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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßabsorptionsvorrichtung, die
sich in einer Positioniervorrichtung befindet, beispielsweise in
Bewegungsführungen
einer Elektronenstrahl-Abtastvorrichtung, einer Präzisionsmeßvorrichtung
und dergleichen, in der eine Hochgeschwindigkeitsbewegung und eine präzise Positionierung
wiederholt werden, oder in denen eine Abtastbewegung präzise in
beispielsweise einer nicht-atmosphärischen Bewegung ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung wie
beispielsweise eine Belichtungsvorrichtung, die eine solche Stoßabsorptionsvorrichtung
beinhaltet.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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13 ist
eine Draufsicht auf eine X-Y-Bühne
einer herkömmlichen
Positioniervorrichtung. 14 ist
eine stirnseitige Ansicht der Anordnung nach 13. In 13 und 14 sind
dargestellt: eine Basisflächenplatte 501,
ein X-Richtungsbewegungs-Substrat 502 und ein Y-Richtungsbewegungs-Substrat 503.
Ein Führungselement 504 zum Führen des
X-Richtungsbewegungs-Substrats 502 entlang der X-Richtung
einer ersten Ausrichtung ist an dem Basissubstrat 501 angeordnet,
und ein Führungselement 505 zum
Führen
des Y-Richtungsbewegungs-Substrats 503 entlang der Y-Richtung
in einer zweiten Ausrichtung befindet sich an dem X-Richtungsbewegungs-Substrat 502.
Ein entlang dem Führungselement 504 bewegliches
Führungsblockelement 506 befindet
sich an der Bodenfläche des
X-Richtungsbewegungs-Substrats 502, und ein entlang dem
Führungselement 505 bewegliches Führungsblockelement 507 befindet
sich an der Bodenfläche
des Y-Richtungsbewegungs-Substrats 503. Ein Überkopf-Plattenelement 509 zum
Anbringen einer Einspannvorrichtung zur Aufnahme einer Probe oder
dergleichen befindet sich an dem Y-Richtungsbewegungs-Substrat 503,
und an dem Überkopf-Plattenelement 509 befinden
sich reflektierende Spiegel 510 und 511 zur Positionsmessung.
Stoßdämpfer (Stoßabsorptionsvorrichtungen) 512 befinden
sich – über ein
Lagerungselement 513 gelagert – an Stellen, die den Hubenden
des X-Richtungsbewegungs-Substrats 502 an der Basisflächenplatte 501 entsprechen.
In ähnlicher
Weise befinden sich weitere Stoßdämpfer (Stoßabsorptionsvorrichtungen) 512 – gelagert
an einem Lagerungselement 514 – an Stellen, die den Hubenden
des Y-Richtungsbewegungs-Substrats 503 an dem X-Richtungsbewegungs-Substrat 502 entsprechen.
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Außerdem zeigt
die
JP 11288876 eine
Positioniervorrichtung mit einer Bühnenvorrichtung, die mit einer
Stoßabsorptionsvorrichtung
ausgestattet ist.
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Weiterhin
zeigt die
japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. 10(1998)-340938 eine Vorrichtung, in der ein Stoßdämpfer in
einem Antriebssystem für
einen Transportarm in einer Vakuumkammer verwendet wird. Indieser
Vorrichtung ist ein Antriebsmechanismus zum Drehen sowie zum Absenken
oder Anheben einer Kassetten-Oberflächenplatte vorgesehen, um auf
der Platte eine Wafer-Kassette in einer Aufnahmekammer aufzunehmen,
wobei der Antriebsmechanismus aus einem Drehaktuator und einer Kassetten-Hebevorrichtung besteht
und in einem Gehäuse
außerhalb
der Aufnahmekammer vorgesehen ist. Ein Balg, der die Antriebsachse
des Antriebsmechanismus umgibt, kann einen gasdichten Zustand während der
Bewegung in axialer Richtung aufrecht erhalten. Der Stoßdämpfer zum
Absorbieren von Stößen innerhalb
des Betriebs beim Positionieren eines absinkenden Endbereichs der
Kassetten-Hebevorrichtung
ist vorgesehen.
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In
der herkömmlichen
Vorrichtung, die in den 13 und 14 dargestellt
ist, ist es allerdings, wenn sich die X-Y-Bühne in der Vakuumkammer befindet,
schwierig, in einfacher Weise eine kompakte und leichtgewichtige
Stoßabsorptionsvorrichtung
zu erhalten, die im Vakuum arbeitet. Wenn außerdem ein Balg dazu benutzt
wird, eine vollständig
eingeschlossene Abdeckung für
die Stoßabsorptionsvorrichtung
zu bilden, so ist ein kompaktes Design schwierig, und die Größe der Vorrichtung
nimmt eher zu, was zu einer voluminösen Vakuumkammer und einer
entsprechend voluminösen
Zusatzausrüstung wie
beispielsweise einer Vakuumpumpe, führt. Die Kosten für die Vorrichtung
nehmen auch eher zu. Außerdem
wird lange Zeit benötigt,
um die voluminöse Vakuumkammer
auf einen geeigneten Druck leer zu pumpen, und viel Zeit wird für Wartungs-
und ähnliche
Arbeiten benötigt.
