JP2004116643A

JP2004116643A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2004116643A
Application number: JP2002280386A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 中村　剛
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】差動排気シールに不具合が生じても、プロセス室内で実行されている加工処理に与える影響をことを極力回避できる位置決め装置を提供する。
【解決手段】位置決め装置１１０は、差動排気シール１５０に不具合が生じた場合、中間ブロック１７０を第１の筐体１２０に対して変位させることで、差動排気シール１５０がシールする中間ブロック１７０と移動ブロック１３０の間隙を減少させ、外部よりプロセス室Ｐ内へ大気が侵入するまでの時間を稼ぎ、それにより加工中の製品のダメージを抑制することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば外部環境から隔離された室内でワークを移動可能な位置決め装置に関する。
【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。ここで、プロセス室内に位置決め装置を設けると、その可動部に補給する潤滑剤などが飛散してプロセス室内を汚染するおそれがある。
【０００３】
このような問題に対して、たとえば米国特許第４１９１３８５号には、一体型負圧密封式ガス軸受組立体が開示されている。かかる従来技術においては、軸受ブロック上に２次元方向に移動可能な可動部を設け、さらに軸受ブロックと可動部との間にプロセス室を形成し、差動排気シールによりプロセス室と外部とを密封することによって、プロセス室を負圧環境に維持したまま、その内部で可動部上に載置したワークの処理を行えるようにしている。従って、ワークを駆動する駆動部をプロセス室外に設置することができ、それによりプロセス室の汚染を抑止でき、また駆動部のメンテナンスも容易に行えるようになっている。
【非特許文献１】
米国特許第４１９１３８５号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなプロセス室内における加工処理は、特殊な雰囲気（例えば負圧）下で行われるものであり、何らかの不具合により差動排気シールの機能が失われると、外部からプロセス室内へと大気が侵入し、それにより加工処理中の製品にダメージを与える恐れがある。これに対し、差動排気シールの不具合を回避するために、差動排気シールを駆動するために複数系統の配管や排気ポンプなどを設けると、設備の大型化やコストの増大を招くという問題がある。また、プロセス室内外の圧力差が大きい場合、軸受ブロックや可動部に大きな力が作用し、これを変形させる。特に、ワークが載置される可動部が変形あるいは変位することは、位置決め精度上好ましくない。例えばピッチング、ヨーイング、ローリング等が生じ、位置決め精度が低下するからである。
【０００５】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、プロセス室内外に大きな圧力差が生じても、可動部を高精度に位置決め可能で、かつシール性能を維持でき、さらに差動排気シールに不具合が生じても、プロセス室内で実行されている加工処理に与える影響をことを極力回避できる位置決め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、本発明の位置決め装置は、
減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、
少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、
前記第１の開口に連通する中間開口を有し、前記移動ブロックと前記第１の筐体との間に設けられた中間ブロックと、
前記移動ブロックを、前記少なくとも一方向に移動可能に支持する案内手段と、
前記中間ブロックと前記第１の筐体との間に配置され、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記プロセス室内より高圧のプロセス室外と前記中間開口との間をシールするシール手段と、
前記中間開口を囲むようにして、前記中間ブロックと前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間をシールする第１の差動排気シールと、
