JP2002303323A

JP2002303323A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2002303323A
Application number: JP2001106943A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 中村　　剛; Nobuhito Saji; 伸仁佐治
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-18

Abstract

(57)【要約】【課題】差動排気シールおよび静圧気体軸受を有する軸
受部の軸部材３０とのギャップ変動を抑えて組立調整を
容易にする駆動装置を提供する。【解決手段】差動排気シールおよび静圧気体軸受を有す
る軸受部の軸部材３０とのギャップ変動を抑えて組立調
整を容易にするために、筐体２０の孔２２に挿入された
軸部材３０をシールする差動排気シール５０を、孔２２
に挿入された略円筒状のハウジング５６内に設ける。こ
のハウジング５６内には、多孔質グラファイトからなる
静圧軸受７２、７３を有する軸受部７０が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筐体に設けられた
開口を介して外部と連通したプロセス室と前記開口に挿
入された軸部材とが差動排気シールでシールされた駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置などにおいては、真空や
特殊ガス雰囲気に維持したプロセス室内で、ワークをス
テージに載置して移動させて加工処理することが行われ
ている。

【０００３】このような駆動装置の例が、図１４および
図１５に示されている。これらの例は、プロセス室Ｐを
有する筐体２２０の孔２２２に挿入された軸部材２３０
あるいは３３０が差動排気シール２５０によってシール
され、静圧軸受２７２、２７３を有する軸受部２７０あ
るいは静圧軸受３７２、３７３を有する軸受部３７０に
よって案内されている場合の例である。図１４では、軸
部材２３０がその軸方向に移動可能であり、図１５で
は、軸部材３３０が軸回りに回転可能である。そして、
いずれの場合も、差動排気シール２５０が構成されたハ
ウジング２６１は、軸受部２７０あるいは３７０が構成
されたハウジング２６２あるいは３６２とは別体となっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、差動排
気シールと静圧気体軸受とを別部材で構成すると、互い
の軸芯および穴径を調整して組み立てなければならず、
そのためには大変な時間と労力を必要とする。この組立
調整を容易にするために、それぞれのハウジングをはめ
合い（インロー）によって組み立てるという方法が通常
行われている。しかし、その精度を維持することには限
界があり、特にすきまを数μｍの微小な値に設定する必
要のある場合の差動排気シールにおいては、困難といえ
る。

【０００５】そこで、本発明は、かかる従来技術の問題
点に鑑み、差動排気シールと静圧気体軸受とが容易な製
造工程によって高精度に位置調整された駆動装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の駆動装置は、筐体に設けられた開口を介
して外部と連通したプロセス室と前記開口に挿入された
軸部材とが差動排気シールでシールされた駆動装置にお
いて、前記差動排気シールが前記筐体側に設けられ、前
記差動排気シールと、前記軸部材を支持する静圧気体軸
受とが同一ハウジング内に構成されてなる。

【０００７】

【作用】本発明の駆動装置は、筐体に設けられた開口を
介して外部と連通したプロセス室と前記開口に挿入され
た軸部材とが差動排気シールでシールされた駆動装置に
おいて、前記差動排気シールが前記筐体側に設けられ、
前記差動排気シールと、前記軸部材を支持する静圧気体
軸受とが同一ハウジング内に構成されてなるので、差動
排気シールの隙間の変動値と静圧気体軸受の隙間の変動
値とが等しくなり、しかも結合部が減少するため剛性が
向上するため、差動排気シールと静圧気体軸受とを高精
度に位置調整することができ、組立調整が不要であって
容易に製造可能である。また、作業効率が向上し且つ部
品点数が減少するために、製造コストを抑制することが
できる。

【０００８】ここで、差動排気シールとは、筐体の排気
面と対向面との微小な間隙にある気体を排気することに
より、筐体の排気面と対向面間が非接触の状態で、対向
面を挟む両側の雰囲気（例えば大気圧と高真空）を一定
の状態に保つように機能するものをいう。以下に述べる
実施の形態においては、排気面を有する部材を差動排気
シールという。

【０００９】本発明において、導入軸は、対向する一対
の開口の一方または両方の外側において、支持部材によ
って支持される。この支持部材は、固定されたものでも
よいし、導入軸の軸方向とは実質的に直交する方向に移
動するもの（いわゆる、Ｘ軸ステージ）であってもよ
い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。

【００１１】図１は、本発明の第１の実施の形態の駆動
装置の軸受部を含む開口付近の詳細図である。図１にお
いて、上下方向をＸ軸方向とし、左右方向をＹ軸方向と
する。

【００１２】図１に示すように、本実施の形態の駆動装
置においては、プロセス室Ｐを有する筐体２０の一面に
設けられた孔２２に、Ｙ軸方向に駆動される円柱状の軸
部材３０が挿入されている。孔２２の内周面には、差動
排気シール５０が設けられており、これにより、プロセ
ス室Ｐがシールされている。また、孔２２の軸方向外側
（大気側）には、軸部材３０を取り囲むように軸受部７
０が設けられている。