Dementsprechend ist die Produktivität gering. Wenn außerdem der
Stoßdämpfer wiederholt
arbeitet, kann leicht ein Fluid in die Kammer eindringen.
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Andererseits
löst der
Vorrichtung nach der oben angegebenen japanischen Druckschrift diese Probleme
(das heißt
Probleme einer Baugrößen-Zunahme
und die Befürchtung
von Lecks) durch Anordnen des Stoßdämpfers außerhalb der Vakuumkammer. Allerdings
ist in dieser Vorrichtung ein in hohem Maße starres Zuführsystem
nur schwierig zu bauen, weil der Balg um die Antriebsachse herum
angeordnet ist, um einen gasdichten Zustand während des Antriebs in axialer
Richtung aufrecht zu erhalten, wobei äußere Störungsfaktoren sich leicht über den Balg
auf das zu positionierende Objekt übertragen können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erreicht
werden diese Ziele durch eine Stoßabsorptionsvorrichtung gemäß Anspruch
1 und durch eine Positioniervorrichtung gemäß Anspruch 10. Die übrigen Ansprüche beziehen
sich auf Weiterentwicklungen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Stoßabsorptionsvorrichtung in
einer Positioniervorrichtung geschaffen, die eine Bühneneinrichtung, eine
Hauptkörpervorrichtung
zum Lagern der Bühneneinrichtung
und eine Kammer zum Halten einer Zone, in der die Bühneneinrichtung
angeordnet ist, in einen Zustand des Vakuums oder einer entleerten Umgebung.
Die Stoßabsorptionsvorrichtung
enthält einen
Stoßdämpfer, der
an einem Hubende der Bühneneinrichtung
angeordnet ist, ferner ein Lagerelement, welches separat von der
Bühneneinrichtung vorgesehen
ist, an welcher der Stoßdämpfer fixiert ist.
In einer solchen Stoßabsorptionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist die Vorrichtung selbst an dem Lagerelement fixiert, welches
seinerseits separat von der Bühneneinrichtung
vorgesehen ist, die ein Antriebssystem enthält, so daß eine Größen-Zunahme der Bühneneinrichtung
unterbunden werden kann und in einer atmosphärenfreien Umgebung eine Hochgeschwindigkeits-
und Hochpräzisions-Positionierung eines
zu positionierenden Objekts vorgenommen werden kann.
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Basierend
auf dem oben diskutierten Grundaufbau können die folgenden spezifischeren
Strukturen in der erfindungsgemäßen Stoßabsorptionsvorrichtung
vorzugsweise eingesetzt werden.
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Das
Lagerelement kann ein Unterteilungselement der Kammer sein. Speziell
in diesem Fall kann die Stoßabsorptionsvorrichtung
bestehen aus dem Stoßdämpfer, einem
Stabglied, dessen eines Ende in die Kammer eingeführt ist,
und dessen anderes Ende gegen den außerhalb der Kammer befindlichen
Stoßdämpfer gepreßt ist;
ein Dichtungselement, von dem ein Ende an dem Stabglied in gasdichtem
Zustand fixiert ist, und von dem das andere Ende an dem Stoßdämpfer oder
an einem Lagerelement des Stoßdämpfers in
gasdichtem Zustand fixiert ist; ein Führungselement für das Stabglied;
und ein Flanschelement, welches annähernd konzentrisch bezüglich des
Stabglieds angeordnet ist, und den Stoßdämpfer oder das Lagerelement
mit einem Unterteilungselement der Kammer in einem gasdichten Zustand
fixiert. Da bei diesem Aufbau der Stoßdämpfer außerhalb des Unterteilungselements
der Kammer angeordnet ist, läßt sich
eine Verunreinigung oder Kontamination der Kammer durch Umgebungseinflüsse aufgrund
von Fluid-Lecks
seitens des Stoßdämpfers unterbinden.
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Das
Lagerelement für
den Stoßdämpfer kann
mit einem dünnen
Teil ausgestattet sein. Selbst wenn eine übermäßige Kraft auf die Stoßabsorptionsvorrichtung
einwirkt, wird bei diesem Aufbau der dünne Teil zuerst verformt oder
beschädigt,
so daß eine
Verformung, Zerstörung
oder Beschädigung
der Kammer sicher verhindert werden kann. Als Folge hiervon läßt sich
die Umgebung der Kammer in einem bevorzugten Zustand halten.
