JP2002106562A - 静圧気体直線案内装置 - Google Patents
静圧気体直線案内装置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
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/02—Sliding-contact bearings
- F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
- F16C2300/62—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions
Abstract
(57)【要約】
【課題】ステージ機構系の高速度化、高加速度化、長寿
命化が可能で、高精度が長期間にわたって維持すること
ができ、且つ高真空環境で使用可能な静圧気体案内装置
を提供する。 【解決手段】静圧気体直線案内装置において、移動体を
浮上させるための気体の噴出部と、気体を排気するため
の排気部とを備え、移動体の端面から露出した固定体を
覆うように外囲体を配設し気体を排気するための真空排
気ポンプを備えたことを特徴とする。
命化が可能で、高精度が長期間にわたって維持すること
ができ、且つ高真空環境で使用可能な静圧気体案内装置
を提供する。 【解決手段】静圧気体直線案内装置において、移動体を
浮上させるための気体の噴出部と、気体を排気するため
の排気部とを備え、移動体の端面から露出した固定体を
覆うように外囲体を配設し気体を排気するための真空排
気ポンプを備えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
測定装置等において、真空中で用いる静圧気体直線案内
装置に関するものである。
測定装置等において、真空中で用いる静圧気体直線案内
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静圧気体案内装置は非接触式であるた
め、摩擦抵抗が無く、ステージ装置を高速に駆動するこ
とができ、またステージ移動にともなう微小振動や発塵
といった課題を解消することができる。そこで半導体デ
バイスの高密度化に対応して真空中で高速且つ高精度で
動作する静圧気体直線案内装置が開発されている。
め、摩擦抵抗が無く、ステージ装置を高速に駆動するこ
とができ、またステージ移動にともなう微小振動や発塵
といった課題を解消することができる。そこで半導体デ
バイスの高密度化に対応して真空中で高速且つ高精度で
動作する静圧気体直線案内装置が開発されている。
【０００３】例えば図６は、真空中で動作する静圧気体
直線案内装置の一例である（特開昭６２−１８０１１５
号公報参照）。この静圧気体案内装置では、支持台６１
で固定体６２を両端支持し、移動体６３は前記固定体６
２を摺動軸として図中矢印で示した方向に直線運動す
る。
直線案内装置の一例である（特開昭６２−１８０１１５
号公報参照）。この静圧気体案内装置では、支持台６１
で固定体６２を両端支持し、移動体６３は前記固定体６
２を摺動軸として図中矢印で示した方向に直線運動す
る。
【０００４】前記移動動体６３には気体導入孔６４が形
成されこの気体導入孔６４から供給された圧縮気体は固
定体６２と移動体６３の摺動面に静圧の潤滑膜を形成し
前記移動体６３を円滑に直線移動する。
成されこの気体導入孔６４から供給された圧縮気体は固
定体６２と移動体６３の摺動面に静圧の潤滑膜を形成し
前記移動体６３を円滑に直線移動する。
【０００５】気体導入孔６４から供給された気体は前記
固定体６２と移動体６３との隙間を通過し外部に放出さ
れるが、固定体６２の外周を覆う如く、移動体６３が移
動する両側には気密性と伸縮性をもった外囲体６５ａ、
６５ｂを備えてあり、この外囲体６５ａ、６５ｂの各内
部空間はそれぞれ排気孔６６ａ、６６ｂによって外部と
連結され気体が排出される。
固定体６２と移動体６３との隙間を通過し外部に放出さ
れるが、固定体６２の外周を覆う如く、移動体６３が移
動する両側には気密性と伸縮性をもった外囲体６５ａ、
６５ｂを備えてあり、この外囲体６５ａ、６５ｂの各内
部空間はそれぞれ排気孔６６ａ、６６ｂによって外部と
連結され気体が排出される。
【０００６】このように外囲体６５ａ、６５ｂを備える
ことで供給した気体が漏れることを防止し、真空中でも
使用することができる。例えば上記外囲体６５ａ、６５
ｂをネオプレン（登録商標）ゴムで形成することで１０
-1Ｐａの真空環境での使用を可能にしている。
ことで供給した気体が漏れることを防止し、真空中でも
使用することができる。例えば上記外囲体６５ａ、６５
ｂをネオプレン（登録商標）ゴムで形成することで１０
-1Ｐａの真空環境での使用を可能にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近の半
導体製造装置においては、１０-4Ｐａ以上の高真空環境
で動作することが要求されるように成ってきた。
導体製造装置においては、１０-4Ｐａ以上の高真空環境
で動作することが要求されるように成ってきた。
【０００８】ところが上記従来の静圧気体案内装置は、
このような高真空環境下では外囲体６５ａ、６５ｂの内
部と外部の圧力差のために、ネオプレンゴムが急激に膨
張し、ひいては破断に至り使用できなくなるという問題
があった。
このような高真空環境下では外囲体６５ａ、６５ｂの内
部と外部の圧力差のために、ネオプレンゴムが急激に膨
張し、ひいては破断に至り使用できなくなるという問題
があった。
【０００９】破断を防ぐためには外囲体６５ａ，６５ｂ
に剛性の高い金属ベローズを用いる必要があるが、その
場合は、金属ベローズの収縮抵抗が大きいために移動真
直性能が甚だしく阻害されることとなり、この収縮抵抗
