CN107430267B - 以两个旋转自由度旋转反射镜元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位移装置(31)，用于以两个转动自由度来转动反射镜元件(20)，包括具有致动器电极(37i，42)的电极结构，所述致动器电极(37i，42)是梳状电极，并且全部致动器电极(37i)位于单个平面中并且致动器电极(37i，42)形成用于转动反射镜元件(20)的直接驱动器。

Description

以两个旋转自由度旋转反射镜元件的装置
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2015 204 874.8的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于捕获反射镜元件的枢转位置的传感器装置。此外，本发明涉及用于以两个枢转自由度来枢转反射镜元件的装置。此外，本发明涉及光学部件和包括多个这样的光学部件的反射镜阵列。此外，本发明涉及用于投射曝光设备的照明光学单元和照明系统，以及投射曝光设备。最后，本发明涉及产生微结构或纳米结构的部件的方法，以及根据该方法产生的部件。
背景技术
作为示例，包括大量可位移的单独反射镜的反射镜阵列从WO 2010/049076 A2已知。其他之外，用于定位单独反射镜的致动器的性质对这样的反射镜阵列的光学功能和质量起决定性作用。用于位移投射曝光设备的反射镜阵列的单独反射镜的致动器装置从DE102013206529 A1和DE 102013206531 A1已知。
发明内容
本发明的目标包含改善用于捕获反射镜元件枢转位置的传感器装置。
该目标由包括传感器单元的传感器装置实现，传感器单元包括具有梳状结构的发射器电极、具有梳状结构的接收器电极以及用于对发射器电极施加AC电压的电压源。
特别地，传感器装置促进反射镜元件的枢转位置的直接捕获，反射镜元件可以借助于根据前述描述的位移装置而枢转。传感器装置可以形成这样的位移装置的组成部分。如已经提到的，传感器装置的传感器中的每一个测量相应的反射镜元件直接相对于参考表面的位移位置。首先，这简化了测量本身；第二，这促进测量的相对较高的精度，因为不必要考虑沿着轴的行进，而考虑沿着轴的行进在串联运动学的情况下将是必要的。
传感器装置包括多个差分传感器对。特别地，其包括两个差分传感器对，其测量轴线布置为彼此正交。每个传感器对限定测量轴线，沿测量轴线捕获反射镜元件的枢转位置。通过结合来自全部传感器对的测量值，完全地捕获反射镜元件相对于底板的倾斜位置。
在本文中，差分传感器对被理解为是指两个传感器的布置，其从两个垂直移动的测量来确定倾斜角度。共同模式移动是例如由热膨胀引起的反射镜的垂直移动而引起，考虑到形成的差值，不会带来所测量的反射镜倾斜角度的测量信号。因此，差分传感器布置具有通过传感器对直接地并且完全捕获反射镜的倾斜位置的优势。特别地，对于第一近似，不依赖于旋转的机械点(即有效枢转点)的稳定。
纵向电容式梳状换能器适合于差分传感器，凭借纵向电容式梳状换能器，可以通过电容测量来确定可移动电枢和静止的定子之间的相对位置。这样的传感器的电容测量能够以两种不同的方式实现：在可移动的电枢的梳状指与静止的定子的梳状指之间测量电容。在这种情况下，测量的电容与梳状指的纵向重叠线性相关。作为其替代方案，也可以在相邻的定子梳状指之间测量电容，可移动的电枢梳的指充当可变的、位置相关的屏蔽。该替代方案也称为屏蔽模式。在该测量模式中，测量的电容也与梳状电极的纵向重叠线性相关。
屏蔽模式具有的优点是关于梳相对于彼此的寄生运动(例如横向运动和/或倾斜)较不敏感。
第一测量模式促进较高的灵敏度。
两种测量模式都是可能的。由于其在测量方向上的较高灵敏度，第一种测量模式是有利的，特别是考虑到传感器噪声。考虑到寄生运动，由于其较低灵敏度，第二种测量模式在线性度和漂移稳定性方面是有利的。第二种模式还允许较大的制造公差。
可以根据需要实现两种测量模式中的一个。也可以结合两种测量模式。
在第二替代方式中，传感器装置的机械连接到反射镜本体的组成部分形成屏蔽单元。特别地，屏蔽单元具有梳状结构。相对于传感器电极结构的发射器电极和接收器电极将其布置，使得通过将屏蔽单元陷入在这些电极的梳状结构之间而实现来自两者的屏蔽。特别地，这样的屏蔽对屏蔽单元的倾斜和/或横向移动不敏感。
发射器电极和/或接收器电极的梳状结构包括梳状指，特别地，其相对于反射镜元件的枢转点径向布置。
优选地，两个传感器单元分别以差分方式互连。它们在每种情况下形成传感器对。由于当差值形成时共同误差消除，这可以抑制由寄生垂直运动(诸如，例如反射镜的热漂移或垂直振动模式)引起的沿着梳状指的共同纵向运动的影响。此外，差分电容测量有利于抑制供应线中的共同干扰影响和寄生效应。
根据本发明的方面，发射器电极和接收器电极在每种情况下以静止的方式布置，特别是相对于彼此静止。特别地，它们可以布置在承载结构上。特别地，传感器装置不包括任何移动的信号线和/或电力线。承载结构上的布置特别地促进相对于承载结构的反射镜元件的枢转位置的直接捕获。
根据本发明的其他方面，发射器电极形成屏蔽元件，特别是关于位移装置的致动器电极。特别地，它具有圆周地封闭的区域。特别地，其具有在平行于梳平面的平面中完全围绕接收器电极的实施例。因此，可以减少，特别是最小化，特别是防止，传感器装置和致动器装置之间的相互作用。
特别地，传感器装置实施为集成到位移装置中。特别地，它可以形成位移装置的组成部分。特别地，可以用来自传感器单元的电极替换致动器电极中的一些，或者使用致动器电极作为传感器电极。
特别地，传感器单元形成电容式传感器。
特别地，传感器装置形成基于屏蔽原理的径向的、差分的、电容式梳状传感器，特别是通过将屏蔽单元陷入在发射器和接收器电极之间。这样的传感器装置的优点包含其对电极和/或屏蔽单元的热膨胀实质上不敏感。此外，其对寄生反射镜运动实质上不敏感。
就像致动器电极形成反射镜元件的直接驱动器一样，实施和布置传感器装置，使得其直接在基板和反射镜元件之间测量。特别地，直接相对于底板测量反射镜元件的位移位置。可靠地避免了例如由从反射镜元件至传感器电极的机械传动引起的漂移。这导致提高的漂移稳定性，其代表了重大的优点，特别是在热负载的系统的情况下。
本发明的其他目标是改善用于枢转反射镜元件的装置。
该目标通过以两个旋转自由度枢转反射镜元件的装置来实现，所述装置包括电极结构，电极结构包括实施为梳状电极的致动器电极，其中全部有源致动器电极布置在单一平面中并且其中致动器形成用于枢转反射镜元件的直接驱动器。在本文中，致动器电极具有垂直于此平面的方向上的范围。
在本文中，直接驱动器被理解为是指驱动器，其中致动器可以对要被位移的反射镜直接施加力。特别地，不需要力传动机构。换言之，驱动器是无力传动机构的。
通过这样的设计可以改善反射镜元件的位移。在下文中，位移应该被理解为总体上是指考虑到指定自由度的位移。特别地，位移可以是枢转，这也称为倾斜。原则上，位移也可以包括在反射镜平面中的反射镜元件的线性位移和/或旋转。
特别地，致动器特性被改善。特别地，致动器特性在大的运动范围上被线性化。特别地，可以简化反射镜元件的轴承。此外，致动器装置具有改善的动态性质。
根据本发明认识到，如果用于使反射镜元件位移的致动器在大的倾斜角度范围上操作，并且在过程中，展示线性或至少大致地线性以及确定性的行为，则对于在大的倾斜角度范围上精确地设定反射镜元件的倾斜角度是有利的。
到目前为止，已经做出了以下假设：梳状电极仅适合于绕单一枢转轴(即仅以一个枢转自由度)来枢转反射镜元件。为了促进反射镜元件的具有两个枢转自由度的枢转，需要将多个梳状电极布置在彼此之上。致动器装置在其中具有堆叠的设计，即串联运动学。
已认识到，这样的设计使得需要复杂的引导机构。
此外已认识到，这一设计的缺点包含以下事实：需要拉动从静止的底板至共同移动的致动器零件的接线，即存在移动的线或电源线，并且传感器不从移动的反射镜到底板来直接测量，而是通常仅测量在其相应的平面中的致动的自由度。
根据本发明认识到，可以实施具有被实施为梳状电极的致动器电极的电极结构，使得全部有源致动器电极布置在单一平面中。在本文中，有源电极理解为是指某种电极，对所述电极施加可变的，特别是可控制的，特别是可调节的致动器电压，以位移反射镜元件。固定(即不变的电压)电压施加到的电极也称为无源电极。特别地，无源电极可以被接地或保持在0V的电压。
