LITHOGRAPHIEANLAGE UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER LITHOGRAPHIEANLAGE Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Erfassen einer Lage, Stellung und/oder Bewegung eines optischen Elements in einer

Lithographieanlage, eine Lithographieanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage. Mit Hilfe von Sensoren in einer Lithographieanlage kann beispielsweise die Lage oder Position von optischen Elementen, wie

Spiegeln oder Linsen, erfasst werden.

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2015 216 438.1 in Anspruch, auf weiche hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird („incorporation by reference").

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikro strukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der

Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die

Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.

Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der

Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV- Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere von 4 nm bis 6 nm, verwenden. Bei solchen EUV-

Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten

Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von— wie bisher— brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden. Aus gleichem Grund ist die Strahlformung und

Strahlprojektion in einem Vakuum durchzuführen. Die Spiegel können z. B. an einem Tragrahmen (Engl.: force frame) befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar oder verkippbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung eines jeweiligen Spiegels in bis zu sechs Freiheitsgraden und damit eine hochgenaue Positionierung der Spiegel zueinander, insbesondere im pm- Bereich, zu ermöglichen. Somit können etwa im Betrieb der Lithographieanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften, z. B. infolge von

thermischen Einflüssen, ausgeregelt werden.

Ferner werden Spiegel in Beleuchtungssystemen für Lithographieanlagen eingesetzt. Die eingesetzten Spiegel müssen dabei präzise positioniert werden und deren Lage oder Stellung erfasst werden. Zum Bewegen der Spiegel sind meist Aktuatoren vorgesehen, welche über einen Regelkreis angesteuert werden. Als Teil des Regelkreises ist dann häufig eine Vorrichtung zur Überwachung des Kippwinkels eines jeweiligen Spiegels mit Hilfe von Sensoren vorgesehen. Beispielsweise ist aus der WO 2009/100856 AI ein Facettenspiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage einer Lithographieanlage bekannt, welche eine Vielzahl von individuell verlagerbaren Einzelspiegeln aufweist. Um die optische Qualität einer Projektionsbelichtungsanlage sicherzustellen, ist eine sehr präzise Erfassung und Positionierung der verlagerbaren Einzelspiegel notwendig. Das Dokument DE 10 2013 209 442 AI beschreibt ferner, dass ein Feldfacettenspiegel als mikroelektromechanisches System (Micro- Electro-Mechanical System, MEMS) ausgebildet sein kann.

Zur Lagebestimmung werden oft kapazitive Sensoreinrichtungen verwendet, die mit Hilfe von sogenannten„switched-capacitor" Ausleseschaltungen ausgelesen werden. Die bei der Ansteuerung der kapazitiven Sensorelemente notwendigen hohen Anregungsfrequenzen können jedoch zu einem ungünstigen Signalrauschverhältnis (SNR) bzw. Störabstand führen. Ursache dafür können beispielsweise parasitäre Kapazitäten oder Leitungswiderstände in der jeweiligen Sensoranordnung und deren Verschaltung sein. Es ist eher

wünschenswert, hohe Anregungsfrequenzen für eine Ausleseschaltung

verwenden zu können, wobei parasitäre Widerstände, Induktivitäten, und/oder parasitäre Kapazitäten als störend empfunden werden.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Sensoranordnung und/oder Sensoransteuerung zu schaffen.

Demgemäß wird eine Sensoranordnung zum Verfassen einer Lage oder Position eines optischen Elementes in einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Sensoranordnung umfasst dabei ^:

eine erste kapazitive Sensoreinrichtung, welche eine lageabhängige veränderbare erste Sensorkapazität hat, welche mit Hilfe eines ersten

Anregungssignals erfassbar ist; und

eine zweite kapazitive Sensoreinrichtung, welche eine lageabhängige veränderbare zweite Sensorkapazität hat, welche mit Hilfe eines zweiten

Anregungssignals erfassbar ist.

Die Sensoranordnung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, das erste und das zweite Anregungssignal derart zu erzeugen, dass sich Ladungen, welche an einer der ersten Sensoreinrichtung zuordenbaren parasitären Kapazität vorliegen, mit Ladungen, welche an einer der zweiten Sensoreinrichtung zuordenbaren parasitären Kapazität vorliegen, über einen Ausgleichspfad außerhalb des ersten und/oder des zweiten Anregungssignalpfads wenigstens teilweise kompensieren.

Jeder Sensoreinrichtung ist insbesondere eine jeweilige Ausleseeinrichtung zugeordnet.

Bei kapazitiven Sensoreinrichtungen verändern sich deren Sensorkapazität in Abhängigkeit von einem mechanischen Einfluss, beispielsweise einer Verlagerung, Auslenkung oder einer Verschiebung von Kondensatorelementen relativ zueinander. Durch die Erzeugung der ersten und zweiten

Anregungssignale derart, dass parasitäre Ladungen über elektrische

Verbindungen einander kompensieren, die nicht im Anregungssignalpfad liegen, können erhöhte Anregungsfrequenzen für eine Ausleseschaltung realisiert werden. Man kann sagen, dass die beiden Anregungssignale zu einander „balanciert" erzeugt und eingekoppelt werden. Beim Auslesen einer jeweiligen Sensoreinrichtung durch eine Auswerteeinrichtung entspricht eine erfasste Messspannung der jeweiligen Sensorkapazität.

Insofern erfasst beispielsweise die der ersten Sensoreinrichtung zugeordnete erste Ausleseeinrichtung eine aufgrund des eingekoppelten ersten

Anregungssignals an der ersten Sensorkapazität akkumulierte Messladung, und die der zweiten Sensoreinrichtung zugeordnete zweite Ausleseeinrichtung erfasst eine aufgrund des eingekoppelten zweiten Anregungssignals an der zweiten Sensorkapazität akkumulierte Messladung.

Durch ein erstes Anregungssignal, beispielsweise eine steigende Spannung an Elementen einer Sensoreinrichtung, können sich aufgrund der parasitären Kapazität Ladungen aufbauen. Es wird nun vorgeschlagen, beispielsweise gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Sensoranordnung, die Anregungssignale so zu erzeugen, dass sich akkumulierte Ladungen an verschiedenen

Sensoreinrichtungen kompensieren. Dadurch, dass nicht über den

Anregungssignalpfad, also über Anschlussleitungen an die jeweiligen

Kondensatoren der Sensoreinrichtung, die akkumulierten parasitären Ladungen abfließen, sondern über einen getrennten Pfad, werden parasitäre Ladungen an parasitären Kondensatoren schnell abgeleitet, sodass am Ausgang der jeweiligen kapazitiven Sensoreinrichtung rasch der Spannungspegel erreicht wird, der eingangs seitig durch das jeweilige Ansteuersignal eingekoppelt ist. In der Folge liegt an der jeweiligen Sensorkapazität die akkumulierte Messladung vor, welche als Maß für eine Auslenkung, Lage oder Stellung des betrachteten optischen Elements verwendet wird. Eine Ausleseelektronik, beispielsweise eine Switched- Capacitor- Schaltung, erfasst diese Messladung und liefert ein

Messspannungssignal zur weiteren Verarbeitung.