に打ち勝つ駆動力が必要になるという不都合があった。
に剛性の高い金属ベローズを用いる必要があるが、その
場合は、金属ベローズの収縮抵抗が大きいために移動真
直性能が甚だしく阻害されることとなり、この収縮抵抗
に打ち勝つ駆動力が必要になるという不都合があった。
【００１０】さらには金属ベローズは疲労破壊するため
に長期の使用には耐えないという問題もあった本発明は
上述した不都合に鑑みてなされたものであり、ステージ
機構系の高速度化、高加速度化、長寿命化が可能であ
り、しかも高精度が長期間にわたって維持することがで
き、１０-4Ｐａ以上の高真空環境で使用可能な静圧気体
案内装置を提供することを目的とする。
に長期の使用には耐えないという問題もあった本発明は
上述した不都合に鑑みてなされたものであり、ステージ
機構系の高速度化、高加速度化、長寿命化が可能であ
り、しかも高精度が長期間にわたって維持することがで
き、１０-4Ｐａ以上の高真空環境で使用可能な静圧気体
案内装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、固定体と移動体の微少隙間に静圧気
体を供給し、上記移動体を固定体上に浮上させて円滑に
移動させるようにした静圧気体直線案内装置において、
前記移動体の固定体に対する摺動面に、移動体を浮上さ
せるための気体の噴出部と、当該気体を排気するための
排気部とを備え、前記移動体の端面から露出した固定体
を覆うように外囲体を配設し、該外囲体で覆われた空間
内の気体を排気するための真空排気ポンプを備えたこと
を特徴とする。
めに、本発明では、固定体と移動体の微少隙間に静圧気
体を供給し、上記移動体を固定体上に浮上させて円滑に
移動させるようにした静圧気体直線案内装置において、
前記移動体の固定体に対する摺動面に、移動体を浮上さ
せるための気体の噴出部と、当該気体を排気するための
排気部とを備え、前記移動体の端面から露出した固定体
を覆うように外囲体を配設し、該外囲体で覆われた空間
内の気体を排気するための真空排気ポンプを備えたこと
を特徴とする。
【００１２】また本発明では、移動体の固定体に対する
摺動面に備えた排気部は、二重の排気溝からなり、かつ
少なくとも内側に位置する排気溝の内壁が、前記摺動面
に対し外側に４０度〜６５度傾斜していることを特徴と
する。
摺動面に備えた排気部は、二重の排気溝からなり、かつ
少なくとも内側に位置する排気溝の内壁が、前記摺動面
に対し外側に４０度〜６５度傾斜していることを特徴と
する。
【００１３】また本発明では移動体を、エアーシリンダ
又はリニアモータで駆動するようにしたことを特徴す
る。
又はリニアモータで駆動するようにしたことを特徴す
る。
【００１４】また本発明では外囲体はゴムなどの弾性体
又は収縮可能な蛇腹状の金属体により構成したことを特
徴とする。
又は収縮可能な蛇腹状の金属体により構成したことを特
徴とする。
【００１５】さらに本発明では固定体及び移動体をアル
ミナ又は炭化珪素を主成分とするセラミックスにより構
成したことを特徴とする。
ミナ又は炭化珪素を主成分とするセラミックスにより構
成したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態として、半
導体製造装置に用いるステージに適用した静圧気体直線
案内装置について説明する。
導体製造装置に用いるステージに適用した静圧気体直線
案内装置について説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施形態の断面図
である。
である。
【００１８】真空チャンバー１は真空チャンバー排気孔
２を通して不図示の真空排気ポンプにより外部に排出さ
れる。
２を通して不図示の真空排気ポンプにより外部に排出さ
れる。
【００１９】この真空チャンバー１内に配置された静圧
気体直線案内装置は移動体３と、真空チャンバー１に固
定された固定体４との微少隙間に静圧気体を供給し、前
記固定体４上で前記移動体３を浮上させた状態で円滑に
移動させるようにしたものである。
気体直線案内装置は移動体３と、真空チャンバー１に固
定された固定体４との微少隙間に静圧気体を供給し、前
記固定体４上で前記移動体３を浮上させた状態で円滑に
移動させるようにしたものである。
【００２０】前記移動体３の固定体４に対する摺動面に
は、移動体３を浮上させるための気体の噴出部であるエ
アーパッド５と、当該気体の排気部である２つの吸引溝
６，７とを備えている。
は、移動体３を浮上させるための気体の噴出部であるエ
アーパッド５と、当該気体の排気部である２つの吸引溝
６，７とを備えている。
【００２１】また前記移動体３の端面から真空チャンバ
ー１の壁面までの間に露出した固定体４を覆い、真空チ
ャンバー１内への気体の流入を防止するためにシリコン
ゴムなどの弾性体により構成した外囲体であるベローズ
８ａ、８ｂを備え、該ベローズ８ａ，８ｂで覆われた空
間に、前記微少隙間から流出される気体を回収するため
の気体回収用排気孔９を真空チャンバー１の壁面に配設
し、前記気体回収用排気孔９には不図示の真空排気ポン
プを配設してある。
ー１の壁面までの間に露出した固定体４を覆い、真空チ
ャンバー１内への気体の流入を防止するためにシリコン
ゴムなどの弾性体により構成した外囲体であるベローズ
８ａ、８ｂを備え、該ベローズ８ａ，８ｂで覆われた空
間に、前記微少隙間から流出される気体を回収するため
の気体回収用排気孔９を真空チャンバー１の壁面に配設
し、前記気体回収用排気孔９には不図示の真空排気ポン
プを配設してある。
【００２２】さらに、エアーパッド５には、圧縮気体を
供給するための気体供給パイプ１０が連結され、当該気
体の真空チャンバー１内への流入を防止するための吸引
溝６，７にはそれぞれ吸引パイプ１１，１２が連結され
