(57)【要約】【課題】  補足的な重りを必要としない高度に予圧された静圧気体装置であって、単純な設計によって、特に電子ビームリソグラフィー用に予圧が設けられ、電子ビーム上にいかなる負の影響も与えない、静圧気体軸受装置をもたらすことである。【解決手段】  提案した、特に真空環境内において基部構造体上の装置を動かすための静圧気体軸受装置は、荷重負担区域と吸引領域を有する軸受本体を備えて構成される少なくとも一つの静圧軸受要素を有している。少なくとも一つの電極を有する静電予圧ユニットは少なくとも一つの静圧気体軸受要素と関連付けられ、且つ、静圧軸受要素の軸受本体の垂直面方向に力要素が生じるように電圧が加えられ得る、静圧気体軸受装置によって解決される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に真空用途のための静圧気体軸受装置であって、荷重負担区域を有する軸受本体を備えて構成される少なくとも一つの静圧気体軸受要素を有し、前記荷重負担区域内にはガス供給孔又は多孔性領域が置かれ、且つ、ガスクッションを生じるために、加圧ガスがガス供給孔又は多孔性領域へ供給され得る軸受装置において、
少なくとも一つの電極（２１）を有する静電予圧ユニット（１９）が、少なくとも一つの静圧気体軸受要素（２、４）と関連付けられ、且つ、
静圧気体軸受要素（２、４）の、軸受本体（５）の垂直面の方向に静電力要素を生じるように、少なくとも一つの電極（２１）に電圧が加えられ得ることを特徴とする、軸受装置。
【請求項２】
予圧ユニット（１９）が予圧本体（１８）を備えて構成され、当該予圧本体に又は予圧本体内に少なくとも一つの電極（２５）が配置される、又は、それ自身が電極を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
少なくとも一つの誘電体層（２２）が電極（２１）上に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
少なくとも一つの第１電極が予圧本体（１８）に又は予圧本体内に配置され、且つ、基部構造体（３）が第２電極を形成する、又は、第２電極（２３）が基部構造体に又は基部構造体内に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基部構造体上に配置された軸受装置。
【請求項５】
少なくとも一つの第１電極と第２電極であって、空間的に且つ電気的に分離されており、それらに異なる電圧が加えられ得る第１電極と第２電極が、予圧本体（１８）に又は予圧本体内に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項６】
軸受要素が、予圧ユニットの中央に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項７】
複数の静圧気体軸受要素（２、４）が備えられ、且つ、予圧ユニット（１９）が、軸受要素に対して直隣に配置され得るように、各軸受要素と関連付けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項８】
複数の静圧気体軸受要素（２）が予圧ユニット（２０）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項９】
荷重負担区域を取り囲む吸引領域（７）が存在し、予圧ユニットは、軸受本体（５）の吸引領域（７）内に少なくとも部分的に統合されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１０】
調節及び／又は制御ユニットが設けられ、加えられた電圧で、予圧ユニット（１９）によって発生した静電力要素を調節及び／又は制御することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１１】
複数の予圧ユニットの場合に、加えられた電圧と、それによる静電力要素とが、個々に制御され得ることを特徴とする、請求項１０に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主請求項のプレアンブル部に係る、特に真空使用用の静圧気体軸受装置に向けられている。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によると、静圧気体軸受要素は、わずかな摩擦を有する物体の移動及びガイドに特に適している。静圧気体軸受要素は例えば特許文献１に記載されており、ガス用に多孔質の本体が、軸受本体に配置されて、当該本体に加圧ガスが供給される。荷重負担ガスクッションが、隣り合った軸受表面間の軸受溝内に形成される。適切な作用点（操作点）を調整し、且つ、特に静圧気体軸受要素の特性に影響するために、例えば静圧軸受要素に予圧を備えることが必要である。真空予圧と言われるように、真空引き区域が静圧気体軸受要素の滑り面内に設けられることが従来技術から公知である。この目的で、軸受本体には、次に負圧ポンプに接続される穿孔又は溝が設けられる。静圧気体軸受要素の機械的特性に正の影響を有する平衡状態が、正圧で作動する静圧気体軸受要素の滑り面と、負圧で作動する予圧ユニットとの間に形成される。特許文献２に開示された静圧気体軸受要素は、真空環境に適している。この場合、滑り面又は荷重負担区域を囲む複数の吸引ステージ（段）が、滑り面における過剰ガス用に設けられており、それによってガスは真空環境に侵入しない。また、静圧気体軸受要素が、例えば特許文献３に記載されているように、電子ビームリソグラフィー用ガスガイドステージにおいて用いられている。
