(57)【要約】  【課題】  可動部材の撓みを補正可能な可動部材支持装置を提供する。  【解決手段】  エンコーダ１８からの信号を入力することで、可動部材１５が右方へ移動したと判断したレギュレータ１６は、下方静圧パッド１１ａよりも下方静圧パッド１１ｃの方が強い吹き出し圧力となるよう制御する。それにより、下方静圧パッド１１ｃに対向する可動部材１５の部分が上方へと移動し、右端の下がりを抑えることができる。可動部材１５が図１で左方へ移動した場合にも、同様な制御を行うことができる。【選択図】  図１
2005226709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに対して可動部材を移動自在に支持する軸受と、
前記可動部材の重力方向における撓みに応じて、前記ハウジングと前記可動部材との間の力を制御することを特徴とする可動部材支持装置。
【請求項２】
前記力は、前記可動部材の自重による撓みを補正する方向に付与されることを特徴とする請求項１に記載の可動部材支持装置。
【請求項３】
前記力は、前記ハウジングに対して前記可動部材を支持する静圧軸受の気体圧により生じることを特徴とする請求項１又は２に記載の可動部材支持装置。
【請求項４】
前記静圧軸受は、前記可動部材に対して重力方向下方側から気体を噴出する下方静圧パッドと、前記可動部材に対して重力方向上方側から気体を噴出する上方静圧パッドとを備えた静圧軸受であり、前記下方静圧パッドの噴出総面積は、前記上方静圧パッドの噴出総面積より大きいことを特徴とする請求項３に記載の可動部材支持装置。
【請求項５】
前記重力方向下方側の静圧パッドは、前記重力方向下方側の静圧パッドよりも前記可動部材の移動範囲外側にはみ出して設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の可動部材支持装置。
【請求項６】
前記静圧軸受に供給する気体圧を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記可動部材に対し重力方向下方側において、前記可動部材の重心位置から遠い領域の気体圧を、それより近い側の領域の気体圧より高めることを特徴とする請求項３に記載の可動部材支持装置。
【請求項７】
前記静圧軸受に供給する気体圧を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記可動部材に対し重力方向上方側において、前記可動部材の重心位置から遠い領域の気体圧を、それより近い側の領域の気体圧より低めることを特徴とする請求項３に記載の可動部材支持装置。
【請求項８】
前記力は、前記ハウジングと前記可動部材との間を密封する差動排気シールの負圧により生じることを特徴とする請求項１又は２に記載の可動部材支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造装置のような、特殊雰囲気に維持されたチャンバの内部と外部との間を延在する可動部材を、かかるチャンバに対して移動自在に支持する可動部材支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ワークをステージ等の可動部材に載置して移動させて加工処理することが行われている。ここで、ワークに対しては微細形状などを描画することが行われるため、可動部材の移動精度を高く維持する必要がある。しかるに、微視的に見ると可動部材にはその自重により撓みが生じたり、或いは重心位置により水平方向に対して傾くなどの問題があり、特に可動部材のストロークを大きくした場合には、可動部材自体も大きくなることから、その撓みや傾きにより移動時にピッチングやローリング等が生じ、処理精度を悪化させる恐れがある。
【０００３】
これに対して、特許文献１においては、流体噴射パッドへの供給圧力を変化させることで、流体噴射パッドとガイドとのスキマを変化させる方法が開示されている。
【特許文献１】特公平４−５７８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、そもそも特許文献１の方法は、ガイド上を移動する小さな移動体を支持する静圧軸受に関するものであり、それへの供給圧力を変化させても、流体噴射パッドとガイドとのスキマを変化できるのみであるため、移動体の撓みについては何ら開示されていない。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、可動部材の撓みを補正可能な可動部材支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の可動部材支持装置は、
ハウジングと、
前記ハウジングに対して可動部材を移動自在に支持する軸受と、
前記可動部材の重力方向における撓みに応じて、前記ハウジングと前記可動部材との間の力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の可動部材支持装置は、ハウジングと、前記ハウジングに対して可動部材を移動自在に支持する軸受と、前記可動部材の重力方向における撓みに応じて、前記ハウジングと前記可動部材との間の力を制御するので、例えば前記可動部材の自重による撓みや傾きによりその端部が重力方向に下がった場合、前記ハウジングと前記可動部材との間で力を与えることで、下がった端部を上方に変位するように前記可動部材の形状や姿勢を補正し、それにより前記可動部材の移動を円滑に行うことができる。
【０００８】
更に、前記力は、前記可動部材の自重による撓みを補正する方向に付与されると好ましい。
【０００９】
更に、前記力は、前記ハウジングに対して前記可動部材を支持する静圧軸受の気体圧により生じると、静圧軸受を利用して前記可動部材の自重による撓みなどを補正するので好ましい。
【００１０】
更に、前記静圧軸受は、前記可動部材に対して重力方向下方側から気体を噴出する下方静圧パッドと、前記可動部材に対して重力方向上方側から気体を噴出する上方静圧パッドとを備えた静圧軸受であり、前記下方静圧パッドの噴出総面積は、前記上方静圧パッドの噴出総面積より大きいと、自重により両端が下がりやすい前記可動部材の撓みを効果的に補正できる。
【００１１】
更に、前記重力方向下方側の静圧パッドは、前記重力方向下方側の静圧パッドよりも前記可動部材の移動範囲外側にはみ出して設けられていると、前記可動部材の移動に対応できるので好ましい。
【００１２】
