(57)【要約】      （修正有）【課題】センサとアクチュエータの間の相互作用を改善した能動振動絶縁システムを提供する。【解決手段】センサ２及びアクチュエータ３は、共にハウジング１２内に収納されている。本質的に金属で形成されていることが好ましいハウジング１２はアクチュエータ３とセンサ２の間の本質的に剛直な接続を保障している。センサ２の有効軸９は本質的にアクチュエータ３の有効軸１０に対応し、かつ、センサ２およびアクチュエータ３が互いに近接して配置される。【選択図】図２
2008002681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の軸に沿った運動および／または少なくとも１つの第１の軸の周りの運動、特に振動を検出するための少なくとも１つのセンサと、絶縁すべき荷重を少なくとも１つの第２の軸の方向および／または少なくとも１つの第２の軸の周りに能動的に制御するための少なくとも１つのアクチュエータとを備え、
前記第１および第２の軸が本質的に平行である能動振動絶縁システム。
【請求項２】
前記第１の軸が、前記第２の軸から１５ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ未満、特に好ましくは３ｃｍ未満離れる、請求項１に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項３】
前記第１の軸と第２の軸の間の角度が、１５°未満、好ましくは８°未満、特に好ましくは３°未満である、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項４】
前記センサが、少なくとも１回転自由度および少なくとも１並進自由度で運動を検出するように設計され、前記回転自由度の軸が、本質的に前記並進自由度の方向に対応している、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項５】
前記振動絶縁システムが、少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つのセンサを有し、前記センサが、それぞれ、軸が本質的に互いに平行である対応するアクチュエータに結合された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項６】
前記１つまたは複数のアクチュエータが、絶縁すべき前記荷重と非接触で係合する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項７】
前記アクチュエータおよび前記センサが、本質的に剛直な接続によって互いに接続された、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項８】
前記振動絶縁システムが、少なくとも２並進自由度、好ましくは３並進自由度の能動制御を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項９】
前記振動絶縁システムが、少なくとも１回転自由度、好ましくは２回転自由度、特に好ましくは３回転自由度の能動制御を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項１０】
センサおよび関連するアクチュエータがそれぞれハウジング内に配置された、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項１１】
少なくとも１自由度で運動、特に振動を検出するための少なくとも１つのセンサと、絶縁すべき荷重を少なくとも前記センサの前記自由度で能動的に制御するための少なくとも１つのアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータおよび前記センサが、互いに２５ｃｍ未満、好ましくは１０ｃｍ未満、特に好ましくは５ｃｍ未満離れる、特に請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項１２】
前記センサおよび前記アクチュエータが、磁気原理、圧電原理または静電原理に基づき、
前記アクチュエータが、前記センサの原理とは異なる原理に基づく、請求項１１に記載の能動振動絶縁システム。
【請求項１３】
