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KR20100090313A - 정압 슬라이더, 이것을 구비한 반송 장치 및 처리 장치 - Google Patents

정압 슬라이더, 이것을 구비한 반송 장치 및 처리 장치 Download PDF

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KR20100090313A
KR20100090313A KR1020107016951A KR20107016951A KR20100090313A KR 20100090313 A KR20100090313 A KR 20100090313A KR 1020107016951 A KR1020107016951 A KR 1020107016951A KR 20107016951 A KR20107016951 A KR 20107016951A KR 20100090313 A KR20100090313 A KR 20100090313A
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KR
South Korea
Prior art keywords
conductor
movable body
conductor layers
conductor layer
slider
Prior art date
Application number
KR1020107016951A
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English (en)
Inventor
타케시 무네이시
Original Assignee
쿄세라 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쿄세라 코포레이션 filed Critical 쿄세라 코포레이션
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Abstract

본 발명은 고정체(2)와 고정체(2) 사이에 정압 유체층을 개재시킨 상태로 고정체(2)에 대하여 상대 이동가능하게 된 가동체(3)를 구비한 정압 슬라이더에 관한 것이다. 정압 슬라이더는 제 1 도체층(25)(26~28)과, 고정체(2)에 대하여 적어도 일부가 제 1 도체층(25)(26~28) 사이에 작용하는 정전기력에 의해 제 1 도체층(25)(26~28)에 대한 거리가 변화가능하게 된 제 2 도체층(31A)(32A~34A)을 더 구비하고 있다. 더욱이, 본 발명은 상기 정압 슬라이더를 구비한 반송 장치 및 처리 장치에도 관한 것이다.

Description

정압 슬라이더, 이것을 구비한 반송 장치 및 처리 장치{STATIC PRESSURE SLIDER, AND CONVEYING APPARATUS AND PROCESSING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 고정체와 가동체 사이에 가압 유체에 의해 형성되는 정압 유체층을 개재시킨 상태로 고정체에 대하여 가동체를 상대 이동시키는 정압 슬라이더에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 진공 챔버 등의 용기내에 있어서 워크를 반송하는데 적합한 정압 슬라이더에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 상기 정압 슬라이더를 구비한 반송 장치 및 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서는 웨이퍼나 마스크 등의 워크의 반송에는 스테이지라 불리는 반송 장치가 이용되고 있다. 스테이지는 가동체를 일정 방향으로 안내하는 가이드를 갖는 것이다. 가이드의 대표적인 것으로서는 예를 들면 미끄럼 가이드, 복수개의 롤러나 구를 이용하는 구름 가이드, 및 정압 유체를 이용하는 정압 가이드를 들 수 있다. 가이드의 구조는 스테이지에 있어서의 가동체의 이동 정밀도, 즉 스테이지 안내 정밀도(자세 정밀도, 진직 정밀도)에 영향을 주는 것이다. 스테이지 안내 정밀도의 면에 있어서는 정압 가이드가 가장 우수한 것으로 되고, 정압 가이드를 채용한 스테이지가 일반적으로 널리 이용되고 있다.
정압 가이드를 갖는 스테이지는 정압 슬라이더라 불려지고 있고, 가이드를 구성하는 고정체와, 워크를 적재하기 위한 가동체를 구비한 구조를 갖고 있다. 이 정압 슬라이더에서는 고정체와 가동체 사이에 가압 유체를 공급해서 유체층을 형성함으로써 그 유체층에 의해 가동체를 고정체에 접촉시키지 않고 일정 방향으로 운동시킬 수 있다. 정압 슬라이더에 있어서의 유체층은 베어링부로서 기능하고 있고, 일반적으로 3~5기압의 가압 유체를 공급함으로써 두께가 5~10㎛로 형성되어 있다.
이와 같이, 정압 슬라이더는 유체층을 베어링부로서 기능시켜 비접촉으로 가동체를 안내하는 구조이기 때문에 접촉 방식을 채용한 다른 가이드(미끄럼 가이드나 구름 가이드)를 채용한 스테이지와 같이 고정체의 평면도나 진직도의 영향을 받기 어렵다. 그 때문에, 정압 슬라이더는 접촉식의 다른 가이드를 갖는 스테이지보다도 우수한 안내 정밀도를 나타낸다. 그래서, 정압 슬라이더는 유체층의 두께를 작게 함으로써 가동체의 자세를 보다 더 안정시켜 스테이지 안내 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 반도체 제조 공정은 다방면에 걸치고, 그를 위해 여러가지 장치가 사용되고 있다. 그들 장치의 일부인 스테이지는 진공 또는 감압 분위기로 된 챔버(진공 챔버) 내에 있어서 사용될 필요가 있다. 예를 들면, 진공 챔버 내에 있어서 사용되는 장치의 대표적인 것으로서는 전자 빔이나 이온 빔 등의 하전 입자, 또는 X선 등의 단파장 전자파에 의해 워크를 가공ㆍ검사하는 장치(예를 들면 주사형 전자 현미경(SEM), 전자선(EB) 묘화 장치, 포커스 이온 빔(FIB) 묘화 장치, 및 X선 노광 장치)가 있다.
상술한 바와 같이, 정압 에어 슬라이더는 고정체와 가동체 사이에 고압의 유체층(예를 들면 3~5기압)이 개재되기 때문에 진공 챔버에서 사용되는 스테이지로서 이용될 경우에는 유체가 가동체의 외부, 즉 진공 챔버 내에 누설되는 것을 억제할 수 있는 구조로 될 필요가 있다. 이러한 정압 슬라이더는 진공 에어 슬라이더라 불려지고 있고 예를 들면 도 17에 나타낸 것이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌1 참조).
도 17에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9)는 고정체(90) 및 가동체(91)를 구비한 것이며, 가동체(91)에 있어서 에어 공급 및 배기가 가능하도록 구성된 것이다. 가동체(91)는 고정체(90)와의 사이에 가압 유체를 공급하기 위한 에어 공급부(92), 및 공급된 에어를 배기하기 위한 배기부(93)를 구비하고 있다. 에어 공급부(92)는 고정체(90)와 가동체(91) 사이에 두께가 5~10㎛정도의 유체층을 형성하기 위한 것이고, 공급 유로(94) 및 조리개부(95)를 갖고 있다. 조리개부(95)는 공급 유체의 유량을 제한하기 위한 것이고, 오리피스 조리개, 표면 조리개, 또는 다공질 조리개로서 구성되어 있다. 한편, 배기부(93)는 배기구(96) 및 배기 유로(97)를 갖고 있고, 도면 외의 펌프에 접속됨으로써 공급 유체를 배기할 수 있도록 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 진공 에어 슬라이더(9)를 비롯한 정압 슬라이더에서는 유체층의 두께를 작게 함으로써 가동체(91)의 자세가 안정하고, 안내 정밀도가 향상된다. 한편, 진공 슬라이더(9)에서는 고정체(90)나 가동체(91)의 평면도를 크게 확보하기 위해서는 한계가 있고, 또한 고정체(90)의 자중 휨 등에 의한 구부러짐이 발생한다. 그 때문에, 유체층의 두께를 부당하게 작게 하면 가동체(91)가 이동할 때에 가동체(91)가 고정체(90)에 접촉하여 갈링(galling) 등이 발생한다. 이러한 불량을 회피하기 위해서는 유체층의 두께를 일정 이상 확보할 필요가 있고, 진공 슬라이더(9)에서는 유체층의 두께는 8㎛정도가 한계로 되어 있었다.
그래서, 갈링 등의 발생을 억제하기 위해 도 18에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9')도 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌2 참조). 동도에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9')는 기본 구성이 도 17에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9)와 같고, 고정체(가이드 바)(90') 및 가동체(91')를 구비하고 있다. 그리고, 진공 에어 슬라이더(9')에서는 가동체(91')에 있어서의 래버린스 격벽(98')을 조리개부(다공질 패드)(95')와 동일한 내마모성 다공질재에 의해 형성함으로써 고정체(90')와 가동체(91') 사이에서의 금속끼리의 접촉을 억제하고, 갈링 등의 발생을 회피하려고 하고 있다. 이 진공 에어 슬라이더(9')에서는 유체층의 두께를 5㎛정도로 하고, 가동체(91')의 자세를 안정시켜 안내 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 18에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9')에서는 확실히 도 17의 진공 에어 슬라이더(9)에 비하면 유체층의 두께를 작게 할 수 있다. 그러나, 진공 챔버 내에 누설되는 유체량에 가장 영향을 주는 유체층의 두께, 즉 고정체(90')와 가동체(91') 사이의 간극을 5㎛정도밖에 할 수 없다. 그 때문에, 진공 에어 슬라이더(9')로부터의 가압 유체의 누설을 막기 위해 진공 챔버를 배기하는 진공 펌프, 또는 가동체(91')에 있어서의 배기 유로(97')에 접속된 진공 펌프는 큰 배기 속도를 가져서 구동할 필요가 있다. 게다가, 진공 에어 슬라이더(9')에 공급되는 가압 유체의 양도 여전히 많고, 이것이 진공 에어 슬라이더(9')를 사용하는 장치의 러닝 코스트를 올리고 있었다.