Als parasitäre Kapazität wird insbesondere eine Kapazität verstanden, die eine Ladungsanreicherung ermöglicht, welche dazu führt, dass eine andere als die gemäß eigentlichen Sensorkapazität akkumulierte Messladung ermittelt werden könnte. Man kann Kapazitäten, die nicht zwischen zwei Kondensatorelementen, zwischen denen die Sensorkapazität gemessen oder erfasst wird, vorliegen als parasitäre oder Streukapazitäten verstehen.

Das das erste und das zweite Anregungssignal sind zum Beispiel bezüglich einem Off set- Potenzial invers zueinander. In Ausführungsformen, bei denen das Offset- Potenzial Masse ist oder verschwindet, sind das erste und das zweite

Anregungssignal invers zueinander. Es kann beispielsweise eine gepulste

Signalform für das Anregungssignal vorgesehen sein, wobei das erste

Anregungssignal z.B. einen positiven Spannungspuls und das zweite einen negativen Spannungspuls hat. Dadurch laden sich in der Sensoranordnung parasitäre Kapazitäten entgegengesetzt zueinander auf. Das heißt, die

akkumulierten (parasitären) Ladungen können über einen geeigneten

elektrischen Signalpfad einander auslöschen.

In Ausführungsformen ist das erste und/oder das zweite Anregungssignal ein Wechselspannungssignal, insbesondere ein Rechtecksignal. Denkbar sind z.B. Puls- oder Wechselspannungsfrequenzen zwischen zwei und drei Megahertz. In Ausführungsformen werden Frequenzen von 0,5 bis 3,0 Megahertz, bevorzugt zwischen 2,4 und 2,6 Megahertz eingesetzt.

In einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist das erste und/oder das zweite Anregungssignal ein Spannungssignal mit einem vorgegebenen Nominalspannungsverlauf über einen vorgegebenen Anregungszeitraum. Die Spannung wird beispielsweise gegenüber einem Referenzpotenzial eingestellt, das ebenfalls von der Steuereinrichtung der Sensoreinrichtung geliefert wird. Das jeweilige Spannungssignal mit Nominalspannungsverlauf, beispielsweise eine Rechteckpulsform, führt zum Aufladen der kapazitiven Sensoreinrichtung. Daraus wird wiederum über eine, beispielsweise differenzielle, Ausleseschaltung ein Ausgangspannungssignal erfasst oder ermittelt, welches der

Lagebestimmung dient. Das Ausgangsspannungssignal wird insbesondere einem Analog-Digital- Wandler zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Die jeweilige Amplitude bzw. der Betrag des Spannungssignals für das erste und das zweite Anregungssignal können gleich sein. Dabei kann die Amplitude als Betrag der Differenz zwischen dem jeweiligen Potenzial des Spannungssignals und einem Referenzpotenzial verstanden werden. In Ausführungsformen wird eine Amplitude des Spannungssignals in einem ersten Anregungsabschnitt des Anregungszeitraums größer als die dem Nominalspannungsverlauf

entsprechende Nominalamplitude eingestellt. Man kann sagen, dass in dem ersten Anregungsabschnitt eine Art Überschwingung erfolgt, so dass die

Kapazitäten der kapazitiven Sensoreinrichtung besonders schnell aufgeladen werden. Dadurch kann eine noch höhere Anregungsfrequenz erzielt werden, da die Sensorkapazitäten beschleunigt ihren stationären Zustand einnehmen. Ein Nominalspannungsverlauf kann dabei einen Offset- Anteil aufweisen, der insbesondere dem jeweiligen Referenzpotenzial entspricht,

Insofern kann die Amplitude des Spannungssignals in einem zweiten

Anregungsabschnitt der Nominalamplitude entsprechen. Der erste und der zweite Anregungsabschnitt bilden dann zusammen den Anregungszeitraum. Es ist ferner möglich, das zwischen aufeinanderfolgenden Anregungszeitraum über einen vorgegebenen Pausenzeitraum das erste und/oder das zweite

Anregungssignal einem Referenzpotential entspricht. Es sind somit gepulste Anregungssignale mit verschiedenen zeitlichen Verläufen möglich. Innerhalb des Anregungszeitraums, der einer Periode entsprechen kann, kann durch die Festlegung des ersten und des zweiten Anregungsabschnitts ein Tastverhältnis festgelegt werden. Beispielsweise ist der erste Anregungsabschnitt kürzer als der zweite Anregungsabschnitt. Vorzugsweise wird die Amplitude des ersten und des zweiten Anregungssignals in Abhängigkeit von erfassten parasitären Kapazitäten eingestellt. Bei einer symmetrischen Ausgestaltung der ersten und der zweiten Sensoreinrichtung kann man davon ausgehen, dass die parasitären Kapazitäten vom Betrag her etwa gleich sind. Durch die gegenphasige Ansteuerung bzw. Einkopplung von Anregungssignalen mit gleicher Amplitude aber unterschiedlicher Vorzeichen kann sich dann eine Kompensation von parasitären Ladungen ergeben. In Ausführungsformen hat die Sensoranordnung ferner ein Basiselement und ein Strukturelement zum Halten eines optischen Elements und ein Lagerelement zum beweglichen Lagern des Strukturelements an dem Basiselement. Die

Sensoranordnung kann beispielsweise Spiegel als optische Elemente mit wenigen Quadratmillimeter Fläche lagern und ein Kipp- oder Neigungswinkel bestimmen. Als optisches Element kommt insbesondere ein Spiegel in einer

Facettenspiegelanordnung in Frage.

Das Strukturelement, das Lagerelement und das Basiselement können aus einem Halbleiter, insbesondere aus Siliziummaterial, gefertigt sein. Insofern kann die Sensoranordnung als Halbleiterbauelement hergestellt werden.

Beispielsweise ist das Lagerelement eine federähnliche Struktur im Zentrum einer Fläche die sich mit Hilfe der federartigen Struktur um verschiedene Dreh ^¬ oder Kippwinkel neigen lässt. Das Strukturelement ist beispielsweise Teil eines MEMS.

In Ausführungsformen der Sensoranordnung hat die erste oder die zweite

Sensoreinrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites Kondensatorelement, welche relativ zueinander ortsfest sind und ein relativ zu dem ersten und zweiten Kondensatorelement bewegliches drittes Kondensatorelement. In

Abhängigkeit von einer Stellung der Kondensatorelemente zueinander tritt dann die Sensorkapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensatorelement auf. Die Sensorkapazität wird insbesondere mit Hilfe des über Zuleitungen an das erste und das zweite Kondensatorelement ankoppelbare Anregungssignals erfassbar. Z.B. können ortsfeste Kondensatorelemente beabstandet voneinander vorgesehen sein, so dass ein drittes Bewegliches in den Zwischenraum der beiden Kondensatorelemente greift und je nach Stellung in den Zwischenraum eine Sensorkapazität verändert. Außerdem kann zwischen dem ersten und dem dritten und zwischen dem zweiten und dem dritten Kondensatorelement eine parasitäre Kapazität auftreten, die im herkömmlichen Fall zu einer

Beeinträchtigung des Betriebs führen können.

