(57)【要約】【課題】超音波モータを設置したテーブルからの真空雰囲気中での熱の移動量を増加させ、送り装置の小型化を図る手段を提供する。【解決手段】基台２に真空雰囲気中で移動可能に支持されたテーブル８に設けられた超音波モータ１２を備えた送り装置１において、テーブル８の移動方向に沿って形成された複数の放熱板２２を有する放熱体２１をテーブル８に設置すると共に、放熱板２２の間にそれぞれ配置された複数の受熱板２６を有する受熱体２５を基台２に設置する。【選択図】        図４
2009072025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、該固定体に真空雰囲気中で移動可能に支持された移動体と、該移動体に設けられた発熱源と、前記移動体と前記固定体との間に輻射を利用した熱移動手段を備えた送り装置において、
前記熱移動手段は、
前記移動体に設置され、該移動体の移動方向に沿って形成された複数の放熱板を有する放熱体と、
前記固定体に設置され、前記放熱板の間にそれぞれ配置された複数の受熱板を有する受熱体と、を備えることを特徴とする送り装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記放熱板および受熱板の表面に、熱放射性被膜を形成したことを特徴とする送り装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記放熱体および受熱体を、熱伝導性に優れた高熱伝導材で形成したことを特徴とする送り装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記発熱体が、超音波モータであることを特徴とする送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線を用いた計測装置等の真空雰囲気中で使用される機械装置のテーブルの直線移動または回転移動による位置決めのための移動機構に用いる送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造装置や計測装置等の機械装置のテーブルの直線移動または回転移動による位置決めのための移動機構に用いられる送り装置は、真空雰囲気中で使用されることが多くなってきている。
この真空雰囲気中で使用される送り装置においては、駆動源やテーブル上に搭載した機器が発生する熱の放熱が重要な課題になる。
【０００３】
つまり、各種の発熱源からの熱の放出は、
（１）送り装置の構成部品を通じた熱伝導による放熱
（２）大気への対流熱伝達による放熱
（３）輻射による放熱
により行われる。
【０００４】
大気中においては、（２）の大気への対流熱伝達による放熱が大部分を占めるが、真空雰囲気中では、対流熱伝達が不可能であるので、送り装置からの放熱量は非常に小さくなり、移動体であるテーブルの温度が上昇しやすくなり、テーブルの温度上昇に伴う変形やテーブルに搭載された各種の機器の精度や寿命に与える影響が問題となる。
この場合に、移動体であるテーブルからの放熱は、固定体である基台を経由した熱伝導による放熱が主になるが、一般の送り装置においては、リニアガイド装置やクロスローラガイド装置等のボールやころ等の転動体を用いた直線案内装置が用いられており、テーブルから基台への熱伝導による伝導経路には、転動体による非常に小さい接触面が存在するため、熱伝導による放熱量も非常に限られたものになる。
【０００５】
この真空雰囲気中での放熱量の不足を解消するために、リニアモータを用いて基台にテーブルを移動可能に支持した送り装置において、基台に設置されたリニアモータの熱は、外部からの冷却配管により冷却し、露光光による基板からの発熱や静電チャックによる発熱を発熱源として温度が上昇するテーブルの熱は、その熱をテーブルの裏面とこれに対向配置され、基台に接続する複数の輻射板との間の輻射を利用した熱の移動により外部に導いて放熱しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
一方、半導体製造装置や計測装置等には、電子線等の磁場を利用した機器を装備することが増加しており、このような機械装置の送り装置に磁場を発生させるステッピングモータ等の駆動源を用いると、その磁場によって測定精度等が低下する。
このため、非磁性が要求される送り装置に用いる駆動源としては、磁場を用いない圧電素子を利用した超音波モータが用いられるようになってきている。
【０００７】
