JP4399727B2

JP4399727B2 - 位置決め装置

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Publication number: JP4399727B2
Application number: JP2004242349A
Authority: JP
Inventors: 中村　　剛; 伸仁佐治
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: JP2006057789A

Description

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の停止方法及び位置決め装置に関する。

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各種加工や検査等の処理が行われている。

特許文献１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。
米国特許第４１９１３８５号明細書特開２００１−７４０５１号公報特開２００４−１１６７５３号公報

ところで、位置決め装置において、例えば高真空状態に維持されるプロセス室内と、外部の大気雰囲気とを密封する場合、接触形のシールでは塵埃の発生などを招くことから、特許文献２に記載されたような非接触形の差動排気シールを用いることが行われている。かかる差動排気シールは、一般的には移動ステージに対して対向する差圧室と微少スキマとを、前記プロセス室と大気雰囲気との間に設け、前記差圧室内を排気ポンプで減圧することで、大気からのガスや異物の侵入を防止する機能を有する。

しかるに、プロセス室が非常に高真空状態になる位置決め装置においては、前記プロセス室と大気雰囲気との間に複数段の差圧室を設け、差圧室の内圧をプロセス室に近い段ほど高めた差動排気シールも開発されている。ここで、メンテナンス時などプロセス室内を大気状態に戻すことがあるが、一つの手法としては、プロセス室内を窒素ガスなどの不活性ガスで満たす際に、差動排気シールを動作せしめると、不活性ガスが差動排気シールの排気ポンプにより吸引され、不活性ガスの充填効率が悪いという問題がある。一方、プロセス室内を窒素ガスなどの不活性ガスで満たす前に、差動排気シールの動作を停止させると、外部の異物などがプロセス室に吸い込まれてしまい、それにより加工不良を招く恐れがある。

更に、特許文献３に示すように、加工処理時における移動ステージの変形を抑制すべく、移動ステージを挟んでプロセス室と反対側に減圧室を設けた位置決め装置も知られている。減圧室側にも差動排気シールを設けることが行われるが、かかる位置決め装置において、どのような配管で排気を行うかが問題となっている。

そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、プロセス室に外部から異物が侵入することを抑制できる位置決め装置の停止方法及び位置決め装置を提供することを目的とする。

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の案内面を備えた第１の筐体と、
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、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、
前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に設けられ、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、前記プロセス室外より低圧の減圧室とを備えた第２の筐体と、
前記第１の開口を囲むようにして、前記第１の筐体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、
前記減圧室内を、前記減圧室内よりも高圧の減圧室外より低い圧力に維持する第２の差動排気シールと、を有する位置決め装置であって、
前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、前記位置決め装置の動作に応じて、連通状態もしくは非連通状態に切り替え可能なバルブ手段を設けたことを特徴とする。

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の案内面を備えた第１の筐体と、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、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、前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に設けられ、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、前記プロセス室外より低圧の減圧室とを備えた第２の筐体と、前記第１の開口を囲むようにして、前記第１の筐体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、前記減圧室内を、前記減圧室内よりも高圧の減圧室外より低い圧力に維持する第２の差動排気シールと、を有する位置決め装置であって、前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、前記位置決め装置の動作に応じて、連通状態もしくは非連通状態に切り替え可能なバルブ手段を設けたので、例えばメンテナンス時などにおいて、前記プロセス室の内圧を増大させる場合でも、急減な圧力変化を抑制して、前記移動ブロックに作用する力を調整し、強い衝接などの不具合を回避することで異物の発生を抑制できる。

図１は、比較例にかかる位置決め装置の概略断面図である。図１において、内部がプロセス室Ｐである第１の筐体１と、第２の筐体２との間に、移動ブロック３が配置されている。移動部ブロック３の上面に植設された軸３ａが、第１の筐体１の開口１ａを介してプロセス室Ｐ内へと延在し、ワーク保持用のテーブルＴに連結されている。移動ブロック３に対向する第１の筐体１の下面には、複数段の周溝状の差圧室４，５が形成されている。一方、移動ブロック３に対向する第２の筐体２の上面には、大気圧より低い内圧の減圧室Ｒと、減圧室Ｒの周囲に形成された周溝状の差圧室６が形成されている。差圧室４，５により第１の差動排気シールを構成し、差圧室６により第２の差動排気シールを構成する。かかる比較例においては、プロセス室Ｐと、差圧室４，５と、減圧室Ｒと、差圧室６とは、それぞれ別個の排気ポンプＥＰにより排気されている。尚、図示していないが、移動ブロック３は、静圧軸受により第１の筐体１及び第２の筐体２に対して移動可能に支持されている。