て不図示の排気ポンプにより真空チャンバー外部に排出
される。
供給するための気体供給パイプ１０が連結され、当該気
体の真空チャンバー１内への流入を防止するための吸引
溝６，７にはそれぞれ吸引パイプ１１，１２が連結され
て不図示の排気ポンプにより真空チャンバー外部に排出
される。
【００２３】この静圧気体軸受は、まず、気体給気パイ
プ１０より供給した圧縮気体はエアパット５によって固
定体４に拡散噴出され移動体３と固定体４との隙間に静
圧気体層を形成することで移動体３を固定体４上に静圧
支持する。移動体３は固定体４と非接触であることか
ら、この間での摺動抵抗は皆無であり、移動体３を固定
体４に沿って滑らかに移動させることができる。また、
供給された圧縮気体は、エアーパッド５の周囲に形成さ
れた二重の排気溝６，７より吸引パイプ１１，１２を介
して回収することにより、外囲体であるベローズ８ａ、
８ｂで覆われた空間に流出される気体を僅かな量とする
ことができる、さらに、外囲体であるベローズ８ａ、８
ｂで覆われた空間に流出した僅かな量の気体は真空チャ
ンバー１の壁面に配設された気体回収用排気孔９を介し
て真空チャンバー１の外部に排出することにより、外囲
体であるベローズ８ａ、８ｂで覆われた空間と真空チャ
ンバー１の圧力差を小さくすることができ、これによっ
で前記外囲体であるベローズ８ａ、８ｂは極めて薄いシ
リコンゴムなどで構成しても膨張することなく、また移
動体３の移動精度に悪影響をあたえることがない。
プ１０より供給した圧縮気体はエアパット５によって固
定体４に拡散噴出され移動体３と固定体４との隙間に静
圧気体層を形成することで移動体３を固定体４上に静圧
支持する。移動体３は固定体４と非接触であることか
ら、この間での摺動抵抗は皆無であり、移動体３を固定
体４に沿って滑らかに移動させることができる。また、
供給された圧縮気体は、エアーパッド５の周囲に形成さ
れた二重の排気溝６，７より吸引パイプ１１，１２を介
して回収することにより、外囲体であるベローズ８ａ、
８ｂで覆われた空間に流出される気体を僅かな量とする
ことができる、さらに、外囲体であるベローズ８ａ、８
ｂで覆われた空間に流出した僅かな量の気体は真空チャ
ンバー１の壁面に配設された気体回収用排気孔９を介し
て真空チャンバー１の外部に排出することにより、外囲
体であるベローズ８ａ、８ｂで覆われた空間と真空チャ
ンバー１の圧力差を小さくすることができ、これによっ
で前記外囲体であるベローズ８ａ、８ｂは極めて薄いシ
リコンゴムなどで構成しても膨張することなく、また移
動体３の移動精度に悪影響をあたえることがない。
【００２４】図２は、本発明の第２の実施形態の静圧気
体直線案内装置における軸受部分のみを示す断面図であ
る。
体直線案内装置における軸受部分のみを示す断面図であ
る。
【００２５】この静圧気体軸受は、両端が固定された柱
状体であって、その外壁をガイド面２２とする固定体４
と、該固定体４を囲繞する筒状体であって、その内壁を
摺動面２４とする移動体３とから成り、摺動面２４に
は、気体の噴出部であるエアパッド５と該エアパッド５
と連通し、ガイド面２２に向けて空気などの圧縮気体を
噴出する給気孔２５を有し、該給気孔２５から圧縮気体
を噴出させ、エアパッド５によって拡散させることで、
ガイド面２２との微少な隙間２１に静圧気体層を形成
し、移動体３を固定体４上に静圧支持するようになって
いる。また図示していないが図１と同様のベローズを備
えている。
状体であって、その外壁をガイド面２２とする固定体４
と、該固定体４を囲繞する筒状体であって、その内壁を
摺動面２４とする移動体３とから成り、摺動面２４に
は、気体の噴出部であるエアパッド５と該エアパッド５
と連通し、ガイド面２２に向けて空気などの圧縮気体を
噴出する給気孔２５を有し、該給気孔２５から圧縮気体
を噴出させ、エアパッド５によって拡散させることで、
ガイド面２２との微少な隙間２１に静圧気体層を形成
し、移動体３を固定体４上に静圧支持するようになって
いる。また図示していないが図１と同様のベローズを備
えている。
【００２６】また、摺動面２４には、前記エアパッド５
の周囲に刻設され、ガイド面２２との隙間２１に噴出さ
れた圧縮気体の排気部である二重の排気溝６，７を備
え、内側に位置する排気孔６、即ち給気孔２５に近い排
気溝６の内壁を、摺動面２４に対して４０度〜６５度の
角度αで開口部から外側へ広がるように傾斜させるとと
もに、外側に位置する排気孔７、即ち給気孔２５より遠
い排気溝７の内壁を、摺動面２４に対して垂直に形成し
てある。
の周囲に刻設され、ガイド面２２との隙間２１に噴出さ
れた圧縮気体の排気部である二重の排気溝６，７を備
え、内側に位置する排気孔６、即ち給気孔２５に近い排
気溝６の内壁を、摺動面２４に対して４０度〜６５度の
角度αで開口部から外側へ広がるように傾斜させるとと
もに、外側に位置する排気孔７、即ち給気孔２５より遠
い排気溝７の内壁を、摺動面２４に対して垂直に形成し
てある。
【００２７】なお、移動体３の内部には、各摺動面２４
に形成された給気孔２５と連通する給気通路１０、及び
各摺動面２４に形成された排気溝６，７と連通する吸引
通路２６，２７を設けてあり、給気通路２５はホース１
０を介して不図示の圧縮ポンプと、各吸引通路２６，２
７はホース１１，１２を介して不図示の吸引ポンプにそ
れぞれ接続してある。
に形成された給気孔２５と連通する給気通路１０、及び
各摺動面２４に形成された排気溝６，７と連通する吸引
通路２６，２７を設けてあり、給気通路２５はホース１
０を介して不図示の圧縮ポンプと、各吸引通路２６，２
７はホース１１，１２を介して不図示の吸引ポンプにそ
れぞれ接続してある。
【００２８】そして、この静圧気体軸受を用いて移動体
３を移動させるには、まず、給気孔５より空気などの圧
