JP2001221230A - 静圧軸受装置 - Google Patents
静圧軸受装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
- F16C32/0618—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings via porous material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高剛性を持ちながら、高負荷容量および低消
費流量を持つ省エネルギタイプの静圧軸受装置を提供す
る。 【解決手段】 受圧部材１のガイド面１ａと軸受本体２
との間の軸受すきまｈに多孔質材料４からなる多孔質絞
りを通して高圧流体を噴出する噴出手段を有し、かつ軸
受本体２の軸受面２ａにおける多孔質材料４によって囲
まれた範囲内に非通気性の軸受面領域２ａを持ち、多孔
質材料４の外周に所定幅ｂの非通気性ランド部５を有
し、多孔質材料４が軸受本体２の外形寸法の０．１〜
０．３倍の幅ｔおよび３〜６ｍｍの厚さｈzを有し、か
つランド部５の所定幅ｂが２ｍｍ以下である。
費流量を持つ省エネルギタイプの静圧軸受装置を提供す
る。 【解決手段】 受圧部材１のガイド面１ａと軸受本体２
との間の軸受すきまｈに多孔質材料４からなる多孔質絞
りを通して高圧流体を噴出する噴出手段を有し、かつ軸
受本体２の軸受面２ａにおける多孔質材料４によって囲
まれた範囲内に非通気性の軸受面領域２ａを持ち、多孔
質材料４の外周に所定幅ｂの非通気性ランド部５を有
し、多孔質材料４が軸受本体２の外形寸法の０．１〜
０．３倍の幅ｔおよび３〜６ｍｍの厚さｈzを有し、か
つランド部５の所定幅ｂが２ｍｍ以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置の
ＸＹステージや、精密工作機械および精密測定器等の位
置決め要素として用いられる静圧軸受装置に関するもの
である。
ＸＹステージや、精密工作機械および精密測定器等の位
置決め要素として用いられる静圧軸受装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体露光装置のＸＹステージや、精密
工作機械および精密測定器等は極めて高い位置決め精度
を必要とすることから可動部分を非接触で支持あるいは
ガイドができ、かつ運動精度の高い静圧気体軸受がよく
用いられる。
工作機械および精密測定器等は極めて高い位置決め精度
を必要とすることから可動部分を非接触で支持あるいは
ガイドができ、かつ運動精度の高い静圧気体軸受がよく
用いられる。
【０００３】静圧軸受装置は一対の物体からなるすきま
内に絞りを通して加圧流体を噴出することによってすき
ま内に静圧を生じさせると同時に剛性を持たせ、可動体
と負荷を支える。よく用いられる絞りには、オリフィス
絞り、表面絞り、多孔質絞り等がある。中でも多孔質絞
りを有する多孔質静圧軸受装置は他の静圧軸受装置に比
べ少ない流量で高負荷容量、高剛性が得られることから
上記の分野で広く用いられている。
内に絞りを通して加圧流体を噴出することによってすき
ま内に静圧を生じさせると同時に剛性を持たせ、可動体
と負荷を支える。よく用いられる絞りには、オリフィス
絞り、表面絞り、多孔質絞り等がある。中でも多孔質絞
りを有する多孔質静圧軸受装置は他の静圧軸受装置に比
べ少ない流量で高負荷容量、高剛性が得られることから
上記の分野で広く用いられている。
【０００４】本発明と似た構造を持つ従来例に関する文
献には、高安定性を目的とする静圧軸受装置を開示した
特開平１０−１０３３５４号公報と、静剛性の向上を目
的とする静圧軸受装置を開示した特開平１０−１６９６
５４号公報とがある。特開平１０−１０３３５４号公報
に開示の発明では、図４（ｂ）に示すような静圧軸受装
置２０は、給気口２３から供給される高圧空気を多孔質
体２４の表面から噴出させることによって、受圧部材２
１に対する間隙ｈを保持する。この従来例に係る静圧軸
受装置は、多孔質体２４の露出面積Ｓpと軸受面２５の
全面積Ｓbの比Ｓ p／Ｓb＝０．０５〜０．３、多孔質体
２４の幅を１〜１０ｍｍ、多孔質体２４の外周とボディ
２２外周との間にある非通気性のランド部２６の幅ｂを
