(57)【要約】【課題】可動体を構成する上下板３０，３３の側板の合わせ面より微少隙間が形成されており、ここからの圧縮気体の漏れを封止することで、真空度を低下させることのない静圧気体軸受を提供する。【解決手段】上下板３０，３３の側面Ｙ１，Ｙ２と、側板の固定軸体と反対側の側面Ｘに気密性の高い溶剤を塗布し、圧縮気体が上下板と側板の合わせ面の微少隙間から流出しない様にした。【選択図】図１
2004028214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が正方形又は長方形の固定軸体と、一対の上下板と該上下板の一方面の両端側に接続される側板とにより前記固定軸体を囲繞した可動体と、該可動体の固定軸体と対向する軸受面に圧縮気体を供給することで前記可動体と固定軸体との隙間に静圧流体層を形成する給気口と、前記圧縮気体を回収するための排気溝とを備えた静圧気体軸受において、
前記側板の固定軸体と反対側の側面と、前記可動体の上下板の側面とが略同一平面となるように接続するとともに、前記両側面の隙間及びその周囲に気密保持性が高い溶剤を塗布したことを特徴とする静圧気体軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空環境下において真空度を大きく低下させることなく使用することが可能な静圧気体軸受に関するものであり、例えば、真空環境下で動作する半導体露光工程や検査工程あるいは成膜工程等に用いられる装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直線方向に移動する静圧気体軸受として図４に示すようなものが用いられている。
【０００３】
この静圧気体軸受３０は、角柱状をしたセラミック製の固定軸体２１と、このセラミック製の固定軸体２１を微少隙間（不図示）を設けて囲繞するセラミック製の可動体２２とからなり、可動体２２に備えるホース２３から供給した圧縮気体を可動体２２と固定軸体２１との微少隙間に噴出させることによって、可動体２２を固定軸体２１上に浮上させ、直線方向に滑らかに移動可能させることができるようになっていた。
【０００４】
また、この可動体２２を移動させるためには、可動体２２に取り付けたナット２４に係合するボールネジ２５をモータ２６で回転させることにより、可動体２２を直線方向に移動させるようになっていた（例えば特開昭５８−１９３９６４号公報、特開平１−１５９１５２号公報参照）。
【０００５】
また、可動体２２を駆動させる他の駆動手段として、可動体２２に取り付けたベルトをローラで張架し、ローラを回転させてベルトを駆動させることにより可動体２２を移動させるようにしたものや、リニアモータにて可動体２２を駆動させるようにしたものも提案されている。
【０００６】
ところで、静圧気体軸受２０を真空環境下で動作させるためには、可動体２２と固定軸体２１との微少隙間に供給した圧縮気体を回収する機構が必要であり、例えば、図２は真空対応型の静圧流体軸受に備える可動体２２の一部を破断した分解斜視図である。
【０００７】
この静圧流体軸受は、角柱状をしたセラミック製の固定軸体を微少隙間（不図示）を設けて囲繞するセラミック製の可動体は四枚の板状体からなり底板３０（下板）と同一形状の天板（不図示：上板）が側板３１を挟み込む構造となっており、しかも、底板３０の両端側に側板３１が配置されるようになっている。各板状体３０，３１の内側壁面である軸受面中央には、「田」字状をした静圧パッド３２を備えるとともに、各静圧パッド３２の中心には、圧縮気体を噴出するための給気口３２ｂを備えており、各給気口３２ｂより固定軸体との微少隙間に噴出された圧縮気体を静圧パッド３２によって全体に広げ静圧流体層を形成するようになっている。
【０００８】
また、可動体２２を形成する板状体３０，３１の両端部には二重の排気溝３４，３５を形成してあり、排気溝３４はホースを介して不図示のロータリーポンプと接続するとともに、排気溝３５はホース９を介して不図示のターボ分子ポンプ又はロータリポンプと接続し、可動体と固定軸体との微少隙間に供給された圧縮気体を回収することにより、可動体と固定軸体との微少隙間より外部に漏れることを防止するようにしてある。
【０００９】
なお、この構造では、最も内側の排気溝３３は大気開放され、残りの排気溝３４，３５は不図示の真空排気ポンプによって吸引排気されるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静圧気体軸受の可動体２２は、固定軸体２１の断面が正方形又は長方形となっているために、前述したとおり天板（不図示）、底板３０及び２枚の側板３１の計４枚を組み合わせて構成しなければならない。従って、この４枚の部材の合わせ面同士は微視的にみて完全密着することは無く、サブミクロンのオーダーの隙間を持って締結されることになる。これにより、４枚の部材の合わせ面で形成される隙間より圧縮気体が外部に流出するという問題を有していた。そのため可動体２２の軸受面端部に排気溝３４、３５を設けてもその機能を十分に発揮することができず、所定の真空度を維持できなくなるといった課題があった。