このような超音波モータは、一の面にその略１／４を覆う４つの電極を設けた矩形の圧電セラミック板を２枚移動方向に並置し、これを複数積層すると共にそれぞれの圧電セラミック板に振動子を設けて構成し、圧電セラミック板の振動により振動子の先端部を楕円運動させ、その先端部を駆動相手部材の接触面に接触させてぜん動による駆動力を発生させ、駆動相手部材または超音波モータ自体を移動させている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
このような超音波モータは圧電素子からの発熱が大きく、これをテーブルに設置した場合にはテーブルからの放熱が十分に行われないと、圧電素子の温度が過大になって超音波モータが破損する場合があり、真空雰囲気中での超音波モータの使用においては、過大な温度上昇を避けるために運転速度や連続運転時間等を厳しく制限している。
【特許文献１】特開２００３−５８２５８号公報（主に第５頁段落００２２−００２５、第１図、第３図）
【特許文献２】特開平７−１８４３８２号公報（主に第７頁段落００５５−第８頁段落００６０、第１０図、第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１の技術を、上記の超音波モータを設置したテーブルに用いると、特許文献１の技術ではテーブルの熱を、テーブルの裏面とこれに対向配置された複数の輻射板との間の輻射のよる熱の移動により外部に導いて放熱しているため、熱の移動効率が低い輻射により発熱源としての超音波モータから発生する大量の熱を放熱するためには、テーブルの裏面と輻射板との対向面積を大きくすることが必要になり、テーブルが大型化することに伴って送り装置が大型化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、発熱量の大きい発熱源を設置した移動体からの真空雰囲気中での熱の移動量を増加させ、送り装置の小型化を図る手段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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、固定体と、該固定体に真空雰囲気中で移動可能に支持された移動体と、該移動体に設けられた発熱源と、前記移動体と前記固定体との間に輻射を利用した熱移動手段を備えた送り装置において、前記熱移動手段は、前記移動体に設置され、該移動体の移動方向に沿って形成された複数の放熱板を有する放熱体と、前記固定体に設置され、前記放熱板の間にそれぞれ配置された複数の受熱板を有する受熱体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
これにより、本発明は、移動体の移動を妨げずに大きな放熱面積および受熱面積を確保して移動体から固定体への大きな熱の移動量を確保することができ、移動体に設置された発熱源の発熱量が大きい場合においても、十分な放熱量を確保して移動体の温度を低下させることができ、移動体や移動体に搭載された各種の機器の精度や寿命を向上させることができると共に、移動体を小型化して送り装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明による送り装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１の送り装置の上面を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ方向矢視図、図４は図３のＣ部拡大図である。
図１ないし図３において、１は送り装置である。
２は固定体としての基台であり、合金鋼等の鋼材で製作された比較的肉厚の厚い矩形の板状部材であって、その長手方向に沿って２つのリニアガイド装置４のレール５が複数の取付ボルト６により並設されている。
【００１５】
８は移動体としてのテーブルであり、合金鋼等の鋼材で製作された比較的肉厚の厚い矩形の板状部材であって、リニアガイド装置４のスライダ９（図３参照）に取付ボルト１０により取付けられている。
本実施例のテーブル８は、２本のレール５にそれぞれ装着された２つのスライダ９に取付けられており、レール５上を移動するスライダ９によりテーブル８が基台２に対して往復移動可能に支持されている。
【００１６】
また、基台２のテーブル８側（以下、この側の面をおもて面、その反対側の面を裏面という。）は、図示しないカバー体により覆われており、テーブル８の移動等は真空雰囲気中で行われる。
１２は発熱源としての超音波モータであり、図４に示すようにテーブル８の裏面にモータ固定板１３に挿通させた固定ボルト１４により固定されている。
【００１７】
１６は駆動相手部材であり、セラミックス等の硬質の材料で製作された柱状部材であって、基台２の２本のレール５の間のおもて面をテーブル８の移動方向（単に、移動方向という。）に沿って掘り込んだ設置溝２ａの底面に設置ボルト１７により固定されており、その超音波モータ１２との対向面が、超音波モータ１２の圧電素子により振動する振動子１８が接触して駆動力を発生させる接触面１９として機能する。
