DE102011004607A1 - Weight compensation device of actuator used in lithography device, has axial permanent magnets whose poles are connected to coils for feeding magnetic flux of magnetic circuits formed by magnets, to coils - Google Patents

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Abstract

The weight compensation device (1) has axial permanent magnets (2,3) that are positioned in parallel to the coils (4,5) and magnetized to form of magnetic circuits. One of the poles (6,7) of the axial permanent magnets is connected to the coils for feeding magnetic flux of the magnetic circuits to the coils. The permanent magnets are sealed within the capsules and an outer permanent magnet ring (15) is arranged between the coils. Independent claims are included for the following: (1) actuator; and (2) manufacturing method of weight compensation device.

Description

Das technische Gebiet der Erfindung betrifft die Gewichtskompensation von optischen Bauteilen, insbesondere in Lithographievorrichtungen.The technical field of the invention relates to the weight compensation of optical components, in particular in lithography devices.

Eine bekannte Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation von optischen Bauteilen ist in der Druckschrift EP 1 495 669 A1 beschrieben.A known device for weight force compensation of optical components is in the document EP 1 495 669 A1 described.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation kann Magnete zur Erzeugung eines Passivmagnetkreises sowie Spulen zur Erzeugung eines Aktivmagnetkreises aufweisen.A conventional weight force compensation device may include magnets for generating a passive magnetic circuit and coils for generating an active magnetic circuit.

Bedingt durch hohe Anforderungen an die Passivmagnetkraft des Passivmagnetkreises, welche herkömmlicherweise fünfzig mal größer als die durch den Aktivmagnetkreis erzeugte Aktivkraft ist, ergibt sich eine geringe Effizienz für den Aktuator, beispielsweise einen Motor.Due to high demands on the passive magnetic force of the passive magnetic circuit, which is conventionally fifty times larger than the active force generated by the active magnetic circuit, results in a low efficiency for the actuator, such as a motor.

Um die Effizienz der Vorrichtung oder des Aktuators zu erhöhen, existieren verschiedene herkömmliche Möglichkeiten. Beispielsweise kann durch eine Vergrößerung der Magnete eine verbesserte Effizienz erreicht werden. Eine solche Vergrößerung oder Volumenvergrößerung der Magnete bedingt allerdings auch eine erhöhte Masse am bewegten Teil der Vorrichtung, was wiederum die Dynamik der Vorrichtung verschlechtert. Eine zweite Möglichkeit liegt in der Vergrößerung der Querschnitte der Spulen. Bedingt durch die begrenzten Bauräume im Gehäuse der Vorrichtung, kann eine optimierte Konfiguration hinsichtlich der Querschnitte der Spulen herkömmlicherweise nicht umgesetzt werden.In order to increase the efficiency of the device or the actuator, there are various conventional possibilities. For example, by increasing the size of the magnets, improved efficiency can be achieved. However, such an increase or increase in the volume of the magnets also causes an increased mass on the moving part of the device, which in turn degrades the dynamics of the device. A second possibility lies in the enlargement of the cross sections of the coils. Due to the limited installation space in the housing of the device, an optimized configuration with regard to the cross sections of the coils can not conventionally be implemented.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved device for weight compensation of an optical component.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, durch eine Lithographievorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1, by an actuator having the features of patent claim 12, by a lithography device having the features of patent claim 13 and by a method having the features of patent claim 14.

Demgemäß wird eine Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils angegeben, welche zumindest einen axial magnetisierten Permanentmagneten, eine Spule und einen Polschuh aufweist. Der axial magnetisierte Permanentmagnet ist zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises geeignet. Die Spule ist zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises geeignet. Der Polschuh ist zum Führen des magnetischen Flusses des ersten magnetischen Kreises an die zumindest eine Spule geeignet.Accordingly, a device for weight compensation of an optical component is provided which has at least one axially magnetized permanent magnet, a coil and a pole piece. The axially magnetized permanent magnet is suitable for generating a first magnetic circuit. The coil is suitable for generating a second magnetic circuit. The pole piece is suitable for guiding the magnetic flux of the first magnetic circuit to the at least one coil.

Der Polschuh führt den mittels des Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluss des ersten magnetischen Kreises möglichst nah an die Spule. Damit ist der Polschuh dazu eingerichtet, die Feldlinien des ersten magnetischen Kreises oder ersten Magnetkreises durch die Spule zu konzentrieren.The pole piece guides the magnetic flux of the first magnetic circuit generated by the permanent magnet as close as possible to the coil. Thus, the pole piece is adapted to concentrate the field lines of the first magnetic circuit or first magnetic circuit through the coil.

