KR20210137054A

KR20210137054A - 자기 액추에이터를 구비하는 진동 차단 시스템 및 자기 액추에이터

Info

Publication number: KR20210137054A
Application number: KR1020217030011A
Authority: KR
Inventors: 한 하르트거스; 아른트 에버스; 시몬 샤트
Original assignee: 인티그레이티드 다이나믹스 엔지니어링 게엠베하
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-11-17
Also published as: CN113597520B; US20220186808A1; US11953073B2; WO2020187999A1; EP3712462A1; EP3942197A1; JP2022525957A; CN113597520A; TW202102787A

Abstract

자기 액추에이터를 구비하는 능동형 진동 차단 시스템. 자기 액추에이터는 적어도 하나의 코일을 구비하는 코일 캐리어를 포함하고, 코일 캐리어는 리니어 모터의 형태를 취하도록 자기 액추에이터와의 접촉 없이 자기 액추에이터에 계합된다. 자기 액추에이터에는 개구를 구비하는 자기 쉴드를 구비하며, 개구를 통해 코일 캐리어가 자석 캐리어로 내로 연장한다.

Description

자기 액추에이터를 구비하는 진동 차단 시스템 및 자기 액추에이터

본 발명은 자기 액추에이터를 구비하는 진동 차단 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 자기에 민감한 장치, 예를 들어 반도체 컴포넌트를 처리하기 위한 장치 또는 전자 현미경과 같은 초정밀 측정기기가 배치되는 고정식 진동 차단 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 또한 진동 차단 시스템용 자기 액추에이터에 관한 것이다.

능동형 진동 차단 시스템이 실사용에 의해 공지되어 있다. 반도체 컴포넌트를 처리하기 위한 장치, 예를 들어 웨이퍼들의 조명 또는 검사를 위한 장치가 장착되는, 적어도 3개의 진동 차단기들 위에 장착되는 진동 차단 시스템이 특히 반도체 산업에서 사용된다.

진동 차단 시스템은 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경("TEM")과 같은 초정밀 측정기기에도 사용되며, 이러한 장치는 진동 차단 시스템 상에 배치된다. 투과 전자 현미경은 전자 빔을 이용하여 물체의 직접적인 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 유형의 현미경의 작동을 위해, 한편으로는 시스템이 노출되는 잠재적인 진동에 대해 그리고 다른 한편으로는 파괴적일 수 있는 자기장에 대해, 특히 엄격한 요구 사항이 적용된다.

능동형 진동 차단 시스템은 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하 위에 그리고/또는 바닥 위에 있는 센서들을 포함하는데, 이 센서들은 진동들을 기록한다. 기록된 진동들에 기초하여 그리고 제어기를 이용하여, 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하의 진동들을 감소시키기 위하여 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하에 맞물려서 반대 힘들을 생성하는 액추에이터가 작동된다.

특히 액추에이터로 자기 액추에이터가 사용된다. 이들은 리니어 모터의 원리에 따라 구성되고, 좁은 공간에서 넓은 주파수 범위에 걸쳐 비교적 강력한 힘을 생성할 수 있는 장점이 있다.

그러나 영구 자석의 자기장 및/또는 코일에 의해 생성되는 자기장은 공지의 자기 액추에이터들에서 불리하다.

이들이 주사 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경과 같이 자기에 민감한 장치들을 방해할 수 있고, 이에 따라 이들을 장치 가까이에 설치하는 것이 불가능한 경우가 종종 있다.

이는 자기에 민감한 장치, 예를 들어 반도체 컴포넌트를 처리하는 장치 또는 전자 현미경 또는 특히 투과 전자 현미경과 같은 초정 및 측정기기가 자기 액추에이터들로 작동하는 고정식 진동 차단 시스템과 함께 작동할 수 없는 상황으로 이어지는데, 자기 액추에이터들의 자기장들이 측정 판독값에 영향을 미치거나 왜곡할 수 있기 때문이다.

이는 결과적으로 이러한 유형의 초정밀 측정기기가 바닥의 진동들이 나오는 제조 장비 또는 다른 장치들의 바로 주변에서 주로 사용될 수 없는 추가적인 단점으로 이어지는데, 이는 자기 액추에이터들을 구비하는 위에서 언급한 고정식 진동 차단 시스템들이 자기장에 의해 초래되는 간섭 때문에 사용될 수 없어서이다.

이러한 점이 본 발명자들이 알아낸 문제점이다.

한편, 본 발명은 위에서 언급한 종래 기술의 단점을 적어도 감소시키는 문제에 기초하고 있다.

본 발명의 하나의 목적은, 특히, 반도체 컴포넌트들 또는 전자 현미경 또는 특히 투과 전자 현미경과 같은 초정밀 측정기기를 처리하기 위한 장치와 함께 사용될 수 있는 자기 액추에이터가 있는 고정식 진동 차단 시스템을 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 이러한 성질을 갖는 장치들과 기기들을 바닥 진동이 발생할 수 있는 제조 장비에 매우 근접한 장소에서, 그렇지만 이 장치들과 기기들이 예를 들어 진동 차단 시스템의 자기장에 의해 손상되지 않게 작동시킬 수 있도록 하고자 하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립 청구항들 중 하나에 따른 진동 차단 시스템 및 진동 차단 시스템용 자기 액추에이터에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예들 및 개발예들은 종속 청구항들, 발명의 설명 및 도면의 요지로부터 알 수 있다.

