WO2010094658A1 - Monitoring of tiltable mirrors - Google Patents

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WO2010094658A1
WO2010094658A1 PCT/EP2010/051876 EP2010051876W WO2010094658A1 WO 2010094658 A1 WO2010094658 A1 WO 2010094658A1 EP 2010051876 W EP2010051876 W EP 2010051876W WO 2010094658 A1 WO2010094658 A1 WO 2010094658A1
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mirrors
detection
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PCT/EP2010/051876
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Jan Horn
András G. MAJOR
Christian Kempter
Ulrich Bihr
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Carl Zeiss Smt Ag
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Abstract

The present invention relates to a device and a corresponding method for monitoring the orientation of at least one mirror (4), in particular a plurality of mirrors in a mirror field, such as can be used in a projection exposure system for microlithography. According to the invention, a detection device (1) for detecting the light reflected by the mirror is provided, wherein a pattern source (2) is disposed, which can provide a pattern (3) with space- and/or time-variable light sources, said pattern being mirrored by the at least one mirror on the detection device. The orientation of the mirror can be determined based on the mirrored image detected by the detection device.

Description

MONITORING VON KIPPBAREN SPIEGELN MONITORING OF TILTING MIRRORS
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegend Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung bzw. Ermittlung der Orientierung oder Positionierung mindestens eines Spiegels, insbesondere einer Vielzahl von Spiegeln mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des von dem oder den Spiegeln reflektierten Lichts sowie eine Projektionsbelichtungsanlage, in der eine derartige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren eingesetzt werden.The present invention relates to a device and a method for monitoring or determining the orientation or positioning of at least one mirror, in particular a plurality of mirrors with a detection device for detecting the reflected light from the mirror or mirrors and a projection exposure apparatus in which such a device and a corresponding method can be used.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithografie werden aufgrund der geforderten Auflösung immer kleinerer Strukturen zunehmend Systeme entwickelt, die Lichtwellenlängen im Vakuum-Ultraviolett-Bereich (VUV) oder im Bereich von extrem ultraviolettem Licht (EUV) einsetzen. Bei diesen Systemen wird die Verwendung von sogenannten Micro Mirror Arrays MMA 's (Mikrospiegelfelder) mit einer Vielzahl von kleinen kippbaren Spiegeln mit einer Anzahl von bis zu einigen Millionen Spiegeln zur Einstellung einer flexiblen Beleuchtung in Betracht gezogen. Aber auch in Projektionsbelichtungsanlagen, die andere Lichtwellenlängen verwenden, kommen bereits mikromechanische oder mikroelektromechanische Einheiten mit verstellbaren Spiegeln zum Einsatz.In microlithography projection exposure systems, systems requiring light wavelengths in the vacuum ultraviolet (VUV) or extreme ultraviolet (EUV) range are being increasingly developed due to the required resolution of increasingly smaller structures. These systems contemplate the use of so-called Micro Mirror Arrays MMA's (Micro Mirror Panels) having a plurality of small tiltable mirrors with a number of up to several million mirrors for setting flexible illumination. However, micromechanical or microelectromechanical units with adjustable mirrors are also used in projection exposure systems which use other wavelengths of light.
Diese verstellbaren, meist um eine oder zwei z. B. senkrecht zueinander orientierte Achsen kippbaren Spiegel müssen definiert in ihrer Orientierung eingestellt werden, so dass eine entsprechende Überwachung der Orientierung bzw. eine Regelung der Ausrichtung der Spiegel, bei der die tatsächliche Positionierung als Eingangsparameter in die Regelung eingeht, nötig sind.These adjustable, usually by one or two z. B. perpendicular to each other oriented axes tiltable mirror must be set defined in their orientation, so that a corresponding monitoring of the orientation or a regulation of the orientation of the mirror, in which the actual positioning as an input parameter enters the scheme, are necessary.
Entsprechend gibt es bereits Überlegungen, wie das Monitoring von entsprechenden Spiegeln realisiert werden kann. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, durch eine Beleuchtung der Spiegel mit einer separaten Messstrahlung zusätzlich zum Arbeitslicht der Projektionsbelichtungsanlage und entsprechende Erfassung des reflektierten Lichts die Orientierung der Spiegel zu bestimmen. Beispiele hierfür sind in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 005 875 Al bzw. der WO 2008/09695 A2 beschrieben. Allerdings erfordert eine entsprechende Vorrichtung eine aufwändige Optik und Sensorik, um die Orientierung der Spiegel bestimmen zu können.Accordingly, there are already considerations as to how the monitoring of corresponding mirrors can be realized. For example, it has been proposed by illuminating the mirror with a separate measuring radiation in addition to the working light of the projection exposure apparatus and corresponding detection of the reflected light, the orientation of the To determine the mirror. Examples of this are described in German Patent Application DE 10 2007 005 875 A1 or WO 2008/09695 A2. However, a corresponding device requires complex optics and sensors in order to be able to determine the orientation of the mirrors.
Neben dem apparativen Aufwand spielt für eine effektive Überwachung der Spiegelpositionen auch die erforderliche Messzeit eine wesentliche Rolle, um schnell schaltbare und dynamische Systeme bilden zu können.In addition to the expenditure on equipment, the required measurement time also plays an essential role for the effective monitoring of the mirror positions in order to be able to form rapidly switchable and dynamic systems.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Orientierung bzw. Positionierung mindestens eines Spiegels, vorzugsweise einer Vielzahl von Spiegel in einem Spiegelfeld bereitzustellen, bei welchem die Position der Spiegel schnell und effektiv erfasst werden kann und wobei die entsprechende Vorrichtung einfach herstellbar und einfach betreibbar sein soll. Darüber hinaus soll die Vorrichtung und das entsprechende Verfahren eine ausreichende Genauigkeit der Positionserfassung gewährleisten.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for monitoring the orientation or positioning of at least one mirror, preferably a plurality of mirrors in a mirror array, in which the position of the mirror can be detected quickly and effectively and wherein the corresponding device easy to produce and easy to operate. In addition, the device and the corresponding method should ensure sufficient accuracy of the position detection.
TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren, wie nachfolgend beschrieben. Gegenstand ist weiterhin eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, in welcher das entsprechende Verfahren und die Vorrichtung eingesetzt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a device having the features of claim 1 and a corresponding method, as described below. Subject is also a projection exposure system for microlithography, in which the corresponding method and apparatus are used. Advantageous embodiments are the subject of the following description and / or the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung geht anders als die bisherigen Ansätze, die allein eine Analyse und Auswertung des reflektierten Lichts zur Bestimmung der Position der Spiegel durchführen, dahin, bereits auf der Beleuchtungsseite keine homogene Beleuchtung des oder der Spiegel vorzusehen, sondern ein Muster bereitzustellen, welches durch den oder die Spiegel in eine entsprechende Erfassungseinrichtung abgebildet wird. Das Muster kann hierbei räumlich und / oder zeitlich veränderliche Lichtquellen aufweisen, so dass insbesondere bei Kenntnis des ursprünglichen Musters ein Vergleich des gespiegelten Lichts mit dem ursprünglichen Muster und/oder die Erfassung und Auswertung des an dem oder den Spiegeln reflektierten Lichts der Muster Rückschlüsse auf die Orientierung des Spiegels erlaubt.The present invention is unlike the previous approaches, which perform only an analysis and evaluation of the reflected light to determine the position of the mirror, to provide already on the lighting side no homogeneous illumination of the mirror or mirrors, but to provide a pattern which or the mirror is imaged into a corresponding detection device. The pattern can be spatial and / or temporally variable light sources, so that in particular with knowledge of the original pattern, a comparison of the mirrored light with the original pattern and / or the detection and evaluation of the light reflected on the mirrors or the light of the pattern allows conclusions about the orientation of the mirror.
Die Musterquelle, die das entsprechende Muster bereitstellt, kann in unterschiedlicher Art und Weise realisiert werden. Beispielsweise ist vorstellbar, dass das Muster auf einem Blatt Papier oder einem sonstigen Träger, wie einer Leinwand, gedruckt ist oder auf einem Bildschirm oder Monitor, wie zum Beispiel einem TFT-Bildschirm oder dergleichen, dargestellt wird. Außerdem kann eine Vielzahl einzelner separater Leuchtmittel in einer entsprechenden Anordnung ein Muster erzeugen. Hier sind beispielsweise Leuchtdiodenfelder (LED-Arrays) oder andere Strukturen mit entsprechenden Leuchtmitteln vorstellbar. Entsprechend kann also das Muster durch aktive Lichtquellen und/oder durch passive Lichtquellen gebildet sein, bei denen Beleuchtungslicht lediglich entsprechend reflektiert wird. Somit wird für die vorliegende Anmeldung unter dem Begriff Lichtquelle jeder einzelne Punkt eines sich über eine Fläche erstreckenden Musters gesehen, welcher Licht ausstrahlt, um auf dem oder den zu überwachenden Spiegeln reflektiert zu werden. Dabei kann die ausgestrahlte Lichtintensität natürlich im Extremfall auch auf oder zumindest in die Nähe eines Nullwerts abfallen, so dass also kein Licht reflektiert wird.The pattern source providing the corresponding pattern can be realized in different ways. For example, it is conceivable that the pattern is printed on a sheet of paper or other support, such as a screen, or displayed on a screen or monitor, such as a TFT screen or the like. In addition, a plurality of individual separate bulbs in a corresponding arrangement produce a pattern. Here, for example, light emitting diode arrays (LED arrays) or other structures with corresponding bulbs are conceivable. Accordingly, therefore, the pattern may be formed by active light sources and / or by passive light sources, in which illumination light is reflected only correspondingly. Thus, for the purposes of the present application, the term light source is any single point of a surface-extending pattern which emits light to be reflected on the mirror (s) to be monitored. Of course, in extreme cases, the emitted light intensity can also drop to or at least near a zero value, so that no light is reflected.
Der Begriff des Lichts wird ganz allgemein als Begriff für elektromagnetische Strahlung verwendet.The term light is generally used as a term for electromagnetic radiation.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Muster weisen über die Musterfläche unterschiedliche Lichtquellen auf, so dass sich entsprechend räumlich variable bzw. unterschiedliche Lichtquellen ergeben, die letztendlich das entsprechende Muster erzeugen.The patterns used in the present invention have different light sources over the pattern surface, so that correspondingly spatially variable or different light sources result, which ultimately produce the corresponding pattern.
Neben einer räumlichen Verteilung unterschiedlicher Lichtquellen zur Erzeugung eines Musters kann auch eine zeitliche Variabilität der Lichtquellen bzw. Veränderung der Lichtquellen vorgesehen sein, so dass sich das Muster mit der Zeit ändert. Dies ist insbesondere bei der Darstellung der Muster durch Bildschirme oder aktive Lichtquellen und dergleichen möglich.In addition to a spatial distribution of different light sources for generating a pattern, it is also possible to provide a temporal variability of the light sources or a change in the light sources, with the result that the pattern changes over time. This is particularly possible in the representation of the patterns by screens or active light sources and the like.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass aufgrund des vorgegebenen Musters entsprechend der Spiegelstellung unterschiedliche, gespiegelte Abbildungen bzw. Lichtintensitäten des gespiegelten Musters in einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des vom Spiegel reflektierten Lichts feststellbar sind. Durch die Abhängigkeit des erfassten, vom Spiegel reflektierten Lichts von der Spiegelstellung, kann insbesondere bei Kenntnis des Ausgangsmusters auf die Spiegelstellung zurückgeschlossen werden. Alternativ gibt ein entsprechendes Muster auch die Möglichkeit anhand Veränderungen des erfassten Lichts Spiegelbewegungen zu überwachen und aus der Verfolgung der Spiegelbewegung auf die Position und/oder Ausrichtung des Spiegels zu schließen. Durch die Spiegelung eines Musters wird im Vergleich zu Verfahren mit homogener Beleuchtung die Auswertung des gespiegelten Lichts einfacher bzw. effektiver und die Position und/oder Ausrichtung des Spiegels kann exakter bestimmt werden. Hierbei werden die Begriffe Position, Orientierung und Ausrichtung synonym verwendet und definieren allgemein, dass die eindeutige dreidimensionale Bestimmtheit der Anordnung bei maximal 6 Bewegungsfreiheitsgraden gemeint ist. Bei geringerer Anzahl von Bewegungsfreiheitsgraden, z.B. Möglichkeit der Verkippung lediglich um eine Achse, wird entsprechend nur der Verkippwinkel gemeint, so dass auch dieser synonym für Position und Ausrichtung verwendet wird.The basic principle of the present invention is that due to the given pattern corresponding to the mirror position different, mirrored images or Light intensities of the mirrored pattern in a detection device for detecting the reflected light from the mirror are detectable. Due to the dependence of the detected, reflected by the mirror light from the mirror position, can be deduced in particular with knowledge of the output pattern on the mirror position. Alternatively, a corresponding pattern also gives the possibility to monitor mirror movements based on changes in the detected light and to deduce the position and / or orientation of the mirror from the tracking of the mirror movement. By mirroring a pattern, the evaluation of the reflected light becomes easier or more effective and the position and / or orientation of the mirror can be more accurately determined compared to homogeneous illumination methods. Here, the terms position, orientation and orientation are used interchangeably and generally define that the unique three-dimensional determination of the arrangement at a maximum of 6 degrees of freedom of movement is meant. With a smaller number of degrees of freedom of movement, for example the possibility of tilting only about one axis, only the tilt angle is accordingly meant, so that this too is used interchangeably for position and orientation.
Insbesondere kann für die Analyse bzw. Auswertung des gespiegelten Lichts eine entsprechende Auswerteeinheit, insbesondere mehrere, automatisierte Auswerteeinheiten, vorzugsweise auf Basis einer elektronischen Datenverarbeitung vorgesehen werden, die aus der Information über das zu spiegelnde Ursprungsmuster und/oder der Information des von der Erfassung seinrichtung erfassten, reflektierten Lichts eine absolute oder relative Position des oder der Spiegel bestimmen kann.In particular, a corresponding evaluation unit, in particular a plurality of automated evaluation units, preferably based on electronic data processing, can be provided for the analysis or evaluation of the reflected light, which information is acquired from the information about the original pattern to be mirrored and / or the information collected by the detection device , reflected light can determine an absolute or relative position of the mirror or mirrors.
Die Erfassungseinrichtung kann hierbei durch verschiedene Einrichtungen gebildet sein oder diese umfassen, wie beispielsweise eine oder mehrere Schwarzweißkameras mit oder ohne Farbfilter, eine oder mehrere Farbkameras bzw. diesen digitalen Kameras zugrunde liegenden Sensoren, wie Charge coupled device CCD (ladungsgekoppelte Bauelement)-Sensoren, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)-Sensoren (komplementäre Metalloxyd- Halbleiter-Sensoren) oder allgemein Fotodioden. Die Auswahl einer entsprechenden Erfassungseinrichtung hängt von der genauen Ausgestaltung der entsprechenden Messvorrichtung und des Messverfahrens ab.In this case, the detection device can be formed by or include various devices, such as one or more black-and-white cameras with or without color filters, one or more color cameras or sensors based on these digital cameras, such as charge coupled device CCDs, CMOS (Complementary metal oxide semiconductor) sensors (complementary metal oxide semiconductor sensors) or photodiodes in general. The selection of a corresponding detection device depends on the exact configuration of the corresponding measuring device and the measuring method.
So kann beispielsweise das musterbasierte Monitoringverfahren bzw. -System nach einer ersten Ausführungsvariante so ausgestaltet werden, dass lediglich die Lichtintensitäten verschie- dener Lichtquellen des Musters im Bezug auf einen oder mehrere bestimmte Spiegel ausgewertet werden, um eine absolute Position des oder der Spiegel zu ermitteln. Bei einer derartigen Ausführungsvariante kann die Erfassungseinrichtung, zum Beispiel in Form einer Kamera eine Optik aufweisen, die so hergerichtet ist, dass der oder die zu überwachenden Spiegel scharf in den Bildbereich der Erfassungseinrichtung abgebildet werden, d. h. die Kamera auf die Spiegel fokussiert wird. Entsprechend wird die definierte Abbildung von Spiegel auf Erfassung seinrichtung insbesondere durch die Fokussierung einer Kamera auf die Spiegel erreicht, so dass der oder die Spiegel eindeutig in der Erfassungseinrichtung abgebildet werden. Dadurch ist gewährleistet, dass jedem Spiegel ein definierter Bildbereich der Kamera zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass ein oder mehrere Pixel eines entsprechenden Bildsensors definiert einem Spiegel von beispielsweise mehreren Spiegeln eines Spiegelfeldes zugeordnet sind. Durch die Ermittlung von Messwerten für die erfassten Lichtintensitäten im Bildbereich von räumlich unterschiedlichen Lichtquellen des Musters kann die entsprechende absolute Position des Spiegels ermittelt werden. Beispielsweise können mehrere Lichtquellen eines Musterbereichs, welcher durch einen Spiegel auf einen definierten Bildbereich der Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, nacheinander leuchten. Dies bedeutet, dass die räumlich unterschiedlichen Lichtquellen des Musters bei konstanter Spiegelorientierung in dem vorgegebenen Bildbereich der Erfassungseinrichtung auf Grund der verschiedenen geometrischen Verhältnisse unterschiedliche Lichtintensitäten erzeugen, auch wenn die räumlich unterschiedlichen Lichtquellen gleiche Lichtintensitäten aufweisen. Aus diesen Messwerten lässt sich dann die Orientierung des Spiegels zumindest bezüglich der Verkippung um zwei Drehachsen ermitteln.For example, according to a first embodiment, the pattern-based monitoring method or system can be configured so that only the light intensities differ. the light sources of the pattern with respect to one or more specific mirrors are evaluated to determine an absolute position of the mirror or mirrors. In such an embodiment, the detection device, for example in the form of a camera, may have an optical system that is prepared so that the mirror or mirrors to be monitored are imaged sharply into the image area of the detection device, ie the camera is focused on the mirrors. Accordingly, the defined image from mirror to detection device is achieved, in particular, by focusing a camera on the mirrors so that the mirror or mirrors are clearly imaged in the detection device. This ensures that each mirror is assigned a defined image area of the camera. This means that one or more pixels of a corresponding image sensor defined are associated with a mirror of, for example, a plurality of mirrors of a mirror field. By determining measured values for the detected light intensities in the image area of spatially different light sources of the pattern, the corresponding absolute position of the mirror can be determined. For example, a plurality of light sources of a pattern area, which is mirrored by a mirror onto a defined image area of the detection device, can illuminate successively. This means that the spatially different light sources of the pattern with constant mirror orientation in the predetermined image area of the detection device generate different light intensities due to the different geometrical conditions, even if the spatially different light sources have the same light intensities. From these measured values, the orientation of the mirror can then be determined at least with respect to the tilt about two axes of rotation.
Für eine derartige Vorgehensweise kann anstelle räumlich unterschiedlicher Lichtquellen mit gleicher Lichtwellenlänge bzw. gleichen Lichtwellenlängenbereichen und gleicher oder unterschiedlicher Strahlungsintensität, die lediglich nacheinander geschaltet werden, auch ein Muster Verwendung finden, bei welchem als räumlich unterschiedliche Lichtquellen solche mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen bzw. Lichtwellenlängenbereichen eingesetzt werden. Beispielsweise können Leuchtdioden in einem Leuchtdiodenfeld eingesetzt werden, die im grünen Lichtwellenlängenbereich, im blauen Lichtwellenlängenbereich und im roten Lichtwellenlängenbereich Licht abstrahlen. Bei Verwendung einer Farbkamera bzw. mehrerer Schwarzweißkameras mit entsprechenden Farbfiltern können für die verschieden farbigen Lichtquellen die entsprechenden Intensitäten in der Erfassungseinrichtung ermittelt werden, so dass wiederum unterscheidbare Messwerte vorliegen. Entsprechend lassen sich wiederum für die örtlich unterschiedlichen Lichtquellen die von der Erfassungseinrichtung erfassten Daten für das reflektierte Licht bestimmen und somit die Spiegelstellung berechnen.For such an approach, instead of spatially different light sources with the same wavelength of light or same wavelength range and same or different radiation intensity, which are only switched sequentially, find a pattern in which are used as spatially different light sources with different wavelengths of light or wavelength ranges. For example, light-emitting diodes can be used in a light-emitting diode array which emit light in the green light wavelength range, in the blue light wavelength range and in the red light wavelength range. When using a color camera or a plurality of black-and-white cameras with corresponding color filters, the corresponding intensities in the detection device can be determined for the differently colored light sources, so that again distinguishable measured values are present. Correspondingly, they can be for the locally different light sources determine the data collected by the detection device for the reflected light and thus calculate the mirror position.
Nach einer zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann anstelle von Berechnungen auf Basis der ermittelten Lichtintensitäten auch ein direkter Musterabgleich erfolgen. Dies bedeutet, dass eine Zuordnung des gespiegelten Musters oder der gespiegelten Muster , d. h. dem Bild oder den Bildern in der Erfassungseinrichtung, zu dem ursprünglichen Muster erfolgt, wobei durch die entsprechende Zuordnung die Feststellung der Orientierung bzw. Positionierung des Spiegels möglich ist. Bei dieser zweiten Ausführungsvariante kommt es also insbesondere auch darauf an, dass das Muster im Bild der Erfassungseinrichtung erkennbar ist. Entsprechend kann eine Erfassungseinrichtung, wie eine Kamera, mit der entsprechenden Optik so eingestellt werden, dass das Muster scharf abgebildet werden kann. Folglich kann nach dieser Variante auf das zu spiegelnde Muster fokussiert werden oder die Optik wird so eingestellt, dass sowohl der oder die Spiegel als auch das zu spiegelnde Muster scharf abgebildet werden. Entsprechend kann auch auf einen Zwischenbereich fokussiert werden. Um eine scharfe Abbildung von sowohl gespiegeltem Muster als auch Spiegeln in der Erfassungseinrichtung zu ermöglichen, kann eine ausreichend hohe Schärfentiefe zur scharfen Abbildung des Objektraums, also von Spiegel und zu spiegelndem Muster, bei der Optik der Erfassungseinrichtung vorgesehen sein.According to a second embodiment of the present invention, instead of calculations on the basis of the determined light intensities, a direct pattern matching can also take place. This means that an assignment of the mirrored pattern or the mirrored pattern, i. H. the image or images in the detection device, to the original pattern, whereby the determination of the orientation or positioning of the mirror is possible by the corresponding assignment. In this second embodiment variant, therefore, it is particularly important that the pattern in the image of the detection device is recognizable. Accordingly, a detection device, such as a camera, can be set with the corresponding optics so that the pattern can be sharply imaged. Consequently, according to this variant, it is possible to focus on the pattern to be mirrored, or the optics are adjusted such that both the mirror or mirrors and the pattern to be mirrored are sharply imaged. Accordingly, it is also possible to focus on an intermediate area. In order to enable a sharp imaging of both mirrored patterns and mirrors in the detection device, a sufficiently high depth of field for sharply imaging the object space, ie the mirror and the specular pattern, can be provided in the optics of the detection device.
Nach beiden Ausführungsvarianten kann die Erfassungseinrichtung so ausgebildet sein, dass lediglich ein Erfassungspunkt der Erfassungseinrichtung, also beispielsweise ein Pixel der Kamera, einem Spiegel zugeordnet ist, so dass der Erfassungspunkt für den betreffenden Spiegel das reflektierte Licht detektiert. Somit ist das vorgestellte Monitoringsystem gut für die Überwachung einer Vielzahl von Spiegeln geeignet, da die Anzahl der zu überwachenden Spiegel nur durch die Pixelzahl der Erfassungseinrichtung beschränkt ist bzw. in einfacher Weise eine hohe Zahl von Spiegeln überwacht werden kann.According to both embodiments, the detection device may be configured such that only one detection point of the detection device, that is, for example, a pixel of the camera, is assigned to a mirror, so that the detection point for the respective mirror detects the reflected light. Thus, the presented monitoring system is well suited for monitoring a plurality of mirrors, since the number of mirrors to be monitored is limited only by the number of pixels of the detector or in a simple manner, a high number of mirrors can be monitored.
Im Folgenden wird für einen entsprechenden Erfassungspunkt der Erfassungseinrichtung synonym der Begriff Pixel verwendet.In the following, the term pixel will be used interchangeably for a corresponding detection point of the detection device.
Darüber hinaus ist es auch möglich, dass jedem Spiegel mehrere Pixel der Erfassungseinrichtung zugeordnet sind, beispielsweise mindestens 9 Pixel, vorzugsweise mindestens 16 Pixel oder höchst vorzugsweise 25 Pixel. Damit kann die entsprechende Auflösung erhöht werden oder bestimmte Muster oder Musterabgleichsverfahren verwendet werden.In addition, it is also possible for each mirror to have a plurality of pixels associated with the detection device, for example at least 9 pixels, preferably at least 16 pixels or most preferably 25 pixels. Thus, the corresponding resolution can be increased or certain patterns or pattern matching methods can be used.