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Der
Stoßdämpfer kann
von einem Lagerelement gehaltert werden, welches an der Hauptkörpervorrichtung
gelagert ist. Auch bei diesem Aufbau kann selbst dann, wenn eine übermäßige Kraft
auf die Stoßabsorptionsvorrichtung
einwirkt, durch eine Vorab-Verformung oder -Beschädigung der
Lagerelementseite eine Zerstörung
oder Beschädigung
der Kammer sicher verhindert werden. Hierdurch läßt sich die Umgebung der Kammer
in einem bevorzugten Zustand halten. Insbesondere kann in diesem Fall
die Stoßabsorptionsvorrichtung
bestehen aus dem Stoßdämpfer, einem
Stabglied, von dem ein Ende in die Kammer eingefügt ist, und von dem das andere
Ende gegen den außerhalb
der Kammer befindlichen Stoßdämpfer gepreßt ist;
ein Flanschelement, welches sich annähernd konzentrisch bezüglich des
Stabglieds befindet und das Stabglied an einem Unterteilungselement
der Kammer in gasdichtem Zustand fixiert; ein Führungselement für das Stabglied;
ein Dichtungselement, von dem ein Ende an dem Stabglied gasdicht
fixiert ist, und von dem das andere Ende gasdicht an dem Flanschelement
fixiert ist, und das Lagerelement zum Haltern des Stoßdämpfers oder
eines Lagerelements für
den Stoßdämpfer, der
an einer Basisflächenplatte
der Hauptkörpervorrichtung
fixiert ist. Außerdem
kann die Stoßabsorptionsvorrichtung ein
zweites Dichtungselement zum Umschließen eines Raums außerhalb
der Kammer durch das Dichtungselement und das Lagerelement in gasdichtem
Zustand aufweisen; ferner ein drittes Dichtungselement zum Bewahren
eines Spielraums zwischen dem Stabglied und dem Lagerelement in
gasdichtem Zustand; und eine Einheit, mit der der von dem zweiten
Dichtungselement umschlossene Raum annähernd in einen Vakuumzustand
gebracht wird. Bei diesem Aufbau läßt sich die von außen auf
die Stoßabsorptionsvorrichtung
einwirkende Kraft aufheben durch einen Differenzdruck zwischen der
Innenseite und der Außenseite
der Kammer, so daß dementsprechend
eine Kollisionsenergie wirksam und sicher sanft absorbiert werden
kann.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Positioniervorrichtung
geschaffen, die die oben diskutierte Stoßabsorptionsvorrichtung beinhaltet.
Wenn die Bühneneinrichtung
eine X-Y-Bühne
ist, so ist es bei diesem Aufbau möglich, eine zweidimensionale
Positionierung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit in
einer nicht-atmosphärischen
Umgebung zu erreichen. Wenn außerdem
die Hauptkörpervorrichtung
eine Elektronenstrahl-Abbildungsvorrichtung ist, besteht die Möglichkeit,
eine hochgenau arbeitende und relativ billige Vorrichtung zu erhalten.
Diese Vorteile sowie weitere Vorteile ergeben sich in einfacher
Weise aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
und Beispiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht, die eine erste Ausführungsform einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht.
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2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' in 1.
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3 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B' in 1.
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4 ist
eine Querschnittansicht eines Teils eines Statikdruck-Radiallagers
in dem Aufbau nach 1.
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5 ist
eine Querschnittansicht eines Teils einer Statikdruck-Lagerebene
für die
in 1 gezeigte Struktur.
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6 ist
eine Querschnittansicht der Stoßabsorptionsvorrichtung
in der Positioniervorrichtung der ersten Ausführungsform.
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7 ist
eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung.
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8 ist
eine stirnseitige Ansicht eines Teils der in 7 gezeigten
Stoßabsorptionsvorrichtung.
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9 ist
eine stirnseitige Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung.
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10 ist
eine Querschnittansicht eines Teils einer vierten Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung.
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11 ist
eine Querschnittansicht der Stoßabsorptionsvorrichtung
in der Positioniervorrichtung der vierten Ausführungsform.
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12 ist
eine Querschnittansicht einer fünften
Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung.
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13 ist
eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Vorrichtung.