ボディ２２の外形寸法ＬxまたはＬyの２０％以下に制限
することによって高安定性を有する軸受２０を実現でき
るとしている。また特開平１０−１６９６５４号公報に
開示の発明は、図４（ａ）に示すような軸受１９に対し
て多孔質体２４の軸受面２５の外周にランド部を設け
ず、もしくは生産性向上の目的で幅ｂが２ｍｍ以下のラ
ンド部２６を設ける（図４（ｂ）および（ｃ）参照）こ
とにより、軸受外周で理想的な圧力分布に近い急激な圧
力勾配を実現している。
献には、高安定性を目的とする静圧軸受装置を開示した
特開平１０−１０３３５４号公報と、静剛性の向上を目
的とする静圧軸受装置を開示した特開平１０−１６９６
５４号公報とがある。特開平１０−１０３３５４号公報
に開示の発明では、図４（ｂ）に示すような静圧軸受装
置２０は、給気口２３から供給される高圧空気を多孔質
体２４の表面から噴出させることによって、受圧部材２
１に対する間隙ｈを保持する。この従来例に係る静圧軸
受装置は、多孔質体２４の露出面積Ｓpと軸受面２５の
全面積Ｓbの比Ｓ p／Ｓb＝０．０５〜０．３、多孔質体
２４の幅を１〜１０ｍｍ、多孔質体２４の外周とボディ
２２外周との間にある非通気性のランド部２６の幅ｂを
ボディ２２の外形寸法ＬxまたはＬyの２０％以下に制限
することによって高安定性を有する軸受２０を実現でき
るとしている。また特開平１０−１６９６５４号公報に
開示の発明は、図４（ａ）に示すような軸受１９に対し
て多孔質体２４の軸受面２５の外周にランド部を設け
ず、もしくは生産性向上の目的で幅ｂが２ｍｍ以下のラ
ンド部２６を設ける（図４（ｂ）および（ｃ）参照）こ
とにより、軸受外周で理想的な圧力分布に近い急激な圧
力勾配を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は軸受の安定性と剛性を重視した構造であり、負荷
容量の向上および消費流量の低減に関する工夫はされて
いない。本発明はこれらの問題に鑑み、高剛性を持ちな
がら、高負荷容量および低消費流量を持つ省エネルギタ
イプの静圧軸受装置を提供することを目的とする。
来例は軸受の安定性と剛性を重視した構造であり、負荷
容量の向上および消費流量の低減に関する工夫はされて
いない。本発明はこれらの問題に鑑み、高剛性を持ちな
がら、高負荷容量および低消費流量を持つ省エネルギタ
イプの静圧軸受装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ガイド面と軸受本体との間のすきまに多
孔質材料からなる多孔質絞りを通して高圧流体を噴出す
る噴出手段を有し、かつ前記軸受本体の軸受面における
前記多孔質材料によって囲まれた範囲内に非通気性の軸
受面領域を持ち、前記多孔質材料の外周に所定幅ｂの非
通気性ランド部を有する静圧軸受装置において、前記多
孔質材料が前記軸受本体の外形寸法の０．１〜０．３倍
の幅ｔおよび０．０１〜０．３倍の厚さｈzを有してお
り、かつ前記ランド部の所定幅ｂが外形寸法の０．０１
〜０．３倍であることを特徴とする静圧軸受装置を提供
するものである。
に、本発明は、ガイド面と軸受本体との間のすきまに多
孔質材料からなる多孔質絞りを通して高圧流体を噴出す
る噴出手段を有し、かつ前記軸受本体の軸受面における
前記多孔質材料によって囲まれた範囲内に非通気性の軸
受面領域を持ち、前記多孔質材料の外周に所定幅ｂの非
通気性ランド部を有する静圧軸受装置において、前記多
孔質材料が前記軸受本体の外形寸法の０．１〜０．３倍
の幅ｔおよび０．０１〜０．３倍の厚さｈzを有してお
り、かつ前記ランド部の所定幅ｂが外形寸法の０．０１
〜０．３倍であることを特徴とする静圧軸受装置を提供
するものである。
【０００７】
【本発明の実施の形態および作用】本発明は、ガイド面
１ａと軸受本体２の間のすきまｈに多孔質材料４からな
る多孔質絞りを通して高圧気体を噴出する手段を有し、
かつ軸受面における多孔質材料４で囲まれた範囲内に非
通気性の軸受面領域２ａを持ち、多孔質材料４の外周に
幅ｔの非通気性ランド部５を有する多孔質静圧気体軸受
において、軸受外形寸法の０．１〜０．３倍の多孔質材
料幅ｔおよび０．０１〜０．３倍の多孔質材料厚さ、
０．０１〜０．３倍のランド部５の所定幅ｂを有するこ
とを特徴としてもよい。
１ａと軸受本体２の間のすきまｈに多孔質材料４からな
