(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と、
前記移動体と対向する位置にガイド軸が配設された固定体で構成され、真空中で使用される静圧気体軸受において、
この静圧気体軸受は、前記移動体と前記固定体のガイド軸との隙間に浮上気体が供給されることにより、前記移動体と前記固定体のガイド軸とが微少な隙間を有しながら前記移動体が前記固定体のガイド軸に沿って摩擦なしに移動可能な構成とされ、
前記固定体のガイド軸の表面には、前記固定体のガイド軸よりも前記浮上気体の気体付着確率の低い素材によるコーテイングが施されており、
前記静圧気体軸受が真空チャンバー内で使用される場合に、
前記固定体のガイド軸の表面のうち前記移動体に覆われた部分が前記浮上気体に曝され、その後、前記移動体が移動し、前記固定体のガイド軸の表面のうち前記移動体に覆われていた部分が真空に露出しても、該表面からのガス放出量増加による前記真空チャンバー内の急激な圧力上昇が抑制されてなることを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項２】
前記固定体のガイド軸がセラミックにて製作されたことを特徴とする請求項１に記載の静圧気体軸受。
【請求項３】
浮上気体として、アルゴン等の不活性気体を使用した請求項１または２に記載の静圧気体軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中において使用される静圧気体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空中にて使用される静圧気体軸受において、移動体と対向する固定体表面に求められる形状精度としては、浮上隙間及びラビリンスシール隙間の大きさに影響を与えない程度の平面度のみが求められており、表面の細孔については特に考慮されていなかった。また、固定体の材質の選定においては、搭載される装置の到達真空度に影響を及ぼさないよう、真空環境に一定時間以上暴露され続けた際のガス放出量が小さいという特性のみが考慮されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術において製作された静圧気体軸受は、軸受装置からのガス放出量が静止状態においては規定の放出量を下回っている場合でも、移動体が動作を始めると同時に軸受装置からのガス放出量が急激に増大し、真空チャンバー内の到達圧を著しく悪化させる場合がある。その理由は以下の通りである。即ち、固定体表面のうち移動体に覆われた部分は、静止状態において高圧の浮上気体に曝されており、その部分には多量の気体分子が付着する。その後移動体が移動し、該表面が露出すると、ガイド軸表面に付着した多量の気体分子が外部に放出され、結果ガス放出量の急激な増大として検出される。
例えばＥＢ露光装置内に搭載された静圧気体軸受において上述の圧力上昇が発生した場合は、急激な圧力上昇は露光パターンの精度を悪化させ、場合によっては電子ビーム源にダメージを与えてしまうおそれもある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、移動体の移動中におけるガス放出量増加を少量に抑えた静圧気体軸受を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、移動体と、前記移動体と対向する位置にガイド軸が配設された固定体で構成され、真空中で使用される静圧気体軸受において、前記固定体のガイド軸の表面には、前記固定体のガイド軸よりも前記浮上気体の気体付着確率の低い素材によるコーテイングが施されており、前記静圧気体軸受が真空チャンバー内で使用される場合に、前記固定体のガイド軸の表面のうち前記移動体に覆われた部分が前記浮上気体に曝され、その後、前記移動体が移動し、前記固定体のガイド軸の表面のうち前記移動体に覆われていた部分が真空に露出しても、該表面からのガス放出量増加による前記真空チャンバー内の急激な圧力上昇が抑制されてなることを特徴とする。前記固定体のガイド軸の表面に対して気体付着確率の低い素材によるコーテイングを施したので、移動時のガス放出量増加を少量に抑えるものである。
【０００６】
また、気体付着量を低減するための表面処理として、請求項１は、固定体のガイド軸表面をより気体付着確率の低い素材にてコーティングするものである。例えばＡｌ２Ｏ３表面をＳｉＣ物理蒸着にてコーティングを行うことで、気体分子付着の中でも特に問題となるＨ２Ｏの付着量を二桁程度低く抑えることが可能となる。
【０００７】
