(57)【要約】  【課題】  プロセス室及び減圧室を大気圧に維持した状態でも、適切に調整を行える位置決め装置を提供する。  【解決手段】  位置決め装置１１０は、実動作時と評価試験時とで、移動ブロック３０の上下面に発生する圧力の差が不変となる。これは、第１の隔壁Ｗ１の両側面と、第２の隔壁Ｗ２の両側面とが、移動ブロック３０を挟んで一致した位置に配置されているからである。従って、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを大気圧に維持したままで評価試験を行うことで、実動作時に即した評価を行えるため、調整の手間を格段に省くことができる。【選択図】  図１
2005340354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、
前記第一の筐体と対向した状態で、少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、
前記第１の開口を囲むようにして、前記第１の筐体と前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間に介在する第１の微小スキマ部及び少なくとも１つの差圧室を有する第１のシール機構と、
前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の減圧室に連通する第２の開口を有する第２の筐体と、
前記第２の開口を囲むようにして、前記第２の筐体と、前記移動ブロックとの間に設けられ、前記減圧室内と、前記プロセス室外との間に介在する第２の微小スキマ部を有する第２のシール機構とが設けられており、
且つ前記第１のシール機構のシール面及び該シール面に囲まれる領域の面積の和が、前記第２の開口が前記移動ブロックと対向する面積及び前記第２のシール機構のシール面の面積の和と異なるように設定されてなる位置決め装置において、
前記第１の微小スキマ部のうち、前記少なくとも１つの差圧室の前記プロセス室側寄りの第１の隔壁に対応する部分に対して、少なくとも前記移動ブロックの移動方向と直交する断面における前記移動ブロックを挟んで前記移動ブロックに関し対称となる位置に一致するように、前記第２の微小スキマ部の一部をなす第２の隔壁が配置されていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記第１のシール機構は、前記第１の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第１の差圧室を含み、前記第２のシール機構は、前記第２の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第２の差圧室を含み、前記第１の差圧室と前記第２の差圧室は、外部の排気ポンプに連通していることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記第１のシール機構は、前記第１の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第１の差圧室を含み、前記第２のシール機構は、ラビリンス空間を有するラビリンスシールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記第１の筐体は、前記プロセス室を遮蔽する筐体と、前記移動ブロックと前記プロセス室を遮蔽する筐体との間に配置された中間ブロックとを含み、前記中間ブロックと前記プロセス室を遮蔽する筐体との間にベローズが設けられ、前記第１の隔壁の前記プロセス室側の端部、及び前記第２の隔壁の前記減圧室側の端部は、前記移動ブロックに交差する方向において前記ベローズの取付位置に一致することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば外部環境から隔離された室内でワークを移動可能な位置決め装置に関する。
【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、プロセス室内に位置決め装置を設けると、その可動部に補給する潤滑剤などが飛散してプロセス室内を汚染するおそれがある。
【０００３】
このような問題に対して、たとえば米国特許第４１９１３８５号（特許文献１）には、一体型負圧密封式ガス軸受組立体が開示されている。かかる従来技術においては、軸受ブロック上に２次元方向に移動可能な可動部を設け、さらに軸受ブロックと可動部との間にプロセス室を形成し、差動排気シールによりプロセス室と外部とを密封することによって、プロセス室を負圧環境に維持したまま、その内部で可動部上に載置したワークの処理を行えるようにしている。従って、ワークを駆動する駆動部をプロセス室外に設置することができ、それによりプロセス室の汚染を抑止でき、また駆動部のメンテナンスも容易に行えるようになっている。
【特許文献１】米国特許第４１９１３８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなプロセス室内における加工処理は、半導体の製造など、極めて高い精度を要するワークに適用されるものである。ここで、加工の基準となる面を筐体の内面とすることも考えられる。しかしながら、例えばプロセス室を真空にした場合、プロセス室を覆う筐体には、筐体内外の気圧差に基づく大きな力が加わるので、微小な変形が生ずる。又、プロセス室と連通する開口を、移動ブロックに対峙させたとき、開口内が真空であることから、移動ブロック自体にも微小な変形が生じることとなる。かかる場合、移動ブロックが変形すると、加工の基準となる加工基準位置が変化して、精度の良い加工処理が行えない恐れがある。そのような問題に対し、移動ブロック等の肉厚を増大させることによって変形を抑えるという考えもある。しかしながら、移動ブロック等の肉厚を増大させると、装置全体が重くなるという新たな問題が生じる。
