JP6239531B2 - 渦電流ブレーキ付きリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

関連出願のクロスリファレンス
本願は、先願の独国特許出願第１０２０１２２０２５５３．７号（特許文献１）、２０１２年２月２０日出願に基づいて優先権を主張し、その全文を参照する形で本明細書に含める。

発明の分野
本発明は、リソグラフィ装置の構造要素の動きを減衰させるための渦電流ブレーキを有するリソグラフィ装置に関するものである。

関連技術
こうしたリソグラフィ装置は、例えば集積回路またはＩＣの製造において、マスク内のマスクパターンを、例えばシリコンウェハーのような基板上に結像させるために使用される。このプロセスでは、照射装置によって発生した光ビームを、例えばマスクを通して基板上に指向させる。Ａｆｎ露光レンズを設けて光ビームを基板上に指向させ、このレンズは、例えばミラー及び／またはレンズ素子のような複数の光学素子で構成することができる。それらのアライメント（位置合わせ）に関しては、個別の光学素子をできる限り正確に位置決めすべきである、というのは、光学素子の位置の小さな偏位でも、結像されるパターンに悪影響を与え得る。これにより、製造される集積回路内に欠陥が生じ得る。この理由で、光学素子における振動を減衰させることが重要である。

国際公開第２０１０/０９４８６４号（特許文献２）は、光学素子を有する投影露光装置を開示し、この光学素子は、アクチュエータシステムを介して外枠に取り付けられている（例えば、図３及び関連する説明を参照）。このアクチュエータシステムは、圧電クローラ、圧電アクチュエータ、円筒コイル、または渦電流ブレーキを有することができる。

米国特許出願公開第２００７／０１５３３４８号（特許文献３）は、ロッド、このロッドに結合された一連の導電プレート、及び磁石の層を含む渦電流ダンパを開示している。交互する層が交番磁界を有する。光学素子が動くと、この光学素子がロッドに力を加える。ロッドは、交互する磁石の層に対して導電プレートを動かして各導電プレート内に渦電流を発生させて、この渦電流が光学素子の動きを減衰させる。

米国特許出願公開第２００２／０１０９４３７号（特許文献４）は、光学素子用の流路内の振動の減衰を論じている。この目的で、振動をセンサによって捕捉して、この捕捉の結果をアクチュエータにフィードバックすることを提案し、これらのアクチュエータは圧電素子として実現される。これらのアクチュエータは、液体中の乱流と逆相の振動を生成し、この振動の振幅は少なくとも同じ大きさを有する。

米国特許第６７８８３８６号（特許文献５）はリソグラフィ装置を開示し、このリソグラフィ装置では、反動質量及びアクチュエータを用いて、リソグラフィ装置の投射系内の光学素子の不所望な振動を低減している。

リソグラフィ装置の分解能に関する要求が増加すると共に、リソグラフィ装置内の光学素子の動き及び不所望な共振を減衰させるための改良された減衰装置に対する絶え間ない需要が存在する。特に、渦電流ブレーキに基づく従来の減衰装置は、１つまたは２つの自由度のみについての減衰用に設計されていることが多い。従って、６つの自由度のすべてについて光学素子の動きを減衰させるためには、複数の減衰装置を用意しなければならず、このことは複雑であり、空間的な要求を増加させる。ゴムダンパに基づく減衰装置は、より多数の自由度で減衰をもたらすことができるが、リソグラフィ装置の分野でのその使用は、そのゴム摩耗及び汚染による問題がある。

独国特許出願第１０２０１２２０２５５３．７号明細書 国際公開第２０１０/０９４８６４号パンフレット 米国特許出願公開第２００７／０１５３３４８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１０９４３７号明細書 米国特許第６７８８３８６号明細書

従って、本発明の目的は、小型の構成で、フレキシブルに装着された構造要素の動きを非接触で減衰させることのできる減衰装置を有するリソグラフィ装置を開発することにある。本発明の他の目的は、構造要素の動きを多数の自由度について減衰させるリソグラフィ装置を開発することにある。

本発明の１つの態様では、この目的は、リソグラフィ装置の構造要素の動きを減衰させるための渦電流ブレーキを具えたリソグラフィ装置によって達成することができ、この渦電流ブレーキは、弧状配列の形に配置された複数の磁石、及び各々が隣接する磁石間のそれぞれに配置された複数の導電シートを具え、減衰させる方向の、磁石と導電シートとの間の相対運動が、導電シート内に渦電流を誘導する。

磁石を弧状配列の形に配置した結果、渦電流ブレーキを提供することができ、この渦電流ブレーキは、フレキシブルに装着された構造要素の動きを、小型の構成で、非接触で減衰させることができる。なお、この関係では、「弧」とは、微分可能な曲線の一部分、特に二次元平面内に配置されたものを意味する。磁石が配列された「弧状」は円弧状にすることができ、このことは特に小型の構成を可能にする。円弧状に限定されることなく、楕円状、双曲線状、放物線状、等のような他の弧状も可能である。さらに、弧状配列は、複数の自由度で、例えば６つの自由度全部で、構造要素の動きを減衰させることができる。なお、この関係では、磁石のレイアウト次第で、減衰比はすべての方向（自由度）について同一ではなく、減衰比が最大である方向を、減衰される主方向とも称する。