有源致动器电极布置在其中的平面也称为致动器平面或梳平面。特别地，其垂直于要在非枢转状态下被位移的反射镜元件的反射表面的中心点上的表面法线。特别地，其平行于由致动器电极的布置限定的枢转轴，反射镜元件绕该枢转轴在非枢转状态下是可枢转的。枢转轴不必由致动器装置的机械设计来预定。特别地，通过结合两个枢转和线性独立的枢转轴，可以获得如所需实质上可对准的有效枢转轴。
在每个情况下，枢转轴对应于枢转自由度中的一个。
根据本发明的方面，预定两个枢转轴，以通过其机械轴承来枢转反射镜元件。特别地，反射镜元件通过挠曲件安装。特别地，其通过卡丹接头安装。两个机械枢转轴由承载反射镜元件的接头预定。将由接头预定的两个机械枢转轴对准，特别是平行于致动器平面。两个枢转轴在中心点处相交，中心点也称为反射镜元件的枢转点。特别地，枢转点位于穿过非枢转状态下的反射镜元件的中心点的表面法线上。
特别地，通过中心布置的挠曲件来安装反射镜元件。
接头尤其具有旋转对称性，特别是双重旋转对称性。
特别地，通过使用挠曲件，特别是使用卡丹型挠曲件，来承载反射镜元件改善了位移装置的机械性质。卡丹型轴承的优点是其促进非致动自由度中的高刚度和致动自由度的低刚度，并且因此致动器被良好地引导，并且在致动和非致动的自由度之间产生大模式的分离。
两个枢转轴由接头限定，所述枢转轴具有与通过每个反射镜元件的反射表面的中心的表面法线的共同交点。剩余的自由度受到高刚度的结合。
特别地，接头可以是由弯曲和/或扭转元件实现的卡丹型挠曲件。接头在倾斜的致动自由度中有利地柔软，并且在全部其他的结合自由度中是非常刚性的，是在倾斜的致动自由度中刚性的特别地至少10倍，特别是至少100倍，特别是至少1000倍。
接头可以包括一个或多个叶片弹簧。有利地，叶片弹簧被设计为尽可能最好的热导率。可以看出，在这种情况下，作为弯曲接头的接头实施例是有利的。
电极结构包括特别地至少两个，特别地至少三个，特别地至少四个梳状电极。特别地，电极结构对于每个自由度包括至少两个梳状电极。因此，可以对于每个自由度实现关于零位置的对称运动范围。
梳状电极分别包括多个电极指，其也称为梳状指。每个梳状电极的梳状指的数量位于特别地在3至100的范围内，特别地在5至50的范围内，特别地在10至40的范围内，特别地在20至30的范围内。优选地，梳状电极中的每一个包括相同数量的梳状指。
相邻的梳状指分别具有在1μm至10μm范围内的间隔，特别地在3μm至7μm的范围内，特别是近似于5μm。在本文中，间隔表示机械地连接到反射镜本体的梳状指(所述梳状指也称为反射镜梳状指)与最靠近的机械连接到底板的梳状指(该梳状指也称为定子梳状指)的侧向间隔。必要的间距基本上由梳状指的寄生横向运动预定。后者进而取决于倾斜角度范围、在梳重叠以及梳的最大径向尺寸。
指定的间距涉及具有近似于1mm×1mm的尺寸的反射镜。对于具有其他尺寸和/或梳状指的替代布置的反射镜，相应地提供条件以缩放间距。特别地，在每个情况下，致动器装置包括每枢转自由度包括两个梳状电极。这两个梳状电极优选地以差分方式致动。
因为对于每个枢转自由度的专用致动器对，可以对于两个自由度的致动去耦合。这使得可以对于自由度中的每一个优化致动器对及其致动。
根据本发明的一个方面，致动器装置具有并联的运动学。其因此与具有串联运动学概念的致动器装置不同，具有串联运动学概念的致动器装置中对于每个枢转自由度提供分开的致动器结构，所述分开的致动器结构在彼此之上或连续地布置。在包括并联运动学的致动器装置的情况下，用于两个枢转自由度的致动器电极具有彼此等同的实施例。特别地，它们相对于要被枢转的反射镜元件和底板关于彼此等同地布置。
与串联运动学(其中为在多个自由度中的元件的位移而提供的轴体被连续地布置，即串联，并且每个轴体自身独立地被驱动，并且可选地通过传感器和控制器调节)相比，根据本发明，并联运动学中的全部致动的自由度由致动器直接驱动，所述致动器将被驱动的元件(即反射镜元件)直接连接到参考表面(即底部)。因此，致动器在操作路径的意义上被并联布置。
这同样应用于传感器。在串联运动学的情况下，只有第一轴直接与参考表面相关，并且全部其他的轴一同行进，而根据本发明的并联运动学中的每个传感器从可位移的反射镜元件到参考表面直接测量。
反射镜元件的全部非驱动自由度被引导件和/或接头阻挡。
布置致动器电极，使得它们允许以两个倾斜自由度倾斜反射镜元件，而不会导致在这种情况下致动器电极的梳之间的碰撞。根据本发明的致动器电极的实施例和布置使得可以在宽的致动范围上获得大致地线性的致动器行为。到目前为止，用梳状电极操作的用于两个倾斜自由度的倾斜反射镜驱动器是通过串联运动学和/或通过传动机构实现的。已认识到，通常制造这样的机构是非常复杂的。此外，它们与许多设计妥协相关。通过根据本发明的致动器电极的实施例和布置避免了这些缺点。
根据本发明的用于枢转反射镜元件的装置特别地包括在两个自由度中的反射镜元件的基于梳状电极的静电直接驱动。寄生共振可以由直接驱动器来避免。可以获得从致动器至底板和至反射镜的理想的耦合刚度。
这同样应用于传感器装置。
由此产生的优点是，由控制器所见的反射镜元件的自然频率谱仅由反射镜元件的轴承来确定，而不由致动器和传感器到反射镜元件的机械耦合来确定。从控制理论的方面的观点，这促进便利的致动器传感器搭配，其中谐振极被零分开并且相位不会旋转超过180°。
优选地，全部致动器电极具有相同的实施例，除了其相对于反射镜元件的布置之外。
根据本发明的其他方面，电极结构具有径向对称性。特别地，它具有至少三重，特别地至少四重的径向对称性。电极结构的径向对称性可以，特别地为n重，其中n精确地指定全部有源致动器电极的梳状指的数量。
特别地，从群论的观点的视角来看，布置的对称性可以由D4组来描述。在电极结构具有圆形外轮廓的范围内，梳状指的布置也可以由Dn组来描述，其中n指定梳状指的数量。
特别地，梳状指关于反射镜元件的有效枢转点分别地径向地布置，或者径向地关于非枢轴状态下的反射镜元件的表面法线布置。因此，电极结构也称为径向梳状结构。原则上，也可以采用梳状指的替代布置(例如梳状指的切向布置)获得根据本发明的优点。
单独的梳状电极分别设置在圆环分段形区域中。电极的对称性质促进对称的，特别是轴对称的，反射镜几何结构，以及对称的，特别是轴对称的，接头的实施例。因此，可以在两个倾斜方向上获得相同或至少相似的模式谱。特别地，可以实施反射镜元件，使得以惯性矩和弹簧常数关于两个倾斜方向对称。然后，本征模可以具有相同的对称性性质。电极的对称性性质因此促进反射镜元件的机械地尤其有利的实施例，特别是鉴于本征模的谱。
根据本发明的其他方面，全部有源致动器电极，特别是致动器装置的全部有源部件，以静止的方式布置在承载结构上。特别地，承载结构可以是底板。
除了有源致动器电极之外，有源部件还可以附加地包括用于捕获反射镜元件的枢转位置的传感器电极。通常，这样的传感器电极可以形成位移装置的部件。
根据本发明的其他方面，位移装置的电极结构包括传感器电极。特别地，传感器电极被布置在与有源致动器电极相同的平面中。特别地，它们以静止的方式布置在承载结构上。
优选地，传感器电极具有与致动器电极实质上相同的实施例。优选地，它们以与致动器电极实质上相同的方式布置在承载结构上。
特别地，传感器电极实施为梳状电极。特别地，梳可以具有径向布置。
作为位移装置的部分，传感器电极可以与致动器电极集成到电极结构中。
根据本发明的方面，提供了同时至少使用致动器电极的子集作为传感器电极。也可以使用全部有源致动器电极作为传感器电极。为此，可以提供在比致动频率显著更高，特别是比致动频率更高至少十倍频程(decade)的频率下读取倾斜角度相关的致动器电容(capacity)。
特别地，传感器电极是通过与致动器电极相同的工艺步骤可制造的。特别地，可以在单一方法步骤中制造传感器电极和致动器电极。因此，简化了位移装置的制造。
有源致动器电极的，特别是全部有源部件的，静止的布置使得可以避免具有移动的线的，特别是移动的信号和/或电力线的致动器装置。因此，还改善了致动器装置的机械性能。此外，改善了致动器装置的可靠性。最后，这也简化了致动器装置的制造，特别是包括这样的致动器装置的光学部件的制造。
根据本发明的其他方面，致动器装置的部件设计为用于仅使用MEMS方法步骤的制造方法。特别地，致动器装置的单独部件，特别是致动器电极的梳状指，仅包括水平层和垂直结构。特别地，致动器通过MEMS方法步骤完全可生产。这简化了制造工艺。
本发明的其他目标包含改善包括具有两个枢转自由度的至少一个微反射镜的光学部件。
该目标通过包括这样的微反射镜和根据前述描述的致动器装置的光学部件实现。这些优点从致动器装置的优点是显而易见的。