縮気体をガイド面２２に向けて噴出する。この時、エア
パット５によって圧縮気体は拡散され、ガイド面２２と
の隙間２１に静圧気体層を形成して移動体３を固定体４
上に静圧支持する。
３を移動させるには、まず、給気孔５より空気などの圧
縮気体をガイド面２２に向けて噴出する。この時、エア
パット５によって圧縮気体は拡散され、ガイド面２２と
の隙間２１に静圧気体層を形成して移動体３を固定体４
上に静圧支持する。
【００２９】移動体３は固定体４と非接触であることか
ら、この間での摺動抵抗は皆無であり、移動体３を固定
体４に沿って滑らかに移動させることができる。
ら、この間での摺動抵抗は皆無であり、移動体３を固定
体４に沿って滑らかに移動させることができる。
【００３０】また、ガイド面２２と摺動面２４との隙間
２１に供給された圧縮気体は、給気孔２５の周囲に形成
された二重の排気溝６，７より不図示の吸引ポンプによ
って回収し、ガイド面２２と摺動面２１との隙間Ｔより
気体が漏れることを防止するのであるが、本発明によれ
ば、少なくとも内側に位置する排気溝６の内壁を、摺動
面２４に対して４０度〜６５度の角度αで傾斜させてあ
るから、排気溝６により大部分の気体を回収し、残存す
る気体を外側の排気溝７によって回収することにより、
ガイド面２２と摺動面２４との隙間２１より漏洩する気
体量を極めて少なくすることができる。これによってベ
ローズ内の圧力とチャンバー内の圧力差を小さくするこ
とができ、１０-4Ｐａを越える高真空環境下でもその真
空度を低下させることなく作動させることができる。
２１に供給された圧縮気体は、給気孔２５の周囲に形成
された二重の排気溝６，７より不図示の吸引ポンプによ
って回収し、ガイド面２２と摺動面２１との隙間Ｔより
気体が漏れることを防止するのであるが、本発明によれ
ば、少なくとも内側に位置する排気溝６の内壁を、摺動
面２４に対して４０度〜６５度の角度αで傾斜させてあ
るから、排気溝６により大部分の気体を回収し、残存す
る気体を外側の排気溝７によって回収することにより、
ガイド面２２と摺動面２４との隙間２１より漏洩する気
体量を極めて少なくすることができる。これによってベ
ローズ内の圧力とチャンバー内の圧力差を小さくするこ
とができ、１０-4Ｐａを越える高真空環境下でもその真
空度を低下させることなく作動させることができる。
【００３１】ところで、このような効果を奏するために
は、前述したように、二重の排気溝６，７のうち、少な
くとも内側に位置する排気溝６の内壁を、摺動面２４に
対して４０〜６５度の角度αで開口部から外側へ広がる
ように傾斜させることが重要である。
は、前述したように、二重の排気溝６，７のうち、少な
くとも内側に位置する排気溝６の内壁を、摺動面２４に
対して４０〜６５度の角度αで開口部から外側へ広がる
ように傾斜させることが重要である。
【００３２】即ち、ガイド面２２と摺動面２４との隙間
Ｔに噴出された圧縮気体を効率良く回収するためには、
排気溝６の内壁をできるだけ傾斜させた方が良いのであ
るが、摺動面２４に対する角度αが４０度未満では、こ
れ以上傾斜させても気体の回収効率を高めることができ
ず、逆に、摺動面２４に対する角度αが６５度を越える
と、気体の回収効率が悪く、二重の排気溝６，７では隙
間Ｔから漏洩する気体量が多くなりすぎるために、１０
-4Ｐａを越える高真空環境下ではその真空度を低下させ
ることなく動作させることができないからである。な
お、好ましくは摺動面２４に対して４０〜４５度の角度
αで開口部から外側へ広がるように傾斜させることが良
い。
Ｔに噴出された圧縮気体を効率良く回収するためには、
排気溝６の内壁をできるだけ傾斜させた方が良いのであ
るが、摺動面２４に対する角度αが４０度未満では、こ
れ以上傾斜させても気体の回収効率を高めることができ
ず、逆に、摺動面２４に対する角度αが６５度を越える
と、気体の回収効率が悪く、二重の排気溝６，７では隙
間Ｔから漏洩する気体量が多くなりすぎるために、１０
-4Ｐａを越える高真空環境下ではその真空度を低下させ
ることなく動作させることができないからである。な
お、好ましくは摺動面２４に対して４０〜４５度の角度
αで開口部から外側へ広がるように傾斜させることが良
い。
【００３３】また、排気溝６，７による気体の回収効率
を高めるためには、内側に位置する排気溝６の溝幅Ｌ
を、外側に位置する排気溝７の溝幅Ｎの２倍以上とする
とともに、排気溝６と排気溝７との間隔Ｍを、外側に位
置する排気溝７の溝幅Ｎと同等あるいはそれ以上長くす
ることが好ましい。これは、内側に位置する排気溝６の
溝幅Ｌが、外側に位置する排気溝７の溝幅Ｎの２倍未満
では、溝幅Ｌが狭いために排気溝６にて回収できる気体
量をそれほど多くすることができないからであり、ま
た、排気溝６と排気溝７との間隔Ｍが、外側に位置する
排気溝７の溝幅Ｎ未満であると、両者間の間隔Ｍが短す
ぎるため、この間を通過する気体の流量が大きく、排気
溝７に流れ込む気体量が増大し、二重の排気溝６，７に
よる気体の回収効率が低下するからである。
を高めるためには、内側に位置する排気溝６の溝幅Ｌ
を、外側に位置する排気溝７の溝幅Ｎの２倍以上とする
とともに、排気溝６と排気溝７との間隔Ｍを、外側に位
置する排気溝７の溝幅Ｎと同等あるいはそれ以上長くす
ることが好ましい。これは、内側に位置する排気溝６の
溝幅Ｌが、外側に位置する排気溝７の溝幅Ｎの２倍未満
では、溝幅Ｌが狭いために排気溝６にて回収できる気体
量をそれほど多くすることができないからであり、ま
た、排気溝６と排気溝７との間隔Ｍが、外側に位置する
排気溝７の溝幅Ｎ未満であると、両者間の間隔Ｍが短す
ぎるため、この間を通過する気体の流量が大きく、排気
溝７に流れ込む気体量が増大し、二重の排気溝６，７に
よる気体の回収効率が低下するからである。
