JP2009257585A - 真空利用のための、気体静力学ベアリングエレメントによってガイドされるテーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、気体静力学ベアリングエレメントによってガイドされる真空利用のためのテーブルを提供する。
【解決手段】 このテーブルは、固定して取り付けられている支持構造体とテーブルトップとを有しており、このテーブルトップは、スライドによって、固定して取り付けられている支持構造体に関するｘ方向とｙ方向とに移動可能である。スライドはガイドするための気体静力学ベアリングエレメントを備えており、これらの気体静力学ベアリングエレメントは、ガスベアリングを動作させるために必要とされるガスを供給するための供給ラインとこのガスを除去するための吸引ラインとに接続されている。吸引ラインは、少なくとも１つの可変長ライン装置を備え、このライン装置は第１管材と第２管材とを有し、これらの管材は接触せずに一方が他方の中に貫入し、少なくとも１つのシーリングギャップが管材の間に備えられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、メインクレームの前段（プリアンブル部分）に記載のガスベアリングエレメントによって精密ガイドされ、真空利用に適しているテーブルに関するものである。

この種類のテーブルは一般に知られており、例えば特許文献１や特許文献２から周知である。この種類のガスガイド型又はエアガイド型テーブルは、真空環境で用いるのに適しており、例えばｘ方向とｙ方向とに配向されている２つの軸を大抵備え、高真空状態において動作することができる。ガスベアリングエレメント又はエアベアリングエレメントが、事実上摩擦なく運動するために、例えば固定されたベースプレートで用いられる。大抵の場合、スライドは、例えばｘ軸である一方の軸に沿って、例えば棒状のガイドレールを可動であり、これらのスライド間に例えば横棒状の接続レールが例えばｙ軸である他方の軸の方向に配され、この他方の軸の方向は、もう１つのスライドの走行に沿っており、このスライドは例えばテーブルトップ装置を運搬する。

ガスベアリングエレメント又はエアベアリングエレメントを動作させるには、気体静力学ベアリングエレメント又はガスガイドに供給されるべき加圧されたガスを必要とする。真空状態で用いられる気体静力学ベアリングエレメント及びガイドのために、動作させるために必要とされ連続供給されるガスは、完全に事実上再排気されなくてはならず、その後真空環境に入ることができる。このために、真空可能なダクトと、シール面がガイドの面と一致することも可能であるシーリングギャップとから形成される密封構造が用いられる。吸引路とシーリングギャップとを併せて吸引ステージと呼ばれる。真空へ向かうガスの流れは、一方が他方の後方に配される一連の吸引ステージを介して徐々に低減されることができる。

ガスガイドのコンポーネント間で関連して動作する間、ガスを供給かつ排気するためのラインは、ガイドに、そのガイド特性を損なわないように拘束力を伝えることはできないかもしれない。このために、上述した従来技術では、非常にフレキシブルなラインが用いられる、又は、ラインはスライドを動作させるためのレール若しくは棒状のものに集積される、又は、ラインはスライド自体に集積される。集積されたラインが用いられるとき相互に関連する動作を行うコンポーネント間にガスを移動させるために、１つのコンポーネントには穿孔があり、第２コンポーネントに位置する路を貫通している。この解決手段は、シーリングギャップを広げる必要があり、これは路の長さに沿って広げなければならず、動作経路によって決定される。これは、より大きな設置スペースを必要とし、密封問題が起こる可能性がある。

ＥＰ１２３５１１５Ａ２ ＵＳ６４９９８８０Ｂ２

本発明の課題は、真空環境で用いるのに適しているテーブルを提供することである。このテーブルは、気体静力学ベアリングエレメントによって精密ガイドされ、ガスガイドのコンポーネント間で関連して動作する間、ガイド特性を損なう可能性のある拘束力が伝わらず、真空に対して十分な密封を確実にする。

この課題は、本発明に従い、ガスベアリングエレメント又は気体静力学ベアリングエレメントによってガイドされ、前段（プリアンブル部分）の特徴と併せて請求項１の特性を決定づける特徴を有するテーブルによって達成される。