磁石は、磁石積層の形に配置することができ、それぞれの層が複数の磁石を含む。ここでは、磁石積層内の隣接する磁石を、反対極どうしが隣り合うように配置することができる。特に、これらの磁石は、反対極どうしを隣り合わせにして、減衰される主方向に積層させることができる。このことは、複数の平面内に磁石の配列を生じさせ、これらの磁石が個別の平面内で発生する磁界は、減衰される主方向に沿って交互する。従って、このような磁石の交互配列の結果として、減衰される主方向に沿った磁界は、その方向が高頻度に変化し、従って減衰効果を増加させる。大きな渦電流がプロセス中に誘導され、従って高度な減衰を得ることができる。

少なくとも２つの、好適には３つの、特に好適には４つ以上の磁石積層を設けることができる。このような、導電シート（フィン）を間に挟んだ磁石積層の並列配置は、複数の渦電流ブレーキの並列配置に相当し、従って、小型の構成を用いて、さらに大きな度合いの減衰を達成することができる。

これらの磁石積層のそれぞれが、偶数の磁石を含むことができる。この結果、寄生磁界を低減または解消することができる。

上記円弧の角度が少なくとも３０°、好適には少なくとも４５°、特に好適には少なくとも６０°である際でも、顕著な渦電流効果が発生する。上記円弧の角度が３６０°である場合、即ち、磁石が全円に沿って配置されている場合に、上記装置は特に有効かつ小型である。

磁石が台形である場合に、特に小型かつ効率的な、円弧に沿った配列が可能である。

１つの好適例では、リソグラフィ装置が、磁石を保持するためのホルダ装置をさらに有し、このホルダ装置は、基部及びレセプタクル（受け台）部を具え、レセプタクル部は構造要素に強固に接続され、基部とレセプタクル部とはバネ要素によって相互接続されている。このバネ要素は、例えば、レセプタクル部と基部との間に放射状に延びるウェブとすることができる。こうした構成により、特に小型に実現することができる。

磁石が発生する磁界は、上記弧状配列によって規定される弧を含む平面内に延びることができ、減衰される主方向は、この平面の法線に対して４５°以下の角度に延びる。換言すれば、減衰される主方向は、磁石が配列された平面の法線に平行に延びる必要はないが、減衰される主方向が、弧状配列によって規定される弧を含む平面、即ち、磁石の層が配列された平面の法線にほぼ平行に延びる場合に、より良好な減衰比を達成することができる。

本発明の他の態様では、渦電流ブレーキが複数の磁石の組を具え、これらの組の各々が、所定平面内に弧状配列の形に配置され、これらの組が、動きを減衰させるべき構造要素の軌跡に沿って配置されるように、隣接する組の平面が互いに対して傾斜する。こうした構成により、単純な平行または回転移動を行わず、非線形の軌跡に沿って移動する構造要素を減衰させることができる。構造要素の軌跡は、例えば弧状にすることができる。このことは、構造要素の動きの滑らかな減衰を可能にする。

上記導電シートは、構造要素に取り付けることができる。その代わりに、例えば、構造要素を位置決めするためのアクチュエータの移動部分に、導電シートを取り付けることができる。

磁石は、構造要素に取り付けることができ、そして強固に接続することができる。しかし、構造要素を磁石に対して可動な様式で配置することも、同じくらい容易にできる。第１の場合に生じる利点は、例えば、より強固なバネ要素を用いて構造要素を装着することができることにある、というのは、磁石の重量が構造要素の重量に寄与するからである。後者の場合には、リソグラフィ装置の構造フレームの側部に磁石を設けることができる。

他の好適例では、円柱形の磁石配列の形に磁石を設け、この配列を、構造要素を位置決めするためのアクチュエータの円柱コイルに取り付ける。

減衰装置は、構造要素を位置決めするためのアクチュエータ内に統合することができる。従って、特に小型の構成を提供することができる。ここで、アクチュエータは、例えば、ボイスコイル・アクチュエータとして、あるいは重力補償装置として具体化することができる。構造要素は、特に、リソグラフィ装置の光学素子とすることができる。構造要素は弾性にすることができる。

他の好適例は、添付した図面を参照しながら説明する。

リソグラフィ装置の概略図である。 渦電流ブレーキの機能原理を概略的に示す図である。 図１のリソグラフィ装置の一部分の透視図である。 減衰装置の磁石の配列を示す図である。 磁石配置の平面射影を示す図である。 リソグラフィ装置内の、減衰装置を統合したアクチュエータの設計を概略的に示す図である。 この減衰装置の磁石の配列を示す図である。 磁石配置の平面射影を示す図である。 第３実施形態の第１変形例による渦電流ダンパの磁石配列を示す図である。 第３実施形態の第２変形例による渦電流ダンパの磁石配列を示す図である。

特に断りのない限り、図面中の同一参照符号は等価な、あるいは機能的に等価な要素を表す。

第１実施形態
図１に、第１実施形態によるリソグラフィ装置の概略図を示す。このリソグラフィ装置１０はベースプレート１１を具え、ベースプレート１１上に、少なくとも１つの光学素子を保持するためのホルダフレーム（保持枠）１２、及びセンサ装置１５を保持するための測定フレーム１４も設けられている。リソグラフィ装置１０は、一般に複数の光学素子を有する。しかし、図１の好適な様式では、リソグラフィ装置１０の機能を概略的に説明するために、１つの光学素子のみを図示している。

