(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子をマウントするため及びｚ方向において作用し、かつ、マイクロリソグラフィのための投影露光装置内の力点に加えられる力Ｆを補償するための重量による力を補償するための補償器であって、
−補償素子のアーマチュアと、
−前記補償素子の前記アーマチュアをガイドするためのガイド手段
とを備え、
−前記アーマチュアは、前記力Ｆの向かう前記ｚ方向において可動であり、かつ、前記力点を備えし、
−前記補償素子は、前記力Ｆの向かう前記ｚ方向に関して第１の力対距離特性曲線を持ち、また、前記力Ｆを有する第１の力区間ΔＦ１における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ１を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記第１の力区間ΔＦ１に割り当てられ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記力Ｆが対応付けられる第１の点ｚ０の周辺に関する、第１のベアリング剛性Ｓ１を持ち、
−前記ガイド手段は、前記力Ｆの向かう方向に関しての第２の力対距離特性曲線を持ち、また、第２の力区間ΔＦ２における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ２を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の点ｚ０の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１における前記第２の力対距離特性曲線によって割り当てられる、第２のベアリング剛性Ｓ２を持ち、
−前記力を補償するための補償器の力は、前記第１及び前記第２の力対距離特性曲線から求められる力の合算により求められ、
−前記合算により生じる力対距離特性曲線は、前記力Ｆを有する少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ３を少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められる第３のベアリング剛性Ｓ３を持ち、
−前記少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３は、前記少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１においての前記生じる力対距離特性曲線によって定義され、
−前記少なくとも１つの点ｚ０*は、前記生じる力対距離特性曲線によって前記力Ｆに対応付けられ、
−前記ベアリング剛性Ｓ３は、前記ベアリング剛性Ｓ１以下であり、及び／又は前記生じる力対距離特性曲線は、互いに前記第１の距離区間Δｚ１より大きな距離で離隔された少なくとも２つの点ｚ０*を有し、及び／又は前記生じる力対距離特性曲線における前記力Ｆの周辺の前記差たるΔＦＦ１はΔｚ１より大なる距離区間に割り当てられる、重量による力を補償するための補償器。
【請求項２】
前記アーマチュアは、前記点ｚ０*周辺の第１の距離区間Δｚ１の範囲で、前記力の前記方向において可動である、請求項１に記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項３】
前記距離区間Δｚ１は、２５０μmより大きく３ｍｍ未満である、請求項１から請求項２のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項４】
前記第３のベアリング剛性を２Ｎ／ｍｍ未満まで減少させ、好ましくは０．２Ｎ／ｍｍまで減少させ、更に好ましくは０Ｎ／ｍｍまで減少させる、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項５】
前記アーマチュアの前記力Ｆと直交方向への運動が、前記力の方向への前記アーマチュアの前記運動の絶対値の１０％未満に、前記力Ｆの方向に直交する方向に働く前記ガイド手段により発生される横方向の力によって制限される、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項６】
前記光学素子は前記アーマチュアの前記力点にて、直接又は間接に支持デバイスにより支持される、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項７】
前記光学素子は、リソグラフィ用ＥＵＶ投影露光装置のミラーであり、前記力Ｆは、前記ミラーの重量による力又は前記ミラーの重量による力の一部である、請求項６に記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項８】
前記支持デバイスは、前記差たるΔＦＦ３の１００倍よりも高い前記力Ｆの方向における剛性を有する、請求項６または７に記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項９】
前記補償素子は、
−補償されるべき重量による力が２００Ｎ以上又は３００Ｎ以上の場合のための補償素子、
−前記光学素子の位置を５００μｍ以上から３ｍｍまで変化することを可能にする補償素子、
−磁気補償素子
−磁気補償素子の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から隔離された態様で配置されるものである磁気補償素子、
−磁気補償素子の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から、気密エンキャプスレーション及び／又は気密コーティング及び／又はガスパージングによって隔離された態様で配置されるものである磁気補償素子、
−少なくとも１つの磁場に影響を及ぼす可換調整素子を有する磁気補償素子、
−異なる力対距離特性曲線を有し、直列及び／又は並列に配列される少なくとも２つの磁気補償素子
−非磁性のリジッドカップリングによって連結される第１及び第２の磁気補償素子を伴う補償素子、
−少なくとも１つの磁束ガイド素子又は強磁性磁束ガイド素子を伴う磁気補償素子、
−少なくとも２つの内側磁石を有する磁気補償素子であって、前記内側磁石の少なくとも１つは他方の前記内側磁石との関係で空間的配置及び／又はその磁力を調整することができるように変更できるもの、
−フックの法則に従う機械的な補償器、
−力対距離特性曲線において略一定の力が得られる範囲を持つ機械的なスプリング素子、
−アクチュエータを備える補償素子、
−スプリング素子、
−バックリングバー、
−少なくとも１つのカウンタウェイトを有する補償素子であって、少なくとも１つの偏向素子を介してマウントされるべき光学素子に連結されている補償素子、
−少なくとも１つのカウンタウェイトを有する補償素子であって、ケーブルプル又はローラを介してマウントされるべき光学素子に連結されている補償素子、
−少なくとも１つの位置出し素子を有する補償素子であって、マウントされるべき光学素子に対して、補償素子とは独立な位置変化を可能にする補償素子、
を含む第１の群の素子の少なくとも１つを含む、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【請求項１０】
前記ガイド手段は、
−磁気ガイド手段、
−磁気ガイド手段の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から隔離された態様で配置されるものである磁気ガイド手段、
−磁気ガイド手段の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から、気密エンキャプスレーション及び／又は気密コーティング及び／又はガスパージングによって隔離された態様で配置されるものである磁気ガイド手段、
−少なくとも１つの磁場に影響を及ぼす可換調整素子を有する磁気ガイド手段、
−異なる力対距離特性曲線を有し、直列及び／又は並列に配列される少なくとも２つの磁気ガイド手段、
−少なくとも２つの内側磁石を有する磁気ガイド手段であって、前記内側磁石の少なくとも１つは他方の前記内側磁石との関係で空間的配置及び／又はその磁力を調整することができるように変更できるもの、
−フックの法則に従う機械的なガイド手段、
−力対距離特性曲線において略一定の力が得られる範囲を持つ機械的なスプリング素子、
−アクチュエータを備えるガイド手段、
−スプリング素子、
−バックリングバー、
−メンブレン、
−力によって機械的にプリストレスされているスプリング素子又はバックリングバー又はメンブレン、
−マウントされるべき光学素子の位置変化を可能にする少なくとも１つの位置出し素子を含むガイド手段、
を含む第２の群の素子の少なくとも１つを含む、請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の重量による力を補償するための補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光装置内の光学素子の重量による力を補償するため又は該光学素子をマウントするための重力補償器並びに対応する投影露光装置並びに前記補償機構及び前記投影露光装置を操作する方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子工学又はマイクロメカニクスの分野における極小構造の生産のためのマイクロリソグラフィに関する、特に極紫外光を用いて運用されるＥＵＶ（極紫外）投影露光装置等の、現代的な投影露光装置においては、同様の水準で正確に配置されなければならない光学素子が必要である。具体的には、対応する光学素子の位置を変更する必要が生じることもあり、光学素子、特にＥＵＶ投影露光装置におけるミラー等、の位置の変更を可能にするアクチュエータを提供することが必要になる。光学素子の位置を変更するためのアクチュエータを備えるこのような投影露光装置は、特許文献１〜１３において開示されている。
【０００３】
光学素子の移動中にアクチュエータが同時に支持荷重の全部を受けることがないように、配置されるべき光学素子の大きさと重量に応じて、当該光学素子の重量による力を補償するために重力補償器を用いる必要があるかもしれない。結果として、アクチュエータによる光学素子のアクチュエーションは単純化され、必要とされるアクチュエータへのエネルギー入力はより低いものとなる。これにより、投影露光装置の全体的挙動に対して有益な効果がもたらされる。なぜなら、例えば高いエネルギー消費率を持つアクチュエータによって追加的な熱負荷が装置内にもたらされないからである。このような重力補償器は、特許文献１４〜１５において開示されている。さらに、磁気ベアリング装置は、特許文献１６〜２０のものが知られている。
【０００４】
しかし、アクチュエータによるアクチュエーションの結果として生じる光学素子の運動によって、対応する運動が重力補償器によって可能となる。特にＥＵＶ投影露光装置おける対応するミラー等大型で重い光学素子の場合、高い補償作用力・補償力のために、この運動は問題を起こすことがある。