【００１３】図１に示すように、差動排気シール５０お
よび軸受部７０は共にハウジング５６内に構成されてい
る。略円筒形状のハウジング５６は、一端側が孔２２に
嵌合しており、他端側が筐体２０の外側に露出してい
る。ハウジング５６の差動排気シール５０側の内周面５
０ａは、排気面を構成している。排気面５０ａは、２列
の環状の溝部５２、５３を備え、これら環状の溝部５
２、５３から筐体２０に形成された連通孔５４、５５を
介して不図示の吸引ポンプまで接続されている。なお、
ハウジング５６の差動排気シール５０側の角部には、Ｏ
リング５７がそれぞれ配置され、ハウジング５６と筺体
２０とに密着され、両者間をシールしている。

【００１４】差動排気シール５０の排気面５０ａの内周
面（溝部５２、５３を除く）、および後述する軸受部７
０の静圧軸受７２、７３の内周面、軸部材３０外周面と
の隙間が、その他の部分（溝部７５、７６及び筺体２０
の排気面５０ａよりプロセス室寄りの部分）と軸部材３
０外周面との隙間に比べ、十分小さくなるように設定さ
れている。

【００１５】ハウジング５６内には差動排気シール５０
に隣接して軸受部７０が設けられている。図１に示すよ
うに、軸受部７０は、ハウジング５６内に配置された一
対の円筒状の静圧軸受（静圧気体軸受）７２、７３を具
備している。静圧軸受７２、７３は、多孔質グラファイ
トから構成されている。また、静圧軸受７２、７３の間
には両者を位置決めするためのスペーサ７７が設けられ
ている。

【００１６】静圧軸受７２、７３は、軸部材３０を包囲
しており、ハウジング５６に形成された連通孔や給気管
（図示せず）を介して、不図示の圧送ポンプに接続され
ている。また、静圧軸受７２と静圧軸受７３との間およ
び静圧軸受７３の差動排気シール５０側に隣接した部分
には、それぞれ溝部７５、７６が設けられている。スペ
ーサ７７を貫通し、さらにハウジング５６内を通るよう
に、２つの静圧軸受７２、７３の側部から排出された気
体を溝部７５、７６を介して大気中に逃がすための通路
５９を備えている。なお、静圧軸受に関しては、公知で
あるため以下に、詳細は記載しない。また、本実施の形
態では、静圧軸受に供給する流体として空気を用いてい
るが、他の気体や磁性流体などを用いても良い。

【００１７】また、静圧軸受７２、７３の軸部材３０に
面した内周面および給気のための入口部分以外の部分
は、軸受としての効率を上げるために、樹脂などによっ
て封止され、内周面の表層部は、所望の絞り部を形成す
るため、やはり樹脂などにより調整されていることが好
ましい。

【００１８】本実施の形態において、差動排気シール５
０と軸受部７０とが１つのハウジング５６内に構成され
ているため、差動排気シール５０と軸受部７０とを同じ
機械で同時に仕上げ加工することができる。例えば、１
つの加工機のチャックでハウジング５６を支持して、支
持状態を変えることなく差動排気シール５０と軸受部７
０とをそれぞれ加工すれば、チャックを持ち変えて加工
したり、別の加工機で加工する場合と比べて、差動排気
シール５０および軸受部７０の同軸度は高くなる。つま
り、本実施の形態によると、差動排気シール５０と軸受
部７０との軸心がほぼ一致するので、差動排気シール５
０側での排気面５０ａと軸部材３０との隙間、および、
軸受部７０での静圧軸受７２、７３と軸部材３０との隙
間の差を均一に加工することができる。

【００１９】また、静圧軸受７２、７３が多孔質グラフ
ァイトなどのハウジング５６とは別部材から構成されて
いる場合、組立を行った後にハウジング５６の最終研磨
を同一機械にて同一のチャッキング時に同時に行うこと
で（つまり、差動排気シール５０および軸受部７０の形
状を同時に仕上げることで）、これらが同軸に仕上げら
れ、両者の軸合わせ調整が不要になり、調整組立の手間
を省くことが可能である。また、差動排気シール５０お
よび軸受部７０の両者それぞれと軸部材３０との間の隙
間を極小化することができて、軸受性能およびシール性
能が共に向上する。

【００２０】次に、本実施の形態に係る駆動装置の動作
について説明する。軸部材３０の端部は、駆動源（不図
示）に接続されており、軸部材３０をＹ軸方向に駆動す
るようになっている。このとき、不図示の圧送ポンプか
ら、軸受部７０の不図示の連通路を介して空気が圧送さ
れ、静圧軸受７２、７３の内周面から噴出するようにな
っているので、かかる空気圧により、軸部材３０は、静
圧軸受７２、７３に対して非接触的に支持され、摩擦な
どの抵抗なく、筐体２０に対して相対移動可能となって
いる。

