KR20070019642A

KR20070019642A - 광학 요소의 조작을 위한 장치

Info

Publication number: KR20070019642A
Application number: KR1020067004904A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 뮐바이어; 요하네스 리페르트
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 아게; 칼 짜이스 에스엠테 아게
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2007-02-15
Also published as: TWI360675B; CN1879046B; EP1664880A2; JP2012190041A; US20070052301A1; TW200519445A; US20100157270A1; JP5041810B2; WO2005026801A2; JP5779545B2; US8179621B2; CN1879046A; KR101129119B1; JP2007505345A; US20090050776A1; WO2005026801A3

Abstract

본 발명은 적어도 세 개의 액튜에이터 장치(9)를 통해 구조(8))에 대해 6 자유도까지 광학 요소(7)를 조작하기 위한 장치에 관한 것이다. 액튜에이터 장치(9) 각각은 1 자유도를 따라 유효력을 각각 발생시키는 적어도 2개의 힘 제어식 액튜에이터를 갖고, 액튜에이터(9)의 연결 지점(11)은 광학 요소(7) 상에 직접 작용한다.

액튜에이터, 자유도, 광학 요소, 유효력, 결합 요소

Description

광학 요소의 조작을 위한 장치 {APPARATUS FOR MANIPULATION OF AN OPTICAL ELEMENT}

본 발명은 적어도 세 개의 액튜에이터 장치를 통해 구조에 대해 6 자유도 까지 광학 요소를 조작하기 위한 장치에 관한 것이다. 유사하게 본 발명은 광학 요소 또는 광학 조립체의 직접 연결을 위한 액튜에이터 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 적어도 세 개의 액튜에이터 장치를 통해 구조에 대해 6 자유도까지 광학 조립체를 조작하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 힘 제어식(force-controlled) 액튜에이터와 힘 제어식 액튜에이터 장치에 관한 것이다.

적어도 세 개의 액튜에이터 장치를 통해 구조에 대해 6 자유도까지 광학 요소를 조작하기 위한 장치는 유럽 특허 1 312 965 A1호에 공지되어 있다.

광학 요소, 특히 미러는 3 자유도로 주로 조작되고 예를 들면, 압전 액튜에이터가 이러한 목적을 위해 사용된다.

미국 특허 5,986,827호에는 3 자유도의 광학 요소용 조작 장치가 개시되어 있다.

그러나 프로젝션 조명 시스템 내에, 특히 EUVL 범위 내로 광학 요소, 광학 조립체 또는 웨이퍼 테이블을 정확하게 위치 설정하는 특정 적용예는 동시에 높은 정확성으로 6 자유도(모든 xyz 병진 운동 및 이러한 축에 대한 회전)까지 작동을 조작하거나 또는 작동 위치 설정할 것이 요구된다.

6 자유도까지 광학 요소를 댐핑하기 위한 댐핑되는 힘 제어식 액튜에이터는 공지되어 있고 하이브리드 액튜에이터라 한다. 그러한 하이브리드 액튜에이터는 "제2 세대 하이브리드 D-스트럿"의 제목으로 포터 데이비스(Porter Davis) 등에 의해, MIT공대의 하니웰(Honywell)에 의해, 1995년 2월의 캘리포니아주 샌디에고(San Diego, California)의 SPIE 구조 및 재료 학회에 설명되어 있다. 댐핑 시스템을 갖는 로렌츠 액튜에이터가 하이브리드 액튜에이터를 형성한다. 또한 6각 구성(hexapod configuration)의 이러한 하이브리드 액튜에이터의 배열은 설명되어 있다. 이러한 구성은 능동적 댐핑의 문제점에 초점이 맞춰져 있는 반면, 본 발명은 거의 어떠한 부수적인 힘(parasitic forces)도 거의 액튜에이터 또는 액튜에이터 시스템에 의해 지지되거나 조정되는, 광학 요소로 전달되지 않는 액튜에이터 또는 액튜에이터 시스템에 관한 것이다.

표현된 자유도는 기계적 의미로 이해되어야 하고, 따라서 강성 본체의 각각의 가능한 키네마틱(cinematic) 운동은 개별적인 자유도로 나타낸 독립 좌표에 의해 설명된다. 자유도의 예는 이미 언급한 바와 같이 병진 운동 또는 회전이다.