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14 ist
eine stirnseitige Ansicht der herkömmlichen Vorrichtung nach 13.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
einer Stoßabsorptionsvorrichtung,
so wie eine Vorrichtung, die eine solche Stoßabsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet,
werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung
wird anhand der 1 bis 3 beschrieben. 1 ist
eine Draufsicht, die die Positioniervorrichtung der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' in 1, und 3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' in 1. Eine X-Y-Bühnen-Vorrichtung 100 der
ersten Ausführungsform
besteht aus folgenden Komponenten oder Elementen:
Es gibt eine
Basisflächenplatte 1,
ein X-Achsen-Statikdruck-Radiallager 2, ein X-Achsen-Statikdruck-Flächenlager 3 mit
Lagern 3a und 3b, die einander gegenüberliegen,
ein Y-Achsen-Statikdruck-Radiallager 4, ein Y-Achsen-Statikdruck-Flächenlager 5 mit
Lagern 5a und 5b, die einander gegenüberstehen,
ein X-Achsen-Radialbewegungselement 6, ein X-Achsen-Flächenbewegungselement 7, ein
X-Achsen-Antriebselement 8, einen X-Achsen-Linearmotor 9,
ein Y-Achsen-Radialbewegungselement 10, ein Y-Achsen-Flächenbewegungselement 11,
ein Y-Achsen-Antriebselement 12, einen Y-Achsen-Linearmotor 13 und
ein X-Y-Bewegungselement 14 aus einem X-Achsen- Bewegungselement 14a,
einem Y-Achsen-Bewegungselement 14b und einer Überkopfplatte 14c,
die miteinander zu einem einheitlichen Gebildet zusammengefügt sind.
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Ein
Lager 15 und ein Dauermagnet 16, die als Vorspanneinheit
dienen, sind an einer Unterseite des Y-Achsen-Bewegungselements 14b angebracht, so
daß das
X-Y-Bewegungselement 14 entlang einer oberen Referenzfläche der
Grundflächenplatte 1 in kontaktfreiem
Zustand geführt
werden kann. An einer Seite, die einer Seitenfläche der Y-Achsen-Antriebswelle 12 für das X-Achsen-Bewegungselement 14a gegenüberliegt,
befindet sich ein Lager 17, so daß das X-Achsen-Bewegungselement 14a beweglich
in Richtung der X-Achse entlang der Seitenfläche des Y-Achsen-Antriebselements 12 geführt werden
kann. Ein Lager 18 befindet sich an einer Seite gegenüber einer
Seitenfläche
der X-Achsen-Antriebsweile 8 für das Y-Bewegungselement 14b,
so daß dieses
beweglich in Richtung der Y-Achse entlang der Seitenfläche des
X-Antriebselements 8 geführt werden kann. An der Überkopfplatte 14c befindet
sich ein Obertisch-Plattenelement 19 zur
Anbringung einer Spannfuttervorrichtung oder dergleichen, die eine Probe
haltert. Reflektierende Spiegel 20 und 21 zum Messen
von Positionen sind an dem Obertisch-Plattenelement 19 angebracht.
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Eine
Hauptkörpervorrichtung 20 beseht
aus folgenden Komponenten oder Elementen: eine Hauptkörperflächenplatte 201,
eine Vakuumkammer 202, ein Distanzstück 203 und eine Lagerplatte 204. Die
Vakuumkammer 202 enthält
eine Bodenplatte 202a, eine Seitenplatte 202b und
eine Obertischplatte 202c, fixiert ist die Vakuumkammer 202 an
der Hauptkörperflächenplatte 201,
die ihrerseits an einem Trägermechanismus
wie beispielsweise einem (nicht gezeigten) Antivibrationsträger, gelagert
ist. Die Distanzstücke 203 befinden
sich an drei Stellen in etwa gleichmäßigen Abständen um den Schwerpunkt der
X-Y-Bühnenvorrichtung 100 herum.
Die Lagerplatte 204 enthält eine Fläche 204a zum Haltern
der X-Y-Bühnenvorrichtung 100 und
ist an drei Punkten mit Hilfe der Distanzstücke 203 gehaltert. Die
X-Y-Bühnenvorrichtung 100 ist
an der Lagerfläche 204a mit
Hilfe der oben beschriebenen Struktur gelagert, ausgerichtet und
fixiert an der Hauptkörpervorrichtung 200 ist
sie mit Hilfe von Ausrichtstiften 205. Ein Auslaßrohr und
eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) sind mit der Vakuumkammer 202 verbunden,
so daß deren
Innenraum entleert werden kann oder mit N2,
He oder dergleichen gespült werden kann.
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4 ist
eine schematische Querschnittansicht des X-Achsen-Statikdruck-Radiallagers 2 und des
Y-Achsen-Statikdruck-Radiallagers 4. In 4 ist
mit 101 ein zylindrisches Axialteil bezeichnet, das einen
kreisförmigen
Querschnitt besitzt, entsprechend dem X-Achsen-Radialbewegungselement 6 oder
dem Y-Achsen-Radialbewegungselement 10. Mit 102 ist
ein Gehäuse
bezeichnet, welches sich etwa konzentrisch des Axialteils 101 auf
einem radialen Abschnitt befindet, an welchem ein Lagerbuchse 103 vorgesehen
ist. Mit 104 ist ein Differenz-Auslaßteil bezeichnet, vorgesehen
an jedem Endbereich der Lagerbuchse 103 und bestehend aus
mindestens zwei Labyrinthnuten 104a und mindestens zwei Stegbereichen 104b.