有利なさらなる成果と改善とが、従属請求項で示されているステップによって可能にされる。

吸引ラインが、接触せずに一方が他方の中に貫入している、第１管材と第２管材とを有している少なくとも１つの可変長ライン装置と、管材間に備えられる少なくとも１つのシーリングギャップとを備えているという理由によって、テーブルの可動コンポーネントの動作はマイナスの影響を受けない、かつ、望まない拘束力は気体静力学ベアリングエレメント又はガスガイドに及ぼされない。

有利な方式では、長さがｘ方向に可変である少なくとも１つのライン装置と、長さがｙ方向に可変である少なくとも１つのライン装置とが吸引ラインで用いられ、２つの管材間の貫入の深さは、ｘ方向又はｙ方向の動作に左右されて変化する。

ｘ方向とｙ方向とに備えられている可変長ライン装置数が、周囲の真空に供給されるガスの流れを徐々に低減するために一方が他方の後方に配されている吸引ステージ数と同数である結果、全長が可変であるライン装置が気体静力学ベアリングエレメントのどの吸引ステージの吸引ラインでも利用可能になされると特に有利である。

動作範囲に左右されない密封効果は、可変長ライン装置のシーリングギャップが本発明に従う動作方向に平行して配されているとき達成される。

好適実施例では、長さがｘ方向に可変であるライン装置の各第１管材は、ベースプレートとして構成されることの可能な、固定して取り付けられている支持構造体に固定して接続されており、各第２管材すなわち貫入管は、第１スライドに配されているので、ｘ軸に対応しているスライドの動作は、貫入管が各固定された管に貫入していることによって妨害されず、かつ、貫入管が接触せずに固定された管材を通っているため、貫入管が抜け出るとき妨害されない。対応する方式では、長さがｙ方向に可変であるライン装置の管材は、一方の側の第１スライド又は接続レールと、他方の側の第２スライドとに配されているので、ｙ方向のスライドの動作は、管材の接触のない出たり入ったりする動作によっても妨害されない。

管断面は、必ずしも円形である必要はないが、例えば長方形であり得る、任意の有利な形状を有することができる。

ｘ方向とｙ方向とによって定義される軸は、相互に関連する角度で可動であるように形成されると有利であり、角度に対して可変であるコンポーネント間の吸引ラインは、フレキシブルでかつ／又は伸縮性のある中間部品を有するので、引き続き角度に関する動作がなされることができる。

有利な実施形態では、例えば気体静力学ベアリングブッシングのような気体静力学ベアリングエレメントが、管材のガイドと密封とを同時に行うために可変長ライン装置の第１管材と第２管材との間に配される。この装置は、相互に隣接して配されている複数の可変長ライン装置が個々の吸引ステージのために備えられ、管材の気体静力学ベアリングエレメントがアセンブリを形成するために組み合わせられるとき特に有利である。このように、これらの気体静力学ベアリングエレメントから真空システムの方向に流出するガスは、気体静力学ベアリングエレメントの単独ステージ又は多数ステージ密封システムを介して徐々に低減されることができ、密封ステージの吸引路は対応する可変長ライン装置に接続されている。

もう１つの有利な実施形態では、様々な吸引ステージの複数の可変長ライン装置が、一方が他方の中に重なり合い、シーリングギャップは第１管材と第２管材との間に備えられており、ライン装置のシーリングギャップから流出するガスはより低圧レベルでライン装置によって受け入れられる。このように、管の貫入位置から流出するガスは、個々の周囲のシーリングギャップを介して低減されることができ、第１管システムのシーリングギャップから流出するガスの流れは、第２管システムによって受け入れられ、ガスは最低圧力を有する管システムのシーリングギャップからのみ真空システムに流出する。

もう１つの有利な実施形態では、異なる吸引ステージの複数の可変長ライン装置が相互に隣接して配され、少なくとも１つのライン装置が第１管材と第２管材との間に密封システムを有し、この密封システムは２つのシーリングギャップとこれらのギャップの間に位置している吸引路とを備え、圧力に関して真空により近い少なくとも１つのライン装置は第１管材と第２管材との間にシーリングギャップを有し、第１ライン装置の吸引路は真空により近い第２ライン装置に接続されている。このように、大気圧から高真空までの異なる圧力レベルにおけるガス媒体を管理するために複数のライン装置と管システムを組み合わせる結果、気体静力学ベアリングエレメントの密封システムの吸引路が対応する圧力レベルの管ラインによって排気されることも可能である。