【０００５】
かかる観点から、本願発明者は、移動ブロックを挟んでプロセス室と反対側に、プロセス室外より低圧の減圧室を設けた位置決め装置を提案している。しかるに、かかる提案された位置決め装置は、減圧室が、プロセス室に対応した第２の開口を有する第２の筐体内に形成され、この第２の開口には、移動ブロックとの間に、所定の隙間を介して対向した状態で案内する第２の案内面を設けているものである。すなわち、移動ブロックは、所定の隙間を介して両面で、第１の案内面と第２の案内面に対峙していることとなる。
【０００６】
ここで、移動ブロックを例えば静圧軸受により案内支持している場合等では、プロセス室が移動ブロックの上側に位置する場合、静圧軸受や差動排気シールの配置を移動ブロックに関して上下対称に配し、吸引力や静圧軸受による反発力も上下同じ条件とした場合、重力の影響があるため、移動ブロックの上面の微小すきまの大きさが、移動ブロック下面の微小すきまの大きさよりも大きくなる傾向となる。また、移動ブロックは自重によりたわみ、下に凸の変形状態を示す。これはプロセス室が移動ブロック下側にある場合にも不可避である。
【０００７】
そこで、本願発明者は、さらに特願２００２−３１０４７０において、このような傾向を抑制するための方策について提案している。その中の１つとして、移動ブロック上下面の差動排気シールの配置を移動ブロックに関して非対称とし、特に上面側の差動排気シール及びこれに囲まれる領域の面積の和が、下面側の差動排気シール及び第２の開口の面積の和よりも大きくなるように設定することを提案している。これにより、移動ブロックを持ち上げる方向の力を相対的に大きくし、プロセス室側の微小すきまが大きくなるのを抑制するものである。さらに、その持ち上げる方向の力を大きくする度合いを適宜調整することにより、移動ブロックの自重によりたわみを抑制することも可能である。
【０００８】
しかるに、位置決め装置を実際の半導体製造装置や検査装置等に組み込んで稼働するのに先立ち、案内軸受やシールなどの機能を実際の稼働時に最適に発揮させるために、案内軸受の案内精度や軸受剛性などの評価試験（検査）を行い、場合によっては、案内軸受等の再調整を行う必要がある。ここで、本来的には実際の半導体製造装置や検査装置としての使用時（稼働時）と同様に、プロセス室と減圧室とを排気するのが好ましい。しかしながら、排気のために時間が必要（特にプロセス室は容積も大きく排気の手間がかかる）になり、評価試験に手間取るという問題がある。従って、プロセス室と減圧室を排気することなく、評価試験を行えると好ましい。ところが、上記特願２００２−３１０４７０の位置決め装置では、プロセス室及び減圧室を大気圧に維持した場合と、減圧した場合とで、差圧室の配置等の条件によっては移動ブロックの上面に加わる力と下面に加わる力との差が変わる場合があり、そのような場合、移動ブロックの変形量や案内精度や軸受剛性などの条件が評価試験時と実際の使用時とで異なることとなり、それにより実際の使用時に評価時の性能を再現することができない恐れがある。
【０００９】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、プロセス室及び減圧室を大気圧に維持した状態でも、適切に評価試験（検査）を行える位置決め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】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、
減圧下に曝されるプロセス室内に連通する第１の開口を有する第１の筐体と、
前記第一の筐体と対向した状態で、少なくとも一方向に移動可能に設けられた移動ブロックと、
前記第１の開口を囲むようにして、前記第１の筐体と前記移動ブロックとの間に設けられ、前記プロセス室内と、前記プロセス室内よりも高圧のプロセス室外との間に介在する第１の微小スキマ部及び少なくとも１つの差圧室を有する第１のシール機構と、
前記移動ブロックを挟んで前記プロセス室と反対側に、前記プロセス室外より低圧の減圧室に連通する第２の開口を有する第２の筐体と、
前記第２の開口を囲むようにして、前記第２の筐体と、前記移動ブロックとの間に設けられ、前記減圧室内と、前記プロセス室外との間に介在する第２の微小スキマ部を有する第２のシール機構とが設けられており、
且つ前記第１のシール機構のシール面及び該シール面に囲まれる領域の面積の和が、前記第２の開口が前記移動ブロックと対向する面積及び前記第２のシール機構のシール面の面積の和と異なるように設定されてなる位置決め装置において、
前記第１の微小スキマ部のうち、前記少なくとも１つの差圧室の前記プロセス室側寄りの第１の隔壁に対応する部分に対して、少なくとも前記移動ブロックの移動方向と直交する断面における前記移動ブロックを挟んで前記移動ブロックに関し対称となる位置に一致するように、前記第２の微小スキマ部の一部をなす第２の隔壁が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の原理を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の位置決め装置の基本的構成を示す概略断面図である。図１において、位置決め装置１０は、プロセス室Ｐを含む且つプロセス室Ｐとその外部とを連通する開口２０ａを有する第１の筐体２０と、第１の筐体２０の開口２０ａに対向して配置された移動ブロック３０と、移動ブロック３０を挟んで第１の筐体２０の反対側に配置された第２の筐体４０とから構成されている。動作時には、プロセス室Ｐは、不図示のポンプにより吸引され負圧となる。また、減圧室Ｒも不図示のポンプにより吸引され、負圧となる。
【００１２】