본 발명은 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하를 포함하는 진동 차단 시스템에 관한 것으로, 진동 차단 시스템은 제어기에 의해 활성화되는 적어도 하나의 자기 액추에이터를 구비한다.

본 발명은 특히 플레이트가 진동으로부터 차단되도록 적어도 3개의 진동 차단기들 위에 장착되는 고정식 진동 차단 시스템에 관한 것이다. 진동 차단 시스템의 목적은 특히 리소그래피 장치 또는 웨이퍼 검사 장치와 같은 반도체 컴포넌트를 처리하기 위한 장치 및/또는 전자 현미경 또는 특히 투과형 전자 현미경과 같은 초정밀 측정기기를 장착하기 위한 것이다.

따라서, 다른 태양에서, 본 발명은 적어도 3개의 진동 차단기들을 구비하는 진동 차단 시스템을 포함하는 초정밀 측정기기 또는 초정밀 광학 이미징 장치, 특히 현미경, 전자 현미경 또는 투사 전자 현미경을 포함하고, 적어도 하나의 진동 차단기는 바람직하게는 자기 액추에이터를 포함하고 그리고 특히 바람직한 실시예에서는 진동 차단기들 각각이 자기 액추에이터를 포함한다.

따라서 본 발명에 따른 진동 차단 시스템은 전자 에너지 손실 분광법("EELS") 장치에서 또는 이와 함께 사용하기에 적합하다.

이러한 성질을 갖는 처리에 의해, 예를 들어 유기 구조물 및 무기 구조물을 화학 양론적으로 그리고 전자적으로 특성화하는 것이 가능하다. 종종 투과 전자 현미경에 의해 수행되는 전자 에너지 손실 분광법의 경우, 단일 에너지 전자 또는 단색 전자의 에너지 손실 스펙트럼은 시료와의 상호작용에 의해 초기에 결정된다.

여기서 "단일 에너지(monoenergetic)"라는 용어는 일차 전자들의 에너지 분포의 진폭이 달성 가능한 공정 스펙트럼 분해능을 결정하므로 이러한 일차 전자들의 에너지 분포의 진폭이 측정된 스펙트럼의 진폭과 비교하여 가능한 한 작아야 하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이 공정에서, 일차 전자들이 (양성자 및 전자와 결합된 중성자가 있는 원자핵들에서) 전기장을 통해 시료의 대전 입자들과 상호작용한다. 원자핵들은 개개의 전자보다 훨씬 큰 질량을 가지므로, 일차 전자들로부터 원자핵들로의 에너지 전달은 다소 무시할 수 있다. 반면, 고체 전자와의 상호 작용 중에는 눈에 띄는 에너지 손실이 발생할 수 있는데, 이 손실은 에너지 전달에 대한 특성 확률 분포를 이용하여 결정할 수 있다.

공정 중에, 가능하다면 시료 영역에 자기장이 전혀 없거나 혹은 파괴적인 자기장이 매우 작아야 하고, 특히 이러한 유형의 자기장의 존재에 의한 간섭 없이 극히 정밀한 측정을 수행하는 것이 가능하도록 진동 차단기들에 의해 파괴적인 자기장이 생성되지 않아야 하는 것이 중요하다.

측정 공정 중에 시료 용기의 역할도 하는 이 영역을 이제부터 측정 영역이라고도 한다. 그러나 측정 영역으로 침입하는 추가 자기장은 일차 전자들을 편향시키고 이에 따라 측정 판독값들을 왜곡시킬 수 있다.

바람직한 실시예에서, 광학 이미징 장치의 측정 영역은 진동 차단기들로부터, 특히 단일의 자기 액추에이터로부터도 가능한 한 멀리 떨어져 있는데, 이는 그 거리가 자기 액추에이터의 자기장을 어느 정도 약화시킬 수 있기 때문이다.

예를 들어 서로 이격된 3개의 진동 차단기들, 특히 자기 액추에이터들을 구비하는 배열 형태에서, 3개의 진동 차단기들에 의해 형성되는 삼각형의 외심 구역에 측정 영역을 위치시키는 것이 특히 유리할 수 있다.

예를 들어 서로 이격된 4개의 진동 차단기들, 특히 자기 액추에이터들을 구비하는 배열 형태에서, 4개의 진동 차단기들에 의해 형성되는 직사각형 또는 정사각형의 중심 구역에 측정 영역을 위치시키는 것이 특히 유리할 수 있다.

일반적으로, 측정 영역이 진동 차단 시스템의 모든 진동 차단기들로부터 동일한 거리에 있고 자기 액추에이터들을 포함하는 것들까지의 거리가 적어도 동일하면 유리하다. 예를 들어 정육면체 또는 직육면체 형태로 된 공간 영역은 일반적으로 시료 용기가 있는 측정 영역인 것으로 이해되고, 측정될 시료는 측정이 수행될 수 있도록 이 영역에 적어도 부분적으로 배치된다. 측정 영역의 거리에 대해 말하자면, 이는 이 공간 영역의, 예를 들어 정사각형의 초점 또는 시료 용기의 중간점까지의 거리인 것으로 이해된다.