Die Muster, die von der Musterquelle bereitgestellt werden, und die entsprechenden Musterabgleichsverfahren können von unterschiedlicher Art sein. Neben Mustern mit aktiven und/oder passiven Lichtquellen, wie bereits vorher angesprochen, können die Muster Lichtquellen mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereichen oder Lichtquellen mit Licht der gleichen Lichtwellenlängen aufweisen. Bei Lichtquellen mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge können die entsprechenden Lichtquellen bestimmten Positionen im Muster zugeordnet sein oder gleichmäßig über das Muster verteilt sein. Insbesondere kann die Strahlungsintensität der Lichtquellen über das Muster variieren, wobei eine kontinuierliche oder schrittweise Variation der Intensität möglich ist. Insbesondere können die Lichtquellen auch zu entsprechenden Gruppen zusammen gefas st sein und hierbei sektoral in dem Muster angeordnet sein. Daneben ist auch eine periodische, gitterartige Anordnung denkbar. Bei periodischer Anordnung der Lichtquellen kann eine Anordnung gemäß einer Sinus-Welle vorgesehen sein.The patterns provided by the pattern source and the corresponding pattern matching methods may be of different types. In addition to patterns with active and / or passive light sources, as already mentioned above, the patterns can have light sources with light of different wavelengths or wavelength ranges or light sources with light of the same wavelengths of light. For light sources having different wavelengths of light, the corresponding light sources may be associated with certain positions in the pattern or evenly distributed throughout the pattern. In particular, the radiation intensity of the light sources can vary over the pattern, with continuous or stepwise variation of the intensity being possible. In particular, the light sources can also be combined into corresponding groups together and in this case arranged in a sectoral manner in the pattern. In addition, a periodic, grid-like arrangement is conceivable. With a periodic arrangement of the light sources, an arrangement in accordance with a sine wave can be provided.
Die entsprechende Gestaltung des Musters hinsichtlich der Lichtintensität kann Lichtquellen mit Licht einer einzigen Lichtwellenlänge oder eines Lichtwellenlängenbereichs (weißes Licht) betreffen oder jeweils für Lichtquellen unterschiedlicher Lichtwellenlängen oder Lichtwellenlängenbereiche vorgesehen sein. Hierbei können insbesondere die Veränderungen des Musters entlang den x- und y-Richtungen der Musterfläche für jeweils eine Lichtwellenlänge bzw. einen Lichtwellenlängenbereich vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Lichtintensität einer ersten Wellenlänge, beispielsweise im rotem Frequenzbereich, kontinuierlich oder schrittweise in der x-Richtung des Flächenmusters verändert werden, während in der y- Richtung die Lichtintensität eines zweiten Wellenlängenbereichs, beispielsweise von grünem Licht, verändert wird. Die Veränderung kann hierbei entweder eine kontinuierliche oder schrittweise Zu- oder Abnahme der Lichtintensität oder eine periodische Veränderung, wie beispielsweise entsprechend einer stehenden Sinus-Welle vorliegen. Neben einer stehenden Sinus-Welle oder anderen periodischen Veränderungen können bei zeitlich veränderlichen Mustern auch entsprechende über das Muster laufende Wellen realisiert werden.The corresponding design of the pattern with regard to the light intensity may relate to light sources with light of a single wavelength of light or of a range of light wavelengths (white light) or may be provided in each case for light sources of different wavelengths of light or wavelengths of light. In this case, in particular the changes of the pattern along the x and y directions of the pattern surface can be provided for one light wavelength or one light wavelength range, respectively. For example, the light intensity of a first wavelength, for example in the red frequency range, can be changed continuously or stepwise in the x-direction of the surface pattern, while in the y-direction the light intensity of a second wavelength range, for example of green light, is changed. The change here can be either a continuous or incremental increase or decrease in the light intensity or a periodic change, such as corresponding to a standing sine wave. In addition to a standing sine wave or other periodic changes, corresponding patterns that vary with time can also be used to realize corresponding waves that propagate through the pattern.
Insbesondere kann neben einem direkten Mustervergleich zwischen bereitgestelltem Muster und reflektiertem Muster sowie der Nutzung des Einflusses der Reflexionsbedingungen auf die Veränderung des reflektierten Musters zum bereitgestellten Muster zur Bestimmung der Verkippung eines Spiegels auch die phasenmessende Deflektometrie eingesetzt werden, bei welcher die Phase eines periodischen Musters, beispielsweise eines sinus- oder kosinusförmi- gen Intensitäts- oder Helligkeits Verlaufs, im Zusammenhang mit der örtlichen und/oder zeitlichen Veränderung des Musters verwendet wird, um auf den Reflexionswinkel und somit die Orientierung und Ausrichtung eines Spiegels zu schließen, der zur Spiegelung des Musters verwendet wird. Das Prinzip beruht hierbei darauf, dass je nach Kippwinkel des Spiegels ein anderer Reflexionswinkel vorliegt, unter welchem ein Bereich des Musters in einer Erfassungseinrichtung, z.B. einer Kamera, abgebildet wird. Bei einer zeitlichen und/oder örtlichen Veränderung des Musters bzw. der Erfassungseinrichtung kann bei mehreren Messwerten (Erfassungen) oder Bildern, in denen das reflektierte Muster erfasst wird, zurück gerechnet werden, welche Kipporientierung des Spiegels vorliegt. Hierzu genügt im einfachsten Falle ein eindimensionaler periodischer Graustufenverlauf, beispielsweise in einer Sinus- bzw. Kosinusform. Dieser kann im Muster, beispielsweise durch einen TFT-Bildschirm, zunächst als in X-Richtung laufende Welle erzeugt werden, um eine Orientierung bzw. Verkippung des Spiegels in X-Richtung zu ermitteln, und anschließend kann das periodische Muster in Y- Richtung dargestellt werden, um eine Verkippung in Y-Richtung zu ermitteln.In particular, in addition to a direct pattern comparison between provided pattern and reflected pattern and the use of the influence of the reflection conditions on the change of the reflected pattern to the provided pattern for determining the tilt of a mirror can also be applied to the phase-measuring deflectometry, in which the phase of a periodic pattern, for example a sinusoidal or cosinusoidal intensity or brightness curve, in connection with the local and / or or temporal variation of the pattern is used to infer the angle of reflection and thus the orientation and orientation of a mirror used to mirror the pattern. The principle here is based on the fact that, depending on the tilt angle of the mirror, there is another reflection angle below which a region of the pattern is imaged in a detection device, for example a camera. In the case of a temporal and / or local change of the pattern or of the detection device, in the case of a plurality of measured values (acquisitions) or images in which the reflected pattern is detected, it is possible to calculate back what tilt orientation of the mirror is present. For this purpose, in the simplest case, a one-dimensional periodic gray scale profile, for example in a sine or cosine form, is sufficient. This can be generated in the pattern, for example by a TFT screen, first as an X-directional wave to determine an orientation or tilt of the mirror in the X direction, and then the periodic pattern in the Y direction can be displayed to determine a tilt in the Y direction.
Anstelle der eindimensionalen Form des periodischen Musters, welches zeitlich veränderlich in Art einer Welle über einen Bildschirm laufen kann, auf dem das Muster angezeigt wird, kann auch eine zweidimensionale phasenmessende Deflektometrie angewandt werden, bei welcher beispielsweise ein Graustufenverlauf vorliegt, bei dem jeweils ein Sinus- bzw. Kosinus-Muster in X- und Y-Richtung miteinander überlagert sind.Instead of the one-dimensional shape of the periodic pattern, which can run temporally variable in the manner of a wave over a screen on which the pattern is displayed, a two-dimensional phase-measuring deflectometry can be applied, in which, for example, a gray scale profile is present, in each case a sine wave or cosine patterns in the X and Y directions are superposed with each other.
Neben dem zweidimensionalen Graustufenmuster mit Periode in zwei unabhängigen Raumrichtungen, also X- und Y-Richtung, mit Helligkeits- oder Intensitätsunterschieden können die periodischen Muster, wie beispielsweise Sinus und Kosinusverläufe, auch mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen erzeugt werden, so dass beispielsweise in X-Richtung ein periodisches Muster mit grünem Licht und in Y-Richtung ein periodisches Muster mit rotem Licht erzeugt wird. Durch eine zweidimensionale, phasenmessende Deflektometrie aufgrund eines zweidimensionalen Graustufernverlaufs oder einer entsprechenden zweidimensionalen Farbcodierung kann die Messzeit durch gleichzeitige Vermessung der X- und Y- Verkippung deutlich reduziert werden. Für die Auswertung bei der phasenmessenden Deflektometrie muss ein Gleichungs System mit mehreren Unbekannten gelöst werden. Voraussetzung hierfür ist, dass mehrere Erfassungen, also Bilder des reflektierten Musters aufgenommen werden, um aus diesen erfassten Intensitätsverläufen auf die Kippwinkel des Spiegels zurückzurechnen. Für eine zweidimensionale phasenmessende Deflektometrie mit Kosinusverläufen in den unabhängigen Raumrichtungen x und y benötigt man beispielsweise fünf Bilder (Erfassungen), um die Ausrichtung und Position des Spiegels bestimmen zu können. Neben diesem ersten Parameter, der sowohl für die Anzahl der erforderlichen Bilder (Erfassungen) als auch für die unterschiedlichen Phasen in einer ersten Richtung, bzw. der x-Richtung steht, kann ein zweiter Parameter gewählt werden, der die unterschiedlichen Phasen in der zweiten Raumrichtung, nämlich der y-Richtung repräsentiert.In addition to the two-dimensional gray scale pattern with period in two independent spatial directions, ie X and Y direction, with brightness or intensity differences, the periodic patterns, such as sine and cosine curves, can also be generated with different wavelengths of light, so that, for example, in the X direction periodic pattern with green light and in Y-direction a periodic pattern with red light is generated. By a two-dimensional, phase-measuring deflectometry due to a two-dimensional Graustufernverlaufs or a corresponding two-dimensional color coding, the measurement time can be significantly reduced by simultaneous measurement of the X and Y tilting. For the evaluation in phase-measuring deflectometry, an equation system with several unknowns has to be solved. The prerequisite for this is that multiple acquisitions, that is to say images of the reflected pattern, are recorded in order to recalculate the tilt angles of the mirror from these recorded intensity progressions. For a two-dimensional phase-measuring defektometry with cosine curves in the independent spatial directions x and y, for example, five images (acquisitions) are required in order to be able to determine the orientation and position of the mirror. In addition to this first parameter, which stands for the number of required images (acquisitions) as well as for the different phases in a first direction, or the x-direction, a second parameter can be selected that covers the different phases in the second spatial direction , that represents the y-direction.
Um eine gewünschte Auswertung vornehmen zu können ist es vorteilhaft die Parameter in geeigneter Weise zu wählen. Beispielsweise ist es vorteilhaft die Anzahl der Bilder (Erfassungen) höher zu wählen als den Mindestwert, um bei den Messungen eingebrachte Abweichungen auf Grund von Ungenauigkeiten des Musters beziehungsweise der Erfassungseinrichtung auszugleichen. So ist es vorteilhaft ein Vielfaches der Mindestanzahl der notwendigen Bilder (Erfassungen) zu wählen, wobei das Vielfache in einem kleinen einstelligen Bereich für einen Multiplikator liegt, also insbesondere im Bereich kleiner oder gleich 10 oder kleiner oder gleich 3. Für ein eindimensionales phasenmessendes Deflektometrieverfahren, bei welchem das theoretische Minimum der Erfassungen drei Bilder beträgt, könnten beispielsweise 4, 6, 8 oder 12 Bilder gewählt werden. Bei einem zweidimensionalen Verfahren, bei dem die Mindestanzahl der Bilder (Erfassungen) 5 ist, könnte entsprechend eine größere Anzahl von Bildern wie beispielsweise 8, 10, 16 oder dergleichen gewählt werden.In order to be able to carry out a desired evaluation, it is advantageous to select the parameters in a suitable manner. For example, it is advantageous to select the number of images (acquisitions) higher than the minimum value in order to compensate for deviations introduced during the measurements due to inaccuracies in the pattern or the detection device. Thus, it is advantageous to choose a multiple of the minimum number of necessary images (acquisitions), the multiple lying in a small single-digit range for a multiplier, ie in particular in the range less than or equal to 10 or less than or equal to 3. For a one-dimensional phase-measuring deflectometry method, where the theoretical minimum of the acquisitions is three images, for example, 4, 6, 8 or 12 images could be selected. For example, in a two-dimensional method in which the minimum number of images (acquisitions) is 5, a larger number of images such as 8, 10, 16, or the like could be selected.
Der zweite Parameter kann dann als Bruchteil des ersten Parameters gewählt werden, wobei im Zähler der Wert des ersten Parameters vorliegt und im Nenner eine entsprechende ganze Zahl.The second parameter can then be selected as a fraction of the first parameter, the value of the first parameter being present in the numerator and a corresponding integer in the denominator.
Bei der phasenmessenden Deflektometrie kann auch die sogenannte Phasenentfaltung eingesetzt werden, bei der mehrere periodische Muster, beispielsweise Kosinusmuster überlagert sind. Die phasenmessende Deflektometrie kann auch eingesetzt werden, wenn das Muster zeitlich unveränderlich ist, also keine entsprechende Welle über die Musterfläche läuft. Anstelle des zeitlich veränderlichen Musters kann ein zeitlich unveränderliches Muster eingesetzt werden, welches wiederum ein eindimensionales oder zweidimensionales periodisches Muster, diesmal jedoch feststehend, aufweist. Anstelle der Veränderung des Musters mit der Zeit werden bei dieser Ausführungsform mehrere, örtlich unterschiedlich angeordnete Erfassungseinrichtungen eingesetzt, so dass mit den unterschiedlichen Erfassungseinrichtungen die verschiedenen Phasen in verschiedenen Bereichen des periodischen Musters entsprechend der Orientierung des Spiegels erfasst werden können.In the case of phase-measuring deflectometry, so-called phase deconvolution may also be used, in which a plurality of periodic patterns, for example cosine patterns, are superimposed. The phase-measuring deflectometry can also be used if the pattern is fixed in time, ie no corresponding wave runs over the pattern surface. Instead of the temporally variable pattern, a temporally invariable pattern can be used, which in turn has a one-dimensional or two-dimensional periodic pattern, but this time fixed. Instead of changing the pattern with time, in this embodiment, a plurality of locally differently arranged detection means are used, so that the different detection means the different phases in different areas of the periodic pattern can be detected according to the orientation of the mirror.
Hierzu können mehrere Erfassungseinrichtungen nebeneinander angeordnet sein.For this purpose, several detection devices can be arranged side by side.
Anstelle mehrerer Erfassungseinrichtungen kann jedoch auch nur eine einzige Erfassungseinrichtung mit mehreren Erfassungsbereichen vorgesehen sein.However, instead of a plurality of detection devices, only a single detection device having a plurality of detection regions can be provided.
Die Erzeugung entsprechend phasenschiebender Muster kann auch durch die nacheinander geschaltete und/oder überlagerte Darstellung von Mustern erfolgen.The generation of corresponding phase-shifting patterns can also be effected by the sequentially switched and / or superimposed representation of patterns.
Beispielsweise können überlagerte Muster, die zeitlich selbst nicht veränderlich sind, z.B. geeignete Überlagerungen von Diaprojektionen oder dergleichen, dazu genutzt werden, dass entsprechende phasenschiebende Muster erzeugt werden. Neben der Überlagerung von Diaprojektionen oder Beamern und dergleichen können die entsprechenden Muster auch beispielsweise mit unterschiedlichen Farben fest auf einem Untergrund abgebildet sein und durch Anstrahlung mit speziellem Licht, wie beispielsweise Komplementärfarben, polarisiertem Licht oder dergleichen entsprechend geschaltet werden.For example, overlaid patterns that are not self-variable in time, e.g. suitable overlays of slide projections or the like can be used to generate corresponding phase-shifting patterns. In addition to the superimposition of slide projections or projectors and the like, the corresponding patterns can also be imaged, for example, with different colors firmly on a substrate and switched by irradiation with special light, such as complementary colors, polarized light or the like.
Darüber hinaus ist es möglich mit entsprechenden Leuchtmittelfeldern, also einer Anzahl von Lampen, insbesondere LEDs oder dergleichen, entsprechende Muster zu erzeugen, die durch geeignete Schaltung von entsprechenden Gruppen der Leuchtmittel einen Phasenverlauf erzeugen können.In addition, it is possible to generate corresponding patterns with corresponding illuminant fields, that is to say a number of lamps, in particular LEDs or the like, which can generate a phase characteristic by suitable switching of corresponding groups of the luminous means.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin ein Gitter bzw. eine Lochplatte oder Maske mit mehreren Lichtquellen zu beleuchten, sodass auf einer vor der Lochplatte bzw. dem Gitter oder Maske angeordneten Streuscheibe ein entsprechendes Muster entsteht. Durch entsprechendes Schalten der unterschiedlichen Lichtquellen kann dann auf der Streuscheibe wiederum ein phasenschiebendes Muster erzeugt werden.Another possibility is to illuminate a grid or a perforated plate or mask with a plurality of light sources, so that a corresponding pattern is formed on a diffuser arranged in front of the perforated plate or the grating or mask. By appropriate Switching the different light sources can then be generated on the diffuser again a phase-shifting pattern.
Bei Verwendung einer Farbkamera und unterschiedlichen Farbfiltern in den einzelnen Löchern der Lochplatte lässt sich das Verfahren noch entsprechend verfeinern, sodass über den Farbcode die Mehrdeutigkeit einer Phasenbestimmung aufgelöst werden kann und beispielsweise für die Grobbestimmung der Positionierung des Spiegels eingesetzt werden kann.When using a color camera and different color filters in the individual holes of the perforated plate, the method can be refined accordingly, so that the ambiguity of a phase determination can be resolved via the color code and can be used, for example, for the coarse determination of the positioning of the mirror.
Weiterhin kann eine Mustererzeugungseinrichtung mehrere Lichtquellen mit jeweils einer Lichtquelle zugeordneten Masken aufweisen, wobei die Masken entsprechende Muster aufweisen, die durch die Lichtquellen und eine eventuelle Optik auf einen Projektionsschirm oder Leuchtschirm abgebildet werden. Durch die Überlagerung und/oder aufeinander folgende Schaltung der verschiedenen Muster können auf dem Projektions- oder Leuchtschirm entsprechend zeitlich veränderliche Muster erzeugt werden. Eine derartige Anordnung kann insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen vorteilhaft sein, bei der das Muster in einer Vakuumkammer angeordnet sein sollte, da die Erzeugung des Musters im Vakuum unter Umständen problematisch sein könnte und die Spiegelung eines extern angebrachten Muster durch Vakuumtrennwände hindurch schwierig realisierbar ist. Bei einer entsprechenden Mustererzeugeinrichtungen mit mehreren Lichtquellen, Masken und Optiken zur Abbildung der Muster der Masken auf dem Projektions- oder Leuchtschirm können die Optiken oder Teile davon in der Vakuumkammertrennwand vorgesehen werden, so dass das Muster an sich mit dem Projektionsschirm einfach in der Vakuumkammer vorgesehen werden kann und auch Spiegelelemente in Vakuumkammern entsprechend vermessen werden können.Furthermore, a pattern generating device can have a plurality of light sources with masks assigned to each light source, wherein the masks have corresponding patterns that are imaged by the light sources and any optics onto a projection screen or luminescent screen. Due to the superimposition and / or successive switching of the different patterns, correspondingly time-varying patterns can be generated on the projection screen or fluorescent screen. Such an arrangement may be particularly advantageous in projection exposure equipment in which the pattern should be placed in a vacuum chamber, since the generation of the pattern in a vacuum could be problematic and mirroring of an externally applied pattern through vacuum partitions is difficult to achieve. In a corresponding pattern generating means having a plurality of light sources, masks and optics for imaging the patterns of the masks on the projection or luminescent screen, the optics or parts thereof may be provided in the vacuum chamber partition so that the pattern per se with the projection screen is simply provided in the vacuum chamber can and mirror elements in vacuum chambers can be measured accordingly.
In diesem Zusammenhang können auch binäre Masken im Zusammenhang mit defokussierten Abbildungsoptiken eingesetzt werden, um Muster mit beispielsweise sinus- oder kosinusartigen Verläufen zu erzeugen.In this context, binary masks can also be used in connection with defocused imaging optics in order to generate patterns with, for example, sinusoidal or cosinusoidal progressions.
Eine weitere Möglichkeit der Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung der Spiegel unter Verwendung von periodischen Mustern, insbesondere Mustern mit Kosinus-förmigen Intensitäts- oder Farbverläufen besteht in der Anwendung optischer Inkremental verfahren. Bei diesen wird die Position des Spiegels durch Überwachung der Veränderung der Spiegelposition ermittelt, in dem in der Erfassungseinrichtung die mit der Spiegelverkippung einhergehende Verschiebung des periodischen Musters anhand der durchlaufenden Perioden ermit- telt wird. Unter Verwendung eines Indexsignals, welches in dem Muster vorgesehen sein kann und welches eine vorgegebene Position angibt, können auch die absoluten Positionen durch derartige Verfahren bestimmt werden.Another possibility for determining the position and / or orientation of the mirrors using periodic patterns, in particular patterns with cosine-shaped intensity or color gradients, is the use of optical incremental methods. In these, the position of the mirror is determined by monitoring the change in the mirror position, in which the displacement of the periodic pattern associated with mirror tilting in the detector is determined on the basis of the passing periods. telt. Using an index signal which may be provided in the pattern and which indicates a predetermined position, the absolute positions may also be determined by such methods.
Das Muster kann insbesondere für die zweite Ausführungsvariante mit einer Muster- bzw. Bilderkennung auch ein beliebiges Rauschmuster oder ein durch Zufall erzeugtes Muster sein, wie beispielsweise Oberflächenbereiche von Komponenten in der Nähe der zu überwachenden Spiegel, z.B. lackierte oder strukturierte Oberflächen des Gehäuses einer Projektionsbe- lichtungsanlage oder dergleichen.The pattern may also be an arbitrary noise pattern or a randomly generated pattern, in particular for the second embodiment variant with a pattern recognition, such as surface areas of components in the vicinity of the mirrors to be monitored, e.g. painted or textured surfaces of the housing of a projection exposure system or the like.
Für den Fall, dass aktive Lichtquellen des Musters in Gruppen geschaltet werden, können benachbarte Gruppen so geschaltet werden, dass sie nicht gleichzeitig geschaltet werden, um eine gegenseitige Störung oder Beeinflussung zu vermeiden.In the event that active light sources of the pattern are switched into groups, adjacent groups can be switched so that they are not switched simultaneously in order to avoid mutual interference or interference.
Für passive Lichtquellen, also z.B. gedruckte Muster oder Oberflächenstrukturierungen, kann eine zusätzliche Beleuchtung, insbesondere auch nur eine zeitweilige Beleuchtung für den Zeitpunkt der Messwerterfassung, z.B. durch Blitzlichter oder dergleichen vorgesehen sein.For passive light sources, e.g. printed patterns or surface textures, additional illumination, in particular only temporary illumination for the time of the measurement acquisition, e.g. be provided by flashing lights or the like.
Die Muster können auch durch Abbildung seinrichtungen in die Nähe der zu überwachenden Spiegel abgebildet werden, wenn dies beispielsweise mangelnder Bauraum erforderlich macht.The patterns can also be imaged by imaging devices in the vicinity of the mirror to be monitored, if this makes it necessary, for example, lack of space.
Für den Mustervergleich, d. h. den Vergleich des in der Erfassungseinrichtung abgebildeten Musters mit dem ursprünglichen Muster können unterschiedliche Verfahren der Bild- oder Mustererkennung oder vergleichbarer Verfahren, insbesondere korrelative Verfahren eingesetzt werden.For pattern matching, d. H. The comparison of the pattern imaged in the detection device with the original pattern can be carried out using different methods of image or pattern recognition or comparable methods, in particular correlative methods.
