(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動絶縁システムであって、
少なくとも１つの流体軸受（６）と、
前記少なくとも１つの流体軸受（６）上に取り付けられた絶縁される負荷と、
前記絶縁される負荷に取り付けられた位置センサ（１）と、
前記絶縁される負荷の位置変化を補正するための、前記絶縁される負荷に取り付けられた少なくとも１つのアクチュエータ（４）と、
前記アクチュエータ（４）および位置センサ（１）に接続された第２制御装置（２）と、
前記第２制御装置（２）および前記流体軸受（６）に接続された第１制御装置（３）とを含み、
前記第２制御装置は、前記位置センサからの信号に基づき、前記アクチュエータを制御し、前記第１制御装置に制御信号を出力し、
前記第１制御装置は、前記第２制御装置からの制御信号に基づき、前記流体軸受（６）を制御することで、前記絶縁される負荷の位置変化を補正することを特徴とする振動絶縁システム。
【請求項２】
前記流体軸受が空気軸受である、請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項３】
電磁アクチュエータ、例えば永久磁石をもつプランジャ形コイルおよび／またはピエゾ・アクチュエータがアクチュエータとして提供される、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の振動絶縁システム。
【請求項４】
前記第１制御装置の制御バンド幅が、２０Ｈｚより小さく、好ましくは１０Ｈｚより小さく、特に好ましくは５Ｈｚより小さい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動絶縁システム。
【請求項５】
前記第２制御装置の制御バンド幅が、５０Ｈｚより上の周波数を含み、好ましくは１００Ｈｚより上の周波数を含み、特に好ましくは２００Ｈｚより上の周波数を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動絶縁システム。
【請求項６】
前記第１制御装置が、少なくとも１つの電磁弁（５）を介して、前記流体軸受を制御する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動絶縁システム。
【請求項７】
前記第１および前記第２制御装置がコンピュータに接続される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動絶縁システム。
【請求項８】
振動絶縁用の方法であって、
振動絶縁システムを準備するステップであって、前記振動絶縁システムは、少なくとも１つの流体軸受（６）と、前記少なくとも１つの流体軸受（６）上に取り付けられた絶縁される負荷と、前記絶縁される負荷に取り付けられた位置センサ（１）と、前記絶縁される負荷の位置変化を補正するための、前記絶縁される負荷に取り付けられた少なくとも１つのアクチュエータ（４）と、前記アクチュエータ（４）および位置センサ（１）に接続された第２制御装置（２）と、前記第２制御装置（２）および前記少なくとも１つの流体軸受（６）に接続された第１制御装置（３）とを備える、ステップと、
前記位置センサからの制御信号に基づき、前記第２制御装置が、前記アクチュエータを制御し、前記第１制御装置に制御信号を出力するステップと、
前記第２制御装置からの制御信号に基づき、前記第１制御装置は、前記流体軸受を制御することで、前記絶縁される負荷の位置変化を補正するステップからなる方法。
【請求項９】
前記流体軸受が、前記少なくとも１つのアクチュエータより狭い制御バンド幅で制御される、請求項８に記載の振動絶縁用の方法。
【請求項１０】
前記流体軸受が、１０Ｈｚより小さい制御バンド幅で動作し、好ましくは５Ｈｚより小さい制御バンド幅で動作し、前記アクチュエータが５０Ｈｚを越える制御バンド幅で動作し、好ましくは１００Ｈｚを越える制御バンド幅で動作することを特徴とする、請求項８または９に記載の振動絶縁用の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動振動絶縁システムに関し、詳細には、空気軸受をもつ振動絶縁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動絶縁システムが知られている。例えば、欧州特許第９２７３８０号明細書は、詳細には、リソグラフィ装置用の軸受として使用される空気軸受をもつ振動絶縁システムを開示する。この公開された明細書の開示内容は、ここで、本出願の主題にされる。
【０００３】
これらのような振動絶縁システムは、多くの他の技術の領域において使用される。特に、半導体業界において、例えば、製造された装置をその上に取り付ける振動絶縁システムのための要求は、小型化がさらに進むにつれて、より厳密になってきている。
【０００４】
空気軸受をもつ振動絶縁システムは、１つまたは複数の位置センサが、取り付けられる負荷の位置を検出し、空気軸受への圧縮空気の供給が位置の検出に基づいて制御される、能動制御システムをもつことができる。振動絶縁システムが比較的重い負荷で負荷をかけられる場合、このような能動制御が、空気圧力を自動的に増加させ、したがって高さ補正をもたらす。
