CN1954266A - 振动阻尼器或隔离器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于例如半导体的生产的系统,包括具有密封的内部空间(11)的室(10),例如真空室。在真空室中布置有诸如台子的重质量(14),该重质量由一个或多个振动阻尼器或隔离器(15)支承或承载。每个振动隔离器都包括具有延伸到室(10)的密封空间中的开口内端部的中空或管状件(18)。在中空件的内端部处布置有用于支承质量或台子(14)的支承结构(21)。波纹管(24)的相对端部分别与中空件(18)和支承结构(21)密封地连接,以便从室(10)的内部空间(11)密封中空件(18)的内部空间(26)。支承结构的表面部分暴露于与室的密封内部空间的气压不同的气压,以便至少部分地平衡支承结构(21)及其支承的质量或有效负荷(14)的重量。
Description
技术领域
本发明涉及具有带有诸如真空的选定气氛的密封室的类型的系统,其中应以很高的精度进行物体或工件的处理和/或检查。在这种系统中,重要的是尽可能地减少或抵消“噪声”并能够调整物体的位置,“噪声”是指导致有效负荷或工件的振动的外部或内部影响。
背景技术
EP-A2-1 148 389公开了一种具有真空室的上述类型平版印刷投影装置,其中布置有支承物体台的气动重力补偿器。气动重力补偿器的活塞通过局部柔性的杆与物体台连接。在该公知的系统中,重力补偿器完全布置在真空室的内部并且因此不易于接近。此外,需要用于排空通过可移动部件或活塞与气缸表面之间漏出的气体的排空装置。上述欧洲专利也公开了一种用于活塞功能的(差动地泵送的)空气支承物。这种空气支承物复杂且昂贵,这也是该公知设计的缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的这些缺点。
本发明提供一种上述类型的系统,其中以很简单的方式克服这些缺点。因此,本发明提供一种系统,该系统包括限定密封的内部空间的室和用于支承或承载布置在所述空间中的质量或有效负荷的至少一个振动阻尼器或隔离器,所述振动阻尼器包括具有延伸到室的密封空间中的开口内端部的中空件,用于支承或承载所述质量的支承结构,其相对端部分别与中空件和支承结构密封地连接以便从室的内部空间密封中空件的内部空间的波纹管,以及用于使支承结构的表面部分暴露于与室的密封的内部空间的气压不同的气压以便至少部分地平衡支承结构及其支承或承载的所述质量的重量的装置。支承装置优选地布置在中空件的内端部处并通过波纹管与内端部连接。
布置在中空件的内部空间中的部件和附件不暴露于同样不被这些附件释出的气体污染的密封内部空间的气氛。因为中空件的内部空间可以制成可从外部接近,所以布置在其中的部件易于为了检查和更换而接近。此外,因为这些空间通过波纹管相互密闭地密封,所以不可能有空气或其他气体从中空件的内部空间泄漏进入室的密封空间。可以通过改变室的内部空间与中空件的内部空间之间的压力差调整诸如承载着待处理或检查的物体的台子的质量或有效负荷相对于相邻的室壁的位置。然而,在正常操作期间,中空件的内部空间的压力通常保持恒定。
中空件可以例如穿过所述室的底壁向上延伸,并且支承结构可以继而从中空件向上延伸,或者中空件可以从室的顶壁向下延伸,并且支承结构可以继而从中空件下垂。在第一种情况下,中空件内部的气压通常保持高于室内的气压,并且如果需要,由压力差施加在质量或有效负荷上的举升力可以通过机械弹簧而增大。在后面的情况下,中空件内部的气压通常保持低于室的密封内部空间中的气压。
根据本发明的系统可以用于多种处置、检查或处理中的任何一种,包括但不局限于电子束微影、电子显微、掩模对准、微平版印刷、微处理、微定位、光学计量机械视觉、视频显微、晶片检测、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、透射电子显微镜、磁共振成像、微机电系统、表面轮廓仪、干涉测量和其它高分辨率设备。应理解,室的密封空间中的气氛是根据实际应用而选择的。因此,该室可以是真空室或者可以包含低于大气压的空气。对于其它应用,可以选择高于大气压、大气压或低于大气压的氮气或诸如氢气的其它气体。