る多孔質絞りを通して高圧気体を噴出する手段を有し、
かつ軸受面における多孔質材料４で囲まれた範囲内に非
通気性の軸受面領域２ａを持ち、多孔質材料４の外周に
幅ｔの非通気性ランド部５を有する多孔質静圧気体軸受
において、軸受外形寸法の０．１〜０．３倍の多孔質材
料幅ｔおよび０．０１〜０．３倍の多孔質材料厚さ、
０．０１〜０．３倍のランド部５の所定幅ｂを有するこ
とを特徴としてもよい。
【０００８】本発明は、静圧軸受の多孔質材料としてセ
ラミックス、カーボン、焼結金属等の材料を用いること
とし、形状はリングまたは矩形枠状のものが望ましい。
ラミックス、カーボン、焼結金属等の材料を用いること
とし、形状はリングまたは矩形枠状のものが望ましい。
【０００９】また、不図示の圧縮気体の供給源から軸受
本体２の給気口３に２９４．２〜５８８．８ｋＰａ（３
〜６ｋｇｆ／ｃｍ2）の高圧気体を供給することが望ま
しい。上記の手段により、高負荷容量、高剛性および低
消費流量の静圧気体軸受の装置が実現可能である。
本体２の給気口３に２９４．２〜５８８．８ｋＰａ（３
〜６ｋｇｆ／ｃｍ2）の高圧気体を供給することが望ま
しい。上記の手段により、高負荷容量、高剛性および低
消費流量の静圧気体軸受の装置が実現可能である。
【００１０】
【実施例】（第１の実施例）本発明の第１の実施例につ
いて、静圧気体軸受装置を例として、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る
静圧軸受装置の要部を示し、図１（ａ）が断面図、図１
（ｂ）が底面図である。この静圧軸受装置は、受圧部材
１の平坦なガイド面１ａに対し軸受すきまｈを保持して
いる軸受本体２を備え、給気口３を設けてある軸受本体
２の反対側に円形リング状の多孔質材料４を組み込んで
形成した多孔質絞りを有している。
いて、静圧気体軸受装置を例として、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る
静圧軸受装置の要部を示し、図１（ａ）が断面図、図１
（ｂ）が底面図である。この静圧軸受装置は、受圧部材
１の平坦なガイド面１ａに対し軸受すきまｈを保持して
いる軸受本体２を備え、給気口３を設けてある軸受本体
２の反対側に円形リング状の多孔質材料４を組み込んで
形成した多孔質絞りを有している。
【００１１】多孔質材料４に囲まれた範囲内の非通気性
軸受面領域２ａおよび多孔質材料４の外周にある非通気
性のランド部５は、多孔質材料４の軸受面４ａと同一平
面上にある。ランド部５は多孔質材料４の外周をシール
するためのものであり、厚くしすぎると軸受の負荷容量
および剛性が低下するため、外形寸法の０．０１〜０．
３倍（２ｍｍ以下）にする。多孔質材料４の厚さｈ
zは、薄くするほど負荷容量が増加し、流量は減少する
が、あまり薄くなると多孔質材料４の変形や強度不足な
どが問題となる。
軸受面領域２ａおよび多孔質材料４の外周にある非通気
性のランド部５は、多孔質材料４の軸受面４ａと同一平
面上にある。ランド部５は多孔質材料４の外周をシール
するためのものであり、厚くしすぎると軸受の負荷容量
および剛性が低下するため、外形寸法の０．０１〜０．
３倍（２ｍｍ以下）にする。多孔質材料４の厚さｈ
zは、薄くするほど負荷容量が増加し、流量は減少する
が、あまり薄くなると多孔質材料４の変形や強度不足な
どが問題となる。
【００１２】一方、多孔質材料４は、厚さが厚すぎると
変形は少なく強度も強くなるが、軸受すきまｈ内の圧力
が低くなって負荷容量が低下してしまう。そこで、厚さ
ｈzは外形寸法の０．０１〜０．３倍（３〜６ｍｍ）が
適切である。また、軸受装置の消費流量、負荷容量およ
び剛性を総合的に考慮すると多孔質材料４の幅ｔと軸受
本体２の外径との比ｔ／２ｒcは０．１〜０．３の範囲
内にする。軸受本体２の多孔質材料４が組み込まれた軸
受面４ａおよびそれと対面するガイド面１ａとで軸受す
きまｈを成す。
変形は少なく強度も強くなるが、軸受すきまｈ内の圧力
が低くなって負荷容量が低下してしまう。そこで、厚さ
ｈzは外形寸法の０．０１〜０．３倍（３〜６ｍｍ）が
適切である。また、軸受装置の消費流量、負荷容量およ
び剛性を総合的に考慮すると多孔質材料４の幅ｔと軸受
本体２の外径との比ｔ／２ｒcは０．１〜０．３の範囲
