(57)【要約】【課題】親構造に対して子部品を断熱化するための方法及び装置を提供すること。【解決手段】  本発明のベースの設計方法は、（１）親部品に関連する子部品の第１の膨張中心（ＣＥｃｈｉｌｄ）の位置を選択するステップと、（２）子部品をベースに接合するボンド接合部の第２の膨張中心（ＣＥｂｏｎｄ）の位置を求めるステップと、（３）中心線上のベースの第３の膨張中心（ＣＥｂａｓｅ）の位置を求めるステップと、を含む。中心線は、温度変化のもとで親部品に対してＣＥｃｈｉｌｄが実質的に動かないように、ＣＥｃｈｉｌｄとＣＥｂｏｎｄによって規定される。【選択図】図２
2005283566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
子部品を親部品に取り付けるためのベースの設計方法であって、
前記親部品に対する前記子部品の第１の膨張中心の位置を選択するステップと、
前記子部品を前記ベースに接合するボンド接合部の第２の膨張中心の位置を求めるステップと、
前記ベースの第３の膨張中心の位置を求めて、前記第１の膨張中心が温度変化で前記親部品に対して移動しないようにするステップと、を含み、前記第１の膨張中心と前記第２の膨張中心とによって規定される中心線上に前記第３の膨張中心の位置が特定される、方法。
【請求項２】
前記ベースの第３の膨張中心の位置を求めることが、
前記温度変化を受けて、前記第２の膨張中心から前記第１の膨張中心までの前記中心線に沿った前記子部品の長さの変化を求めるステップと、
前記温度変化を受けて前記長さの変化と同じ長さの変化を生じる前記ベースの長さを求めるステップと、
前記第２の膨張中心から前記長さだけ離れた前記中心線に沿う前記第３の膨張中心の位置を特定するステップと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記第３の膨張中心を通る方向に沿って基準特徴を配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、たわみ部分の作用線が前記ベースの第３の膨張中心の位置で交差するように、少なくとも３つのたわみ部分を配置することによって、前記第３の膨張中心の位置を設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、バネ力均衡解析を行い、前記温度変化による、前記親部品に対する前記第３の膨張中心の移動量を求めるステップを有し、前記バネ力均衡解析は、
前記温度変化を受けた前記ベースの熱膨張または収縮によって生じる第１の複数の力を求めるステップと、
前記温度変化を受けた前記ベースの移動によって生じる第２の複数の力を求めるステップと、
前記第１および第２の複数の力の和をゼロとするステップと、
前記和から前記第３の膨張中心の移動量を求めるステップと、
を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記第３の膨張中心の移動量がしきい値を超えるとき、設計のパラメータを変更するステップを有し、前記パラメータが、前記たわみ部分の少なくとも１つのアスペクト比、前記たわみ部分の少なくとも１つの長さ、および前記第３の膨張中心の位置からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
有限要素解析を実施して前記温度変化に起因する前記第１の膨張中心の移動量を求めるステップと、
前記第１の膨張中心の移動量がしきい値を超えるとき、設計のパラメータを変更するステップと、をさらに有し、該パラメータが、前記たわみ部分の少なくとも１つのアスペクト比、前記たわみ部分の少なくとも１つの長さ、および前記第３の膨張中心の位置からなる群から選択される請求項５に記載の方法。
【請求項８】
親部品にベースを取り付けるために、少なくとも３つの取り付け接合領域を含む前記ベースと、
ボンド接合部によって前記ベース上に取り付けられる子部品と、
を備え、前記子部品の第１の膨張中心およびボンド接合部の第２の膨張中心が中心線を規定し、
