JPS6328754B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子ビーム露光装置のように、密封
された空間内において高速、高精度に試料を位置
決めする試料移動装置に関するものである。

近年、半導体素子の生産性向上の要求が高まり
つつあり、半導体素子の製造装置である電子ビー
ム露光装置においては、試料を移動させる機構の
高速化を図る必要性が増大している。かかる趨勢
に対応して、試料移動装置の駆動源としてリニア
モータを適用し、モータ可動子と試料載置台を直
結して駆動する構成をとることにより試料を移動
させる機構の応答性を向上させ、従来の試料を移
動させる機構よりもさらに高速化を図る試みが研
究段階では行なわれている。

リニアモータを電子ビーム露光装置用の試料移
動装置の駆動源として適用する場合、その設置方
法としては、１移動機構本体を収容する真空容器
内に直接設置する方法と、２真空容器外の大気中
に設置し、モータ可動子と真空容器外壁との間を
伸縮性の大きいベローズ等によつて真空シールす
る方法に大別される。上記１の方法によれば、リ
ニアモータから発生する熱が真空中であるため空
間に放散されず、熱伝導によつてモータ機構各部
に伝わつていく。このため、モータ機構部は熱膨
張を引き起し、高精度な仕様が要求される電子ビ
ーム露光装置に適合しない欠点がある。この欠点
を補うためにはモータ機構部を冷却水によつて水
冷する方法が考えられるが、冷却水を循環させる
ための配管を新たに取り付ける必要があるため、
機構が複雑となるという欠点も新らたに生じてい
る。また、上記２の方法によれば、ベローズ自体
のばね力がリニアモータに余分な負荷としてかか
り、かつ、ばね力は一定ではなく可動子の移動に
ともなつて変化する。さらに真空外に設置されて
いるため、モータ可動子に対しては大気−真空間
の差圧が上記のばね力に加算されてモータに対す
る負荷となる。これらの負荷条件のもとでリニア
モータをミクロンオーダの高精度な位置決めが必
要とされる電子ビーム露光装置用の試料を移動さ
せる機構に適用するのはきわめて困難を伴うこと
は明白である。ベローズに代わる真空シール機構
として磁性流体と磁気回路による構成、例えば特
公昭51−9853号公報等が知られているが、これら
はいずれも回転シール用であり、リニアモータな
どのような直線運動するもののシールに応用する
と磁性流体の消耗が著しいという問題があつた。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされ
たもので、真空容器を貫通する駆動ロツドを直動
させても、貫通部に設けれた磁性流体シールから
の磁性流体の消耗を避けることができ、あるいは
磁性流体を連続的に補給することのできる試料移
動装置を提供することを第１の目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、真空−大気間の圧力差
を相殺して駆動ロツドを直動させることのできる
試料移動装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成する本願の第１発明の構
成は真空容器内のベース上に試料を載置する移動
台を設けるとともに該移動台と前記真空容器の外
部に設けたリニアモータとを駆動ロツドにより摺
動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記真空
容器を貫通する壁面に、磁性流体を介して前記駆
動ロツドと接触する弾性体を設けてなる直線運動
用の磁性流体シールを配置したことを特徴とす
る。

更に、上記第１の目的を達成する本願の第２発
明の構成は、真空容器内のベース上に試料を載置
する移動台を設けるとともに該移動台と前記真空
容器の外部に設けたリニアモータとを駆動ロツド
により摺動自在に連結する一方、該駆動ロツドが
前記真空容器を貫通する壁面に、表面張力の大き
い液体からなる分散媒中に磁性体をコロイド状に
分散された磁性流体を有すると共に該磁性流体の
表面に表面エネルギーの低い層を形成してなる直
線運動用の磁性流体シールを配置したことを特徴
とする。

また、上記第１の目的を達成する本願の第３発
明の構成は、真空容器内のベース上に試料を載置
する移動台を設けるとともに該移動台と前記真空
容器の外部に設けたリニアモータとを駆動ロツド
により摺動自在に連結する一方、該駆動ロツドが
前記真空容器を貫通する壁面に、磁気回路の一部
となるヨークの内径を真空側から大気側へ向うに
従つて小径としたテーパヨークを設けてなる直線
運動用の磁性流体シールを配置したことを特徴と
する。

