JP4534390B2 - 静圧気体軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧気体軸受に関するもので、特に真空環境下で使用する静圧気体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静圧気体軸受は、移動体とガイド軸との間に約５μｍ程度の微小隙間を保ちながら運動するが、軸受の可動範囲全体において均一で良好な運動性能を得られるためには、この微小隙間が浮上面全体において均等な状態、即ち移動体がガイド軸と平行な状態を保ちながら浮上することが求められる。このため静圧気体軸受の製作時には、この微小隙間の大きさが浮上面全体で均等となるように浮上量調整作業が行われている。具体的な作業内容の一例としては、移動体の浮上量を電気マイクロメータなどで計測しながら、各浮上面内に複数個設けられたエアーパッドへの供給気体圧力を増減させることで各エアーパッドの浮上圧力を調整している。エアーパッドへの供給気体圧力調整だけでは微小隙間の調整が不可能な場合は、移動体を再度組み立て直す必要がある。
【０００３】
一方、近年、半導体露光装置の光源がレーザー光から電子ビーム、もしくはＸ線へと移行するにあたり、静圧気体軸受が利用される環境も減圧環境もしくは真空環境への要望が高まりつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、減圧環境もしくは真空環境で満足して利用できる静圧気体軸受について鋭意研究開発に取り組んできた。この研究開発過程において、本発明者は、真空環境下で静圧気体軸受を使用する場合においては以下に説明する特有の問題点があることが分かった。
上述した浮上量調整作業は作業員の熟練を要し、その作業の複雑さから真空チャンバー内ではなく大気圧の環境内で行なう必要がある。むろん従来は大気圧の環境内で静圧気体軸受は利用されていたため、調整時の周囲圧力と利用時の周囲圧力は同じであった。
【０００５】
ところが、大気圧の環境内で前記微小隙間の調整が完了した静圧気体軸受を真空環境内で使用すると、上述した移動体とガイド軸との微小隙間のバランスが崩れ、浮上面全体での微小隙間の間隔が均等ではなくなってしまうという問題が発生した。
【０００６】
この問題が発生した理由について、以下に説明する。
まず、移動体をガイド軸に対して浮上させる力は、エアーパッドから放出される気体の圧力によって生じる。これは、大気圧の環境下でも真空環境下でも同じである。
しかしながら、移動体が大気から受ける力のバランスは、大気圧の環境下と真空環境下とでは異なるのである。
つまり、大気圧の環境下においては、移動体が大気から受ける力は移動体全体に均等であるが、真空環境下においては、移動体と固定体とが対向する面上の、大気開放領域のみに大気圧が加わる。その結果、大気開放領域の配置によっては、微小隙間のバランスを崩してしまうのである。
尚、大気開放領域とは、移動体の内側の一平面において、各大気圧溝が占める領域及び各大気圧溝に取り囲まれた内側（エアーパッド）の領域を総じたものを言う。
【０００７】
本発明の目的は、大気圧の環境内で移動体とガイド軸との微小隙間の調整を行なった後に、真空環境内で利用しても、この微小隙間のバランスが崩れることのない静圧気体軸受を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１では、ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも上面及び下面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、この移動体には、移動体とガイド軸の上面及び下面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の上面及び下面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置したことである。
【０００９】
ここで言う真空チャンバー内とは、排気ポンプにてチャンバー内の気体を外部に排出し続けることで、圧力が大気圧より低い状態に保たれているチャンバー内部の空間を言う。もしくは、排気ポンプにてチャンバー内の気体を排出し続けながら、ヘリウム等の気体をチャンバー内に供給することで、チャンバー内を大気圧よりも低い一定の圧力に保たれているチャンバーの内部の空間を言う。
【００１０】
上記構成にすることにより、静圧気体軸受を真空環境に設置した際、移動体とガイド軸との浮上隙間において、移動体の大気開放領域にかかる大気圧が、ガイド軸の上面側及び下面側それぞれで同じ大きさで、かつ同一直線上において反対方向に働くこととなり、両者の合力は０となる。よって微小隙間のバランスは大気圧中でも真空環境中でも変わらず、均等な微小隙間を保つことが可能となる。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の請求項３では、ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも両側面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、この移動体には、移動体とガイド軸の両側面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の両側面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置したことである。
【００１２】
上記構成にすることにより、静圧気体軸受を真空環境に設置した際、移動体とガイド軸との浮上隙間において、移動体の大気開放領域にかかる大気圧が、ガイド軸の両側面それぞれで同じ大きさで、かつ同一直線上において反対方向に働くこととなり、両者の合力は０となる。よって微小隙間のバランスは大気圧中でも真空環境中でも変わらず、均等な微小隙間を保つことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明による静圧気体軸受装置１を示す。また、図１に示した静圧気体軸受１を構成するガイド軸４、及び移動体５をそれぞれ図２、図３に示す。
この静圧気体軸受装置１は、真空チャンバー内に定盤２と静圧気体軸受３とを設けている。静圧気体軸受３が動作する真空チャンバーの内部の真空環境は、１０ー３〜１０ー４Ｐａ以下にすることが求められており、さらに１０ー５Ｐａ程度以下の真空環境での動作も将来は予想されている。
静圧気体軸受３は、ガイド軸４と、このガイド軸４に沿って移動する移動体５とから構成される。