前記少なくとも３つの取り付け接合領域が作用線を有し、該作用線は前記中心線上において前記ベースの第３の膨張中心を定め、前記第２の膨張中心からある長さだけ離れた位置にあり、前記第１の膨張中心が温度変化を受けて前記親部品に対して移動することがないようにする、構造。
【請求項９】
前記取り付け接合領域の少なくとも１つが、１つのたわみ板、２つの平行なたわみ板、およびグルーブ接合領域のボールからなる群から選択される、請求項８に記載の構造。
【請求項１０】
前記ベースは、さらに、基準特徴を含み、該基準特徴は前記第３の膨張中心を通る方向に沿った平面を含む、請求項８に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、子部品を親部品に取り付けるためのベースの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
親構造にボルト留めされる子部品に関して、不変の関係を維持することは、精密工学者にとって主たる問題である。一般に、異なる断熱化要件を課す状態が２つ存在する、すなわち、動作状態と、出荷／保管状態である。動作中、計測機器のフレームにボルト留めされた距離測定干渉計（ＤＭＩ）は、熱サイクルにもかかわらず、計測機器のフレームに対する位置を一定に保たなければならない。出荷／保管中、ＤＭＩは使用されないが、動作によるよりも数桁大きい環境的偏位を被ることになり、これは、システムの永久的なミスアライメントを生じる可能性がより高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、親構造に対して子部品を断熱化するための方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施態様の１つでは、ベースを設計するための方法の１つには、（１）親部品に対する子部品の第１の膨張中心（ＣＥｃｈｉｌｄ）位置を選択するステップと、（２）子部品をベースに接合するボンド接合部の第２の膨張中心（ＣＥｂｏｎｄ）位置を決定するステップと、（３）ＣＥｃｈｉｌｄが、温度変化によって親部品に対して移動することがほとんどないように、ＣＥｃｈｉｌｄおよびＣＥｂｏｎｄによって決まる、中心線上におけるベースの第３の膨張中心（ＣＥｂａｓｅ）の位置を求めるステップが含まれている。ＣＥｂａｓｅの位置を求めるため、この方法には、さらに、（ａ）温度変化によるＣＥｂｏｎｄからＣＥｃｈｉｌｄまでの子部品の長さ変化を求めるステップと、（ｂ）温度変化によって同じ長さの変化を生じるベース長を求めるステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）から求められる長さだけＣＥｂｏｎｄから離してＣＥｂａｓｅの位置決めを行うステップが含まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１には、本発明の実施態様の１つにおけるアセンブリ１０が例示されている。子部品１３は、ボンド接合部１５によってベース部分１４の上に接合されている。ベース部分１４は、親構造１８の上に子部品１３を取り付けるためのたわみ部分１６（分りやすくするため、１つだけしか符号づけされていない）を備えている。たわみ部分の脚は、子部品１３と親構造１８との間における熱膨張差による剪断力が、たわみ部分の脚と親構造１８との間における静摩擦力よりも小さくなるように、たわみ部分の高さとの関連において接触面が小さく設計されている。
【０００６】
図２には、本発明の実施態様の１つにおけるベース部分１４の設計概念が例示されている。子部品１３の膨張中心（以降「ＣＥｃｈｉｌｄ」という）の位置が選択される。ＣＥｃｈｉｌｄは、温度変化時に、親構造１８に対してほとんど静止したままであることが望ましい子部品１３上のポイントである。
【０００７】