内にする。軸受本体２の多孔質材料４が組み込まれた軸
受面４ａおよびそれと対面するガイド面１ａとで軸受す
きまｈを成す。
【００１３】そして、この静圧軸受装置は、不図示の高
圧気体供給源（エアコンプレッサ等）と軸受本体２に設
けた複数の給気口３とを含む噴出手段を有し、該高圧気
体供給源から給気口３に２９４．２〜５８８．８ｋＰａ
（３〜６ｋｇｆ／ｃｍ2）の乾燥した高圧気体が供給さ
れ、その高圧気体が多孔質絞りをなす多孔質材料４を通
してすきまｈの中に噴出し流入することによって、すき
まｈ内に静圧（時間的に変動しない圧力）を生じさせ、
荷重を支える。
圧気体供給源（エアコンプレッサ等）と軸受本体２に設
けた複数の給気口３とを含む噴出手段を有し、該高圧気
体供給源から給気口３に２９４．２〜５８８．８ｋＰａ
（３〜６ｋｇｆ／ｃｍ2）の乾燥した高圧気体が供給さ
れ、その高圧気体が多孔質絞りをなす多孔質材料４を通
してすきまｈの中に噴出し流入することによって、すき
まｈ内に静圧（時間的に変動しない圧力）を生じさせ、
荷重を支える。
【００１４】図２は図１（ｂ）に表した形態の静圧軸受
装置の理論解析結果を示すグラフである。図２（ａ）、
図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれランド部５の幅
ｂと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｂ／２ｒc＝５×１０
-3の場合の、無次元流量Ｑと軸受の給気定数φとの関
係、無次元負荷容量ｗと軸受の給気定数φとの関係およ
び無次元静剛性Ｋstと軸受の給気定数φとの関係を、多
孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｔ／
２ｒcをパラメータとして示したものである。ここで、
無次元流量Ｑ、無次元負荷容量Ｗ、無次元静剛性Ｋstお
よび軸受の給気定数φはそれぞれ下記の式（１）、
（２）、（３）、（４）で表される。
装置の理論解析結果を示すグラフである。図２（ａ）、
図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれランド部５の幅
ｂと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｂ／２ｒc＝５×１０
-3の場合の、無次元流量Ｑと軸受の給気定数φとの関
係、無次元負荷容量ｗと軸受の給気定数φとの関係およ
び無次元静剛性Ｋstと軸受の給気定数φとの関係を、多
孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｔ／
２ｒcをパラメータとして示したものである。ここで、
無次元流量Ｑ、無次元負荷容量Ｗ、無次元静剛性Ｋstお
よび軸受の給気定数φはそれぞれ下記の式（１）、
（２）、（３）、（４）で表される。
【００１５】
【数１】 ここで式の中の各パラメータについては、パラメータｑ
が有次元流量、ｗが有次元負荷容量、ｋstが有次元静剛
性、μが気体の粘性係数、κが多孔質材料の透過率、ｐ
sが絶対給気圧、ｐaが周囲圧力、ｈが軸受すきまをそれ
ぞれ表す。
が有次元流量、ｗが有次元負荷容量、ｋstが有次元静剛
性、μが気体の粘性係数、κが多孔質材料の透過率、ｐ
sが絶対給気圧、ｐaが周囲圧力、ｈが軸受すきまをそれ
ぞれ表す。
【００１６】図２（ａ）より、無次元流量Ｑは、ｔ／２
ｒcが一定のとき軸受の給気定数φが大きくなるほど小
さくなることが分かる。また、軸受の給気定数φが一定
のとき、多孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒc
との比ｔ／２ｒcが大きくなるほど無次元流量Ｑは小さ
くなるが、ｔ／２ｒc ＞０．２の領域では無次元流量Ｑ
の減少量は顕著ではない。
ｒcが一定のとき軸受の給気定数φが大きくなるほど小
さくなることが分かる。また、軸受の給気定数φが一定
のとき、多孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒc
との比ｔ／２ｒcが大きくなるほど無次元流量Ｑは小さ
くなるが、ｔ／２ｒc ＞０．２の領域では無次元流量Ｑ
の減少量は顕著ではない。
【００１７】図２（ｂ）より、無次元負荷容量Ｗは、ｔ
