(57)【要約】【課題】除振台の性能評価試験を容易に行うことができる除振台評価装置を提供する。【解決手段】除振台１を模擬した支持台１０に対し、コイルばね１３の収縮による付勢力によって精密機器本体の自重相当の静荷重を負荷する。テーブル２１上には、精密機器本体の質量相当のダミーウエイト２０を水平方向に移動可能に搭載する。ダミーウエイト２０と支持台１０を、連結棒２３，２６，２９および方向変換装置３０を介して連結する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
精密機器本体が搭載される除振台の性能を評価する除振台評価装置であって、
前記除振台もしくはこれを模擬した模擬台に、前記精密機器本体の慣性力を除いた、前記精密機器本体の自重相当の試験力を負荷する第１の負荷手段と、
前記除振台もしくは模擬台に、前記精密機器本体の慣性力相当の試験力を負荷する第２の負荷手段とを備えることを特徴とする除振台評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の除振台評価装置において、
前記第２の負荷手段は、
前記精密機器本体に対応した質量を有するウエイト本体と、
前記ウエイト本体を水平方向に移動可能に支持するウエイト支持手段と、
前記除振台もしくは模擬台の上下方向の変位を水平方向の変位に変換して前記ウエイト本体に伝達する変位伝達手段とを有することを特徴とする除振台評価装置。
【請求項３】
請求項２に記載の除振台評価装置において、
前記変位伝達手段は、
前記除振台もしくは模擬台と一体に上下動する第１の連結部材と、
前記ウエイト本体と一体に水平移動する第２の連結部材とを有し、
前記第１の連結部の先端部および第２の連結部の先端部にはそれぞれ傾斜面が設けられ、第１の連結部と第２の連結部とは、これら傾斜面を介して互いに相対移動可能に支持されていることを特徴とする除振台評価装置。
【請求項４】
請求項３に記載の除振台評価装置において、
前記第１の連結部材と第２の連結部材の少なくとも一方には、弾性変形により第１の連結部材と第２の連結部材の相対位置のずれを吸収するずれ吸収部が設けられていることを特徴とする除振台評価装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の除振台評価装置において、
前記第１の負荷手段は、前記除振台に付勢力を付与するばね部材であり、
前記ばね部材の収縮量を調整可能な調整手段を有することを特徴とする除振台評価装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の除振台評価装置において、
前記ウエイト本体は、水平方向に少なくとも２分割され、各分割ウエイトは、連結部材を介して互いに連結されていることを特徴とする除振台評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除振台の性能評価試験を行う除振台評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造装置や液晶露光装置などの精密機器は、設置床から精密機器への振動の伝達を抑制するために除振装置を介した台（除振台）上に搭載される。除振装置としては、空気ばねやゴムを用いたもの、電磁アクチュエータを用いたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の除振台の性能評価試験を行う場合、例えば除振台に精密機器本体の自重相当の荷重を負荷した状態で、床振動を与えて除振台の振動レベルを測定する。しかしながら、液晶露光装置には例えば重量が１００ｔを超える大型のものがあり、これに対応した大荷重を除振台に負荷して性能評価試験を行うことは容易でない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、精密機器本体が搭載される除振台の性能を評価する除振台評価装置であって、除振台もしくはこれを模擬した模擬台に、精密機器本体の慣性力を除いた、精密機器本体の自重相当の試験力を負荷する第１の負荷手段と、除振台もしくは模擬台に、精密機器本体の慣性力相当の試験力を負荷する第２の負荷手段とを備えることを特徴とする。