【００１４】
移動体５とガイド軸４との浮上隙間に外部から配管１３ａを介して供給される気体を放出するように、移動体５の内側面にエアーパッド６を形成し、さらに、エアーパッド６の周囲には、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管１３ｂを介して放出する大気圧溝７を設けている。
大気圧溝７は、エアーパッド６周囲の圧力を大気圧程度まで下げ、かつ、放出された気体を回収するためのものである。このように大気圧溝７を設けることにより、真空用の静圧気体軸受の設計においても、大気圧環境で利用される通常の静圧気体軸受と同様の設計手法にてエアーパッド６の負荷容量や剛性等を設計することが出来る。
また、大気圧溝７の周囲には、大気圧溝７にて回収できなかった気体を回収して外部に配管１３ｃを介して放出する減圧溝８を設けている。この減圧溝８により、軸受周囲の真空度に影響を与えるほど真空環境中にその気体を漏出させずに、確実に気体を回収することができる。なお、このように大気圧溝７の周囲に減圧溝８を設けているので、真空引きポンプの負荷も大きくならずに済む。
図２２には、静圧気体軸受３における移動体５とガイド軸４との浮上隙間に供給される気体の流れを示している。矢印方向に気体が供給ならびに回収される。また、図示するように減圧溝８からの回収は、排気効率を考えて配管１３ｃの径を大きくするため、ガイド軸４の排気孔１４から行なっている。ただし、要求される仕様によって、排気用の配管１３ｃの径を小さくできる場合などは移動体５から回収してもよい。
なお、図１には、真空チャンバー、エアーパッド６へ気体を供給するための供給ポンプ、および、減圧溝８用の真空引きポンプの図示を省略している。
【００１５】
次に、移動体５の内側に設けたエアーパッド６と大気圧溝７について説明する。
図３に示した移動体５は、天板９と底板１０と側板１１とから構成されており、天板９は図４に、底板１０は図５、側板１１は図６にそれぞれ示した。また、従来の技術によって製作された移動体を構成する天板、底板をそれぞれ図９、図１０に示した。
天板９と底板１０とに配置されるエアーパッド６は、両者を同じ大きさに設計すると、移動体５重量による沈み込みのため、天板９の浮上隙間と底板１０の浮上隙間とは同じ大きさとならない。移動体５重量が大きくこの沈み込みが無視できない場合は、これを解決するため、図４、５及び図９、１０に示したように、底板１０のエアーパッド６の面積を天板９のエアーパッド６の面積よりも小さくし、移動体５に働く浮上力が移動体５重量と相殺する程度に大きくなるよう設計するのが一般的である。なお、エアーパッド６の面積とは、移動体５の内側の一平面において、ガイド軸４に対してエアーパッド６に供給する気体の圧力が加わる面の総面積を言う。
【００１６】
このように底板１０側のエアーパッド６の面積を小さくするとき、従来においては、大気開放溝の幅を一定の大きさに設計されていたため、図９及び図１０に示すように底板１０と天板９の大気開放領域１６の面積に差が生じる。
この差は、静圧気体軸受３を大気圧の環境内で動作させる際は、大気開放領域１６が大気圧から受ける力と移動体５全体が大気圧から受ける力とが完全に相殺するため全く問題とならないが、静圧気体軸受３を真空環境内で動作させようとすると、天板９と底板１０において大気開放領域１６にかかる気圧による力の差となってしまう。即ち、天板９の大気開放領域１６の面積よりも底板１０の大気開放領域１６の面積の方が小さいため、面積の差分にかかる大気圧が移動体５を押し上げようとする力として働いてしまう。
これを防ぐために、底板１０のエアーパッド６面積を小さくするとき、底板１０の大気圧溝７の外形は変更せず、図４及び図５に示すように底板１０の大気開放領域１６の面積と天板９の大気開放領域１６の面積とが同じになるようにする。
【００１７】
では、図９及び図１０のように大気開放領域１６の面積差がある静圧気体軸受における大気中と真空中での使用状況について、図１１及び図１２に基づいて説明する。
図１１は、底板１０と天板９に設けた大気開放領域１６の面積の大きさが異なる静圧気体軸受を大気中で使用する場合を示している。
この移動体５が、外部の大気圧と大気開放領域１６中の気体の圧力（大気圧）とにより受ける力を矢印で示した。尚、エアーパッド６より噴出させる高圧の浮上気体から受ける圧力については、大気中と真空中とで差はないので省略してある。
移動体５内部の大気開放領域１６には大気圧がかかっているため、大気開放領域１６の面積に比例した力を受けている。このように天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積に差がある（底板１０の大気開放領域１６の面積の方が小さい）場合は、底板１０が受ける力は天板９が受ける力よりも小さくなる。
しかしながら静圧気体軸受３が大気中に置かれている場合は、軸受外部からも大気圧による力を受けるため、移動体５の内側及び外側が大気圧から受ける力は相殺している。
【００１８】
一方、図１２には、このような天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積に差がある移動体５を有する静圧気体軸受３を真空環境下で使用する場合の大気圧から受ける力を矢印で示した。
この場合は、移動体５が外気圧から受ける力は０のため、移動体５の内側に設けた大気開放領域１６に存在する大気圧による力のみを受けることになる。
よって、図に示したように天板９、底板１０はその大気開放領域１６の面積に応じて大気開放領域１６中の大気圧から受ける力の大きさが異なり、真空中においてはその差により移動体５を押し上げようとする力が発生することとなる。このことは、大気中において天板９、底板１０の浮上量が均等になるように調整された軸受でも、真空中で動作させる際は軸受内部の大気開放領域１６が受ける力によって、天板９の浮上量が下板の浮上量よりも大きくなってしまうことを示している。
【００１９】
そのため、本発明では図４及び図５に示すように大気開放領域１６の面積の大きさを天板９と底板１０と同じ大きさとする。
図７には、大気開放領域１６の面積の大きさを天板９と底板１０と同じ大きさにした移動体５を有する静圧気体軸受３が、大気中において大気圧から受ける力を矢印で示した。上述した図１１と同様に移動体５内部の大気開放領域１６には大気圧がかかっているため、大気開放領域１６の面積に比例した力を受けている。図４及び図５に示したように天板９、底板１０のエアーパッド６の大きさに差を設ける場合でも、天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積は同じとなるよう設計されている。