根据其它方面,本发明也提供用在上述系统中的振动阻尼器或隔离器,所述振动隔离器包括具有延伸到室的密封空间中的端部的中空件,布置在中空件的所述端部处用于支承所述质量或有效负荷的支承结构,以及其相对端部分别与中空件和支承结构密封地连接的波纹管。
如上所述,这种振动阻尼器或隔离器可以容易地检查和更换布置在中空件的内部中空中的部件和附件,并且不引起空气或其它气体可能从中空件的内部空间泄漏到室的密封空间中的任何危险。
通常基本为管状或环形的波纹管可以具有任何希望的横截面形状,例如圆形、椭圆形或矩形,并且可以由任何适当的材料制成,例如薄金属片、橡胶或塑料材料。然而,优选地,波纹管应是其相对端部可以沿轴向相对运动并且沿波纹管的任意径向方向可以相对平移的类型,这意味着在其Z轴线与波纹管的纵向轴线重合的坐标系统的全部三个方向上可移动。波纹管也优选地允许在波纹管的横截面中绕任意径向延伸的轴线有限地转动。波纹管自身从而可以构成被动的振动阻尼器而抑制沿这些方向从中空件传递到支承结构的振动。可以通过适当地组合波纹管的材料、壁厚、横截面尺寸和形状、波纹形状以及轴向长度的选择获得希望的波纹管的柔性。然而,材料和壁厚优选不仅应选择成使中空件与支承结构之间的振动的传递保持最小,而且应避免气体穿过波纹管壁。
在优选实施例中,支承结构包括与波纹管连接的基底件和质量支承件,该质量支承件由基底件经由允许质量支承件相对于基底件有限地转动的弹簧件支承。优选地,弹簧件也允许波纹管所不允许的质量支承件相对于基底件的其它运动。这意味着振动阻尼器不仅可以削弱在其Z轴线沿波纹管的纵向轴线延伸的坐标系中的全部方向x、y、z上的振动传递,而且也可以削弱绕这种z轴线的转动振动和其它类型的振动的传递。弹簧件可以例如包括板簧,并且板簧的平面可以例如在包含所述z轴线的径向平面上延伸。
如上所述,根据本发明的振动阻尼器或隔离器可以是被动阻尼器。然而,优选地,阻尼器或隔离器可以是主动振动隔离器。因此,根据本发明的振动隔离器还有利地包括用于辅助抵消由支承结构支承的质量或有效负荷的振动的主动电子振动隔离电路。这种主动阻尼电路在本领域是公知的,参见例如US-A-4,796,873。电子振动阻尼电路可以包括一个或多个致动器和/或传感器,并且它们优选地布置在中空件的内部,在中空件的内部它们被保护并且易于为了检查、调整和更换而接近。诸如电缆和可能的冷却装置的其他附件也可以布置在中空件的内部空间中,由此避免从这些部件排出的气体穿入室的密封内部空间中。
在当前优选实施例中,由支承结构的底面限定的下靠接表面可以与由中空件限定的上靠接表面协同操作,从而限制支承结构的轴向或其它相对运动。然而,在正常操作下,这些靠接表面不接触。可以分别在支承结构的基底件和质量支承件上形成类似的止挡件,以便限制这些部件的相对转动。
为了可以使用希望长度的波纹管而不对应地延长阻尼器或隔离器的总长度,至少波纹管的部分长度可以沿着并邻近中空件的内周或外周表面的长度延伸。
附图说明
本发明的这些和其它方面将从参照以下所述的实施例的说明而变得明显。在附图中:
图1是根据本发明的系统的实施例的示意性截面图;
图2是以放大比例示出的根据本发明的振动隔离器的透视图;
图3是图2所示的隔离隔离器的透视和部分截面图;以及
图4示意性地示出质量或有效负荷可以由中空件支承或承载的各种方式。
具体实施方式
图1示出包括室10的处理系统,该室10在其中限定出具有预定气氛的密封内部空间11。室10由地面或地板面12经由脚件13支承。在空间11中布置有诸如台子和其支承的一个或多个物体或部件(未示出)的质量或有效负荷14,所述质量或有效负荷由一定数量(优选至少三个)的主动振动隔离器15支承。每个隔离器15都通过室10的底壁16上的开口延伸并且具有与处理室10的底壁的底面密封接合的外环形法兰17。台子14可以例如承载暴露到与半导体生产有关的平版印刷处理的硅晶片(未示出)。
