JPH11315837A - 流体ベアリングと真空チャックおよびこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体ベアリング、真空チャック、およびこれ
らの装置を簡単にかつ安価に製造するための方法を提供
する。 【解決手段】 本発明は、流体ベアリングのベアリング
面を形成させるにあたって、ベアリング本体６０８に直
接機械加工しないで、本体とは別に薄いプレート６１２
の表面に半導体技術で使用されているエッチング技術で
溝を形成させて、そのプレートを接着剤６１０で本体に
取り付けるようにした。その際、接着剤が固まる前に、
プレートのベアリング面をベアリングの相手側の面に押
し付けて、双方の面の形状を一致させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体ベアリング、
真空チャック、その他の装置、およびこれらの品目を製
造するための方法に関する。一つの実施形態では、本発
明は、半導体作製工程中に使用される用具と機械装置の
作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体膜ベアリングは一般に、二つの表面
の間に挟まれた流体（気体または液体）の圧縮膜によっ
て形成される。二つの表面はその間にほぼ均一な厚さの
狭いギャップを伴って互いに向き合っている。これらの
二つの表面を案内面と流体膜ベアリング面すなわち流体
膜ベアリング・プレートと呼ぶことができる。これらの
部材の形状は、ベアリングによって生ずる運動制約の種
類に依存する。回転式の円筒面、球面、円錐面など、多
くの形式の流体ベアリングがある。例えば一本の軸の周
りの回転運動のためには、ベアリングは、二つの円筒
面、二つの円錐面、または二つの球面によって形成さ
れ、流体膜ベアリング・プレートと案内面との間に狭い
放射方向のギャップが形成される。一対の球面からなる
流体膜ベアリングは、球の中心の周りを自由に回転す
る。ある実施形態では、流体膜ベアリング・プレートは
可動部材であり、案内面は固定部材であって、案内面の
上を流体膜ベアリング・プレートが動く。もちろん、こ
の逆も存在する。一対の円筒面の可動部材は、円筒の軸
の周りを自由に回転するとともに、軸に沿って移動す
る。なお、本明細書においてはベアリング面をベアリン
グ面という場合もある。

【０００３】一般的にはベアリングは負荷容量を最大限
にし、最適ベアリング剛性を達成するためにいくつかの
部域に区分され、各部域は、それぞれのベアリング面
と、流体膜の圧力を均等に分布させるための手段を備え
た絞りとを有する。

【０００４】流体膜ベアリングは、ギャップの中に流体
を動的に引き込むようにギャップへの入口をわずかにく
さび状にして流体の粘性と固定部材（例えば案内面）に
対する可動部材（例えば流体ベアリング）の動きを使用
して、ギャップの中に流体を引き込むか、または外部か
ら流体を加圧してギャップの中に流体をポンプ流送する
ことによって形成される。この流体膜は、ベアリング面
の一つにおける溝（または流路）パターンすなわち溝シ
ステムを通してベアリング・ギャップに送られる。

【０００５】したがって、流体ベアリング（および一種
の流体境界である真空チャック）では、しばしば、溝パ
ターンなどのパターンを表面上に作る必要がある。空気
ベアリングまたは真空チャックの上に溝パターンなどの
パターンを作るために、彫刻盤、フライス盤、またはス
タンピング・プレスを使用することが多い。この結果、
パターンは各溝に沿ってゆっくりなぞられ、パターンを
必要とするたびに彫刻またはフライス削りによって再形
成される。これは時間のかかるコストの高い工程であ
る。したがって、このようなパターンのフライス削りま
たは彫刻にかかるコスト、時間、および手間から、非常
に複雑な形状が使用されることは少ない。

【０００６】溝を形成する別の方法は、スタンピング・
プレスにおけるスタンピングによるものである。溝のス
タンピングには、突き出たリッジ・パターンを包含する
硬い刃物を使用する必要があり、これらのリッジは、対
象物の表面に押し付けられると、対象物の表面に溝のく
ぼみを作る。この工程は、対象物を変形させ、表面上に
材料を押し出し、それからこれを除去しなければなら
ず、また対象物の中に応力を引き起こし、これを熱処理
工程によって軽減しなければならない。さらにまた、複
雑な形状を使用する場合には、大量生産における使用で
も高価になる。