前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記移動ブロックと前記中間ブロックの第１の案内面とを所定の隙間を介して対向させる隙間調整手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明の位置決め装置は、減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、前記第１の開口に連通する中間開口を有し、前記移動ブロックと前記第１の筐体との間に設けられた中間ブロックと、前記移動ブロックを、前記少なくとも一方向に移動可能に支持する案内手段と、前記中間ブロックと前記第１の筐体との間に配置され、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記プロセス室内より高圧のプロセス室外と前記中間開口との間をシールするシール手段と、前記中間開口を囲むようにして、前記中間ブロックと前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間をシールする第１の差動排気シールと、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記移動ブロックと前記中間ブロックの第１の案内面とを所定の隙間を介して対向させる隙間調整手段とを有するので、例えば第１の差動排気シールに不具合が生じた場合、前記中間ブロックを前記第１の筐体に対して変位させることで、前記第１の差動排気シールがシールする前記中間ブロックと前記移動ブロックの間隙を減少させ、あるいは隙間をなくし、外部より前記プロセス室内へ大気が侵入するまでの時間を遅らせ、それにより加工中の製品のダメージを抑制することができる。また、第１の筺体の変形に関わらず、中間ブロックと移動ブロックとの隙間を所定の値に維持できる。さらに、第１の筺体の変形に関わらず、移動ブロックの変形あるいは変位を抑制でき、移動ブロックの高精度な位置決めを可能とする。
【０００８】
更に、前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の第１の減圧室を設けた第２の筐体を有すると、前記移動ブロックを挟んで、前記プロセス室の第１の開口（すなわち前記中間ブロックの中間開口）内の気圧と、前記第１の減圧室内の気圧とを近づけることで、たとえ前記移動ブロックの肉厚を薄くしてもその変形を効果的に抑えることができ、それにより軽量でありながら高精度な位置決めを達成する位置決め装置を提供できる。又、前記隙間調整手段が、前記移動ブロックを、前記第１の案内面に対して所定の隙間を介して対向した状態で、前記少なくとも一方向に移動可能に支持するので、前記第１の差動排気シールの機能を安定して発揮でき、また前記移動ブロックの案内方向以外のスペースの有効活用が図れる。尚、前記第１の開口内の気圧と前記第１の減圧室内の気圧とは、必ずしも一致させる必要はない。
【０００９】
又、前記隙間調整手段は、静圧軸受又は磁気軸受を含むと好ましい。
【００１０】
更に、前記隙間調整手段は、前記移動ブロックと、前記第１の案内面との間の前記所定の隙間を変更可能となっていると、位置決め装置の仕様に応じて、例えば部材の干渉を抑制するため前記所定の隙間を広げるなどの調整が可能となる。すなわち、要求されるシール性能に対して、可能な限り隙間を広げることが容易に可能となる。また差動排気シールが不具合の場合、隙間をゼロにすることにより、プロセス室内への大気の侵入の時間を遅らせることもできる。
【００１１】
又、前記第１の減圧室は、前記プロセス室に対応した第２の開口を有する第２の筐体内に形成され、前記第２の開口には、前記移動ブロックとの間に、所定の隙間を介して対向した状態で案内する第２の案内面と、前記第２の案内面と前記移動ブロックとの対向面に設けられ、前記第１の減圧室内と、前記第１の減圧室内よりも高圧の減圧室外との間をシールする第２の差動排気シールとが設けられていれば、前記第２の筐体に対して、前記移動ブロックを移動可能に案内でき、且つ前記第１の減圧室内を、前記減圧室外の気圧に関わらず所定の気圧に維持することができる。尚、第２の筐体は、第１の筐体と一体でも別体でも良い。
【００１２】
更に、前記第２の筐体を挟んで前記第１の減圧室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の第２の減圧室を設けたので、前記第２の筐体の変形を抑制できる。これにより、さらに移動ブロックの変位あるいは変形を可及的に抑制することができる。尚、前記第１の減圧室の気圧と前記第２の減圧室内の気圧とは、必ずしも一致させる必要はない。
【００１３】