【０００５】
従来の重力補償器との関係では、殊に重力補償器を用いた場合には光学素子の配置精度が損なわれることがあることが確認されており、また、ＥＵＶ投影露光装置において用いられる水素含有雰囲気等の特定の雰囲気においては、配置精度が悪影響を受けることも確認されている。比較的長期間における位置安定性も悪影響を受けることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ  １０２００６  ０３８４５５  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ  ２００８／１２２３１３  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ  １０２００５  ０５７８６０  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  ６０１２６１０３  Ｔ２
【特許文献５】ＤＥ  １０３３９３６２  Ａ１
【特許文献６】ＤＥ  １０１４０６０８  Ａ１
【特許文献７】ＤＥ  １００５３８９９  Ａ１
【特許文献８】ＷＯ  ２００８／０１２３３６  Ａ１
【特許文献９】ＥＰ  １５０３２４６  Ａ２
【特許文献１０】ＥＰ  １７２００６８  Ａ１
【特許文献１１】ＵＳ  ７，０４６，３３５  Ｂ２
【特許文献１２】ＥＰ  １３２１８２３  Ａ２
【特許文献１３】ＷＯ  ２００７／０１００１１  Ａ２
【特許文献１４】ＥＰ  １４７５６６９  Ａ１
【特許文献１５】ＷＯ  ２００９／０９３９０７  Ａ１
【特許文献１６】ＤＥ  ６９８２５７４７  Ｔ２
【特許文献１７】ＵＳ  ２００４／０２１２７９４  Ａ１
【特許文献１８】ＷＯ  ２００６／０８７４６３  Ａ１
【特許文献１９】ＪＰ  ５５０６０７１９  Ａ
【特許文献２０】ＪＰ  ５８１３７６１８  Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光学素子の重力に対する補償のため又はマイクロリソグラフィのための投影露光装置内に光学素子をマウントするための、上述した欠点を有さない、重力補償器を提供することを目的とする。
【０００８】
特に、光学素子の配置精度が重力補償器からの悪影響を受けず、かつ、水素含有雰囲気等の好ましくない雰囲気下であっても長期にわたって位置安定性が維持可能な、投影露光装置内での使用のための重力補償器及び対応する投影露光装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、投影露光装置内に光学素子をマウントするための重力補償器が、少なくともマウントされた光学素子の重量による力を部分的に補償することによって光学素子の位置の変更を同時に可能とする手段によって達成され、前記補償される重量による力は、位置が変化する際略一定に維持される。この場合、前記補償される重量による力が１００Ｎ以上、或いは２００Ｎ以上の場合であって、位置の変化が２５０μｍ以上及び／又はマウント行為が主に水素含有雰囲気において行われる場合であって、マウントされた状態での持続時間が１０時間以上の場合においても、補償される力の値が０．５Ｎ以下となるようにされる。必ずしも必須ではないが、好適には、補償される重量による力は２５０Ｎ又は３００Ｎ以上であって位置変化は５００μｍ以上又は７５０μｍ以上である。この場合においては、補償される力の変化は好適には、０．２Ｎ以下又は０．１Ｎ以下である。ここに、「略一定」とは、重力補償器の力対距離の特性曲線が、均衡点の前後位置の変化が２５０μｍ未満、好適には５００μｍ未満の場合において、均衡点での力の値の偏差が０．２５％未満であるということを意味する。
【００１０】
本発明の１つの実施態様において、重力補償器は、異なる力対距離特性曲線を有し、直列及び／又は並列に配列される少なくとも２つの磁気補償素子（図１、図２、図１３の参照符号１，２；１１１，１１２を参照）を備える。本発明による、投影露光装置内に光学素子をマウントするための重力補償器のさらなる実施態様は、少なくとも１つの第１の磁気補償素子（図１、図１３の参照符号１，１１１を参照）を備え、前記第１の磁気補償素子の力対距離特性曲線と異なる特性曲線を有する少なくとも１つの第２の磁気補償素子（図１、図１３の参照符号２，１１２を参照）が前記第１の磁気補償素子と直列及び／若しくは並列に又は傾けて配列される。この場合においては、１つの実施態様において、前記第１及び前記第２の磁気補償素子１，２は、直列接続の場合においては、非磁性のリジッドカップリング１１によって連結されることができ、前記磁気カップリングの間の領域において少なくとも１つの磁束ガイド素子又は強磁性磁束ガイド素子１２が配されることができる。
【００１１】
前記非磁性のリジッドカップリング１１及び磁束ガイド素子１２によって達成することができることは、２つの磁気補償素子が互いの力対距離特性曲線に与え合う影響が最小限になるようにすることであり、ここにおいて各補償器についてそれぞれの特性曲線が他方の補償器の存在によって影響されるようにされる。直列に及び／若しくは並列に又は傾けて配置され、かつ、機械的に相互接続された２つの補償素子の、結果として生じる力対距離特性曲線は、各々の力対距離特性曲線の和として、極めて良好な精度にまで近似することができる。補償器の寸法決めの過程は、例えば先述のような測定等により、大幅に単純化される。
【００１２】
本発明による１つの実施態様において、重力補償器は、補償素子として、少なくとも１つの機械的なスプリング素子（図３の参照符号２を参照）を備えるのであって、前記少なくとも１つ機械的スプリング素子及び前記少なくとも１つ磁気補償素子は、それぞれの力対距離特性曲線を活用することにより、所定の距離範囲においての補償力が技術的な観点から一定、例えば０．２５％より良い精度内、となるように、連携させることができるものである。
【００１３】
本発明による１つの実施態様において、投影露光装置内に光学素子をマウントするための重力補償器は、補償素子として少なくとも１つの第１の磁気補償素子を備え、前記重力補償器は少なくとも１つの機械的なスプリング素子（図３の参照符号２７を参照）を備え、前記機械的なスプリング素子及び前記少なくとも１つの磁気補償器は、それぞれの力対距離特性曲線によって、所定の距離範囲においての補償力が技術的な観点から一定となるように連携されている。必須ではないが、好適には、前記機械的なスプリング素子は、線形な力対距離特性曲線を有するスプリングを備え（図４を参照）、或いは、前記機械的なスプリング素子（図８及び図９の参照符号６２を参照）は力対距離特性曲線において補償力が略一定となる範囲を少なくとも１箇所有するものである。このようなスプリング素子は、例えば座屈梁（「座屈スプリングとも称する。」）であることができる。
【００１４】
本発明の１つの実施態様において、上述において説明された実施態様に基づく重力補償器は、少なくとも２つの内側磁石（図１１の参照符号９１，９２を参照）及び少なくとも１つの外側磁石を有する重力補償素子を備え、前記内側磁石の少なくとも１つ（図１２の参照符号１０２を参照）は他方の前記内側磁石との関係で空間的配置及び／又はその磁力を調整することができるように変更できるものである。さらに、上述したいずれかの重力補償器に関しては、重力補償素子の磁石の少なくとも１つは、重力補償器の付近に存する雰囲気から隔離された態様で配置されることができ、前記隔離は気密エンキャプスレーション（図１４の参照符号１３２を参照）、気密コーティング（図５の参照符号１４１を参照）、及び／又はガスパージングシステム（図１６の参照符号１５４を参照）によって実現することができる。任意に、上述した実施態様による重力補償器は、磁場に影響を及ぼす少なくとも１つの可換調整素子（図１７の参照符号１６４を参照）を備えることができる。
【００１５】
本発明による重力補償器のさらなる実施態様は、既述事項の代替事項又は追加事項として、少なくとも１つの偏向素子を介してマウントされるべき光学素子に連結された少なくとも１つのカウンタウェイト（図５、図６、図７の参照符号３２，４２，５２，５３を参照）を備え、前記偏向素子は少なくとも１つのソリッドアーティキュレーション又は少なくとも１つの、ローラ付ケーブルプルを備えることができる。
【００１６】
本発明による重力補償器のさらなる実施態様は、既述事項の代替事項又は追加事項として、少なくとも１つの位置出し素子（図１０の参照符号７８，７９を参照）に割り当てられる少なくとも１つの補償素子を備え、該位置出し素子は、補償素子とは独立にマウントされるべき光学素子の位置に変化をもたらすことができる。
【００１７】
上述からして、本発明は、上述した実施態様において説明された重力補償器を少なくとも１つ備えるマイクロリソグラフィのための投影露光装置をも含む。この場合においてマイクロリソグラフィ用投影露光装置は、所定の雰囲気を維持・導入するために、重力補償器の周辺領域においてガスを循環させるガスパージング装置を備えることができ、前記ガスパージング装置は投影露光装置の他の部分における雰囲気と異なる雰囲気を重力補償器の近傍領域において維持できるように構築されることができる。
【００１８】
さらに本発明は、重力補償器又は投影露光装置を操作する方法をも含み、この場合少なくとも１つの重力補償器又は投影露光装置は上述した特徴を有するものであり、少なくとも１つの光学素子は重力補償器を用いてマウントされるものである。
【００１９】
重力補償の変化に起因する要支持負荷の不測の変化によってアクチュエータやベアリング構成の他の部分が悪影響を受けないようにするために、比較的大きい位置の変化や補償しなければならない重量による力に比較的大きい変化が生じた場合であっても、重力補償器が補償力を概ね安定的に推移させることが重要である、という点に関する洞察に本発明は基づく。このことは、環境影響及び／又は経年変化による補償力の変化にも妥当することである。結果として、特にＥＵＶ投影対物素子等のＥＵＶ投影露光装置内のミラー等のマウントされる光学素子に、重力補償の変化起因する要支持負荷の（不測の）変化によって生じ得る変形が回避又は大幅に軽減され、調整中及び／又は移動中の光学素子の寸法的精度が相当程度に維持されることになる。幾つかのＥＵＶミラーにおいては、前記寸法的精度は、１０ｃｍの範囲において０．１ｎｍより良いものである。
【００２０】
上記に対応して、補償される重量による力が１００Ｎ以上或いは２００Ｎ以上、特に２５０Ｎ以上、好適には３００Ｎ以上の場合であって、マウントされる素子即ち光学素子の任意の空間方向における直線上の位置の変化が２５０μｍ以下、特に５００μｍ以下、好適には７５０μｍ以下の場合であって、及び／又は主として水素含有雰囲気でマウントされ、かつ／又はマウント時間が１０時間以上、特に２０時間以上、さらに特に１００時間以上の場合において、補償力の変動範囲が０．５Ｎ以下、特に０．２Ｎ以下、望ましくは０．１Ｎとなる重力補償器が提案される。補償力に関するこれらの制限が遵守される限り、配置精度又は光学素子若しくは投影露光装置内の寸法的精度が過度の不利な影響を受けずに、ベアリングの構成部及び／又はアクチュエータは、これらの変化に対応することができる。
