JP5094692B2 - 真空で使用する防振装置 - Google Patents

Description

本発明は防振装置に関し、また、防振装置を有する構成にも関する。

防振装置は既知である。例えばリソグラフィ装置に用いられるような防振装置は典型的に、有利には垂直方向及び水平方向のいずれもの低共振周波数を有する開閉式空気ばねを備える。かかる防振装置を用いて高い防振効果を達成することができる。

システムにアクティブ作用（actively-influence：能動作用）を与えるために、空気ばねの他に、通常は、水平方向調整及び／又は垂直方向調整用のモータ、センサ、又はアクチュエータ等、他の構成要素が、かかる防振装置に統合されている。

防振システムは、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。特許文献３は水平方向及び垂直方向に有効なエアベアリングを記載している。

先の文献に記載されている型定義装置（type-defining device）はその全体が参照される。

半導体技術において小型化を進める過程では、半導体コンポーネントの製造を少なくとも部分的に真空で行う必要が増している。このような方法でしか、例えば、非常に小型のチップ構造を所要精度で具現する（image）ことができない。また、真空技術はディスプレイの製造にも部分的に使用され、特に、密閉された真空チャンバ内においてだけでなく、いわゆる開放された真空でも製造を行うことができる。

真空にもかかわらず、使用する機器は、振動に極度に感度が高く、振動は床から機器に伝播する可能性もある。したがって、ウェハ露光機等のかかる機械は防振支持される。

既知の防振装置、特に、被包されたエアベアリングの使用では、その場合、電気供給ライン、電子制御モジュール、センサ、又は冷却水の供給用の供給ライン等、周辺コンポーネントが真空状態に晒されるという欠点がある。

したがって、その場合は、例えば電気コンポーネントにおいて或るいくつかの圧力で放電開始電圧が激しく下がることに起因して損傷が生じないように、周辺コンポーネントは特に真空条件に対して定格されねばならない。例えば樹脂で包囲されているコンポーネント等では、製造に起因する気泡の同伴もまた損傷をもたらす可能性がある。

さらに、真空では、コンポーネントの熱放散がほぼもっぱら放熱及び伝熱によって実現される。そのため、隣接する機器が乱される可能性があるか、又は該当するコンポーネントが過熱する可能性がある。

また、必要とされるケーブル及び流体フィードスルーにより、真空を乱す漏洩が生じる。

欧州特許第０９２７３８０Ｂ１号 特開２００５−１０６１６６号公報 欧州特許出願第１８０３９６３号

したがって、本発明は、現行の技術水準の上記の欠点を少なくとも減らす防振装置を有する構成又はシステムを開示する目的（task）に基づいている。

本発明の目的は、特に、真空条件用のセンサ、アクチュエータ等、電気周辺コンポーネント及び／又は機械周辺コンポーネントの設計を無用とすることである。

本発明の別の目的は、モータ、アクチュエータ、及び電気制御装置等のアクティブコンポーネントの冷却を改善することである。

本発明の別の目的は、真空システム内で防振装置が引き起こす漏洩を低減することである。

特に、アイソレータのハウジングと真空チャンバとの間の漏洩を低減すべきである。

本発明の目的は既に、独立請求項のうちの一項に記載の防振装置のみ、また、防振装置を有する構成によって解決されている。

本発明の好適な実施の形態及び改善は従属請求項のそれぞれから採択されるものとする。

したがって、真空で使用する防振装置が提供される。本発明の主旨において、真空は周囲圧力未満の任意の低い圧力である、すなわち、低真空から超高真空の範囲であると理解される。

防振装置は、有利には空気ばねとして構成されるばねを備える。当該ばねは、特に空気ばねの動作（working）チャンバを形成する本質的に流体密のチャンバを含む。ばねが空気ばねとして構成される場合、特に伸縮ベローズ（expansion bellows）によって包囲される空気ばねを含むことが有利である。しかしながら、本発明の代替的な一実施の形態では、漏洩量（leaking rate）が低い、開放されたエアベアリング（open air bearing）も使用することができる。