【０００５】
この高さ補正を提供する制御ループは、比較的遅く応答する空気弁のため、また、システム内の大量の空気のため、比較的遅く、一般に３Ｈｚより小さい制御バンド幅を達成する。したがって、高周波数振動を、この制御ループでは効果的に打ち消すことができない。実際、高さ補正だけが、本質的に可能である。
【０００６】
例えば、共鳴から起こる振動によってもたらさせる、より速い位置変化を遅くすることを可能とするために、圧縮空気の供給の制御に加えて、接触せずに絶縁される負荷に作用し、かつ別の制御ループを介して動作されるアクチュエータをもつ振動絶縁システムが存在する。
【０００７】
電磁アクチュエータまたはピエゾ・アクチュエータの形である、これらのようなアクチュエータに対し、対応する制御ループは２００Ｈｚより大きい周波数をもつ制御バンド幅を達成する。見出された１つの不利な点は、これらのアクチュエータは、大量の電流を引き出し、それらは空気制御と独立で動作するので、しばしば、空気制御を打ち消すことがある。
【特許文献１】欧州特許第９２７３８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
対照的に、本発明は、アクチュエータ制御ループとの流体圧力制御ループの相互作用を改良する目的に基づいている。
【０００９】
本発明の１つの特定の目的は、アクチュエータによって引き出される電流を低減させることである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、振動絶縁システムの絶縁効果をさらに改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、独立請求項の１つに請求されるような、振動絶縁システムによって、ならびに振動絶縁用の方法によって容易に達成される。
【００１２】
好ましい実施形態および本発明の１つの展開がそれぞれの従属請求項で規定される。
したがって、流体圧力を制御するための第１制御装置をもつ少なくとも１つの流体軸受と、絶縁される負荷の位置変化を能動的に補正するためのアクチュエータとをもち、アクチュエータが第２制御装置によって制御される振動絶縁システムが提供される。
【００１３】
この場合、第１および第２制御装置は、支持される負荷の位置を検出する少なくとも１つのセンサに接続される。
【００１４】
本発明によれば、一方の制御装置の１つの入力が他方の制御装置の出力に接続される。したがって、制御装置は縦続接続される。これは、それらが互いに整合されるように動作する２つの制御ループをもたらす。詳細には、これはアクチュエータによって引き出される電流を低減させる。
【００１５】
本発明の目的のために、制御装置が物理的にかつ／または回路的によって分離された配置であることが不可欠ではなく、実際、２つの制御装置を、例えば、コンピュータが液体軸受とアクチュエータの両方を制御できる１つの構成要素に組み合わせることもできる。したがって、本発明による制御システムは、純粋にソフトウェア・ベースであってもよく、したがって大きな努力なしで、後付け改良することができる。
【００１６】
第１制御装置、すなわち流体圧力用の制御装置の入力は、好ましくは、第２制御装置、アクチュエータ用の制御装置の出力に接続される。これは、流体制御システムによってゼロに調整された力アクチュエータ用の制御信号をもたらす。より遅い流体制御ループは、遅い運動の場合、アクチュエータ用の位置制御を提供する。
【００１７】
アクチュエータは急速な位置変化を補正するためだけに作用されなければならない。
しかし、本発明の１つの別の実施形態に与えられるように、第２制御装置の入力が第１御装置の出力に接続される逆のカスケード回路も可能である。
【００１８】
第２制御装置の少なくとも入力は、好ましくは、少なくとも１つの空間方向における絶縁される負荷の位置を記録する少なくとも１つの位置センサに接続される。すべて３つの空間方向における位置変化を検出するセンサが、好ましくは使用される。
【００１９】
流体軸受は、好ましくは空気軸受である。振動絶縁システムは、好ましくは、これらのように少なくとも３つの空気軸受をもち、したがって、支持される負荷が空気軸受の上で完全に支持される。
【００２０】
電磁アクチュエータ、詳細には、永久磁石をもつプランジャ形コイルまたはピエゾ・アクチュエータが好ましくはアクチュエータとして使用される。これらのアクチュエータを、いかなる接触もされることなく、支持される負荷に作用するために使用することができる。これは、アクチュエータが振動を、特に高周波数の振動をシステム内に持ち込むことを防止する。
【００２１】
１つまたは複数の流体軸受用の制御装置は、好ましくは２０Ｈｚを越えない、好ましくは１０Ｈｚより上の、特に好ましくは５Ｈｚより上の制御バンド幅の狭い周波数範囲の制御バンド幅で動作する。
【００２２】
対照的に、第２制御装置のバンド幅も、より高い周波数を、詳細には、建物の共鳴周波数によって、あるいは振動絶縁システムの構成要素によって起こされた振動を検出する。この場合、５０Ｈｚより上の周波数を含み、好ましくは１００Ｈｚより上の周波数を含み、特に好ましくは２００Ｈｚより上の周波数を含む制御バンド幅が可能である。