移動ブロック３０の上面に対向する第１の筐体２０の下面には、第１の開口２０ａを囲うようにして、トラック溝状の第１の差圧室５０Ａが設けられており、一方、移動ブロック３０の下面に対向する第２の筐体４０の上面には、減圧室Ｒを囲うようにして、トラック溝状の第２の差圧室６０Ａが設けられている。尚、第１の差圧室５０Ａと、第１の開口２０ａとの間には、トラック溝状の第３の差圧室５０Ｂが設けられている。差圧室５０Ａ、５０Ｂ、６０Ａは、外部の排気ポンプに連通しており、排気ポンプの作動により各差圧室内は負圧になる。第１の差圧室５０Ａと、第３の差圧室５０Ｂとの間には、第１の隔壁Ｗ１が形成され、第２の差圧室６０Ａと、減圧室Ｒとの間には、第２の隔壁Ｗ２が形成されている。
【００１３】
また、第３の差圧室５０Ｂと第１の開口２０ａとの間は、第３の隔壁Ｗ３、第１の差圧室５０Ａと第１の筐体２０（及び第２の筐体４０）の外部の空間との間は、第４の隔壁Ｗ４となっている。第１の隔壁Ｗ１、第３の隔壁Ｗ３、及び第４の隔壁Ｗ４と移動ブロック３０とのスキマ部が、第１の微小スキマ部を構成する。そして、第３の隔壁Ｗ３、第３の差圧室５０Ｂ、第１の隔壁Ｗ１、第１の差圧室５０Ａ、及び第４の隔壁Ｗ４と移動ブロック３０との対向面が、第１のシール機構のシール面を構成する。
【００１４】
そして、第２の差圧室６０Ａと第２の筐体４０（及び第１の筐体２０）の外部の空間との間は、第５の隔壁Ｗ５となっている。第２の隔壁Ｗ２及び第５の隔壁Ｗ５と移動ブロック３０とのスキマ部が、第２の微小スキマ部を構成する。そして第２の隔壁Ｗ２、第２の差圧室６０Ａ、及び第５の隔壁Ｗ５と移動ブロック３０との対向面が、第２のシール機構のシール面を構成する。
【００１５】
プロセス室Ｐ内を排気ポンプにより排気することに加え、第１のシール機構を構成する第１の差圧室５０Ａ、及び第３の差圧室５０Ｂの内部をそれぞれ排気ポンプにより排気することにより、筐体外部をプロセス室Ｐとは第１の微小スキマ部を介して連通しているにもかかわらず、プロセス室Ｐ内を所定の真空状態に保つことが出来る。
【００１６】
同様に減圧室Ｒ内を排気ポンプにより排気することに加え、第２のシール機構を構成する第２の差圧室６０Ａの内部を排気ポンプにより排気することにより、筐体外部と減圧室Ｒとは第２の微小スキマ部を介して連通しているにもかかわらず、減圧室Ｒ内を所定の真空状態に保つことが出来る。なお、減圧室Ｒは容積が比較的小さくできるので、減圧室Ｒ用の排気ポンプは省いても時間をかけることにより、差圧室６０Ａ用の排気ポンプのみにより排気することで減圧室Ｒ内を所定の真空状態にすることも可能である。しかし、より迅速な減圧のため、減圧室Ｒ内も専用の排気ポンプにより排気している。ここで、特願２００２−３１０４７０の位置決め装置では、第１のシール機構のシール面及びこれに囲まれる領域が移動ブロック３０と対向する面の面積が第２のシール機構のシール面及び減圧室Ｒ（第２の開口）が移動ブロック３０と対向する面の面積より大きくなるように設定されている。これにより、第１のシール機構のシール面に作用する吸引力を、第２のシール機構のシール面に作用する吸引力より大きくなるようにしている。
【００１７】
図２は、実動作時における本発明にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図であり、図２（ａ）は、図１の構成のII部を拡大して示す図であり、図２（ｂ）は、移動ブロック３０上面の図２（ａ）に対応する圧力線図であり、図２（ｃ）は、移動ブロック３０下面の図２（ａ）に対応する圧力線図であり、図２（ｄ）は、図２（ｂ）、（ｃ）の圧力の上下面の差分をとって示す圧力線図である。
【００１８】
尚、圧力は図１で左右対称に作用するので、図２においては説明の都合上、左側における関係のみ示す。更に、図２（ｂ）、（ｃ）において、圧力線図が水平になっているように見える部分があるが、実際はプロセス室Ｐ側又は減圧室Ｒ側に向かうにつれて若干高くなっている。又、実動作時におけるプロセス室Ｐの圧力と減圧室Ｒの圧力とは異なるが、大気圧に比較するとわずかな差であるため、これを等しいものとして説明する。以上は、図４において同様である。
【００１９】
図３は、検査時（評価試験時）における本発明にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図であり、図３（ａ）は、図１の構成のII部を拡大して示す図であり、図３（ｂ）は、移動ブロック３０上面の図３（ａ）に対応する圧力線図であり、図３（ｃ）は、移動ブロック３０下面の図３（ａ）に対応する圧力線図であり、図３（ｄ）は、図３（ｂ）、（ｃ）の圧力の差分をとって示す圧力線図である。
【００２０】
図４は、実動作時における比較例にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図であり、図４（ａ）は、図１の構成のII部に対応する比較例の一部を拡大して示す図であり、図４（ｂ）は、移動ブロック３０上面の図４（ａ）に対応する圧力線図であり、図４（ｃ）は、移動ブロック３０下面の図４（ａ）に対応する圧力線図であり、図４（ｄ）は、図４（ｂ）、（ｃ）の圧力の差分をとって示す圧力線図である。
【００２１】
図５は、検査時（評価試験時）における比較例にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図であり、図５（ａ）は、４（ａ）と同じ部分を拡大して示す図であり、図５（ｂ）は、移動ブロック３０上面の図５（ａ）に対応する圧力線図であり、図５（ｃ）は、移動ブロック３０下面の図５（ａ）に対応する圧力線図であり、図５（ｄ）は、図５（ｂ）、（ｃ）の圧力の差分をとって示す圧力線図である。
【００２２】