根据本发明的方面，至少一个微反射镜通过接头以至少两个倾斜自由度来安装。该接头特别地是挠曲件，特别地是弯曲接头。特别地，这可以是卡丹接头。关于接头的其他细节，参考前述描述。
根据本发明的方面，微反射镜具有质心，对于全部意图和目的，其位置与由接头限定的旋转有效点的位置一致。
这改善了光学部件的机械性能。特别地，这允许微反射镜的寄生位移减少，特别地防止微反射镜的寄生位移。在本文中，微反射镜被理解为是指其可移动地安装的部件的整体，特别是反射镜本体和光学部件的与其直接机械连接的其他组成部分。其他组成部分可以特别地包括配重，对于全部意图和目的，其以适合的方式实施和/或布置，以调整质心的位置。质心是微反射镜的机械质心。通过调整可位移的机械系统的重心使得其与此系统的有效旋转点一致，可以改善微反射镜的定位的稳定性。特别地，可以实现的是可能例如由机械振动引起的侧向加速度，不会由于质量质心关于有效旋转点偏移而转化为作用在反射镜上的转矩。
由接头限定的有效旋转点是由接头限定的两个枢转轴的交点。
本发明的其他目标是改善反射镜阵列。
该目标通过根据前述描述的具有多个光学部件的反射镜阵列来实现。这些优点从光学部件的优点是显而易见的。
本发明的其他的目标是改善用于投射曝光设备的照明光学单元、用于投射曝光设备的照明系统以及投射曝光设备。
这些目标通过包括根据前述描述的至少一个反射镜阵列的照明光学单元、照明系统以及投射曝光设备来实现。这些优点从反射镜阵列的优点是显而易见。
特别地，优点在于提供为EUV辐照源的辐照源，即发射在5nm和30nm之间的EUV波长范围内的照明辐照的辐照源。
本发明的其他目标是改善用于产生微结构或纳米结构部件的方法以及相应地产生的部件。
这些目标通过提供包括根据前述描述的至少一个反射镜阵列的投射曝光设备来实现。这些优点从已经描述的优点也是显而易见的。
附图说明
参考附图，本发明的其它优点、细节和特点从示例性实施例的描述中是显而易见的。在附图中：
图1示出了投射曝光设备和其组成部分的示意性表示，
图2示出了具有致动器装置和传感器装置的光学部件的示意性表示，
图3示出了根据图2的光学部件的替代表示，其中具有布置于其上的反电极或屏蔽元件的反射镜本体被折叠至侧面，
图4以传感器装置的部分的电互连的示意性表示来示意性地示出了图3中的部分III的平面视图，
图5示出了根据图4的视图，其中未绘示连接到反射镜本体的梳状指，
图6至8示出了传感器装置的部分的示意性表示，用于解释其敏感度(图6)和不敏感度(图7和8)，
图9示出了用于承载单独反射镜的接头的变体的视图，所述接头采用扭转弹簧实现，
图10示出了用于承载单独反射镜的接头的变体的视图，该接头采用扭转弹簧实现，
图11示出了根据图2的光学部件的示意性布局表示，为了阐明致动器装置和传感器装置的其他方面的目的，
并且图12示出了光学部件的其他变体的示意性表示，包括为将移动的反射镜的质心设置在接头的旋转点中的配重。
具体实施方式
首先，将描述投射曝光设备1的一般构造和其组成部分。关于这方面的细节，应参考WO 2010/049076 A2，其作为本申请的部分完全并入本申请中。投射曝光设备1的一般结构的描述仅应该被理解为是示例性的。其用于解释本发明的主题的可能应用。本发明的主题也可以在其他光学系统中使用，特别是在投射曝光设备的替代变体中。
图1在子午截面中示意性地示出了微光刻的投射曝光设备1。除了辐照源3，投射曝光设备1的照明系统2还具有照明光学单元4，用于物平面6中的物场5的曝光。例如，物场5可以造形为矩形样式或者弧形样式，其具有13/1的x/y纵横比。在这种情况下，布置在物场5中的反射掩模母板(图1中未示出)被曝光，该掩模母板承载要由投射曝光设备1投射的结构，用于微结构或纳米结构的半导体部件的生产。投射光学单元7用于将物场5成像为像平面9中的像场8。掩模母板上的结构被成像到晶片的光敏层上，其未在附图中示出，并且被布置在像平面9中的像场8的区域中。
在投射曝光设备1的操作期间，由掩模母板保持器(未示出)保持的掩模母板和由晶片保持器(未示出)保持的晶片在y方向上同步扫描。根据投射光学单元7的成像比例，也可以在相对于晶片相反的方向上扫描掩模母板。
辐照源3是EUV辐照源，其具有在5nm和30nm之间的范围内的发射的所用辐照。这可以是等离子体源，例如GDPP(气体放电产生等离子体)源或LPP(激光产生等离子体)源。其他EUV辐照源，例如基于同步加速器或自由电子激光器(FEL)的那些也是可能的。
从辐照源3出现的EUV辐照10由集光器11聚焦。对应的集光器是已知的，例如从EP1225481 A2。在集光器11的下游，EUV辐照10在入射在场分面反射镜13上之前传播通过中间焦平面12。场分面反射镜13布置在照明光学单元4的相对于物平面6光学共轭的平面中。场分面反射镜13可以布置在距与物平面6共轭的平面一定距离处。在这种情况下，其通常称为第一分面反射镜。
EUV辐照10在下文中也称为所用辐照、照明辐照或成像光。
在场分面反射镜13的下游，EUV辐照10被光瞳分面反射镜14反射。光瞳分面反射镜14或者位于投射光学单元7的入射光瞳平面中，或者与关于其光学共轭的平面中。其也可以被布置在距这样的平面一定距离处。
场分面反射镜13和光瞳分面反射镜14由多个单独反射镜构造，这将在以下更详细地描述。在这种情况下，场分面反射镜13到单独反射镜的子划分可以使得通过单独反射镜中的恰好一个来表现由自身照明整个物场5的场分面中的每一个。可替代地，可以使用多个这样的单独反射镜来构造场分面中的至少一些或全部。其相应地适用于光瞳分面反射镜14的光瞳分面的配置，其分别地分配到场分面，并且可以在每个情况下由单个单独反射镜或由多个这样的单独反射镜形成。
EUV辐照10在限定的入射角处照在两个面反射镜13、14上。特别地，两个分面反射镜在与法向入射操作相关联的范围内(即采用相对于反射镜法线小于或等于25°的入射角)被EUV辐照10照射。采用掠入射的照射也是可能的。光瞳分面反射镜14被布置在照明光学单元4的平面中，该平面构成投射光学单元7的光瞳平面，或者相对于投射光学单元7的光瞳平面光学共轭。借助于光瞳分面反射镜14和以具有以EUV辐照10的光束路径的顺序指定的反射镜16、17和18的传输光学单元15形式的成像光学组件，场分面反射镜13的场分面以彼此重叠的方式成像到物场5中。传输光学单元15的最后的反射镜18是用于掠入射的反射镜(“掠入射反射镜”)。传输光学单元15连同光瞳分面反射镜14也称为顺序光学单元，用于将EUV辐照10从场分面反射镜13传输到物场5。照明光10经由多个照明通道从辐照源3被引导向物场5。这些照明通道中的每一个被分配了场分面反射镜13的场分面和光瞳分面反射镜14的光瞳分面，所述光瞳分面设置在场分面的下游。场分面反射镜13和光瞳分面反射镜14的单独反射镜可以由致动器系统可倾斜，这样使得可以实现光瞳分面至场分面的分配上的改变并且相应地照明通道的改变的配置。这导致不同的照明设置，其不同在于照明光10在物场5上的照明角度的分布。
为了便于解释位置关系，除其他之外，下面使用全局笛卡尔xyz坐标系。x轴在图1中垂直于附图的平面朝向观察者行进。y轴在图1中朝右行进。z轴在图1中朝上行进。
可以通过场分面反射镜13的单独反射镜的倾斜，以及场分面反射镜13的所述单独反射镜至光瞳分面反射镜14的单独反射镜的分配上的相应的改变来实现不同的照明系统。根据场分面反射镜13的单独反射镜的倾斜，通过倾斜跟踪重新分配到所述单独反射镜的光瞳分面反射镜14的单独反射镜，使得再次确保了场分面反射镜13的场分面到物场5中的成像。照明光学单元4的其他方面在以下描述。
多个或微反射镜阵列(MMA)的形式的一个场分面反射镜14形成光学组件的示例，用于引导所用辐照10，即EUV辐照束。场分面反射镜13形成为微机电系统(MEMS)。其具有大量的单独反射镜20，以类矩阵的方式布置为反射镜阵列19中的行和列。反射镜阵列19以模块化的方式实现。其可以布置在实现为底板的承载结构上。在本文中，可以彼此相邻地布置实质上任何数量的反射镜阵列19。因此，由全部反射镜阵列19，特别是其单独反射镜20，的整体形成的总体反射表面可如期望地可延伸。特别地，实现反射镜阵列，使得其促进平面的实质上无间隙的镶嵌。单独反射镜20的反射表面26的总和与由反射镜阵列19覆盖的总体面积的比率也称为集成密度。特别地，此集成密度为至少0.5，特别地至少0.6，特别地至少0.7，特别地至少0.8，特别地至少0.9。