【０００３】
上記した、常圧下での静圧気体軸受要素の使用用真空予圧は、真空条件下では実施不能である。よって、静圧気体軸受要素は、しばしば重りによって予圧されるか、又は、軸受要素に向かい合った装置が選択されて予圧がラップアラウンド（帯封）によって行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】US 7, 207, 720
【特許文献２】US 4, 749, 283
【特許文献３】EP 1 235 115 A2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、補足的な重りを必要としない高度に予圧された静圧気体装置であって、単純な設計によって、特に電子ビームリソグラフィー用に予圧が設けられ、電子ビーム上にいかなる負の影響も存在しない、静圧気体装置をもたらすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明に係る、主請求項の特徴構成部とプレアンブル部の特徴構成との組み合わせによって達成される。
【０００７】
さらに有利な展開や改善は、従属請求項中に示された手段によって可能とされる。
【０００８】
少なくとも一つの電極を有する静電気予圧ユニットは、電圧を付与することによってもう一つの電極と組み合わさって軸受本体の法線表面の方向に静電力成分が生じるように、少なくとも一つの静圧気体軸受要素と組み合わせられる。このようにして、相手方部品、例えば基部構造体に対して、補足的な又は僅かな重みの追加も無く予圧され、静圧気体軸受要素の作用点が、所望の剛性（stiffness）に手際よく調整され得る。
【０００９】
予圧ユニットの一構成部品である予圧本体に又は予圧本体内に、少なくとも一つの電極が配置され、当該電極は、有利には予圧本体上に導電層として置かれ得る又は、取付及び接合技術を用いてその上に設置され得る。また、予圧本体自身が電極であることも可能である。電極は、導電層と絶縁層との層システムとして置かれることも可能であり、誘電体層は電極を絶縁するために用いられる。絶縁用誘電体層も、取付及び接合技術を用いて電極上に設置することが可能である。
【００１０】
好ましくは６０００V未満の高い電圧が、電場強度を発生するためにこの電極に付与される。
【００１１】
有利な方法において、底板として構成され得る基部構造体自身が、好ましくは地電位である第２電極を形成する。平板コンデンサの公知の原理と同様に、二つの電極間に電場が形成される。
【００１２】
特に有利な実施形態において、空間的に且つ電気的に分離されている少なくとも二つの電極が、予圧本体に又は予圧本体内に配置され、異なる電位によって作用され得る。一つの電極対を作り上げている二つの電極は、有利には隣同士に配置され、同様に、絶縁するために誘電体層が設けられる。また、複数の電極対が隣同士に設けられてもよいし、又は互いにずれて設けられてもよい。
【００１３】
静圧気体軸受装置は、複数の静圧気体軸受要素、それを直接的に調節するように配置された、各静圧気体軸受要素と関連した予圧ユニットを備えて構成され得る。有利な実施形態は、予圧ユニットを複数の静圧気体軸受要素内の中央に配置することによって実現される、というのはこのようにしてコンパクトな構造が作り出されるからである。
【００１４】
軸受要素のトルク無しの予圧が、静圧気体軸受要素の周りに放射状に対称な予圧ユニットの配列によって実現される。
【００１５】
特に有利な方法において、静圧気体軸受要素又は吸引構造体自身が予圧ユニットの部分であるか、又は、予圧ユニットが少なくとも部分的に軸受本体の吸引領域内に統合されている、というのはこれが更なる嵩（重量）を最小化するからである。
【００１６】
有利な実施形態において、調節及び／又は制御ユニットが設けられ、電圧よ加えたことによって生じた予圧のための静電気要素（静電成分）を調節及び／又は制御し、予圧ユニットが複数の電極を有する場合には、或いは、複数の予圧ユニットである場合には、電圧と、それによって各場合に加えられる静電気力要素（静電力成分）が、個々に調節及び／又は制御され得る。この調節及び／又は制御ユニットは、場強度によって発生された非接触型の力要素を、与えられた条件に対して適切であるように切り替え又は規制することを可能にする、それによって最適合致が成し遂げられ得る。同時に、代替荷重の簡潔で動的な補正が成し遂げられ得る。