図示する例では、ウェハー・レセプタクル１６が光学素子１３の下方に設けられ、ウェハー１７、例えばシリコンウェハーを、このレセプタクル内に保持することができる。例として、ウェハー・レセプタクル１６は、ステップ・アンド・スキャン・システムとすることができ、このシステムは、露光中及び露光休止中の両方に、ウェハー１７をベースプレート１１に対してステップバイステップで（段階的に）移動させる。

照射装置１８が光学素子１３の上方に設けられ、ウェハー１７を露光するためのビームを発生する。照射装置１８から出る光ビームはマスク１９を通過し、ここではマスク１９を単に概略的に図示し、図示する例では、マスク１９は光学素子１３と組になり、光学素子１３はミラー系として具体化され、このようにして、マスク１９内に設けられたパターンが、縮小されたサイズでウェハー１７上に結像される。この実施形態の代案として、レンズ素子配列、即ち複数のレンズ素子を、光学素子１３として設けることもできる。

高い光学分解能を保証するために、光学素子１３は露光プロセス中に最適位置に正確に配置され、かつ最適な配向を有さなければならない。この目的のために、複数のセンサ及びアクチュエータを設け、これらのセンサ及びアクチュエータは、６つの自由度全部について、光学素子１３のアライメントを捕捉して設定する。これら６つの自由度は、３つの空間軸に沿った平行移動、及びこれら３つの空間軸周りの回転運動である。簡単のため、本例では１つのセンサ装置１５のみを図示し、このセンサ装置１５は、１つの自由度について光学素子１３の位置を捕捉する。センサ装置１５によって捕捉された位置は、制御装置（これ以上詳細に図示せず）に供給され、この制御装置は、制御信号をアクチュエータ５０に送信し、アクチュエータ５０は、光学素子１３の位置を、フレーム１２に対する所望位置に調整する。アクチュエータ５０を用いて、光学素子１３の位置を、少なくとも１つの自由度について設定することができる。

アクチュエータ５０は、反動質量３７及びバネ要素３４を介してフレーム１２に接続されている。光学素子１３及びアクチュエータ５０を、反動質量３７及びバネ要素３４を介して補助フレーム（いわゆるサブフレーム）に装着することもでき、この補助フレームは、随意的に、追加的な結合要素またはバネ要素を介してシステムフレーム１２に装着されている。簡単のため、図示する例では、１つのフレーム１２のみを介したベースプレート１１上のマウントを例示する。

反動質量３７は、一般に５〜２０Hzの固有振動数を有する。バネ要素３４と共に、反動質量３７はローパス（低域通過）フィルタを形成し、このローパスフィルタは、こうした低い周波数範囲の振動のみを通過させる。アクチュエータ５０を用いて光学素子１３を設定する際に、光学素子１３を移動させる力に対抗する力が発生する。反動質量３７の固有振動数を下回る周波数を有する反動力は、フレーム１２に直接伝えられる。これに対し、反動質量３７の固有振動数を上回る周波数を有する反動力は、ローパスフィルタ処理を受ける。従って、システムの安定化は、アクチュエータ５０及び光学素子１３を、反動質量３７を介してフレーム１２に結合することによって達成される。

照射に使用する光の波長が減少すると共に、光学素子１３の位置精度に関する要求は増加する。従って、ナノメートル範囲の位置誤差でも照射エラーをもたらし、このことは、極紫外範囲の照射光で動作するＥＵＶシステムの場合に、製造される半導体素子を使い物にならなくする。さらに、光学素子１３が有する固有振動数の周波数範囲内では、減衰（ダンピング）が必要になる、というのは、さもなければ、小さな震動または振動でも、結像精度に悪影響を与える位置偏差をもたらすからである。さらに良好な減衰または安定化を得るために、減衰装置３０をさらに設け、減衰装置３０は、フレーム１２に対する反動質量３７の動きを（従って、反動質量３７に装着されたアクチュエータ５０及び光学素子１３の動きも）減衰させる。図１では、減衰装置３０を単に概略的に示す。

本発明の１つの態様によれば、減衰装置３０を渦電流ブレーキとして具体化する。従って、以下では、渦電流ブレーキとして具体化される減衰装置３０の設計及び特性を詳細に説明する前に、渦電流ブレーキを簡単に説明する。

図２に、渦電流ブレーキ２０の機能原理を概略的に示す。この渦電流ブレーキ２０は一対の磁石２１及び２２を具え、これらの磁石の反対極どうしが互いに対向して配置されている。従って、磁石２１の北極は磁石２２の南極に対向して配置され、その逆も同様である。磁束を導くために、軟鉄プレート２３及び２４を、それぞれ磁石２１及び２２の外側に設ける。金属プレート２５を導入するためのギャップを、磁石２１と２２の間に設ける。ここで、金属プレート２５が速度ｖで不均一な磁界Ｂを通って導入されれば、電圧、及びその結果渦電流Ｉが、金属プレート２５内に誘導される。これらの渦電流Ｉは自身の磁界を発生させ、レンツの法則によれば、これらの磁界は外部磁界に対抗する。その結果、金属プレート２５にブレーキがかけられ、金属プレート２５の運動エネルギーが熱に変換される。

この単純なモデルより、金属プレート２５と磁石２１及び２２との間の相対運動は、ブレーキ効果のために十分であり、即ち、金属プレート２５を静止状態に保って磁石を動かすこともできることが明らかになる。さらに、金属プレート２５が磁界勾配を通って移動する場合、即ち、換言すれば、金属プレート２５の移動方向が、上記不均一な磁界の磁力線の方向を横切る方向である場合のみに、制動効果が発生することも明らかになる。従って、２つの自由度について、即ち、図に示す、図２の紙面に直交する方向、及び図２の紙面内の、この直交方向周りの回転運動について、減衰効果を得ることができる。