実施態様の１つでは、子部品１３は、距離測定干渉計であり、親構造１８は、計測機器フレームである。干渉計１３には、測定経路の四分の一波長板２３を供えた偏光ビーム・スプリッタ２０が含まれている。一般に、測定ビームは、四分の一波長板２３から出射して、測定されているステージに取り付けられた測定ミラーから反射され、四分の一波長板２３に戻る。ＣＥｃｈｉｌｄは、ステージの正確な距離測定のため、計測機器フレーム１８に対してほとんど静止したままでなければならない、四分の一波長板２３の外側の面に位置するように選択される。実施態様の１つにおいて、典型的な要件の１つは、計測機器フレーム１８に対する四分の一波長板２３の移動が１０ｎｍ／℃未満ということである。
【０００８】
当初、ベース部分１４の膨張中心（以降「ＣＥｂａｓｅ」という）は、ＣＥｃｈｉｌｄに一致する場合、所望の結果をもたらすものと考えられる。図２には、温度変化による計測機器フレーム１８に対するＣＥｃｈｉｌｄ位置の変化を求めるために用いられる単純化された断面図が例示されている。干渉計１３がボンド接合部１５によってベース部分１４に接合されているので、干渉計１３およびベース部分１４の膨張は、図２の軸２８として示されるように、ボンド接合１５の膨張中心（以降「ＣＥｂｏｎｄ」という）に対して求められる。利用される材料次第で、ベース部分１４の熱膨張係数（以降「ＣＴＥｂａｓｅ」という）は、偏光ビーム・スプリッタ２０および四分の一波長板２３の熱膨張係数（以降「ＣＴＥＰＢＳ」および「ＣＴＥＱＷＰ」という）を超えることもあれば、それらを下回ることもあり得る。ＣＥｃｈｉｌｄの位置変化は、次のように計算することが可能である。
【数１】
2005283566.tif 000003
【０００９】
ここで、δＣＥｃｈｉｌｄは、ＣＥｃｈｉｌｄの位置変化であり、ΔＴは、温度変化であり、ｌｂａｓｅは、ＣＥｂｏｎｄとＣＥｃｈｉｌｄによって定められる中心線３０に沿ったＣＥｂｏｎｄからＣＥｂａｓｅまでのベース部分１４の長さであり、ｌＰＢＳは、偏光ビーム・スプリッタ２０の１／２の長さ（すなわち、ＣＥｂｏｎｄから四分の一波長板２３までの偏光ビーム・スプリッタ２０の長さ）であり、ｌＱＷＰは、四分の一波長板２３の長さである。ｌｂａｓｅは、ｌＰＢＳとｌＱＷＰの和に等しいので、方程式（１）は次のように書き直すことが可能である。
【数２】
2005283566.tif 000004
【００１０】
典型的な事例では、方程式（２）のパラメータは、次の通りである。
【００１１】
４１６ステンレス鋼に基づいて  ＣＴＥｂａｓｅ＝９．９×１０−６  １／℃
ＢＫ−７に基づいて  ＣＴＥＰＢＳ＝７．１×１０−６  １／℃
石英に基づいて  ＣＴＥＱＷＰ＝１３．２×１０−６  １／℃
ｌＰＢＳ＝１５．２５×１０−３ｍ
ｌＱＷＰ＝０．７５×１０−３ｍ
典型的な精密フォトリソグラフィ環境パラメータは、次の通りである。
【００１２】
ｄＴ／ｄｔ≦２８×１０−６  ℃／ｓ（０．１℃／ｈｒ）
ｔｐｒｏｃｅｓｓ＝３００ｓ
従って、
ΔＴ＝８．４×１０−３  ℃
従って、ＣＥｃｈｉｌｄの位置変化は０．３４ｎｍになる。従って、δＣＥｃｈｉｌｄは、現在の技術的状況でかろうじて許容できるが、テクノロジ要件は、すぐにこれを超えてしまい、出荷／保管では潜在的にはゼロのδＣＥｃｈｉｌｄが必要とされる可能性があるので、既に、特徴の小さい再設定が必要になっている。
【００１３】
ＣＥｃｈｉｌｄが計測機器フレーム１８に対して実質的に静止したままであることを保証するため、ｌｂａｓｅは、方程式（１）における変数として設定され、δＣＥｃｈｉｌｄは、０に設定されるので、干渉計１３およびベース部分１４は、温度変化を受けると、同じ長さまで膨張することになる。
【数３】
2005283566.tif 000005
【００１４】
上記値の場合、ｌｂａｓｅは、１１．９４×１０−３ｍと算定される。上述の計算は、後述する方法１００におけるステップ１１０（図７）の一部をなす。図３を参照すると、ＣＥｂａｓｅは、中心線３０上においてＣＥｂｏｎｄからｌｂａｓｅだけ離して配置される。ＣＥｂａｓｅの所望の位置は、たわみ部分１６の作用線３１がＣＥｂａｓｅの所望の位置と交差するようにたわみ部分を配置することによって設定可能である。図７のステップ１１２を参照されたい。たわみ部分１６の作用線は、その断面によって形成される。高アスペクト比（例えば、６）の矩形断面を備えたたわみ部分１６の場合、作用線は断面の短軸によって形成される。図３において、ＣＥｂａｓｅとＣＥｃｈｉｌｄが一致しないという点に留意されたい。