자기 액추에이터는 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하와 계합되어 역방향 힘을 생성함으로써 적어도 하나의 공간 방향 진동을 감소시킨다.

자기 액추에이터는 특히 리니어 모터의 형태를 취하며, 적어도 하나의 코일을 구비하는 코일 캐리어를 포함하는데, 코일 캐리어는 U자 형상을 가지는 자석 캐리어 내에 배열된다. 본 발명에 따른 자기 액추에이터의 이러한 기본적 배열 형태는 파괴적인 자기장 없이 측정하는 것이 가능하도록 매우 효과적인 차폐에 대한 요건이 이루어질 수 있게 하는 방식으로 구조 컴포넌트들을 특히 용이하게 최적화할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면 자기 액추에이터는 자기 쉴드를 포함한다.

따라서 본 발명은 자기 쉴드의 역할을 하는 케이스를 구비하는 자기 액추에이터를 제공한다.

특히 자기 쉴드는 연질 금속으로 구성됩니다.

자기 액추에이터의 내부에 존재하거나 그 내부에서 발생하는 자기장은 외부에서 크게 약화되도록 방향 전환되거나 혹은 포커싱된다.

특히 자기 쉴드는 1,000을 초과하는, 바람직하게는 10,000을 초과하는, 특히 바람직하게는 50,000을 초과하는 상대 투자율 μ_r을 갖는 재료로 이루어진다.

특히 자기 쉴드는 뮤-메탈로 이루어진다. 이는 전형적으로 80,000 내지 500,000의 상대 투자율 μ_r을 갖는 철과 니켈의 연자성 합금이다.

자기 쉴드는 바람직하게는 한쪽 벽에 개구를 갖는 케이스 형태를 취하고, 그 바깥으로 자기 액추에이터의 암, 특히 코일 캐리어가 돌출한다.

개구는 바람직하게는 코일 캐리어가 자석 캐리어와 접촉하지 않으면서 자석 캐리어 내로 연장하도록 그 치수가 정해지지만, 코일 캐리어 둘레에서 연장하는 갭은 가능한 한 작게, 특히 2mm 미만, 바람직하게는 1mm 미만으로 유지된다.

다른 실시예에서, 자기 액추에이터는 자기 쉴드를 구비하는 래핑(wrapping)을 포함한다. 특히 이 래핑은 다층 형태를 취할 수 있다. 이러한 방식으로 투자율을 약화시키는 변형은 랩핑에도 불구하고 낮은 수준으로 유지된다.

뮤-메탈로 만들어진 극도로 얇은 래핑, 특히 총 두께가 1mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 미만인 다층 래핑은 자기 액추에이터에 의해 생성되는 자기장을 크게 감소시키는 것으로 나타났다.

특히 자기 쉴드의 두께는 0.1mm 내지 10mm, 바람직하게는 0.2mm 내지 1mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 액추에이터는 진동 차단기에 통합된다. 진동 차단기는 스프링을 포함하며, 진동이 차단될 부하에 대해 진동으로부터 차단된 장착부의 역할을 한다.

예를 들어, 스프링은 공압 스프링의 형태를 취할 수 있다. 본 발명에 따른 자기 액추에이터는 진동 차단기에, 예를 들어 공압 스프링의 작업 영역 또는 공압 스프링의 케이스에 배열될 수 있다.

본 발명은 또한 반도체 컴포넌트 처리 장치 가까이에 자기 액추에이터를 설치하는 것을 가능하게 한다. 특히 본 발명에 따른 자기 액추에이터는 반도체 컴포넌트 처리 장치로부터, 예를 들어 주사 전자 현미경으로부터 50cm 미만의 거리에 위치될 수도 있다.

특히 유리한 방식으로, 쉴드로 인해, 본 발명에 따른 자기 액추에이터는 액추에이터가 초정밀 광학 이미징 장치, 특히 현미경, 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경에서 또는 이와 함께 작동되는 것도 또한 가능하게 한다.

따라서 진동 차단기들, 특히 자기 액추에이터들의 배열 형태를 구비하는 초정밀 광학 이미징 장치를 얻을 수 있는데, 적어도 하나의 진동 차단기로부터, 특히 자기 액추에이터들로부터 70cm 미만 또는 50cm 미만, 바람직하게는 45cm 미만 그리고 특히 바람직하게는 40cm 미만의 거리에서 작동할 때 작동 중의 자기장이 15nT 미만, 바람직하게는 10nT 미만, 특히 바람직하게는 9nT 미만이다.

이러한 효과적인 차폐는 또한 한편으로는 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 진동 차단기들, 특히 자기 액추에이터들을 구비하는 배열 형태를 가능하게 한다. 3개 대신 4개의 이러한 성질을 갖는 진동 차단기들, 특히 자기 액추에이터들을 구비하는 배열 형태는 광학 이미징 장치의 훨씬 더 안정적인 실시예를 구현할 수 있게 하고, 예를 들어 장치가 의도치 않게 뒤집히는 것을 더 잘 방지할 수 있다.

차폐는 또한 광학 이미징 장치가 진동이 예상되는 작업 환경 또는 시간에 작동하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 피크투피크(peak-to-peak) 바닥 진동 진폭이 0.5Hz에서 20μm인 테스트 환경의 측정 영역 내에서 위에서 언급한 낮은 자기장을 달성할 수 있었다.