ところで、メンテナンス時などにおいて、プロセス室Ｐ内の汚染を防止するために、窒素などの不活性ガスをプロセス室Ｐ内に導入することが行われている。ここで、不活性ガスの導入中に、移動ブロック３が、第１の筐体１又は第２の筐体２に衝接しないように、減圧室Ｒ内の圧力はプロセス室Ｐ内の圧力に近づける（例えば１０００Ｐａ〜１００００Ｐａ程度）ことが望ましい。しかしながら、プロセス室Ｐの容積が、減圧室Ｒの容積とは大きく異なることもあり、プロセス室Ｐの圧力上昇に合わせて、減圧室Ｒの圧力上昇を高精度に制御しつつ行うことは困難であり、場合によってはプロセス室Ｐ内の圧力より先に減圧室Ｒ内の圧力が増大してしまい、静圧軸受の能力を超えたときには、移動ブロック３が第１の筐体１側に引き寄せられてタッチダウンするなどの不具合が予想される。本発明によれば、かかる不具合を回避できる。

図２は、本発明の一例にかかる位置決め装置の概略断面図である。図２の位置決め装置は、図１の位置決め装置に対して、プロセス室Ｐの排気用配管と、減圧室Ｒの排気用配管とが、バルブ手段Ｖを介して連結されている点、及びバルブ手段Ｖ０を差圧室４とそれ用の排気ポンプＥＰとの間に設け且つその制御装置ＣＴを設けた点のみが異なるため、それ以外の説明は省略する。

図２の位置決め装置において、大気圧状態にあるプロセス室Ｐを真空引きする場合、差圧室４，５、６の排気を先に行うが、かかる場合、バルブ手段Ｖを閉止していると、プロセス室Ｐよりも減圧室Ｒの方が先に低圧状態になり、それにより移動ブロック３が第２の筐体２側に引き寄せられてタッチダウンする恐れがある。これに対し、バルブ手段Ｖを開放することで、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを略等圧状態におくことができ、それにより移動ブロック３のタッチダウンを抑制できる。

第１の差動排気シールと第２の差動排気シールとが安定動作を行うようになった時点で、バルブ手段Ｖの開放を維持しつつ、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを排気ポンプＥＰで吸引し、プロセス室Ｐ内の圧力が安定した後に、バルブ手段Ｖを閉止し、別個のターボ分子ポンプ（不図示）を用いてプロセス室Ｐ内をより高真空状態とできる。かかる状態で、プロセス室Ｐ内において、ワークの加工を行うことができる。

メンテナンス時等においては、まずターボ分子ポンプによる排気を停止（対応するバルブを閉止し、ポンプも停止）し、且つプロセス室Ｐに不活性ガスを導入し、１０００Ｐａ程度まで加圧する。制御装置ＣＴは、プロセス室Ｐの内圧を検知し、この時点でバルブ手段Ｖ０を閉止して差圧室４の排気を中断する。その後、バルブ手段Ｖを開放し、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとに不活性ガスを満たしつつ、更に加圧する。その後、差圧室５，６の排気を停止し（バルブを閉止し、排気ポンプを停止）、その細部を不活性ガスで満たす。本発明によれば、プロセス室Ｐが所定の内圧に達する前は、差圧室４，５を排気して差動排気シールを動作させることで、外部の異物がプロセス室Ｐ内に侵入することを抑制でき、更にプロセス室Ｐが所定の内圧に達した後は、差圧室４の排気を中断し前記差動排気シールの動作を部分的に停止させても、外部の異物がプロセス室Ｐ内に侵入する恐れは低く、それによりメンテナンス終了後においてプロセス室Ｐ内で行われる加工を適切なものとできる。更に加圧時に、バルブ手段Ｖを開放し、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを連通することで、複雑な圧力制御に頼ることなくシンプルな操作で、移動ブロック３のタッチダウン等の不具合を回避できる。