一方、上記他の目的を達成する本願の第４発明
の構成は真空容器内のベース上に試料を載置する
移動台を設けるとともに該移動台と前記真空容器
の外部に設けたリニアモータとを駆動ロツドによ
り摺動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記
真空容器を貫通する壁面に直線運動用の磁性流体
シールを配置し、さらに差圧平衡用ロツドを前記
移動台に関して前記駆動ロツドと対向位置に両ロ
ツドが一直線をなすように前記移動台に連結する
とともに前記差圧平衡用ロツドが前記真空容器を
貫通する前記壁面の対向壁面に直線運動用の磁性
流体シールを配置したことを特徴とする。

以下、図面に示した実施例にもとずき、本発明
に係る試料移動装置について詳細に説明する。

第１図は本発明に係る試料移動装置の一実施例
が示されている。１は試料を載置してＸ方向に移
動するＸ方向移動台、２ａおよび２ｂはＸ方向移
動台１をＸ方向に移動させるときの直進性の基準
となるＸ方向直動ガイド、３はＸ方向直動ガイド
２ａおよび２ｂを固定しＹ方向に移動するＹ方向
移動台、４ａおよび４ｂはＹ方向移動台３をＹ方
向に移動させるときの直進性の基準となるＹ方向
直動ガイド、５はＹ方向直動ガイド４ａおよび４
ｂを固定し、真空容器６の底面に設置されている
ベースである。また、７はＸ方向駆動ロツド８と
矩形枠９を介してＸ方向移動台１をＸ方向に駆動
させるための真空容器６の外部に設けられたＸ方
向リニアモータであり、Ｘ方向リニアモータ７
は、励磁用電磁石が実装された固定子１０と、高
透磁率材料片が積層された可動子１１とからな
る。可動子１１の両側面にはガイド１２が固定さ
れ、可動子１１の移動時の直進性はガイド１２を
上下、水平両方向からガイドローラ１３で挟持す
ることによつて規定される（Ｙ方向移動台３をＹ
方向に駆動させるためのＹ方向リニアモータも同
様の構成をとるので図示を省略する。）。

かかる構成において、Ｘ方向移動台１をＸ方向
に移動させる場合には、Ｘ方向リニアモータ７の
固定子１０に実装された電磁石を励磁することに
よつて可動子１１にＸ方向の推力を与える。この
とき、Ｘ方向駆動ロツド８を介して可動子１１に
連結されている矩形枠９の内側には、回転軸がＸ
方向移動台１に連結されたところ１４が微小すき
まを有して配置されている。したがつて、可動子
１１の推力により、矩形枠９がころ１４を押引す
ることによりＸ方向移動台１がＸ方向直動ガイド
２ａおよび２ｂに沿つて移動する。Ｘ方向駆動ロ
ツド８が真空容器６の壁を貫通する壁面には直線
運動用の磁性流体シール１５が配置され、Ｘ方向
駆動ロツド８の直進移動に対する真空シールを行
わせている（なお、直線運動用の磁性流体シール
の詳細については後述する。）。この直線運動用の
磁性流体シール１５のシール効果によつて、直進
移動するＸ方向駆動ロツド８に対してきわめて低
い摩擦負荷で真空シールを行わせることができ
る。

一方、Ｙ方向にＹ方向移動台３を駆動する場合
には、Ｙ方向リニアモータ（図示省略）の可動子
１６に結合されたＹ方向駆動ロツド１７がＹ方向
移動台３に直結されているから、可動子１６に印
加された推力により、Ｙ方向移動台３がＹ方向直
動ガイド４ａおよび４ｂに沿つて移動する。この
ときＸ方向移動台１もＹ方向移動台３とともにＹ
方向へ移動するが、Ｘ方向移動台１に連結された
ころ１４が矩形枠９の内側を転動するのでＸ方向
駆動ロツド８とは干渉することはない。なお、Ｙ
方向駆動ロツド１７が真空容器６の壁を貫通する
壁面にも直線運動用の磁性流体シール１８が配置
され、Ｙ方向駆動ロツド１７の直進移動に対する
真空シールを行わせている点はＸ方向の場合と同
様である。