【００１５】
実施態様の１つでは、計測機器フレーム１８に、計測機器フレーム１８に対して干渉計１３の初期位置決めを行うためのＢ基準ピン３３および３４、およびＣ基準ピン３６が含まれている。従って、ベース部分１４には、Ｂ基準ピン３３および３４を受けるためのＢ基準特徴３８（例えば、凹面）と、Ｃ基準ピン３６を受けるためのＣ基準特徴４０（例えば、凹面）が含まれている。基準特徴３８および４０は、それらの凹面の方向がＣＥｂａｓｅを通るように配置される。図７のステップ１１４を参照されたい。これによって、ベース部分１４が基準ピン３３、３４、および３６に抗して熱膨張するのが阻止される。これは、温度偏位の大きい出荷／保管の期間中、重要になる。ベースの膨張がピンによって制限されないと、この結果、たわみ部分の脚がスリップし、そのため、システムのアライメントが損なわれることになる。
【００１６】
ベース部分１４は、膨張または収縮差を生じると、たわみ部分１６の先端の回転のため、凸状または凹状になる。一般に、ベース部分１４の表面には湾曲が生じないのが望ましい。図４Ａおよび図４Ｂには、本発明の実施態様の１つにおける、それぞれ、２つの平行なたわみ部分（例えば、単純な線形板バネまたは平行なたわみ板）から構成されるたわみ部分対１６Ａが例示されている。たわみ部分対１６Ａ、ベース部分１４、および親構造１８は、ベース部分１４の表面における湾曲を軽減する４つの阻止機構を形成している。たわみ部分対１６Ａのたわみ部分間において、ベース部分１４に取り付け穴４２が形成されている。取り付け穴４２には、締結具（例えば、小ネジ）が通されて、ベース部分１４が計測機器フレーム１８に固定されている。以降、たわみ部分対およびその対応する小ネジは、「たわみ部分・小ネジ・セット」と総称される。
【００１７】
たわみ部分の長さは、ベース部分１４と親構造１８との熱膨張差によるたわみ部分の曲がりによって生じる、たわみ部分が被る剪断力のために、たわみ部分の脚が親構造１８上においてスリップすることがないように決定される。実施態様の１つでは、たわみ部分の長さは、次のように曲げモデルを利用して計算される。
【数４】
2005283566.tif 000006
【００１８】
ここで、ｌｆ（図４Ａ）は、たわみ部分の長さであり、Ｅｆはヤングの曲げ係数であり、ＣＴＥｂａｓｅはベース部分１４の熱膨張係数であり、ＣＴＥｐａｒｅｎｔは親構造１８の熱膨張係数であり、ΔＴは温度変化であり、ｂおよびｈ（図４Ｂ）はベースおよびたわみ部分断面の高さであり、ｌＢ（図４Ｂ）はＣＥｂａｓｅからたわみ部分の中心までの距離であり、ｆｚｘは曲がりによってたわみ部分が被る剪断力である。図７のステップ１１６を参照されたい。たわみ部分の脚が親構造１８上においてスリップしないようにする最短たわみ部分長ｌｆを求めるため、剪断力ｆｚｘは、たわみ部分の脚と親構造１８との間の静摩擦力に等しくなるように設定される。たわみ部分対の利用および高アスペクト比の断面の利用（例えば、６）によって、たわみ部分が、剪断を生じることなく、純粋に曲がることがほぼ確実になるので、曲げモデルだけを用いて、たわみ部分の長さｌｆが求められる。最低のたわみ部分の高さを求めるため、たわみ部分の距離ｌＢは、最も遠いたわみ部分の距離に設定される。たわみ部分の形状寸法を制約する条件は、次の通りである。
【００１９】
τｚｘ≦τμｓ、これによって、スリップが阻止される（４．１）
σｖｏｎＭｉｓｅｓ＜σＹＣｐａｒｅｎｔ、これによって、親構造の降伏が阻止される（４．２）
σｖｏｎＭｉｓｅｓ＜σＹＣｃｈｉｌｄ、これによって子部品の降伏が阻止される（４．３）
ここで、τｚｘは熱サイクル下におけるたわみ部分の脚の剪断応力であり、τμｓは摩擦を受けるたわみ部分の脚の静剪断応力であり、σｖｏｎＭｉｓｅｓは、熱サイクル下における親接触部に対するたわみ部分のミーゼスの応力であり、σＹＣｐａｒｅｎｔは、親の降伏応力であり、σＹＣｃｈｉｌｄは、子の降伏応力である。図７のステップ１１６を参照されたい。
