(57)【要約】  【課題】  コンパクトでありながら、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】  チャンバ１外の大気圧が１０5Ｐａであり、チャンバ１内の圧力が１０-5Ｐａであるとすると、凹部２ｂ内の圧力が１００Ｐａ以下であれば、チャンバ１内の圧力と、凹部２ｂ内の圧力との差によるスライダ４の変形量は無視することができるので、凹部２ｂ内の圧力を更に低くするための高性能ポンプ等は不要である。【選択図】  図１
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【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られ所定の真空状態に維持されるチャンバ内で用いられる直線案内において、
凹部を備えた固定ベースと、
前記凹部を覆うようにして、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、
前記凹部内に配置され、前記固定ベースと前記スライダの間に気体を吐出する静圧軸受と、
前記凹部内の空間を減圧する減圧手段とを有し、
前記凹部内の圧力を、この圧力によって、前記スライダに直線案内の性能に影響があるような変形が生じない圧力以下に減圧したことを特徴とする直線案内。
【請求項２】
前記凹部の周囲に差動排気シールが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直線案内。
【請求項３】
前記静圧軸受は、第１の方向に前記スライダを支持する第１軸受部と、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記スライダを支持する第２軸受部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の直線案内。
【請求項４】
前記凹部内に案内面を設け、前記案内面に対して気体を吐出するように前記スライダ側に前記静圧軸受を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直線案内。
【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１，２参照）。
【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】
ところで、一般的に静圧軸受は、１方向の力しか支持できないため、異なる２方向の力を支持する場合には、例えば気体の吐出方向が異なる静圧軸受を設ける必要がある。しかるに、気体の吐出方向が異なる場合、どのようにして気体を回収するかが問題となる。これに対し、例えば固定ベースに凹部を設け、かかる凹部内に静圧軸受を配置すれば、静圧軸受から吐出される気体の回収を容易に行えるという考えもある。しかしながら、凹部を覆うスライダは、凹部側の圧力とプロセス室側の圧力との差により変形を生じるという問題がある。
【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、コンパクトでありながら、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られ所定の真空状態に維持されるチャンバ内で用いられる直線案内において、
凹部を備えた固定ベースと、
前記凹部を覆うようにして、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、
前記凹部内に配置され、前記固定ベースと前記スライダの間に気体を吐出する静圧軸受と、
前記凹部内の空間を減圧する減圧手段とを有し、
前記凹部内の圧力を、この圧力によって、前記スライダに直線案内の性能に影響があるような変形が生じない圧力以下に減圧したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記凹部内に配置された前記静圧軸受から吐出される気体を、前記チャンバ外へ逃がすために、前記凹部を前記チャンバ外へ連通させることが考えられる。しかるに、前記チャンバ内が真空状態である場合、前記チャンバ内の圧力と前記凹部内の圧力との差により、その間に配置された前記スライダが変形し、前記固定ベースとの接触などを招く恐れがある。
【０００９】
これに対し、本発明の直線案内は、前記凹部内の圧力を、この圧力によって、前記スライダに直線案内の性能に影響があるような変形が生じない圧力以下に減圧したことを特徴とする。より具体的には、前記真空チャンバと、前記凹部内の圧力差を１０4オーダあるいは、それ以下にしたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記スライダに、直線案内の性能に影響があるような変形が生じない圧力とは、前記凹部内の圧力と前記チャンバ内の圧力差によって生じる前記スライダの変形が、前記静圧軸受の剛性や負荷容量などの特性に影響を与えない程度の変形、シール隙間によってシール効率が変化する前記差動排気シールのシール性能に影響を与えないような変形、更には、（ガイド面を構成するスライダが）案内性能に影響を与えない程度の変形以下であるための圧力である。
【００１１】
具体的な変形量は、許容される直線案内の性能やシール性能の性能によって異なり、更に、スライダの部材剛性によっても異なる。
【００１２】
ここで、一般的に静圧案内は、１０μｍ以下の軸受隙間で構成されることが多いため、例えば、隙間の１／１０以下の変形が好ましい。一方、一般的にスライダは、軸受面から吐出される気体の圧力が１０5Ｐａオーダに対して、高精度に加工された平面が変形しないように強度計算されている。
【００１３】
そのため、真空チャンバと凹部内の圧力差を、静圧軸受から吐出される気体に対して１／１０以下で、例えば１０4Ｐａ以下にすれば、一般的に変形を十分に小さくすることができる。