前記センサが圧電センサまたは静電センサの形態であり、前記アクチュエータが磁気アクチュエータの形態である、請求項１２に記載の能動振動絶縁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取り付けるべき荷重の運動を検出するための少なくとも１つのセンサが提供され、かつ、能動カウンタ制御のための少なくとも１つのアクチュエータが提供される能動振動絶縁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動絶縁システムは知られている。たとえばＤＥ  ６９８  １７  ７５０  Ｔ２（発明者：Ｅｒｉｋ  Ｌｏｏｐｓｔｒａ、Ｐｅｔｅｒ  Ｈｅｉｌａｎｄ）には、リソグラフィ装置を保持するように設計された振動絶縁システムが開示されている。この事例では、一般的にはテーブルおよびテーブルに取り付けられたコンポーネント、たとえば製造済みの設備などを備えた、取り付けるべき荷重は、空気軸受に取り付けられている。
【０００３】
振動絶縁を改善するために、いわゆる能動振動絶縁システムは、カウンタ制御を慎重に実施するために使用することができるセンサおよびアクチュエータを有している。その場合、取り付けるべき荷重の運動がセンサによって検出される。振動絶縁システムのアクチュエータは、制御デバイスを使用して駆動され、外部からシステムに作用する可能性のある振動、および取り付けるべき荷重によって生成される可能性のある振動の両方を阻止している。
【０００４】
半導体産業では、特にコンポーネントのさらなる小型化に伴って、このような振動絶縁システムに課される要求がますます厳しくなっている。
【０００５】
知られている振動絶縁システムの欠点は、センサによって測定される、絶縁すべき荷重の運動を表す信号が、アクチュエータを使用してその運動をカウンタ制御するために必要な信号と必ずしも完全に相関していないことである。
【０００６】
それは、とりわけ、絶縁すべき荷重、特に絶縁すべきコンポーネントが配置されるテーブルが剛直ボディであると見なされていることに起因していると考えることができる。
【０００７】
しかしながら、テーブルの運動は、個々のポイントで必ずしも同じではない。したがってテーブルは、必ずしも理想的な剛直ボディではなく、テーブル自体が振動に晒されている。
【０００８】
また、たとえば互いに反対方向に運動する２つの位置の間に置かれたセンサは、運動を測定することはできない。このセンサが信号を提供するのは、むしろセンサが同じく回転運動を検出したときのみである。
【０００９】
知られている振動絶縁システムのもう１つの欠点は、センサとアクチュエータの間に漏話が生じる可能性があること、つまり、センサおよびアクチュエータが互いに妨害し合い、延いてはシステムの絶縁効果が小さくなる可能性があることである。
【特許文献１】ＤＥ  ６９８  １７  ７５０  Ｔ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、本発明は、上で言及した従来技術の欠点が減少した振動絶縁システムを提供するという目的の上に立っている。
【００１１】
特に、本発明の目的は、センサとアクチュエータの間の相互作用を改善することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、センサからの出力信号とアクチュエータの入力信号が可能な限り正確に相関するよう、センサ／アクチュエータの組合せを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、センサとアクチュエータの間の漏話を小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、単純に、複数の独立請求項のうちの１つに記載されている能動振動絶縁システムによって達成される。
本発明の好ましい実施形態および拡張については、個々の従属請求項を参照されたい。
【００１５】
したがって、運動を検出するための少なくとも１つのセンサを有する能動振動絶縁システムが準備される。運動は、特に、地震性の震動などの外部からの影響と、たとえば機械エレメントの運動による、絶縁すべき質量自体の両方によってシステムに結合される振動である。
【００１６】
センサによって少なくとも１つの第１の軸に沿った運動および／または少なくとも１つの第１の軸の周りの運動が検出される。したがって、並進運動および／または回転運動を検出しているのはセンサである。この方法で定義されるセンサの軸は、この軸が本質的に、センサが有効である並進運動に対する運動方向に走っている軸、あるいは回転運動を検出するセンサの場合、回転運動の軸に本質的に平行に走っている軸として定義される。
【００１７】
能動振動絶縁システムは、さらに、絶縁すべき荷重を能動的に制御するための少なくとも１つのアクチュエータを有している。このアクチュエータは、並進アクチュエータの形態、たとえばリニア・モータの形態であってもよい。また、このアクチュエータは、システムまたは絶縁すべき荷重にトルクを付与するアクチュエータであってもよい。このアクチュエータには、センサの定義に対応する方法で第２の軸が割り当てられている。したがってアクチュエータは、少なくとも１つの方向で有効であり、かつ／またはトルクを生成することができる。アクチュエータの有効軸は、回転方向または回転軸を使用して定義される。