【０００７】ベアリング面の間のベアリング・ギャップ
は均一でなければならず、このベアリング・ギャップは
通常、ベアリング・ギャップによって分けられた二つの
表面が互いに整合すること、すなわち両表面が、丁度理
想化された指が理想化された完全に合致する手袋に適合
すべきであるのと同様に、できるだけ互いに「適合」す
る、すなわち同じ形になることを必要とする。流体ベア
リングを作る度に、ベアリング表面に溝パターンを彫
刻、フライス削り、またはスタンピングしなければなら
ない。溝を作った後に、流体ベアリングの表面をラップ
仕上げまたは研削して、望みの平形、円筒形、球形、ま
たは円錐形にする必要がある。これは、流体ベアリング
の片面を他の面に整合させるために必要な工程である。
平形ベアリングのベアリング面が波打ったりまたは変形
している場合には、流体ベアリングはこの上に置かれた
負荷を適切に支持できず、動力学的にベアリングに悪影
響を及ぼす。ラップ仕上げは、時間と手間のかかる厄介
な工程である。流体ベアリングの製作は費用が高くて時
間もかかるので、半導体設備または精密な切削工具およ
び座標測定機械において使用される位置決め段階におけ
るなどの、円滑で真っ直ぐな制御された動きを必要とす
る多くの機械において有益であり得るにもかかわらず、
広くは使用されていない。

【０００８】図１は、案内面１１６の上に空気ベアリン
グ本体１０２によって形成された、従来の技術による平
形パッド空気ベアリング１００を示す。空気ベアリング
本体１０２と案内面１１６との組合せが流体ベアリング
組立品を形成する。空気ベアリング本体１０２は一つの
中実ブロックで作られ、その側部に開口１１４を有し、
この開口１１４は空気を空気ダクト孔１１０、出口孔１
０８、および最後にオリフィス１０６を通して供給す
る。案内面１１６に沿って滑る空気ベアリング本体１０
２の表面であるベアリング面１０４には、溝１１２が彫
刻またはフライス削りされている。一般的にベアリング
面は、他の平坦面に整合する非常に平坦な面を得るため
にラップ仕上げされる。ベアリング面（例えば１０４）
の正面図を図２に２００として示す。三つのオリフィス
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが、ベアリング面２００
に挿入された状態で示されている。各オリフィス２０２
ａ〜ｃの周りに簡単な溝パターン２０４ａ〜ｃが彫られ
ている。シル２０６とは溝２０４の外側の区域である。
溝２０４ａ〜ｃの外に逃れてシル２０６を越える空気は
圧力を生じさせ、ベアリングにその負荷支持能力を与え
る。

【０００９】図３に、従来の技術による放射状の形状の
流体ベアリングの一例を示す。流体ベアリングの図３に
おける図は、案内面の上を滑るベアリング面３００を見
たものである。図３の流体ベアリングの断面を図４に示
す。四つのオリフィス・インサート３０３ａ〜３０３ｄ
をベアリング本体３０９の中に止めるために四つの座部
を設けなければならない（図４に示す）。各オリフィス
・インサート３０３ａ〜ｄは、そのそれぞれの溝３０１
ａ〜ｄに結合される。空気は、一般的に空気圧取付け具
（図示せず）を通して３０７において側面から供給され
る。図４では、オリフィスは孔あけするには小さ過ぎた
ので、事前切削された小さなオリフィス（３０５ｂと３
０５ｄ）を有するオリフィス・インサート３０３ｂ、３
０３ｄを使用する。小さなオリフィス３０５ｂと３０５
ｄは、空気ダクト３１１から溝３０１ｂと３０１ｄへの
流れをそれぞれ制限する。設計がすぐれているほど、利
用されるオリフィス・インサートの数は少ない。しか
し、ベアリング表面における溝のフライス削り、彫刻、
またはスタンピング、および表面のラップ仕上げに伴っ
て費用、時間、および手間がかかりすぎるため、さらに
効率的で費用効果がさらに高い設計は従来の技術では実
現不可能である。