前記バルブ手段は、位置決め装置の稼働時、すなわち実際の使用時は、前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、非連通状態におくと好ましい。

前記プロセス室内において大気圧に向かって加圧を開始した後、所定の内圧に達した後に、前記バルブ手段は、前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、連通状態におくと好ましい。

図３は、本発明の別な例にかかる位置決め装置の概略断面図である。図３の位置決め装置は、図１の位置決め装置に対して、最もプロセス室Ｐに近い差圧室４と、減圧室Ｒとが同一の排気ポンプＥＰで排気され、且つ減圧室Ｒとその排気ポンプＥＰとの間を遮断するバルブ手段Ｖを設けた点のみが異なるため、それ以外の説明は省略する。

それぞれプロセス室Ｐの内圧に近い内圧を有する差圧室４と減圧室Ｒとを、同一の排気ポンプで排気するようにしているので、排気ポンプの数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。しかしながら、差圧室４と減圧室Ｒとが、排気用配管で連通しているので、比較的高圧の差圧室６から減圧室Ｒを介して差圧室４への気体の漏れ込みにより、差圧室４を含む第１の差動排気シールの排気性能が低くなる恐れがある。そこで、本発明においては、減圧室Ｒが所定の内圧になった後は、バルブ手段Ｖを閉止して、第１の差動排気シールの機能を十分発揮できるようにしている。尚、減圧室Ｒの内圧が所定の内圧を上回ったときは、バルブ手段Ｖを開放して、減圧室Ｒの排気を再開すればよい。

前記第２の差動排気シールと前記減圧室とは、同一の排気ポンプにより排気されていると好ましい。

前記第１の差動排気シールは、複数段の差圧室を含み、前記第２の差動排気シールと前記減圧室とを排気する前記同一のポンプにより、前記第１の差動排気シールにおける最も外部に近い差圧室を排気すると好ましい。

図４は、本発明の別な例にかかる位置決め装置の概略断面図である。図４の位置決め装置は、図１の位置決め装置に対して、最も大気側に近い差圧室５と、減圧室Ｒと、差圧室６が同一の排気ポンプＥＰで排気され、且つ減圧室Ｒ及び差圧室６とその排気ポンプＥＰとの間を遮断するバルブ手段Ｖを設けた点のみが異なるため、それ以外の説明は省略する。かかる例によれば、排気ポンプの数を更に減少できる。

本明細書中で用いる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前記２面間に設けられた差圧室を介して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。

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５は、本発明の第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６は、図５の位置決め装置１１０を矢印VI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図７は、図５の位置決め装置１１０を図６に示す矢印VII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。図８〜１０は、それぞれ図５の位置決め装置１１０を図６の矢印VIII-VIII、IX-IX、X-X線で切断して矢印方向に見た図である。

図５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を内包し、又プロセス室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（移動体ともいう）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（第１の筐体の一部を成す）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。なお、中間ブロック１７０と第２の筐体１４０とは軸受ブロック１８３，１８４により連結されており、その状態で移動ブロック１３０はこれらにより所定のすきまを介して拘束され、図５で紙面に直交する方向にスライド可能とされている。プロセス室Ｐは、外部の排気ポンプＰ４により排気可能となっている。

図５，図８〜１０で、移動ブロック１３０の両側の上面は、中間ブロック１７０に対して所定の隙間を介して、静圧軸受１８１（その下面が第１の案内面）で支持され、移動ブロック１３０の両側の下面は、第２の筐体１４０に対して所定の隙間を介して、静圧軸受１８２（その上面が第２の案内面）で支持され、移動ブロック１３０の両側面は、軸受ブロック１８３，１８４に設けられた静圧軸受１８５で支持されている。従って、移動ブロック１３０は、図５において紙面に垂直方向に（図６においては上下方向に）移動可能となっている。尚、本実施の形態では、静圧軸受１８１，１８２，１８５は、それぞれ略円筒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、筐体１４０、或いは軸受ブロック１８３，１８４と面一となるように固定されており、不図示のエア供給路を介してエアが供給されるようになっている。

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、静圧軸受１８２に隣接し且つそ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。静圧軸受１８１，１８２，１８５は、不図示のポンプ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。