第２図は本発明に係る試料移動装置の第２の実
施例が示されている（なお、第１図と同一の構成
要素については同一番号を付し説明を省略す
る。）。Ｘ方向駆動ロツド８のように大気と真空の
差圧を有する２空間にまたがつて位置する物体に
は、（ロツド断面積）×（差圧）で表わされる一定
の外力が大気側から真空側に向つて作用する。し
たがつて、リニアモータ７がこの外力を無視しう
るだけの推力を有する場合を除いて、この外力は
リニアモータ７の位置決め特性を劣化させる原因
となる。そこで本実施例においては、この差圧に
起因した外力を打消すため、まずＸ方向移動台１
に関してＸ方向駆動ロツド８と同一の断面積を有
する差圧平衡用のロツド８′を対向位置に両ロツ
ド８，８′が一直線をなすように配置する。この
ロツド８′の先端にはＸ方向駆動ロツド８の場合
と同様に矩形枠９′が結合され、Ｘ方向移動台１
に連結されたころ１４′が矩形枠９′の内側に微小
すきまを有して配置されている。差圧平衡用のロ
ツド８′が真空容器６を貫通する壁面には、Ｘ方
向駆動ロツド８の場合と同様に直線運動用の磁性
流体シール１５′が配置され、真空シールを行わ
せている。

また、Ｙ方向移動台３に関してもＹ方向駆動ロ
ツド１７と対向する側には、Ｘ方向の移動の場合
と同様に、Ｙ方向駆動ロツド１７と同一の断面積
を有する差圧平衡用のロツド１７′が一直線をな
すように配置され、Ｙ方向移動台３に直結するこ
とによつて、Ｙ方向についても大気−真空間の差
圧を相殺している。そして、差圧平衡用のロツド
１７′が真空容器６を貫通する壁面にも直線運動
用の磁性流体シール１８′を配置し真空シールを
行わせている。

なお、上記の駆動ロツド８，１７および差圧平
衡用ロツド８′，１７′に直線運動用の磁性流体シ
ールが適用できるのは、これらのロツドが磁性材
料によつて構成される場合に限定される。したが
つて、電子ビーム露光装置のように磁場変動を抑
制する必要のある用途に用いる場合には、可動部
分に磁性材料を用いると電子ビームのドリフトを
生じ、パタン描画精度を低下させるため、各ロツ
ドを非磁性材料によつて構成し、ロツドの磁性流
体に接触する部分のみに磁性材料で構成されたス
リーブを装着しておくことにより磁場変動を抑制
しつつ磁性流体シールが適用できる。また、上記
の差圧平衡用ロツド８′，１７′の断面積は駆動ロ
ツド８，１７の断面積と完全に同一である必要は
なく、両者の断面積の差異に起因する負荷がリニ
アモータの正常な機能を損わなければ、ロツド断
面積の差異は問題とならない。

次に本発明に係る試料移動装置に用いられる直
線運動用の磁性流体シールは磁性流体が駆動ロツ
ドに付着し、直線運動によりシール外部に搬出さ
れて消耗するのを避けるため、あるいは磁性流体
を連続的に供給させるために工夫したもので具体
的構造は第３図〜第５図に示される。まず第３図
に示される直線運動用の磁性流体シールは、駆動
ロツドの周囲に接触させて弾性体を設けるととも
に弾性体と駆動ロツドとの間に磁性流体を介在さ
せる一方、磁性流体を保持する磁界を形成する磁
石を弾性体と駆動ロツドとの間に設けたものであ
つて第３図ａおよびｂにはその第１の例が示され
ている。すなわち図示省略した密封空間を形成す
る真空容器６の駆動ロツド１００の貫通孔に取付
けられたヨーク１０１の内周面に駆動ロツド１０
０とわずかな隙間を介して対向するとともに軸方
向に沿つて一定間隔に弾性体１０２が接着あるい
はコーテイング等によつて固定されている。この
弾性体１０２は、例えば繊維、プラスチツク、ゴ
ムおよびこれらを主成分とする複合体で形成さ
れ、この弾性体１０２と駆動ロツド１００との間
に磁性流体１０３が介装されるとともに相隣合う
弾性体１０２間にも磁性流体１０３が介装され、
ヨーク１０１の中央部に取付けた永久磁石１０４
の磁場によつて保持されている。第３図ａ中の矢
印Ｈは駆動ロツド１００が磁性体で形成された場
合の磁界を表わす。