【００１０】流体ベアリングや真空チャックを製造する
ための従来の技術は、ラップ仕上げと研削を使用して整
合表面を達成したが、これとは無関係の分野において、
鏡の製造業者は、（一つまたは複数の）反射層が平面マ
スタに整合するように反射層を鏡基板に形成する工程を
使用した。図５は、鏡の製造に使用されるこの工程の一
例を示す。図５に示す工程３５０は、反射層３５５と解
放層３５３が付着された平面マスタを使用する。これら
の層は公知の半導体における蒸着技術によって堆積され
る。平面マスタ３５１は注意深くラップ仕上げまたは研
削して、できるだけ平坦にする。次に鏡基板３５９に硬
化する前は柔らかい接着層３５７などの接着剤を塗布す
る。次に鏡基板３５９を平面マスタ３５１に押しつけ
る。接着層３５７は層３５５に接触して硬化し、同時に
層に対して押圧される。矢印３６１は鏡基板３５９に対
して加えられる力を示す。基板３５９を離す際に層３５
３、３５５も離れるほど十分に接着剤が固まった（硬化
した）後に、鏡基板３５９を平面マスタから離す。反射
層３５５は鏡基板３５９に接着されたままになり、この
層は平面マスタ３５１の表面に整合する。鏡を製造する
この工程は、流体ベアリングと真空チャックの製作とい
う、鏡と無関係の分野では使用されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一定の流体ベアリング
と真空チャックにおいて見られるパターンを、それらが
複雑な形状を有するパターンであっても、それらを形成
するための時間効果と費用効果のある方法が提供される
のが望ましい。さらに、流体ベアリングと真空チャック
などの流体境界のための最適整合表面を形成するための
時間効果と費用効果のある方法を提供することもまた望
ましい。本発明はそれらを実現することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体ベアリン
グと真空チャック、およびこれらの装置を形成するため
の方法を提供する。

【００１３】本発明の流体ベアリングの一態様は、プレ
ート支持部と、硬化前は柔らかい接着剤によってプレー
ト支持部に取り付けられた接着表面を有する可撓性ベア
リング・プレートとを含む。可撓性ベアリング・プレー
トは、接着剤硬化時間の少なくとも一部の間に、可撓性
ベアリング・プレートに対して押圧された所定の表面に
整合させられる。

【００１４】流体ベアリングを形成するための方法の一
態様は、ベアリング面とその反対側の面である接着表面
とを有するプレートを形成することを含む。このプレー
トは流体ベアリングの一つの表面を形成する。本体の第
一側面がプレートの接着表面と結合させられ、プレート
のベアリング面を所定の表面に置き、圧力を加えてベア
リング面を所定の表面に整合させる。

【００１５】本発明による流体ベアリングを製造する方
法の特定の一方法は、次のステップを含む。第一に、ベ
アリング・プレートを形成する。ベアリング・プレート
は、ベアリング面とその反対側の面である接着表面とを
有する。ベアリング・プレートのベアリング面にパター
ンを形成する。一実施態様では、標準のリトグラフィ技
法によってパターンをエッチングすることもできる。第
三に、接着剤を塗布して、ベアリング・パッド本体の第
一側面をベアリング・プレートの接着表面に結合させ
る。

【００１６】従来の技術とは異なり、ベアリング・パッ
ド本体とベアリング・プレートは、工程におけるこの点
において完全な表面形態を有する必要はない。それか
ら、ベアリング・プレートのベアリング面を、平面マス
タ、または流体ベアリングを組み立てるときにベアリン
グ面に対向する他の表面を整合またはモデル化するため
に設計された他のある所定の表面に向けて置く。ある実
施態様では、所定の表面を案内面などの他の表面にする
こともできる。ベアリング・プレートのベアリング面が
平面マスタまたは他の所定の表面の形状に複製されるま
で、すなわち整合するまで、接着表面とベアリング面と
の間の圧力差が供給される。圧力差は、ベアリング面に
おけるよりも高い接着表面における圧力によって生ず
る。例えば、接着表面では大気圧にすることができ、ベ
アリング面では真空にすることができる。または接着表
面は大気圧よりも高い圧力を有し、ベアリング面は大気
圧下または真空下にある。ある実施態様におけるベアリ
ング・プレートの平面度と流体ベアリングの形成は、厄
介で時間のかかるラップ仕上げ工程を必要とせず達成さ
れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、真空チャックまたは案
内面を形成する方法も教示する。本発明の実施形態を次
に説明する。

【００１８】本発明は、流体ベアリング、真空チャッ
ク、その他の装置、およびこれらの製造するための方法
に関する。下記の説明では、本発明を完全に理解できる
ように多くの特定の詳細事項を挙げる。しかしながら、
これらの特定の詳細事項なしでも本発明を実施できるこ
とは、当業者には明白になろう。さらにまた場合によっ
ては、本発明を不必要に不明瞭にしないように、公知の
設備と方法は詳細に述べなかった。

