JPH06307482A

JPH06307482A - 粘性ダンパ装置

Info

Publication number: JPH06307482A
Application number: JP5094410A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Tsui; 浩太郎堆
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】構造体に静的なあるいは準静的な変形を与え
ない純粋な減衰装置を極めて簡単な構造で提供するこ
と。【構成】粘性流体４を容器３に封入した粘性ダンパ装
置において、容器３に気泡を含まない粘性流体４を封入
する。より好ましくは、容器３の少なくとも一部を透明
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造体に振動減衰性を
与える粘性ダンパ装置、特には半導体製造装置のＸＹス
テージ、精密工作機械、または精密測定器等の精密機械
構造体に適用される粘性ダンパ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の粘性ダンパ装置を付加した精密機
械構造体を図４に示す。ここで図４の精密機械構造体
は、例えば半導体装置の製造工程で利用され、レチクル
のパターンを半導体ウエハに露光焼付けする半導体露光
装置のウエハチルトステージ装置である。

【０００３】この図において、５はあおりステージであ
り、その上面６に半導体ウェハ７を搭載する場合には、
あおりステージ５の上面６には極めて高い面精度が要求
される。このあおりステージ５は、３本のアクチュエー
タ８ａ，ｂ，ｃによってベース１０を基準にＺ方向、あ
るいは傾き方向α，βに移動される。

【０００４】９ａ，ｂ，ｃのそれぞれは板バネガイド
で、あおりステージ５を水平面（ＸＹ面）に沿って支持
すると共に、あおりステージ５を鉛直方向（Ｚ方向）と
α，βの各方向に可動に支持している。

【０００５】この状態では、あおりステージ５は減衰性
をほとんど持たないので、アクチュエータ８ａ，ｂ，ｃ
を駆動した時の振動整定性は悪い。そこで、あおりステ
ージ５とベース１０の間にダンパ１１をいれるのが一般
的である。ダンパ１１はアクチュエータ８ａ，ｂ，ｃと
同軸上にいれるのが望ましいが、物理的に不可能である
ので、ダンパ位置は図４のようにアクチュエータ位置に
対してオフセット量δを持つ。

【０００６】従来の粘性ダンパ装置１１の概略構成を図
５に示す。２はあおりステージ５に固定されているピス
トン、３はベースに固定されているシリンダである。４
はシリンダ４に封入されている高粘度な粘性流体であ
り、例えばシリコンオイルである。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】ところで、このよ
うなダンパ１１においては、粘性流体４がシリンダ３に
封入される際、空気が混入することがある。また、粘性
流体４が高粘度の場合、混入空気は気泡１２として、い
つまでも残存する。

【０００８】この場合、図４のウェハ７のあおりを行う
ような装置では、図６に示すような問題が生じる。図６
の（Ａ）は、粘性流体４に気泡１２が混入した粘性ダン
パ装置を示し、（Ｂ）はそのピストン２に強制変位Ｚが
生じた状態を示し、ピストン２の上昇により粘性流体４
中の気泡１２が膨張することが示されている。

【０００９】従って、この場合には、減衰のみ与えるこ
とを期待される粘性ダンパ装置が、膨張した気泡１２が
収縮しようとする静的あるいは準静的な復元力を持って
しまうことになる。

【００１０】この復元力が図４のチルトステージ装置に
与える影響を説明する。図７は、図４のチルトステージ
装置を横から見たものであり、３本のアクチュエータ８
ａ，ｂ，ｃを同時にＺだけ上昇させた状態を示すもので
ある。あおりステージ５は完全な剛体ではないので、面
のたわみ剛性と前述した粘性ダンパ装置の復元力とがバ
ランスしたところで釣り合うことになる。この時、あお
りステージ５は図示されるように静的あるいは準静的に
ΔＺ変形する。

【００１１】この変形ΔＺは極めて微小量であるが、ウ
ェハ７のあおりステージ５のような極めて高い面精度が
要求される構造体においては致命傷となる場合がある。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的は、構造体に静的なあるいは準静的な
変形を与えない粘性ダンパ装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的を達
成するために、本発明は、粘性流体を容器に封入した粘
性ダンパ装置において、前記容器に気泡を含まない粘性
流体を封入することを特徴としている。上述の問題は、
粘性流体に混入する気泡が原因であり、気泡を無くせば
問題は解消する。

【００１４】また、この気泡を効率よく且つ確実に除去
することを可能とするために、前記容器の少なくとも一
部を透明にしている。

【００１５】

【実施例】以下に図示の実施例に従って、本発明を詳細
に説明する。図１は本発明の粘性ダンパ装置の一実施例
を示している。この粘性ダンパ装置１は、後述の方法で
気泡ぬきが施されており、粘性流体４中に気泡は存在し
ない。

【００１６】また、粘性ダンパ装置１を図４に示すよう
なチルトステージに適用し、３本のアクチュエータ８
ａ，ｂ，ｃを同時にＺ駆動した時のダンパ取付位置によ
る変形の測定方法を図２に示す。

