DE102015211474A1

DE102015211474A1 - ACTUATOR DEVICE FOR A LITHOGRAPHIC SYSTEM AND LITHOGRAPHIC SYSTEM

Info

Publication number: DE102015211474A1
Application number: DE102015211474.0A
Authority: DE
Inventors: Jasper Wesselingh; Stefan Troeger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-07-07

Abstract

Es wird eine Aktorvorrichtung (200) für ein optisches Element (M6) für eine Lithographieanlage (100) offenbart, die einen Lorentz-Aktor (300) zum Bereitstellen einer dynamischen Kraft, und einen Reluktanz-Aktor (500) zum Bereitstellen einer quasistatischen Kraft aufweist.An actuator device (200) for an optical element (M6) for a lithography system (100) is disclosed which includes a Lorentz actuator (300) for providing a dynamic force, and a reluctance actuator (500) for providing a quasistatic force ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung für ein optisches Element für eine Lithographieanlage und eine Lithographieanlage.The present invention relates to an actuator device for an optical element for a lithography system and a lithography system.

Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits. The microlithography process is performed with a lithography system having an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by means of the illumination system is projected by the projection system onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system in order to project the mask structure onto the photosensitive layer Transfer coating of the substrate.

Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von – wie bisher – brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden. Driven by the quest for ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed which use light with a wavelength in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. In such EUV lithography equipment, because of the high absorption of most materials of light of this wavelength, reflective optics, that is, mirrors, must be used instead of - as before - refractive optics, that is, lenses.

Die Spiegel können z. B. an einem Tragrahmen (Engl.: force frame) befestigt und wenigstens teilweise manipulierbar ausgestaltet sein, um eine Bewegung eines jeweiligen Spiegels in bis zu sechs Freiheitsgraden und damit eine hochgenaue Positionierung der Spiegel zueinander, insbesondere im pm-Bereich, zu ermöglichen. Somit können etwa im Betrieb der Lithographieanlage auftretende Änderungen der optischen Eigenschaften, z. B. infolge von thermischen Einflüssen, kompensiert werden.The mirrors can z. B. on a support frame (English: force frame) and at least partially designed to be manipulated to allow movement of a respective mirror in up to six degrees of freedom and thus a highly accurate positioning of the mirror to each other, especially in the pm range. Thus, occurring during operation of the lithographic system changes in the optical properties, eg. B. due to thermal influences, be compensated.

Zur Halterung der Spiegel an dem Tragrahmen werden üblicherweise Gewichtskraftkompensationseinrichtungen auf Basis von Permanentmagneten (Engl.: magnetic gravity compensators) eingesetzt, wie beispielsweise in der DE 10 2011 088 735 A1 beschrieben. Eine solche Gewichtskraftkompensationseinrichtung umfasst beispielsweise ein mit dem Tragrahmen gekoppeltes Gehäuse und ein gegenüber dem Gehäuse bewegliches, mit dem Spiegel gekoppeltes Halteelement. An dem Halteelement sind beispielsweise zwei Ringmagnete (Permanentmagnete) befestigt, welche mit einem an dem Gehäuse angeordneten Ringmagnet (Permanentmagnet) zusammen eine Kompensationskraft in vertikaler Richtung erzeugen. Die Kompensationskraft wirkt der Gewichtskraft des Spiegels entgegen, und entspricht dieser im Wesentlichen betragsmäßig. For holding the mirrors on the support frame usually weight force compensation means based on permanent magnets (Engl.: Magnetic gravity compensators) are used, such as in the DE 10 2011 088 735 A1 described. Such a weight-force compensation device comprises, for example, a housing coupled to the support frame and a holding element movable relative to the housing and coupled to the mirror. Two ring magnets (permanent magnets), for example, which together with a ring magnet (permanent magnet) arranged on the housing together generate a compensation force in the vertical direction, are fastened to the holding element. The compensation force counteracts the weight of the mirror, and corresponds to this substantially in terms of magnitude.

Aktiv gesteuert kann die Bewegung eines jeweiligen Spiegels – insbesondere auch in vertikaler Richtung – dagegen über sog. Lorentz-Aktoren werden. Der Nachteil der Lorentz-Aktoren ist, dass sie eine relativ niedrige Kraftdichte aufweisen. Deswegen erzeugen Lorentz-Aktoren relativ viel Wärme. Da sich die Aktoren in der Nähe des Spiegels befinden, den sie positionieren und/oder ausrichten, kann sich die Wärme negativ auf die optischen Eigenschaften des Spiegels auswirken.Actively controlled, the movement of a respective mirror - in particular in the vertical direction - on the other hand, over so-called. Lorentz actuators. The disadvantage of the Lorentz actuators is that they have a relatively low power density. That's why Lorentz actuators generate a lot of heat. Because the actuators are near the mirror they are positioning and / or aligning, the heat may adversely affect the optical properties of the mirror.

Alternativ wird die Bewegung eines jeweiligen Spiegels über Reluktanz-Aktoren gesteuert. Ein Nachteil des Reluktanz-Aktors ist die negative Steifigkeit zwischen dem beweglichen Element des Reluktanz-Aktors und dem Stator. Ein weiterer Nachteil des Reluktanz-Aktors ist die Hysterese in der Beziehung zwischen Kraft und Stromstärke. Ein dritter Nachteil ist, dass ein Reluktanz-Aktor normalerweise eine größere Verzögerung aufweist, die durch Wirbelströme verursacht wird, da eine Spule um einen leitenden Eisenkern gewickelt wird.Alternatively, the movement of a respective mirror is controlled via reluctance actuators. A disadvantage of the reluctance actuator is the negative stiffness between the movable element of the reluctance actuator and the stator. Another disadvantage of the reluctance actuator is the hysteresis in the relationship between force and current. A third disadvantage is that a reluctance actuator normally has a greater delay caused by eddy currents because a coil is wound around a conductive iron core.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Aktorvorrichtung bereitzustellen, die einen niedrigen Leistungsverbrauch für relativ große quasistatische Kräfte und eine relativ schnelle Reaktionszeit für relativ kleine dynamische Kräfte bereitstellt. Quasistatisch sind Kraftänderungen dann, wenn sie sich in Bezug auf die Zeitkonstanten der Kraftänderung mit der Stromänderung jedes beteiligten Aktors mit deutlich größerer Zeitkonstante ändern. Dynamisch sind Kraftänderungen dann, wenn sie sich in Bezug auf die Zeitkonstanten der Kraftänderung mit der Stromänderung jedes beteiligten Aktors mit annähernd gleicher bzw. kleinerer Zeitkonstante ändern. Es ist eine weitere Aufgabe eine verbesserte Lithographieanlage mit einer solchen Aktorvorrichtung bereitzustellen.Against this background, an object of the present invention is to provide an improved actuator device that provides low power consumption for relatively large quasi-static forces and a relatively fast response time for relatively small dynamic forces. Force changes are quasistatic if they change with respect to the time constants of the force change with the current change of each actor involved with a much larger time constant. Force changes are dynamic if they change with respect to the time constants of the force change with the current change of each actuator involved with approximately the same or smaller time constant. It is a further object to provide an improved lithography system with such an actuator device.

Demgemäß wird eine Aktorvorrichtung für ein optisches Element für eine Lithographieanlage bereitgestellt, die einen Lorentz-Aktor zum Bereitstellen einer dynamischen Kraft, und einen Reluktanz-Aktor zum Bereitstellen einer quasistatischen Kraft aufweist.Accordingly, an actuator device for an optical element for a lithography system is provided having a Lorentz actuator for providing a dynamic force, and a reluctance actuator for providing a quasistatic force.

Dadurch, dass die Aktorvorrichtung einen Reluktanz-Aktor aufweist, kann der Stromverbrauch zum Bereitstellen einer quasistatischen Kraft gering gehalten werden. Vorteilhafterweise erwärmt sich die Aktorvorrichtung dann nicht oder nur geringfügig. Damit kann ein negativer thermischer Effekt auf die Spiegel der Lithographieanlage vermieden werden.Due to the fact that the actuator device has a reluctance actuator, the power consumption for providing a quasistatic force can be kept low. Advantageously, the actuator device then does not heat up or only slightly. Thus, a negative thermal effect on the mirrors of the lithography system can be avoided.

Dadurch, dass die Aktorvorrichtung einen Lorentz-Aktor aufweist, kann die Reaktionszeit der Aktorvorrichtung zum Bereitstellen einer dynamischen Kraft gering gehalten werden.Due to the fact that the actuator device has a Lorentz actuator, the reaction time of the Actuator device for providing a dynamic force can be kept low.

Die Gewichtskraft eines Spiegels kann durch Permanentmagnete kompensiert werden. Kommt es zu einer Änderung der Magnetkraft dieser Permanentmagnete, z.B. aufgrund von Alterung oder anderer langsamer Prozesse, dann muss diese Änderung ausgeglichen werden. Solche langsamen Änderungen im Bereich von Minuten, Stunden, Wochen, Monaten oder Jahren laufen quasistatisch ab. Die Aktorvorrichtung kann diese Änderungen kompensieren, indem sie eine quasistatische Kraft bereitstellt.The weight of a mirror can be compensated by permanent magnets. If there is a change in the magnetic force of these permanent magnets, e.g. due to aging or other slow processes, this change needs to be compensated. Such slow changes in the range of minutes, hours, weeks, months or years are quasistatic. The actuator device can compensate for these changes by providing a quasistatic force.

Wenn die Aktorvorrichtung dagegen auf veränderte Belichtungsbedingungen oder andere dynamische Prozesse innerhalb der Lithographieanlage reagieren muss, dann sind schnelle Reaktionszeiten der Aktorvorrichtung gefragt. Dynamische Stellkräfte umfassen einen Bereich von ca. 1 Hz bis 5 kHz. Dies entspricht einem Zeitbereich von ca. 1 s bis 0.2 ms. Die Aktorvorrichtung kann diese schnelle Reaktionszeit erreichen, indem sie eine dynamische Kraft bereitstellt.On the other hand, if the actuator device has to react to changed exposure conditions or other dynamic processes within the lithography system, then fast response times of the actuator device are required. Dynamic control forces cover a range of approximately 1 Hz to 5 kHz. This corresponds to a time range of approx. 1 s to 0.2 ms. The actuator device can achieve this fast response time by providing a dynamic force.