하나의 자유도를 따르는 운동을 발생시키는 액튜에이터, 특히 압전 액튜에이터는 조작을 위해 광학 요소 또는 광학 조립체에 일반적으로 연결된다. 압전 액튜에이터는 그곳에서 변위력을 생산하기 때문에, 이러한 연결는 작용의 방향으로 강성이어야 하고 나머지 자유도에서 거의 강성을 갖지 않아야 한다. 높은 정확성의 적용예에서, 이는 바람직하지 않은 부수적인 힘을 도입할 수 있는, 중실 강체 요소(solid body elements)에 의해 일반적으로 달성된다. 따라서 변형이 광학 요소 또는 광학 조립체로 전달되는 것을 방지하도록 보상 목적을 위해 부가적으로 소켓이 요구된다. 이와 같은 중간 요소는 정확한 조작을 위해 요구되는 베어링의 높은 강성도를 상당히 감소시킴으로써, 바람직하지 못하게 상기 요구되는 위치 설정 정확성을 달성하는 것이 불가능한 결과를 가져온다.

일반적인 종래 기술 분야에 대해서는, 힘 제어식 액튜에이터, 특히 로렌츠 액튜에이터를 개시하는 유럽 특허 1 001 512 A2호를 참조한다. 상기 특허에서 설명된 로렌츠 액튜에이터는 전류가 흐르는 요소가 배열된 자기장을 발생시키는 영구 자석을 갖는다. 최종적인 로렌츠힘은 로렌츠 액튜에이터의 이동하는 부분들 사이에서 이동 또는 힘을 발생시키도록 사용된다.

본 발명은 가능한 한 변형의 도입을 방지하면서, 6 자유도까지로 광학 요소 또는 조립체의 정확한 조작을 가능하게 하는, 처음 언급된 타입의 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 액튜에이터 장치 각각이 1 자유도로 유효력을 각각 발생시키는 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터를 갖고 액튜에이터 장치의 연결 지점이 광학 요소 상에 직접 작용함으로써 달성된다.

바람직하게, 액튜에이터 장치의 액튜에이터의 유효력은 광학 요소의 다른 자유도의 방향으로 배향된다. 액튜에이터의 힘으로 기인한 그러한 액튜에이터 장치의 유효력은 액튜에이터 장치의 액튜에이터의 개별적인 힘을 조정함으로써, 액튜에이터의 유효력에 의해 한정된 평면 내부에서 조정될 수도 있다.

또한, 액튜에이터 장치와 광학 요소 사이의 연결 지점에서 액튜에이터 장치로부터 광학 요소로의 유효력(액튜에이터 장치의 액튜에이터에 의해 발생됨)은 유효력에 대해 수직한 힘이 거의 존재하지 않도록 제공된다. 이는 이러한 자유도에서 거의 소멸된 양의 강성으로 인해 기인한다. 그러나, 액튜에이터 장치의 액튜에이터에 의해 발생된 유효력의 방향으로 최대 강성이 존재한다. 언급된 바와 같은 강성 조건을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액튜에이터 장치는 1 자유도로 유효력을 발생시키는 힘 제어식 액튜에이터이다. 이 액튜에이터는 제1 및 제2 요소를 포함한다. 요소는 서로에 대해 이동 가능하고, 제1 요소 및 제2 요소는 단지 가스 또는 진공만이 제1 및 제2 요소 사이에 존재하도록 기계적으로 결합 해제된다.

그러한 힘 제어식 액튜에이터, 바람직하게 로렌츠계 액튜에이터는 거의 강도를 갖지 않게 되고, 요소 사이에 거의 댐핑을 갖지 않는다. 이는 액튜에이터의 개별적인 자유도에서 제어되는 힘, 예를 들면 자기장의 양과 방향 및 전류의 방향과 양에 의해 한정된 로렌츠 힘을 제외하고, 어떠한 힘도 제1 요소로부터 제2 요소로 거의 전달되지 않는다는 이점을 갖는다.

본 발명에 따른 액튜에이터 장치를 형성하도록, 상기 설명된 바와 같은 제1 힘 제어식 액튜에이터의 요소는 동일한 타입의 제2 힘 제어식 액튜에이터의 요소에 결합 요소에 의해 결합된다. 또한 결합 요소는 광학 요소 또는 그 일부일 수 있고, 액튜에이터 장치의 각각의 액튜에이터가 그의 제1 또는 제2 요소 중 적어도 하나로 광학 요소에 기계적으로 결합되는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 결합 요소는 광학 요소에 직접 결합되고, 액튜에이터 장치의 각각의 액튜에이터는 그의 제1 또는 제2 요소 중 적어도 하나로 결합 요소에 기계적으로 결합된다.

본 발명에 따른 액튜에이터 장치에서, 결합 요소는 적어도 하나의 힘 제어식 액튜에이터가 작동한다면, 적어도 1 자유도로 이동 가능하다. 바람직하게 결합 요소는 액튜에이터 장치의 모든 힘 제어식 액튜에이터가 사전 한정된 힘을 발생시키도록 작동한다면, 2 자유도로 이동 가능하다.