管材は高比剛性と低吸着力とを有しかつ粗さが少ない材料から、例えば高密度セラミックスから構成されるので、シーリングギャップの高さを低く、低偏差の観点から安定して設定することができ、従って、流出ガス量は低減され、一方の管材が他方から抜け出るとき、少量の分子のみが抜け出る管材面に発生する。

本発明の実施例は図面に示され、より詳細に以下に述べられる。

本発明に従うガスガイド型テーブルの透視図である。 ガスを気体静力学ベアリングエレメントへ供給するための供給ラインと、ガスを気体静力学ベアリングエレメントから除去するための吸引ラインとが概略的に示されている、本発明に従うテーブルの平面図である。 本発明に従うガスガイド型テーブルで用いられている気体静力学ベアリングエレメントの概略配置図である。 本発明に従う、密封システムを伴った可変長ライン装置の中を通して示している部分図である。 管材をガイドするための気体静力学ベアリングエレメントを伴ったもう１つの実施例に従う本発明の可変長ライン装置の中を通して示している部分図である。 密封システムを伴ったもう１つの実施例に従う本発明の可変長ライン装置の中を通して示している部分図である。

気体静力学ベアリングエレメントによって精密ガイドされる図１及び図２で示されているテーブルは、ベースプレート１として構成されている、固定して取り付けられている支持構造体を有している。２つのガイドレール２、３が、ｘ軸又はｘ方向に対応して延び、軸方向の棒体として構成され、ベースプレート１に固定されている。可動スライド５、６（第１スライド）は、気体静力学ベアリングエレメント４（図２を参照のこと）によってガイドレール２、３を走行する。横方向の棒体として構成されている接続レール７は、スライド５、６に接続されており、スライド５、６と一緒にｘ方向に移動可能である。気体静力学ベアリングエレメント９によってベースプレート１をガイドされるスライド８は、ｙ軸を形成している接続レール７に沿って走行する。ベアリングエレメント４と９とは、夫々、ベースプレート専用に又はガイドレール専用に構成されることもできる。スライド８は、例えばウエハのような加工処理すべきコンポーネントを支持するテーブルトップ１０を運搬する。ｘ伝動装置１１はｘ方向に、ｙ伝動装置１２はｙ方向に、この２つの軸に備えられている。

例えば気体静力学ベアリングエレメント９に対応する気体静力学ベアリングエレメントが、図３に概略的に示されている。ベースプレートは、再度符号１によって示されている。ベアリングエレメントの主要部分は支持領域１３であり、この支持領域１３には支持エアフィルム又はガスフィルムが形成されている。支持領域１３は、ガス供給路１５に接続されており、加圧されたガスが、ガス供給路１５を介して供給され、例えば多孔性材料又は個々のノズルによって流量調節され、ギャップ１４へ流れる。第１シーリングギャップ１６と第２シーリングギャップ１７とは、気体静力学ベアリングエレメントに集積され、支持領域を取り囲む。第１吸引路１８は第１シーリングギャップ１６と支持領域１３との間に配され、第２吸引路１９は第１シーリングギャップ１６と第２シーリングギャップ１７との間に配されている。第１シーリングギャップ１６と吸引路１８とは第１真空のための第１吸引ステージを形成し、この第１真空は１０^３トールから１０^−２トールの圧力範囲で形成されており、第２シーリングギャップ１７と第２吸引路１９とは第２真空のための第２吸引ステージを形成し、この第２真空は１０^−１トールから１０^−６トールの圧力範囲で形成されている。

ガス供給路１５は、図示されていないガス供給源からの加圧されたガスのための供給ライン２０（図２を参照のこと）に接続されている一方、第１吸引ステージの吸引路１８は吸引ライン２１に接続され、この吸引ライン２１は図２で広い間隔の斜線で示されており、第２吸引ステージの吸引路１９は、狭い間隔の斜線で示されている吸引ライン２２に接続されている。吸引ライン２１及び２２は、真空チャンバ２３の外側に配されている真空ポンプに接続されている。