In Ausführungsformen sind das erste und das zweite Kondensatorelement an dem Basiselement angeordnet, und das dritte Kondensatorelement ist an dem Strukturelement angeordnet. Das Strukturelement kann beispielsweise in der Art einer Platte mit Hilfe der Lagereinrichtung gegenüber dem Basiselement geneigt oder gekippt werden. Dabei sind das Basiselement, das Strukturelement und die Lageeinrichtung vorzugsweise materialeinstückig ausgebildet. Ferner können, beispielsweise bei einer halbierter- oder siliziumbasierten

Sensoranordnung, elektrische Zu- und Ableitungen integriert sein. Die

Lageeinrichtung kann insbesondere dotiertes Siliziummaterial aufweisen.

In Ausführungsformen sind die erste und die zweite Sensoreinrichtung differenziell ausgeführt, und die Sensoreinrichtungen sind zum Erfassen von zwei verschiedenen Kippbewegungen angeordnet. Beispielsweise kann eine erste differenzielle Sensoreinrichtung Sensorkapazitätspaare umfassen, die gegenüber eines Kipp- oder Neigungspunktes angeordnet sind. Vorzugsweise sind die beiden differenziellen Sensoreinrichtungen dazu eingerichtet, senkrecht aufeinander liegende Neigungen bzw. Kippachsen zu Erfassen.

In Ausführungsformen sind die ersten und die zweiten Kondensatorelemente einzeln mit Hilfe von Zuleitungen, welche in oder an dem Basiselement vorgesehen sind, kontaktierbar. Die dritten Kondensatorelemente sind insbesondere über das Strukturelement elektrisch miteinander gekoppelt. Da insbesondere parasitäre Ladungen an den dritten Kondensatorelementen auftreten, erfolgt ein Ladungsausgleich zumindest teilweise über das

Strukturelement, insbesondere dann, wenn die jeweiligen Anregungssignale „balanciert" sind. Das heißt die durch die Anregungssignale hervorgerufenen Ladungen haben unterschiedliche Vorzeichen, so dass sie sich über einen

Ausgleichspfad ausgleichen und die parasitären Kapazitäten nur noch

geringfügig stören. Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine

Lithographieanlage mit wenigstens einem optischen Element und einer

Sensoreinrichtung wie es zuvor oder im Folgenden beschrieben wird,

vorgeschlagen. Die Sensoreinrichtung dient dabei dem Erfassen der Lage des optischen

Elements. Die Lithographieanlage kann ferner eine Strahlungsquelle oder eine Beleuchtungseinrichtung umfassen. Insofern ist die Lithographieanlage mit einer Sensoranordnung ausgestattet, die mit Hilfe von kapazitiven Sensoren die Messung der Position oder eines Kippwinkels des optischen Elements ermöglicht. Vorzugsweise sind die Elektroden oder die Kondensatorelemente des kapazitiven Sensors kammförmig ausgebildet und verzahnt angeordnet.

Die Steuereinrichtung ist insbesondere als ASIC implementiert. Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage

vorgeschlagen. Es wird dabei wenigstens einer der folgenden Schritte

durchgeführt:

Erzeugen des ersten und des zweiten Anregungssignals derart, dass sich Ladungen, welche an der ersten Sensoreinrichtung zuordenbaren Kapazität vorliegen, mit Ladungen, welche an der der zweiten Sensoreinrichtung

zuordenbaren parasitären Kapazität vorliegen, über ein Signalpfad außerhalb des ersten und/oder des zweiten Anregungssignalpfads wenigstens teilweise kompensieren;

Erfassen der ersten und der zweiten Sensorkapazität; und/oder

Bestimmen einer Neigung oder Lage des optischen Elements in

Abhängigkeit von der erfassten ersten und zweiten Sensorkapazität.

Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um einen Mikrospiegel, mit einer Seitenlänge von weniger als 1 mm handeln. Der Spiegel oder

Mikrospiegel kann insbesondere Bestandteil einer Vielspiegel- Anordnung (Multi- Mirror Array, MMA) sein. Denkbar sind MMAs mit mehr als 500 Einzelspiegeln. Das MMA kann jedoch auch über 1.00, insbesondere über 1.000, besonders bevorzugt über 10.000 derartiger Spiegel umfassen. Es kann sich insbesondere um Spiegel zur Reflexion von EUV- Strahlung handeln. Das optische Element kann daher auch Teil eines Facettenspiegels, insbesondere eines Feldfacettenspiegels, eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems der Lithographieanlage sein. Dabei ist das optische Element insbesondere in einer evakuierbaren Kammer angeordnet. Beim Betrieb der Lithographieanlage kann diese evakuierbare Kammer insbesondere auf einen Druck von weniger als 50 Pa, insbesondere weniger als 20 Pa, insbesondere weniger als 10 Pa,

insbesondere weniger als 5 Pa evakuiert werden. Hierbei gibt dieser Druck insbesondere den Partialdruck von Wasserstoff in der evakuierbaren Kammer an. Die in einer Lithographieanlage eingesetzte Strahlungsquelle ist insbesondere eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 0,1 nm und 30 nm, bevorzugt zwischen 4 und 6 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP- Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge Produced Plasma) oder um eine LPP- Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser-Produced Plasma) handeln. Auch andere EUV- Strahlungsquellen, beispielsweise basierend auf einem Synchronton oder auf einem freien Elektronenlaser (Free Electron Laser, FEL), sind möglich. Gemäß einer Ausführungsform ist die Lithographieanlage eine EUV- Lithographieanlage. Die Einzelspiegel sind in einer Weiterbildung jeweils mittels einer Aktuator- Einrichtung mit mehreren elektromagnetisch, insbesondere elektrostatisch arbeitenden Aktuatoren verlagerbar, insbesondere positionierbar. Die

Aktuatoren lassen sich in einem Batch-Prozess als mikroelektromechamsches System (Micro- Electro-Mechanical System, MEMS) herstellen. Für Details wird hierzu auf das Dokument WO 2010/049 076 AI verwiesen, dessen Inhalt in Bezug genommen wird. Zur Ausbildung des Feldfacettenspiegels sowie zur Ausbildung des Pupillenfacettenspiegels wird auf die DE 10 2013 209 442 AI verwiesen, deren Inhalt in Bezug genommen wird. Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem

Computerprogramm-Mittel erfolgen.

Die jeweilige Einheit, zum Beispiel eine Steuereinrichtung, Auswerte- oder Ausleseeinheit kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Es können auch nur Teile der Steuerungs- oder

Auswerteelektronik softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer

hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als

Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner einer Lithographieanlage ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung das Betreiben einer Lithographieanlage des wie oben erläuterten Verfahrens derart veranlasst, dass das erste und das zweite Anregungssignal balanciert zueinander eingekoppelt werden. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind

Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen

Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung. Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Signalform für Anregungssignale in einer

Sensoranordnung.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage. Fig. 4 zeigt eine erste schematische Darstellung eines Teils einer zweiten

Ausführungsform einer Sensoranordnung für eine Lithographieanlage. Fig. 5 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild für den Teil der zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung gemäß Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine zweite schematische Darstellung eines Teils der zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung für eine Lithographieanlage.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild für die zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung.

Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes schematisches Ersatzschaltbild für die zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung.

Fig. 9 und 10 zeigt Fehlerkurven für mit Hilfe der zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung erfasste Neigungen bei verschiedenen

Anregungssignalfrequenzen mit und ohne„balancierter" Anregung.

Fig. 11 zeigt weitere beispielhafte Signalformen für Anregungssignale in einer Sensoranordnung.

Fig. 12 zeigt ein vereinfachtes schematisches Ersatzschaltbild eine dritte Ausführungsform einer Sensoranordnung.

Fig. 13 zeigt weitere beispielhafte Signalformen für Anregungssignale in einer Sensoranordnung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht

notwendigerweise maßstabsgerecht sind.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung in einer möglichen single-ended Ausgestaltung. Die Sensoranordnung 1 umfasst dabei zwei Sensoreinrichtungen 2, 3. Eine jeweilige Sensoreinrichtung 2, 3 liefert eine veränderbare Sensorkapazität Ccsi bzw. Ccs2. Im Signalpfad von links nach rechts ist jeder Sensoreinrichtung 2, 3 eine

Ausleseeinrichtung 4, 5 nachgeordnet. Ferner ist eine Steuereinrichtung 8 vorgesehen, die Anregungs- oder Auslesesignale V _ex i, V _ex 2 erzeugt. Die

Steuereinrichtung 8 kann weitere Funktionen vollziehen, beispielsweise Steuer ^¬ oder Schaltsignale liefern.

In der Regel liegen neben der jeweiligen Sensorkapazität Ccsi, Ccs2 auch weitere parasitäre Kapazitäten vor. Parasitäre Kapazitäten sind zum Beispiel bezogen auf ein Potential VMP, das z.B. an einer Halteplatte vorliegen kann, die selbst einen Widerstand R _pl , MP hat und an Masse GN angeschlossen ist, denkbar.

Zwischen der jeweiligen Leitung, die auf dem Potential VMP liegt, und einem Eingang und Ausgang der Sensoreinrichtung 2 liegen parasitäre Kapazitäten CLSI und CRSI vor. Analog können der zweiten Sensoreinrichtung 3 parasitäre Kapazitäten CLS2 und CRS2 zugeordnet werden.

Wird nun der ersten Sensoreinrichtung 2 ein Anregungssignal V _ex i angekoppelt, akkumulieren sich sich zunächst in Abhängigkeit von dem Sensorkapazitätswert Ccsi Messladungen am Sensor, und es stellt sich eine Ausgangsspannung V _ou ti ein. Bei Einkoppeln von V _ex 2 an die zweite Sensorkapazität Ccs2 bzw. an die zweite Sensoreinrichtung 3, ergibt sich ebenso eine Messladungsakkumulation und ein Ausgangssignal V _ou t2. Mit Hilfe einer jeweiligen Ausleseschaltung 4, 5 die beispielsweise auf einer SC- (switched capacitor) Technik basiert, wird durch Integration der Messladungen ein Ausgangssignal Vd _ou ti bzw. Vd _ou t2 erzeugt. Das Ausgangssignal Vd _ou ti bzw. Vd _ou t2 kann als Maß für eine Auslenkung oder Lageveränderung betrachtet werden, die zu der bestimmten Sensorkapazität Ccsi bzw. Ccs2 bzw. zu den aufgrund des eingekoppelten Anregungssignals V _ex i, V _ex 2 akkumulierten Messladungen führt.

Die in der Fig. 1 dargestellt Sensoranordnung ermöglicht unabhängig

voneinander mit jeder der Sensoreinrichtungen 2,3 eine Lageänderung zu erfassen. Die Ausleseschaltungen 4, 5 integrieren mit Hilfe eines

Operationsverstärkers 6,7 das Eingangssignal. An dem Operationsverstärker 6,7 sind eingangsseitig das Referenzpotenzial bzw. Masse GND sowie jeweils die am jeweiligen Ausgang der Sensoreinrichtung 2, 3 abgreifbare Spannung V _ou ti und Vout2 zugeführt. Uber ein Integrationskondensator Ci und einen steuerbaren Schalter Si bzw. S2 wird die Signalintegration vollzogen. Am Ausgang des Operationsverstärkers 6 liegt dann das Signal Vd _ou ti und am Ausgang des Operationsverstärkers 7 das Signal Vd _ou t2. Bei geöffneten Schaltern Si, S2 werden Spannungspulse als Anregungssignale V _ex i, V _ex 2 eingekoppelt. Dies erfolgt durch die Steuereinrichtung 8. Die dadurch akkumulierte Ladung am Integrationskondensator Ci wird durch die Integration in eine Spannung umgewandelt, die als Ausgangssignal Vd _ou ti, Vd _ou t2 abgreifbar ist.

Störend wirken sich beim Betrieb der Sensoranordnung die parasitären

Kapazitäten CLSI, CRSI, CLS2, CRS2 aus. Denn durch die zusätzlichen Kapazitäten wird einerseits die mit Hilfe der Auswerteschaltung integrierte Ladung verfälscht, und andererseits dauert es länger, bis die Spannungspegel der Anregungssignale V _ex i, und V _ex 2 als Vouti und V _ou t2 an den Eingängen der

Operationsverstärker 6, 7 vorliegen. Es werden nun mit Hilfe der

Steuereinrichtung 8 die Anregungssignale V _ex i und V _ex 2 aufeinander abgestimmt oder„balanciert" erzeugt. Dies erfolgt derart, dass Ladungsträger, die sich an den parasitären Kapazitäten CLSI, CRSI bilden, mit Ladungsträgern, die sich an den Kapazitäten CLS2 und CRS2 akkumulieren, im Wesentlichen ausgleichen. Wie in der Fig. 1 mit Hilfe der gestrichelten Blockpfeile angedeutet ist, können sich die Ladungen ausgleichen, so dass die parasitären Kapazitäten CLSI, CLS2, für die Sensorauslesung bzw. die Bestimmung der Sensorkapazitäten Ccsi, Ccs2 kaum noch einen störenden Einfluss haben. Darüber hinaus vorliegende parasitäre Ladungen können über den Widerstand R _P I,MP abfließen. Beispielsweise kann das erste und das zweite Anregungssignal V _ex i und V _ex 2 invers zueinander erzeugt werden. In der Fig. 2 ist eine beispielhafte Darstellung für eine Signalform für Anregungssignale angegeben. Während das erste Anregungssignal V _ex i bezüglich einem potenziellen Offset-potential Vbias eine positive„Amplitude" hat, hat das zweite Anregungssignal V _EX 2 eine negative„Amplitude". Dadurch können sich, beispielsweise wie in der Fig. 1 angedeutet ist, am Leitungsknoten 9 die am Kondensator CLSI akkumulierten Ladungen mit den am Kondensator CLS2 akkumulierten Ladungen aufheben. Insgesamt erfolgt dabei ein

Ladungsausgleich der parasitären Ladungen nicht über den Auslesesignalpfad, also zwischen dem Einkopplungsanschluss V _ex i bis zum Eingang am

Operationsverstärker 6, sondern außerhalb dessen. Dadurch, dass die

Sensoranordnung 1 zwei Sensoreinrichtungen 2, 3 umfasst, die balanciert angesteuert werden, wird sowohl der kritische Zuleitungswiderstand wie auch die Kondensatoreinflüsse durch parasitäre Kapazitäten minimiert. In der Folge sind höhere Anregungsfrequenzen bei einem günstigeren Signalrauschverhältnis möglich.