そのため、図７に示すように移動体５の内側において底板１０が大気圧から受ける力と天板９が大気圧から受ける力とは等しい。また、この移動体５を有する静圧気体軸受３が大気中に置かれている場合は、静圧気体軸受３の外部からも大気圧による力を受けるため、軸受内部及び外部が大気圧から受ける力は相殺している。
【００２０】
一方、図８には、図４及び図５に示すような静圧気体軸受３の移動体５が、真空中において大気圧から受ける力を矢印で示した。この場合は軸受が外気圧から受ける力は０のため、軸受内部の大気開放領域１６にのみ力を受けている。
上述したとおり、この場合天板９と底板１０に設けた大気開放領域１６の面積が等しいため、この大気開放領域１６が大気圧から受ける力の大きさも天板９側と底板１０側で等しく、真空中においても大気中と同様に、この大気開放領域１６の気体の気圧（大気圧）から移動体５が受ける力の合力は０となる。このことは、大気中において天板９、底板１０の浮上量が均等になるように調整された静圧気体軸受３は、真空中で動作させる際でも均等に浮上することを示している。
【００２１】
次に、天板９及び底板１０それぞれの大気圧溝７の配置について、以下に説明する。
本発明による静圧気体軸受においては、図４の天板９及び図５の底板１０に設けたそれぞれの大気開放領域１６の面積（移動体５の内側の一平面において、各大気圧溝７が占める領域及び各大気圧溝７に取り囲まれた内側（エアーバッド６）の領域の総面積）における重心１２（図中に★印で示した）同士を結んだ直線が、前記ガイド軸４の上面および下面に対して垂直となるように前記大気圧溝７を配置している。
もしも、垂直となっていない場合は、天板９と底板１０との大気開放領域１６にかかる力の大きさが同じでも、移動体５を回転させようというモーメント力が真空環境内でのみ働いてしまい、浮上隙間が均等とならない。この現象は側板１１に配置された大気開放領域１６についても同様のことがいえる。
【００２２】
図１３には、本発明の別の実施形態である静圧気体軸受３を示した。
なお、図１と同様の仕様および作用効果については説明を省略する。
この静圧気体軸受３では、移動体５の一側面にセンサーユニット１５が設置されている。このセンサーユニット１５は軸受移動体５と同程度の重量があるため、重力によって移動体５はガイド軸４を中心とした回転モーメント力を受けている。よって図１４に示したように、移動体５の浮上隙間は矢印に示した方向に傾こうとする。なお、移動体５の一側面にセンサーユニット１５を設けた場合を挙げたが、センサーユニット１５に限らず、移動体５に対して回転モーメント力が発生する構造の移動体５を有する静圧気体軸受３を真空環境下で使用する場合は、以下のことを考慮しなければならない。
【００２３】
上述したモーメント力をエアーパッド６の浮上力によって相殺するための方法の１つとして、天板９及び底板１０におけるエアーパッド６の配置をそれぞれ図１５及び図１６に示したように行い解決することができる。図１４に示したような浮上力の傾きが起きた場合、浮上隙間が小さくなる部分のエアーパッド６は広く、逆に大きくなる部分のエアーパッド６は小さくすることで、図１４に示したようなモーメント力を抑えてガイド軸４に対して移動体５が傾くのを抑えることが出来る。
【００２４】
この場合、天板９及び底板１０の大気開放領域１６の面積を等しくすれば、この静圧気体軸受３を真空中で動作させた場合でも図１２に示したような浮上力の発生は起こらない。
しかし、図１５及び図１６に★印で示したように、底板１０に設けた大気開放領域１６の面積に対する重心１２と天板９に設けた大気開放領域１６の面積に対する重心１２の位置に着目すると、天板９、底板１０で中心からそれぞれ左、右にずれている。これは、上記目的によってエアーパッド６の形状が天板９、底板１０それぞれにおいて左右で異なるように設計されていることに起因する。
【００２５】
このことは以下のような問題を発生する。
軸受移動体５の天板９、底板１０が真空中において大気開放領域１６から受ける力は、それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２位置にかかることになる。この様子を図１７に示した。同図において、天板９、底板１０がそれぞれの大気開放領域１６から受ける力を、それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２位置にかかる力として矢印で示している。同図にて明らかなように、天板９、底板１０それぞれに働く力は一直線上に無いため、移動体５を回転させるように働いてしまう。このことは、大気中ではセンサーブロック重量による移動体５の傾きをエアーパッド６浮上力によって相殺し、均等に浮上するように調整された軸受でも、真空中で動作させると、軸受内部の大気開放領域１６が受ける力によって、移動体５が傾いてしまうことを示している。
【００２６】
これを解決するための本発明によるエアーパッド６、大気圧溝７の配置を図１８及び図１９に示した。同図において、各大気開放領域１６の面積の重心１２位置が、天板９、底板１０それぞれのほぼ中心に来るように大気圧溝７形状を設計してある。
このような設計とすることで、天板９、底板１０が大気開放領域１６から受ける力は、図２０に示したように一直線上で同じ大きさとなるため、真空中で動作させる際も軸受移動体５が傾くような力は発生しない。
このことは、大気中においてセンサーブロック重量による移動体５の傾きをエアーパッド６浮上力によって相殺し、均等に浮上するように調整された軸受は、真空中で動作させる際でも軸受の傾きが発生せず、均等に浮上することを示している。
【００２７】
上述した本件発明の一実施の形態では、大気開放領域１６の面積の重心１２位置が天板９、底板１０それぞれの中心に来るように設計した例を示したが、中心にない場合でも、天板９、底板１０それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２同士を結んだ直線が、ガイド軸４に対して垂直となっていればよい。
また本実施例では、センサーユニット１５の重量による移動体５の傾きを、天板９、底板１０のエアーパッド６及び大気圧溝７の配置にて抑えた例を示したが、両側板１１におけるエアーパッド６及び大気圧溝７の配置にて抑えてもよい。この場合も本実施例における天板９、底板１０と同様に、両側板１１に設けたそれぞれの大気開放領域１６の面積を同じとし、かつ、各大気開放領域１６の面積の重心１２同士を結んだ直線がガイド軸４に対して垂直となるようにする。
【００２８】
次に、本発明の別の一実施形態である静圧気体軸受装置１を図２１に示す。