かように構成したことによつて、駆動ロツド１
００と弾性体１０２との間はいわゆる境界潤滑状
態となり、弾性体１０２は弾性流体潤滑効果
（EHL効果）により摺動面で変形し、第３図ｂに
示すように、駆動ロツド１００との間に微小隙間
が形成され、この隙間に磁性流体１０３が保持さ
れて安定した潤滑効果が得られる。このとき、磁
性流体１０３は微小隙間において高圧ではさまれ
ており、外部への飛散も防止される。また、弾性
体１０２の両端にかかる圧力に対しては弾性体１
０２と駆動ロツド１００とで形成されるシール作
用によつて大きな圧力差に対しても充分な耐力が
ある。さらに、密封空間の雰囲気が微粒粉未を含
んだものや他の流体あるいは反応性ガス等であつ
ても、弾性体１０２を用いているため駆動ロツド
１００との隙間も小さく磁性流体１０３を保護す
る効果があり、長期間の使用に耐え得る。万一、
局部的に磁性流体１０３が飛散しても、弾性体１
０２を用いているため焼付きが生じることがな
く、他から磁性流体が摺動部に自然に流れ、潤滑
作用が回復する一方、弾性体１０２が摩耗等によ
り一部損耗しても、この部分に磁性流体１０３が
侵入しシールを形成する。従つて、弾性体１０２
と磁性流体１０３が相補つて安定した摺動および
シール効果が得られる。また、弾性体１０２を用
いることによる摩擦トルクは弾性流体潤滑効果に
より流体潤滑のみの場合と同程度であり、Ｏリン
グ等の弾性シールのみを用いる場合に比べて問題
とならない。摩耗についても弾性シールを乾式
（無潤滑）で用いた場合に比べ著しく小さく、定
常運転状態ではほとんど摩耗しない。なお、第３
図ａには弾性体１０２を軸方向に沿つて多段に設
け大きな圧力差がある場合に適用するものを示し
たが、圧力差が小さい場合には一段とすることも
できる。

第３図ｃに示したものは第３図ａに示したもの
の変形例であつて、弾性体１０２は、上記第１の
例と同様に、永久磁石１０４が埋設されたヨーク
１０１に取付けられており、この弾性体１０２と
駆動ロツド１００との隙間に磁性流体１０３が介
装され、ヨーク１０１に埋設された永久磁石１０
４によつて形成される磁界Ｈによつて保持され
る。本例の場合には、磁界Ｈが上記実施例の磁性
体の駆動ロツド１００の場合とは異なるだけで、
同様のシール効果等がある。

第３図ｄは、弾性体１０２が多孔質材料または
内部に空孔を有する繊維編組材料で形成されたも
のの概略断面図である。この場合には、多孔質材
料または繊維編組材料で形成され多孔内部あるい
は空孔内部に磁性流体１０３が含浸されており、
磁界、遠心力あるいは毛細管現象により必要な量
の磁性流体１０３が弾性体１０２と駆動ロツド１
００との間に供給、補促される。したがつて、磁
性流体１０３の供給が円滑となり、さらに他に磁
性流体の供給源を設けておけば、長期的に磁性流
体を供給でき、いつそう確実にシールできる。