Die als„single-ended" Sensoranordnung 1 angegebene Ausführungsform in Fig. 1 kann beispielsweise zum Erfassen von Kippwinkeln oder Neigungen in

verschiedenen Neigungsachsen für Spiegel eingesetzt werden. Z. B. kann die Sensoranordnung 1 in einer wie in Fig. 3 gezeigten Lithographieanlage eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer EUV- Lithographieanlage 100, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein

Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für„extremes Ultraviolett" (Engl.: extreme ultraviolett, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des

Arbeitslichts zwischen 0, 1 und 30 nm. Das Strahlformungs- und

Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem Vakuum- Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum- Gehäuse mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die

Vakuum- Gehäuse sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben. In diesem Maschinenraum können auch elektrische Steuerungen und dergleichen vorgesehen sein.

Die EUV-Lithographieanlage 100 weist eine EUV- Strahlungsquelle oder EUV- Lichtquelle 106A auf. Als EUV- Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine

Plasmaquelle vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV- Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z.B. im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 30 nm aussenden. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV- Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV- Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und

Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind. Das in Fig. 3 dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahl ^¬ formungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines

Spiegels 136 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird. Das Projektionssystem 104 weist sechs Spiegel Ml - M6 zur Abbildung der

Photomaske 120 auf den Wafer 122 auf. Dabei können einzelne Spiegel Ml - M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 124 des

Projektions- Systems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel Ml - M6 i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. Insbesondere für die im Beleuchtungssystem 102 vorgesehenen Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 können Facettenspiegel eingesetzt werden. Bei Facettenspiegeln werden größere Flächen durch kleine Spiegelelemente abgedeckt, wobei jedes Spiegelelement mit Hilfe von Aktoren lagegesteuert wird. Um die Aktoren, welche im Folgenden nicht näher erläutert werden, gezielt und sinnvoll anzusteuern, ist es notwendig, die Lage, und insbesondere die Kippwinkel, der Spiegelelemente in einem Facettenfeld zuverlässig zu erfassen. Da hohe Auslese- und Anregungsfrequenzen gewünscht sind, bietet sich das vorgeschlagene Verfahren und die Sensoranordnung zur Kompensation von Streukapazitäts ^¬ oder parasitären Widerstandseinflüssen dazu besonders an.

Anhand der Fig. 4 - 8 ist eine zweite Ausführungsform für eine Sensoranordnung und deren Ansteuerung bzw. ein Verfahren zum Betrieben der Sensoranordnung beschrieben. Dabei sind anhand der einzelnen Figuren zum Teil verschiedene Aspekte der Ausführungsform erläutert.

In der Fig. 4 ist nun eine erste schematische Darstellung eines Teils einer Ausführungsform einer Sensoranordnung für eine Lithographieanlage gezeigt. Die Fig. 4 zeigt im Wesentlichen ein MEMS- Element (micro electric mechanical System) 10. Die Sensoranordnung oder das MEMS 10 umfasst dabei ein

Basiselement 13 und ein Strukturelement 14. Die beiden Elemente 13, 14 sind über eine Lagereinrichtung 15 miteinander gekoppelt, sodass das

Strukturelement 14 beweglich ist.

Das Strukturelement 14 wird beispielsweise verwendet um einen Spiegel daran zu befestigen. Man spricht auch von einer Spiegelplatte (MP). Beispielsweise kann das Strukturelement 14 bzw. die Spiegelplatte 14 um die x- Achse geneigt werden. Um diesen Neigungswinkel zu erfassen, ist eine differenzielle kapazitive Sensoreinrichtung IIA, IIB vorgesehen. Die Sensoreinrichtung IIA, IIB ist zwischen den beiden plattenförmigen Basis- und Strukturelementen 13, 14 vorgesehen. Ein erster Teil der differenziellen kapazitiven Sensoreinrichtung IIA umfasst zwei Kondensatorelemente 18, 19, die an oder auf dem Basiselement 13 angebracht sind und von diesem abstehen. Eine gleichartig aufgebaute Sensoreinrichtung zum Erfassen der Neigung um die yAchse ist in der Fig. 4 unterdrückt.

Die Kondensatorelemente 18, 19 sind plattenförmig und bilden einen

Zwischenraum, in dem ein drittes Kondensatorelement 20, in der Orientierung der Fig. 4 von oben, eingreift. Das dritte Kondensatorelement 20 ist an der beweglichen Spiegelplatte 14 angebracht. Bezüglich der Lagereinrichtung 15, die als Stab- oder Federelement ausgebildet sein kann, ist der zweite Teil der

Sensoreinrichtung IIB symmetrisch aufgebaut. Es sind wiederum zwei an dem Basiselement 13 befestigte Kondensatorelemente 18', 19' vorgesehen, und von oben ist in dem Zwischenraum ein drittes Kondensatorelement 20' anordenbar. Die jeweiligen ersten und zweiten Kondensatorelemente 18, 19, 18', 19' bilden im Wesentlichen einen Plattenkondensator aus, dessen Kapazität sich durch die Stellung des dritten Kondensatorelements 20, 20' verändert. Folglich

akkumulieren sich beim Anlegen eines Anregungssignals als Spannungspuls je nach Stellung der Kondensatorelemente 18, 19, 18', 19' zueinander

unterschiedliche Messladungen, die erfasst werden können. In der Fig. 5 ist ein schematisches Ersatzschaltbild für eine Auswahl des in der Fig. 4 gezeigten Teils der differenziellen kapazitiven Sensoreinrichtung IIA, IIB als 11 dargestellt.

An das Basiselement 13 ist unterseitig über Kontakte 17, wie beispielsweise ein Kontakt- Feld, eine Auswerteelektronik 16 angekoppelt. Die Auswerteelektronik 16 umfasst insbesondere eine Steuereinrichtung 25, die Anregungs- und

Auslesesignale erzeugt, welche über Leitungen 26 an die Elektroden bzw.