まず、比較例の場合から説明する。図４（ａ）に示すように、第１の隔壁Ｗ１のプロセス室Ｐ側の側面と、第２の隔壁Ｗ２の減圧室Ｒ側の側面とは、移動ブロック３０を挟んで一致した位置に配置されているが、第１の隔壁Ｗ１のプロセス室Ｐと反対側の側面と、第２の隔壁Ｗ２の減圧室Ｒと反対側の側面とは、移動ブロック３０を挟んで異なる位置に配置されている。即ち、第１の隔壁Ｗ１より第２の隔壁Ｗ２の方が短くなっており、第１の隔壁Ｗ１と移動ブロック３０とのスキマの位置と、第２の隔壁Ｗ２と移動ブロック３０とのスキマの位置とが平面視で一致していない状態にある。言いかえると、移動ブロック３０の移動方向に垂直な断面において、第１の隔壁Ｗ１と第２の隔壁Ｗ２とが、移動ブロック３０に関して対称となるように配置されていない。
【００２３】
位置決め装置の実動作時には、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとが負圧に維持され、差圧室５０Ａ、５０Ｂ、６０Ａが吸引されるので、移動ブロック３０上面の圧力線図は、図４（ｂ）に示すものとなり、移動ブロック３０下面の圧力線図は、図４（ｃ）に示すものとなり、更にそれらの差分は、図４（ｄ）に示すものとなる。
【００２４】
一方、位置決め装置の各種評価試験（スキマが維持されるか、リークがないかの確認や、静圧軸受の剛性の測定や、移動ブロック３０の移動の案内精度の測定等）を行う場合、差圧室５０Ａ、６０Ａのみを排気し、かつ隔壁Ｗ１及びＷ２よりも内部側のプロセス室Ｐ、減圧室Ｒを含む領域を大気開放することとする。かかる場合、移動ブロック３０上面の圧力線図は、図５（ｂ）に示すものとなり、移動ブロック３０下面の圧力線図は、図５（ｃ）に示すものとなり、更にそれらの差分は、図５（ｄ）に示すものとなる。
【００２５】
ここで、図４（ｄ）と図５（ｄ）とを比較すると、図５（ｄ）においてハッチングで示す領域だけ、図４（ｄ）の圧力線図と異なっている。即ち、比較例では、第１の隔壁Ｗ１のプロセス室Ｐと反対側の側面に対して、第２の隔壁Ｗ２の減圧室Ｒと反対側の側面が、減圧室Ｒよりに配置されているために、その分だけ移動ブロック３０が下方に吸引力を受けることを意味している。従って、移動ブロック３０が受ける圧力は、実動作時と評価試験（検査）時とで移動ブロック３０の変形に大きく影響する曲げ荷重の加わり方が異なってしまうこととなり、実際の使用時の状況を正確に把握できない。従って、例えばプロセス室Ｐと減圧室Ｒとを大気圧に維持したままとして行った検査結果に基づき、移動ブロック３０の各部のスキマ調整を行っても実際の使用時に十分な効果が得られないこととなる。従って、正確な評価結果を得るためには、実動作時と同様、プロセス室等の排気が必要となる。
【００２６】
これに対し、本発明の場合について説明する。本発明においては、移動ブロック３０の移動方向と直交する断面を示す図２（ａ）に示すように、第１の隔壁Ｗ１の両側面と、第２の隔壁Ｗ２の両側面とは、移動ブロック３０を挟んで平面視で一致した位置に配置されている。即ち、第１の隔壁Ｗ１と第２の隔壁Ｗ２とは同じ長さ（トラック幅、すなわち図２（ａ）では左右方向の幅）で平面視で同じ位置に配置されており、第１の隔壁Ｗ１と移動ブロック３０とのスキマの位置と、第２の隔壁Ｗ２と移動ブロック３０とのスキマの位置とが平面視で一致している状態にある。言いかえると、移動ブロック３０の移動方向と直交する断面において、隔壁Ｗ１とＷ２とが、移動ブロック３０に関して対称に配されている。
【００２７】
位置決め装置の実動作時には、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとが負圧に維持され、差圧室５０Ａ、５０Ｂ、６０Ａが吸引されるので、移動ブロック３０上面の圧力線図は、図２（ｂ）に示すものとなり、移動ブロック３０下面の圧力線図は、図２（ｃ）に示すものとなり、更にそれらの差分は、図２（ｄ）に示すものとなる。
【００２８】
一方、位置決め装置の各種評価試験（スキマが維持されるか、リークがないかの確認や、静圧軸受の剛性の測定や、移動ブロック３０の移動の案内精度の測定等）を行う場合、差圧室５０Ａ、６０Ａのみを排気し、かつ隔壁Ｗ１、Ｗ２よりも内部側のプロセス室Ｐ及び減圧室Ｒを含む領域を大気開放することとする。かかる場合、移動ブロック３０上面の圧力線図は、図３（ｂ）に示すものとなり、移動ブロック３０下面の圧力線図は、図３（ｃ）に示すものとなり、更にそれらの差分は、図３（ｄ）に示すものとなる。
【００２９】
図２（ｄ）と図３（ｄ）とを比較すると明らかであるが、本発明においては、実動作時と検査時とで、移動ブロック３０の上下面に発生する力の差が不変となる。これは、第１の隔壁Ｗ１の両側面と、第２の隔壁Ｗ２の両側面とが、平面視で移動ブロック３０を挟んで同じ長さで一致した位置に配置（移動ブロック３０に関して対称に配置）されているからである。従って、本発明によれば、隔壁Ｗ１、Ｗ２よりも内部側の領域を大気圧に維持したまま、実動作時と略同じ条件で各種評価試験を行えるため、実際の使用時に則した評価結果が得られる。従って、例えば評価結果に基づき、必要に応じ行われる調整も適切なものとすることができる。
【００３０】
前記第１のシール機構は、前記第１の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第１の差圧室を含み、前記第２のシール機構は、前記第２の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第２の差圧室を含み、前記第１の差圧室と前記第２の差圧室は、外部の排気ポンプに連通していると好ましい。
【００３１】
しかし、前記第１のシール機構は、前記第１の隔壁により前記プロセス室と遮蔽される第１の差圧室を含み、前記第２のシール機構は、ラビリンス空間を有するラビリンスシールであっても良い。
【００３２】
