JP2007057021A - Linear guide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体製造装置に用いられ、大気圧と異なる特殊雰囲気に維持されたチャンバ内でスライダを案内する直線案内に関する。 The present invention relates to a linear guide that guides a slider in a chamber that is used in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus and is maintained in a special atmosphere different from atmospheric pressure.
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、スライダに連結されたステージ上にワークを載置し移動させて加工処理することが行われている。ここで、真空雰囲気内でスライダを支持する場合、転がり軸受等を設けると、それに用いる潤滑剤が真空雰囲気を汚染する恐れがあるので、特殊な潤滑剤を用いる必要がある。これに対し、真空雰囲気を汚染する潤滑剤を用いる必要がない静圧軸受により、スライダを支持することも行われている。 In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a workpiece is placed on a stage connected to a slider and moved to perform processing in a process chamber maintained in a vacuum or special gas atmosphere. Here, when the slider is supported in a vacuum atmosphere, if a rolling bearing or the like is provided, the lubricant used for the slider may contaminate the vacuum atmosphere. Therefore, it is necessary to use a special lubricant. On the other hand, the slider is also supported by a hydrostatic bearing that does not require the use of a lubricant that contaminates the vacuum atmosphere.
しかるに、静圧軸受は、スライダに対して気体を吐出することで非接触状態で支持するものであるから、これを放置すると真空雰囲気内の気圧が上昇し、適切な加工処理を行えなくなる恐れがある。そこで、静圧軸受の周囲に、気体回収手段として差動排気シール等を配置し、吐出された気体を回収することが考えられている。
ここで、一般的に差動排気シールは、微小な隙間でシール(ラビリンスシール)した空間を配置し、その中間に配置された空間を強制排気することで、シール性能を高め、大気圧などの高圧と高真空をシールするものである。従って、その効率は、シールの微小隙間の大きさに大きく依存するものである。 Here, the differential exhaust seal generally has a space sealed with a minute gap (labyrinth seal), and the space disposed in the middle is forcibly exhausted to improve the sealing performance, such as atmospheric pressure. Seals high pressure and high vacuum. Therefore, the efficiency greatly depends on the size of the minute gap in the seal.
ところが、静圧軸受に対してスライダが移動すると、その重心が支持点に対して移動し、スライダが傾く恐れがある。スライダが傾くと、差動排気シールの微小隙間が広がり、それに応じて気体回収能力が低下することとなる。このスライダの傾きを抑えるために、静圧軸受の数や面積を増大させることも考えられるが、装置が大型化し又コストが増大するという問題が生じる。一方、微小隙間が広がった場合でも、十分な気体回収能力を維持するために、差動排気シールの吸引力を高めることもできるが、高排気容量のポンプを用いたり、配管系の気密を高めるなどの対策が必要になり、同様にコスト高を招く。 However, when the slider moves relative to the hydrostatic bearing, the center of gravity of the slider moves relative to the support point, and the slider may be tilted. When the slider is tilted, a minute gap in the differential exhaust seal is widened, and the gas recovery capability is accordingly reduced. In order to suppress the inclination of the slider, it is conceivable to increase the number and area of the hydrostatic bearings, but there arises a problem that the apparatus becomes larger and the cost increases. On the other hand, in order to maintain sufficient gas recovery capability even when a minute gap is widened, the suction force of the differential exhaust seal can be increased, but a high exhaust capacity pump is used or the air tightness of the piping system is increased. It is necessary to take measures such as this, which also causes high costs.
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コストを大幅に増大させることなく、チャンバ内の雰囲気を維持することができる直線案内を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a linear guide capable of maintaining the atmosphere in the chamber without significantly increasing the cost.
本発明の直線案内は、大気環境と大気外の環境とを隔てるチャンバ内で用いられる直線案内において、
固定ベースと、
前記固定ベースに対して移動可能に配置されたスライダと、
前記固定ベースと前記スライダのうち一方に設けられ、その他方に対して気体を吐出する静圧軸受と、
前記静圧軸受を囲むように配置され、前記スライダから吐出された気体を回収する気体回収手段とを有し、
前記静圧軸受から吐出される気体の圧力は、前記スライダの傾きに応じて制御されることを特徴とする。
The linear guide of the present invention is a linear guide used in a chamber that separates the atmospheric environment from the atmospheric environment.
A fixed base;
A slider arranged to be movable with respect to the fixed base;
A hydrostatic bearing that is provided on one of the fixed base and the slider and that discharges gas to the other;
A gas recovery means disposed so as to surround the hydrostatic bearing and recovering the gas discharged from the slider;
The pressure of the gas discharged from the hydrostatic bearing is controlled according to the inclination of the slider.