【００１４】
例えば、真空チャンバと凹部内の圧力差が１０4Ｐａ以下とは、以下の組合せが考えられる。
真空チャンバ：１０-5Ｐａ、凹部内：（１０4＋１０-5）Ｐａ＝１０3Ｐａ
真空チャンバ：１０3Ｐａ、凹部内：（１０3＋１０4）Ｐａ＝１．１×１０3Ｐａ
真空チャンバ：１０4Ｐａ、凹部内：（１０4＋１０4）Ｐａ＝２．０×１０4Ｐａ
【００１５】
ただし、前記チャンバ内の圧力と前記凹部内の圧力との差は、より好ましくは、１０4Ｐａよりも小さく、１０3Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００１６】
前記凹部の周囲に差動排気シールが設けられていると、前記凹部からあふれた気体を回収でき、また異物が前記チャンバ内へと侵入することを抑制できる。
【００１７】
前記静圧軸受は、第１の方向に前記スライダを支持する第１軸受部と、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記スライダを支持する第２軸受部とを有すると好ましい。
【００１８】
前記凹部内に案内面を設け、前記案内面に対して気体を吐出するように前記スライダ側に前記静圧軸受を設けると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。第１の軸受を構成する静圧パッド３ａは、不図示の配管を介して、正圧ポンプを含む圧力制御装置に接続されている。
【００２１】
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。排気ポンプＰ１が減圧手段を構成する。
【００２２】
固定ベース２の上方に、凹部２ｂを覆うようにして平板状のスライダ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、その案内面３ｂ、３ｂ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。第２の軸受を構成する静圧パッド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。
【００２３】
本実施の形態の動作について説明する。テーブル４は、スライダ４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、上下方向に位置決めされ、且つ水平軸受ブロック６の静圧パッド６ａ、６ａから案内面３ｂ、３ｂに向かって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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明者の検討結果によれば、チャンバ１外の大気圧が１０5Ｐａであり、チャンバ１内の圧力が１０-5Ｐａであるとすると、凹部２ｂ内の圧力が１００Ｐａ以下であれば、チャンバ１内の圧力と、凹部２ｂ内の圧力との差によるスライダ４の変形量は無視することができるので、凹部２ｂ内の圧力を更に低くするための高性能ポンプ等は不要であることが判明した。チャンバ１内の圧力と凹部２ｂ内の圧力との差は、より好ましくは、１０4Ｐａよりも小さく、１０3Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００２６】
本実施の形態の変形例として、差動排気シール（２ｃ、２ｄ）と、スライダ４を上下方向に支持する静圧軸受（３ａ）は、スライダ４側に配置することも可能である。また、スライダ４を水平方向に支持する静圧軸受（６ａ）を固定ベース２側に配置しても良い。静圧軸受と差動排気シールの組合せは、適宜変更可能である。ただし、差動排気シールのシール周囲長をもっとも短くできるのが、図１〜３に示すように、差動排気シール（２ｃ、２ｄ）と静圧軸受（３ａ）を固定ベース２側に配置し、静圧軸受（６ａ）をスライダ４側に配置する構成である。
【００２７】
更には、従来例にあるように、それぞれの方向の軸受に回収手段を設けるよりも、本実施例のごとく、１つの回収手段の中に両方向の軸受を含むようにしたことで、回収手段、つまり差動排気シールの周囲長を短くすることができる。
【００２８】
調整等のために、真空チャンバを大気圧状態にしたときは、減圧室である凹部を排気せず、大気圧状態とすることが好ましい。また、差動排気シールの排気は行わないことが好ましい。
【００２９】
更に図１〜３に示す例では、駆動系をスライダ４の任意の位置に配置可能としたが、凹部２ｂ内で水平軸受ブロック６を駆動するように配置することも可能である。この場合、凹部２ｂが拡大することによる差動排気シールのシール周囲長の延長を招くが、駆動系からのアウトガスや発塵の影響を抑制することが可能となる。
【００３０】
図１〜３に示す例では、チャンバ内の１軸スライダに関して記載したが、２段に重ねあわせ２軸構成とすることも可能である。また、水平の案内をなくし、平面型のリニアモータを配置し、平面的に移動させることも可能である。
【００３１】
さらなる変形例としては、特開２００４−３１９６０８に示すような位置決め装置において、チャンバ内に用いられる直線案内に適用し、２軸構成とすることも考えられる。
【００３２】
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】
【００３３】
【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。
【符号の説明】
【００３４】
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
３ｂ 案内面
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】
2007071327.tif 000004
【図３】
2007071327.tif 000005