本発明によれば、少なくとも１つの電気モジュール、１つの電子モジュール、１つの機械ばね若しくは磁気ばね、及び／又は少なくとも１つの流体入口が流体密のチャンバ内に配置される。

したがって、有利には、防振装置の機能コンポーネントである周辺モジュールが流体密のチャンバ内に配置される。

しかしながら、防振装置と直接接続しないコンポーネントを流体密のチャンバ内に配置することも考えられる。

真空に対して流体密のチャンバ内に過剰圧力が広がり、そのため、対応するモジュール又はコンポーネントが真空での使用に設計される必要がない。

同時に、流体密のチャンバは有利には防振装置の動作チャンバを形成する。

電子モジュールは、例えば、位置センサ、加速度センサ、又は受振器等、センサとすることができる。

さらに、電子モジュールは、電磁石、モータ、特にリニアモータ等、アクチュエータとすることができる。

しかしながら、特に、防振装置の機能要素でもあるばね、関節式スイベル（articulated swivels）等、他の機械コンポーネントの組み込みも考えられる。

本発明の好適な実施の形態では、周囲に対して、特に真空に対して０．３バールを超える、有利には０．８バールを超える、特に好ましくは１バールを超える過剰圧力が流体密のチャンバ内に広がる。

通常圧力用に設計されたコンポーネントは多くの場合、最大８バールの過剰圧力で追加の構造上の措置なしに用いることができるか、又は比較的わずかな犠牲で圧力から保護することができることが示されている。

最大８バールの過剰圧力は通常、コンポーネントの材料に関して特別な要件を課さない。

例えば、空気は一方では断熱体として働き、他方では適当なコンポーネントの良好な冷却を空気の対流によって達成することができる。

本発明の好適な一実施の形態では、防振装置は少なくとも１つの流体入口を有し、特に、冷却水又は冷却空気用の流体入口を有し、ここでは、流体密のチャンバ内に配置される電気モジュール又は電子モジュールが流体によって少なくとも部分的に冷却されることができる。

有利には空気ばねとして構成される防振装置は、同時に冷却用に供給される流体によって作動することができる。

本発明はさらに、真空で使用する、本質的に流体密のチャンバを有するばねを備える防振装置に関する。

本発明によれば、本質的に流体密のチャンバは、順次に配置される少なくとも２つのシールによって周囲の真空からシールされ、ここではシール間の領域に少なくとも１つの流体ラインがもたらされる。流体密のチャンバに対して低い圧力を、真空ポンプを介して流体ラインによって生じさせることができる

したがって、真空チャンバの観点から、第１のシール後に既に低圧を生じさせることができる。有利には、第２のシールと真空との間には比較的小さな差圧しか存在しない。

実際には低差圧での使用のみに構成されているが漏洩量が過度に低いシールを、第２の真空側シールとして使用することができることが示されている。

対照的に、第１のシール、すなわち、流体密のチャンバに面するシールは、高差圧用に構成されるが、対照的に、第２の真空側シールに比して漏洩量が高い。

有利には、真空に比して、第２の真空側シールの背後の差圧は最大０．６バール、有利には０．４バール、特に好ましくは最大０．１バールにある。

対照的に、過剰圧力の流体密のチャンバに比して、上記差圧は少なくとも１バール、有利には少なくとも３バール、特に好ましくは少なくとも５バールに等しい。

本発明はまた、防振装置が真空チャンバ内に配置される、防振装置を有する構成に関する。

ここでは、真空チャンバ及び／又は防振装置には、流体密のチャンバへ至る流体フィードスルー又は電気フィードスルーが設けられる。

このようにして、例えば、センサ、アクチュエータ、及び他の電気コンポーネントを、電気フィードスルーを介して制御することができる。

流体フィードスルーを介して、例えば、空気が空気ばね又は冷却流体として作動するように導かれることができる。

ここでは、特に、流体フィードスルー及び電気フィードスルーが流体密のチャンバ内で終端する、すなわち、それらフィードスルーがさらに真空領域に至る必要がないことが有利である。このようにして、真空システム内で防振装置が引き起こす漏洩の量をかなり低減させることができる。