【００２１】また、排気面５０ａを有する差動排気シー
ル５０は、不図示の吸引ポンプにより、溝部５２、５３
及び連通路５４、５５を介して軸部材３０の周面３０ａ
（対向シール面）との間の空気を吸引しているので、排
気面５０ａと軸部材３０との間のスキマ（静圧軸受７
２、７３により一定に維持）を介して、外部からの、あ
るいは静圧軸受７２、７３から漏れ出た空気が侵入する
ことを防止できる。特に、ワークの加工処理のため、筐
体２０内のプロセス室Ｐを負圧環境にしたような場合に
も、差動排気シール５０により、外部からの空気の侵入
を阻止できるので、プロセス室Ｐの負圧環境を維持でき
好ましい。

【００２２】本実施の形態によれば、軸部材３０を筐体
２０の外部から駆動しているので、プロセス室Ｐ内に駆
動系を設ける必要がなく、プロセス室Ｐ内の汚染などを
防止できると共に、駆動系のメンテナンスが容易とな
る。

【００２３】また、本実施の形態のように軸部材３０が
Ｙ方向に直動する場合は、軸受部７０を差動排気シール
５０と同じ面に形成することで、軸受部７０の静圧軸受
７２、７３の長さが短くて済むという利点がある。ま
た、差動排気シール５０および軸受部７０の軸部材３０
とのギャップを異ならせる必要がある場合には、固定側
つまりハウジング５６側でギャップを管理すればよい。

【００２４】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。例えば、排気面５０ａの溝部は、それ
ぞれ２列にしたが、これに限定されず、吸引ポンプの性
能、プロセス室内外の差圧の大きさ、等に応じ、１列あ
るいは３列以上としても良い。また、排気面と対向シー
ル面との隙間の大きさも吸引ポンプ等の性能との兼ね合
いで決まるもので、数μｍから数１００μｍまで適宜選
択可能である。さらに、軸受としては、実施の形態に示
す静圧軸受７２、７３に限らず、各種の軸受を用いるこ
とができ、たとえば転がり軸受（玉軸受、ころ軸受な
ど）を用いることもできる。

【００２５】加えて、本実施の形態においては、筐体２
０を固定部とし、軸部材３０を移動部としているが、こ
れとは逆に、軸部材３０を固定部として、筐体２０を移
動部とすることもできる。また、軸部材３０をその軸回
りに回転させるようにしてもよい。これにより、２自由
度での位置決めが可能になる。

【００２６】また、静圧軸受７２、７３の材料として
は、多孔質グラファイト以外のものを用いることも可能
である。

【００２７】次に、本発明の第１の実施の形態の変形例
１について説明する。本変形例は、上述の第１の実施の
形態の駆動装置において、差動排気シールを多孔質グラ
ファイトで構成したものである。図２は、本変形例の駆
動装置の軸受部を含む開口付近の詳細図である。なお、
本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の部材
には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２８】図２に示すように、本変形例では、筐体２
０内においてハウジング５６’の内周面に略円筒形状の
多孔質グラファイト６１が嵌挿されて、差動排気シール
５０’の一部を構成している。多孔質グラファイトに
は、軸部材３０の円周方向に沿って２つの環状の溝部５
２’、５３’が形成されている。溝部５２’、５３’に
はそれぞれ上述した連通路５４、５５が接続されてい
る。

【００２９】このように、本変形例では、差動排気シー
ル５０’と軸受部７０とが共に多孔質グラファイトから
なる部材を具備している。そのため、差動排気シール５
０’と軸受部７０とを同時仕上げすることで両者が同軸
に成形される。また、両者の材質が同じなので加工時の
素材の変形量も等しいため、内径の大きさも同一に仕上
げられ、両者と軸部材３０との間の隙間をさらに極小化
することができる。

【００３０】また、本変形例では、差動排気シール５
０’のシール効率が低下するのを防止するために、連通
路５４、５５の内面、および、溝部５２’、５３’と溝
部７６の内面が、例えば樹脂によって封止されている。

【００３１】次に、本発明の第１の実施の形態の変形例
２について説明する。本変形例は、上述の変形例１の駆
動装置において、軸部材を角軸としたものである。図３
は、本変形例の駆動装置の軸部材のない状態での軸受部
を含む開口付近の詳細図である。図４は、本変形例の駆
動装置を軸心方向から見た部分模式図である。なお、本
実施の形態において、変形例１と同様の部材には同じ符
号を付してその説明を省略する。

【００３２】本変形例では、図３および図４に示すよう
に、差動排気シール１５０’を構成する多孔質グラファ
イト１６１の内周面であって、断面が略正方形である軸
部材１３０の四隅に対応する部分に、隅部シール部材１
６２がそれぞれ配置されている。隅部シール部材１６２
は、溝部１７６と溝部１５２’との間、溝部１５２’と
溝部１５３’との間、および、溝部１５３’よりもプロ
セス室Ｐ側の３つの断面にそれぞれ４つずつ配置されて
いる。隅部シール部材１６２は、具体的には、セラミッ
クス、グラファイトなどからなる部材を組み付けること
によって配置されている。これにより、軸部材１３０の
四隅の面取りされた部分のすきまが確実にシールされて
差動排気シール１５０’の性能が向上する。軸受部１７
０等については、軸部材１３０が角軸なのに対応して、
軸直角断面形状が矩形となる点を除いては第１の実施の
形態と同様である。

