專利名稱：空間光調(diào)制器中活動元件的改進(jìn)定址方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型元件的定址(addressing)方法，特別涉及一種空間光調(diào)制器(SLM)中活動元件的定址方法。
背景技術(shù)：
微型電機系統(tǒng)(MEMS)可以包括采用微電子處理技術(shù)在晶片襯底上制造的活動微型鏡。最經(jīng)常地，使用靜電驅(qū)動來偏轉(zhuǎn)微型鏡。為了產(chǎn)生力，在兩個電極之間產(chǎn)生電壓，其中一個電極是固定的，而另一個附在致動器如活動微型鏡上。
以特定圖案裝載用于例如掩模寫入工具或芯片制造工具中的具有致動器陣列的SLM，其中在印上每個戳記之前，每個致動器處于已定址狀態(tài)或者未定址狀態(tài)。該圖案可以是要分別印在掩膜或芯片上的圖案的子集。每個致動器鏡通過在該鏡與下方地址電極之間施加電壓來以靜電方式偏轉(zhuǎn)，其后，在觸發(fā)電磁輻射源來印上戳記之前，允許致動器鏡運動其預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
空間光調(diào)制器(SLM)中致動器鏡的偏轉(zhuǎn)幅度取決于多個因素，如定址電壓、鏡鉸鏈材料硬度、鏡鉸鏈厚度、電極與鏡之間的距離等。采用在其他方面經(jīng)過優(yōu)化的參數(shù)，定址電壓通常是用于使得能夠達(dá)到最大所需鏡偏轉(zhuǎn)幅度的不定(determining free)參數(shù)。反過來，這為定址CMOS電路的電壓范圍設(shè)置了要求。由于未來各代SLM部件需要縮減鏡面積以允許每SLM芯片上存在更多鏡子，在其他參數(shù)都不變的情況下，將需要大幅提高定址電壓。CMOS電路中像素單元的大小強烈依賴于定址CMOS電路的電壓范圍，因此隨著鏡尺寸的減小以及定址電壓范圍的擴大，CMOS電路成為未來致動器尺寸的限制因素。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種對微型鏡進(jìn)行定址的方法，其克服或至少減輕了由于致動器尺寸的減小而導(dǎo)致定址電壓增大的上述問題。
格外地，該目的根據(jù)本發(fā)明的第一方面通過一種用于采用空間光調(diào)制器對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法來實現(xiàn)。提供至少一個機械活動調(diào)制器元件。提供至少一個能夠在所述調(diào)制器元件上產(chǎn)生力的致動元件。將地址信號提供給所述至少一個活動元件。將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動元件的至少一個第一電極。對所述放大信號進(jìn)行整形和定時以產(chǎn)生調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示當(dāng)照射到所述調(diào)制器元件上時所述電磁輻射脈沖的期望調(diào)制狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵共振機械響應(yīng)的波浪式振蕩(ondulating)波形。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為方波形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動元件達(dá)到其最大偏轉(zhuǎn)所花的時間，從而避免了咬接(snap-in)狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到調(diào)制器上的時候產(chǎn)生活動調(diào)制器元件的最大機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，將放大信號提供給與所述至少一個第一電極協(xié)作的至少一個第二電極。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，在所述電磁輻射已照射到所述調(diào)制器上之后，有源地衰減活動元件的所述機械響應(yīng)至靜止。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是間隙。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述電介質(zhì)是彈性的。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是壓電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過電阻性衰減(resistivedamping)來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，施加一個信號，其有源地通過衰減來抵消所引起的機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極上提供的所述放大信號是相位相差180度的波浪式振蕩信號。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是數(shù)字元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是多值元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有傾斜動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有活塞動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
本發(fā)明還涉及一種用于采用空間光調(diào)制器(SLM)對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法。提供至少一個機械活動調(diào)制器元件。提供至少一個能夠在所述調(diào)制器元件上產(chǎn)生力的致動元件。將地址信號提供給屬于所述至少一個機械活動調(diào)制器元件的至少一個電極。將放大信號提供給所述至少一個調(diào)制器元件。對所述放大信號進(jìn)行整形和定時以產(chǎn)生調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示當(dāng)照射到所述調(diào)制器元件上時所述電磁輻射脈沖的期望調(diào)制狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵共振機械響應(yīng)的波浪式振蕩波形。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為方波形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動元件達(dá)到其最大偏轉(zhuǎn)所花的時間，從而避免了咬接狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到調(diào)制器上的時候具有活動調(diào)制器元件的偏轉(zhuǎn)中的最大機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，在所述電磁輻射已照射到所述調(diào)制器上之后，有源地衰減活動元件的所述機械響應(yīng)至靜止。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是間隙，其包括任何種類的氣體介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述電介質(zhì)是彈性的。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是壓電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過周圍氣體來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過電阻性衰減來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，施加一個信號，其有源地通過衰減來抵消所引起的機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是數(shù)字元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是多值元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有傾斜動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有活塞動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