진공 에어 슬라이더로서는 더욱이, 도 19A 내지 도 19C에 나타낸 바와 같이, 가동체(91")에 지지된 래버린스부(98")와 고정체(90")의 가이드면(90A") 사이의 간극을 센서(99A")에 의해 검지하고, 그 검지 결과에 의거해서 간극 조정 기구를 제어해서 간극을 조정하도록 구성된 것도 있다(예를 들면 특허문헌3 참조). 센서(99A")로서는 예를 들면 정전 용량형 변위계, 과전류형 변위계 또는 광 픽업 등의 비접촉형의 변위계가 이용되고 있다. 한편, 간극 조정 기구는 예를 들면 피에조 소자, 초자왜소자(超磁歪素子) 또는 전자석 등의 액추에이터(99B")를 이용해서 래버린스부(98")를 이동시키도록 구성된 것이다.
그러나, 도 19A 내지 도 19C에 나타낸 진공 에어 슬라이더(9")는 센서(99A")가 가동체(91")의 측방에 위치된 상태로 가동체(91")에 지지되고 있고, 이 상태에 있어서 래버린스부(98")의 간극의 변동량을 감시하고 있다. 즉, 진공 에어 슬라이더(9")에서는 래버린스부(98")로부터 떨어진 위치에 있어서 게다가 고정체(90")의 가이드면(90A")과 래버린스부(98")에 있어서의 가이드면(90A")과의 대향면(98A") 사이의 거리를 감시하도록 구성되어 있다. 이렇게, 진공 에어 슬라이더(9")에서는 가이드면(90A")과 래버린스부(98") 사이의 간극의 거리(Hr)를 직접 측정하는 것은 아니고, 래버린스부(98")와는 다른 개소에 있어서 래버린스부(98")와 가이드면(90A") 사이의 변동량(ΔHr)을 감시하도록 하고 있기 때문에 정확한 측정이 곤란하고, 래버린스부(98")가 가이드면(90A")에 접촉한 사실을 즉석에서 파악할 수 없어 여전히 갈링이 발생하기 쉽다고 하는 문제를 가지고 있었다.
특허문헌1: 미국 특허 제4749283호 명세서
특허문헌2: 일본 특허 공개 평2-212624호 공보
특허문헌3: 일본 특허 공개 2002-3495569호 공보
본 발명은 정압 슬라이더에 있어서 고정체에 대한 가동체의 갈링 등의 발생 및 정압 슬라이더의 외부로의 가압 유체의 누설을 억제하면서, 유체층의 두께를 보다 작게 함으로써 가동체의 자세 안정성을 향상시킴과 아울러 가압 유체의 공급량을 작게 해서 러닝 코스트를 저감하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명의 제 1 측면에서는 고정체와, 상기 고정체와의 사이에 가압 유체에 의해 형성되는 정압 유체층을 개재시킨 상태로 상기 고정체에 대하여 상대 이동가능하게 된 가동체를 구비한 정압 슬라이더에 있어서, 상기 고정체에 형성된 제 1 도체층과, 상기 제 1 도체층과의 사이에 작용하는 정전기력에 의해 적어도 일부에 있어서의 상기 제 1 도체층과의 거리가 변화가능하게 된 제 2 도체층을 구비하고 있는 정압 슬라이더가 제공된다.
본 발명의 정압 슬라이더는 예를 들면 제 1 및 제 2 도체층 사이의 정전 용량에 의거해서 제 1 및 제 2 도체층 사이에 작용시키는 정전기력의 크기를 조정하도록 구성된다.
제 1 도체층과 제 2 도체층 사이에는 그것들의 사이에 전위차를 부여함으로써 정전기력이 작용하게 된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서는 또한 제 1 및 제 2 도체층 중 한쪽의 도체층을 다른 쪽의 도체층에 대면하는 대면 도체막과 비대면 도체막 사이에 유전체를 개재시킨 구성으로 하고, 또한 각각의 도체층에 있어서의 대면 도체막과 비대면 도체막 사이에 전위차를 부여하여 각각의 대면 도체막의 표면에 전하를 대전시킴으로써 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이에 정전기력을 작용시키도록 구성할 수도 있다.
가동체는 예를 들면 가동체 본체와, 가동체 본체에 지지되고 또한 고정체에 대한 거리가 변화가능하게 된 변위체를 구비하고 있고, 제 2 도체층은 변위체와 일체적으로 제 1 도체층에 대한 거리가 변화가능하게 된다.
본 발명의 정압 슬라이더는 예를 들면 가동체 본체와 변위체 사이를 밀봉하기 위한 실 부재를 더 구비한 것으로 한다. 이 경우, 실 부재는 예를 들면 변위체에 의해 바이어싱된 상태로 배치된다.
제 2 도체층은 예를 들면 탄성체를 통해서 가동체에 고정되어 있고, 또한 탄성체가 탄성 변형됨으로써 제 1 도체층에 대한 거리가 변화가능하게 되어 있다.
제 2 도체층은 예를 들면 가동체에 대하여 고정된 고정부와, 제 1 도체층에 대한 거리가 변화가능한 비고정부를 갖는 것으로 한다.
제 2 도체층은 예를 들면 정전기력에 의해 변형 또는 변위가능한 박판이다. 박판은 일단부가 상기 고정부를 구성하는 한편, 자유단으로 된 타단부가 비고정부를 구성하고 있다.
제 2 도체층은 예를 들면 그 주위가 홀더에 의해 둘러싸여짐과 아울러, 가동체와는 분리된 독립 부재로 되어 있다.
가동체에는 예를 들면 홀더가 접촉하는 부분에 탄성체가 고정되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 도체층의 표면은 예를 들면 최대 높이(Rz)가 1㎛이하의 활면으로 형성된다.
제 1 및 제 2 도체층은 예를 들면 도전성 재료에 의해 후막으로 형성된다.
제 1 및 제 2 도체층은 예를 들면 비자성 재료에 의해 형성된다.
본 발명의 제 2 측면에서는 본 발명의 제 1 측면에 관한 것이며, 또한 상기 가동체에 지지시킨 워크를 이동시키는 정압 슬라이더와, 상기 정압 슬라이더를 수용한 용기를 구비하고 있는 반송 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 측면에서는 본 발명의 제 1 측면에 관한 것이며, 또한 상기 가동체에 지지시킨 워크를 이동시키는 정압 슬라이더와, 상기 정압 슬라이더를 수용한 용기와, 상기 워크에 대하여 목적으로 하는 검사를 행하고, 또는 가공을 시행하기 위한 처리 요소를 구비하고 있는 처리 장치가 제공된다.
상기 처리 요소는 예를 들면 주사형 전자 현미경, 전자선 묘화 장치, 포커스 이온 빔 묘화 장치, 또는 X선 노광 장치이다.
본 발명에 관한 정압 슬라이더에서는 제 1 및 제 2 도체층에 작용하는 정전기력에 의해 제 2 도체층의 적어도 일부를 제 2 도체층에 대한 거리를 변화시키는 것이기 때문에 제 1 및 제 2 도체층 사이의 간극을 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다. 즉, 제 1 및 제 2 도체층의 거리는 예를 들면 제 1 및 제 2 도체층 사이에 작용하는 전위차, 또는 제 1 및 제 2 도체층의 대향 도체막의 대전시킨 전하(대향 도체층과 비대향 도체층 사이의 전위차)에 의해 조정할 수 있기 때문에 전원을 제어함으로써 제 1 및 제 2 도체층의 거리를 응답성좋게 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 1 및 제 2 도체층 사이의 정전 용량에 의거해서 제 1 및 상기 제 2 도체층 사이에 작용시키는 정전기력의 크기를 조정하도록 구성하면 고정체와 가동체의 거리를 간접적으로 파악하는 방법에 비해서 고정체와 가동체의 거리를 제 1 및 제 2 도체층 사이의 정전 용량으로서 직접 측정할 수 있기 때문에 고정체와 가동체의 거리를 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.
또한, 정확하게 측정된 거리에 의거해서 가동체(변위체)를 변위시키도록 하면 고정체와 가동체 사이의 거리를 적정하게 유지할 수 있게 되고, 고정체가 가동체에 대하여 필요 이상으로 지나치게 근접해 버리는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 고정체에 대하여 가동체가 접촉하는 것을 방지할 수 있기 때문에 고정체에 가동체가 접촉하는 것에 기인하는 갈링 등의 발생을 방지하고, 고정체 및 가동체가 손상되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 특히, 고정체로부터 이간되는 방향으로 바이어싱된 상태로 변위체를 지지한 구성을 채용하면 액추에이터 등에 의해 변위체를 위치 변위시킬 때에 변위체를 응답성좋게 고정체로부터 대피시킬 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 정압 슬라이더에서는 갈링 등의 발생을 방지하기 위해 필요한 고정체와 가동체 사이의 거리를 작게 설정할 수 있게 되고, 고정체와 가동체 사이에 형성해야 할 유체층의 두께를 작게 할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 정압 슬라이더에서는 고정체에 대한 가동체의 자세 정밀도를 향상시킬 수 있음과 아울러, 고정체와 가동체 거리를 상시 약간의 일정량으로 유지 가능해지고, 고정체와 가동체 사이에 공급해야 할 가압 유체의 양을 적게 할 수 있게 된다. 또한, 고정체에 대하여 가동체가 접촉했다고 한들 측정 수단에 있어서 측정되는 정전 용량 등에 의거해서 접촉시에는 정전 용량이 제로가 되는 것으로부터 정전 용량에 큰 변위점이 생기고, 가동체가 고정체에 접촉한 사실을 즉석에서 파악할 수 있기 때문에 접촉에 의해 생기는 불량을 최소한으로 고정시킬 수 있다. 더욱이, 고정체로부터 이간되는 방향으로 변위체를 바이어싱한 상태로 두면 변위체를 고정체로부터 응답성좋게 대피시킬 수 있기 때문에 접촉에 의해 생기는 불량을 최소한으로 고정시킬 수 있다.