【００３４】なお、図２では排気溝６の内側のみを傾斜
させた例を示したが、外側の排気溝７の内側も排気溝６
と同様の条件で傾斜させても良く、より効率的に気体を
回収することができる。
させた例を示したが、外側の排気溝７の内側も排気溝６
と同様の条件で傾斜させても良く、より効率的に気体を
回収することができる。
【００３５】上記移動体３の分解斜視図を図３に示す。
【００３６】この実施形態では、固定体４の断面及び、
移動体３の開口部断面を長方形または正方形とした。こ
の理由は、移動体３の軸受剛性を高めることと、該移動
体軸受けの製造の容易さからである。
移動体３の開口部断面を長方形または正方形とした。こ
の理由は、移動体３の軸受剛性を高めることと、該移動
体軸受けの製造の容易さからである。
【００３７】移動体３は、４枚の板から構成されるが、
図３では、底板３０と側面板３１の一部のみ示されてお
り、以下、底板３０に基づいて説明する。
図３では、底板３０と側面板３１の一部のみ示されてお
り、以下、底板３０に基づいて説明する。
【００３８】各板の固定体４との摺動面に備えられたエ
アーパッド５は、エアー噴出部３２の群と、各エアー噴
出部３２及びエアー噴出部３２の群を取り囲むように配
置された大気解放用溝３３からなり、エアーパッド５と
端面３０ａとの間に配置された２つの吸引溝６，７とを
備える。
アーパッド５は、エアー噴出部３２の群と、各エアー噴
出部３２及びエアー噴出部３２の群を取り囲むように配
置された大気解放用溝３３からなり、エアーパッド５と
端面３０ａとの間に配置された２つの吸引溝６，７とを
備える。
【００３９】エアー噴出部３２は、「田」の字状の溝３
２ａと当該「田」の字の中央に配置され、溝３２ａに所
定圧力のエアーを供給するためのオリフィス３２ｂから
構成され、前記エアーによりスライド軸を浮上させる。
２ａと当該「田」の字の中央に配置され、溝３２ａに所
定圧力のエアーを供給するためのオリフィス３２ｂから
構成され、前記エアーによりスライド軸を浮上させる。
【００４０】大気解放用溝３３の作用は、エアーパッド
から排出した圧縮気体の圧力をほぼ大気圧まで減圧し、
吸引溝６，７の排気効率を高めることにある。
から排出した圧縮気体の圧力をほぼ大気圧まで減圧し、
吸引溝６，７の排気効率を高めることにある。
【００４１】吸引溝６，７は、固定体を取り囲むように
配置され、前記吸引溝６，７は、大気圧を所定の圧力ま
で減圧する、吸引溝７は、吸引溝６による所定圧をほぼ
真空チャンバー１内の真空度まで減圧するためのもので
ある。
配置され、前記吸引溝６，７は、大気圧を所定の圧力ま
で減圧する、吸引溝７は、吸引溝６による所定圧をほぼ
真空チャンバー１内の真空度まで減圧するためのもので
ある。
【００４２】吸引溝６，７の底部には、吸引用の穴が設
けられ、図示していない真空ポンプに接続される。
けられ、図示していない真空ポンプに接続される。
【００４３】たとえば、吸引溝６にはロータリーポンプ
が接続され、吸引溝７にはターボ分子ポンプあるいはロ
ータリポンプが接続される。
が接続され、吸引溝７にはターボ分子ポンプあるいはロ
ータリポンプが接続される。
【００４４】また、本実施形態において、移動体３の摺
動面に設けられた吸引溝６，７はそれぞれ２つの溝から
構成されているが、これに限られるものではない、たと
えば、ＶＵＶやＥＵＶの露光装置のように比較的低真空
で使用されるものは、上述した吸引溝６，７を１つにす
ることができる。また、超高真空で使用される電子ビー
ム露光装置等では、さらに溝数を増やすことにより真空
チャンバー内を所定の真空環境に保つことができる。
動面に設けられた吸引溝６，７はそれぞれ２つの溝から
構成されているが、これに限られるものではない、たと
えば、ＶＵＶやＥＵＶの露光装置のように比較的低真空
で使用されるものは、上述した吸引溝６，７を１つにす
ることができる。また、超高真空で使用される電子ビー
ム露光装置等では、さらに溝数を増やすことにより真空
チャンバー内を所定の真空環境に保つことができる。
【００４５】さらに他の実施形態を説明する。
【００４６】図４（ａ）は、本発明の第３の実施形態を
示した上面図、図４（ｂ）は縦断面図である。この実施
形態は前述した実施形態と同様の構造であるが、２本の
固定体４２ａ、４２ｂで移動体４３を支持するようにし
たものであり、これは移動体４３の両端を支持すること
により安定した支持を得ることにある。以下第１の実施
形態との相違点について述べる、真空チャンバー１に固
定した２本の固定体４２ａ，４２ｂは平行に配置され、
各固定体４２ａ，４２ｂを挟んで配設される移動体４３
上にはステージ基板４４が取り付けられる。
示した上面図、図４（ｂ）は縦断面図である。この実施
形態は前述した実施形態と同様の構造であるが、２本の
固定体４２ａ、４２ｂで移動体４３を支持するようにし
たものであり、これは移動体４３の両端を支持すること
により安定した支持を得ることにある。以下第１の実施
形態との相違点について述べる、真空チャンバー１に固
定した２本の固定体４２ａ，４２ｂは平行に配置され、
各固定体４２ａ，４２ｂを挟んで配設される移動体４３
上にはステージ基板４４が取り付けられる。
【００４７】ステージ基板４４の中央部には、開口部４
４ａが開いている。これは、半導体露光用マスク（図中
省略した）に照射する電子線を導くための窓である。
４ａが開いている。これは、半導体露光用マスク（図中
省略した）に照射する電子線を導くための窓である。
【００４８】なお、本実施形態では、移動体４３の上面
にステージ基板を設けたが、これに限られるものではな
く、移動体４３の下面に設けることも可能である。
にステージ基板を設けたが、これに限られるものではな
く、移動体４３の下面に設けることも可能である。
【００４９】また、移動体４３を駆動するためにエアー