Durch die Konzentration der Feldlinien des ersten magnetischen Kreises durch die Spule, wird die Flussdichte durch die Spule erhöht. Weil die durch die Spule erzeugte Lorentzkraft von der Flussdichte durch die Spule abhängig ist, erhöht sich die von der Spule erzeugte Lorentzkraft mit der Erhöhung der Flussdichte durch die Spule.By concentrating the field lines of the first magnetic circuit through the coil, the flux density through the coil is increased. Because the Lorentz force generated by the coil is dependent on the flux density through the coil, the Lorentz force generated by the coil increases as the flux density through the coil increases.

Dadurch wird die Effizienz der Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation des optischen Bauteils erhöht. Dabei kann die Effizienz der Vorrichtung durch eine sogenannte Steepness beschrieben werden, welche durch

Figure 00020001
definiert ist, wobei F die Kraft, I den elektrischen Strom und R den elektrischen Widerstand bezeichnen.As a result, the efficiency of the device for weight compensation of the optical component is increased. The efficiency of the device can be described by a so-called Steepness, which by
Figure 00020001
where F denotes the force, I the electric current and R the electrical resistance.

Folglich kann die Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation gegenüber einer konventionellen Vorrichtung bei gleichem Strom eine höhere Lorentzkraft erzeugen, weil der magnetische Fluss möglichst nahe an die Spule geführt ist.Consequently, the device for weight force compensation with respect to a conventional device with the same current can generate a higher Lorentz force, because the magnetic flux is guided as close to the coil.

Durch die Maßnahme des Vorsehens der Polschuhe wird das Gewicht der Vorrichtung nur minimal erhöht, aber ein erheblicher Performancegewinn für die Steepness erreicht.By the provision of the pole pieces, the weight of the device is only minimally increased, but a significant performance gain for the steepness achieved.

Der durch den oder die Permanentmagneten erzeugte erste magnetische Kreis kann auch als Passivmagnetkreis bezeichnet werden. Demgegenüber kann der durch die Spule oder Spulen erzeugte zweite magnetische Kreis auch als Aktivmagnetkreis bezeichnet werden.The first magnetic circuit generated by the permanent magnet or magnets may also be referred to as a passive magnetic circuit. In contrast, the second magnetic circuit generated by the coil or coils may also be referred to as an active magnetic circuit.

Ferner wird ein Aktuator vorgeschlagen, welcher zumindest eine wie oben erläuterte Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils aufweist.Furthermore, an actuator is proposed, which has at least one device as explained above for the weight force compensation of an optical component.

Des Weiteren wird eine Lithographievorrichtung vorgeschlagen, welche zumindest einen wie oben erläuterten Aktuator zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils aufweist.Furthermore, a lithography apparatus is proposed, which has at least one actuator as explained above for the weight force compensation of an optical component.

Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird zumindest ein axial magnetisierter Permanentmagnetring zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises in der Vorrichtung angeordnet. In einem zweiten Schritt wird zumindest eine Spule zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises in der Vorrichtung angeordnet. In einem dritten Schritt wird zumindest ein Polschuh relativ zu dem zumindest einen Permanentmagneten derart angeordnet, dass der zumindest eine Polschuh zum Führen des magnetischen Flusses des ersten magnetischen Kreises an die zumindest eine Spule geeignet ist. Beispielsweise wird der zumindest eine Polschuh auf dem zumindest einen Permanentmagneten angeordnet. In addition, a method for producing a device for weight compensation of an optical component is proposed. In a first step, at least one axially magnetized permanent magnet ring for generating a first magnetic circuit is arranged in the device. In a second step, at least one coil for generating a second magnetic circuit is arranged in the device. In a third step, at least one pole piece is arranged relative to the at least one permanent magnet such that the at least one pole piece is suitable for guiding the magnetic flux of the first magnetic circuit to the at least one coil. For example, the at least one pole piece is arranged on the at least one permanent magnet.

Axial bezieht sich insbesondere auf die Längsrichtung der Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation.Axial refers in particular to the longitudinal direction of the device for weight compensation.