この静圧気体軸受装置１は、一方向の往復動作しか行わないが、ステージサイズが大きいために、互いに平行な二本の静圧気体軸受３を定盤２に設置し、その上にステージを固定している。
一方の静圧気体軸受３を構成する移動体５の内側の四面に対しては、エアーパッド６、大気圧溝７および減圧溝８を設けており、他方の静圧気体軸受３を構成する移動体５の内側の上面および下面にのみ、エアーパッド６、大気圧溝７および減圧溝８を設けて両側面には設けていない。
大気開放領域１６の面積ならびに配置については、上述したように上下面または両側面のそれぞれ対向する面において、大気開放領域１６の面積とが互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域１６の面積における重心１２同士を結んだ直線が、各ガイド軸４に対して垂直となるようにしている。
なお、図中の矢印は、大気開放領域１６中に存在する大気圧が大気開放領域１６を押す力を、大気開放領域１６の面積における重心１２に加わる力として表している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記構成により、大気圧の環境内で微小隙間の調整を行った後に、真空環境内で利用しても、微小隙間のバランスが崩れることのない静圧気体軸受を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施形態である静圧気体軸受装置を示す斜視図である。
【図２】本発明における一実施形態である静圧気体軸受のガイド軸を示す斜視図である。
【図３】本発明における一実施形態である静圧気体軸受の移動体を示す斜視図である。
【図４】図３に示す移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図５】図３に示す移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図６】図３に示す移動体の側板の内側を示す平面図である。
【図７】図３に示す移動体を有する静圧気体軸受を大気中に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図８】図３に示す移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図９】従来の移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１０】従来の移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図１１】図９および図１０から構成される移動体を有する静圧気体軸受を大気中に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１２】図９および図１０から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１３】本発明における別の実施形態である静圧気体軸受装置を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を示す断面図である。
【図１５】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を考慮してエアーパッドを設計した場合における移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１６】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を考慮してエアーパッドを設計した場合における移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図１７】図１５および図１６から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１８】図１３に示す静圧気体軸受を真空環境下で使用できるようにした移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１９】図１３に示す静圧気体軸受を真空環境下で使用できるようにした移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図２０】図１８及び図１９から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図２１】本発明における別の実施形態である静圧気体軸受装置を示す断面図である。
【図２２】本発明の静圧気体軸受における移動体とガイド軸との浮上隙間に供給される気体の流れを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 静圧気体軸受装置
２ 定盤
３ 静圧気体軸受
４ ガイド軸
５ 移動体
６ エアーパッド
７ 大気圧溝
８ 減圧溝
９ 天板
１０ 底板
１１ 側板
１２ 重心
１３ 配管
１４ 排気孔
１５ センサーユニット
１６ 大気開放領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧気体軸受に関するもので、特に真空環境下で使用する静圧気体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静圧気体軸受は、移動体とガイド軸との間に約５μｍ程度の微小隙間を保ちながら運動するが、軸受の可動範囲全体において均一で良好な運動性能を得られるためには、この微小隙間が浮上面全体において均等な状態、即ち移動体がガイド軸と平行な状態を保ちながら浮上することが求められる。このため静圧気体軸受の製作時には、この微小隙間の大きさが浮上面全体で均等となるように浮上量調整作業が行われている。具体的な作業内容の一例としては、移動体の浮上量を電気マイクロメータなどで計測しながら、各浮上面内に複数個設けられたエアーパッドへの供給気体圧力を増減させることで各エアーパッドの浮上圧力を調整している。エアーパッドへの供給気体圧力調整だけでは微小隙間の調整が不可能な場合は、移動体を再度組み立て直す必要がある。
【０００３】
一方、近年、半導体露光装置の光源がレーザー光から電子ビーム、もしくはＸ線へと移行するにあたり、静圧気体軸受が利用される環境も減圧環境もしくは真空環境への要望が高まりつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、減圧環境もしくは真空環境で満足して利用できる静圧気体軸受について鋭意研究開発に取り組んできた。この研究開発過程において、本発明者は、真空環境下で静圧気体軸受を使用する場合においては以下に説明する特有の問題点があることが分かった。