前記スライダの移動に応じて前記静圧軸受に対して重心位置が移動し、それにより前記スライダの傾きが生じると、前記気体回収手段と前記スライダとの距離が部分的に離れるが、離れた部位においては気体回収能力が低下する。これに対し、本発明の直線案内によれば、前記静圧軸受から吐出される気体の圧力が、前記スライダの傾きに応じて制御されるので、例えば複数の静圧軸受の内、前記固定ベース又は前記スライダとの距離が離れた方の気体吐出圧を相対的に低め、前記固定ベース又は前記スライダとの距離が近づいた方の気体吐出圧を相対的に高めることで、前記スライダの傾きを補正し、それにより前記気体回収手段の気体回収能力を維持して、前記チャンバ内の雰囲気が損なわれることを抑制できる。 When the center of gravity moves with respect to the hydrostatic bearing in accordance with the movement of the slider, and the tilt of the slider occurs, the distance between the gas recovery means and the slider is partially separated. In this case, the gas recovery capability decreases. On the other hand, according to the linear guide of the present invention, the pressure of the gas discharged from the hydrostatic bearing is controlled in accordance with the inclination of the slider. Alternatively, the inclination of the slider can be reduced by relatively lowering the gas discharge pressure that is farther from the slider and relatively increasing the gas discharge pressure that is closer to the fixed base or the slider. It correct | amends and, thereby, can maintain the gas recovery capability of the said gas recovery means, and can suppress that the atmosphere in the said chamber is impaired.
前記気体回収手段は差動排気シールを含むと、前記チャンバ内に異物が侵入することを抑制できるので好ましい。 It is preferable that the gas recovery means includes a differential exhaust seal because foreign substances can be prevented from entering the chamber.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に付いて説明する。図1は、本実施の形態にかかる直線案内の側面図であり、図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であり、図3は、図1の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a side view of a linear guide according to the present embodiment, FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along line II-II and viewed in the direction of the arrow, and FIG. It is the figure which cut | disconnected this structure by the III-III line | wire and looked at the arrow direction.
図1,2において、内部が高真空雰囲気に維持されたチャンバ1の底面に、4つの脚部2aを固定するようにして、固定ベース2が配置されている。固定ベース2は、中央に断面矩形状の凹部2bを形成しており、その内部に、2列の垂直静圧ブロック3,3を平行して配置している。各静圧ブロック3は、全体的には水平方向に延在する角柱状であって、その両端近傍の上面に3個ずつの静圧パッド3a(合計6個)を設けている。静圧パッド3aは、不図示の配管H0を介して、正圧ポンプを含む圧力制御装置10に接続されている(図4参照)。
1 and 2, a
図2において、凹部2bの底面から固定ベース2及びチャンバ1を通過して外部へと延在するように、4本の第1通路H1が設けられている。第1通路H1は、第1排気ポンプP1に接続されている。固定ベース2bの上面において、凹部2bを取り巻くようにして、2本のトラック溝2c、2dが形成されている(図3参照)。トラック溝2c、2dの底面から固定ベース2及びチャンバ1を通過して外部へと延在するように、それぞれ4本の第2通路H2及び第3通路H3が設けられている。第2通路H2は、第2排気ポンプP2に接続されており、第3通路H3は、第3排気ポンプP3に接続されている。凹部2b、トラック溝2c、2d、通路H1〜H3,ポンプP1〜P3とにより気体回収手段を構成する。
In FIG. 2, four first passages H <b> 1 are provided so as to extend from the bottom surface of the
固定ベース2の上方に、平板状のスライダ4が配置され、その上部にウェハをWを載置したテーブル5が固定配置されている。スライダ4は不図示の駆動装置に連結されている。スライダ5の下面には水平軸受ブロック6が取り付けられている。水平軸受ブロック6は、ガイドレールを兼ねる垂直静圧ブロック3,3の間に配置され、それに対向するようにして静圧パッド6aを両側面に配置している。静圧パッド6aは、不図示の配管を介して、正圧ポンプに接続されている。このように静圧パッド6aをスライダ4側(軸受移動形)にしたのは、固定ベース2側に設けた場合(案内面移動形)において、溝が大型化することを回避するためである。なお、トラック溝2c、2dと、その周囲における固定ベース2とスライダ3との隙間とにより差動排気シールを構成する。
A flat slider 4 is disposed above the
本実施の形態の動作について説明する。図4は、固定ベース2に対してスライダ5がストローク端まで移動した状態を示す図である。テーブル4は、固定ベース2に対して垂直軸受ブロック3,3の静圧パッド3a、3aから吐出される気体(例えば空気)の圧力によって浮上し、且つ水平軸受ブロック6の静圧パッド6a、6aから吐出される気体の圧力で、水平方向に位置決めされるようになっている。