Gemäß einer Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner ein bewegliches Element zum Übertragen der dynamischen und/oder quasistatischen Kraft auf das optische Element auf, wobei das bewegliche Element sowohl ein Bauteil des Lorentz-Aktors als auch ein Bauteil des Reluktanz-Aktors ist. Dadurch, dass die Aktorvorrichtung eine Kombination aus einem Lorentz-Aktor und einem Reluktanz-Aktor ist, werden manche Bauteile der Aktorvorrichtung, wie z.B. das bewegliche Element, sowohl für den Lorentz-Aktor als auch für den Reluktanz-Aktor verwendet.According to an embodiment of the actuator device, this further comprises a movable element for transmitting the dynamic and / or quasistatic force to the optical element, wherein the movable element is both a component of the Lorentz actuator and a component of the reluctance actuator. By virtue of the fact that the actuator device is a combination of a Lorentz actuator and a reluctance actuator, some components of the actuator device, such as e.g. the movable element, used both for the Lorentz actuator and for the reluctance actuator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist das bewegliche Element ein ferromagnetisches Material, insbesondere Eisen, auf. Dadurch kann das bewegliche Element in einem Magnetfeld magnetisiert werden.According to a further embodiment of the actuator device, the movable element comprises a ferromagnetic material, in particular iron. As a result, the movable element can be magnetized in a magnetic field.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Permanentmagneten zum Ausüben einer Reluktanzkraft auf das bewegliche Element auf, wobei der Permanentmagnet sowohl ein Bauteil des Lorentz-Aktors als auch ein Bauteil des Reluktanz-Aktors ist. Dadurch, dass die Aktorvorrichtung eine Kombination aus einem Lorentz-Aktor und einem Reluktanz-Aktor ist, werden manche Bauteile der Aktorvorrichtung, wie z.B. der Permanentmagnet, sowohl für den Lorentz-Aktor als auch für den Reluktanz-Aktor verwendet. Alternativ könnte das statische Magnetfeld des Permanentmagneten auch über eine oder mehrere Reluktanz-Spulen oder über einen Elektromagneten erzeugt werden. In diesem Fall weist die Aktorvorrichtung die eine oder mehrere Reluktanz-Spulen und/oder den Elektromagneten auf. According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a permanent magnet for applying a reluctance force to the movable member, wherein the permanent magnet is both a component of the Lorentz actuator and a component of the reluctance actuator. By virtue of the fact that the actuator device is a combination of a Lorentz actuator and a reluctance actuator, some components of the actuator device, such as e.g. the permanent magnet, used both for the Lorentz actuator and for the reluctance actuator. Alternatively, the static magnetic field of the permanent magnet could also be generated via one or more reluctance coils or via an electromagnet. In this case, the actuator device has the one or more reluctance coils and / or the electromagnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist der Lorentz-Aktor zumindest eine Lorentz-Spule auf, um eine durch die Lorentzkraft verursachte Reaktionskraft auf das bewegliche Element auszuüben. Vorteilhafterweise können mit dem Lorentz-Aktor schnelle Reaktionszeiten der Aktorvorrichtung erreicht werden.According to a further embodiment of the actuator device, the Lorentz actuator has at least one Lorentz coil in order to exert a reaction force caused by the Lorentz force on the movable element. Advantageously, fast reaction times of the actuator device can be achieved with the Lorentz actuator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung umschließt die zumindest eine Lorentz-Spule das bewegliche Element. Damit befindet sich die Lorentz-Spule vollständig im Magnetfeld, dass das bewegliche Element durchläuft.According to a further embodiment of the actuator device, the at least one Lorentz coil encloses the movable element. Thus, the Lorentz coil is completely in the magnetic field that passes through the movable element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist der Reluktanz-Aktor zumindest eine Reluktanz-Spule zum Ausüben einer Reluktanzkraft auf das bewegliche Element auf. Vorteilhafterweise weist der Reluktanz-Aktor eine um den Faktor zehn höhere Kraftdichte als der Lorentz-Aktor auf.According to a further embodiment of the actuator device, the reluctance actuator has at least one reluctance coil for exerting a reluctance force on the movable element. Advantageously, the reluctance actuator has a ten times higher force density than the Lorentz actuator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist der Reluktanz-Aktor zwei Reluktanz-Spulen auf, welche auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann das bewegliche Element dann geeignet im Magnetfeld des Reluktanz-Aktors positioniert werden.According to a further embodiment of the actuator device, the reluctance actuator has two reluctance coils, which are arranged on two opposite sides of the permanent magnet. Advantageously, the movable element can then be suitably positioned in the magnetic field of the reluctance actuator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Positionssensor zum Detektieren einer Position des beweglichen Elements auf. Über die Position des beweglichen Elements lässt sich bestimmen, wie der Lorentz-Aktor und der Reluktanz-Aktor der Aktorvorrichtung anzusteuern sind.According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a position sensor for detecting a position of the movable element. The position of the movable element can be used to determine how the Lorentz actuator and the reluctance actuator of the actuator device are to be controlled.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner eine Steuereinrichtung zum Bestromen der Spulen in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements auf. Die Steuereinrichtung berechnet aus der Position des beweglichen Elements und/oder der gewünschten Kraft, die mittels der Aktorvorrichtung auf den Spiegel ausgeübt werden soll, wie die zumindest eine Lorentz-Spule und/oder die zumindest eine Reluktanz-Spule bestromt werden soll.According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a control device for energizing the coils in dependence on the position of the movable element. The control device calculates from the position of the movable element and / or the desired force, which is to be exerted on the mirror by means of the actuator device, how the at least one Lorentz coil and / or the at least one reluctance coil is to be energized.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung ist die Steuereinrichtung geeignet, die zumindest eine Lorentz-Spule und die zumindest eine Reluktanz-Spule separat zu bestromen. Vorteilhafterweise kann die Steuereinrichtung entscheiden, ob eine quasistatische Kraft oder eine dynamische Kraft von der Aktorvorrichtung zu erbringen ist. Je nach dem Ergebnis wird die Bestromung zwischen der zumindest einen Lorentz-Spule und der zumindest einen Reluktanz-Spule aufgeteilt. According to a further embodiment of the actuator device, the control device is suitable for energizing the at least one Lorentz coil and the at least one reluctance coil separately. Advantageously, the control device can decide whether a quasi-static force or a dynamic force is to be provided by the actuator device. Depending on the result, the current is between the at least one Lorentz coil and the at least one reluctance coil split.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Kondensator auf, der mit der zumindest eine Lorentz-Spule in Reihe geschaltet ist, wobei die Steuereinrichtung geeignet ist, die zumindest eine Lorentz-Spule und die zumindest eine Reluktanz-Spule in einer Parallelschaltung zu bestromen.According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a capacitor which is connected in series with the at least one Lorentz coil, wherein the control device is adapted to energize the at least one Lorentz coil and the at least one reluctance coil in a parallel circuit ,