第３図ｅは、弾性体１０２をゴム磁石、プラス
チツク磁石のような弾性のある永久磁石で形成し
たものである。弾性体１０２自体が永久磁石であ
り、駆動ロツド１００との間に微小隙間を形成す
るので磁性流体１０３を摺動面に保持する力が強
く、圧力差が大きい場合に有効であるとともに高
速で運動する部分のシールが可能である。また、
弾性体１０２を内部に空孔を有するゴム磁石やプ
ラスチツク磁石で形成することで、空孔によつて
さらに磁性流体１０３の保持力を増大できる。

第４図には表面張力の大きい液体からなる分散
媒中に磁性体をコロイド状に分散させた磁性流体
を有するとともに、この磁性流体と接触する駆動
ロツドの表面に表面エネルギーの低い層を形成し
た直線運動用の磁性流体シールの第２の実施例が
示される。本実施例の磁性流体１０３は、表面張
力の大きい液体からなる分散媒中に磁性体がコロ
イド状に分散されたもので、永久磁石１０４の磁
界によつて表面エネルギーの低い層１０５を形成
する表面処理を行なつた駆動ロツド１００とヨー
ク１０１との間に拘束されている。駆動ロツド１
００が直線運動（矢印）をする際に、駆動ロツド
１００に磁性流体１０３が引きずられないように
するには、駆動ロツド１００と液体のぬれを考え
る必要がある。一般に固体と液体のぬれについて
は、液体の表面張力が小さい程、また固体の表面
エネルギーが高い程ぬれることが知られている。
従つて、液体として表面張力の大きいものを用
い、固体に表面エネルギーの低いものを用いれば
ぬれは小さくなる。例えば磁性流体１０３におい
ても表面張力の大きい液体を分散媒にし、表面エ
ネルギーの低い駆動ロツド１００を用いれば、磁
界によつて磁性流体１０３の移動を防ぐことがで
き、シール能力の高い直線運動用の磁性流体シー
ルが得られる。

第４図ｂには第４図ａの変形例が示されている
が、ヨーク１０１と永久磁石１０４とで夫々形成
される磁性流体シール間には繊維、プラスチツ
ク、ゴムおよびこれらを主成分とする複合材から
成る弾性シール１０６が軸方向に亘り複数段介在
しシールを構成している。弾性シール１０６は駆
動ロツド１００と柔軟に接触するか若しくは薄い
吸着層が介在する程度に近接させてあり、磁性流
体１０３と駆動ロツド１００、弾性シール１０６
のそれぞれの構成材の接触角を考慮して、隣接す
る段と導通しないような構造を取つている。従つ
て、磁性流体１０３は一定の場所に拘束され、直
線運動に対して安定したシール効果が得られる。
このとき弾性シール１０６の段数は、用途に応じ
て適当に増減すればよい。

第４図ｃは第２の変形例を示し、多段のヨーク
１０１の各段の間に弾性シール１０６を埋込み接
着剤等により固定したものである。これらの弾性
シール１０６により磁性流体１０３を規制し、磁
性流体１０３の外部への流出を防いでいる。

この第４図ｂ及び第４図ｃに示される直線運動
用の磁性流体シール間に弾性シール１０６が介在
する多段構造の場合には、磁性流体１０３として
種類の異なる分散媒を用いることができる。例え
ば、表面張力の大きい液体を分散媒とする磁性流
体１０３からなる磁性流体シールとアルキルナフ
タリン等の低蒸気圧な液体を分散媒とする磁性流
体１０３を併用し、後者を真空側に用いて複数段
とすれば、真空内への蒸発の小さい、かつ、直線
運動に対して信頼性の高いシールを得ることがで
きる。この場合、潤滑性に優れた磁性流体１０３
を併用しても良い。