Befindet sich die Position des Spiegels bereits in der Nähe eines gewünschten Zielwerts, kann auch eine gradientenbasierte Bewegungsabschätzung zur Messung, d.h. zum Abgleich von abgebildetem und ursprünglichem Muster, eingesetzt werden, z. B. bei Verwendung von Rauschmustern. Gradientenbasierte Bewegungsschätzung ist neben korrelativen Verfahren z.B. in Jahne: Digitale Bildverarbeitung, 4. Auflage, Kapitel 13, Springer Verlag beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsvariante mit dem Mustervergleich kann eine translatorische Bewegung oder ein Versatz der Spiegel zu einem Messfehler führen, der durch eine zweite Kamera kompensiert werden kann. Bei gekrümmten Spiegeln kann auch die Krümmung der Spiegel zur Kompensation derartiger translatorischer Bewegungen eingesetzt werden. Hintergrund ist, dass durch die Spiegelkrümmung mit nur einer Kamera quasi zwei oder mehr Ansichten über das selbe Objekt (hier Spiegel bzw. gespiegelter Musterausschnitt) vorliegen. Einfaches Gedankenmodell ist z.B. die Modellierung eines gekrümmten Spiegels als zwei in festem Winkel zueinander stehende Planspiegel. Für beide Planspiegel können nun jeweils bis auf eine translatorische Mehrdeutigkeit die Kippwinkel bestimmt werden. Die feste und bekannte Lage der beiden Spiegel zueinander kann z.B. genutzt werden, um die translatorischen Mehrdeutigkeiten aufzulösen. Erweitern lässt sich dieses Gedankenmodell, wenn ein gekrümmter Spiegel als Verkettung vieler zueinander verkippter Planspiegel modelliert wird.If the position of the mirror is already close to a desired target value, a gradient-based motion estimation can also be used for the measurement, that is to say for comparison of the mapped and original pattern, eg. When using noise patterns. Gradient-based motion estimation is described in addition to correlative methods eg in Jahne: Digital Image Processing, 4th Edition, Chapter 13, Springer Verlag. In the second embodiment variant with the pattern comparison, a translatory movement or an offset of the mirrors can lead to a measurement error that can be compensated by a second camera. In the case of curved mirrors, the curvature of the mirrors can also be used to compensate for such translatory movements. The background is that the mirror curvature with just one camera results in almost two or more views of the same object (here mirror or mirrored pattern detail). A simple thought model is, for example, the modeling of a curved mirror as two plane mirrors at a fixed angle to each other. For both plane mirrors, the tilt angles can now be determined in each case except for a translational ambiguity. The fixed and known position of the two mirrors can be used, for example, to resolve the translational ambiguities. This idea model can be extended if a curved mirror is modeled as a concatenation of many tilted plane mirrors.
Bei der Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einem Beleuchtungssystem für eine EUV- bzw. VUV-Projektionsbelichtungsanlage kann die Anordnung nach der ersten Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines inversen Strahlengangs vorgesehen werden, so dass eine translatorische Bewegung oder ein Versatz der Spiegel insbesondere senkrecht zur Spiegelfläche (z- Versatz) automatisch kompensiert wird.When used in a projection exposure apparatus, in particular an illumination system for an EUV or VUV projection exposure apparatus, the arrangement according to the first embodiment variant of the invention can be provided in the form of an inverted beam path, such that a translatory movement or an offset of the mirrors, in particular perpendicular to the mirror surface (z offset) is automatically compensated.
Beispielsweise kann das Verfahren und die Vorrichtung zur Überwachung bzw. zum Monitoring einer ersten Mehrfachspiegelanordnung eingesetzt werden, die in einer Feldebene eines Beleuchtungs Systems als Feldfacetten angeordnet sind. Diese lenken das Licht auf eine zweite Mehrfachspiegelanordnung in einer Pupillenebene, die sogenannten Pupillenfacetten bzw. ein Feld definierendes Element (field defining element FDE). Wird nunmehr die Überwachungseinrichtung mit dem Muster anstelle der Pupillenfacetten und die Erfassungseinrichtung, beispielsweise in Form der Kamera, anstelle der virtuellen Lichtquelle angeordnet, so werden entsprechende translatorische Bewegungen der ersten Mehrfachspiegelanordnung (Feldfacetten) automatisch kompensiert. Die Vorrichtung zur Überwachung der Spiegel wird hierbei selbstverständlich nicht in der gleichen Ebene des Strahlengangs, wie das Arbeitslicht angeordnet, sondern verkippt um die optische Achse, insbesondere um 90°, so dass keine Störung des Arbeitslichtstrahlengangs stattfindet. Entsprechend kann bei dieser Ausgestaltung das zu spiegelnde Muster auch eine Struktur aufweisen, die der Struktur der Pupillenfacetten entspricht, z.B. hinsichtlich der Anordnung der Lichtquellen.For example, the method and the device for monitoring or for monitoring a first multiple mirror arrangement can be used, which are arranged in a field level of a lighting system as field facets. These direct the light onto a second multi-mirror arrangement in a pupil plane, the so-called pupil facets or a field-defining element (field-defining element FDE). If now the monitoring device with the pattern instead of the pupil facets and the detection device, for example in the form of the camera, instead of the virtual light source, then corresponding translational movements of the first multiple mirror array (field facets) are automatically compensated. The device for monitoring the mirrors is of course not arranged in the same plane of the beam path as the working light, but tilted about the optical axis, in particular by 90 °, so that no disturbance of the working light beam path takes place. Accordingly, in this embodiment, the pattern to be mirrored may also have a structure that corresponds to the structure of the pupil facets, for example with regard to the arrangement of the light sources.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise inFurther advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings. The drawings show this in a purely schematic way in
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Aufbaus einer Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Monitoring kippbarer Spiegel;Figure 1 is a perspective view of a structure of an apparatus for monitoring tiltable mirror according to the invention;
Figur 2 eine Draufsicht einer erfindungs gemäßen Anordnung zum Monitoring von kippbaren Spiegeln, die in einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden können;Figure 2 is a plan view of a fiction, contemporary arrangement for monitoring tiltable mirrors that can be used in a projection exposure;
Figur 3 einen Teil eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage;FIG. 3 shows a part of a lighting system of a projection exposure apparatus;
Figur 4 eine Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage, bei welcher ein entsprechendes Monitoring-System Verwendung findet;Figure 4 is an illustration of a projection exposure system in which a corresponding monitoring system is used;
Figur 5 die Darstellung eines Musters zur Verwendung beim erfindungs gemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung;Figure 5 shows the representation of a pattern for use in the inventive method and the inventive device;
Figur 6 eine Darstellung eines weiteren Musters zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;Figure 6 is an illustration of another pattern for use in the method and apparatus of the invention;
Figur 7 eine Darstellung des an Spiegeln gespiegelten Musters aus Figur 6; Figur 8 eine Detaildarstellung des gespiegelten Bildes aus Figur 7 für den grünen Kanal;FIG. 7 is an illustration of the mirrored pattern of FIG. 6; FIG. 8 shows a detailed representation of the mirrored image from FIG. 7 for the green channel;
Figur 9 eine Detaildarstellung des gespiegelten Bildes aus Figur 7 für den roten Kanal;FIG. 9 shows a detailed representation of the mirrored image from FIG. 7 for the red channel;
Figur 10 ein weiteres Beispiel eines Musters zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungs gemäßen Vorrichtung;FIG. 10 shows a further example of a sample for use in the method according to the invention and the device according to the invention;
Figur 11 eine Darstellung des gespiegelten Musters aus Figur 10; Figur 12 eine Darstellung eines zeitlich veränderlichen Musters mit vier aufeinanderfolgenden Teilbildern für die Vermessung der Verkippung eines Spiegels in x- Richtung;Figure 11 is an illustration of the mirrored pattern of Figure 10; FIG. 12 shows an illustration of a time-varying pattern with four successive partial images for measuring the tilting of a mirror in the x direction;
Figur 13 eine Darstellung eines zeitlich veränderlichen Musters gemäß Figur 12 für die Messung der Verkippung in y-Richtung; Figur 14 eine Darstellung der Wirkungsweise einer Spiegel verkippung auf den erfassten Abbildungsbereich des Musters;FIG. 13 is an illustration of a time-varying pattern according to FIG. 12 for measuring the tilt in the y-direction; Figure 14 is a representation of the operation of a mirror tilt on the detected imaging range of the pattern;
Figur 15 eine weitere Darstellung eines zeitlich veränderlichen Musters mit einem si- nus- bzw. kosinus-förmigen Muster in x-Richtung zu drei aufeinander folgenden Zeitpunkten;FIG. 15 shows a further illustration of a time-varying pattern with a sinusoidal or cosinusoidal pattern in the x direction at three successive points in time;
Figur 16 eine Darstellung einer Anordnung zur phasenmessenden Deflektometrie mit einem zeitlich unveränderlichen, zweidimensional periodischen, insbesondere sinus- oder kosinus-förmigen Muster mit mehreren Erfassungseinrichtungen (Kameras);16 shows an illustration of an arrangement for phase-measuring deflectometry with a time-invariant, two-dimensionally periodic, in particular sinusoidal or cosinusoidal, pattern with a plurality of detection devices (cameras);
Figur 17 die Darstellung des Musters aus Figur 16 mit den Erfassungsbereichen der einzelnen Kameras;17 shows the illustration of the pattern from FIG. 16 with the detection areas of the individual cameras;
Figur 18 eine alternative Ausführungsform zur Anordnung aus Fig. 16 mit nur einer Erfassungseinrichtung und mehreren Erfassungsbereichen der Erfassungseinrichtung;FIG. 18 shows an alternative embodiment to the arrangement from FIG. 16 with only one detection device and a plurality of detection regions of the detection device;
Figur 19 eine Anordnung zur Erzeugung eines Musters auf einem Projektionsschirm unter Verwendung von mehreren Durchstrahlungsmasken;FIG. 19 shows an arrangement for producing a pattern on a projection screen using a plurality of transmission masks;
Figur 20 eine Darstellung der Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen in der Anordnung aus Fig. 19 zur Erzeugung eines aus den Teilmustern der einzelnen Masken überlagerten Musters;FIG. 20 is an illustration of the control of the individual light sources in the arrangement of FIG. 19 for generating a pattern superimposed on the subpatterns of the individual masks;
Figur 21 eine Darstellung zur Wirkungsweise von binären Masken; Figur 22 eine Darstellung einer Lampenanordnung zur Erzeugung eines zweidimensionalen Musters mit 17 Lampen für 5 Auswerte-Bilder im Teilbild a) und 29 Lampen für 8 Auswerte-Bilder im Teilbild b);Figure 21 is an illustration of the operation of binary masks; FIG. 22 shows an illustration of a lamp arrangement for producing a two-dimensional pattern with 17 lamps for 5 evaluation images in partial image a) and 29 lamps for 8 evaluation images in partial image b);
Figur 23 eine Darstellung einer weiteren Mustererzeugungseinrichtung.FIG. 23 shows a representation of a further pattern generation device.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Monitoring von kippbaren Spiegeln.FIG. 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention for monitoring tiltable mirrors.
Die Anordnung umfasst eine Kamera 1, die einen Bildausschnitt 5 eines Musters 3 erfasst, welcher über einen oder mehrere Spiegel 4 eines sogenannten Spiegelarrays (Spiegelfeld) abgebildet wird. Das Muster 3 kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert sein, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.The arrangement comprises a camera 1 which captures an image detail 5 of a pattern 3 which is imaged via one or more mirrors 4 of a so-called mirror array (mirror field). The pattern 3 can be realized in different ways, as will be described in more detail below.
Das Muster 3 kann auf einer beliebigen Leinwand 2, ausgedruckt auf Papier, auf einem Monitor, einem umgebenden Gehäuse oder in sonstiger Weise dargestellt sein. Es kommt lediglich darauf an, dass die gemäß dem Koordinatensystem xsund ys aufgespannte Fläche des Musters 3 eine Vielzahl von Lichtquellen darstellt, die dazu führt, dass über die Spiegel 4 zumindest ein Bildausschnitt 5 in Richtung der Erfassungseinrichtung (Kamera 1) reflektiert wird, so dass die Kamera 1 das Licht der Vielzahl von Lichtquellen des Musters 3 erfassen kann.The pattern 3 can be displayed on any screen 2, printed on paper, on a monitor, a surrounding housing or otherwise. It only matters that the area of the pattern 3 spanned in accordance with the coordinate system x s and y s represents a multiplicity of light sources, which results in at least one image detail 5 being reflected in the direction of the detection device (camera 1) via the mirrors 4 so that the camera 1 can detect the light of the plurality of light sources of the pattern 3.
Bei der Kamera 1 kann es sich um eine digitale Kamera gemäß CCD- oder CMOS-Technik handeln, die in der Lage ist, in einer bestimmten Frequenz entsprechende Aufnahmen zu machen, wobei die Bildrate die zeitliche Abtastrate der Messung mit bestimmt.The camera 1 can be a digital camera according to CCD or CMOS technology, which is capable of taking corresponding pictures at a specific frequency, wherein the picture rate also determines the temporal sampling rate of the measurement.
Die mit der Kamera 1 ermittelten Bild- bzw. Sensordaten werden über eine entsprechende Datenleitung 8 an eine Auswerteeinheit 7 übergeben, die durch einen Vergleich des mit der Kamera 1 ermittelten Bildes auf Grund der Kenntnis des Musters 3 eine Bestimmung der Ausrichtung der Spiegel 4 des Spiegelarrays 6 durchführen kann.The image or sensor data ascertained with the camera 1 are transmitted via an appropriate data line 8 to an evaluation unit 7, which determines the orientation of the mirrors 4 of the mirror array by comparing the image determined with the camera 1 on the basis of the knowledge of the pattern 3 6 can perform.
Hierzu kann die Auswerteeinheit 7 eine Bilderkennung durch entsprechenden Mustervergleich durchführen, so dass durch Auffinden des in der Kamera 1 für den Spiegel 4 aufgenommenen Bildausschnitts 5 des Musters 3 die Ausrichtung und Orientierung eines entsprechenden Spiegels 4 ermittelt werden kann.For this purpose, the evaluation unit 7 can perform image recognition by corresponding pattern matching, so that the orientation and orientation of a corresponding mirror 4 can be determined by finding the image detail 5 of the pattern 3 recorded in the camera 1 for the mirror 4.
Bei mehreren Spiegeln 4 eines Spiegelarrays muss neben der Mustererkennung, also der Bestimmung des einem Spiegel zugeordneten Bildausschnitts 5 des Musters 3, auch die entsprechende Zuordnung des abgebildeten Musters zu dem einzelnen Spiegel erfolgen. Dies könnte beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Kamera 1 lediglich immer nur einen einzigen Spiegel 4 erfasst und nacheinander sämtliche Spiegel 4 des Spiegelarrays 6 erfasst.In the case of several mirrors 4 of a mirror array, besides the pattern recognition, that is to say the determination of the image section 5 of the pattern 3 assigned to a mirror, the corresponding assignment of the imaged pattern to the individual mirror must also take place. This could be done, for example, by the camera 1 only ever detecting only a single mirror 4 and sequentially detecting all the mirrors 4 of the mirror array 6.
Dies könnte jedoch bei einer großen Anzahl von Spiegeln 4 im Spiegelarray 6 zu sehr hohen Messzeiten führen, so dass eine gleichzeitige Erfassung mehrerer Spiegel oder aller Spiegel 4 durch die Kamera 1 wünschenswert ist. Für diesen Fall kann die Kameraoptik der Kamera 1 so gewählt werden, dass eine entsprechende Schärfentiefe erreicht werden kann, bei der sowohl das gespiegelte Muster 3 als auch die Spiegel scharf erfasst werden. Damit ist in der Abbildung der Kamera 1 jedem Spiegel ein definierter Bereich zugeordnet, wobei allerdings je nach Kippausrichtung des entsprechenden Spiegels in dem zugeordneten Bildbereich unterschiedliche Bildausschnitte des gespiegelten Musters 3 vorhanden sind. Für die sowohl scharfe Abbildung der Spiegel 4 als auch des Musters 3 im Objektraum der Kamera 1 kann somit eine entsprechende Optik der Kamera 1 mit hoher Schärfentiefe vorgesehen sein. Entsprechend kann in diesem Fall die Optik der Kamera 1 auch auf einen Bereich zwischen dem Muster 3 bzw. dem Schirm 2 und den Spiegeln 4 fokussiert werden. Wird jeder einzelne Spiegel 4 einzeln von der Kamera 1 erfasst, so kann auf das Muster 3 bzw. den Schirm 2 fokussiert werden, um somit eine gute Auflösung für die Mustererkennung, also für den Vergleich zwischen dem von der Kamera 1 aufgenommenen Muster und dem Schirm 2 original erzeugten Muster 3 zu erhalten, welcher in der Auswerteeinheit 7 vorgenommen wird.However, this could lead to very high measuring times in the case of a large number of mirrors 4 in the mirror array 6, so that a simultaneous detection of several mirrors or all mirrors 4 by the camera 1 is desirable. In this case, the camera optics of the camera 1 be chosen so that a corresponding depth of field can be achieved, in which both the mirrored pattern 3 and the mirror are detected sharp. Thus, a defined area is assigned to each mirror in the image of the camera 1, although different image sections of the mirrored pattern 3 are present depending on the tilt orientation of the corresponding mirror in the assigned image area. For both the sharp image of the mirror 4 and the pattern 3 in the object space of the camera 1, a corresponding optics of the camera 1 with a high depth of field can thus be provided. Accordingly, in this case, the optics of the camera 1 can also be focused on a region between the pattern 3 or the screen 2 and the mirrors 4. If each individual mirror 4 is detected individually by the camera 1, it is possible to focus on the pattern 3 or the screen 2, thus providing a good resolution for the pattern recognition, ie for the comparison between the pattern picked up by the camera 1 and the screen 2 originally produced pattern 3 to be obtained, which is carried out in the evaluation unit 7.
Wird bei der gewählten Monitoring-Anordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, der Kippwinkel eines Spiegels 4, z. B. durch Drehung um die x- und/oder y- Achse des xyz- Koordinatensystems des Spiegelarrays 6 gedreht, so ändert sich die Koordinate xm s; ym s des Mittelpunkts des betrachteten Bildausschnitts 5, wobei durch eine entsprechende Zuordnung des gespiegelten Musters 3 zu dem erfassten Bild der Kamera 1 eine Bestimmung der Verkippung des Spiegels 4 ermöglicht wird. Diese Variante des Monitorings ist durch die Möglichkeit der Verwendung eines beliebigen Musters vorteilhaft, wobei lediglich sichergestellt werden muss, dass das Muster sich nicht periodisch wiederholt, so dass Mehrdeutigkeiten entstehen, oder dass diese bei der Auswertung berücksichtigt werden.Is in the selected monitoring arrangement, as shown in Figure 1, the tilt angle of a mirror 4, z. B. rotated by rotation about the x and / or y-axis of the xyz coordinate system of the mirror array 6, the coordinate x ms changes ; y ms of the center of the viewed image section 5, wherein a determination of the tilt of the mirror 4 is made possible by a corresponding assignment of the mirrored pattern 3 to the captured image of the camera 1. This variant of the monitoring is advantageous due to the possibility of using any desired pattern, wherein it merely has to be ensured that the pattern does not repeat periodically, so that ambiguities arise, or that these are taken into account in the evaluation.
Eine Fokussierung der Kamera 1 auf das Muster 3, d. h. eine scharfe Abbildung des Spiegelbilds des Musters in der Bildregion der Erfassungseinrichtung, kann auch dann vorgenommen werden, wenn die Spiegel 4 einen ausreichenden Abstand aufweisen bzw. es nicht zu einer Überlappung der entsprechenden Bildbereiche für die einzelnen Spiegel im Kamerabild kommt.Focusing the camera 1 on the pattern 3, d. H. a sharp image of the mirror image of the pattern in the image region of the detection device, can also be made if the mirror 4 have a sufficient distance or there is no overlap of the corresponding image areas for each mirror in the camera image.
Eine andere Ausführungsform einer Anordnung, bei der ebenfalls ein Muster über Spiegel zur Aufnahme in eine Kamera gespiegelt wird, ist in Figur 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird das Muster 30 durch eine Vielzahl von Lichtquellen, z. B. durch ein LED-Array (ein Feld Licht emittierender Dioden) 20 oder eine entsprechende Darstellung auf einem Monitor oder dergleichen erzeugt. Das Muster 30 wird über ein Spiegelarray 60 mit Einzelspiegeln 40 in Richtung einer Kamera 10 reflektiert, wobei die Kamera 10 im vorliegenden Fall auf sämtliche der Spiegel 40 des Spiegelarrays 60 fokussiert ist, so dass jedem Spiegel 40 des Spie- gelarrays 60 ein Bildbereich im von der Kamera 10 aufgenommenen Bild zugeordnet ist. Bei einer Vielzahl von Mikro spiegeln kann im Extremfall jeweils ein Pixel des entsprechenden Sensors der Kamera 10 einem Spiegel 40 des Spiegelarrays zugeordnet sein.Another embodiment of an arrangement in which a pattern is also mirrored via mirrors for inclusion in a camera is shown in FIG. In this arrangement, the pattern 30 is formed by a plurality of light sources, e.g. Example, by an LED array (a field of light-emitting diodes) 20 or a corresponding representation on a monitor or the like. The pattern 30 is reflected via a mirror array 60 with individual mirrors 40 in the direction of a camera 10, the camera 10 in the present case being focused on all the mirrors 40 of the mirror array 60, so that each mirror 40 of the mirror array 60 has an image area in it associated with the camera 10. In the case of a multiplicity of micro mirrors, in extreme cases one pixel each of the corresponding sensor of the camera 10 can be associated with a mirror 40 of the mirror array.
Durch eine zeitliche Veränderung des Musters 30 kann aus verschiedenen Messungen die Orientierung des jeweiligen Spiegels 40 aus den durch die Kamera 10 gemessenen Lichtintensitäten ermittelt werden. Werden beispielsweise die das Muster 30 bildenden LED- Lichtquellen 31 einzeln oder in Gruppen nacheinander aktiviert, also angeschaltet, so dass an verschiedenen Orten des Musters 30 Lichtstrahlung erzeugt wird, die über einen gemeinsamen Spiegel in die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, so kann aus mindestens drei Messungen pro Spiegel die absolute Orientierung des Spiegels bestimmt werden. Durch die zeitlich und örtlich variable Lichtintensität des Musters 30, d. h. mit unterschiedlich angeschalteten LED-Lichtquellen zu unterschiedlichen Messzeiten, kann die Orientierung des entsprechenden Spiegels 40 ermittelt werden.By a temporal change of the pattern 30, the orientation of the respective mirror 40 from the light intensities measured by the camera 10 can be determined from various measurements. If, for example, the LED light sources 31 forming the pattern 30 are activated individually or in groups one after the other, so that light radiation is generated at different locations of the pattern 30, which is mirrored into the detection device via a common mirror, then at least three measurements can be made per mirror the absolute orientation of the mirror can be determined. Due to the temporally and spatially variable light intensity of the pattern 30, d. H. with differently connected LED light sources at different measuring times, the orientation of the corresponding mirror 40 can be determined.
Beispielsweise kann das Leuchtdiodenfeld 20 so gestaltet sein, dass eine Vielzahl von Gruppen von LEDs in Reihen und Spalten nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Gruppe von LEDs für die Abbildung durch einen einzelnen Spiegel in einem Quadrat angeordnet sind, die nacheinander geschaltet werden.For example, the light-emitting diode array 20 may be configured such that a plurality of groups of LEDs are arranged in rows and columns next to each other, each group of LEDs being arranged for imaging through a single mirror in a square, which are switched one after the other.
Hierfür können LEDs Verwendung finden, die Licht mit gleicher Wellenlänge oder einem gleichen Wellenlängenbereich ausstrahlen, und als Kamera 10 kann eine Schwarzweißkamera dienen.For this purpose, LEDs can be used which emit light with the same wavelength or a similar wavelength range, and as a camera 10 can serve a black and white camera.
Eine Beschleunigung der Messung kann durch Verwendung von Leuchtdioden erzielt werden, die Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Bei Verwendung verschiedenfarbiger LEDs in dem Leuchtdiodenarray 20 und Verwendung einer Farbkamera kann bereits mit einer Messung pro Spiegel das reflektierte Licht der unterschiedlich farbigen und örtlich verteilten LEDs 31 aus dem Leuchtdiodenarray 20 von der Kamera separiert werden und entsprechend den unterschiedlichen Spiegelbedingungen des Lichts mit unterschiedlicher Wellenlänge die Orientierung des entsprechenden Spiegels bestimmt werden. Je nach Aufbau und Anordnung der Spiegel im Spiegelarray 60 sowie der Leuchtdioden 31 im Leuchtdiodenfeld 20 kann es zu einer Überlappung von mehreren Leuchtdioden für einen bestimmten Spiegel kommen, d. h. es wird das Licht mehrerer benachbarter Gruppen von Leuchtdioden von einem Spiegel reflektiert. Um die damit verbundenen Anforderungen bei der Auswertung zu vermeiden bzw. zu verringern, können die Gruppen ebenfalls separat betrieben werden, beispielsweise in Art eines Schachbrettmusters, so dass keine benachbarten Gruppen gleichzeitig betrieben werden und sich gegenseitig stören.Acceleration of the measurement can be achieved by using light emitting diodes emitting light of different wavelengths. When using different colored LEDs in the light-emitting diode array 20 and using a color camera, the reflected light of differently colored and locally distributed LEDs 31 can be separated from the light emitting diode array 20 of the camera with only one measurement per mirror and according to the different mirror conditions of light with different wavelengths Orientation of the corresponding mirror can be determined. Depending on the structure and arrangement of the mirrors in the mirror array 60 and the light-emitting diodes 31 in the light-emitting diode array 20, an overlap of several light emitting diodes for a given mirror may occur, ie the light of several adjacent groups of light emitting diodes is reflected by a mirror. In order to avoid or reduce the associated requirements in the evaluation, the groups can also be operated separately, for example in the manner of a checkerboard pattern, so that no adjacent groups are operated simultaneously and interfere with each other.