Mittels des Kondensators wird ein Hochpassfilter erzielt. Dadurch wird sichergestellt, dass die quasistatischen Anteile der Bestromung keinen Strom durch die Lorentz-Spule bewirken.By means of the capacitor, a high-pass filter is achieved. This ensures that the quasi-static components of the current supply do not cause any current through the Lorentz coil.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung ist die Steuereinrichtung geeignet, eine Stromstärke und/oder eine Stromrichtung der zumindest einen Reluktanz-Spule zu ändern, um eine von der Lorentz-Spule verursachte Reluktanzkraft, welche auf das bewegliche Element wirkt, zu kompensieren. Vorteilhafterweise werden lediglich die Einstellungen der Stromstärke und/oder der Stromrichtung bei der Steuereinrichtung geändert. According to a further embodiment of the actuator device, the control device is suitable for changing a current intensity and / or a current direction of the at least one reluctance coil in order to compensate for a reluctance force caused by the Lorentz coil, which acts on the movable element. Advantageously, only the settings of the current intensity and / or the current direction in the control device are changed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner zumindest eine Kompensations-Spule auf, um eine von der zumindest einen Lorentz-Spule verursachte Reluktanzkraft, welche auf das bewegliche Element wirkt, zu kompensieren. Dabei kann mit der zumindest einen Kompensations-Spule der von der Lorentz-Spule erzeugte magnetische Fluss im beweglichen Element kompensiert werden, so dass dadurch keine Reluktanzkraft entsteht. Vorteilhafterweise bewirkt die Lorentz-Spule dann lediglich eine Lorentzkraft (bzw. eine durch die Lorentzkraft verursachte Reaktionskraft) auf das bewegliche Element. Dabei können die Lorentz-Spule und die Kompensations-Spule mit der jeweiligen entsprechenden Anzahl an Windungen in Serie geschalten werden oder separat mit einem jeweiligen Verstärker verbunden werden. According to a further embodiment of the actuator device, the latter also has at least one compensation coil in order to compensate for a reluctance force caused by the at least one Lorentz coil, which acts on the movable element. It can be compensated with the at least one compensation coil of the magnetic flux generated by the Lorentz coil in the movable element, so that no reluctance arises. Advantageously, the Lorentz coil then causes only a Lorentz force (or a reaction force caused by the Lorentz force) on the movable element. In this case, the Lorentz coil and the compensation coil with the respective corresponding number of turns can be connected in series or separately connected to a respective amplifier.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung sind zwei Kompensations-Spulen vorgesehen, um eine von der zumindest einen Lorentz-Spule verursachte Reluktanzkraft, welche auf das bewegliche Element wirkt, zu kompensieren. Dabei kann mit den zwei Kompensations-Spulen der von der Lorentz-Spule erzeugte magnetische Fluss im beweglichen Element kompensiert werden, so dass dadurch keine Reluktanzkraft entsteht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung sind die Kompensations-Spulen jeweils zwischen dem Permanentmagnet und einer Reluktanz-Spule angeordnet. Durch diese Anordnung kann ein für die Kompensation geeignetes Magnetfeld durch die Kompensations-Spulen aufgebaut werden.According to another embodiment of the actuator device, two compensation coils are provided to compensate for a reluctance force caused by the at least one Lorentz coil acting on the movable element. It can be compensated with the two compensation coils of the magnetic flux generated by the Lorentz coil in the movable element, so that there is no reluctance force. According to a further embodiment of the actuator device, the compensation coils are each arranged between the permanent magnet and a reluctance coil. By this arrangement, a suitable for the compensation of the magnetic field can be constructed by the compensation coils.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Stator auf, wobei der Permanentmagnet, die zumindest eine Lorentz-Spule und die zumindest eine Reluktanz-Spule mit dem Stator verbunden sind. Außer dem beweglichen Element können alle anderen Bauteile des Lorentz-Aktors und des Reluktanz-Aktors mit dem Stator verbunden sein.According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a stator, wherein the permanent magnet, the at least one Lorentz coil and the at least one reluctance coil are connected to the stator. In addition to the movable element, all other components of the Lorentz actuator and the reluctance actuator can be connected to the stator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner ein mechanisches Element auf, insbesondere eine Feder, welches mit dem beweglichen Element und dem Stator verbunden ist, zum Kompensieren einer Positionsabhängigkeit einer durch den Permanentmagneten verursachten Reluktanzkraft auf das bewegliche Element, wobei die Reluktanzkraft von einer Position des beweglichen Elements relativ zu dem Stator abhängig ist. Dabei kann die negative Steifigkeit des Reluktanz-Aktors durch die positive Steifigkeit der Feder ausgeglichen werden. Idealerweise ist die Steifigkeit der Aktorvorrichtung bei Null. In diesem Fall ist es nicht erforderlich eine Kraft aufzuwenden, um das bewegliche Element zu bewegen. Die Steifigkeit ist definiert als die Änderung der Kraft mit dem Ort. Mittels des mechanischen Elements kann die Steifigkeit der Aktorvorrichtung bei Null oder in einem Bereich zwischen –10 N/mm und +10 N/mm liegen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Verschiebungssensor zum Messen einer Verschiebung des beweglichen Elements auf. Dabei geht es um die Verschiebung von dem beweglichen Element relativ zu dem Stator. Bei der Verschiebung des beweglichen Elements können sich der Spaltabstand zwischen einer Oberseite des beweglichen Elements und dem Stator und der Spaltabstand zwischen einer Unterseite des beweglichen Elements und dem Stator ändern. Aufgrund der Steifigkeit führt eine Verschiebung des beweglichen Elements zu einer Kraftänderung auf das bewegliche Element. Die Verschiebung des beweglichen Elements, insbesondere die Veränderung der Spaltabstände wird mittels des Verschiebungssensors vermessen. Aus der Verschiebung des beweglichen Elements kann die Kraftänderung auf das bewegliche Element vorhergesagt werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung der entsprechenden Spulen kann die Kraftänderung kompensiert werden, so dass eine Null-Steifigkeit entsteht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner einen Hall-Sensor zum Messen eines gesamten magnetischen Flusses in einem Spalt auf, wobei sich der gesamte magnetische Fluss aus einem durch den Permanentmagnet verursachten magnetischen Fluss, einen durch den Lorentz-Aktor verursachten magnetischen Fluss und einen durch den Reluktanz-Aktor verursachten magnetischen Fluss zusammensetzt. Der Hall-Sensor kann dazu beitragen, die Steifigkeit und nichtlineare Effekte (Hysterese) des Reluktanz-Aktors zu kompensieren. Der magnetische Fluss in den einzelnen Spalten zwischen dem beweglichen Element und dem Stator ändert sich je nach den einzelnen Spaltbreiten, also je nachdem wie das bewegliche Element zum Stator positioniert ist. Diese Änderung des magnetischen Flusses führt zu einer Kraftänderung auf das bewegliche Element. Wird der magnetische Fluss mit dem Hall-Sensor gemessen, kann mit einer oder mehreren der Reluktanz-Spulen der Änderung des magnetischen Flusses entgegengewirkt werden. Dazu ist eine Steuervorrichtung mit dem Hall-Sensor und der einen oder den mehreren Reluktanz-Spulen verbunden. Damit kann eine Null-Steifigkeit der Aktorvorrichtung realisiert werden. Da die Hysterese des Reluktanz-Aktors im Verhalten von Strom zu magnetischem Fluss auftritt, kann durch die Messung des magnetischen Flusses auch die Hysterese kompensiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung weist diese ferner ein weiteres bewegliches Element und eine weitere Lorentz-Spule mit einer zur zumindest einen Lorentz-Spule unterschiedlichen Stromrichtung zum Ausgleichen einer Reaktionskraft des beweglichen Elements auf den Stator auf. Vorteilhafterweise kommt es dadurch beim Einsatz der Aktorvorrichtung nicht zu unerwünschten Bewegungen oder Vibrationen des Stators.According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a mechanical element, in particular a spring, which is connected to the movable element and the stator, for compensating a positional dependence of a reluctance force caused by the permanent magnet on the movable element, wherein the reluctance force from a position of the movable element relative to the stator is dependent. In this case, the negative stiffness of the reluctance actuator can be compensated by the positive stiffness of the spring. Ideally, the stiffness of the actuator device is at zero. In this case, it is not necessary to use a force to move the movable member. The stiffness is defined as the change of force with the location. By means of the mechanical element, the rigidity of the actuator device can be zero or in a range between -10 N / mm and +10 N / mm. According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a displacement sensor for measuring a displacement of the movable element. It is about the displacement of the movable element relative to the stator. Upon displacement of the movable member, the gap distance between an upper surface of the movable member and the stator and the gap distance between a lower surface of the movable member and the stator may change. Due to the rigidity, a displacement of the movable element leads to a force change on the movable element. The displacement of the movable element, in particular the change in the gap distances is measured by means of the displacement sensor. From the displacement of the movable element, the force change on the movable element can be predicted. By a corresponding control of the corresponding coils, the force change can be compensated, so that a zero stiffness arises. According to a further embodiment of the actuator device, it further comprises a Hall sensor for measuring a total magnetic flux in a gap, wherein the total magnetic flux of a caused by the permanent magnet magnetic flux, caused by the Lorentz actuator magnetic flux and a composed by the reluctance actuator caused magnetic flux. The Hall sensor can help to compensate for the stiffness and non-linear effects (hysteresis) of the reluctance actuator. Of the Magnetic flux in the individual gaps between the movable element and the stator changes according to the individual gap widths, ie depending on how the movable element is positioned to the stator. This change in the magnetic flux leads to a force change on the movable element. If the magnetic flux is measured with the Hall sensor, one or more of the reluctance coils can be used to counteract the change in the magnetic flux. For this purpose, a control device is connected to the Hall sensor and the one or more reluctance coils. Thus, a zero stiffness of the actuator device can be realized. Since the hysteresis of the reluctance actuator in the behavior of current to magnetic flux occurs, the measurement of the magnetic flux and the hysteresis can be compensated. According to a further embodiment of the actuator device, this further comprises a further movable element and a further Lorentz coil with a current direction different from the at least one Lorentz coil for compensating a reaction force of the movable element on the stator. Advantageously, this does not lead to unwanted movements or vibrations of the stator when using the actuator device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung sind die zumindest eine Lorentz-Spule und die weitere Lorentz-Spule in Reihe geschaltet. Dadurch kann die Anzahl der Kabel reduziert und somit der Aufbau der Aktorvorrichtung vereinfacht werden.According to a further embodiment of the actuator device, the at least one Lorentz coil and the further Lorentz coil are connected in series. Thereby, the number of cables can be reduced and thus the structure of the actuator device can be simplified.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung ist die Aktorvorrichtung rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse ausgebildet. Dabei können alle Bauelemente der Aktorvorrichtung rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Insbesondere kann der Permanentmagnet als Permanentmagnetring ausgebildet sein. Weiter können insbesondere alle Spulen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. According to a further embodiment of the actuator device, the actuator device is rotationally symmetrical about an axis of symmetry. In this case, all the components of the actuator device can be rotationally symmetrical. In particular, the permanent magnet may be formed as a permanent magnet ring. Further, in particular all coils can be rotationally symmetrical.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung ist das optische Element ein Spiegel oder eine Linse.According to a further embodiment of the actuator device, the optical element is a mirror or a lens.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung umfasst diese eine Gewichtskraftkompensationseinrichtung zum Bereitstellen einer Kompensationskraft zur Kompensation der Gewichtskraft des optischen Elements, wobei die Gewichtskraftkompensationseinrichtung mehrere Permanentmagnete aufweist. Vorteilhafterweise kann durch die Gewichtskraftkompensationseinrichtung schon ein Großteil der Gewichtskraft kompensiert werden.According to a further embodiment of the actuator device, the latter comprises a weight force compensation device for providing a compensation force for compensating the weight force of the optical element, wherein the weight force compensation device has a plurality of permanent magnets. Advantageously, can be compensated by the weight force compensation device already a large part of the weight.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktorvorrichtung setzt sich die von der Aktorvorrichtung auf das optische Element insgesamt aufgebrachte Kraft aus der von dem Lorentz-Aktor bereitgestellten dynamischen Kraft, der von dem Reluktanz-Aktor bereitgestellten quasistatischen Kraft sowie der von der Gewichtskraftkompensationseinrichtung erzeugten Kompensationskraft zusammen, wobei die Gewichtskraftkompensationseinrichtung zwischen 80 und 100 %, bevorzugt zwischen 85 und 95 %, der insgesamt aufgebrachten Kraft der Aktorvorrichtung bereitstellt. Dabei kann sich die erzeugte Kraft der Aktorvorrichtung wie folgt zusammensetzen: 90 % der Kraft durch die Gewichtskraftkompensationseinrichtung, 9 % quasistatische Kraft durch den Reluktanz-Aktor und 1 % dynamische Kraft durch den Lorentz-Aktor.According to a further embodiment of the actuator device, the force applied to the optical element by the actuator device is composed of the dynamic force provided by the Lorentz actuator, the quasi-static force provided by the reluctance actuator, and the compensating force generated by the weight compensator Weight compensation device between 80 and 100%, preferably between 85 and 95%, the total applied force of the actuator device provides. The generated force of the actuator device can be composed as follows: 90% of the force by the weight force compensation device, 9% quasi-static force by the reluctance actuator and 1% dynamic force by the Lorentz actuator.