또한, 액튜에이터 장치의 연결 지점은 액튜에이터 장치의 액튜에이터의 이동하는 부분이 광학 요소에 직접 접촉하도록 존재할 수 있다. 여기서, 이미 언급된 바와 같이, 결합 요소는 광학 요소이다. 바람직하게 접촉은 실질적으로 점 접촉으로 행해질 수 있고, 액튜에이터 장치의 모든 액튜에이터는 광학 요소의 동일한 지점에 영향을 주는 것을 의미한다. 그러나, 또한 다른 기하학적 접촉은 액튜에이터 장치의 액튜에이터가 광학 장치의 다른 지점에 영향을 줄 가능성이 있다. 액튜에이터 장치 내에 두 개 이상의 액튜에이터가 존재한다면, 몇몇 액튜에이터가 광학 요소 상에 동일한 지점에서 영향을 주고 다른 액튜에이터는 광학 요소 상의 다른 지점에서 영향을 줄 수 있도록 조합하는 것이 가능하다. 언급한 바와 같이, 대안으로서 또는 부가적으로, 액튜에이터 장치의 액튜에이터들 또는 적어도 하나의 액튜에이터는, 광학 요소에 대해 액튜에어터 장치의 연결 지점을 포함하고 또는 형성하는, 액튜에이터 장치의 부분인, 분리된 결합 요소를 통해 광학 요소에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게, 결합 요소는 광학 요소의 이동(액튜에이터에 의해 발생됨)이 액튜에이터 장치의 두 개의 액튜에이터의 자유도에 의해 한정된 공간(일반적으로 모든 자유도에 의해 한정된 공간의 부분 공간) 내에서 행해질 수 있도록 두 개의 액튜에이터와 연결된다. 분리된 결합 요소는 액튜에이터 장치와 광학 요소 사이에 추가의 점과 유사한 연결 지점을 형성하는 데 이점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 목적은 마찬가지로 청구항 제2항 내지 제18항에 의해 달성된다. 액튜에이터 장치와 관련하여, 상기 목적은 청구항 제33항에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 수단은 6 자유도까지로 광학 요소 또는 광학 조립체를 위한 정확하고 빠른 조작 능력을 제공한다. 작용의 방향과 다른 나머지 자유도가 실질적으로 변경되지 않게 하는 힘 제어식 액튜에이터의 사용은, 부수적인 힘을 보상하도록 임의의 중간 가요성 요소 또는 소켓에 대한 필요성이 존재하지 않음으로써 예를 들면 작용 힘의 방향으로 배열의 전체 강성을 증가시키키고 위치 설정 정확성을 개선하는 것을 의미한다.

또한 본 발명은 세 개의 액튜에이터 장치가 제공되며 각 액튜에이터 장치는 1 자유도를 각각 가능하게 하는 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터를 갖는다.

바람직하게 액튜에이터 장치는 적어도 두 개의 액튜에이터 장치의 자유도가 다른 액튜에이터 장치에 의해 주어진 적어도 2 자유도와 관련하여 선형 독립적이도록 서로에 대해 배열된다.

이러한 수단은 6 자유까지로 조작 또는 위치 설정을 가능하게 하는 배열로 바람직한 방식으로 장착되는 광학 요소를 가능하게 한다. 광학 요소는 이러한 경우 부가적인 소켓 없이 장착되고, 즉 액튜에이터 장치는 광학 요소 상에 직접 작용한다.

액튜에이터 장치는 중력 보상 장치를 각각 갖는 것이 바람직하다.

전류가 흐르지 않을 때, 어떠한 힘도 힘 제어식 액튜에이터의 이동하는 부분 내에 발생되지 않는다. 이는 영구적인 전류 흐름이 이러한 목적을 위해 요구되고 따라서 열이 연속적으로 발생되기 때문에, 특히 액튜에이터가 대물부의 중력을 지지해야 하는 적용예에서 문제점이 발생된다. 이는 열에 민감한 장치 내에서 사용하기 위해서는 매우 바람직하지 않다. 중력 보상은 즉, 광학 요소의 전체 질량을 지지하는 힘 제어식 액튜에이터가 영구적으로 이들을 통해 전류 유동시키는 것을 방지한다. 이는 바람직하게 동력 소비를 감소시키고 최종적인 열 에너지를 감소시킨다.

본 발명의 일 개선예에서, 또한 적어도 거의 광학 요소의 중립 평면 상에 놓여지도록 액튜에이터 장치의 연결 지점에 의해 커버된 평면을 제공하는 것이 가능하다. 바람직하게 연결 지점은 중립 평면 근처에 있는 평면을 한정한다. 바람직하게 평면은 광학 요소 내부의 평면의 최대 거리가 광학 요소의 최대 두께의 20 %보다 작도록 배열된다.