Das optische Bauteil ist beispielsweise ein Spiegel. Das optische Bauteil ist insbesondere in Längsrichtung oberhalb der Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation angeordnet.The optical component is for example a mirror. The optical component is arranged in particular in the longitudinal direction above the device for weight force compensation.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind der Polschuh und der Permanentmagnet derart zueinander angeordnet, dass der magnetische Fluss des ersten magnetischen Kreises durch die zumindest eine Spule maximiert ist. Damit ist der durch den Permanentmagneten erzeugte magnetische Fluss durch die Spule maximiert.According to a preferred embodiment of the pole piece and the permanent magnet are arranged to each other such that the magnetic flux of the first magnetic circuit is maximized by the at least one coil. Thus, the magnetic flux generated by the permanent magnet through the coil is maximized.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Permanentmagnet mit einer Kapsel gekapselt, welche in einem ersten Bereich aus einem magnetischen Material zur Ausbildung des Polschuhs gebildet ist und in einem zweiten Bereich aus einem nicht-magnetischen Material gebildet ist.According to a further preferred development of the permanent magnet is encapsulated with a capsule, which is formed in a first region of a magnetic material for forming the pole piece and is formed in a second region of a non-magnetic material.

Der Polschuh ist derart angeordnet, dass er den magnetischen Fluss möglichst nahe an die Spule führen kann. Für den Polschuh wird insbesondere eine magnetische Legierung verwendet.The pole piece is arranged such that it can guide the magnetic flux as close as possible to the coil. In particular, a magnetic alloy is used for the pole piece.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung einen radial magnetisierten, zur Längsachse rotationssymmetrisch angeordneten Außenpermanentmagnetring,
eine in Richtung der Längsachse oberhalb des Außenpermanentmagnetrings angeordnete erste Spule,
einen axial magnetisierten, innerhalb des Außenpermanentmagnetrings und gegenüber der ersten Spule angeordneten ersten Innenpermanentmagnetring,
einen ersten Polschuh zum Führen des durch den ersten Innenpermanentmagnetring erzeugten magnetischen Flusses an die erste Spule,
eine in Richtung der Längsachse unterhalb des Außenpermanentmagnetrings angeordnete zweite Spule,
einen axial magnetisierten, innerhalb des Außenpermanentmagnetrings und gegenüber der zweiten Spule angeordneten zweiten Innenpermanentmagnetring, und
einen zweiten Polschuh zum Führen des durch den zweiten Innenpermanentmagnetring erzeugten magnetischen Flusses an die zweite Spule, auf.According to a further preferred refinement, the device has a radially magnetized outer permanent magnet ring arranged rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis,
a first coil arranged in the direction of the longitudinal axis above the outer permanent magnet ring,
an axially magnetized first inner permanent magnet ring disposed within the outer permanent magnet ring and opposite the first coil;
a first pole piece for guiding the magnetic flux generated by the first inner permanent magnet ring to the first coil;
a second coil arranged in the direction of the longitudinal axis below the outer permanent magnet ring,
an axially magnetized second internal permanent magnet ring disposed within the outer permanent magnet ring and opposite the second coil, and
a second pole piece for guiding the magnetic flux generated by the second inner permanent magnet ring to the second coil.

Der erste Polschuh ist insbesondere als der Deckel der Kapsel des ersten Innenpermanentmagnetrings ausgebildet. Demgegenüber ist der zweite Polschuh insbesondere als Boden der Kapsel des zweiten Innenpermanentmagnetrings ausgebildet.The first pole piece is designed, in particular, as the lid of the capsule of the first internal permanent magnet ring. In contrast, the second pole piece is designed in particular as the bottom of the capsule of the second inner permanent magnet ring.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der erste Polschuh in Längsrichtung oberhalb des ersten Innenpermanentmagnetrings angeordnet und der zweite Polschuh ist in Längsrichtung unterhalb des zweiten Innenpermanentmagnetrings angeordnet.According to a further preferred development, the first pole piece is arranged in the longitudinal direction above the first inner permanent magnet ring and the second pole piece is arranged in the longitudinal direction below the second inner permanent magnet ring.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein Mittel zum Einstellen einer Bestromung der Spule vorgesehen.According to a further preferred development, a means for adjusting a current supply of the coil is provided.

Das Mittel zum Einstellen der Bestromung der Spule kann als Teil einer Steuervorrichtung ausgebildet sein. Die Steuervorrichtung steuert oder regelt den Strom durch die Spule. Damit ist der von der Spule erzeugte zweite magnetische Kreis aktiv regelbar.The means for adjusting the energization of the coil may be formed as part of a control device. The controller controls or regulates the current through the coil. Thus, the second magnetic circuit generated by the coil is actively regulated.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein Mittel zum Einstellen eines Abstands zwischen dem ersten Innenpermanentmagnetring und dem zweiten Innenpermanentmagnetring vorgesehen.According to a further preferred development, a means for adjusting a distance between the first inner permanent magnetic ring and the second inner permanent magnetic ring is provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Höhe des ersten Innenpermanentmagnetrings und die Höhe des zweiten Innenpermanentmagnetrings derart ausgelegt, dass ein Maximum oder ein Minimum einer resultierenden Kraft-Weg-Kennlinie in einer Symmetrieebene des Außenpermanentmagnetrings liegt.According to a further preferred development, the height of the first inner permanent magnet ring and the height of the second inner permanent magnetic ring are designed such that a maximum or a minimum of a resulting force-displacement characteristic lies in a plane of symmetry of the outer permanent magnet ring.