ここで、差動排気シールとは、例えば対向する２面間の微小な間隙にある気体を排気することにより、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。また［請求の範囲］中の「相対変位」には、［発明の詳細な説明］中の微小な移動による変位と微小変形による変位との両方を含むものとする。
【００１４】
【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。図１は、第１の実施の形態にかかる位置決め装置１１０の正面断面図であり、密閉されている筐体の上部を省略し且つ差動排気シール及び静圧軸受に関しては簡略化して示している。図２は、図１の位置決め装置１１０を矢印ＩＩ−ＩＩで分離して矢印方向に見た図である。図３は、図２の位置決め装置１１０を矢印ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して矢印方向に見た図である。図４、５は、それぞれ図２の位置決め装置１１０をＩＶ−ＩＶ、Ｖ−Ｖ線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の位置決め装置１１０は、プロセス室Ｐを含み且つプロセス室Ｐとその外部とを連通する開口１２０ａを有する第１の筐体１２０と、第１の筐体１２０の開口１２０ａに対向して配置された移動ブロック１３０と、第１の筐体１２０と移動ブロック１３０との間に挟まれた中間ブロック１７０と、移動ブロック１３０を挟んで第１の筐体１２０（或いは中間ブロック１７０）の反対側に配置された第２の筐体１４０とから構成されている。プロセス室Ｐは、不図示のポンプにより吸引され負圧となっている。尚、第１の筐体１２０は、定盤１００に対し不図示の支持脚で固定支持されており、中間ブロック１７０は、第１の筐体１２０に固定されておらず、移動ブロック１３０に対しても通常、非接触の状態を保っている（フローティング状態）。
【００１６】
図１，図４，５で、移動ブロック１３０の両側の上面は、中間ブロック１７０を所定の隙間を介して、隙間調整手段の一部を構成する静圧軸受１８１（その下面が第１の案内面）で支持し、移動ブロック１３０の両側の下面は、第２の筐体１４０が設置されている定盤１００に対して所定の隙間を介して、一対のリニアガイド１９０により、紙面に垂直方向に移動自在に支持されている。従って、移動ブロック１３０は、図１において紙面に垂直方向に（図２においては上下方向に）移動可能となっている。案内手段である転がり式のリニアガイド１９０は、それぞれ定盤１００上に設置されたベース１９１上に設けられたレール１９２と、移動ブロック１３０を支持しつつ多数の転動体を介してレール１９２に跨設され、低フリクションで移動可能なスライダ１９３とからなる。案内手段は、リニアガイド１９０に代えて、転がり式の他の案内軸受や静圧軸受、磁気軸受等であっても良い。但し、静圧軸受や磁気軸受を使用の場合、別途、移動ブロック１３０のタッチダウン防止のための機構を設ける。転がり式の案内手段を用いれば、このような機構は不要となる。なお、案内手段及び隙間調整手段を構成する軸受は、後述のＯーリング１７１に対し、十分に大きな軸受剛性を有するものを用いる。
【００１７】
尚、本実施の形態では、静圧軸受１８１は、平板形の多孔質グラファイトでなるもので、その軸受面が、中間ブロック１７０と面一となるように固定されており、矢印で簡略的に示すエア供給路を介して、外部の給気ポンプＰ４からエアが供給されるようになっている。静圧軸受１８１は、給気ポンプＰ４から圧送された空気により、対向する面を非接触に支持することができる。
【００１８】
静圧軸受１８１に隣接し且つその内側における移動ブロック１３０の上面と、中間ブロック１７０との間は、第１の差動排気シール１５０で密封され、リニアガイド１９０の内側における移動ブロック１３０の下面と、第２の筐体１４０との間は、第２の差動排気シール１６０により密封されている。差動排気シール１５０，１６０は、排気ポンプＰ２に吸引されることで差圧室（後述の溝１５１、１５２、１５３、及び１６１、１６２、１６３）内を負圧としている。更に、静圧軸受１８１と第１の差動排気シール１５０との間の環状空間１５４（詳細は後述）は、大気圧に維持されるようになっている。
【００１９】
筐体１２０の下壁１２０ｃに、長孔状の開口（第１の開口）１２０ａが形成されている。図１で、筐体１２０の下壁１２０ｃの下面には、長円形状の浅い座繰り部１２０ｄが形成されている。下壁１２０ｃに対向する中間ブロック１７０の上面には、座繰り部１２０ｄの周囲に沿って溝部１７０ａが形成されている。溝部１７０ａ内には、シール手段としてのＯ−リング１７１が配置されている。Ｏ−リング１７１は、筐体１２０の下壁１２０ｃの下面に当接し、中間ブロック１７０との間を密封するようになっており、中間ブロック１７０が変位しても密封を維持するようになっている。Ｏ−リング１７１の代わりにベローズ等を用いても良い。