【００２１】
アクチュエータによってもたらされた光学素子の位置の変化を補償するために行われる重力補償器トラッキング動作中においては、例えば、補償負荷又は補償力における変化が生じることがある。この力に関して起こる変化、即ち力変動は、アクチュエータに対しての過負荷につながることがあるため、不利益であり、これにより位置精度が悪影響を受け、位置変更の際における寸法的精度への準拠を更に脅かすこととなる。したがって、特にマウントされる素子即ち光学素子の可動域において最大限の範囲で、高い要補償重量による力がある場合において、補償力が感知できる程度に変化しないような重力補償器を用いることが望まれる。特に投影露光装置の置かれる対応する雰囲気において、長い保持時間に関しては、対応して補償力の安定性も、必要とされる。有利にこれは、生じ得るミラーの変形又は保持される（光学）素子の変形が許容され得る許容範囲内に留まることを保証する。
【００２２】
十分な位置精度の前提条件たる上述した仕様を充足することができるようなこのような重力補償器は、例えば上述された種々の相違なる構成によって実現することができる。
【００２３】
第１の観点によれば、異なる力対距離特性曲線を有する少なくとも２つの磁気補償素子が互いに直列及び／又は並列に配置されるか、互いに傾けて配置される重力補償器を用いることができる。
【００２４】
マウントされる素子の位置の変化に応じての補償力の変化を特定する力対距離特性曲線が異なる補償素子を組み合せることにより、上記において特定された制限値を、補償素子の適切な組合せによって達成することができる。
【００２５】
これは、任意の補償素子からなる組合せに関して妥当することであるが、磁力補償器はその構造からして原理的に補償力が幅広い位置の変化領域において高度に優れて安定的であるため、磁気補償素子又は補償素子の組合せが特に好適であり、特に大きな負荷の変動幅に対応することができる。磁気補償素子の特性は、２以上の磁気補償素子による組合せを用いることによってさらに向上し、又は最適化することができる。特に、複数の磁気補償素子を備える重力補償器の力対距離特性曲線は、例えば所定の距離、即ち光学素子の所定の変位に亘って、上述において特定したデータの許容範囲内に存在する事実上一定ともいえる力を生じるという要請に、より良く適用させることができる。これにより、通常は補償されるべき重力の方向に一致することになる既定の変位方向における重力補償器のベアリング剛性は極度に低いものとなる。
【００２６】
磁気補償器は、同じ方向に向いた、軸線を挟んで互いに離れて配置された２つの磁石により構成することができる。この軸線を基準にした磁石配列の中央部においては、少なくとも部分的に内側の磁石を包囲する外周磁気リングが配置される。外側磁石リングは、内側磁石との関係では、外側の磁石の内側の極が第１の内側磁石の同じ極性の極及び第２の内側磁石の逆の極性の極に隣接するように、横向きに配置されといる。これにより、内側磁石との関係での外側磁石の相対変位にも関わらずに、広範囲に置いて実質上一定に保たれる、内側磁石及び外側磁石の間にある縦方向の軸線に沿った磁気力が得られる。当該磁気力は、補償力として活用することができる。同じ方向に向けられた内側磁石を、或る軸線との関係で互いに或る距離離隔して配置したものを用いることのさらなる利点としては、外側磁気リングとの関係で前記磁石がおよそ対称である配置にある場合には、例えば光学素子をマウントする際の支持力として用いることのできる最大化された力が得られるということがある。逆方向に向いた２つの内側磁石が用いられる場合においては、力が何も発生させずに支持力を伴わない箇所がある。後者は、外側磁気リングとの関係での逆方向に向いた内側磁石の相対変位がかなりのものである場合にのみ生じるものであり、その結果不利なことに構造的空間が拡大されてしまうのであり、同じ寸法の磁石を用いることにより、同じ方向に向いた磁石を用いる場合と比較して支持力は相当程度に軽減される。直上の記載で説明した磁気補償器によるこれら２つの実施態様のさらなる利点及び問題点は、実施例において説明される。
【００２７】
磁気補償器の組合せとしては、第１及び第２の磁気補償素子及び／又はさらなら補償素子を直列連結にて直列に連結することができ、これらの素子は例えば剛性を有する非磁性のカップリングを介して互いに連結されることができる。この場合において直列連結とは、例えば磁気補償器の可動部分の機械的な連結（以下、そのための部分を「アーマチュア」とも称する。）等のように、共通の運動を行う連結を意味するものと理解されるべきである。個々の磁気補償素子の各々の力対距離特性曲線が、他の磁気補償素子の存在によってなるべく影響を受けない、という既述された利点を非磁性カップリングはもたらす。このような影響をさらに減少させるために、磁気補償素子間の短絡を予防し、かつ、望ましい態様で磁場に影響を与える、磁束ガイド素子、殊に強磁性磁束ガイド素子、を磁気補償素子の間の領域に配置することができる。
【００２８】
磁気補償素子の組合せへの追加として又は単一の磁気補償素子との組合せとしてであるかにかかわらず、磁気補償素子の組合せとともに、追加的又は代替的に、スプリング素子としての機械的な補償素子を用いることができる。複数の機械的な補償素子を組み合わせたもの、例えば一以上の磁気補償素子を伴うスプリング素子も、想定可能である。ここで本質的であるのは、各々の力対距離特性曲線が、所定の距離範囲において、即ちマウントされる光学素子の対応する位置変化において、補償力が一定又は実質的に一定に留まるように協調が行われことである。ここにおいて殊に、技術的な観点からの基準が前提とされるべきであり、具体的には、不変性が、投影露光装置において典型的に要請される配置精度に関する或る許容範囲内にあることである。
【００２９】
機械的な補償素子として用いることができる機械的なスプリング素子は、フックの法則に従う線形な力対距離特性曲線を有するスプリング又は力対距離特性曲線における力プロファイルがほぼ一定な区間を少なくとも１つ有するスプリング素子であることができる。
【００３０】
このような機械的なスプリング素子は単体で重力補償器として用いることができる。機械的な素子として考えられるものの1つとしては、求められている位置変化において、補償力が不変性又は実質上の不変性を持つことが力対距離特性曲線によって可能になる特定のフレクシャ範囲、即ちバックリングロッドの対応する各フレクシャ、において、用いられる弾性バックリングバーがある。
【００３１】
磁気補償素子又は磁気重力補償器は、調整可能又は変更可能となるように設計されることができる。例示として、少なくとも1つの磁石、特に内側磁石、の位置は、他の内側磁石との関係に関する空間的配置及び／又は磁力強度（即ち少なくとも１つの磁石、特に内側磁石の1つ、の磁場の強度又は磁束）、に関して変更可能とされることができる。これは、例えば、コイルに通電される電流に応じて磁場の強度又は磁束を変更できるコイルを有するヨークを対応する磁石に配置することによって達成することができる。
【００３２】
磁気補償素子又は磁気重力補償器のためには、特に、磁場に影響を及ぼす可換調整素子を設けることもでき、例えば磁気補償器の磁石の対応する付近に強磁性素子導入等することができる。
【００３３】
重力補償器及び対応する補償素子の調整可能性又は可変性により、位置変化又は経年変化現象又は環境からの影響が致命的でなくなるように、適応させた設定を用いて補償力の変動を相殺することが可能となる。特に、対応するセンサを伴うことにより、自動制御（調整）を可能にする制御回路を導入することが可能になり、フィードバックは制御回路にされる。
【００３４】
周辺の環境による影響に対応する不変性を実現するために、特に磁気補償素子に関しては、重力補償器の付近に存する雰囲気から隔離された態様で磁気補償素子の磁石を配置することができる。
【００３５】
この場合において、前記隔離は、気密エンキャプスレーション、気密コーティング及び／又は対応するガスパージングシステムによって実現することができ、ガスパージングシステムにおいては、何もしないままだと存在している有害な雰囲気を重力補償器の周辺の領域から排出するように補償素子の周りを循環する、例えば不活性ガス等致命的でないガスを用いることができる。
【００３６】
磁気補償器とともに、少なくとも１つの偏向素子を介してマウントされるべき光学素子に連結されている少なくとも１つのカウンタウェイトを有する、カウンタウェイトと光学素子の重量が相互に相殺するような、機械的補償器も想定される。
【００３７】
この場合において、適切な偏向素子の例には、ソリッドなアーチキュレーション又は対応するローラ等を伴うケーブルプル等が含まれる。
【００３８】
補償されるべき力に対しての位置変化の影響を制限するさらなる可能性としては、補償素子又は重力補償器の位置変化を最小化することが含まれる。したがって、補償素子自体の位置変化についての補償を行わずにして、マウントされるべき光学素子の位置を変更することができるようにすることに貢献する位置出し素子を設けることができる。したがって、前記位置出し素子が補償素子とは独立に位置変化に対応することができる。
【００３９】
重力補償器は、比較的大きい位置変化及び補償すべき重量による力が比較的大きい場合にあっても、補償力を概ね安定、即ち略一定、に維持することを意図しているものであるという上述した洞察との関連では、本発明のさらなる観点として、上述洞察を重量による力を補償するための補償器の又は重力補償器のベアリング剛性を減少させるために、可能性としてガイド手段を有利に用いることができる。ガイド手段とは、補償されるべき力の方向において補償素子又は補償素子の一部が動く場合に、前記方向に直交する方向における運動を最小化するために、前記動く素子が前記方向と直交する方向においてのガイダンス力を受けるようにするための具体化された技術であるものと理解されるべきである。ＥＵＶ投影露光装置内にミラーを重力補償器によってマウントする場合において重要性を有する。なぜならば、これによってＥＵＶミラーが追加のアクチュエータによってより正確に配置されることができるからである。
【００４０】