この単純なモデルの減衰は、次のように定めることができる：金属プレート２５に作用する力は、磁界、及び磁石の長さｌに比例し、次式のようになる。
Ｆ＝２ＢlＩ (1)
ここに、Ｂは磁界の強度である。電流Ｉは、金属プレート２５内に誘導される電圧Ｕにより発生し、金属プレート２５の抵抗Ｒに依存する：

ここに、ｈは装置の幅であり（図２参照）、ｂは磁石の深さであり、ρは金属プレート２５の抵抗率である。従って、
Ｕ＝２Ｂｌｖ (3)
より、減衰ｄは次式のように出る

以下の文章では、リソグラフィ装置１０の減衰装置３０を説明し、減衰装置３０は上述した原理を利用して、より多数の自由度にわたって、より良好な減衰を得る。

図３に、リソグラフィ装置１０の一部分の透視図を示し、この部分は、実質的に減衰装置３０、反動質量３７、及びバネ要素３４で構成される。図４に、この減衰装置３０の磁石の配置を示す。図５に、この磁石配置の平面射影を示す。平面射影の結果、図５中のｚ軸は、図３及び４中のｚ軸と同一であるのに対し、他の２つのデカルト座標軸、即ちｘ軸及びｙ軸は、図３及び４中のｘ軸及びｙ軸と同一ではない。

減衰装置３０は、渦電流ブレーキとして具体化され、フレーム１２に対する反動質量３７の動きを減衰させる。減衰装置３０は、ホルダ装置３１、４つの磁石積層４０〜４３、及び２つの軟鉄プレート３３を有する。ホルダ装置３１は、フレーム１２に取り付けるか、あるいはアクチュエータ５０の筐体上または筐体内に設けることができ、そして金属材料製とすることができる。これに適したものは、例えば銅または銅合金のような高い導電率を有する金属材料である。例えばAW2014のようなアルミニウム合金が、耐久性と導電率に関して良好な妥協案を与え、従って特に適している。ホルダ装置３１は、ほぼ立方体の基部３１ａ、及びレセプタクル部３１ｂを有し、レセプタクル部３１ｂは円筒管の形状を有し、その長さ方向に沿って切断してある。基部３１ａとレセプタクル部３１ｂとは、バネ要素３４によって相互接続され、バネ要素３４はウェブとして具体化される。従って、基部３１ａ、レセプタクル部３１ｂ、及びウェブ３４は、統合された具体例を有する。基部３１ａの上部は、円弧状の断面を持つ切り欠きを有する。４つの磁石積層４０〜４３及び２つの軟鉄プレート３３は、基部３１ａの上側とレセプタクル部３１の下側との間に設けられる。さらに、５つのフィン３５が、レセプタクル部３１ｂの下側から基部３１ａに向かって放射方向に延びる。これらのフィン３５は、導電性の金属シートであり、磁石積層４０〜４３と軟鉄３３との間に配置される。フィン３５の下端と基部３１ａの上側との間には、ギャップ３６が設けられる。このようにしてホルダ装置３１が提供され、ホルダ装置３１内では、基部３１ａがウェブ３４を介してレセプタクル部３１ｂにフレキシブルに接続される。ここで装置の剛性は、ｚ方向が比較的低い。換言すれば、ウェブ３４がバネとして機能し、ウェブ３４のバネ力に対して作用する比較的弱い力によって、レセプタクル部３１ｂをｚ方向に変位させることができる。これに対し、ｘ方向及びｙ方向の装置の剛性、及び回転剛性は、比較的高い。

反動質量３７の一端は、レセプタクル部３１ｂの上側に保持されて固定接続される。反動質量３７の他端は、アクチュエータ５０に接続される。本例では、アクチュエータ５０がボイスコイル・アクチュエータとして具体化される。ここでは、アクチュエータ５０が円筒コイル５１を有し、図３ではその位置を単に概略的に示し、円筒コイル５１は、反動質量３７の端部に設けられた磁気回転子と相互作用する。従って、アクチュエータ５０の他方の端に取り付けられた光学素子１３は、円筒コイル５１に適切な電流を供給することによって、１つの自由度について、即ちｚ方向に位置決めすることができる。

図示する例では、反動質量３７が略円筒形に具体化され、反動質量３７は、例えば鋼鉄製またはタングステン合金製、等とすることができる。上述したように、反動質量３７はローパスフィルタとして機能し、このローパスフィルタは、光学素子を設定した際に発生する、反動質量３７の固有振動数を上回る周波数範囲の振動を抑制する。ここでは、振動が主に１つの自由度について抑制され、正確には、図示する例ではｚ方向に抑制される。

特に図５より明らかになるように、磁石積層４０〜４３の各々が４つの磁石４０ａ...４０ｄ〜４３ａ...４３ｄを具え、これらの磁石はｚ方向に上下に重ねて配置されて、ホルダ装置３１内に配置されている。ｘ−ｙ平面で切断した断面を見ると、磁石４０ａ...４０ｄ〜４３ａ...４３ｄは、実質的に台形の形状を有するか、あるいは切り欠き端付きの扇形の形状を有する。軟鉄プレート３３は、磁束を完結させるか戻す働きをし、磁石積層４０及び４３の外側に平行に配置されている。