【００２０】
中間ブロック１７０の中央には長円の開口１７０ｂが形成されている。かかる開口１７０ｂ及び第１の筐体１２０の開口１２０ａを非接触に貫通するようにして、軸１３１が延在している。軸１３１は、移動ブロック１３０の上面に取り付けられて一体となっている。軸１３１内を貫通する通路１３２は、第１の筐体１２０内のプロセス室Ｐと、第２の筐体１４０と移動ブロック１３０と第２の差動排気シール１６０とで形成された第１の減圧室Ｒとを連通している。第１の減圧室Ｒが移動ブロック１３０の下面と対向している部分が、開口（第２の開口）１４０ａとなっている。尚、移動ブロック１３０は、不図示の駆動部に、連結部１３３（図１、図２及び図５）を介して連結されている。駆動部としては、例えばモータとボールねじ等の送りねじとの組み合わせ、モータとベルト及びプーリとの組み合わせ、或いはリニアモータ等を用いることができる。駆動機構としては、これに限らず、例えば定盤１００上に固定された超音波モータにより直接移動ブロック１３０の側面を摩擦力を介して駆動するものも用いることができる。又、連結部１３３を設ける代わりに、移動ブロック１３０の長手方向端部に、連結部を設け、これを介して駆動部を連結するようにしても良い。
【００２１】
差動排気シール１６０は、溝１６１，１６２，１６３と，連通孔１６５，１６６，１６７と、排気孔１６９とから構成される。図１で、第２の筐体１４０の上面に形成された長円状の減圧室Ｒの周囲に沿って、後述の溝１５１〜１５４と同様に、４本の溝１６１〜１６３がトラック状に延在している。後述の図２に示す溝１５１〜１５３の場合と同様、溝１６１〜１６３の溝底から、第２の筐体１４０の内部に向かって、それぞれ連通孔１６５〜１６７が形成され、図４，５に示すごとく第２の筐体１４０の内部を長手方向に延在する６本の排気孔１６９に連通している。排気孔１６９は、両端が第２の筐体１４０の外部へと抜けており、それぞれ排気ポンプＰ２（図１）に接続されているが、図４，５に示すように、第２の筐体１４０の内部に向かうに連れ（すなわち開口１７０ｂ寄りのものほど）太くなる径を有していると好ましい。また、図１では簡略的に排気ポンプＰ２を示しているが、具体的には溝１６１、１６２、１６３に対応してそれぞれ異なるポンプが接続されている。
【００２２】
差動排気シール１５０は、溝１５１，１５２，１５３と，連通孔１５５，１５６，１５７と、排気孔１５９とから構成される。図２において、中間ブロック１７０に形成された長孔１７０ｂの周囲に沿って、４本の溝１５１〜１５４がトラック状に延在している。そのうち溝１５４（前記環状空間）は、接線方向両側に延び中間ブロック１７０の両端面で大気に開放している。図２，図５に示すように、溝１５１〜１５３の溝底から、中間ブロック１７０の内部に向かって、それぞれ連通孔１５５〜１５７が形成され、図４，５に示すごとく中間ブロック１７０の内部を長手方向に延在する６本の排気孔１５９に連通している。排気孔１５９は、両端が中間ブロック１７０の外部へと抜けており、それぞれ排気ポンプＰ２（図１）に接続されているが、図４，５に示すように、中間ブロック１７０の内部に向かうに連れ（すなわち開口１７０ｂ寄りのものほど）太くなる径を有していると好ましい。また、図１では簡略的に排気ポンプＰ２を示しているが、具体的には溝１５１、１５２、１５３に対応してそれぞれ異なるポンプが接続されている。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る位置決め装置１１０の動作について説明する。不図示の駆動源の駆動力は、連結部材１３３を介して移動ブロック１３０に伝達され、それにより軸１３１も一体で移動するので、軸１３１の上端に取り付けられたテーブルに載置されたワーク（不図示）を、第１の筐体１２０内で任意の位置に位置決めできる。
【００２４】
更に、本実施の形態の動作を、制御回路図である図６を用いて説明する。ここで、何らかの不具合により、排気ポンプＰ２の吸引性能が低下したとする。かかる状態を放置すると、差動排気シール１５０の密封機能が失われ、外部よりプロセス室Ｐ内に大気が侵入して、処理中の製品にダメージを与える恐れがある。そこで、本実施の形態の場合、異常検出部Ｓが排気ポンプＰ２の吸引性能低下を検出することで、制御部Ｃに信号を送信し、それに応じて制御部Ｃは、流量調整部Ｖを駆動して、例えば静圧軸受１８１と給気ポンプＰ４との間の配管を絞るなどすることで、エア供給量を抑えて静圧軸受１８１の機能を低下させる。すると、図１において、移動ブロック１３０に対して、中間ブロック１７０が接近し、その間の間隔が狭くなる。それにより、急激にプロセス室Ｐ内に大気圧が侵入することが抑制され、復旧に必要な処理をとる時間を稼ぐことができる。このとき、Ｏ−リング１７１の変形は若干元に戻るが、密封機能は維持されており、中間ブロック１７０と第１の筐体１２０との間の間隙を通って、大気が内部に進入することを阻止できる。