反射镜阵列19通过固定元件29被固定到底板上。详细细节参考了例如WO 2012/130768 A2。
单独反射镜20被设计为由致动器系统可倾斜，如将在以下描述的。总体上，场分面反射镜13具有近似于100000个单独反射镜20。根据单独反射镜20的大小，场分面反射镜13也可以具有不同数量的单独反射镜20。场分面反射镜的单独反射镜20的数量是特别地至少1000，特别地至少5000，特别地至少10000。其可以多达100000，特别地多达300000，特别地多达500000，特别地多达1000000。
光谱滤光器可以布置在场分面反射镜13的上游，并且将所用辐照10与辐照源3的发射的对于投射曝光不可用的其他波长成分分开。滤光片未被示出。
具有例如840W的功率和6.5kW/m2的功率密度的所用辐照10照在场分面反射镜13上。
分面反射镜13的整个单独反射镜阵列具有例如500mm的直径，并且设计为与单独反射镜20紧密排列的形式。就在每个情况下由恰好一个单独反射镜来实现场分面的情况而言，单独反射镜20代表除了比例因数之外的物场5的形状。分面反射镜13可以由500个单独反射镜20形成，每个表现场分面并且具有在y方向上近似于5mm的尺寸和在x方向上近似于100mm的尺寸。作为通过恰好一个单独反射镜20来实现每个场分面的替代，场分面中的每一个可以由更小的单独反射镜20的组近似。具有在y方向上5mm的尺寸和在x方向上100mm的尺寸的场分面可以例如通过具有5mm×5mm的尺寸的单独反射镜20的1×20阵列至具有0.5mm×0.5mm的尺寸的单独反射镜20的10×200阵列构成。
调节单独反射镜20的倾斜角度，以改变照明设定。特别地，倾斜角度具有±50mrad的位移范围，特别地是±100mrad。当设定单独反射镜20的倾斜位置时，实现的精度优于0.2mrad，特别地优于0.1mrad。
在根据图1的照明光学单元4的实施例中的场分面反射镜13和光瞳分面反射镜14的单独反射镜20承载多层涂层，以优化其在所用辐照10的波长处的反射率。在投射曝光设备1的操作期间，多层涂层的温度不应该超过425K。这由单独反射镜20的适当结构来实现。详细内容参考了DE 102013206529 A1，其在此全部并入本申请。
照明光学单元4的单独反射镜20被容纳在可抽空的室21中，其边界壁22在图2和图6中示出。室21经由流体管线23与真空泵25连通，其中容纳截流阀24。可抽空的室21中的操作压力是几个帕斯卡，特别地是3Pa至5Pa(H2分压)。全部其他分压显著低于1×10-7mbar。
与可抽空的室21一起，具有多个单独反射镜20的反射镜形成用于引导EUV辐照10的束的光学组件。
反射镜20中的每一个可以具有反射表面26，反射表面26具有的尺寸为0.1mm×0.1mm、0.5mm×0.5mm、0.6mm×0.6mm，或者上至5mm×5mm或更大。反射表面26也可以具有更小的尺寸。特别地，其具有在μm范围或低mm范围内的侧面长度。单独反射镜20也因此称为微反射镜。反射表面26是单独反射镜20的反射镜本体27的部分。反射镜本体27承载多层涂层。
借助于投射曝光设备1，掩模母板的至少一部分被成像到晶片上的光敏层的区域上，用于光刻制造微结构或纳米结构的部件，特别是半导体部件，例如微芯片的部件。根据作为扫描器或作为步进器的投射曝光设备1的实施例，掩模母板和晶片在y方向上以暂时同步的方式在扫描器操作中连续移动，或在步进器操作中逐步地移动。
下面描述了反射镜阵列19的更多细节和方面，特别是包括单独反射镜20的光学部件。
首先，参考图2至图5描述了包括单独反射镜20，并且特别地用于位移、特别地用于枢转单独反射镜20的位移装置31的光学部件30的第一变体。
根据图3的表示对应于根据图2的表示，在图3中单独反射镜20的反射镜本体27被折叠至侧面。因此，更好地可见位移装置31和传感器装置的结构。
图4示出了与根据图3的光学部件30的截面IV的致动器平面40平行的截面的截面表示。
光学部件包括单独反射镜20，其特别地被实施为微反射镜。单独反射镜20包括如上所述的反射镜本体27，其前侧上形成反射表面26。特别地，反射表面26由多层结构形成。特别地，其对于照明辐照10，特别是对于EUV辐照具有辐照反射性质。
根据图中所示的变体，反射表面26具有正方形的实施例；然而，其以部分切割的方式表现，以便也示出致动器系统。其通常具有矩形的实施例。其也可以具有三角形或六边形的实施例。特别地，其具有瓦状的实施例，使得通过单独反射镜20的平面的无间隙镶嵌是可能的。单独反射镜20通过接头32安装，其仍然将在以下更详细地描述。特别地，其安装为使得其具有两个倾斜自由度。特别地，接头32促进单独反射镜20绕两个倾斜轴33、34的倾斜。倾斜轴33、34彼此垂直。其在中心的相交点处相交，其称为有效枢转点35。
在单独反射镜20在非枢转的中性位置中的范围内，有效枢转点35位于延伸穿过中心点(特别是反射表面26的几何质心)的表面法线36上。
在没有指定其他事物的范围内，以下文本中的表面法线36的方向总是被理解为是指在其在单独反射镜20的非倾斜中性位置处的方向。
首先，更详细地描述位移装置31。
位移装置31包括电极结构，电极结构包括致动器换能器定子电极37i和致动器换能器反射镜电极42。根据图2至图5所示的变体，电极结构包括四个致动器换能器定子电极371、372、373和374。通常，致动器换能器定子电极37i的数量至少是2。其可以是3、4或者更多。
全部致动器换能器电极37i、42被实施为包括多个梳状指38的梳状电极。在这种情况下，反射镜和定子的分别互补的梳状指相互交结。单独致动器电极37i的梳在每个情况下包括30个致动器换能器定子梳状指38，其也被简称为定子梳状指，或者以下仅仅称为梳状指。分别不同的数字同样是可能的。致动器换能器定子电极37i的梳状指38的数量，特别地是至少2，特别地是至少3，特别地是至少5，特别地是至少10。其可以多达50个，特别地多达100个。
致动器换能器反射镜电极42的梳相应地包括致动器换能器反射镜梳状指43，其也被简称为反射镜梳状指，或者以下仅仅称为梳状指。反射镜梳状指43的数量对应于定子梳状指的数量。在每个情况下，其也可以与定子梳状指的数量相差一个。
布置梳状指38，使得其在关于表面法线36或者有效枢转点35的径向方向上延伸。根据图中未示出的变体，梳状指38、43也可以被布置为在有效枢转点35的周围与圆相切。其还可以具有对应于在表面法线36的周围的同心圆柱体侧向表面的截面的实施例。
全部致动器换能器定子电极37i被布置在基板39形式的承载结构上。特别地，其以静止的方式布置在基板39上。特别地，其被布置在由基板39的前侧限定的单个平面中。该平面也称为致动器平面40或称为梳平面。
特别地，晶片充当基板39。基板39也称为底板。
致动器换能器定子电极37i分别布置在基板39上的区域中，其首先具有正方形的外轮廓，并且其次具有圆形的内轮廓。作为其替代方式，致动器换能器定子电极37i也可以布置在基板39上的圆环形区域中。在本文中，外轮廓也具有圆形的实施例。特别地，单独致动器换能器定子电极37i分别布置在圆环分段形区域中。电极结构总体上(即全部致动器换能器定子电极37i)布置在具有对于全部意图和目的对应于单独反射镜20的反射表面的外轮廓的区域中。其也可以布置在稍小的区域中，特别是小了大约5％至25％的区域。
电极结构具有径向对称性。特别地，其具有四重径向对称性。电极结构也可以具有不同的径向对称性。特别地，其可以具有三重径向对称性。特别地，其具有k重径向对称性，其中k指定致动器换能器定子电极37i的数量。除了电极结构到不同的致动器换能器定子电极37i的子划分之外，电极结构具有n重径向对称性，其中n精确地对应于全部致动器换能器定子电极37i的梳状指38的总体数量。
除了其在基板39上的不同布置之外，单独致动器换能器定子电极37i具有相同的实施例。这不是绝对必要的。其也可以具有不同的实施例。特别地，其可以根据接头32的机械性质来实施。
关于有效枢转点35径向地布置梳状指38，或者径向地关于单独反射镜20的非枢转中性状态下的表面法线36的对准布置梳状指38。
在单独反射镜20的情况下，其反射镜本体27具有1mm×1mm的尺寸，梳状指38在其外部端部处在径向方向上具有至多5μm的厚度。通常，在其外部端部处的梳状指38径向方向上的最大厚度d在1μm至20μm的范围内，特别地在3μm至10μm的范围内。