【００１７】図２において、１３は非接触型の変位計
で、ダンパ取付け位置近傍のあおりステージ５の上面６
の変位を計測する。図３の（Ｃ）に本実施例の応答を示
すと共に、（Ａ）にダンパを付加しない時の応答、
（Ｂ）に気泡が混入した粘性ダンパ装置を付加した時の
応答を比較して示す。

【００１８】ダンパを付加しない場合（Ａ）には、目標
値であるＺに達するが、減衰がないため振動的である。
また、従来の粘性ダンパ装置の場合（Ｂ）では、減衰は
抑圧されているが、前述した復元力によって静的あるい
は準静的な変形ΔＺが存在する。

【００１９】しかし、本実施例の場合（Ｃ）では、静的
あるいは準静的な変形ΔＺは生じない。また、減衰抑圧
も実現されている。即ち、本実施例は純粋に減衰要素に
なっている。

【００２０】次に、本実施例における気泡ぬきの一例を
示す。

【００２１】（１）シリンダ３内及びピストン２面を洗
浄する。

【００２２】（２）シリンダ３内に粘性流体４、例えば
高粘度（１０万ｃｓｔ）のシリコンオイルを所定量注入
する。

【００２３】（３）できるだけ気泡を作らないようにシ
リンダ３内にピストン２を静かにいれる。

【００２４】（４）不図示の真空炉内でダンパ１の周囲
雰囲気を減圧する。

【００２５】（５）粘性流体４内に気泡がある場合に
は、上述の（４）によって粘性流体４内の気泡が膨張し
てはじけ、粘性流体４内から気泡がなくなる。この時、
粘性流体４がシリンダ３からあふれないように、適宜減
圧量を調整する。

【００２６】（６）目視によって、直接気泡ぬきの完了
を確認する。

【００２７】上述の過程（６）において、目視を実現す
るために、シリンダ３の少なくとも一部を透明な材質に
する。例えば、アクリル樹脂を用いれば、透明シリンダ
３を製作できる。

【００２８】なお、この場合、注意することとして、粘
性ダンパ装置１に生じる過渡的な減衰力がある。粘性ダ
ンパ装置１のピストン２が強制的に速度Ｖで上昇する
時、シリンダ３には上向きに次式で近似される減衰力Ｆ
が働く。

【００２９】Ｆ＝ＣＶＣは粘性ダンパ装置１の寸法、及び粘性流体４の粘度に
依存する減衰係数である。

【００３０】本実施例では、あおりステージ５がＺ上昇
した後は、静的あるいは準静的な復元力は生じないが、
あおりステージ５がＺ上昇する過程において、減衰力が
生じる。従って、シリンダ３をアクリル樹脂などで製作
する場合、応力に注意して形状を決める必要がある。

【００３１】本実施例においては、ピストン２とシリン
ダ３を用いた粘性ダンパ装置１に本発明を適用したが、
本発明は図８，９，１０に示されるような形式の粘性ダ
ンパ装置に適用しても、同様な効果が得られる。

【００３２】図８はスライド板１４と粘性流体封入漕溝
１５からなる平行平板形式の粘性ダンパ装置を示し、図
９はピストン２に流体４のためのオリフィス１６を設け
たオリフィス形式の粘性ダンパ装置を示し、図１０は回
転型の粘性ダンパ装置を示している。

【００３３】図１０において、１７は回転軸、１８はシ
ール、１９は回転形式粘性流体封入漕である。図１０の
例では、軸１７の回転ぶれ振動に対して効果的に減衰を
与えることができ、且つ静的あるいは準静的に軸のねじ
れ変形を生じさせない。

【００３４】なお、本実施例は、ウェハをあおるステー
ジ５に適用されるため気泡ぬきを完全に実施する必要が
あったが、許容される変形量に応じて気泡ぬきの量を調
整して、実質的に気泡がないといえる程度としても良
い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造体に静的なあるいは準静的な変形を与えない純粋な
減衰装置を極めて簡単な構造で提供することができるの
で、高精度な位置決め装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粘性ダンパ装置の一実施例を示す図。

【図２】あおりステージのダンパ取付位置の変形量測定
方法を説明する図。

【図３】あおりステージのダンパ取付位置の変形結果を
示す図。

【図４】粘性ダンパ装置を付加した機械構造体の一例を
示す図。

【図５】従来の粘性ダンパ装置の概略を示す図。

【図６】従来の粘性ダンパ装置の作用を示す図。

【図７】従来の粘性ダンパ装置を付加したあおりステー
ジの動作を説明する図。

【図８】平行平板形式の本発明の他の実施例を示す図。

【図９】オリフィス形式の本発明の他の実施例を示す
図。

【図１０】回転形式の本発明の他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１粘性ダンパ装置２ピストン３シリンダ４粘性流体５あおりステージ６ウェハ搭載面７ウェハ８アクチュエータ９板バネ１０ベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘性流体を容器に封入した粘性ダンパ装
置において、前記容器に気泡を含まない粘性流体を封入
したことを特徴とする粘性ダンパ装置。
【請求項２】前記容器の少なくとも一部は透明である
ことを特徴とする請求項１に記載の粘性ダンパ装置。