本發(fā)明還涉及一種用于采用空間光調(diào)制器對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法。提供至少一個機械活動調(diào)制器元件。提供至少一個能夠在所述調(diào)制器元件上產(chǎn)生力的致動元件。將第一地址信號提供給屬于所述活動元件的至少一個第一電極。將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動元件的至少一個第一電極。對所述放大信號進(jìn)行整形和定時以產(chǎn)生調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示當(dāng)照射到所述調(diào)制器元件上時所述電磁輻射脈沖的期望調(diào)制狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵共振機械響應(yīng)的波浪式振蕩波形。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號為方波形狀。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動元件達(dá)到其最大偏轉(zhuǎn)所花的時間，從而避免了咬接狀態(tài)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到調(diào)制器上的時候具有最大機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，將第二放大信號和/或第二地址信號提供給與所述至少一個第一電極協(xié)作的至少一個第二電極。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，在所述電磁輻射已照射到所述調(diào)制器上之后，有源地衰減活動元件的所述機械響應(yīng)至靜止。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是間隙，其包括任何種類的氣體介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述電介質(zhì)是彈性的。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是壓電介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過周圍氣體來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過電阻性衰減來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，施加一個信號，其有源地通過衰減來抵消所引起的機械響應(yīng)。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極上提供的所述放大信號是相位相差180度的波浪式振蕩信號。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是數(shù)字元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件是多值元件。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有傾斜動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件具有活塞動作。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述活動元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，所述放大信號和所述地址信號屬于相同信號。
本發(fā)明還涉及一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個調(diào)制器微型元件。將地址信號提供給所述至少一個調(diào)制器微型元件。通過將第一放大信號提供給屬于所述至少一個調(diào)制器微型元件的至少一個第一電極，使所述至少一個調(diào)制器微型元件偏轉(zhuǎn)至期望偏轉(zhuǎn)角度。發(fā)射電磁輻射并將其引導(dǎo)到所述物體平面上。同步電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個致動器微型元件的所述期望偏轉(zhuǎn)角度。由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射。由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大振蕩幅度時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
本發(fā)明還涉及一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個調(diào)制器微型元件。將地址信號提供給屬于所述至少一個調(diào)制器微型元件的至少一個電極。通過將第一放大信號提供給所述至少一個調(diào)制器元件，使所述至少一個調(diào)制器微型元件偏轉(zhuǎn)至期望偏轉(zhuǎn)角度。發(fā)射電磁輻射并將其引導(dǎo)到所述物體平面上。同步電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個致動器微型元件的所述期望偏轉(zhuǎn)角度。由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射。由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大振蕩幅度時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
本發(fā)明還涉及一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個調(diào)制器微型元件。將地址信號提供給屬于所述至少一個調(diào)制器微型元件的至少一個電極。通過將第一放大信號提供給屬于所述至少一個調(diào)制器微型元件的至少一個電極，使所述至少一個調(diào)制器微型元件偏轉(zhuǎn)至期望偏轉(zhuǎn)角度。發(fā)射電磁輻射并將其引導(dǎo)到所述物體平面上。同步電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個致動器微型元件的所述期望偏轉(zhuǎn)角度。由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射。由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大振蕩幅度時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
在另一個創(chuàng)新性實施例中，執(zhí)行所述同步，使得在至少一個調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所述電磁輻射照射在該調(diào)制器微型元件上。