３段である第１の差動排気シール１５０における内側の（プロセス室Ｐに最も近い）差圧室１５１は、排気ポンプＰ０に接続され、差圧室１５２が排気ポンプＰ１に、差圧室１５３は排気ポンプＰ５に接続され、それぞれ吸引されることで負圧となっている。１段である第２の差動排気シール１６０の差圧室１６１は、排気ポンプＰ２に接続され、吸引されることで負圧となっている。減圧室Ｒは、排気ポンプＰ３に接続され、吸引されることで負圧となっている。

差圧室１５１から排気ポンプ（第２のポンプ）Ｐ０に通じる配管には、不図示の制御手段の制御下で開閉駆動されるバルブ手段であるバルブＶ０が配置されている。また、プロセス室Ｐと排気ポンプ（第１のポンプ）Ｐ４とを接続する排気用配管と、減圧室Ｒと排気ポンプＰ３とを接続する排気用配管との間は、バルブ手段であるバルブＶを介して接続されており、両排気用配管は、バルブＶの開放により連通状態におかれ、バルブＶの閉止により非連通状態におかれるようになっている。尚、静圧軸受１８１と差動排気シール１５０との間に設けられる溝１５４内と、静圧軸受１８２と差動排気シール１６０との間に設けられる溝１６４内とは、後述のように大気圧に維持されている。

不図示の定盤上に支持された筐体１２０は、その下壁１２０ｃに、長孔状の開口（第１の開口）１２０ａを形成している。図５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、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いる。尚、図５に明示されていないが、溝部１７０ａの外側の周囲においても、筐体１２０の下壁１２０ｃの下面と、中間ブロック１７０の上面との間には、隙間が設けられている。この外側の周囲の隙間は、０．１ｍｍ程度のものであるが、これにより中間ブロック１７０の上面と、下壁１２０ｃの下面との非接触状態が保たれる。このような構成により、筐体１２０と中間ブロック１７０との間の密封状態を保ちつつ、プロセス室Ｐ内外の差圧に起因する筐体１２０の変形の影響が中間ブロック１７０に及ぶのを回避している。なお、筐体１２０と中間ブロック１７０との間の密封のための手段としては、Ｏ−リング１７１の他、例えばベローズなどを代わりに使用することもできる。

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、これらに接触せず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。

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とで形成され、差動排気シール１６０によりシールされた減圧室Ｒとは、部材間の微小な隙間を除き連通していない。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、凹部１４０ａとなっている。尚、移動ブロック１３０は、不図示の駆動部に対し、長手方向端部に連結された連結部１３３（図６）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。又、静圧軸受１８５に加えて、第２の筐体１４０に対して移動ブロック１３０を駆動することができる超音波モータ（不図示）を、前記側部開口の部分に臨むように固定部に設け、これを駆動部とすることもできる。更に又、連結部１３３を設ける代わりに、移動ブロック１３０の側面に連結部を取り付け、これを介して駆動部を連結するようにしても良い。

図６に示すように、差動排気シール１６０の排気機構は、第２の筐体１４０の上面に形成された長円状の減圧室Ｒの周囲に沿って形成されたトラック状の溝１６１と，それに連通する連通孔１６５と、排気孔１６９とから構成される。図６において、減圧室Ｒを取り巻くように形成された溝１６４は、接線方向両側に延び第２の筐体１４０の両端面で大気に開放している。図６に示すように、溝１６１の溝底から、第２の筐体１４０の内部に向かって、連通孔１６５が形成され（他の場所にもある）、図８〜１０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、図５の排気ポンプＰ２に接続されている。

差動排気シール１５０は、図９に示すように、差圧室を構成する溝１５１，１５２，１５３と排気孔１５９Ａ，１５９Ｂ、１５９Ｃと、それらの対向する同士を互いに連通する連通孔１５５，１５６，１５７とから構成される。中間ブロック１７０の長孔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。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がそれぞれ複数ずつ形成され、図８〜１０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１５９Ａ，１５９Ｂ、１５９Ｃに連通している。排気孔１５９Ａ，１５９Ｂ、１５９Ｃは、両端が中間ブロック１７０の外部へと抜けており、排気孔１５９Ａは排気ポンプＰ０に接続され、排気孔１５９Ｂは排気ポンプＰ１に接続され、排気孔１５９Ｃは排気ポンプＰ５に接続されている。

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内で軸１３１が移動可能な範囲内で任意の位置に位置決めできる。