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Wenn
in der oben diskutierten Struktur ein unter Druck stehendes Fluid
der Lagerbuchse 103 über
eine Zuführöffnung 105 von
einer (nicht gezeigten) Durchführung
in der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 zugeführt wird,
wird das zylindrische Axialelement 101 im berührungsfreien
Zustand getragen. Das von der Lagerbuchse 103 ausgestoßene, unter
Druck stehende Fluid wird zwangsweise von einer (nicht gezeigten)
Vakuumpumpe, die an den Auslaßröhrchen 106 und 104 angeschlossen
ist, über
die (nicht gezeigte) Durchführung
in der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 zwangsweise ausgeleitet.
Nur eine sehr geringe Menge des Druckfluids leckt aus einem winzigen
Freiraum 108.
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5 ist
eine schematische Querschnittansicht der Lager 3a, 3b, 5a und 5b des X-Achsen-Statikdruck-Flächenlagers 3 und
des X-Achsen-Statikdruck-Flächenlagers 5,
außerdem
von Lagern 15, 17 und 18. In 5 ist
mit 109 ein flächiges
Axialelement bezeichnet, entsprechend dem X-Achsen-Flächenbewegungselement 7,
außerdem
sind vorgesehen ein Y-Achsen-Flächenbewegungselement 11, ein
X-Achsen-Antriebselement 8, ein Y-Achsen-Antriebselement 12 oder
eine Basisflächenplatte 1.
Mit 110 ist ein Gehäuse
bezeichnet, welches im großen und
ganzen parallel zu dem flächigen
Axialelement 109 verläuft,
in dessen Mittelbereich sich ein Lagerkissen 111 befindet. 112 ist
ein Differenz-Auslaßbereich,
der das Lagerkissen 111 etwa konzentrisch umgibt, bestehend
aus mindestens zwei Labyrinthnuten 112a und mindestens
zwei Stegbereichen 112b.
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Wenn
in dem oben beschriebenen Aufbau ein Druckfluid durch eine Zuführöffnung 113 über eine
(nicht gezeigte) Durchführung
in der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 dem
Lagerkissen 111 zugeleitet wird, so wird das flächige Axialelement 109 relativ
zu dem Gehäuse 110 berührungsfrei
gehalten. Das aus dem Druckkissen 111 ausgestoßene Druckfluid
wird zwangsweise von einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe ausgeleitet,
die mit den Ausleitröhrchen 114 und 115 verbunden
ist, wobei die Ausleitung über
die (nicht gezeigte) Durchführung
in der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 erfolgt. Aus
einem winzigen Freiraum 116 leckt nur eine sehr geringe
Menge Druckfluid.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
von Teilen der 2 und 3 und veranschaulicht
den Aufbau einer Stoßabsorptionsvorrichtung 300 dieser
Ausführungsform.
Die Stoßabsorptionsvorrichtung 300 ist an
der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 fixiert.
In 6 bezeichnet 301 ein Stabglied. Mit 302 ist
ein Flanschelement bezeichnet, welches etwa konzentrisch bezüglich des
Stabglieds 301 ausgebildet und an der Seitenplatte 202b in
gasdichtem Zustand fixiert ist, wobei sich zwischen dem Flanschelement 302 und
der Seitenplatte 202b ein O-Ring 302a befindet.
Mit 303 ist ein Deckelelement für das Flanschelement bezeichnet,
wobei in gasdichtem Zustand mit Hilfe eines O-Rings 303a eine
Verbindung zwischen dem Flanschelement 302 und dem Deckelelement 303 gebildet
wird. Mit 304 ist ein Stoßdämpfer bezeichnet, der gegen
einen äußeren Endbereich des
Stabglieds 301 gedrückt
wird. 304a ist eine Lagerplatte zum Lagern des Stoßdämpfers 304 an
dem Flanschelement 302. 305 ist ein Balg, der
als Dichtungselement fungiert, und der mit einem Ende an einem Zwischenbereich
des Stabglieds 301 gasdicht durch Schweißen oder
dergleichen befestigt ist, während
sein anderes Ende in gasdichtem Zustand durch Schweißen oder
dergleichen an dem Deckelement 303 befestigt ist. Mit 306 ist
ein Führungselement zum
Führen
des Stabglieds 301 bezeichnet.
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In
der oben diskutierten Struktur st das Stabglied 301 in
die Vakuumkammer 202 eingesetzt, während der gasdichte Zustand
durch den Balg 305 aufrecht erhalten wird. Das Stabglied 301 kann
somit Kollisionsenergie, die auf sein in der Vakuumkammer 202 befindliches
inneres Ende gelangt, an den außerhalb
der Vakuumkammer 202 befindlichen Stoßdämpfer 304 übertragen
und die Kollisionsenergie absorbieren, während der gasdichte Zustand
der Vakuumkammer 202 aufrecht erhalten bleibt.