강체, 예를 들면 광학 요소의 내부 또는 외부의 표면 또는 면은 힘과 모멘트의 도입(예를 들면 조작 등에 의해)이 광학 표면 상에 최소 변형을 발생시키는 중립 평면으로 칭한다. 유사하게, 예를 들면 작업편이 구부러질 때 응력이 존재하지 않는 작업편의 섬유는 중립 섬유로서 칭한다. 외부 및 내부 섬유는 대조적으로 굽힘 중 인장되거나 압축된다. 액튜에이터 장치의 연결 지점은 광학 요소 상에 (임의의 중간 소켓 없이) 직접 작용하고, 따라서 도입될 변형에 대해 광학 요소의 지지 또는 조작을 추가로 개선시키고, 액튜에이터 장치는 광학 요소의 중립 평면 상에 바람직한 방식으로 작용한다.

본 발명의 하나의 개선된 설계에서, 또한 제조 목적을 위해 제조 단계에서 그리고 연속적인 사용 매칭 중 중력 방향과 작용 지점에 대해, 수동 대체 모듈과 교환되도록 액튜에이터를 제공하는 것이 가능하다.

액튜에이터 장치는 수동 대체 모듈로 교환될 수 있기 때문에, 광학 요소는 연속적인 작동 중과 동일한 힘 관계를 기초로, 특히 중력에 의해 광학 요소에 발생되는 변형의 보상에 대해 제조 단계 중에라도 설계될 수 있다. 이는 작동 중 중력이 정확히 한정된 지점에서 작용하는 힘에 의해 보상되는 것을 의미한다. 액튜에이터 장치가 수동 대체 모듈로 교환될 때, 중력은 동일한 지점에 다시 작용되야 한다.

각각의 경우에서 액튜에이터 장치의 두 개의 힘 제어식 액튜에이터의 유효력은 공통된 지점을 통과하고 중력 보상 장치의 유효력은 각각의 경우 액튜에이터 장치의 두 개의 힘 제어식 액튜에이터의 유효력의 공통된 지점을 통과하는 것이 바람직하다.

특히 이러한 측정은 도입될 모멘트에 의해 발생되는 광학 요소의 변형을 감소시킨다.

청구항 제2항 제18항 및 제33항에 대한 이점도 청구항 제1항을 참조하여 이미 설명된 상기 설명으로부터의 이점과 유사하다.

본 발명의 이점을 갖는 개선점과 개량점은 다른 종속항에서도 발견될 수 있다. 예시적인 실시예는 도면을 기초로 하여 다음의 명세서에서 주로 설명된다.

도1은 광원, 조명 시스템 및 프로젝션 대물부를 갖는 EUV 프로젝션 조명 시스템의 기본 구성도이다.

도2는 광학 요소의 조작을 위한 본 발명에 따른 장치의 기본 도면이다.

도3은 액튜에이터 장치의 기본 도면이다.

도4는 프로젝션 대물부의 하우징 내에 미러를 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치의 단순화된 평면도이다.

도5는 미러를 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치의 사시도이다.

도6은 액튜에이터 장치의 사시도이다.

도7은 힘 제어식 액튜에이터의 개략도이다.

도8은 도3 및 도6에 도시된 바와 유사한 액튜에이터 장치의 개략도이다.

도1로부터 알 수 있는 바와 같이, EUV 프로젝션 조명 시스템(1)은 광원(2), 구조화된 마스크가 배열된 평면(4) 상의 필드의 조명을 위한 EUV 조명 시스템(3)과, 감광 기판(6) 상으로 평면(4) 내의 구조화된 마스크의 화상을 만들기 위한 프로젝션 대물부(5,projection objective)를 갖는다. 이와 같은 EUV 프로젝션 조명 시스템(1)은 유럽 특허 1 278 089 A2호에 공지되어 있다.

광학 요소의 조작을 위한 프로젝션 대물부(5) 내에는 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8)에 대해 미러(7) 또는 광학 조립체(도시 생략)와 같은 것을 수용할 수 있는 것이 일반적으로 요구될 수 있다. 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8)에 대해 미러(7)를 위한 액튜에이터 장치(9)와의 적절한 연결는 이러한 목적을 위해 제공된다(특히 도4 및 도5를 참조). 다른 예시적인 실시예에서, 광학 요소는 센서 프레임에 대해 또는 프로젝션 대물부(5)의 측정 구조에 대해 조작될 수 있다. 이와 같은 측정 구조는 독일 특허 101 34 387 A1호에 공지되어 있다.

