JP2016061443A - 空気ばねを備えた防振装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 空気ばねによるレベル補償が可能であるとともに、同時に、比較的高い固有振動数を水平方向及び垂直方向の双方に達成させることができる、単純に構成された防振装置を提供する。【解決手段】 空気ばねを備える防振装置(1)であって、前記空気ばねは、可撓性ロッド(7)及び/又は座屈ペンデュラムによりヘッド部(3)と接続され、前記可撓性ロッド(7)及び/又は前記座屈ペンデュラムは、垂直方向に有効な少なくとも1つの板ばね(10)によりベース部(2)に連結される。【選択図】図2

Description

本発明は、空気ばねを備えた防振装置に関する。本発明はより詳細には、半導体産業における装置、例えば、リソグラフィー装置、光学的検査装置及びウェハハンドリング装置を支持する定常振動防止システムに用いられる防振装置に関する。
そのような防振システムは既知である。例えば、特許文献1が、リソグラフィー装置の防振取付けに用いられる防振システムを開示している。
上記特許では、空気ばねを、サーボ弁により駆動することができ、また、アクティブ防振システムの制御ループに組み込むことができる。
隔離される質量が、3つ以上の防振装置上に支持される。空気ばねを有する防振装置を用いることによって、ばね−質量系の固有振動数を既に超える床面(ground:基礎面)からの防振が達成される。
空気ばね自身によるアクティブ防振に加え、磁気アクチュエーター等の非接触型アクチュエーターもあり、これにより、特に、より高い振動数域での防振に寄与することによって、アクティブ防振が可能となる。
さらに、その場合、システムのレベル調整に空気ばねが用いられる。したがって、防振システムにかかる重量の変化が、所要の空気圧の変化につながり、この変化は、限界内でしか可能でなく、多くの場合、固有振動数の所望でない変化につながる。
空気ばねを用いる場合、短い制御整定時間を達成するために、レベル補償を可能にするとともに、同時に、5Hz超の固有振動数さえも達成することができるほど垂直剛性及び水平剛性が高い、防振システムを提供することは問題となる。既知のシステムにおいて、このような防振システムを提供することは可能ではないか又は多大な労力をかけずには可能ではない。
独国特許第69817750号
したがって、本発明は、上述した空気式防振装置の欠点を軽減する目的に基づいている。
特に、空気ばねによるレベル補償が可能であるとともに、同時に、比較的高い固有振動数、特に、5Hz超の固有振動数を水平方向及び垂直方向の双方に達成させることができる、単純に構成された防振装置が提供されるべきである。
本発明の目的は、独立請求項に従った防振装置によって既に達成されている。本発明の好ましい実施形態及び改良形態は、従属請求項に明記されている。
本発明は、特に半導体産業における装置の防振取付けに役立つ定常振動防止システムに用いることを特に意図された防振装置に関する。
防振装置は空気ばねを備える。空気ばねは通常、流体圧力によって作動空間内に支持されるピストンを含む。特に、本発明は、作動空間が膜によって画定される閉鎖系として構成される空気ばねに関する。
空気ばねは、可撓性ロッド又は座屈ペンデュラム(pendulum:振り子)によってヘッド部に接続される。
特に、ばねのピストンは防振装置の上部に接続される。しかしながら、逆構成も考えられる。
可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムは本質的に、システムの水平剛性、すなわち、取付け状態での水平方向における剛性を規定する。
最も単純な場合、この可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムは、水平荷重を受けると横に曲がる不変の直径を有する可撓性ロッドであってもよい。
座屈ペンデュラムの使用又はその組合せの使用も考えられる。
この場合、可撓性ロッドと座屈ペンデュラムとの組合せが達成されるように、特に、可撓性ロッドの幾つかの部分に、ヒンジとみなすことができる弱化ゾーンを設けることが考えられる。
可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムはさらに、垂直方向に有効な少なくとも1つの板ばねによりベース部に連結される。
少なくとも1つの板ばねは、垂直方向に防振装置の剛性を規定する。
板ばね及び座屈ペンデュラムの使用により、例えば、可撓性ロッド又は板ばねを交換することによって、防振装置の特に容易な調整が可能になる。
加えて、垂直剛性とは無関係に水平の剛性を設定することができる。
さらに、板ばねの使用は、板ばねを正確に製造することができるとともに、算出された剛性が実際の剛性と略相関する、という利点を有する。
本発明の1つの改良形態において、空気ばねが、延出部を有するピストンを含む。可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムは、少なくとも可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムの少なくとも幾つかの部分が延出部内に配置される。
特に、延出部は、ピストンの中央凹部の形態で設けられ、ピストンの作動空間内に突出する。
ピストンの作動空間はここでは、可撓性ロッド又は座屈ペンデュラムを収容する役割を果たす。作動空間は、固有振動数に好都合な影響を与え、振動の長期化を低減させ、よりコンパクトな構成を可能にする。