【００１８】
本発明によれば、センサに割り当てられる軸とアクチュエータに割り当てられる軸は、本質的に平行である。有効軸と呼ぶこともできるこの２つの軸を整列させることにより、特に絶縁すべき荷重によって生じる、理想的な剛直ボディの形態ではないセンサ信号とアクチュエータ信号の間の相関に対する妨害が抑制される。
【００１９】
本発明の好ましい一実施形態では、第１の軸と第２の軸は、１５ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ未満、特に好ましくは３ｃｍ未満離れている。したがってセンサの有効軸は、アクチュエータの有効軸に可能な限り近くなっている。
【００２０】
理想的には、この２つの軸は、本発明の好ましい一実施形態によって提供されるように互いに本質的に重なり合っている。
【００２１】
本質的には平行である第１の軸と第２の軸の間の角度は、１５°未満、好ましくは８°未満、特に好ましくは３°未満である。
【００２２】
本発明の一拡張では、振動絶縁システムの少なくとも１つのセンサは、少なくとも１回転自由度および少なくとも１並進自由度で運動を検出するように設計されており、回転自由度の軸は、本質的に並進自由度の方向に対応している。したがってセンサは、有効軸が互いに重なり合っている２つの自由度を測定する。センサは、同じく１回転自由度および１並進自由度で有効であるアクチュエータと結合していることが好ましい。
【００２３】
本発明の一拡張では、振動絶縁システムは、少なくとも２つ、好ましくは３つのセンサを有しており、センサは、それぞれ、軸が本質的に互いに平行である対応するアクチュエータに結合されている。これらのセンサおよびアクチュエータが、それぞれ１回転自由度および１並進自由度で有効であるアクチュエータ／センサの組合せである場合、全６自由度の能動制御を提供するシステムを提供することができる。
【００２４】
システムに結合される振動、とりわけ地震性の振動を回避するためには、アクチュエータは、絶縁すべき荷重と非接触で係合することが好ましい。
【００２５】
アクチュエータおよびセンサは、本質的に剛直な接続によって互いに結合されることが好ましい。それにより、センサ信号と必要なアクチュエータ制御との間の相関の不一致が減少する。
【００２６】
振動絶縁システムは、少なくとも２並進自由度、好ましくは３並進自由度の能動制御を有していることが好ましく、それにより全３空間方向の絶縁効果が得られる。
【００２７】
本発明の一拡張では、振動絶縁システムは、少なくとも１回転自由度、好ましくは２回転自由度、特に好ましくは３回転自由度に対する能動制御のために設計されている。
【００２８】
本発明の他の好ましい実施形態では、ハウジング内にセンサおよび関連するアクチュエータが配置されている。センサおよびアクチュエータをハウジング内に配置することにより、コンパクトな設計およびシステムへの単純な統合、さらにはそれに続く既存のシステムへの単純な統合に加えて、最適整合したコンパクトなセンサ／アクチュエータの組合せが提供される。
【００２９】
また、本発明は、少なくとも１自由度で運動、特に振動を検出するための少なくとも１つのセンサと、絶縁すべき荷重を少なくともセンサの自由度で能動的に制御するための少なくとも１つのアクチュエータとを備えた振動絶縁システムに関している。
【００３０】
この事例では、アクチュエータおよびセンサは互いに２５ｃｍ未満、好ましくは１０ｃｍ未満、特に好ましくは５ｃｍ未満離れている。
【００３１】
したがってセンサおよびアクチュエータは、センサ信号とアクチュエータ制御の間の相関の不一致を小さくするために、可能な限り互いに近接している。
【００３２】
センサおよびアクチュエータは、互いに可能な限り近くに配置するだけでなく、共通の有効軸を持たせることが好ましい。
【００３３】
磁気原理、静電原理または圧電原理で動作するセンサは、特に、誘導動作する地中聴音器が提供されるセンサとして使用することができる。
【００３４】
また、アクチュエータも、磁気原理、圧電原理または静電原理で動作することが好ましい。特に、ローレンツ・モータなどの非接触係合デバイスであることが好ましい電磁ドライブが使用される。
【００３５】
本発明の好ましい一実施形態では、センサの原理とは異なる原理に基づくアクチュエータが使用されている。したがってアクチュエータとセンサの間の漏話が著しく回避されている。
【００３６】
圧電センサまたは静電センサが使用されることが好ましく、一方、アクチュエータは、磁気アクチュエータの形態であることが好ましい。したがってアクチュエータおよびセンサが互いに近接しているセンサ／アクチュエータの組合せを提供することができる。特に、センサ／アクチュエータの組合せをハウジング内に配置し、この２つのコンポーネント間の漏話がほとんど生じないようにすることができる。