図２は、気体静力学ベアリングエレメント４、９へガイドされる供給ライン２０と、気体静力学ベアリングエレメント４、９から導出される吸引ライン２１、２２とを部分的にのみ示している。当然、これらのライン２０〜２２は残りのベアリングエレメントにも接続されている。

図１及び図２からわかるように、ｘ方向に対する可変長ライン装置２４、２５と、ｙ方向に対する可変長ライン装置２６、２７とは、吸引ライン２１、２２に導入されている。どの吸引ステージに対しても、１つの可変長ライン装置がｘ方向に備えられ、かつ、１つの可変長ライン装置がｙ方向に備えられている。この場合においては、２つの吸引ステージが気体静力学ベアリングエレメントに備えられている。当然、１つの吸引ステージだけを備えることも可能であるが、３つ以上の吸引ステージが備えられることも可能である。

各可変長ライン装置２４〜２７は２つの管材２８、２９を備え、この管材２８、２９は一方が他方の中に貫入し、この管材２８、２９が貫入する深さは、ｘ方向のスライド６の動作とｙ方向のスライド８の動作とに応じて変化する。ライン装置２４、２５の管材２８は、この場合貫入管を成しており、スライド６に接続されている一方、管材２９は固定されてベースプレートに接続されている。貫入管として機能するライン装置２６及び２７の管材２８は、接続レール７に接続され、管材２９はｙ方向に対するスライド８に接続されている。吸引ライン２１、２２はラインエレメントを有し、このラインエレメントはスライド５、６、８及び接続レール７の中にガイドされている。しかし、構成上許されるように、吸引ライン２１、２２をスライドの外側に部分的に備えることもできる。ラインエレメント３０は、図１で一例として示されている。

本実施例では、ガス供給ライン２０は、細くフレキシブルなラインとして形成されている。このガス供給ライン２０は、ガスを吸い出すための真空ラインよりかなり小さい断面を有しているためであり、従って、スライドの動作には支障を来さない。しかし、供給ライン２０には、原則としては可変長ライン装置を備えることもできる。

ｙ軸、この場合接続レール７が、平面（ｘ／ｙ）でテーブルトップ１０のある程度の回転を可能にするために、ｘ軸に対して可動であるように配される場合、吸引ライン２１、２２は、スライド５、６と、接続レール７に接続している接続エレメントとの間にフレキシブルで伸縮性のある中間部品３１を有しているので、ｙ軸の角度に関する動作がなされることもできる。この場合、接合構造体３２が備えられる。

図４〜６は、可変長ライン装置と、貫入位置におけるこれらの密封システムとの異なる実施形態を示している。図４は、２つの可変長ライン装置を示しており、一方は、符号２４、２６によって示されている第１吸引ステージのための装置であり、一方は、２５、２７によって示されている第２吸引ステージのための装置である。場合によっては、より低圧である第３吸引ステージを配することもできる。矢印３３は、例えば前段ポンプのような、第１吸引ステージの吸引ラインの真空ポンプへ向かうガスの流れの方向を指し示し、矢印３４は、例えば高真空ポンプのような、第２吸引ステージの吸引ラインの真空ポンプへ向かうガスの流れを指し示している一方、矢印３５は気体静力学ベアリングエレメントの第１吸引ステージからのガスの流れを指し示し、矢印３６は気体静力学ベアリングエレメントの第２吸引ステージからのガスの流れを指し示している。

さらに、ガスの流れは反対方向にすることもできる。

ライン装置２４〜２７の管材２８、２９は、接触せずに一方の管材が他方の管材に貫入している。密封システム３７は、貫入管２８周辺に備えられ、管材に取り付けられている。第１吸引ステージの貫入管２８は２つのシーリングギャップ３９、４０で密封され、吸引路４１がこの２つのギャップ３９と４０の間に位置している。シーリングギャップ３９は吸引路４１のための密封であり、一方ギャップ４０は真空システムの密封を形成している。シーリングギャップは２０μｍから６０μｍの範囲の高さを有している。吸引路４１は、第２吸引ステージの管材２９に直接接続されている。第２吸引ステージの貫入管２８は、シーリングギャップ４２によって真空システムの方向に密封されている。第１吸引ステージの管材から流出するガスの流れは、第２吸引ステージの管材から流出するガスの流れよりかなり多い。