【００１８】
この振動子１８の接触による駆動力により、超音波モータ１２を搭載したテーブル８が駆動相手部材１６の接触面１９に沿って直線的に往復移動する。
２１は放熱体であり、銅または銅合金またはアルミニウム合金等の比較的熱伝導性に優れた高熱伝導材で形成され、移動方向に沿って、移動方向のテーブル８の長さとほぼ同等の長さを有する平板状の突条である放熱板２２が所定の間隔で配置されて複数形成されている。
【００１９】
本実施例の放熱体２１は、図４に示すように、超音波モータ１２のケース１２ａの基板２側に取付けられた第１の放熱体２１ａと超音波モータ１２のモータ固定板１３に取付けられた第２の放熱体２１ｂにより構成され、第１の放熱体２１ａには基板２の設置溝２ａの底面の近傍に達する比較的高さの低い第１の放熱板２２ａが、第２の放熱体２１ｂには設置溝２ａの底面の近傍に達する比較的高さの高い第２の放熱板２２ｂがそれぞれ形成されている。
【００２０】
２５は受熱体であり、放熱体２１と同様の高熱伝導材で形成され、移動方向に沿って、移動方向の基板２の長さとほぼ同等の長さを有する平板状の突条である受熱板２６が所定の間隔で複数形成され、放熱板２２の間にそれぞれ僅かな隙間を介して配置されている。
本実施例の受熱体２５は、図４に示すように、超音波モータ１２のケース１２ａと対向する基板２の設置溝２ａの底面に取付けられた第１の受熱体２５ａと超音波モータ１２のモータ固定板１３と対向する設置溝２ａの底面に取付けられた受熱体２５ｂにより構成され、第１の受熱体２５ａにはケース１２ａの近傍に達する比較的高さの低い第１の受熱板２６ａが、第２の受熱体２５ｂにはモータ固定板１３の近傍に達する比較的高さの高い第２の受熱板２６ｂがそれぞれ形成されている。
【００２１】
上記のテーブル８に設置された放熱体２１と基台２に設置された受熱体２５とにより本実施例の熱移動手段が形成され、その放熱体２１の放熱板２２と受熱体２５の受熱板２６とが交互にかつ互いの高さ方向を深く組み合わせて配置されているので、大きな放熱面積およびこれに対向する大きな受熱面積を確保することができ、多量の熱を移動させる熱移動手段とすることができると共に、放熱体２１から受熱体２５へ移動した熱を基台２から外部へ容易に放熱することができる。
【００２２】
この場合に、基台２の裏面等をペルチェ素子や水冷配管、ヒートパイプ等で積極的に冷却すれば、テーブル８の冷却をより有効に行うことが可能になる。
また、本実施例の放熱板２２と受熱板２６とはそれぞれ高熱伝導材で形成されているので、放熱板２２や受熱板２６の温度分布を小さくすることが可能になり、放熱板２２の高さ方向の先端部の温度が低く、受熱板２６の高さ方向の先端部の温度が高いことによる熱の移動量の減少をなくして熱の移動効率を向上させることができる。
【００２３】
更に、放熱板２２の長さはテーブル８の移動方向の長さと同等であり、受熱板２６の長さは基台２の移動方向の長さと同等であるので、テーブル８の移動範囲で放熱板２２が基台２の外部にはみ出すことはなく、テーブル８がどの位置にあっても熱移動手段の熱の移動能力に差が生ずることはない。
更に、前記の放熱板２２や受熱板２６の長さに加えて、受熱体２５は基台２を掘り込んだ設置溝２ａに設置されているので、テーブル８と基台２との間の空間を最大限に利用して、可能な限り大きな熱の移動能力を有する熱移動手段を形成することができると共に、テーブル８の大きさの小型化を図ることが可能になる。
【００２４】
更に、本実施例の放熱体２１や受熱体２５は、銅や銅合金、アルミニウム合金等の非磁性材料で形成されているので、超音波モータ１２を駆動源とした非磁性が要求される用途の送り装置１への適用も可能になる。
上記の熱移動手段を用いれば、発熱量の大きい超音波モータ１２をテーブル８に設置したとしても、超音波モータ１２の圧電素子の温度やテーブル８の温度を下げることができ、テーブル８の温度上昇に伴う変形によるテーブル精度の低下を回避できる他、超音波モータ１２の圧電素子の温度上昇による破損の防止、超音波モータ１２の運転速度や連続運転時間等に対する制限を緩和、超音波モータ１２の性能向上等の真空雰囲気中で使用する送り装置１の各種の課題を解決することが可能になる。
【００２５】