【００２３】
流体圧力は、好ましくは電空弁を介して制御される。このような弁を、容易に作動することができる。好ましくは、本質的にいかなるヒステリシス・ループももたずに動作する弁が使用される。
【００２４】
本発明は、振動絶縁用の方法であって、絶縁される負荷が流体軸受の上に取り付けられ、軸受の流体圧力が、絶縁される負荷の位置を検出するためのセンサに接続される少なくとも１つの制御装置を介して制御される方法にも関する。したがって、最初に、第１制御装置は、高さ補正の形を提供する。
【００２５】
さらに、第２制御装置によって制御される少なくとも１つのアクチュエータは、詳細には比較的高い周波数振動を低減させる追加の能動的振動絶縁を提供する。
【００２６】
本発明によれば、一方の制御装置の出力信号が、他方の制御装置の入力信号として渡される。したがって、制御装置は縦続接続される。
【００２７】
第２制御装置、すなわち１つまたは複数のアクチュエータ用の制御装置からの出力信号は、好ましくは第１制御装置への入力信号として渡される。縦続接続は、流体制御システムによってゼロに調整されたアクチュエータ用の制御信号をもたらす。
【００２８】
出力信号を、アクチュエータを制御する信号、例えば電圧信号として必ずしも厳密に理解する必要ないことは自明である。実際、これらは、この信号と固定された数学的関係をもつ信号であってよい。例えば、１つの制御装置はより低い電圧で動作されるので、力アクチュエータ用の電圧信号を流体制御システム用の制御装置に渡す前に、その力アクチュエータ用の電圧信号を、例えば分圧器によって、低減させることは価値がある場合がある。
【００２９】
流体圧力は、好ましくは、１つまたは複数のアクチュエータよりも狭い制御バンド幅で制御される。したがって、流体圧力制御システムは、アクチュエータ制御システムより遅れ、遅い振動周波数に対して、アクチュエータ用の制御信号をゼロに調整する。したがって、アクチュエータは、遅い流体圧力制御システムで対処できない振動周波数を低減させるためだけに起動される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、図１および２に関して以下の本文でより詳細に説明される。
【００３１】
図１のブロック図は、本発明による振動絶縁システムの様々な構成要素の相互作用を概略的に示す。振動絶縁システムは、絶縁される負荷（図示せず）の位置を検出する少なくとも１つの位置センサ１をもつ。位置センサ１からの出力信号は、アクチュエータを制御するための制御装置である第２制御装置に渡される。第２制御装置２は、１つまたは複数のアクチュエータ４を制御する出力信号を生成する。
【００３２】
同時に、第２制御装置２からの出力信号が流体圧力を制御する制御装置である第１制御装置３に渡される。したがって、第１制御装置３は第２制御装置２からの出力信号を入力信号として使用する。制御装置２、３は縦続接続される。
【００３３】
流体圧力を制御する１つまたは複数の弁５は、第１制御装置３からの出力信号を介して制御される。したがって、流体圧力制御システムはアクチュエータ制御システムより遅れる。アクチュエータは、遅い流体圧力制御システムで対処できない振動周波数を低減させるためだけに起動される。アクチュエータ４用の制御信号は、傾向として、ゼロに向けて、流体圧力制御システムによって調整される。
【００３４】
図２は振動絶縁システムを概略的に示す。振動絶縁システムは、絶縁される物体（図示せず）をその上に取り付けることができるプレート８を含む。したがって、プレート８は、同時に、絶縁される負荷の一部である。プレート８は４つの空気軸受６の上に取り付けられる。
【００３５】
振動絶縁システムは、能動制御システムを含む。空気軸受６用の圧力は、弁５を介して制御される。必要な圧力はポンプ７によって供給される。
【００３６】
弁は流体圧力用の制御装置である第１制御装置３を介して制御される。
【００３７】
位置補正のために、振動絶縁システムは、その出力信号が第２制御装置２に渡される位置センサ１をもつ。第２制御装置２は出力信号を生成し、これを、能動的に振動を打ち消す、少なくとも１つのアクチュエータ４に渡す。同時に、出力信号が流体圧力用の制御装置である第１制御装置３に渡される。このように、２つの制御装置２および３は縦続接続される。
【００３８】
本発明は上述の例示的実施形態の特徴の組合せに限定されず、実際、当業者がこれが価値のある場合に必要に応じて特徴を組み合わせることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による振動絶縁システムの主要な構成要素のブロック図の概略図である。
【図２】振動絶縁システムの１つの例示的な実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  位置センサ
２  第２制御装置
３  第１制御装置
４  アクチュエータ
５  弁
６  空気軸受
７  ポンプ
８  プレート
【図１】
0004805872.tif 000002
【図２】
0004805872.tif 000003