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Bei
der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform läßt sich
das X-Y-Bewegungselement 14 der
X-Y-Bühneneinrichtung 100 schnell
und präzise positionieren
oder läßt sich
abtastend von dem X-Achsen-Linearmotor 9 oder dem Y-Achsen-Linearmotor 13 entlang
der X- bzw. Y-Achse in einer auf Vakuum entleerten und gespülten Umgebung
bringen. Während
einer derartigen Bewegung können Druckänderungen,
eine Verunreinigung und dergleichen der unter Vakuum befindlichen
oder entleerten Umgebung verhindert werden, da ein Lecken von Druckfluid
aus den Statikdruck-Lagern 2, 3, 4, 5, 15, 17 und 18 differenziert
abgeleitet wird und lediglich eine äußerst geringe Menge des Druckfluids
in die Vakuumkammer 202 gelangt.
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Weiterhin
absorbiert die Stoßabsorptionsvorrichtung 300 in
wirksamer Weise die Kollisionsenergie plötzlicher Stöße aufgrund von unerwarteten Schwierigkeiten,
ohne daß die
Gefahr von Fluidlecks in dem Stoßdämpfer 304 in die Vakuumkammer 202 hinein
besteht. Dadurch ist es möglich,
eine Verformung und eine Zerstörung
oder Beschädigung
der X-Y-Bühnenvorrichtung 100 und
der Vakuumkammer 202 ebenso zu vermeiden wie eine Verschlechterung des
Vakuumzustands der Vakuumkammer 202 und eine Beschädigung oder
Zerstörung
der Zubehör-Einrichtungen
wie beispielsweise einer Turbomolekularpumpe. Darüber hinaus
ist die Stoßabsorptionsvorrichtung 300 einfach
und kompakt an einem Trägerelement
(in diesem Ausführungsbeispiel
handelt es sich um das Trennelement der Vakuumkammer 202)
außer
der Bühnenvorrichtung
mit dem Antriebssystem gelagert, so daß eine bauliche Zunahme der
gesamten Vorrichtung durch Hinzufügung der Stoßabsorptionsvorrichtung
unterbunden werden und eine schnelle und genaue Positionierung des
Antriebs nicht abträglich
beeinflußt
werden kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine
zweite Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
wird anhand der 7 und 8 beschrieben. 7 ist eine
vergrößerte Ansicht
von Teilen aus den 2 und 3 und stellt
den Aufbau einer Stoßabsorptionsvorrichtung 300 dieser
Ausführungsform
dar. 8 zeigt eine stirnseitige Ansicht der Struktur
nach 7. Die Stoßabsorptionsvorrichtung 300 der
zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, daß eine Lagerplatte 304a mit
einem ringförmigen
dünnen
Abschnitt 307 ausgestattet ist, der konzentrisch zu dem
Stoßdämpfer 304 ausgebildet
ist.
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Auch
in der oben diskutierten Struktur ist das Stabglied 301 in
die Vakuumkammer 302 eingeführt, während durch den Balg 305 ein
gasdichter Zustand aufrecht erhalten wird. Das Stabglied 301 kann
somit Kollisionsenergie, die auf sein inneres, in der Vakuumkammer 202 befindliches
Ende gelangt, an den außerhalb
der Vakuumkammer 202 befindlichen Stoßdämpfer 304 übertragen
und so die Kollisionsenergie absorbieren, während der gasdichte Zustand der
Vakuumkammer 202 erhalten bleibt. Wenn bei diesem Aufbau
eine übermäßig starke
Kraft auf das Stabglied 301 einwirkt, wird der ringförmige dünne Abschnitt 307 als
erstes verformt oder beschädigt,
so daß eine
Verformung oder Beschädigung
der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 noch
sicherer verhindert werden kann. Bezüglich der übrigen Punkte ist die zweite
Ausführungsform
die gleiche wie die erste Ausführungsform.
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(Dritte Ausführungsform)
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Eine
dritte Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
wird anhand der 7 und 9 erläutert. 9 ist
eine stirnseitige Ansicht des Aufbaus nach 7. Die Stoßabsorptionsvorrichtung 300 der
dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Lagerplatte 304a mit stegförmigen dünnen Abschnitten 308 ausgestattet ist.