Ein derartiger Aufbau eines entsprechenden Monitoring-Systems, wie er in Figur 2 gezeigt ist kann insbesondere so gestaltet sein, dass er einen invertierten Strahlengang eines Strahlengangs eines Beleuchtungssystems in einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eines EUV-Beleuchtungssystems einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage darstellt.Such a construction of a corresponding monitoring system, as shown in FIG. 2, can in particular be designed such that it represents an inverted beam path of a beam path of an illumination system in a projection exposure apparatus, in particular an EUV illumination system of an EUV projection exposure apparatus.
In Figur 3 ist beispielsweise ein Teil eines EUV-Beleuchtungssystems gezeigt, bei dem das Licht einer Lichtquelle 100 an einer Spiegelanordnung 110 in einer Feldebene, d. h. an sogenannten Feldfacetten, auf eine Mehrfachspiegelanordnung 120 in einer Pupillenebene, den sogenannten Pupillenfacetten, gelenkt wird. Anstelle der diskreten Pupillenfacetten der Mehrfachspiegelanordnung 120, wie sie bei einem EUV-Beleuchtungssystem zum Einsatz kommen können, kann auch eine kontinuierliche Fläche eines sogenannten Field Defining Elements FDE (Feldformungselement) vorgesehen sein. Die Spiegelanordnung 110 wird nun gemäß der Erfindung überwacht oder vermessen, so dass die Spiegelanordnung 110 der Spiegelanordnung 60 aus Fig. 2 entspricht.For example, FIG. 3 shows a portion of an EUV illumination system in which the light of a light source 100 is applied to a mirror assembly 110 in a field plane, i. H. on so-called field facets, on a multi-mirror arrangement 120 in a pupil plane, the so-called pupil facets, is directed. Instead of the discrete pupil facets of the multi-mirror arrangement 120, as may be used in an EUV illumination system, a continuous surface of a so-called Field Defining Element FDE (field-shaping element) may also be provided. The mirror assembly 110 will now be monitored or measured according to the invention so that the mirror assembly 110 corresponds to the mirror assembly 60 of FIG.
Wie sich aus der Figur 2 ergibt, werden durch eine inverse Nachbildung des Strahlengangs der Figur 3 bei der Anordnung der Figur 2, also Vertauschung von Lichtquelle und Kamera bzw. Detektor identische oder zumindest ähnliche geometrische Verhältnisse realisiert, so dass bei einer Messung der Intensitäten des an den Spiegeln 40 reflektierten Lichts die relative Intensität wiedergegeben wird, mit der das Arbeitslicht des EUV-Strahlengangs der Figur 3 auf den entsprechenden Teil der Pupillenfacette 120 gelenkt wird. Damit können eventuelle Fehler durch translatorischen Versatz der Spiegel 40 bzw. 140 eliminiert werden. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Anordnung unempfindlich gegenüber translatorischen Verschiebungen der Feldfacetten in der Mehrfachspiegelanordnung 110, insbesondere einen entsprechenden z-Versatz, also einem Versatz im Wesentlichen quer zur Spiegelfläche.As can be seen from FIG. 2, identical or at least similar geometrical relationships are realized by an inverse replica of the beam path of FIG. 3 in the arrangement of FIG. 2, that is to say permutation of the light source and camera or detector, so that when measuring the intensities of the light source reflected light on the mirrors 40, the relative intensity is reproduced, with which the working light of the EUV beam path of Figure 3 is directed to the corresponding part of the pupil facet 120. Thus, any errors can be eliminated by translational offset of the mirror 40 or 140. In this way, the arrangement according to the invention is insensitive to translational displacements of the field facets in the multi-mirror arrangement 110, in particular a corresponding z-offset, that is to say an offset essentially transversely to the mirror surface.
Bei einem EUV-Beleuchtungssystem können die Leuchtdioden 31 des Leuchtdiodenfeldes 20 entsprechend der Anordnung der Pupillenfacetten 120 verteilt bzw. gruppiert sein. Durch eine Erhöhung der Anzahl der Leuchtdioden pro Gruppe kann die Messgenauigkeit erhöht werden, wobei jedoch bei Verwendung von Leuchtdioden gleicher Wellenlänge durch das Nacheinan- derbetätigen der einzelnen Leuchtdioden die Messzeit verlängert wird.In an EUV lighting system, the LEDs 31 of the LED array 20 may be distributed or grouped according to the arrangement of the pupil facets 120. By increasing the number of light-emitting diodes per group, the measurement accuracy can be increased, but when using light-emitting diodes of the same wavelength by the Nacheinan-betätigen the individual LEDs, the measurement time is extended.
Statt einer Gruppierung der Leuchtdioden 31 des Leuchtdiodenfeldes 20 entsprechend den Pupillenfacetten der Mehrfachspiegelanordnung 120 kann auch eine periodische Anordnung, z. B. einem quadratischen oder hexagonalen Gitter vorgesehen werden.Instead of a grouping of the light-emitting diodes 31 of the light-emitting diode array 20 corresponding to the pupil facets of the multi-mirror arrangement 120, a periodic arrangement, for. B. a square or hexagonal grid can be provided.
Figur 4 zeigt, wie entsprechende erfindungsgemäße Anordnungen zum Monitoring von kippbaren Spiegeln, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind, in einer Projektionsbelich- tungsanlage eingesetzt werden können.FIG. 4 shows how corresponding arrangements according to the invention for monitoring tiltable mirrors, as shown in FIGS. 1 and 2, can be used in a projection exposure apparatus.
Die Projektionsbelichtungsanlage 150 in der Ausgestaltung einer EUV- Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Lichtformungseinheit 151, ein Beleuchtungssystem 152 und ein Projektionsobjektiv 154. Das Licht aus der Lichtformungseinheit 151, welches teilweise schematisch in der Figur 4 als Strahlengang dargestellt ist, wird beispielsweise im Beleuchtungssystem 152 auf Feldfacetten einer Mehrfachspiegelanordnung 110 gelenkt, die das Licht auf Pupillenfacetten einer Mehrfachspiegelanordnung 120 reflektieren. Am Ende des Beleuchtungs Systems 152 wird ein Retikel 153 beleuchtet und das reflektierte Licht wird im Projektionsobjektiv 154 auf das Substrat 155 gelenkt, so dass die in dem Retikel 153 enthaltene Struktur verkleinert auf dem Substrat 155 abgebildet wird.The projection exposure apparatus 150 in the embodiment of an EUV projection exposure apparatus comprises a light shaping unit 151, an illumination system 152 and a projection objective 154. The light from the light shaping unit 151, which is shown schematically as a beam path in FIG. 4, is applied to field facets of the illumination system 152, for example Directed multiple mirror array 110, which reflect the light on pupil facets of a multi-mirror assembly 120. At the end of the illumination system 152, a reticle 153 is illuminated and the reflected light is directed onto the substrate 155 in the projection objective 154, so that the structure contained in the reticle 153 is reduced in size on the substrate 155.
Mit 2 bzw. 20 ist schematisch der Schirm bzw. das Leuchtdiodenfeld einer Musterquelle benachbart zu der zu überwachenden Mehrfachspiegelanordnung 110 dargestellt, wobei der Strahlengang des Monitoring-Systems senkrecht zur Bildebene verläuft, während der Strahlengang des Arbeitslichts des Beleuchtungssystems 152 im Wesentlichen in der Bildebene verläuft, so dass die beiden Strahlengänge um ca. 90° zueinander gekippt sind und somit keine gegenseitige Beeinträchtigung erfolgt. Durch eine entsprechende Anordnung des Monito- ring-Systems außerhalb des Strahlengangs des Arbeitslichts des Beleuchtungssystems 152 wird gewährleistet, dass durch das Monitoring-System keine Störung der Projektionsbelich- tungsanlage 150 erfolgt.2 and 20 schematically show the screen or the light-emitting diode array of a pattern source adjacent to the multi-mirror arrangement 110 to be monitored, the beam path of the monitoring system being perpendicular to the image plane, while the beam path of the working light of the illumination system 152 is substantially in the image plane , So that the two beam paths are tilted by about 90 ° to each other and thus no mutual interference occurs. By an appropriate arrangement of the monitor The ring system outside the beam path of the working light of the illumination system 152 ensures that the monitoring system does not disturb the projection exposure apparatus 150.
Während es für die zweite Ausführungsvariante der Anordnung gemäß Figur 2 ausreichend ist ein Muster bereitzustellen, welches Lichtintensitäten ausgehend von örtlich verschiedenen Lichtquellen bereitstellt, kommt es bei der Anordnung der Figur 1 und der entsprechend dort verwendeten ersten Ausführungs Variante darauf an, dass ein eindeutig identifizierbares Muster gegeben ist, welches bei der Mustererkennung bzw. Bilderkennung dem durch die Erfassungseinrichtung bzw. Kamera 1 erfassten Bild zugeordnet werden kann.While it is sufficient for the second embodiment variant of the arrangement according to FIG. 2 to provide a pattern which provides light intensities starting from locally different light sources, it is important in the arrangement of FIG. 1 and the first embodiment used there correspondingly that a clearly identifiable pattern is given, which can be assigned to the captured by the detection device or camera 1 image in the pattern recognition or image recognition.
Hierfür können verschiedene Muster Verwendung finden, die zeitlich und/oder örtlich und im Hinblick auf das abgestrahlte Licht unterscheidbar sind. Insgesamt sind für die vorliegende Erfindung viele Arten von Mustern einsetzbar, die in Abhängigkeit des gewählten Auswerteverfahrens und sonstiger Randbedingungen ausgewählt werden können.For this purpose, various patterns can be used which are distinguishable in terms of time and / or location and with regard to the emitted light. Overall, many types of patterns can be used for the present invention, which can be selected depending on the selected evaluation method and other constraints.
Die Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform eines Musters, bei welcher eine quadratische Fläche so gestaltet ist, dass in einem kartesischen Koordinatensystem in der x-Richtung die Intensität des Lichts einer ersten Wellenlänge, beispielsweise Licht im roten Wellenlängenbereich ansteigt, während entlang der zweiten Koordinatenachse des kartesischen Koordinatensystems, also der y-Richtung die Intensität des Lichts einer zweiten Wellenlänge, also beispielsweise Licht im grünen Wellenlängenbereich zunimmt. Entsprechend ergibt sich für die x-y-Fläche des Musters für jeden Punkt eine unterschiedliche Lichtquelle, die sich in ihrem Rot- bzw.- Grünanteil unterscheidet. So liegt beispielsweise in einem Eck der Fläche sowohl eine starke Rot- Intensität als auch eine starke Grün-Intensität vor, während im diagonal gegenüberliegenden Eck lediglich eine geringe Grün-Intensität und eine geringe Rot- Intensität zu beobachten sind. In den anderen Ecken der quadratischen Fläche des Musters sind dann entsprechend hohe Grünanteile bei niedrigem Rotanteil oder hohe Rotanteile bei niedrigem Grünanteil zu beobachten. Insgesamt ergibt sich ein eindeutiges Flächenmuster, bei dem kein Punkt des Musters, also keine Lichtquelle, zu einem anderen Punkt bzw. Lichtquelle identisch ist.FIG. 5 shows a first embodiment of a pattern in which a square area is designed in such a way that the intensity of the light of a first wavelength, for example light in the red wavelength range, increases in a Cartesian coordinate system in the x-direction, while along the second coordinate axis of the Cartesian coordinate system, ie the y-direction increases the intensity of the light of a second wavelength, so for example light in the green wavelength range. Accordingly, for the x-y area of the pattern a different light source results for each point, which differs in its red or green component. Thus, for example, in one corner of the area there is both a strong red intensity and a strong green intensity, while in the diagonally opposite corner only a low green intensity and a low red intensity are observed. In the other corners of the square surface of the pattern are then correspondingly high proportions of green at low red content or high proportions of red at low green content observed. Overall, there is a clear surface pattern in which no point of the pattern, so no light source, is identical to another point or light source.
Wird dieses Muster nunmehr mit dem Spiegelarray 6 der Anordnung aus Figur 1 in die Kamera 1 gespiegelt, so kann das in der Auswerteeinheit 7 abgespeicherte Muster der Figur 5 mit dem von dem jeweiligen Spiegel 4 abgebildeten Bildausschnitt 5 verglichen werden und eine eindeutige Zuordnung des Bildausschnitts 5, das von einem entsprechenden Spiegel 4 in das Bild der Kamera 1 gespiegelt ist, vorgenommen werden.If this pattern is now mirrored with the mirror array 6 of the arrangement of FIG. 1 into the camera 1, then the pattern of FIG. 5 stored in the evaluation unit 7 can be used are compared with the image section 5 shown by the respective mirror 4 and a clear assignment of the image section 5, which is mirrored by a corresponding mirror 4 in the image of the camera 1, are made.
Aus dieser Information, welcher Bildausschnitt 5 des Rot-Grün-Musters aus Figur 5 mit welchen (x,y)-Koordinaten an einem bestimmten Spiegel 4 abgebildet worden ist, kann die Orientierung und Ausrichtung des entsprechenden Spiegels bezüglich der Verkippung um eine x- und y- Achse ermittelt werden.From this information, which image detail 5 of the red-green pattern from FIG. 5 has been imaged with which (x, y) coordinates on a particular mirror 4, the orientation and orientation of the corresponding mirror with respect to the tilt can be approximated by an x and y axis can be determined.
Das Rot-Grün-Muster kann zusätzlich als RGB-Muster mit einem Blauanteil ausgestaltet sein, wobei der Blauanteil homogen gleichmäßig über der Fläche verteilt ist, um mit dieser Blau- Komponente als dritte Farbkomponente durch eine entsprechende Normierung Beleuchtungsinhomogenitäten feststellen und entsprechend berücksichtigen zu können.The red-green pattern can additionally be configured as an RGB pattern with a blue component, the blue component being uniformly distributed uniformly over the surface in order to be able to determine illumination inhomogeneities with this blue component as the third color component by means of a corresponding normalization and to be able to account for this accordingly.
Bei der gewählten Ausführungsform ist es beispielsweise ausreichend, in der Kamera einen einzigen Pixel pro Spiegel vorzusehen, wobei der Pixel in der Lage ist die Rot-Grün- Anteile des am Spiegel reflektierten Lichts zu ermitteln. Entsprechend wird hierzu eine Farbkamera eingesetzt. Statt einer Farbkamera kann jedoch auch die Verwendung von zwei oder drei Schwarzweißkameras mit entsprechenden Farbfiltern je nach Anzahl der verwendeten Farben in Betracht gezogen werden.For example, in the chosen embodiment, it is sufficient to provide a single pixel per mirror in the camera, which pixel is capable of detecting the red-green portions of the light reflected from the mirror. Accordingly, a color camera is used for this purpose. However, instead of a color camera, the use of two or three black-and-white cameras with corresponding color filters may be considered, depending on the number of colors used.
Sofern für jeden Spiegel mehrere Pixel zur Erfassung des am Spiegel reflektierten Lichts zur Verfügung stehen, kann für die entsprechenden Pixel eine Mittelung vorgenommen werden. Außerdem kann durch die Verwendung mehrerer Pixel für einen Spiegel die Auflösung der Kipp-Messwerte erhöht und die Zuordnung des in der Kamera abgebildeten Bildbereichs auf das vorgegebene Muster somit verbessert werden. Entsprechend kann mit der dargestellten Ausführungsform in einfacher Weise ein Monitoring einer Vielzahl von kippbaren Spiegeln in einem Spiegelfeld, beispielsweise in einem Mikrospiegelarray (Micro Mirror Array MMA) durchgeführt werden, die beispielsweise für die Beleuchtungseinstellung bei Projektionsbe- lichtungsanlagen für die Mikrolithografie Verwendung finden können.If a plurality of pixels are available for each mirror for detecting the light reflected at the mirror, an averaging can be carried out for the corresponding pixels. In addition, the use of multiple pixels for one mirror can increase the resolution of the tilt measurements and thus improve the association of the image area imaged in the camera with the default pattern. Accordingly, with the illustrated embodiment, monitoring of a plurality of tiltable mirrors in a mirror field, for example in a micromirror array (MMA), can be carried out in a simple manner, which can be used, for example, for illumination adjustment in projection illumination systems for microlithography.
Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Musters, welches mit der Anordnung der Figur 1 verwendet werden kann. Bei diesem Muster handelt es sich um eine periodische Darstellung von Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen, beispielsweise einer WeI- lenlänge im roten Wellenlängenbereich und einer Wellenlänge im grünen Wellenlängenbereich, wobei die Periodizität die Strahlungsleistung der Lichtquellen bzw. die Intensität der Lichtstrahlung in der bestimmten Wellenlänge betrifft. Beispielsweise kann, wie in Figur 6 dargestellt, die Intensität der Lichtstrahlung über den von der x-y-Fläche des Musters vorgegebenen Bereich jeweils in x- und y-Richtung einen sinusförmigen Verlauf aufweisen. Dabei kann der Sinusverlauf für den roten Wellenlängenbereich in Richtung der x-Achse angeordnet sein, während der sinusförmige Verlauf der Intensität im grünen Wellenlängenbereich sich entlang der y- Achse erstreckt. Dadurch ergibt sich ein schachbrettartiges Muster mit Intensi- tätsmaxima mit hoher Lichtintensität der grünen und roten Lichtstrahlung sowie Intensitäts- minima mit niedriger roter und grüner Lichtintensität.FIG. 6 shows a further embodiment of a pattern which can be used with the arrangement of FIG. This pattern is a periodic representation of light sources with different wavelengths, for example a white light. lenlänge in the red wavelength range and a wavelength in the green wavelength range, wherein the periodicity of the radiation power of the light sources or the intensity of the light radiation in the specific wavelength. For example, as shown in FIG. 6, the intensity of the light radiation over the region predetermined by the xy surface of the pattern can have a sinusoidal profile in each case in the x and y directions. In this case, the sinusoidal curve for the red wavelength range can be arranged in the direction of the x-axis, while the sinusoidal profile of the intensity in the green wavelength range extends along the y-axis. This results in a checkerboard-like pattern with intensity maxima with high light intensity of the green and red light radiation and intensity minima with low red and green light intensity.
Auch hier kann entsprechend die Erfassungseinrichtung durch eine Farbkamera gebildet sein, so dass der entsprechende Sensor die Farbanteile des reflektierten Musters ermitteln kann oder es können zwei Schwarzweißkameras mit entsprechenden Farbfiltern, also im gewählten Beispiel einem Rotfilter und einem Grünfilter eingesetzt werden, um die entsprechenden Farbanteile zu messen.Here too, the detection device can accordingly be formed by a color camera, so that the corresponding sensor can determine the color components of the reflected pattern or two black-and-white cameras with corresponding color filters, that is to say a red filter and a green filter in the example chosen, can be used to add the corresponding color components measure up.
Wird im Kamerabild ein Bildausschnitt betrachtet, der einem Spiegel zugeordnet ist, lässt sich durch eine Phasenbestimmung jeweils im ersten Farbkanal der Kippwinkel um die erste Kippachse bestimmen. Durch eine Phasenbestimmung im zweiten Farbkanal lässt sich der zweite Kippwinkel bestimmen. Hintergrund ist, dass sich durch eine Verkippung um eine erste Kippachse das Streifen- bzw. Sinusmuster im ersten Farbkanal des Kamerabildes verschiebt (Phasenänderung). Durch eine Verkippung um die zweite Kippachse verschiebt sich das Streifen- bzw. Sinusmuster im zweiten Farbkanal. Um durch eine Phasenmessung eine Positionsbestimmung des Spiegels bezüglich einer Verkippung um die x- und y- Achse vornehmen zu können, sind entsprechend mindestens neun Pixel, also Erfassungspunkte pro Spiegel erforderlich. Vorteilhaft sind mehr Pixel bzw. Erfassungspunkte pro Spiegel, beispielsweise 16 oder 25.If an image detail, which is assigned to a mirror, is viewed in the camera image, the tilt angle around the first tilt axis can be determined in each case in the first color channel by a phase determination. By a phase determination in the second color channel, the second tilt angle can be determined. The background is that the strip or sine pattern in the first color channel of the camera image shifts due to a tilting about a first tilting axis (phase change). By tilting about the second tilt axis, the stripe or sinusoidal pattern shifts in the second color channel. In order to be able to determine the position of the mirror with respect to tilting about the x- and y-axis by means of a phase measurement, at least nine pixels, ie detection points per mirror, are accordingly required. Advantageously, more pixels or detection points per mirror, for example 16 or 25.
Die Phasenmessung kann mehrdeutig sein, d.h. es ist direkt keine Erfassung der absoluten Spiegelposition bzw. des Spiegelkipps durchzuführen, sondern lediglich eine Erfassung der relativen Position- bzw- des relativen Kipps. Durch ein Nachverfolgen der Spiegelbewegung (Tracking) lässt sich dennoch ein Messsystem realisieren, was den Spiegelkipp bzw. die Spiegelposition liefert. Voraussetzung für die Anwendbarkeit eines Trackings ist oftmals, dass die Bildrate der Kamera (hier gleich Abtastrate der Messung) hoch im Vergleich zu den Zeitkonstanten der Spiegeldynamik ist. D.h. der Spiegel bewegt sich im Vergleich zur zeitlichen Abtastrate langsam.The phase measurement can be ambiguous, ie it is not directly detect the absolute mirror position or the Spiegelkipps perform, but only a detection of the relative position or the relative tilt. By tracking the mirror movement (tracking) can nevertheless realize a measuring system, which provides the Spiegelkipp or the mirror position. Prerequisite for the applicability of a tracking is often that the Frame rate of the camera (equal sampling rate of the measurement) is high compared to the time constant of the mirror dynamics. That is, the mirror moves slowly compared to the temporal sampling rate.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen ein Beispiel für ein entsprechendes Bild, das durch einen Spiegel von dem Muster der Figur 6 in der Kamera 1 erzeugt wird. In der Figur 7 sind Teilbilder für drei nebeneinander angeordnete Spiegel 50, 51, 52 gezeigt, bei denen gemäß den Figuren 8 und 9 in dem zugeordneten Pixelbereich der Kamera die Bilder des roten Kanals und des grünen Kanals vorgesehen sind. Das Rechteck, das in Figur 7 jeweils für die Spiegel 50, 51, 52 dargestellt ist, entspricht den linken Teilbildern der Figuren 8 und 9, wobei in den Figuren 8 und 9 jeweils das grüne und rote Teilbild bzw. die entsprechend abgebildeten Sinus-Muster gezeigt sind.FIGS. 7 to 9 show an example of a corresponding image produced by a mirror of the pattern of FIG. 6 in the camera 1. FIG. 7 shows partial images for three juxtaposed mirrors 50, 51, 52, in which, according to FIGS. 8 and 9, the images of the red channel and the green channel are provided in the associated pixel region of the camera. The rectangle shown in FIG. 7 for the mirrors 50, 51, 52 respectively corresponds to the left partial images of FIGS. 8 and 9, wherein in FIGS. 8 and 9 the green and red partial image and the correspondingly depicted sinusoidal pattern respectively are shown.