更に、前記静圧軸受に供給する気体圧を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記可動部材に対し重力方向下方側において、前記可動部材の重心位置から遠い領域の気体圧を、それより近い側の領域の気体圧より高めると好ましい。例えば、前記可動部材の一端側が前記ハウジングより大きくはみ出したような場合には、前記可動部材の支持は片持ち状態となるため、自重により前記可動部材の撓みが大きくなったり、傾きが増大したりすることが予想されるので、前記可動部材の位置を検出することにより、その一端をより上方に持ち上げるように気体圧を変化させることができる。
【００１３】
更に、前記静圧軸受に供給する気体圧を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記可動部材に対し重力方向上方側において、前記可動部材の重心位置から遠い領域の気体圧を、それより近い側の領域の気体圧より低めると、上述と同様の効果が得られる。
【００１４】
更に、前記ハウジングと前記可動部材との間を密封する差動排気シールを有し、前記制御手段は、前記差動排気シールの排気圧を制御すると、前記差動排気シーるの吸引圧を用いて前記可動部材の撓みを制御できる。
【００１５】
尚、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。尚、以下の実施の形態全てにおいて、可動部材の重心はその中央に位置するものとする。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図２において、ハウジング１０は、定盤Ｇ上に載置されたベース１１と、ベース１１に対して垂直方向に伸びる一対の側板１２，１３と、側板１２，１３の図で上端に掛け渡された天板１４とを有している。ハウジングを構成するベース１１，側板１２，１３，天板１４とで囲まれる空間内に、可動部材１５が配置されている。
【００１７】
図１に示すように、ベース１１は、可動部材１５に対向する上面に３つの下方静圧パッド１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有しており、天板１４は、可動部材１５に対向する下面において、下方静圧パッド１１ｂに対向する位置に、１つの上方静圧パッド１４ａのみを有している。尚、本実施の形態では、側板１２，１３には、可動部材１５を支持する静圧軸受１２ａ、１３ａが設けられているが、その代わりにリニアガイドを設けてもよい。
【００１８】
下方静圧パッド１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、正圧ポンプＰに接続されている。
一方、上方静圧パッド１４ａも、正圧ポンプＰに接続されている。従って、全ての静圧パッド１１ａ〜１１ｃ、１４ａには、等圧の空気が供給されている。尚、静圧パッド１１ａ〜１１ｃ、１４ａが静圧軸受を構成する。
【００１９】
本実施の形態の動作について説明する。静圧パッド１１ａ〜１１ｃ、１４ａから吐出される空気により、可動部材１５はベース１１に対して支持されている。ここで、可動部材１５に作用する自重により、可動部材１５の両端は重力方向下方に撓もうとするが、下方静圧パッド１１ａ、１１ｃから吐出される気体の圧力を受けることで、その撓みが補正され、それにより可動部材１５の円滑な移動を確保できるようになっている。本実施の形態によれば、静圧軸受の圧力制御を行うことなく、可動部材１５の撓みが補正されるため、構成が簡素化されている。尚、下方静圧パッド１１ｂ、１１ｃを省略し、下方静圧パッド１１ａの噴出面の面積（噴出総面積）を拡大することでも同様の効果が得られる。又、不図示の制御装置を用いて、可動部材１５に対し重力方向下方側において、可動部材１５の重心位置から遠い領域（ここでは静圧パッド１１ａ、１１ｃ）の気体圧を、それより近い側の領域（ここでは静圧パッド１１ｂ）の気体圧より高めることでも撓みの補正を行える。好ましくは、可動部材１５の重心が存在する側、例えば図１で可動部材１５が一点鎖線の位置に移動した場合には、下方静圧パッド１１ｃ側の圧力を、反対側の下方静圧パッド１１ａよりも高くすることでより効果がある。
【００２０】
図３は、本発明の第２の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。本実施の形態は、図１の実施の形態と比較して、上下の静圧パッドの数及び噴出総面積は同じだが、静圧パッドの配置を変えている。より具体的には、４つの下方静圧パッド１１ａ〜１１ｄが、４つの上方静圧パッド１４ａ〜１４ｄと軸線が一致しておらず、図３に示すように、下方静圧パッド１１ａ、１１ｄが、上方静圧パッド１４ａ、１４ｄに対して側方にはみでた配置となっている。その他の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２１】
本実施の形態によれば、各下方静圧パッド（又は上方静圧パッド）より均一な吹き出し圧力を受けた場合でも、図３に点線で示すように可動部材１５が中央にある場合には、側方（移動方向外側）にはみ出た下方静圧パッド１１ａ、１１ｄが、可動部材１５の両端の自重による撓みを抑える方向に力を与えることができる。一方、可動部材１５が、図３に実線で示すように左方に移動した場合、下方静圧パッド１１ｄの一部は、可動部材１５に対向しなくなるため、相対的に上方静圧パッド１４ｄから受ける力が大きくなり、それにより可動部材１５の左端の下がりを抑えることができる。このような可動部材１５の撓みの補正を、制御手段を用いることなく行えるため、構成が簡素化される。
【００２２】
図４は、本実施の形態の変形例にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。図４，５に示すように、下方静圧パッド１１ａ〜１１ｈ、上方静圧パッド１４ａ〜１４ｎの数、形状（三角形状等でもよい）は任意に設定でき、各々形状を変えてもよいが、図５に示すように、可動部材１５の移動方向両端の下方静圧パッド１１ａ、１１ｈの面積は、増大させると可動部材１５の撓みの補正機能が高まるので好ましい。
【００２３】
図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。本実施の形態は、図１の実施の形態に対して、上方静圧パッド１４ａ〜１４ｃを、下方静圧パッド１１ａ〜１１ｃに対応して配置し、且つ天板１４の両端に負圧室１４Ａ、１４Ｂを設け、排気ポンプＰｖに接続した点が異なる。その他の点については、図１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００２４】