前記第１の筐体は、前記プロセス室を遮蔽する筐体と、前記移動ブロックと前記プロセス室を遮蔽する筐体との間に配置された中間ブロックとを含み、前記中間ブロックと前記プロセス室を遮蔽する筐体との間にベローズが設けられ、前記第１の隔壁の前記プロセス室側の端部、及び前記第２の隔壁の前記減圧室側の端部は、前記移動ブロックに交差する方向において前記ベローズの取付位置に一致すると好ましい。
【００３３】
図６は、請求項４の発明の位置決め装置を説明するための図１と同様な概略断面図である。図６において、図１の構成に対して主として異なっている点は、プロセス室Ｐの内圧と大気圧との差による筐体の変形を考慮して、プロセス室Ｐを遮蔽する筐体２０と、中間ブロック７０とを別個にし、筐体２０の開口２０ａを介しての大気の導入を遮断すべく、筐体２０の開口２０ａと中間ブロック７０とをベローズ７２により連結するとともに、ベローズ７２の筐体２０及び中間ブロック７０との接合位置を、第１の隔壁Ｗ１のプロセス室Ｐ側の端部に一致させている。その他の構成に関しては、図１に示すものと同様である。
【００３４】
請求項４の発明によれば、第１の隔壁Ｗ１及び第２の隔壁Ｗ２の長さ及び位置をそろえたことによる効果に加え、ベローズ７２の中間ブロック７０への取り付け位置が、第１の隔壁Ｗ１のプロセス室Ｐ側の端部に一致するので、実動作時には、第３の差圧室５０Ｂまでプロセス室Ｐと略等圧になり、且つ評価試験時には、第３の差圧室５０Ｂまで大気圧になるので、実動作時と、評価試験時とで、中間ブロック７０の上下面に発生する力の差を略不変とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。図７は、第１の実施の形態にかかる位置決め装置１１０の正面断面図である。図８は、図７の位置決め装置１１０を矢印VIII-VIIIで切断して矢印方向に見た図である。図９は、図８の位置決め装置１１０を矢印IX-IXで切断して矢印方向に見た図である。
【００３６】
図７に示すように、本実施の形態の位置決め装置１１０は、プロセス室Ｐを含む開口１２０ａを有する筐体１２０と、筐体１２０の開口１２０ａに対向して配置された移動ブロック１３０と、筐体１２０と移動ブロック１３０との間に挟まれた中間ブロック１７０（筐体１２０と後述のベローズ１７２等により請求の範囲の「第１の筐体」を構成する。）と、移動ブロック１３０を挟んで筐体１２０（或いは中間ブロック１７０）の反対側に配置された第２の筐体１４０等から構成されている。プロセス室Ｐは、排気ポンプＰ１により吸引され負圧となっている。同様に減圧室Ｒも排気ポンプＰ５により吸引され負圧になっている。
【００３７】
図７〜９で、移動ブロック１３０の両側の上面は、中間ブロック１７０に対して、静圧軸受１８１（その下面が第１の案内面）で支持され、移動ブロック１３０の両側の下面は、第２の筐体１４０に対して、静圧軸受１８２（その上面が第２の案内面）で支持され、移動ブロック１３０の両側面は、軸受ブロック１８３，１８４に設けられた静圧軸受１８５で支持されている。従って、移動ブロック１３０は、図７において紙面に垂直方向に（図８においては上下方向に）移動可能となっている。尚、本実施の形態では、静圧軸受１８１，１８２，１８５は、それぞれ略円筒形の多孔質グラファイトでなるもので、その軸受面が、中間ブロック１７０、筐体１４０、或いは軸受ブロック１８３，１８４と面一となるように固定されており、図示を省略するエア供給路を介してエアが供給されるようになっている。静圧軸受１８１に隣接し且つその内側における移動ブロック１３０の上面と、中間ブロック１７０との間は、第１の差動排気シール（第１のシール機構）１５０で密封され、静圧軸受１８２に隣接し且つその内側における移動ブロック１３０の下面と、第２の筐体１４０との間は、第２の差動排気シール（第２のシール機構）１６０により密封されている。静圧軸受１８１，１８２，１８５は、不図示のポンプから圧送された空気により、対向する移動ブロック１３０を非接触に支持することができる。一方、第１の差動排気シール１５０は排気ポンプＰ２〜Ｐ４に吸引され、第２の差動排気シール１６０は、ポンプＰ６に吸引されることで負圧となっている。更に、静圧軸受１８１と第１の差動排気シール１５０との間の環状空間１５４（詳細は後述）と、静圧軸受１８２と第２の差動排気シール１６０との間の環状空間１６４とは、大気圧に維持されるようになっている。
【００３８】
定盤Ｇ上に脚部１２０ｆを介して支持された筐体１２０は、その下壁１２０ｃに、長孔状の開口１２０ａを形成している。図７において、ベローズ１７２は、その上端が長孔状の開口１７３ａを有するホルダ板１７３の下面に、例えば溶接等により、気体等のもれのないように密に取り付けられ、ホルダ板１７３は、ボルトにより筐体１２０の下壁１２０ｃの凹部にＯリングを介して密に取り付けられている。又、ベローズ１７２の下端は、長孔状の開口１７４ａを有するホルダ板１７４に、例えば溶接等により、気体等のもれのないように密に取り付けられ、ホルダ板１７４は、ボルトにより中間ブロック１７０にＯ−リングを介して密に取り付けられている。ホルダ板１７３は筐体１２０の一部を構成し、ホルダ板１７４は中間ブロック１７０の一部を構成する。そして、ホルダ板１７３の開口１７３ａ、ベローズ１７２の内周面、ホルダ板１７４の開口１７４ａ及び中間ブロック１７０の開口１７０ｂが第１の筐体の開口（第１の開口）を構成し、プロセス室Ｐと連通している。
【００３９】
尚、図７において、筐体１２０の下壁１２０ｃの下面と、中間ブロック１７０の上面との間には、隙間が設けられている。この外側の周囲の隙間により中間ブロック１７０の上面と、下壁１２０ｃの下面との非接触状態が保たれる。
【００４０】
中間ブロック１７０の中央には長円の開口１７０ｂが形成されている。かかる開口１７０ｂ及び筐体１２０の開口１２０ａを貫通するようにして、支持部材１３１が延在している。支持部材１３１は、移動ブロック１３０の上面に取り付けられて一体となっており、上端にワーク（不図示）を載置するテーブル１３２を取り付けている。