【００１１】
また、この天板、底板及び２枚の側板、計４枚の合わせ面の隙間より外部に流出する気体を回収する手段として図３（ａ）、図３（ｂ）に示す提案がなされている。（特開２００１−３３６５３１公報参照）
図３（ａ）静圧気体軸受における移動部分の側板４２と底板４３との接合部分を示す斜視図であり、図３（ｂ）は部分断面図である。
固定体４１は側板４２と底板４３並びに不図示の天板で囲繞される、エアパッド４０に供給された圧縮気体はエアパッド周囲内側排気溝４５ａ，４６ａならびにエアパッド周囲外側排気溝４５ｂ，４６ｂを経由して外部に排気され側板４２と底板４３との合わせ面４４からの気体流出を抑制している。ところが軸受け面に対して、エアパッド周囲内側排気溝４５ａ，４６ａならびにエアパッド周囲外側排気溝４５ｂ，４６ｂを設ける必要があり、軸受け自体が大きくなってしまい、製作上も困難であり、装置自体の駆動にも大きな駆動力が必要となる等の課題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記課題に鑑み、断面が正方形又は長方形の固定軸体と、一対の上下板と該上下板の一方面の両端側に接続される側板とにより前記固定軸体を囲繞した可動体と、該可動体の固定軸体と対向する軸受面に圧縮気体を供給することで前記可動体と固定軸体との隙間に静圧流体層を形成する給気口と、前記圧縮気体を回収するための排気溝とを備えた静圧気体軸受において、前記側板の固定軸体と反対側の側面と、前記可動体の上下板の側面とが略同一平面となるように接続するとともに、前記両側面の隙間及びその周囲に気密保持性が高い溶剤を塗布したことを特徴とする静圧気体軸受を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の真空対応型の静圧流体軸受を示す斜視図を示すものである。
この静圧流体軸受は、角柱状をしたセラミック製の固定軸体２１を微少隙間（不図示）を設けて囲繞するセラミック製の可動体２２は四枚の板状体からなり、底板（下板）３０と同一形状の天板（上板）３３と側板３１で固定軸体２１を囲繞する構造となっている。この可動体２２は固定軸体２１の長手方向に延びた構造としている。
【００１５】
また、可動体２２を構成する側板３１の固定軸体２１と反対側の側面Ｘと、可動体２２の底板３０、天板３３の側面Ｙ１、Ｙ２とが略同一平面となるように接続している。この理由は、気密保持性が高い溶剤として、例えば溶融ガラスあるいは真空用接着剤を塗布する場合の作業性を高めるためであり、塗布した後に余分な溶剤を、へら状のスクレーパ等で削ぎ落とし簡単な塗布で平坦な面に仕上げることができるからである。これにより製造工程も煩雑とならずに機密保持性を高めることができる。
なお、各底板３０，側板３１，天板３３の内側壁面である軸受は従来技術で説明した図２の構造となっており、具体的な説明は省略する。
また、底板３０，側板３１，天板３３から成る４枚の部材の合わせ面同士は、微視的には完全密着することは無く、サブミクロンのオーダーの隙間を持って締結されることになるので、実質的には天板３３、底板３０及び２枚の側板３１の合わせ面は隙間を有している。
【００１６】
本発明ではこの天板３３と側板３１の合わせ面、並びに底板３０と側板３１の合わせ面の固定軸体２１と反対側の側面、即ち、側面Ｘと側面Ｙ１との隙間、及び側面Ｘと側面Ｙ２との隙間に気密性の高い溶剤１１ａ，１１ｂ等を塗布し圧縮気体が合わせ面の微少隙間から流出しない様になっている。
【００１７】
溶剤１１ａ、１１ｂとしては、ガラス（ソーダ石炭ガラス、鉛ソーダ石炭ガラス、鉛カリガラス、アルミノケイ酸塩ガラス）、接着剤（フッ素系樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ系樹脂）、グリス（フッ素系真空グリス）等が選択されるが、これに限定されず、気密性を高めるための封止材であれば材質は問わない。一般的にトールシール、トールペーストと呼ばれるものが利用できる。
【００１８】
気密性の高い溶剤１１とは内部にガスを含まない溶剤のことであり、１×１０−４Ｐａ〜１×１０−５Ｐａの真空環境下においても溶剤内部からガスが放出されることなく、静圧流体軸受の部材の合わせ面封止用として用いた場合、この合わせ面隙間からのガス流出を発生させない材料をいう。さらに好ましくは乾燥後に気密硬化する溶剤を用いても良い。