Weiter wird ein Spiegel mit einer Aktorvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt.Further, a mirror is provided with an actuator device as described above.

Ferner wird eine Lithographieanlage, insbesondere EUV- oder DUV-Lithographieanlage, mit einem Spiegel oder mit einer Aktorvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt. EUV steht für „extreme ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. DUV steht für „deep ultraviolet“ und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm.Furthermore, a lithography system, in particular EUV or DUV lithography system, with a mirror or with an actuator device, as described above, is provided. EUV stands for "extreme ultraviolet" and denotes a working light wavelength between 0.1 and 30 nm. DUV stands for "deep ultraviolet" and denotes a working light wavelength between 30 and 250 nm.

Die für die vorgeschlagene Aktorvorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für den vorgeschlagenen Spiegel und die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend.The embodiments and features described for the proposed actuator device apply correspondingly to the proposed mirror and the proposed lithography system.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.Further advantageous embodiments and aspects 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 preferred embodiments with reference to the attached figures.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage; 1A shows a schematic view of an EUV lithography system;

1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage; 1B shows a schematic view of a DUV lithography system;

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spiegels M6 aus 1A; 2 shows a perspective view of the mirror M6 1A ;

3 zeigt eine Schnittansicht eines Lorentz-Aktors; 3 shows a sectional view of a Lorentz actuator;

4 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Lorentz-Aktors; 4 shows a sectional view of another Lorentz actuator;

5 zeigt eine Schnittansicht eines Reluktanz-Aktors; 5 shows a sectional view of a reluctance actuator;

6 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 6 shows a sectional view of an actuator device according to an embodiment;

7 zeigt ein Steuerschema für die Aktorvorrichtung aus 6; 7 shows a control scheme for the actuator device 6 ;

8 zeigt die Schnittansicht der Aktorvorrichtung aus 6 mit unterschiedlicher Stromrichtung der Reluktanz-Spulen; 8th shows the sectional view of the actuator device 6 with different current direction of the reluctance coils;

9 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 9 shows a sectional view of an actuator device according to another embodiment;

10 zeigt ein Schaltungsschema für eine Aktorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 10 shows a circuit diagram for an actuator device according to another embodiment;

11 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und 11 shows a sectional view of an actuator device according to another embodiment; and

12 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 12 shows a sectional view of an actuator device according to another embodiment.

Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.Unless otherwise indicated, like reference numerals in the figures denote like or functionally identical elements. It should also be noted that the illustrations in the figures are not necessarily to scale.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein. 1A shows a schematic view of an EUV lithography system 100A which is a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104 includes. EUV stands for "extreme ultraviolet" (Engl.: Extreme ultraviolet, EUV) and refers to a working light wavelength between 0.1 and 30 nm. The beam shaping and illumination system 102 and the projection system 104 are each provided in a vacuum housing, wherein each vacuum housing is evacuated by means of an evacuation device, not shown. The vacuum housings are surrounded by a machine room, not shown, in which the drive devices are provided for the mechanical method or adjustment of the optical elements. Furthermore, electrical controls and the like may be provided in this engine room.

Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder ein Synchrotron vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletten Bereich), also z.B. im Wellenlängenbereich von 0,1 nm bis 30 nm aussenden. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind. The EUV lithography system 100A has an EUV light source 106A on. As an EUV light source 106A For example, a plasma source or a synchrotron can be provided, which radiation 108A in the EUV range (extreme ultraviolet range), ie in the wavelength range from 0.1 nm to 30 nm, for example. In the beam-forming and lighting system 102 becomes the EUV radiation 108A bundled and the desired operating wavelength from the EUV radiation 108A filtered out. The from the EUV light source 106A generated EUV radiation 108A has a relatively low transmissivity by air, which is why the beam guiding spaces in the beam-forming and lighting system 102 and in the projection system 104 are evacuated.

Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf die Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 136 auf die Photomaske gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird. This in 1A illustrated beam shaping and illumination system 102 has five mirrors 110 . 112 . 114 . 116 . 118 on. After passing through the beam shaping and lighting system 102 becomes the EUV radiation 108A on the photomask (English: reticle) 120 directed. The photomask 120 is also designed as a reflective optical element and can be outside the systems 102 . 104 be arranged. Next, the EUV radiation 108A by means of a mirror 136 be directed to the photomask. The photomask 120 has a structure which, by means of the projection system 104 reduced to a wafer 122 or the like is mapped.

Das Projektionssystem 104 weist sechs Spiegel M1–M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 122 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1–M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 124 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. The projection system 104 has six mirrors M1-M6 for imaging the photomask 120 on the wafer 122 on. In this case, individual mirrors M1-M6 of the projection system 104 symmetrical to the optical axis 124 of the projection system 104 be arranged. It should be noted that the number of mirrors of the EUV lithography system 100A is not limited to the number shown. It can also be provided more or less mirror. Furthermore, the mirrors are usually curved at the front for beam shaping.

1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind von einem nicht näher dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem die Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren bzw. Einstellen der optischen Elemente vorgesehen sind. Die DUV-Lithographieanlage 100B weist ferner eine Steuereinrichtung 126 zum Steuern verschiedener Komponenten der DUV-Lithographieanlage 100B auf. Dabei ist die Steuereinrichtung 126 mit dem Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102, einer DUV-Lichtquelle 106B, einer Halterung 128 der Photomaske 120 (Engl.: reticle stage) und einer Halterung 130 des Wafers 122 (Engl.: wafer stage) verbunden. 1B shows a schematic view of a DUV lithography system 100B which is a beam shaping and illumination system 102 and a projection system 104 includes. DUV stands for "deep ultraviolet" (English: deep ultraviolet, DUV) and refers to a wavelength of working light between 30 and 250 nm. The beam shaping and illumination system 102 and the projection system 104 are surrounded by a machine room, not shown, in which the drive devices are provided for the mechanical method or adjustment of the optical elements. The DUV lithography system 100B also has a control device 126 for controlling various components of the DUV lithography system 100B on. In this case, the control device 126 with the beam shaping and illumination system 102 , a DUV light source 106B , a holder 128 the photomask 120 (English: reticle stage) and a holder 130 of the wafer 122 (Engl .: wafer stage) connected.

Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei 193 nm emittiert. The DUV lithography system 100B has a DUV light source 106B on. As a DUV light source 106B For example, an ArF excimer laser can be provided, which radiation 108B emitted in the DUV range at 193 nm.

Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 122 oder dergleichen abgebildet wird.This in 1B illustrated beam shaping and illumination system 102 directs the DUV radiation 108B on a photomask 120 , The photomask 120 is designed as a transmissive optical element and can be outside the systems 102 . 104 be arranged. The photomask 120 has a structure which, by means of the projection system 104 reduced to a wafer 122 or the like is mapped.

Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 132 und/oder Spiegel 134 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 122 auf. Dabei können einzelne Linsen 132 und/oder Spiegel 134 des Projektionssystems 104 symmetrisch zur optischen Achse 124 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Insbesondere weist das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 der DUV-Lithographieanlage 100B mehrere Linsen und/oder Spiegel auf. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.The projection system 104 has several lenses 132 and / or mirrors 134 for imaging the photomask 120 on the wafer 122 on. This can be individual lenses 132 and / or mirrors 134 of the projection system 104 symmetrical to the optical axis 124 of the projection system 104 be arranged. It should be noted that the number of lenses and mirrors of the DUV lithography system 100B is not limited to the number shown. There may also be more or fewer lenses and / or mirrors. In particular, the beamforming and illumination system 102 the DUV lithography system 100B several lenses and / or mirrors. Furthermore, the mirrors are usually curved at the front for beam shaping.

Eine Aktorvorrichtung 200 für einen Spiegel wird nachfolgend beispielhaft für den Spiegel M6 der EUV-Lithographieanlage 100A beschrieben. Die Aktorvorrichtung 200 kann jedoch bei allen optischen Elementen der EUV-Lithographieanlage 100A oder der DUV-Lithographieanlage 100B eingesetzt werden. Die Aktorvorrichtung 200 kann also auch für andere Bauteile einer Lithographieanlage 100 als Spiegel vorgesehen werden. Dies betrifft insbesondere Linsen 132, die Halterung der Photomaske 120 oder die Halterung des Wafers 122.An actuator device 200 for a mirror is exemplified below for the mirror M6 of the EUV lithography system 100A described. The actuator device 200 However, it can be used with all optical elements of the EUV lithography system 100A or the DUV lithography system 100B be used. The actuator device 200 can therefore also for other components of a lithography system 100 be provided as a mirror. This applies especially to lenses 132 , the holder of the photomask 120 or the holder of the wafer 122 ,

2 zeigt eine stark schematisierte, perspektivische Ansicht des Spiegels M6 aus 1A. Der Spiegel M6 weist drei Aktorvorrichtungen 200 an seiner Rückseite 202 auf. Eine jeweilige Aktorvorrichtung 200 kann ein Rohr 204 und ein Gehäuse 206 umfassen. Dabei ist das Rohr 204 innerhalb des Gehäuses 206 angeordnet. Das Rohr 204 überträgt die Kraft der Aktorvorrichtung 200 auf den Spiegel M6. Das Gehäuse 206 ist an einem nicht gezeigten Tragrahmen der Lithographieanlage 100 befestigt. 2 shows a highly schematic, perspective view of the mirror M6 1A , The mirror M6 has three actuator devices 200 at its back 202 on. A respective actuator device 200 can a pipe 204 and a housing 206 include. Here is the tube 204 inside the case 206 arranged. The pipe 204 transfers the force of the actuator device 200 on the mirror M6. The housing 206 is on a support frame, not shown, of the lithographic system 100 attached.

