技术领域

本发明涉及一种光刻装置，一种器件制造方法、用该方法制造的 器件以及用于对辐射光束构图的可控构图部件。

                       背景技术

光刻装置是将期望的图案施加到基底靶部上的一种机器。光刻装 置可以用于例如集成电路(IC)的制造、平板显示器和包括微细结构 的其他器件。在常规的光刻装置中，构图部件或者可以称为掩模或中 间掩模版，它可以用于产生相应于IC(或其他器件)的一个单独层上 的电路图案，该图案可以成像在具有辐射敏感材料层(抗蚀剂)的基 底(例如硅晶片或玻璃板)的靶部(例如包括一部分，一个或者多个 管芯)上。

代替掩模，构图部件包括单独可控元件的阵列，该可控元件用于 形成电路图案。在基底靶部上产生的图案可以在数字域中形成，然后 需要将其转换成单独元件的相应的精确限定状态。期望的是能够以较 高的速度更新元件的状态。可以使用静电力来控制可控元件的位置(即 状态)。例如，通过向一个或多个邻接可动元件布置的控制电极施加 合适的控制电压可以实现移动。这样，将期望图案转换成合适的元件 状态包括从数字数据产生多个模拟控制电压，每个控制电压相应于对 应的元件。期望的是以一种方式获得这种数模转换，使得可控构图部 件中的所有元件的状态以较快的速度更新，同时具有较低的功耗、较 低的复杂性、高的可靠性、机械强度和电气强度，以及较低的成本。

阵列包含大量的元件，例如达到大约2,500,000个单独元件，或者 包含更大数量的元件。如果通过将相应的多个数值顺序转换成模拟控 制值，依次更新元件状态(配置)，在总体上需要高的构图部件的更 新速度时，就会导致多个问题。

利用远离构图部件的DAC(数-模转换器)，可以实现将数字控制 信号(表示期望的元件状态)转换成模拟控制电压，然后通过一个或 多个模拟输入通道将模拟电压提供给单个单元。每个通道可以是传输 线，由于施加到传输线上相对高的电压，就不可能使模拟电压的特性 终止。

单独可控元件的阵列可以是对热敏感的。一种已知的架式 (shelf)DAC和放大器的组合包含30V、1GHz的运算放大器，其静态电 流大约为10mA。对于1000个通道来说这需要300W的功率输出。该 静态功率主要以热的形式耗散，如果DAC和驱动放大器的组合布置成 靠近阵列以减小传输线的长度，就会使元件阵列产生故障。ASIC设计 通常更加有效，但是也会耗散相当数量的功率。

使用结合了运算放大器的DAC电路的另一个问题是处于高频的反 馈回路通常包含很大串联电感(相应于运算放大器的出端阻抗)。由 于与具有大电容元件的每个元件的输入耦合，这可能得到LC谐振器， 其易于导致不期望的响声。这样就会延长向每个元件施加电压的稳定 时间，从而减小阵列的更新速度。

术语“写动作”可以定义为包括为单个元件提供合适的控制电压 的一个步骤或一连串步骤。根据一种可能的更新技术，对于单元阵列 中的一列元件来说，需要的写动作的最大次数等于不同可能电压值的 最大数量(假定需要相同电压的那些单元在同一时刻被供给该电压)。 因此，用于对一列中的所有元件进行编程的时间必须足够长，以便获 得所有可能的模拟电压值。对于一个8位系统，需要256次写动作。

每个模拟输入通道所需的速度取决于每个通道提供的元件数量和 阵列的更新速度。用于制造平板显示器的光刻装置的更新速度为大约 50kHz(给出大约20μs的更新周期)。单独可控元件阵列具有大约 100,000个宏像素，每个宏像素由大约25个元件组成。每个宏像素可 以作为单个单元进行控制。除了大约20μs更新周期，每个元件的机械 稳定需要大约10μs。对于精确度，提供给每个元件的模拟电压必须允 许充分的时间以稳定到其校正值的大约0.4％内(对于八位数字信号来 说)。该稳定时间取决于输出电压范围、电压输出的转换速度、最大 输出电流和负载电容。对于典型的电压范围是25V的运算放大器来 说，每个模拟电压需要大约100ns的稳定时间。因此要在10μs内给所 有100,000个宏像素编程将需要大约1000个模拟通道。

由于需要大量的输入与阵列连接，因此具有1000个模拟输入通道 是不期望的。这将导致制造阵列的成本增加。附加地，这种大量的输 入可能导致可靠性问题、高的功耗、所需的板空间增大以及通道间交 叉干扰的问题。

对于某些光刻处理，需要单独进行控制的元件的数量可能更多， 例如2,500,000个元件。将来这个数字可能会增大到超过10,000,000个 元件。附加地，所需的更新速度也可能增大，从而改进光刻装置的处 理能力。很明显，继续采用上面的技术的话，所需模拟输入的数量很 快就会变得难以处理。

因此需要的是一种利用更加有效和有效率的构图部件的系统和方 法。

                         发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，包括：提供辐射 光束的照射系统，具有用于将图案赋予给光束截面的单独可控元件阵 列的可控构图部件，布置成控制构图部件的控制系统，支撑基底的基 底台，和将带图案的光束投影到基底靶部的投影系统。构图部件包括 多个单元，每个单元包括单独可控元件中相应的一个和相应的局部控 制电路，该控制电路可控制成产生相应的控制电压，控制电压可确定 相应可控元件的配置。控制系统适合于输出电压信号。该装置还包括 布置成向每个单元提供电压信号的供给通道。控制系统还适合于向多 个局部控制电路提供控制信号。每个局部控制电路包括将电路与供给 通道连接的第一相应的可控开关装置和多个相应的其他电子元件，每 个局部控制电路响应于控制信号从电压信号产生相应的控制电压。

根据本发明的另一个实施例，提供一种器件制造方法，包括以下 步骤：提供基底，使用照射系统提供辐射光束，使用包括单独可控元 件阵列的可控构图部件以将图案赋予给光束的截面，然后将带图案的 光束投影到基底靶部，其中构图部件包括多个单元，每个单元包括单 独可控元件中相应的一个和相应的局部控制电路，该控制电路可控制 成产生相应的控制电压，控制电压可确定相应的可控元件的配置，每 个局部控制电路包括第一相应的可控开关装置和多个相应的其他电子 元件。该方法还包括向每个单元提供电压信号，向多个局部控制电路 提供控制信号，每个局部控制电路响应于控制信号从电压信号产生相 应的控制电压。

根据本发明的又一个实施例，提供一种光刻装置，包括：提供辐 射光束的照射系统，具有用于将图案赋予给光束截面的单独可控元件 阵列的可控构图部件，布置成控制构图部件的控制系统，支撑基底的 基底台，和将带图案的光束投影到基底靶部的投影系统。该控制系统 布置成产生确定相应可控元件的配置的相应控制电压。控制系统包 括：数模转换器，其布置成顺序接收相应于期望控制电压的多位数字 信号，将该数字信号分成至少两个较短的数字信号，然后将每个较短 的数字信号提供给相应的多路信号分离器。每个多路信号分离器布置 成控制与多个电压输入线连接的开关。由第一多路信号分离器控制的 第一组开关的输出相对另一组开关的输出成比例，所有的输出连接在 一起以形成控制电压，并且该装置还包括布置成向每个相应元件提供 各个控制电压的通道。