なお、上記第２の実施例における表面張力の大
きい分散媒としては水銀がある。水銀の表面張力
は482dyn／cmであり、水72dyn／cm、エチルアル
コール22dyn／cm、ジエチルエーテル17dyn／cm
に較べて著しく大きな値を示す。したがつて、固
体とのぬれは小さく、直線運動用シールに用いれ
ば安定したシール効果が得られる。更に水銀は液
体金属であり、熱伝導率が一般の液体に較べて１
桁大きく熱の放散も大きいという特長ももつてお
り、直線運動用磁性流体シールの分散媒として好
適である。また、駆動ロツドの表面処理としては
所謂低エネルギー表面を形成する必要があるのに
対し、一般に駆動ロツド１００として用いる金属
は高エネルギ表面でぬれやすく、テフロン、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等の無極性ポリマーは
低エネルギー表面となる。したがつて、駆動ロツ
ド１００として金属を用い、その表面にフツ素樹
脂のような無極性ポリマーから成るコーテイング
等の表面処理をすれば、駆動ロツド１００によつ
て磁性流体１０３が引つ張られることは少なくな
る。

第５図には、第３の実施例として、永久磁石と
ヨークとを組合せてなる磁気回路部の端部に軸線
に対して内周面が傾斜したテーパヨークを備える
とともに、このテーパヨークの軸方向外方に駆動
ロツドに対して内面が極く近接する筒体を備えた
直線運動用の磁性流体シールが示される。第５図
ａはその第１の例を示し、１０７は軸方向に対し
て内周面に傾斜を持たせたテーパヨーク、１０８
はすべり軸受を兼ねる筒体、１０９は軸受押えで
ある。を真空側、を大気側とすると、テーパ
ヨーク１０７は磁気回路部の真空側で永久磁石
１０４に隣接配置されて真空容器６に固定してあ
り、その太径部は真空側に向いている。このよ
うにテーパヨーク１０７を設けると、通常は永久
磁石１０４からの磁場によつて駆動ロツド１００
とヨーク１０１間に保持されている磁性流体１０
３が駆動ロツド１００の直線運動につれて移動し
ても、テーパヨーク１０７によつて形成される磁
束密度の勾配によつて駆動ロツド１００との隙間
が小さい先端方向、即ち小径部に引き寄せられ
る。この場合、テーパヨーク１０７先端部の最小
隙間１０７ａはなるべく小さい方が良いが、本例
では他のヨーク１０１の隙間１０１ａよりも大き
く取つてあり、磁性流体１０３が磁気回路部の中
心部へ戻りやすいようにしてある。一方、真空容
器６には駆動ロツド１００に内周面が極く近接す
る筒体１０８が固定してあり、これにより駆動ロ
ツド１００の半径方向への変位を小さく抑えると
共に磁性流体１０３の蒸気の流出を抑えている。
筒体１０８はすべり軸受を兼ねており、真空中で
の潤滑性に優れているふつ素樹脂や二硫化モリブ
デン等の固体潤滑剤を構成成分とした複合材料な
どを用いたものである。１対の筒体１０８により
磁気回路部を挟む位置で駆動ロツド１００を支持
し、駆動ロツド１００の半径方向変位が極めて小
さくなるから、磁気回路部における隙間１０７
ａ，１０１ａを十分小さく取ることができ、その
部分の磁束密度が大きくなり、耐圧の大きい確実
なシール機構となる。筒体１０８は駆動ロツド１
００の変位抑制の他、駆動ロツド１００との隙間
が筒体１０８の前後より相当に小さいため、磁性
流体１０３が蒸発して真空容器６内に入ろうとし
ても、これを阻止するシールの役目を果す。この
真空のコンダクタンスを考慮して駆動ロツド１０
０と筒体１０８間の隙間が設定されており、特に
本例では筒体１０８を真空容器６の軸受押え１０
９に圧入等で固定後、旋削や研削等によつて内面
を高精度に仕上げ、偏心等による誤差を除去して
ある。なお、本例では筒体１０８にすべり軸受を
兼用させたが、駆動ロツド１００はころがり軸受
等の専用の軸受で支持し、同時に駆動ロツド１０
０に内周面が近接する筒体を別途挿入する構成で
あつても同様の効果を発揮する。