【００２５】
尚、排気ポンプＰ２に異常がない場合に、第１の筐体１２０の内部が真空であると、第１の筐体１２０の内外の気圧差が大きくなり、それに応じて第１の筐体１２０が微小変形する。より具体的には、開口１２０ａの付近が最も剛性が低いので、図１で開口１２０ａを上方に押し上げるように変形する。本実施の形態においては、第１の筐体１２０の下壁１２０ｃの中央部が変形により上方に移動しても、変形吸収手段としてのＯ−リング１７１は、第１の筐体１２０の下壁１２０ｃの下面から離隔することがなく、第１の筐体１２０と中間ブロック１７０との間の密閉性は維持される。すなわち、予め第１の筐体１２０の変形量（かかる変形は第１の筐体１２０と中間ブロック１７０との間の微小隙間により保証される）を見込み、常にＯ−リング１７１が第１の筐体１２０と中間ブロック１７０との双方に密着した状態を保つように設定されている。つまり、プロセス室Ｐ内が減圧され、第１の筐体１２０の下壁１２０ｃがたわみにより上方に変位するにつれ、Ｏ−リング１７１の弾性変形量（つぶれ代）は小さくなってくるが、想定される最大変位量に達しても、Ｏ−リング１７１の弾性変形が完全になくなることがないようにしている。すなわち、第１の筐体１２０は、定盤１００上に不図示の支持脚を介して支持されており、一方、リニアガイド１９０よりなる移動ブロック１３０の案内機構も、定盤１００上面を基準にして固定されているので、前記支持脚の高さと中間ブロック１７０の上面の高さの差が、上記の条件を満たすように設定されている。このように、変形吸収手段としてＯ−リング１７１を用いることにより、部品点数が少なくて済む簡単な構成を達成でき、移動ブロック１３０の案内機構を構成するリニアガイド１９０に、第１の筐体１２０の変形による影響を及ぼすことが回避される。
【００２６】
又、本実施の形態では、第２の筐体１４０の第１の減圧室Ｒが通路１３２を介してプロセス室Ｐに連通しているので、第１の減圧室Ｒの気圧はプロセス室Ｐの気圧に一致する。従って上下面の気圧が釣り合っているので、移動ブロック１３０の中央の変形を抑制できる。更に、本実施の形態では、Ｏ−リング１７１の位置は、上面から見て、差動排気シール１５０と静圧軸受１８１との間（大気に連通する溝１５４）と略一致するため、プロセス室Ｐにつながる中間ブロック１７０の上面の溝１７０ａの内側の範囲が真空になった場合に、中間ブロック１７０の反対側が差動排気シール１５０となることから、中間ブロック１７０の変形を効果的に抑制することができる。すなわち、差動排気シール１５０の部分の中間ブロック１７０と移動ブロック１３０との間の隙間内の気圧は、プロセス室Ｐ内とは同一ではないが、十分これに近いと考えることができる。それでもなお、中間ブロック１７０がわずかに変位あるいは変形する可能性はあるが、移動ブロック１３０と中間ブロック１７０とは、静圧軸受１８１により所定の隙間に保持されるので、差動排気シール１５０の性能を一定に保つことができる。一方、移動ブロック１３０は、その上下面に差動排気シール１５０，１６０とを対向させて釣り合わせ、静圧軸受１８１の正静圧は，リニアガイド１９０により受けられるので、これらに起因する曲げ変形も殆どないこととなる。これらにより、中間ブロック１７０の下面と移動ブロック１３０の上面との間隔は略初期状態に維持されるので、差動排気シール１５０及び静圧軸受１８１の機能を損なうことがなく、移動ブロック１３０の下面と第２の筐体１４０の上面との間隔も略初期状態に維持される。又、プロセス室Ｐの内部と外部（大気圧下）との差圧に起因する軸受に対する負荷がないので、前記差圧が変動しても軸受に対する負荷は変動することはない。また、以上のように第１の筺体１２０の変形にかかわらず、移動ブロック１３０の位置は、ほぼ不変に保たれるので、軸１３１に取り付けられるワークの位置決めを常に高精度に保てる。更に、本実施の形態によれば、移動ブロック１３０を囲う必要がないので、構成の簡素化を図れ、図４，５において、例えばリニアガイド１９０に隣接して駆動源などを配置することができる。
【００２７】
尚、通路１３２を設ける代わりに、第１の減圧室Ｒ内を減圧するポンプを別個に設けるようにしてもよい。この場合、第１の減圧室Ｒ内は、例えば１０^４Ｐａ程度にすることにより、移動ブロック１３０等の変形を抑制できるので、このポンプ及び差動排気シール１６０のためのポンプの能力は低いもので済むという利点がある。
【００２８】