도2는 6 자유도로 3개의 액튜에이터 장치(9)에 의해 미러(7)를 조작하는 것을, 단순화된 형태로 도시한다. 액튜에이터 장치(9)는 힘 제어식 로렌츠 액튜에이터(10), 즉 힘 제어 루프로써 제어되고 하나의 자유도를 각각 가능하게 하는 액튜에이터를 갖는다. 액튜에이터 장치(9)는 구조에 연결된다(도2에는 도시 생략). 예로써 도3, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 이는 프로젝션 조명 시스템(1)의 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8)일 수도 있다.

도3은 미러(7)에 대해 하나의 연결 지점(11)과 구조 (즉, 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8))에 대해 두 개의 연결를 갖는 액튜에이터 장치(9)의 기본 도면이다. 두 개의 로렌츠 액튜에이터(10) 함께 2 자유도로 지지되고 미러(7)의 조작을 위해 사용된다. 로렌츠 액튜에이터(10)의 에너지 소비를 최소화하기 위해, 액튜에이터 장치(9)는 중력 보상 장치(12)를 부가적으로 갖는 데, 이는 마찬가지로 미러(7)의 중력을 보상하도록 대향력 요소로서, 본 예시적인 실시예 내에 이러한 목적을 위해 사용되는 스프링 요소(12)로써, 하우징(8)에 연결된다. 액튜에이터 장치 (9) 내에 발생하는 힘은 바람직하게 중력 보상 장치(12)와 두 개의 로렌츠 액튜에이터(12)로부터 공통의 지점을 통해 통과됨으로써, 특히 모멘트가 발생할 때 미러(7)의 광학 표면의 변형을 최소화시킨다. 로렌츠 액튜에이터(10)들은 한 평면상에 위치되고, 서로에 대해 90도의 각도로 존재한다. 본 예시적인 실시예의 중력 보상 장치(12)의 유효력의 방향은 중력에 평행하고, 로렌츠 액튜에이터(10)는 중력 보상 장치(12)의 모든 측면 상에 대칭적으로 위치된다. 다른 예시적인 실시예에서, 예를 들면 경사지게 배열된 미러(7)의 경우에서, 액튜에이터 장치(9)는 반드시 대칭적일 필요는 없다.

또한 다른 예시적인 실시예에서 연결 지점(11)은 미러(7)로부터 기계적으로 (예를 들면 자기력으로서 결합된 힘에 의해) 결합 해제될 수 있다.

도7은 본 발명에 따른 힘 제어식 액튜에이터를 개략적으로 도시한다. 액튜에이터(10)는 제1 요소(10a)와 제2 요소(10b)를 포함한다. 요소(10a, 10b)는 서로에 대해 이동 가능하다. 모든 요소(10a, 10b)는 부분(A 및 B)에 연결되고, 본 발명의 적용예에서, 한 부분은 광학 요소이고 다른 부분은 하우징과 유사한 구조이다. 제1 및 제2 요소(10a, 10b)는 단지 가스 또는 진공이 갭(10c) 내의 두 요소 사이에 존재하도록 기계적으로 결합 해제된다. 바람직하게 요소(10a, 10b) 중 한 요소는 솔레노이드(10d)를 포함한다. 솔레노이드(10d)에 전류가 흐른다면, 갭(10c) 또는 갭(10c)의 부분은 변경되고, 부분(A, B)을 갖는 요소(10a, 10b)는 서로에 대해 이동된다. 바람직하게 갭(10c)은 +/- 300 마이크로 미터의 이동이 x 및/또는 z 방향으로 달성 가능하도록 치수 설정된다.

도8은 본 발명에 따른 액튜에이터 장치(9)를 형성하는 동일한 타입의 두 개의 힘 제어식 액튜에이터를 개략적으로 도시한다. 모든 액튜에이터(10)는 도7과 연결해서 설명된 바와 같은 타입이지만, 이들은 결합 요소(15)와 기계적으로 결합된다. 도시된 실시예에서, 각각의 액튜에이터(10)의 한 요소(10a)는 베이스 구조(A)에 연결되지만, 모든 액튜에이터의 다른 요소(10b)는 결합 요소(105)에 연결된다. 모든 액튜에이터(10)의 갭(10c)은 예를 들면 결합 요소에 대해 약 +/- 300 마이크로 미터의 이동이 xz 평면 내에서 임의적인 방향으로 가능하도록 만들어져서, 개별적인 액튜에이터(10)의 제1 요소와 제2 요소(10a 및 10b) 사이의 직접 접촉이 존재하지 않는다.