이와 같이 고정체와 가동체 거리를 상시 약간의 일정량으로 유지할 수 있기 때문에 고정체와 가동체 간극의 외부로의 가압 유체의 누설을 억제할 수 있다. 이에 따라, 정압 슬라이더로부터 가압 유체를 배기하기 위한 진공 펌프는 배기 속도를 보다 작게 할 수 있음과 아울러 소비 전력도 억제할 수 있다. 그 결과, 가압 유체를 배기하기 위한 코스트를 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 정압 슬라이더로부터의 가압 유체의 누설을 억제함으로써 진공 챔버에 있어서의 진공도의 악화를 억제할 수 있기 때문에 진공 챔버의 진공도를 유지하기 위한 진공 펌프의 배기 속도, 소비 전력을 작게 할 수 있으므로 이 점에 있어서도 러닝 코스트를 저감할 수 있게 된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이에 전위차를 부여함으로써 정전기력을 작용시키도록 구성하면 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이에 작용하는 전위차에 의해 그것들의 도체층 사이에 작용하는 정전기력이 조정되기 때문에 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 및 제 2 도체층을 이용하여 이것들의 도체층 사이의 거리를 정전 용량으로서 측정하는 구성에서는 제 1 및 제 2 도체층에 의해 정전 용량의 측정(제 1 및 제 2 도체층의 거리)과 전위차의 조정(제 1 및 제 2 도체층에 작용하는 정전기력)의 쌍방을 행할 수 있다. 그 때문에, 제 1 및 제 2 도체층의 거리를 측정하기 위한 기구를 별도 설치할 경우에 비해서 장치 구성이 간이하고 제조 코스트적으로도 유리한 것이 된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 1 및 제 2 도체층에 있어서의 대면 도체막과 비대면 도체막 사이에 전위차를 부여하여 각각의 대면 도체막의 표면에 전하를 대전시킴으로써 정전기력을 작용시키는 것 같이 구성하면 제 1 및 제 2 도체층의 각각에 있어서의 대면 도체막과 비대면 도체막 사이에 작용하는 전위차에 의해 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이에 작용하는 정전기력이 조정되기 때문에 상술한 바와 같이 제 1 도체층과 제 2 도체층 사이의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 및 제 2 도체층을 이용하여 이것들의 도체층 사이의 거리를 정전 용량으로서 측정하는 구성에서는 제 1 및 제 2 도체층에 의해 정전 용량의 측정(제 1 및 제 2 도체층의 거리)과 전위차의 조정(제 1 및 제 2 도체층에 작용하는 정전기력)의 쌍방을 행할 수 있다. 그 때문에, 제 1 및 제 2 도체층의 거리를 측정하기 위한 기구를 별도 설치할 경우에 비해서 장치 구성이 간이하고 제조 코스트적으로도 유리한 것이 된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 2 도체층이 변위체와 일체적으로 제 1 도체층에 대한 거리를 변화가능한 구성으로 하면 가동체의 전체를 고정체에 대한 거리를 변화시키는 구성에 비해서 가동체(제 2 도체층)와 고정체(제 1 도체층) 사이의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 가동체 본체와 변위체 사이에 변위체에 의해 바이어싱된 실 부재를 더 구비한 구성으로 하면 실 부재에 의해 가동체 본체와 변위체 사이로부터 유체층을 형성하기 위한 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다. 특히, 가동체 본체에 대하여 변위체를 위치 변위시키는 구성을 채용할 경우에는 실 부재에 의해 가압 유체의 누설을 억제하는 것의 이점은 크다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 탄성체를 통해서 가동체에 제 2 도체층을 고정한 구성으로 하면 제 2 도체층과 가동체 사이에 탄성체가 개재되어 있기 때문에 탄성체가 신축됨으로써 제 2 도체층이 가동체에 대하여 상대 이동되는 것이 허용됨과 아울러, 제 2 도체층과 가동체 사이에 간극이 생기는 것이 억제된다. 그 때문에, 탄성체를 제공함으로써 제 2 도체층의 위치 변위를 허용하면서, 제 2 도체층과 가동체 사이로부터 유체층을 형성하기 위한 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 2 도체층을 고정부 및 비고정부를 갖는 것으로 하면 고정부에 있어서 제 2 도체층과 고정부 사이에 간극이 생기는 것이 억제됨과 아울러, 비고정부에 있어서 제 2 도체층과 고정체(제 1 도체층) 사이의 간극을 조정할 수 있다. 그 결과, 변위체를 생략할 수 있음과 아울러, 변위체와 가동체 본체 사이에 실 재(材)를 제공할 필요도 없어진다. 그 때문에, 제 2 도체층을 고정부 및 비고정부를 갖는 구성으로 하면, 간이하고 또한 제조 코스트적으로 유리하게 가동체와 고정체의 간극을 조정하면서, 그 간극으로부터 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 2 도체층을 박판으로서 구성하면 프레스 가공 등의 간이한 수단에 의해 제 2 도체층을 형성할 수 있기 때문에 제조 코스트적으로 더욱 유리한 것이 된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 2 도체층을 주위가 홀더에 의해 둘러싸여진 독립 부재로 하면 홀더의 재질이나 치수를 적당히 선택함으로써 독립 부재로서의 강성 및 내구성을 확보하는 것이 용이해진다. 이에 따라, 제조시에 있어서의 독립 부재(제 2 도체층)의 핸들링성이 향상되고, 또한 사용시에 있어서의 내구성을 확보할 수 있다. 한편, 제 2 도체층을 독립 부재로서 구성하면 제 2 도체층을 가동체에 고정하는 공정이 필요없기 때문에 제조시의 작업성이 개선된다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 가동체에 있어서의 홀더가 접촉하는 부분에 탄성체가 고정된 구성으로 하면 홀더와 가동체 사이에 탄성체가 개재되어 있기 때문에 탄성체가 신축됨으로써 제 2 도체층이 가동체에 대하여 상대 이동되는 것이 허용됨과 아울러, 제 2 도체층과 가동체 사이에 간극이 생기는 것이 억제된다. 그 때문에, 탄성체를 제공함으로써 제 2 도체층의 위치 변위를 허용하면서, 제 2 도체층과 가동체 사이로부터 유체층을 형성하기 위한 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 1 및 제 2 도체층의 표면을 최대 높이(Rz)가 1㎛이하의 활면으로 형성되면 그것들의 도체층이 조면으로서 형성되었을 경우에 비해서 제 1 및 제 2 도체층이 접촉할 가능성, 즉 고정체에 대하여 가동체가 접촉할 가능성을 저감할 수 있고, 고정체 및 가동체 표면의 빈 구멍을 삭감할 수 있고, 제 1 도체층 및 제 2 도체층간의 정전 용량을 정확하게 측정할 수 있음과 아울러, 가압 유체의 누설을 보다 확실히 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 갈링 등의 발생을 방지하기 위해 필요한 고정체와 가동체 사이의 거리를 작게 설정할 수 있게 되고, 고정체와 가동체 사이에 형성해야 할 유체층의 두께를 보다 더 작게 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 정압 슬라이더에 있어서, 제 1 및 제 2 도체층을 도전성 재료에 의해 후막으로 형성하면 제 1 및 제 2 도체층의 표면을 연마 등 하지 않고, 용이하게 활면으로 할 수 있다.
본 발명의 반송 장치 및 처리 장치에서는, 본 발명의 제 1 측면에 관한 정압 슬라이더를 구비하고 있기 때문에 고정체와 가동체 사이에 공급해야 할 가압 유체의 양을 적게 할 수 있고, 고정체와 가동체의 거리를 상시 약간의 일정량으로 유지할 수 있는 것으로부터 고정체와 가동체의 간극에서 용기의 내부로의 가압 유체의 누설을 억제할 수 있게 된다. 이에 따라, 용기에 있어서의 진공도의 악화를 억제할 수 있기 때문에 진공 챔버의 진공도를 유지하기 위한 진공 펌프의 배기 속도, 소비 전력을 작게 할 수 있으므로 이 점에 있어서도 러닝 코스트를 저감할 수 있게 된다.
정압 슬라이더의 제 1 및 제 2 도체층을 비자성 재료에 의해 형성하면 처리 장치를 예를 들면 주사형 전자 현미경(SEM), 전자선(EB) 묘화 장치, 포커스 이온 빔(FIB) 묘화 장치 등의 하전 입자를 이용하는 것으로서 구성했을 경우이어도 제 1 및 제 2 도체층이 그것들의 장치의 동작에 악영향을 줄 일도 없다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 진공 에어 슬라이더를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 진공 에어 슬라이더에 있어서의 가동체의 일부를 분해해서 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3의 VI-VI선에 따른 단면도이다.
도7은 도 1의 VII-VII선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 6의 요부를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 9는 가동체에 있어서의 판재의 단부를 분해해서 나타낸 요부 사시도이다.
도 10은 도 1에 나타낸 진공 에어 슬라이더에 있어서의 검지 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 진공 에어 슬라이더를 설명하기 위한 요부를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12에 나타낸 진공 에어 슬라이더에 있어서의 제 2 도체층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 진공 에어 슬라이더를 설명하기 위한 요부를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 진공 에어 슬라이더를 설명하기 위한 요부를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 16은 도 15에 나타낸 진공 에어 슬라이더에 있어서의 제 2 도체층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 17은 종래의 정압 슬라이더의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 18은 종래의 정압 슬라이더의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
*도 19A는 종래의 정압 슬라이더의 또 다른 예를 나타내는 단면도, 도 19B는 그 저면도, 도 19C는 도 19B의 XIXC-XIXC선에 따른 단면도이다.