請求項２は、高密度で表面に細孔の少ないセラミックからなる固定体のガイド軸を製作し、上述の細孔の影響によるガス放出量増加を低減するものである。通常、セラミックからなる固定体表面には無数の細孔が存在するため、表面が高圧気体に曝された際には該細孔内に気体が充填される。このため、移動体が移動し該表面が真空に曝されると、細孔内に充填された気体はゆっくりと真空チャンバー内に放出され、真空チャンバーの到達真空度を悪化させてしまう。また、細孔内にはセラミック加工時に研削液などの汚物が残りやすく、該汚物には気体の付着量も大きいため、これらが深刻なガス放出源となることもある。
【０００８】
請求項３は、静圧気体軸受の浮上気体として、固体との相互作用が少なく表面への付着量の少ないアルゴン等の不活性気体を採用することで、移動時のガス放出量を低減するものである。アルゴンを使用した場合には更に、気体分子量が通常の気体（Ｎ２とＯ２）よりも大きいため、ラビリンスシール部のコンダクタンスが小さくなり、良好なシール性能が得られる効果もある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による好適な実施例を以下に示す。
図１は、本発明の静圧軸受機構の一実施例を表す斜視図である。移動体１がガイド軸２ａに対して微少な隙間を有しながら取付けられ、浮上気体の供給により、摩擦なしに左右に移動可能となっている。ガイド軸２ａの左右端には支柱２ｂが設けられ図示しない定盤に固定される。支柱２ｂは、定盤に固定されることに限定されるわけではなく、水平方向に位置する本発明の静圧軸受の各支柱２ｂを、それぞれ直角する方向に、平行にならんだ他の静圧軸受（図示せず）の移動体上に固定されてもよく、この場合、水平方向に位置する静圧軸受の移動体は二次元的に移動可能となる。他の移動体上に固定する場合には、支柱２ｂなしに、ガイド軸端を直接移動体に固定してもよい。
【００１０】
本発明の静圧軸受の一実施例であり、ガイド軸２ａ表面にコーティング３を付した例を表す断面図を図２に示す。ガイド軸２ａの外周に気体付着確率の低い素材にてコーティング３を施した。
【００１１】
本発明による性能の向上を示す。
従来の静圧気体軸受を約4×10-4Paの真空チャンバー内に設置し、浮上気体として空気を使用し動作させたときの真空チャンバーの真空度変化を図３に示した。移動開始と同時にチャンバー圧力が上昇し始め、1×10-3Paにまで達してしまう。
【００１２】
次に、本発明請求項１に係る静圧気体軸受にて測定を行った結果を図４に示した。固定体表面をＳｉＣ蒸着にてコーティングし、図３と同条件の元で測定を行ったところ、移動によるチャンバー圧力の上昇は検出されない程度にまで減少している。
【００１３】
これに対し、本発明請求項２に係る静圧気体軸受にて同様の測定を行った結果を図５に示した。固定体の材料として細孔を少量に抑えた高密度アルミナセラミックを使用し、図３と同条件の元で測定を行ったところ、チャンバー圧力の上昇は従来品（図３）の約１／１０程度まで減少した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、ガイド軸表面固定体表面に対して気体付着量を低減するための表面処理を施したので、移動時のガス放出量増加を少量に抑えることのできる静圧気体軸受が提供できる。
【００１５】
請求項１では、固定体のガイド軸表面をより気体付着確率の低い素材、例えばＡｌ２Ｏ３表面をＳｉＣ物理蒸着にてコーティングを行うことで、気体分子付着の中でも特に問題となるＨ２Ｏの付着量を二桁程度低く抑えることが可能な静圧気体軸受が提供できる。
【００１６】
請求項２は、固定体のガイド軸を高密度で表面に細孔の少ないセラミックで製作したので、細孔の影響によるガス放出量増加が低減できる静圧気体軸受が提供できる。
【００１７】
請求項３は、静圧気体軸受の浮上気体として、固体との相互作用が少なく表面への付着量の少ないアルゴン等の不活性気体を採用することとしたので、移動時のガス放出量を低減できる静圧気体軸受が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による静圧軸受機構の一実施例を表す斜視図である。
【図２】本発明請求項１によるガイド軸へのコーティングの一実施例を表す断面図である。
【図３】従来の真空用静圧気体軸受を真空チャンバー内で動作させたときのチャンバー圧力変化を示すグラフである。
【図４】本発明請求項１に係る静圧気体軸受にて、図３と同様の測定を行ったグラフである。
【図５】本発明請求項２に係る静圧気体軸受にて、図３と同様の測定を行ったグラフである。
【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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