／２ｒcが一定のとき軸受の給気定数φが大きくなるほ
ど大きくなり、軸受の給気定数φが一定のときは多孔質
材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｔ／２ｒc
が大きくなるほど大きくなることが分かる。また、ｔ／
２ｒc＞０．２の領域においては負荷容量の増加量は顕
著でない。
／２ｒcが一定のとき軸受の給気定数φが大きくなるほ
ど大きくなり、軸受の給気定数φが一定のときは多孔質
材料４の幅ｔと軸受本体２の外径２ｒcとの比ｔ／２ｒc
が大きくなるほど大きくなることが分かる。また、ｔ／
２ｒc＞０．２の領域においては負荷容量の増加量は顕
著でない。
【００１８】図２（ｃ）より、ｔ／２ｒcが一定のとき
無次元静剛性Ｋstを最大にする軸受の給気定数φが存在
しており、その軸受の給気定数φの値は多孔質材料４の
幅ｔと軸受本体２の外径２ｒc との比ｔ／２ｒcが大き
くなるほどφの小さい領域にシフトすることが分かる。
ｔ／２ｒc＞０．２の領域において無次元静剛性Ｋstを
最大にするφのシフト量は小さくなる。一方、無次元静
剛性Ｋstの最大値はｔ／２ｒcが大きくなるにつれ小さ
くなる傾向にあり、ｔ／２ｒc＞０．２の領域でその減
少量はやや大きくなってくる。
無次元静剛性Ｋstを最大にする軸受の給気定数φが存在
しており、その軸受の給気定数φの値は多孔質材料４の
幅ｔと軸受本体２の外径２ｒc との比ｔ／２ｒcが大き
くなるほどφの小さい領域にシフトすることが分かる。
ｔ／２ｒc＞０．２の領域において無次元静剛性Ｋstを
最大にするφのシフト量は小さくなる。一方、無次元静
剛性Ｋstの最大値はｔ／２ｒcが大きくなるにつれ小さ
くなる傾向にあり、ｔ／２ｒc＞０．２の領域でその減
少量はやや大きくなってくる。
【００１９】一般的に使われている軸受の給気定数φの
範囲は１０〜１００であり、この範囲内でできるだけ軸
受装置の消費流量を少なくし負荷容量を高めるにはｔ／
２ｒ c＝０．２〜０．３にすればよい。実は軸受面の全
面にわたって多孔質材料を用いるスラスト軸受も考えら
れるが、多孔質材料の表面露出面積が大きいほど軸受が
不安定になりがちなので、できるだけ多孔質材料の表面
露出面積を少なくした方がよい。
範囲は１０〜１００であり、この範囲内でできるだけ軸
受装置の消費流量を少なくし負荷容量を高めるにはｔ／
２ｒ c＝０．２〜０．３にすればよい。実は軸受面の全
面にわたって多孔質材料を用いるスラスト軸受も考えら
れるが、多孔質材料の表面露出面積が大きいほど軸受が
不安定になりがちなので、できるだけ多孔質材料の表面
露出面積を少なくした方がよい。
【００２０】一方、上記軸受の給気定数φの範囲内の全
領域で高剛性を有する軸受装置を設計したい場合は、多
孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径との比ｔ／２ｒc
＝０．１も含める必要がある。この場合は、ｔ／２ｒc
＝０．２〜０．３の場合に比べて負荷容量が小さく消費
流量が増えるが、上記φの範囲内におけるφの大きい領
域でも高い剛性が得られる。従って高剛性を維持しなが
ら負荷容量を高め、かつ消費流量を少なくするには多孔
質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径との比ｔ／２ｒc＝
０．１〜０．３にすればよい。そこで、上記軸受面全面
が多孔質材料からなる種類のスラスト軸受とほぼ同等の
負荷容量および消費流量を有し、高剛性かつ安定性がよ
り優れているｔ／２ｒc＝０．１〜０．３の範囲内のリ
ング状多孔質材料からなるスラスト軸受は半導体露光装
置のＸＹステージ、精密工作機械および精密測定器等の
直線運動の案内として適している。
領域で高剛性を有する軸受装置を設計したい場合は、多
孔質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径との比ｔ／２ｒc
＝０．１も含める必要がある。この場合は、ｔ／２ｒc
＝０．２〜０．３の場合に比べて負荷容量が小さく消費
流量が増えるが、上記φの範囲内におけるφの大きい領
域でも高い剛性が得られる。従って高剛性を維持しなが
ら負荷容量を高め、かつ消費流量を少なくするには多孔
質材料４の幅ｔと軸受本体２の外径との比ｔ／２ｒc＝