【００１９】
また、図２に示す二重の排気溝３４，３５はそれぞれの排気管３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂに接続され圧縮気体を回収する構造となっている。
【００２０】
その結果、本発明の静圧気体軸受を真空環境下で用いれば、真空環境を低下させることなく、静圧流体軸受が持つ滑らかな移動特性を発揮することができ、真空環境下での高精度の移動、位置決めを実現することができる。
【００２１】
またエアパッドの周囲に排気溝などの気体回収手段を設ける必要は無く、軸受け自体も大きくなることはない。
【００２２】
【実施例】
ここで、図１に示す真空対応型静圧気体軸受を試作し真空排気実験をおこなった、本実験では、固定軸体２１に、アルミナ純度が９９．９％のアルミナセラミックスからなり、６０ｍｍ×２０ｍｍの断面形状を有する長さ３００ｍｍの柱状体をしたものを用いるとともに、天板３３、底板３０及び２枚の側板３１からなる可動体２２に、アルミナ純度が９９．９％のアルミナセラミックスからなり、天板３２、底板３０は幅１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの長方形をなし、長さが８０ｍｍの角柱体をしたものを用い、側板３１は幅２０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの正方形をなし、長さが８０ｍｍの角柱体を用い可動体２２と固定軸体２１との隙間が０．００５ｍｍとなるようにした。なお、可動体２２を構成する側板３１の固定軸体２１と反対側の側面Ｘと、可動体２２の底板３０、天板３３の側面Ｙ１、Ｙ２とが略同一平面となるように接続した。
【００２３】
また、図１に示す本発明の静圧気体軸受では、天板３３と側板３１の合わせ面、並びに底板３０と側板３１の合わせ面の固定軸体２１と反対側の外側側面には真空用の接着剤１１ａ，１１ｂを塗布した。
【００２４】
そして、実測試験では、可動体と固定軸体との隙間に０．４ＭＰａの圧縮流体を供給して可動体を固定軸体上に静圧支持し排気管３４ａ，３４ｂには排気速度１５００Ｌ／ｍｉｎのロータリーポンプを接続し、排気管３５ａ，３５ｂには排気速度２００Ｌ／ｓｅｃのターボ分子ポンプを接続して排気した。
【００２５】
この結果、合わせ面からの気体の漏れが無くなり、排気溝３４，３５からの圧縮気体の回収効率を向上させることができるため、例えば、２ｘ１０−５Ｐａの真空環境下で使用しても真空度を低下させることなく使用することができた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、可動体を構成する側板の固定軸体と反対側の側面と、可動体の上下板の側面とが略同一平面となるように接続するとともに、その両側面の隙間及びその周囲に気密性保持性が高い溶剤を塗布したために、合わせ面からの気体の漏れが無くなり、排気溝からの圧縮気体の回収効率を向上させることができ、真空環境下で使用しても真空度を低下させることなく使用することができる。
【００２７】
また、合わせ面の微少隙間に塗布する溶剤は、例えば溶融ガラスや、真空用接着剤等を選択することで、アウトガスを発生させることがないため、真空環境下で使用しても真空度を低下させることなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空対応型静圧気体軸受を示す斜視図である。
【図２】本発明の真空対応型静圧気体軸受に備える可動体の一部を破断した分解斜視図である。
【図３】（ａ）は従来の真空対応型静圧気体軸受の可動体の一部を破断した分解斜視図、（ｂ）は従来の真空対応型静圧気体軸受の可動体の断面である。
【図４】一般的な静圧気体軸受を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ：溶剤
２１：固定軸体
３０：底板
３１：側板
３３：天板
３２：静圧パッド
３２ｂ：給気口
３４，３５：排気溝
３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ：排気溝管
９、２３：ホース
２２：可動体
２４：ナット
２５：ボールネジ
２６：モータ
【図１】
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【図２】
2004028214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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