まず、プロセス室Ｐ内を排気する場合、それに先だって差動排気シール１５０、１６０差圧室１５１，１５２，１５３，１６１を排気する。このとき予定圧力が高い差圧室の順（即ち１５３，１５２，１５１の順）で排気を行う。それにより、塵埃などの異物がプロセス室Ｐ内に侵入することを抑制する。ここで、移動ブロック１３０に大きな吸い寄せ力が作用しないように、バルブＶは開放状態とするのが好ましい。また、差圧室１５３及び１６１を最初に、ほぼ同時に排気開始するのが好ましい。差動排気シールの動作が安定したら、次にプロセス室Ｐ及び減圧室Ｒの排気を行う。その際、プロセス室Ｐと減圧室Ｒの容量が通常は異なることから、例えば容量が小さい減圧室Ｒ側が先に高真空状態になる恐れがあり、それにより移動ブロック１３０が第２の筐体１４０側に吸い寄せられる恐れがある。そこで、バルブＶは開放状態のまま、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとの連通状態を保ち、排気ポンプＰ４により排気を開始すると、プロセス室Ｐと減圧室Ｒの圧力がほぼ同一になり、移動ブロック１３０を第２の筐体１４０側へ吸い寄せる力の作用が抑えられる。プロセス室Ｐ内の圧力が安定したら、バルブＶを閉止し、排気ポンプＰ３による減圧室Ｒの排気を開始する。以後、排気ポンプＰ４がプロセス室Ｐ内を吸引中は、バルブＶを閉止し、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを非連通状態におく。

一方、メンテナンス時などにおいては、まず、プロセス室Ｐの排気を停止し、不図示の導入口からプロセス室Ｐ内に窒素ガスなどの不活性ガスを導入して、１０００Ｐａ（所定の内圧）程度まで圧力を増大させる。その後、バルブ手段であるバルブＶ０を閉止する。プロセス室Ｐが所定の内圧に達する前は、第１の差動排気シールの差圧室１５１を排気することで、外部の異物がプロセス室Ｐ内に侵入することを抑制できると同時に、不活性ガスの消費量を抑制することができる。但し、プロセス室Ｐが所定の内圧に達した後は、第１の差動排気シール１５１の差圧室１５１の排気を中断しても、外部の異物がプロセス室Ｐ内に侵入する恐れは低く、それによりメンテナンス終了後においてプロセス室Ｐ内で行われる加工を適切なものとできる。

更に、移動ブロック１３０を挟んで両側の圧力バランスが崩れると、例えば移動ブロック１３０が中間ブロック１７０に接触し、表面にキズなどが付く恐れがある。そこで本発明においては、減圧室Ｒが所定の内圧になったらバルブＶを開放し、プロセス室Ｐと減圧室Ｒの圧力バランスを維持しながらそれぞれ不活性ガスで満たし、更に圧力を増大させる。それにより、移動ブロック１３０のタッチダウンを抑制できる。

図１１〜１３は、別な実施の形態にかかる位置決め装置２１０の図５と同様な断面図である。図１１〜１３の実施の形態は、排気用配管の取り回しが異なっており、それ以外は図５〜１０に示す実施の形態と同様であるため、同様な構成には同じ符号を付して説明を省略する。尚、図１１〜１３中、開放したバルブは白抜きで示し、閉止したバルブは黒塗りで示すものとする。

３段である第１の差動排気シール１５０における内側の（プロセス室Ｐに最も近い）差圧室１５１は、バルブＶ０を介して排気ポンプＰ０に接続され、差圧室１５２は、バルブＶ１を介して排気ポンプＰ１に接続され、最も外部に近い差圧室１５３は、バルブＶ５を介して排気ポンプＰ５に接続され、それぞれ吸引されることで負圧となっている。１段である第２の差動排気シール１６０の差圧室１６１は、バルブＶ２を介して排気ポンプＰ２に接続され、吸引されることで負圧となっている。減圧室Ｒは、バルブ手段であるバルブＰＶを介してプロセス室に接続され、且つバルブＲＶを介して差圧室１５２の排気用配管に接続されている。バルブＰＶ、ＲＶはノーマルクローズタイプ（電源遮断により閉止するタイプ）であると、非常時に減圧室Ｒの内圧が急激に増大するのを抑制できるので好ましい。プロセス室Ｐは、外部とをバルブＴＶにより遮断可能なターボ分子ポンプＴＭＰにより吸引されることで負圧となっている。尚、差圧室１６１は、バルブＮＶ２を介してパージ用の窒素ガスのタンクに接続され、プロセス室Ｐも、バルブＮＶ１を介してパージ用の窒素ガスのタンクに接続されている。ここで、バルブＮＶ２開放による窒素ガスパージは、移動ブロック１３０をプロセス室Ｐ側へ吸い寄せる力を発生させ、非常時などに一時的にシール性能を高めるインターロック機構のためのものである。