更に、本実施の形態は、排気ポンプなどの不具合に応じて、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０との間隙を変化することにとどまらず、より積極的に、かかる間隙を調整することが考えられる。この例を、別な制御回路を示す図７を用いて説明する。制御回路Ｃは、例えば移動ブロック１３０と中間ブロック１７０との隙間の設定値を取り込むことができる。例えば、移動ブロック１３０と中間ブロック１７０との隙間を増加させたい場合には、制御回路Ｃが流量調整部Ｖを駆動して、エア供給量（圧力）を増大させることで間隙を広くして両者の干渉を抑制し、移動ブロック１３０と中間ブロック１７０との隙間を減少させい場合には、流量調整部Ｖを駆動して、エア供給量（圧力）を減少させることで間隙を狭くすることができる。かかる調整は、上述したように、不図示の絞り等を用いて静圧軸受１８１のエア吹き出し圧力を変更することで適宜行うことができる。さらに、本実施の形態では隙間調整手段で静圧軸受を使用したが、これに代えて磁気軸受を用いてもよい。この場合、給気ポンプ及び流量調整部に代え、磁気軸受への供給電圧を調整し供給する電圧供給部を設ける。
【００２９】
本実施の形態の変形例としては、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０とのシール面の接触を抑制する手段を設けることができる。例えば、図１で点線で示すように、定盤１００上に、伸縮自在な軸１３５ａを有するエアシリンダ１３５を設け、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０との間隙に応じて、軸１３５ａを伸縮させ又は退避させ、静圧軸受１８１の機能低下が生じた場合、或いは不測の外力が働いた場合でも、中間ブロック１７０が移動ブロック１３０に衝接する前に、軸１３５ａを適宜伸ばして当接させるようにできる。
【００３０】
別な変形例においては、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０の端部近傍を示す図８において、静圧軸受１８１の外側に、所定の高さ（例えば数μｍ）の突起１３０ａを設けることで、静圧軸受１８１の機能低下が生じた場合、或いは不測の外力が働いた場合でも、中間ブロック１７０が移動ブロック１３０に衝接する前に、突起１３０ａに当接させるようにできる。かかる突起は、中間ブロック１７０側に設けても良いし、スペーサであっても良い。
【００３１】
図９は、第２の実施の形態にかかる位置決め装置２１０の正面断面図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、第２の筐体及び定盤の構成のみが異なるので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図９において、第２の筐体２４０には、差動排気シール１６０に隣接して、静圧軸受２８１が形成されている。静圧軸受２８１（その上面が第２の案内面）は、給気ポンプＰ３よりエアの供給を受ける。第２の減圧室Ｑが、第２の筐体２４０と定盤１００の座繰り部１０１との間に形成されている。第２の筐体２４０を貫通する通路２４１が、第１の減圧室Ｒと第２の減圧室Ｑとを連通している。座繰り部１０１の外側に沿った第２の筐体２４０の下面には、周溝２４０ａが形成され、その中にＯ−リング２７１が配置されている。Ｏ−リング２７１は、第２の筐体２４０の下面に当接し、その間隙を密封するようになっており、第２の筐体２４０が変位しても密封を維持するようになっている。Ｏ−リング２７１の代わりにベローズ等を用いても良い。
【００３３】
第２の筐体２４０には、定盤１００内部の孔１０２に挿通され、第２の筐体２４０のネジ孔２４０ｂにボルト２０３が螺合され固定されている。尚、図では誇張して示されているが、定盤１００の孔１０２の底部と、ボルト２０３の頭部との間には、所定の間隙（例えば数μｍ）の隙間が介在するので、この間隙の範囲内で、第２の筐体２４０は変位又は変形が可能となっている。但し、定盤１００の孔１０２の底部と、ボルト２０３の頭部との間隙は、第２の筐体２４０と移動ブロック１３０との間隙より小さいので、不測の事態により静圧軸受２８１の機能が失われたときにも、第２の筐体２４０が浮き上がって移動ブロック１３０に衝接するなどの不具合を回避できる。
【００３４】
第２の実施の形態に特有な動作を説明する。何らかの不具合により、排気ポンプＰ２の吸引性能が低下し、差動排気シール１６０の機能低下が生じたとする。かかる場合、本実施の形態においては、図６を参照して、異常検出部Ｓが排気ポンプＰ２の吸引性能低下を検出することで、制御部Ｃに信号を送信し、それに応じて制御部Ｃは、流量調整部Ｖを駆動して、例えば静圧軸受２８１と給気ポンプＰ３（図９）との間の配管を絞るなどすることで、エア供給量を抑えて静圧軸受２８１の機能を低下させる。すると、図９において、定盤１００に対して、第２の筐体２４０が浮き上がり、その間の間隔が広くなる。それにより、急激にプロセス室Ｐ内に大気圧が侵入することが抑制され、復旧に必要な処理をとる時間を稼ぐことができる。このとき、Ｏ−リング２７１の変形は若干元に戻るが、密封機能は維持されており、第２の筐体２４０と定盤１００との間の間隙を通って、大気が内部に進入することを阻止できる。
