JP3926255B2 - 除振台 - Google Patents

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寛 珍田
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Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、精密機器等の除振対象物を、床面からの振動を除去した状態で支持する除振台に関し、特に水平方向の固有振動数が小さい除振台に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
半導体露光装置や電子顕微鏡等の精密機器に対する床面の振動の伝播を防ぐ除振台の一例としては、上面に開放穴を有する固定ハウジングと、この固定ハウジングの上面開放穴を閉塞して第一の圧力室を形成する気密可撓体と、この気密可撓体の中心部に結合された基部可動台と、この基部可動台の中心部に一体に垂下形成された、第一の圧力室内に延びる、上端部が開放された有底筒状体と、この有底筒状体内に延びてその底部に下端部が揺動可能に支持される揺動ロッドと、揺動ロッドの上端に固定された載置台とを有する除振可動台とを備えるものがある。
【０００３】
この除振台を床面に設置し載置台の上面に精密機器を載せた状態で、床面が水平方向に振動すると、揺動ロッドが有底筒状体内の底部との接点を支点として揺動し、上記振動を大幅に除振するので、精密機器に生じる水平方向の振動の影響は大きく軽減される。
また、床面が上下方向に振動した場合には、基部可動台、揺動ロッド等が固定ハウジングに対して相対的に上下動して、この上下方向の振動を除振する。
【０００４】
この除振台は、有底筒状体や揺動ロッドの長さを調整することにより、水平方向の固有振動数が小さくなり、水平方向の振動の除振性能が向上する。
しかし現在、水平方向の固有振動数をさらに低くすることにより、水平方向の振動の除振性能をさらに向上させた除振台が望まれているが、上記の除振台の有底筒状体や揺動ロッドの長さを調整しただけでは、上記所望の除振性能を達成することができない。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、水平方向の固有振動数を従来よりさらに低下させることにより、水平方向の振動の除振性能を向上させて、精密機器等の除振対象物に水平方向の振動の影響をほとんど与えないようにした除振台を提供することを目的としている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、上面に開放穴を有する固定ハウジングと；この固定ハウジングの上面開放穴を閉塞して該固定ハウジング内に第一の圧力室を形成するローリングダイアフラムからなる気密可撓体と；この気密可撓体の中心部に結合された基部可動台と；この基部可動台の中心部に一体に垂下形成された、上記第一の圧力室内に延びる、上端部が開放された有底筒状体と；この有底筒状体内に延びて該有底筒状体の底部に下端部が揺動可能に支持される揺動ロッドを有する中間可動台と；この中間可動台と除振対象物を載置する除振可動台の間に第二の圧力室を形成するベローズと；を有することを特徴としている。
【０００８】
また、第一、第二の圧力室は、同一の圧力に制御されるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の除振台１の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。床面３に載置された固定ハウジング５の上面には円形の開放穴５ａが穿設されている。この開放穴５ａは、ダイアフラム（気密可撓体）（ローリングダイアフラム）７によって閉塞されて固定ハウジング５内に第一圧力室Ｓ１が形成される。すなわち、ダイアフラム７の周縁部は、固定ハウジング５の上面と環状の固定部材９の間に気密に狭着されており、またダイアフラム７の中心部の円形の貫通孔７ａには、基部可動台Ａが気密に固定されている。基部可動台Ａは、ダイアフラム７の上下両面に位置する、中心部に固定孔１１ａ、１３ａを有する環状のピストン１１と底板１３、及び貫通孔７ａを通って固定ハウジング５内に延びる有底筒状体１５とからなっている。有底筒状体１５の上面は開放されており、その底面には表面が曲面をなす凹状支持面１７が形成されている。
【００１０】
この有底筒状体１５には、中間可動台Ｂが揺動自在に支持されている。すなわち、中間可動台Ｂは、有底筒状体１５内に挿入されてその下端部が凹状支持面１７に当接して揺動可能に支持される揺動ロッド１９と、この揺動ロッド１９の上端部に一体に設けた外方フランジ２３とを備えている。この揺動ロッド１９の軸線と外方フランジ２３とは直交している。また、揺動ロッド１９の凹状支持面１７との当接部には、中間可動台Ｂの揺動運動を容易にする半球状部２１が形成されている。以上の基部可動台Ａと中間可動台Ｂの構成は、いわゆるジンバルピストン２５として知られており、ジンバルピストン２５では、外方フランジ２３が直接除振対象物を載置する載置台を構成していた。
【００１１】
本実施形態の除振台１は、外方フランジ２３を載置台とすることなく、この外方フランジ２３の上に第二の圧力室Ｓ２を介して除振可動台３５を構成している。
外方フランジ２３の上面には平面視円形をなすベローズ固定用下部板２７が固着されており、その上面には円形の嵌合用凹部２７ａが形成されている。ベローズ固定用下部板２７の上面には、環状をなすゴム製のベローズ２９が載置されており、ベローズ固定用内部板３１の下部に突設された嵌合部３１ａが嵌合用凹部２７ａに上方から嵌合固定され、ベローズ固定用内部板３１の周縁部がベローズ固定用下部板２７との間にベローズ２９の下縁部を狭着している。