図１１に示すプロセス室Ｐが高真空状態にあるワーク加工可能な状態では、バルブＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，ＴＶを開放し、バルブＰＶ，ＲＶ，ＮＶ１，ＮＶ２を閉止しており、それにより差圧室１５１〜１５３，１６１及びプロセス室Ｐが排気されるようになっている。

図１２は、メンテナンス終了後において、位置決め装置２１０の動作を再開しようとする場合の排気状態を示している。図１２において、まず、バルブＶ０，Ｖ１，Ｖ５，Ｖ２を開放し、差圧室１５１〜１５３，１６１を排気する。排気が安定したら、バルブＲＶ、ＰＶを開放し、排気ポンプＰ１によって減圧室Ｒとプロセス室Ｐとを排気する。尚、この時点ではバルブＴＶは閉止している。

ここで、減圧室Ｒが所定の内圧（例えば１００Ｐａ以下）に達した時点で、バルブＰＶ、ＲＶを閉止し、減圧室Ｒと、プロセス室Ｐ及び差圧室１５１，１５２を隔離する。その後、バルブＴＶを開放してターボ分子ポンプＰによりプロセス室Ｐを吸引する。

図１３は、メンテナンス等のために、位置決め装置２１０の動作を停止しようとする場合の排気状態を示している。図１１に示す状態から、まず、ターボ分子ポンプＴＭＰを停止させ、バルブＴＶを閉止する。更に、バルブＮＶ１を開放して、窒素ガスタンクから窒素ガスをプロセス室Ｐへと流入（パージ）させる。プロセス室Ｐが所定の圧力になったら、バルブＰＶを開放し、流量抑制のためバルブＶ０を閉じる。それにより、プロセス室Ｐ用の窒素ガスが減圧室Ｒへと流入し、吸い寄せ力の発生を抑制できると同時に、差圧室１５１からの排気を遮断することにより窒素ガスの無駄な消費も抑制される。

図１４は、別な実施の形態にかかる位置決め装置３１０の図５と同様な断面図である。図１４の実施の形態は、排気用配管の取り回しが異なっており、それ以外は図５〜１０及び１１〜１３に示す実施の形態と同様であるため、同様な構成には同じ符号を付して説明を省略する。尚、図１４中、開放したバルブは白抜きで示し、閉止したバルブは黒塗りで示すものとする。

本実施の形態において、減圧室Ｒは、バルブＰＶを介してプロセス室に接続され、且つバルブＲＶを介して差圧室１６１の排気用配管に接続されている。バルブＰＶ、ＲＶはノーマルクローズタイプであると良い。図１４は、プロセス室Ｐが高真空状態にあるワーク加工可能な状態を示している。

メンテナンス終了後において、位置決め装置３１０の動作を再開しようとする場合、まず、バルブＶ０，Ｖ１，Ｖ５，Ｖ２を開放し、差圧室１５１〜１５３，１６１を排気する。排気が安定したらバルブＲＶ、ＰＶを開放し、排気ポンプＰ２によって減圧室Ｒとプロセス室Ｐとが吸引される。尚、この時点ではバルブＴＶは閉止している。

ここで、減圧室Ｒが所定の内圧（例えば１００Ｐａ以下）に達した時点で、バルブＰＶ、ＲＶを閉止し、減圧室Ｒと、プロセス室Ｐ及び差圧室１６１を隔離する。その後、バルブＴＶを開放してターボ分子ポンプＰによりプロセス室Ｐを吸引する。