根据本发明的又一个实施例，提供一种器件制造方法，包括以下 步骤：提供基底，使用照射系统提供辐射光束，使用包括单独可控元 件阵列的可控构图部件以将图案赋予给光束的截面，然后将带图案的 辐射光束投影到基底靶部，其中控制系统布置成产生相应的控制电 压，控制电压可确定相应的可控元件的配置。该方法还包括：控制系 统顺序接收相应于期望控制电压的多位数字信号，将该数字信号分成 至少两个较短的数字信号，将每个较短的数字信号提供给相应的多路 信号分离器，每个多路信号分离器控制与多个电压输入线连接的多个 开关，由第一多路信号分离器控制的第一组开关的输出相对另一组开 关的输出成比例，所有的输出连接在一起以形成控制电压，然后将控 制电压提供给单独可控元件阵列。

根据本发明的又一个实施例，提供一种光刻装置，包括：提供辐 射光束的照射系统，具有用于将图案赋予给光束截面的单独可控元件 阵列的可控构图部件，布置成控制构图部件的控制系统，支撑基底的 基底台，和将带图案的光束投影到基底靶部的投影系统。构图部件包 括多个单元，每个单元包括单独可控元件中相应的一个和相应的DAC 电路。控制电路布置成向每个DAC提供相应的数字信号，每个DAC 电路布置成从相应的数字信号产生相应的模拟控制电压，该相应的模 拟控制电压可确定单元中相应可控元件的配置。

根据本发明的又一个实施例，提供一种器件制造方法，包括以下 步骤：提供基底，使用照射系统提供辐射光束，使用包括单独可控元 件阵列的可控构图部件以将图案赋予给光束的截面，然后将带图案的 光束投影到基底靶部，其中构图部件包括多个单元，每个单元包括单 独可控元件中相应的一个和相应的DAC电路。该方法还包括：向每个 DAC电路提供相应的数字信号，使用每个DAC电路从相应的数字信 号产生相应的模拟控制电压。相应的模拟控制电压可确定单元中相应 的可控元件的配置。

根据本发明的又一个实施例，提供一种包括多个可控元件阵列的 可控构图部件，其用于将图案赋予给辐射光束的截面，其中构图部件 包括多个单元，每个单元包括单独可控元件中相应的一个和相应的 DAC电路，每个DAC电路适合于接收相应的数字信号，并从该相应 的数字信号产生相应的模拟控制电压，该相应的模拟控制电压可确定 单元中相应可控元件的配置。

根据本发明的又一个实施例，提供一种包括多个可控元件阵列的 可控构图部件，其用于将图案赋予给辐射光束的截面，其中构图部件 包括多个单元，每个单元包括单独可控元件中相应的一个和相应的局 部控制电路，该控制电路可控制成产生相应的控制电压，该控制电压 可确定相应可控元件的配置，每个局部控制电路包括第一相应的可控 开关装置和多个相应的其他电子元件，该可控开关装置操作成将电路 与供给通道连接，以便向每个单元提供电压信号，每个局部控制电路 适合于接收控制信号，并从电压信号产生相应的控制电压。

根据本发明的又一个实施例，提供一种使用根据上述实施例的方 法或装置制造的器件。

根据本发明的又一个实施例，提供一种使用根据上面描述的实施 例的方法或装置制造的FPD(平板显示器)。

根据本发明的又一个实施例，提供一种在如上所述的光刻装置中 使用的可控构图部件。

下面参考附图详细描述本发明的进一步实施例、特征和优点，以 及本发明各个实施例的结构和操作。

                       附图说明

在此结合的附图构成说明书的一部分，它和说明书一起说明了本 发明的一个或多个实施例，并用于解释本发明的原理和使本领域技术 人员制造和使用本发明。

图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置。

图2示出了根据本发明的一个实施例的分布式数模转换器。

图3示出了根据本发明的一个实施例的电荷收集电路。

图4示出了根据本发明的一个实施例的电荷收集电路阵列。

图5示出了根据本发明的一个实施例在图3中结合了取样和保持 电路的电荷收集电路。

图6示出了根据本发明的一个实施例使用单个倾斜的电源电压的 元件改编程序的原理。

图7示出了根据本发明的一个实施例的时分交换的模拟电压编程 电路。

图8示出了根据本发明的一个实施例的脉宽调制模拟电压编程电 路。

图9示出了根据本发明的一个实施例的数模转换器。

现在参考附图描述本发明。在附图中，相似的参考数字表示相似 或功能类似的元件。附加地，参考数字中最左边的数字可以确定其中 参考数字第一次出现的附图。

                       具体实施方式

概述

本发明的一个或多个实施例包括提供一种系统或方法，其增加了 被同时编程的元件数量以增大阵列的更新速度。附加地，减小了阵列 所需的高速模拟输入的数量。减小了阵列的复杂程度，和增大了阵列 的最大更新速度。此外，阵列中元件的数量可以容易地进行扩充。与 模拟的技术方案相比，在使用本发明的某些实施例提供的数字技术方 案的实例中，需要的功率更低。这样可以在制造CMOS电路中获得更 大的灵活性，所述CMOS电路布置在阵列中每个单独可控元件上。

在一个实例中，构图部件可以分成多组单元，光刻装置包括多个 供给通道。每个供给通道可以布置成向相应单元的组中的每个单元提 供电压信号。这样可以减小为了单独对每个单元寻址而需要的构图部 件的输入的数量。每个控制电压包括允许对相应可控元件的配置进行 精细控制的模拟电压值。电压信号包括一组不同的电压，每个局部控 制电路包括相应的积分电路，其响应于控制信号进而通过对从一组电 压中的至少一个选择的相应电压积分来产生相应的控制电压。该组不 同电压中的每个电压等于由一个数字除的全刻度电压，该数字小于或 等于数字信号中位数，该数字信号相应于每个单元的期望控制电压。 这样可以大大地减小需要用于为每个可控元件设定控制电压的写步骤 的数量。

在一个实例中，控制信号包括数字地址输入，该数字地址输入布 置成当电压信号处于相应于该单元的数字信号中数位位置的较高电压 电平时较高。这允许每个单元的期望控制电压在该组不同电压中从所 需的电压级增大。

在一个实例中，多个相应的电子元件包括：具有第一和第二端子 的电容器、具有第一和第二输入和输出的运算放大器，第二输入接地， 连接在运算放大器的第一输入和输出之间的第二电容器，所述电子元 件还包括第二可控开关装置，其具有其中第一电容器的第二端子接地 的选择位置和其中第一电容器的第二端子与运算放大器的第一输入连 接的取消选择位置。第一可控开关装置具有其中第一电容器的第二端 子与电压信号连接的选择位置和其中第一电容器的第一端予接地的取 消选择位置。每个局部控制电路布置成使得第一和第二可控开关装置 的操作由数字地址输入控制，从而：当数字地址输入较高时，可控开 关装置处于选择位置，第一电容器被充电到电压信号的电压，当数字 地址输入较低时，可控开关装置处于取消选择位置，存储在第一电容 器上的电荷被转移到第二电容器，在每组不同电压的电压信号之后， 在电荷放大器的输出上的电压包括用于相应可控元件的控制电压。

在一个实例中，每个局部控制电路还包括第三可控开关装置，其 电气地布置成与由复位信号控制的第二电容器并联，从而当第一和第 二可控开关装置处于取消选择位置，大体上清除了存储在电容器上的 电荷，以及控制电压大体上减小到零伏特时，关闭第三可控开关装置。 这样就可以在元件阵列以新的控制电压进行编程之前清除每个可控元 件的控制电压。

在一个实例中，每个局部控制电路还包括：具有第一端子和接地 的第二端子的第三电容器；和连接在运算放大器的输出和第三电容器 的第一端子之间的第四可控开关装置；其中选择性地闭合第四可控开 关装置以将第三电容器充电到运算放大器的输出电压，该第三电容器 上的电压包括用于该单元的相应可控元件的控制电压。这样可以减小 在每个编程循环期间向可控元件施加的控制电压的不必要的变化。第 三电容器包括相应可控元件的输入电容。