【００３３】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の
駆動装置において、軸部材を中空とし且つ軸部材の先端
に電気ケーブルを配設したものである。図５は、本実施
の形態の駆動装置の軸受部を含む開口付近の詳細図であ
る。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態の
変形例１と同様の部材には同じ符号を付してその説明を
省略する。

【００３４】図５に示すように、本実施の形態では、軸
部材３０’が中空となっており、且つ、プロセス室Ｐ内
部においてＸ軸方向に折れ曲がっている。そして、軸部
材３０’の先端には、ワーク載置用のテーブル３２が固
着されており、テーブル３２の上面は載置されるワーク
を吸着するための静電チャックとなっている。該静電チ
ャックには電圧印加用ケーブル３４がコネクタ３３を介
して接続されている。電圧印加用ケーブル３４は、軸部
材３０’内部を経て外部の電源（図示せず）に接続され
ている。

【００３５】このように、本実施の形態では、テーブル
３２の静電チャックの電圧印加用ケーブル３４が軸部材
３０’内に配置されており、ケーブル３４がプロセス室
Ｐ内に露出していない。そのため、ケーブル３４からの
アウトガスやケーブル３４が動くことによる発塵によっ
てプロセス室Ｐが汚染されることがなく、特殊な部材を
用いなくとも、プロセス室Ｐ内のクリーン度を向上させ
ることができる。しかも、ケーブル３４を軸部材３０’
内に配置しているために、プロセス室Ｐの気密は保たれ
たままである。

【００３６】本実施の形態では、軸部材３０’内に静電
チャックの電圧印加用ケーブル３４を配置した例を説明
したが、軸部材３０’内には、ウェハ突き上げ機構用の
ケーブルやチャックなどの冷却用配管などを配置するこ
とも可能である。その他、軸部材３０’の形状（例えば
真直度）を補正する機構を軸部材３０’内に設けてもよ
い。具体的には、軸部材３０’の中空部に軸部材３０’
よりも軸方向の剛性が高い部材を配設し、その部材によ
って軸方向に引っ張り力を与えることで真直度を補正す
るようにしてもよい。

【００３７】次に、本発明の第２の実施の形態の変形例
について説明する。本実施の形態は、上述の第２の実施
の形態の駆動装置において、軸部材がＸＹ２方向へ移動
可能なようにしたものである。図６（ａ）は、本実施の
形態の駆動装置の断面図で示す正面図、図６（ｂ）は断
面図で示す平面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）の装置をA-
A矢印方向に見た図（但し、Ｘ軸ステージ１０等を取り
除いた状態を示す）であり、図６（ｄ）は、平面図であ
る。図６（ｂ）において、上下方向をＸ軸方向とし、左
右方向をＹ軸方向とし、図６（ａ）において、上下方向
をＺ軸方向とする。なお、本実施の形態において、図５
で説明した第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号
を付してその説明を省略する。

【００３８】図６各図に示すように、本実施の形態の駆
動装置は、プロセス室Ｐを有する筐体２０の一面に設け
られたＸ軸方向に伸延するスリット状の長孔２２に中空
の軸部材３０’が挿入されていると共に、軸部材３０’
が貫通されてこれをＹ軸方向にスライド可能に支持する
Ｘ軸ステージ１０が長孔２２を塞いだ状態で筐体２０の
外壁面に沿ってＸ軸方向に相対的にスライド可能となる
ように筐体２０の外側に配置されたものである。

【００３９】そして、軸部材３０’の内部空洞には、テ
ーブル３２上面の静電チャックの電圧印加用ケーブル３
４がコネクタ３３を介して配置されている。そのため、
ケーブル３４からのアウトガスやケーブル３４が動くこ
とによる発塵によってプロセス室Ｐが汚染されることが
なく、特殊な部材を用いなくとも、プロセス室Ｐ内のク
リーン度を向上させることができる。しかも、ケーブル
３４を軸部材３０’内に配置しているために、プロセス
室Ｐの気密は保たれたままである。

【００４０】Ｘ軸ステージ１０は、中央に円形の開口１
１を有している。開口１１内には、上述の実施の形態で
説明した差動排気シール５０’が設けられている。Ｘ軸
ステージ１０の開口１１内には、円柱状の軸部材３０’
が挿通されており、差動排気シール５０’に、シール面
であるその周面の一部を包囲されている。

【００４１】図６（ｄ）に示すように、Ｘ軸ステージ１
０の右側面には、断面がコ字状のスライダ１２が配置さ
れている。かかるスライダ１２は、固定部である筐体２
０に配置されたガイドレール１３に、スライダ１２内を
循環する不図示の多数の転動体を介して係合しており、
ガイドレール１３に沿ってＸ軸方向に滑動自在となって
いる。これらスライダ１２、ガイドレール１３及び多数
の転動体で転がり案内軸受の一種であるリニアガイドが
構成される。