したがって、本発明はさらに、光学素子をマウントするため及びｚ方向において作用し、かつ、マイクロリソグラフィのための投影露光装置内の力点に加えられる力Ｆを補償するための重量による力を補償するための補償器を含む。好適には、方向ｚとして、光学素子に関しての重力の方向が選ばれる。力点に加えられる力は、光学素子の重量による力の少なくとも一部で構成され、又は、前記重量による力若しくは前記重量による力の一部からなる。本発明による重量による力を補償するための補償器はさらに、補償素子のアーマチュアを備え、前記アーマチュアは前記力Ｆの向かう前記ｚ方向における線上で可動であり、かつ、前記力点を包囲し、前記補償素子は前記力Ｆの向かう前記ｚ方向に関して第１の力対距離特性曲線を持つ。この場合においては、前記アーマチュアは、例えば永久磁石等の可動な磁気又は磁化された材料から構成される又はこのような材料を含むことができる。前記アーマチュアはさらに、少なくとも力の方向において力点の移動を許容するような可動なスプリング素子又は一般にいえば弾性素子からなることもでき、または、このような素子を含むことができる。この場合において、前記弾性素子は、例えば線形な力対距離特性曲線を有するスプリング、又は、力対距離特性曲線において他の区間と比べて異なる傾斜の、好適には減じられた傾斜の、区間を少なくとも１つ有する、即ちプロファイルがフラットな、バックリングスプリング若しくはバックリングバーであることができる。本発明による重量による力を補償するための補償器はさらに、前記力Ｆを有する第１の力区間ΔＦ１における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ１を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記第１の力区間ΔＦ１に割り当てられ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記力Ｆが対応付けられる第１の点ｚ０の周辺に関する、第１のベアリング剛性Ｓ１を持つ。この場合においては、前記ベアリング剛性は一般に、光学素子に位置的変位がある場合においての、重量による力を補償するための補償器を介して光学素子に作用する力に生じ得る最大の変化量を表す。力点から光学素子への寄生力・トルクの入力をできるだけ小さいものとするために、理想的には力の変化はゼロであるべきである。位置的変位がある場合においての光学素子の変形はこのように回避される。
【００４１】
本発明による重量による力を補償するための補償器はさらに、前記力Ｆの向かう方向に関しての第２の力対距離特性曲線を持ち、また、第２の力区間ΔＦ２における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ２を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の点ｚ０の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１における前記第２の力対距離特性曲線によって割り当てられる、前記補償素子の前記アーマチュアをガイドするための、第２のベアリング剛性Ｓ２を持つことができる。このようなガイド手段を伴うことによって、前記アーマチュアの運動の自由度が補償されるべき力の方向のみの１つに実質的に制約されることが保証され、具体的には、前記力と直交する方向における運動は予防されることになる。さらに、この場合には、前記力補償器の力は、第１及び第２の力対距離特性曲線の力の合算により生じる。この場合において、力の合算により生じる力対距離特性曲線が生じ、前記重量による力を補償するための補償器は、前記力Ｆを有する少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ３を少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められる第３のベアリング剛性Ｓ３を持ち、前記少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３は、前記少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１においての前記生じる力対距離特性曲線によって定義され、この場合において前記少なくとも１つの点ｚ０*は、前記生じる力対距離特性曲線によって前記力Ｆに対応付けられる。この場合においては、本発明による前記重量による力を補償するための補償器は、前記ベアリング剛性Ｓ３が、前記ベアリング剛性Ｓ１以下であること及び／又は前記生じる力対距離特性曲線は、互いに前記第１の距離区間Δｚ１より大きな距離で離隔された少なくとも２つの点ｚ０*を有すること及び／又は前記生じる力対距離特性曲線における前記力Ｆの周辺の前記差たるΔＦＦ１はΔｚ１より大なる距離区間に割り当てられることによって特徴づけられる。
【００４２】
上述した重量による力を補償するための追加的な補償器の利点は、低減されたベアリング剛性をアーマチュアの改善されたガイダンスとともに実現するところにある。さらに、第１及び第２の力対距離特性曲線についての適切なデザインを与えられることを条件に、アーマチュアの、そして光学素子の、可動範囲を拡大することも可能なのであって、この場合ベアリング剛性は必ずしも増加することはなく、減少させることさえできる。
【００４３】
本発明によると、重量による力を補償するための追加的な、補償器のさらなる実施態様は、以下に説明される。この場合において、特に補償素子及びガイド手段に関しては、上述した重力補償器の実施態様との関連で前記補償素子及びスプリング素子を一緒に用いることができる。さらに、本発明による上述した重力補償器に関する実施態様からの特徴は、本発明による重量による力を補償するための補償器の追加的な実施態様に含めることができる。一般に、本発明はさらに、上述した重力補償器及び重量による力を補償するための追加的な、補償器の特徴を組合せ又は交換したものをも包含し、また、後述の実施態様をも含む。
【００４４】
重量による力を補償するための追加的な、補償器は、好適には、前記アーマチュアが点ｚ０*周辺の第１の距離区間Δｚ１の範囲で、前記力の前記方向において可動であり、前記距離区間Δｚ１は好適には３ｍｍ未満かつ２５０μｍより大きいものとして設計される。代替的に又は追加的には、第３のベアリング剛性は、２Ｎ／ｍｍ未満、好適には０．２Ｎ／ｍｍ未満である。
【００４５】
同様に、代替的に又は追加的に、前記力Ｆに直交する方向におけるアーマチュアの運動は、前記直交する方向においてガイド手段により発生された横方向の力によって前記力の方向におけるアーマチュアの運動の絶対値の１０％未満に制限される。さらに、光学素子は、前記アーマチュアの前記力点にて、直接又は間接に支持デバイスにより支持されることができる。この場合において、支持デバイスは一般に力の方向において高い剛性を有する。この場合において、前記剛性は、前記ベアリング剛性と区別されるべきである。なぜなら、後者は最も単純な場合においては伸び剛性であり、即ち例えば支持デバイスがバータイプの態様で設けられている場合においては支持デバイスの弾性率と支持デバイスの断面積の積から導出される。伸び剛性と並んで、支持デバイスはさらに曲げ及びねじり剛性も有する。前記力の方向における伸び剛性は、好適には前記差たるΔＦＦ３の１００倍から１０００倍より高いものとなるように選定される。ここで、ΔＦＦ３は、前記力点のｚ方向における許容されうる最大の、即ちΔｚ１の絶対値程の、変位が生じた場合における、前記第３の力対距離特性曲線における前記力Ｆの最大変化に対応するものである。これにより、光学素子をできるだけ正確に配置するために、重量による力を補償するための補償器のアーマチュアにての力点と光学素子との間の連結が最大限のリジッドであることが保証される。
【００４６】
さらに、前記ガイド手段が２００Ｎより高い剛性を有する場合においては、好適には、前記支持デバイスは、前記ガイド手段よりも低い、前記力Ｆに直交な方向における剛性（伸び剛性）を有する。他方、前記ガイド手段が２００Ｎ未満の剛性を有する場合においては、好適には、前記支持デバイスは、前記ガイド手段よりも高い、前記力Ｆに直交な方向における剛性（伸び剛性）を有する。
【００４７】
好適には、前記光学素子はＥＵＶ投影露光装置のミラーであり、前記力Ｆは前記ミラーの重量による力又は前記ミラーの重量による力の一部である。
【００４８】
代替的に又は追加的に、重量による力を補償するための追加的な補償器は、上述した実施態様の１つに即して設計されており、以下の第１の群からの素子を少なくとも１つ備える補償素子である。即ち、
−補償されるべき重量による力が２００Ｎ以上又は３００Ｎ以上の場合のための補償素子、
−前記光学素子の位置を５００μｍ以上から３ｍｍまで変化することを可能にする補償素子、
−磁気補償素子
−磁気補償素子の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から、例えば気密エンキャプスレーション及び／又は気密コーティング及び／又はガスパージング等によって隔離された態様で配置されるものである磁気補償素子、
−少なくとも１つの磁場に影響を及ぼす可換調整素子を有する磁気補償素子、
−異なる力対距離特性曲線を有し、直列及び／又は並列に配列される少なくとも２つの磁気補償素子
−非磁性のリジッドカップリングによって連結される第１及び第２の磁気補償素子を伴う補償素子、
−少なくとも１つの磁束ガイド素子又は強磁性磁束ガイド素子を伴う磁気補償素子、
−少なくとも２つの内側磁石を有する磁気補償素子であって、前記内側磁石の少なくとも１つは他方の前記内側磁石との関係で空間的配置及び／又はその磁力を調整することができるように変更できるもの、
−フックの法則に従う機械的な補償器、
−力対距離特性曲線において略一定の力が得られる範囲を持つ機械的なスプリング素子、
−アクチュエータを備える補償素子、
−スプリング素子、
−バックリングバー、
−少なくとも１つのカウンタウェイトを有する補償素子であって、少なくとも１つの偏向素子を介してマウントされるべき光学素子に連結されている補償素子、
−少なくとも１つのカウンタウェイトを有する補償素子であって、ケーブルプル又はローラ等の少なくとも１つの偏向素子を介してマウントされるべき光学素子に連結されている補償素子、
−少なくとも１つの位置出し素子を有する補償素子であって、マウントされるべき光学素子に対して、補償素子とは独立な位置変化を可能にする補償素子、
を含む群である。したがって、上述された重力補償器の実施態様について説明された利点は、重量による力を補償するための追加的な補償器に関しても得ることができる。
【００４９】
さらに、重量による力を補償するための追加的な補償器は、前記ガイド手段が、代替的又は追加的に、以下の第２の群からの素子を少なくとも１つ備えるように、上述した実施態様の１つに即して設計されている。即ち、
−磁気ガイド手段、
−磁気ガイド手段の少なくとも１つは、重量による力を補償するための補償器の付近に存する雰囲気から、例えば気密エンキャプスレーション及び／又は気密コーティング及び／又はガスパージング等によって隔離された態様で配置されるものである磁気ガイド手段、
−少なくとも１つの磁場に影響を及ぼす可換調整素子を有する磁気ガイド手段、
−異なる力対距離特性曲線を有し、直列及び／又は並列に配列される少なくとも２つの磁気ガイド手段、
−少なくとも２つの内側磁石を有する磁気ガイド手段であって、前記内側磁石の少なくとも１つは他方の前記内側磁石との関係で空間的配置及び／又はその磁力を調整することができるように変更できるもの、
−フックの法則に従う機械的なガイド手段、
−力対距離特性曲線において略一定の力が得られる範囲を持つ機械的なスプリング素子、
−アクチュエータを備えるガイド手段、
−スプリング素子、
−バックリングバー、
−メンブレン、