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Auch
in der oben diskutierten Struktur der dritten Ausführungsform
ist das Stabglied 301 in die Vakuumkammer 202 eingeführt, während der
gasdichte Zustand durch den Balg 305 erhalten bleibt. Das
Stabglied 301 kann somit Kollisionsenergie, die auf ihr
in der Vakuumkammer 202 befindliches inneres Ende gelangt,
an den außerhalb
der Vakuumkammer 202 befindlichen Stoßdämpfer 304 übertragen
und kann die Kollisionsenergie absorbieren, während der gasdichte Zustand
der Vakuumkammer 202 erhalten bleibt. Auch bei diesem Aufbau
wird, wenn eine besonders große
Kraft auf das Stabglied 301 einwirkt, der stegförmige dünne Abschnitt 304 als
erstes verformt oder beschädigt,
so daß eine
Verformung oder Beschädigung
der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 noch
sicherer verhindert werden kann. Bezüglich der übrigen Merkmale ist die dritte
Ausführungsform
die gleiche wie die erste Ausführungsform.
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(Vierte Ausführungsform)
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Im
folgenden wird eine vierte Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung anhand der 10 und 11 erläutert. 10 ist
eine Querschnittansicht eines Teils dieser Positioniervorrichtung. 11 ist
eine vergrößerte Ansicht
einer Stoßabsorptionsvorrichtung 300a als
Bestandteil dieser Positioniervorrichtung. In 10 sind
gleiche Teile wie in 2 mit gleichen Bezugszeichen
wie in 2 bezeichnet. In 10 bedeutet 22 ein
Trägerelement,
welches an der Basisflächenplatte 201 befestigt
ist, an der die Stoßabsorptionsvorrichtung 300a fixiert
ist.
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In 11 sind ähnliche
Teile wie in 6 mit gleichen Bezugszeichen
wie in 6 bezeichnet. Auch bei dem Aufbau der vierten
Ausführungsform
ist das Stabglied 301 in die Vakuumkammer 202 eingesetzt,
während
der gasdichte Zustand von dem Balg 305 erhalten wird. Das
Stabglied 301 kann somit Kollisionsenergie, die auf sein
inneres, in der Vakuumkammer 202 befindliches Ende gelangt,
an den außerhalb
der Vakuumkammer 202 befindlichen Stoßdämpfer 304 übertragen
und die Kollisionsenergie absorbieren, während der gasdichte Zustand
der Vakuumkammer 202 erhalten bleibt. Wenn bei diesem Aufbau
eine übermäßig große Kraft
auf das Stabglied 301 einwirkt, kann auch hier eine Verformung
oder Zerstörung
der Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 sicher
verhindert werden, weil der Stoßdämpfer 304 an
dem Trägerelement 22 fixiert
ist. Bezüglich
der übrigen
Merkmale entspricht die vierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform.
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(Fünfte
Ausführungsform)
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Anhand
der 12 wird eine fünfte
Ausführungsform
einer Stoßabsorptionsvorrichtung
in einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung
beschrieben. 12 ist eine vergrößerte Darstellung
eines Teils der Stoßabsorptionsvorrichtung 300a als
Bestandteil dieser Positioniervorrichtung. In 12 sind Teile,
die Teilen aus 6 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen
wie in 6 bezeichnet. In 12 bezeichnet
Bezugszeichen 22 ein Trägerelement, das
an einer Basisflächenplatte 201 ähnlich wie
bei der vierten Ausführungsform
fixiert ist, an welcher auch die Stoßabsorptionsvorrichtung 300a befestigt ist.
Mit 23 ist in 12 ein Balg bezeichnet, der
als zweites Dichtungselement fungiert, von dem ein Ende an dem Deckelelement 303 gasdicht
befestigt ist, während
das andere Ende an dem Trägerelement 22 gasdicht
befestigt ist. In dem Trägerelement 22 befindet
sich ein Auslaßrohr 24.
Mit 25 ist ein O-Ring 303a bezeichnet, der als
drittes Dichtungselement zum Abdichten eines Raums zwischen dem
Stabglied 301 und dem Trägerelement 22 dient.
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Auch
bei dem Aufbau der fünften
Ausführungsform
ist das Stabglied 301 in durch den Balg 305 erreichtem
gasdichtem Zustand in die Vakuumkammer 202 eingeführt. Damit
kann das Stabglied 301 Kollisionsenergie, die auf sein
inneres, in der Vakuumkammer 202 befindliches Ende gelangt,
an den außerhalb
der Vakuumkammer 202 befindlichen Stoßdämpfer 304 übertragen
und so Kollisionsenergie aufnehmen, während der gasdichte Zustand
der Vakuumkammer 202 erhalten bleibt. Auch bei diesem Aufbau
läßt sich
bei Einwirkung einer übermäßigen Kraft
auf das Stabglied 301 eine Verformung oder Zerstörung der
Seitenplatte 202b der Vakuumkammer 202 sicher
verhindern, weil der Stoßdämpfer 304 an
dem Trägerelement 22 fixiert
ist. Wenn außerdem ein
Raum, dessen gasdichter Zustand durch den Balg 23 und den
O-Ring 25 aufrechterhalten wird, mit Hilfe einer (nicht
gezeigten) Vakuumpumpe oder dergleichen auf einen Unterdruck gebracht
wird, so läßt sich
die Druckdifferenz zwischen diesem Raum und dem Raum in der Vakuumkammer 202 auf
einen Wert unterhalb des atmosphärischen
Drucks bringen. Hierdurch läßt sich
Kraft (mit einem Betrag gleich dem Außendruck, multipliziert mit
der Fläche
des Lagerteils des Balgs 305), die auf das Stabglied 301 einwirkt,
aufheben, und dementsprechend kann die Kollisionsenergie wirksam
und sicher weich absorbiert werden.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
verwendet die X-Y-Bühneneinrichtung
das Statikdruck-Lager, allerdings ist die Führungseinheit nicht hierauf
beschränkt.