한편 그리고 비교를 목적으로, 자기 액추에이터의 효과적인 자기 차폐가 진동 차단 시스템으로서는 소형인 구성 형태를 가능하게 하고, 이에 따라 자기 액추에이터가 측정 영역 가까이에 위치할 수 있어 광학 이미징 장치를 매우 작게 유지할 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 진동 차단 시스템은 적어도 2개의 서로 다른 공간 방향들로 보상 신호들을 생성하는 적어도 2개의 자기 액추에이터를 포함한다.

본 발명은 또한 진동 차단 시스템, 특히 위에서 설명한 진동 차단 시스템용 자기 액추에이터에 관한 것이다.

자기 액추에이터는 서로 대향하는 자석들을 구비하는 자석 캐리어를 포함한다.

특히 자석 캐리어는 서로 대향하는 2개의 레그들이 있는 U자 형상이고, 자석들은 쌍으로 서로 대향하며 자석들의 극성들도 서로 대향하고, 이에 따라 반대 극성들이 서로 대향하게 위치한다.

적어도 하나의 코일을 구비하는 코일 캐리어는 자석들과 접촉하지 않으면서 자석들 사이에 배열된다.

자기 액추에이터는 또한 코일 캐리어가 통과하여 돌출하는 개구를 포함하는 자기 쉴드를 포함한다.

특히 자기 액추에이터는 이미 설명한 진동 차단 시스템과 관련하여 위와 같은 형태를 취할 수 있고 이에 따라 자기 액추에이터와 관련하여 설명한 속성을 가질 수 있습니다.

특히 쉴드는 1,000을 초과하는, 바람직하게는 10,000을 초과하는, 특히 바람직하게는 50,000을 초과하는 상대 투자율 μ_r을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자기 쉴드는 자석 캐리어를 둘러싼다.

본 발명의 이 실시예에 따르면, 자기 쉴드는 종래 기술에 공지된 자기 액추에이터 둘레에서 연장하는 추가 케이스로 형성된다.

본 발명의 이 실시예는 자기 쉴드의 재료가 단지 우수한 자기 차폐를 위해서만 최적화될 것이라는 이점을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자석 캐리어 자체가 자기 쉴드의 일부를 형성한다.

따라서, 본 발명의 이 실시예에 따르면, 자석 캐리어는 코일 캐리어의 레그들과 2개의 레그들을 위한 커넥터 플레이트가 쉴드를 형성하도록 된 종류의 재료로 제조되고 그 치수가 정해진다.

코일 캐리어의 레그와 2개의 레그용 커넥터 플레이트가 실드를 형성하는 방식으로 치수가 정해진 종류의 재료로 제조된다.

본 발명의 이 실시예를 위해, 바람직하게는 뮤-메탈을 사용하지 않고 대신 보다 저렴하고 작업이 용이한 강자성 연철을 사용한다.

따라서 쉴드의 역할을 하는 벽들은 동일한 차폐 효과를 얻기 위해 뮤-메탈로 만든 것보다 더 두꺼워야 한다.

본 발명의 이 실시예에 따르면, U자형 자석 캐리어의 개방된 측부는 쉴드의 역할도 하는 벽들을 구비한다.

자석 캐리어 및 쉴드의 역할을 동시에 하는 케이스는 바람직하게는 코일 캐리어가 접촉 없이 연장하는 단 하나의 개구만을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가능한 가장 높은 힘을 발생시키기 위하여 자기 액추에이터가 서로 대향하게 위치되는 적어도 2쌍의 자석들을 포함하며, 이 2쌍의 자석들 사이에 코일의 권선이 배열된다.

이에 따라, 특히 바람직한 배열 형태는 서로 대향하는 적어도 2쌍의 자석들에 대해 그 사이에 상응하게 배열되는 코일들의 권선들을 구비하고, 바람직하게는 이러한 성질을 갖는 2개의 코일 권선들이 또한 구비된다.

달리 말하면, 코일의 권선은 서로 대향하는 한 쌍의 자석들 사이에 배열되고, 이들로부터 사전 결정된 거리에 다른 쌍의 자석들이 서로 대향하게 위치되며, 다시 코일의 권선이 이들 사이에 배열된다. 이는 작동 중에 필요한 자기장을 최소화하면서 동시에 우수한 힘 전달을 가능하게 한다.

이로부터 서로 이격될 수 있고 서로 대향하게 위치되는 자석 쌍들에 맞추어서 상응하게 배열될 수 있는 몇 개의 코일 권선들 또는 권선 배열 형태가 제공된다. 서로 대향하게 위치되는 2개 이상의 자석 쌍들을 이러한 방식으로 제공하는 것도 또한 가능하고, 자석 쌍들 각각이 권선 배열 형태를 구비하는데, 예를 들어 3개의 자석 쌍들이 권선 배열 형태를 구비하며, 이 배열 형태들 각각의 사이에 공간이 구비됨으로써 작동 중에 필요한 자기장을 최소로 감소시키는 것이 가능하다. 이웃하는 자석 쌍들 사이 및/또는 이웃하는 권선 배열 형태 사이의 거리는 1mm 내지 60mm, 바람직하게는 2mm 내지 20mm일 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 코일의 권선들과 자석들 사이의 거리는 또한 필요한 작동 전력을 최소로 줄일 수 있도록 더욱 최소화될 수 있다. 바람직한 형태에서, 이 거리는 2mm 미만, 바람직하게는 1mm 미만이다.