The operation of this embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the
かかる状態で、不図示の駆動装置が動作すると、それによりテーブル5と共にスライダ4が固定ベース2に対して、水平方向に移動する。静圧パッド3a、3a及び静圧パッド6a、6aから吐出された気体は、凹部2b内に貯留され、ここから第1通路H1を介して排気ポンプP1へと排出されることとなる。又、スライダ5との間を介して凹部2b内からあふれ出た気体は、トラック溝2c、2dに捕捉され、そこから第2通路H2、第3通路H3を介して排気ポンプP2、P3へと排出されることとなる。
When a driving device (not shown) operates in this state, the slider 4 together with the table 5 moves in the horizontal direction with respect to the
ところで、固定ベース2に対してスライダ4が右のストローク端まで移動すると、図4に示すように、スライダ4が固定ベース2の右端からはみ出すこととなる。すると、スライダ4のオーバーハングした部分の自重によるアンバランスで、スライダ4は右に傾くようになる。これをピッチング誤差という。
By the way, when the slider 4 moves to the right stroke end with respect to the
ここで比較例として、図4(b)に示すように、左方の静圧パッド3aから吹き出される気体の圧力と、右方の静圧パッド3aから吹き出される気体の圧力が等しい場合を考える。かかる場合、固定ベース2とスライダ4との接触がないような気体圧力とされるが、傾き角が微小であれば、左方と右方の静圧パッド3aにより生じるスライダ4の浮上力FL、FRは略等しくなるので、スライダ4とテーブル4の重心Gから左方の静圧パッド3aの中心までの距離LLと、重心Gから右方の静圧パッド3aの中心までの距離LRとをそれぞれ掛け合わせたモーメントの関係は、FL×LL>FR×LRが成立し、更にスライダ4を右方に傾けるように作用する。
Here, as a comparative example, as shown in FIG. 4B, a case where the pressure of the gas blown from the left
かかる場合、図4(b)に示すように、固定ベース2の左端側の上面と、スライダ4の下面との隙間が増大し、スライダ4との間を介して凹部2b内からあふれ出た気体は、気体回収性能が低下したトラック溝2c、2dで捕捉しきれず、チャンバ1内に洩れ出す恐れがある。
In this case, as shown in FIG. 4B, the gap between the upper surface on the left end side of the fixed
そこで、本実施の形態においては、圧力制御装置10が、左方の静圧パッド3aから吹き出される気体の圧力より、右方の静圧パッド3aから吹き出される気体の圧力が高くなるように制御を行っている。かかる気体の圧力制御は、スライダ4のオーバーハングが大きくなるほど、大きな圧力差を与え、即ちスライダ4と固定ベースとの相対位置に応じて圧力差を変更するのが好ましい。
Thus, in the present embodiment, the
このように気体の圧力分布を変更することで、図4(a)に示すように、左方の静圧パッド3aと、右方の静圧パッド3aにより生じるスライダ4の浮上力FL、FRが異なる(FL<FR)ようになり、スライダ4とテーブル4の重心Gから左方の静圧パッド3aの中心までの距離LLと、重心Gから右方の静圧パッド3aの中心までの距離LRとをそれぞれ掛け合わせたモーメントの関係は、FL×LL<FR×LRが成立するので、このモーメント差を利用して、スライダ4を水平に位置させることができ、固定ベース2に対する隙間の最小限の管理ができる。従って、固定ベース2の左端側の上面と、スライダ4の下面との隙間が狭く一様となるので、トラック溝2c、2dによる気体回収性能を発揮することで、スライダ4との間を介して凹部2b内からあふれ出た気体を捕捉し、チャンバ1内の高真空雰囲気を維持することができる。
By changing the gas pressure distribution in this way, as shown in FIG. 4A, the flying force FL, FR of the slider 4 generated by the left
更に、図4(b)に示す比較例のように、気体の圧力分布が一様である場合、スライダ4が傾いた状態でも最小限の静圧剛性を確保しなければならないため、全体的に気体の吐出圧を増大させる必要があり、正圧ポンプの容量の増大や静圧パッド3aの面積増大等が要求されることとなる。これに対し、本実施の形態によれば、スライダ4と固定ベース2との間の隙間を最小限とすることで、正圧ポンプの容量の増大や静圧パッド3aの面積増大等を行うことなく、必要な軸受剛性を確保でき、装置の小型化や低コスト化を図れる。
Furthermore, as in the comparative example shown in FIG. 4B, when the gas pressure distribution is uniform, the minimum static pressure rigidity must be ensured even when the slider 4 is tilted. It is necessary to increase the gas discharge pressure, which requires an increase in the capacity of the positive pressure pump and an increase in the area of the
上述した実施の形態では、静圧軸受が固定ベース側に配置されている例で、スライダの重心移動によりピッチング誤差が生じることに対する対策であったが、一般的な、静圧軸受がスライダ側に配置された例でも本発明は適用可能である。特に、本発明を適用した静圧案内がもう1軸移動テーブルを搭載する場合などは、上側のテーブルの重心位置によって、下軸の姿勢変化が生じる恐れがあるので、静圧軸受が吐出する気体の圧力制御が有効である。 In the above-described embodiment, the hydrostatic bearing is arranged on the fixed base side, which is a countermeasure against the occurrence of a pitching error due to the movement of the center of gravity of the slider. The present invention can also be applied to the arranged examples. In particular, when the hydrostatic guide to which the present invention is applied is equipped with another one-axis moving table, the posture of the lower shaft may change depending on the position of the center of gravity of the upper table. The pressure control is effective.