ベローズ２９の上縁部は、ベローズ固定用内部板３１およびベローズ固定用下部板２７とそれぞれ上下対称形をなすベローズ固定用内部板３３と除振可動台３５との間に狭着されている。ベローズ固定用内部板３３の嵌合部３３ａは除振可動台３５の嵌合用凹部３５ａに嵌合固定されており、上下のベローズ固定用内部板３１、３３とベローズ２９との間の空間が第二の圧力室Ｓ２を構成する。
【００１２】
第一、第二の圧力室Ｓ１、Ｓ２には、同一の圧縮空気源Ｐ及び圧力制御系Ｃを介して、調圧された圧縮空気が供給される。圧力制御系Ｃには、振動検出器Ｄによって検出される床面３の振動情報が入力され、第一、第二の圧力室Ｓ１、Ｓ２が床面３の振動に応じた圧力に調圧される。
なお、全ての可動部材は、揺動ロッド１９の軸線を中心とする回転対称形状に形成されている。
【００１３】
次に、以上のような構成からなる除振台１の作用および効果について説明する。
まず、除振可動台３５の上面に、半導体露光装置や電子顕微鏡等の精密機器（除振対象物）Ｗを載せる。
本除振台１は、第一の圧力室Ｓ１で基部可動台Ａが浮動状態に保持され、この基部可動台Ａに対して中間可動台Ｂが揺動可能に支持され、さらに中間可動台Ｂ上に第二の圧力室Ｓ２を介して除振可動台３５が浮動状態に保持されている関係にある。
この状態で床面３が振動すると、水平方向の振動成分が除振台１に伝わり、有底筒状体１５が、振動方向と反対方向に、鉛直軸Ｔ１と有底筒状体１５の中心軸Ｔ２が角度θをなす範囲内で揺動し、揺動ロッド１９は垂直状態を保つ（図２参照）。このようなジンバルピストン２５の動作により、床面３から生じた水平方向の振動が大幅に除去される。
【００１４】
また、床面３から生じた水平方向の振動は上下のベローズ固定用内部板３１、３３とベローズ２９にも伝わり、上部のベローズ固定用内部板３３が下部のベローズ固定用内部板３１に対して水平方向（振動方向と反対方向）にずれ、ベローズ２９がほぼ水平方向に変形する（図２参照）。このベローズ２９の変形動作によっても、水平方向の振動が大幅に除去される。
このような有底筒状体１５とベローズ２９の動作によって、除振可動台３５が水平方向（振動方向と反対方向）に最大Δだけずれる。
【００１５】
以上のようにジンバルピストン２５とベローズ２９を組み合わせることにより、除振台１の水平方向の固有振動数を従来に比して大きく低下させ、水平方向の振動の除振性能を従来に比して大きく向上させることができる。よって、床面３から生じた水平方向の振動は除振台１により殆ど除去され、精密機器Ｗには水平方向の振動は殆ど伝わらない。
【００１６】
なお、床面３の上下方向の振動成分により、ダイアフラム７が変形して有底筒状体１５と揺動ロッド１９が一体となって固定ハウジング５に対して上下動し、かつベローズ２９が上下方向に変形する。このような除振台１の作用により上下方向の振動が大幅に除去されるので、精密機器Ｗには上下方向の振動は殆ど伝わらない。
【００１７】
また、床面３の振動が止むと、揺動していた揺動ロッド１９は図１に示す垂直状態に自動的に復帰し、水平方向に変形していたベローズ２９も元の形状に復帰するので、精密機器Ｗを安定した状態で支持することができる。
【００１８】
なお本実施形態ではベローズ２９を一段構成としたが、ベローズ２９は複数段状のものであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、水平方向の固有振動数を従来よりさらに低下させることにより、水平方向の振動の除振性能を向上させて、精密機器等の除振対象物に水平方向の振動の影響をほとんど与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の縦断正面図である。
【図２】同じく、床面に水平方向の振動が生じたときの状態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 除振台
３ 床面
５ 固定ハウジング
５ａ 開放穴
７ ダイアフラム（気密可撓体）（ローリングダイアフラム）
７ａ 貫通孔
９ 固定部材
１１ ピストン
１３ 底板
１１ａ １３ａ 固定孔
１５ 有底筒状体
１７ 凹状支持面
１９ 揺動ロッド
２１ 半球状部
２３ 外方フランジ
２５ ジンバルピストン
２７ ベローズ固定用下部板
２７ａ 嵌合用凹部
２９ ベローズ
３１ ３３ ベローズ固定用内部板
３１ａ ３３ａ 嵌合部
３５ 除振可動台
Ａ 基部可動台
Ｂ 中間可動台
Ｃ 圧力制御系
Ｄ 振動検出器
Ｐ 圧縮空気源
Ｓ１ 第一の圧力室
Ｓ２ 第二の圧力室
Ｔ１ 鉛直軸
Ｔ２ 揺動ロッドの中心軸
Ｗ 精密機器（除振対象物）

Claims (2)

  1. 上面に開放穴を有する固定ハウジングと；
    この固定ハウジングの上面開放穴を閉塞して該固定ハウジング内に第一の圧力室を形成するローリングダイアフラムからなる気密可撓体と；
    この気密可撓体の中心部に結合された基部可動台と；
    この基部可動台の中心部に一体に垂下形成された、上記第一の圧力室内に延びる、上端部が開放された有底筒状体と；
    この有底筒状体内に延びて該有底筒状体の底部に下端部が揺動可能に支持される揺動ロッドを有する中間可動台と；
    この中間可動台と除振対象物を載置する除振可動台の間に第二の圧力室を形成するベローズと；
    を有することを特徴とする除振台。
  2. 請求項１記載の除振台において、第一、第二の圧力室は、同一の圧力に制御される除振台。
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