梳状指38具有高度h，即在表面法线36的方向上的范围，其在10μm至100μm的范围内，特别地在20μm至50μm的范围内。其他值同样是可以想到的。高度h在径向方向上是不变的。其也可以在径向方向上减小。这可以促进更大的倾斜角度，而不会导致致动器反射镜电极42的梳状指撞击底板。
一方面致动器电极37i的相邻梳状指38和另一方面致动器反射镜电极42的相邻梳状指43具有1μm至10μm的范围内的最小间隔，特别地在3μm至7μm的范围内，特别地近似于5μm，在单独反射镜20的非枢转状态下。对具有更小或更大尺寸的单独反射镜20可以适当地缩放这些值。
该最小间隔m是在单独反射镜20的中性、非枢转状态下所测量的相邻反射镜梳状指和定子梳状指之间的最小距离。当单独反射镜20倾斜时，梳状指可以相互靠近。选择最小间隔m，使得即使在单独反射镜20的最大倾斜的情况下，相邻反射镜梳状指与定子梳状指之间也不存在碰撞。在此，也已经考虑了制造公差。这样的制造公差是几微米，特别地是至多3μm，特别地是至多2μm，特别地是至多1μm。
相邻梳状指38、43的最大可能靠近量可以从其几何细节和其布置以及单独反射镜20的最大可能倾斜来容易地确定。在本实施例中，在单独反射镜20倾斜100mrad的情况下，相邻梳状指38、43的最大靠近量近似于2μm。特别地，最大靠近量小于10μm，特别地小于7μm，特别地小于5μm，特别地小于3μm。
致动器换能器定子电极37i分别与致动器反射镜电极42相互作用。致动器反射镜电极42连接到反射镜本体27。特别地，致动器反射镜电极42以机械固定的方式连接到反射镜本体27。致动器换能器反射镜电极42形成致动器换能器定子电极37i的反电极。因此，它们也被简称为反电极。
致动器反射镜电极42形成无源电极结构。这应该理解为是指致动器反射镜电极42具有施加到其上的固定的、不变的电压。
致动器反射镜电极42具有对致动器换能器定子电极37i的互补实施例。特别地，其形成具有致动器换能器反射镜梳状指43(为了简化目的，其也称为反射镜梳状指，或者以下仅称为梳状指43)的环。在其几何性质方面，致动器反射镜电极42的反射镜梳状指43实质上对应于致动器换能器定子电极37i的定子梳状指38。
全部梳状指38、43可以具有相同的高度，即表面法线36的方向上的相同的尺寸。这简化了生产过程。
在表面法线36的方向上，致动器反射镜电极42的反射镜梳状指43的高度也可以与有源致动器换能器定子电极37i的定子梳状指38的高度不同。
梳状指38、43可以具有在径向方向上减小的高度h。也可以将在光学部件30的角部的区域中的梳状指38、43实施为比其余的梳状指38、43更短。这可以促进单独反射镜20的更大的倾斜角。
特别地，致动器反射镜电极42实施为使得在每种情况下，致动器反射镜电极42的梳状指43中的一个能够被陷入在致动器换能器定子电极37i的梳状指38中的两个之间的间隙中。
致动器反射镜电极42以导电的方式连接到反射镜本体27。因此，它们的梳状指43是等电位的。反射镜本体27通过导电接头弹簧具有与底板的低电阻连接。原则上，也可以通过分别的供电线经由挠曲件32单独地电连接反射镜基板(即反射镜本体27)、致动器反射镜电极42和传感器反射镜电极45，并且因此例如将这些设置为不同的电位或将这些关于错误和/或串扰进行去耦合。底板可以接地，但不必要是这种情况。可替代地，反射镜可以通过导电接头弹簧连接到不同电位的电压源，但是与反射镜板电隔离。因此，可以向反射镜施加固定的或可变的偏置电压。
致动器电压UA可以被施加到致动器换能器定子电极37i，以枢转单独反射镜20。因此，致动器换能器定子电极37i也称为有源致动器换能器定子电极37i。提供未在图中描绘的电压源，以向致动器换能器定子电极37i施加致动器电压UA。致动器电压UA至多为200伏特，特别地最多100伏特。通过向致动器换能器定子电极37i的选择集适当施加致动器电压UA，单独反射镜20可以从中性位置被倾斜多达50mrad，特别地多达100mrad，特别地多达150mrad。可替代地，致动器也可以由电荷源(电流源)致动。
不同的致动器电压UAi可以被施加到各致动器换能器定子电极37i，以枢转单独反射镜20。提供未在图中示出的控制装置，以控制致动器电压UAi。
为了倾斜单独反射镜中的一个的目的，向致动器换能器定子电极37i中的一个施加致动器电压UA。同时，从其偏离的致动器电压UA2≠UA1被施加于关于表面法线36位于其对面的致动器换能器定子电极37i。在此，UA2可以等于0伏特。特别地，可以向致动器换能器定子电极37i中的仅一个施加致动器电压UA1，而全部其他致动器换能器定子电极37j被保持在0伏特的电压下。
在单独反射镜20被倾斜时，致动器反射镜电极47的梳状指在一侧上的致动器换能器定子电极37i的梳状指38之间陷入得更深，特别地在此致动器换能器定子电极37i的已经施加了致动器电压UA的区域中。在倾斜轴33的相反侧上，致动器反射镜电极42较浅地陷入致动器换能器定子电极37i中。致动器反射镜电极42甚至可以从致动器换能器定子电极37i中露出，至少在区域中。
在反射镜尺寸近似于0.5mm×0.5mm的情况下，梳重叠(即致动器换能器定子电极37i之间的致动器反射镜电极42的陷入深度)在单独反射镜20的中性位置处是30μm。
在中性位置处，在反射镜20的100mrad的倾斜的情况下，存在致动器反射镜电极42的梳状指43和致动器换能器定子电极37i的梳状指38之间的距离的1.1μm的最大减少。因此，在反射镜20的每个枢转位置中，致动器反射镜电极42的梳状指43和致动器换能器定子电极37i的梳状指38相互间隔，特别地是没有接触。特别地，选择陷入深度(即梳重叠)，以使此被确保。
根据替代方案，梳状指38、43在外部区域略短，并且因此具有相对小的重叠，即更浅的陷入深度。作为示例，在最外部区域中的陷入深度可以近似为内部区域中的陷入深度的一半。这些说明也涉及反射镜20的中性位置。
通过梳状指38、43的陷入深度对其径向位置的相关性，也可以影响特性，特别是致动的线性度。由于全部致动器换能器定子电极37i被布置在单一平面(致动器平面40)中，可以省略复杂的串联运动学。位移装置31以并联运动学为特点。特别地，位移装置31不具有可移动地布置的有源部件。可以被施加致动电压UA的全部致动器换能器定子电极37i以不可移动的方式被布置在基板39上。提供传感器装置被，以捕获单独反射镜20的枢转位置。传感器装置可以形成位移装置31的组成部分。
传感器装置包括传感器换能器反射镜电极45和传感器换能器定子电极44i。
传感器单元包括四个传感器换能器定子电极441至444。出于简单化的目的，传感器换能器定子电极44i也仅称为传感器电极。如果传感器换能器定子电极44i的数量精确对应于致动器换能器定子电极37i的数量，则对于致动是有利的。但是，传感器换能器定子电极44i的数量也可以偏离致动器换能器定子电极37i的数量。
在根据图2至5的变体中，传感器换能器定子电极441至444沿着基板39的对角线被分别布置。在图2至5中示出的变体中，以相对于接头32的倾斜轴33、34的45°的偏移来布置传感器换能器定子电极441至444。
致动器换能器定子电极37i分别布置在基板39上的象限541至544中。传感器换能器定子电极44i分别布置在与致动器换能器定子电极37i中的分别的一个相同的象限541至544中。致动器装置31，特别是致动器换能器定子电极37i的布置和实施例，具有与单独反射镜20的反射表面26实质上相同的对称性性质。传感器装置，特别是致动器换能器定子电极44i，具有与单独反射镜20的反射表面26实质上相同的对称性性质。
关于有效枢转点35彼此相反的分别的两个传感器换能器定子电极44i以差分的方式互连。然而，互连不是强制的。通常，如果关于有效枢转点35位于彼此相反的分别的两个传感器换能器定子电极44i实施和布置为使得它们能够以差分的方式读取，则是有利的。
传感器换能器定子电极44i被实施为梳状电极。特别地，可以以与致动器换能器定子电极37i对应的方式实施传感器换能器定子电极44i，并参考其在本文中的描述。传感器换能器定子电极44i各自包括传感器换能器定子发射器电极47(其以下也可以被简称为发射器电极)和传感器换能器定子接收器电极48(其以下也可以被简称为接收器电极)。传感器换能器定子发射器电极47和传感器换能器定子接收器电极48具有梳状结构。特别地，其包括多个梳状指。特别地，传感器换能器定子发射器电极47的梳状指布置为与传感器换能器定子接收器电极48的梳状指交替。