Eine potenzielle Verschiebung der Kraft-Weg-Kennlinie aus der Symmetrieebene des Außenpermanentmagnetrings infolge des Vorsehens der Polschuhe, kann durch unterschiedliche Höhen des ersten und zweiten Innenpermanentmagnetrings kompensiert werden. Dadurch, dass das Maximum oder das Minimum der resultierenden Kraft-Weg-Kennlinie in die Symmetrieebene des Außenpermanentmagnetrings gelegt wird, kann eine gleichmäßige Kraftaufteilung auf die beiden Innenpermanentmagnetringe erzielt werden.A potential displacement of the force-displacement characteristic from the plane of symmetry of the external permanent magnet ring due to the provision of the pole shoes can be compensated by different heights of the first and second internal permanent magnet ring. By placing the maximum or the minimum of the resulting force-displacement characteristic in the plane of symmetry of the outer permanent magnet ring, a uniform force distribution can be achieved on the two inner permanent magnet rings.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind der zumindest eine Permanentmagnet und die zumindest eine Spule derart ausgelegt, dass eine durch den ersten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil zumindest zumindest zwanzig mal höher, insbesondere fünfzig mal höher, als eine durch den zweiten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil ist. According to a further preferred development, the at least one permanent magnet and the at least one coil are designed such that a force generated by the first magnetic circuit on the optical component at least at least twenty times higher, in particular fifty times higher than a generated by the second magnetic circuit Force on the optical component is.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Polschuh aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder aus einem magnetisch leitfähigen Stahl.According to a further preferred development of the pole piece of a soft magnetic material, in particular of an iron-cobalt alloy or of a magnetically conductive steel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Permanentmagnet aus Seltenen-Erden-Materialen hergestellt. Insbesondere ist der Permanentmagnet ein Neodym-Eisen-Bor(NdFeB)-Magnet oder ein Samarium-Kobalt-Magnet. Auch die Verwendung von anderen Magnetwerkstoffen, wie zum Beispiel Hartferrite oder AlNiCo (Aluminium-Nickel-Cobalt), ist möglich. Allerdings besitzen die Seltenen-Erden-Magnete die höchsten Magnetenergiedichten.According to a further preferred development of the permanent magnet is made of rare earth materials. In particular, the permanent magnet is a neodymium-iron-boron (NdFeB) magnet or a samarium-cobalt magnet. The use of other magnetic materials, such as hard ferrites or AlNiCo (aluminum-nickel-cobalt), is possible. However, the rare earth magnets have the highest magnetic energy densities.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the embodiments of the invention described below. Furthermore, the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying figures.

Dabei zeigt:Showing:

1: eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils; 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a first embodiment of a device for weight compensation of an optical component; FIG.

2: eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils; 2 a schematic sectional view of a second embodiment of a device for weight compensation of an optical component;

3: eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils; und 3 FIG. 2 is a schematic sectional view of a portion of an embodiment of a device for weight compensation of an optical component; FIG. and

4: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils. 4 : A schematic flow diagram of an embodiment of a method for weight compensation of an optical component.

In der 1 ist eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung 1 zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils dargestellt. Das optische Bauteil, dessen Gewichtskraft zu kompensieren ist, ist beispielsweise ein Spiegel.In the 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a device 1 shown for weight compensation of an optical component. The optical component whose weight is to be compensated is, for example, a mirror.

Die Vorrichtung 1 hat zwei axial magnetisierte Permanentmagneten 2, 3 zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises. Die beiden axial magnetisierten Permanentmagneten 2 und 3 sind als ein erster Innenpermanentmagnetring 2 und als ein zweiter Innenpermanentmagnetring 3 ausgebildet.The device 1 has two axially magnetized permanent magnets 2 . 3 for generating a first magnetic circuit. The two axially magnetized permanent magnets 2 and 3 are as a first indoor permanent magnet ring 2 and as a second inner-permanent magnetic ring 3 educated.

Ferner weist die Vorrichtung 1 eine erste Spule 4 und eine zweite Spule 5 zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises auf.Furthermore, the device 1 a first coil 4 and a second coil 5 for generating a second magnetic circuit.