精密機器本体に対応した質量を有するウエイト本体と、ウエイト本体を水平方向に移動可能に支持するウエイト支持手段と、除振台もしくは模擬台の上下方向の変位を水平方向の変位に変換してウエイト本体に伝達する変位伝達手段とにより第２の負荷手段を構成することもできる。
変位伝達手段を、除振台もしくは模擬台と一体に上下動する第１の連結部材と、ウエイト本体と一体に水平移動する第２の連結部材とにより構成し、第１の連結部の先端部および第２の連結部の先端部にそれぞれ傾斜面を設け、第１の連結部と第２の連結部とを、これら傾斜面を介して互いに相対移動可能に支持することもできる。
第１の連結部材と第２の連結部材の少なくとも一方に、弾性変形により第１の連結部材と第２の連結部材の相対位置のずれを吸収するずれ吸収部を設けることが好ましい。
除振台に付勢力を付与するばね部材により第１の負荷手段を構成し、ばね部材の収縮量を調整可能な調整手段を設けるようにしてもよい。
ウエイト本体を水平方向に少なくとも２分割し、各分割ウエイトを、連結部材を介して互いに連結することもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大型の精密機器を搭載する除振台についても、除振台の性能評価試験を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図６を参照して本発明による除振台評価装置の実施の形態について説明する。
図１は、例えば第１０世代に対応した１００ｔ〜２００ｔクラスの大型の液晶露光装置が搭載される除振台１の概略構成を示す斜視図である。除振台１は、クリーンルーム内の床面２に設置される台である。なお、図１には、除振台１にＸＹステージ３を搭載した例を示している。
【０００８】
除振台１は除振装置４を介して床面２から支持されている。除振装置４は、主にバネとダンパによって構成され、バネの緩衝作用によって床振動が液晶露光装置本体に直接伝達するのを防ぎ、ダンパの減衰作用によって振動エネルギーを時間の経過とともに減少させる。除振装置４は除振台１の四方角部にそれぞれ設けられる。液晶露光装置本体の重量をＷ０（例えば１００ｔ）とすると、各除振装置４にはその１／４倍程度の荷重Ｗ１（２５ｔ）が作用する。
【０００９】
このような除振台１の性能評価を行う場合には、除振台１に液晶露光装置本体の自重相当の荷重を負荷した状態で床面２に振動を与え、装置本体の振動レベルを測定する。この場合、除振台１に装置本体の自重相当のダミーウエイトを搭載すれば、除振台１の性能評価が可能である。しかし、装置本体が大型化すると、ダミーウエイトも大型化するため、性能評価試験は容易でない。そこで、本実施の形態では、以下のように除振台１の評価装置を構成し、性能評価試験を行う。
【００１０】
図２は、本実施の形態に係る除振台評価装置の全体構成を概略的に示す図である。ここでは、図１の除振装置４の１つを取り出し、この除振装置４上に、図１の除振台１に対応した支持台１０を搭載している。除振装置４は、バネ要素とダンパ要素を有する空気バネ（ベローズ）により構成される。金属コイルスプリングや電動アクチュエータによって除振装置４を構成することもできる。
【００１１】
除振装置４の周囲は、底板１１ａと上板１１ｂと側板１１ｃとをボルト結合してなる負荷枠１１に囲まれている。底板１１ａと上板１１ｂの間には、支持台１０を貫通して一対の支柱１２が立設され、支持台１０は支柱１２に沿って昇降可能となっている。支持台１０の上方には一対のコイルばね１３が立設され、コイルばね１３の内部を支柱１２が貫通している。コイルばね１３は、上板１１ｂと支持台１０の間に収縮した状態で介装され、コイルばね１３の付勢力が支持台１０に上方からの押し付け力として作用している。
【００１２】
側板１１の上端部と上板１１ｂの間にはスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４の厚さを調整することで、上板１１ｂと支持台１０の距離が変化し、支持台１０に作用するコイルばね１３の付勢力が調整可能である。ここで、単一の除振装置４には、上述したように装置本体の自重の１／４倍程度の荷重Ｗ１（例えば２５ｔ）が作用するため、支持台１０にもこの荷重Ｗ１相当の付勢力が作用するようにスペーサ１４の厚さが調整されている。
【００１３】