对于传感器换能器定子电极44中的每一个，传感器装置包括传感器换能器反射镜电极45。根据有利的实施例，传感器换能器反射镜电极45各自形成传感器换能器定子电极44i的屏蔽单元。在每个情况下，传感器换能器反射镜电极45包括具有多个梳状指46的梳元件。根据适应于致动器换能器定子电极44i的反电极来实施传感器换能器反射镜电极45。特别地，可以以与致动器换能器反射镜电极42对应的方式来实施传感器换能器反射镜电极45，并参考其在本文中的描述。
传感器换能器反射镜电极45以固定的方式分别连接到反射镜本体27。其被布置在反射镜本体27的对角线的区域中。当单独反射镜20倾斜时，传感器换能器反射镜电极45可以分别陷入到传感器换能器定子电极44i的梳状指之间的不同深度，特别是在发射器电极47和接收器电极48之间。因此，存在相邻梳状指的可变屏蔽，特别是接收器电极48与发射器电极47的可变屏蔽。这导致当枢转单独反射镜20时，在传感器换能器定子电极44i的相邻梳状指之间的电容上的改变。电容上的此改变可以被测量。为此，如在图4中示意性图示的，测量器具的输入与传感器换能器定子电极44i的梳状指交替地连接。
传感器换能器反射镜电极45在传感器换能器定子电极44i之间(特别是在发射器电极47和接收器电极48之间)的陷入深度是30μm。这确保了即使在最大倾斜的枢转位置处，梳状指46仍具有发射器电极47和接收器电极48之间每处的剩余的陷入深度，即它们从不完全地露出。这确保了在整个倾斜范围内的差分传感器操作。另一方面，选择传感器换能器反射镜电极45的陷入深度，使得即使在单独反射镜20的最大倾斜枢转位置处，也不存在其与基板39的碰撞。
为了测量传感器换能器定子电极44i的发射器电极47和接收器电极48之间的电容，向发射器电极47施加电压，特别是传感器电压US。特别地，AC电压充当传感器电压US。
在传感器换能器定子电极44i的相邻梳状指之间的梳状指46的陷入深度方面，传感器装置是敏感的(图6)。
在相对于发射器电极47和接收器电极48的梳状指46的单纯枢转方面，传感器装置是不敏感的。
关于屏蔽元件的将其与发射器电极47以及与接收器电极48的距离改变但将相邻发射器和接收器电极47、48之间的梳状指46的陷入深度保持不变的侧向位移，传感器装置是不敏感的(图8)。
传感器装置的其他细节在以下更详细地描述。
传感器换能器定子电极44i布置在致动器换能器定子电极37i的环内。在这个区域中，梳状指46在平行于表面法线36的方向上的绝对移动比在致动器换能器定子电极37i的环的外侧更小。移动的绝对范围与距有效枢转点35的距离相关。
在图中示出的实施例中，传感器换能器定子电极44i在径向方向上向内突出超过致动器换能器定子电极37i的内轮廓。也可以实施传感器换能器定子电极44i，使得其不突出超过致动器换能器定子电极37i的内轮廓。
传感器换能器定子电极44i相对于有效枢转点35被实施和径向布置。特别地，其具有在径向方向上延伸的梳状指。这减少了关于单独反射镜20的可能的热膨胀的敏感度。
如以上已经说明的，由于其结构，最佳地，传感器装置在单独反射镜20的寄生移动方面，特别是在垂直于表面法线36的位移和/或绕表面法线36的旋转方面具有最小的敏感度。由于传感器装置的屏蔽原理，最佳地，后者也在单独反射镜20的可能的热膨胀方面具有最小的敏感度。此外，传感器原理在反射镜的热弯曲方面具有最小的敏感度。
位于相对于有效枢转点35彼此相反的且各自都具有发射器电极47和接收器电极48的分别的两个传感器单元以差分的方式互连，或者至少以差分的方式可读。这使得可以消除反射镜20的位置的测量上的误差，特别是考虑到单独反射镜20的本征模。
传感器装置的有源组成部分被布置在基板39上。这使得可以直接相对于基板39测量单独反射镜20的倾斜角度。此外，考虑到基板39上的发射器电极47和接收器电极48的布置，可以缩短，特别地最小化，信号线56和/或供电线57的长度。这减少了可能的干扰影响。这确保了不变的操作条件。
发射器电极47分别实现为绕接收器电极48的有源屏蔽，特别地为屏蔽环。这降低了，特别地最小化了，特别地防止了在致动器换能器定子电极37i和传感器装置之间的电容性串扰。
如图4中示意性图示的，从电压源48向发射器电极47施加AC电压。电压源58具有低阻抗。特别地，电压源58具有输出阻抗，在激励频率的区域中，该输出阻抗小于从致动器换能器定子电极37i到发射器电极47耦合电容的千分之一。电压源的输出阻抗小于在发射器电极47和传感器换能器反射镜电极45或接收器电极48之间的电容的千分之一。这确保了施加于发射器电极47的AC电压不受(或者至少实质上不受)可变的致动器电压UA或者可变的传感器电容的影响。
通常，网络分析器可以用于读取传感器换能器。用此，可以通过换算因数确定传感器换能器的阻抗，并且由之确定单独反射镜20的位移位置。这样的网络分析器通常包括诸如上述的电压源58的激励源，以及响应测量，例如信号周期期间的电流测量或者传输的电荷的测量。可以由激励电压和电流的商确定网络阻抗，并且从而确定传感器电容。
参考图9和10在以下更详细地描述了接头32的两个变体。
接头32被实施为卡丹型挠曲件。
根据在图9中图示的变体，接头32被实施为扭转弹簧元件结构。特别地，其包括两个扭转弹簧50、51。两个扭转弹簧50、51具有整体的实施例。特别地，它们对准为彼此垂直，并且形成十字形结构49。
扭转弹簧50、51具有近似于100μm的长度，近似于60μm的宽度以及近似于1μm到5μm的厚度。这样的扭转弹簧50、51适合于具有0.6mm·0.6mm的尺寸的单独反射镜20。扭转弹簧50、51的尺寸取决于单独反射镜20的尺寸。通常，更大的反射镜需要更大的、特别是更刚性的扭转弹簧50、51。
扭转弹簧50在倾斜轴33的方向上延伸。扭转弹簧50机械连接到基板39。连接块52用于将扭转弹簧50连接到基板39。在每种情况下，连接块52具有立方形的实施例。其也可以具有圆柱形的，特别地圆形-圆柱形的实施例。其他几何形状同样是可能的。
连接区域52分别被布置在扭转弹簧50的端部区域中。
除了接头32到基板39的连接之外，连接块52也充当在扭转弹簧50和基板39之间的间隔体。
以与扭转弹簧50到基板39的连接相对应的方式，将扭转弹簧51机械连接到单独反射镜20的图9中未示出的反射镜本体27。对此端部提供连接块53。在其实施例方面，连接块53对应于连接块52。连接块53分别布置在扭转弹簧51的端部区域中。
在表面法线36的方向上，连接块53和连接块52布置在十字形结构49的相反侧上。
接头32的扭转弹簧50、51在邻接中心区域的十字形结构49的臂(limb)的区域中具有T形轮廓。因此，扭转弹簧50、51被刚性化，特别是关于在表面法线36的方向上的偏转。这实现的是，反射镜20在垂直方向上的自然频率被转变至高频率，并且因此获得了在频率空间中超过一个十倍频程(decade)的调节倾斜模式和寄生垂直振动模式的模式分离，这从控制理论的角度来看是有利的。此外，可以通过十字形刚性化元件55提高接头32的热导率。
原则上，也可以将对应的刚性化元件55布置在十字形结构49的相反侧上。在这种情况下，扭转弹簧50、51的臂具有十字形的截面。
可以通过刚性化元件55的目标化设计，以有目标的方式影响接头的机械和/或热性质。轮廓，特别是刚性化元件55的轮廓，用于增加在致动器平面中的刚度。特别地，其用于实现单独反射镜20关于基板39在水平自由度上(即水平位移和绕垂直轴的旋转上)的结合刚度。因此，提高了单独反射镜20的寄生模式的自然频率。这获得了致动倾斜模式和寄生模式的模式间隔，其从控制理论的角度来看是有利的。特别地，寄生模式的自然频率优选地位于致动倾斜模式之上至少一个十倍频程。
此外，作用在反射镜20和致动器换能器定子梳状指38之间的力以及由其产生的静电软化(负刚度)被高水平刚度吸收。特别地，可以确保不存在从梳状指38的角度看横向拉入(pull-in)。
刚性化元件55(其也称为刚性化肋，特别是称为垂直刚性化肋)用于改变偏转刚度并且因此将垂直振动(即在表面法线36的方向上的振动)的自然频率向更高频率转变。
对于绕表面法线36的旋转而言，接头32是刚性的。对于在表面法线36方向上的线性位移而言，接头32是刚性的。在此上下文中，刚性是指绕表面法线36的旋转振动的自然频率和在表面法线方向上的振动的自然频率位于致动模式之上至少一个频率十倍频程。单独反射镜的致动倾斜模式位于，特别地低于1kHz的频率，特别地低于600Hz。绕表面法线36的旋转振动的自然频率位于高于10kHz处，特别地位于高于30kHz处。