サーボシリンダ４５を用いている。該エアサーボシリン
ダ４５は駆動による発熱が無いため熱による装置の移動
精度劣化が無く、さらには電磁モータのような磁性を発
生することが無いため電子線に悪影響を及ぼすことが無
いため、特に電子線を用いた高精度半導体露光装置に用
いるに好適である。
サーボシリンダ４５を用いている。該エアサーボシリン
ダ４５は駆動による発熱が無いため熱による装置の移動
精度劣化が無く、さらには電磁モータのような磁性を発
生することが無いため電子線に悪影響を及ぼすことが無
いため、特に電子線を用いた高精度半導体露光装置に用
いるに好適である。
【００５０】前記エアサーボシリンダ４５に取り付けら
れた駆動棒４６は真空チャンバー１を貫通し、移動体４
３の側面中央部に取付られる。駆動棒４６は、エアーサ
ーボシリンダ４５の駆動力を移動体４３に伝達する役割
を果たす。
れた駆動棒４６は真空チャンバー１を貫通し、移動体４
３の側面中央部に取付られる。駆動棒４６は、エアーサ
ーボシリンダ４５の駆動力を移動体４３に伝達する役割
を果たす。
【００５１】真空チャンバー１の貫通部４１ｂと当該貫
通部に対向するエアーサーボシリンダ４５の対向面４１
ａには、ゴムなどの弾性体又は収縮可能な蛇腹状の金属
体により構成されたベローズ４７が取り付けられる。
通部に対向するエアーサーボシリンダ４５の対向面４１
ａには、ゴムなどの弾性体又は収縮可能な蛇腹状の金属
体により構成されたベローズ４７が取り付けられる。
【００５２】エアーサーボシリンダ４５から排出される
圧縮気体は当該エアサーボシリンダに配設された吸引排
気孔４８により外部の不図示の排気ポンプと連結され
る、ベローズ４７及び上記吸引排気孔４８の作用によ
り、貫通部４１ｂからのエアーの漏れを防止し、真空チ
ャンバー内部の真空度を保つことが可能となる。
圧縮気体は当該エアサーボシリンダに配設された吸引排
気孔４８により外部の不図示の排気ポンプと連結され
る、ベローズ４７及び上記吸引排気孔４８の作用によ
り、貫通部４１ｂからのエアーの漏れを防止し、真空チ
ャンバー内部の真空度を保つことが可能となる。
【００５３】なお、図４（ｂ）において、真空チャンバ
ー１の下面に配設された配管４９は不図示の真空排気ポ
ンプに接続され真空チャンバー１内の気体を外部に排出
する、また真空チャンバー１の上面には何も示されてい
ないが、電子ビームを用いた走査型露光装置においては
電子ビームを発生し、当該電子ビームを偏向、走査する
鏡筒部が配置されることは言うまでもない。
ー１の下面に配設された配管４９は不図示の真空排気ポ
ンプに接続され真空チャンバー１内の気体を外部に排出
する、また真空チャンバー１の上面には何も示されてい
ないが、電子ビームを用いた走査型露光装置においては
電子ビームを発生し、当該電子ビームを偏向、走査する
鏡筒部が配置されることは言うまでもない。
【００５４】さらに他の実施形態を説明する。
【００５５】図５（ａ）は第４の実施形態の上面図、図
５（ｂ）は第４の実施形態の縦断面図である。
５（ｂ）は第４の実施形態の縦断面図である。
【００５６】本実施形態では、図４に示されたＸ軸エア
スライドの移動体４３上にＹ軸エアスライドを設置する
構成としたものであり、Ｘ軸方向のスライド軸受構造は
第３の実施形態と同様である。
スライドの移動体４３上にＹ軸エアスライドを設置する
構成としたものであり、Ｘ軸方向のスライド軸受構造は
第３の実施形態と同様である。
【００５７】即ち、第３の実施形態と同様真空チャンバ
ー１に固定した２本の固定体４２ａ，４２ｂは平行に配
置され、各固定体４２ａ，４３ｂで支持される移動体４
３上には前記各固定体４２ａ，４３ｂに対して直角方向
に、固定体をなすＹスライド軸５４ａ、５４ｂが配設さ
れる、該Ｙスライド軸５４ａ、５４ｂを挟んで支持され
るエアースライド軸受け５５ａ、５５ｂ上に移動体をな
すＹステージ５２が取り付けられる。さらにＸ軸と同様
にＹスライド軸５４ａ、５４ｂの周囲を覆う様にベロー
ズを備えている。
ー１に固定した２本の固定体４２ａ，４２ｂは平行に配
置され、各固定体４２ａ，４３ｂで支持される移動体４
３上には前記各固定体４２ａ，４３ｂに対して直角方向
に、固定体をなすＹスライド軸５４ａ、５４ｂが配設さ
れる、該Ｙスライド軸５４ａ、５４ｂを挟んで支持され
るエアースライド軸受け５５ａ、５５ｂ上に移動体をな
すＹステージ５２が取り付けられる。さらにＸ軸と同様
にＹスライド軸５４ａ、５４ｂの周囲を覆う様にベロー
ズを備えている。
【００５８】Ｙステージ５２の中央部には、開口部５２
ａが開いている。これは、半導体露光用のマスク（図中
省略した）に照射する電子線を導くための窓である。
ａが開いている。これは、半導体露光用のマスク（図中
省略した）に照射する電子線を導くための窓である。
【００５９】第４の実施形態では、Ｙステージ５２駆動
用アクチュエータとしてエアーサーボシリンダ５６を用
い、当該エアーサーボシリンダ５６を真空チャンバー５
０の内部に配置することを特徴とする。
用アクチュエータとしてエアーサーボシリンダ５６を用
い、当該エアーサーボシリンダ５６を真空チャンバー５
０の内部に配置することを特徴とする。
【００６０】これにより、Ｙステージ５２の駆動力を高
め、Ｙステージ５２の移動速度、及び加速度を高めるこ
とができる。
め、Ｙステージ５２の移動速度、及び加速度を高めるこ
とができる。
【００６１】第３、４の実施形態において、駆動用のア
クチュエータとしてエアーサーボシリンダを使用した
が、これに限られるものではなく、例えばリニアモータ
を使うことも可能である。
クチュエータとしてエアーサーボシリンダを使用した
が、これに限られるものではなく、例えばリニアモータ
を使うことも可能である。
【００６２】第１，２，３，４の実施形態において、主
要な構成要素すなわち、第１及び２の実施形態では、移