이하, 본 발명에 대해서 제 1 내지 제 4 실시형태로서 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 1O을 참조하면서 설명한다.
도 1에 나타낸 진공 에어 슬라이더(1)는 본 발명에 의한 정압 슬라이더의 일예에 상당하는 것이며, 진공 챔버 내에 있어서 워크를 반송하기 위해 사용되는 것이다. 이 진공 에어 슬라이더(1)는 고정체(2) 및 가동체(3)를 구비하고 있고, 가압 유체에 의해 형성되는 유체층을 개재시킨 상태로 고정체(2)에 대하여 가동체(3)를 D1,D2 방향으로 상대 이동가능하도록 구성되어 있다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 고정체(2)는 가동체(3)의 운동을 안내하기 위한 것이고, 4개의 운동 안내면(21,22,23,24)을 갖는 각주상으로 형성되어 있다. 이 고정체(2)는 예를 들면 알루미나 또는 탄화 규소를 주성분으로 하는 세라믹스에 의해 형성되어 있다.
각 운동 안내면(21~24)은 가동체(3)의 이동 경로를 규정하기 위한 것이다. 이것들의 운동 안내면(21~24)은 도 1의 D1,D2 방향으로 연장되어 있고 예를 들면 활면으로 마무리되어 있다. 각 운동 안내면(21~24)에는 제 1 도체층(25,26,27,28)이 형성되어 있다. 상세에 대해서는 후술하지만, 각 제 1 도체층(25~28)은 가동체(3)의 단부[후술하는 변위체(31~35)]와 고정체(2) 사이의 거리의 크기를 측정하기 위해 이용되는 것이며, 운동 안내면(21~24)의 대략 전역을 커버하도록 고정체(2) 축방향으로 연장되는 띠형상으로 형성되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 가동체(3)는 고정체(2)를 외투(外套)한 상태로 고정체(2)의 운동 안내면(21~24)을 따라 D1,D2 방향으로 이동시킬 수 있는 것이며, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체부(30) 및 변위체(31,32,33,34)를 구비하고 있다.
본체부(30)는 4매의 판재(35,36,37,38)를 포함하고 있고, 그것들의 판재(35~38)를 서로 연결함으로써 고정체(2)를 외투하도록 구형 단면의 관통 구멍(30A)을 갖는 통 형상으로 형성되어 있다.
판재(35~38)는 평면시에 있어서 장단 형상을 갖고 있고, 사이즈가 큰 수평 판재(35,36)와, 사이즈가 작은 수직 판재(37,38)를 포함하고 있다. 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 판재(35~38)는 에어 패드부(40A,40B,40C,40D), 환상 배기 홈(50A,50B,50C,50D,51A,51B,51C,51D) 및 직선 형상 배기 홈(52A,52B,52C,52D)을 갖고 있고, 고정체(2)와 같이 예를 들면 알루미나 또는 탄화 규소를 주성분으로 하는 세라믹스에 의해 형성되어 있다. 또한, 각 판재(35~38)를 접합하는 접합면에는 진공 그리스가 도포되어 있는 것이 바람직하고, 이 경우에는 접합면으로부터 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
에어 패드부(40A~40D)는 공급 유체의 유량을 제한하기 위한 조리개로서 기능하는 것이며 예를 들면 오리피스 조리개, 표면 조리개, 또는 다공질 조리개로서 구성되어 있다. 도 2에 자세히 나타낸 바와 같이, 에어 패드부(40A~40D)는 공급 유로(41A,41B,41C,41D)를 갖고 있고, 이것들의 공급 유로(41A~41D)는 수직 판재(37)에 있어서 급기관(42)이 접속된 주회 공급 유로(43)에 연통되어 있다. 그 때문에, 각 에어 패드(40A~40D)로부터는 급기관(42), 주회 공급 유로(43) 및 공급 유로(41A~41D)를 유통해 온 가압 유체를 분출시킬 수 있다.
환상 배기 홈(50A~50D,51A~51D)은 에어 패드부(40A~40D)를 통해서 공급된 가압 유체를 회수하기 위해 이용되는 것이며, 도 2 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 에어 패드부(40A~40D)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 이것들의 환상 배기 홈(50A~50D,51A~51D)은 도면 상에는 나타나 있지 않지만, 배기관을 통해서 진공 챔버(도시 생략)의 외부에 연통되어 있고, 가압 유체를 진공 챔버의 외부로 배기할 수 있게 구성되어 있다.
도 4 내지 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 직선상 배기 홈(52A~52D)은 각 판재(35~38)를 연결한 상태에 있어서 서로 연통되고, 본체부(30)의 전체로서는 환상의 배기 홈을 구성하는 것이다. 이것들의 직선상 배기 홈(52A~52D)은, 도 4 및 도 6에 자세히 나타낸 바와 같이, 판재(35~38)에 있어서의 길이 방향(D1,D2)의 단부에 있어서 폭방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 수직 판재(37,38)에 있어서는 직선상 배기 홈(52B,52D)이 측면 가장자리까지 이르도록 형성되어 있고, 폭방향에 있어서 개방되어 있다. 이것에 대하여, 수평 판재(35,36)에 있어서는 직선상 배기 홈(52A,52C)이 측면 가장자리부를 제외한 부분에 형성되어 있고, 단부가 폐쇄된 것으로 되어 있다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 수평 판재(35)의 직선상 배기 홈(52A)은 각각 배기 유로(53,54)에 연통되어 있다. 이것들의 배기 유로(53,54)는 공통 유로(55) 및 배기관(56)을 통해서 진공 챔버 외에 배치된 진공 펌프(도시 생략)에 접속되어 있다. 즉, 각 직선상 배기 홈(52A~52D)으로부터는 진공 펌프를 구동시킴으로써 배기 유로(53,54), 공통 유로(55) 및 배기관(56)을 통해서 가압 유체를 진공 챔버의 외부로 배기할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 변위체(31~34)는 가동체(3)의 단부와 고정체(2) 사이의 간극을 작게 유지하면서도, 가동체(3)가 고정체(2)와 접촉하는 것을 회피하기 위한 것이고, 구형 단면을 갖는 봉형상으로 형성되어 있다. 이것들의 변위체(31~34)는 판재(35~38)에 있어서의 D1,D2의 단부에 있어서 볼트(60)를 통해서 지지되어 있음과 아울러, 액추에이터(61)에 의해 판재(35~38)의 두께 방향으로 변위가능하도록 구성되어 있다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 변위체(31~34)는 판재(35~38)의 단부에 있어서 직선상 배기 홈(52A~52D)에 인접해서 제공된 오목부(39)에 수용된 상태로 볼트(60)에 의해 판재(35~38)에 대하여 일체화되어 있다. 이 상태에서는 변위체(31~34)는 직선상 배기 홈(52A~52D)에 인접한 위치에 있어서 가동체(3)의 본체부(30)로부터 약간(1~10㎛정도) 돌출한 상태로 단면(31A,32A,33A,34A)이 고정체(2)의 운동 안내면(21~24)[도체층(25~28)의 표면]에 대하여 거의 평행한 상태로 대면되어 있다. 즉, 변위체(31~34)를 가동체(3)의 본체부(30)로부터 돌출시킴으로써 가동체(3)의 외부로 가압 유체가 누설되는 것을 억제하고, 직선상 배기 홈(52A~52D)에 대하여 적절히 가압 유체를 안내할 수 있다. 또한, 직선상 배기 홈(52A~52D)이 가동체(3)의 본체부(30)의 단면에서 중앙 부근에 제공되어 있을 경우에는 변위체(31~34)도 직선상 배기 홈(52A~52D)의 근방에 제공되면 좋고, 더욱이 직선상 배기 홈(52A~52D)에 인접하는 단면측에 제공되는 것이 바람직하다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 볼트(60)는 헤드부(60A)와 판재(35~38)의 표면 사이에 코일 스프링(62)을 개재시킨 상태로 나사부(60B)가 판재(35~38)의 관통 구멍(35A, 36A,37A,38A)에 삽입통과되어 있다. 코일 스프링(62)은 자연 상태보다도 압축되어 있고, 관통 구멍(35A~38A)은 볼트(60)의 나사부(60B)보다도 큰 직경으로 되어 있다. 그 때문에, 변위체(31~34)는 코일 스프링(62)의 탄발력에 의해 헤드부(60A)를 향한 방향으로 바이어싱됨과 아울러, 판재(35~38)에 대하여 판재(35~38)의 두께 방향으로 상대 이동가능하게 되어 있다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 변위체(31~34)와 본체부(30) 사이에는 실 부재로서의 패킹(63)이 배치되어 있다. 이 패킹(63)은, 도 9로부터 알 수 있는 같이, 구형 테두리 형상의 형태를 가짐과 아울러, 도 7 및 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 단면 원형상으로 형성되어 있다. 이 패킹(63)은 고무 등에 의해 탄성을 갖는 것으로 되어 있고, 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 판재(35~38)의 오목부(39)에 제공된 환상홈(39A)에 배치되어 있다. 이 환상홈(39A)은 변위체(31~34)의 단면(31A,32A,33A,34A)에 대면됨과 아울러, 변위체(31~34)의 단면(31a~34a)의 가장자리를 따라 연장되어 있다. 이 환상홈(39A)에 패킹(63)을 수용시킨 상태에서는 패킹(63)은 판재(35~38)[환상홈(39A)]와 변위체(31~34)의 단면(31a~34a)의 쌍방에 접촉된 상태로 그것들의 사이에 개재됨과 아울러, 판재(35~38)의 관통 구멍(35A~38A)의 단부를 둘러싸고 있다. 그 때문에, 도 8A 및 도 8B에 나타낸 바와 같이, 변위체(31~34)를 변위시켰을 경우에는 패킹(63)은 자신이 갖는 탄성에 의해 변위체(31~34)의 변위에 추종해서 신축됨으로써 판재(35~38)와 변위체(31~34) 사이에 생기는 간극을 밀봉할 수 있다. 그 결과, 판재(35~38)와 변위체(31~34)의 단면(31a~34a)의 간극으로부터 가압 유체가 진공 에어 슬라이더(1)의 외부로 유체가 누설되는 것을 방지하고, 또한 판재(35~38)의 관통 구멍(35A~38A)으로부터 가압 유체가 진공 에어 슬라이더(1)의 외부로 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
물론, 실 부재로서는 구형 테두리 형상의 패킹(63)에 한하지 않고, 다른 형태의 탄성체를 사용할 수도 있다.