Des Weiteren hat die Vorrichtung 1 einen radial magnetisierten, zur Längsachse 14 der Vorrichtung 1 rotationssymmetrisch angeordneten Außenpermanentmagnetring 15.Furthermore, the device has 1 a radially magnetized, to the longitudinal axis 14 the device 1 rotationally symmetrical outer permanent magnet ring 15 ,

Die erste Spule 4 ist in Richtung der Längsachse 14 oberhalb des Außenpermanentmagnetrings 15 angeordnet. Der erste Innenpermanentmagnetring 2 ist innerhalb des Außenpermanentmagnetrings 15 und gegenüber der ersten Spule 4 angeordnet.The first coil 4 is in the direction of the longitudinal axis 14 above the outer permanent magnet ring 15 arranged. The first interior permanent magnet ring 2 is inside the outside permanent magnet ring 15 and opposite the first coil 4 arranged.

Die zweite Spule 5 ist in Richtung der Längsachse 14 unterhalb des Außenpermanentmagnetrings 15 angeordnet. Der zweite Innenpermanentmagnetring 3 ist innerhalb des Außenpermanentmagnetrings 15 und gegenüber der zweiten Spule 5 angeordnet.The second coil 5 is in the direction of the longitudinal axis 14 below the outer permanent magnet ring 15 arranged. The second inner permanent magnet ring 3 is inside the outside permanent magnet ring 15 and opposite the second coil 5 arranged.

Weiter hat die Vorrichtung 1 einen ersten Polschuh 6 und einen zweiten Polschuh 7 zum Führen des magnetischen Flusses des ersten magnetischen Kreises an die erste Spule 4 und an die zweite Spule 5. Dabei ist der erste Polschuh 6 oberhalb des ersten Innenpermanentmagnetrings 2 angeordnet. Demgegenüber ist der zweite Polschuh 7 unterhalb des zweiten Innenpermanentmagnetrings 3 angeordnet.Next has the device 1 a first pole piece 6 and a second pole piece 7 for guiding the magnetic flux of the first magnetic circuit to the first coil 4 and to the second coil 5 , Here is the first pole piece 6 above the first inner permanent magnet ring 2 arranged. In contrast, the second pole piece 7 below the second inner permanent magnet ring 3 arranged.

Des Weiteren sind die Innenpermanentmagnetringe 2, 3 und die Spulen 4, 5 derart ausgelegt, dass eine durch den ersten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil zumindest fünfzig mal höher als eine durch den zweiten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil ist.Furthermore, the inner permanent magnet rings 2 . 3 and the coils 4 . 5 such that a force generated by the first magnetic circuit on the optical component is at least fifty times higher than a force generated by the second magnetic circuit on the optical component.

Weiter kann die Vorrichtung 1 ein erstes Mittel (nicht gezeigt) zum Einstellen der Bestromung der ersten Spule 4 und der zweiten Spule 5 aufweisen. Auch ein zweites Mittel zum Einstellen eines Abstandes B zwischen dem ersten Innenpermanentmagnetring 2 und dem zweiten Innenpermanentmagnetring 3 kann vorgesehen werden. In 1 zeigt dabei B1 den Abstand des ersten Innenpermanentmagnetrings 2 von der Symmetrieachse 16. Entsprechend zeigt B2 den Abstand des zweiten Innenpermanentmagnetrings 3 von der Symmetrieachse 16.Next, the device 1 a first means (not shown) for adjusting the energization of the first coil 4 and the second coil 5 exhibit. Also a second means for adjusting a distance B between the first inner permanent magnet ring 2 and the second inner permanent magnet ring 3 can be provided. In 1 B1 shows the distance of the first inner permanent magnet ring 2 from the axis of symmetry 16 , Accordingly, B2 shows the distance of the second internal permanent magnet ring 3 from the axis of symmetry 16 ,

Das Bezugszeichen 17 zeigt das Gehäuse der Vorrichtung 1. Die Nordpole der Magneten sind mit N und die Südpole der Magneten 2, 3, 15 sind mit S bezeichnet. The reference number 17 shows the housing of the device 1 , The north poles of the magnets are N and the south poles are the magnets 2 . 3 . 15 are denoted by S.

Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung 1 zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils. Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 dahingehend, dass die Permanentmagnetringe 2, 3, 15 und die Spulen 4, 5 gekapselt sind.The 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of a device 1 for weight force compensation of an optical component. The second embodiment according to 2 differs from the first embodiment of the 1 in that the permanent magnet rings 2 . 3 . 15 and the coils 4 . 5 are encapsulated.