０．１〜０．３にすればよい。そこで、上記軸受面全面
が多孔質材料からなる種類のスラスト軸受とほぼ同等の
負荷容量および消費流量を有し、高剛性かつ安定性がよ
り優れているｔ／２ｒc＝０．１〜０．３の範囲内のリ
ング状多孔質材料からなるスラスト軸受は半導体露光装
置のＸＹステージ、精密工作機械および精密測定器等の
直線運動の案内として適している。
【００２１】次に上記第１の実施例に係る静圧軸受装置
の設計例を示す。ｒa＝１７ｍｍ、ｒb＝２４ｍｍ、ｒc
＝２５ｍｍ、ｈz＝５ｍｍ、ｂ＝１ｍｍ、ｔ＝ｒb−ｒa
＝７ｍｍ、ｈ＝５μｍ、κ＝１０-9ｍｍ2、ｐs＝５８
８．４ｋＰａ（６ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）の場合、消費流量ｑ
＝９４．８Ｎｌ／ｈ、負荷容量ｗ＝４３３．４５Ｎ（４
４．２ｋｇｆ）、静剛性ｋst＝１１７．６８Ｎ／μｍ
（１２ｋｇｆ／μｍ）（無次元静剛性Ｋst＝０．６とほ
ぼ最大値をとる）となり、低消費流量、高負荷容量及び
高剛性の静圧気体軸受が実現できる。ちなみに、この場
合ｂ／２ｒc＝０．０２、ｔ／２ｒc＝０．１、多孔質材
料４の露出面積Ｓpと軸受面の全面積Ｓbの比はＳp／Ｓb
＝０．４６となっている。
の設計例を示す。ｒa＝１７ｍｍ、ｒb＝２４ｍｍ、ｒc
＝２５ｍｍ、ｈz＝５ｍｍ、ｂ＝１ｍｍ、ｔ＝ｒb−ｒa
＝７ｍｍ、ｈ＝５μｍ、κ＝１０-9ｍｍ2、ｐs＝５８
８．４ｋＰａ（６ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）の場合、消費流量ｑ
＝９４．８Ｎｌ／ｈ、負荷容量ｗ＝４３３．４５Ｎ（４
４．２ｋｇｆ）、静剛性ｋst＝１１７．６８Ｎ／μｍ
（１２ｋｇｆ／μｍ）（無次元静剛性Ｋst＝０．６とほ
ぼ最大値をとる）となり、低消費流量、高負荷容量及び
高剛性の静圧気体軸受が実現できる。ちなみに、この場
合ｂ／２ｒc＝０．０２、ｔ／２ｒc＝０．１、多孔質材
料４の露出面積Ｓpと軸受面の全面積Ｓbの比はＳp／Ｓb
＝０．４６となっている。
【００２２】（第２の実施例）図３は本発明の第２の実
施例に係る静圧軸受装置の要部を示す底面図であり、図
１と同一または対応する部分に同一の符号を付けてあ
る。上記円形リング状多孔質材料４を用いたスラスト軸
受に関する第１の実施例で述べたことは、図３に示すよ
うな四角形の軸受本体２で四角形枠状の多孔質材料４の
場合にも当てはまる。
施例に係る静圧軸受装置の要部を示す底面図であり、図
１と同一または対応する部分に同一の符号を付けてあ
る。上記円形リング状多孔質材料４を用いたスラスト軸
受に関する第１の実施例で述べたことは、図３に示すよ
うな四角形の軸受本体２で四角形枠状の多孔質材料４の
場合にも当てはまる。
【００２３】また、本発明は、多孔質材料４の形状が円
形リング状または四角形枠状に限らず、一定の幅を有
し、かつ閉ループ状をなす形状を持つ多孔質材料を用い
た軸受にも適用できる。
形リング状または四角形枠状に限らず、一定の幅を有
し、かつ閉ループ状をなす形状を持つ多孔質材料を用い
た軸受にも適用できる。
【００２４】
【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した静圧軸
受装置を備えている露光装置または露光方法を利用した
デバイスの生産方法の実施例を説明する。図５は微小デ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造の
フローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスの
パターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ス
テップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料
を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用い、リソグラフィ技術によりウエハ上に実際の回路を
形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
受装置を備えている露光装置または露光方法を利用した