可替换地，控制信号包括数字地址输入和相应于每个单元的期望 控制电压的数字信号，每个局部控制电路布置成响应于数字地址输入 接收其相应的数字信号。本发明的可替换实施例可以采用纯粹的数字 技术方案以所需控制电压的对每个可控元件编程。在该纯粹的数字技 术方案中，局部控制电路以低电压例如大约1.8v进行操作。因此，由 控制电路耗散的功率量最小。这样可以减小在可控构图部件中产生的 热量。

在一个实例中，第一相应的可控开关装置通过第四电容器连接在 供给通道和地面之间，第一相应的可控开关装置由中间控制信号控 制，第四电容器上的电压包括用于相应可控元件的控制电压。第四电 容器包括相应可控元件的输入电容。

在一个实例中，电压信号包括其大小布置成在预定的时间间隔上 逐渐改变的电压，每个局部控制电路响应于控制信号，以通过在该周 期内控制相应的第一可控开关装置的操作的定时，确定相应的控制电 压。这就提供了一种简单的技术方案，其通过在适当的时间为每个可 控元件独立地分出共同的时间变量输入信号，用于对大量可控元件的 控制电压大体上同时进行编程。多个相应的其他电子元件包括减法计 数器，其布置成接收数字信号、等待一段从预定的时间间隔开始与数 字信号的数值成比例的时间间隔，然后打开第一可控开关装置。

在一个实例中，从预定时间开始闭合第一可控开关装置。该方法 允许第四电容器长时间充电到电压信号的水平。可替换地，第一可控 开关装置布置成在其重新打开之前不久闭合。在后一种情况中，第四 电容器上的电压在每个编程循环期间变化不大。

可替换地，电压信号包括大小大体上不变的电压，每个局部控制 电路包括相应的PWM信号发生器，其布置成控制第一相应的可控开 关装置，来自控制系统的控制信号布置成确定每个PWM控制信号的 工作循环。这可以从单个电压信号对向每个可控元件施加的控制电压 进行精细控制。

在本发明的某些实施例中，电压信号包括一组不同的电压，每个 局部控制电路包括相应的积分电路。通过响应于控制信号从该组电压 中至少一个选择的相应电压进行积分可以产生相应的控制电压。

可替换地，控制信号包括其大小设置成在预定的时间间隔上逐渐 改变的电压。通过在该间隔内响应于控制信号控制相应的第一可控开 关装置的操作的定时，可以确定相应的控制电压。

在一个实例中，电压信号包括大小大体上不变的电压，每个局部 控制电路包括相应的PWM信号发生器，其布置成控制相应的第一可 控开关装置。响应于来自控制系统的控制信号可以确定每个PWM控 制信号的工作循环。

在各种实例和实施例中的DAC比已知的DAC的功耗更小。这样 可以更加靠近阵列地制造DAC，而不会由于过热而发生故障。需要每 个通道具有较小的容积。由于不需要缓冲放大器，上述这两方面至少 都是部分的。

在一个实例中，每个开关通过电阻与其相应的电压输入线连接， 与第一组开关连接的电阻比与其他组开关连接的电阻更大。

示例性系统和方法

图1示意性地表示了根据本发明的一个具体实施例的光刻装置。 该装置包括照射系统IL、构图部件PD、基底台WT、控制器CR和投 影系统PS。

照射系统(照射器)IL配置成调节辐射光束B(例如UV辐射)。

构图部件PD(例如单独可控元件阵列)调制投影光束。一般地， 单独可控元件阵列的位置相对投影系统PS固定。但是，它可以代替地 与定位装置连接，该定位装置配置成根据某些参数精确定位单独可控 元件阵列。

基底台WT构造成支撑基底(例如涂敷抗蚀剂的基底)W，并与 配置成根据某些参数精确定位基底的定位装置PW连接；

投影系统(例如折射投影透镜系统)PS配置成将由单独可控元件 阵列调制的辐射光束投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管 芯)上。

照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如包括用于引导、整 形或者控制辐射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电 磁光学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件，或者其任意组合。

这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为可以用于调节辐射 光束的截面从而例如在基底靶部中形成图案的任何装置。应该注意， 赋予给辐射光束的图案可以不与基底靶部中的期望图案精确一致，例 如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。类似地，最终在基底 上形成的图案可以和在任何情况下在单独可控元件阵列上直接形成的 图案不一致。在这样的布置中可以是这种情况，其中在给定的时间间 隔或给定的曝光次数中形成基底的每部分上形成的最终图案，在所述 时间间隔中单独可控元件阵列和/或基底的相关位置会改变。

一般地，在基底靶部上形成的图案与在靶部中形成的器件(如集 成电路或平板显示器)的特殊功能层(例如平板显示器中的滤色层或 平板显示器中的薄膜晶体管层)相对应。这种构图部件的实例包括例 如中间掩模版、可编程反射镜阵列、激光二极管阵列、发光二极管阵 列、光栅光阀和LCD阵列。

构图部件的图案在电子装置(例如计算机)的辅助下进行编程， 构图部件例如包括多个可编程元件(例如在上文中提到的所有器件， 除了中间掩模版)，在此它们可以共同地称为“对比器件”(contrast devices)。在一个实例中，构图部件包括至少10个可编程元件，例如 至少100个、至少1000个、至少10000个、至少100000个、至少1000000 个或至少10000000个可编程元件。

可编程反射镜阵列包括具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻 址表面。这种装置的基本原理例如是反射表面的寻址区域将入射光反 射为衍射光，而非寻址区域将入射光反射为非衍射光。使用一个适当 的空间滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光到 达基底。按照这种方式，光束根据可寻址表面的寻址图案而产生图案。

作为一种替换方案，应该理解，滤光器可以滤除衍射光，而保留 非衍射光到达基底。

也可以以相应的方式使用衍射光学MEMS器件(微电子机械系统 器件)阵列。在一个实例中，衍射光学MEMS器件包括多个反射条带， 该反射条带相对彼此变形从而形成光栅，光栅将入射光反射为衍射 光。

可编程反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列，通 过施加适当的局部电场，或者通过使用压电致动装置，使得每个反射 镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，使得已 寻址反射镜以与未寻址的反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射； 按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构 图。可以用适当的电子装置执行所需的矩阵定址。这里提到的有关反 射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891和 US5,523,193，以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得， 在此将这些文献引入作为参考。

另一个实例PD是可编程LCD阵列。在美国专利US 5,229,872中 给出了一个这种结构的实例，在此将该文献引入作为参考。

光刻装置包括一个或多个对比器件。例如，它可以具有多个单独 可控元件阵列，每个可控元件可以彼此独立地进行控制。在这种布置 中，一些或者所有单独可控元件阵列具有至少一个共同的照射系统(或 部分照射系统)、用于单独可控元件阵列的共同的支撑结构和/或共同 的投影系统(或部分投影系统)。

在一个实例中，例如图1中示出的实施例，基底W大体上为圆形， 视需要地具有凹槽和/或沿其部分周边具有整平的边缘。在一个实例 中，基底为多边形形状，例如矩形。

在其中基底大体上为圆形的实例中，包括多个实例，其中基底直 径为至少25mm，例如至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少 125mm、至少150mm、至少175mm、至少200mm、至少250mm、或 至少300mm。在一个实例中，基底直径为至多500mm、至多400mm、 至多350mm、至多300mm、至多250mm、至多200mm、至多150mm、 至多100mm或至多75mm。

在其中基底大体上为多边形例如矩形的实例中，包括多个实例， 其中基底的至少一边(例如至少2边或至少3边)的长度为至少5cm (例如至少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm 或至少250cm)。

