(57)【特許請求の範囲】
【請求項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）によりヘッド部（３）と接続され、前記可撓性ロッド（７）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。
【請求項２】
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）は、該可撓性ロッド（７）の少なくとも一部が前記延出部（６）内に配置される、請求項１に記載の防振装置。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記可撓性ロッド（７）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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
前記空気ばねはピストン（５）を含み、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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
前記可撓性ロッド又は前記板ばねは、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。
【請求項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。
【請求項１２】
該防振システムは、振動、又は、前記防振装置の前記ヘッド部により支持されている部材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。
【請求項１３】
前記防振装置の前記ヘッド部により支持されている部材の高さ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第６９８１７７５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】防振装置の概略原理図である。
【図２】防振装置の例示的な一実施形態の断面図である。
【図３】防振装置の一部の別の断面図である。
【図４】防振装置を含むアセンブリの部分分解斜視図を示す。
【図５】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。
【図６】防振システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
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。
【００４５】
図１は防振装置１の断面図を示す。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
ヘッド部３は台の一体部であることも考えられる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
板ばねアセンブリ９は、垂直方向に防振を提供する。
【００５５】
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。
【００５６】
図２は、防振装置の例示的な一実施形態の断面図を示す。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
図６は、防振システム３０の概略図を示す。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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