通過下面給出的本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述以及附圖1-4b，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚，本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述以及附圖1-4b僅作為示例給出，因此并不對本發(fā)明起限制作用。


圖1示意性地示出未定址狀態(tài)下的致動器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2示意性地示出已定址狀態(tài)下的致動器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明施加短脈沖時活動微型元件的偏轉(zhuǎn)-時間曲線的示意圖。
圖4a是根據(jù)本發(fā)明使活動微型元件發(fā)生振蕩時所述元件的偏轉(zhuǎn)-時間曲線的示意圖。
圖4b示出為了產(chǎn)生圖4a的振蕩而施加的信號(電位)與時間之間的關(guān)系。
圖5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與連接鏡結(jié)構(gòu)和電極的布線連接的側(cè)視圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與連接鏡結(jié)構(gòu)和電極的布線連接的側(cè)視圖。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的連接與鏡結(jié)構(gòu)和電極的布線連接的側(cè)視圖。
圖8a-8d示出不同階共振頻率的微型鏡元件的機械特性。
具體實施例方式
下面詳細(xì)描述是參照附圖給出的。描述優(yōu)選實施例是為了舉例說明本發(fā)明，而不是限制由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到下面描述的各種等同變體。
此外，優(yōu)選實施例是參照可偏轉(zhuǎn)靜電驅(qū)動的微型鏡來描述的。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，顯然，可偏轉(zhuǎn)且靜電驅(qū)動的微型鏡之外的其他致動器也將同樣適用；例子有壓電致動器、電致伸縮致動器、圓形或多邊形的活塞式致動器或者類似器件。致動材料可以是空氣間隙，氣體，真空，粘性、電致伸縮、粘彈性或彈性材料。其也可以是任何上述介質(zhì)的組合。致動器元件的運動可以是傾斜或平移的。
圖1示意性示出該技術(shù)的致動器結(jié)構(gòu)100的狀態(tài)的側(cè)視圖。該結(jié)構(gòu)100被示出為處于未定址狀態(tài)。該致動器結(jié)構(gòu)100可以例如是空間光調(diào)制器(SLM)中的微型鏡結(jié)構(gòu)。圖1所示的致動器結(jié)構(gòu)包括襯底113、第一電極112和第二電極114、支承結(jié)構(gòu)111和活動元件110。所述襯底可以由半導(dǎo)體材料制成，并且可以包括一個或多個CMOS電路。第一和第二電極由導(dǎo)電材料如金、銅、銀或者所述和/或其他導(dǎo)電材料的合金制成。所述電極可連接到操縱電路(steering circuit)如上述CMOS電路。
支承結(jié)構(gòu)111最好由較硬材料如單晶硅制造，但是當(dāng)然也可以由沒有顯著高硬度的材料制成?；顒釉?10最好由具有良好光學(xué)特性的材料如鋁制成。然而，如果選擇不具有期望特性的材料，則所述材料可以覆蓋有一個或多個具有更有利特性的其他材料層，從而產(chǎn)生夾層結(jié)構(gòu)。
靜電力可以偏轉(zhuǎn)活動元件110。在活動元件110與第一電極112和第二電極113之一上施加不同電位而產(chǎn)生靜電力。如果在活動元件110上施加第一電位而在所述第一和第二電極上施加第二電位，其中所述第一和第二電位不同，則產(chǎn)生靜電力，但是并不偏轉(zhuǎn)所述活動元件。其原因在于第一電極與鏡之間的引力等于第二電極與同一鏡之間的引力，其中該力總是吸引性的而與電位差的極性無關(guān)。除了通常非常小因此可以忽略不計的活動元件的可能彎曲之外，這兩個相等的引力相互平衡。
在圖1中，致動器結(jié)構(gòu)被示出為包括兩個電極即第一電極112和第二電極113。然而，偏轉(zhuǎn)活動元件僅需要一個電極即第一電極112或第二電極113。具有多于一個電極可有若干原因。一個這樣的原因是其將兩個電極相互間隔開來放置以在兩個不同方向上偏轉(zhuǎn)微型鏡。通過下文中描述本創(chuàng)新性方法的不同實施例，其他原因?qū)兊们宄?br> 圖2示出已定址狀態(tài)下的致動器結(jié)構(gòu)100。致動器結(jié)構(gòu)110可以是數(shù)字式的，即開-關(guān)，或者多值的，即具有多于兩個狀態(tài)。
在第一創(chuàng)新性實施例中，為了減小達(dá)到給定偏轉(zhuǎn)所需的活動元件110與電極112、114之間的電位差，第一和第二電位之一恒定地設(shè)為地電位，另一個電極設(shè)為可變直流電位，而活動元件設(shè)為交流電位。或者，在采用單個電極的情況下，所述單個電極設(shè)為所述直流電位，而活動元件設(shè)為所述交流電位。
交流電位的頻率選為與活動元件的偏轉(zhuǎn)動作的機械響應(yīng)共振頻率一致?？臻g光調(diào)制器中微型鏡結(jié)構(gòu)的共振頻率尤其取決于為支承元件111和所述鏡的鉸鏈所選的材料。它還取決于支承結(jié)構(gòu)與鉸鏈的截面面積以及活動元件的重量。在此我們討論活動元件的機械響應(yīng)共振頻率，而不是活動元件內(nèi)不期望的共振，如活動元件的曲率共振彎曲共振(resonance of curvature)，該曲率共振彎曲共振將使活動元件如微型鏡的表面不平坦(out-of-flat)。對于邊長為16μm的矩形形狀的SLM微型鏡，機械共振頻率典型地在500kHz與1MHz之間，即第一階共振頻率。所述交流電位的幅度可以設(shè)到期望電壓范圍，但是可典型地為±5V。
圖4a示意性地示出當(dāng)施加如圖4b所示的信號450時活動元件的振蕩曲線400，其中假定圖4b所示的信號450的頻率與活動元件的偏轉(zhuǎn)機械共振頻率而非將使活動元件的表面不平坦的活動元件內(nèi)的曲率共振彎曲共振一致。在時間0，施加信號，并且活動元件110開始振蕩。在多個周期，在本例中為3個周期之后，到達(dá)振蕩的最大幅度430。到達(dá)最大幅度之后，釋放所施加的信號，在本例中，當(dāng)活動元件處于其最小偏轉(zhuǎn)點435時，釋放該信號。最大偏轉(zhuǎn)可以通過理論或?qū)嵺`來確定。這也適用于最小偏轉(zhuǎn)以及最小值和最大值之間的所有偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，可以使電磁輻射脈沖同步以在最大值或最小值之間的任何狀態(tài)或在所述最大或最小狀態(tài)照射在活動元件上。最好，使所述電磁輻射脈沖同步以在局部最大或最小狀態(tài)中的任一個或者在所述最小或最大狀態(tài)照射在所述活動元件上，因為對于納秒級的給定時間間隔，與偏轉(zhuǎn)-時間曲線上的其他點相比，在最大或最小點偏轉(zhuǎn)變化較小。通過在最大或最小點同步，可以提高準(zhǔn)確性。
在圖4b中，所述施加的信號被示出為正弦形狀，然而能夠在活動元件中產(chǎn)生機械共振的任何信號都同樣適用。
電極112、114與活動元件110之間的引力與所述電極和所述元件之間的電位差之平方成正比。當(dāng)活動元件110上的電位以正弦方式在最大和最小幅度值之間變化，而第一和第二電極112、114或者單個電極保持在地電位時，活動元件110不被偏轉(zhuǎn)，因為引力的頻率與機械共振頻率不一致，下面將對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。如上所述，該力為sin2ω，其中ω是2πf，而f是交流電位的頻率。所述頻率f設(shè)為與致動器結(jié)構(gòu)的機械共振頻率fR一致。