ここでは、上下に重ねて配置された磁石が互いに逆の配向を有する。従って、磁石４０ａの北極は、その上に配置された磁石４０ｂの南極に対向し、磁石４０ａの南極は、その上に配置された磁石４０ｂの北極に対向する（図５参照）。これに対し、磁石積層４０〜４３は同じ配向を有し、従って、磁石積層４０〜４３内の磁石の反対極は、常に、互いに対向して位置する。従って、この結果は、図５に例示する磁力線プロファイルとなる。この図より明らかになるように、非常に不均一な磁界が、磁石積層４０〜４３の間に提供され、この磁界の方向はｚ軸に沿って複数回反転する。従って、ｚ軸に沿った大きな勾配を有する磁界が提供される。

フィン３５と共に、磁石積層４０〜４３及び軟鉄プレート３３の構成が渦電流ブレーキとして機能する。ここでは、フィン３５の機能が図２の金属プレート２５の機能に相当する。ｚ軸に沿った変位の場合、フィン３５が、磁石積層４０〜４３間の不均一な磁界を横切って移動し、従って、導電フィン３５内に渦電流が誘導されて、この移動の運動エネルギーが熱に変換される。磁石積層４０〜４３内の磁石４０ａ...４０ｄ〜４３ａ...４３ｄの交互配列の結果として、磁界のｚ方向の勾配が特に顕著になり、従って、高度な減衰を達成することができる。主たる自由度（即ち、ｚ方向）について、約４．５％のモード減衰が実験によって示され、さらに最適化した場合には、約５％〜６％のモード減衰が可能であるものと期待される。

磁石積層４０〜４３の円形配置は、複数の自由度における減衰を可能にする。従って、平坦または非円形の配置の場合（これは、図２の配置に相当するか、あるいは図５に平面射影形式で図示する配置に相当する）、ｘ方向及びｙ方向は磁界の勾配が小さい。こうした平坦な配置の場合、ｘ方向及びｙ方向は、渦電流ブレーキ効果もあまり顕著ではない、ということになる。これに対し、円弧に沿った磁石の円形配置が達成することは、ｘ方向及びｙ方向の磁界成分の勾配が大幅に増加する、ということである。従って、ｘ方向及びｙ方向の動きの減衰も達成される。すべての平行移動が減衰されるので、すべての回転運動の減衰も達成され、従って、その結果、６つの自由度全部における動きが減衰される。さらに、低周波数範囲までも有効な広帯域の減衰を達成することができる。

ｘ方向及びｙ方向の平行移動が減衰される度合いは、磁石積層４０〜４３が当該円弧に沿って配置された円弧の円弧角に大きく依存し、この度合いは、この円弧の大きさと共に必然的に増加する。例えば３０°の比較的小さい円弧でも、顕著な効果が達成され、少なくとも４５°の円弧角が有利であり、少なくとも９０°の円弧角がさらに有利であり、少なくとも１８０°の円弧角が特に有利である。極端な場合、磁石積層４０〜４３が全円に沿って配置され、これは３６０°の円弧角に相当する。対応する実施形態を、以下でさらに説明する。

（例えばバイトン（Viton）（登録商標）製の）ゴム要素等による減衰に比べれば、追加的な利点は、減衰装置３０上に摩損がほとんどないことである、というのは、互いに擦れ合う部分を設けないからであり、そして、磁石の磁力が何十年にわたっても安定しているからである。さらに、例えば光学素子に固着して結像特性を悪化させるゴム粒子の摩耗の恐れもない。さらに、磁石を、その組成により精密に設定することができ、従って、バッチ依存性も非常に低くなる。この場合、例えばネオジム磁石、あるいはSmCo（サマリウムコバルト）合金製の磁石のような希土類磁石が、特に有利であることが判明している。さらに、その剛性は、提案する配置によって影響されず、ゴム要素を用いた減衰時の場合のように、追加的な固有モードが発生しない。

第１実施形態では、磁石積層４０〜４３の各々が４つの磁石を具えているが、これらは異なる数の磁石を具えることもできる。しかし、磁石積層４０〜４３のそれぞれが偶数の磁石を具えれば、これにより寄生磁界の形成が防止されるので有利である。偶数の磁石の場合、外側の磁石４０ａ、４０ｃ、４３ａ及び４３ｃからの磁束が、軟鉄プレートを通って磁石４０ｂ、４０ｄ、４３ｂ及び４３ｄに完全に戻るのに対し、奇数の磁石の場合、このことは不可能であり、従って、寄生磁界が形成される。

第２実施形態
第１実施形態によるリソグラフィ装置１０では、磁石４０〜４３がホルダ装置３１を介してホルダフレーム１２に強固に接続されるのに対し、フィン３５は、ホルダフレーム１２に対して磁石間を移動することができ、かつ反動質量３７に強固に接続されている。しかし、磁石が反動質量に強固に接続された逆の構成も可能である。こうした構成は、次の第２実施形態において説明する。

第２実施形態によるリソグラフィ装置は、図１に示すのと同じ概略設計を有し、従って、以下の文章では、その詳細な説明は控える。図６は、減衰装置７０を統合したアクチュエータ６０の設計を概略的に示し、減衰装置７０は渦電流ブレーキとして具体化される。図７に、この減衰装置７０の磁石の配列を示す。図８に、この磁石配置の平面射影を示す。平面射影の結果、図８中のｚ軸は、図６及び７中のｚ軸と同一であるのに対し、他の２つのデカルト座標軸、即ちｘ’軸及びｙ’軸は、図６及び７中のｘ軸及びｙ軸と同一ではない。