ところで、図１の除振台１に装置本体を搭載した場合、除振台１には、装置本体の自重による静的な負荷（静荷重）だけでなく、除振台１の振動に伴い慣性力が作用する。ところが、図２のコイルばね１３だけでは、支持台１０に装置本体の自重に対応した静荷重を付与できても、慣性力までは付与できない。そこで、本実施の形態では以下のようにダミーウエイト２０を用いて、ばね１３の付勢力とは別に支持台１に慣性力を付与する。
【００１４】
図３（ａ）は、ダミーウエイト２０の側面図であり、図３（ｂ）は正面図である。ダミーウエイト２０は上記Ｗ１相当の質量を有するウエイトであり、負荷枠１１の側方に設置したテーブル２１上に、水平方向にスライド可能に搭載されている。テーブル２１の上面には凸部２１ａが設けられ、この凸部２１ａに対応してウエイト２０の下面に凹部２０ａが設けられ、ガイド２２を介して凸部２１ａに凹部２０ａが嵌合している。ガイド２２は、例えば空気や磁気を用いた非接触式のものが用いられ、ダミーウエイト２０のスライド時の摩擦抵抗は小さい。
【００１５】
ダミーウエイト２０の負荷枠側の側端面には、連結棒２３の一端部が固設されている。連結棒２３は水平方向に延設され、その途中には一対の板ばね２４，２５が設けられている。板ばね２４は、延直面内において上下方向に弾性変形可能であり、板ばね２５は、延直面内において水平方向に弾性変形可能である。
【００１６】
図２に示すように連結棒２３の他端のフランジ部には、連結棒２６の一端のフランジ部が連結されている。連結棒２６は、ガイド２７を介して水平方向（ＡＢ方向）にスライド可能に支持されている。連結棒２６は筐体３１の側壁を貫通し、その他端部にはくさび部品３２が設けられ、筐体内にくさび部品３２が収容されている。筐体３１は、ガイド２８を介して上下方向（ＣＤ方向）にスライド可能に支持されている。
【００１７】
くさび部品３２の上面には、テーブル２１側から負荷枠１１側へ向けて下り勾配の傾斜面（例えば水平線に対して４５度下側の傾斜面）が形成され、この傾斜面に対向して筐体３１の内面に傾斜面が形成されている。筐体３１とくさび部品３２の各傾斜面の間にはガイド３３が設けられ、ガイド３３を介して筐体３１内をくさび部品３２がスライド可能となっている。なお、筐体３１とくさび部品３２とガイド３３は、水平方向から上下方向、および上下方向から水平方向へと力の伝達される向きを変換する方向変換装置３０を構成している。筐体３１の底面と支持台１０の上面は、上板１１ｂを貫通して鉛直方向に立設された連結棒２９により連結されている。
【００１８】
以上の除振台評価装置の組立手順について説明する。
（１）まず、負荷枠１１の内側に除振装置４をセットし、その上方に支柱１２に沿って支持台１０を搭載し、さらに支持台１０の上方に支柱１２に沿ってコイルばね１３を搭載する。
（２）次に、側板１１ｃの上方に所定厚さのスペーサ１４を介装し、上板１１ｂを側板１１ｃにボルトで締結する。これによりコイルばね１３が縮退し、支持台１０にＷ１相当の荷重が負荷される。
（３）さらに支持台１０と筐体３１を連結棒２９で連結し、筐体内のくさび部品３２からテーブル２１に向けて水平方向に連結棒２６を突設する。
【００１９】
（４）テーブル２１上にダミーウエイト２０を搭載し、ダミーウエイト２０を水平方向にスライドさせて連結棒２３と連結棒２６を互いにボルトで締結する。これにより連結棒２３，２６，２９を介してダミーウエイト２０が支持台１０に連結される。この際、連結棒２３，２６の相対位置に多少のずれ（数ミクロン程度のずれ）があっても、板ばね２４，２５の弾性変形によりそのずれを吸収できる。ダミーウエイト２０はガイド２２を介してテーブル上に支持されるため、連結棒２３，２６を連結する際のダミーウエイト２０の水平移動は容易である。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る除振台評価装置の主要な動作について説明する。
除振台１の性能評価試験を行う場合には、予め加振部である床面２と、振動評価部である支持台１０に加速度センサを取り付ける。この状態で、床面２に振動Ｆ０を与える。これにより床面２の振動Ｆ０が除振装置４により緩衝および減衰されながら支持台１に伝達され、支持台１が上下動する。
【００２１】