Dabei ist der erste Innenpermanentmagnetring 2 mit einer Kapsel 8 gekapselt. Der zweite Innenpermanentmagnetring 7 ist mit einer Kapsel 9 gekapselt. Weiter ist die erste Spule 4 mit einer Kapsel 18 gekapselt. Die zweite Spule 5 ist mit einer Kapsel 19 gekapselt und der Außenpermanentmagnetring 15 ist mit einer Kapsel 20 gekapselt.Here is the first inner permanent magnet ring 2 with a capsule 8th capsuled. The second inner permanent magnet ring 7 is with a capsule 9 capsuled. Next is the first coil 4 with a capsule 18 capsuled. The second coil 5 is with a capsule 19 encapsulated and the outer permanent magnetic ring 15 is with a capsule 20 capsuled.

Die Kapsel 8 zur Kapselung des ersten Innenpermanentmagnetrings 2 ist in einem ersten Bereich 10 aus einem magnetischen Material zur Ausbildung des ersten Polschuhs 6 und in einem zweiten Bereich 12 aus einem nicht-magnetischen Material. Ein Beispiel für ein nicht-magnetisches Material ist Aluminium.The capsule 8th for encapsulating the first inner permanent magnet ring 2 is in a first area 10 of a magnetic material for forming the first pole piece 6 and in a second area 12 made of a non-magnetic material. An example of a non-magnetic material is aluminum.

Die Kapsel 9 zur Kapselung des zweiten Innenpermanentmagnetrings 3 ist in einem ersten Bereich 11 aus einem magnetischen Material zur Ausbildung des zweiten Polschuhs 7 und in einem zweiten Bereich 13 aus einem nicht-magnetischen Material gebildet. Der erste Bereich 10 aus dem magnetischen Material bildet den Deckel der Kapsel 8. Der erste Bereich 11 aus dem magnetischen Material zur Ausbildung des zweiten Polschuhs 7 bildet den Boden der Kapsel 9.The capsule 9 for encapsulating the second internal permanent magnet ring 3 is in a first area 11 of a magnetic material for forming the second pole piece 7 and in a second area 13 formed of a non-magnetic material. The first area 10 from the magnetic material forms the lid of the capsule 8th , The first area 11 of the magnetic material for forming the second pole piece 7 forms the bottom of the capsule 9 ,

Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung 1 zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils. Dabei zeigt die 3 nur die rechte Hälfte der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 ist entsprechend der Vorrichtung 1 der 1 oder der 2 ausgebildet, wobei sie sich in den Größen der Innenpermanentmagnetringe 2 und 3 unterscheidet. Die Höhe des ersten Innenpermanentmagnetrings 2 und die Höhe des zweiten Innenpermanentmagnetrings 3 sind derart ausgelegt, dass ein Maximum oder ein Minimum einer resultierenden Kraft-Weg-Kennlinie in der Symmetrieachse 16 des Außenpermanentmagnetrings 15 liegt.The 3 shows a schematic sectional view of a section of an embodiment of a device 1 for weight force compensation of an optical component. It shows the 3 only the right half of the device 1 , The device 1 is according to the device 1 of the 1 or the 2 formed, wherein they are in the sizes of Innenpermanentmagnetringe 2 and 3 different. The height of the first inner permanent magnet ring 2 and the height of the second inner permanent magnet ring 3 are designed such that a maximum or a minimum of a resultant force-displacement characteristic in the axis of symmetry 16 of the exterior permanent magnet ring 15 lies.

Beispielhaft ist in der 3 die Höhe des ersten Innenpermanentmagnetrings 2 größer als die Höhe des zweiten Innenpermanentmagnetrings 3.Is exemplary in the 3 the height of the first inner permanent magnet ring 2 greater than the height of the second inner permanent magnet ring 3 ,

In der 4 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils dargestellt.In the 4 is a schematic flow diagram of an embodiment of a method for producing a device for weight compensation of an optical component shown.

In Schritt S1 wird zumindest ein axial magnetisierter Permanentmagnetring zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises in der Vorrichtung angeordnet.In step S1, at least one axially magnetized permanent magnet ring for generating a first magnetic circuit is arranged in the device.

In Schritt S2 wird zumindest eine Spule zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises in der Vorrichtung angeordnet.In step S2, at least one coil for generating a second magnetic circuit is arranged in the device.