當(dāng)所述單個電極上或者所述第一和第二電極112、114之一上的電位從地電位變?yōu)檎蜇?fù)電位時，所述活動元件110將偏轉(zhuǎn)。由于sin2ω等于1/2-1/2*(cos2ω)，因此可以立即看出，所述活動元件110與所述電極之間的力不是純余弦波形，并且該力的頻率是地電位下電極共振頻率ω的兩倍。對于所述電極上不同于地電位的電位，引力將為(x+sinω)2＝x2+2*x*sinω+sin2ω＝1/2+x2+2*x*sinω-1/2*(cos2ω)，其中x是來自所述電極上的直流電位的貢獻(xiàn)，而sinω是來自所述活動元件上的交流電位的貢獻(xiàn)。通過將x設(shè)為0，所述引力表達(dá)式將變換成具有地電位的電極的上述表達(dá)式。
由于在項2*x*sinω中存在來自機械共振頻率ω的貢獻(xiàn)，因此表示該力被放大。對于所述電極上不同于所述地電位的電位的增大的絕對值，所述放大將增大。比較具有地電位的電極和具有不同于地電位的電位的電極的表達(dá)式，可以看出，存在機械能量向共振頻率的偏移，這將導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)的放大。與僅由活動元件和電極之間的電位差給出偏轉(zhuǎn)的該技術(shù)的活動元件靜電吸引的狀態(tài)相比，給定電極電位不同于地電位，當(dāng)將鏡電位設(shè)為共振頻率ω時，還存在機械合拍(mechanical gear)的項。機械合拍取決于致動器結(jié)構(gòu)的Q值。
用于在其中致動器是布置在陣列中的微型鏡結(jié)構(gòu)的SLM中對致動器進(jìn)行定址的本創(chuàng)新性方法也可以用于利用SLM以在工件上形成圖案的圖案生成器中。該陣列可以包括數(shù)百萬微型鏡結(jié)構(gòu)。該技術(shù)的用于使用平版印刷術(shù)在工件上形成圖案的圖案生成器的狀態(tài)可以利用脈沖式激光源以來將SLM上的圖案成像到工件上。所述工件上的所述SLM戳記可以僅構(gòu)成所要成像的完整圖案的一部分。在激光閃現(xiàn)之間，將新圖案描述裝載到SLM中，即，各個微型鏡通過在鏡元件與下方電極之間施加不同的電位差組來設(shè)為新偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
通過使所述致動器結(jié)構(gòu)的共振頻率和所述激光源的脈沖速率同步，可以將SLM的預(yù)測性(predictive)圖案成像到工件上。當(dāng)振蕩鏡到達(dá)圖4a中以430表示的其最大偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，激光可以閃現(xiàn)，這將主要取決于致動器結(jié)構(gòu)的Q值而需要多個振蕩周期。然而，由于對于給定致動器結(jié)構(gòu)可以確定Q系數(shù)因子，因此可以與最大幅度和最小幅度之間的任何幅度值例如局部最大點410、420或局部最小點415、425同步以閃現(xiàn)激光。還有可能使激光的閃現(xiàn)與機械響應(yīng)曲線400的衰減區(qū)中的局部最大點445或局部最小點同步。最好，將SLM芯片中的所有活動元件設(shè)為具有相同最大和最小幅度值的相同交流頻率。然而，也有可能將各個活動元件設(shè)成單獨的最大和最小幅度值和/或單獨的交流頻率。
活動元件達(dá)到靜止所花的時間即周期數(shù)尤其取決于機械損耗、周圍材料如任何種類的氣體(包括但不限于空氣、惰性氣體或者將改善作為微型鏡的活動元件的反射特性的任何類型的氣體)、周圍場例如磁場或電場等。然而，通過共振頻率的有源阻尼(active cushioning)，所述時間可以從根本上或多或少地減少。通過在相位上與用于放大活動元件的運動的交流電壓不同相地將相反交流電壓施加于微型鏡或至少一個電極上，可以執(zhí)行有源阻尼或衰減。將磁場施加于活動元件的周圍也可以執(zhí)行衰減。
阻尼可以通過有源地校準(zhǔn)用于所述阻尼的幅度的所需函數(shù)來加強。共振頻率可以有源地進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖1所示的致動器結(jié)構(gòu)可以看作兩個耦合的振蕩電路，一個是機械的，另一個是電的。電振蕩電路由致動器元件與電極之間的第一電容電路和所述電極的操縱電子器件中的固有電容電路來定義。所述固有電容電路可以有源地進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減弱所引起的共振頻率。這可以在致動器元件陣列如SLM內(nèi)的微型鏡結(jié)構(gòu)中彼此分離且獨立地應(yīng)用于每個單獨的致動器元件。
Q值確定單獨致動器結(jié)構(gòu)的放大區(qū)的寬度。高Q值帶來具有較高放大系數(shù)的窄頻率窗口，而低Q值帶來具有較低放大系數(shù)的寬頻率窗口。所述頻率窗口應(yīng)包括對于每個致動器結(jié)構(gòu)重疊的部分，即給定所有致動器元件擁有給定頻率的放大，則通過選擇致動器元件的適當(dāng)設(shè)計，可以優(yōu)化放大系數(shù)。如果選擇太高的放大，則頻率窗口的寬度可能太窄，從而導(dǎo)致不同致動器結(jié)構(gòu)的非重疊放大區(qū)。
通過采用以微型元件共振頻率的范圍內(nèi)的頻率振蕩的力驅(qū)動該運動，運動幅度將被放大共振放大率Q(振蕩器的品質(zhì))倍。因此，對于期望的運動幅度，可以減小驅(qū)動電壓。Q值與A*m*(d2x/dt2)-B*(dx/dt)+C*x成正比，其中A、B、C是常數(shù)，m是活動元件的質(zhì)量，(d2x/dt2)是活動元件的加速度，(dx/dt)是活動元件的速度，而x是附在或可附在活動元件上的鉸鏈和支承結(jié)構(gòu)的彈簧常數(shù)。周圍材料如其壓力、粘性和溫度主要確定以上面減號表達(dá)式表示的阻尼項。
同樣，在瞬時定址中，通過采用僅在短時間周期例如小于微型元件共振振蕩周期的四分之一的時間周期內(nèi)起作用的力引起運動，可顯著減小間隙而沒有任何″咬接″的危險。
對于共振定址，也可減小間隙，因為在接近咬接狀態(tài)時活動元件的加速度已改變方向。
在瞬時定址的一個例子中，定址電壓被施加于一個電極，而另一個電極和活動元件具有相同的電位。通過施加作為短脈沖的定址電壓，由于固有慣性，運動在電壓脈沖之后將繼續(xù)。當(dāng)運動處于最大幅度即最接近于電極時，電極與活動元件之間的電位差被消除，因此電場以及加速力也被消除。結(jié)果，不可能發(fā)生″咬接″。因此，間隙可以使得間隙僅稍微大于最大運動幅度，并且對于特定定址電壓，所施加的電壓可以因此顯著降低。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述交流電位被恒定地施加于所述致動器元件上。在本發(fā)明的另一個實施例中，僅使用所述交流電位的一部分，即具有預(yù)定脈沖長度的脈沖式交流電位。還有可能使用多個信號尖峰，因為尖峰包括眾多頻率，尤其是共振頻率，適當(dāng)選擇尖峰頻率和尖峰幅度可以將致動器元件設(shè)成預(yù)定和受控的共振。最一般地，施加了將激勵由所述致動器結(jié)構(gòu)限定義的機械/電系統(tǒng)的共振頻率的信號。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，采用正或負(fù)電位對活動元件進(jìn)行定址。將放大信號施加于屬于所述活動元件的一個電極，這將激勵機械/電系統(tǒng)的共振頻率。施加于該電極上的所述信號可以是任何波浪式振蕩信號例如正弦波形或鋸齒波形。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，將第一波浪式振蕩信號施加于第一電極112，而將第二波浪式振蕩信號施加于第二電極114，其中所述第一和第二電極112、114屬于同一活動元件110。采用正或負(fù)電位對活動元件110進(jìn)行定址。所述第一和第二波浪式振蕩信號安排成相互協(xié)作。在將正弦波形施加于所述第一和第二電極112、114的例子中，所述第一波形相對于所述第二波形存在相位偏移。最好，所述第一和第二波形的相位相差180度以達(dá)到最大效果。可以將不同種類的波形施加于第一和第二電極上，并且所述第一和第二波浪式振蕩信號之間180度以外的其他相位差也可以適用以達(dá)到最大效果。通過在相互協(xié)作的屬于同一活動元件的兩個電極上施加波浪式振蕩信號，可以有效地產(chǎn)生與僅在單個電極上施加波浪式振蕩信號相比為兩倍高的引力。這是因為引力以協(xié)作方式在所述第一和第二電極之間交替，這使得所述引力對所述活動元件進(jìn)行響應(yīng)的時間加倍。所述第一和第二電極112、114布置成基本上彼此相對，參見圖1，這意味著第一電極吸引活動元件以在一個方向即逆時針方向上偏轉(zhuǎn)，而第二電極114吸引同一活動元件110以在另一個方向即順時針方向上偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的一個例子是具有兩個電極112、114的微型鏡110，其中振蕩電壓被施加于每個電極，并且定址電壓被施加于活動元件。這兩個電極電壓的相位相差π弧度。每個電極所引起的力則為F∝(Vm-Ve)2，其中Ve是施加于電極上的電壓，并且Vm是施加于活動元件上的電壓。施加于電極上的電壓為