アクチュエータ６０は、磁気重力補償装置として、即ち、重力を補正するための受動アクチュエータとして具体化することができるのに対し、第１実施形態におけるアクチュエータは、１つの空間的自由度における光学素子の位置の能動的な、即ち任意の固定用に具体化されている。

アクチュエータ６０は、アクチュエータ筐体６１、円筒コイル６２、磁石ピストン６３、ピン６４、及びバネ６５を具えている。減衰装置７０は、磁石配列６６及びフィン６７を具えている。アクチュエータ６０は、光学素子１３（構造要素）をホルダフレーム１２に結合する。

より正確には、アクチュエータ筐体６１が光学素子１３に強固に接続され（図１参照）、円筒コイル６２が反動質量６８に強固に接続され、反動質量６８は、アクチュエータ６０とは反対向きの側が、バネ要素３４を介してフレーム１２に結合されている（図１参照）。その代案として、円筒コイル６２を光学素子１３に直接接続するか、あるいは、アクチュエータ６０、ホルダフレーム１２、及び光学素子１３の間に、追加的な結合要素を設けることもできる。磁石ピストン６３は、ピン６４を介してアクチュエータ筐体６１に強固に接続されている。円筒コイル６２を制御電流によって励磁すれば、これにより磁界が誘導され、この磁界が磁石ピストン６３と相互作用し、従って、ｚ方向の力が光学素子１３に加わり、その結果、光学素子のｚ方向の位置を設定することができる。

バネ６５は円筒バネとして具体化することができ、その中に配置された円筒コイル６２及び磁石ピストン６３を包囲する。バネ６５は、一方の側をアクチュエータ筐体６１に固定接続され、他方の側を反動質量６８に固定接続されている。従って、バネ６５のバネ力が、円筒コイル６２にｚ方向に作用する力に対抗し、その結果、ｚピストンを安定化させて、より正確に設定することができる。

磁石配列６６は、円筒コイル６２の、反動質量６８とは反対向きの端部に設けられ、随意的に、結合要素（これ以上詳細に図示せず）を介して結合される。磁石配列６６は、１２個の磁石積層６６−１...６６−１２を具え、これらは円周に沿って配置され、即ち３６０°の円弧に沿って配置されている（図７参照）。磁石積層６６−１...６６−１２のそれぞれが、（図７にａ、ｂ及びｃで表す）３つの磁石を有し、これらはｚ方向に順に下積みまたは上積みされて配置される。従って、これらの磁石は３平面または３段階に配置される。ｘ−ｙ平面で切断した断面を見ると、磁石積層６６−１...６６−１２の磁石は、実質的に台形の形状を有するか、切り欠き端付きの扇形の形状を有する。従って、全体的には、これにより円筒形の磁石配列６６ができ、ピン６４が導入される同様に円筒形の切り欠きが、磁石配列６６の中心に設けられる（図６参照）。本実施形態では、磁石積層６６−１...６６−１２が完全な環形の様式で配列されているので、磁束を完結させるための軟鉄を設ける必要はない。従って、図示する例のように、個別の磁石積層６６−１...６６−１２には、奇数の磁石を設けることもできる。奇数の磁石の場合でも、磁束が円形様式で、磁石積層６６−１...６６−１２を通って延びて、寄生磁界が全く、あるいはほとんど発生しないので、このことが可能である。

ここでは、上下に重ねて配置された磁石どうしが、逆の配向を有する。換言すれば、磁石６６−１ａの北極は、その上に配置された磁石６６−ｂの南極に対向し、磁石６６−１ａの北極は、その上に配置された磁石６６−１ｂの南極に対向する。これに対し、磁石積層６６−１〜６６−１２は同じ配向を有し、従って、磁石積層６６−１...６６−１２内の磁石の反対極は、常に、互いに対向して位置する。従って、この結果は、図８に例示する磁力線プロファイルとなる。この図より明らかになるように、非常に不均一な磁界が、磁石積層６６−１〜６６−１２の間に提供され、この磁界の方向はｚ軸に沿って複数回反転する。従って、ｚ軸に沿った大きな勾配を有する磁界が提供される。

フィン６７のそれぞれが、隣接する２つの磁石積層６６−１...６６−１２の間に配置される。例えば銅または銅合金のような高い導電率を有する金属材料は、フィン６７にも適している。例えばAW2014のようなアルミニウム合金が、耐久性と導電率に関して良好な妥協案を与え、従って特に適している。第１実施形態と同様に、磁石積層６６−１...６６−１２がフィン６７と共に、減衰装置としての渦電流ブレーキ７０を形成する。磁石配列６６がｚ軸に沿って変位すれば、フィン６７内に渦電流が誘導されて、この動きの運動エネルギーが熱に変換される。磁石積層６６−１...６６−１２内の磁石の交互配列の結果として、磁界のｚ方向の勾配が特に顕著になり、従って、高度な減衰を達成することができる。主たる自由度（即ち、ｚ方向）について、約２．５％のモード減衰が実験によって示され、さらに最適化した場合には、５％までのモード減衰が可能であるものと期待される。

第１実施形態による構成における結果と同様に有利な結果が、この構成からも得られる。磁石積層６６−１...６６−１２の円形配列は、複数の自由度における減衰を可能にする。より正確には、本実施形態では、６つの自由度全部における広帯域の減衰も達成される。さらに、この減衰は摩擦なしであり、減衰装置の長寿命を保証する。この構成の追加的利点は、この構成が非常に小型であることである。さらに、剛性は提案する構成によって影響されず、ゴム要素を用いて減衰させる場合のように追加的な固有モードが発生しない。