本実施の形態においては、下方静圧パッド１１ａ、１１ｃに可動部材１５の撓みの補正機能はないが、負圧室１４Ａ、１４Ｂに吸引力を与えることで、自重による可動部材１５の撓みを抑制することができる。尚、上述した実施の形態の構成を組み合わせて良いことは言うまでもない。
【００２５】
図７は、本実施の形態の変形例にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。図８は、図７の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。図８に示すように，差圧室１４Ａ、１４Ｂは、天板１４の表面（下面）において矩形溝形状となっており、可動部材１５の移動方向において、それぞれ静圧パッド１４ａ、１４ｋと重なる位置に配置されている。尚、天板１４の中央には長溝１４ｚが形成されており、ワークを載置可能なように可動部材１５の一部１５ａが長溝１４ｚから突出し、それに沿って移動可能となっている。本変形例においても、負圧室１４Ａ、１４Ｂに吸引力を与えることで、自重による可動部材１５の撓みを抑制することができる。
【００２６】
表１〜４は、本実施の形態における差圧室１４Ａ、１４Ｂの吸引力を変化させた場合の可動部材のストロークに対する軸受成分と撓み成分とを示すものであり、ストロークはｍｍ、軸受成分、ガイド変形成分及び合計は秒で示している。かかる撓みは、例えば可動部材１５の端部に微少なミラーを取り付け、レーザ光を照射させたときの反射角から求めることができる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
2005226709.tif 000004
【００２９】
【表３】
2005226709.tif 000005
【００３０】
【表４】
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【００３１】
吸引力がゼロの場合は、撓みは最大で１．１９秒になるが、差圧室１４Ａ、１４Ｂに吸引力を与えることで可動部材変形成分（即ち撓み）を抑えられることがわかる。
【００３２】
図９は、第４の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。図１０は、図９の構成をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。図１１は、図９の構成をXI-XI線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態では、可動部材１５に吸引力を与える差圧室として差動排気シール１１Ａ’と差動排気シール１４Ａ’〜１４Ｃ’を用いている。ここで、差動排気シールは、天板１４の上部に設けられる筐体（不図示）により密閉された長溝１４ｚに連通してなるプロセス室Ｐ及びベース１１内の減圧室Ｒと、外部との間を密封するために、長溝１４ｚと減圧室Ｒを囲うようにして全周に設けられた溝と、溝に隣接して可動部材１５に接近する絞り部とからなる。本変形例では、ベース１１に設けた差動排気シール１１Ａ’の溝の中央部に逃げ（面積の広い領域）Ｓを設けることで、上下の吸引力をバランスさせて、その合力が釣り合うようにし、結果としてガイド中央部に吸引力が作用しないようにしている。
【００３３】
図１２は、本発明の第５の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。本実施の形態は、図１の実施の形態に対して、主として、可動部材１５の両端に静圧軸受を設けた点が異なる。より具体的には、可動部材１５の両端に設けられた支持部１５ｂ、１５ｃの下面に静圧軸受１５Ａ，１５Ｂを設け、定盤Ｇの上面に対して可動部材１５を移動自在に支持するようになっている。明らかであるが、可動部材１５の両端は、静圧軸受１５Ａ，１５Ｂにより支持されているため、そのストローク量に関わらず定盤Ｇからの高さが一定であり、可動部材１５の端部の撓みが阻止されることとなる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図２】図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図４】本実施の形態の変形例にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図５】図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。
【図６】第３の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図７】本実施の形態の変形例にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図８】図７の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図９】第４の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【図１０】図９の構成をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。
【図１１】図９の構成をXI-XI線で切断して矢印方向に見た図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態にかかる可動部材支持装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｇ  定盤
１１  ベース
１４  天板
１５  可動部材
【図１】
2005226709.tif 000007
【図２】
2005226709.tif 000008
【図３】
2005226709.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005226709.tif 000013
【図８】
2005226709.tif 000014
【図９】
2005226709.tif 000015
【図１０】
2005226709.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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