−力によって機械的にプリストレスされているスプリング素子又はバックリングバー又はメンブレン、
−マウントされるべき光学素子の位置変化を可能にする少なくとも１つの位置出し素子を含むガイド手段、
を含む群である。
【００５０】
下記の例示的な実施態様に関する詳細な説明において、添付の図面を参照した上で、さらなる利点、特性及び特徴が明らかになる。各図は純粋に模式的に以下を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による重力補償器の第１の実施態様の図である。
【図２】図２ａ，２ｂは、図１の磁気補償素子の力対距離特性曲線図２ｃは、重力補償器全体の力対距離特性曲線を示す。
【図３】本発明による重力補償器の第２の実施態様を示す。
【図４】図３の補償素子及び重力補償器全体の力対距離特性曲線を示す。
【図５】本発明による重力補償器の第３の実施態様を示す。
【図６】本発明による重力補償器の第４の実施態様を示す
【図７】本発明による重力補償器の第５の実施態様を示す。
【図８】本発明による重力補償器の第６の実施態様を示す。
【図９】図８の重力補償器の力対距離特性曲線を示す。
【図１０】本発明による重力補償器の第７の実施態様を示す。
【図１１】本発明による重力補償器の第８の実施態様を示す。
【図１２】本発明による重力補償器の第９の実施態様を示す。
【図１３】本発明による重力補償器の第１０の実施態様を示す。
【図１４】エンキャプスレートされた磁石の断面図である。
【図１５】本発明による重力補償器において使用するためのコーティングされた磁石の断面図である。
【図１６】本発明による重力補償器において又は本発明による投影露光装置内において使用するためのガスパージング装置を示す。
【図１７】本発明による重力補償器の第１１の実施態様を示す。
【図１８】本発明によるさらなる重量による力を補償するための補償器についての第１実施態様の概略図である。
【図１９】図１８による重量による力を補償するための補償器に関しての概略的な力対距離特性曲線を示す。
【図２０】図１８による重量による力を補償するための補償器を若干改造したものに関しての概略的な力対距離特性曲線を示す。
【図２１】図１８による重量による力を補償するための補償器をさらに若干改造したものに関しての概略的な力対距離特性曲線を示す。
【図２２】同じ極性で配置された２つの内側磁石を有する磁気補償素子の例示的な実施態様に関する概略図である。
【図２３】図２２の実施態様の磁場特性曲線の垂直断面図である。
【図２４】同じ極性の内側磁石を有する磁気補償素子について算出された力対距離特性曲線を示す。
【図２５】機械的に連結された２つの磁気補償素子について算出された力対距離特性曲線を示す。
【図２６】異なる極性の２つの内側磁石を有する磁気補償素子について算出された力対距離特性曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、２つの磁気補償素子１，２を備える本発明による重力補償器の第１の実施態様を示す。各磁気補償素子１，２は、各々専用の重力補償器として用いることもできる。
【００５３】
磁気補償素子１は、第１の内側磁石３及び第２の内側磁石４を備え、これらの磁気的極性は同一とされた上で剛性を有する連結素子６によって固定的に相互に連結されている。内側磁石３及び４に並んで、内側磁石３及び４を同軸的に包囲する磁気リングとして外側磁石５がある。図１の断面図は、内側磁石３及び４が配置される中軸中間部の左右にある磁気リング５の２つの断面を示す。
【００５４】
磁石の向きは、外側磁気リング５の磁気的向きが、内側磁石３及び４の磁気的向きとの関係で、横向きとなるようになっている。図１の例示的な実施態様において、内側磁石３及び４のＮ極が上となり、内側磁石３及び４のＳ極が下に向けられる。外側磁気リング５の磁気的向きは、Ｎ極が磁気リング５の内側側面に配され、Ｓ極が外側側面に配されるように設定される。この構成により、外側磁気リング５は連結素子６に平行な中心縦軸に沿って内側磁石４から排斥され、また、外側磁気リング５は内側磁気リング３の方向に向かって引きつけられ、当該引力は上部に向けられるものである。したがって、この磁気的な力或いは引力は、マウントされるべき素子、特に光学素子（図示されていない）、の重力を補償するのに用いることができる。この場合において、上部に向けられた力の成分は、内側磁石３及び４との関係で外側磁気リング５が移動した場合であっても、狭い範囲内において一定或いはおよそ同じのままとなる。なぜならば、例えば、ｚ軸方向、即ち連結素子６の縦軸に平行な方向、の変位を伴う場合においては、外側磁石５と内側磁石３との間の強い引力が外側磁石５と内側磁石４との間の相対的に弱い斥力により補償されるからである。図示されている例示的な実施態様において、例えば光学素子が内側磁石３上にて支持されることができ、この際外側磁石５，９８はマウントに連結される。内側磁石３及び４は光学素子を支持するのであり、当該支持は磁石によって発生される力が支持される光学素子の重量による力と均衡するように行われる。
【００５５】
或いは、補償素子１，２の極性が補償素子内において、相互に逆向きとなるように、磁石３，４，７，９を、それらの極に関して互換することができる。この場合において、内側磁石３，４，７，８は、同様に光学素子を支持するのであり、外側磁石との関係で可動である。一般的に、内側磁石は、外側磁気リングとの関係で可動であり、それらの連結素子はアーマチュアと称される。
【００５６】
磁気補償素子内において異なる極性を伴う配置の有利な点及び不利な点は、図２２〜２６を参照しつつ以下において説明される。
【００５７】
図２２は、図１に図示のものに対応する、若干改造され、およそ縮尺の同じ磁気補償素子１を示すのであり、関連する磁力線は図２３に再現されている。内側磁石は上方（ｚ軸の正方向）に向けて同じ方向に極性化されている。内側磁石３，４で構成されるアーマチュア及び連結素子６にとっては、このことにより、ｚ軸方向での上方への力が生じる。この場合において、連結素子６の効果は明白であり、連結素子は内側磁石３及び４相互を或る距離に保ち、内側磁石３及び４の下部のＮ極並びに上部のＳ極との間である種の磁気的な回路短絡を形成する。
【００５８】
図２４は、図２２及び図２３の配置に関しての、下記表１に基づく、ＦＥ法で算出された力対距離特性曲線２０００を示す。この場合において、ｚ方向の力Ｆｚは、ｚにおけるアーマチュアの変位の関数として表され、ステップは計算区間を、ｚ位置はｍｍでのｚ位置を、列＃１のＦｚはＮでの力を表す。アーマチュアの変位は、外側磁石５を通るｘｙ平面内の対称性平面及び２つの内側磁石の間の中心よりにあるアーマチュアの対称性平面との相対関係として測定され、前記対称性平面は図２３での５*として特定される。内側磁石３，４が同じ極性で配置された場合には、外側磁石５との関係でおよそ対称的に内側磁石を配置することによって力の最大値が得られることは明白である。さらに、力がｚ方向に向けられていること、即ち上部に向けられていることは明白であり、光学素子を受け入れるための最大の支持力を形成する。さらに、上方又は下方（即ち負のｚ値への方向）への変位が増加することにより、力Ｆｚは減少し、ｚ変位およそ１８ｍｍにて値はゼロに達する。さらなる変位においては、力Ｆｚは逆行し、即ち重力の方向に作用するようになり、およそ２６ｍｍにて絶対値に関して最大値に達する。さらなる変位においては、力Ｆｚはゼロへ漸近する。磁気リング５としては、高さ２６ｍｍ、リング厚１１ｍｍ、リング外径３２ｍｍを有する磁石を、計算の基礎として用いた。２つの内側磁石は同じ形を有し、高さ１２ｍｍ、厚み６ｍｍである。この場合において、２つの内側磁石は、連結素子６によって各々の向かい合っている側面の間で２ｍｍの間隔で離されている。
【００５９】
表１において、さらに列＃２においては、２つの内側磁石３及び４の代わりに同じ幾何学的特性を有する磁石３又は４の一方が同じ外側磁気リング５の内側にマウントされた場合における力が算出されている。これに関連づけられる力対距離特性曲線は図２４の２０１０で特定される。この特性曲線は、特性曲線２０００に類似した挙動を示すが、ｚ＝０においてより顕著な台地様に平坦な範囲を有する。これは、ｚ＝０のおよそプラスマイナス５ｍｍの範囲において、力がおよそ８３Ｎから７８Ｎの範囲で変化することを意味する。これは、およそ１２ｍｍのアーマチュア変位の範囲において、力の一定性がおよそ５Ｎとなることに対応する。ここで不利なことは、ｚ＝０においての力の大きさが、２つの磁石の場合に比しておよそ半分であることである。
【表１】
0005612595.tif 000002
【００６０】
ＥＵＶリソグラフィにおいては、ミラー直径の増大によりＥＵＶ投影対物素子のＥＵＶミラーの質量は絶えず増大しており、アーマチュア距離は３ｍｍ未満であるため、２つの内側磁石３及び４を用いる解決は依然適切である。なぜならば、これにより、構造的空間の有意な増加を伴わずにして重力補償器のベアリング力を相当に増大することができるからである。このような補償素子１が用いられる場合において力対距離特性曲線において台地様に平坦な範囲が形成されるようにするために、例えば図１に示されるように、少なくとも２つのこのような補償器を機械的に相互に連結する。
【００６１】
このような補償素子に関しては、図２ａに概略的に示されるような又は図２４の例示的実施態様２０００で具体的に計算されるような力対距離特性曲線が生じる。この場合においては、距離とは、アーマチュアとも称される磁気補償器の内部、即ち内側磁石３及び４、並びに連結素子６と外側磁石５との相対的変位である。
【００６２】
図２ａから明らかであるように、ゼロの位置又はそこから僅かに相対的にオフセットされた位置で最大の力が生じ、この最大の力を重力又は重力的力の補償に用いることができ、ｚ軸上での正方向又は負方向への変位に対してはそれに応じて力は減少する。
【００６３】
特に、例えば極紫外線域の波長を有する光を用いて作動するＥＵＶ（極紫外線）投影露光装置における重いミラー等の重い部品の重力の補償に関しては、補償すべき力がこれに対応して高い場合、磁気補償素子１の内側及び外側の構成部がずれた場合に補償することのできる力に大きな変化が生じる。しかし、これは望ましくない。なぜならば、ミラーの姿勢に応じて生じうるｚ軸上変位がある場合、これに対応してアクチュエータは過度に大きな負荷下で動かなくてはならず、結果としてより高いエネルギー入力とこれに応じた熱が装置内にもたらされ、投影露光装置において要求される精度に不利益に働くからである。さらに、力の変化によりミラーの変形が生じ得ることも不利益となる。ＥＵＶミラーにおける標準的な寸法的精度は３０ｃｍまでの領域に関して、０．１ｎｍ或いは１０−１０ｍの範囲である。力の僅かな変化であっても、このような寸法的精度が保証されない程にミラーが変形されることがある。このため、重量による力を補償するための補償器は、ｚ軸上の（重力の方向における）ミラーの変位がある場合においても、できるだけ一定の力を有するべきである。
【００６４】