Kondensatorelemente 18, 19, 18', 19' geführt sind. Eine

Referenzpotenzialeinrichtung 22 liefert ein Referenzpotenzial, das ebenfalls über in der Fig. 4 gepunktet dargestellte Leitungen, beispielsweise an die Spielplatte 14 geführt ist. Die Steuereinrichtung 25 liefert nun ein Anregungssignal V _ex i an die beiden Sensorkapazitäten Ccsi, Ccs3. In der Fig. 5 ist dies schematisch dargestellt. Die Fig. 5 zeigt ferner einige parasitäre Kapazitäten C _pl die an die Leitungen 26 koppeln. In der differenziellen Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 11 erfolgt das Auslesen mit Hilfe einer differenziellen Ausleseelektronik 24. Dazu ist ein differenzieller Operationsverstärker 23 vorgesehen, dem eingangsseitig die Ausgänge der Sensorkapazitäten Ccsi und Ccs2 angekoppelt sind. An dem jeweiligen Leitungsknoten liegt die stationäre Spannung V _ou ti, V _ou t2 an, die nach dem Laden der Kapazitäten Ccsi und Ccs2 dem Wert von V _ex i entspricht, welches der Sensoreinrichtung 11 als Anregungssignal zugeführt sind. Ausgangsseitig ist dann ein Ausgangssignal Vdout, welches eine Maß für die Neigung um die x- Achse ist, abgreifbar. Wie schon hinsichtlich der Fig. 1 erläutert wurde, steuert die Steuereinrichtung 25 über geeignete Steuersignale die Schalter Si und S3 so, dass über die Integrationskondensoren Ci die am Sensor vorliegende Messladung integriert wird und der ausgangsseitig vorliegende Wert für die

Ausgangsspannung Vdout als Maß für die Kapazitätsdifferenz zwischen Ccsi bzw. Ccs3 und damit die unterschiedlichen Messladungen verwendet werden kann.

Obwohl es in der Fig. 4 nicht explizit angedeutet ist, ergeben sich parasitäre Kapazitäten zwischen den Platten 18 und 20, 19 und 20 bzw. 18' und 20', 19' und 20'. Das von der Steuereinrichtung 25 mit Hilfe der differenziellen

Auswerteschaltung 24 erfasste Ausgangssignal Vdout wird als analoges Signal einem Analog- Digitalwandler zugeführt, der mit 21 bezeichnet ist. Die digitalisierten Werte können dann einem weiteren Leitrechner oder einer Regelungseinrichtung für die optischen Elemente in der Lithographieanlage zugeführt werden. Die Sensoranordnung kann insbesondere Teil einer aktiven Positionsregelung für Spiegelelemente in einem Beleuchtungssystem sein.

In der Fig. 6 ist eine erweiterte schematische Darstellung eines Teils der zweiten Ausführungsform der Sensoreinrichtung 10 für eine Lithographieanlage gezeigt. Dabei ist der Ubersicht halber die vollständige Auswerteelektronik weggelassen. Ergänzend zu dem was in der Fig. 4 bereits dargestellt ist, ist eine Teil einer zweiten Sensoreinrichtung 12 wiedergegeben. Die Fig. 7 und 8 zeigen entsprechende Ersatzschaltbilder der gesamten Anordnung. Während die erste differenzielle Sensoreinrichtung IIA, IIB eine Kippbewegung um die x- Achse detektieren kann, ist die zweite differenzielle Sensoreinrichtung 12, 12A, 12B so vorgesehen, dass eine Kippbewegung um die yAchse kapazitiv erfasst werden kann.

In der Darstellung der Fig. 6 sieht man nur den vorderen Teil mit zwei ortsfesten Kondensatorelementen 28, 29 und einem von oben zwischen die beiden

Kondensatorelemente 28, 29 einführbaren dritten Kondensatorelement 30. Die Funktion ist analog bezüglich der zu Fig. 4 und 5 beschriebenen Erfassung des Kippwinkels um die x- Achse. In der Fig. 6 sind die Zuleitungen 26 nur mehr schematisch durch eine gepunktete Linie angedeutet. Die an der Basisplatte 13 angeordneten Kondensatorelemente 18, 19, 20 , 18', 19', 20', 28, 29, 30 und 28', 29', 30' (nicht in der Figur dargestellt) sind alle einzeln über eine entsprechende Leitung kontaktierbar. Ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für die zweite

Ausführungsform einer Sensoranordnung ist in der Fig. 7 dargestellt. In der Fig. 8 ist ferner eine vereinfachte Darstellung des Ersatzschaltbildes aus Fig. 7 angedeutet.

Bezüglich der Fig. 7 bilden die jeweiligen Teile IIA und IIB die erste

Sensorkapazität Ccsi und die differenzielle Sensoreinrichtung 11 aus, und die beiden Teile 12A und 12B die zweite kapazitive Sensoreinrichtung 12. In der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 7 sind zur Erläuterung einige parasitäre Widerstände mit Rpi, _pa d und Kapazitäten mit Cpi, _pa d bezeichnet. Darüber hinaus können noch weitere der Einfachheit halber nicht explizit genannte parasitäre Elemente vorliegen. Der Widerstand R _PI ,MP entspricht dem Wesentlichen den Widerstand der Lagereinrichtung 30, die vorzugsweise aus einem dotierten Halbleitermaterial gefertigt ist. In der Fig. 6 sind für den Teil 12A der zweiten Sensoreinrichtung 12 die Sensorkapazität Ccs2 und die parasitären Kapazitäten CLS2 und CRS2 angedeutet. In der vereinfachten Darstellung der Fig. 8 erkennt man von oben nach unten die Spiegelplatte 14, an der die beweglichen Kondensatorelemente 20, 20', 30 und 30' angeordnet sind. Die Kondensatorelemente 20, 20', 30, 30' bestehen zum Beispiel aus dotiertem Siliziummaterial. Die Bewegungsmöglichkeiten sind durch die Doppelpfeile angezeigt. An der Basisplatte 13 sind die jeweiligen Paare 18, 19; 18', 19'; 28, 29; 28', 29' von Kondensatorelementen angebracht. Die Verdrahtung ist mit 17 bezeichnet. Und in der Orientierung der Fig. 8 unterhalb ist eine integrierte Auswertelektronik vorgesehen. Es sind lediglich beispielhaft die beiden differenziellen Ausleseeinrichtungen 24, 31 angedeutet, die wie zu der Fig. 5 beschrieben wurde, betrieben wurden.

Man erkennt die erste Sensoreinrichtung 11 und die zweite Sensoreinrichtung 12 sowie die parasitären Kapazitäten CLSI, CRSI, CLS3, CRS3, CLS2, CRS2, CRS4 und CLS4. Die erste Sensoreinrichtung 11 wird mit einem ersten Anregungssignal V _ex i betrieben und die zweite Sensoreinrichtung 12 mit dem zweiten Anregungssignal Vex2. Die beiden Anregungssignale V _ex i und V _ex 2 werden insbesondere

antisymmetrisch bezüglich eines Off set- Potenzials erzeugt. Das Off set- Potenzial kann beispielsweise dem Potenzial VMP der Spiegelplatte 14 entsprechen. Das heißt, die beiden Anregungssignale V _ex i und V _ex 2 sind von der Amplitude her gleich haben aber unterschiedliches Vorzeichen bezogen auf VMP und verlaufen zeitsynchron. Man kann sagen, die Anregungssignale sind zueinander

amplitudenbalanciert und miteinander zeitsynchronisiert. Beispielsweise ergibt sich dadurch, wie es in der Fig. 8 angedeutet ist, eine Ladungsakkumulation aufgrund der parasitären Kapazitäten CLSI und CRSI angedeutet ist. Aufgrund der Bauform oder sonstiger Eigenschaften ergibt sich an dem