도 3, 도 4, 도 7, 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 변위체(31~34)의 단면(31b,32b,33b,34b)에는 고정체(2)의 제 1 도체층(25~28)에 대면시켜진 제 2 도체층(31A,32A,33A,34A)이 제공되어 있다. 이것들의 제 2 도체층(31A~34A)은 고정체(2)의 제 1 도체층(25~28)과 함께, 가동체(3)의 단부와 고정체(2) 사이의 거리를 파악하기 위해 이용되는 것이다. 즉, 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)은 후술하는 검지 회로(70)의 가변 용량 콘덴서(72E)(도 10 참조)를 구성하고 있고, 그것들의 도체층(25~28, 31A~34A) 사이에는 후술하는 직류 전원(VDC)(도 10 참조)에 의해 정전기력이 작용하게 된다. 제 2 도체층(31A~34A)은 평면에서 보았을 때 장단 형상으로 형성되어 있고, 길이 치수가 고정체(2)의 제 1 도체층(25~28)의 폭치수와 같은 정도로 되고, 폭치수가 변위체(31~34)의 폭치수와 같은 정도로 되어 있다. 제 2 도체층(31A~34A)은 제 1 도체층(25~28)과의 사이에 작용하는 정전기력에 의해 고정체(2)와 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)] 사이에 형성된 간극의 크기를 가변하도록 제 1 도체층(25~28)에 대한 거리가 변화되고, 그 간극의 크기를 균일하게 하는 것이 가능하다.
고정체(2)의 제 1 도체층(25~28) 및 변위체(31~34)의 제 2 도체층(31A~34A)은 활면으로 형성되는 것이 바람직하고, 그 표면 거칠기는 예를 들면 최대 높이(Rz)(JIS B0601-2001에 준거)가 1㎛이하가 되도록 형성된다. 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)을 활면으로서 형성함으로써 그것들의 도체층(25~28,31A~34A)이 조면으로서 형성되었을 경우에 비해서 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)이 서로 접촉할 가능성, 즉 고정체(2)에 대하여 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)]가 접촉할 가능성을 저감할 수 있다. 또한, 고정체(2)와 변위체(31~34)가 접촉했다고 해도 그 사실을 즉석에서 파악할 수 있고, 더욱이 고정체(2)와 변위체(31~34) 사이에 형성된 간극이 균일해지기 때문에 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 갈링 등의 발생을 방지하기 위해 필요한 고정체(2)와 가동체(3) 사이의 거리를 작게 설정할 수 있게 되고, 고정체(2)와 가동체(3) 사이에 형성되는 유체층의 두께를 보다 더 작게 하는 것이 가능해진다.
제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)은 연마 등에 의해 활면으로 형성되어도 좋지만, 단결정에 의해 형성됨으로써 활면으로서도 좋다. 또한, 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)은 금속에 의해 후막으로 형성됨으로써 고정체(2)의 운동 안내면(21~24) 및 변위체(31~34)의 단면(31b~34b)에 있어서의 표면 요철이나 빈 구멍을 흡수하고, 평활성을 확보하도록 해도 좋다. 예를 들면, 고정체(2) 및 변위체(31~34)가 세라믹스로 이루어질 경우에는 연마 가공후의 표면 거칠기, 산술 평균 높이(Ra)(JIS B0601-2001에 준거)가 수㎛~수십㎛가 되기 때문에 표면의 요철이나 빈 구멍을 효과적으로 흡수하기 위해서는 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)의 두께는 예를 들면 O.1mm 이상으로 설정된다.
제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)은 이것들이 접촉했을 때에 갈링 등이 발생하기 어려워지도록 경질막으로서 형성되어도 좋다. 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)의 접촉시에 있어서의 갈링 등의 불량을 저감함으로써 고정체(2)와 가동체(3) 사이에 형성되는 유체층의 두께를 보다 더 작게 하는 것이 가능해진다.
제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)의 경도는 예를 들면 비커스 경도(Hv)를 기준으로서 1200 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 경도를 갖는 경질막[도체층(25~28,31A~34A)]은 예를 들면 TiN, TiC, 서멧(cermet), AlTiC, WC에 의해 형성될 수 있다. 또한, 비커스 경도(Hv)는 JIS R1610에 준거해서 측정된다.
또한, 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)은 비자성체로서 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)을 비자성체로서 형성하면 진공 에어 슬라이더(1)를 예를 들면 주사형 전자 현미경(SEM), 전자선(EB) 묘화 장치, 포커스 이온 빔(FIB) 묘화 장치 등의 하전 입자를 채용하는 장치에 적용할 경우에 제 1 도체층(25~28) 및 제 2 도체층(31A~34A)이 그것들의 장치의 하전 입자 제어에 악영향을 줄 일도 없다. 그 때문에, 본 발명에 관한 진공 에어 슬라이더(1)는 하전 입자를 채용하는 장치에 대하여 문제없이 적용될 수 있다.
진공 에어 슬라이더(1)는 고정체(2) 및 가동체(3) 이외에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 직류 전원(VDC), 검지 회로(70), 및 제어부(71)를 더 구비하고 있다.
직류 전원(VDC)은 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이에 전위차를 부여하여 정전기력을 작용시키기 위한 것이다.
검지 회로(70)는 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A)(도 7 참조) 사이의 정전 용량을 측정하기 위한 것이고, 교류 브리지(72), 2개의 정류기(73,74), 및 차분 앰프(75)를 포함하고 있다.
교류 브리지(72)는 교류 발진기(72A), 정전 용량이 기지의 3개의 콘덴서(72B,72C,72D), 및 가변 용량 콘덴서(72E)를 포함하는 것이며, 교류 발신기(72A)에 의해 교류 전압을 인가함으로써 가변 용량 콘덴서(72E)의 용량에 따른 전위차를 출력하는 것이다. 여기서, 가변 용량 콘덴서(72E)는 고정체(2)의 제 1 도체층(25)(26~28)과 가동체(3)의 제 2 도체층(31A)(32A~34A)에 의해 구성되어 있다. 즉, 교류 브리지(72)는 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이의 정전 용량에 따른 전위차를 출력하도록 구성되어 있다. 또한, 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이의 정전 용량은 이것들의 도체층(25)(26~28),(31A)(32A~34A)의 사이의 거리에 의해 변동하는 것이기 때문에 교류 브리지(72)로부터의 출력에 의해 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이의 거리, 나아가서는 변위체(31~34)의 단면(31b~34b)과 고정체(2)의 운동 안내면(21~24) 사이의 거리를 파악할 수 있다(도 8 참조).
정류기(73,74)는 교류 브리지(72)로부터 출력된 교류 전압을 직류 전압으로 하기 위한 것임과 아울러, 노이즈 성분의 영향을 억제하기 위한 것이다. 정류기(73,74)로서는 반파 정류기 및 전파 정류기 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
차분 앰프(75)는 정류기(73,74)에 의해 직류 전압으로 한 교류 브리지(72)로부터의 출력을 증폭해서 검지 회로(70)로부터 출력시키기 위한 것이다.
제어부(71)는 검지 회로(70)[차분 앰프(75)]로부터의 출력에 의거해서 직류 전원(VDC)를 DC제어하기 위한 것이다. 이 제어부(71)는 예를 들면 PID 제어에 의해 직류 전원(VDC)을 제어하도록 구성된 것이며, 연산부(76), 증폭 앰프(77), 및 전원 제어부(78)를 구비하고 있다. 연산부(76)는 차분 앰프(75)의 출력과 미리 정해진 목표값의 차분으로부터 직류 전원(VDC)에 대한 제어량을 연산하기 위한 것이다. 여기서, 목표값은 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이의 목표 거리(적정 거리)에 대응한 값으로서 설정된다. 증폭 앰프(77)는 연산부(76)에 있어서 연산된 제어량을 증폭하고, 그것을 전원 제어부(78)에 입력시키기 위한 것이다. 전원 제어부(78)는 입력된 제어량에 따라 직류 전원(VDC)에 의해 인가되는 전압값을 조정하기 위한 것이다. 즉, 전원 제어부(78)에 의해 직류 전원(VDC)에서의 인가 전압을 조정함으로써 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(31A)(32A~34A) 사이의 거리가 조정된다.