在一个实例中，基底的至少一边的长度为至多1000cm，例如至多 750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm或至多 75cm。

在一个实例中，基底W是晶片，例如半导体晶片。在一个实例中， 晶片材料选自由Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP和InAs构 成的组。在一个实例中，晶片是III/V族化合物半导体晶片。在一个实 例中，晶片是硅晶片。在一个实施例中，基底是陶瓷基底。在一个实 例中，基底是玻璃基底。在一个实例中，基底是塑料基底。在一个实 例中，基底是透明的(对于人的裸眼来说)。在一个实例中，基底是 有色的。在一个实例中，基底没有颜色。

基底的厚度可以变化，在某种程度上，它取决于例如基底材料和/ 或基底尺寸。在一个实例中，厚度是至少50μm，例如至少100μm、至 少200μm、至少300μm、至少400μm、至少500μm或至少600μm。在 一个实例中，基底的厚度是至多5000μm，例如至多3500μm、至多 2500μm、至多1750μm、至多1250μm、至多1000μm、至多800μm、 至多600μm、至多500μm、至多400μm或至多300μm。

在曝光之前或之后，可以在例如涂布显影装置(通常将抗蚀剂层 施加于基底上并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或 检验工具中对这里提到的基底进行处理。在一个实例中，抗蚀剂层布 置在基底上。

这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投 影系统，包括折射光学系统，反射光学系统、反折射光学系统、磁性 光学系统、电磁光学系统和静电光学系统，或其任何组合，如适合于 所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸液的使用或真空的使用。 这里任何术语“投影透镜”的使用可以认为与更普通的术语“投影系 统”同义。

投影系统将图案成像在单独可控元件阵列上，使得图案附着地形 成在基底上。可替换地，投影系统可以成像辅助源，对于该辅助源单 独可控元件阵列中的元件用作光闸。在这方面，投影系统包括聚焦元 件阵列，例如微透镜阵列(即MLA)或菲涅耳透镜阵列，例如用于形 成辅助源和将光点成像到基底上。在一个实例中，聚焦元件阵列(例 如MLA)包括至少10个聚焦元件，例如至少100个聚焦元件、至少 1000个聚焦元件、至少10000个聚焦元件、至少100000个聚焦元件或 至少1000000个聚焦元件。在一个实例中，构图部件中单独可控元件 的数量等于或大于聚焦元件阵列中聚焦元件的数量。在一个实例中， 聚焦元件阵列中聚焦元件的一个或多个(例如1000个或更多，大多数 或者每一个)与单独可控元件阵列中的一个或多个单独可控元件光学 相联，例如与单独可控元件阵列中的2个或多个单独可控元件相联， 例如3个或更多、5个或更多、10个或更多、20个或更多、25个或更 多、35个或更多，或者50个或更多。在一个实例中，例如通过使用一 个或多个致动装置，MLA至少在朝向基底和背离基底的方向是可动的 (例如使用致动装置)。能够使MLA朝向和背离基底移动例如可以允 许在不移动基底的情况下调焦。

如这里图1中所示，该装置是反射型(例如采用反射性单独可控 元件阵列)。或者，该装置可以是透射型(例如采用透射性单独可控 元件阵列)。

光刻装置可以具有两个(双平台)或者多个基底台(和/或两个或 者多个掩模台)。在这种“多平台式”装置中，可以并行使用这些附 加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个 其它台用于曝光。

光刻装置还可以是这样一种类型，其中至少部分基底由具有相对 高的折射率的“浸液”如水覆盖，从而填充投影系统和基底之间的空 间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如应用于构图部件 和投影系统之间。浸液技术在本领域中是公知的，其用于增加投影系 统的数值孔径。这里使用的术语“浸液”不表示结构如基底必须浸没 在液体中，而是表示液体在曝光期间位于投影系统和基底之间。

再次参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。在一 个实例中，辐射源提供的辐射具有至少5nm的波长，例如至少10nm、 至少50nm、至少100nm、至少150nm、至少175nm、至少200nm、至 少250nm、至少275nm、至少300nm、至少325nm、至少350nm或至 少360nm。在一个实例中，由辐射源SO提供的辐射具有至多450nm 的波长，例如至多425nm、至多375nm、至多360nm、至多325nm、 至多275nm、至多250nm、至多225nm、至多200nm或至多175nm。 在一个实例中，辐射具有的波长包括436nm、405nm、365nm、355nm、 248nm、193nm、157nm和/或126nm。在一个实例中，辐射包括大约 为365nm或大约355nm的波长。在一个实例中，辐射包括宽频带的波 长，例如包括365、405和436nm。可以使用355nm的激光源。辐射源 和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器 时。在这种情况下，不认为辐射源构成了光刻装置的一部分，辐射光 束借助于光束输送系统BD从源SO传输到照射器IL，所述光束输送系 统例如包括合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可 以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL， 如果需要连同光束输送系统BD一起可以称作辐射系统。

照射器IL包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。 一般地，至少可以调节在照射器光瞳平面上强度分布的外和/或内径向 量(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照射器IL可以包括各种其 它部件，如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射光束， 以使辐射光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。照射器IL 或与其相联的附加部件也可以布置成将辐射光束分成多个子光束，该 子光束例如每个都能够与单独可控元件阵列中的一个或多个单独可控 元件相联。例如可以使用二维衍射光栅将辐射光束分成多个子光束。 在该描述中，术语“辐射的光束”和“辐射光束”包括但不限于其中 光束由多个这种辐射子光束组成的情况。

辐射光束B入射到构图部件PD(如单独可控元件阵列)上，并由 构图部件进行调制。由构图部件PD反射之后，辐射光束B通过投影 系统PS，该投影系统将光束聚焦在基底W的靶部C上。在定位装置 PW和位置传感器IF2(例如干涉测量装置、线性编码器或电容传感器 等等)的辅助下，可以精确地移动基底台WT，从而例如在辐射光束B 的光路中定位不同的靶部C。在使用定位装置的地方，可以使用用于 单独可控元件阵列的定位装置，从而例如在扫描期间精确校正构图部 件PD相对光束B的光路的位置。

在一个实例中，利用长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精 确定位)可以实现基底台WT的移动，其中图1中未明确示出长行程 模块和短行程模块。在一个实例中，该装置没有用于移动基底台WT 的短行程模块。也可以使用类似的系统定位单独可控元件阵列。应该 理解，投影光束B可替换地/附加地是可移动的，同时目标台和/或单独 可控元件阵列具有固定的位置，从而提供所需的相关运动。这种布置 有助于限制装置的尺寸。作为另一种替换方案，该方案例如能够应用 于平板显示器的制造、基底台WT的定位，并且能够固定投影系统PS， 基底W布置成相对基底台Wt移动。例如，基底台WT具有一系统， 该系统用于以大体上不变的速度在基底上方扫描基底W。

如图1所示，辐射光束B可以通过分束器BS引向构图部件PD， 该分束器配置成使得辐射首先由分束器反射，然后引向构图部件PD。 应该认识到辐射光束B也可以不使用分束器而引向构图部件。在一个 实例中，辐射光束以0至90°之间的角度θ引向构图部件，所述角度例 如在5至85°之间、在15至75°之间、在25至65°之间或者在35至55° 之间(图1中示出的实施例为90°)。构图部件PD调制辐射光束B， 并使其反射回分束器BS，该分束器将调制过的光束传输到投影系统 PS。但是应该理解，可以使用可替换的布置使辐射光束B引向构图部 件PD，然后引向投影系统PS。特别地，如果使用透射型构图部件时， 可以不需要例如如图1所示的布置。