防振装置の一実施形態の概略側面図である。 防振装置の下面側からの概略図である。 防振装置の概略的な部分破断等角投影図である。 詳細な図である。

本発明を、図１〜図４の図面を参照しながらより詳細に以下に説明する。

図１を参照して、防振装置１の必須の構成要素を、概略図を参照しながらより詳細に説明する。

防振装置１はベース２を備え、また、負荷（図示せず）を防振支持することができるプレート３を備える。

ベース２とプレート３との間には、この実施形態では空気ばねとして構成されるばねがある。ばね４は、伸縮ベローズ５を有する動作チャンバを備え、したがって、本質的に流体密のチャンバを形成する。そのため、空気ばねとして構成されるばね４は閉鎖された空気ばねとなる。

かかる空気ばねは低共振周波数という利点を有し、垂直方向及び水平方向同時に有効であるものとして設計されることができる。

図２は、図１に示す防振装置の概略的な後方図を示す。

ここに、防振装置を作動させる周辺コンポーネント用の種々の入口が取り付けられるベース２が見える。

このように、ベースには冷却水入口６、また冷却水出口７もあり、これらによって、流体密のチャンバ内に配置されている電気コンポーネント及び電子コンポーネントを冷却することができる。

さらに、空気入口８が設けられており、これによって、空気ばねとして構成されるばね４に動作圧を供給することができる。

さらに、センサ用の端子９も、またアクチュエータ用の端子１０もある。

したがって、利用可能な電気ライン及び流体ラインが、真空チャンバ内に設置することができる防振装置１用の流体密のチャンバに直接つながる。防振装置１が真空チャンバ内にベース２によって取り付けられる場合、ベース２のみが真空チャンバ（図示せず）に対してシールされる必要がある。

防振マウント１の周辺モジュール用の追加のフィードスルーは、真空チャンバ内に必要とされない。

このようにして、防振マウント１が引き起こす、真空システムの漏洩量を低減させることができる。さらに、この実施形態では、空気ばねが画定する流体密のチャンバ内に配置される、アクチュエータ、センサ、モータ等、電気モジュール及び機械モジュールが、真空での使用に定格される必要がなく、冷却水又は冷却空気の供給によって著しく単純に冷却することができる。

図３は、部分的に破断された状態で示す防振装置の等角投影図である。

この図では、特に流体密のチャンバが破断されている。そのため、伸縮ベローズ５が後領域しか見えず、前領域は消えており、流体密のチャンバ内に配置されているモジュールが見えるようになっている。

この実施形態では、流体密のチャンバ内にモータ１１があり、このモータ１１によって、防振マウント１を高さに関して較正することができる。

さらに、流体密のチャンバ内に各空間方向用の少なくとも２つの位置センサ（図示せず）を有するセンサモジュール１２がある。特に、微震が引き起こす振動を検出する受振器１５も設けられる。

図４は図３の詳細図を示し、図４を参照しながら、真空に対する流体密のチャンバのシールをより詳細に説明するものとする。

シールを形成するように２つのシール、すなわちシール１３及び１４が設けられる。

この実施形態では、圧力側のシール１３が有利には、Ｏリングとして構成される。

真空側のシール１４は、その効果を示す低漏洩量を有するシールとなるが、ただし、比較的小さな差圧の場合に限る。

したがって、任意に構成することができる流体ライン（図示せず）によって、真空側のシール１４と圧力側のシール１３との間のチャンバがポンプダウンされ、それによって、シール１３と１４との間に真空が既に存在するようになっている。