【００２０】
温度変化に起因する親構造１８に対するＣＥｂａｓｅの移動量を求めるには、バネ力均衡解析が必要になる可能性がある。これは、たわみ部分対１６ＡがＣＥｂａｓｅに関して非対称に配置される可能性があるためである。例えば、たわみ部分対１６Ａは、互いに異なる角度をなすように間隔をあけて配置することもできるし、あるいは、ＣＥｂａｓｅから異なる半径方向距離をあけて配置することも可能である。たわみ部分対１６Ａの非対称配置によって、たわみ部分対１６Ａが非対称性の力を働かせ、このため、ＣＥｂａｓｅが温度と共に移動することになる。
【００２１】
ＣＥｂａｓｅが温度と共に移動するのを阻止するには、たわみ部分対１６Ａによるバネ力によって、ベース部分１４と親構造１８の熱膨張差による熱力の均衡をとらなければならない。ベース部分１４を親構造１８に固定する小ネジによるバネ力も考慮しなければならないという点に留意されたい。従って、３組のバネ（すなわち、３つのたわみ部分・小ネジ・セット）が設けられており、各組毎に、外側たわみ部分および内側たわみ部分と、たわみ部分間の中央に位置する小ネジが含まれている。バネ力の均衡は、本発明の実施態様の１つでは、下記のように求めることが可能である。
【００２２】
たわみ部分の半径方向および接線方向のバネ定数は、次の通りである。
【数５】
2005283566.tif 000007
【００２３】
ここで、ｋｒはたわみ部分の半径方向のバネ定数であり、Ｒｂｈはたわみ部分の断面のアスペクト比であり（すなわち、Ｒｂｈ≡ｂ／ｈ）、ｋｔはたわみ部分の接線方向のバネ定数である。接線方向のバネ定数ｋｔが、半径方向のバネ定数ｋｒのＲｂｈ２倍大きいという点に留意されたい。典型的なアスペクト比は６のため、接線方向の剛性は、一般に、半径方向の剛性の３６倍大きく、従って、たわみ部分の作用線は半径方向に沿って形成される。
【００２４】
小ネジのバネ定数は次の通りである。
【数６】
2005283566.tif 000008
【００２５】
ｋｍｓは小ネジのバネ定数であり、Ｅｍｓは小ネジのヤング係数であり、ｒは小ネジの最短半径であり、ｌｍｓはＣＥｂａｓｅから小ネジまでの距離である。
【００２６】
図５Ａには、本発明の実施態様の１つにおける、たわみ部分１６Ｌおよび１６Ｒによって親構造１８に取り付けられたベース部分１４の一次元の単純なバネ力均衡モデルが例示されている。図５Ａには、温度変化を受けた親構造１８に対するベース部分１４の正味収縮効果が示されている。概念上のピン５２を用いて、親構造１８に対するベース部分１４の移動を抑止することによって、この概念が伝えられる。すなわち、ベース部分１４は、ＣＥｂａｓｅに対して一方の端部において長さδｔｈ，１だけ収縮し、もう一方の端部において長さδｔｈ，２だけ収縮する。これらの長さが変化すると、（１）たわみ部分１６Ｌ（バネ定数がｋ１のバネによって示される）が親構造１８にある力を加え、親構造１８が等しい逆の力Ｆｔｈ，１を生じ、（２）右たわみ部分１６Ｒ（バネ定数がｋ２のバネによって示される）が親構造１８にある力を加え、親構造１８が等しい逆の力Ｆｔｈ，２を生じることになる。
【００２７】
図５Ａには、ＣＥｂａｓｅの位置を拘束していた概念上のピン５２を除去した後、ベース部分１４の収縮に起因する力の不均衡によって生じるベース部分１４の並進が示されている。すなわち、ＣＥｂａｓｅは距離δεだけ移動した。ベース部分１４が並進すると、（１）たわみ部分１６Ｌが親構造１８にある力を加え、親構造１８が等しい逆の力Ｆδε，１を生じ、（２）たわみ部分１６Ｒが親構造１８にある力を加え、親構造１８が等しい逆の力Ｆδε，２を生じることになる。ベース部分１４および親構造１８の均衡がとれると、ベース部分１４の熱収縮／膨張および並進に起因する全ての外力の和がゼロにならなければならない。
【数７】
2005283566.tif 000009
【００２８】
ここで、ΣＦｔｈ（添え字はボールド体およびイタリック体ではない）は、ＣＥｂａｓｅに対する熱収縮／膨張に起因する外力の和であり、ΣＦδは、ベース部分１４の並進に起因する外力の和である。解析モデルは、この形式で作成されるので、δεを計算し、さらに、δεが設計仕様の範囲内になるまで、モデル変数を繰り返し変更することが可能である。