도7에 따른 액튜에이터가 로렌츠 액튜에이터라면, 도7의 액튜에이터의 힘은 z 방향으로 작용한다. 일반적으로 베어링은 이동 가능한 요소, 즉 요소(10b)가 yz 평면, 이동 방향에 수직인 평면 내부에 고정되는 것이 필수적이다. 힘 제어식 액튜에이터(10)의 제1 및 제2 요소(10a, 10b)가 기계적으로 결합 해제되어 있기 때문에, 본 발명에 따른 베어링은 기계적 배어링이 아니다. 베어링은 바람직하게 전자기적 또는 자기적 베어링이다.

도8의 액튜에이터 장치(9)에서, xz 평면(액튜에이터 장치를 형성하는 두 개의 힘 제어식 액튜에이터의 힘에 의해 한정된 평면) 내의 결합 요소(15)(이는 자체적으로 광학 요소일 수 있음)의 베어링은 모든 액튜에이터가 예를 들면 도7과 연결하여 설명한 바와 같이 로렌츠 타입이라면 자기적 베어링에 의해 달성된다. 그러나, 또한 베어링 자석이 이러한 방향에 대해 사용될 경우를 제외하고 yz 평면(액튜 에이터 장치를 형성하는, 두 개의 힘 제어식 액튜에이터의 힘에 의해 한정된 평면에 대해 수직인 평면) 내에 베어링은 존재하지 않는다. 그 후 힘 제어식 액튜에이터(10)의 제1 및 제2 요소(10a, 10b)는 기계적으로 결합 해제된다. yz 평면 내의 자기적 베어링에 대해 대안으로 또는 부가적으로 제3 힘 제어식 액튜에이터가 결합 요소(15)에 연결될 수도 있다. 이러한 제3 액튜에이터는 xz 평면(액튜에이터 장치를 형성하는 두 개의 힘 제어식 액튜에이터의 힘에 의해 한정된 평면)을 제외한 평면 내에 배열된다. 그러한 배열로써, 결합 요소(이는 광학 요소일 수 있음)는 기계적 베어링 없이 보유될 수 있고 5 자유도로 이동될 수 있다.

도4는 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8) 내의 미러(7)를 위한 본 발명에 따른 베어링의 단순화된 평면도를 도시한다. 미러(7)는 세 개의 액튜이에터 장치(9)에 의해 조작되고, 각각은 하우징(8)에 대해 2 자유도를 갖는다. 액튜에이터 장치(9)는 도5로부터 알 수 있는 바와 같이 미러(7)의 아래에 배열되기 때문에 점선에 의해 나타내어진다. 액튜에이터 장치(9)는 미러(7)의 원주부 주위로 120도의 균일한 간격으로 분배되도록 배열된다. 액튜에이터 장치(9) 중 하나의 개별적인 힘 제어식 액튜에이터에 의해 커버된 세 개의 평면은 바람직하게 중력에 대해 반드시 평행할 필요는 없지만, 평면도에서 보여질 때, 삼각형[도4의 액튜에이터 장치(9)에 대해 점선의 연장선에 의해 나타낸 바와 같음]을 형성한다. 바람직하게 액튜에이터 장치는 도8과 연결하여 설명된 바와 같이 형성된다.

도5는 도4에 도시된 장치의 사시도를 도시한다. 액튜에이터 장치(9)의 연결 지점(11)에 의해 커버된 평면은 바람직하게 미러(7)의 중립 평면 상에 놓임으로써, 미러 표면 내에 변형을 감소시킨다. 광학 요소(7)의 베어링을 위해 세 개의 액튜에이터 장치를 사용하는 본 실시예에서, 바람직하게 힘 제어식 액튜에이터의 고정된 요소와 이동 가능한 요소 사이의 기계적인 결합 또는 연결은 존재하지 않는다. 또한, 세 개의 액튜에이터 장치(9)를 사용하는 도4의 실시예에서, 힘 제어식 액튜에이터 장치(9)의 힘의 방향으로 강도를 가질 경우를 제외하고 거의 강도와 댐핑을 갖지 않는다는 것을 언급하는 것이 중요하다.

도6은 로렌츠 액튜에이터(10)와 중력 보상 스프링(12)을 갖는 액튜에이터 장치(9)의 사시도를 도시한다. 액튜에이터 장치(9)는 연결 지점(11)에서 미러(7)에 연결된다(도4를 참조). 연결 지점(11)은 도8과 연결하여 설명된 바와 같이 결합 요소(15) 상에 형성될 수도 있다.

또한, 미러(7)의 위치 설정은 센서(도시 생략)에 의해 결정된다.