또한 바람직한 실시예에서, 코일 캐리어는 코일 캐리어 영역에서의 자화를 용이하게 하기 위하여 우수한 투자율을 위해 강자성 연철로 만들어지거나 혹은 이를 포함한다.

본 발명의 추가 개발예에서, 코일 캐리어는 또한 특히 쉴드 외부에 위치된 코일 캐리어의 영역에 장착될 수 있는 추가 쉴드가 있도록 설계될 수도 있다. 코일 캐리어의 영역들 또는 표면들은 권선 배열 형태들 사이에 쉴드가 있도록 위치될 수 있다.

본 발명의 요지를 도 1 내지 도 3에서와 같이 개략적인 형태로 제시된 실시예들 및 도 4 및 도 5에 사시도로 제시된 실시예들을 예시함으로써 아래의 페이지들에서 상세하게 설명한다.
도 1은 자기 액추에이터가 높은 상태 투자율을 갖는 소재로 만들어진 자기 쉴드(magnetic shield)로서의 하우징을 구비하는 초기 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 자기 액추에이터의 자석 캐리어가 동시에 자기 쉴드의 일부인 본 발명의 대안적인 실시예를 개략적인 형태도 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 액추에이터가 통합된 진동 차단 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 2개의 자기 액추에이터들을 구비하는 진동 차단기를 도시한 사시도이다.
도 5는 자기 액추에이터의 내부를 상세하게 도시한 도면이다.
도 6은 자기 액추에이터로부터 사전 결정된 거리에서 자기장을 결정하기 위한 실험 장치를 도시한 평면도이다.
도 7a 및 7b는 자석들과 캐리어를 구비하는 자기 액추에이터를 개략적인 형태로 도시하는 사투상도이다.
도 8은 캐리어 내에 또는 캐리어와 함께 통합된 강화 자기 쉴드를 구비하는 자기 액추에이터를 개략적인 형태로 도시한 도면이다.
도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b는 한 쌍의 자석 및 코일 권선을 크고 작은 간격으로 배열한 형태에 대한 자기장들의 비교를 통해 자기장들의 차이를 개략적인 형태로 도시한 도면이다.

도 1은 진동 차단 시스템에서 사용하도록 의도된 자기 액추에이터(1)의 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

자기 액추에이터(1)는 자석 캐리어(2)를 포함한다.

자기 액추에이터(1)는 U자 형상을 가지며, 서로 대향하면서 일 측부에서 플레이트(6)에 의해 연결되는 2개의 레그들(5a, 5b)을 포함한다.

이 실시예에서, 2쌍의 자석들(3a, 3b 및 4a, 4b)이 레그들(5a, 5b) 위에 위치된다.

자석들(3a, 3b, 4a, 4b)은 특히 접착제에 의해 레그들(5a, 5b) 위에 장착된다.

자석 쌍들(3a, 3b 및 4a, 4b)의 극들은 각각 서로 대향하게 위치된다. 따라서 자기장은 각각의 경우에 하나의 레그(5a)로부터 다른 레그(5b)로 이어진다.

이 실시예에서, 자석들(3a, 3b, 4a, 4b)은 두 쌍의 자석들(3a, 3b 및 4a, 4b)의 자기장이 서로 대향하게 배열되도록 배열된다.

이 실시예에서는 플레이트 형태인 코일 캐리어(7)는 자석 캐리어(2) 내로 접촉 없이 연장하고, 코일 캐리어(7)는 코일(8)을 포함하고, 코일의 권선은 자석 쌍들(3a, 3b 및 4a, 4b) 사이에서 연장한다.

자기 액추에이터(1)를 사용하면, 코일(8)에 전류 흐름을 부가하여 결과적으로 자기장을 생성하는 것에 의해 (화살표로 표시된 전류 흐름의 방향에 따라) 2차원으로 힘이 생성될 수 있다.

이 때 코일 캐리어(7)는 예를 들어 진동이 차단될 부하와 계합될 수 있다. 정확히 동일한 방식으로, 자석 캐리어(2)가 진동으로부터 차단되도록 부하 위에 배열되고 코일 캐리어(7)는 진동 차단 시스템의 베이스 위에 계합되는 반대의 배열 형태를 생각할 수 있다.

본 발명에 따르면 자기 액추에이터(1)는 자기 쉴드(9)를 포함한다.

이 실시예에서 자기 쉴드는 자석 캐리어(2)의 케이스 형태를 취하고 있다.

자기 쉴드는 측벽들(10)과 후방 벽(11)을 포함한다. 전방 벽은 이 단면도에서 보이지 않는다.

자기 쉴드(9)는 또한 자기 쉴드(9)에 의해 형성된 케이스의 하부면(19) 및 상부면(20)을 따라 연장한다.

자기 쉴드(9)는 단 하나의 개구(12)를 구비하며, 이 개구를 통해 코일 캐리어(7)가 자기 쉴드(9)에 의해 형성된 케이스 내로 접촉 없이 그리고 자석 캐리어(2) 내로 연장한다.

개구는 바람직하게는 코일 캐리어(7) 주위에서 연장하는 작은 슬릿만을 형성하는 형상으로 형성된다.