【００４１】
第２の筐体１４０上において、第２の差動排気シール１６０に囲われた空間が減圧室Ｒを構成している。減圧室Ｒが移動ブロック１３０の下面と対向している部分が、開口（第２の開口）１４０ａとなっている。尚、移動ブロック１３０は、不図示の駆動部に、連結部１３３（図８）を介して連結されている。駆動部としては、例えばモータとボールねじ等の送りねじとの組み合わせ、モータとベルト及びプーリとの組み合わせ、或いはリニアモータ等を用いることができる。又、第２の筐体１４０に対して移動ブロック１３０を駆動することができる超音波モータ（不図示）を設け、これを駆動部とすることもできる。又、連結部１３３を設ける代わりに、移動ブロック１３０の長手方向端部に、連結部を設け、これを介して駆動部を連結するようにしても良い。この場合、移動ブロック１３０の短手方向の開口は遮蔽してもよい。
【００４２】
図８に示すように、差動排気シール１５０は、溝（差圧室）１５１，１５２，１５３と，連通孔１５５，１５６，１５７と、図７に示す排気孔とから構成される。中間ブロック１７０の長孔１７０ｂの周囲に沿って、４本の溝１５１〜１５４がトラック状に延在している。そのうち溝１５４は、接線方向両側に延び中間ブロック１７０の両端面で大気に開放している。溝１５１〜１５３の溝底から、中間ブロック１７０の内部に向かって、それぞれ連通孔１５５〜１５７が形成され、図７に示すごとく中間ブロック１７０の内部を長手方向に延在する６本の排気孔に連通している。排気孔は、両端が中間ブロック１７０の外部へと抜けており、図７に示すように、溝１５１は排気ポンプＰ２に接続され、溝１５２は排気ポンプＰ３に接続され、溝１５３は排気ポンプＰ４に接続され、それぞれ別個に吸引されるようになっている。ここで、溝１５４よりも内側から開口１７０ｂのふちにかけての移動ブロック１３０との微小スキマ部が第１の微小スキマ部を構成する。
【００４３】
差動排気シール１６０は、差動排気シール１５０とほぼ同様な構成を有するが、移動ブロック１３０との対向面積、差圧室の数及びその大きさが異なる。差動排気シール１６０では、単一の溝（差圧室）１６１が連通孔及び排気孔を介して排気ポンプＰ６に接続されている。その外側には溝１５４と同様に内部が大気圧に開放される溝１６４が設けられている。溝１６４よりも内側から開口１４０ａのふちにかけての移動ブロック１３０との微小スキマ部が第２の微小スキマ部を構成する。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る位置決め装置１１０の動作について説明する。排気ポンプＰ１〜Ｐ６より所定の圧力に内部を減圧した状態で、不図示の駆動源の駆動力は、連結部材１３３を介して移動ブロック１３０に伝達され、それにより軸１３１も一体で移動するので、支持部材１３１の上端に取り付けられたテーブル１３２に載置されたワーク（不図示）を、筐体１２０内で開口１２０ａ、１７０ｂに沿って移動可能な範囲内で、任意の位置に位置決めできる。
【００４５】
ここで、筐体１２０の内部が真空であった場合、筐体１２０の内外の気圧差が大きくなり、それに応じて筐体１２０が微小変形する。より具体的には、開口１２０ａの付近が最も剛性が低いので、図７で開口１２０ａを上方に押し上げるように変形する。本実施の形態においては、筐体１２０と中間ブロック１７０とが別個の構成であり非接触の状態に維持されているので、筐体１２０の変形が中間ブロック１７０の変形を招くことがなく、位置決め装置１１０の円滑な動作を確保できる。又、筐体１２０の下壁１２０ｃの中央部が変形により上方に移動しても、変形吸収手段としてのベローズ１７２が、変形することで筐体１２０の下壁１２０ｃと中間ブロック１７０との連結を維持するので、筐体１２０と中間ブロック１７０との間の密閉性は維持される。
【００４６】
又、本実施の形態では、第２の筐体１４０の減圧室Ｒが第２の差動排気シール１６０によりシールされているとともに、排気ポンプＰ５により減圧されている。従って移動ブロック１３０の上下面の気圧が近づいているので、移動ブロック１３０の中央の変形を抑制できる。更に、本実施の形態では、ベローズ１７２の取り付け位置は、差動排気シール１５０のシール幅（最も外側のシール幅）に対して狭くしている。これにより、プロセス室Ｐにつながる中間ブロック１７０の上のベローズ１７２取り付け位置より内側の範囲が真空になった場合に、中間ブロック１７０の反対側が差動排気シール１５０となることから、中間ブロック１７０の変形を効果的に抑制することができる。より具体的には、静圧軸受１８１の反力により、中間ブロック１７０は、プロセス室Ｐ側へ膨らむ。これはシール隙間を広げる変形である。この変形を抑制するために中間ブロック１７０の上下面に存在する真空領域の領域差を設けることにより、中間ブロック１７０の変形を小さくする。つまり、シール隙間の広がりを設計通りにすることができる。なお、ベローズ１７２の幅を狭めすぎると、真空領域の面積差が大きくなりすぎ、シール隙間が設計よりも狭まることになる。ここで、すなわち、差動排気シール１５０の部分の中間ブロック１７０と移動ブロック１３０との間の隙間内の気圧は、プロセス室Ｐ内とは同一ではないが、十分これに近いと考えることができる。
【００４７】
一方、移動ブロック１３０は、その上下面に差動排気シール１５０，１６０と、静圧軸受１８１，１８２とを対向させており、それらから受ける力が略釣り合っている。そのため、差動排気シール１５０，１６０の大型化や移動ブロック１３０の薄型化に対しても、移動ブロック１３０に対する曲げ変形を許容範囲内に抑制することができる。又、重力の影響で第１の微小スキマ部のスキマの大きさが第２の微小スキマ部のスキマの大きさに対し、大きくなるのを抑制するために、差動排気シール１５０（第１のシール機構）を含む真空領域を差動排気シール１６０（第２のシール機構）を含む真空領域よりも面積が大きくなるように設定している。すなわち、相対的に、移動ブロック１３０に対し、上向きに作用する吸引力が大きくなるようにしている。さらに、静圧軸受１８１を１８２より若干小さくしており、このことも移動ブロック１３０に作用する上向きの力を相対的に大きくするのに寄与している。また上記の差動排気シール１５０，１６０の構成は、移動ブロック１３０の自重によるたわみを抑制するのも寄与する。