【００３５】
又、本実施の形態では、第１の減圧室Ｒが通路２４１を介して第２の減圧室Ｑに連通しているので、第１の減圧室Ｒの気圧（すなわちプロセス室Ｐの気圧）は、第２の減圧室Ｑの気圧に一致する。従って上下面の気圧が釣り合っているので、第２の筐体２４０の中央の変形を抑制できる。更に、本実施の形態では、Ｏ−リング２７１の位置は、上面から見て、差動排気シール１６０と静圧軸受２８１との間（大気に連通する溝１６４）と略一致するため、周溝２４０ａの内側の範囲が真空になった場合に、第２の筐体２４０の反対側が差動排気シール１５０となることから、第２の筐体２４０の変形を効果的に抑制することができる。すなわち、差動排気シール１６０の部分の第２の筐体２４０と移動ブロック１３０との間の隙間内の気圧は、プロセス室Ｐ内とは同一ではないが、十分これに近いと考えることができる。一方、移動ブロック１３０は、その上下面に差動排気シール１５０，１６０とを対向させて釣り合わせ、静圧軸受２８１の正静圧は，リニアガイド１９０により受けられるので、これらに起因する曲げ変形も殆どないこととなる。これに加え、移動ブロック１３０の上下面の静圧軸受１８１、差動排気シール１５０、開口１７０ｂと静圧軸受２８１、差動排気シール１６０、減圧室Ｒとを対称に配したことに加えて、第１の筺体１２０の座ぐり部１２０ｄと定盤１００の座ぐり部１０１とを対称に配していることにより、移動ブロック１３０の変形をさらに確実に抑制できる。これらにより、第２の筐体２４０の上面と移動ブロック１３０の下面との間隔は略初期状態に維持されるので、差動排気シール１６０及び静圧軸受２８１の機能を損なうことがなく、移動ブロック１３０の上面と中間ブロック１７０の下面との間隔も略初期状態に維持される。又、プロセス室Ｐの内部と外部（大気圧下）との差圧に起因する軸受に対する負荷がないので、前記差圧が変動しても軸受に対する負荷は変動することはない。
【００３６】
本実施の形態の変形例としては、上述した実施の形態と同様に、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０とのシール面の接触を抑制する手段を設けることができる。例えば、図９で点線で示すように、中間ブロック１７０を延長し、更に定盤１００上に、伸縮自在な軸１３５ａを有するエアシリンダ１３５を設け、中間ブロック１７０と移動ブロック１３０との間隙に応じて、軸１３５ａを伸縮させ又は退避させ、静圧軸受１８１の機能低下が生じた場合、或いは不測の外力が働いた場合でも、中間ブロック１７０が移動ブロック１３０衝接する前に、軸１３５ａを適宜伸ばして当接させるようにできる。
【００３７】
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、差動排気シール１５０の溝部１５１，１５２、１５３及び差動排気シール１６０の溝部１６１，１６２、１６３は、３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、２列あるいは４列以上としても良い。また、第１の筐体１２０と、中間ブロック１７０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、リニアガイドや静圧軸受に限らず、例えばクロスローラガイド等、他の転がり軸受など各種の軸受を用いることができる。またＯ−リング等の位置決め用の溝部を中間ブロック側に設けるようにしたが、第１の筐体側、あるいは双方に設けられるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の位置決め装置は、減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、前記第１の開口に連通する中間開口を有し、前記移動ブロックと前記第１の筐体との間に設けられた中間ブロックと、前記移動ブロックを、前記少なくとも一方向に移動可能に支持する案内手段と、前記中間ブロックと前記第１の筐体との間に配置され、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記プロセス室内より高圧のプロセス室外と前記中間開口との間をシールするシール手段と、前記中間開口を囲むようにして、前記中間ブロックと前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