(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを大幅に増大させることなく、チャンバ内の雰囲気を維持することができる直線案内を提供する。【解決手段】気体の圧力分布を変更することで、左方の静圧パッド３ａと、右方の静圧パッド３ａにより生じるスライダ４の浮上力ＦＬ、ＦＲが異なる（ＦＬ＜ＦＲ）ようになり、スライダ４とテーブル４の重心Ｇから左方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＬと、重心Ｇから右方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＲとをそれぞれ掛け合わせたモーメントの関係は、ＦＬ×ＬＬ＜ＦＲ×ＬＲが成立するので、このモーメント差を利用して、スライダ４を水平に位置させることができ、固定ベース２に対する隙間の最小限の管理ができる。従って、スライダ４との間を介して凹部２ｂ内からあふれ出た気体を捕捉し、チャンバ１内の高真空雰囲気を維持することができる。【選択図】  図４
2007057021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気環境と大気外の環境とを隔てるチャンバ内で用いられる直線案内において、
固定ベースと、
前記固定ベースに対して移動可能に配置されたスライダと、
前記固定ベースと前記スライダのうち一方に設けられ、その他方に対して気体を吐出する静圧軸受と、
前記静圧軸受を囲むように配置され、前記スライダから吐出された気体を回収する気体回収手段とを有し、
前記静圧軸受から吐出される気体の圧力は、前記スライダの傾きに応じて制御されることを特徴とする直線案内。
【請求項２】
前記気体回収手段は差動排気シールを含むことを特徴とする請求項１に記載の直線案内。
【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に用いられ、大気圧と異なる特殊雰囲気に維持されたチャンバ内でスライダを案内する直線案内に関する。
【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、スライダに連結されたステージ上にワークを載置し移動させて加工処理することが行われている。ここで、真空雰囲気内でスライダを支持する場合、転がり軸受等を設けると、それに用いる潤滑剤が真空雰囲気を汚染する恐れがあるので、特殊な潤滑剤を用いる必要がある。これに対し、真空雰囲気を汚染する潤滑剤を用いる必要がない静圧軸受により、スライダを支持することも行われている。
【０００３】
しかるに、静圧軸受は、スライダに対して気体を吐出することで非接触状態で支持するものであるから、これを放置すると真空雰囲気内の気圧が上昇し、適切な加工処理を行えなくなる恐れがある。そこで、静圧軸受の周囲に、気体回収手段として差動排気シール等を配置し、吐出された気体を回収することが考えられている。
【特許文献１】国際公開第９９／６６２２１号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−５７２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般的に差動排気シールは、微小な隙間でシール（ラビリンスシール）した空間を配置し、その中間に配置された空間を強制排気することで、シール性能を高め、大気圧などの高圧と高真空をシールするものである。従って、その効率は、シールの微小隙間の大きさに大きく依存するものである。
【０００５】
ところが、静圧軸受に対してスライダが移動すると、その重心が支持点に対して移動し、スライダが傾く恐れがある。スライダが傾くと、差動排気シールの微小隙間が広がり、それに応じて気体回収能力が低下することとなる。このスライダの傾きを抑えるために、静圧軸受の数や面積を増大させることも考えられるが、装置が大型化し又コストが増大するという問題が生じる。一方、微小隙間が広がった場合でも、十分な気体回収能力を維持するために、差動排気シールの吸引力を高めることもできるが、高排気容量のポンプを用いたり、配管系の気密を高めるなどの対策が必要になり、同様にコスト高を招く。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コストを大幅に増大させることなく、チャンバ内の雰囲気を維持することができる直線案内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】
【０００７】
本発明の直線案内は、大気環境と大気外の環境とを隔てるチャンバ内で用いられる直線案内において、
固定ベースと、
前記固定ベースに対して移動可能に配置されたスライダと、
前記固定ベースと前記スライダのうち一方に設けられ、その他方に対して気体を吐出する静圧軸受と、
前記静圧軸受を囲むように配置され、前記スライダから吐出された気体を回収する気体回収手段とを有し、