特に、延出部は、作動空間の高さの少なくとも半分を超えて作動空間内に突出する。
本発明の好ましい実施形態において、板ばねは、板ばねアセンブリの一部である。
この場合、個々の板ばねを交換するか又は省くことによって、防振装置の非常に単純な調整が可能である。板ばねは、スペーサーリングによって離間していることが好ましい。
好ましい実施形態において、特に板ばねアセンブリに関して、平行につながった複数のばねセグメントを含む板ばねが用いられる。
特に、実際の板ばねを形成する複数のアーム、好ましくは少なくとも3つのアームによって接続される外部及び内部を有する板ばねを用いることが意図される。
板ばねは特に、ピストンに又はピストンの延出部に結合される内リングと、ベース部に結合される外リングとを有してもよい。
内リング及び/又は外リングはまた、環状のセグメント形状の代わりに多角形形状を有してもよいことが理解されるであろう。
本発明により、設置された際に垂直方向及び/又は水平方向に5ヘルツ超の固有振動数を有する防振装置を提供することが可能になる。
剛性を調整するために、可撓性ロッド及び/又は板ばねは交換可能であることが好ましい。
1つの方向からアクセス可能な板ばねアセンブリであって、個々の板ばねを他のばね又はスペーサーリングによって取り外して交換することができる、板ばねアセンブリを提供することが特に意図される。
本発明は特に、アクティブ制御を含む防振システムと併せて用いられる防振装置に関する。
この場合、振動、又は、隔離される荷重の位置、又は、防振システムが載置されている床の位置を検出する少なくとも1つのセンサーが設けられる。
防振装置の空気ばねにおける流体圧力は、サーボ弁と、少なくとも1つのセンサーに接続された制御装置とにより制御される。
このようにして、防振装置は、隔離される荷重の垂直位置を検出するとともに、実際の位置と所望の位置との比較に基づいて空気ばねにおける流体圧力を制御することによって、レベル補償を行うことができる。
特に、より高い振動数振動を防振する役割を果たす、非接触型力アクチュエーターを、防振システム内に、特に防振装置自体内に組み込むことも考えられる。
防振装置の概略原理図である。 防振装置の例示的な一実施形態の断面図である。 防振装置の一部の別の断面図である。 防振装置を含むアセンブリの部分分解斜視図を示す。 本発明に従った防振装置に用いることができる板ばねの平面図である。 防振システムの概略図である。
ここで、本発明の基本原理を図1の概略図を参照しながら説明する。
図1は防振装置1の断面図を示す。
防振装置は、ベース部2と、ベース部2に対して防振取付けされるヘッド部3とを備える。
ヘッド部3は、防振装置1を形成するアセンブリの一部とすることができ、防振装置1はその後、防振システムに組み込まれる。この場合、ヘッド部3は例えば、リソグラフィー装置の防振取付けに用いられる台に固定することができる。
ヘッド部3は台の一体部であることも考えられる。
防振装置1は、流体圧力が内部に存在するとともにピストン5を支持する作動空間4を更に有する。作動空間4は、防振装置の残りのハウジングに対してピストン5を可動にする膜(図示せず)によって閉鎖される。
ピストン5は、垂直方向に延びる延出部6を有する。この例示的な実施形態において、延出部6は、残りのピストンにねじ結合される。しかしながら、単品の実施形態も考えられる。
可撓性ロッド7が、この延出部の底に取り付けられ、ヘッド部3に結合される。
このようにして、可撓性ロッド7が曲がる際に水平弾性がもたらされる。
ピストン5は、ピストン5のこの例示的な実施形態の延出部6において、板ばねアセンブリ9によりベース部2に結合される。
板ばねアセンブリ9は、垂直方向に防振を提供する。
板ばねアセンブリ9は主として、防振装置の剛性を規定し、作動空間4とピストン5とによって形成された空気ばねは主として、レベル調整に役立つ。
図2は、防振装置の例示的な一実施形態の断面図を示す。
防振装置は、ベース部2と、ベース部2に防振連結されるヘッド部3とを備える。
ここでは、作動空間4がヘッド部3の下に配置された膜8によって閉鎖されることも見てとることができる。
膜8は、クランプリング13によって作動空間4のハウジング14に連結される。
さらに、可撓性ロッド7がねじ12によってヘッド部3に連結されることを見てとることができる。
可撓性ロッド7はその底がねじ15によって延出部6に連結される。このため、延出部6は底部20を有する。
容易にアクセス可能なねじ12及び15を緩めることによって、防振装置を調整するために可撓性ロッド7を取り外して交換することができる。ねじ15は、作動空間4を閉鎖しているねじ17を取り外した後でアクセス可能である。
作動空間4のハウジング14は、ねじ16によってベース部2に連結される。
さらに、板ばねアセンブリの個々のばね10及びスペーサーリング11を見てとることができる。
作動空間4に流体を供給する少なくとも1つの流体ラインは、この図には示されていない。
図3は、本発明に従った防振装置の一部、すなわち、板ばねアセンブリ9に連結された延出部6の詳細図を示す。
板ばねアセンブリ9の少なくとも一部が、ねじ18によってベース部2に連結され、ねじ19によって延出部6に連結されていることを見てとることができる。
それらのねじを緩めた後、板ばねとスペーサーとからなる板ばねアセンブリ9を取り外すことができる。
板ばねアセンブリ9から離間して下側板ばねアセンブリ21が配置されている。下側板ばねアセンブリ21及び底部は、この断面図において見てとることができないねじによって保持される。