3 zeigt eine Schnittansicht eines Lorentz-Aktors 300. Der Lorentz-Aktor 300 ist rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse 302 ausgebildet. Weiter umfasst der Lorentz-Aktor 300 ein Eisenelement 304, einen Permanentmagnet 306, der als Permanentmagnetring 308 ausgebildet ist, und eine Lorentz-Spule 310. Das Eisenelement 304 und der Permanentmagnetring 308 sind fest miteinander verbunden. Der Permanentmagnetring 308 bewirkt ein statisches Magnetfeld 312. Auf die bewegten Ladungen in der Lorentz-Spule 310 wird durch das statische Magnetfeld des Permanentmagnetrings 308 eine magnetische Kraft, die sogenannte Lorentzkraft, ausgeübt. Diese über den elektrischen Strom in der Lorentz-Spule einstellbare Lorentzkraft kann zur Steuerung der Bewegung des Spiegels M6 verwendet werden. 3 shows a sectional view of a Lorentz actuator 300 , The Lorentz actor 300 is rotationally symmetrical about an axis of symmetry 302 educated. Further includes the Lorentz actuator 300 an iron element 304 , a permanent magnet 306 , the permanent magnet ring 308 is formed, and a Lorentz coil 310 , The iron element 304 and the permanent magnet ring 308 are firmly connected. The permanent magnet ring 308 causes a static magnetic field 312 , On the moving charges in the Lorentz coil 310 is due to the static magnetic field of the permanent magnet ring 308 a magnetic force, the so-called Lorentz force exerted. This Lorentz force, adjustable via the electric current in the Lorentz coil, can be used to control the movement of mirror M6.

Mittels der Stromrichtung kann die Kraftrichtung geändert werden. In 3 ist bei der Lorentz-Spule 310 die elektrische Stromrichtung dargestellt. Es werden die Symbole ⊙ (aus der Ebene heraus zum Betrachter) und ⊗ (vom Betrachter in die Ebene hinein) verwendet.By means of the current direction, the direction of force can be changed. In 3 is at the Lorentz coil 310 the electric current direction shown. The symbols ⊙ (from the plane to the viewer) and ⊗ (from the viewer to the plane) are used.

Entweder die Lorentz-Spule 310 ist ortsfest, dann bewegt sich der Permanentmagnetring 308 und das Eisenelement 304 oder der Permanentmagnetring 308 und das Eisenelement 304 sind ortsfest, dann bewegt sich die Lorentz-Spule 310. Das Rohr 204 (in 3 nicht gezeigt) ist mit dem Teil des Lorentz-Aktors 300 verbunden, der beweglich ist. Somit kann eine Kraft auf den Spiegel M6 übertragen werden.Either the Lorentz coil 310 is stationary, then moves the permanent magnet ring 308 and the iron element 304 or the permanent magnet ring 308 and the iron element 304 are stationary, then moves the Lorentz coil 310 , The pipe 204 (in 3 not shown) is with the part of the Lorentz actuator 300 connected, which is mobile. Thus, a force can be transmitted to the mirror M6.

4 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Lorentz-Aktors 300. Der Lorentz-Aktor 300 weist einen Permanentmagnet 306, ein bewegliches Element 400, zwei Lorentz-Spulen 310 und einen Stator 402, z.B. aus Eisen, auf. Das bewegliche Element 400 umfasst ein ferromagnetisches Material, z.B. Eisen. Der Stator 402, der Permanentmagnet 306 und die beiden Lorentz-Spulen 310 sind fest miteinander verbunden. Das bewegliche Element 400 befindet sich zwischen den beiden Lorentz-Spulen 310. 4 shows a sectional view of another Lorentz actuator 300 , The Lorentz actor 300 has a permanent magnet 306 , a moving element 400 , two Lorentz coils 310 and a stator 402 of iron, for example. The moving element 400 comprises a ferromagnetic material, eg iron. The stator 402 , the permanent magnet 306 and the two Lorentz coils 310 are firmly connected. The moving element 400 is located between the two Lorentz coils 310 ,

Bei diesem Lorentz-Aktor 300 befindet sich das bewegliche Element 400 im statischen Magnetfeld 312 des Permanentmagneten 306 und wird daher selber magnetisiert. Die Lorentzkraft bewirkt, dass sich das bewegliche Element 400 bewegt und nicht die beiden Lorentz-Spulen 310, da die beiden Lorentz-Spulen 310 befestigt sind. Die Lorentzkraft, die auf die bewegten Ladungen in den Lorentz-Spulen wirkt, verursacht demnach eine Reaktionskraft auf das bewegliche Element 400. Über die Bestromung der Lorentz-Spulen 310 kann die Stärke der Lorentzkraft und damit die Stärke der Reaktionskraft variiert werden. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Reluktanz-Aktors 500 (Engl.: reluctance type actuator, RTA). Reluktanz-Aktoren 500 weisen eine um etwa den Faktor zehn höhere Kraftdichte auf als Lorentz-Aktoren 300. Der in 5 gezeigte Reluktanz-Aktor 500 weist einen Stator 402 (z.B. aus Eisen), einen Permanentmagneten 306, der als Permanentmagnetring 308 ausgebildet ist, eine erste und eine zweite Reluktanz-Spule 502, 504 und ein bewegliches Element 400 aus ferromagnetischem Material (z.B. Eisen) auf. Der Reluktanz-Aktor 500 ist rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse 302 ausgebildet. Das bewegliche Element 400 ist in einem Spalt 506 des Stators 402 angeordnet. In this Lorentz actor 300 is the moving element 400 in the static magnetic field 312 of the permanent magnet 306 and therefore magnetizes itself. The Lorentz force causes the moving element 400 moved and not the two Lorentz coils 310 because the two Lorentz coils 310 are attached. The Lorentz force, which acts on the moving charges in the Lorentz coils, thus causes a reaction force on the movable element 400 , About the energization of the Lorentz coils 310 The strength of the Lorentz force and thus the strength of the reaction force can be varied. 5 shows a sectional view of a reluctance actuator 500 (Engl .: reluctance type actuator, RTA). Reluctance actuators 500 show a ten times higher force density than Lorentz actuators 300 , The in 5 shown reluctance actuator 500 has a stator 402 (eg made of iron), a permanent magnet 306 , the permanent magnet ring 308 is formed, a first and a second reluctance coil 502 . 504 and a moving element 400 made of ferromagnetic material (eg iron). The reluctance actuator 500 is rotationally symmetrical about an axis of symmetry 302 educated. The moving element 400 is in a gap 506 of the stator 402 arranged.

Das statische Magnetfeld 312 des Permanentmagnetrings 308 und die magnetischen Felder 508 der beiden Reluktanz-Spulen 502, 504 werden dazu verwendet, das gesamte magnetische Feld in dem Spalt 506 zu modulieren. Damit kann das gesamte magnetische Feld in dem Spalt 506 erhöht oder verringert werden, um eine entsprechende Reluktanzkraft auf das bewegliche Element 400 auszuüben. Aufgrund des statischen magnetischen Feldes 312, verursacht durch den Permanentmagnetring 308, kann ein relativ linearer Aktor bezogen auf die Änderung der Kraft mit der Stromstärke in den Reluktanz-Spulen 502, 504 (Aktor-Konstante) und bezogen auf die Änderung der Kraft mit dem Ort des beweglichen Elements (Steifigkeit) erzielt werden. Außerdem kann, wenn sich der Stator 402 in der Nähe der magnetischen Sättigung befindet, eine effiziente Positionierung und/oder Ausrichtung des Spiegels M6, bezogen auf die Änderung der Kraft mit der aufgewendeten elektrischer Leistung, erzielt werden.The static magnetic field 312 of the permanent magnet ring 308 and the magnetic fields 508 the two reluctance coils 502 . 504 are used to cover the entire magnetic field in the gap 506 to modulate. This allows the entire magnetic field in the gap 506 be increased or decreased to a corresponding reluctance force on the movable element 400 exercise. Due to the static magnetic field 312 , caused by the permanent magnet ring 308 , A relatively linear actuator related to the change of force with the current in the reluctance coils 502 . 504 (Actuator constant) and related to the change of force with the location of the movable element (rigidity) can be achieved. Also, if the stator 402 is located near the magnetic saturation, an efficient positioning and / or alignment of the mirror M6, based on the change of the force with the applied electric power, can be achieved.

6 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Aktorvorrichtung 200 ist rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse 302 ausgebildet. Weiter weist die Aktorvorrichtung 200 einen Lorentz-Aktor 300 und einen Reluktanz-Aktor 500 auf. Der Lorentz-Aktor 300 umfasst eine Lorentz-Spule 310, einen Permanentmagnet 306 und ein bewegliches Element 400. Der Reluktanz-Aktor 500 umfasst eine erste Reluktanz-Spule 502, eine zweite Reluktanz-Spule 504, den Permanentmagnet 306 und das bewegliche Element 400. Demnach sind der Permanentmagnet 306, der als Permanentmagnetring 308 ausgebildet ist, und das bewegliche Element 400 sowohl ein Teil des Lorentz-Aktors 300 als auch ein Teil des Reluktanz-Aktors 500. 6 shows a sectional view of an actuator device 200 according to an embodiment. The actuator device 200 is rotationally symmetrical about an axis of symmetry 302 educated. Next, the actuator device 200 a Lorentz actor 300 and a reluctance actuator 500 on. The Lorentz actor 300 includes a Lorentz coil 310 , a permanent magnet 306 and a moving element 400 , The reluctance actuator 500 includes a first reluctance coil 502 , a second reluctance coil 504 , the permanent magnet 306 and the movable element 400 , Accordingly, the permanent magnet 306 , the permanent magnet ring 308 is formed, and the movable element 400 both a part of the Lorentz actuator 300 as well as a part of the reluctance actuator 500 ,

Die erste Reluktanz-Spule 502, die zweite Reluktanz-Spule 504, der Permanentmagnetring 308 und die Lorentz-Spule 310 sind fest mit einem Stator 402 verbunden. Dabei ist der Stator 402 vorzugsweise aus Eisen. Dadurch, dass die erwähnten Elemente 502, 504, 308, 310 fest mit dem Stator 402 verbunden sind, können diese gut gekühlt werden. Temperatureffekte, wie z.B. eine reduzierte Magnetstärke oder ein erhöhter Widerstand einer Spule, können dadurch abgeschwächt werden.The first reluctance coil 502 , the second reluctance coil 504 , the permanent magnet ring 308 and the Lorentz coil 310 are stuck with a stator 402 connected. Here is the stator 402 preferably made of iron. Because of the mentioned elements 502 . 504 . 308 . 310 stuck to the stator 402 connected, they can be cooled well. Temperature effects, such as a reduced magnetic strength or increased resistance of a coil, can be weakened.