对于绕两个倾斜轴33、34的枢转而言，接头32具有已知的柔度。对于绕倾斜轴33、34的枢转而言，接头32的刚度可以受扭转弹簧50、51的有目标的实施例影响。
接头32，特别是连接块52、53和扭转弹簧50、51的接头32，用于消散来自反射镜本体27的热。接头32的组成部分形成热传导部分。
包含连接块52、53的接头32具有多个功能。第一，结合非致动自由度；第二，将热从反射镜20传输至底板39；并且第三，在反射镜20和底板39之间的电连接。块52、53的目的主要是为接头元件的垂直移动产生空间。不言而喻的是，则块52、53还促进弹簧50、51的机械、热和电的功能。
扭转弹簧50、51由具有至少为50W/(mK)，特别地至少为100W/(mK)，特别地至少为140W/(mK)的热膨胀系数的材料制成。
扭转弹簧50、51可以由硅或者硅化合物制成。接头32优选地由高掺杂单晶硅制造。这开创了生产工艺与已建立的MEMS制造工艺的工艺兼容性。此外，这导致有利的高热导率和良好的电导率。
在10kW/(m2)的吸收功率密度和600μm×600μm的反射镜尺寸的情况下，特别是在4μm厚度的扭转弹簧50、51以及扭转弹簧50、51的热导率的情况下，反射镜本体27和具有指定尺寸值的基板39之间出现11K的温差。
扭转弹簧50、51也可以具有更小的厚度。如果扭转弹簧50、51具有2.4μm的厚度，则在其他参数值相同的情况下，在反射镜本体27和基板39之间出现37K的温差。
特别地，扭转弹簧的热导率位于0.5K/kW/m2到10K/kW/m2的范围内，热功率密度与被反射镜吸收的平均热功率相关。可以由这样的扭转弹簧实现的是，反射镜本体27和基板39之间的温差小于50K，特别地小于40K，特别地小于30K，特别地小于20K。
在图10中所图示的接头32的变体中，提供两对弯曲弹簧69、70以代替扭转弹簧50、51。在该替代中，接头32在水平自由度中也具有大的刚度。在这个方面，参考图9中图示的替代方式的描述。在水平刚度方面和在寄生本征模的模式分离方面的设计方面同样对应于上述内容。
在图10中图示的接头32的变体是具有实施为叶片弹簧的正交布置的、水平弯曲弹簧69、70的卡丹型挠曲件。弯曲弹簧69、70中的分别两个通过板形结构67彼此连接，板形结构67也称为中间板。
水平叶片弹簧从工艺的角度来看是有利的。特别地，其简化了接头32的制造。
根据图10的变体中，连接块52、53各自具有延长的、棒形的实施例。其在倾斜轴33、34的方向上实质上延伸在接头32的整个范围之上。
在每种情况下，在连接块52、53中的两个之间提供分离狭槽68。因此，接头32具有两部分的实施例。
接头32优选地具有关于表面法线36的轴对称性。因此，其具有二重旋转对称性。弯曲弹簧69和70，特别地，各自具有关于表面法线36的镜像对称的实施例。
在根据图10的变体中，刚性化元件55被实施为两个板形结构67的形式。特别地，板形结构67布置为平行于由枢转轴33、34限定的平面。板形结构67连接由弯曲弹簧69、70实现的枢转轴33、34。特别地，枢转轴33、34彼此正交地对准。
在该替代方案中，接头32包括在中心区域中的切去部66。在不会导致与接头32的碰撞的情况下，切去部66允许其他部件的布置，例如在单独反射镜20的中心区域中的反射镜本体27上的，特别地在表面法线36的区域中的配重。也可以在根据图9的变体中提供对应的切去部66。
两个板形结构67也可以在中心区域彼此连接。因此，可以在垂直方向上(即在表面法线36的方向上)获得接头32的甚至更高的刚度。
以下描述光学部件30的其他方面，特别是热的方面。
发射器电极47和接收器电极48具有与基板39的热接触。基板39充当热沉。因此，发射器电极47和接收器电极48两者都处于与基板39相同的温度或者至少实质上处于与基板39相同的温度。有源致动器换能器定子电极37i也具有与基板39的热接触。在位移装置31的操作期间，其优选地也具有与基板39实质上相同的温度。因此，传感器换能器定子电极44i的温度在光学部件30的操作期间是实质上不变的。特别地，其与单独反射镜20的温度无关。可以补偿在基板39的温度上的潜在变化。特别地，它们可以比单独反射镜20的温度变化更容易被补偿。
位于表面法线36的区域中的光学部件30具有热中心59。热量流在实质上径向方向上延伸至外部。
传感器换能器定子电极44i相对于热中心59径向对称地布置。单独反射镜20的热膨胀仅导致梳状指46的径向位移。相比之下，传感器装置是实质上不敏感的。
以下参考图11描述了致动器换能器定子电极37i和传感器换能器定子电极44i的其它方面、实施例和布置。
在每种情况下，位于关于有效枢转点35彼此相反的两个致动器换能器定子电极37i形成电极对601、602。电极对601、602以差分方式被致动。可以在单独反射镜20的整个移动范围内以差分的方式致动电极对60i、602。作为其替代，原则上也可能在中心处具有叠加。它们用于绕致动器轴611、612倾斜单独反射镜20；致动器轴611、612沿着光学部件30的对角线延伸，特别是平行于单独反射镜20的反射镜本体27的对角线延伸。致动器轴611、612分别由布置在象限541和543以及542和544中的致动器换能器电极37i、42限定。致动器轴611、612关于由接头32所限定的倾斜轴33、34分别扭转45°。
传感器换能器定子电极44i被沿着基板39的对角线布置。在每种情况下，位于关于有效枢转点35彼此相反的两个传感器换能器定子电极44i形成电极对621、622。电极对621、622的传感器换能器定子电极44i以差分方式互连。它们用于确定相对于致动器轴611、612的倾斜或枢转位置。将传感器装置的电极对621、622中的分别的一个分配到致动器换能器定子电极37i的电极对601、602中的一个，并且与后者类似地相应地对准。
全部换能器电极37i、42i、44i、45被实施为具有多个梳状指的梳状电极，其中反射镜和定子的分别的互补梳状指彼此交结，并且因此形成电容器，其电容与陷入深度大致线性相关。
位移装置31的全部梳状指，特别是致动器换能器定子电极37i、致动器反射镜电极42、以及传感器换能器定子电极44i和传感器换能器反射镜电极45的全部梳状指在表面法线36的方向上具有相同的尺寸。除其他之外，这简化了其制造。特别地，使用一个和相同的工艺步骤序列可以制造布置在基板39上的整个电极结构和/或连接到反射镜本体27的整个电极结构。
全部有源致动器换能器定子电极37i具有与基板39的热接触。因此，在位移装置31的操作期间，它们的温度实质上对应于基板39的温度。这导致了改善的、实质上不变的操作条件。
反射镜本体27被电接地。为此目的而需要的导电接触体由接头32建立。可替代地，限定的偏置电压可以通过接头32被施加于反射镜本体，以便为致动器和传感器设置操作点或区域的不同的操作电压。
为了阐明目的，在图11中已经绘出露出圆63。露出圆63围绕一区域，即使在单独反射镜20的最大倾斜的情况下，该区域内也不存在致动器反射镜电极42从致动器换能器定子电极37i露出，或者梳状指46从传感器换能器定子电极44i露出。致动器反射镜电极42可以从露出圆63外侧的致动器换能器定子电极37i露出。
优选地，传感器装置的全部梳状指46被布置在露出圆63内。因此，在单独反射镜20的任何可能倾斜位置中，梳状指46不从传感器换能器定子电极44i露出。特别地，它们从不从传感器换能器定子电极44i完全地露出。这保证了借助于传感器装置，总是可以可靠地判定单独反射镜20的倾斜位置。
优选地，露出圆63具有实质上对应于单独反射镜20的反射表面26的侧面长度的直径。其也可以稍大。假设出于全部意图和目的，露出圆63具有对应于单独反射镜20的反射表面26的对角线的直径，则完全避免了致动器反射镜电极42从致动器换能器定子电极37i的露出。这可以是有利的，但是不是强制的。
露出圆63的半径取决于所需要的最大倾斜角度范围并且取决于梳状指的梳重叠。
单独反射镜20的最大可能倾斜位置可能受机械元件限制，特别地受邻接元件限制。这样的邻接元件可以布置在基板39上。它们优选地布置在边缘处，即在位移装置31的电极结构外侧。
光学部件30的其他变体以下参考图12进行描述。根据图12中示意性图示的变体的光学部件30对应于以上描述的变体中的一个，在此引用参考。
根据在图12中示意性图示的变体，提供了在反射镜本体27的在表面法线36的方向上位于与接头32相对的侧面上布置补偿重量63。补偿重量64被固定连接到反射镜本体27。特别地，其具有与反射镜本体27的直接连接。
