構成も同様に、メモリ６９から、特にその部分領域７０からの読出しにより、又はシステムの動作中の最適化により決定することができる。これら２つの可能性の組合せも同様に可能である。決定ステップ８４に続いて、増幅段３０を構成するための構成ステップ８５がある。
【０２１５】
最後に、事前定義ステップ８６が、変位軌跡３３に従ってドライバ増幅器を介して作動されたアクチュエータ５８による機械素子の作動の設定値を事前定義することを含む。
【０２１６】
投影露光装置１のための本発明による上記コンポーネント及び方法の使用時には、レチクル及びウェーハが用意され、当該ウェーハは、照明光１１に対して感光性のコーティングを担持する。その後、レチクルの少なくとも一部が投影露光装置１を用いてウェーハに投影される。ウェーハへのレチクルの投影中、レチクルホルダ及び／又はウェーハホルダを物体平面６と平行且つ／又は像平面９と平行な方向に変位させることができる。レチクル及びウェーハは、相互に同期して変位できることが好ましい。最後に、照明光１０に曝されたウェーハ上の感光層が現像される。微細構造又はナノ構造コンポーネント、特に半導体チップが、このようにして製造される。
【０２１７】
本発明を投影露光装置１に基づいて説明したが、本発明による概念の用途はそれに限定されない。原理上、少なくとも１つの機械素子の位置を少なくとも２つのアクチュエータ５８の電子駆動により設定及び／又は調節する他のメカトロニクスシステムにもこれを適用可能である。これが特に有利なのは、群別に又は相互接続配置で変位させることが意図される機械素子を有するメカトロニクスシステムである。特に、繰り返し、特に既定の時点で、例えば周期的に変位させることが意図される機械素子を有するシステムにこれは重要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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