これに対し、メンテナンス等のために、位置決め装置３１０の動作を停止しようとする場合、図１４に示す状態から、まず、ターボ分子ポンプＴＭＰを停止させ、バルブＴＶを閉止する。更に、バルブＮＶ１を開放して、窒素ガスタンクＮ２から窒素ガスをプロセス室Ｐへと流入（パージ）させる。更に、バルブＰＶを開放すると、プロセス室Ｐ用の窒素ガスが減圧室Ｒへと流入する。尚、バルブＶ２はノーマルクローズタイプ、バルブＮＶ２はノーマルオープンタイプであると、停電などの非常時に対処できるので好ましい。減圧室Ｒの圧力上昇が、差圧室１６１のみからのガスの漏れでは不足する場合、ガス流入用のバルブを別項に設けても良い。

図１５は、別な実施の形態にかかる位置決め装置４１０の図５と同様な断面図である。図１５の実施の形態は、排気用配管の取り回しが異なっており、それ以外は図５〜１０及び１１〜１４に示す実施の形態と同様であるため、同様な構成には同じ符号を付して説明を省略する。尚、図１５中、開放したバルブは白抜きで示し、閉止したバルブは黒塗りで示すものとする。

本実施の形態においては、図１４の実施の形態に対し、最も外部に近い差圧室１５３用の排気ポンプＰ１を省略し、差圧室１６１用の排気ポンプＰ２と共通化した点のみが異なる。それにより、排気ポンプの数が減少し、より低コスト化が図れる。なお、差圧室１６１からの配管と窒素ガスタンクＮ２からの配管との合流点と、差圧室１５３との間にも、常時開放されるバルブＮＶ３を設けている。このバルブＮＶ３は、非常時などにバルブＮＶ２開放によるインターロック動作（移動ブロック１３０をプロセス室Ｐ側へ寄せて一時的にシール性能を高める）の際、窒素ガスが差圧室１５３の方へ流入するのを防止するために用いるもので、バルブＮＶ２開放時、閉止されるように制御される。但し、バルブＮＶ２開放に応じた窒素ガス導入によるインターロック動作に代え、静圧軸受の給気圧の変更や中間ブロック側の軸受の給気停止によってもインターロック動作を達成することができる。また、この作用は、非常時にシール性能を高めるだけでなく、大気開放時に窒素ガスの消費をより抑制するためにも使える。さらに、真空排気時には、一時的にシール性能を高めることにより、プロセス室が所定の圧力に達するまでにかかる時間を短縮することもできる。

比較例にかかる位置決め装置の概略断面図である。本発明の一例にかかる位置決め装置の断面図である。本発明の別な例にかかる位置決め装置の断面図である。本発明の別な例にかかる位置決め装置の概略断面図である。本発明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５の位置決め装置１１０をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図６の位置決め装置１１０をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。図６の位置決め装置１１０をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。図６の位置決め装置１１０をIX-IX線で切断して矢印方向に図である。図６の位置決め装置１１０をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。本発明の別な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。本発明の別な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。本発明の別な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。本発明の別な実施の形態にかかる位置決め装置３１０の正面断面図である。本発明の別な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。

符号の説明

１１０、２１０，３１０，４１０位置決め装置
１２０第１の筐体
１３０移動ブロック
１４０第２の筐体
１７０中間ブロック
１５０第１の差動排気シール
１６０第２の差動排気シール
Ｐプロセス室
Ｒ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の案内面を備えた第１の筐体と、
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、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、
前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に設けられ、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、前記プロセス室外より低圧の減圧室とを備えた第２の筐体と、
前記第１の開口を囲むようにして、前記第１の筐体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、
前記減圧室内を、前記減圧室内よりも高圧の減圧室外より低い圧力に維持する第２の差動排気シールと、を有する位置決め装置であって、
前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、前記位置決め装置の動作に応じて、連通状態もしくは非連通状態に切り替え可能なバルブ手段を設けたことを特徴とする位置決め装置。
前記バルブ手段は、前記プロセス室の排気用配管を介して排気が行われているときには、前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、非連通状態におくことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記プロセス室内において大気圧に向かって加圧を開始した後、所定の内圧に達した後に、前記バルブ手段は、前記プロセス室の排気用配管と、前記減圧室の排気用配管とを、連通状態におく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。
前記プロセス室内において大気圧に向かって加圧を開始した後、所定の内圧に達した時点で、前記プロセス室側に最も近い差圧室の排気を中断することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。