この構成により、防振装置が引き起こす漏洩の量をさらに低減することが可能となった。

本発明は、前述の特徴の組合せに限定されず、そうではなく、技術的に妥当である限り当業者は記載の特徴の全てを組み合わせることができることを理解されたい。

１ 防振装置（vibration isolator:防振体）
２ ベース
３ プレート
４ ばね
５ 伸縮ベローズ
６ 冷却水入口
７ 冷却水出口
８ 送気部
９ センサの端子
１０ アクチュエータの端子
１１ モータ
１２ センサモジュール
１３ シール
１４ シール
１５ 受振器

Claims (15)

1. 真空チャンバ内に配置されて使用される防振装置であって、
   前記真空チャンバに対して流体密のチャンバを有する空気ばねと、
   真空側に配置される真空側のシールと前記流体密のチャンバ側に配置される圧力側シールとの少なくとも２つのシールと、
   前記真空側シールと前記圧力側シールとの間の空間に接続される流体ラインと、を有し、
   前記流体密のチャンバは、前記真空チャンバの内壁を構成するベースに対して前記真空側シール及び前記圧力側シールと共に取付けられる伸縮ベローズを有し、
   前記空間の圧力は前記流体ラインを介して前記流体密のチャンバ内の圧力よりも低圧に設定され、
   前記圧力側シールは高差圧用であって低差圧用の前記真空側シールの漏洩量に対して漏洩量が高くなるよう設定されることを特徴とする防振装置。
2. 前記空間内の圧力は、前記流体ラインを介して低下させられ、前記真空チャンバの圧力より０．６バール以上高圧に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記空間内の圧力は、前記流体ラインを介して低下させられ、前記流体密のチャンバ内の圧力より１バール以上低い圧力を生じさせることを特徴とする、請求項１又は２に記載の防振装置。
4. 真空チャンバ内に配置されて使用される防振装置であって、
   前記真空チャンバに対して流体密のチャンバを有する少なくとも１つの空気ばねを備え、
   少なくとも１つの電気モジュール、１つの機械ばね若しくは磁気ばね、及び少なくとも１つの流体入口が前記流体密のチャンバ内に配置され、
   前記流体密のチャンバは、前記真空チャンバの内壁を構成するベースに対して前記真空側シール及び前記圧力側シールと共に取付けられる伸縮ベローズを有し、
   前記圧力側シールは高差圧用であって低差圧用の前記真空側シールの漏洩量に対して漏洩量が高くなるよう設定される、真空で使用する防振装置。
5. 前記電気モジュールはセンサを含むことを特徴とする、請求項４に記載の防振装置。
6. 前記電気モジュールはアクチュエータを含むことを特徴とする、請求項４に記載の防振装置。
7. 前記電気モジュールはモータ又は電磁石を含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の防振装置。
8. 前記ばねは板ばねを含むことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の防振装置。
9. 前記流体密のチャンバは、前記流体密のチャンバの周囲をシールする前記圧力側シールと、前記圧力側シールの周囲に前記空間を形成する前記真空側シールと、により前記真空チャンバに対してシールされ、前記空間に対して０．３バールを超える過剰圧力が前記流体密のチャンバ内に広がることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一項に記載の防振装置。
10. 大気圧に対して０．５バール〜１５バールの過剰圧力が前記流体密のチャンバ内に広がることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか一項に記載の防振装置。
11. 前記防振装置は冷却水又は冷却空気用の流体入口を有し、前記流体密のチャンバ内に配置されている電気モジュールが前記流体によって少なくとも部分的に冷却されることができることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の防振装置。
12. 前記防振装置はエアマウント（pneumatic mount）として、垂直方向及び水平方向に有効なエアマウントとして構成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防振装置。
13. １つ又は複数の防振装置が前記真空チャンバ内に配置される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの防振装置を有する構成。
14. 単一の前記真空チャンバ及び前記防振装置は、前記流体密のチャンバへの前記流体を供給するための流体フィードスルーを有することを特徴とする、請求項１３に記載の構成。
15. 単一の前記真空チャンバ及び前記防振装置は、前記流体密のチャンバへの電流を供給するための電気フィードスルーを有することを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の構成。

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