【００４２】また、図６（ｂ）に示すように、筐体２０
の左側面には、差動排気シール６０が設けられている。
差動排気シール６０は、筐体２０に形成された長孔２２
の周囲に沿って延在するトラック状となっている。この
トラック状の部分のＸ軸ステージ１０と対向する面６０
ａが排気面として機能する。さらに、差動排気シール６
０は、２本のトラック状の溝部６２、６３を形成してお
り、これらの溝部６２、６３は、差動排気シール６０の
内部通路を介して、筐体２０に形成された連通路６４に
連通している。この連通孔６４は、不図示の吸引ポンプ
に接続されている。排気面６０ａのうち、溝部を除く部
分は、その外側の筐体２０がＸ軸ステージ１０と対向し
ている部分に比べ、Ｘ軸ステージ１０側にわずかに突出
している。そしてリニアガイド１２、１３により、この
突出部分と、これに対向するＸ軸ステージ１０の面（対
向シール面）とが、外側の部分に比べ十分に小さな間隔
を隔てて対向するように設定されている。

【００４３】また、Ｘ軸ステージ１０の開口１１には、
第１の実施の形態で説明した略円筒状の軸受部７０がハ
ウジング５６’内に取り付けられている。

【００４４】次に、本実施の形態に係る駆動装置の動作
について説明する。Ｘ軸ステージ１０は、リニアガイド
１２、１３により低フリクション状態で筐体２０に対し
て支持されているので、不図示の外部駆動源により連動
して駆動されることで、筐体２０に対してＸ軸方向に移
動可能となっている。このとき、軸部材３０’は、Ｘ軸
ステージ１０と共にＸ軸方向に移動するが、筐体２０の
長孔２２は、かかる軸部材３０’のＸ軸方向移動を許容
するようになっている。言い換えると、Ｘ軸ステージ１
０は、長孔２２の長手方向長さに規定される範囲内で、
筐体２０に対してＸ軸方向に相対移動可能となってい
る。

【００４５】この際、排気面６０ａを有する差動排気シ
ール６０は、不図示の吸引ポンプからの吸引力に基づ
き、筐体２０の連通路を介して、排気面６０ａと対向し
ているＸ軸ステージ１０の面（対向シール面）との間の
空気を吸引しているので、Ｘ軸ステージ１０と筐体２０
との間のスキマを介して、外部より空気や異物が侵入す
ることを防止できる。従って、ワークの加工処理のた
め、筐体２０内のプロセス室Ｐを負圧環境にしたような
場合にも、差動排気シール６０により、外部からの空気
の侵入を阻止できるので、プロセス室Ｐの負圧環境を維
持でき好ましい。

【００４６】一方、図６（ａ）、（ｂ）、（ｄ）におけ
る軸部材３０’の左端は、Ｘ軸ステージ１０上に設置さ
れた駆動源（不図示）に接続されており、軸部材３０’
を左右方向に駆動するようになっている。このとき、不
図示の圧送ポンプから、軸受部７０の不図示の連通路を
介して空気が圧送され、第２の軸受である静圧軸受の内
周面から噴出するようになっているので、かかる空気圧
により、軸部材３０’は、静圧軸受に対して非接触的に
支持され、摩擦などの抵抗なく、Ｘ軸ステージ１０に対
して相対移動可能となっている。

【００４７】また、排気面を有する差動排気シール５０
は、不図示の吸引ポンプにより、溝部及び連通路を介し
て軸部材３０’の周面（対向シール面）との間の空気を
吸引しているので、排気面と軸部材３０’との間のスキ
マ（静圧軸受により一定に維持）を介して、外部から
の、あるいは静圧軸受から漏れ出た空気が侵入すること
を防止できる。特に、ワークの加工処理のため、筐体２
０内のプロセス室Ｐを負圧環境にしたような場合にも、
差動排気シール５０により、外部からの空気の侵入を阻
止できるので、プロセス室Ｐの負圧環境を維持でき好ま
しい。

【００４８】本実施の形態によると、軸部材３０’を筐
体２０の外部から駆動しているので、プロセス室Ｐ内に
駆動系を設ける必要がなく、プロセス室Ｐ内の汚染など
を防止できると共に、駆動系のメンテナンスが容易とな
る。