動体３、固定体４、エアーパッド５、第３及び第４の実
施形態では２本の固定体４２ａ，４２ｂ、移動体４３、
ステージ基板４４、駆動棒４６、Ｙスライド固定体５４
ａ、５４ｂ、エアースライド軸受け５５ａ、５５ｂ、エ
アーサーボシリンダ５６は、高剛性、軽量、かつ、非磁
性材料であるセラミックが使用される。
要な構成要素すなわち、第１及び２の実施形態では、移
動体３、固定体４、エアーパッド５、第３及び第４の実
施形態では２本の固定体４２ａ，４２ｂ、移動体４３、
ステージ基板４４、駆動棒４６、Ｙスライド固定体５４
ａ、５４ｂ、エアースライド軸受け５５ａ、５５ｂ、エ
アーサーボシリンダ５６は、高剛性、軽量、かつ、非磁
性材料であるセラミックが使用される。
【００６３】特に、大型構造部品の製作及び高精度加工
が比較的容易なアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）を主成分とするセラミックスが用いられる。アルミ
ナセラミックスとしては、Ａｌ2Ｏ3を主成分としてＳｉ
Ｏ2，ＭｇＯ，ＣａＯ等の焼結助剤を含むものを用い、
炭化珪素質セラミックスとしては、ＳｉＣを主成分とし
てＢ，Ｃ、またはＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3等の焼結助材を含む
ものを用いる。そして、これらの原料を加圧成形法や鋳
込成形法等の方法で所定形状に成形した後、焼成するこ
とで上記各部材を製造することができる。
が比較的容易なアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）を主成分とするセラミックスが用いられる。アルミ
ナセラミックスとしては、Ａｌ2Ｏ3を主成分としてＳｉ
Ｏ2，ＭｇＯ，ＣａＯ等の焼結助剤を含むものを用い、
炭化珪素質セラミックスとしては、ＳｉＣを主成分とし
てＢ，Ｃ、またはＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3等の焼結助材を含む
ものを用いる。そして、これらの原料を加圧成形法や鋳
込成形法等の方法で所定形状に成形した後、焼成するこ
とで上記各部材を製造することができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、移動体を浮上させるた
めの気体の噴出部と、当該気体を排気するための排気部
を移動体に備え、さらに移動体の端面から露出した固定
体を覆うように外囲体を配設することによって、真空チ
ャンバーの内部で使用されるステージ機構にも関わら
ず、案内を静圧気体軸受けによる非接触案内とすること
ができ、駆動時の振動を無くし、駆動時の姿勢精度を長
期間にわたって高精度に維持することができる。
めの気体の噴出部と、当該気体を排気するための排気部
を移動体に備え、さらに移動体の端面から露出した固定
体を覆うように外囲体を配設することによって、真空チ
ャンバーの内部で使用されるステージ機構にも関わら
ず、案内を静圧気体軸受けによる非接触案内とすること
ができ、駆動時の振動を無くし、駆動時の姿勢精度を長
期間にわたって高精度に維持することができる。
【００６５】また軸受の隙間から露出する僅かな気体を
外囲体であるベローズで覆うことにより真空チャンバー
内の真空度を１０-4Ｐａ以上の高真空度に維持すること
ができる。
外囲体であるベローズで覆うことにより真空チャンバー
内の真空度を１０-4Ｐａ以上の高真空度に維持すること
ができる。
【００６６】さらには、外囲体であるベローズで覆われ
た空間と真空チャンバー内の圧力差が微小であるために
当該ベローズは従来に比べ、薄く柔軟な材料が使用で
き、収縮抵抗も無視できる程度となり、ひいてはベロー
ズの長期安定性が得られることとなる。
た空間と真空チャンバー内の圧力差が微小であるために
当該ベローズは従来に比べ、薄く柔軟な材料が使用で
き、収縮抵抗も無視できる程度となり、ひいてはベロー
ズの長期安定性が得られることとなる。
【００６７】高剛性軽量材料であるセラミックス製ステ
ージをエアサーボシリンダで駆動することにより、ステ
ージ移動の精度を維持しつつ、移動の高速、高加速度化
を達成することができ、半導体製造装置のスループット
を向上させることができる。
ージをエアサーボシリンダで駆動することにより、ステ
ージ移動の精度を維持しつつ、移動の高速、高加速度化
を達成することができ、半導体製造装置のスループット
を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す縦断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１、第２の実施形態におけるエアス
ライド軸受けの分解斜視図である。
ライド軸受けの分解斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示し、（ａ）は上面
図、（ｂ）は縦断面図である。
図、（ｂ）は縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示し（ａ）は上面図、
（ｂ）は縦断面図である。
（ｂ）は縦断面図である。
【図６】従来の静圧気体直線案内装置を示す縦断面図で
ある。
ある。
１：真空チャンバー ２：真空チャンバー排気孔 ３：移動体 ４：固定体４ ５：エアーパッド ６，７：吸引溝 ８ａ、８ｂ：ベローズ ９：気体回収用排気孔 １０：気体供給パイプ １１，１２：吸引パイプ ２２：ガイド面 ２４：摺動面 ２５：給気孔 ２６，２７：吸引通路 ３０：底板 ３１：側面板 ３２：エアー噴出部 ３３：大気解放用溝 ４２ａ、４２ｂ：固定体 ４３：移動体 ４４：ステージ基板 ４５：エアーサーボシリンダ ４６：駆動棒 ４７：ベローズ ４８：吸引排気孔 ４９：配管 ５４ａ、５４ｂ：Ｙスライド軸 ５５ａ、５５ｂ：エアースライド軸受け ５６：エアーサーボシリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J102 AA02 BA05 CA11 EA02 EA07 EA10 EA22 EA23 EA24 FA06 GA19