이 실시예에서 자기 쉴드(9)는 바람직하게는 뮤-메탈(mu-metal)로 만들어진다.

특히 쉴드는 뮤-메탈로 만들어지는 다층 래핑일 수 있다.

도 2는 본 발명의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 실시예와 달리, 자석 캐리어(2)는 동시에 자기 쉴드의 역할도 한다.

자석 캐리어(2)의 레그들은 도 2에 따른 실시예에서보다 더 두껍고, 자기 쉴드(9)의 측벽들(10)을 형성한다.

자석 캐리어(2)의 레그들(5a, 5b)을 연결하기 위한 플레이트(6)가 베이스 역할을 한다.

현재 공지되어 있는 자기 액추에이터와 달리, 후방 벽(11)과 전방 벽(미도시)이 구비된다. 도 1에서와 같이 자기 쉴드(9)에 의해 이러한 방식으로 형성된 케이스의 상부면(20)에만 개구(12)가 구비되어 있고, 이 개구를 통해 코일들(8a, 8b)을 구비하는 코일 캐리어(7)가 코일(8)이 자석 쌍들(3a, 3b 및 4b, 4b)을 따라 그리고 그 사이에서 연장하도록 자기 쉴드(9)에 의해 형성된 케이스에 접촉 없이 연장한다.

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 자기 액추에이터가 사용되는 진동 차단 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

진동 차단 시스템은 능동형 진동 차단 시스템의 형태를 취하고 있으며, 진동 차단기들(15) 위에, 예를 들어 공압 스프링들(15) 위에서 진동이 없게 지지되는 플레이트(14)를 포함한다.

플레이트는 반도체 컴포넌트들(미도시)을 처리하기 위한 장치를 지지하는 역할을 한다.

이 실시예에서, 자기 액추에이터들(1)은 능동형 진동 차단을 달성하기 위해 진동 차단기들(15)의 케이스에 통합된다.

진동 차단 시스템은 작동 중인 자기 액추에이터들에 의해 생성되는 자기장이 플레이트(14)의 중앙에서 항상 10nT 미만이도록 형성된다.

진동 차단 시스템은 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하 위에 그리고/또는 바닥 위에 적어도 하나의 센서를 포함한다.

센서 또는 센서들(16, 17)의 신호는 진동을 능동적으로 감소시키도록 자기 액추에이터들(1)을 트리거하는 제어기(18)에 의해 처리된다. 이러한 방식으로, 외부에서 시스템에 작용하는 진동의 연장에 대응할 수 있다.

또한, 예를 들어 이동식 플랫폼과 같이 진동으로부터 차단된 부하에 의해 초래되는 진동에 대응하는 것도 가능하다.

자기 액추에이터들(1)의 자기 차폐의 결과로, 이들은 또한 자기장에 민감한 장치 가까이에 배열될 수 있다.

도 4는 진동 차단기(15)의 실시예를 도시한 사시도이다. 진동 차단기(15)는 설치 시에 바닥에 연결되는 하부(21)를 포함한다.

진동 차단기(15)는 또한 도 3에 도시된 플레이트(참조 번호 14)에 의해 진동으로부터 차단되는 부하에 연결되는 상부(22)도 포함한다.

이 도면에서 자기 액추에이터들(1a, 1b)에 의해 가려진 공압 스프링은 상부(22)와 하부(21) 사이에 위치된다.

이 실시예에서, 자기 액추에이터들(1a, 1b)은 진동 차단기의 2개의 모서리에서 대략 가장자리 위에 장착된다.

자기 액추에이터(1a)의 목적은 수평면에서의 진동을 차단하는 것이다.

레그(5a)를 볼 수 있다.

코일 캐리어(7)는 레그(5a)와 이 도면에는 도시되지 않은 반대쪽 레그 사이에 계합된다.

가장자리에서, 측부(23)가 레그에 의해 형성된 자석 캐리어 각각의 위에 배열되고, 이 측부는 레그(5a)에 의해 형성된 코일 캐리어를 가린다.

도 5a는 부분적으로 마스킹된 코일 캐리어를 구비하는 진동 차단기를 상세하게 도시한 도면인데, 즉 전방 레그(도 4의 5a)가 자기 액추에이터들(1a, 1b) 둘 다에 의해 마스킹되어 있다. 수직면에서의 진동을 차단하는 자기 액추에이터(1b)가 도 1에 도시된 시스템에 상응하고, 서로 반대인 극성을 갖는 2쌍의 자석들이 자석 캐리어 내에서 서로 상하로 수직으로 배열된다.

이 도면에서 자석들(3a, 4a)을 볼 수 있다.

이러한 방식으로, 이 도면에서는 가려져 있는 코일의 활성화를 통해 수직 방향으로 보상력이 생성될 수 있다.

수평 진동 차단을 위한 자석 액추에이터(1a)에서, 자석 쌍들은 90ㅀ 회전된다.

자석들(3a, 4a)을 볼 수 있는 자석 쌍들은 서로 겹치지 않고 나란하게 배열된다.

코일(8)은 그 권선이 자석 쌍들 사이에서 이어지도록 형성된다.

코일을 활성화하는 것에 의해 수평 방향으로 보상력이 생성될 수 있다.

이 실시예에서, 예를 들어 코일 캐리어(7)에 접착제에 의해 접합되는 코일(8)이, 평면도 상에서, 둥근 모서리를 갖는 본질적으로 직사각형인 단면을 갖는다.