所示的装置可以按照几种模式使用：

1.在步进模式中，单独可控元件阵列和基底基本保持不动，而赋予 辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然 后沿X和/或Y方向移动基底台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在 步进模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C 的尺寸。

2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C时，同 步扫描单独可控元件阵列和基底(即单次动态曝光)。基底相对于单 独可控元件阵列的速度和方向通过投影系统PS的放大(缩小)和图像 反转特性来确定。在扫描模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次动 态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶 部的高度(沿扫描方向)。

3.在脉冲模式中，单独可控元件阵列基本保持不动，使用脉冲辐射 源将整个图案投影到基底W的靶部C上。基底台WT以基本不变的速 度移动，使得投影光束B扫描横跨基底W的线。在辐射系统的脉冲之 间根据需要更新单独可控元件阵列上的图案，所述脉冲定时成使得在 基底W上所需的位置处曝光连续的靶部C。因此，投影光束B可以在 基底W上方扫描以曝光用于基底条带的整个图案。重复该处理，直到 整个基底W逐条线地曝光。

4.在连续扫描模式，其基本上与脉冲模式相同，除了相对调制过 的辐射光束B以大体上不变的速度扫描基底，然后当投影光束B扫描 过基底W并使其曝光时更新单独可控元件阵列上的图案。可以使用大 体上不变的辐射源或脉冲辐射源，并使其与单独可控元件阵列上的图 案的更新同步。

5.在像素网格成像模式中，通过随后对由光点发生器形成的光点 进行曝光，可以在基底W上形成图案，所述光点指向构图部件PD。 已曝光的光点具有大体上相同的形状。光点以大体上为网格的方式印 制在基底W上。在一个实例中，光点尺寸大于印制的像素网格的节距， 但是比曝光光点网格小得多。通过改变印制的光点的强度，可以获得 图案。在曝光闪光之间，可以改变光点上的强度分布。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的 使用模式。

根据本发明的一个实施例，提供一种控制器CR，用于提供具有模 拟电压值的单独可控元件阵列以控制每个元件。该控制器CR具有数字 控制信号，其表示阵列(一组元件)中每个元件的期望模拟元件的控 制信号电压。

在一个实例中，可以认为控制器CR是分布式数模转换器(DAC) 的形式。通过分布DAC，可以减小需要传递给阵列的模拟数据的量。

图2示出了根据本发明的一个实施例的分布式DAC的示意性表 示。单独可控元件阵列中的每个元件(未示出)形成单元30的一部分， 其与相联的局部控制电路31组合。每个控制电路31向相联的元件提 供元件控制信号。

图2示出了3×3的单元阵列，但是应该理解该阵列可以更大。阵 列中的每个单元30具有第一输入信号32，其包括模拟输入。该模拟输 入32可以提供给阵列中的每个单元，或者具有少量的输入，每个输入 用于一列或一组单元30。在各个实例中，模拟输入32可以是DC电压 馈送或者是随时间变化的电压信号，连续地或者在不连续的步骤中变 化。

模拟输入32可以从远处提供。可替换地，它可以在布置于靠近单 元的阵列上的电路中产生。每个单元30还具有第二输入33，其包括地 址输入。根据本发明的一个特定实施例，该地址输入33实际上是多个 地址输入线。地址输入33可提供数字地址信息，局部控制电路31可 使用该地址信息从模拟输入32为相联的元件导出元件控制信号。根据 本发明的特定实施例，每个单元30可以有一个或多个其他输入(通常 显示为输入34)。这些其他输入例如是复位输入、其他的数字控制输 入或任何其他类型的输入。

在一个实例中，控制器CR被分成两部分：单个的数位参考模拟电 压发生器和电荷收集器阵列。单独可控元件阵列中的每个元件具有相 联的电荷收集器，其包括局部控制电路31。该电荷收集器直接邻接每 个元件或在每个元件后面实施。

在一个实例中，数位参考发生器依次产生相应于数字信号内的每 个可能数位值的参考模拟电压，其表示每个元件的所需模拟元件控制 信号。每个数位参考模拟电压是最大可能(全刻度)电压的一小部分。 例如，对于8位的系统来说，阵列中每个元件的期望配置由8位数字 表示。该数位参考模拟电压是最高有效位(MSB)的全刻度/2，以及 最低有效位(LSB)的全刻度/256。可以看出，通过将期望数位的数位 参考模拟电压(例如用数字信号1表示的那些模拟电压，该数字信号 表示每个元件的所需模拟电压)累加在一起，然后获得256个模拟电 压中的任何一个，这256个模拟电压在0伏特和全刻度的255/256伏特 之间变化。可能的模拟电压以全刻度/256伏特的规则增量增加。数位 参考发生器依次向一列/多列的组中的所有单元(或者可替换地向整个 阵列的电荷收集器)提供每个数位参考模拟电压。

在一个实例中，每个电荷收集器布置成接收每个数位的数位参考 模拟电压，假定对于与该电荷收集器相联的元件来说数字信号中的值 为1。电荷收集器是否接收所提供的每个数位参考模拟电压取决于向电 荷收集器提供的控制数字地址信号(相应于地址输入33)。对于布置 在各列中的单元阵列，每个电荷收集器具有相应于列数和行数的两个 数字地址输入。为了对列中的单元编程，该列的列地址输入设定成高。 对于所提供的每个数位参考电压，如果该单元需要该数位参考电压， 那么相应于该电荷收集器的行地址输入设定成高。通过组合列和行地 址输入，可以单独地增加列中的每个电荷收集器。对于每列或多列的 组来说，可以同时更新单元的每个数位。因此，对于8位系统来说， 以适当的模拟电压对一列/多列中的每个单元编程需要八个循环。

图2也表示了根据本发明的一个实施例的可控构图部件。该可控 构图部件包括单元30的阵列，每个单元包括一个或多个相应的可控元 件和相应的局部DAC电路31。相应的数字控制信号34被提供给每个 单元，然后由DAC31转换成相应的模拟控制电压，单元可使用该模拟 控制电压确定(即设定)其相应可控元件的状态。除了通过供给线34 提供其数字信号(表示期望的元件状态)之外，通过通道32向每个 DAC提供模拟参考电压。

图3示出了根据本发明的一个实施例的电荷收集器的实现。该电 荷收集器由四个输入控制：分别相应于列选择输入和行选择输入的两 个地址输入1、2，数位参考模拟电压3的输入和复位输入4。数位参 考模拟电压3的输入和复位输入4是列中所有电荷收集器共有的。它 们也可以是阵列中所有电荷收集器共有的。

在一个实例中，以等于单个数位的电压对列中的每个单元编程， 就存在由三个不同的步骤构成的写循环：(a)将数位参考模拟电压设 定成所需的电压电平；(b)在当前的列中选择需要相应数位的所有单 元；以及(c)取消选择所有单元。

在一个实例中，以相应于整个数字信号的模拟电压对一列(或多 列的组/整个阵列)中的所有单元编程，就存在包括其数量等于数字信 号中的数位的数目的多个写循环的编程循环，所述数字信号表示每个 元件的期望模拟元件控制信号。

在一个实例中，在第一数位的编程循环的开始，向与电荷收集器 相联的元件提供的输出电压Vo设定成0伏特。电容器C1和C2上的 电荷为0伏特。在写循环的第一步，数位参考电压发生器将数位参考 模拟电压输出3上的电压设定成第一数位所需的值。它可以是MSB， 或者写循环从任意数位开始。对于8位的系统，相应于数字信号中的 每个数位所提供的数位参考模拟电压可以如表1所示的进行计算。