【００３７】
センサは、圧電センサまたは静電センサの形態であることが好ましく、一方、アクチュエータは、磁気アクチュエータの形態、特に非接触ローレンツ・モータの形態であることが好ましい。
以下、本発明について、図１および図２を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
振動絶縁システム１の例示的実施形態の基本的な部分について、図１を参照してより詳細に説明する。
【００３９】
振動絶縁システム１は、振動から絶縁されるよう、空気軸受７の上に取り付けられたプレート８を備えている。振動から絶縁されるように取り付けなければならないコンポーネントまたは機械エレメント（図示せず）は、それらとプレート８が相俟って絶縁すべき荷重を形成するようにプレート８上に配置することができる。
【００４０】
振動絶縁システム１は、能動振動絶縁システムの形態であり、センサ２、４に接続された制御デバイス６を備えている。センサ２、４によってプレート８の運動、特に振動が検出され、制御デバイス６に信号が送られる。制御デバイス６は、この入力信号を使用して補償信号を計算し、計算した補償信号をアクチュエータ３、５に送る。したがってアクチュエータ３、５を使用してプレート８の運動が防止される。
【００４１】
この例示的実施形態は、センサとアクチュエータの間の最適相互作用を達成するために、それぞれセンサ２とアクチュエータ３およびセンサ４とアクチュエータ５が互いに近接しているセンサ／アクチュエータの組合せを提供している。個別のセンサ／アクチュエータの組合せ２、３は、垂直方向の制御のために提供されている。センサ２によって、垂直方向の運動、つまり垂直方向の有効軸を有する運動の変化が検出される。
【００４２】
センサ２には、同じく垂直方向に有効であるアクチュエータ３が割り当てられている。したがってセンサ２およびアクチュエータ３は同じ有効軸を有しており、互いに近接している。
【００４３】
システムを水平方向に制御するために提供されているセンサ／アクチュエータの組合せ４、５についても同様である。
【００４４】
上で説明したセンサ／アクチュエータの組合せに対して直角をなしている、システムの全３空間方向の制御を可能にしている第３のセンサ／アクチュエータの組合せは、図には示されていない。
【００４５】
アクチュエータ３、５とセンサ２、４の間の漏話を可能な限り低いレベルに維持し、さらには漏話を完全に回避するために、圧電センサ２、４は、それぞれ磁気アクチュエータ３、５に結合されている。
【００４６】
センサ／アクチュエータの組合せの基本的なコンポーネントについて、図２を参照してより詳細に説明する。この例示的実施形態では、センサ２およびアクチュエータ３は、共にハウジング１２内に収納されている。本質的に金属で形成されていることが好ましいハウジング１２は、アクチュエータ３とセンサの間の本質的に剛直な接続を保障している。
【００４７】
センサ２は、ＢＮＣソケット１１を使用して制御デバイス（図示せず）に接続することができる圧電センサである。
【００４８】
アクチュエータ３は、同じく制御デバイス（図示せず）に接続するための接続１３を有するリニア・モータの形態の磁気アクチュエータである。この例では、センサ／アクチュエータの組合せは、垂直方向の運動、つまり軸９、１０に沿った並進運動を能動的に制御するように設計されている。
【００４９】
センサが有効である方向の軸（第１の軸９）は、アクチュエータが力を付与する方向の軸（第２の軸１０）に対応している。したがってセンサ信号とアクチュエータ３のための補償信号は、本質的に正確に相関している。
【００５０】
言うまでもなく、本発明は、上で説明した特徴の組合せに限定されず、当業者には、適切である場合、上で説明した特徴を組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】振動絶縁システムの例示的実施形態を示す略図である。
【図２】アクチュエータ／センサの組合せの例示的実施形態を示す略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  振動絶縁システム
２  センサ
３  アクチュエータ
４  センサ
５  アクチュエータ
６  制御デバイス
７  空気軸受
８  プレート
９  第１の軸
１０  第２の軸
１１  ＢＮＣソケット
１２  ハウジング
１３  接続
【図１】
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【図２】
2008002681.tif 000004