【００４９】また、差動排気シール６０の吸引力は、上
述したトラック状の範囲に限られるので、たとえ筐体２
０を大型化しても差動排気シール６０の全長は長くなら
ず、従って軸受を構成するスライダとガイドレールの支
持反力は変わらない。しかも、Ｘ軸ステージ１０の筐体
２０と対向する面のうち、排気面６０ａより外側の部分
の受ける力は大気圧と等しくなるので、Ｘ軸ステージ１
０の表裏面に働く圧力分布を考えると、表裏で差圧が存
在するのは、排気面６０ａから内側の限られた部分とな
る。従って、リニアガイド１２、１３が支持すべき力
は、この限られた面積の差圧の総和に抗する力でよいか
ら小さくて済む。また、プロセス室Ｐを負圧とした場
合、筐体２０の容積を大きくして、軸部材３０’のスト
ローク量を増大させたとしても、軸部材３０’の受ける
力は不変であり、軸部材３０’の端面に加わるプロセス
室内外の差圧による力は変わらない。

【００５０】本変形例で用いられる軸受としては、上述
した静圧軸受やリニアガイド１２、１３に限らず、各種
の軸受を用いることができ、たとえば軸部材３０’の軸
受として転がり軸受（玉軸受、ころ軸受など）を用いる
こともでき、Ｘ軸ステージ１０の案内軸受として、リニ
アガイド１２、１３の代わりに公知の気体や磁性流体を
媒体とした静圧案内軸受や他の転がり案内軸受（クロス
ローラガイド等）を用いてもよい。

【００５１】また、軸部材３０’に回転駆動機構を設け
れば、外部より、Ｘ軸ステージ１０に対して軸部材３
０’を任意に相対回転させることができ、それにより３
軸の駆動装置を構成することができるが、相対回転を阻
止したい場合には、軸部材として断面が矩形などの多角
形状の軸や、楕円状の軸あるいはスプライン軸などを用
いると、別個に相対回転阻止手段などを設ける必要がな
く好ましい。さらに、長孔２２、排気面６０ａ、排気面
の溝部の形状も、上述した形状に限定されない。

【００５２】また、本実施の形態では、差動排気シール
６０を長孔２２に隣接して筐体２０の側に設けたが、こ
れに代え、Ｘ軸ステージ１０の側に設けるようにしても
良い。この場合、Ｘ軸ステージ１０の移動可能な全範囲
において、長孔２２に正対する方向から見た場合、排気
面６０ａが長孔２２を囲んでいるように排気面６０ａを
形成する必要がある。但し、その条件を満たす範囲で、
できるだけ排気面６０ａで囲まれる面積が小さくなるよ
うに設定することが案内軸受の受ける支持反力の大きさ
を抑制する上で好ましい。

【００５３】加えて、本実施の形態においては、筐体２
０を固定部とし、Ｘ軸ステージ１０を移動部としている
が、これとは逆に、Ｘ軸ステージ１０を固定部として、
筐体２０を移動部とすることもできる。かかる場合、２
つの差動排気シールを固定部となったＸ軸ステージ側に
集約して設置することで、配管などの取りまわしを容易
にすることができる。

【００５４】なお、上述の第２の実施の形態はＹ軸方向
のみ駆動するもので、本変形例はＸＹ２軸駆動であった
が、Ｘ軸方向のみに駆動するものであってもよい。

【００５５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。本実施の形態は、図６で説明した駆動装置に
おいて、軸部材を中実とし且つ軸部材のプロセス室Ｐ外
に露出する部分を不活性ガス雰囲気内に配置するように
したものである。図７は、本実施の形態の駆動装置の断
面図である。なお、本実施の形態において、上述の実施
の形態と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省
略する。

【００５６】本実施の形態の駆動装置では、図７に示す
ように、軸部材３０のプロセス室Ｐ内に挿入されている
のとは反対側の端部が、カバー４１によって被覆されて
いる。そして、カバー４１内の空間には、不活性ガスと
して窒素（Ｎ2）ガス４２が封入されている。

【００５７】このように、本実施の形態では、外部とプ
ロセス室との間を往復する軸部材３０の大気側（プロセ
ス室Ｐ外に露出する部分）をカバー４１で覆っているの
で、軸部材３０の表面に吸着した大気中の水蒸気や二酸
化炭素などのガスがプロセス室Ｐ内に取り込まれるのを
防止することができる。従って、本実施の形態による
と、プロセス室Ｐのクリーン度を優れた状態に保つこと
ができて、半導体製造工程などにおいては特に好まし
い。

【００５８】なお、カバー４１内に封入するガスとして
は、窒素ガス４２以外にプロセス室Ｐの雰囲気に対して
悪影響を与えないものをもちいることができる。また、
本実施の形態ではカバー４１はハウジング５６’に固定
されており、軸部材３０の移動範囲に合わせた長さを持
つ略円筒形状であるが、カバーの形状は軸部材３０の移
動を妨げない範囲で適宜変更可能である。ただし、本実
施の形態では、窒素ガス４２の使用量を最小限とするた
めに、軸部材３０の可動範囲だけが含まれるような最小
限度の内部容量をもつカバー４１としている。

【００５９】なお、不活性ガスがカバー４１からの漏れ
を検出するガス検出センサを近傍に配置しておくことが
好ましい。

【００６０】本実施の形態は、軸部材がＸＹ２方向に移
動する場合であったが、Ｙ軸方向のみに移動する場合に
も適用することは可能である。また、軸部材３０のみで
なく、Ｘ軸ステージ１０をも覆うようなカバーとするよ
うにしてもよい。