                    表1  数位   数值   10v全刻度参考电压的实例(V)  MSB   全刻度/2   5V  第2位   全刻度/4   2.5V  第3位   全刻度/8   1.25V  第4位   全刻度/16   625mV  第5位   全刻度/32   312.5mV  第6位   全刻度/64   156.25mV  第7位   全刻度/128   78.125mV  LSB   全刻度/226   39.0625mV

在步骤一中，取消选择当前列的所有电荷选择器，即开关S1和S2 处于如图3所示的位置。S1接地，数位参考电压输入3不与电荷收集 器连接。S2与电荷放大器5连接。将当前位的数位参考电压通过外部 电路(未示出)提供给数位参考电压输入3。

在步骤二中，当前列中需要该数位的数位参考电压的这些单元通 过数字地址输入1和2进行选择。对于整个列，列地址输入1设定成 高。对于要求当前数位参考电压的单元，行地址输入2设定成高。与 门6可提供输出，如果两个输入为高，则该输出为高。与门6的输出 可控制开关S1和S2的位置。当与门6的输出为高时，开关S2切换到 接地，S1切换到数位参考电压输入3。因此，电容器C2连接在数位参 考输入3和地之间，并被充电到输入3上的电压。

在步骤3中，最简单地是通过将列地址输入1设定为低，取消选 择当前列的所有单元。可替换地，所有的线地址输入2都可以设定成 低。开关S1和S2回复到其初始位置。现在电容器C1连接在地和电荷 放大器5的多个输入之一之间。电荷放大器5用于改变其输出电压， 直到电荷放大器5的输入之间没有差分电压，由此将电容器C1上的电 荷移动到电容器C2上。电荷放大器5处的输出电压将升高到：

Vo＝C2/C1xVb(其中Vb是数位参考电压)。

为了在编程循环中对下一个数位编程，新的写循环从步骤一开 始，下一个数位参考模拟电压设定在输入3上，同时所有单元保持取 消选择。此外在需要该数位参考时选择所有单元。当取消选择单元时， 将电容器C1上的任何电荷转移到每个电荷收集器的C2上。其结果是 根据数位参考电压的当前值使输出电压Vo增大一定的数量。通过这种 方式，为每个元件的数字信号的的每个数位顺序形成输出电压Vo。该 过程一直持续直到列中的每个元件所需的元件控制信号由相联的电荷 收集器形成。该模拟电压可控制元件的配置，通常在完成编程循环之 后使该模拟电压在预定的时间保持不变。

在对每个单元以新的模拟电压编程之前，所有的单元必须被复位 使得电荷收集器的输出电压Vo回到零伏特。通过在所需时刻触发与该 列中每个电荷收集器连接的复位输入4就可以实现。当取消选择列中 的所有单元(即开关S1和S2处于如图3所示的位置)时可以完成。 复位输入4闭合开关S3。闭合开关S3会使电容器C2短路，从而输出 电压Vo被施加到电荷放大器5的输入之一上。电荷放大器用于减小输 出电压Vo，直到在电荷放大器5的两个输入之间没有差分电压。输出 电压Vo减小到零伏特。清除电容器C1上存储的任何电荷。

在写循环的步骤3(取消选择该列中的所有单元)中，模拟数位参 考电压仍然设定为以前的值，并将其施加到输入3上。然后该参考电 压可以用于对另一列中的单元编程，即通过选择第二列中的那些单 元，这些单元在取消选择第一列中所有单元的同时需要当前数位参考 电压。通过这种方式，两列的写循环可以部分重叠，从而可以减小对 列中所有单元编程所需的时间。有效地，对于编程循环的每个数位来 说写循环的步骤1由所有的列共用，并且对于当前数位每个列仅仅需 要步骤1和2。

图4示出了根据本发明的一个实施例的几个电荷收集器的示意性 表示。图4中，仅仅示出了16个电荷收集器(4×4阵列)，但是应该 理解，其可以容易地按比例增加或减少。每个电荷收集器如图3所示。 列地址输入1单独地分别标记为C1-C4。行地址输入分别标记为L1- L4。

在一个实例中，为了对整个阵列编程，其编程循环如下。通过施 加复位输入4使整个阵列复位，同时电荷收集器处于如所示出的取消 选择状态。向复位输入4施加短时间的脉冲(其可以是正的或负的)。 这可以确保每个电荷收集器的输出Vo为如上所述的零伏特，以及大体 上没有电荷存储在电容上。接着，将第一数位的数位参考模拟电压设 定在输入3上。通过向输入C1施加选择电压来选择列C1。应该理解 向每个列或行输入施加的选择电压可以是正的或负的。通过向相联的 行输入施加合适的输入，选择需要设定的第一数位的列C1中的每个单 元。然后通过使每个之前选择的单元的行输入上的电压反向，或者通 过使C1上的列输入电压反向，取消选择列C1。与此同时选择另一列 例如C2。然后对该列继续写循环。在当前的数位参考模拟电压已经施 加到整个阵列上合适的单元时，取消选择所有的单元，并向输入3施 加下一数位的数位参考模拟电压。继续该过程，直到使用阵列上所有 的数位对所有的单元编程。

在一个实例中，对于N位的数字信号来说，可以按下式计算对每 个电荷收集器的输出Vo处的模拟电压进行编程所需的写动作的次 数：

写动作的次数＝数位的数量×列的数量+1(对于复位)+数位的数量 (用于设定数位参考模拟电压)

W＝B×C+1+B

选择相位每列每数位需要一个时钟周期。取消选择相位每数位需 要一个时钟周期。整个阵列的复位相位需要一个时钟周期。

通过增大每列的行数(由此减小列数)，可以减小对整个阵列编 程所需的写动作的次数。可替换地，可以一次对多个或者所有的列进 行编程。但是，所有这些选项的结果都是增大了能够单独寻址每个单 元所需的数字地址输入的数量。通过同时更新两列使写动作的次数减 半将使所需地址线的数量加倍。

在一个实例中，为了进一步减小在编程循环中写动作的次数，可 以在使用之前的数位参考电压取消选择最后一列中的单元的同时，设 定数位参考模拟电压。编程循环中的第一数位参考模拟电压可以在对 之前编程循环中的最后一个数位的复位操作期间进行设定。这样可以 节省的写动作的次数等于进行编程的数位的数量，即写动作的次数现 在是：W＝B×C+1

每当改变向输入3施加的数位参考电压时，都需要为稳定电压花 费有限的时间。这就会增加在每个编程循环中花费的时间。在一个实 例中，通过将阵列分成两个或多个部分，可以增大设定数位参考电压 可利用的时间。阵列的每个部分具有单独的数位参考电压输入3，并单 独进行编程。当取消选择阵列的各个部分中的最后一列时，更新每个 数位参考电压输入。减小阵列的每一部分中的列数。因此，减小了更 新阵列的每一部分所需的写动作的次数。从而，增大了用于更新数位 参考电压的时间。

图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例对如图3所示的电 荷收集电路的修改。对于某些类型的元件，不期望的是在下一个元件 控制信号的更新期间改变元件的模拟控制信号。这对于MEMS反射镜 型的元件尤其是不期望的。元件控制信号中不需要的变化可能导致对 反射镜的铰接元件的磨损增大。在如上所述的示例性编程循环中，对 于元件控制信号没有从一个编程循环改变到下一个编程循环的元件， 仍然会得到减小到零伏特然后回到同一电压电平的Vo(等同于元件控 制信号)。图5的电路通过在电荷收集器的输出Vo和元件之间引入取 样和保持电路可以解决该问题。