Kondensatorelement 20' aufgrund der parasitären Kapazitäten CLS3, CRS3 eine mittlere Ladungsakkumulation, mit + bezeichnet ist. Da nun das zweite

Anregungssignal V _ex 2 die entgegengesetzte Spannung hat, beispielsweise V _ex 2=~ V _ex i, ergeben sich negative Ladungen, die sich aufgrund der parasitären

Kapazitäten CLS4, CRS4 und CLS2 und CRS2 bilden. In der Fig. 8 ist dies durch ein doppeltes Minus - und ein einfaches Minus - angedeutet. Diese Ladung kann sich nun über den Ausgleichspfad 27, der im Wesentlichen durch die Spiegelplatte MP gebildet ist, kompensieren. Das heißt die Ladungen - und - gleichen sich mit den Ladungen + und ++ aus und führen nicht zu einer

Verfälschung der Ladungsmessung im Sensorsignalpfad, der in der Fig. 8 jeweils durch die Widerstände Rpi, _w ire und die Sensorkapazitäten Ccsi, Ccs3, Ccs2 und Ccs4 verläuft.

Bei herkömmlichen Ansteuerungen ohne eine balancierte Bestimmung der beiden Ansteuersignale müssten die akkumulierten parasitären Ladungen über den relativ hohen Widerstand RPI,MP abfließen. Dies ist mit einer angepassten Einkopplung der Anregungssignale V _ex i und V _ex 2 nicht mehr nötig. Ein Ableiten der an den parasitären Kapazitäten CLS4, CRS4, CLS2, CRS2 vorliegenden Ladungen über RPI,MP kann zumindest reduziert werden. In der Regel ist der Widerstand Rpi, MP einige Kiloohm groß, während die Verdrahtungswiderstände Rpi, _w ire lediglich einige hundert Ohm betragen.

Untersuchungen der Anmelderin haben nun ergeben, dass aufgrund der balancierten Ansteuerung, das heißt, das erste und das zweite Anregungssignal sind derart erzeugt, dass sich Ladungen, welche an einer der ersten

Sensoreinrichtungen zuordenbaren parasitären Kapazität vorliegen, mit

Ladungen, welche an einer der zweiten Sensoreinrichtung zuordenbaren parasitären Kapazität vorliegen, über einen Ausgleichsignalpfad (außerhalb des ersten oder des zweiten Anregungssignalpfads) wenigstens teilweise

kompensieren, eine erhöhte Ansteuerungsirequenz möglich ist. Das bedeutet, es können mehr Ausleseimpulse pro Zeit eingekoppelt werden als konventionell.

In Fig. 9 und 10 sind Fehlerkurven dargestellt, die einen Linearitätsfehler über einen Neigungswinkel zeigen. Bei einer idealen Kennlinie ist die jeweilige Sensorkapazität direkt proportional zu einer Auslenkung, die in dem

vorliegenden Fall einem Kippwinkel entspricht. Aufgrund der parasitären Kapazitäten und Widerstände ergeben sich Abweichungen von dieser Linearität, die als Fehler in der Maßeinheit der Kapazität [aF] angezeigt sind. In der Fig. 9 sind nun 7 Fehlerkurven Fl bis F7 für unterschiedliche Anregungsfrequenzen zwischen 10 Kilohertz und einem Megahertz angedeutet. Zum Beispiel sind die jeweils betrachteten Anregungssignale Rechtecksignale mit einem Tastverhältnis von VI. Man erkennt, dass bei den Kurven Fl bis F4 der absolute Fehler bei weniger als zwei aF liegt. Bei höheren Frequenzen zeigt der Fehler jedoch stark an. Übliche Sensorkapazitäten betragen zwischen 40 und 80 fF. Die Fig. 9 zeigt den Fehler in bei einer nicht balancierten Ansteuerung der Sensoreinrichtungen aus Fig. 7. Das heißt, die beiden Sensoreinrichtungen IIA, IIB und 12A, 12B sind mit demselben Anregungssignal betrieben worden V _ex i=Vex2.

In der Fig. 10 ist nun der Fehler für eine balancierte Ansteuerung, das heißt Vexi= ^_ Vex2, wobei kein Offset angenommen wurde, für das in der Fig. 7

dargestellte Ersatzschaltbild berechnet worden. Es sind zehn Kurven Fl bis F10 für Anregungsfrequenzen zwischen 10 Kilohertz und 100 Megahertz angedeutet. Man erkennt, dass durch die balancierte Ansteuerung eine deutliche Reduktion des absoluten Fehlers in aF erfolgt. Im Vergleich zu Fig. 9 wurde der Fehler bei einem Megahertz (1MHz) Anregungsfrequenz auf weniger als 0,5 aF gebracht. Auch bei hohen Frequenzen, beispielsweise bei f=l Megahertz (F7) liegt der Fehler noch unter 0,5 aF. Man erkennt dadurch, dass die vorgeschlagene

Kompensation von parasitären Kapazitäten und Widerständen durch eine antisymmetrische Ansteuerung bzw. Ankopplung der Anregungssignale eine deutlich verbesserte Zeitkonstante für die Messungen ermöglicht. Das heißt es sind im Vergleich zum konventionellen Fall höhere Auslesefrequenzen möglich und somit kann auch ein höheres SNR erzielt werden. Untersuchungen der Anmelderin haben darüber hinaus ergeben, dass sich eine weitere Verbesserung erzielen lässt, wenn die Anregungssignale kurzzeitig überschwingen. Es ist wünschenswert, die in der Sensoranordnung vorliegenden Kapazitäten möglichst rasch zu laden, und diese mit Hilfe einer

Auswerteschaltung zu bestimmen. Das heißt, die ausgangsseitig der

Sensorkapazität vorliegenden Spannung soll schnell auf einen stationären Wert gebracht werden, der der Spannung des Anregungssignals entspricht. Dazu wird in der Regel ein Spannungssignal mit einem vorgegebenen Nommalspannungsverlauf als Anregungssignal über einen vorgegebenen

Anregungszeitraum eingekoppelt. Es ist dabei gewünscht, dass der

beispielsweise in der Fig. 1 mit V _ou ti und V _ou t2 am Ausgangsleitungsknoten der Sensorkapazitäten vorliegende Wert möglichst schnell einen stationären Wert einnimmt, der dem Nominalspannungswert entspricht. Um dies zu erzielen, kann vorübergehend - beispielsweise zu Beginn eines Anregungszeitraums - das Anregungssignal einen höheren Spannungswert haben als der

Nommalspannungsverlauf vorsieht. In der Folge erfolgt ein schnelleres Aufladen der Kapazitäten.