図５では、貫入管材２８が、気体静力学ベアリングブッシングの形状で気体静力学ベアリングエレメント４３を貫通して、より大きい直径をした管材２９の中にガイドされている。気体静力学ベアリングエレメント４３の支持領域は、符号４４で示されている。ガス供給路１５に加えて、気体静力学ベアリングエレメントは別個の吸引をも有している。この装置によって、シーリングギャップの高さを、大変良好な密封効果を有する５μｍから１０μｍのオーダーで非常に低く実現することができる。ベアリングエレメント４３は、２つの吸引ステージの管材のためのアセンブリを形成するために組み合わせられるので、ベアリングエレメントに必要とされる密封構造の排気を簡潔に実現することができる。対応する可変長ラインエレメントに吸引路を接続している内部ラインシステム５０は、気体静力学ベアリングエレメント４３又はアセンブリの内部に備えられている。気体静力学ベアリングエレメントは、真空システムの方向に第１シーリングギャップ４５と第２シーリングギャップ４５’とを有している。第１吸引路４６は支持領域４４と第１シーリングギャップ４５との間に備えられており、第２吸引路４７は第１シーリングギャップ４５と第２シーリングギャップ４５’との間に備えられている。第１吸引ステージの管材の支持領域は、管の方向に追加密封される必要はない。この方向に流出するガスの流れは管材を介して直接排気される。第２吸引ステージの管材の支持領域のガスの流れを、管に直接導入することはできない。このためには単独ステージの吸引が必要とされる。真空システムに流出するガスの流れは直径に左右され、可変長ライン装置のために用いられる気体静力学ベアリングエレメントのパラメータを与える。

図６は、２つの可変長ライン装置を示しており、一方が他方の中に重ね合っている、すなわち、個々の吸引ステージの管材の一方が他方の中に重ね合っている。原則として、装置の管材は、ガイドされずに再度一方が他方に貫入し、シーリングギャップ４８は個々の管材の間に配されている。シーリングギャップの高さは図４に従う構成のシーリングギャップの高さに相当する。第１吸引ステージの貫入管材２８は最も奥に入った管材である。第１吸引ステージの貫入管材の個々のシーリングギャップ４８から流出するガスの流れは、もう真空システムに到達せずに、むしろ第２吸引ステージの貫入管２８によって直接溜められる。次に、この吸引ステージの貫入管又は管材２８は、個々のギャップ４８によって真空システムに対して密封される。これに応じて、真空へ向かうガスの流れはガスガイド型システムの最高吸引ステージの貫入管又は管材２８のシーリングギャップ４８から流出するガスの流れに限定される。

１ ベースプレート
２、３ ガイドレール
４、９、４３ 気体静力学ベアリングエレメント
５、６ 可動スライド
７ 接続レール
８ スライド
１０ テーブルトップ
１１、１２ 伝動装置
１３、４４ 支持領域
１４ ギャップ
１５ ガス供給路
１６、１７、３９、４０、４２、４５、４５’、４８ シーリングギャップ
１８、１９、４１、４６、４７ 吸引路
２０ 供給ライン
２１、２２ 吸引ライン
２３ 真空チャンバ
２４〜２７ 可変長ライン装置
２８、２９ 管材
３０ ラインエレメント
３１ 中間部品
３２ 接合構造体
３３〜３６ 矢印
３７ 密封システム
５０ 内部ラインシステム

Claims (12)