상술한 연산부(76) 및 전원 제어부(78)는 예를 들면 CPU, RAM, 및 ROM을 조합시키고, ROM에 격납된 프로그램을 RAM을 사용하면서 CPU에 실행시킴으로써 구축할 수 있다. 또한, 연산부(76) 및 전원 제어부(78)는 1개의 변위체(31~34)에 대하여 개별로 제공되어도 좋고, 모든 변위체(31~34)에 대해서 1개의 연산부(76) 및 전원 제어부(78)에 의해 대응하도록 해도 좋고, 1개의 변위체(31~34)에 대해서 연산부(76)을 개별로 제공하는 한편, 모든 변위체(31~34)에 대해서 1개의 전원 제어부(78)에 대응하도록 해도 좋다. 더욱이, 연산부(76) 및 전원 제어부(78)는 진공 에어 슬라이더(1)에 제공되지 않고, 진공 에어 슬라이더(1)와는 달리 제공되어도 좋다. 예를 들면, 진공 에어 슬라이더(1)를 조립해서 사용하는 장치에 있어서 그 장치의 연산부 및 제어부에 의해 진공 에어 슬라이더(1)의 변위체(31~34)에 있어서의 위치를 제어하도록 해도 좋다.
다음에, 진공 에어 슬라이더(1)를 구비한 처리 장치(8)에 대해서 도 11을 참조하면서 설명한다.
도 11에 나타낸 처리 장치(8)는 진공 용기(80)의 내부에 반송 장치(81)를 수용한 것이다.
진공 용기(80)는 각통 또는 원통에 의해 구성된 측벽(82), 덮개(83), 및 테이블(84)을 포함하고 있다. 측벽(82)의 단면(82C,82D)과, 덮개(83) 및 테이블(84) 사이는 실 재(85A)에 의해 밀봉되어 있다. 측벽(82)에는 배기구(82E)가 형성되어 있다. 이 배기구(84E)는 측벽(82)에 접속된 배기관(85)의 내부에 연통되어 있다. 배기관(85)은 도 외의 진공 펌프에 접속되어 있고, 배기관(85) 및 배기구(82E)를 통해서 진공 용기(80)의 내부를 배기하여 고진공을 얻을 수 있다.
*덮개(83)는 측벽(82)의 상부 개구(82A)를 폐쇄하는 역할을 다하는 것임과 아울러, 처리 요소(86)를 지지하기 위한 것이다. 처리 요소(86)는 후술하는 지지대(88)에 적재시킨 워크(W)를 검사 또는 가공하기 위한 것이다. 처리 요소(86)로서는 예를 들면 주사형 전자 현미경, 전자선 묘화 장치, 포커스 이온 빔 묘화 장치,또는 X선 노광 장치를 들 수 있다.
테이블(84)은 측벽(82)의 하부 개구(82B)를 폐쇄하는 역할을 다하는 것임과 아울러, 반송 장치(81)의 진공 에어 슬라이더(1)를 지지하기 위한 것이다.
반송 장치(81)는 처리 요소(86)에 있어서 검사ㆍ가공해야 할 워크(W)를 D1,D2 방향으로 반송시키기 위한 것이다. 워크(W)로서는 예를 들면 반도체 웨이퍼나 마스크 등을 들 수 있다. 반송 장치(81)는 상술한 진공 에어 슬라이더(1), 및 지지 기구(87)를 구비한 것이다. 지지 기구(87)는 한 쌍의 베이스(87A), 한 쌍의 연결부(87B) 및 한 쌍의 지지 다리(87C)를 갖고 있다. 한 쌍의 베이스(87A)는 D1,D2 방향으로 일정 거리 이간된 상태로 석정반(89)에 대하여 지지되어 있다. 이것들의 베이스(87A)는 더욱이 테이블(84)의 관통 구멍(84A)에 삽입 통과되어 있다. 베이스(87A)의 주위면(87Aa)과 관통 구멍(84A) 사이는 밀봉 부재(85B)에 의해 밀봉되어 있다. 연결부(87B)는 진공 에어 슬라이더(1)의 고정체(2)의 단부와 지지 다리(87C) 사이를 연결하는 것이다. 지지 다리(87C)는 테이블(84) 및 석정반(89)의 상방 위치에 있어서 진공 에어 슬라이더(1)를 지지하기 위한 것이다.
다음에, 처리 장치(8)의 동작에 대해서 설명한다.
처리 장치(8)에서는 배기구(82E) 및 배기관(85)을 통해서 용기(80)의 내부의 기체를 배출함으로써 용기(80)의 내부가 진공으로 된다. 한편, 진공 에어 슬라이더(1)의 지지대(88)에는 검체 또는 가공 대상이 되는 워크(W)가 적재된다.
진공 에어 슬라이더(1)는 예를 들면 도 외의 액추에이터에 의해 고정체(2)를 따라 가동체(3)가 상대 이동하게 된다. 이에 따라, 워크(W)의 목적 부위가 처리 요소(86)에 대면시켜진다. 이 때, 가동체(3)는 고정체(2)와의 사이에 유체층을 개재시킨 상태로 이동될 수 있다.
유체층은 도 외의 펌프를 이용하여 가압 유체를 급기관(42), 주회 공급 유로(43) 및 공급 유로(41A~41D)에 유통시켜 각 에어 패드(40A~40D)로부터 분출시킴으로써 형성된다. 한편, 가압 유체는 각 판재(35~38)의 환상 배기 홈(50A~50D,51A~51D), 도 외의 배기관을 통해서 용기(80)의 외부로 배기된다. 환상 배기 홈(50A~50D,51A~51D)에 있어서 배기할 수 없는 가압 유체에 대해서는 각 판재(35~38)의 직선상 배기 홈(52A~52D)에 의해 형성되는 환상의 배기 홈을 이용해서 배기된다. 이 환상의 배기 홈(52A~52D)의 가압 유체는 배기 유로(53,54), 공통 유로(55) 및 배기관(56)을 통해서 용기(80) 외에 배치된 진공 펌프(도시 생략)에 의해 흡인ㆍ배기된다.
한편, 검지 회로(70)에 있어서는 고정체(2)와 가동체(3)의 단부 사이의 거리가 고정체(2)의 제 1 도체층(25~28)과 가동체(3)에 있어서의 변위체(31~34)의 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 정전 용량으로서 직접적으로 측정된다. 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 정전 용량은 이 양에 대응하는 전위차로서 교류 브리지(72)로부터 출력된 후에 정류기(73,74)에 있어서 직류 성분으로 되고, 그것이 차분 앰프(75)에 증폭되고 나서 검지 회로(70)로부터 출력된다.
*검지 회로(70)[차분 앰프(75)]로부터의 출력은 제어부(71)에 입력된다. 제어부(71)에서는 차분 앰프(75)로부터의 출력과 목표값을 비교하고, 직류 전원(VDC)에 대한 제어량을 연산한다. 즉, 제어부(71)에서는 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 적정 거리로부터의 벗어남 양을 연산부(76)에 있어서 차분 앰프(75)로부터의 출력과 목표값에 의거해서 파악함과 아울러, 이전의 벗어남 양에 대응하는 제어량을 연산한다. 연산부(76)에서의 연산 결과는 증폭 앰프(77)에 있어서 증폭된 후, 전원 제어부(78)에 입력된다. 전원 제어부(78)에서는 먼저 연산된 제어량에 의거해서 직류 전원(VDC)을 제어한다. 즉, 전원 제어부(78)는 직류 전원(VDC)을 제어해서 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 전위차를 조정함으로써 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이에 작용하는 정전기력(거리)을 조정한다.
예를 들면, 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 거리가 적정거리보다도 작을 경우, 즉 변위체(31~34)[가동체(3)의 단부]가 고정체(2)에 지나치게 근접하고 있을 경우에는 직류 전원(VDC)에 의해 인가되는 전압(정전기력)을 크게 해서 고정체(2)로부터 떨어지는 방향으로 변위체(31~34)를 이동시킨다. 그것과는 반대로, 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 거리가 적정거리보다도 클 경우, 즉 변위체(31~34)[가동체(3)의 단부]가 고정체(2)로부터 지나치게 떨어져 있을 경우에는 직류 전원(VDC)에 의해 인가되는 전압을 작게 해서 고정체(2)에 근접하는 방향으로 변위체(31~34)를 이동시킨다.
이러한 검지 회로(70)에서의 정전 용량(거리)의 검지, 제어부(71)에서의 제어량의 연산, 및 전원 제어부(78)에서의 정전기력(거리)의 조정은 적어도 고정체(2)에 대하여 가동체(3)을 상대 이동시키고 있는 동안에 있어서는 연속적으로 행하여진다.
처리 장치(8)에 있어서는 워크(W)에 있어서의 처리 요소(86)에 대면시켜진 부분이 검사 또는 가공된다.
처리 장치(8)에서는 진공 에어 슬라이더(1)에 있어서 고정체(2)와 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)] 사이의 거리를 이것들이 대면하는 부분에 있어서 정전 용량으로서 직접 측정할 수 있게 구성되어 있기 때문에 고정체(2)와 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)] 사이의 거리를 정확하게 파악할 수 있다. 예를 들면, 고정체(2)와 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)] 사이의 거리를 그것들이 대면하는 부분 이외의 거리로서 측정한 후에 이 측정 결과에 의거해서 간접적으로 파악하는 방법에 비하면 측정 정밀도는 현저하게 개선된다.