このとき支持台１０には、コイルばね１３により常時、装置本体の自重相当の静荷重が試験力として作用している。振動Ｆ０により支持台１０が下方（図２のＣ方向）に移動すると、くさび部品３３が筐体内の斜面に沿ってスライドし、ダミーウエイト２０が図のＡ方向に水平移動する。反対に、支持台１０が上方（図２のＤ方向）に移動すると、ダミーウエイト２０が図のＢ方向にスライド移動する。
【００２２】
このようにダミーウエイト２０は支持台１０の動きに追従して水平方向のみに移動する。このため、ダミーウエイト２０の自重は支持台１０には作用せず、ダミーウエイト２０は支持台１０に慣性力のみを付与する。すなわち、支持台１０にはコイルばね１３により装置本体の自重相当の静荷重が作用するとともに、ダミーウエイト２０により装置本体の質量に対応した慣性力がそれぞれ作用する。これにより除振台１に実際にかかる負荷と同等の試験力を、支持台１０に対して付与することができ、良好な性能評価試験を行うことができる。
【００２３】
このときのダミーウエイト２０の水平方向の移動量は、くさび部３２と筐体３１の斜面の傾きを変更することで調整でき、これにより慣性力の大きさを調整できる。すなわち傾きが急になると、ダミーウエイト２０の水平移動量は小さくなり、慣性力も小さくなる。傾きが緩やかになると、ダミーウエイト２０の水平移動量は大きくなり、慣性力も大きくなる。
【００２４】
なお、振動Ｆ０により支持台１０が上下動すると、ばね１３の収縮量が変化して支持台１０に作用する付勢力が変動するが、支持台１０の上下移動量は微小であるため、問題はない。支持台１０の上下移動量が大きい場合には、ばね１３の収縮量を大きくすれば、付勢力の変動を小さく抑えることができる。
【００２５】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）除振台１に搭載する装置本体の自重に対応した付勢力をコイルばね１３により支持台１０に負荷するとともに、装置本体の質量相当のダミーウエイト２０をテーブル２１上に搭載し、連結棒２３，２６，２９を介して支持台１０に連結するようにした。すなわち、装置本体の自重相当の静荷重と慣性力とを別々の機構によってそれぞれ支持台１０に付与するようにした。これにより、例えば図５に示すように支持台１０に大重量のダミーウエイト２００を搭載して試験を行う必要がなく、除振台１の性能評価試験を容易に行うことができる。なお、ダミーウエイト２００の代わりに図６に示すように電動アクチュエータ２０１と支持台１０に取り付けた加速度センサを用いれば、一定の推力を電動アクチュエータ２０１への指令とすることで自重の影響を表すことができ、また検出された加速度信号に比例する推力を指令とすることで慣性力も表すことができるので、ダミーウエイト２００と同様に除振台１の性能評価試験を行うことができる。しかし、電動アクチュエータ２０１の推力には限度があるため、大質量の装置本体に対応した試験力を支持台１０に負荷することは困難である。この点、本実施の形態では、大質量の装置本体に対応した試験力の負荷も容易である。
【００２６】
（２）ダミーウエイト２０を用いて試験を行うので、精密機器本体の開発・設計段階での試験が可能である。
（３）スペーサ１４の厚みを変更することにより、コイルばね１３の収縮量を調整可能としたので、支持台１０に作用する自重相当の付勢力を容易に変更することができ、異なる自重の精密機器を除振台１に搭載する場合にも、同一の装置を用いて性能評価試験を容易に行うことがでできる。
（４）ダミーウエイト２０をテーブル２１上に水平方向に移動可能に支持するので、支持台１０にはダミーウエイト２０の自重が作用せず、慣性力のみを容易に付与できる。ダミーウエイト２０を上下動可能に支持する必要がないため、ダミーウエイト２０の支持も容易である。
【００２７】
（５）上下方向の連結棒２９の移動を水平方向の連結棒２６の移動へと変換する方向変換装置３０を介して支持台１０とダミーウエイト２０を連結するので、ダミーウエイト２０の動きを支持台１０の動きに追従させることができ、慣性力を精度よく付与できる。
（６）筐体３１内の傾斜面とヒンジ部３２の傾斜面を介して、連結棒２９と連結棒２６を相対的にスライド可能に連結するので、傾斜面の傾きを変更することで、慣性力の大きさを容易に変更できる。このため装置本体の質量よりも軽いダミーウエイト２０を用いることができる。
（７）連結棒２３の途中に板ばね２４，２５を設けるので、板ばね２４，２５の弾性変形により連結棒２３と連結棒２６の相対的な位置ずれを吸収することができ、連結棒２３，２６の連結が容易である。