Ve1=A1sin(ω)Ve2=A2sin(ω+π)=-A2sin(ω)]]>電極1所引起的力為F1∝(Vm-A1sin(ω))2=Vm2-2VmA1sin(ω)+A12sin2(ω)=]]>=Vm2-2VmA1sin(ω)A122(1-cos(2ω))=Vm2++A122-2VmA1sin(ω)-A122cos(2ω)]]>電極2所引起的力為F2∝(Vm+A2sin(ω))2=···=Vm2+A222+2VmA2sin(ω)-A222cos(2ω)]]>在力F1的方向上作用于活動元件上的合力則為Fres∝F1-F2=12(A12-A22)-2Vm(A1+A2)sin(ω)-12(A12-A22)cos(2ω)]]>如果假定電壓幅度A在兩個電極上相等，則除了具有頻率ω的分量之外的所有貢獻(xiàn)將抵消，而引起運動的力簡單地如下給出Fres∝-4VmAsin(ω)當(dāng)元件處于未定址狀態(tài)，即Vm＝0時，不存在合力，而鏡處于其平衡狀態(tài)。然而，當(dāng)定址電壓被施加于活動元件時，存在具有頻率ω的合力，并且活動元件由于共振放大而開始以逐漸增大的幅度振蕩。電磁輻射源可以與該振蕩同步，并且例如在幾個振蕩之后，當(dāng)運動幅度達(dá)到最大時，其被觸發(fā)。采用該方法，對于給定固定定址電壓，運動幅度可以以放大系數(shù)Q倍被增強。
在觸發(fā)輻射源之后，由于振蕩期間的可變電極電容，因此在停止振蕩之前不能裝載新定址數(shù)據(jù)。因此，為了衰減振蕩，可以改變定址電壓的極性或者可以切換振蕩電壓的相位，從而產(chǎn)生將衰減振蕩的反作用力。
采用本定址方案，可以減小鏡-電極間隙。其原因是由于固有的系統(tǒng)衰減如慣性在作用力與所引起的運動之間存在相位滯后。當(dāng)運動達(dá)到接近于電極的最大時，加速力的方向已經(jīng)被反轉(zhuǎn)，并且試圖使活動元件遠(yuǎn)離電極。因此，減小了″咬接″的危險，因此而可以減小間隙。咬接是指例如活動元件110由于引力而被偏轉(zhuǎn)超過特定點時的狀態(tài)，若有可能這將使活動元件的外沿咬接到襯底并且/或者可能暫時或永久性地破壞附在活動元件110和所述支承結(jié)構(gòu)上的鉸鏈。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一個電極采用正或負(fù)電位進(jìn)行定址，而瞬時脈沖被施加于活動元件。所述瞬時脈沖是短的，即所述脈沖在最大偏轉(zhuǎn)之前或者基本上在此時關(guān)斷，從而避免所述活動元件在最大偏轉(zhuǎn)狀態(tài)咬接。圖3示出在時間0施加2.5伏脈沖時活動元件的偏轉(zhuǎn)與時間之間的關(guān)系。所述脈沖在7μs之后關(guān)斷，這被假定為對于該特定致動器結(jié)構(gòu)不發(fā)生咬接的最大偏轉(zhuǎn)。該曲線可以說是定義彈道式機械響應(yīng)。可以采用0-(-5)V之間的電位對電極進(jìn)行定址。該結(jié)構(gòu)可以是活動微型鏡，其中活動元件(反射鏡)是邊長為16μm、厚度為1.2μm、密度為2.7g/cm3而共振頻率為460kHz的矩形形狀。微型鏡通過長度為5μm、寬度為0.6μm、厚度為0.18μm的鋁彈簧，附在支承結(jié)構(gòu)111上。在瞬時脈沖被關(guān)斷之后，所述活動元件在5μs內(nèi)達(dá)到靜止。有源衰減可以減少所述活動元件達(dá)到靜止所花費的時間。例如，如果所述瞬時脈沖已被施加于電極112上，則另一個衰減脈沖可以被施加于電極114上，或者多個脈沖被串行和/或并行施加于兩個電極112、114。
代替將短脈沖施加于活動元件上，可以向至少一個電極施加瞬時脈沖，并且采用正或負(fù)電位對鏡進(jìn)行定址，從而導(dǎo)致基本上與上面結(jié)合圖3所述相同的現(xiàn)象。最好，在施加短瞬時脈沖的情況下致動器結(jié)構(gòu)100的共振頻率低于100kHz，從而允許有一段時間來到達(dá)期望偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，同樣有一段時間來使將要在所述期望偏轉(zhuǎn)下照射到活動元件上的電磁輻射脈沖同步。
圖5示出了現(xiàn)有技術(shù)的連接致動器結(jié)構(gòu)100的布線的側(cè)視圖，其中致動器結(jié)構(gòu)100包括活動調(diào)制器微型元件110、第一電極112和第二電極114。第一導(dǎo)線117連接到活動調(diào)制器微型元件110，第二導(dǎo)線115連接到第一電極112，而第三導(dǎo)線116連接到第二電極114。在SLM中，每個活動微型結(jié)構(gòu)可以彼此相連或者彼此分離，這對所述第一和第二電極112、114也適用。還存在僅將活動微型結(jié)構(gòu)的較小部分彼此編組在一起，同時而保持所述活動調(diào)制器微型元件的其余部分彼此分離的可能性，這對所述第一和第二電極112、114也適用。
圖6示出將電極連接到線路的創(chuàng)新性實施例。第一電阻162連接到第一電極112，而第二電阻164連接到第二電極114。在鏡與電極之間存在偏壓的情況下，任何運動將導(dǎo)致電流流過電阻162和164。例如當(dāng)所述鏡正在振蕩時，從鏡的動能中減去了耗散能量。當(dāng)去掉放大信號時，所述活動元件將由于電阻性衰減而比現(xiàn)有技術(shù)的布線圖更快地達(dá)到靜止。該電阻可連接到這些電極或者如圖7所示連接到分離的電極中的任一個。在此，兩個額外的電極154、156用作衰減電極。所述電極可通過電阻160連接到導(dǎo)線體118。在圖7所示的這一實施例中，所述衰減電極被布置成與電極112相比更靠近支承結(jié)構(gòu)111，當(dāng)然，相反情況也是適用的，或者一個衰減電極在一側(cè)更靠近支承結(jié)構(gòu)112或114而在另一側(cè)則在所述電極114或112之外。
還有可能組合圖6所示的實施例與圖7所示的實施例，即可連接到電極112、114中至少之一的至少一個電阻和可連接到至少一個電阻160的至少一個另外的電極154、156。
對于作為邊長約為16μm的正方形微型鏡的活動元件，為導(dǎo)致活動元件以其共振頻率發(fā)生共振而施加的信號最好低于1MHz。對于8kHz的電磁輻射閃現(xiàn)頻率，使活動元件發(fā)生共振、在所述活動元件的期望偏轉(zhuǎn)下閃現(xiàn)電磁輻射、關(guān)斷導(dǎo)致所述共振的所述信號以及使所述活動元件靜止的時間最好為20-30μs左右。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，放大信號和地址信號被施加于同一電極112或114上。所述地址信號和放大信號可以是分離的信號，或者是屬于同一波形的信號。
當(dāng)對例如是SLM中的微型元件陣列的致動器結(jié)構(gòu)使用本創(chuàng)新性定址方法時，在圖案生成器中，將激勵所述微型元件的共振頻率的所述信號可以在電磁輻射束照射到所述SLM上之前的預(yù)定時間周期導(dǎo)通。所述預(yù)定時間周期將允許微型元件以可確定的幅度振蕩。通過使所述電磁輻射源的脈沖頻率與所述振蕩頻率同步，可以將SLM上的預(yù)定圖像成像到物體上，其中所述電磁輻射源例如可以是具有任何輸出頻率如248nm、197nm、156nm的激光源。
在SLM結(jié)構(gòu)中，調(diào)制元件的數(shù)目有時可能是數(shù)百萬數(shù)量級。地址信號在本發(fā)明的一個實施例中對每一個調(diào)制元件唯一，而放大信號(短脈沖或波浪式振蕩信號)對于所有元件相同。