【００４８】
本実施の形態において、中間ブロック１７０，第２の筐体１４０，及び軸受ブロック１８３，１８４で構成される移動ブロック１３０の案内機構は、定盤Ｇを基準にして組まれると共に、変形が抑制されているので高精度な移動が容易に得られるという点でも効果的である。
【００４９】
尚、案内としては、作り込みの観点から静圧軸受１８１，１８２，１８５が優れている。案内面とシール面とを同一平面（或いは微小な段差を持った面）として、平行度・平面度を厳密に管理しながらも容易に形成できるからである。静圧軸受に代えて、転がり式（接触式）のリニアガイドなどの別個の案内も利用することができるが、非接触シールである差動排気シールの特性を十分に引き出すためには、非接触式の案内がより優れているといえる。尚、非接触式の案内としては、磁気軸受や、磁気軸受と静圧軸受とを組み合わせたハイブリッド軸受なども含まれる。但し、本実施の形態のように、静圧軸受を使用すると、差動排気シールの部分と静圧軸受の部分とで、移動ブロックとの隙間をほぼ同一とすることができるので、好ましい。更に上述の通り、減圧室Ｒ内を減圧するポンプを別個に設けるようにしている。この場合、減圧室Ｒ内は、プロセス室Ｐ内の圧力を１０−５Ｐａ程度の高真空状態とすると、１０３Ｐａ以下であればよい。ポンプの能力の観点からは、１０３Ｐａ程度までの真空度であれば、移動ブロック１３０等の変形を抑制できるとともに、このポンプ及び差動排気シール１６０のためのポンプの能力は低いもので済むという利点がある。
【００５０】
特に、本実施の形態では、図７、９に示すように、差動排気シール１５０の溝１５１，１５２の間の隔壁（第１の隔壁）をＷ１とし、差動排気シール１６０の溝１６１と減圧室Ｒの間の隔壁（第２の隔壁）をＷ２としたときに、第１の隔壁Ｗ１の両側面と、第２の隔壁Ｗ２の両側面とは、移動ブロック３０を挟んで全周で一致した位置に配置されている。即ち、第１の隔壁Ｗ１と第２の隔壁Ｗ２とは平面視で同じ長さ（トラック幅）で同じ位置に配置されている。なお、本実施の形態では、隔壁Ｗ１とＷ２の平面視での長さ及び位置を全周にわたって一致させるようにしており、このようにするのが最も好ましい。但し、例えば、本実施の形態のような移動ブロック１３０、及びそのガイド部の構成では、少なくとも移動ブロック１３０の移動方向に直交する断面における隔壁Ｗ１とＷ２の長さ及び位置を平面視で一致させるようにすれば足りる。
【００５１】
かかる位置決め装置１１０の各種評価試験（検査）を行う際には、プロセス室Ｐと減圧室Ｒ並びに差動排気シール１５０の溝１５１の排気を行わず、大気開放する。即ち、検査時には、排気ポンプＰ３，Ｐ４により差動排気シール１５０の一部（溝１５２，１５３）、及び排気ポンプＰ５により差動排気シール１６０のみを排気し、溝１５１、プロセス室Ｐ及び減圧室Ｒは大気開放する。それにより、図２、図３の場合に準じて吸引力の分布を考えると、実動作時と評価試験時とで、移動ブロック１３０の上下面に発生する力の差の分布が略不変となる。従って、プロセス室Ｐと減圧室Ｒとを大気圧に維持したまま、各種検査を行っても、実動作時と略同じ条件で検査することができるため、正しい結果を得ることが出来る。すなわち、検査時にプロセス室Ｐ等の排気を行う必要がないので、作業の手間を格段に省くことができる。
【００５２】
図１０は、第２の実施の形態にかかる位置決め装置１１０’を示す図７と同様な断面図である。図１０に示す変形例が、図７〜９の構成に対して主として異なっている点は、ベローズ１７２の取り付け位置と、差動排気シール１５０，１６０の位置との相対的位置関係である（中間ブロック１７０，移動ブロック１３０，第２の筐体１４０の幅が異なるという点を除き、また排気ポンプへの接続は図示を省略している）。その他の点については、図７〜９の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００５３】
ベローズ１７２の中間ブロック１７０への取り付け位置が、平面視で第１の隔壁Ｗ１の長さ（トラック幅）及び位置が、第２の隔壁Ｗ２の長さ（トラック幅）及び位置と一致する。従って、上記第１の実施の形態の場合と同様、実動作時と検査時とで移動ブロック１３０の上下面に発生する力の差の分布を略不変とできる。本実施の形態ではこれに加え、ベローズ１７２の取り付け位置を平面視で第１の隔壁Ｗ１のプロセス室側端部位置と合わせたことにより、図６の構成の場合と同様、中間ブロック１７０の上下面の圧力の差の分布も実動作時と評価試験時とで略同一とすることができる。
【００５４】
図１１は、第３の実施の形態にかかる位置決め装置２１０を示す図７と同様な断面図である。本実施の形態が、図７〜９の構成に対して主として異なっている点は、第２のシール機構として、差動排気シールの代わりにラビリンスシール２６０を設けた点が異なっている。その他の点については、図７〜９の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００５５】