前記静圧軸受から吐出される気体の圧力は、前記スライダの傾きに応じて制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記スライダの移動に応じて前記静圧軸受に対して重心位置が移動し、それにより前記スライダの傾きが生じると、前記気体回収手段と前記スライダとの距離が部分的に離れるが、離れた部位においては気体回収能力が低下する。これに対し、本発明の直線案内によれば、前記静圧軸受から吐出される気体の圧力が、前記スライダの傾きに応じて制御されるので、例えば複数の静圧軸受の内、前記固定ベース又は前記スライダとの距離が離れた方の気体吐出圧を相対的に低め、前記固定ベース又は前記スライダとの距離が近づいた方の気体吐出圧を相対的に高めることで、前記スライダの傾きを補正し、それにより前記気体回収手段の気体回収能力を維持して、前記チャンバ内の雰囲気が損なわれることを抑制できる。
【０００９】
前記気体回収手段は差動排気シールを含むと、前記チャンバ内に異物が侵入することを抑制できるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に付いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる直線案内の側面図であり、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り、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１１】
図１，２において、内部が高真空雰囲気に維持されたチャンバ１の底面に、４つの脚部２ａを固定するようにして、固定ベース２が配置されている。固定ベース２は、中央に断面矩形状の凹部２ｂを形成しており、その内部に、２列の垂直静圧ブロック３，３を平行して配置している。各静圧ブロック３は、全体的には水平方向に延在する角柱状であって、その両端近傍の上面に３個ずつの静圧パッド３ａ（合計６個）を設けている。静圧パッド３ａは、不図示の配管Ｈ０を介して、正圧ポンプを含む圧力制御装置１０に接続されている（図４参照）。
【００１２】
図２において、凹部２ｂの底面から固定ベース２及びチャンバ１を通過して外部へと延在するように、４本の第１通路Ｈ１が設けられている。第１通路Ｈ１は、第１排気ポンプＰ１に接続されている。固定ベース２ｂの上面において、凹部２ｂを取り巻くようにして、２本のトラック溝２ｃ、２ｄが形成されている（図３参照）。トラック溝２ｃ、２ｄの底面から固定ベース２及びチャンバ１を通過して外部へと延在するように、それぞれ４本の第２通路Ｈ２及び第３通路Ｈ３が設けられている。第２通路Ｈ２は、第２排気ポンプＰ２に接続されており、第３通路Ｈ３は、第３排気ポンプＰ３に接続されている。凹部２ｂ、トラック溝２ｃ、２ｄ、通路Ｈ１〜Ｈ３，ポンプＰ１〜Ｐ３とにより気体回収手段を構成する。
【００１３】
固定ベース２の上方に、平板状のスライダ４が配置され、その上部にウェハをＷを載置したテーブル５が固定配置されている。スライダ４は不図示の駆動装置に連結されている。スライダ５の下面には水平軸受ブロック６が取り付けられている。水平軸受ブロック６は、ガイドレールを兼ねる垂直静圧ブロック３，３の間に配置され、それに対向するようにして静圧パッド６ａを両側面に配置している。静圧パッド６ａは、不図示の配管を介して、正圧ポンプに接続されている。このように静圧パッド６ａをスライダ４側（軸受移動形）にしたのは、固定ベース２側に設けた場合（案内面移動形）において、溝が大型化することを回避するためである。なお、トラック溝２ｃ、２ｄと、その周囲における固定ベース２とスライダ３との隙間とにより差動排気シールを構成する。
【００１４】
本実施の形態の動作について説明する。図４は、固定ベース２に対してスライダ５がストローク端まで移動した状態を示す図である。テーブル４は、固定ベース２に対して垂直軸受ブロック３，３の静圧パッド３ａ、３ａから吐出される気体（例えば空気）の圧力によって浮上し、且つ水平軸受ブロック６の静圧パッド６ａ、６ａから吐出される気体の圧力で、水平方向に位置決めされるようになっている。
【００１５】
かかる状態で、不図示の駆動装置が動作すると、それによりテーブル５と共にスライダ４が固定ベース２に対して、水平方向に移動する。静圧パッド３ａ、３ａ及び静圧パッド６ａ、６ａから吐出された気体は、凹部２ｂ内に貯留され、ここから第１通路Ｈ１を介して排気ポンプＰ１へと排出されることとなる。又、スライダ５との間を介して凹部２ｂ内からあふれ出た気体は、トラック溝２ｃ、２ｄに捕捉され、そこから第２通路Ｈ２、第３通路Ｈ３を介して排気ポンプＰ２、Ｐ３へと排出されることとなる。
【００１６】
ところで、固定ベース２に対してスライダ４が右のストローク端まで移動すると、図４に示すように、スライダ４が固定ベース２の右端からはみ出すこととなる。すると、スライダ４のオーバーハングした部分の自重によるアンバランスで、スライダ４は右に傾くようになる。これをピッチング誤差という。
【００１７】
ここで比較例として、図４（ｂ）に示すように、左方の静圧パッド３ａから吹き出される気体の圧力と、右方の静圧パッド３ａから吹き出される気体の圧力が等しい場合を考える。かかる場合、固定ベース２とスライダ４との接触がないような気体圧力とされるが、傾き角が微小であれば、左方と右方の静圧パッド３ａにより生じるスライダ４の浮上力ＦＬ、ＦＲは略等しくなるので、スライダ４とテーブル４の重心Ｇから左方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＬと、重心Ｇから右方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＲとをそれぞれ掛け合わせたモーメントの関係は、ＦＬ×ＬＬ＞ＦＲ×ＬＲが成立し、更にスライダ４を右方に傾けるように作用する。