上述した浮上量調整作業は作業員の熟練を要し、その作業の複雑さから真空チャンバー内ではなく大気圧の環境内で行なう必要がある。むろん従来は大気圧の環境内で静圧気体軸受は利用されていたため、調整時の周囲圧力と利用時の周囲圧力は同じであった。
【０００５】
ところが、大気圧の環境内で前記微小隙間の調整が完了した静圧気体軸受を真空環境内で使用すると、上述した移動体とガイド軸との微小隙間のバランスが崩れ、浮上面全体での微小隙間の間隔が均等ではなくなってしまうという問題が発生した。
【０００６】
この問題が発生した理由について、以下に説明する。
まず、移動体をガイド軸に対して浮上させる力は、エアーパッドから放出される気体の圧力によって生じる。これは、大気圧の環境下でも真空環境下でも同じである。
しかしながら、移動体が大気から受ける力のバランスは、大気圧の環境下と真空環境下とでは異なるのである。
つまり、大気圧の環境下においては、移動体が大気から受ける力は移動体全体に均等であるが、真空環境下においては、移動体と固定体とが対向する面上の、大気開放領域のみに大気圧が加わる。その結果、大気開放領域の配置によっては、微小隙間のバランスを崩してしまうのである。
尚、大気開放領域とは、移動体の内側の一平面において、各大気圧溝が占める領域及び各大気圧溝に取り囲まれた内側（エアーパッド）の領域を総じたものを言う。
【０００７】
本発明の目的は、大気圧の環境内で移動体とガイド軸との微小隙間の調整を行なった後に、真空環境内で利用しても、この微小隙間のバランスが崩れることのない静圧気体軸受を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１では、ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも上面及び下面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、この移動体には、移動体とガイド軸の上面及び下面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の上面及び下面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置したことである。
【０００９】
ここで言う真空チャンバー内とは、排気ポンプにてチャンバー内の気体を外部に排出し続けることで、圧力が大気圧より低い状態に保たれているチャンバー内部の空間を言う。もしくは、排気ポンプにてチャンバー内の気体を排出し続けながら、ヘリウム等の気体をチャンバー内に供給することで、チャンバー内を大気圧よりも低い一定の圧力に保たれているチャンバーの内部の空間を言う。
【００１０】
上記構成にすることにより、静圧気体軸受を真空環境に設置した際、移動体とガイド軸との浮上隙間において、移動体の大気開放領域にかかる大気圧が、ガイド軸の上面側及び下面側それぞれで同じ大きさで、かつ同一直線上において反対方向に働くこととなり、両者の合力は０となる。よって微小隙間のバランスは大気圧中でも真空環境中でも変わらず、均等な微小隙間を保つことが可能となる。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の請求項３では、ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも両側面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、この移動体には、移動体とガイド軸の両側面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の両側面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置したことである。
【００１２】
上記構成にすることにより、静圧気体軸受を真空環境に設置した際、移動体とガイド軸との浮上隙間において、移動体の大気開放領域にかかる大気圧が、ガイド軸の両側面それぞれで同じ大きさで、かつ同一直線上において反対方向に働くこととなり、両者の合力は０となる。よって微小隙間のバランスは大気圧中でも真空環境中でも変わらず、均等な微小隙間を保つことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明による静圧気体軸受装置１を示す。また、図１に示した静圧気体軸受１を構成するガイド軸４、及び移動体５をそれぞれ図２、図３に示す。
この静圧気体軸受装置１は、真空チャンバー内に定盤２と静圧気体軸受３とを設けている。静圧気体軸受３が動作する真空チャンバーの内部の真空環境は、１０ー３〜１０ー４Ｐａ以下にすることが求められており、さらに１０ー５Ｐａ程度以下の真空環境での動作も将来は予想されている。
静圧気体軸受３は、ガイド軸４と、このガイド軸４に沿って移動する移動体５とから構成される。
【００１４】
移動体５とガイド軸４との浮上隙間に外部から配管１３ａを介して供給される気体を放出するように、移動体５の内側面にエアーパッド６を形成し、さらに、エアーパッド６の周囲には、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管１３ｂを介して放出する大気圧溝７を設けている。
大気圧溝７は、エアーパッド６周囲の圧力を大気圧程度まで下げ、かつ、放出された気体を回収するためのものである。このように大気圧溝７を設けることにより、真空用の静圧気体軸受の設計においても、大気圧環境で利用される通常の静圧気体軸受と同様の設計手法にてエアーパッド６の負荷容量や剛性等を設計することが出来る。
また、大気圧溝７の周囲には、大気圧溝７にて回収できなかった気体を回収して外部に配管１３ｃを介して放出する減圧溝８を設けている。この減圧溝８により、軸受周囲の真空度に影響を与えるほど真空環境中にその気体を漏出させずに、確実に気体を回収することができる。なお、このように大気圧溝７の周囲に減圧溝８を設けているので、真空引きポンプの負荷も大きくならずに済む。
図２２には、静圧気体軸受３における移動体５とガイド軸４との浮上隙間に供給される気体の流れを示している。矢印方向に気体が供給ならびに回収される。また、図示するように減圧溝８からの回収は、排気効率を考えて配管１３ｃの径を大きくするため、ガイド軸４の排気孔１４から行なっている。ただし、要求される仕様によって、排気用の配管１３ｃの径を小さくできる場合などは移動体５から回収してもよい。