在本發(fā)明的另一個實施例中，將第二或更高階共振頻率疊加到所述第一階共振頻率上。如上所述，所述第一階共振頻率將與活動元件的偏轉(zhuǎn)動作的機械響應(yīng)共振頻率一致。第二或更高階共振頻率將與在活動元件內(nèi)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)動作的機械響應(yīng)一致。所述第二或更高階共振頻率可以用來在寫入激光恰好閃現(xiàn)的時候使鏡平坦化。如果鏡由于某種原因如從制造過程中或者由于因來自寫入激光的輻射引起的時間上的機械壓力變化而導(dǎo)致不平坦，則可以使用所述第二或更高階共振頻率來使所述不平坦鏡平坦化。對于邊長為16μm、厚度為480nm而其鉸鏈為1.8μm長、0.8μm寬且480nm厚的正方形微型鏡，第一階共振頻率將為1.4MHz，第二階共振頻率將為4.0MHz，第三階共振頻率將為5.5MHz，第四階共振頻率將為5.7MHz，第五階共振頻率將為11.8MHz，而第六階共振頻率將為13.5MHz。通過將一個或多個所述第二或更高階共振頻率疊加到所述第一階共振頻率上，可能消除所述活動元件的任何不期望的變形。所述共振頻率可以根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的方法以數(shù)字或模擬方式來疊加，因此不需要作更深入的闡明。
特定SLM中的不同活動元件可以具有不同的形狀，因此，一個特定活動元件可以具有疊加有第二階共振頻率的第一階共振頻率，而另一個活動元件可具有疊加有第三階共振頻率的第一階共振頻率，以便優(yōu)化所述活動元件的特性。圖8a-8d分別示出特定形狀微型鏡元件的第一、第二、第三和第四階共振頻率。在圖8a中，整個活動元件圍繞鉸鏈傾斜。在圖8b中，活動元件將如同蝴蝶一樣偏轉(zhuǎn)。在圖8c中，所述活動元件將圍繞一根位于所述活動元件的平面中且垂直于所述鉸鏈的軸扭轉(zhuǎn)。在圖8d中，活動元件是蝴蝶式偏轉(zhuǎn)和圍繞與圖8c中同一活動元件圍繞其轉(zhuǎn)動的軸相同的軸的轉(zhuǎn)動的組合。
雖然前述例子是按照方法給出的，但是采用該方法的設(shè)備和系統(tǒng)也是容易理解的。包含能夠?qū)嵤┧蟊Ｗo的方法的程序的磁性存儲器是一個種這樣的設(shè)備。具有裝載有實施所要求保護的方法的程序的存儲器的計算機系統(tǒng)是另一個這樣的設(shè)備。
雖然本發(fā)明是參照上面詳述的優(yōu)選實施例和例子來公開的，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些例子是示例性的而不起限制作用?？梢韵氲?，各種修改和組合對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是容易的，這些修改和組合都將處于本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于采用空間光調(diào)制器對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法，包括以下操作-提供至少一個機械活動調(diào)制器元件，-提供至少一個能夠?qū)λ龌顒诱{(diào)制器元件產(chǎn)生力的致動元件，-將地址信號提供給所述至少一個活動調(diào)制器元件，-將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器元件的至少一個第一電極，-對所述放大信號進(jìn)行整形和定時，以產(chǎn)生活動調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示所述電磁輻射脈沖在照射到所述活動調(diào)制器元件上時的期望調(diào)制狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動調(diào)制器元件達(dá)到其咬接狀態(tài)所花的時間，從而避免咬接狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到活動調(diào)制器元件上的時候具有最大機械響應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下操作-將放大信號提供給與所述至少一個第一電極協(xié)作的至少一個第二電極，以進(jìn)一步放大活動調(diào)制器元件的偏轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述電磁輻射已照射到所述活動調(diào)制器元件上之后，有源地衰減所述活動元件的所述機械響應(yīng)至靜止。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動元件是間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動元件是電介質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述電介質(zhì)是彈性的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動元件是壓電介質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過電阻性衰減來衰減。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中施加一個信號，其有源地通過衰減來有源地抵消所引起的機械響應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極上提供的所述放大信號是相位相差180度的波浪式振蕩信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動元件是數(shù)字元件。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件是多值元件。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有傾斜動作。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有活塞動作。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
31.一種用于采用空間光調(diào)制器(SLM)對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法，包括以下操作-提供至少一個機械活動調(diào)制器元件，-提供至少一個能夠?qū)λ龌顒诱{(diào)制器元件產(chǎn)生力的致動元件，-將地址信號提供給屬于所述至少一個機械活動調(diào)制器元件的至少一個電極，-將放大信號提供給所述至少一個活動調(diào)制器元件，-對所述放大信號進(jìn)行整形和定時，以產(chǎn)生活動調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示所述電磁輻射脈沖在照射到所述活動調(diào)制器元件上時的期望調(diào)制狀態(tài)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動調(diào)制器元件達(dá)到其咬接狀態(tài)所花的時間，從而避免咬接狀態(tài)。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到活動調(diào)制器元件上的時候具有最大機械響應(yīng)。
41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中在所述電磁輻射已照射到所述活動調(diào)制器元件上之后，有源地衰減所述波浪式振動信號至靜止。
43.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述致動元件是間隙。
44.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述致動元件是電介質(zhì)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述電介質(zhì)是彈性的。
46.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述致動元件是壓電介質(zhì)。