以上説明したように、本実施例では、真空雰囲気中で使用される送り装置の熱移動手段を、テーブルの移動方向に沿って形成した複数の放熱板を有する放熱体をテーブルに設置し、これらの放熱板の間にそれぞれ配置した複数の受熱板を有する受熱体を基台に設置して構成したことによって、テーブルの移動を妨げずに大きな放熱面積および受熱面積を確保してテーブルから基台への大きな熱の移動量を確保することができ、テーブルに設置された超音波モータの発熱量が大きい場合においても、十分な放熱量を確保してテーブルの温度を低下させることができ、テーブルやテーブルに搭載された各種の機器の精度や寿命を向上させることができると共に、テーブルを小型化することが可能になり、送り装置の小型化を図ることができる。
【００２６】
また、熱移動手段を構成する放熱体および受熱体を、熱伝導性に優れた高熱伝導材で形成するようにしたことによって、放熱板および受熱板の温度分布の均一化を図ることができると共に熱の移動能力を高めることができ、テーブルの温度を更に低下させてテーブルやテーブルに搭載された各種の機器の精度や寿命を更に向上させることができる。
更に、高熱伝導材を、銅や銅合金、アルミニウム合金等の非磁性材料としたことによって、非磁性材料の特性を生かしながら高い熱伝導性を確保することができ、非磁性を要求される用途への適用が可能になる他、熱移動手段の熱の移動効率を高めてテーブルの温度を更に低下させてテーブルやテーブルに搭載された各種の機器の精度や寿命を更に向上させることができる。
【００２７】
更に、真空雰囲気中で使用する送り装置の駆動源を超音波モータとしたことによって、非磁性を要求される用途への適用が可能になる。
この場合に、発熱量の大きい超音波モータをテーブルに設置したとしても、上記の熱移動手段により圧電素子からの発熱を有効に放熱して圧電素子の温度を下げることができ、超音波モータの破損を防止することができると共に超音波モータの性能を向上させることができる他、超音波モータの運転速度や連続運転時間等に対する制限を緩和することができる。
【実施例２】
【００２８】
図５は実施例２の熱移動手段を示す説明図である。
なお、図５は上記実施例１の図４と同じ部位を示した部分拡大図である。また上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、３１は熱放射性被膜であり、図５に太い実線で示すように第１および第２の放熱体２１ａ、２１ｂの表面、並びに第１および第２の受熱体２５ａ、２５ｂの表面に形成された熱放射および熱吸収を高める機能を有する薄い被膜である。
【００２９】
本実施例の熱放射性被膜３１は、ポリテトラフルオロエチレン等の真空中でのガス放出量の少ない樹脂材料を用いて形成されている。
これにより、本実施例の熱放射性被膜３１は、真空雰囲気中での真空度の低下を防止しながら放熱板２２の熱放射能力およびこれに対向する受熱板２６の熱吸熱能力を高めることが可能になる。
【００３０】
このように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、放熱板や受熱板の表面を熱放射性被膜で被覆するようにしたことによって、放熱板の熱放射能力および受熱板の熱吸熱能力を高めることができ、熱移動手段における熱の移動効率を更に高めてテーブルの温度を更に低下させることが可能になり、テーブルやテーブルに搭載された各種の機器の精度や寿命を向上させることができる。
【００３１】
なお、上記各実施例においては、駆動相手部材は柱状部材であるとして説明したが、駆動相手部材を円盤状またはリング状等の円形部材とし、その外周面を接触面として超音波モータ自体を円形部材の周囲で回転移動させるようにしてもよい。この場合に放熱板および受熱板はそれぞれを交互に組み合わせて円形部材の周囲に同心円状に配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の送り装置の上面を示す説明図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ方向矢視図
【図４】図３のＣ部拡大図
【図５】実施例２の熱移動手段を示す説明図
【符号の説明】
【００３３】
１    送り装置
２    基台
２ａ  設置溝
４    リニアガイド装置
５    レール
６、１０  取付ボルト
８    テーブル
９    スライダ
１２  超音波モータ
１３  モータ固定板
１４  固定ボルト
１６  駆動相手部材
１７  設置ボルト
１８  振動子
１９  接触面
２１  放熱体
２１ａ  第１の放熱体
２１ｂ  第２の放熱体
２２  放熱板
２２ａ  第１の放熱板
２２ｂ  第２の放熱板
２５  受熱体
２５ａ  第１の受熱体
２５ｂ  第２の受熱体
２６  受熱板
２６ａ  第１の受熱板
２６ｂ  第２の受熱板
３１  熱放射性被膜
【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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