さらに、本実施形態では、磁石配列６６がコイル６２を介して反動質量６８に固定接続されている。従って、磁石配列６６は、反動質量に寄与するか、反動質量の一部であるものと考えることができる。その結果、より強固なバネ要素６５を用いて、アクチュエータの設計を簡略化することができる。

第３実施形態
第２実施形態の磁石配列では、磁石が磁石積層６６−１〜６６−１２の形に配列されている。同じｘ−ｙ平面内に配置された異なる積層６６−１〜６６−１２のそれぞれが、このｘ−ｙ平面内に３６０°にわたって延びる弧状配列の形に配置された一組の磁石で構成される。図７に示す配列では、こうした一組の磁石のうち３つが存在し、ｚ方向に互いに重ねて積層されている。これらの磁石の組の各々は、略円盤形である。ここでは、これらの磁石の組がｚ方向に互いに重ねて積層されているので、減衰される主方向もｚ方向である。しかし、これらの磁石を直線状に積層させる必要はなく、これらの磁石は弧状に互いに重ねて積層させることもできる。このことは、以下に図９及び１０を参照しながら説明する。

図９に、第３実施形態の第１変形例による渦電流減衰装置（ダンパ）の磁石配列８０を示す。なお、説明上の理由で、図９は、渦電流減衰装置の磁石のみを示し、他の要素は省略している。図７の配列のように、図９の磁石配列８０も、上下に重ねて積層された略円盤形の磁石の組で構成される。また、図７のように、図９の配列でも、磁石の各組が１２個の台形磁石８２−１〜８２−１２を含む（図９には、磁石８２−１及び８２−７を示している）。図７に示す実施形態では、こうした磁石の組のうち３つが存在する（即ち、各積層が３つの磁石を含む）のに対し、図９に示す実施形態では、こうした磁石の組が４つ存在する（即ち、各積層が４つの磁石を含み、例えば８２−１ａ〜８２−１ｄで表す）。

さらに、図７に示す配列では、磁石の組の各々が平行な平面内に、即ち、ｘ−ｙ平面及びこれに平行な平面内に配置されているのに対し、図９に示す例では、種々の磁石の組が配置された平面が互いに対して傾斜している。より具体的には、第１組の磁石８２−１ａ〜８２−１２ａはｘ−ｙ平面内に配置されている。第２組の磁石８２−１ｂ〜８２−１２ｂは、ｘ−ｙ平面に対して例えば１０°の角度に傾斜した平面内に配置されている、等である。本実施形態の磁石配列の他の態様は、第２実施形態に関して説明した通りであり、このため、さらなる説明は省略する。

この磁石配列８０の結果は、種々の磁石の組が、動きを減衰させるべき構造要素の弧状の軌跡８４に沿って配列される、ということになる。より具体的には、動きを減衰させるべき構造要素が、図９に一点鎖線で示す弧状の軌跡に沿って移動する。従って、直線または回転運動を行う構造要素の移動だけでなく、弧状の軌跡８４に沿って移動する構造要素の移動も減衰させることができる。言うまでもなく、弧状の軌跡８４の曲率及び方向は、この軌跡に沿って一定である必要はなく、必要に応じて適合させることができる。例えば、弧状の軌跡８４は、（図９のように）単一平面内に配置する必要はなく、必要に応じて複雑にすることができる。

さらに、この磁石配列８０により、構造要素の動きを小型の構成で減衰させることができる。ここでは、種々の磁石の組の各々が、弧状の軌跡８４の接線に対して垂直に広がる平面内に配置されているが、このことには限定されず、これらの磁石の組は、弧状の軌跡８４に対して、例えば４５°までの角度に配置することもできる。しかし、これらの磁石の組のそれぞれを、弧状の軌跡８４にほぼ直交する平面内に配置すると、より大きな減衰比を達成することができる。

図１０に、第３実施形態の第２変形例による渦電流減衰装置の磁石配列９０を示す。この磁石配列９０でも、磁石積層９２−１〜９２−１２（図１０には９２−１〜９２−７のみを示す）が、動きを減衰させるべき構造要素の弧状の軌跡９４に沿って配列されている。磁石配列９０は、図９の磁石配列８０とは、配列９０内の磁石が、ｘ-ｙ平面で切断した際に台形の断面を有する点で異なる。従って、小型の磁石配列で高い減衰比を達成することができる。これに対し、図９の磁石配列９０内の磁石は長方形の断面を有し、このため、磁石の組の間のギャップは、弧状の軌跡８４からの半径方向の距離に応じて変化する。

なお、上述した実施形態は好適なものに過ぎず、特許請求の範囲が保護する範囲内で、多種多様な方法で変化させることができる。

このように、先の実施形態は、反動質量または光学素子の動きを減衰させるための渦電流ブレーキを有するリソグラフィ装置を説明した。しかし、渦電流ブレーキを用いて、リソグラフィ装置の他の可動構造の動きを減衰させることも、同様に可能である。

さらに、先の実施形態では、磁石を円弧状配列の形に配置しており、このことは特に小型の構成を可能にする。しかし、円弧状にされることなく、及び楕円状、双曲線状、放物線状、等のような他の弧状も可能である。