在一个实例中，取样和保持电路包括开关S4和电容器Cm。Cm 表示每个单独可控元件的容量，例如SLM反射镜阵列的反射镜容量。 当在全部编程循环的末期稳定模拟电压输出Vo时，闭合开关S4。将 电容器Cm充电到电荷收集器Vo的输出电压。然后打开开关S4，断开 电容器Cm与电荷收集器的连接。结果，施加到元件的元件控制信号 在下一个编程循环期间不会改变，直到Vo达到其终值。只要相继的重 新编程循环之间的时间足够短，就可以防止电容器Cm的有效电容放 电，施加到元件的电压将不会改变，直到下次闭合开关S4。有必要确 保在复位操作之前进行取样。为此有必要使用另一个时钟循环，其中 在编程循环中写动作的次数是：W＝B×C+2。

根据本发明的一个实施例，如图5所示的取样和保持电路可以应 用于任何局部控制电路。在一个实例中，它允许更新每个单元的控制 电压，同时相联的单独可控元件设定在之前的控制电压的状态。这意 味着对于典型的FPD应用来说，例如，通过使该更新与可控元件的稳 定时间重叠，可利用20μs的全部重新编程循环时间来更新控制电压。

根据本发明的一个实施例，使编程循环最优化的另一个修改是实 施具有非线性响应的电荷放大器。阵列中元件的位敏度通常对元件控 制信号具有近似的二次响应。因此，对于高的施加电压，所需的分辨 率较小。对于具有二次响应的电荷放大器(即电荷收集器)来说，可 以减小所需数位的数量。

根据本发明的另一个实施例，从单个模拟输入32更新阵列中的每 个元件。该输入可传输连续变化的、或细微分级的离散信号，该离散 信号覆盖了整个所需的电压范围。输入在更新每个单元的模拟电压可 利用的时间内向上逐渐增大到所需的范围。输入可以是从外部导出到 阵列的模拟电压。该输入电压可以是三角形或锯齿形波形。

图6示出了根据本发明的一个实施例具有电压输出的低功率 CMOS数模转换器，该电压输出与阵列的内部时钟同步。该DAC可以 在阵列的局部实施或者可以是外部输入。Tperiod是用于更新每个元件的 模拟电压的时间。Vmax是可以施加到元件的最大电压。在该图中，t1 是其中在阵列的每一元件的保持电容上要存储正确电压电平的时间。 通过闭合连接在输入电压和保持电容之间的模拟开关，给保持电容充 电，并在输入电压处于正确输入电压的至少一个有效位中的时间内再 次打开所有开关，可以存储该电压。对于在大约10μs(通常是平板显 示器)的重新编程时间内在零伏特和最大电压之间变化的输入电压来 说，该输入电压具有用于每个元件8位的数字信号表示给保持电容充 电可利用的时间t1是大约10μs/256＝39ns。在一个实例中，对于其可利 用的重新编程时间为大约240μs的光刻装置来说，t1是大约 240μs/256＝938ns。

在一个实例中，给保持电容充电可利用的时间越少，使模拟开关、 传播延迟(用于控制开关)同步以及保持电容的充电时间常数的要求 越严格。通过在模拟电压输入从0V开始升高时闭合所有开关，以及在 输入电压达到所需电压时打开所有开关可以部分地克服这个问题。这 需要更多的时间来给保持电容充电，从而使充电时间常数更高。对于 接通电阻和更高的欧姆信号线可以使用具有更高值的开关。可能存在 不期望的电压副作用，该施加到单独可控元件上的电压会在所有的编 程循环中不必要地变化，通过提供具有取样和保持电路的电路可以避 免这个问题。该取样和保持电路包括另一开关和每个单元的电容。

图7示出了根据本发明的一个实施例的每个元件的局部控制电 路，用于从单个模拟输入导出所需的模拟电压。每个元件通过单个模 拟开关11与单个输入10连接。电压输入10可以等同于图2中的模拟 输入32。电容器Cm即保持电容连接在开关11和地面之间。电容器 Cm上的电压随着输入10上的电压的增大而增大。模拟开关11保持闭 合，直到输入10上的电压达到期望的值。此时打开开关11，使得电容 器Cm上的电压保持不变。阵列中每一元件的开关11可以在不同的点 打开，使得每个电容器Cm上的电压从一个单元变化到下一个单元。 每个电容器Cm上的电压包括用于控制该元件的元件控制信号。

开关11打开的时间由减法计数器12控制。减法计数器12具有电 源17。电源电压通常为大约1.8V。减法计数器12具有三个输入：例如 运行在25MHz的时钟输入13，地址输入14(等同于图2中的地址输 入33)和数字信号输入15。地址输入14实际上包括两个或多个地址 输入，例如如果元件以行和列的方式布置和寻址。当选择地址输入14 时，下变频器接收输入15上相应于该单元的所需模拟电压的数字信 号。该数字信号用于驱动减法计数器12，使得在其由时钟输入13从/ 向数字信号的值驱动以一定的速度倒计之后，将线16上的输出信号传 给开关11并闭合开关。通过这种方式，对于每个元件来说存储在电容 器Cm上的电压可以由在输入15上向每个减法计数器提供的数字信号 单独地进行控制。

如图6所示，在一个实例中，当输入10上的电压逐渐增大到其最 大值时，该电压不复位到零伏特，可替换地该电压可在下一个编程周 期中回落到零伏特。对于这种选择，每个元件的减法计数器12需要从 一时间间隔倒计，该时间间隔等于最大时间间隔Tperiod减去提供到输 入15上的数字信号的值。

图8示出了本发明的另一个实施例，其中施加到阵列中每个元件 上的模拟电压由单个模拟开关20确定，该模拟开关由脉宽调制 (PWM)信号驱动。模拟开关20与DC电压源21(等同于图2中的 模拟输入32)连接，该DC电源电压21例如是大约10V或大约25V。 电容器Cm连接在开关20和地面之间。电容器Cm上的电压包括相联 元件的元件控制信号。PWM信号通过线22提供给开关20。响应于 PWM信号打开和闭合模拟开关20。当闭合开关20时，电容器Cm开 始充电到电源电压。PWM信号中工作循环的变化(高PWM信号和低 PWM信号之间的比率)可以确定存储在电容器Cm上的电压。

在一个实例中，PWM信号由脉宽调制器23产生。脉宽调制器23 具有三个输入：例如运行在大约5MHz的时钟输入24，地址输入25(等 同于图2中的地址输入33)和数字信号输入26。脉宽调制器23由电源 27提供动力。电源电压通常是大约1.8V。地址输入25实际上包括两个 或更多个地址输入，例如如果元件以行和列的方式布置和寻址。当选 择地址输入25时，脉宽调制器23接收输入26上相应于该元件的所需 模拟电压的数字信号。该数字信号用于驱动脉宽调制器23，使得在线 22上的PWM信号输出具有与输入26上的数字信号成比例的工作循 环。通过这种方式，对于每个元件来说存储在电容器Cm上的电压可 以由在输入26上向每个脉宽调制器23提供的数字信号单独地进行控 制。

随着一个且相同不变的参考电压施加到阵列中的每个单元上以及 单独提供的时钟频率，通过改变工作循环可以改变输出电压的电平。 如果连续提供PWM信号，取样和保持电路可以不是必须的。通过使 用更大的电容可以减小电容器Cm上电压的任何波动的大小。如果时 钟频率比单独可控元件(例如可控反射镜元件)的机械共振频率更高， 那么元件本身可用作机械滤波器。通常可控反射镜元件具有大约1MHz 的机械共振频率。如果波动比该共振频率更高，那么反射镜将不能够 遵循PWM输出电压的高频变化，因此其位置将由输出电压的平均值 限定。