또한, 정확하게 측정된 거리에 의거해서 가동체(3)의 단부[변위체(31~34)]를 변위시키도록 하면 고정체(2)와 가동체(3) 사이의 거리를 미소량으로 유지할 수 있음과 아울러, 고정체(2)가 가동체(3)에 대하여 필요 이상으로 지나치게 근접해 버리는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 고정체(2)에 대하여 가동체(3)가 접촉하는 것을 방지할 수 있기 때문에 고정체(2)에 가동체(3)가 접촉하는 것에 기인하는 갈링 등의 발생을 방지할 수 있다. 특히, 변위체(31~34)를 고정체(2)로부터 떨어지는 방향으로 바이어싱된 상태로 지지해 둠으로써 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이에 작용하는 정전기력을 변동시켰을 때에 응답성좋게 변위체(31~34)를 고정체(2)로부터 대피시킬 수 있다. 그 때문에, 갈링 등의 발생을 방지하기 위해 필요한 고정체(2)와 가동체(3) 사이의 거리를 작게 설정할 수 있게 되고, 고정체(2)와 가동체(3) 사이에 형성해야 할 유체층의 두께를 작게 할 수 있다. 그 결과, 진공 에어 슬라이더(1)에서는 고정체(2)에 대한 가동체(3)의 자세 정밀도를 향상시킬 수 있고, 고정체(2)와 가동체(3) 사이에 공급해야 할 가압 유체의 양을 적게 할 수 있게 된다. 그래서, 공급해야 할 가압 유체의 양을 적게 할 수 있으면 진공 에어 슬라이더(1)의 외부[용기(80)의 내부]로의 가압 유체의 누설을 억제할 수 있다. 이에 따라, 진공 에어 슬라이더(1)로부터 가압 유체를 배기하기 위한 진공 펌프는 배기 속도를 보다 작게 할 수 있어 소비 전력도 억제할 수 있다. 그 결과, 가압 유체를 배기하기 위한 코스트를 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 정압 슬라이더로부터의 가압 유체의 누설을 억제함으로써 용기(80)에 있어서의 진공도의 악화를 억제할 수 있기 때문에 용기(80)의 진공도를 유지하기 위한 진공 펌프의 배기 속도, 소비 전력을 작게 할 수 있으므로 이 점에 있어서도 러닝 코스트를 저감할 수 있게 된다.
더욱이, 고정체(2)에 대하여 가동체(3)가 접촉했다고 해도 검지 회로(70)에 있어서 파악되는 정전 용량에 의거해서 가동체(3)가 고정체(2)에 접촉한 사실을 즉석에서 파악할 수 있다. 즉, 가동체(3)가 고정체(2)에 접촉했을 경우에는 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A)이 접촉하기 때문에 검지 회로(70)에 있어서 파악되는 정전기력은 현저하게 변화되므로 가동체(3)가 고정체(2)에 접촉한 사실을 즉석에서 파악할 수 있다. 또한, 가동체(3)가 고정체(2)에 접촉한 사실을 즉석에서 파악할 수 있게 되면 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이의 전위차를 조정하여 그것들의 도체층(25~28,31A~34A)에 작용하는 정전기력을 조정하고, 고정체(2)로부터 변위체(31~34)를 대피시킴으로써 접촉에 의해 생기는 불량을 최소한으로 고정시킬 수 있다.
한편, 고정체(2)와 가동체(3) 사이의 거리를 적정히 유지할 수 있으면 고정체(2)와 가동체(3) 사이에 필요 이상으로 큰 간극이 형성되는 것을 억제할 수 있기 때문에 진공 에어 슬라이더(1)의 외부[용기(80)의 내부]에 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다. 이것은 동시에 진공 에어 슬라이더(1)로부터 가압 유체를 배기하기 위한 코스트, 용기(80)의 진공도를 유지하기 위한 코스트를 저감할 수 있는 것을 의미하고 있다.
정압 슬라이더(1)에서는 더욱이 제 1 도체층(25~28)과 제 2 도체층(31A~34A) 사이에 주는 전위차(정전기력)에 의해 그것들의 도체층(25~28,31A~34A)의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 및 제 2 도체층(25~28,31A~34A)를 이용하여 정전 용량의 측정[제 1 및 제 2 도체층(25~28,31A~34A)의 거리]과 전위차의 조정[제 1 및 제 2 도체층(25~28,31A~34A)에 작용하는 정전기력]의 쌍방을 행하도록 하면 제 1 및 제 2 도체층(25~28,31A~34A)의 거리를 측정하기 위한 기구를 별도 제공할 경우에 비해서 장치 구성이 간이하고 제조 코스트적으로도 유리한 것이 된다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도 12 및 도 13을 참조하면서 설명한다. 이것들의 도면에 있어서는 먼저 설명한 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)(도 1 내지 도 10 참조)와 같은 부재 및 요소 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명은 생략한다.
도 12 및 도 13에 나타낸 정압 슬라이더(8A)는 그 기본 구성에 있어서 먼저 설명한 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)(도 1 내지 도 9 참조)와 같지만, 이 정압 슬라이더(1)와는 제 2 도체층(81A)의 구성이 다르게 되어 있다.
제 2 도체층(81A)은 가동체(3)에 있어서의 판재(35)(36~38)의 단부에 있어서 판재(35)(36~38)의 폭방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 이 제 2 도체층(81A)은 판 스프링 등의 박판으로서 형성된 것이며, 고정부(81Aa) 및 비고정부(81Ab)를 갖고 있다. 고정부(81Aa)는 제 2 도체층(81A)을 가동체(3)에 고정하기 위한 것이다. 비고정부(81Ab)는 자유단으로 된 것이며, 직선상의 부분을 갖고 있다. 즉, 비고정부(81Ab)는 직선상의 부분을 가짐으로써 제 1 및 제 2 도체층(25)(26~28),(81A) 사이에 작용하는 정전기력을 크게 확보하는 것이 용이해짐과 아울러, 제 2 도체층(81A)이 제 1 도체층(25)(26~28)에 접촉했을 때의 접촉 면적(접촉 저항)을 크게 확보할 수 있게 되어 있다.
정압 슬라이더(8A)에서는 제 2 도체층(81A)의 비고정부(81Ab)가 자유단으로 되어 있기 때문에 제 1 도체층(25)(26~28)과 제 2 도체층(81A) 사이에 작용하는 정전기력의 크기를 조정함으로써 제 1 도체층(25)(26~28)과 비고정부(81Ab) 사이의 거리를 조정할 수 있다.
정압 슬라이더(8A)에서는 제 2 도체층(81A)의 고정부(81Aa)에 있어서 제 2 도체층(81A)과 고정부(81Aa) 사이에 간극이 생기는 것이 억제됨과 아울러, 비고정부(81Ab)에 있어서 제 2 도체층(81A)과 고정체(2)[제 1 도체층(25)(26~28)] 사이의 간극을 조정할 수 있다. 그 결과, 변위체(31)(32~34)(도 7 및 도 8 참조)를 생략할 수 있음과 아울러, 변위체(31)(32~34)와 가동체 본체(30) 사이에 실 부재(63)(도 7 및 도 8 참조)를 제공할 필요도 없어진다. 그 때문에, 제 2 도체층(81A)을 고정부(81Aa) 및 비고정부(81Ab)를 갖는 구성으로 하면 간이하고 또한 제조 코스트적으로 유리하게 가동체(3)와 고정체(2)의 간극을 조정하면서, 그 간극으로부터 가압 유체가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 2 도체층(81A)을 판 스프링 등의 박판으로서 구성하면, 금속 등의 도체판에 프레스 가공을 시행하는 등 해서 간이하게 제 2 도체층(81A)을 형성할 수 있기 때문에 제조 코스트적으로 더욱 유리한 것이 된다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 도 14를 참조하면서 설명한다. 이것들의 도면에 있어서는 먼저 설명한 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)(도 1 내지 도 10 참조)와 같은 부재 및 요소 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명은 생략한다.
도 14에 나타낸 정압 슬라이더(8B)는 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)의 구성이 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)(도 1 내지 도 9 참조)와는 다르게 되어 있다.
제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)의 각각은 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이에 유전체층(80Bc,81Bc)을 개재시킨 구성을 갖고 있다. 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)에 있어서의 대향 도체막(80Ba,81Ba) 및 비대향 도체막(80Bb,81Bb)은 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)의 제 1 및 제 2 도체층(25~28,31A~34A)과 같은 재료에 의해 형성될 수 있고, 그 막 두께는 예를 들면 0.01~5㎛로 된다. 한편, 유전체층(80Bc,81Bc)은 티탄산 바륨 등의 공지의 유전 재료에 의해 형성될 수 있고, 그 막 두께는 예를 들면 1~500㎛로 된다.
정압 슬라이더(8B)에서는 각 도체층(80B,81B)에 있어서의 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이에 직류 전압을 인가함으로써 대향 도체층(80Ba,81Ba)의 표면에 전하를 대전시켜 제 1 도체층(80B)의 대향 도체막(80Ba)과 제 2 도체층(81B)의 대향 도체막(81Ba) 사이에 정전기력을 작용시키도록 구성되어 있다. 대향 도체막(80Ba)과 대향 도체막(81Ba) 사이에 정전기력을 작용시켜 그것들의 도체막(80Ba,81Ba)의 사이를 초기 설정 거리로 한 상태에서는 변위체(31~34)는 변위체(31~34)가 변위가능한 범위의 중심 또는 대략 중심에 위치되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 정압 슬라이더(8B)에서는 제 1 도체층(80B) 및 제 2 도체층(81B) 중 한쪽의 도체층(80B,81B)에 있어서의 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이의 전위차를 고정화하는 한편, 다른 쪽의 도체층(80B,81B)에 있어서의 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이의 전위차를 가변으로 하고, 제 1 도체층(80B) 및 제 2 도체층(81B)에서 1개의 가변 용량 콘덴서로서 취급함으로써 도 10에 나타낸 회로와 동종의 회로에 의해 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B) 사이에 작용하는 정전기력 나아가서는 그것들의 도체층(80B,81B) 사이의 거리를 조정하는 것이 가능해진다. 물론, 제 1 도체층(80B) 및 제 2 도체층(81B)의 쌍방에 있어서의 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이의 전위차를 가변으로 하고, 각각의 대향 도체막(80Ba,81Ba)과 비대향 도체막(80Bb,81Bb) 사이의 전위차를 조정해서 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B) 사이에 작용하는 정전기력 나아가서는 그것들의 도체층(80B,81B) 사이의 거리를 조정하도록 해도 좋다.