したがって、図１の実施態様は、第２の磁気補償素子２を提供し、これは第１の磁気補償素子１に直列に、好適には非磁性の例えばリジッドな態様で具体化されている連結素子１１を介して、連結される。この場合において、直列連結とは、磁気補償器の可動部（アーマチュアとも称される）に関する連結、例えば機械的連結、であって、これらが実質的に共通の運動を行うものを意味するものと理解されるべきものである。補償素子１及び２の非磁性連結素子１１を介した連結は、補償素子１，２はさらなる補償素子１，２の存在によってもそれら各々の力対距離特性曲線に関して実質的に影響を受けないという利点をもたらす。このような重力補償器から生じる力対距離特性曲線は、個々の特性曲線を合算することによって良い近似精度にて算出することができる。
【００６５】
もっとも、構造に関しては、第２の磁気補償素子２は、例えば必ずしも第１の磁気補償素子１と同一ではなく、そのため、同様に第１の内側磁石７、第２の内側磁石８、外側磁気リング９を有し、また、第１の内側磁石７と第２の内側磁石８との間の連結素子１０を有する。しかし、第２の磁気補償素子２は、必須ではないが好適には、第１の磁気補償素子１とは異なる力対距離特性曲線を有するように具体化される。
【００６６】
第２の磁気補償素子２の力対距離特性曲線は図２ｂに示されており、その最大値は、第１の補償素子１の力対距離特性曲線の最大値（図２ａ）との関係でｚ方向にずれた位置にある。
【００６７】
異なる力対距離特性曲線を有する磁気補償素子１及び２の組み合わせは、磁気補償素子１及び２の力対距離特性曲線の重ね合わせにより得られる力対距離特性曲線を有する重力補償器を提供することを可能にする。これは、図２ｃに示される。結果として、より高い負荷が、例えば対応するミラー等のマウントされるべき素子の位置変位の場合におけるより小さな可補償負荷の変化とともに得られる。結果として、対応する構成の投影露光装置、特に対応する照明系又は投影対物素子においては、対応する光学素子の位置の変化を、大きな力を用いずに行うことができ、したがって高いエネルギー入力を伴わずに、高い精度及び高い位置正確性で行うことができる。全体として、図２ｃは、補償素子１，２を組み合わせたものの力対距離特性曲線が個々の補償素子の力対距離特性曲線よりも、最大値の周辺での曲がり具合が少ないことを示す。したがって、組み合わされた補償素子の力対距離特性曲線は理想の力対距離特性曲線たる傾き０のものにとても近いものとなる。傾きが０である理想の力対距離特性曲線は、例えばＥＵＶミラー等の光学素子がｚ方向における位置とは独立の該方向への一定の力を受けることになるという有利な結果を有する。この力は、ミラーの形状の設計段階において０．１ｎｍの水準で（或いはさらなる高い精度で）、運用時の位置で必要な形状を有すル者となるように考慮に入れられることができる。このため、ミラーのｚ方向における位置変化によるミラー形状の逸脱は排除される。
【００６８】
或いは、補償素子の上述した理想的な力対距離特性曲線は磁石３，４，５の幾何学的関係を、例えば磁石５がより大きな体積を、例えばより大きな直径を持つことにより占めるようにすることによっても近似することができる。この磁石により発生される磁場は、より均質的なものとなり、力対距離特性曲線はその最大値においてより曲がり具合が低いものとなる。理想的な力対距離特性曲線にできるだけ接近するためのさらなる代替手段としては、アーマチュアとステータ間の相対的な変位があった場合において実質的に変位に依存しない力が結果として得られるように、アーマチュア及びステータ（例えば磁気リング５）の幾何学的関係を、例えば磁力線のプロファイル及び密度が磁石の端部によって、一般的には表面にもよって、影響を受けるようにすることができる。もっとも、述べられてきた代替手段には、補償素子を製造するのがより難しくなり、結果としてこのような素子は著しく高価になる又は大きくなった幾何学的配置によってＥＵＶ投影露光装置の制約された空間において用いることができない又は空間に関して増加したアウトレイを持ってしか用いることできない故にコスト高につながるという不利な点がある。
【００６９】
図１に示される実施態様において、磁場に影響を与えるため又は磁束をガイドするための装置１２が、第１の磁気補償素子１と第２の磁気補償素子２との間の連結素子の付近において提供される。装置は、２つの磁気補償素子１及び２の内側磁石４及び７間の磁気的な回路短絡の発生、又は個々の補償素子１，２の磁場が他方の素子から影響を受けること、を予防するプレート１２として成形された強磁性の材料を備える。概略的に示されたプレート１２とともに、当然であるが、同様に適切な他の形態の素子を用いることも可能である。したがって、このような重力補償器の結果としての力対距離特性曲線は、個々の特性曲線を合算することによってさらに良い近似精度で算出することができる。
【００７０】
図２ａ〜図２ｃを参照して定性的に論じられてきた事項を定量的に示すために図２５及び表２が参照されるべきである。表１と同じように、計算の刻みはステップを用いて設計されており、ｚ位置に対応する力Ｆｚは、２ｍｍ刻みのステップで算出されている。この場合において、計算は上述した磁石の幾何学的関係に関して行われ、図１及び図２２に示されたものと同様の磁気補償素子１，２が２つの内側磁石が同じ極性を持っている。磁気補償素子１，２の両方は同一の寸法を与えられている。列＃１は、表１で既に示されたように、２つの内側磁石を有する補償素子の力を示す。連結素子１１により、それぞれの補償素子１，２の内側磁石３，４及び７，８がそれぞれ外側磁石５，９との関係で対称的に配置されるように、磁気補償素子１，２は互いに連結されることができる。内側磁石３，４，７，８からなるアーマチュア及び連結素子６，１１，１０の偏向は、ｚ方向においてのｘｙ平面に平行な平面との関係で測定されルのであって、前記平面はｚ＝０において２つの補償素子の間で連結素子１１の長さを二分する。この場合において、列＃１の値のみが、結果としての力対距離特性曲線を得るために、倍加される。この結果、ｚ＝０においてはおよそ３２１Ｎの力Ｆｚが得られる。このような実施態様において、最大の力Ｆｚは得られるものの、ｚ＝０の付近においては力対距離特性曲線が特に平坦でないという問題点を伴う。
【００７１】
かかる問題点を解消するために、連結素子１１はｚ＝０においてのゼロ位置（即ち位置ｚ＝０において連結素子が内側磁石の方向において二分される）で、それぞれの補償素子１，２との関係で、それぞれの外側磁石との関係が非対称になるように内側磁石が配置される。これは、外側磁石５，９の対応する配置により実現することができる。１つの例示的な実施態様において、内側磁石は、例えば補償素子１，２内の対称位置から６ｍｍずれた位置に置かれ、前記ずれは２つの補償素子に関して逆方向へのものであるようにされる。これは、例えば、連結素子１１を、対称性を伴う設計に比して１２ｍｍ長く又は短くすることにより実現することができる。これにより、各補償素子１，２に関して、ｚ方向において６ｍｍずれた特性曲線が得られ、当該特性曲線は、ｚの位置との関係で、表２のＦ（ｚ＋６）及びＦ（ｚ−６）の列に対応する力の値を有することになる。結果としての特性曲線は、再び合算により得られるのであり、値は表２の「和６」との列に示されている。図２５においては、結果としての力対距離特性曲線が符号２０３０で特定される。個々の補償素子の各々の特性曲線は、２０３１及び２０３２において設計されている。
【００７２】
さらなる例においては、各々の外側磁石５，９との関係で内側磁石３，４，７，８がこれらの対称な配置から相対的に２ｍｍずれるように、連結素子１１の寸法が決められる。これは、連結素子１１を対応する態様で４ｍｍ短く又は長くすることにより達成することができる。補償素子１，２の各々の特性曲線は、表２のＦ（ｚ＋２）及びＦ（ｚ−２）の列に示されており、また、図２５の曲線２０２１及び２０２２にて表されている。結果としての特性曲線は、「和２」の列から得られ、当該曲線は図２５の２０２０によって示される。
【００７３】
図２５は、連結素子１１によって内側磁石に変位がもたらされた場合に、台地様に平坦な範囲を形成することができることを示す。したがって、区間「−６ｍｍ；＋６ｍｍ」においての各６ｍｍの変位がある場合において、およそ８Ｎの力の変動しか生じないことが明白である。
【表２】
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【００７４】
本発明による重力補償器２０のさらなる実施態様は再び図３において概略的に示されている。重力補償器２０も同様に、２つの補償素子２３及び２７を備え、今回のものに関しては、磁気補償素子２３と機械的スプリング若しくは似たような弾性を有する素子の形をとる機械的補償素子２７が動員される。図３に示される例示的実施態様において、マウントされるべき光学素子２１が対応する連結素子２２を介して直接的に磁気補償素子２３に、及び後者を介して間接的に機械的補償素子２７にマウントされるように、２つの補償素子は直列に順次連結されている。重力補償器２０はここでも対応するハウジング２８等にマウントされる。
【００７５】
磁気補償素子２３はここでも２つの内側磁石２４及び２５を備え、また、外側磁気リング２６を備え、これらは再び断面図にて図示されている。光学素子２１は、図４に示されたものに対応する力対距離特性曲線が補償素子２３及び２７並びに重力補償器２０について実現することができるように、ｚ方向において可動である。この場合において、内側磁石は同じ又は逆の極性をもって配置されることができ、これらに関して対応する力対距離特性曲線は図２４に示されるものとなる。
【００７６】
この場合において、磁気補償素子２３は、光学素子２１の重量による力を補償するための補償力Ｆｍを提供する一方、機械的補償素子２７は同じ目的のための力の成分ＦＦを提供する。
【００７７】
機械的補償素子２７の力対距離特性曲線は、フックの法則に従い、その結果ｚ方向における補償力Ｆｚと距離ｚとが線形関係となる。
【００７８】
磁気補償素子２３は、図２に似た態様で、ゼロ位置付近において最大値を有する力対距離特性曲線をもたらす。組み合わされる２つの補償素子の力対距離特性曲線の重ね合わせにより、重力補償器２０の特性曲線が得られ、これはＦｍ＋ＦＦにより表される。より高い負荷が補償されることができる一方、同時に、光学素子２１の調整距離ｚにおいては、より小さい相対的な力の変化がみられることが理解されよう。
【００７９】
図５、６及び７は、さらには図８も重力補償器のさらなる実施態様を示すが、これらは機械的原理に基づくものである。
【００８０】
図５において概略的に示される重力補償器３０は、片端では光学素子３１に、他方の端ではカウンタウェイト３２に、対応する連結素子（詳述はされない）を介して連結されるものである２つのソリッドアーティキュレーション３３及び３４を用いる。そして、ソリッドアーティキュレーション３３及び３４は、ハウジング３５等にマウントされることができる。ソリッドアーティキュレーション３３及び３４によって、光学素子３１の重量による力を上方向へ向けられた力に転換したことにより、カウンタウェイト３２によって対応する補償力を得ることができる。
【００８１】