なお、図１には、真空チャンバー、エアーパッド６へ気体を供給するための供給ポンプ、および、減圧溝８用の真空引きポンプの図示を省略している。
【００１５】
次に、移動体５の内側に設けたエアーパッド６と大気圧溝７について説明する。
図３に示した移動体５は、天板９と底板１０と側板１１とから構成されており、天板９は図４に、底板１０は図５、側板１１は図６にそれぞれ示した。また、従来の技術によって製作された移動体を構成する天板、底板をそれぞれ図９、図１０に示した。
天板９と底板１０とに配置されるエアーパッド６は、両者を同じ大きさに設計すると、移動体５重量による沈み込みのため、天板９の浮上隙間と底板１０の浮上隙間とは同じ大きさとならない。移動体５重量が大きくこの沈み込みが無視できない場合は、これを解決するため、図４、５及び図９、１０に示したように、底板１０のエアーパッド６の面積を天板９のエアーパッド６の面積よりも小さくし、移動体５に働く浮上力が移動体５重量と相殺する程度に大きくなるよう設計するのが一般的である。なお、エアーパッド６の面積とは、移動体５の内側の一平面において、ガイド軸４に対してエアーパッド６に供給する気体の圧力が加わる面の総面積を言う。
【００１６】
このように底板１０側のエアーパッド６の面積を小さくするとき、従来においては、大気開放溝の幅を一定の大きさに設計されていたため、図９及び図１０に示すように底板１０と天板９の大気開放領域１６の面積に差が生じる。
この差は、静圧気体軸受３を大気圧の環境内で動作させる際は、大気開放領域１６が大気圧から受ける力と移動体５全体が大気圧から受ける力とが完全に相殺するため全く問題とならないが、静圧気体軸受３を真空環境内で動作させようとすると、天板９と底板１０において大気開放領域１６にかかる気圧による力の差となってしまう。即ち、天板９の大気開放領域１６の面積よりも底板１０の大気開放領域１６の面積の方が小さいため、面積の差分にかかる大気圧が移動体５を押し上げようとする力として働いてしまう。
これを防ぐために、底板１０のエアーパッド６面積を小さくするとき、底板１０の大気圧溝７の外形は変更せず、図４及び図５に示すように底板１０の大気開放領域１６の面積と天板９の大気開放領域１６の面積とが同じになるようにする。
【００１７】
では、図９及び図１０のように大気開放領域１６の面積差がある静圧気体軸受における大気中と真空中での使用状況について、図１１及び図１２に基づいて説明する。
図１１は、底板１０と天板９に設けた大気開放領域１６の面積の大きさが異なる静圧気体軸受を大気中で使用する場合を示している。
この移動体５が、外部の大気圧と大気開放領域１６中の気体の圧力（大気圧）とにより受ける力を矢印で示した。尚、エアーパッド６より噴出させる高圧の浮上気体から受ける圧力については、大気中と真空中とで差はないので省略してある。
移動体５内部の大気開放領域１６には大気圧がかかっているため、大気開放領域１６の面積に比例した力を受けている。このように天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積に差がある（底板１０の大気開放領域１６の面積の方が小さい）場合は、底板１０が受ける力は天板９が受ける力よりも小さくなる。
しかしながら静圧気体軸受３が大気中に置かれている場合は、軸受外部からも大気圧による力を受けるため、移動体５の内側及び外側が大気圧から受ける力は相殺している。
【００１８】
一方、図１２には、このような天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積に差がある移動体５を有する静圧気体軸受３を真空環境下で使用する場合の大気圧から受ける力を矢印で示した。
この場合は、移動体５が外気圧から受ける力は０のため、移動体５の内側に設けた大気開放領域１６に存在する大気圧による力のみを受けることになる。
よって、図に示したように天板９、底板１０はその大気開放領域１６の面積に応じて大気開放領域１６中の大気圧から受ける力の大きさが異なり、真空中においてはその差により移動体５を押し上げようとする力が発生することとなる。このことは、大気中において天板９、底板１０の浮上量が均等になるように調整された軸受でも、真空中で動作させる際は軸受内部の大気開放領域１６が受ける力によって、天板９の浮上量が下板の浮上量よりも大きくなってしまうことを示している。
【００１９】
そのため、本発明では図４及び図５に示すように大気開放領域１６の面積の大きさを天板９と底板１０と同じ大きさとする。
図７には、大気開放領域１６の面積の大きさを天板９と底板１０と同じ大きさにした移動体５を有する静圧気体軸受３が、大気中において大気圧から受ける力を矢印で示した。上述した図１１と同様に移動体５内部の大気開放領域１６には大気圧がかかっているため、大気開放領域１６の面積に比例した力を受けている。図４及び図５に示したように天板９、底板１０のエアーパッド６の大きさに差を設ける場合でも、天板９、底板１０の大気開放領域１６の面積は同じとなるよう設計されている。
そのため、図７に示すように移動体５の内側において底板１０が大気圧から受ける力と天板９が大気圧から受ける力とは等しい。また、この移動体５を有する静圧気体軸受３が大気中に置かれている場合は、静圧気体軸受３の外部からも大気圧による力を受けるため、軸受内部及び外部が大気圧から受ける力は相殺している。
【００２０】
一方、図８には、図４及び図５に示すような静圧気体軸受３の移動体５が、真空中において大気圧から受ける力を矢印で示した。この場合は軸受が外気圧から受ける力は０のため、軸受内部の大気開放領域１６にのみ力を受けている。
上述したとおり、この場合天板９と底板１０に設けた大気開放領域１６の面積が等しいため、この大気開放領域１６が大気圧から受ける力の大きさも天板９側と底板１０側で等しく、真空中においても大気中と同様に、この大気開放領域１６の気体の気圧（大気圧）から移動体５が受ける力の合力は０となる。このことは、大気中において天板９、底板１０の浮上量が均等になるように調整された静圧気体軸受３は、真空中で動作させる際でも均等に浮上することを示している。
【００２１】
次に、天板９及び底板１０それぞれの大気圧溝７の配置について、以下に説明する。
本発明による静圧気体軸受においては、図４の天板９及び図５の底板１０に設けたそれぞれの大気開放領域１６の面積（移動体５の内側の一平面において、各大気圧溝７が占める領域及び各大気圧溝７に取り囲まれた内側（エアーバッド６）の領域の総面積）における重心１２（図中に★印で示した）同士を結んだ直線が、前記ガイド軸４の上面および下面に対して垂直となるように前記大気圧溝７を配置している。