更に、スライダの重心、ガイドレールの配置、駆動系の配置により生じる姿勢誤差が生じることによって広がる隙間を抑制する場合にも採用可能である。なお、4面拘束形やジャーナル軸受では、一方の隙間変化と反対傾向の隙間変化が生じるため、本発明の効果は小さい。しかし、気体の圧力分布を変えることによる姿勢制御により、静圧軸受を小形化することは、全体構成の小形化を可能とする。 Furthermore, the present invention can also be used in the case of suppressing a gap that is widened due to an attitude error caused by the center of gravity of the slider, the arrangement of the guide rail, and the arrangement of the drive system. In the four-surface constraining type or journal bearing, since the gap change tends to be opposite to the gap change of one side, the effect of the present invention is small. However, downsizing the hydrostatic bearing by attitude control by changing the gas pressure distribution enables downsizing of the overall configuration.
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。チャンバ内は真空でなく、大気と異なる特殊ガスで満たされていてもよい。スライダの駆動の態様としては、ボールねじ機構、リニアモータ、超音波モータ、空圧シリンダなどを用いることが考えられる。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. The inside of the chamber may be filled with a special gas different from the atmosphere instead of a vacuum. As a driving mode of the slider, it is possible to use a ball screw mechanism, a linear motor, an ultrasonic motor, a pneumatic cylinder, or the like.
1 チャンバ
2 固定ベース
2a 脚部
2b 凹部
2c、2d トラック溝
3 垂直軸受ブロック
3a 静圧パッド
4 スライダ
5 テーブル
6 水平軸受ブロック
6a 静圧パッド
10 圧力制御装置
H0 配管
H1 第1通路
H2 第2通路
H3 第3通路
P1 第1排気ポンプ
P2 第2排気ポンプ
P3 第3排気ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
固定ベースと、
前記固定ベースに対して移動可能に配置されたスライダと、
前記固定ベースと前記スライダのうち一方に設けられ、その他方に対して気体を吐出する静圧軸受と、
前記静圧軸受を囲むように配置され、前記スライダから吐出された気体を回収する気体回収手段とを有し、
前記静圧軸受から吐出される気体の圧力は、前記スライダの傾きに応じて制御されることを特徴とする直線案内。 In the linear guide used in the chamber separating the atmospheric environment from the atmospheric environment,
A fixed base;
A slider arranged to be movable with respect to the fixed base;
A hydrostatic bearing that is provided on one of the fixed base and the slider and that discharges gas to the other;
A gas recovery means disposed so as to surround the hydrostatic bearing and recovering the gas discharged from the slider;
A linear guide characterized in that the pressure of the gas discharged from the hydrostatic bearing is controlled in accordance with the inclination of the slider.
The linear guide according to claim 1, wherein the gas recovery means includes a differential exhaust seal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005244413A JP2007057021A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Linear guide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005244413A JP2007057021A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Linear guide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=37920674
Family Applications (1)
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JP2005244413A Pending JP2007057021A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Linear guide |
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- 2005-08-25 JP JP2005244413A patent/JP2007057021A/en active Pending
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