【００２９】
二次元設計モデルの場合、Ｆｔｈは、全てがＣＥｂａｓｅから半径方向に収縮／膨張するので、ＣＥｂａｓｅに対して半径方向である。図５Ｂを参照すると、熱収縮／膨張に起因する３組のたわみ小ネジの半径方向力は次の通りである。
【数８】
2005283566.tif 000010
【００３０】
ここで、Ｆｔｈ，１１ｒは、たわみ部分１１の半径方向力であり、Ｆｔｈ，１２ｒは、たわみ部分１２の半径方向力であり、Ｆｔｈ，１ｍｓは、小ネジ１の力であり、θ１は、他の２組の力に関して、たわみ部分１１および１２等によって形成されるたわみ部分対を通る作用線の角度である。
【００３１】
１つのたわみ部分・小ネジ・セットに関する力についてのみ解説することにする。たわみ部分３１および３２によって形成される１つのたわみ部分・小ネジ・セットと小ネジ３にかかる力は、次の通りである。
【数９】
2005283566.tif 000011
【００３２】
ここで、ΔＣＴＥは、ベース部分１４と親構造１８との間における相対熱膨張係数であり（すなわち、ΔＣＴＥ≡ＣＴＥｂａｓｅ−ＣＴＥｐａｒｅｎｔ）、ΔＴは、温度変化であり、ｌ３１は、ＣＥｂａｓｅからたわみ部分３１の中心までの距離であり、
【数１０】
2005283566.tif 000012
は、たわみ部分３１および３２の半径方向バネ定数であり、Ｒｂｈ，３は、たわみ部分３１および３２のアスペクト比（すなわち、ｂ３対ｈ３）であり、ｌｆ３は、たわみ部分３１および３２のたわみ部分長であり、
【数１１】
2005283566.tif 000013
は、ＣＥｂａｓｅからたわみ部分３２の中心までの距離であり、ｇ３は、たわみ部分３１と３２との間の距離であり、
【数１２】
2005283566.tif 000014
は、小ネジ３のバネ定数であり、
【数１３】
2005283566.tif 000015
は、ＣＥｂａｓｅから小ネジ３の中心までの距離であり、ｌＣＨ３は、クリアランス・ホールの深さである。他のたわみ部分・小ネジ・セットの公式は、対応するパラメータの置換を除けば、同じである。
【００３３】
方程式８の左辺に関して、図５Ｃを参照すると、ベース部分１４の並進に起因するたわみ部分・小ネジ・セットｉの力は、次の通りである。
【数１４】
2005283566.tif 000016
【００３４】
ここで、Ｆδｓ，ｉは、ベース部分１４の並進によって生じるたわみ部分・小ネジ・セットｉの力のベクトルであり、ＦδｓｘおよびＦδｓｙは、力のベクトルＦδｓ，ｉのｘ成分およびｙ成分であり、θｉは、たわみ部分・小ネジ・セットｉを通る作用線の角度であり、ｋｒ，ｉは、たわみ部分・小ネジ・セットｉにおけるたわみ部分の半径方向ばね定数であり、ｋｍｓ，ｉは、たわみ部分・小ネジ・セットｉにおける小ネジのバネ定数である。
【００３５】
展開すると、方程式（１４）は次のようになる。
【数１５】
2005283566.tif 000017
【００３６】
３つのたわみ部分・小ネジ・セットからの全ての力の和は、次のように書くことが可能である。
【数１６】
2005283566.tif 000018
【００３７】
方程式（８）は、次のように書き直すことが可能である。
【数１７】
2005283566.tif 000019
【００３８】
ここで、Ａ＝（ａ１＋ａ２＋ａ３）、Ｂ＝（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３）、および、Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）。
【００３９】
従って、ＣＥｂａｓｅの移動量は次のとおりである。
【数１８】
2005283566.tif 000020
【００４０】
ベース部分１４の設計は、ＣＥｂａｓｅの移動量が許容可能になるまで変更することが可能である。図７のステップ１１８を参照されたい。