ラビリンスシール２６０は、第２の筐体１４０上に形成された浅い周溝２６１と、その内側及び外側の隔壁とよりなり、両隔壁と移動ブロック１３０との間が第２の微小スキマ部である。周溝２６１は第１の実施の形態の溝１５４と同様、大気圧に開放されている。差動排気シールを構成する周溝１５１〜１５３が排気ポンプにより排気されるのに対し、周溝２６１はこのような排気は行われず、従って、周溝２６１にはこれに連通する連通孔、排気孔や排気ポンプは設けられていない。周溝２６１と減圧室Ｒとの間が、第２の隔壁Ｗ２となっている。本実施の形態においても、差動排気シール１５０の溝１５１，１５２の間の隔壁（第１の隔壁）をＷ１としたときに、第１の隔壁Ｗ１の両側面と、第２の隔壁Ｗ２の両側面とは、移動ブロック１３０を挟んで一致した位置に配置されている。即ち、第１の隔壁Ｗ１と第２の隔壁Ｗ２とは同じ長さ（トラック幅）で平面視で同じ位置に配置されている。従って、図２，図３の場合に準じて吸引力の分布を考えると、実動作時と、溝１５１，プロセス室Ｐ、及び減圧室Ｒは排気せず、大気開放して行う評価試験時とで、移動ブロック１３０の上下面に発生する力の差の分布が略同一となる。
【００５６】
図１２は、第４の実施形態にかかる位置決め装置２１０’を示す図１１と同様な断面図である。図１２に示す第４の実施形態が、図１１の構成に対して主として異なっている点は、ベローズ１７２の取り付け位置である（中間ブロック１７０，移動ブロック１３０，第２の筐体１４０の幅が異なるという点を除き、また排気ポンプへの接続は図示を省略している）。その他の点については、図１１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。又、本変形例の効果は、図１０に示す第２の実施形態と同様である。
【００５７】
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。例えば、差動排気シール１５０の溝部１５１，１５２、１５３を３列に、差動排気シール１６０の溝部１６１を１列にしたが、これに限定されず、吸引ポンプの性能、プロセス室内外の差圧の大きさ、等に応じ、１列、２列あるいは３列以上としても良い。いずれの場合も、第１のシール機構及び第２のシール機構に含まれる少なくとも１組の隔壁の平面視の位置及び厚さを一致させる。これにより、検査時にはその隔壁より内側に対応する領域の排気を行わず、大気圧とすることにより、実動作時と略同一の検査条件とすることができる。さらに、移動ブロックの案内としては、リニアガイドや静圧軸受に限らず、例えばクロスローラガイド等、他の転がり軸受など各種の軸受を用いることができる。また、上記各実施の形態では筐体１２０の変形を考慮し、これと別体に中間ブロックを設けるようにしたが、筐体１２０の変形が十分に抑制できる場合、中間ブロックを省略し、筐体１２０の下壁部が直接移動ブロックと対向する構成（図１の構成に案内軸受を付加した構成）としてもよい。
【００５８】
また、本発明は、移動ブロックの下側にプロセス室を、移動ブロックの上側に減圧室を配した場合にも適用できる。すなわち、このような場合でも例えば移動ブロックの重量が重く、第１の筐体（すなわちプロセス室側の筐体）側の移動ブロックとのすきまが小さくなりすぎ、摺接してしまうのを防ぐために、第１のシール機構のシール面及びこれに囲まれる面積を第２のシール機構のシール面及びこれに囲まれる面積より小さく設定する場合がある。そのような場合にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の位置決め装置の基本的構成を示す概略断面図である。
【図２】実動作時における本発明にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図である。
【図３】調整時における本発明にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図である。
【図４】実動作時における比較例にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図である。
【図５】調整時における比較例にかかる位置決め装置の圧力関係を示す図である。
【図６】本発明の位置決め装置の基本的構成を示す概略断面図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる位置決め装置１１０の正面断面図である。
【図８】図７の位置決め装置１１０を矢印VIII-VIIIで切断して矢印方向に見た図である。
【図９】図８の位置決め装置１１０を矢印IX-IXで切断して矢印方向に見た図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる位置決め装置１１０’の正面断面図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる位置決め装置２１０の正面断面図である。
【図１２】第４の実施の形態にかかる位置決め装置２１０’の正面断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１０、１１０’、２１０，２１０’  位置決め装置
１２０  第１の筐体
１３０  移動ブロック
１４０  第２の筐体
１７０  中間ブロック
１５０，１６０  差動排気シール
２６０  ラビリンスシール
Ｐ  プロセス室
Ｒ  減圧室
【図１】
2005340354.tif 000003
【図２】
2005340354.tif 000004
【図３】
2005340354.tif 000005
【図４】
2005340354.tif 000006
【図５】
2005340354.tif 000007
【図６】
2005340354.tif 000008
【図７】
2005340354.tif 000009
【図８】
2005340354.tif 000010
【図９】
2005340354.tif 000011
【図１０】
2005340354.tif 000012
【図１１】
2005340354.tif 000013
【図１２】
2005340354.tif 000014