もしも、垂直となっていない場合は、天板９と底板１０との大気開放領域１６にかかる力の大きさが同じでも、移動体５を回転させようというモーメント力が真空環境内でのみ働いてしまい、浮上隙間が均等とならない。この現象は側板１１に配置された大気開放領域１６についても同様のことがいえる。
【００２２】
図１３には、本発明の別の実施形態である静圧気体軸受３を示した。
なお、図１と同様の仕様および作用効果については説明を省略する。
この静圧気体軸受３では、移動体５の一側面にセンサーユニット１５が設置されている。このセンサーユニット１５は軸受移動体５と同程度の重量があるため、重力によって移動体５はガイド軸４を中心とした回転モーメント力を受けている。よって図１４に示したように、移動体５の浮上隙間は矢印に示した方向に傾こうとする。なお、移動体５の一側面にセンサーユニット１５を設けた場合を挙げたが、センサーユニット１５に限らず、移動体５に対して回転モーメント力が発生する構造の移動体５を有する静圧気体軸受３を真空環境下で使用する場合は、以下のことを考慮しなければならない。
【００２３】
上述したモーメント力をエアーパッド６の浮上力によって相殺するための方法の１つとして、天板９及び底板１０におけるエアーパッド６の配置をそれぞれ図１５及び図１６に示したように行い解決することができる。図１４に示したような浮上力の傾きが起きた場合、浮上隙間が小さくなる部分のエアーパッド６は広く、逆に大きくなる部分のエアーパッド６は小さくすることで、図１４に示したようなモーメント力を抑えてガイド軸４に対して移動体５が傾くのを抑えることが出来る。
【００２４】
この場合、天板９及び底板１０の大気開放領域１６の面積を等しくすれば、この静圧気体軸受３を真空中で動作させた場合でも図１２に示したような浮上力の発生は起こらない。
しかし、図１５及び図１６に★印で示したように、底板１０に設けた大気開放領域１６の面積に対する重心１２と天板９に設けた大気開放領域１６の面積に対する重心１２の位置に着目すると、天板９、底板１０で中心からそれぞれ左、右にずれている。これは、上記目的によってエアーパッド６の形状が天板９、底板１０それぞれにおいて左右で異なるように設計されていることに起因する。
【００２５】
このことは以下のような問題を発生する。
軸受移動体５の天板９、底板１０が真空中において大気開放領域１６から受ける力は、それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２位置にかかることになる。この様子を図１７に示した。同図において、天板９、底板１０がそれぞれの大気開放領域１６から受ける力を、それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２位置にかかる力として矢印で示している。同図にて明らかなように、天板９、底板１０それぞれに働く力は一直線上に無いため、移動体５を回転させるように働いてしまう。このことは、大気中ではセンサーブロック重量による移動体５の傾きをエアーパッド６浮上力によって相殺し、均等に浮上するように調整された軸受でも、真空中で動作させると、軸受内部の大気開放領域１６が受ける力によって、移動体５が傾いてしまうことを示している。
【００２６】
これを解決するための本発明によるエアーパッド６、大気圧溝７の配置を図１８及び図１９に示した。同図において、各大気開放領域１６の面積の重心１２位置が、天板９、底板１０それぞれのほぼ中心に来るように大気圧溝７形状を設計してある。
このような設計とすることで、天板９、底板１０が大気開放領域１６から受ける力は、図２０に示したように一直線上で同じ大きさとなるため、真空中で動作させる際も軸受移動体５が傾くような力は発生しない。
このことは、大気中においてセンサーブロック重量による移動体５の傾きをエアーパッド６浮上力によって相殺し、均等に浮上するように調整された軸受は、真空中で動作させる際でも軸受の傾きが発生せず、均等に浮上することを示している。
【００２７】
上述した本件発明の一実施の形態では、大気開放領域１６の面積の重心１２位置が天板９、底板１０それぞれの中心に来るように設計した例を示したが、中心にない場合でも、天板９、底板１０それぞれの大気開放領域１６の面積における重心１２同士を結んだ直線が、ガイド軸４に対して垂直となっていればよい。
また本実施例では、センサーユニット１５の重量による移動体５の傾きを、天板９、底板１０のエアーパッド６及び大気圧溝７の配置にて抑えた例を示したが、両側板１１におけるエアーパッド６及び大気圧溝７の配置にて抑えてもよい。この場合も本実施例における天板９、底板１０と同様に、両側板１１に設けたそれぞれの大気開放領域１６の面積を同じとし、かつ、各大気開放領域１６の面積の重心１２同士を結んだ直線がガイド軸４に対して垂直となるようにする。
【００２８】
次に、本発明の別の一実施形態である静圧気体軸受装置１を図２１に示す。
この静圧気体軸受装置１は、一方向の往復動作しか行わないが、ステージサイズが大きいために、互いに平行な二本の静圧気体軸受３を定盤２に設置し、その上にステージを固定している。
一方の静圧気体軸受３を構成する移動体５の内側の四面に対しては、エアーパッド６、大気圧溝７および減圧溝８を設けており、他方の静圧気体軸受３を構成する移動体５の内側の上面および下面にのみ、エアーパッド６、大気圧溝７および減圧溝８を設けて両側面には設けていない。
大気開放領域１６の面積ならびに配置については、上述したように上下面または両側面のそれぞれ対向する面において、大気開放領域１６の面積とが互いに等しくし、かつ、これらの大気開放領域１６の面積における重心１２同士を結んだ直線が、各ガイド軸４に対して垂直となるようにしている。
なお、図中の矢印は、大気開放領域１６中に存在する大気圧が大気開放領域１６を押す力を、大気開放領域１６の面積における重心１２に加わる力として表している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記構成により、大気圧の環境内で微小隙間の調整を行った後に、真空環境内で利用しても、微小隙間のバランスが崩れることのない静圧気体軸受を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施形態である静圧気体軸受装置を示す斜視図である。
【図２】本発明における一実施形態である静圧気体軸受のガイド軸を示す斜視図である。
【図３】本発明における一実施形態である静圧気体軸受の移動体を示す斜視図である。
【図４】図３に示す移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図５】図３に示す移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図６】図３に示す移動体の側板の内側を示す平面図である。