본 발명에 따르면, 여기에 도시된 자기 액추에이터들(1a, 1b)의 케이스는 자기 액추에이터들(1a, 1b)에 의해 생성되는 자기장을 크게 감소시키는 뮤-메탈(미도시)로 만들어지는 다층 커버를 구비한다.

매우 간단한 방법으로, 본 발명은 진동 차단 시스템에서 자기 액추에이터들의 사용 영역을 크게 확장할 수 있었다.

도 6은 자기 액추에이터들로부터 사전 결정된 거리에서 자기장을 결정하는 실험적 배열 형태를 도시한다. 도시된 배열 형태는 자기 액추에이터의 형태를 취하는 4개의 진동 차단기들(61)을 구비한다. 이러한 성질의 배열 형태는 상응하는 기기들 및 장치들을 지지하기에, 특히 현미경, 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경과 같은 초정밀 광학 이미징 장치에 대해 특히 안정적인 것으로 생각된다.

실험적 배열 형태에서, 4개의 진동 차단기들(61)은 안정성의 이유로 특히 적합한 베이스 플레이트(62) 위에 균일한 직사각형 배열 형태로 위치된다. 자속 밀도를 측정하기 위한 자기장 센서 또는 자력계는 베이스 플레이트(62)와 동일한 측면에서 이 직사각형 배열 형태의 중심에 위치되고, 자기장 센서 또는 자력계는 진동 차단기들이 작동중일 때 존재하는 자기장을 측정한다.

따라서 자력계(60)는 진동 차단기(61)를 참조하여 측정 영역 및 이에 따라 시료가 전형적으로 측정되는 위치에 위치된다. 이러한 구성 형태에서 진동 차단기들(61)의 서로에 대한 50cm 내지 80cm이다. 작동 중에 생성되는 자기장이 10nT 미만, 특히 바람직하게는 9nT 미만인 것을 입증할 수 있었다. 진동 차단기들(61) 사이의 거리가 더 작아지고 이에 따라 자력계(60)와 진동 차단기들(61) 사이의 거리가 훨씬 더 작아도, 자기 액추에이터들에 의해 생성되는 자기장의 강도는 단지 미미하게만 증가하고, 그 결과 하나 이상의 진동 차단기(61)와 측정 영역 사이에 약 70cm, 예를 들어 30cm 내지 70cm 또는 35cm 내지 65cm 미만인 거리가 전자 현미경 또는 특히 투과 전자 현미경이 작동할 수 있게 하는 데 또한 적절한 것으로 생각된다.

피크투피크 바닥 진동 진폭이 0.5Hz에서 20μm인 테스트 환경에서 진동 차단 시스템의 자기장에 대해 위에서 언급한 값들을 얻을 수 있었다.

도 7a 및 도 7b는 자석(72)과 단순 니켈 도금 강을 포함하거나 이 재료로 만들어진 캐리어(71)를 구비하는 자기 액추에이터(70)를 도시한다. 도 7b는 측벽들과 캐리어(71)의 단부면을 둘러싸는 쉴드(73)를 도시한다. 자기 쉴드(73)는 뮤-메탈로 만들어진다.

도 8은 캐리어 내로 또는 캐리어와 통합되는 강화 자기 쉴드(83)를 구비하는 자기 액추에이터를 도시한다. 이 실시예에서 캐리어는 일반 강철보다 더 우수한 투자율을 갖는 니켈 도금된 연철로 만들어진다.

이 실시예에서 코일의 권선과 자석 사이의 거리는 또한 최소로 감소되는데, 이는 약 1mm이다. 쉴드가 통합된 실시예는 또한 사용 가능한 공간에 대한 요구를 동시에 증가시키지 않으면서도 벽 두께를 증가시킬 수 있는 이점을 제공한다. 달리 말하면, 자기 쉴드는 벽의 구성 형태를 최적화한 결과로 개선되는데, 이는 벽이 보다 두껍게 설계될 수 있고 자기 쉴드가 전체 두께에 걸쳐 작동할 수 있기 때문이다.

도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b는 한 쌍의 자석 및 코일 권선을 크고(도 9a 및 도 9b) 작은(도 10a 및 도 10b) 간격으로 배열한 형태에 대한 자기장들의 비교를 통해 자기장들의 차이를 개략적인 형태로 도시한 도면이다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 자기 액추에이터(100)의 실시예에서, 자석(101)과 권선 장치(102) 사이의 거리, 이에 따라 코일의 권선과 코일 캐리어(103) 사이의 거리가 최소화되고, 유리한 형태에서는 단지 2mm 미만, 바람직하게는 1mm 미만인 반면, 도 9a 및 도 9b에서의 자력계(90)의 실시예에서는 이 거리가 더 크다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 실시예에서 자기장이 훨씬 더 나은 형태를 취하는 것은 명백하다. 코일 캐리어(103)가 통과하여 들어가는 단 하나의 작은 개구(112)를 구비하는 측면 쉴드(104) 또한 이에 기여한다.