图2和图3较详细地示出图1所示的振动隔离器15中的一个。振动隔离器15包括中空的、基本为管状的部件18,该部件具有由底壁19封闭的布置在其外端部处的环形法兰17。可以与管件18一体地形成或可拆卸地与其连接的底壁具有用于具有恒定或变化的受控压力的空气或气体的入口20。管件18的内端开口由包括板状基底件22的单独支承结构21遮盖。在形成在基底件22的外周处的对应环形凹槽中接收径向向内延伸的环形法兰23,以便允许在管件18与基底件22之间的较小的相对轴向和径向运动以及绕x轴线和y轴线(参见图3)的较小的转动。
管件18的上方长度具有减小的外径以便形成外部环形凹槽,从而接收优选地由金属片或塑料材料制成的环形波纹管24。波纹管的轴向相对端部分别与形成在管件18上的环形台肩25和基底件22的底侧密封地连接,由此当隔离器15如图1所示安装在室10中时,管件18的内部空间26从室10的内部空间11密封。
支承结构21还包括连接到并支承台子或质量14的支承件27。板状基底件22与物体支承件27经由多个板簧28相互连接。布置在圆形排列中的每个板簧限定出包含隔离器15的纵向轴线的径向平面。板簧28具有柔性以便允许支承件27绕隔离器15的纵向轴线z(图3)相对于基底件22的较小的转动。支承件27相对于基底件22的最大转动由从支承件27向下延伸的止挡突出部29和从基底件22向上延伸的对应止挡突出部30确定。每对止挡突出部29、30都具有相对定位的互补形状的阶梯状的止挡表面。这些互补形状的止挡表面在隔离器15的正常操作期间不接合,但在部件22和27的不适当的相对转动的情况下抵靠接合。
如上所述,根据本发明的结构可以在管件18的内部空间26中布置各种附件而不与处理室10的内部空间11的真空或其他气氛接触。这样的附件可以例如包括竖直布置的诸如洛仑兹致动器的致动器31。致动器31布置在从底壁19向上延伸的竖直部与从基底件22垂下的突出部33之间,以便使致动器可以在管件18与支承结构21之间提供轴向力。可以切向地或径向地定向未示出的类似的致动器。致动器的功能可以按本身已知的方式由未示出的控制电路接收来自位置和/或速度传感器34和35的输入信号而控制。如果需要,也可以增加已知与主动振动隔离相关的地震检波器和其它装置。致动器、传感器和其它电子设备的全部或大多数都布置在处理室10的外部并且很好地保护在中空件的内部,这节约了成本。
图4示意性地示出质量或有效负荷可以经由波纹管24和支承结构21由管件18支承的各种方式。在图4a中,管件18从室10的底壁16向上延伸,并且支承质量14的波纹管24形成管件的延续部分。在图4a中,管件18中的气压优选大大超过室10的内部空间11中的压力。
图4b主要对应于图4a,区别在于,在图4b中波纹管24在管件18内部同轴地布置。
在图4c中,管件18从室10的顶壁向下延伸,并且质量或有效负荷14从管件悬挂或下垂并通过波纹管24与管件连接。在本实施例中,室10的内部空间11中的气压优选大大超过管件18的内部空间中的气压,以便使质量或有效负荷14的重量通过室10的内部空间11与管件18的内部空间之间的压力差而至少部分地平衡。
图4d所示的实施例主要对应于图4c的实施例。然而,在图4d中,波纹管24在管件18内部同轴地延伸。
应理解,本发明的范围由以下权利要求限定并且绝非由仅作为示例的上述实施例限制。此外,参照附图的权利要求中的附图标记不应解释为限制保护范围。
Claims (18)
1.一种系统,包括限定有密封的内部空间(11)的室(10)和用于支承布置在所述空间中的质量或有效负荷(14)的至少一个振动阻尼器或隔离器(15),所述振动阻尼器包括:
-具有延伸到所述室的密封空间中的开口内端部的中空件(18),
-用于支承所述质量的支承结构(21),
-波纹管(24),其相对端分别与所述中空件和支承结构密封地连接,以将所述中空件的内部空间(26)从所述室的内部空间密封开,以及
-装置(20),该装置用于将所述支承结构的表面部分暴露到不同于所述室的密封内部空间的气压的气压,以至少部分地平衡支承结构及其支承的所述质量的重量。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述室包含低于大气压的气体。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述波纹管是允许其相对端部沿轴向方向相对运动和沿所述波纹管的任何径向方向相对平移的类型。
4.根据权利要求1-3中的任何一项所述的系统,其特征在于,所述波纹管是允许在所述波纹管的横截面平面上绕任何径向延伸的轴线有限地转动的类型。
5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的系统,其特征在于,所述支承结构(21)包括与所述波纹管的一端连接的基底件(22)和质量支承件(27),该质量支承件由所述基底件经由允许质量支承件相对于所述基底件有限地转动的弹簧件(28)支承。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述弹簧件包括板簧。
7.根据权利要求1-6中的任何一项所述的系统,其特征在于,还包括用于辅助抵消所述支承结构的振动的主动电子振动隔离电路(31,34,35)。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述电子振动隔离电路包括布置在所述中空件内部的一个或多个致动器(31)和/或传感器(34,35)。
9.用于根据权利要求1-8中的任何一项所述的系统的振动隔离器或阻尼器,所述振动阻尼器包括:
-具有延伸到所述室(10)的密封空间(11)中的端部的中空件(18),
-布置在所述中空件的所述端部处用于支承所述质量或有效负荷(14)的支承结构(21),以及
-波纹管(24),其相对端分别与所述中空件和支承结构密封地连接。
10.根据权利要求9所述的振动隔离器,其特征在于,所述波纹管是允许其相对端部沿轴向方向相对运动和沿所述波纹管的任何径向方向相对平移的类型。
11.根据权利要求9或10所述的振动隔离器,其特征在于,所述波纹管是允许在所述波纹管的横截面平面上绕任何径向延伸的轴线有限地转动的类型。
12.根据权利要求9-11中的任何一项所述的振动隔离器,其特征在于,所述支承结构包括与所述波纹管连接的基底件(22)和质量支承件(27),该质量支承件由所述基底件经由允许质量支承件相对于所述基底件有限地转动的弹簧件(28)支承。
13.根据权利要求12所述的振动隔离器,其特征在于,所述弹簧件包括板簧。
14.根据权利要求9-13中的任何一项所述的振动隔离器,其特征在于,还包括用于辅助抵消所述支承结构的振动的主动电子振动隔离电路(31,34,35)。
15.根据权利要求14所述的振动隔离器,其特征在于,所述电子振动隔离电路包括布置在所述中空件内部的一个或多个致动器(31)和/或传感器(34,35)。
16.根据权利要求9-15中的任何一项所述的振动隔离器,其特征在于,分别由所述支承结构和所述中空件限定出的相对邻接表面(22)可协同操作以便限制所述支承结构的相对运动。
17.根据权利要求9-16中的任何一项所述的振动隔离器,其特征在于,所述波纹管的长度的至少一部分沿着并邻近所述中空件的外周面的长度延伸。
18.根据权利要求9-17中的任何一项所述的振动隔离器,其特征在于,所述波纹管由金属制成。
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