Eine erfindungsgemäße Stoßabsorptionsvorrichtung
ist auch dann einsetzbar, wenn eine Rollenführung oder dergleichen benutzt
wird. Außerdem
kann in ähnlicher
Weise eine Bühneneinrichtung
in einer einachsigen Konstruktion verwendet werden, die Bühneneinrichtung
ist nicht notwendigerweise an drei Punkten gelagert. Eine Bühnenvorrichtung
kann aufrechtstehend auf der gesamten Bodenfläche angeordnet werden, wenn
die Genauigkeitsanforderungen dies gestatten.
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Wie
oben beschrieben wurde, benötigt
gemäß einem
Aspekt der Erfindung die Stoßabsorptionsvorrichtung
keine Fixierung an der Bühneneinrichtung,
so daß eine
Zunahme der Baugröße der Bühneneinrichtung
und der Gesamtkosten der Vorrichtung verhindert werden kann. Außerdem steht nicht
zu befürchten,
daß die
Stoßabsorptionsvorrichtung
in abträglicher
Weise die Antriebsleistung der Bühneneinrichtung
beeinflußt,
so daß eine
rasche und exakte Positionierung in einer atmosphärelosen Umgebung
möglich
ist. Darüber
hinaus absorbiert die Stoßabsorptionsvorrichtung
auf einer anderen Seite als der Seite der Bühneneinrichtung in wirksamer Weise
Kollisionsenergie beträchtlicher
Stöße aufgrund
unerwünschter
Schwierigkeiten, so daß eine Verformung
und Zerstörung
oder Beschädigung
der Bühneneinrichtung
verhindert wird.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung befindet sich der Stoßdämpfer außerhalb
der Kammer und verhindert damit eine Verunreinigung der Kammer durch
Fluid- Lecks in dem
Stoßdämpfer. Außerdem absorbiert
die Stoßabsorptionsvorrichtung,
die an dem von der Bühneneinrichtung
getrennten Unterteilungselement der Kammer fixiert ist, Kollisionsenergie
starker Stöße aufgrund
unerwünschter Schwierigkeiten
und verhindert damit eine Verformung, Zerstörung oder Beschädigung der
Bühneneinrichtung
und der Kammer.
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In
einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist in dem Lagerteil der
Stoßabsorptionsvorrichtung das
dünne Teil
vorgesehen, welches so konstruiert ist, daß es opfernd verformt oder
beschädigt
wird, wenn eine übermäßige Kraft
auf die Stoßabsorptionsvorrichtung
einwirkt, wodurch zuverlässig
eine Verformung oder Zerstörung
der Kammer, eine Beeinträchtigung
der Stärke
des Vakuums der Kammer und eine Zerstörung oder Beschädigung der
Zubehöreinrichtung
wie beispielsweise einer Turbo-Molekularpumpe, verhindert werden.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung ist der Stoßdämpfer der Stoßabsorptionsvorrichtung
an dem Trägerelement
gelagert, welches separat von der Kammer vorgesehen ist, so daß in zuverlässiger Weise
eine Verformung und Zerstörung oder
Beschädigung
der Kammer ebenso verhindert wird wie eine Beeinträchtigung
des Vakuumzustands der Kammer, wobei ferner eine Zerstörung oder
Beschädigung
der Zubehöreinrichtungen
wie beispielsweise einer Turbo-Molekularpumpe,
verhindert wird.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung kann Kraft aufgrund eines auf
die Stoßabsorptionsvorrichtung
einwirkenden atmosphärischen Drucks
von außen
aufgehoben werden, so daß die Kollisionsenergie
wirksam und weicher absorbiert werden kann.
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Während die
Erfindung in Verbindung mit derzeit als bevorzugt angesehenen Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die
offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
Die Erfindung soll vielmehr verschiedene Modifikationen und äquivalente
Ausgestaltungen abdecken, die im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten
sind.