수동 대체 모듈은 연속적인 작동 중과 동일한 힘 관계 하에서 미러(7)를 설계라는 것이 가능하도록, 그리고 중력으로 기인한 미러 변형에 대해 보상을 제공하는 것이 가능하도록 제조 단계 중 사용될 수 있다(도시 생략).

Claims

적어도 세 개의 액튜에이터 장치를 통해 구조에 대해 6 자유도까지로 광학 요소를 조작하기 위한 장치이며,

액튜에이터 장치(9) 각각은 1 자유도로 유효력을 각각 발생시키는 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)를 갖고, 액튜에이터 장치(9)의 연결 지점(11)은 광학 요소(7) 상에 직접 작용하는 광학 요소 조작 장치.
적어도 세 개의 액튜에이터 장치를 통해 구조에 대해 6 자유도까지로 광학 요소를 조작하기 위한 장치이며,

액튜에이터 장치(9)의 연결 지점(11)은 광학 요소(7) 상에 직접 작용하고, 광학 요소(7) 상에 액튜에이터 장치(9)의 연결 지점(11)에 의해 커버되는 평면은 적어도 거의 광학 요소(7)의 중립 평면 상에 놓이는 광학 요소 조작 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 세 개의 액튜에이터 장치(9)가 제공되는 광학 요소 조작 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 액튜에이터 장치(9) 각각은 1 자유도를 따라 유효력을 각각 발생시키는 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)를 갖는 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 경우에서 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)는 한 평면 내에서 서로에 대해 약 60도 내지 약 120도, 바람직하게 90도의 각도로 배열되는 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9) 각각은 광학 요소(7)의 중력을 보상하도록 대향력 요소로서 중력 보상 장치(12)를 갖는 광학 요소 조작 장치.
제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터(9)의 개별적인 힘 제어식 액튜에이터(10)에 의해 커버된 세 개의 평면은 중력에 대해 평행하고, 중력에 대해 평행한 사영(projection)에서 삼각형을 형성하는 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9)는 실질적으로 균일한 간격으로, 바람직하게 광학 요소(7) 주위로 120도의 세 개의 간격으로 배열되는 광학 요소 조작 장치.
제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 요소 상에 액튜에이터 장치(9)의 연결 지점에 의해 커버되는 평면은 적어도 거의 광학 요소(7)의 중립 평면 상에 놓이는 광학 요소 조작 장치.
제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 경우에서, 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)의 유효력은 공통된 지점을 통해, 바람직하게 광학 요소(7) 상으로 통과하는 광학 요소 조작 장치.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 중력 보상 장치(12)의 유효력은 중력에 대해 실질적으로 평행하고, 바람직하게 각각의 경우에 액튜에이터 장치(9)의 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)의 유효력의 공통된 지점을 통해 통과하는 광학 요소 조작 장치.
제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 경우에 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10) 및/또는 중력 보상 장치(12)의 유효력은 바람직하게 자기력에 의해, 광학 요소로부터 기계적으로 결합 해제된 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 센서는 광학 요소(7)의 위치 설정을 결정하기 위해 제공되는 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9)는 제조 목 적을 위해, 제조 단계에서 그리고 연속적인 사용 매칭 중 힘 방향과 작용 지점에 대해, 수동 대체 모듈로서 교환될 수 있는 광학 요소 조작 장치.
제1항, 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 힘 제어식 액튜에이터는 전자기적 또는 자기적, 특히 로렌츠 액튜에이터(10)의 형태인 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 요소는 미러(7)의 형태인 광학 요소 조작 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 구조는, 특히 EUV 범위로 반도체 구성 요소를 생산하기 위한 마이크로 리소그래피용 프로젝션 조명 시스템(1)의 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8) 또는 센터 프레임인 광학 요소 조작 장치.
적어도 세 개의 액튜에이터 장치로써 구조에 대해 6 자유도까지로 광학 조립체를 조작하기 위한 장치이며,