類似の原理が図６の重力補償器４０の実施態様において示されている。ここでは、天秤の原理が用いられる。例えばＥＵＶ投影露光装置のミラー等であるマウントされるべき光学素子４１は、天秤装置の一方のレバーアームに配置され、カウンタウェイト４２は他方のレバーアームに置かれる。光学素子４１の変位が特定の制限値を超えた場合にのみ、補償されるべき重量による力についての対応する大きな変化が、レバレッジ比の変化の結果生じる。均衡状態の周辺の特定の可動域においては、補償力の小さな変化しかみられない。
【００８２】
図７は、同様に２つのカウンタウェイト５２及び５３を光学素子５１の重量による力を補償するために用いる、重力補償器５０の実施態様を示す。カウンタウェイト５２及び５３は光学素子に、偏向ローラ５４及び５５に導かれるケーブルプル５９及び５８を介して連結されており、可補償力に変動を起こさないで光学素子５１のｚ軸にそった運動がここでも可能である。対応する偏向ローラ５５及び５４は、ここでも例えば、例えば照明系又は投影対物素子等の投影露光装置の対応する光学配置のハウジング５６，５７上に配置される。
【００８３】
図８は、機械的スプリング素子６２を用いる重力補償器６０を示し、図９に示されるこの力対距離特性曲線は、当該機械的スプリング素子６２の進展可動域において力が一定のプロファイル又は実質的に力が一定のプロファイルとなることが観測される特定の区間を有する。このことは、特定の範囲においてバックリングバーに関して、対応する適切に選択された作動域にある場合に、観測され、光学素子６４にｚ軸に沿った変位があった場合にバックリングバー６２，６３の対応するフレクシャの変化が可補償力の大きな変化伴わないような、所望の力対距離プロファイルをバックリングバー６２はフレックスされた状態（符号６３を参照）の下で有する。
【００８４】
図１０は、光学素子７１の変位可能性を実現する、即ちｚ軸に沿った一定の補償力を伴う光学素子７１の対応する位置出しの可能性を実現することを、例えば磁気補償素子を７２等の補償素子を、光学素子をｚ方向動かすためのアクチュエータ７８，７９とともに提供することにより実現する、重力補償器７０のさらなる実施態様を示す。この場合においては、磁気補償素子はベアリング素子７６，７７を介してアクチュエータ７８，７９に連結され、これはさらにハウジング８０等にマウントされている。アクチュエータ７８及び７９は、磁気補償素子自体が対応しなければならない距離の変化が無い又は僅かとなるように、ｚ方向における光学素子の運動を可能にする。したがって、内側磁石７３及び７４は、可補償力に変化が生じないように、外側磁気リング７５との関係で実質的に固定的に支持されることがでる。
【００８５】
図１１は、概略図において、内側磁石９１及び９２並びに外側磁気リング９３を備える、磁気的重力補償器９０を示す。経年変化を補償するために、内側磁石９１，９２は、磁石の調節を通じて再調節が行えるように、調節可能、特にお互いとの関係で又は外側磁気リング９３との関係で調節可能、なものとして具体化される。したがって、このようにして経年変化現象に起因する可補償力に関する変化をなくすことができる。
【００８６】
図１２に示される重力補償器１００は、コイル１０４を有する内側磁石１０２に割り当てられたヨーク１０５との形の調節機構を有しており、当該調節機構は内側磁石１０２の磁場強度又は磁束密度の中で観測される磁場の強度が可変となり、磁気的重力補償器１００全体がコイル１０４に通電される電流の変化によって補償することができる重量による力に関して調節可能となるものである。無論、内側磁石１０２の代わりに内側磁石１０１及び／又は外側磁石１０３若しくはすべての磁石若しくはこれらの異なる組み合わせを、対応する態様で操作可能とすることもできる。この配置によっても、再調節はしたがって可能であり、経年変化及びマウントされるべき光学素子の位置変化による可補償力の変化の両方を補償することができる。
【００８７】
図１３は、重力補償器１１０１を示し、これは同時に光学素子１１３のマウントされるドライブとしても用いられることができる。
【００８８】
重力補償器１１０は、２つの磁気補償素子１１１及び１１２を備え、これらは各々内側磁石１１４，１１５及び１１９，１２０並びに外側磁気リング１１７及び１２２を備える。磁気補償素子１１１及び１１２は対応するリジッド連結素子１１８及び１２３を介してマウントされるべき光学素子１１３に連結される。図１２の実施態様に類似な態様で、対応する内側磁石１１５及び１２０の磁場強度を可変とするため、コイル１１６及び１２１を有するヨークがそれぞれ内側磁石１１５及び１２０に割り当てられる。補償素子１１１及び１１２を傾けた態様で互いに並べた並列的な配置又は設定は、光学素子１１３の対応する操作及び補償力を一定とした対応する重力補償の両方を可能にする。
【００８９】
図１４及び１５は、個々の磁石及び環境的影響から磁石を保護するための対応する手段を示す。例えば、ＥＵＶ光を用いて作動する投影露光装置においては、水素含有雰囲気又は主として水素で構成される雰囲気を提供する必要があり得、分子としての水素又は水素原子を含む対応する雰囲気は磁石の劣化を招き得る。そしてこれは、対応する雰囲気においては、時間を経るにつれ、補償することのできる重量による力が、磁気補償素子に関しては、不利益に変化するという効果を有する。
【００９０】
磁石１３０の１つの実施態様において、図１４に示されているように、エンキャプスレーション内で異なる雰囲気を設定できるように、磁石１３１は厚さがおよそ１ｍｍ以下である薄い金属シートで構成されたハウジングで気密な態様でエンキャプスレーションを施されている。エンキャプスレーション１３２は、溶接シーム１３５及び１３６で結合される２つの部分１３３及び１３４からなり、したがって対称構造であることが特にいえる。
【００９１】
磁石を周囲の雰囲気から隔離するための可能性が図１５の例示的実施態様に表されている。磁石１４０は気密なコーティング１４１を有し、これは例えば水素等のガスが磁石の素材に侵入してそこでダメージを起こすことを防ぐ。コーティングは０．５ｍｍまでの厚さを有することができる。
【００９２】
例えば水素含有雰囲気等の周辺の有害な環境の、重力補償器への影響を予防するためのさらなる可能性が図１６に示されている。機構１５０の場合においては、ガスが、光学素子１５１を保持する重力補償器１５３上にノズル１５４により吹き付けられ、当該ガスは重力補償器に対して無害である一方、例えば水素含有雰囲気又は水素を主として含有する雰囲気等の光学素子１５１のために必要なガス雰囲気はノズル１５２を介して提供される。このため、機構１５０は、重力補償器１５３に保護のためのガスを供給することができるパージ装置１５４を有する。
【００９３】
図１７は、これまた内側磁石１６１及び１６２並びに外側磁気リング１６３を有する、磁気的重力補償器のさらなる実施態様１６０を示す。磁気の条件を意図した態様で変化させ、これによって重力補償器１６０における経年変化影響、環境影響若しくは位置出し操作による補償力の変化を補償するために、可換な強磁性素材１６４を提供することができ、これは対応する再調節に用いられる。図１７の概略図は、外側磁気リング１６３との関係で横側に配された強磁性素材１６４のプレート型の形態を表すが、他の如何なる構成も磁性素材１６４及び／又は装着場所との関係で想定することもできる。両側に矢が付いた矢印１６５は、行うことのできる調節の可換性又は可変性を記号化したものである。
【００９４】
図１８は、光学素子２１をマウントするため及びｚ方向に作用してマイクロリソグラフィ投影露光装置（図示されていない）内の力点１０１８に加えられる力Ｆを補償するための、重量による力を補償するための補償器１０００の形で具体化された本発明の追加的実施態様を示す。重力補償器はアーマチュア１０２０を有し、図１による例示的実施態様と似たありようで、図示される例示的実施態様において、連結素子１００６に連結された２つの内側磁石１００３及び１００４を有するのであって、当該連結素子は図１に示された連結素子６に類似して具体化されることができる。図１による例示的実施態様との対比においては、内側磁石１００３及び１００４は極性が反転されている。したがって、力Ｆは、逆の方向に作用する。アーマチュア１０２０は、力Ｆの方向Ｚにおいて距離区間Δｚ１を動くことができる。さらに、重量による力を補償するための補償器１０００は、図１に類似した態様で具体化することのできる、ハウジング１１００によって好適には固定的かつアクチュエート可能な態様で支持された外側磁気リング１００５（図示されていない）を有する。内側及び外側磁石１００３，１００４及び１００５は好適には永久磁石であり、これは補償器の１つの可能な実施態様を形成する。図示された補償素子のアーマチュア１０２０は力Ｆの方向ｚにおける第１の力対距離特性曲線１０２０を有するのであって、当該アーマチュアは力Ｆの方向において可動であり、かつ、力点１０１８を有する。当該特性曲線は図１９において、２つの力対距離特性曲線１００３´及び１００４´の合算により得られるものとして示されている。２つの力対距離特性曲線１００３´及び１００４´は、各場合において（ｚ方向における変位を除いて）、アーマチュアが内側磁石１００３又は１００４のみを備えた場合の力対距離特性曲線を概略的に示す。これら特性曲線は簡略化した態様で描かれており、図２４の特性曲線２０１０の形をとることもできる。両方の磁石１００３及び１００４はリジッドに或る連結距離にて連結素子によって互いに連結されているため、力対距離特性曲線１００３´及び１００４´のｚ軸に沿った位置は同時に決定され、これにより結果として生じる力対距離特性曲線１０２０´の幅（及び高さ）が決定される。図１９において概略的に示されているように、ｚ座標ｚ１及びｚ２の間の台地様に平坦な範囲の幅及び形状は、アーマチュア１０２０の、力の方向ｚにおいて隔離されている２つの内側磁石の使用により決定される。アーマチュア上に配置された追加の磁石により、力対距離特性曲線はさらに整形されることができる。同様にして、追加の外側磁石により、例えば図１に関連して説明された利点に関して先述されたように、例えばｚ１及びｚ２間の台地様に平坦な範囲を拡幅する及び／又はこの範囲における力の変化を減少させることによって、力対距離特性曲線にはさらに有利な影響を与えることができる。
【００９５】
内側及び外側の磁石１００３，１００４及び１００５により形成された補償素子は、第１のベアリング剛性Ｓ１を有する。後者は、前記力Ｆを有する第１の力区間ΔＦ１における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ１を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記第１の力区間ΔＦ１に割り当てられ、かつ、前記第１の力対距離特性曲線によって前記力Ｆが対応付けられる第１の点ｚ０の周辺に関するものである（図１９を参照）。
【００９６】