따라서 본 발명은 초정밀 측정기기 또는 초정밀 광학 이미징 장치, 특히 현미경, 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경이, 적어도 4개의 진동 차단기들을 구비하되 적어도 하나의 진동 차단기가 바람직하게는 자기 액추에이터를 포함하고 특히 바람직한 실시예에서는 각각의 진동 차단기가 자기 액추에이터를 포함하는 진동 차단 시스템을 포함하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 진동 차단 시스템은 사용자에게 분해능 향상 및/또는 예를 들어 제조 환경에 가까운 사용 혹은 심지어 그러한 환경에서의 사용 또는 넓은 시간 범위, 예를 들어 진동이 예상될 수 있는 하루 중의 시간들 중에서의 사용 가능성 증가를 제공한다.

따라서 이러한 종류의 초정밀 측정기기, 예를 들어 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경이 훨씬 더 유연하게 사용될 수 있다.

1 자기 액추에이터
2 자석 캐리어
3a, 3b 자석
4a, 4b 자석
5a, 5b 레그
6 플레이트
7 코일 캐리어
8 코일
9 자기 쉴드
10 자기 쉴드의 측벽
11 자기 쉴드의 후방 벽
12 자기 쉴드의 개구
13 진동 차단 시스템
14 플레이트
15 진동 차단기
16 센서(부하)
17 센서(바닥)
18 컨트롤러
19 하부면
20 상부면
21 하부
22 상부
23 측부
60 자기장 센서
61 자기 액추에이터
62 베이스 플레이트
70 자기 액추에이터
71 캐리어
72 자석
73 쉴드
80 자기 액추에이터
83 쉴드
90 자기 액추에이터
91 자석
92 권선 배열 형태
93 코일 캐리어
100 자기 액추에이터
101 자석
102 권선 장치
103 코일 캐리어
104 측부 쉴드
112 개구

Claims

진동으로부터 차단되도록 장착된 부하를 포함하는 진동 차단 시스템으로, 진동으로부터 차단되도록 장착된 부하와 계합되고, 제어기에 의해 활성화되어 역방향 힘을 발생시킴으로써 진동을 감소시키는 적어도 하나의 자기 액추에이터를 포함하는 진동 차단 시스템에 있어서,
자기 액추에이터가 서로 대향하는 자석들을 구비하는 자석 캐리어 및 자기 쉴드, 및
자석들 사이에 배열되는 적어도 하나의 코일을 구비하는 코일 캐리어를 포함하고,
자기 쉴드는 코일 캐리어가 통과하여 돌출하는 개구를 포함하고,
자기 액추에이터는 또한 서로 대향하는 적어도 2쌍의 자석들을 포함하며, 서로 대향하는 적어도 2쌍의 자석들 사이로 코일의 권선이 지나가는 것을 특징으로 하는 진동 차단스템.
청구항 1에 있어서,
자기 쉴드가 1,000을 초과하는, 바람직하게는 10,000을 초과하는, 특히 바람직하게는 50,000을 초과하는 상대 투자율 μ_r을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자기 쉴드가 뮤-메탈로 만들어지는 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자기 쉴드가 하나의 벽에 개구를 구비하는 케이스 형태를 취하고, 그 바깥으로 자기 액추에이터의 암, 특히 코일 캐리어가 돌출하는 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자기 액추에이터가 진동 차단기에 통합되는 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
진동 차단 시스템이 적어도 2개의 서로 다른 공간 방향들로 보상 신호들을 생성하는 적어도 2개의 자기 액추에이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
지지되고 진동 차단될 장치가 그 위에 배치되는 플레이트로 진동 차단기들 위에 장착되는 플레이트를 포함하고, 진동 차단기들은 적어도 하나의 자기 액추에이터를 포함하되, 자기 액추에이터에 의해 플레이트의 중앙에서 발생하는 자기장이 10nT 미만인 것을 특징으로 하는 진동 차단 시스템.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 따른 진동 차단 시스템용 자기 액추에이터로,
서로 대향하는 자석들을 구비하는 자석 캐리어 및 자석들 사이에 배열되는 적어도 하나의 코일을 구비하는 코일 캐리어를 포함하고, 자기 액추에이터가 자기 쉴드를 포함하고, 자기 액추에이터는 코일 캐리어가 통과하여 돌출하는 개구를 포함하고, 자기 액추에이터가 또한 서로 대향하는 적어도 2쌍의 자석들을 포함하며, 서로 대향하는 적어도 2쌍의 자석들 사이로 코일의 권선이 지나가는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
선행하는 청구항에 있어서,
자기 쉴드가 1,000을 초과하는, 바람직하게는 10,000을 초과하는, 특히 바람직하게는 50,000을 초과하는 상대 투자율 μ_r을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자기 쉴드가 자석 캐리어를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
자석 캐리어가 자기 쉴드의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자기 쉴드의 벽 두께가 0.1mm 내지 10mm, 바람직하게는 0.2mm 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
서로 대향하는 자석의 극들이 또한 서로 대향하게 위치되는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
자석 캐리어가 U자 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 자기 액추에이터.
초정밀 광학 이미징 장치, 특히 현미경, 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경으로,
바람직하게는 선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 따른 적어도 하나의 진동 차단기를 구비하는 진동 차단 시스템을 포함하고, 바람직하게는 적어도 하나의 진동 차단기가 자기 액추에이터를 포함하고, 특히 바람직하게는 진동 차단 시스템의 진동 차단기들 각각이 자기 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초정밀 광학 이미징 장치.