1. 固定して取り付けられている支持構造体と、スライドによって、固定して取り付けられている支持構造体に関してｘ方向とｙ方向とに移動可能であるテーブルトップとを有している、気体静力学ベアリングエレメントによってガイドされる真空利用するためのテーブルであって、スライドが、ガイドするための気体静力学ベアリングエレメントを備えており、これらの気体静力学ベアリングエレメントが、ガスベアリングを動作させるために必要とするガスを供給するための供給ラインと、このガスを除去するための吸引ラインとに接続されている前記テーブルにおいて、吸引ライン（２１、２２）が、接触せずに一方が他方の中に貫入している、第１管材（２８）と第２管材（２９）とを有している少なくとも１つの可変長ライン装置（２４、２５、２６、２７）を備えていることと、少なくとも１つのシーリングギャップが管材（２８、２９）間に備えられていることとを特徴とするテーブル。
2. 吸引ラインが、長さがｘ方向に可変である少なくとも１つのライン装置（２４、２５）と、長さがｙ方向に可変である少なくとも１つのライン装置（２６、２７）とを備えており、可変長ライン装置が、好ましくはｘ軸とｙ軸の直交座標配列に従うことを特徴とする、請求項１に記載のテーブル。
3. 気体静力学ベアリングエレメント（４、９）が、周囲の真空に流出するガスの流れを徐々に低減させるために、一方が他方の後方に配されている少なくとも２つの吸引ステージを有しており、各吸引ステージの吸引ライン（２１、２２）が互いから分離され、長さがｘ方向とｙ方向とに可変であるライン装置（２４、２５、２６、２７）が夫々各吸引ステージの吸引ラインに配されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のテーブル。
4. 固定して取り付けられている支持構造体（１）に対して固定して接続されている２つのガイドレール（２、３）が互いから間隔をおいてｘ方向に延び、これらのガイドレール（２、３）上に第１スライド（５、６）が夫々可動状態で配されていることと、接続レール（７）が２つのスライド（５、６）に接続され、テーブルトップ（１０）を支持している第２スライド（８）が接続レール（７）に可動状態で配されていることとを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
5. 長さがｘ方向に可変であるライン装置（２４、２５）の第１管材（２９）が、固定して取り付けられている支持構造体（１）に対して固定して接続され、第２管材（２８）が第１スライド（６）に配されていることと、長さがｙ方向に可変であるライン装置（２６、２７）の第１管材（２９）が接続レール（７）に又は第１スライド（６）に接続され、第２管材（２８）が第２スライド（８）に配されていること、又はその反対の構成であることを特徴とする、請求項３に記載のテーブル。
6. ｘ方向とｙ方向とに定義する軸が、相互に関連する角度で可動であるように形成されていることと、吸引ラインが、角度に関する動作に従うことを可能にするためのフレキシブルな中間部品（３１）を有していることとを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
7. ガスベアリングブッシング（４３）のような気体静力学ベアリングエレメントが、同時にガイドと密封を行うために第１管材と第２管材との間に配されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
8. 個々の吸引ステージの複数の隣接して配されている可変長ライン装置（２４、２５、２６、２７）の管材（２８、２９）のガスガイドエレメントが、アセンブリを形成するために組み合わせられることを特徴とする、請求項７に記載のテーブル。
9. 様々な吸引ステージの複数の可変長ライン装置（２４、２５、２６、２７）が、一方が他方の中に重ね合わせられ、シーリングギャップ（４８）が第１管材（２８）と第２管材（２９）との間に備えられ、ライン装置のシーリングギャップ（４８）から流出するガスがより低圧レベルを有するライン装置によって受け入れられることを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
10. 異なる吸引ステージの複数の可変長ライン装置（２４、２５、２６、２７）が互いに隣接して配されており、少なくとも１つのライン装置（２４、２６）が第１管材（２８）と第２管材（２９）との間に密封システムを有し、この密封システムが２つのシーリングギャップ（３９、４０）とこれらのギャップ（３９、４０）の間に位置する吸引路（４１）とを備え、テーブルを囲んでいる真空に対する圧力により近い少なくとも１つのライン装置（２５、２７）が第１管材と第２管材との間にシーリングギャップ（４２）を有し、第１ライン装置（２４、２６）の密封システムの吸引路（４１）が第２ライン装置（２５、２７）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
11. 管材が、高密度セラミックのような高比剛性と低吸着力とを有する材料から構成されることを特徴とする、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
12. 固定して取り付けられている支持構造体が、ベースプレート（１）として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載のテーブル。
    

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