Für den grünen Kanal, also das Sinusmuster mit Wellenlängen im Bereich des grünen Lichts ist ein Ausschnitt von etwas mehr als einer Periode gegeben, während für den roten Kanal, also das Licht im Wellenlängenbereich des roten Lichts etwas mehr als zwei Perioden des Sinusmusters erfasst sind (siehe rechte Teilbilder der Fig. 8 und 9). Kommt es zu einer Verkippung des entsprechenden Spiegels um die x- bzw.y-Achse, so verändert sich die erfasste Sinuskurve des grünen bzw. roten Lichts und die Veränderung des Kippwinkels ist durch die Veränderung der Phase des Sinusverlaufs feststellbar. Sobald der Kippwinkel jedoch zu einer Verschiebung des Sinus signals um mehr als eine Periode führt muss eine Nach Verfolgung (Tracking) der Bewegung des Spiegels durchgeführt werden (siehe auch nachfolgend inkre- mentelle Messung), um eine absolute Lokalisierung im periodischen Muster weiterhin aufrecht zu erhalten.For the green channel, ie the sine pattern with wavelengths in the green light range, there is a section of slightly more than one period, while for the red channel, ie the light in the wavelength range of the red light, slightly more than two periods of the sine pattern are detected ( see right part of Figs. 8 and 9). If there is a tilting of the corresponding mirror about the x- or y-axis, then the detected sine curve of the green or red light changes and the change in the tilt angle can be detected by changing the phase of the sinusoidal curve. However, as soon as the tilt angle leads to a shift of the sine signal by more than one period, a tracking of the movement of the mirror must be performed (see also below incremental measurement) in order to continue to maintain an absolute localization in the periodic pattern ,
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Musters ist in der Figur 10 gegeben. Bei diesem Muster handelt es sich um ein Zufallssignal bzw. um ein Rauschmuster, bei dem davon ausgegangen wird, dass die Wahrscheinlichkeit, dass sich wiederholende Musterbereiche in dem Flächenbereich der x-y-Fläche des Musters finden, äußerst gering ist.Another embodiment of a pattern is given in FIG. This pattern is a random signal, or a noise pattern, in which it is assumed that the probability that repeating pattern areas are found in the surface area of the x-y area of the pattern is extremely small.
Ähnlich wie bei den vorangegangenen Mustern der Figuren 5 und 6 kann auch das Muster der Figur 10 als Ausdruck oder als Darstellung auf einem Bildschirm, beispielsweise einem TFT- Monitor vorliegen. Bei der Darstellung in einem Monitor kann ein entsprechendes Rauschsignal zur Darstellung verwendet werden. Alternativ kann ein entsprechendes Muster durch eine lackierte oder durch sonstige Oberflächenbearbeitung strukturierte Oberfläche innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise einer entsprechenden Gehäusewand gegeben sein. Die Zuordnung des ermittelten Spiegelbilds, welches beispielsweise wiederum für drei nebeneinander angeordnete Spiegel 50, 51, 52 in Figur 11 dargestellt ist, erfolgt beispielsweise über korrelative Verfahren, die eine Zuordnung von Bild und Muster ermöglichen.Similar to the preceding patterns of FIGS. 5 and 6, the pattern of FIG. 10 may also be present as an expression or as a representation on a screen, for example a TFT monitor. When displayed in a monitor, a corresponding noise signal can be used for display. Alternatively, a corresponding pattern by a lacquered or structured by other surface treatment surface within the projection exposure system, for example, be given a corresponding housing wall. The assignment of the determined mirror image, which in turn is shown in FIG. 11, for example, for three mirrors 50, 51, 52 arranged next to one another, takes place, for example, via correlative methods which allow the image and pattern to be associated.
Eine weitere Möglichkeit besteht hierbei darin bei bereits grob bekannter Orientierung des Spiegels gradientenbasierte Bewegungs Schätzungen zur Messung einzusetzen (siehe [Jahne: Digitale Bildverarbeitung, 4. Auflage, Kapitel 13, Springer Verlag]).Another possibility here is to use gradient-based motion estimations for the measurement when the mirror is already well known (see [Jahne: Digitale Bildverarbeitung, 4th Edition, Chapter 13, Springer Verlag]).
Weitere Alternativen zur Verwendung von Mustern in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungs gemäßen Anordnung sind in den Figuren 12 und 13 dargestellt. Die Figuren 12 und 13 zeigen jeweils vier Teilbilder, die zeitlich nacheinander von dem Muster aufgenommen worden sind. Hierbei ist zu erkennen, dass ein zeitlich veränderliches Muster vorliegt, bei dem beispielsweise eine Sinuswelle die Musterfläche durchläuft, und zwar sowohl in x-Richtung als auch in y- Richtung zur Messung des x- Verkipp winkeis und des y- Verkipp winkeis. Entgegen dem Muster aus Figur 6 handelt es sich hierbei also nicht um eine stehende Sinuswelle, sondern um eine zeitlich durchlaufende Sinuswelle, so dass an allen Orten des Musters im Verlauf der Zeit eine periodische Veränderung der Abstrahlung der Lichtquellen erfolgt.Further alternatives to the use of patterns in the method according to the invention or the arrangement according to the invention are shown in FIGS. 12 and 13. FIGS. 12 and 13 each show four partial images, which have been taken in succession from the pattern. It can be seen here that there is a time-varying pattern in which, for example, a sine wave passes through the pattern surface, both in the x direction and in the y direction for measuring the x tilt angle and the y tilt angle. Contrary to the pattern from FIG. 6, this is therefore not a standing sine wave, but a sine wave passing through in time, so that a periodic change in the radiation of the light sources occurs at all locations of the pattern over time.
Durch die Messung von mehreren Messwerten für eine Spiegelposition, d. h. die Aufnahme von mindestens drei, vorzugsweise vier, acht oder mehr Bildern pro Spiegelposition kann die Phase des Zeitsignals ermittelt werden, welche ein Maß für die Verkippung eines Spiegels in die x- bzw. y- Achse ist. Ein derartiges Phasenschiebverfahren, wie es beispielsweise für die Defektdetektion von lackierten Teilen in der Automobiltechnik eingesetzt wird, kann somit auch für die Bestimmung der Orientierung eines Spiegels und insbesondere mehrerer Spiegel in einem Spiegelarray Verwendung finden.By measuring multiple readings for a mirror position, i. H. the recording of at least three, preferably four, eight or more images per mirror position, the phase of the time signal can be determined, which is a measure of the tilt of a mirror in the x- or y-axis. Such a phase shifting method, as used, for example, for the defect detection of painted parts in the automotive industry, can thus also be used for determining the orientation of a mirror and in particular a plurality of mirrors in a mirror array.
Um für sich bewegende Spiegel eine entsprechend hohe Messrate zu erzielen, kann die Rate des Musterwechsels im MHz-Bereich gewählt werden, wobei insbesondere Leuchtdiodenar- rays eingesetzt werden können, die sehr schnell geschaltet werden können. Auch hier kann wiederum die Verwendung von Leuchtdioden mit zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen des Lichts realisiert werden, wobei durch schnelles Schalten der entsprechenden Leucht- dioden eines ersten Wellenlängenbereichs, beispielsweise in roter Farbe die durchlaufende Sinuswelle in x-Richtung und durch Schalten der Leuchtdioden mit dem zweiten Wellenlängenbereich die Erzeugung der durchlaufenden Sinuswelle in y-Richtung erzeugt werden kann. Zusätzlich kann ein Filter vorgesehen sein, um z.B. einen optischen Tiefpassfilter beispielsweise in Form eines Milchglases zu realisieren.In order to achieve a correspondingly high measuring rate for moving mirrors, the rate of the pattern change in the MHz range can be selected, in particular light emitting diode arrays can be used, which can be switched very quickly. Again, the use of light-emitting diodes with two different wavelength ranges of the light can be realized again, wherein by rapidly switching the corresponding lighting diodes of a first wavelength range, for example in red color, the continuous sine wave in the x-direction and switching the LEDs with the second wavelength range, the generation of the continuous sine wave in the y-direction can be generated. In addition, a filter may be provided to realize, for example, an optical low-pass filter, for example in the form of a frosted glass.
Das entsprechend gespiegelte Muster wird mit mindestens drei Bildern pro Spiegelposition bzw. Spiegelkipp von einer Farbkamera oder zwei Schwarzweißkameras mit Farbfilter mit ebenfalls hoher Bildrate aufgenommen, so dass durch eine entsprechende Auswertung die Kippwinkel des Spiegels ermittelbar sind. Statt einer Kamera ist auch die direkte Verwendung eines Fotodiodenarrays zur Detektion denkbar. Bei einer derartigen Vorgehensweise ist es prinzipiell auch möglich, dass nur ein Pixel bzw. ein Erfassungspunkt, beispielweise eine Fotodiode pro Spiegel, vorgesehen wird.The corresponding mirrored pattern is recorded with at least three images per mirror position or Spiegelkipp from a color camera or two black and white cameras with color filter also high frame rate, so that the tilt angle of the mirror can be determined by a corresponding evaluation. Instead of a camera, the direct use of a photodiode array for detection is also conceivable. With such an approach, it is in principle also possible that only one pixel or a detection point, for example a photodiode per mirror, is provided.
Die Figur 14 zeigt noch einmal in einer schematischen Darstellung Details der Reflexionsbedingungen zwischen dem Muster 302, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein TFT-Display bereitgestellt wird, dem zu vermessenden Spiegel 304, dessen Stellung ermittelt werden soll, und der Kamera bzw. Erfassungseinrichtung 301. Wie sich durch die strichlinierte Darstellung des kippbaren Spiegels 304 deutlich ergibt, wird bei einer unterschiedlichen Kippstellung des Spiegels 304 ein anderer Bereich des Musters 302 von der Erfassung seinrichtung 301 in Form der Kamera erfasst. Dies stellt die Grundlage für die phasenmessende Deflektometrie dar, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Figur 15 zeigt drei Momentaufnahmen eines zeitlich und örtlich veränderbaren Musters, wie es auf dem TFT-Display 302 zu unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt wird. Das TFT-Display 302 erzeugt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 15 in x-Richtung eine Sinus- bzw. Kosinuswelle, die durch das Bild läuft, und somit eine sinusförmige Licht- bzw. Graustufenverteilung entlang der x-Richtung bereitstellt. Entlang der x- Richtung kann damit aus der Kenntnis der zeitlichen Veränderung des Musters bei konstantem Kippwinkeln ermittelt werden, von welchem Ort des TFT-Displays 302 der in der Erfassung seinrichtung bzw. Kamera 301 erfasste Lichtstrahl stammt. Das gleiche kann in gleicher Art und Weise auch für die y-Richtung durchgeführt werden, wobei die Orientierungsbestimmung in x- und y-Richtung beispielsweise zeitlich nacheinander durchgeführt werden kann, um die Verkippung des Spiegels 304 in x- und y-Richtung zu ermitteln. Für die Intensität des TFT-Bildschirms 302 in x-Richtung gilt:FIG. 14 again shows in a schematic representation details of the reflection conditions between the pattern 302, which in the exemplary embodiment shown is provided by a TFT display, the mirror 304 to be measured, whose position is to be determined, and the camera or detection device 301 As clearly shown by the dashed representation of the tilting mirror 304, a different tilting position of the mirror 304, another area of the pattern 302 is detected by the detection device 301 in the form of the camera. This provides the basis for the phase-measuring deflectometry used in one embodiment of the present invention. FIG. 15 shows three snapshots of a temporally and locally changeable pattern, as it is displayed on the TFT display 302 at different times. The TFT display 302, in the embodiment shown in FIG. 15, generates in the x-direction a sine or cosine wave which passes through the image and thus provides a sinusoidal light or gray level distribution along the x-direction. Along the x-direction can thus be determined from the knowledge of the temporal change of the pattern at constant tilt angles, from which location of the TFT display 302 of the detected in the detection device or camera 301 light beam originates. The same can also be carried out for the y-direction in the same way, wherein the orientation determination in the x and y directions can be carried out successively, for example, in order to determine the tilting of the mirror 304 in the x and y directions. For the intensity of the TFT screen 302 in the x direction, the following applies:
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0001
Wird beispielsweise für die Anzahl der Bilder n=3 gewählt, so kann mit den Bildern für verschiedene Phasen des Musters ein Bild des vom TFT-Display 302 stammenden und von einem Spiegel reflektierten Lichts aufgenommen werden, also beispielsweise Bilder des Musters wie es in Figur 15 gezeigt ist. Da für die Bestimmung der Spiegel verkippung ein Pixel pro Spiegel genügt, kann mit einer Kamera mit einer Vielzahl von Pixeln die Verkippung einer Vielzahl von Spiegeln, beispielsweise in einem multi-mirror-array (Vielfach-Spiegelfeld) bestimmt werden.If, for example, n = 3 is selected for the number of images, then an image of the light originating from the TFT display 302 and reflected by a mirror can be taken with the images for different phases of the pattern, that is to say images of the pattern as shown in FIG is shown. Since one pixel per mirror suffices for the determination of the mirror tilt, the tilting of a multiplicity of mirrors, for example in a multi-mirror array, can be determined with a camera having a multiplicity of pixels.
Für die gemessenen Intensitäten (Helligkeiten) der Pixel kann man folgenden Ansatz wählen:For the measured intensities (brightnesses) of the pixels, one can choose the following approach:
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
Für die Lösung dieses linearen Gleichungs Systems braucht man somit mindestens drei gemessene Intensitäten. Wählt man n>3 erhält man eine lineare Ausgleichsaufgabe mit der allgemeinen Lösung.
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
For the solution of this linear equation system one thus needs at least three measured intensities. If one chooses n> 3, one obtains a linear compensation task with the general solution.
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0001
Anstelle der zeitlich getrennten Bestimmung der Verkippung in x- und y-Richtung kann die Verkippung in x- und y-Richtung, also in unabhängigen Raumrichtungen gleichzeitig folgen, wobei entweder für x- und y-Richtung Licht unterschiedlicher Wellenlänge verwendet wird, beispielsweise für x-Richtung grün und für die y-Richtung rot, oder ein entsprechend überlagerter Grauverlauf durch Sinus- bzw. Kosinusverläufe in x- und y-Richtung.Instead of the temporally separate determination of the tilting in the x and y directions, the tilt in the x and y directions, ie in independent spatial directions, can follow simultaneously, with either different wavelengths being used for the x and y directions, for example for x Direction green and red for the y direction, or a corresponding superimposed gray gradient through sine or cosine curves in the x and y directions.
Für einen kosinusförmigen Intensitätsverlauf sowohl in x- als auch in y-Richtung ergibt sich:For a cosinusoidal intensity curve in both the x and the y direction, the following results:
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000030_0002
Für gemessene Pixelintensitäten setzt man analog Gleichung (2) an:For measured pixel intensities, one applies analogously to equation (2):
Figure imgf000030_0003
Figure imgf000030_0003
Die Anwendung der Additionstheoreme ergibt: The application of the addition theorems gives:
Figure imgf000031_0001
Dasselbe in Matrixschreibweise
Figure imgf000031_0001
The same in matrix notation
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000031_0002
Man erhält somit ein Gleichungssystem für fünf Unbekannte. Damit dieses Gleichungs System eindeutig lösbar ist (Rang (H)=5), benötigt man fünf Bilder (n=5). Für mehr als fünf Bilder erhält man wiederum eine lineare Ausgleichsaufgabe es gilt:One thus obtains a system of equations for five unknowns. For this equations system to be uniquely solvable (rank (H) = 5) you need five images (n = 5). For more than five pictures you get again a linear compensation task it applies:
Figure imgf000031_0003
Figure imgf000031_0003
Zur Erzielung einer exakten Bestimmung der Winkelposition der entsprechenden Spiegel können die Parameter n und m in geeigneter Weise gewählt werden. Während der Parameter n, der die Anzahl der Bilder angibt, die für die Auswertung verwendet werden und somit dieIn order to obtain an accurate determination of the angular position of the respective mirrors, the parameters n and m can be selected appropriately. During the parameter n, which indicates the number of images used for the evaluation and thus the
Phasenmessung in einer ersten Richtung repräsentiert, ganzzahlig sein muss, kann für den Parameter m, der die Phasenmessung in einer zweiten Richtung repräsentiert, auch ein nicht ganzzahligen Wert gewählt werden. Wird als Wert für den Parameter m ein Bruchteil des Wertes des Parameters n gewählt, beispielsweise bei fünf Bildern (Messwerterfassungen) (n=5) als Wert für m = 5/2 bzw. 5/3, so ergeben sich für die fünf Bilder (Messwerterfassungen) auch in y- Richtung fünf verschiedene Phasen, die entsprechend gleich verteilt sind.Phase measurement represented in a first direction, must be integer, can for the Parameter m, which represents the phase measurement in a second direction, may also be chosen to be a non-integer value. If a fraction of the value of the parameter n is chosen as the value of the parameter m, for example, if five images (measured values) (n = 5) are given as the value for m = 5/2 or 5/3, then the five images ( Measured values) also in the y-direction five different phases, which are distributed equally.
Um Störungen der Auswertung, zum Beispiel durch Nichtlinearitäten in den entsprechenden Mustern, zu verringern, können die Parameter n und m in geeigneter Weise gewählt werden. Insbesondere kann der Parameter n, also die Anzahl der für die Auswertung zu verwendenden Bilder (Messwerterfassungen) im Bereich zwischen drei und zwölf Bildern, insbesondere vier bis zwölf Bilder, vorzugsweise sechs bis zwölf Bilder liegen. Der Parameter m wird dann als Bruchteil des Parameters n gewählt, wobei der Nenner wiederum in der Größenordung von drei bis acht liegt, insbesondere im Bereich von drei bis fünf. Entsprechend ergäbe sich beispielsweise für n=8 der Parameter m zu 8/3 und für n=12 der Parameter m=12/5. Allerdings sind natürlich auch andere Werte denkbar.In order to reduce disturbances of the evaluation, for example by nonlinearities in the corresponding patterns, the parameters n and m can be selected appropriately. In particular, the parameter n, that is to say the number of images to be used for the evaluation (measured value captures), may be in the range between three and twelve images, in particular four to twelve images, preferably six to twelve images. The parameter m is then chosen as a fraction of the parameter n, the denominator again being of the order of magnitude of three to eight, in particular in the range of three to five. Correspondingly, for example, for n = 8, the parameter m would be 8/3 and for n = 12 the parameter m would be 12/5. However, of course, other values are conceivable.
Darüber hinaus kann die Genauigkeit der phasenmessenden Deflektometrie erhöht werden, wenn ein mehrstufiges Verfahren eingesetzt wird. Beispielsweise kann das Muster für die erste Stufe des Verfahrens eine Kosinus-Periode umfassen, um die Positionierung und Ausrichtung des Spiegels grob zu bestimmen. Für die zweite Stufe können mehrere Perioden des Kosinus-Signals (Musters) überlagert sein, um die Feinpositionierung vorzunehmen. Aufgrund der Überlagerung mehrerer Kosinus-Signale kann bei einer Mehrdeutigkeit derjenige Kippwinkel beziehungsweise diejenige Positionierung gewählt werden, die der Grobpositionierung aus der ersten Stufe am nächsten kommt. Ein derartiges Verfahren mit überlagerten Mustern wird auch als Phasenentfaltung bezeichnet.In addition, the accuracy of the phase measuring deflectometry can be increased when a multi-stage method is used. For example, the pattern for the first stage of the method may include a cosine period to roughly determine the positioning and orientation of the mirror. For the second stage, several periods of the cosine signal (pattern) may be superimposed to perform the fine positioning. Due to the superimposition of a plurality of cosine signals, in the case of an ambiguity, that tilt angle or that positioning which comes closest to the coarse positioning from the first stage can be selected. Such a superposed pattern method is also called phase unfolding.
Entsprechend kann auch eine phasenmessende Deflektometrie mit Phasenentfaltung mit überlagerten Bildern zur Positionsbestimmung von Spiegeln und insbesondere zur Bestimmung der Kippwinkel um eine x- und eine y- Achse eingesetzt werden. Das Verfahren der Phasenentfaltung kann neben einem mehrstufigen Verfahren mit getrennten Bildern in den unterschiedlichen Stufen zur Bestimmung der Fein- und Grobpositionierung in einem einzigen Schritt verwirklicht werden, wenn sämtliche Kosinus-Signale zur Erzeugung des Musters additiv überlagert werden. Die Intensität ergibt sich somit zu:Correspondingly, it is also possible to use a phase-measuring deflectometry with phase unfolding with superimposed images for determining the position of mirrors and, in particular, for determining the tilt angles about an x and ay axis. The phase unfolding process can be implemented in a single step, in addition to a multi-step process with separate images in the different stages for determining fine and coarse positioning, when all of the cosine signals are additively superimposed to produce the pattern. The intensity is thus:
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000033_0001
Entsprechend setzt man für die gemessene Intensität an:Accordingly, one applies to the measured intensity:
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000033_0002
Mit Anwendung der Additionstheoreme und Umformung in Matrixschreibweise ergibt sich wiederum ein lineares Gleichungs SystemThe application of the addition theorems and transformation in matrix notation results in turn in a linear equation system
(15) (15)
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000034_0001
Bei diesem Gleichungs System ergibt sich, dass für die Auswertung beziehungsweise Einstellung des Musters die Parameter λ, m, n, o und p gewählt werden können. Die Anzahl der Bilder (Erfassungen) m kann minimal neun sein, um das Gleichungssystem für die neun Unbekannten lösen zu können. Je nachdem, welche Genauigkeit für die Positionsbestimmung des Spiegels gefordert ist und wie exakt die Intensitätsverteilung der verwendeten Muster ist (Problem der Nichtlinearität der Musterintensitäten), können entsprechend geeignete Parameter eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Bilderzahl m mit 16 gewählt werden, wobei die Parameter n, o, p wiederum Bruchteile des Wertes des Parameters m sind, beispielsweise n=16/7, o=16/5 und p=16/3. Für λ, welche die Anzahl der Perioden für die Feinmessung angibt, kann beispielsweise ein Wert gleich 31 gewählt werden, wobei hierbei darauf geachtet werden muss, dass die Grobmessung und Feinmessung aufeinander angepasst sind, sodass nicht falsche Messungen einander zugeordnet werden.In this equations system it follows that the parameters λ, m, n, o and p can be selected for the evaluation or setting of the pattern. The number of images (acquisitions) m can be a minimum of nine in order to solve the system of equations for the nine unknowns. Depending on which accuracy is required for the position determination of the mirror and how exact the intensity distribution of the patterns used is (problem of the non-linearity of the pattern intensities), suitably suitable parameters can be used. For example, the number of images m can be chosen to be 16, the parameters n, o, p again being fractions of the value of the parameter m, for example n = 16/7, o = 16/5 and p = 16/3. For example, for λ, which indicates the number of periods for the fine measurement, a value can be selected equal to 31, whereby it must be ensured that the coarse measurement and fine measurement are adapted to each other, so that incorrect measurements are not assigned to each other.
Statt eines zeitlich veränderlichen Musters kann auch ein zeitlich unveränderliches Muster verwendet werden, wobei in diesem Fall zur Verwendung der phasenmessenden Deflekto- metrie mehrere Erfassungseinrichtungen (Kameras) eingesetzt werden. Dies ist in der schematischen Darstellung der Figur 16 gezeigt. Das Muster 402 weist beispielsweise in x- und y- Richtung einen sinusförmigen Hell-Dunkel- Verlauf (Grauschattierung) auf, der periodisch fortgesetzt wird und in Figur 17 dargestellt ist.Instead of a time-varying pattern, it is also possible to use a temporally invariable pattern, in which case several detection devices (cameras) are used for the use of phase-measuring deflectometry. This is shown in the schematic representation of FIG. 16. The pattern 402 points, for example, in x and y Direction a sinusoidal light-dark course (gray shading), which is periodically continued and shown in Figure 17.
Die Figur 17 zeigt weiterhin mit den eingezeichneten Rechtecken die Bereiche Sl bis S5, die die Kameras 401a, 401b, 401c, 401d und 401e (Erfassungseinrichtungen) von dem Muster 402 erfassen können.FIG. 17 also shows, with the rectangles drawn in, the areas S1 to S5 which the cameras 401a, 401b, 401c, 401d and 401e (detectors) can detect from the pattern 402.
Anstelle der Veränderung des Musters 402 wird durch die Veränderung der Position der Kameras 401a bis 40 Ie eine unterschiedliche räumliche Phase des zeitlich unveränderlichen Musters 402 erfasst, so dass wiederum die Verkippung des Spiegels 404 bestimmbar ist. Die in der Figur 17 eingezeichneten Erfassungsbereiche Sl bis S5 zeigen, dass bei einer Auflösung von einem Pixel für einen Spiegel eine Vielzahl von Spiegeln in einem Spiegelfeld gleichzeitig vermessen werden können.Instead of changing the pattern 402, a different spatial phase of the temporally invariable pattern 402 is detected by changing the position of the cameras 401a to 40e, so that in turn the tilting of the mirror 404 can be determined. The detection ranges S1 to S5 drawn in FIG. 17 show that, given a resolution of one pixel for a mirror, a multiplicity of mirrors in a mirror field can be measured simultaneously.