【００６１】本実施の形態の変形例１として、図８に示
すような蛇腹式カバー４３を設けてもよい。蛇腹式カバ
ー４３は、軸部材３０のＹ軸方向への移動に合わせて伸
縮する。

【００６２】また、本実施の形態の変形例２として、図
９に示すようなものが考えられる。この変形例２では、
軸部材３０が筐体２０を貫通しており、その両側に差動
排気シール５０、６０、リニアガイドおよび軸受部７０
が対称に設けられていると共に、軸部材３０の両端がカ
バー４５ａ、４５ｂでそれぞれ覆われている。カバー４
５ａ、４５ｂ内には、それぞれ窒素ガス４２が封入され
ている。

【００６３】そして、カバー４５ａ、４５ｂの間は、十
分に径の大きい連通管４６によって連通している。その
ため、軸部材３０がＹ軸方向に移動してその一方側でカ
バー内の容量が増え、他方側ではカバー内の容量が同じ
だけ減少する。従って、軸部材３０の移動量に応じた量
だけの窒素ガス４２が連通管４６を通って、容量が増え
た側のカバーへと移動する。これによって、カバー４５
ａ、４５ｂ内の気圧は一定に保たれる。

【００６４】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の駆動装
置において、軸部材の調心機能をもたせたものである。
図１０は、本実施の形態の駆動装置の要部断面図であ
る。なお、本実施の形態において、上述の実施の形態と
同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
また、図１０では、溝部７６の図示を省略している。

【００６５】図１０に示すように、本実施の形態では、
軸部材３０がプロセス室Ｐの外側において、ボールを使
用した直動案内８１に挿入されることよって支持されて
いる。また、ハウジング５６の軸受部７０に対応した部
分の外側に円環状の押さえ部材９３が配置されている。
押さえ部材９３はボルト９７、皿バネ９８、スリーブ９
９，後述の鋼球９５、およびハウジング５６のフランジ
５６ａを介して筐体２０に固定されている。

【００６６】ハウジング５６の外周面にはフランジ５６
ａが設けられている。フランジ５６ａの前後には、リン
グ状の保持器９２ａ、９２ｂが配置されている。保持器
９２ａ、９２ｂには多数の孔が形成されており、各孔に
は小径（保持器９２ａ、９２ｂの幅よりも若干大きい）
の鋼球９５がはめ込まれている。これら保持器９２ａ、
９２ｂと鋼球９５とによってＸＺ平面案内が構成されて
いる。また、ハウジング５６と筐体２０との間には、わ
ずかな隙間が生じるように設定され、この隙間はＯリン
グ５７によりシールされるようにしている。そして、押
さえ部材９３を皿バネ９８を介してボルト９７で筐体２
０に固定することで、鋼球９５に予圧が付与される。
又、ボルト９７にはスリーブ９９が挿入される。スリー
ブ９９の長さは、ボルト９７をスリーブ９９の端面に当
接するまで締め付け、スリーブ９９をボルト９７と筐体
２０との間に挟持した状態としたときに、皿ばね９８に
よる予圧が適度な値となるように設定されている。な
お、鋼球９５の代わりに静圧軸受でフランジ５６ａを挟
み込んでもよい。また、差動排気シール５０と筐体２０
との間に配置されたＯリング５７に代えて、ベローズを
用いることもできる。さらに予圧付与のための皿バネ９
８の代わりにコイルバネ、ゴム等、他の弾性体を用いて
もよい。

【００６７】本実施の形態では、保持器９２ａ、９２ｂ
および鋼球９５からなるＸＺ平面案内により、ハウジン
グ５６はラジアル方向にのみ動けるようになっていて、
ハウジング５６と筐体２０との隙間の範囲内でＯリング
５７の弾性変形によって軸部材３０の調心が可能であ
る。これにより、筐体２０の孔２２と直動案内８１との
同軸度が不完全でも、あるいは軸部材３０の真直度が十
分に高くない場合でも、上記範囲内で直動案内８１と静
圧軸受７２、７３および差動排気シール５０とが調心さ
れるので、軸部材３０と静圧軸受７２、７３および差動
排気シール５０との隙間は一定に保たれる。これによ
り、本実施の形態によると、プロセス室Ｐの気密が漏れ
たり軸部材３０が差動排気シール５０や静圧軸受７２、
７３と接触することがなくなり、シールを確実に行うこ
とができる。