Das bewegliche Element 400 befindet sich in einem Spalt 506 des Stators 402. Dabei weist das bewegliche Element 400 ein ferromagnetisches Material, insbesondere Eisen, auf. Mittels dem beweglichen Element 400 wird eine Kraft auf den Spiegel M6 übertragen. Dazu ist das bewegliche Element 400 mit dem in 2 gezeigten Rohr 204 verbunden.The moving element 400 is in a gap 506 of the stator 402 , In this case, the movable element 400 a ferromagnetic material, in particular iron, on. By means of the movable element 400 a force is transmitted to the mirror M6. This is the moving element 400 with the in 2 shown pipe 204 connected.

6 zeigt, dass sich das bewegliche Element 400 innerhalb der Lorentz-Spule 310 befindet. Der Permanentmagnetring 308 weist eine erste Seite 600, eine zweite Seite 602, eine dritte Seite 604 und eine vierte Seite 606 auf. Dabei ist die erste Seite 600 die Innenseite und die dritte Seite 604 ist die Außenseite des Permanentmagnetrings 308. Die Lorentz-Spule 310 ist mit der ersten Seite 600 des Permanentmagnetrings 308 verbunden. Weiter ist die erste Reluktanz-Spule 502 mit der zweiten Seite 602 und die zweite Reluktanz-Spule 504 mit der vierten Seite 606 des Permanentmagnetrings 308 verbunden. 6 shows that the moving element 400 within the Lorentz coil 310 located. The permanent magnet ring 308 has a first page 600 , a second page 602 , a third page 604 and a fourth page 606 on. This is the first page 600 the inside and the third side 604 is the outside of the permanent magnet ring 308 , The Lorentz coil 310 is with the first page 600 of the permanent magnet ring 308 connected. Next is the first reluctance coil 502 with the second page 602 and the second reluctance coil 504 with the fourth page 606 of the permanent magnet ring 308 connected.

Der Permanentmagnetring 308 verursacht ein statisches Magnetfeld 312 in dem sich das bewegliche Element 400 und die Lorentz-Spule 310 befinden. Auf die bewegten Ladungen in der Lorentz-Spule 310 wird eine Lorentzkraft ausgeübt. Da die Lorentz-Spule 310 nicht bewegt werden kann, verursacht die durch die Lorentzkraft verursachte Reaktionskraft, dass sich das bewegliche Element 400 bewegt.The permanent magnet ring 308 causes a static magnetic field 312 in which the movable element 400 and the Lorentz coil 310 are located. On the moving charges in the Lorentz coil 310 a Lorentz force is exercised. Because the Lorentz coil 310 can not be moved, causes the reaction force caused by the Lorentz force that the movable element 400 emotional.

Dadurch, dass sich das bewegliche Element 400 im statischen Magnetfeld 312 des Permanentmagnetrings 308 befindet, wird eine Reluktanzkraft auf das bewegliche Element 400 ausgeübt. Die Reluktanzkraft resultiert direkt aus dem Magnetfeld bzw. dem magnetischen Fluss im Luftspalt. Der Permanentmagnetring 308 erzeugt ein statisches Magnetfeld 312 bzw. einen statischen magnetischen Fluss. Die erste Reluktanz-Spule 502 und/oder die zweite Reluktanz-Spule 504 verstärken bzw. schwächen den magnetischen Fluss, je nachdem wie sie Bestromt werden. Durch diese Flussänderung wird die Reluktanzkraft geändert. Mittels der Änderung der Reluktanzkraft verursacht von den Reluktanz-Spulen 502, 504 können quasistatische Kräfte gut ausgeglichen werden, da die Reluktanzkraft eine hohe Kraftdichte aufweist. Mittels der durch die Lorentzkraft bedingten Reaktionskraft auf das bewegliche Element 400, verursacht von der Lorentz-Spule 310, können dynamische Kräfte gut ausgeglichen werden, da die Lorentzkraft sofort zur Verfügung steht.Because of that the moving element 400 in the static magnetic field 312 of the permanent magnet ring 308 is a reluctance force on the movable element 400 exercised. The reluctance force results directly from the magnetic field or the magnetic flux in the air gap. The permanent magnet ring 308 creates a static magnetic field 312 or a static magnetic flux. The first reluctance coil 502 and / or the second reluctance coil 504 amplify or weaken the magnetic flux, depending on how they are energized. This flux change changes the reluctance force. By means of the change in the reluctance force caused by the reluctance coils 502 . 504 Quasistatic forces can be well balanced because the reluctance force has a high power density. By means of the reaction force due to the Lorentz force on the moving element 400 , caused by the Lorentz coil 310 , dynamic forces can be well balanced, as the Lorentz force is immediately available.

Die Aktorvorrichtung 200 kann eine Gewichtskraftkompensationseinrichtung 608 aufweisen. Die Gewichtskraftkompensationseinrichtung 608 dient dazu einen Großteil der Gewichtskraft, z.B. mehr als 80 % der Gewichtskraft, zu kompensieren. Dazu weist die Gewichtskraftkompensationseinrichtung 608 mehrere Permanentmagnete, z.B. drei Permanentmagnete, auf. Die Gewichtskraftkompensationseinrichtung 608 kann symmetrisch um die Symmetrieachse 302 ausgebildet sein. Dabei können die Permanentmagnete als Permanentmagnetringe ausgebildet sein. Mindestens ein Permanentmagnet ist mit dem in 2 gezeigten Rohr 204 verbunden, um eine Kraft auf den Spiegel M6 zu übertragen.The actuator device 200 may be a weight force compensation device 608 exhibit. The weight force compensation device 608 serves a large part of the weight, eg more than 80% of the weight, to compensate. For this purpose, the weight force compensation device 608 several permanent magnets, eg three permanent magnets on. The weight force compensation device 608 can be symmetrical about the axis of symmetry 302 be educated. In this case, the permanent magnets may be formed as a permanent magnet rings. At least one permanent magnet is with the in 2 shown pipe 204 connected to transmit a force to the mirror M6.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Kompensation der Gewichtskraft auch über die negative Steifigkeit des beweglichen Elements 400 realisiert werden.Alternatively or additionally, a compensation of the weight force also on the negative stiffness of the movable element 400 will be realized.

7 zeigt ein Steuerschema 700 für die Aktorvorrichtung 200 aus 6. Mit einem Positionssensor 702 wird die Position des beweglichen Elements 400 detektiert. Eine Steuereinrichtung 704 bestromt die Lorentz-Spule 310, die erste Reluktanz-Spule 502 und die zweite Reluktanz-Spule 504 je nach der Position und der gewünschten Bewegung des beweglichen Elements 400. Die Spulen 310, 502, 504 können alle separat bestromt werden. Insbesondere können die Lorentz-Spule 310 und die Reluktanz-Spulen 502, 504 separat bestromt werden. Mittels dem Bestromen der Lorentz-Spule 310 wird eine Lorentz-Kraft F_L (bzw. die entsprechende Reaktionskraft) auf das bewegliche Element 400 ausgeübt. Mittels dem Bestromen der Reluktanz-Spulen 502, 504 wird ein Magnetfeld 508 erzeugt, welches den magnetischen Fluss im Spalt 506 verändert. Dies bewirkt eine Änderung der Reluktanzkraft F_R auf das bewegliche Element 400. 7 shows a control scheme 700 for the actuator device 200 out 6 , With a position sensor 702 becomes the position of the movable element 400 detected. A control device 704 energizes the Lorentz coil 310 , the first reluctance coil 502 and the second reluctance coil 504 depending on the position and the desired movement of the movable element 400 , The spools 310 . 502 . 504 can all be energized separately. In particular, the Lorentz coil 310 and the reluctance coils 502 . 504 be energized separately. By energizing the Lorentz coil 310 becomes a Lorentz force F _L (or the corresponding reaction force) on the movable element 400 exercised. By energizing the reluctance coils 502 . 504 becomes a magnetic field 508 generates the magnetic flux in the gap 506 changed. This causes a change of the reluctance force F _R on the movable member 400 ,

Die Ansteuerung der Reluktanz-Spulen 502, 504 erfolgt über einen Integrator 706. Damit kann sichergestellt werden, dass der Ausgleich schneller Kraftänderungen mittels der Lorentzkraft (bzw. der entsprechenden Reaktionskraft) und der Ausgleich quasistatischer Kräfte über die Reluktanzkraft erfolgt.The control of the reluctance coils 502 . 504 via an integrator 706 , This can ensure that the compensation of rapid force changes by means of the Lorentz force (or the corresponding reaction force) and the compensation of quasi-static forces via the reluctance force.

8 zeigt die Schnittansicht der Aktorvorrichtung 200 aus 6. Allerdings ist nur die rechts von der Symmetrieachse 302 liegende Seite der Schnittansicht gezeigt. Im Unterschied zu 6 wurde in 8 die Stromrichtung der Reluktanz-Spulen 502, 504 geändert. 8th shows the sectional view of the actuator device 200 out 6 , However, only the right of the axis of symmetry 302 lying side of the sectional view shown. In contrast to 6 was in 8th the current direction of the reluctance coils 502 . 504 changed.