デバイスの生産方法の実施例を説明する。図５は微小デ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造の
フローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスの
パターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ス
テップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料
を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用い、リソグラフィ技術によりウエハ上に実際の回路を
形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００２５】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した静圧軸受装置を備え
ている露光装置によってマスクの回路パターンをウエハ
に焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウ
エハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行う
ことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した静圧軸受装置を備え
ている露光装置によってマスクの回路パターンをウエハ
に焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウ
エハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行う
ことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
【００２６】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない消費流量で高い負荷容量および静剛性を有する静
圧軸受装置を提供することができる。
少ない消費流量で高い負荷容量および静剛性を有する静
圧軸受装置を提供することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係る静圧軸受装置を
示す図であって、図１（ａ）が本発明の静圧軸受装置を
横から見た断面図であり、図１（ｂ）が円板型の軸受構
造を持つ場合の図１（ａ）を下から見た底面図である。
示す図であって、図１（ａ）が本発明の静圧軸受装置を
横から見た断面図であり、図１（ｂ）が円板型の軸受構
造を持つ場合の図１（ａ）を下から見た底面図である。
【図２】 第１の実施例に係る形態の解析例を説明する
のに用いるグラフで示した図である。
のに用いるグラフで示した図である。
【図３】 本発明の第２の実施例に係る静圧軸受装置の
要部を示す底面図である。
要部を示す底面図である。
【図４】 従来例に係る静圧軸受装置の説明用図であっ
て、（ａ）および（ｂ）が断面図、（ｃ）が底面図であ
る。
て、（ａ）および（ｂ）が断面図、（ｃ）が底面図であ
る。
【図５】 本発明に係る静圧軸受装置を備えた露光装置
を用いて製造する微小デバイスの製造の流れを示す図で
ある。
を用いて製造する微小デバイスの製造の流れを示す図で
ある。
【図６】 図５におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】 １：受圧部材、１ａ：ガイド面、２：軸受本体（可動
体）、２ａ：多孔質材料に囲まれた非通気性軸受面領
域、３：給気口、４：多孔質材料、４ａ：多孔質材料の
軸受面（露出面）、５：ランド部。
体）、２ａ：多孔質材料に囲まれた非通気性軸受面領
域、３：給気口、４：多孔質材料、４ａ：多孔質材料の
軸受面（露出面）、５：ランド部。
Claims (4)
- 【請求項１】 ガイド面と軸受本体との間のすきまに多
孔質材料らなる多孔質絞りを通して高圧流体を噴出する
噴出手段を有し、かつ前記軸受本体の軸受面における前
記多孔質材料によって囲まれた範囲内に非通気性の軸受
面領域を持ち、前記多孔質材料の外周に所定幅ｂの非通
気性ランド部を有する静圧軸受装置において、前記多孔
質材料が前記軸受本体の外形寸法の０．１〜０．３倍の