Zudem weist dieses Vorgehen den Vorteil auf, dass die verschiedenen Erfassungseinrichtungen 401a bis 40 Ie exakt zum selben Zeitpunkt eine Aufnahme machen können, wenn sie beispielsweise über eine Triggerleitung miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass die Spiegel während der Aufnahme nicht zwangsläufig konstant stehen müssen.In addition, this procedure has the advantage that the various detection devices 401a to 40e can take a picture exactly at the same instant when they are connected to one another, for example via a trigger line. This has the advantage that the mirror does not necessarily have to be constant during recording.
Eine weitere Abwandlung einer entsprechenden Anordnung bzw. des entsprechenden Verfahrens ist in Figur 18 gezeigt. Anstelle mehrerer Erfassungseinrichtungen 401a bis 401e, wie in Figur 16, ist bei dieser Anordnung lediglich eine Erfassungseinrichtung (Kamera) 501 vorgesehen, die verschiedene Erfassungsbereiche zur Verfügung stellt, wobei verschiedene Spiegel 505 bis 509 die unterschiedlichen Bereiche des zeitlich unveränderlichen Musters 502 in die verschiedenen Erfassungsbereiche der Erfassungseinrichtung 501 abbilden. Die Aufteilung des Erfassungsbereichs der Kamera 501 kann in beliebiger Art und Weise erfolgen z. B. in 4, 6, 8, 9, 12 oder 16 Bereiche. Wird für die phasenmessende Deflektometrie lediglich die Erfassung von fünf Bereichen benötigt, so kann der überschüssige Erfassungsbereich für eine Bestimmung der Spiegelverkippung über einen absoluten Grauwert oder dergleichen eingesetzt werden, so dass damit Misch- oder Kombinations verfahren realisierbar sind, bei denen beispielsweise die phasenmessende Deflektometrie und andere Verfahren zur Bestimmung der Verkippung eines Spiegels gleichzeitig verwendet werden können. Beispielsweise können für zweistufige Verfahren auch andere Verfahren zur Grob-Bestimmung der Spiegelverkippung eingesetzt werden, um mit der phasenmessenden Deflektometrie die Feinbestimmung vorzunehmen oder umgekehrt bzw. andersartige Kombinationen vorzunehmen.A further modification of a corresponding arrangement or the corresponding method is shown in FIG. Instead of a plurality of detection devices 401a to 401e, as in FIG. 16, only one detection device (camera) 501 is provided in this arrangement, which provides different detection regions, wherein different mirrors 505 to 509 place the different regions of the temporally immutable pattern 502 into the different detection regions map the detection device 501. The division of the detection range of the camera 501 can be done in any manner z. In 4, 6, 8, 9, 12 or 16 areas. If only the detection of five areas is required for the phase-measuring deflectometry, then the excess detection range can be used for a determination of the mirror tilt over an absolute gray value or the like, so that mixing or combination methods can be realized, for example, the phase-measuring deflectometry and other methods for determining the tilt of a mirror can be used simultaneously. For example, other methods for coarse determination of mirror tilting can also be used for two-stage methods be used to make the fine determination with the phase-measuring deflectometry or vice versa or make other combinations.
Darüber hinaus ist es auch möglich die verschiedenen Erfassungsbereiche der Kamera 501 dazu zu nutzen, die zweidimensionale, phasenmessende Deflektometrie zweimal anzuwenden, und zwar z. B. einmal mit 5 Erfassungsbereichen (Bildern) für die Grob-Positionsbestimmung und zum anderen mit 7 Erfassungsbereichen (Bildern) für die Fein-Positionsbestimmung. Hierbei können mehrere Kosinus-Perioden im Muster vorgesehen sein. Aufgrund der höheren Auflösung der ersten zweidimensionalen, phasenmessenden Deflektometrie sind ohne weiteres 20 Kosinus-Perioden im Muster für die zweite phasenmessende Deflektometrie vorstellbar.In addition, it is also possible to use the different detection ranges of the camera 501 to apply the two-dimensional, phase-measuring deflectometry twice, for. Once with 5 detection areas (images) for the coarse position determination and on the other with 7 detection areas (images) for the fine positioning. In this case, several cosine periods can be provided in the pattern. Due to the higher resolution of the first two-dimensional, phase-measuring deflectometry, 20 cosine periods in the pattern for the second phase-measuring deflectometry are readily conceivable.
Außerdem sind allgemein kombinierte Anwendungen aus eindimensionaler, phasenmessender Deflektometrie, zweidimensionaler, phasenmessender Deflektometrie sowie Absolutwert- Codierungen des Hintergrunds mit Grauwerten und/oder Farbwerten möglich.In addition, combined applications of one-dimensional, phase-measuring deflectometry, two-dimensional, phase-measuring deflectometry and absolute value encodings of the background with gray values and / or color values are generally possible.
Figur 19 zeigt eine Ausführungsform einer Mustererzeugungseinrichtung, bei welcher ein Muster auf einem Projektionsschirm 602 erzeugt wird. Hierzu sind eine Mehrzahl von Lichtquellen 630, 631, 633 vorgesehen, die eine entsprechende Anzahl von Masken 620, 621, 623 in der Richtung des Projektionsschirms 602 durchstrahlen, so dass durch entsprechende Optiken 610, 611, 613 die Muster der Masken 620, 621, 623 auf dem Projektionsschirm abgebildet werden. Durch eine Ansteuerungseinheit 640 ist es möglich die Lichtquellen 630, 631, 633 gezielt nacheinander zu schalten und/oder kontinuierlich in ihrer Intensität zu verändern, so dass durch die aufeinanderfolgende Abbildung der Maskenmuster auf dem Projektionsschirm 602 und/oder deren Überlagerung zu einem entsprechenden Muster auf dem Projektionsschirm 602 führt. Statt der schematisch dargestellten Lichtquellen können Projektionseinrichtungen, wie bzw. Dia- oder oder Beamer oder dergleichen Verwendung finden. Der Vorteil einer derartigen Mustererzeugungseinrichtung liegt vor allem darin, dass der Projektionsschirm relativ einfach in einem unter Vakuum stehenden Raum angeordnet werden kann, während die Lichtquellen mit den Masken und die Ansteuerungseinheit außerhalb des Vakuumraums vorgesehen sein können. Beispielsweise können hier die Optiken 610,611, 613 bzw. Teile davon als Teile der Vakuumtrennwand dienen, so dass eine derartige Mustererzeugungseinrichtung insbesondere in Projektionsbelichtungsanlagen mit Vakuumbereichen eingesetzt werden kann. Betrachtet man im Folgenden den Fall, dass vier Projektionskanäle, also vier Lichtquellen vorliegen und die Masken mit den Lichtquellen, also die Projektionskanäle jeweils ein Sinusmuster mit konstanter Intensität in y-Richtung erzeugen, so sind die Helligkeiten I1 der Projektionskanäle i=0...3 durch die Ansteuerungseinheit kontinuierlich steuerbar. Die Projektionseinrichtungen mit den Nummern 0 bis 3 erzeugen dann folgendes Bild:FIG. 19 shows an embodiment of a pattern generation device in which a pattern is formed on a projection screen 602. For this purpose, a plurality of light sources 630, 631, 633 are provided, which irradiate a corresponding number of masks 620, 621, 623 in the direction of the projection screen 602, so that the patterns of the masks 620, 621, 623 on the projection screen. By means of a control unit 640, it is possible to switch the light sources 630, 631, 633 in a targeted manner one after the other and / or to change their intensity continuously so that the mask pattern on the projection screen 602 and / or its superimposition result in a corresponding pattern as a result of the successive imaging the projection screen 602 leads. Instead of the light sources shown schematically projection devices, such as or slide or beamer or the like can be used. The advantage of such a pattern-generating device lies in the fact that the projection screen can be arranged relatively easily in a space under vacuum, while the light sources with the masks and the control unit can be provided outside the vacuum space. For example, the optics 610, 611, 613 or parts thereof can serve here as parts of the vacuum partition wall, so that such a pattern generation device can be used in particular in projection exposure systems with vacuum areas. Considering in the following the case that four projection channels, ie four light sources are present and the masks with the light sources, so the projection channels each generate a sine pattern with a constant intensity in the y direction, the brightnesses I 1 of the projection channels i = 0 .. .3 continuously controlled by the control unit. The projection devices with the numbers 0 to 3 then generate the following image:
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0001
Dabei sind x, y die Ortskoordinaten, und X ist die Periode des Musters.Where x, y are the location coordinates, and X is the period of the pattern.
Weiterhin wird angenommen, dass die Gesamtintensität I (x,y) auf dem Projektionsschirm sich durch eine Addition der Teilintensitäten Ii I2, 13, 14 ergibt. Ist dies bei einem konkreten Aufbau nicht der Fall (z. B. nicht-lineare Kennlinie des Projektionsschirms), lässt sich dies durch eine entsprechende Transformation der Ansteuerungsintensitäten i1; i2> i3 und i4 korrigieren.Furthermore, it is assumed that the total intensity I (x, y) on the projection screen results from an addition of the partial intensities Ii I 2, 1 3, 1 4 . If this is not the case with a specific structure (eg non-linear characteristic of the projection screen), this can be achieved by a corresponding transformation of the activation intensities i 1; Correct i 2> i 3 and i 4 .
Ziel ist die Erzeugung eines Sinusmusters mit Periode X mit stellbarer Phase Φ. Dazu werden die Lichtquellen derart angesteuert, dass i1; i2 i3 und i4 jeweils um 90° Phasen verschobene Kosinussignale mit additiver Konstante darstellen:The goal is the generation of a sine pattern with period X with adjustable phase Φ. For this purpose, the light sources are controlled such that i 1; i 2 i 3 and i 4 represent cosine signals with additive constant displaced by 90 ° phases in each case:
Figure imgf000037_0002
Der Verlauf der Ansteuerungssignale über der einzustellenden Phase Φ ist in Figur 20 dargestellt. Auf dem Projektionsschirm ergibt sich die gesamte Intensität durch Addition der Teilintensitäten:
Figure imgf000038_0002
Mit den obigen Bildsignalen und Verläufen der Ansteuerungssignale ergibt sich eine Gesamtintensität:
Figure imgf000037_0002
The course of the drive signals over the phase Φ to be set is shown in FIG. On the projection screen, the total intensity is obtained by adding the partial intensities:
Figure imgf000038_0002
With the above image signals and characteristics of the drive signals, a total intensity results:
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0001
Folglich entsteht wie gewünscht auf dem Projektionsschirm ein Kosinussignal mit stellbarer Phase Φ. Die Phase kann wie oben dargestellt, durch eine entsprechende Ansteuerung der Intensitäten der Lichtquellen kontinuierlich (d. h. nicht quantisiert) gestellt werden. Die Phase Φ des Musters kann auch vergleichsweise schnell gestellt werden, so dass schnelle steuerbare Lichtquellen, wie z. B. LEDs, eingesetzt werden können. Damit lässt sich eine hohe zeitliche Abtastrate bei der Messung von Spiegelkippwinkeln erzielen.As a result, a cosine signal having an adjustable phase Φ is produced on the projection screen as desired. As described above, the phase can be set continuously (i.e., not quantized) by a corresponding control of the intensities of the light sources. The phase Φ of the pattern can also be made comparatively quickly, so that fast controllable light sources, such. As LEDs, can be used. This allows a high temporal sampling rate in the measurement of Spiegelkippwinkeln achieve.
Statt die Phase Φ des Musters auf den Projektionsschirm durch kontinuierlich ansteuerbare Lichtquellen kontinuierlich zu stellen, können auch fest definierte Muster nacheinander projiziert werden und jeweils ein Bild mit der Kamera aufgenommen werden, d. h. ein Spiegelbild des jeweiligen Musters. Beispielsweise können vier fest definierte Muster nacheinander projiziert werden, die folgendermaßen definiert werden können:
Figure imgf000039_0001
Instead of continuously setting the phase Φ of the pattern on the projection screen by means of continuously controllable light sources, it is also possible to project permanently defined patterns one after the other and to record one image each time with the camera, ie a mirror image of the respective pattern. For example, four predefined patterns can be projected one after the other, which can be defined as follows:
Figure imgf000039_0001
Durch die Verwendung fest definierter Muster ergibt sich eine vereinfachte Ansteuerung der Lichtquellen, da die Lichtquellen nur ein und ausgeschaltet werden müssen. Selbstverständlich ist auch eine andere Anzahl von festen Mustern als die beispielhaft dargestellte Anzahl von vier Mustern möglich.The use of firmly defined patterns results in a simplified control of the light sources, since the light sources only have to be switched on and off. Of course, a different number of fixed patterns than the exemplified number of four patterns possible.
Die kontinuierliche Einstellung der Helligkeit der Lichtquellen I1 kann über Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen. Die Pulsweitenmodulation- Ansteuerung hat den Vorteil, dass keine Digital- Analog-Wandler erforderlich sind und die Lichtquellen lediglich schaltbar sein müssen.The continuous adjustment of the brightness of the light sources I 1 can be done via pulse width modulation (PWM). The pulse width modulation control has the advantage that no digital-to-analog converter are required and the light sources need only be switchable.
Statt Masken zu verwenden, die näherungsweise ein skaliertes Abbild des Wunschmusters, z.B. eines Sinus- oder Kosinusmusters darstellen, ist es auch möglich einfache sogenannte binäre Masken zu verwenden und gleichzeitig die abbildende Optik 610, 611, 613 (wie in Figur 19 gezeigt) zu defokussieren, so dass auf dem Projektionsschirm 602 eine entsprechende Abbildung des Wunschmusters erfolgt, wie es beispielsweise in Figur 21 dargestellt ist. Grundgedanke ist hierbei, dass die Spektren der Rechteckmuster aus Grundfrequenz plus Oberschwingungen bestehen. Durch die Defokussierung der abbildenden Optik können zumindest näherungsweise alle Spektralanteile bis auf die Grundfrequenz herausgefiltert werden. Vorteil der binären Masken ist, dass diese technologisch vergleichsweise einfach herstellbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine hohen Anforderungen an die abbildende Optik bzw. deren Auflösungsvermögen gestellt werden müssen.Instead of using masks which represent approximately a scaled image of the desired pattern, eg of a sine or cosine pattern, it is also possible to use simple so-called binary masks and at the same time to defocus the imaging optics 610, 611, 613 (as shown in FIG. 19) , so that a corresponding image of the desired pattern takes place on the projection screen 602, as shown for example in FIG. 21. The basic idea here is that the spectra of the rectangular patterns consist of fundamental frequency plus harmonics. Due to the defocusing of the imaging optics, at least approximately all spectral components can be filtered out down to the fundamental frequency. Advantage of the binary masks is that they are technologically relatively easy to produce. Another advantage is that no high demands on the imaging optics or their resolution must be made.
Zur Erzeugung phasenverschiebender Muster (zeitlich veränderliche Muster) können weiterhin verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich durch die Überlagerung von drei festen Mustern, also zeitlich unveränderlichen Mustern, einen phasenverschiebenden, kosinus-förmigen Intensitätsverlauf zu erzeugen. Die Überlagerung der einzelnen Muster kann hierbei in Form von überlagerten Diaprojektionen oder dergleichen erfolgen. Es ist auch vorstellbar, dass die Muster fest mit verschiedenen Farben auf einem entsprechenden Untergrund abgebildet sind und mit speziellem Licht, wie beispielsweise Licht von Komplementärfarben, polarisiertem Licht, etc., angestrahlt werden, sodass mit der jeweiligen Farbe beziehungsweise dem Licht bestimmter Polarisation nur das jenige Muster einen Intensitätsbeitrag liefert, welches der entsprechenden Lichtfarbe bzw. Lichtpolarisation zugeordnet ist. Während die Überlagerung von drei Mustern zur Erzeugung eines phasenverschobenen kosinusförmigen Intensitätsverlauf in einer Richtung, also eindimensional ausreichend ist, kann das entsprechende Verfahren zur Erzeugung des phasenverschobenen Intensitätsverlaufs auch für zweidimensionale Muster eingesetzt werden, wobei dann mindestens sechs Muster vorgesehen werden sollten, da der Phasenversatz in den entsprechenden Raumrichtungen, also x- und y-Richtung unterschiedlich groß sein muss.For generating phase-shifting patterns (time-varying patterns), various methods can continue to be used. By way of example, it is possible to generate a phase-shifting, cosine-shaped intensity profile by superposing three fixed patterns, that is to say temporally immutable patterns. The superposition of the individual patterns can take place here in the form of overlaid slide projections or the like. It is also conceivable that the patterns are firmly imaged with different colors on a corresponding background and with special light, such as light from complementary colors, polarized light, etc., are illuminated, so that with the respective color or the light of certain polarization only the that pattern provides an intensity contribution which is associated with the corresponding light color or light polarization. While the superposition of three patterns to produce a phase-shifted cosinusoidal intensity in one direction, that is one-dimensional sufficient, the corresponding method for generating the phase-shifted intensity curve can also be used for two-dimensional pattern, then at least six patterns should be provided, since the phase offset in the corresponding spatial directions, so x and y direction must be different in size.
Für die Erzeugung eines phasenverschobenen kosinusförmigen Intensitätsverlaufs mit drei festen Mustern kann man den Intensitätsverlauf wie folg ansetzen:For the generation of a phase-shifted cosinusoidal intensity profile with three fixed patterns, the intensity profile can be set as follows:
Figure imgf000040_0001
Figure imgf000040_0001
Die Anwendung der Additionstheoreme führt zu:
Figure imgf000040_0002
Hieraus erhält man für A, B, C folgendes lineares Gleichungs System:
Figure imgf000041_0001
The application of the addition theorems leads to:
Figure imgf000040_0002
From this one obtains for A, B, C the following linear equation system:
Figure imgf000041_0001
Mit A, B, C > 0 kann man zeigen, dass x > 2y gelten muss. Will man für I den vollen Dynamikbereich 0 < I < 1 nutzen, folgt daraus, dass x= 2/3 und y = 1/3. Damit erhält man:With A, B, C> 0 one can show that x> 2y must hold. If we want to use the full dynamic range 0 <I <1 for I, it follows that x = 2/3 and y = 1/3. This gives you:
Figure imgf000041_0002
Figure imgf000041_0002
Eine weitere Möglichkeit, ein entsprechendes Muster zu erzeugen, besteht darin entsprechend angeordnete Lichtquellen, wie einfache Lampen oder LEDs (Light Emitting Diodes) entsprechend ein und auszuschalten. Dies ist beispielsweise in der Figur 22 gezeigt. Im Teilbild a) der Figur 22 sind an den Stellen, an denen die Ziffern dargestellt sind entsprechende Leuchtmittel, zum Beispiel LEDs, angeordnet. Im Teilbild a) sind dies 17 LEDs, die nacheinander entsprechend der Nummerierung geschaltet werden, sodass sich fünf Musterbilder ergeben. Die Fläche innerhalb des gestrichelten inneren Quadrats stellt die effektiv genutzte Musterfläche dar, während die äußeren Leuchtmittel, die im Zwischenbereich zwischen dem inneren Quadrat und dem äußeren Quadrat angeordnet sind, dazu dienen, den korrekten Intensitätsverlauf im inneren Quadrat bereitzustellen, der durch die entsprechende Intensitätseinstreuung der äußeren Leuchtmittel verwirklicht wird. Würde jede Lampe eine Intensitätsverteilung eines Kosinus-Verlaufs mit der Periodenlänge des inneren Quadrats bereitstellen, so wäre ein ideales phasenverschobenes Kosinus-Muster in zwei Dimensionen gegeben. Allerdings haben die Lampen in der Realität eine Leuchtcharakteristik ähnlich einer Gauß-Glockenkurve. Um die dadurch eingeführten Ungenauigkeiten zu beseitigen, kann eine entsprechende Wahl der Parameter n und m für eine zweidimensionale, phasenmessende Deflektometrie mit zwei überlagerten periodischen Mustern, z.B. einem Kosinus-Muster in x-Richtung und einem Kosinus-Muster in y-Richtung (siehe oben), vorgenommen werden. Entsprechend könnte beispielsweise der Wert für den Parameter n (Anzahl der Bilder) auf acht festgesetzt werden und der Wert für den Parameter m mit 8/3 gewählt werden. Eine entsprechende Anordnung von Leuchtmitteln ist in der Figur 22 im Teilbild b) dargestellt. Die Ziffern geben wieder die Position der Leuchtmittel sowie das entsprechende Anschalten der Lampen zur Erzeugung der verschiedenen Muster an, also die Ziffer 0 die Position des Leuchtmittels 0, das für das Muster 0 angeschaltet wird, die Ziffer 1 die Position für die Leuchtmittel, die beim Muster 1 angeschaltet werden usw.Another way to create a corresponding pattern is to appropriately switch on and off light sources, such as simple lamps or LEDs (Light Emitting Diodes). This is shown for example in FIG. In the partial image a) of FIG. 22, corresponding illuminants, for example LEDs, are arranged at the locations where the numerals are shown. In sub-picture a), these are 17 LEDs, which are switched one after the other according to the numbering, resulting in five sample pictures. The area inside the dashed inner square represents the effectively used pattern area, while the outer illuminants located in the intermediate area between the inner square and the outer square serve to provide the correct intensity distribution in the inner square caused by the corresponding intensity dispersion external light source is realized. If each lamp provided an intensity distribution of a cosine curve with the period length of the inner square, then an ideal phase-shifted cosine pattern would be given in two dimensions. However, in reality, the lamps have a luminous characteristic similar to a Gaussian bell curve. Around eliminate the inaccuracies introduced thereby, a corresponding choice of the parameters n and m for a two-dimensional, phase-measuring deflectometry with two superimposed periodic patterns, eg a cosine pattern in the x-direction and a cosine pattern in the y-direction (see above). , be made. Accordingly, for example, the value for the parameter n (number of images) could be set to eight, and the value for the parameter m could be set to 8/3. A corresponding arrangement of light sources is shown in FIG. 22 in the partial image b). The numbers indicate again the position of the lamps and the corresponding turning on the lamps to produce the various patterns, so the digit 0, the position of the bulb 0, which is turned on for the pattern 0, the numeral 1, the position for the bulbs, the Pattern 1 are turned on, etc.
Die Lichtquellen in Form von Lampen, LEDs oder sogenannten Gauß-Spots können auch vervielfacht werden, beispielsweise durch Spiegelaufbauten, Lichtleiter oder speziell geschliffene Linsenarrays, um die Anzahl der Lampen bzw. LEDs oder dergleichen zu verringern.The light sources in the form of lamps, LEDs or so-called Gaussian spots can also be multiplied, for example by mirror assemblies, optical fibers or specially ground lens arrays in order to reduce the number of lamps or LEDs or the like.
Prinzipiell könnte man mit n Leuchtmitteln, also so viel Lampen bzw. Gauß-Spots wie Anzahl der erforderlichen Bilder (Erfassungen), auskommen (siehe innerer quadratischer Bereich in Fig. 22). Für die Messung mit einer Periode empfehlen sich 4*n-3 Leuchtmittel bzw. Spots. Für x Perioden entsprechend n*(x+l)2-3 Leuchtmittel bzw. Spots.In principle, one could get along with n lamps, that is to say as many lamps or Gaussian spots as the number of required pictures (detections) (see inner square area in FIG. 22). For the measurement with one period we recommend 4 * n-3 bulbs or spots. For x periods corresponding to n * (x + l) 2 -3 bulbs or spots.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines Musters und insbesondere eines zeitlich und/oder örtlich veränderlichen, das heißt bewegten Musters, besteht darin eine entsprechende Maske oder eine Lochplatte mit unterschiedlichen Lichtquellen zu beleuchten, sodass auf einer Streuscheibe ein entsprechendes Muster erzeugt wird. Dies ist beispielsweise in der Figur 23 gezeigt bei der drei Lichtquellen, die einzeln schaltbar sind, eine Lochplatte von drei unterschiedlichen Positionen aus beleuchten, sodass auf der Streuscheibe entsprechend unterschiedliche Intensitätsmaxima entstehen und sich somit ein verschiebendes Kosinus-Profil ergibt. Während in der Figur 23 lediglich die Erzeugung eindimensional dargestellt ist, ist selbstverständlich, dass auch senkrecht zur Bildebene entsprechende Lichtquellen vorgesehen sein können, sodass ein zweidimensionales Muster erzeugt werden kann. In der Lochplatte können in den verschiedenen Löchern der Lochplatte entsprechende Farbfilter vorgesehen sein, sodass mit Hilfe von Farbkameras eine entsprechende Auswertung vorgenommen werden kann.Another possibility for producing a pattern and in particular a temporally and / or locally variable, that is moving pattern, is to illuminate a corresponding mask or a perforated plate with different light sources, so that a corresponding pattern is produced on a diffusing screen. This is shown, for example, in FIG. 23 in which three light sources, which can be switched individually, illuminate a perforated plate from three different positions, so that correspondingly different intensity maxima are produced on the diffusing screen, resulting in a shifting cosine profile. While only the generation is shown in one dimension in FIG. 23, it goes without saying that corresponding light sources perpendicular to the image plane can also be provided so that a two-dimensional pattern can be generated. In the perforated plate corresponding color filters can be provided in the various holes of the perforated plate, so that with the help of color cameras, a corresponding evaluation can be made.