第５図ｂは第５図ａの変形例を示し、テーパヨ
ーク１０７の太径側端部に流出した磁性流体１０
３を掻き落すための掻落部材１１０が形成されて
いる。この掻落部材１１０は高分子化合物や非磁
性金属で作られ、テーパヨーク１０７から駆動ロ
ツド１００に向かつて突出している。掻落部材１
１０は突起片、環状片いずれでも良く、また、先
端は駆動ロツド１００に接触していても良い。こ
のような掻落部材１１０を形成しておくと、駆動
ロツド１００に引きづられて移動した磁性流体１
０３は掻落部材１１０の先端で駆動ロツド１００
表面から掻き取られ、テーパヨーク１０７による
磁気勾配によつて磁気回路部の中央に戻る。な
お、掻落部材１１０は真空容器６自体に形成した
り、筒体１０８とテーパヨーク１０７間に挟み付
けて配置しても良い。

第５図ｃは第２の変形例を示し、テーパヨーク
１０７の先端が隣接のヨーク１０１に極く接近し
て伸びている。これは、流出した磁性流体を磁気
回路部中央に戻し易くするため、狭いスペースで
テーパヨーク１０７の傾斜を長くし、かつ、所望
の磁束密度関係を保とうとした形状である。例え
ばヨーク１０１と駆動ロツド１００間の磁束密度
をＡ、ヨーク１０１とテーパヨーク１０７先端間
の磁束密度をＢ、テーパヨーク１０７先端と駆動
ロツド１００間の磁束密度をＣとすると、 Ａ≧Ｂ及びＡ≧Ｃ …式(1) 好ましくは Ａ≧Ｂ≧Ｃ …式(2) という式(1)あるいは式(2)を満足する範囲でテーパ
ヨーク１０７の先端が隣接のヨーク１０１に近接
し、かつ、テーパヨーク１０７の傾斜が長いと磁
性流体が戻り易いことが判明した。つまりテーパ
ヨーク１０７の傾斜が長いと流出した磁性流体を
戻させる磁気勾配の領域が長くなるし、テーパヨ
ーク１０７の磁気勾配により隙間の小さい方向に
引き寄せられた磁性流体は、更にＣよりも大きな
磁束密度Ａ又はＢの磁界に引つ張られることにな
り、ヨーク１０１と駆動ロツド１００間に捕促さ
れる。

第５図ｄは第３の変形例を示し、テーパヨーク
１０７を複数段に構成している。各テーパヨーク
１０７の作る磁束密度はシール外側、例えば真空
容器６からシール内部に至るほど大きくなるよう
になつている。これにより、流出した磁性流体１
０３は外側のテーパヨークから内側のテーパヨー
クへ順に引き寄せられて磁気回路部中央に戻るこ
とになる。

最後に第５図ｅは第４の変形例を示し、シール
機構の両側、例えば真空側と大気側にそれぞ
れテーパヨーク１０７，１０７′が配置されてい
る。各側，のテーパヨーク１０７，１０７′
の傾斜の長さ及び傾きは、永久磁石１０４、ヨー
ク１０１、両テーパヨーク１０７，１０７′及び
駆動ロツド１００で構成される磁気回路部で生じ
る磁場の大きさ並びに駆動ロツド１００の直線運
動のストロークに応じて定められる。この例で
は、シール機構の全長を短かくし、かつ、磁性流
体の真空側への流出を確実に防ぐため、真空側
のテーパ長を長くし、大気側のテーパ長を短
くしてある。

第３の実施例のいずれの場合においても、テー
パヨーク１０７，１０７′の少くとも内周面にふ
つ素系樹脂のような無極性ポリマーからなる低エ
ネルギ表面処理が施こされる。このような表面処
理を行うと、駆動ロツド１００によつて引きづら
れた磁性流体１０３はテーパヨーク１０７，１０
７′には粘着しなくなり、磁気勾配によつて磁気
回路部中央に容易に戻される。なお、中央部のヨ
ーク１０１では低エネルギ表面処理をせず、捕促
した磁性流体１０３がヨーク１０１と駆動ロツド
１００間に磁気力及び粘着力により強固に固定さ
れるようにして信頼性を上げている。また、各例
でのヨーク１０１には内周面にＶ溝を切つてあ
り、磁束を集中させて密度を上げることにより磁
性流体１０３の固定を確実にしている。