【００１７】
本発明の実施例は図面中に示しており、以下の記載中により完全に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】基部構造体上を移動可能であって、第１実施例の本発明に係る静圧気体軸受装置を有しているステージの斜視図である。
【図２】図１に係る軸受装置の底面図である。
【図３】他の実施例に係る軸受装置を通る断面における概略図である。
【図４】他の実施例の本発明に係る静圧気体軸受装置の底面図である。
【図５】本発明に係る軸受装置の、もう一つの実施例の底面図である。
【図６】本発明に係る軸受装置の、更にもう一つの実施例の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１及び２中に示されたステージ１は、この場合は底板３として構成され得る基部構造体上を、軸受装置の一構成部分である静圧気体軸受要素２によって可動である。静圧気体軸受要素は、概略的に軸受要素の構成を表している図３を参照しながら述べられる。４で示された軸受要素は、荷重負担区域６を有する軸受本体５と、吸引領域７とを備えて構成される。その中に荷重負担エアフィルム又はガスフィルムが形成されている、荷重負担区域６は、加圧下でガスを送るガス供給部８に接続され、このガスは、分散システム１０、例えば多孔質材料又は個々のノズルを通って、溝９内へ減速して流れる。第１シール溝１１と第２シール溝１２とが、各場合、荷重負担区域６を取り囲むように静圧気体軸受要素４内に統合されている。第１吸引溝１３が、第１シール溝１１と荷重負担区域６との間に配置され、且つ、第２吸引溝１４が、第１シール溝１１と第２シール溝１２との間に配置される。第１シール溝１１と吸引溝１３は、第１真空用第１吸引ステージを形成し、且つ、第２シール溝１２と吸引溝１４は、第２真空用第２吸引ステージを形成する。過剰なガスは、吸引溝１３及び１４から、例えば、矢印１５及び１６によって示された真空ポンプへの連絡溝を通って排出される。
【００２０】
図１中で用いられた静圧気体軸受要素は、図３を参照しながら上記したように構成される。当該図は、加圧ガスを供給し、且つ過剰なガスを引き出すための連絡パイプ１７も表している。
【００２１】
図１及び２に対応するステージと軸受装置は、軸受要素２に並んで配置され、各々一つの予圧本体１８を含む四つの予圧ユニット１９を有している。予圧ユニット１９は、高い電圧を与えるための、図示してはいない複数の接続部を備えて構成される。図１及び２に係る実施例において、第１電極が各予圧本体１８上に形成され、一方で底板３は、有利には地電位である第２電極を形成する。６０００Vまでの高い電圧が、予圧ユニット１９の複数の接続部を介して第１電極にもたらされる。ステージと静圧気体軸受装置の作用中、加圧ガスがガス供給部８（図３参照）を介して供給され、且つ、荷重負担圧力クッションが荷重負担区域６内に形成される。ステージ自身の重量を超える予圧を生じるために、電圧が予圧ユニット１９にかけられ、それによって予圧ユニット１９、又は予圧本体１８の電極、及び底板は、平板コンデンサ様に機能し、真空溝の形態の間隙が誘電体として設けられている、又は固体状態の誘電体が補足的に設けられている。したがって、静電気場強度は、静圧気体軸受要素の法線（表）面方向の力を生じるために用いられる。
【００２２】
本発明に係る軸受装置の他の実施例が図３を参照しながら記載される。この実施例において、予圧ユニットは静圧気体軸受要素４内に、又は軸受本体５自身内に統合されている。第１電極２１が、荷重負担区域６を囲む吸引領域７に又は吸引領域７内に配置され、誘電体層２２がシール溝に面するように第１電極２１上に配置されているのが判る。この場合、示されてもいるように、底板３は分離電極２３を有する。
【００２３】
図４は、本発明に係る静圧気体軸受装置のもう一つの実施例の底面図であって、中央に配置された予圧ユニット２０と、この予圧ユニット２０を囲む四つの静圧気体軸受要素２とを有している。これは簡潔な装置を結果として得る。他の点において、軸受装置の機能は、図１〜３を参照して記載したものと同様である。
【００２４】
図３中に示したものと同様の装置は、図５中に底面図で示されている。予圧ユニット２４は環状に構成され、各々が軸受要素２を取り囲んでいる。
【００２５】
図６に係る実施例において、二つの電極２６、２７の対が、空間的に分離されるように予圧ユニットの環状予圧本体２５に又は環状予圧本体２５内に配置され、且つ、正の及び／又は負の電圧が電極間に付与されるようにして、電圧がこれら電極２６、２７に加えられる。このようにして磁力線が、おそらくは底板３に渡って形成され、静圧軸受要素の法線面（垂直面）方向に力要素を生じる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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