【図７】図３に示す移動体を有する静圧気体軸受を大気中に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図８】図３に示す移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図９】従来の移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１０】従来の移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図１１】図９および図１０から構成される移動体を有する静圧気体軸受を大気中に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１２】図９および図１０から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１３】本発明における別の実施形態である静圧気体軸受装置を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を示す断面図である。
【図１５】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を考慮してエアーパッドを設計した場合における移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１６】図１３に示す静圧気体軸受の移動体の側面に設けたセンサーユニットの自重の影響を考慮してエアーパッドを設計した場合における移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図１７】図１５および図１６から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図１８】図１３に示す静圧気体軸受を真空環境下で使用できるようにした移動体の天板の内側を示す平面図である。
【図１９】図１３に示す静圧気体軸受を真空環境下で使用できるようにした移動体の底板の内側を示す平面図である。
【図２０】図１８及び図１９から構成される移動体を有する静圧気体軸受を真空環境下に設置した場合の移動体とガイド軸との関係を示す断面図である。
【図２１】本発明における別の実施形態である静圧気体軸受装置を示す断面図である。
【図２２】本発明の静圧気体軸受における移動体とガイド軸との浮上隙間に供給される気体の流れを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 静圧気体軸受装置
２ 定盤
３ 静圧気体軸受
４ ガイド軸
５ 移動体
６ エアーパッド
７ 大気圧溝
８ 減圧溝
９ 天板
１０ 底板
１１ 側板
１２ 重心
１３ 配管
１４ 排気孔
１５ センサーユニット
１６ 大気開放領域
Claims (3)
- ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも上面及び下面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、
この移動体には、移動体とガイド軸の上面及び下面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、
かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、
さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、
前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、
前記ガイド軸の上面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の下面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、
かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の上面及び下面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置してなることを特徴とする静圧気体軸受。 - 前記移動体には、前記移動体と前記ガイド軸の両側面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、
かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、
さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設け、
前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、
かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の両側面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置してなることを特徴とする請求項１記載の静圧気体軸受。 - ガイド軸と、このガイド軸の少なくとも両側面に沿って移動する移動体とを真空チャンバー内に設けてなり、
この移動体には、移動体とガイド軸の両側面との隙間に外部から供給される気体を放出するエアーパッドを形成し、
かつ、前記エアーパッドの周囲に、前記隙間に放出された気体を回収して外部に配管を介して放出する大気圧溝を設け、
さらに、前記大気圧溝の周囲には、前記大気圧溝にて回収できなかった気体を回収して外部に配管を介して放出する減圧溝を設けてなる静圧気体軸受において、
前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドの面積と、が互いに異なり、
前記ガイド軸の一方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、前記ガイド軸の他方の側面に対向する前記エアーパッドと前記大気圧溝からなる大気開放領域の面積と、を互いに等しくし、
かつ、これらの大気開放領域の面積における重心同士を結んだ直線が、前記ガイド軸の両側面に対して垂直となるように前記大気圧溝を配置してなることを特徴とする静圧気体軸受。
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