【００４１】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅ、および、図６Ｆには、本発明の実施態様の１つによる計測機器フレーム１８上に干渉計１３を取り付けるためのベース１４が例示されている。図６Ｂおよび図６Ｄに示すように、たわみ部分対１６Ａは、その配置に応じて異なる長さにすることが可能である。
【００４２】
図７には、本発明の実施態様の１つによる親構造１８に子部品１３を取り付けるためのベース部分１４の設計方法１００が例示されている。
【００４３】
ステップ１０２では、子部品１３および親構造１８の材料が決定される。子部品１３および親構造１８の材料は特定用途向けである。精密フォトリソグラフィ用途の典型的な材料については、既述のところである。
【００４４】
ステップ１０４では、ベース部分１４の材料が選択される。一般に、ベース部分１４の材料は、その熱膨張係数（ＣＴＥ）が子部品１３または親構造１８の熱膨張係数と一致するように、あるいは、そのＣＴＥが子部品１３のＣＴＥと親構造１８のＣＴＥとの中間値になるように選択される。
【００４５】
ステップ１０６では、子部品１３の膨張中心（ＣＥ）に関する所望の位置が選択される。上述のように、このＣＥは、親構造１８に対してほとんど静止したままであることが望ましい、子部品１３上のポイントである。
【００４６】
ステップ１０８では、ボンド接合部１５のＣＥが求められる。ボンド接合部１５は、対称性であり、従って、このＣＥは、一般にその幾何学中心に位置することになる。ボンド接合部１５が対称性でなければ、有限要素解析または実験的試験を実施して、ボンド接合部１５のＣＥを求めることが可能である。
【００４７】
ステップ１１０では、ベース部品１４のＣＥが求められる。実施態様の１つでは、このＣＥの位置は、ＣＥｃｈｉｌｄおよびＣＥｂｏｎｄによって形成される中心線に沿って、ＣＥｂｏｎｄから距離ｌｂａｓｅだけ離して位置決めされる。上述のように、距離ｌｂａｓｅは方程式（３）を利用して求めることが可能である。
【００４８】
ステップ１１２では、たわみ部分１６またはたわみ部分対１６Ａが、その作用線がＣＥｂａｓｅの所望の位置で交差するように、ベース部分１４上において位置決めされる。
【００４９】
ステップ１１４では、基準特徴３８および４０が、その面の方向がＣＥｂａｓｅを通るように、ベース部分１４上において位置決めされる。
【００５０】
ステップ１１６では、アセンブリ１０の追加パラメータが設定される（または、ステップ１１６を通る後続ループにおいて変更される）。例えば、たわみ部分１６またはたわみ部分対１６Ａのアスペクト比Ｒｂｈおよびたわみ部分長ｌｆが設定される。パラメータが設定されると、設計を検査して、たわみ部分１６またはたわみ部分対１６Ａが温度変化によってスリップしないか、親構造１８と共に、降伏しないか確認される。さらに、１１６を通る後続ループにおいて、ＣＥｃｈｉｌｄの移動量を最小限に抑えるため、ＣＥｂａｓｅの位置を変更することが可能である。
【００５１】
ステップ１１８では、バネ力均衡解析を実施して、ベース部分１４の現設計における温度によるＣＥｂａｓｅの移動量が求められる。上述のように、たわみ部分１６またはたわみ部分対１６Ａが、ＣＥｂａｓｅに関して非対称に配置される場合には、バネ力均衡が必要になる可能性がある。
【００５２】
ステップ１２０では、親構造１８に対するＣＥｂａｓｅの移動量が、所望の許容差と比較される。その移動量が許容差未満の場合、ステップ１２０にステップ１２２が後続する。そうでなければ、ステップ１２０にステップ１１６が後続し、アスペクト比Ｒｂｈ、たわみ部分長ｌｆ、および、ＣＥｂａｓｅの位置といったパラメータを調整して、親構造１８に対するＣＥｂａｓｅの移動が抑えられる。
【００５３】
ステップ１２２では、数値解析を実施して、ベース部分１４の現設計における温度によるＣＥｃｈｉｌｄの移動量が求められる。実施態様の１つでは、ベース部分１４の現設計に対して有限要素解析が実施される。
【００５４】