図4は、本発明に従った防振装置を含むアセンブリの部分分解斜視図を示す。
防振装置のベース部2及びヘッド部3、並びに、ベース部2とヘッド部3との間に、ピストンの延出部内に配置された可撓性ロッド7が貫通する作動空間4を見てとることができる。さらに、ばねアセンブリ9は垂直方向に有効であるのに対し、可撓性ロッド7は水平方向に有効であることを見てとることができる。
図5は、例示的な板ばね10の図を示す。この例示的な実施形態に示されている板ばねは、ピストンの延出部(図3における6)に固定されるために、穴27を有する内リング26を有する。
外リング23は、ベース部に固定されるために穴24を有する。
この実施形態において、垂直方向における弾性は、外リング23と内リング26とをつなぐとともに平行につながった3つのばねセグメント25によって確保される。
ばねアセンブリにおけるそのような板ばね10を交換するか又は省くことによって、防振装置の特性を容易に調整することができる。
図6は、防振システム30の概略図を示す。
この防振システムは、少なくとも3つの防振装置1上に支持される台31を備える。
センサー29が、各それぞれの防振装置1の位置における台の高さ位置を検出するのに用いられる。
センサー29の信号に基づいて、制御装置28が、防振装置1における圧力を制御し、したがって、レベル補償を行う。
防振システムは、追加のセンサー及び/又はアクチュエーター、特に非接触型力センサーを備えてもよいことが理解されるであろう。
ばねアセンブリ及び/又は可撓性ロッドにおける板ばねを交換することによって、それぞれの位置における防振装置1を非常に単純なやり方で同じ固有振動数に調整することができる。
1 防振装置
2 ベース部
3 ヘッド部
4 作動空間
5 ピストン
6 延出部
7 可撓性ロッド
8 膜
9 板ばねアセンブリ
10 板ばね
11 スペーサーリング
12 ねじ
13 クランプリング
14 ハウジング
15 ねじ
16 ねじ
17 ねじ
18 ねじ
19 ねじ
20 底部
21 板ばねアセンブリ
22 スペーサーリング
23 外リング
24 穴
25 ばねセグメント
26 内リング
27 穴
28 制御装置
29 センサー
30 防振システム
31 台

Claims (13)

  1. 空気ばねを備える防振装置(1)であって、前記空気ばねは、可撓性ロッド(7)及び/又は座屈ペンデュラムによりヘッド部(3)と接続され、前記可撓性ロッド(7)及び/又は前記座屈ペンデュラムは、垂直方向に有効な少なくとも1つの板ばね(10)によりベース部(2)に連結される、防振装置。
  2. 前記防振装置(1)であって、前記空気ばねは、延出部(6)を有するピストン(5)を含み、前記可撓性ロッド(7)及び/又は前記座屈ペンデュラムは、該可撓性ロッド(7)及び/又は該座屈ペンデュラムの少なくとも幾つかの部分が前記延出部(6)内に配置される、請求項1に記載の防振装置。
  3. 前記防振装置(1)であって、前記延出部(6)は、前記ピストン(5)の作動空間(4)内に突出する、請求項2に記載の防振装置。
  4. 前記防振装置(1)であって、前記可撓性ロッド(7)及び/又は前記座屈ペンデュラムは、前記作動空間(4)の高さの少なくとも半分を超えて前記作動空間(4)内に突出する、請求項3に記載の防振装置。
  5. 前記防振装置(1)であって、前記板ばね(10)は板ばねアセンブリ(9)の一部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の防振装置。
  6. 前記防振装置(1)であって、前記板ばねアセンブリ(9)の板ばね(10)は、スペーサーリング(11)によって離間している、請求項5に記載の防振装置。
  7. 前記防振装置(1)であって、前記板ばね(10)は、平行につながった複数のばねセグメントを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の防振装置。
  8. 前記防振装置(1)であって、前記板ばね(10)は、前記ピストン(5)に結合される内リング(26)と、前記ベース部(2)に結合される外リング(23)とを含む、請求項7に記載の防振装置。
  9. 前記防振装置(1)であって、垂直方向及び/又は水平方向に5Hz超の固有振動数を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の防振装置。
  10. 前記防振装置(1)であって、前記可撓性ロッド又は前記座屈ペンデュラム及び/又は前記板ばねは、剛性を調整するように交換可能である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の防振装置。
  11. 防振システム(30)であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の防振装置(1)を複数備える、防振システム。
  12. 前記防振システム(30)であって、該防振システムは、振動、又は、隔離される荷重の位置、及び/又は、該防振システムが配置される床の位置を検出する少なくとも1つのセンサー(29)と、該センサーに接続される、前記空気ばねの流体供給に用いる制御装置(28)とを有する、請求項11に記載の防振システム。
  13. 前記防振システム(30)であって、隔離される前記荷重のレベルは前記空気ばねにより調整可能である、請求項12に記載の防振システム。
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