【００６８】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。本実施の形態は、第４の実施の形態の駆動装
置において、軸部材の傾き微調整機能をもたせたもので
ある。図１１は、本実施の形態の駆動装置の要部断面図
である。図１２は、本実施の形態の駆動装置を傾き調整
した様子を示す断面図である。これらの図面では、差動
排気シールおよび軸受部のギャップ（実際には数μｍの
オーダーである）が実際よりも大きく描かれている。な
お、本実施の形態において、上述の実施の形態と同様の
部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００６９】図１１に示すように、本実施の形態では、
直動案内８１の周囲に互いに９０度離隔して４つの圧電
素子８３が配置されている。４つの圧電素子８３は外部
から供給された信号に基づいて各素子の長さ方向に伸縮
する。このとき、対向する２つの圧電素子８３の伸縮量
を符号を逆で同じ大きさに制御することで、軸部材３０
の傾きを変化させることができる。例えば図１２に示す
ように、上下２つの圧電素子８３を伸縮させた場合で
は、軸部材３０のＸＹ平面内における傾き角度の微調整
を実現することができる。

【００７０】本実施の形態において、２組の圧電素子８
３のそれぞれの組の一方の圧電素子８３をコイルバネや
その他の弾性体に置き換えてもよい。また、本実施の形
態において、圧電素子８３の代わりに磁歪素子を用いる
こともできる。また、本実施の形態では、ギャップ方向
の並進も実現可能である。また、本実施の形態は、平面
形の差動排気シールや角形の差動排気シールにも適用可
能である。

【００７１】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の駆動装
置において、軸部材をＹ軸方向に移動させる代わりにそ
の軸回りに回転可能としたものである。図１３は、本実
施の形態の駆動装置の要部断面図である。なお、本実施
の形態において、上述の実施の形態と同様の部材には同
じ符号を付してその説明を省略する。

【００７２】図１３に示すように、本実施の形態は、段
付きとなった軸部材３０の一端側の凹部となった部分に
軸受部７０’が設けられている点において、第１の実施
の形態と相違している。軸受部７０’は、ハウジング５
６”内に配置された一対の円筒状の多孔質グラファイト
からなる静圧軸受（静圧気体軸受）７２、７３を具備し
ている。

【００７３】本実施の形態において、段付き部分におい
て静圧軸受７２、７３と軸部材３０とがスラスト方向に
非接触で対向しており、静圧軸受７２、７３は、ラジア
ル方向だけではなく、スラスト方向についても軸部材３
０を支持している。そのため、第１の実施の形態の場合
とは異なり、静圧軸受７２、７３は、軸部材３０と対向
する両端面も樹脂等で封止されていない。

【００７４】段付きとなった軸部材３０の一端は、軸受
部７０’の外側において、図示しない駆動装置によって
回転自在に支持されている。これにより、軸部材３０
は、その軸回りに回転することができる。

【００７５】本実施の形態では、シールとして差動排気
シールの代わりに磁性流体シールを用いることができ
る。しかしながら、その場合、差動排気シールに比べ
て、アウトガスやパーティクルが発生するという問題、
および、圧力変動に弱いという問題がある。

【００７６】

【発明の効果】本発明の駆動装置は、筐体に設けられた
開口を介して外部と連通したプロセス室と前記開口に挿
入された軸部材とが差動排気シールでシールされた駆動
装置において、前記差動排気シールが前記筐体側に設け
られ、前記差動排気シールと、前記軸部材を支持する静
圧気体軸受とが同一ハウジング内に構成されてなるの
で、差動排気シールの隙間の変動値と静圧気体軸受の隙
間の変動値とが等しくなり、しかも結合部が減少するた
め剛性が向上するため、差動排気シールと静圧気体軸受
とを高精度に位置調整することができ、組立調整が不要
であって容易に製造可能である。また、作業効率が向上
し且つ部品点数が減少するために、製造コストを抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の駆動装置の軸受部
を含む開口付近の詳細図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例１の駆動装
置の軸受部を含む開口付近の詳細図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例２の駆動装
置の軸部材のない状態での軸受部を含む開口付近の詳細
図である。

【図４】図３の駆動装置を軸心方向から見た部分模式図
である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の駆動装置の軸受部
を含む開口付近の詳細図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の変形例の駆動装置
の正面図、断面図等である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の駆動装置の断面図
である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の変形例１の駆動装
置の断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の変形例２の駆動装
置の断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の駆動装置の要部
断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の駆動装置の要部
断面図である。

【図１２】図１１の駆動装置において軸部材の傾き調整
の様子を示す断面図である。

【図１３】本発明の第６の実施の形態の駆動装置の要部
断面図である。

【図１４】従来の駆動装置の要部断面図である。

【図１５】従来の駆動装置の要部断面図である。

【符号の説明】

２０筐体２２孔３０軸部材５０差動排気シール７０軸受部

フロントページの続きＦターム(参考） 3C045 FD15 FD19 3C048 CC07 3J102 AA02 BA03 CA31 EA22 EA24 FA08 GA18 5F031 CA02 HA19 LA02 NA04 NA05 NA17 NA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体に設けられた開口を介して外部と連
通したプロセス室と前記開口に挿入された軸部材とが差
動排気シールでシールされた駆動装置において、前記差動排気シールが前記筐体側に設けられ、前記差動排気シールと、前記軸部材を支持する静圧気体
軸受とが同一ハウジング内に構成されてなる駆動装置。