정압 슬라이더(8B)에서는 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B) 각각에 있어서의 대면 도체막(80Ba,81Ba)과 비대면 도체막(80Bb,81Bb) 사이에 작용하는 전위차에 의해 제 1 도체층(80B)과 제 2 도체층(81B) 사이에 작용하는 정전기력이 조정되기 때문에 제 1 도체층(80B)과 제 2 도체층(81B) 사이의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다. 특히, 변위체(31~34)가 변위가능한 범위의 중심 또는 대략 중심에 있어서 패킹(63)이 변위체(31~34)에 작용시키는 힘(탄성 복원력)과 코일 스프링(62)이 변위체(31~34)에 작용시키는 힘(탄성 복원력)이 균형이 잡히도록 하면 패킹(63)의 두께가 커지는 탄성 변형 및 패킹(63)의 두께가 작아지는 탄성 변형 모두 용이하게 행해진다. 그 때문에, 정압 슬라이더(8B)에서는 변위체(31~34)가 응답성좋게 변위되는 것이 가능해지기 때문에 제 1 도체층(80B)과 제 2 도체층(81B) 사이의 거리를 응답성좋게 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)을 이용하여 이것들의 도체층(80B,81B) 사이의 거리를 정전 용량으로서 측정하는 구성에서는 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)에 의해 정전 용량의 측정[제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)의 거리]과 전위차의 조정[제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)에 작용하는 정전기력]의 쌍방을 행할 수 있다. 그 때문에, 제 1 및 제 2 도체층(80B,81B)의 거리를 측정하기 위한 기구를 별도 제공할 경우에 비해서 장치 구성이 간이하고 제조 코스트적으로도 유리한 것이 된다.
다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해서 도 15 및 도 16을 참조하면서 설명한다. 이것들의 도면에 있어서는 먼저 설명한 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)(도 1 내지 도 9 참조)와 같은 부재 및 요소 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16에 나타낸 정압 슬라이더(8C)는 제 2 도체층(81C)의 구성이 먼저 설명한 제 3 실시형태에 의한 정압 슬라이더(8B)(도 13참조)와는 다르게 되어 있다.
제 1 및 제 2 도체층(80C,81C)은 대향 도체막(80Ca,81Ca)과 비대향 도체막(80Cb,81Cb) 사이에 유전체층(80Cc,81Cc)을 개재시킨 구성을 갖고 있다. 대향 도체막(80Ca,81Ca), 비대향 도체막(80Cb,81Cb), 및 유전체층(80Cc,81Cc)을 형성하기 위한 재료로서는 제 3 실시형태에 의한 정압 슬라이더(8B)(도 13참조)와 같은 것을 사용할 수 있고, 막 두께에 대해서도 같은 것으로 된다.
더욱이, 제 2 도체층(81C)은 그 주위가 홀더(82C)에 의해 둘러싸여져 있음과 아울러, 가동체(3)[판재(35)(36~38)]에 고정되어 있지 않고, 가동체(3)[판재(35)(36~38)]와는 완전히 분리된 것으로 되어 있다.
여기서, 홀더(82C)는 제 2 도체층(81C)의 강성을 확보하기 위한 것이고, 절연 재료에 의해 테두리 형상으로 형성되어 있다. 홀더(82C)를 형성하기 위한 재료로서는 예를 들면 에폭시 수지나 폴리이미드 수지를 사용할 수 있다.
제 2 도체층(81C)의 주위를 둘러싸도록 홀더(82C)를 제공하고, 제 2 도체층(81C)을 가동체(3)와는 독립한 부재로 하면 제조시에 있어서의 제 2 도체층(81C)의 핸들링성이 향상하고, 또한 사용시에 있어서의 제 2 도체(81C) 및 홀더(82C)를 포함시킨 부재의 내구성을 확보할 수 있다. 한편, 제 2 도체층(81C)을 독립한 부재로 하면 제 2 도체층(81C)을 가동체(3)에 고정하는 공정이 필요없기 때문에 제조시의 작업성이 개선된다.
더욱이, 정압 슬라이더(8C)는 각 판재(35)(36~38)의 단부에 있어서 홀더(82C)가 접촉하는 부분에 실 재(83C)가 배치되어 있다. 이 실 재(83C)는 제 1 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1)에 있어서의 실 부재(63)(도 8참조)와 같은 기능을 달성하는 것이다. 즉, 실 재(83C)는 제 2 도체층(81C)의 변위를 허용하면서도, 제 2 도체층(81C)과 판재(35)(36~38)의 단부 사이에 간극이 형성되는 것을 방지하기 위한 것이다.
정압 슬라이더(8C)에서는 제 1 및 제 2 도체층(80C,81C)의 대향 도체막(80Ca,81Ca)과 비대향 도체막(80Cb,81Cb) 사이에 직류 전압을 인가함으로써 대향 도체층(80Ca,81Ca)의 표면에 전하를 대전시켜 제 1 및 제 2 도체층(80C,81C)[대향 도체층(80Ca,81Ca)] 사이에 정전기력이 작용하도록 구성되어 있다. 즉, 정압 슬라이더(8C)는 제 3 실시형태에 의한 정압 슬라이더(8B)(도 13참조)와 같은 작용에 의해 제 1 도체층(80C)과 제 2 도체층(81C) 사이의 간극이 조정되도록 구성되어 있어 제 3 실시형태에 의한 정압 슬라이더(8B)(도 13 참조)의 효과를 향수할 수 있다.
본 발명에 관한 정압 슬라이더는 상술한 실시형태에는 한정되지 않고, 여러가지로 변경가능하다. 예를 들면, 제 1 및 제 3 실시형태에 의한 정압 슬라이더(1,8B)와 같이 변위체(31~34)를 갖는 구성에서는 제 1 도체층(25~28,80B)과 제 2 도체층(31A~34A,81B)이 접촉했을 때에 그것들의 도체층(25~28,80B,31A~34A,81B) 사이에 전위차를 주는 한편, 제 1 도체층(25~28,80B)과 제 2 도체층(31A~34A,81B)이 접촉하지 않고 있을 때에는 그것들의 도체층(25~28,80B,31A~34A,81B) 사이에 전위차를 주지 않는 온ㆍ오프 제어도 가능하다.
또한, 제 1 및 제 2 도체층의 사이의 정전기력을 인력으로서 부여하는 구성에서는 이것들의 도체층 사이에 방전이 생겼을 경우의 오작동을 회피하기 위해 제 1 및 제 2 도체층의 표면에 절연 박막을 제공해도 좋다. 그 경우의 절연 박막은 공지의 재료에 의해 형성되면 좋고, 그 두께는 예를 들면 O.1㎛이하로 된다.
본 발명은 상술한 형태의 정압 슬라이더에는 한정되지 않고, 다른 형태의 정압 슬라이더에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 고정체가 원주상으로 형성되어 있는 한편 가동체가 원통상으로 형성된 것, 또는 가동체가 평판상으로 형성된 단순 부상식의 정압 슬라이더에도 적용할 수 있다.
1: 진공 에어 슬라이더(정압 슬라이더) 2:고정체
21~24: 운동 안내면 25~28(고정체의): 제 1 도체층
3: 가동체 30: 본체부(가동체 본체)
31~34: 변위체 31A~34A: 제 2 도체층
63: 패킹(실 부재) 8: 처리 장치
80: 진공용기 81: 반송 장치
86: 처리 요소
8A,8B,8C: 진공 에어 슬라이더(정압 슬라이더)
80B,80C: (고정체의) 제 1 도체층
80Ba,80Ca: (제 1 도체층의 ) 대향 도체막
80Bb,80Cb: (제 1 도체층의 ) 비대향 도체막
80Bc,80Cc: (제 1 도체층의 ) 유전체층
81B,81C: 제 2 도체층
81Ba,81Ca: (제 2 도체층의 ) 대향 도체막
81Bb,81Cb: (제 2 도체층의 ) 비대향 도체막
81Bc,81Cc: (제 2 도체층의 ) 유전체층
82B홀더 83C: 탄성체

Claims (2)

  1. 고정체; 및 상기 고정체와의 사이에 가압 유체에 의해 형성되는 정압 유체층을 개재시킨 상태로 상기 고정체에 대하여 상대 이동가능하게 된 가동체를 구비한 정압 슬라이더에 있어서:
    상기 고정체에 형성된 제 1 도체층; 및
    상기 제 1 도체층과의 사이에 작용하는 정전기력에 의해 적어도 일부에 있어서의 상기 제 1 도체층과의 거리가 변화가능하게 된 제 2 도체층을 더 구비하고,
    상기 제 2 도체층은 상기 가동체에 대해 고정된 고정부, 및 상기 가동체에 대해 고정되어 있지 않은 비고정부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 정압 슬라이더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 도체층은 일단부가 상기 고정부를 구성하는 한편, 자유단으로 된 타단부가 상기 비고정부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 정압 슬라이더.
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