In Schritt S3 wird zumindest ein Polschuh relativ zu dem zumindest einen Permanentmagneten derart angeordnet, dass der zumindest eine Polschuh zum Führen des magnetischen Flusses des ersten magnetischen Kreises an die zumindest eine Spule geeignet ist. Beispielsweise wird der zumindest eine Polschuh auf dem zumindest einen Permanentmagneten angeordnet.In step S3, at least one pole piece is arranged relative to the at least one permanent magnet such that the at least one pole piece is suitable for guiding the magnetic flux of the first magnetic circuit to the at least one coil. For example, the at least one pole piece is arranged on the at least one permanent magnet.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Die vorgeschlagenen Materialien für die Magnete und Spulen sind lediglich beispielhaft zu verstehen.Although the present invention has been explained with reference to embodiments, it is not limited thereto, but variously modifiable. The proposed materials for the magnets and coils are merely exemplary.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Permanentmagnetpermanent magnet
33
Permanentmagnetpermanent magnet
44
SpuleKitchen sink
55
SpuleKitchen sink
66
Polschuhpole
77
Polschuhpole
88th
Kapselcapsule
99
Kapselcapsule
1010
1. Bereich1st area
1111
1. Bereich1st area
1212
2. Bereich2nd area
1313
2. Bereich2nd area
1414
Längsachselongitudinal axis
1515
AußenmagnetringOuter magnetic ring
1616
Symmetrieachseaxis of symmetry
1717
Gehäusecasing
1818
Kapselcapsule
1919
Kapselcapsule
2020
Kapselcapsule
BB
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (14)