由于可利用的重新编程的时间有限，例如大约10μs，因此通过结 合数字输入锁存器以增大处理能力，可以改变如图7和8所示的控制 电路。该数字输入信号(图7中的15和图8中的26)布置成接收多位 数字信号，例如8位信号，其相应于存储在电容器Cm上的电压。通 过在数字信号输入上结合数字锁存器，例如8位的锁存器，当前的数 字信号用于减法计数器或者脉宽调制器，而将下一个数字信号载入锁 存器。这减小了在每个重新编程循环开始将数字信号载入减法计数器 或PWM所需的时间。

应该理解，如图7和8所示的电路可以认为是局部DAC电路，每 个电路都适合于结合体现本发明的可编程构图部件的一个相应单元。 这是因为每个电路布置成参考模拟输入电压(参考电压)21、10，接 收数字控制信号和产生相应的模拟输出电压。

图9示出了本发明的另一个实施例，其中提供另一种形式的 DAC，用于驱动向阵列中的元件提供模拟电压的模拟通道。电容器Cm 对应于阵列中元件的电容。DAC40通过传输线41向阵列提供模拟输出 信号。

将每个电容器Cm充电到合适的电压。存储在已充电的电容器中 的能量等于1/2xCxV2，其中C是电容量，V是施加在电容器上的电压。 阵列中每个电容器都需要在每个更新周期中充电到其下一个电压设定 点。

在一个实例中，用于改进DAC中的功耗的第一选择是向DAC提 供其可能需要的所有潜在输出电压，而不是DAC从单个电源电压内部 产生每个输出电压。在每个更新循环期间，DAC可以依次连接每个电 源电压。当在相继的电压设定点之间切换时，切换中耗散的能量等于 1/2xCx(ΔV)2，其中ΔV是两个相继电压之间的差值。为了方便与 传统的DAC设计进行比较，功耗可以表达为差分电压乘以转移的电 荷。该电荷转移与电源电压相同，其大约为30V，但是传统放大器的 差分电压通常更大。对于图9的电路，差分电压等于步长。

但是，对于8位的数字信号，可能需要256个参考电压，这是不 期望的。如果进一步增大数字信号的精度，那么所需参考电压的数量 很快就将变得不可实现。作为一种替换方案，施加到数字输入线43上 的8位数字信号可以分成向两个4位多路信号分离器44和45提供的两 个4位信号。每个4位多路信号分离器44、45具有分别与16个开关 46、47连接的16个输出。每个开关通过一个电阻与单一参考电压连接。 开关46、47布置成使得每个参考电压与每组16开关中的单一开关连 接。这些开关通常是MOSFET，并如所指出的那样进行描述。

为了清楚，仅示出了三个参考电压线和两组三个开关。其余的电 压线13、电阻和开关用圆点表示。向每个电压参考输入施加的电压与 下一个参考相差1/16的全刻度电压Vref。Vref可以是3V。每个参考电 压输入可以下降3V。厚的铜线可以为参考电压输入提供足够低的串联 电阻，使得它们不会影响传输线42上的输出信号。

通过以因子16对多组开关中的一个提供的信号进行标度，将多个 开关的输出累加在一起，可以设置256个不同的输出水平。示出的所 有开关与传输线42连接。每个开关通过电阻器48、49与其相应的参 考电压连接。电阻器48和49之间的电阻比可确定每组开关提供的信 号标度。在一个实例中，该比例是整数，也可以是2的乘幂例如16。 电阻器49的电阻比电阻器48的电阻大约16倍。来自开关46的输出信 号(相应于4个最大有效位)将比来自开关47的输出信号大大约16 倍。因为最小有效位(来自开关47)的出端阻抗比最大有效位的出端 阻抗大大约16倍，所以几乎没有电流从一个4位DAC流到另一个4 位DAC。因此，存在非常小的稳态功耗。

在一个实例中，整个DAC40的出端阻抗的数量级为400Ω。凭经 验发现这可以提供对传输线反射足够快的衰减，以及快速的稳定时间 特性。稳定时间取决于低通滤波器，该低通滤波器由出端阻抗和负载 电容Cm形成。因此，电阻器48应该是大约400Ω，电阻器49应该是 大约6.4Ω。

每个开关的串联电阻是不可以忽略的，必须考虑进来。这增加了 每个开关输出和电阻器对的总电阻，因此可能会分别影响开关46、47 的输出的混合比。同样可以使用各种类型具有最小可能的串联电阻的 开关，这些开关也以和电阻器48、49相同的电阻比1∶16进行匹配。 通过将开关46和47的沟道区的长度/宽度比设计成用因子16来改变， 从而可以利用几何学实现。

MOSFET的沟道电阻取决于沟道上的电压。通过布置如所示出的 开关和电阻器，电阻器位于参考电压和开关之间，可以使沟道电压近 似相同，从而改进匹配。

在一个实例中，当存在有限模拟电路时，可以使DAC40的功耗最 小，并且在内部不产生参考电压或有源元件。该数字电路除了开关46、 47的门驱动器以外可运行在低电压电平。

在一个实例中，DAC40可提供一个输出电流范围，其可以从零到 最大电流以256个相同的步长进行改变。该输出电流给每个元件处的 电容器Cm充电。如果需要，通过在DAC的输出和并联于电容器Cm 的地之间布置电阻器，可以将输出电流转换成电压输出。

在一个实例中，对于要在所需值的大约0.1％内置位的信号来说， 传输线上的信号置位时间等于7τ，其中τ可以从低通滤波器的阶越响应 导出，该低通滤波器由DAC40的出端阻抗和负载电容器Cm形成。阶 越响应是1-e(-t/τ)。τ＝R×C

本领域技术人员很容易理解，其中本发明的实例和/或实施例涉及 表示在每个元件处所需的模拟电压的数字信号，所述模拟电压包括8 位信号，数字信号实际上可以是任意长度。其中数字信号描述为设定 成高或低，很容易理解的是，可以颠倒这些任意值。还应该理解，在 本发明的实例和/或实施例中，待曝光的图案可以在数字域中产生，然 后以足够高的更新速度将其转换成阵列中所有单独可控元件的精确限 定状态。

变换链路(conversion chain)中的步骤之一是数模转换。阵列元 件可以由静电力物理地进行控制，静电力涉及具有一定精度(例如8 位)的电压电平。对于这种转换，需要能够产生具有256个不同水平 的模拟电压。本发明的一个或多个实施例旨在提供转换技术，使得对 于较低的功耗能够获得更高的更新速度，并具有较低复杂度的外部和 芯片级驱动电子设备。一个或多个实施例也能够提供更高的可靠性， 改进的机械和电气强度，以及较低的成本。

在某些实施例中，数模(电压)转换尽可能地移动到变换电路的 末端。在某些实施例中，这可以通过在每个阵列元件下方布置DAC和 以低电压电平(释放出较低的功率、在串扰、干涉方面的较佳性能等 等)的数字信号工作来实现。

在其他实施例中，为了减小功耗和减小模拟信号的同步要求，同 时更新所有阵列元件，这些阵列元件在下一次曝光图案期间具有一种 且相同的状态。这在各个实施例中是期望的，其中可以具有有限数量 的状态，例如256或1024个状态，具有更大数量的阵列元件，例如大 约10,000,000个或更多。该技术可以利用一种新的芯片级CMOS结构， 更加具体地是利用一种新的寻址算法。

尽管上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，它们 仅仅是作为实例而不是作为限制提供的。对本领域技术人员来说显而 易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以进行各种形 式和细节上的变化。因此，本发明的宽度和范围并不受任何一个上述 示例性实施例的限制，而仅受后面的权利要求及其等同物的限制。

应该理解，具体实施方式不包括发明内容和摘要部分可以用于解 释权利要求。发明内容和摘要部分可以列出一个或多个实施例，但是 如由本发明人设想的本发明的所有示例性实施例并不都是为了以任何 方式限制本发明和随附的权利要求。