Aufgrund der Lage des beweglichen Elements 400 innerhalb der Lorentz-Spule 310 bewirkt die Lorentz-Spule 310 neben der Lorentzkraft (bzw. der entsprechenden Reaktionskraft) auch eine Änderung des magnetischen Flusses und damit eine Änderung der Reluktanzkraft auf das bewegliche Element 400. Aufgrund der größeren Kraftdichte dominiert die Reluktanzkraft. Für eine schnelle Reaktion der Aktorvorrichtung 200 ist es jedoch erforderlich, dass die Lorentzkraft dominiert. Die von der Lorentz-Spule 310 verursachte Änderung des magnetischen Flusses, die eine Änderung der Reluktanzkraft bewirkt, wird daher kompensiert. Eine Möglichkeit, die von der Lorentz-Spule 310 verursachte Änderung des magnetischen Flusses zu kompensieren, ist, die Bestromung der Reluktanz-Spulen 502, 504 zu ändern. Dabei kann insbesondere die Stromstärke und/oder die Stromrichtung (wie in 8 gezeigt) geändert werden. Die Änderung des magnetischen Flusses aufgrund der Änderung der Bestromung der Reluktanz-Spulen 502, 504 gleicht dann die von der Lorentz-Spule 310 verursachte Änderung des magnetischen Flusses aus. Im Ergebnis bleibt die Reluktanzkraft dann konstant.Due to the position of the movable element 400 within the Lorentz coil 310 causes the Lorentz coil 310 In addition to the Lorentz force (or the corresponding reaction force) and a change in the magnetic flux and thus a change in the reluctance force on the movable element 400 , Due to the larger force density, the reluctance force dominates. For a quick response of the actuator device 200 However, it is necessary that the Lorentz force dominates. The one from the Lorentz coil 310 caused change in the magnetic flux, which causes a change in the reluctance force is therefore compensated. One way, that of the Lorentz coil 310 To compensate for the change in the magnetic flux caused is the energization of the reluctance coils 502 . 504 to change. In particular, the current intensity and / or the current direction (as in 8th shown). The change of the magnetic flux due to the change in the energization of the reluctance coils 502 . 504 then resembles that of the Lorentz coil 310 caused change in the magnetic flux. As a result, the reluctance force then remains constant.

9 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist lediglich die Seite rechts der Symmetrieachse 302. Die von der Lorentz-Spule 310 verursachte Änderung des magnetischen Flusses und die dadurch verursachte Änderung der Reluktanzkraft kann auch über Kompensationsspulen 900, 902 kompensiert werden, die ihrerseits eine Änderung des magnetischen Flusses bewirken können. 9 shows a sectional view of an actuator device 200 according to a further embodiment. Shown is only the side right of the axis of symmetry 302 , The one from the Lorentz coil 310 caused change in the magnetic flux and the change in the reluctance force caused thereby can also via compensation coils 900 . 902 be compensated, which in turn can cause a change in the magnetic flux.

Die in 9 dargestellte Aktorvorrichtung 200 weist eine erste Kompensations-Spule 900 und eine zweite Kompensations-Spule 902 auf. Dabei ist die erste Kompensations-Spule 900 zwischen dem Permanentmagnetring 308 und der ersten Reluktanz-Spule 502 und die zweite Kompensations-Spule 902 zwischen dem Permanentmagnetring 308 und der zweiten Reluktanz-Spule 504 angeordnet. In the 9 illustrated actuator device 200 has a first compensation coil 900 and a second compensation coil 902 on. Here is the first compensation coil 900 between the permanent magnet ring 308 and the first reluctance coil 502 and the second compensation coil 902 between the permanent magnet ring 308 and the second reluctance coil 504 arranged.

10 zeigt ein Schaltungsschema 1000 für eine Aktorvorrichtung 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei weist die Aktorvorrichtung 200 einen Kondensator 1002 auf, der mit der Lorentz-Spule 310 in Reihe geschaltet ist. Die erste Reluktanz-Spule 502 und die zweite Reluktanz-Spule 504 sind zu der Lorentz-Spule 310 und dem Kondensator 1002 parallel geschaltet. Die erste Reluktanz-Spule 502 und die zweite Reluktanz-Spule 504 sind dabei in Reihe geschaltet. Die Lorentz-Spule 310 umfasst eine Induktivität L_L und einen Widerstand R_L, die erste Reluktanz-Spule 502 umfasst eine Induktivität L_R1 und einen Widerstand R_R1 und die zweite Reluktanz-Spule 504 umfasst eine Induktivität L_R2 und einen Widerstand R_R2. Der Kondensator 1002 weist eine Kapazität C auf. Mit dem Schaltungsschema 1000 können die Lorentz-Spule 310 und die Reluktanz-Spulen 502, 504 zusammen mittels der Steuereinrichtung 704 bestromt werden. 10 shows a circuit diagram 1000 for an actuator device 200 according to a further embodiment. In this case, the actuator device 200 a capacitor 1002 up, with the Lorentz coil 310 is connected in series. The first reluctance coil 502 and the second reluctance coil 504 are to the Lorentz coil 310 and the capacitor 1002 connected in parallel. The first reluctance coil 502 and the second reluctance coil 504 are connected in series. The Lorentz coil 310 includes an inductor L _L and a resistor R _L , the first reluctance coil 502 includes an inductor L _R1 and a resistor R _R1 and the second reluctance coil 504 includes an inductor L _R2 and a resistor R _R2 . The capacitor 1002 has a capacity C. With the circuit diagram 1000 can the Lorentz coil 310 and the reluctance coils 502 . 504 together by means of the control device 704 be energized.

Mittels des Schaltungsschemas 1000 kann die Anzahl der Kontaktkabel zu den Einzelnen Spulen 310, 502, 504 verringert werden. Der Integrator 706 des Steuerschemas 700 der 7 kann dabei durch den Kondensator 1002, der mit der Lorentz-Spule 310 in Reihe geschaltet ist, ersetzt werden. Der Kondensator 1002 wirkt dabei als Hochpassfilter.By means of the circuit diagram 1000 can increase the number of contact cables to the individual coils 310 . 502 . 504 be reduced. The integrator 706 of the tax scheme 700 of the 7 can through the capacitor 1002 , the one with the Lorentz Kitchen sink 310 is connected in series, to be replaced. The capacitor 1002 acts as a high pass filter.

Die durch die Lorentz-Spule 310 verursachte Änderung des magnetischen Flusses ist mittels der Reluktanz-Spulen 502, 504, wie oben beschrieben, zu kompensieren. Dies kann erreicht werden, indem die Anzahl der Windungen, der Induktivitäten und der Widerstände der einzelnen Spulen 320, 502, 504 aufeinander abgestimmt werden. Um die Steuerbarkeit zu erhöhen, kann der LCR-Kreis des Lorentz-Aktors 300 (nahezu) kritisch gedämpft sein. Weiter sollte der verwendete Verstärker geeignet sein, mit einer entsprechenden kapazitiven Last umzugehen. The through the Lorentz coil 310 caused change of the magnetic flux is by means of the reluctance coils 502 . 504 , as described above, to compensate. This can be achieved by the number of turns, the inductances and the resistances of the individual coils 320 . 502 . 504 be coordinated with each other. To increase the controllability, the LCR circuit of the Lorentz actuator 300 be damped (almost) critically. Furthermore, the amplifier used should be able to handle a corresponding capacitive load.

11 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Aufgrund des statischen Magnetfeldes 312 des Permanentmagnetrings 308 weist die Aktorvorrichtung 200 eine negative Steifigkeit auf. Dabei ist die Steifigkeit die Änderung der Kraft mit dem Ort. Idealerweise besitzt die Aktorvorrichtung 200 eine Steifigkeit nahe Null. In diesem Fall muss keine bzw. kaum Kraft aufgewendet werden, um das bewegliche Element 400 zu bewegen. 11 shows a sectional view of an actuator device 200 according to a further embodiment. Due to the static magnetic field 312 of the permanent magnet ring 308 has the actuator device 200 a negative stiffness. The stiffness is the change of force with the place. Ideally, the actuator device has 200 a stiffness close to zero. In this case, little or no force must be applied to the movable element 400 to move.

Die in 11 dargestellte Aktorvorrichtung 200 weist eine Feder 1100 auf, die über ein erstes Befestigungselement 1102 mit dem Stator 402 und über ein zweites Befestigungselement 1104 mit dem beweglichen Element 400 verbunden ist. Dabei kann die Feder 1100 die vorhandene Steifigkeit kompensieren.In the 11 illustrated actuator device 200 has a spring 1100 on, which has a first fastener 1102 with the stator 402 and a second fastener 1104 with the moving element 400 connected is. In this case, the spring 1100 compensate for the existing stiffness.

Alternativ kann anstelle der Feder 1100 auch eine Biegevorrichtung verwendet werden.Alternatively, instead of the spring 1100 Also, a bending device can be used.

12 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu der in der 6 gezeigten Aktorvorrichtung 200 weist die Aktorvorrichtung 200 der 12 eine weiteres bewegliches Element 1200 und eine weitere Lorentz-Spule 1202 auf. Die weitere Lorentz-Spule 1202 ist auf der vierten Seite 604, d.h. der Außenseite, des Permanentmagnetrings 308 angeordnet. Das weitere bewegliche Element 1200 befindet sich in einem weiteren Spalt 1204 des Stators 402, der von der Symmetrieachse 302 weiter entfernt liegt als der Spalt 506. 12 shows a sectional view of an actuator device 200 according to a further embodiment. Unlike in the 6 shown actuator device 200 has the actuator device 200 of the 12 another moving element 1200 and another Lorentz coil 1202 on. The other Lorentz coil 1202 is on the fourth page 604 , ie the outside, of the permanent magnet ring 308 arranged. The other moving element 1200 is in another gap 1204 of the stator 402 from the axis of symmetry 302 farther away than the gap 506 ,

Die Bewegung des beweglichen Elements 400 aufgrund der Lorentzkraft der Lorentz-Spule 310 bewirkt eine Reaktionskraft auf den Stator 402. Diese Reaktionskraft ist unerwünscht. Mittels der weiteren Lorentz-Spule 1202 und des weiteren beweglichen Elements 1200 kann die unerwünschte Reaktionskraft kompensiert werden, indem eine weitere Reaktionskraft gleichen Betrags aber entgegengesetzter Richtung auf den Stator 402 ausgeübt wird. Das weitere bewegliche Element 1200 wird deshalb auch als Reaktionsmasse bezeichnet. Es weist ebenfalls ein ferromagnetisches Material, z.B. Eisen auf.The movement of the moving element 400 due to the Lorentz force of the Lorentz coil 310 causes a reaction force on the stator 402 , This reaction force is undesirable. By means of the other Lorentz coil 1202 and the further movable element 1200 the undesired reaction force can be compensated for by a further reaction force of equal amount but opposite direction to the stator 402 is exercised. The other moving element 1200 is therefore also referred to as reaction mass. It also has a ferromagnetic material, eg iron.