Bei der Mustererzeugung und/oder der Positions- und Orientierungsbestimmung können die verschiedenen vorgestellten Verfahren miteinander kombiniert werden, um beispielsweise unterschiedliche Genauigkeiten der Positionierungsbestimmung zu ermöglichen und diese dann miteinander zu kombinieren. Beispielsweise könnte die Grob-Bestimmung der Positionierung über einen Farbcode erfolgen, während die Fein-Bestimmung der Positionierung über zweidimensionale Lampenanordnungen, sogenannte Gauß-Spots erfolgt.In the pattern generation and / or the position and orientation determination, the various methods presented can be combined with one another in order, for example, to enable different accuracies of the positioning determination and then to combine these together. For example, the coarse determination of the positioning could be carried out via a color code, while the fine determination of the positioning takes place via two-dimensional lamp arrangements, so-called Gaussian spots.
Darüber hinaus ist es möglich das Prinzip optischer Inkrementalsensoren für die Bestimmung der Spiegelpositionierung einzusetzen. Den optischen Inkrementalsensoren ist, egal ob sie ein interferenzielles Messprinzip oder ein abbildendes Prinzip verfolgen, gemein, dass bei der Bewegung eines Maßstabs zu einem Abtastelement zwei um 90 Grad versetzte Signale entstehen, nämlich ein Kosinus- und ein Sinussignal, sodass an Hand des bei der Messung ermittelten Signalverlaufs die Positionsveränderung und die Positionsrichtung durch einen Vergleich der um 90 Grad zueinander versetzten Signale ermöglicht wird. Zur absoluten Positionsbestimmung wird zusätzlich eine Markierung einer Signalperiode, ein sogenanntes Indexsignal vorgesehen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass durch ein Abzählen der durchlaufenden Perioden der Signale und ein Vergleich der Signalverläufe der um 90 Grad versetzten Signale zueinander, die Positionsveränderung bestimmt werden kann und durch das Indexsignal die absolute Position definiert ist.In addition, it is possible to use the principle of optical incremental sensors for determining the mirror positioning. The optical incremental sensors, whether they pursue an interferential measuring principle or an imaging principle, have in common that the movement of a scale to a scanning element two signals offset by 90 degrees, namely a cosine and a sine wave, so on the basis of the Measurement determined signal variation, the position change and the position direction is made possible by comparing the signals offset by 90 degrees to each other. For absolute position determination, a marking of a signal period, a so-called index signal, is additionally provided. In other words, by counting the passing periods of the signals and comparing the waveforms of the signals offset by 90 degrees, the positional change can be determined and the absolute position is defined by the index signal.
Dieses Prinzip kann allgemein auch bei der Bestimmung der Position eines Spiegels eingesetzt werden, indem beispielsweise ein Muster erzeugt wird, in dem der rote Farbanteil des Musters einen Sinus-Verlauf aufweist, der grüne Farbanteil des Musters einen Kosinus- Verlauf aufweist und ein blaues Indexsignal vorgesehen ist. Mittels einer Farbkamera kann dann das entsprechende Muster, das an den Spiegeln gespiegelt worden ist, erfasst werden, um durch eine entsprechende Auswertung der roten, grünen und blauen Anteile eine Positionsbestimmung vorzunehmen.This principle can generally also be used in determining the position of a mirror, for example by generating a pattern in which the red color component of the pattern has a sine curve, the green color component of the pattern has a cosine curve and a blue index signal is provided is. By means of a color camera, the corresponding pattern, which has been mirrored on the mirrors, can then be detected in order to determine the position by means of a corresponding evaluation of the red, green and blue components.
Da die reale Erfassung der Farbanteile zu Abweichungen von den theoretisch zu erwartenden Signalverläufen führt, beispielsweise durch Farbverfälschungen des Kamerabildes, gegensei- tiges Übersprechen von Rot- und Grünanteilen usw., kann eine entsprechende Korrektur erforderlich sein, die vorzugsweise entsprechend der Heydemann-Korrektur durchgeführt werden kann.Since the real detection of the color components leads to deviations from the theoretically expected signal curves, for example due to color distortions of the camera image, compared to term crosstalk of red and green shares, etc., may be required a corresponding correction, which can be preferably carried out according to the Heydemann correction.
Die inkrementelle Positionsbestimmung gemäß dem Prinzip optischer Inkrementalsensoren kann nicht nur für die Bestimmung der Verkippung um eine Drehachse eingesetzt werden, sondern auch für die Bestimmung der Verkippwinkel um zwei unabhängige Drehachsen. In diesem Fall sind entsprechend zwei Muster und zwei Kameras vorzusehen.The incremental position determination according to the principle of optical incremental sensors can be used not only for the determination of the tilt about an axis of rotation, but also for the determination of the tilt angle about two independent axes of rotation. In this case, two patterns and two cameras should be provided accordingly.
Prinzipiell genügt es bei diesem Messprinzip, dass pro Spiegel lediglich ein Kamerapixeln ausgewertet wird. Dieses Pixel darf dann lediglich Lichtanteile dieses einen Spiegels beinhalten. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass bei dem inkrementellen Messverfahren mehrere Spiegel mit einem Kamerapixeln vermessen werden. Hierbei bietet sich folgende Vorgehensweise an, die auch auf die anderen vorgestellten Verfahren zur Positionsbestimmung übertragen werden kann.In principle, it is sufficient with this measuring principle that only one camera pixel is evaluated per mirror. This pixel may then contain only light components of this one mirror. However, it is also conceivable that in the incremental measuring method several mirrors are measured with a camera pixel. The following procedure is suitable here, which can also be transferred to the other methods presented for determining the position.
Nach einer ersten Variante wird jeweils nur ein Spiegel aus der Gruppe der Spiegel bewegt, die einem Kamerapixel zugeordnet sind. Da die anderen Spiegel keine Positionsveränderung zeigen, ist die im Kamerapixel erfasste Änderung beispielsweise des Rot- und Grünanteils lediglich auf den einen Spiegel zurückzuführen, sodass dessen Positionsveränderung bestimmt werden kann. Für eine entsprechende Heydemann-Korrektur sollte jedoch um mindestens eine Signalperiode verkippt werden.According to a first variant, in each case only one mirror is moved out of the group of mirrors which are assigned to a camera pixel. Since the other mirrors show no change in position, the change detected in the camera pixel, for example, of the red and green components is attributable only to the one mirror, so that its positional change can be determined. For a corresponding Heydemann correction, however, should be tilted by at least one signal period.
Die zweite Möglichkeit, mit einem Kamerapixel mehrere Spiegel zu vermessen, besteht darin, dass bis auf einen Spiegel alle anderen so gestellt werden, dass sie keinen Beitrag zum Kamerapixel liefern, also beispielsweise einen schwarzen Hintergrund oder Randbereich in den Kamerapixel reflektieren. Damit sind die von der Kamera erfassten Lichtintensitäten bzw. allgemein von einer Erfassungseinrichtung erfassten Lichtintensitäten nur auf den verbleibenden Spiegel zurückzuführen und dieser kann exakt in seiner Position bestimmt werden.The second possibility to measure several mirrors with one camera pixel is that all but one mirror are placed in such a way that they do not contribute to the camera pixel, thus for example reflecting a black background or border area in the camera pixels. Thus, the light intensities detected by the camera or light intensities generally detected by a detection device can only be attributed to the remaining mirror, and this can be exactly determined in its position.
Mit den dargestellten Anordnungen bzw. Verfahren ist es somit möglich ohne aufwändige und unter Umständen voluminöse Optiken ein Monitoring von kippbaren Spiegeln, insbesondere für eine große Anzahl von Spiegeln in einem Spiegelfeld, wie einem MMA, zu realisie- ren. Zusätzlich sind die Messkanäle der einzelnen Spiegel weitgehend entkoppelt, d.h. es liegt in den meisten Varianten der dargestellten Messverfahren/ Anordnungen kein Übersprechen zwischen den Messkanälen für einzelne Spiegel vor. Der Messwert eines Spiegels ist dann völlig unabhängig von den Kippwinkeln bzw. Messwerten anderer Spiegel.With the arrangements and methods shown, it is thus possible without costly and possibly voluminous optics to realize a monitoring of tiltable mirrors, in particular for a large number of mirrors in a mirror field, such as an MMA. In addition, the measuring channels of the individual mirrors are largely decoupled, ie in most variants of the illustrated measuring methods / arrangements there is no crosstalk between the measuring channels for individual mirrors. The measured value of a mirror is then completely independent of the tilt angles or measured values of other mirrors.
Die Erfindung kann somit in verschiedensten Ausführungsformen verwirklicht werden. Die nachfolgende Aufzählung bevorzugter, aber nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsformen wird zur Vereinfachung mit den Merkmalen nummeriert:The invention can thus be realized in various embodiments. The following list of preferred but non-limiting embodiments is numbered for simplicity with the features:
1. Vorrichtung zur Überwachung der Orientierung mindestens eines Spiegels (4,40) mit einer Erfassungseinrichtung (1,10) zur Erfassung des von dem Spiegel reflektierten Lichts, wobei eine Musterquelle (2,20) vorgesehen ist, die ein Muster (3,30) mit räumlich und zeitlich oder zeitlich variablen Lichtquellen (31) bereit stellt, welches von dem mindestens einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird oder dass eine Musterquelle (2,20) vorgesehen ist, die ein Muster (3,30) mit räumlich und/oder zeitlich variablen Lichtquellen (31) bereit stellt, welches von dem mindestens einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, wobei die Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, dass der oder die Spiegel definiert auf die Erfassungseinrichtung abgebildet werden und jedem Spiegel genau ein Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung zugeordnet ist, oder dass eine Musterquelle (2,20) vorgesehen ist, die ein Muster (3,30) mit räumlich und/oder zeitlich variablen Lichtquellen (31) bereit stellt, welches von dem mindestens einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, wobei die Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie Veränderungen des erfassten Musters im Verlauf der Zeit erfasst.An apparatus for monitoring the orientation of at least one mirror (4, 40) with detection means (1, 10) for detecting the light reflected from the mirror, wherein a pattern source (2, 20) is provided having a pattern (3, 30) ) with spatially and temporally or temporally variable light sources (31), which is mirrored by the at least one mirror onto the detection device or that a pattern source (2, 20) is provided, which spatially and / or spatially intersperses a pattern (3, 30). or temporally variable light sources (31) which is mirrored onto the detection device by the at least one mirror, wherein the detection device is designed such that the mirror or mirrors are imaged in a defined manner on the detection device and exactly one detection region of the detection device is associated with each mirror , or that a pattern source (2, 20) is provided, which has a pattern (3, 30) with spatially and / or temporally variable light intensity 31), which is mirrored by the at least one mirror onto the detection device, wherein the detection device is designed such that it detects changes in the detected pattern over time.
2. Vorrichtung nach Merkmal 1, wobei die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (7) umfasst, die aus dem zu spiegelnden Muster und dem erfassten, reflektierten Licht eine absolute oder relative Position des oder der Spiegel bestimmt.2. Device according to feature 1, wherein the device comprises an evaluation unit (7) which determines an absolute or relative position of the mirror or mirrors from the pattern to be mirrored and the detected, reflected light.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Erfassungseinrichtung (1,10) mindestens ein Element der Gruppe umfasst, die Schwarz- Weiß-Kameras, Schwarz -Weiß-Kameras mit Farbfilter, Farbkameras, CCD (charge coupled device (ladungsgekoppeltes Bauelement)) - Sensoren, CMOS (compli- mentary metal oxide semiconductor (komplementäre Metalloxid-Halbleiter)) - Sensoren und Fotodioden aufweist.3. Device according to one of the preceding features, wherein the detection means (1,10) comprises at least one element of the group, the Black and white cameras, black and white cameras with color filters, color cameras, charge coupled device (CCD) sensors, CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensors and photodiodes.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Erfassungseinrichtung (1,10) mindestens eine Optik umfasst, die so hergerichtet ist, dass auf das zu spiegelnde Muster und/oder auf den oder die Spiegel und/oder einen Bereich dazwischen fokussiert werden kann.4. Device according to one of the preceding features, wherein the detection device (1,10) comprises at least one optics, which is prepared so that can be focused on the pattern to be mirrored and / or on the mirror or mirrors and / or an area between them ,
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Optik der Erfassungseinrichtung (1,10) eine ausreichend hohe Schärfentiefe zur Abbildung von Spiegel und zu spiegelndem Muster aufweist.5. The apparatus of claim 4, wherein the optics of the detection device (1,10) has a sufficiently high depth of field for imaging mirror and specular to be mirrored.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Erfassungseinrichtung (1,10) mehrere unabhängige Pixel zur örtlich getrennten Lichterfassung aufweist, wobei jedem Spiegel mindestens ein Pixel zugeordnet ist.6. Device according to one of the preceding features, wherein the detection means (1,10) comprises a plurality of independent pixels for locally separated light detection, wherein each mirror is associated with at least one pixel.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedem Spiegel (4,40) mindestens 9 Pixel zugeordnet sind.The device of claim 6, wherein each mirror (4, 40) is associated with at least 9 pixels.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedem Spiegel (4,40) mindestens 16 Pixel zugeordnet sind.The device of claim 6, wherein each mirror (4, 40) is associated with at least 16 pixels.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedem Spiegel mindestens 25 Pixel zugeordnet sind.The apparatus of claim 6, wherein each mirror is associated with at least 25 pixels.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei10. Device according to one of the preceding features, wherein
Erfassungseinrichtung (1,10) und Musterquelle (2,20) so bezüglich des oder der Spiegel (4,40) angeordnet sind, dass sie einen oder mehrere Arbeits Strahlengänge des oder der Spiegel nicht stören. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei mindestens zwei Erfassungseinrichtungen angeordnet sind.Detection device (1,10) and pattern source (2,20) are so arranged relative to the one or more mirrors (4,40) that they do not interfere with one or more working beam paths of the mirror or mirrors. 11. Device according to one of the preceding features, wherein at least two detection devices are arranged.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei mehrere Erfassungseinrichtungen so nebeneinander angeordnet sind, dass bezüglich eines Spiegels unterschiedliche Reflexionswinkel in Bezug auf ein zeitlich unveränderliches, örtlich periodisches und/oder sinus- oder kosinus-förmiges Muster gegeben sind, so dass unterschiedliche Bereiche des Musters in den verschiedenen Erfassungseinrichtungen er- fasst werden.12. Device according to one of the preceding features, wherein a plurality of detection means are arranged side by side so that with respect to a mirror different reflection angle with respect to a fixed-time, locally periodic and / or sinusoidal or cosinus-shaped pattern are given, so that different areas of the Pattern in the various recording devices.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei anstelle mehrerer Erfassungseinrichtungen nur eine Erfassungseinrichtung mit mehreren Erfassungsbereichen gegeben ist, die unterschiedlichen Bereichen eines an einem Spiegel reflektierten Musters entsprechen.13. The device according to claim 12, wherein instead of a plurality of detection devices only one detection device having a plurality of detection regions is provided, which correspond to different regions of a pattern reflected by a mirror.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, dass über einen Zeitraum kontinuierlich oder intervallartig das von einem Spiegel reflektierte Muster erfasst werden kann.14. Device according to one of the preceding features, wherein the detection device is designed so that over a period of time, continuously or at intervals, the pattern reflected by a mirror can be detected.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (2,20) mindestens ein Element der Gruppe umfasst, die einen Monitor, einen TFT-Bildschirm, ein Leuchtmittelfeld mit und ohne Filter, ein Leuchtdiodenfeld, eine strukturierte Oberfläche, eine lackierte Oberfläche, eine beliebige strukturierte bzw. texturierte Oberfläche und eine Musterabbildung mit und ohne Beleuchtung umfasst.15. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (2,20) comprises at least one element of the group comprising a monitor, a TFT screen, a light field with and without filter, a light-emitting diode array, a structured surface, a painted surface , any textured or textured surface and a pattern image with and without illumination.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass ein Muster erzeugbar ist oder vorliegt, das in mindestens einer Richtung und/oder in unabhängigen Raumrichtungen (x-, y- Richtung) mindestens ein periodisches und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster und/oder mehrere überlagerte periodische und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster aufweist16. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (20) is prepared such that a pattern can be generated or present in at least one direction and / or in independent spatial directions (x, y direction) at least one periodic and / or sine or cosine pattern and / or multiple overlaid periodic and / or sine or cosine patterns
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (2,20) Lichtquellen mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen umfasst, wobei das Licht bestimmter Wellenlängen bestimmten Positionen im Muster zugeordnet ist und/oder in der Intensität über dem Muster variiert.17. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (2, 20) comprises light sources of different wavelengths of light, the light of particular wavelengths being associated with particular positions in the pattern and / or varying in intensity over the pattern.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei das Muster eine Fläche darstellt, bei der in einer Richtung die Intensität des Lichts einer ersten Wellenlänge kontinuierlich oder schrittweise verändert wird und in einer anderen Richtung die Intensität des Lichts einer zweiten Wellenlänge ebenfalls verändert wird.18. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern represents an area in which the intensity of the light of a first wavelength is continuously or stepwise changed in one direction and in another direction, the intensity of the light of a second wavelength is also changed.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Intensität des Lichts einer Wellenlänge in einer Richtung kontinuierlich oder schrittweise zu- oder abnimmt oder eine periodische Veränderung oder eine Sinus-Schwingung aufweist.19. The apparatus of claim 18, wherein the intensity of the light of a wavelength in one direction continuously or gradually increases or decreases or has a periodic change or a sine wave.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (20) zeitlich veränderliche Muster (30) erzeugen kann.20. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (20) can generate temporally variable patterns (30).
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das Muster (30) derart zeitlich variiert werden kann, dass für jeden Ort des Musters eine periodische Änderung der Lichtintensität gegeben ist.21. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (20) is prepared such that the pattern (30) can be varied in time such that for each location of the pattern, a periodic change in the light intensity is given.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass die Phase eines periodischen Musters und/oder eines Sinus- bzw. Kosinus - Musters mit der Zeit variiert werden kann.22. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (20) is prepared such that the phase of a periodic pattern and / or a sine or cosine pattern can be varied over time.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das Muster in mindestens einer Richtung und/oder in unabhängigen Raumrichtungen (x-, y- Richtung) zeitlich nacheinander oder gleichzeitig und/oder mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge zeitlich variierbare periodische und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster aufweisen kann. 24. Vorrichtung nach einem der Merkmale 20 bis 23, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das zeitlich variierbare Muster durch zeitlich aufeinanderfolgende oder zeitlich variierbare Überlagerung unterschiedlicher, zeitlich unveränderlicher Muster erzeugt wird.23. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source (20) is prepared such that the pattern in at least one direction and / or in independent spatial directions (x, y direction) temporally successively or simultaneously and / or with light of different Wavelength can have time-variable periodic and / or sine or cosine patterns. 24. Device according to one of the features 20 to 23, wherein the pattern source (20) is prepared such that the temporally variable pattern is generated by temporally successive or temporally variable superimposition of different, temporally immutable pattern.
25. Vorrichtung nach einem der Merkmale 1 bis 19, wobei die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das Muster zeitlich unveränderlich ist.25. Device according to one of the features 1 to 19, wherein the pattern source (20) is prepared such that the pattern is fixed in time.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei das Muster eine Fläche darstellt, bei der ein per Zufall erzeugtes oder ein beliebiges Rauschmuster vorliegt.26. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern represents an area in which a randomly generated or any noise pattern is present.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei das Muster der Musterquelle ein periodisches Gitter oder diskrete Bereiche mit ein oder mehreren Lichtquellen umfasst.27. An apparatus according to any one of the preceding features, wherein the pattern of the pattern source comprises a periodic grid or discrete areas with one or more light sources.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise mehrere Lichtquellen umfasst, deren Strahlungsintensität kontinuierlich oder schrittweise und/oder periodisch, insbesondere durch eine Pulsweiten modulierte Ansteuerung veränderbar ist.28. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises at least one light source, preferably a plurality of light sources whose radiation intensity is continuously or stepwise and / or periodically, in particular modulated by a pulse width modulated control.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mehrere Lichtquellen umfasst, die gruppenweise schaltbar sind.29. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises a plurality of light sources, which are switchable in groups.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mindestens eine Maske umfasst, welche ein Muster aufweist und welche durch mindestens eine Lichtquelle im Durchstrahlungsmodus oder im Reflexionsmodus bestrahlt wird.30. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises at least one mask which has a pattern and which is irradiated by at least one light source in the transmission mode or in the reflection mode.
31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mehrere Lichtquellen umfasst, die ein Gitter oder eine Maske aus unter- schiedlichen Positionen gleichzeitig, gruppenweise und/oder nacheinander beleuchten oder wobei jeder Lichtquelle eine Maske zur Erzeugung eines Musters zugeordnet ist, wobei die Muster mehrerer Masken überlagerbar und/oder zeitlich nacheinander erzeugbar sind.31. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises a plurality of light sources which comprise a grid or a mask of illuminate different positions simultaneously, in groups and / or in succession or wherein each light source is associated with a mask for generating a pattern, wherein the patterns of multiple masks are superimposed and / or temporally successively generated.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei die Musterquelle mindestens eine Maske aus der Gruppe umfasst, die binäre Masken, Graustufenmasken und Farbmasken umfasst.The apparatus of claim 30 or 31, wherein the pattern source comprises at least one mask from the group comprising binary masks, grayscale masks, and color masks.
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mindestens einen Leuchtschirm umfasst, auf welchem das Muster erzeugbar ist.33. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises at least one luminescent screen on which the pattern can be generated.
34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Merkmale, wobei die Musterquelle mindestens eine Optik umfasst, mit der mindestens ein Muster abbildbar ist.34. Device according to one of the preceding features, wherein the pattern source comprises at least one optic with which at least one pattern can be imaged.
35. Verfahren zur Positionserfassung mindestens eines Spiegels (4,40), bei welchem von dem Spiegel reflektiertes Licht von einer Erfassungseinrichtung (1,10) erfasst wird, wobei eine Musterquelle (2,20) so angeordnet wird, dass das räumlich und zeitlich oder zeitlich variierende Licht des Musters (3,30) der Musterquelle durch den mindestens einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird oder dass eine Musterquelle (2,20) so angeordnet wird, dass ein Muster (3,30) mit räumlich und/oder zeitlich variablen Lichtquellen (31) von dem mindestens einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, wobei die Erfassungseinrichtung so betrieben wird, dass der oder die Spiegel definiert auf die Erfassungseinrichtung abgebildet werden und jedem Spiegel genau ein Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung zugeordnet ist oder dass eine Musterquelle (2,20) so angeordnet wird, dass das räumlich und/oder zeitlich variierende Licht des Musters (3,30) der Musterquelle durch mehrere Spiegel auf die Erfassungseinrichtung gespiegelt wird, wobei mehrere Spiegel einem Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung zugeordnet sind, aber immer nur für einen Spiegel alleine die Position bestimmt wird. 36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Erfassungseinrichtung (1,10) so angeordnet wird und/oder eine Optik umfasst, so dass die Erfassungseinrichtung auf den oder die Spiegel und/oder auf das bereit gestellte Muster oder auf einen Bereich dazwischen fokussiert wird und/oder der oder die Spiegel und/oder das bereit gestellte Muster oder ein Bereich dazwischen auf die Erfassungseinrichtung abgebildet werden.35. A method for position detection of at least one mirror (4,40), wherein light reflected from the mirror is detected by a detection device (1,10), wherein a pattern source (2,20) is arranged so that spatially and temporally or time-varying light of the pattern (3, 30) of the pattern source is mirrored onto the detector by the at least one mirror or a pattern source (2, 20) is arranged so that a pattern (3, 30) with spatially and / or temporally variable Light sources (31) is mirrored by the at least one mirror onto the detection device, wherein the detection device is operated in such a way that the mirror or mirrors are imaged in a defined manner onto the detection device and each mirror is assigned exactly one detection range of the detection device or if a pattern source (2, 20) is arranged so that the spatially and / or temporally varying light of the pattern (3,30) of the pattern source by more mirror is mirrored on the detection device, wherein a plurality of mirrors are associated with a detection range of the detection device, but only for a mirror alone the position is determined. 36. The method of claim 35, wherein the detection device (1, 10) is arranged and / or comprises optics, so that the detection device is focused on the mirror (s) and / or on the provided pattern or on an area therebetween, and or the mirror (s), and / or the pattern provided, or an area therebetween, are imaged onto the detector.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, wobei durch Vergleich des von der Musterquelle bereit gestellten Musters mit dem von der Erfassung seinrichtung erfassten Licht die Ausrichtung und/oder Position des Spiegels bestimmt wird.37. The method of claim 35, wherein the orientation and / or position of the mirror is determined by comparing the pattern provided by the pattern source with the light detected by the detection device.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei der Vergleich durch eine Auswertung der erfassten Lichtintensitäten von an einem Spiegel reflektierten Lichts örtlich unterschiedlich angeordneter Lichtquellen erfolgt.38. The method according to claim 37, wherein the comparison is carried out by an evaluation of the detected light intensities of light reflected at a mirror from locally differently arranged light sources.
39. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 38, wobei für jeden Spiegel das reflektierte Licht von mindestens drei für die Erfassungseinrichtung unterscheidbaren Lichtquellen des Musters ausgewertet wird.39. The method according to any one of features 35 to 38, wherein for each mirror, the reflected light of at least three distinguishable for the detection means light sources of the pattern is evaluated.
40. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 39, wobei mindestens drei an einem Spiegel reflektierte Lichtintensitäten verarbeitet werden, wobei die Messungen bei gleicher Lichtwellenlänge nacheinander erfolgen oder für unterschiedliche Lichtwellenlängen gleichzeitig.40. Method according to one of features 35 to 39, wherein at least three light intensities reflected at a mirror are processed, wherein the measurements take place successively at the same wavelength of light or simultaneously for different wavelengths of light.
41. Verfahren nach einem der Merkmale 37 bis 40, wobei der Vergleich durch eine Auswertung der erfassten Lichtintensitäten von an einem Spiegel reflektierten Lichts mindestens einer sich zeitlich verändernder Lichtquelle erfolgt.41. The method according to one of the features 37 to 40, wherein the comparison is effected by an evaluation of the detected light intensities of light reflected by a mirror of at least one time-varying light source.
42. Verfahren nach Anspruch 41, wobei mindestens zwei zeitlich aufeinander folgende Messungen durchgeführt werden. 43. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 42, wobei ein Phasenschiebeverfahren zur Positionsbestimmung des mindestens einen Spiegels eingesetzt wird und/oder dass bei der Auswertung nach dem Prinzip der phasenmessenden Deflektometrie mehrere Erfassungen eines von einem Spiegel reflektierten Musters verwendet werden, wobei eine Mindestzahl von Erfassungen (n) gegeben ist, welche vorzugsweise auf ein Vielfaches mit einem Multiplikator kleiner 10, vorzugsweise kleiner 3 erhöht wird.42. The method of claim 41, wherein at least two temporally successive measurements are performed. 43. The method according to one of the features 35 to 42, wherein a phase shift method for determining the position of the at least one mirror is used and / or that in the evaluation according to the principle of phase-measuring deflectometry multiple detections of a pattern reflected by a mirror are used, wherein a minimum number of Detections (s) is given, which is preferably increased to a multiple with a multiplier less than 10, preferably less than 3.
44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei bei einer zwei-dimensionalen phasenmessenden Deflektometrie für die Auswertung ein Parameterpaar (n,m) gewählt werden kann, welches mit einem ersten Parameter (n) die Anzahl der Erfassungen und entsprechend die unterschiedlichen Phasen in einer Raumrichtung repräsentiert und mit einem zweiten Parameter (m) die unterschiedlichen Phasen in einer anderen Raumrichtung darstellt, wobei der zweite Parameter (m) ein Bruchteil des ersten Parameters (n) mit dem ersten Parameter (n) im Zähler und einem ganzzahligen Nenner ist.44. The method of claim 43, wherein in a two-dimensional phase-measuring deflectometry for the evaluation, a parameter pair (n, m) can be selected, which with a first parameter (n) represents the number of acquisitions and corresponding to the different phases in a spatial direction and with a second parameter (m) representing the different phases in a different spatial direction, the second parameter (m) being a fraction of the first parameter (n) with the first parameter (n) in the numerator and an integer denominator.
45. Verfahren nach einem der Merkmale 43 bis 44, wobei bei der Messung nach dem Prinzip der phasenmessenden Deflektometrie das Prinzip der Phasenentfaltung angewandt wird.45. The method according to one of the features 43 to 44, wherein in the measurement according to the principle of phase-measuring deflectometry, the principle of phase development is applied.
46. Verfahren nach einem der Merkmale 37 bis 45, wobei der Vergleich durch einen Musterabgleich zwischen dem Muster der Musterquelle und dem durch einen Spiegel auf die Erfassungseinrichtung abgebildeten Muster erfolgt.46. The method of any one of features 37 to 45, wherein the comparison is made by pattern matching between the pattern of the pattern source and the pattern imaged on the detector by a mirror.
47. Verfahren nach Anspruch 46, wobei für den Mustervergleich korrelative Verfahren eingesetzt werden.47. The method according to claim 46, wherein correlative methods are used for the pattern comparison.
48. Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, wobei in der Nähe des Zielwerts der Position des Spiegels und / oder bei ungefährer Kenntnis der Position des Spiegels eine gradientenbasierte Bewegungsabschätzung zur Messung eingesetzt wird. 49. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 48, wobei zur Positionsermittlung eines Spiegels optische Inkrementalverfahren eingesetzt werden, bei denen durch die Positionsveränderung des Spiegels Positionsverlagerungen des durch den Spiegel abgebildeten Musters in der Erfassungseinrichtung erfasst werden.48. The method of claim 46 or 47, wherein in the vicinity of the target value of the position of the mirror and / or with approximate knowledge of the position of the mirror, a gradient-based motion estimation is used for the measurement. 49. Method according to one of the features 35 to 48, whereby optical incremental methods are used for determining the position of a mirror, in which position changes of the pattern imaged by the mirror are detected in the detection device by the change in position of the mirror.
50. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 49, wobei bei der Positionsbestimmung eines Spiegels einer Spiegelgruppe die anderen Spiegel der Spiegelgruppe so gestellt werden, dass sie kein Licht auf die Erfassungseinrichtung spiegeln können oder während einer Positionsänderung des zu bestimmenden Spiegels ortsfest gehalten werden.50. The method according to one of the features 35 to 49, wherein in the position determination of a mirror of a mirror group, the other mirrors of the mirror group are set so that they can not reflect light on the detection device or are held stationary during a change in position of the mirror to be determined.
51. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 50, wobei das Muster periodisch und/oder sinus- oder kosinus-förmig zeitlich variiert wird, wobei durch zeitlich aufeinander folgende Erfassungen des gespiegelten Musters die Stellung des Spiegels ermittelt wird.51. The method according to one of the features 35 to 50, wherein the pattern is periodically and / or sinusoidally or cosinus-shaped temporally varied, wherein the position of the mirror is determined by temporally successive detections of the mirrored pattern.
52. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 51, wobei das Muster in mindestens einer Richtung und/oder in unabhängigen Raumrichtungen (x-, y-Richtung) zeitlich nacheinander oder gleichzeitig und/oder mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge entsprechend periodischer und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster zeitlich variiert wird.52. Method according to one of features 35 to 51, wherein the pattern is arranged in at least one direction and / or in independent spatial directions (x, y direction) successively or simultaneously and / or with light of different wavelengths corresponding to periodic and / or sinusoidal or cosine pattern is varied over time.
53. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 52, wobei mehrere Erfassungseinrichtungen oder eine Erfassungseinrichtung mit mehreren Erfassungsbereichen ein zeitlich unveränderliches periodisches Muster und/oder ein Sinusoder Kosinus-Muster nebeneinander mit unterschiedlichen Reflexionswinkeln zu einem Spiegelelement erfassen, so dass eine phasenmessende Deflektometrie durchgeführt werden kann.53. The method according to any one of features 35 to 52, wherein a plurality of detection means or a detection means having a plurality of detection areas detect a temporally invariable periodic pattern and / or a sine or cosine pattern side by side with different reflection angles to a mirror element, so that a phase-measuring deflectometry can be performed ,
54. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 53, wobei zur Erzeugung eines Musters mit einer oder mehreren Lichtquellen eine oder mehrere Masken oder Gitter zeitlich nacheinander und/oder zur gegenseitigen Überlagerung beleuchtet oder durchstrahlt werden.54. The method of any one of features 35 to 53, wherein one or more to generate a pattern with one or more light sources Masks or gratings are sequentially illuminated and / or irradiated for mutual overlay.
55. Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Strahlungsintensität der Lichtquellen kontinuierlich oder schrittweise und/oder periodisch, insbesondere sinus- oder kosinus-förmig, vorzugsweise pulsweiten-moduliert verändert wird.55. The method of claim 54, wherein the radiation intensity of the light sources is changed continuously or stepwise and / or periodically, in particular sinusoidal or cosinusoidal, preferably pulse width modulated.
56. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, wobei bei der Mustererzeugung die durchstrahlte oder beleuchtete Maske durch eine Optik defo- kussiert abgebildet wird.56. The method of claim 54 or 55, wherein in the pattern generation, the irradiated or illuminated mask is imaged by optics defocused.
57. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 56, wobei die Lichtquellen des Musters in Gruppen geschaltet werden, wobei benachbarte Gruppen nicht gleichzeitig geschaltet werden.57. The method according to any one of features 35 to 56, wherein the light sources of the pattern are switched in groups, wherein adjacent groups are not switched simultaneously.
58. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 57, wobei die Lichtquellen des Musters periodisch geschaltet werden.58. The method according to any one of features 35 to 57, wherein the light sources of the pattern are switched periodically.
59. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 58, wobei ein mindestens zwei-stufiges Verfahren eingesetzt wird, bei welchem nach einer Grobbestimmung der Position eine Fein-Bestimmung der Position erfolgt, wobei in den verschiedenen Stufen gleiche oder unterschiedliche Verfahren zur Positionsbestimmung eingesetzt werden.59. The method according to any one of features 35 to 58, wherein an at least two-stage method is used, in which after a rough determination of the position, a fine determination of the position takes place, wherein the different stages, the same or different methods for determining the position are used.
60. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 59, wobei für den Vergleich des Musters mit dem von der Erfassungseinrichtung erfassten Licht die Form des Spiegels berücksichtigt wird.60. Method according to one of the features 35 to 59, wherein the shape of the mirror is taken into account for the comparison of the pattern with the light detected by the detection device.
61. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 60, wobei neben der Positionserfassung eine Regelung der Position des oder der Spiegel erfolgt. 62. Verfahren nach einem der Merkmale 35 bis 61, wobei eine Vorrichtung nach einem der Merkmale 1 bis 34 verwendet wird.61. The method according to one of the features 35 to 60, wherein in addition to the position detection is carried out a regulation of the position of the mirror or. 62. The method according to one of the features 35 to 61, wherein a device according to one of the features 1 to 34 is used.
63. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit mindestens einer Vorrichtung nach einem der Merkmale 1 bis 34.63. Projection exposure apparatus for microlithography with at least one device according to one of the features 1 to 34.
64. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 63, wobei in einem Beleuchtungssystem (152) in einer Feldebene eine erste Mehrfachspiegelanordnung (110) angeordnet ist, die das Arbeitslicht auf ein felddefinierendes Element (field defining element FDE) oder eine zweite Mehrfachspiegelanordnung (120) in einer Pupillenebene lenkt, wobei zur Überwachung der ersten Mehrfachspiegelanordnung eine Vorrichtung nach einem der Merkmale 1 bis 19 derart angeordnet ist, dass Erfassungseinrichtung und Musterquelle entsprechend einem invertierten Strahlengang des Arbeitslichts von virtueller Lichtquelle zur Pupillenebene des felddefinierenden Elements oder der zweiten Mehrfachspiegelanordnung angeordnet sind.64. The projection exposure apparatus according to claim 63, wherein a first multiple-mirror arrangement (110) is arranged in a lighting system (152) in a field plane, which directs the working light onto a field-defining element (FDE) or a second multiple-mirror arrangement (120) in a pupil plane wherein for monitoring the first multi-mirror arrangement, a device according to one of the features 1 to 19 is arranged such that detection means and pattern source corresponding to an inverted beam path of the working light from virtual light source to the pupil plane of the field-defining element or the second multi-mirror array are arranged.
65. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 63 oder 64, wobei das Muster der Musterquelle in der Anordnung der Lichtquellen der Struktur der zweiten Mehrfachspiegelanordnung entspricht.A projection exposure apparatus according to claim 63 or 64, wherein the pattern of the pattern source in the arrangement of the light sources corresponds to the structure of the second multi-mirror array.
66. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Merkmale 63 bis 65, wobei mindestens ein Teil einer Optik der Musterquelle und/oder einer Optik der Erfassungseinrichtung als Bestandteil einer gasdichten Abtrennung, insbesondere einer Vakuumtrennwand dient.66. Projection exposure system according to one of the features 63 to 65, wherein at least part of an optical system of the pattern source and / or an optical system of the detection device serves as a component of a gas-tight separation, in particular a vacuum partition wall.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der beschriebenen Ausführungsformen detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in Form von unterschiedlichen Kombinationen einzelner Erfindungsmerkmale als auch Weglassen einzelner Erfindungsmerkmale möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Insbesondere beansprucht die vorliegende Erfindung die Kombination sämtlicher vorgestellter Einzelmerkmale. Although the present invention has been described in detail with reference to the described embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to these embodiments, but rather variations in various combinations of individual inventive features as well as omission of individual inventive features are possible without the The scope of the appended claims leave. In particular, the present invention claims the combination of all presented individual features.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Überwachung der Orientierung mehrerer Spiegel (4,40) einer Spiegelanordnung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Musterquelle (2,20), und mindestens einer Erfassungseinrichtung (1,10), dadurch gekennzeichnet, dass eine Musterquelle (2,20) ein Muster (3,30) mit räumlich und/oder zeitlich variablen Lichtquellen (31) bereit stellt, welches von einem oder mehreren der Spiegelfi auf die Erfassung seinrichtung gespiegelt wird, wobei1. Device for monitoring the orientation of a plurality of mirrors (4, 40) of a mirror arrangement in a microlithographic projection exposure apparatus with a pattern source (2, 20), and at least one detection device (1, 10), characterized in that a pattern source (2, 20) provides a pattern (3, 30) with spatially and / or temporally variable light sources (31), which is mirrored by one or more of the mirror elements onto the detection device, wherein
- eine oder mehrere der Erfassungseinrichtungen so ausgebildet sind, dass Veränderungen des erfassten Musters in Abhängigkeit von der Zeit und/oder des Ortes erfasst werden und durch einen Vergleich mit einem weiteren Muster die Orientierung eines oder mehrerer Spiegel bestimmt wird, oder- One or more of the detection means are adapted to detect changes in the detected pattern as a function of the time and / or the location, and the orientation of one or more mirrors is determined by comparison with a further pattern, or
- wobei die Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, dass der oder die Spiegel definiert auf die Erfassungseinrichtung abgebildet werden und jedem Spiegel genau ein Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung zugeordnet ist.- Wherein the detection means is formed so that the mirror or mirrors are mapped to the detection means and each mirror is associated with exactly one detection range of the detection device.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (7) umfasst, die aus dem zu spiegelnden Muster und dem erfassten, reflektierten Licht eine absolute oder relative Position des oder der Spiegel bestimmt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device comprises an evaluation unit (7) which determines an absolute or relative position of the mirror or mirrors from the pattern to be mirrored and the detected, reflected light.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (1,10) mindestens ein Element der Gruppe umfasst, die Schwarz- Weiß-Kameras, Schwarz -Weiß-Kameras mit Farbfilter, Farbkameras, CCD (charge coupled device (ladungsgekoppeltes Bauelement)) - Sensoren, CMOS (compli- mentary metal oxide semiconductor (komplementäre Metalloxid-Halbleiter)) - Sensoren und Fotodioden aufweist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection means (1,10) comprises at least one element of the group, the black and white cameras, black and white cameras with color filters, color cameras, CCD (charge coupled device ( charge-coupled device)) - sensors, CMOS (complementary metal oxide semiconductor (complementary metal oxide semiconductor)) - having sensors and photodiodes.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (1,10) mindestens eine Optik umfasst, die so hergerichtet ist, dass auf das zu spiegelnde Muster und/oder auf den oder die Spiegel und/oder einen Bereich dazwischen fokussiert werden kann.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (1,10) comprises at least one optics, which is prepared, that it is possible to focus on the pattern to be mirrored and / or on the mirror or mirrors and / or an area between them.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik der Erfassungseinrichtung (1,10) eine ausreichend hohe Schärfentiefe zur Abbildung von Spiegel und zu spiegelndem Muster aufweist.5. The device according to claim 4, characterized in that the optics of the detection device (1,10) has a sufficiently high depth of field for imaging of mirrors and mirrored pattern.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (1,10) mehrere unabhängige Pixel zur örtlich getrennten Lichterfassung aufweist, wobei jedem Spiegel mindestens eine Anzahl von Pixeln zugeordnet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die einen Pixel, mindestens 9 Pixel, mindestens 16 Pixel und mindestens 25 Pixel umfasst.A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection means (1, 10) comprise a plurality of independent pixels for spatially separated light detection, each mirror being associated with at least a number of pixels selected from the group comprising one pixel , at least 9 pixels, at least 16 pixels and at least 25 pixels.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
Erfassungseinrichtung (1,10) und Musterquelle (2,20) so bezüglich des oder der Spiegel (4,40) angeordnet sind, dass sie einen oder mehrere Arbeits Strahlengänge des oder der Spiegel nicht stören.Detection device (1,10) and pattern source (2,20) are so arranged relative to the one or more mirrors (4,40) that they do not interfere with one or more working beam paths of the mirror or mirrors.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Erfassungseinrichtungen angeordnet sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two detection devices are arranged.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Erfassungseinrichtungen so nebeneinander angeordnet sind, dass bezüglich eines Spiegels unterschiedliche Reflexionswinkel in Bezug auf ein zeitlich unveränderliches, örtlich periodisches und/oder sinus- oder kosinus-förmiges Muster gegeben sind, so dass unterschiedliche Bereiche des Musters in den verschiedenen Erfassungseinrichtungen er- fasst werden.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of detection means are arranged side by side, that with respect to a mirror different reflection angle with respect to a temporally fixed, locally periodic and / or sinusoidal or cosinus-shaped pattern are given, so that different areas of the pattern are detected in the different detection devices.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle mehrerer Erfassungseinrichtungen nur eine Erfassungseinrichtung mit mehreren Erfassungsbereichen gegeben ist, die unterschiedlichen Bereichen eines an einem Spiegel reflektierten Musters entsprechen. 10. The device according to claim 9, characterized in that instead of a plurality of detection means only one detection means is provided with a plurality of detection areas corresponding to different areas of a pattern reflected on a mirror.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, dass über einen Zeitraum kontinuierlich oder intervallartig das von einem Spiegel reflektierte Muster erfasst werden kann.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device is designed so that over a period of time continuously or at intervals the pattern reflected by a mirror can be detected.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (2,20) mindestens ein Element der Gruppe umfasst, die einen Monitor, einen TFT-Bildschirm, ein Leuchtmittelfeld mit und ohne Filter, ein Leuchtdiodenfeld, eine strukturierte Oberfläche, eine lackierte Oberfläche, eine beliebige strukturierte bzw. texturierte Oberfläche und eine Musterabbildung mit und ohne Beleuchtung umfasst.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (2,20) comprises at least one element of the group comprising a monitor, a TFT screen, a light field with and without filter, a light-emitting diode array, a structured surface, a painted surface, any textured or textured surface, and a pattern image with and without illumination.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass ein Muster erzeugbar ist oder vorliegt, das in mindestens einer Richtung und/oder in unabhängigen Raumrichtungen (x-, y- Richtung) mindestens ein periodisches und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster und/oder mehrere überlagerte periodische und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster aufweist und/oder zeitlich nacheinander oder gleichzeitig und/oder mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge zeitlich variierbare periodische und/oder Sinus- oder Kosinus-Muster aufweist13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) is prepared such that a pattern can be generated or is present in at least one direction and / or in independent spatial directions (x, y direction) at least has a periodic and / or sine or cosine pattern and / or a plurality of superimposed periodic and / or sine or cosine patterns and / or time-sequentially or simultaneously and / or with light of different wavelengths temporally variable periodic and / or sinusoidal or Cosine pattern
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (2,20) Lichtquellen mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen umfasst, wobei das Licht bestimmter Wellenlängen bestimmten Positionen im Muster zugeordnet ist und/oder in der Intensität über dem Muster variiert.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (2,20) comprises light sources with light of different wavelengths, wherein the light of certain wavelengths is assigned to certain positions in the pattern and / or varies in intensity over the pattern.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster eine Fläche darstellt, bei der in einer Richtung die Intensität des Lichts einer ersten Wellenlänge kontinuierlich oder schrittweise verändert wird und in einer anderen Richtung die Intensität des Lichts einer zweiten Wellenlänge ebenfalls verändert wird.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern represents an area in which the intensity of the light of a first wavelength is changed continuously or stepwise in one direction and also changes the intensity of the light of a second wavelength in another direction becomes.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Lichts einer Wellenlänge in einer Richtung kontinuierlich oder schrittweise zu- oder abnimmt oder eine periodische Veränderung oder eine Sinus-Schwingung aufweist. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the intensity of the light of a wavelength in one direction continuously or gradually increases or decreases or has a periodic change or a sine wave.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) zeitlich veränderliche Muster (30) erzeugen kann.17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) can generate temporally variable pattern (30).
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das Muster (30) derart zeitlich variiert werden kann, dass für jeden Ort des Musters eine periodische Änderung der Lichtintensität gegeben ist.18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) is prepared such that the pattern (30) can be varied in time so that a periodic change in the light intensity is given for each location of the pattern.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass die Phase eines periodischen Musters und/oder eines Sinus- bzw. Kosinus - Musters mit der Zeit variiert werden kann.19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) is prepared such that the phase of a periodic pattern and / or a sine or cosine pattern can be varied over time.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass zeitlich variierbare Muster durch zeitlich aufeinanderfolgende oder zeitlich variierbare Überlagerung unterschiedlicher, zeitlich unveränderlicher Muster erzeugt wird.20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) is prepared such that temporally variable pattern is generated by temporally successive or temporally variable superposition of different, temporally immutable pattern.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle (20) derart hergerichtet ist, dass das Muster zeitlich unveränderlich ist.21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source (20) is prepared such that the pattern is fixed in time.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster eine Fläche darstellt, bei der ein per Zufall erzeugtes oder ein beliebiges Rauschmuster vorliegt.22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern represents an area in which a randomly generated or any noise pattern is present.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Musterquelle ein periodisches Gitter oder diskrete Bereiche mit ein oder mehreren Lichtquellen umfasst.23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern of the pattern source comprises a periodic grating or discrete areas with one or more light sources.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise mehrere Lichtquellen um- fasst, deren Strahlungsintensität kontinuierlich oder schrittweise und/oder periodisch, insbesondere durch eine Pulsweiten modulierte Ansteuerung veränderbar ist.24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source at least one light source, preferably several light sources um- summarizes whose radiation intensity is continuously or stepwise and / or periodically, in particular modulated by a pulse width modulated control.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mehrere Lichtquellen umfasst, die gruppenweise schaltbar sind.25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises a plurality of light sources, which are switchable in groups.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mindestens eine Maske umfasst, welche ein Muster aufweist und welche durch mindestens eine Lichtquelle im Durchstrahlungsmodus oder im Reflexionsmodus bestrahlt wird.26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises at least one mask which has a pattern and which is irradiated by at least one light source in the transmission mode or in the reflection mode.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mehrere Lichtquellen umfasst, die ein Gitter oder eine Maske aus unterschiedlichen Positionen gleichzeitig, gruppenweise und/oder nacheinander beleuchten oder wobei jeder Lichtquelle eine Maske zur Erzeugung eines Musters zugeordnet ist, wobei die Muster mehrerer Masken überlagerbar und/oder zeitlich nacheinander erzeugbar sind.27. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises a plurality of light sources which illuminate a grid or mask from different positions simultaneously, in groups and / or successively or wherein each light source is associated with a mask for generating a pattern, wherein the patterns of multiple masks can be overlaid and / or generated in succession.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mindestens eine Maske aus der Gruppe umfasst, die binäre Masken, Graustufenmasken und Farbmasken umfasst.28. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises at least one mask from the group comprising binary masks, grayscale masks and color masks.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mindestens einen Leuchtschirm umfasst, auf welchem das Muster erzeugbar ist.29. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises at least one luminescent screen, on which the pattern can be generated.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterquelle mindestens eine Optik umfasst, mit der mindestens ein Muster abbildbar ist. 30. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pattern source comprises at least one optical system, with which at least one pattern can be imaged.
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