ステップ１２４では、親構造１８に対するＣＥｃｈｉｌｄの移動量が、所望の許容差と比較される。その移動量が許容差未満の場合、ステップ１２４にステップ１２６が後続し、方法１００が終了する。そうでなければ、ステップ１２４にステップ１１６が後続し、アスペクト比Ｒｂｈ、たわみ部分長ｌｆ、および、ＣＥｂａｓｅの位置といったパラメータを調整して、親構造１８に対するＣＥｂａｓｅの移動が抑えられる。
【００５５】
開示の実施態様の特徴に関する他のさまざまな改変および組み合わせは、本発明の範囲内である。計測機器フレームに距離測定干渉計を取り付けるためのベースの設計の例について解説したが、一般的な設計プロセスを用いて、任意の親構造に任意の子部品を取り付けるためのベースを設計することも可能である。さらに、ＣＥｂａｓｅの位置は、グルーブ接合領域のボールのような、ベース部分と親構造との間のたわみ部分以外の、他の接合領域特徴にも適用可能である。付属の請求項によって数多くの実施態様が網羅される。
【００５６】
異なる図における同じ参照番号の使用は、同様または同じ要素を表わしている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施態様の１つにおける子部品、ベース部分、および、親構造のアセンブリを例示した図。
【図２】本発明の実施態様の１つにおける、子部品の膨張中心が親構造に対してほとんど静止したままであるようにする、ベース部分の膨張中心の設定に関する概念を例示した図。
【図３】本発明の実施態様の１つにおける、子部品の膨張中心が親構造に対してほとんど静止したままであるようにする、ベース部分の膨張中心の設定に関する改良された概念を例示した図
【図４Ａ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分のたわみ部分を例示した図。
【図４Ｂ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分のたわみ部分を例示した図。
【図５Ａ】本発明の実施態様の１つにおける、たわみ部分の配置が非対称の場合のベース部分のバネ力均衡解析を例示した図。
【図５Ｂ】本発明の実施態様の１つにおける、たわみ部分の配置が非対称の場合のベース部分のバネ力均衡解析を例示した図。
【図５Ｃ】本発明の実施態様の１つにおける、たわみ部分の配置が非対称の場合のベース部分のバネ力均衡解析を例示した図。
【図６Ａ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分の上部に接合された子部品の概略図。
【図６Ｂ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分の上部に接合された子部品の概略図。
【図６Ｃ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分の上部に接合された子部品の概略図。
【図６Ｄ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分の上部に接合された子部品の概略図。
【図６Ｅ】本発明の実施態様の１つにおけるベース部分の上部に接合された子部品の概略図。
【図７】本発明の実施態様の１つにおける、子部品の膨張中心が親構造に対してほとんど静止したままであるようにする、ベース部分の設計プロセスに関するフローチャート。
【図１】
2005283566.tif 000021
【図２】
2005283566.tif 000022
【図３】
2005283566.tif 000023
【図４Ａ】
2005283566.tif 000024
【図４Ｂ】
2005283566.tif 000025
【図５Ａ】
2005283566.tif 000026
【図５Ｂ】
2005283566.tif 000027
【図５Ｃ】
2005283566.tif 000028
【図６Ａ】
2005283566.tif 000029
【図６Ｂ】
2005283566.tif 000030
【図６Ｃ】
2005283566.tif 000031
【図６Ｄ】
2005283566.tif 000032
【図６Ｅ】
2005283566.tif 000033
【図７】
2005283566.tif 000034