以上、図面に示した実施例にもとずいて説明し
たように、本発明に係る試料移動装置によれば、
大気中に設置したリニアモータによつて真空中に
設置された移動機構本体を真空シールによる摩擦
負荷および大気−真空間の差圧による負荷をとも
なうことなく駆動できるため、リニアモータの駆
動によつて、高精度を保持しつつ応答性の高い高
速移動装置を実現することができる。特に本発明
は、電子ビーム露光装置用の試料移動装置のよう
に、真空中において高速かつ高精度な位置決め動
作が要求される用途に適用すれば、顕著な効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る試料移動装
置の二つの実施例を示す平面図、第３図ないし第
５図は本発明に係る試料移動装置に用いられる磁
性流体シールの具体的構造を示す図である。 図面中、１および３は移動台、５はベース、６
は真空容器、７はリニアモータ、８，８′および
１７，１７′ならびに１００は駆動ロツド、１５，
１５′および１８，１８′は磁性流体シール、１０
１はヨーク、１０２は弾性体、１０３は磁性流
体、１０４は永久磁石、１０５は表面エネルギー
の低い層、１０６は弾性シール、１０７および１
０７′はテーパヨーク、１０８は筒体、１１０は
掻落部材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内のベース上に試料を載置する移動
   台を設けるとともに該移動台と前記真空容器の外
   部に設けたリニアモータとを駆動ロツドにより摺
   動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記真空
   容器を貫通する壁面に、磁性流体を介して前記駆
   動ロツドと接触する弾性体を設けてなる直線運動
   用の磁性流体シールを配置したことを特徴とする
   試料移動装置。 ２ 前記弾性体は軸方向に沿つて複数配置される
   と共に各弾性体間には磁性流体を介装したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の試料移動
   装置。 ３ 前記弾性体はゴム磁石、プラスチツク磁石等
   の弾性のある永久磁石であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の試料移動装置。 ４ 前記弾性体は多孔質材料または繊維編組材料
   で形成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の試料移動装置。 ５ 真空容器内のベース上に試料を載置する移動
   台を設けるとともに該移動台と前記真空容器の外
   部に設けたリニアモータとを駆動ロツドにより摺
   動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記真空
   容器を貫通する壁面に、表面張力の大きい液体か
   らなる分散媒中に磁性体をコロイド状に分散され
   た磁性流体を有すると共に該磁性流体の表面に表
   面エネルギーの低い層を形成してなる直線運動用
   の磁性流体シールを配置したことを特徴とする試
   料移動装置。 ６ 前記磁性流体は、軸方向に沿つて複数配置さ
   れた弾性シール間に介在することを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の試料移動装置。 ７ 真空容器内のベース上に試料を載置する移動
   台を設けるとともに該移動台と前記真空容器の外
   部に設けたリニアモータとを駆動ロツドにより摺
   動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記真空
   容器を貫通する壁面に、磁気回路の一部となるヨ
   ークの内径を真空側から大気側へ向うに従つて小
   径としたテーパヨークを設けてなる直線運動用の
   磁性流体シールを配置したことを特徴とする試料
   移動装置。 ８ 前記テーパヨークが軸方向に複数設けられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の試
   料移動装置。 ９ 前記テーパヨークの真空側端部に、磁性流体
   を掻き落す掻落部材が形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項記載の試料移動装置。 １０ 真空容器内のベース上に試料を載置する移
   動台を設けるとともに該移動台と前記真空容器の
   外部に設けたリニアモータとを駆動ロツドにより
   摺動自在に連結する一方、該駆動ロツドが前記真
   空容器を貫通する壁面に直線運動用の磁性流体シ
   ールを配置し、さらに差圧平衡用ロツドを前記移
   動台に関して前記駆動ロツドと対向位置に両ロツ
   ドが一直線をなすように前記移動台に連結すると
   ともに前記差圧平衡用ロツドが前記真空容器を貫
   通する前記壁面の対向壁面に直線運動用の磁性流
   体シールを配置したことを特徴とする試料移動装
   置。