Claims (5)
- 【請求項１】固定体と移動体の微少隙間に静圧気体を供
給し、上記移動体を固定体上に浮上させて円滑に移動さ
せるようにした静圧気体直線案内装置において、前記移
動体の固定体に対する摺動面に、移動体を浮上させるた
めの気体の噴出部と、当該気体を排気するための排気部
とを備え、前記移動体の端面から露出した固定体を覆う
ように外囲体を配設し、該外囲体で覆われた空間内の気
体を排気するための真空排気ポンプを備えたことを特徴
とする静圧気体直線案内装置。 - 【請求項２】前記移動体の固定体に対する摺動面に備え
た排気部は、二重の排気溝からなり、かつ少なくとも内
側に位置する排気溝の内壁が、前記摺動面に対し外側に
４０度〜６５度傾斜していることを特徴とする請求項１
記載の静圧気体直線案内装置。 - 【請求項３】前記移動体を、エアーシリンダ又はリニア
モータで駆動するようにしたことを特徴する請求項１又
は２記載の静圧気体直線案内装置。 - 【請求項４】上記外囲体はゴムなどの弾性体又は収縮可
能な蛇腹状の金属体により構成したことを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の静圧気体直線案内装
置。 - 【請求項５】上記固定体及び移動体をアルミナ又は炭化
珪素を主成分とするセラミックスにより構成したことを
特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の静圧気体
直線案内装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000296014A JP2002106562A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 静圧気体直線案内装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000296014A JP2002106562A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 静圧気体直線案内装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002106562A true JP2002106562A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18778352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000296014A Pending JP2002106562A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 静圧気体直線案内装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002106562A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009195993A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 基板用の平面研削ヘッドシステム |
| JP2010048303A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Myotoku Ltd | エアスライド装置 |
| EP3156174A1 (en) * | 2015-10-14 | 2017-04-19 | Industrial Technology Research Institute | Feeding module |
| CN110513394A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-29 | 清华大学 | 一种真空气浮轴承及其性能检测装置和检测方法 |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000296014A patent/JP2002106562A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009195993A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 基板用の平面研削ヘッドシステム |
| JP2010048303A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Myotoku Ltd | エアスライド装置 |
| EP3156174A1 (en) * | 2015-10-14 | 2017-04-19 | Industrial Technology Research Institute | Feeding module |
| CN106584183A (zh) * | 2015-10-14 | 2017-04-26 | 财团法人工业技术研究院 | 进给模块 |
| CN110513394A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-29 | 清华大学 | 一种真空气浮轴承及其性能检测装置和检测方法 |
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