図１８による重量による力を補償するための補償器はさらに、補償素子のアーマチュア１０２０をガイドするための力Ｆの方向における、第２の力対距離特性曲線１０１４´（図１９を参照）を有するガイド手段１０１４，１０１５，１０１６，１０１７を有する。当該ガイド手段は、ハウジング１１００にリジッド又はアクチュエート可能な態様で連結されることができる（図示されていない）。さらに、ガイド手段は第２の力区間ΔＦ２における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ２を第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、かつ、前記第１の点ｚ０の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１における前記第２の力対距離特性曲線１０１４´によって割り当てられる、第２のベアリング剛性Ｓ２を持つ。この場合においては、反力Ｆｒを補償するために発生された力補償器の力Ｆは、第１及び第２の力対距離特性曲線１０２０´，１０１４´からの力の合算により得られ、力の合算によって生じる力対距離特性曲線１０２１´は第３のベアリング剛性Ｓ３を有する。後者は、前記力Ｆを有する少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ３を少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１の絶対値で除算した商として求められ、前記少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３は、前記少なくとも１つの点ｚ０*の周辺の前記第１の距離区間Δｚ１においての前記生じる力対距離特性曲線１０２１´によって定義され、並びにこの場合においては、前記少なくとも１つの点ｚ０*は、前記生じる力対距離特性曲線１０２１´によって前記力Ｆに対応付けられる。図１９においては、第１及び前記生じる力対距離特性曲線１０２０´，１０２１´はｚ０周辺の範囲においてはそれぞれの力に関して僅かにしか異ならないため、座標ｚ０及びｚ０*は極めて近接している。さらに、図１９においては、第２の力対距離特性曲線は線形な、つまりフックの法則に準拠したものである。そうするとこれは、ガイド手段１０１４〜１０１７がリーフスプリング様に具体化される場合に、少なくとも近似的に該当する。このため、アーマチュア１０２０のｙ方向における運動は、極めて制限されている。ｘ方向に関してのガイド手段として類似するリーフスプリングが同様に用いられる場合、この方向においてもアーマチュアの運動に対する大きな制限が課されることとなる。結果として、アーマチュアは有利な態様でｘ−ｙ方向においてガイドされるのであって、例えばミラー２１への調整又は衝突等によるアーマチュアのｚ方向への運動があった場合には、力点１０１８のｘｙ位置、即ちミラー２１のｘｙ位置は大体において維持される。これは、制御工学の観点からミラーの位置出しを簡略化する。図１８による重量による力を補償するための追加的な補償器１０００の場合においては、ベアリング剛性Ｓ３はベアリング剛性Ｓ１以下である、つまりガイド手段が無い場合のベアリング剛性及び／又は前記生じる力対距離特性曲線１０２１´は、第１の距離区間Δｚ１より大きな距離で離隔された少なくとも２つの点ｚ０*を有している、という有利なことが判明する。したがって、ガイド手段の剛性を巧妙に設定することによって、ベアリング剛性Ｓ３が低い場合であっても、アーマチュアがより大きな距離にわたって移動できるように、距離区間を有利に増大させることができる。これは、図２０において示されている。
【００９７】
図２０は、図１８による重量による力を補償するための補償器から内側磁石１００４、ガイド手段１０１６，１０１７並びに連結素子１００６を除去した実施態様に関する。これにより内側磁石１００３によって与えられる第１の力対距離特性曲線１００３´が生じ、これは同時に、ガイド手段１０１４及び１０１５が存在しない場合の、アーマチュアの特性曲線１０２０´でもある。しかし、図１９にもあるように、生じる力対距離特性曲線１０２１´は合算の結果生じるため、これらガイド手段は線形でフックの法則に従う第２の力対距離特性曲線１０１４´を有する。そして、この特性曲線は、力Ｆに割り当てられ、かつ、距離区間Δｚ１より大きな距離で離隔された、２つの点ｚ０*を有する。これにより、重量による力を補償するための補償器に関しては、２つの点ｚ０*の周辺における使用範囲が生じる。もっとも、この例示的実施態様において、各々の使用範囲がアーマチュア１０２０に第１の距離区間に相当する変位を許容することを意図している場合、これは各々の点ｚ０*周辺におけるより高いベアリング剛性に関連するものである。
【００９８】
図２１の力対距離特性曲線は、図２０による上述した実施態様に関するものであるが、ガイド手段１０１４，１０１５の第２の力対距離特性曲線１０１４´が非線形なプロファイルを有するという点で異なる。結果として生じる力対距離特性曲線は、点ｚ０*周辺において力Ｆが支配する台地様に平坦な範囲を有する。点ｚ０*周辺の区間Δｚ１は、力Ｆを有する少なくとも１つの第３の力区間ΔＦ３における最大の力と最小の力との差たるΔＦＦ３を決定し、当該差は大体において差ΔＦＦ１に対応し、ガイド手段によるアーマチュア１０２０に対するガイダンスにかかわらずベアリング剛性が実質的に不変にとどまる。もっとも、これは有利なことに、アーマチュア１０２０の距離区間を大幅に拡大することができるという結果を、この区間における最大の力と最小の力との差を拡大せずにして、もたらす。これにより、重量による力を補償するための補償器について大幅に減少した平均ベアリング剛性がもたらされる。第１及び第２の力対距離特性曲線１００３´，１０１４´のさらなる改良適用により、第１の距離区間Δｚ１に比してベアリング剛性Ｓ３を大幅に下げるように、生じる特性曲線１０２１´においてはより平坦度の高い台地様部分が形成され、この区間における最大の力と最小の力との差を拡大せずにして、アーマチュア１０２０の距離区間が大幅に拡大される。つまり、生じる力対距離特性曲線においては力Ｆの周辺における差ΔＦＦ１がΔｚ１よりも大きな距離区間に割り当てられる。
【００９９】
ＥＵＶリソグラフィにおいてＥＵＶミラーをマウントするのに用いられる、上述において説明された重量による力を補償するための補償器は、第１の距離区間Δｚ１が３ｍｍ未満となり、第３のベアリング剛性が２Ｎ／ｍｍ未満となるように、多くの場合、寸法を設定される。
【０１００】
多くの場合、力Ｆに対して直交する方向のアーマチュアの運動は、ガイド手段によって発生されたＦに直交する方向の横方向の力によって、アーマチュアの当該力の方向における運動の絶対値の１０％未満に制限される。これにより、最大の横方向の運動が０．３ｍｍ以下となる。
【０１０１】
図１８からして、例えばＥＵＶ投影露光装置のミラー等の光学素子は、重量による力に関してその一部のみを重量による力を補償するための補償器によって支持されていることがうかがえる。多くの場合、少なくとも３つの重量による力を補償するための補償器が、重量による力に関して、光学素子を支持する。この場合において、「支持」とは、光学素子が、重量による力を補償するための補償器によって懸架される態様で保持される場合をも含む。さらに、光学素子は、アーマチュア１２０の力点１０１８にて、少なくとも部分的に支持デバイス１０１３により直接的又は間接的に支持される。この場合において、支持デバイス１０１３は、力Ｆの方向に直交する方向、即ちｘ及び／又はｙ方向、において、ガイド手段１０１４〜１０１８のこの方向における剛性より低い剛性を有している。別の場合は、支持デバイス１０１８は、力Ｆに直交する方向において、ガイド手段のこの方向における剛性よりも高い剛性を有する。どの場合であるかは、ガイド素子のｘ及び／又はｙ方向における剛性に依存し、ガイド手段１０１４〜１０１８及び／又は支持デバイス１０１８のための剛性の高低はそれぞれの場合において常にペアされている。さらに、支持デバイス１０１３は力Ｆの方向における差たるΔＦＦ３の１００倍高い剛性を有し、結果として２００Ｎを超える剛性となる。
【０１０２】
先述の例示的実施態様及び実施態様は、基本的には、補償素子の内側磁石は同じ極性で配置され又は１つのみの磁石で構成される、という事実を用いている。これに代わって又は追加的に、少なくとも１つの磁気補償素子は、逆向きの極性の少なくとも２つ磁石で構成されることができる。これは、図１９の対応する例示的実施態様において、例えば上側磁石１００３の極性を反転、即ちＮ極をこの磁石の上側に配置、することにより実現することができる。内側磁石１００３，１００４のこのような極性の下では、例えば図２６等のような特性曲線２１００が生じる。アーマチュアが偏向されていないならば、対称性故に、力はゼロとなる。偏向に際して、偏向の方向に逆行する方向で力はまず増大し、およそ線形な特性曲線を持ったスプリングであるかの如くふるまう。最大の力に達した後、力は再びゼロへと減少する。ゼロを下回り、かつ、アーマチュアの偏向の増大に応じて、力は反転し、偏向の方向に力は作用するようになる。磁気補償素子に関する上述した実施態様は、逆向きの極性の内側磁石をもってして動作させることができる。しかし、最大の力が発生するには、アーマチュアはかなり偏向される必要がある。これは、通常より大きな構造的空間を必要とする。さらに、最大の力は、磁石が同じ極性とされた場合のおよそ２０％から３０％低い。本発明のさらなる実施態様としては、用いられる磁気補償素子が異なる極性の内側磁石を有するものであって、特に上述した補償素子及びガイドデバイスと組み合わせられるものを用いることができる。
【０１０３】
先述の例示的実施態様において、個々の部材に関して説明された事項は、具体的な場面において当業者に明白な態様でも用いられることができ、これも開示内容に包含されている。例として、圧縮負荷を掛けられた重力補償器として表されたものは、対応する適切な場合においては、マウントされるべき光学素子が対応する補償器に荷重を掛けずにむしろ後者に懸架される態様で支持されるように、引張荷重を加えられた補償器としても用いることができる。
【０１０４】
個々の部材が調整可能又は操作可能と示されている場合には、均等な物も同様に調整可能又は操作可能に構成されることできることは、当業者にとって明白である。このことは、特に、磁気補償素子の操作可能な磁石に妥当する。
【０１０５】
本発明は、例示的な実施態様を基礎として詳細に説明されたものではあるが、本発明はこれら例示的実施態様に限定されるものではなく、むしろ保護の範囲から逸脱せずに添付の請求項の範疇において改造又は変更を行うことが可能であることは、当業者にとって明白である。特に、提示されたすべての事項の異なる組合せを用いることができ、また、例示的実施態様において個別の事項を省略することもできる。
【図１】
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【図２ａ−２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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