In der Fig. 11 sind zwei beispielhafte Formen für Anregungssignale dargestellt. In dem unteren Diagramm b) in der Fig. 11 ist ein Nommalspannungsverlauf Vexnorm angegeben, der über einen Anregungszeitraum T1+T2 konstant etwa 3,3 Volt beträgt. Beispielsweise ist die Anregungsfrequenz dann f=l/T, mit T=100ns 10 MHz. Dies führt zu einem Spannungsverlauf V _ou ti (vgl. Fig. l) wie er in dem oberen Diagramm a) der Fig. 11 angedeutet ist. Erst nach etwa 50

Nanosekunden schmiegt sich die Spannung an einen stationären Wert von Vexnorm =3,3 Volt an. Das heißt, der jeweilige Kondensator Ccsi ist erst dann vollständig geladen. Um die Ladezeit zu verringern, kann beispielsweise die in der unteren Fig. II b) dargestellte Signalform V' _ex i eingekoppelt werden. Dazu wird über einen ersten Zeitabschnitt Tl ein erheblich höherer Pegel, nämlich 15 Volt, angelegt, was zu einem schnellen Laden der Kapazität Ccsi führt.

Anschließend wird im Abschnitt T2 der Signalpegel V' _ex i auf dem nominalen Wert von 3,3 Volt gehalten. In der oberen Darstellung a) erkennt man in der Fig. 11, dass durch die hohe Spannung zu Beginn, also während des Abschnitts Tl Vouti bereits nach nur 5 Nanosekunden den nominalen Spannungswert von 3,3 Volt annimmt. Das heißt gegenüber dem konstanten Einkoppeln eines

Spannungssignals V _ex i reduziert sich die Zeit bis zum Annehmen eines

stationären Zustande deutlich. Das bedeutet, dass auch schneller die

akkumulierte Messladung erfasst werden kann. In der Fig. 12 ist ein stark vereinfachtes Ersatzschaltbild für eine dritte

Ausführungsform einer Sensoranordnung schematisch dargestellt. Es ist die erste Sensoreinrichtung 2 mit einer Sensorkapazität C2 und eine Zweite 3 mit der Sensorkapazität Cl angedeutet. Als Leitungswiderstände sind Widerstände Rl und R2 angedeutet. Die Widerstände Rl, R2 betragen beispielsweise 10

Kiloohm. Die Kapazitäten C3 und C4 sind über einen großen Widerstand R3, der beispielsweise 10 Megaohm beträgt, an Masse gekoppelt. Es wird jeweils der Leitungsknoten mit V _ou ti und V _ou t2 bezeichnet, an dem die jeweilige Spannung abgreifbar ist.

Die Fig. 13 zeigt den zeitlichen Verlauf des über den Widerstand R3 fließenden Stroms I (obere Darstellung a)). Das mittlere Diagramm b) zeigt zwei balancierte Anregungssignale V _ex i und V _ex 2, die invers zueinander sind. Im ersten

Zeitabschnitt Tl sind die Signale übersteuert, wie es in der Fig. 11 bereits angedeutet ist. Dadurch ergeben sich die in dem unteren Diagramm c)

dargestellten Spannungsverläufe an den Leitungsknoten für Vouti und V _ou t2. Man erkennt einerseits die Uberschwingung im Zeitbereich Tl der Anregungsperiode die in der Fig. 13 etwa 100 Nanosekunden beträgt und andererseits die balancierte Einkopplung von Anregungssignalen. Im Fall der Fig. 13 sind die Anregungssignale V _ex i, V _ex 2 für die beiden nur äußerst schematisch dargestellten Sensoreinrichtungen 2, 3 invers zueinander.

Es kann bei einem Verfahren zum Betrieben einer entsprechenden

Sensoranordnung, insbesondere eine Steuerung der Anregungssignale so erfolgen, dass ein gegenüber der Nominalspannung erhöhter Spannungswert für das Anregungssignal nur solange angelegt wird bis ausgangsseitig am jeweiligen Kondensator die Nominalspannung als Messspannung Vouti, V _ou t2 erreicht wird. Das heißt, der jeweilige Kondensator wird solange mit der zu messenden

Messladung aufgeladen bis V _ou ti und V _ou t2 bei 3,3 Volt liegen. Dadurch kann die Frequenz, mit der eine jeweilige Sensoreinrichtung ausgelesen wird, deutlich erhöht werden. Insgesamt kann durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eine Zeitkonstante, die sich aus parasitären Kapazitäten oder Widerständen ergibt und eine

Auslesefrequenz begrenzen, deutlich vermindert werden. Die Maßnahmen schaffen ferner einen verbesserten Betrieb von lithographischen Anlagen, bei denen mittels Aktoren optische Elemente bewegt werden müssen. Deren Position kann durch die hier dargestellten Sensoranordnungen schnell und

aufwandsgünstig ermittelt werden, so dass eine Ansteuerung der Aktoren ebenfalls verbessert wird. Es ergibt sich damit ein zeitlich effizienterer

Regelkreis zur Positionierung von optischen Elementen mit Hilfe von kapazitiven Sensoren und Aktoren.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Sensoranordnung

2, 3 kapazitive Sensoreinrichtung

4, 5 Ausleseeinrichtung

6, 7 Operationsverstärker

8 Steuereinrichtung

9 Leitungsknoten

10 Sensoranordnung

11, 12 differenzielle kapazitive Sensoreinrichtung

13 Basiselement

14 Strukturelement

15 Lagereinrichtung

16 Auswertelektronik

17 Kontakte

18, 19 Kondensatorlement (ortsfest)

20 Kondensatorlement (beweglich)

21 Analog-Digital- Wandler

22 Referenzpotenzialgenerator

23 differenzielle Operationsverstärker

24 differenzielle Ausleseeinrichtung

25 Steuereinrichtung

26 Zuleitungen

27 Ausgleichspfad

28, 29 Kondensatorelement (ortsfest)

30 Kondensatorelement (beweglich)

31 differenzielle Ausleseeinrichtung

100 Lithographieanlage

100A EUV-Lithographieanlage

102 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem

104 Projektions System

106A Strahlungsquelle, EUV- Lichtquelle 108A EUV- Strahlung

110 Spiegel

112 Spiegel

114 Spiegel

116 Spiegel

118 Spiegel

120 Photomaske

122 Wafer

124 optische Achse des Projektionssystems

136 Spiegel

M1-M6 Spiegel

137 Vakuum- Gehäuse

Ci Integrationskondensator

Ccsi Sensorkapazität

CLSI, CRS I parasitäre Kapazität

CCSI Sensorkapazität

CLS2, CRS2 parasitäre Kapazität

CcS3 Sensorkapazität

CLS3, CRS3 parasitäre Kapazität

CcS4 Sensorkapazität

CLS4, CRS4 parasitäre Kapazität

Cpl, päd Kapazität

F1 - F10 Fehlerkurven

GND Masse

MP Spiegelplatte

Rpl,MP Widerstand

Rpl,wire Widerstand

Rpl, päd Widerstand

Rl,R2,R3 Widerstand

Si, S2 Schalter

Vbias Off set- Potenzial Vexl, Vex2 Anregungssignal

Vdoutl Auslesesignal

Vd ₀ ut2 Auslesesignal

vss Referenzpotenzial

V _re f Referenzpotenzial

V _ex Anregungssignal

Vexnorm nominelles Anregungssignal

Voutl, Vout2 Kondensatorspannung