幅ｔおよび外形寸法の０．０１〜０．３倍の厚さｈzを
有しており、かつ前記ランド部の所定幅ｂが外形寸法の
０．０１〜０．３倍であることを特徴とする静圧軸受装
置。 - 【請求項２】 前記多孔質材料が円形リング状または四
角形枠状をしていることを特徴とする請求項１に記載の
静圧軸受装置。 - 【請求項３】 前記多孔質材料への流体の供給口が前記
軸受本体の複数箇所にあることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の静圧軸受装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の静圧軸
受装置を備えた露光装置を用いてデバイスを製造するこ
とを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000026710A JP2001221230A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 静圧軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000026710A JP2001221230A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 静圧軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001221230A true JP2001221230A (ja) | 2001-08-17 |
| JP2001221230A5 JP2001221230A5 (ja) | 2007-03-15 |
Family
ID=18552406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000026710A Pending JP2001221230A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 静圧軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001221230A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103195811A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-10 | 昆明学院 | 新型中空轴式节能静压轴承 |
| EP2977486A1 (en) * | 2009-07-30 | 2016-01-27 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Apparatus and method for atomic layer deposition |
-
2000
- 2000-02-03 JP JP2000026710A patent/JP2001221230A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2977486A1 (en) * | 2009-07-30 | 2016-01-27 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Apparatus and method for atomic layer deposition |
| CN103195811A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-10 | 昆明学院 | 新型中空轴式节能静压轴承 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
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| RD01 | Notification of change of attorney |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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