补偿重量64实施和布置为使得机械系统的质量质心65，出于全部意图和目的，与有效枢转点35一致，该机械系统包括光学部件30的与单独反射镜的反射镜本体27一起移动的全部组成部分。可以通过有目标的补偿重量64的实施例和布置，以有目标的方式位移质量质心65。通过位移质量质心65而使得其位置与有效枢转点35的位置相一致，可以实质上降低单独反射镜对于外置干扰的敏感度。此外，寄生本征模被保持在高频范围内，其充分远离在通过致动器装置位移单独反射镜20的期间发生的频率谱。
可以通过补偿重量64实现的是，机械系统的质量质心65(其原则上可能已经被移出接头32的有效枢转点35)被推回至有效枢转点35中。
在表面法线36的方向上，补偿重量64可以具有长达500μm的长度。
优选地，补偿重量64具有关于表面法线36的旋转对称性。其可以具有特别地圆柱形的，特别地圆形-圆柱形的实施例。除了连接件之外(它通过连接件连接到反射镜本体27)，它也可以具有实质上球形的实施例。
特别地，补偿重量64具有对应于接头32的旋转对称性的旋转对称性。
补偿重量64可以具有圆形-扇形凹陷。此外，其可以具有在表面法线36的方向上延伸的中心腔。该腔利于触及在接头32下方的材料。如果必要，此材料可以作为牺牲材料被移除。
布置补偿重量64的方法(特别是通过位移机械系统的质量质心65而使得其与有效枢转点35一致)实现的是，在水平方向上的加速(其可以例如由机械振动引起)不会被转化为对设定的反射镜位置具有干扰效果的倾斜矩。由于补偿重量64，可以使单独反射镜20对于振动激励较不敏感。特别地，改善了在给定振动谱处的倾斜角度稳定性。换言之，补偿重量64的布置形成用于降低关于扰动的反射镜敏感度的措施。
在特别有利的变体中，补偿重量64可以同时形成邻接元件，特别是所谓的终点止动，单独反射镜20的最大可能倾斜被通过其限定。因此，可以保护单独反射镜20不受机械损坏和/或电短路。通过将补偿重量64实施为邻接元件，其可以同时被用作反射镜倾斜的机械参考。特别地，可以通过终点邻接闸(end abutment gate)关于可能的漂移来检查和/或重新校准传感器装置。这使可以省略外部测量系统。这实质上简化了传感器装置的监控和/或校准。
另一方面，补偿重量64实施以及布置为使得在单独反射镜20的可能位移范围内，其不与基板39和位移装置31的组成部分相接触。可以为补偿重量64提供基板39中的专用凹陷。特别地，用于补偿重量64的凹陷被布置在环形电极结构的内部。
位移装置31、传感器装置、接头32以及光学部件30的剩余组成部分的不同变体可以实质上自由地彼此结合。
根据其他变体，致动器同时也可以用作传感器。为此，提供在比致动频率(控制带宽)显著更高，特别是比之至少更高一个十倍频程的频率下读取倾斜角度相关的致动器电容(capacity)。在这种情况下可以省略分开的传感器装置。也可以额外提供专用的分开的传感器装置，特别是根据前述描述。
优选地，移动装置31通过MEMS方法是可生产的。特别地，其具有为使用MEMS方法步骤进行制造而设计的设计。特别地，其主要具有，特别是排他地具有，可以在垂直方向上构造的水平层。
特别地，电极37i、42、44i、45通过MEMS方法步骤是可生产的。优选地，接头32通过MEMS方法也是可生产的。

Claims (21)

1.一种传感器装置，用于直接捕获具有两个枢转自由度的反射镜元件的枢转位置，所述传感器装置包括：
1.1 至少一个传感器电极结构，包括：
1.1.1 具有梳状结构的发射器电极（47），以及
1.1.2 具有梳状结构的接收器电极（48），
1.2 用于向所述发射器电极（47）施加AC电压的电压源（58），
1.3 以及用于从所述发射器电极（47）可变地屏蔽所述接收器电极（48）的屏蔽单元（45），
1.4 其中全部发射器电极（47）和全部接收器电极（48）被布置在共同平面中，
1.5 其中所述传感器装置包括多个差分传感器对，每个差分传感器对由关于微反射镜的有效枢转点彼此相反的两个传感器电极限定，其中每个差分传感器对限定测量轴线，沿着所述测量轴线捕获所述反射镜元件的枢转位置，
1.6 其中所述电极结构具有四重径向对称性。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，纵向电容式梳状换能器充当差分传感器。
3.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，由所述传感器装置的机械连接到所述反射镜元件的反射镜本体（27）的组成部分形成所述屏蔽单元（45）。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述发射器电极（47）和所述接收器电极（48）各自以静止的方式布置。
5.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述发射器电极（47）形成屏蔽元件。
6.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述发射器电极（47）具有圆周地封闭的区域，并且在平面中完整地围绕所述接收器电极（48）。
7.一种光学部件（30），包括：
具有两个枢转自由度的至少一个微反射镜，以及
位移装置（31），所述位移装置（31）用于位移所述至少一个微反射镜，以及
用于捕获所述微反射镜的枢转位置的传感器装置，
其中所述位移装置（31）用于通过两个枢转自由度来枢转至少一个微反射镜元件，并且包括：
7.1 电极结构，所述电极结构包括致动器电极（37i，42），
7.2 其中所述致动器电极（37i，42）实施为梳状电极，
7.3 其中全部有源致动器电极布置在单个平面中，并且
7.4 其中所述致动器电极（37i，42）形成用于枢转所述微反射镜的直接驱动器，
7.5 其中所述电极结构具有四重径向对称性。
8.根据权利要求7所述的光学部件（30），其特征在于，所述至少一个微反射镜元件通过卡丹型挠曲件安装。
9.根据权利要求7或8所述的光学部件（30），其特征在于，所述致动器电极（37i，42）被径向布置。
10.根据权利要求7或8所述的光学部件（30），其特征在于，所述电极结构具有径向对称性。
11.根据权利要求7或8所述的光学部件（30），其特征在于，全部有源致动器电极以静止的方式布置在承载结构（39）上。
12.根据权利要求7或8所述的光学部件（30），其特征在于，所述电极结构包括传感器电极（47，48），所述传感器电极（47，48）布置在与所述有源致动器元件相同的平面中。
13.根据权利要求7或8所述的光学部件（30），其特征在于，至少所述有源致动器电极的子集同时充当传感器电极（47，48）。
14.根据权利要求7所述的光学部件（30），其特征在于，通过具有至少两个倾斜自由度的接头（32）来安装所述至少一个微反射镜。
15.根据权利要求14所述的光学部件（30），其特征在于，所述微反射镜具有质心，出于全部意图和目的，所述质心的位置与由所述接头（32）所限定的旋转有效点一致。
16.一种反射镜阵列（19），包括多个如权利要求7至15中任一项所述的光学部件（30）。
17.一种照明光学单元（4），所述照明光学单元（4）用于投射曝光设备（1），以将照明辐照（10）引导至物场（5），所述照明光学单元（4）包括如权利要求16所述的至少一个反射镜阵列（19）。
18.一种照明系统（2），所述照明系统（2）用于投射曝光设备（1），所述照明系统（2）包括：
18.1 如权利要求17所述的照明光学单元（4），以及
18.2 辐照源（3）。
19.微光刻投射曝光设备（1），包括：
19.1 如权利要求17所述的照明光学单元（4），以及
19.2 投射光学单元（7），所述投射光学单元（7）用于将布置在物场（5）中的掩模母板投射至像场（8）中。
20.用于生产微结构或者纳米结构部件的方法，包括以下步骤：
20.1 提供如权利要求19所述的投射曝光设备（1），
20.2 提供基板，由光敏材料构成的光敏层被至少部分地施加到所述基板，
20.3 提供掩模母板，所述掩模母板包括要被成像的结构，
20.4 通过所述投射曝光设备（1），将所述掩模母板的至少一部分投射到所述光敏层的区域上，
20.5 显影被曝光的所述光敏层。
21.根据权利要求20所述的方法所生产的部件。
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