間をシールする第１の差動排気シールと、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記移動ブロックと前記中間ブロックの第１の案内面とを所定の隙間を介して対向させる隙間調整手段とを有するので、例えば第１の差動排気シールに不具合が生じた場合、前記中間ブロックを前記第１の筐体に対して変位させることで、前記第１の差動排気シールがシールする前記中間ブロックと前記移動ブロックの間隙を減少させ、あるいは隙間をなくし、外部より前記プロセス室内へ大気が侵入するまでの時間を遅らせ、それにより加工中の製品のダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる位置決め装置１１０の正面断面図である。
【図２】図１の位置決め装置１１０を矢印ＩＩ−ＩＩで切断して矢印方向に見た図である。
【図３】図２の位置決め装置１１０を矢印ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して矢印方向に見た図である。
【図４】図２の位置決め装置１１０をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】図２の位置決め装置１１０をＶ−Ｖ線で切断して矢印方向に図である。
【図６】本実施の形態の制御回路を示す図である。
【図７】本実施の形態の制御回路を示す図である。
【図８】本実施の形態にかかる変形例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態の位置決め装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１１０、２１０　位置決め装置
１２０　第１の筐体
１３０　移動ブロック
１４０，２４０　第２の筐体
１７０　中間ブロック
１５０，１６０　差動排気シール
Ｐ　プロセス室
Ｒ　第１の減圧室
Ｑ　第２の減圧室

Claims

減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、
少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、
前記第１の開口に連通する中間開口を有し、前記移動ブロックと前記第１の筐体との間に設けられた中間ブロックと、
前記移動ブロックを、前記少なくとも一方向に移動可能に支持する案内手段と、
前記中間ブロックと前記第１の筐体との間に配置され、前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記プロセス室内より高圧のプロセス室外と前記中間開口との間をシールするシール手段と、
前記中間開口を囲むようにして、前記中間ブロックと前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間をシールする第１の差動排気シールと、
前記第１の筺体と前記中間ブロックとの相対変位に関わらず、前記移動ブロックと前記中間ブロックの第１の案内面とを所定の隙間を介して対向させる隙間調整手段とを有することを特徴とする位置決め装置。
前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の第１の減圧室を設けた第２の筐体を有することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記隙間調整手段は、静圧軸受又は磁気軸受を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
前記隙間調整手段は、前記移動ブロックと、前記第１の案内面との間の前記所定の隙間を変更可能となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置決め装置。
前記第１の減圧室は、前記プロセス室に対応した第２の開口を有する第２の筐体内に形成され、前記第２の筺体には、前記移動ブロックとの間に、所定の隙間を介して対向した状態で案内する第２の案内面と、前記第２の案内面と前記移動ブロックとの対向面に設けられ、前記第１の減圧室内と、前記第１の減圧室内よりも高圧の減圧室外との間をシールする第２の差動排気シールとが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置決め装置。
前記第２の筐体を挟んで前記第１の減圧室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の第２の減圧室を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置決め装置。