Die weitere Lorentz-Spule 1202 weist eine zu der Lorentz-Spule 310 unterschiedliche Stromrichtung auf. Die Lorentz-Spule 310 und die weitere Lorentz-Spule 1202 können in Reihe geschalten werden. Weiter können die Lorentz-Spule 310 und die weitere Lorentz-Spule 1202 so ausgelegt sein, dass sich der magnetische Fluss im Spalt 506 insgesamt nicht ändert. Damit wird die Reluktanzkraft auf das bewegliche Element 400 konstant gehalten. Sowohl das bewegliche Element 400 als auch das weitere bewegliche Element 1200 können durch mechanische Elemente geführt werden. Die mechanischen Elemente können so ausgeführt sein, dass eine positive Steifigkeit für das bewegliche Element 400 und das weitere bewegliche Element 1200 erreicht wird.The other Lorentz coil 1202 has one to the Lorentz coil 310 different current direction. The Lorentz coil 310 and the other Lorentz coil 1202 can be connected in series. Next can the Lorentz coil 310 and the other Lorentz coil 1202 be designed so that the magnetic flux in the gap 506 Overall, does not change. Thus, the reluctance force on the movable element 400 kept constant. Both the moving element 400 as well as the other moving element 1200 can be guided by mechanical elements. The mechanical elements can be designed so that a positive stiffness for the movable element 400 and the other moving element 1200 is reached.

Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.Although the invention has been described with reference to various embodiments, it is by no means limited thereto, but variously modifiable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Lithographieanlage lithography system
100A100A: EUV-Lithographieanlage EUV lithography system
100B100B: DUV-Lithographieanlage DUV lithography system
102102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem Beam shaping and lighting system
104104: Projektionssystem projection system
106A106A: EUV-Lichtquelle EUV-light source
106B106B: DUV-Lichtquelle DUV light source
108A108A: EUV-Strahlung EUV radiation
108B108B: DUV-Strahlung DUV radiation
110110: Spiegel mirror
112112: Spiegel mirror
114114: Spiegel mirror
116116: Spiegel mirror
118118: Spiegel mirror
120120: Photomaske photomask
122122: Wafer wafer
124124: optische Achse des Projektionssystems optical axis of the projection system
126126: Steuereinrichtung control device
128128: Halterung der Photomaske Holder of the photomask
130130: Halterung des Wafers Holder of the wafer
132132: Linse lens
134134: Spiegel mirror
136136: Spiegel mirror
200200: Aktorvorrichtung actuator device
202202: Rückseite back
204204: Rohr pipe
206206: Gehäuse casing
300300: Lorentz-Aktor Lorentz actuator
302302: Symmetrieachse axis of symmetry
304304: Eisenelement iron element
306306: Permanentmagnet permanent magnet
308308: Permanentmagnetring Permanent magnet ring
310310: Lorentz-Spule Lorentz coil
312 312: statisches Magnetfeld des Permanentmagneten static magnetic field of the permanent magnet
400400: bewegliches Element movable element
402402: Stator stator
500500: Reluktanz-Aktor Reluctance actuator
502502: erste Reluktanz-Spule first reluctance coil
504504: zweite Reluktanz-Spule second reluctance coil
506506: Spalt gap
508508: Magnetfeld der beiden Reluktanz-Spulen Magnetic field of the two reluctance coils
600600: erste Seite first page
602602: zweite Seite second page
604604: dritte Seite third page
606606: vierte Seite fourth page
608608: Gewichtskraftkompensationseinrichtung Weight force compensator
700700: Steuerschema control scheme
702702: Positionssensor position sensor
704704: Steuereinrichtung control device
706706: Integrator integrator
900900: erste Kompensations-Spule first compensation coil
902902: zweite Kompensations-Spule second compensation coil
10001000: Schaltungsschema circuit schematic
10021002: Kondensator capacitor
11001100: Feder feather
11021102: erstes Befestigungselement first fastening element
11041104: zweites Befestigungselement second fastening element
12001200: weiteres bewegliches Element another moving element
12021202: weitere Lorentz-Spule another Lorentz coil
12041204: weiterer Spalt another gap
M1–M6M1-M6: Spiegel mirror
F_L F _L: Lorentzkraft Lorentz force
F_R F _R: Reluktanzkraft reluctance
CC: Kapazität capacity
L_L L _L: Induktivität inductance
R_L R _L: Widerstand resistance
L_R1 L _R1: Induktivität inductance
R_R1 R _R1: Widerstand resistance
L_R2 L _R2: Induktivität inductance
R_R2 R _R2: Widerstand resistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011088735 A1 [0005]

Claims

Actuator device ( 200 ) for an optical element (M6) for a lithography system ( 100 ), comprising a Lorentz actuator ( 300 ) for providing a dynamic force, and a reluctance actuator ( 500 ) for providing a quasistatic force.

Actuator device according to claim 1, further comprising a movable element ( 400 ) for transmitting the dynamic and / or quasistatic force to the optical element (M6), wherein the movable element ( 400 ) both a component of the Lorentz actuator ( 300 ) as well as a component of the reluctance actuator ( 500 ).

Actuator device according to claim 2, wherein the movable element ( 400 ) comprises a ferromagnetic material, in particular iron.

Actuator device according to claim 2 or 3, further comprising a permanent magnet ( 306 ) for applying a reluctance force to the movable element ( 400 ), wherein the permanent magnet ( 306 ) both a component of the Lorentz actuator ( 300 ) as well as a component of the reluctance actuator ( 500 ).

Actuator device according to one of claims 2 to 4, wherein the Lorentz actuator ( 300 ) at least one Lorentz coil ( 310 ) to cause a reaction force on the movable element caused by the Lorentz force ( 400 ) exercise.

Actuator device according to claim 5, wherein the at least one Lorentz coil ( 310 ) the movable element ( 400 ) encloses.

Actuator device according to one of claims 2 to 6, wherein the reluctance actuator ( 500 ) at least one reluctance coil ( 502 . 504 ) for applying a reluctance force to the movable element ( 400 ) having.

Actuator device according to claim 7, wherein the reluctance actuator ( 500 ) two reluctance coils ( 502 . 504 ), which on two opposite sides ( 602 . 606 ) of the permanent magnet ( 306 ) are arranged.

Actuator device according to one of claims 2 to 8, further comprising a position sensor ( 702 ) for detecting a position of the movable member (Fig. 400 ).

Actuator device according to claim 9, further comprising a control device ( 704 ) for energizing the coils ( 310 . 502 . 504 ) in dependence on the detected position of the movable element ( 400 ).

Actuator device according to claim 10, wherein the control device ( 704 ) is suitable, the at least one Lorentz coil ( 310 ) and the at least one reluctance coil ( 502 . 504 ) to energize separately.

Actuator device according to claim 10, further comprising a capacitor ( 1002 ), with the at least one Lorentz coil ( 310 ) is connected in series, the control device ( 704 ) is suitable, the at least one Lorentz coil ( 310 ) and the at least one reluctance coil ( 502 . 504 ) in a parallel circuit to energize.

Actuator device according to one of claims 10 to 12, wherein the control device ( 704 ) is suitable, a current strength and / or a current direction of the at least one reluctance coil ( 502 . 504 ) to change the from the Lorentz coil ( 310 ) caused reluctance force, which on the movable element ( 400 ) acts to compensate.

Actuator device according to one of claims 5 to 13, further comprising at least one compensation coil ( 900 . 902 ), by the at least one Lorentz coil ( 310 ) caused reluctance force, which on the movable element ( 400 ) acts to compensate.

Actuator device according to claim 14, wherein two compensation coils ( 900 . 902 ) are provided to one of the at least one Lorentz coil ( 310 ) caused reluctance force, which on the movable element ( 400 ) acts to compensate.

Actuator device according to claim 15, wherein the compensation coils ( 900 . 902 ) in each case between the permanent magnet ( 306 ) and a reluctance coil ( 502 . 504 ) are arranged.

Actuator device according to one of claims 7 to 16, further comprising a stator ( 402 ), wherein the permanent magnet ( 306 ), which at least one Lorentz coil ( 310 ) and the at least one reluctance coil ( 502 . 504 ) with the stator ( 402 ) are connected.

Actuator device according to claim 17, further comprising a mechanical element, in particular a spring ( 1100 ), which with the movable element ( 400 ) and the stator ( 402 ) for compensating a positional dependence of a through the permanent magnet ( 306 ) caused reluctance force on the movable element ( 400 ), wherein the reluctance force of a position of the movable element ( 400 ) relative to the stator ( 402 ) is dependent.

Actuator device according to one of claims 2 to 18, further comprising a Displacement sensor for measuring a displacement of the movable element ( 400 ).

Actuator device according to one of claims 4 to 19, further comprising a Hall sensor for measuring a total magnetic flux in a gap ( 506 ), wherein the entire magnetic flux from a through the permanent magnet ( 306 ) caused by the Lorentz actuator ( 300 ) and a magnetic flux caused by the reluctance actuator ( 500 ) composed of magnetic flux.

Actuator device according to one of claims 5 to 20, further comprising a further movable element ( 1200 ) and another Lorentz coil ( 1202 ) with one to the at least one Lorentz coil ( 310 ) different current direction for compensating a reaction force of the movable element ( 400 ) on the stator ( 402 ).

Actuator device according to claim 21, wherein the at least one Lorentz coil ( 310 ) and the other Lorentz coil ( 1202 ) are connected in series.

Actuator device according to one of claims 1 to 22, wherein the actuator device ( 200 ) rotationally symmetrical about an axis of symmetry ( 302 ) is trained.

Actuator device according to one of claims 1 to 23, wherein the optical element is a mirror (M6) or a lens.

Actuator device according to one of claims 1 to 24, with a weight force compensation device ( 608 ) for providing a compensating force for compensating the weight of the optical element (M6) having a plurality of permanent magnets.

Actuator device according to claim 25, wherein that of the Aktorvorrichtung ( 200 ) on the optical element (M6) total applied force from that of the Lorentz actuator ( 300 ) provided by the reluctance actuator ( 500 ) and the quasi-static force provided by the weight force compensation device ( 608 ), wherein the weight force compensation device ( 608 ) between 80 and 100%, preferably between 85 and 95%, of the total applied force of the actuator device ( 200 ).

Mirror (M6) with an actuator device ( 200 ) according to one of claims 1 to

Lithography plant ( 100 ) with a mirror (M6) according to claim 27 or with an actuator device ( 200 ) according to one of claims 1 to 26.