さらに、先の実施形態では、フィン（即ち、導電シート）がアクチュエータまたは構造要素に機械結合されている。しかし、これらは、電磁結合、磁気結合、あるいは静電結合することもできる。特に、フィンの支持体は図３に示す構成に限定されず、フィンは、追加的な磁気支持体またはガス支持によって支持することもできる。

さらに、先の実施形態では、磁石が積層の形に配置され、即ち、複数組の磁石が上下に重ねて配置されている。しかし、図７に示す例では、例えば最下層の磁石６６−１ａ〜６６−１２ａのみに相当する、単一組の磁石を設けることもできる。

１０ リソグラフィ装置
１１ 主プレート
１２ ホルダフレーム
１３ 光学素子
１４ 測定フレーム
１５ センサ装置
１６ ウェハー・レセプタクル
１７ ウェハー
１８ 照射装置
１９ マスク
２０ 渦電流ブレーキ
２１、２２ 磁石
２３、２４ 軟鉄シート
２５ 金属プレート
３０ 渦電流ブレーキ装置
３１ ホルダ装置
３１ａ 基部
３１ｂ レセプタクル部
３２ 磁石積層
３３ 軟鉄プレート
３４ ウェブ
３５ フィン
３６ ギャップ
３７ 反動質量
４０〜４３ 磁石
５０ アクチュエータ
５１ 円筒コイル
６０ アクチュエータ
６１ アクチュエータ筐体
６２ 円筒コイル
６３ 磁石ピストン
６４ ピン
６５ バネ
６６ 磁石配列
６６−１...６６−１２ 磁石積層
６７ フィン
６８ 反動質量
７０ 渦電流ブレーキ装置
８０ 磁石配列
８２−１...８２−１２ 磁石積層
８４ 軌跡
９０ 磁石配列
９２−１〜９２−１２ 磁石積層
９４ 軌跡

Claims (18)

1. リソグラフィ装置(10)であって、このリソグラフィ装置(10)の構造要素(13)の動きを減衰させるための渦電流ブレーキ(30,70)を具えたリソグラフィ装置において、前記渦電流ブレーキ(30,70)が、
   弧状配列の形に配置された複数の磁石(40...43; 66; 82; 92)と、
   各々が、隣接する前記磁石(40...43; 66; 82; 92)間のそれぞれに配置された複数の導電シート(35, 67)とを具え、
   前記動きを減衰させる方向の、前記磁石(40...43; 66; 82; 92)と前記導電シート(35, 67)との間の相対運動が、前記導電シート(35, 67)内に渦電流を発生させ、
   前記磁石が、磁石積層(40...43; 66-1...66-12; 82-1...82-12; 92-1...92-12)の形に配置され、前記磁石積層のそれぞれが、複数の磁石を含み、
   前記磁石積層(40...43; 66-1...66-12; 82-1...82-12; 92-1...92-12)内の隣接する磁石が、当該磁石の反対極どうしが隣り合うように配置され、
   前記磁石を保持するホルダ装置(31)をさらに具え、このホルダ装置が基部(31a)及びレセプタクル部(31b)を具え、前記レセプタクル部(31b)が前記構造要素に強固に接続され、前記基部(31a)と前記レセプタクル部(31b)とが、バネ要素(34)によって相互接続され、
   前記バネ要素が、前記レセプタクル部(31b)と前記基部(31a)との間に位置して、前記レセプタクル部から前記基部へ向かって放射状に延びる
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 少なくとも２つの前記磁石積層(40...43; 66-1...66-12; 82-1...82-12; 92-1...92-12)を具えていることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置(10)。
3. 前記磁石積層(40...43; 66-1...66-12; 82-1...82-12; 92-1...92-12)の各々が、偶数の磁石を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置(10)。
4. 前記弧状配列によって規定される弧が、少なくとも３０°の角度にわたって延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
5. 前記弧状配列によって規定される弧が、３６０°の角度にわたって延びることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
6. 前記磁石が、円弧状配列の形に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
7. 前記バネ要素(34)がウェブであることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記磁石が発生する磁界が、前記弧状配列によって規定される弧を含む平面内に広がり、
   前記動きを減衰させる主方向が、前記平面の法線に対して４５°以下の角度に延びることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
9. 前記動きを減衰させる方向が、前記平面の法線にほぼ平行に延びることを特徴とする請求項８に記載のリソグラフィ装置(10)。
10. 前記渦電流ブレーキ(30,70)が複数組の磁石を具え、前記複数組の各組の磁石が、所定平面内に弧状配列の形に配置され、
    前記複数組が、前記動きを減衰させるべき前記構造要素の軌跡(84,94)に沿って配置されるように、前記複数組における隣接する組の平面が、互いに対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
11. 前記構造要素の前記軌跡(84,94)が弧状であることを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ装置(10)。
12. 前記導電シート(35,67)が、前記構造要素(13)に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
13. 前記導電シート(35,67)が、前記構造要素(13)を位置決めするためのアクチュエータ(50,60)の移動部分に結合されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
14. 前記磁石が、前記構造要素(13)に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
15. 前記構造要素(13)が、前記磁石に対して可動な様式で配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
16. 前記磁石が、円筒磁石配列(66)の形に配置され、この円筒磁石配列が、前記構造要素(13)を位置決めするためのアクチュエータ(50,60)の円筒コイル(62)に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
17. 前記構造要素(13)が光学素子であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。
18. 前記構造要素(13)が反動質量であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のリソグラフィ装置(10)。