Vorrichtung (1) zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils, mit: zumindest einem axial magnetisierten Permanentmagneten (2, 3) zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises, zumindest einer Spule (4, 5) zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises, und zumindest einem Polschuh (6, 7) zum Führen des magnetischen Flusses des ersten magnetischen Kreises an die zumindest eine Spule (4, 5).Contraption ( 1 ) for weight force compensation of an optical component, comprising: at least one axially magnetized permanent magnet ( 2 . 3 ) for generating a first magnetic circuit, at least one coil ( 4 . 5 ) for generating a second magnetic circuit, and at least one pole piece ( 6 . 7 ) for guiding the magnetic flux of the first magnetic circuit to the at least one coil ( 4 . 5 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Polschuh (6, 7) und der Permanentmagnet (2, 3) derart zueinander angeordnet sind, dass der magnetische Fluss des ersten magnetischen Kreises durch die zumindest eine Spule (4, 5) maximiert ist.Device according to claim 1, wherein the pole piece ( 6 . 7 ) and the permanent magnet ( 2 . 3 ) are arranged to each other such that the magnetic flux of the first magnetic circuit through the at least one coil ( 4 . 5 ) is maximized. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Permanentmagnet (2, 3) mit einer Kapsel (8, 9) gekapselt ist, welche in einem ersten Bereich (10, 11) aus einem magnetischen Material zur Ausbildung des Polschuhs (6, 7) gebildet ist und in einem zweiten Bereich (12, 13) aus einem nicht-magnetischen Material gebildet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the permanent magnet ( 2 . 3 ) with a capsule ( 8th . 9 ) encapsulated in a first area ( 10 . 11 ) of a magnetic material for forming the pole piece ( 6 . 7 ) and in a second area ( 12 . 13 ) is formed of a non-magnetic material. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, aufweisend: einen radial magnetisierten, zur Längsachse (14) rotationssymmetrisch angeordneten Außenpermanentmagnetring (15), eine in Richtung der Längsachse (14) oberhalb des Außenpermanentmagnetrings (15) angeordnete erste Spule (4), einen axial magnetisierten, innerhalb des Außenpermanentmagnetrings (15) und gegenüber der ersten Spule (4) angeordneten ersten Innenpermanentmagnetring (2), einen ersten Polschuh (6) zum Führen des durch den ersten Innenpermanentmagnetring (2) erzeugten magnetischen Flusses an die erste Spule (4), eine in Richtung der Längsachse (14) unterhalb des Außenpermanentmagnetrings (15) angeordnete zweite Spule (5), einen axial magnetisierten, innerhalb des Außenpermanentmagnetrings (15) und gegenüber der zweiten Spule (5) angeordneten zweiten Innenpermanentmagnetring (3), und einen zweiten Polschuh (7) zum Führen des durch den zweiten Innenpermanentmagnetring (3) erzeugten magnetischen Flusses an die zweite Spule (5).Device according to one of claims 1-3, comprising: a radially magnetized, to the longitudinal axis ( 14 ) rotationally symmetrical outer permanent magnet ring ( 15 ), one in the direction of the longitudinal axis ( 14 ) above the outer permanent magnet ring ( 15 ) arranged first coil ( 4 ), an axially magnetized, within the outer permanent magnet ring ( 15 ) and opposite the first coil ( 4 ) arranged first inner permanent magnetic ring ( 2 ), a first pole piece ( 6 ) for guiding through the first inner permanent magnet ring ( 2 ) generated magnetic flux to the first coil ( 4 ), one in the direction of the longitudinal axis ( 14 ) below the outer permanent magnet ring ( 15 ) arranged second coil ( 5 ), an axially magnetized, within the outer permanent magnet ring ( 15 ) and opposite the second coil ( 5 ) arranged second inner permanent magnet ring ( 3 ), and a second pole piece ( 7 ) for guiding through the second inner permanent magnet ring ( 3 ) generated magnetic flux to the second coil ( 5 ). Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Polschuh (6) in Längsrichtung oberhalb des ersten Innenpermanentmagnetrings (2) angeordnet ist und der zweite Polschuh (7) in Längsrichtung unterhalb des zweiten Innenpermanentmagnetrings (3) angeordnet ist.Device according to claim 4, wherein the first pole piece ( 6 ) in the longitudinal direction above the first inner permanent magnetic ring ( 2 ) and the second pole piece ( 7 ) in the longitudinal direction below the second inner permanent magnetic ring ( 3 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Mittel zum Einstellen einer Bestromung der Spule (4, 5) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 4 or 5, wherein a means for adjusting an energization of the coil ( 4 . 5 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–6, wobei ein Mittel zum Einstellen eines Abstands (B) zwischen dem ersten Innenpermanentmagnetring (2) und dem zweiten Innenpermanentmagnetring (3) vorgesehen ist.Device according to one of claims 4-6, wherein means for adjusting a distance (B) between the first inner permanent magnet ring ( 2 ) and the second inner permanent magnet ring ( 3 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Höhe des ersten Innenpermanentmagnetrings (2) und die Höhe des zweiten Innenpermanentmagnetrings (3) derart ausgelegt sind, dass ein Maximum oder ein Minimum einer resultierenden Kraft-Weg-Kennlinie in einer Symmetrieebene (16) des Außenpermanentmagnetrings (15) liegt.Device according to one of claims 1-7, wherein the height of the first inner permanent magnet ring ( 2 ) and the height of the second inner permanent magnet ring ( 3 ) are designed such that a maximum or a minimum of a resultant force-displacement characteristic in a plane of symmetry ( 16 ) of the external permanent magnet ring ( 15 ) lies. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der zumindest eine Permanentmagnet (2, 3) und die zumindest eine Spule (4, 5) derart ausgelegt sind, dass eine durch den ersten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil zumindest zwanzig mal höher, insbesondere zumindest fünfzig mal höher, als eine durch den zweiten magnetischen Kreis erzeugte Kraft auf das optische Bauteil ist.Device according to one of claims 1-8, wherein the at least one permanent magnet ( 2 . 3 ) and the at least one coil ( 4 . 5 ) are designed such that a force generated by the first magnetic circuit on the optical component is at least twenty times higher, in particular at least fifty times higher, than a force generated by the second magnetic circuit force on the optical component. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der Polschuh (6, 7) aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus einer Eisen-Kobalt-Legierung oder aus einem magnetisch leitfähigen Stahl, ist.Device according to one of claims 1-9, wherein the pole piece ( 6 . 7 ) is made of a soft magnetic material, in particular of an iron-cobalt alloy or of a magnetically conductive steel. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Permanentmagnet (2, 3) aus Seltenen-Erden-Materialien hergestellt ist.Device according to one of claims 1 to 10, wherein the permanent magnet ( 2 . 3 ) is made of rare earth materials. Aktuator zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils, mit zumindest einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Actuator for weight compensation of an optical component, comprising at least one device ( 1 ) according to one of claims 1 to 11. Lithographievorrichtung mit zumindest einem Aktuator nach Anspruch 12.Lithographic apparatus with at least one actuator according to claim 12. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Gewichtskraftkompensation eines optischen Bauteils, mit den Schritten: Anordnen zumindest eines axial magnetisierten Permanentmagnetrings zur Erzeugung eines ersten magnetischen Kreises in der Vorrichtung, Anordnen zumindest einer Spule zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Kreises in der Vorrichtung, Anordnen zumindest eines Polschuhs relativ zu dem zumindest einen Permanentmagneten derart, dass der zumindest eine Polschuh den magnetischen Fluss des ersten magnetischen Kreises an die zumindest eine Spule führt.Method for producing a device for weight compensation of an optical component, comprising the steps: Arranging at least one axially magnetized permanent magnet ring for generating a first magnetic circuit in the device, Arranging at least one coil for generating a second magnetic circuit in the device, Arranging at least one pole piece relative to the at least one permanent magnet such that the at least one pole piece leads the magnetic flux of the first magnetic circuit to the at least one coil.
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