47.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
48.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
49.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
50.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過電阻性衰減來衰減。
51.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
52.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中施加一個信號，其有源地通過衰減來抵消所引起的機械響應(yīng)。
53.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件是數(shù)字元件。
54.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件是多值元件。
55.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有傾斜動作。
56.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有活塞動作。
57.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
58.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
59.一種用于采用空間光調(diào)制器對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法，包括以下操作-提供至少一個機械活動調(diào)制器元件，-提供至少一個能夠?qū)λ龌顒诱{(diào)制器元件產(chǎn)生力的致動元件，-將第一地址信號提供給屬于所述活動調(diào)制器元件的至少一個第一電極，-將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器元件的至少一個第一電極，-對所述放大信號進(jìn)行整形和定時以產(chǎn)生活動調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示所述電磁輻射脈沖在照射到所述活動調(diào)制器元件上時的期望調(diào)制狀態(tài)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
63.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
64.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述放大信號是激勵瞬時機械響應(yīng)的脈沖。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為正弦形狀。
66.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號為鋸齒形狀。
67.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述脈沖持續(xù)的時間短于讓活動調(diào)制器元件達(dá)到其咬接狀態(tài)所花的時間，從而避免咬接狀態(tài)。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述波浪式振蕩信號被定時成在將電磁信號照射到活動調(diào)制器元件上的時候具有最大機械響應(yīng)。
69.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，還包括以下操作-將第二放大信號和第二地址信號提供給與所述至少一個第一電極協(xié)作的至少一個第二電極。
70.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中以第一相位完成所述定址，并且以第二相位提供所述放大信號。
71.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中在所述電磁輻射已照射到所述活動調(diào)制器元件上之后，有源地衰減所述活動元件的所述機械響應(yīng)至靜止。
72.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述致動元件是間隙。
73.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述致動元件是電介質(zhì)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述電介質(zhì)是彈性的。
75.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述致動元件是壓電介質(zhì)。
76.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述致動元件是電致伸縮介質(zhì)。
77.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過流體力來衰減。
78.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過固體材料中的機械損耗來衰減。
79.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過電阻性衰減來衰減。
80.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件通過磁感渦流來衰減。
81.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中施加一個信號，其有源地通過衰減來抵消所引起的機械響應(yīng)。
82.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極上提供的所述放大信號是相位相差180度的波浪式振蕩信號。
83.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件是數(shù)字元件。
84.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件是多值元件。
85.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有傾斜動作。
86.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中活動調(diào)制器元件具有活塞動作。
87.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的強度進(jìn)行調(diào)制。
88.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述活動調(diào)制器元件對所述電磁輻射的相位進(jìn)行調(diào)制。
89.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述放大信號和所述地址信號屬于相同信號。
90.一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個活動調(diào)制器微型元件，所述方法包括-將地址信號提供給所述至少一個活動調(diào)制器微型元件，-通過將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個第一電極，移動所述至少一個活動調(diào)制器微型元件至期望調(diào)制狀態(tài)，-發(fā)射引導(dǎo)到所述物體平面上的電磁輻射，-使電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的所述期望調(diào)制狀態(tài)同步，-由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射，-由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