【００１８】
かかる場合、図４（ｂ）に示すように、固定ベース２の左端側の上面と、スライダ４の下面との隙間が増大し、スライダ４との間を介して凹部２ｂ内からあふれ出た気体は、気体回収性能が低下したトラック溝２ｃ、２ｄで捕捉しきれず、チャンバ１内に洩れ出す恐れがある。
【００１９】
そこで、本実施の形態においては、圧力制御装置１０が、左方の静圧パッド３ａから吹き出される気体の圧力より、右方の静圧パッド３ａから吹き出される気体の圧力が高くなるように制御を行っている。かかる気体の圧力制御は、スライダ４のオーバーハングが大きくなるほど、大きな圧力差を与え、即ちスライダ４と固定ベースとの相対位置に応じて圧力差を変更するのが好ましい。
【００２０】
このように気体の圧力分布を変更することで、図４（ａ）に示すように、左方の静圧パッド３ａと、右方の静圧パッド３ａにより生じるスライダ４の浮上力ＦＬ、ＦＲが異なる（ＦＬ＜ＦＲ）ようになり、スライダ４とテーブル４の重心Ｇから左方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＬと、重心Ｇから右方の静圧パッド３ａの中心までの距離ＬＲとをそれぞれ掛け合わせたモーメントの関係は、ＦＬ×ＬＬ＜ＦＲ×ＬＲが成立するので、このモーメント差を利用して、スライダ４を水平に位置させることができ、固定ベース２に対する隙間の最小限の管理ができる。従って、固定ベース２の左端側の上面と、スライダ４の下面との隙間が狭く一様となるので、トラック溝２ｃ、２ｄによる気体回収性能を発揮することで、スライダ４との間を介して凹部２ｂ内からあふれ出た気体を捕捉し、チャンバ１内の高真空雰囲気を維持することができる。
【００２１】
更に、図４（ｂ）に示す比較例のように、気体の圧力分布が一様である場合、スライダ４が傾いた状態でも最小限の静圧剛性を確保しなければならないため、全体的に気体の吐出圧を増大させる必要があり、正圧ポンプの容量の増大や静圧パッド３ａの面積増大等が要求されることとなる。これに対し、本実施の形態によれば、スライダ４と固定ベース２との間の隙間を最小限とすることで、正圧ポンプの容量の増大や静圧パッド３ａの面積増大等を行うことなく、必要な軸受剛性を確保でき、装置の小型化や低コスト化を図れる。
【００２２】
上述した実施の形態では、静圧軸受が固定ベース側に配置されている例で、スライダの重心移動によりピッチング誤差が生じることに対する対策であったが、一般的な、静圧軸受がスライダ側に配置された例でも本発明は適用可能である。特に、本発明を適用した静圧案内がもう１軸移動テーブルを搭載する場合などは、上側のテーブルの重心位置によって、下軸の姿勢変化が生じる恐れがあるので、静圧軸受が吐出する気体の圧力制御が有効である。
【００２３】
更に、スライダの重心、ガイドレールの配置、駆動系の配置により生じる姿勢誤差が生じることによって広がる隙間を抑制する場合にも採用可能である。なお、４面拘束形やジャーナル軸受では、一方の隙間変化と反対傾向の隙間変化が生じるため、本発明の効果は小さい。しかし、気体の圧力分布を変えることによる姿勢制御により、静圧軸受を小形化することは、全体構成の小形化を可能とする。
【００２４】
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。チャンバ内は真空でなく、大気と異なる特殊ガスで満たされていてもよい。スライダの駆動の態様としては、ボールねじ機構、リニアモータ、超音波モータ、空圧シリンダなどを用いることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態にかかる直線案内の側面図である。
【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】図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】固定ベース２に対してスライダ５がストローク端まで移動した状態を示す図であり、（ａ）は実施の形態を示し、（ｂ）は比較例を示すが、スライダの傾きは誇張している。
【符号の説明】
【００２６】
１ チャンバ
２ 固定ベース
２ａ 脚部
２ｂ 凹部
２ｃ、２ｄ トラック溝
３ 垂直軸受ブロック
３ａ 静圧パッド
４ スライダ
５ テーブル
６ 水平軸受ブロック
６ａ 静圧パッド
１０ 圧力制御装置
Ｈ０ 配管
Ｈ１ 第１通路
Ｈ２ 第２通路
Ｈ３ 第３通路
Ｐ１ 第１排気ポンプ
Ｐ２ 第２排気ポンプ
Ｐ３ 第３排気ポンプ
【図１】
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【図２】
2007057021.tif 000004
【図３】
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【図４】
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