액튜에이터 장치(9) 각각은 1 자유도로 유효력을 각각 발생시키는 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)를 갖는 광학 조립체 조작 장치.
제18항에 있어서, 세 개의 액튜에이터 장치(9)가 제공되는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 또는 제19항에 있어서, 각각의 경우에서 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)는 한 평면 내에서 서로에 대해 약 60도 내지 약 120도, 바람직하게 90도의 각도로 배열되는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9) 각각은 광학 조립체의 중력을 보상하도록 대향력 요소로서 중력 보상 장치(12)를 갖는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터(9)의 개별적인 힘 제어식 액튜에이터(10)에 의해 커버된 세 개의 평면은 중력에 대해 평행하고, 중력에 대해 평행한 사영에서 삼각형을 형성하는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9)는 실질적으로 균일한 간격으로, 바람직하게 광학 조립체 주위로 120도의 세 개의 간격으로 배열되는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 경우에서, 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)의 유효력은 공통된 지점을 통 해, 바람직하게 광학 조립체 상으로 통과하는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 중력 보상 장치(12)의 유효력은 중력에 실질적으로 평행하고, 바람직하게 각각의 경우에 액튜에이터 장치(9)의 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)의 유효력의 공통된 지점을 통해 통과하는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 경우에 액튜에이터 장치(9)의 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10) 및/또는 중력 보상 장치(12)의 유효력은 바람직하게 자기력에 의해, 광학 조립체로부터 기계적으로 결합 해제된 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 센서는 광학 조립체의 위치 설정을 결정하기 위해 제공되는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 액튜에이터 장치(9)는 제조 목적을 위해, 제조 단계에서 그리고 연속적인 사용 매칭 중 중력 방향과 작용 지점에 대해 수동 대체 모듈로 교환될 수 있는 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 힘 제어식 액튜에이터는 전자 기적 또는 자기적, 특히 로렌츠 액튜에이터(10)의 형태인 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 구조는, 특히 EUV 범위로 반도체 구성 요소를 생산하기 위한 마이크로 리소그래피용 프로젝션 조명 시스템(1)의 프로젝션 대물부(5)의 하우징(8) 또는 센터 프레임인 광학 조립체 조작 장치.
제18항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 조립체는 적어도 하나의 광학 요소와 적어도 하나의 소켓 요소를 갖는 광학 조립체 조작 장치.
적어도 하나의 광학 요소(7)가 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 장치에 의해 하우징(8)에 대해 조작될 수 있도록 장착되고, 하우징(8) 내에 배열된 두 개 이상의 광학 요소(7)를 갖는 EUV 범위로 반도체 구성 요소의 생산용 마이크로 리소그래피를 위한 프로젝션 대물부(5), 특히 프로젝션 조명 시스템(1).
1 자유도를 따라 유효력을 각각 생산하고, 한 평면 내에서 서로에 대해 약 60도 내지 약 120도, 바람직하게 90도의 각도로 배열된, 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)를 갖는 구조에 대해 광학 요소(7) 또는 광학 조립체를 직접 연결하기 위한 액튜에이터 장치.
제33항에 있어서, 각각의 경우에 적어도 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10) 의 유효력은 공통된 지점을 통해, 바람직하게 광학 요소(7) 또는 광학 조립체 상으로 통과하는 액튜에이터 장치.
제33항 또는 제34항에 있어서, 유효력이 중력에 대해 실질적으로 평행하고, 바람직하게 두 개의 힘 제어식 액튜에이터(10)의 유효력의 공통된 교차 지점을 통해 통과하는, 광학 요소(7) 또는 광학 조립체의 중력을 보상하도록 대향력 요소로서 중력 보상 장치(12)를 포함하는 액튜에이터 장치.
제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 요소(7) 상의 연결 지점(11)은 적어도 거의 광학 요소(7)의 중립 평면 상에 놓이는 액튜에이터 장치.
1 자유도로 유효력을 발생시키는 힘 제어식 액튜에이터(10)이며,

액튜에이터(10)는 서로에 대해 이동 가능한 제1 요소(10a) 및 제2 요소(10b)를 포함하고, 제1 요소(10a) 및 제2 요소(10b)는 단지 가스 또는 진공만이 제1 요소와 제2 요소(10a, 10b) 사이에 존재하도록 기계적으로 결합 해제된 액튜에이터.
제37항에 따른 제1 힘 제어식 액튜에이터(10)이며,

하나의 요소(10b)는 액튜에이터(9)를 형성하는 동일한 타입의 모든 액튜에이터 중 제2 힘 제어식 액튜에이터(10)의 요소(10b)에 결합 요소(15)를 통해 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
제38항에 있어서, 결합 요소(15)는 적어도 하나의 힘 제어식 액튜에이터가 작동된다면, 적어도 1 자유도로 이동 가능한 액튜에이터 장치.
제39항에 있어서, 결합 요소(15)는 두 개의 힘 제어식 액튜에이터가 작동된다면, 2 자유도로 이동 가능한 액튜에이터 장치.
제37항에 따른 힘 제어식 액튜에이터를 갖는 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 액튜에이터.
제37항에 따른 힘 제어식 액튜에이터를 갖는 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 따른 장치.
제37항에 따른 힘 제어식 액튜에이터를 갖는 제32항에 따른 프로젝션 대물부.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제32항에 따른 프로젝션 대물부 내에 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 힘 제어식 액튜에이터의 적용.