（８）支柱１２に沿って支持台１０を上下動可能としたので、支持台１０の傾きを防止でき、単一の除振装置４を用いた場合にも性能評価試験を良好に行うことができる。
【００２８】
上記実施の形態では、テーブル２１上に単一のダミーウエイト２０を設けたが、ダミーウエイト２０を分割して設けてもよい。その一例を図４に示す。図４では、並設されたテーブル２１上にそれぞれダミーウエイト２０Ａ，２０Ｂが搭載され、ダミーウエイト同士は連結棒４１，４２により一体に連結されている。このようにダミーウエイト２０を複数設けることで、ダミーウエイト２０が大型化することを防止でき、性能評価試験が容易である。この場合、連結棒４２の途中に延直面内で弾性変形可能な板ばね２４，２５（図３）を設ければ、連結棒４１，４２の連結も容易である。なお、ダミーウエイト２０の数は２つに限らず、３つ以上でもよい。同一のテーブル２１に複数のダミーウエイト２０を搭載してもよい。
【００２９】
上記実施の形態では、除振台１を模擬した支持台１０を試験に用いたが、模擬台の形状はいかなるものでもよい。除振台１の形状も図１に示したものに限らず、除振台１に対して直接、装置本体の自重相当の試験力と慣性力を負荷してもよい。コイルばね１３により支持台１０に静荷重を負荷するようにしたが、装置本体の慣性力を除いた自重相当の試験力を負荷するのであれば、第１の負荷手段はこれに限らない。ダミーウエイト２０を水平方向に移動可能に設けて慣性力を負荷するようにしたが、装置本体の慣性力相当の試験力を負荷するのであれば、第２の負荷手段はこれに限らない。
【００３０】
ウエイト本体としてのダミーウエイト２０の形状はいかなるものでもよい。ダミーウエイト２０を水平方向に移動可能に支持するのであれば、ウエイト支持手段としてのテーブル２１の構成も上述したものに限らない。方向変換装置３０により上下方向の変位を水平方向の変位に変換して伝達するようにしたが、変位伝達手段もこれに限らない。すなわち支持台１０と一体に上下動する連結棒２９（第１の連結部材）およびダミーウエイト２０と一体に移動する連結棒２３，２６（第２の連結棒）の先端にそれぞれ傾斜面を設け、傾斜面を介して連結棒２６，２９を互いに相対移動可能としたが、他の変位伝達手段を用いることもできる。
【００３１】
連結棒２３に板ばね２４，２５を設けて連結棒２３，２６の位置ずれを吸収するようにしたが、連結棒２３ではなく、連結棒２６，２９に板ばねを設けてもよく、複数の連結棒に板ばね２４，２５を設けてもよい。板ばね２４，２５以外の他の弾性変形可能なずれ吸収部を設けてもよい。スペーサ１４の厚さを調整することで、コイルばね１３の収縮量を調整するようにしたが、調整手段はこれに限らない。以上では、液晶露光装置を搭載する除振台１に適用する例を説明したが、他の精密機器本体を搭載する除振台にも本発明を同様に適用できる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の除振台評価装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】除振台の概略構成を示す斜視図。
【図２】本実施の形態に係る除振台評価装置の全体構成を示す図。
【図３】（ａ）は図２のダミーウエイトの構成を示す側面図、（ｂ）は正面図。
【図４】図３の変形例を示す図。
【図５】図２，４の除振台評価装置の比較例を示す図。
【図６】図２，４の除振台評価装置の別の比較例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１  除振台
１０  支持台
１３  コイルばね
１４  スペーサ
２０，２０Ａ，２０Ｂ  ダミーウエイト
２１  テーブル
２３，２６，２９  連結棒
２４，２５  板ばね
３０  方向変換装置
３１  筐体
３２  くさび部品
【図１】
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【図２】
2009162707.tif 000004
【図３】
2009162707.tif 000005
【図４】
2009162707.tif 000006
【図５】
2009162707.tif 000007
【図６】
2009162707.tif 000008