94.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
95.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于其作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大幅度時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
96.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
97.一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個活動調(diào)制器微型元件，所述方法包括-將地址信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個電極，-通過將第一放大信號提供給所述至少一個活動調(diào)制器微型元件，移動所述至少一個活動調(diào)制器微型元件至期望調(diào)制狀態(tài)，-發(fā)射引導(dǎo)到所述物體平面上的電磁輻射，-使電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的所述期望調(diào)制狀態(tài)同步，-由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射，-由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
99.根據(jù)權(quán)利要求98所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
101.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
102.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于其作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大幅度時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
103.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
104.一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的方法，其中所述SLM包括至少一個活動調(diào)制器微型元件，所述方法包括-將地址信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個電極，-通過將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個電極，移動所述至少一個活動調(diào)制器微型元件至期望調(diào)制狀態(tài)，-發(fā)射引導(dǎo)到所述物體平面上的電磁輻射，-使電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的所述期望調(diào)制狀態(tài)同步，-由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射，-由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的方法，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
106.根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
108.根據(jù)權(quán)利要求104所述的方法，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
109.根據(jù)權(quán)利要求104所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于其作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大幅度時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
110.根據(jù)權(quán)利要求104所述的方法，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
111.一種用于通過使用布置于物體平面上的至少一個空間光調(diào)制器(SLM)在布置于圖像平面上且至少部分覆蓋有對電磁輻射敏感的層的工件上形成圖案的設(shè)備，其中所述SLM包括至少一個活動調(diào)制器微型元件，所述設(shè)備包括-用于將地址信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個電極的裝置，-用于通過將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的至少一個電極，移動所述至少一個活動調(diào)制器微型元件至期望調(diào)制狀態(tài)的裝置，-用于發(fā)射引導(dǎo)到所述物體平面上的電磁輻射的裝置，-用于使電磁輻射的所述發(fā)射與所述至少一個活動調(diào)制器微型元件的所述期望調(diào)制狀態(tài)同步的裝置，其中由所述空間光調(diào)制器接收所述電磁輻射，并且由所述空間光調(diào)制器向所述工件中繼經(jīng)過調(diào)制的電磁輻射。
112.根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中所述放大信號激勵共振機械響應(yīng)。
113.根據(jù)權(quán)利要求112所述的設(shè)備，其中所述共振機械響應(yīng)是所述活動調(diào)制器元件的第一階共振頻率。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的設(shè)備，其中第二或更高階共振頻率被疊加到所述第一階共振頻率上。
115.根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中所述放大信號是波浪式振蕩波形。
116.根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于其作為所述期望偏轉(zhuǎn)角度的最大幅度時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
117.根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中執(zhí)行所述同步，使得在至少一個活動調(diào)制器微型元件處于到達(dá)最大幅度之前的預(yù)定偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時，將所述電磁輻射照射在所述至少一個活動調(diào)制器微型元件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用空間光調(diào)制器對至少一個電磁輻射脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法。提供至少一個機械活動調(diào)制器元件。提供至少一個能夠?qū)λ稣{(diào)制器元件產(chǎn)生力的致動元件。將地址信號提供給所述至少一個活動元件。將第一放大信號提供給屬于所述至少一個活動元件的至少一個第一電極，對所述放大信號進(jìn)行整形和定時以產(chǎn)生調(diào)制器元件中的機械響應(yīng)，其表示當(dāng)所述電磁輻射脈沖在照射到所述調(diào)制器元件上時所述電磁輻射脈沖的期望調(diào)制狀態(tài)。
文檔編號G02B26/08GK1643432SQ03806168
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
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