【００１９】図６は、流体ベアリングまたは真空チャッ
クを製作するための、本発明による一実施形態を示す流
れ図である。流体ベアリングは、ウェハ処理チャンバの
中で案内面に沿って移動させる段階などの、様々な負荷
を支持するために使用することができる。真空チャック
は、従来の技術において公知のように、対象物を保持す
るために使用することができる。ステップ４００では、
ベアリング・プレートを形成する。エッチングが可能な
どのような可撓性材料からでもベアリング・プレートを
形成することができる。本発明のすべての実施形態にお
いて可撓性またはエッチング可能性もしくはその両方が
必ずしも必要ではない。ベアリング・プレートを、本発
明の一態様を使用すると、パターンの複雑性と関係なく
容易にパターン付けすることができる。例えば、プレー
トが金属または合金である場合には、ある実施形態で
は、彫刻やラップ仕上げやスタンピングの代りに、標準
のフォトリソグラフィをベアリング・プレート上でパタ
ーンをエッチングするのに使用することができる。ある
実施形態では、ベアリング・プレートは、ステンレス
鋼、青銅、真ちゅう、アルミニウム、これらそれぞれの
合金、セラミック、ガラスからなるグループから選択さ
れた材料を含む。ベアリング・プレートを、パターンが
形成することのできる他の材料から形成できることは認
識されよう。このプレートについて適用可能な形状は、
平形、円錐形、および円筒形ベアリング・パッドを含む
が、これらに限定されるものではない。円錐形表面およ
び円筒形表面は、平形薄板材料から作り、続いて円錐形
または円筒形の形状にすることができる。

【００２０】ステップ４０２では、ベアリング・プレー
トをエッチング可能な材料で作るときに、望みのパター
ンを有するフォトマスクを作る。フォトマスク（すなわ
ちエッチング・スクリーン）は一般的には、ベアリング
面をフォトレジスト材料で被覆し、望みのパターンを有
するフォトマスクを通して材料に光を当て、そしてフォ
トレジスト材料を現像してエッチングされるべき区域を
ベアリング面に露出させることによって作られる。一般
的には、露出された区域は望みのパターンを形成する。
このパターンは、ベアリング・プレートの表面であるベ
アリング面に複数の溝として構成させる。ベアリング・
プレートは案内面の表面またはベアリング・プレートに
面する他の表面に沿って移動する。表面と流体ベアリン
グとの間のギャップにおける流体薄膜によって、案内面
その他の表面はベアリング・プレートから分離されてい
る。または、エッチングされるべきパターンは、複数の
溝、オリフィス、および表面絞りを含むことができる。
溝とオリフィスに結合されたエッチングされた表面絞り
５１１ａを図９に示す。ベアリング・プレートの外形
を、プレートを作っている材料の全厚にわたってエッチ
ングすることによって形成してもよい。（図８に示すよ
うな溝５０５などの）ベアリング・プレート面における
溝を、プレートの厚さの中に部分的にエッチングしても
よい。溝は流体流のチャネルとして役立ち、ベアリング
・プレートのベアリング面に沿って流体圧を均等に配分
する。溝の深さと幅を制御して、流体の望みの流れ特性
を得る。（図８に示すようなオリフィス５０７などの）
オリフィスを、ベアリング・プレートの厚さ全体にわた
って溝パターンの内部に、選択されたスポットをさらに
エッチング（または孔あけ）することによって形成す
る。オリフィスを、貫通孔が完全に形成されるまで、溝
と同じ側または反対側（ベアリング・プレートの接着表
面側）のいずれかからエッチング（または作製）するこ
ともできる。エッチングを使用する場合には、望みのオ
リフィスの寸法を得るために、オリフィスのエッチング
工程を制御しなければならない。オリフィスの寸法は流
体の流量を決定し、通常ベアリング特性の制御に重要で
ある。ベアリング・プレートの接着表面も部分的にエッ
チングして、プレートをベアリング基板に接合するとき
の接着を強化することができる。

【００２１】ステップ４０４では、標準のフォトリソグ
ラフィ技法を使用して、ベアリング・プレートのベアリ
ング面にパターンをエッチングすることができる。現像
されたフォトレジストによって形成された露出領域にパ
ターンがエッチング（または場合によってはサンドブラ
スト）される。エッチングの後に、現像されたフォトレ
ジストを除去する。エッチングまたはサンドブラストを
表面を腐食させることと考え、これによって腐食という
用語をエッチングまたはサンドブラストと呼ぶことは認
識されよう。パターンの複雑性はフォトリソグラフィの
費用に大きくは影響しない。さらに、フォトマスクに作
られたパターンを続くエッチングで再使用することもで
きる。従来の技術と異なり、パターンを、それが使用さ
れる度に時間をかけて再現する必要はない。したがっ
て、複雑なパターンを本発明による方法の下で費用に対
して効果的に利用することもできる。

【００２２】ステップ４０６では、ベアリング基板とベ
アリング・プレートの接着表面に、又はそのいずれかの
面に接着剤を塗布する。ベアリング基板はプレート支持
体または本体と呼ばれることもある。接着表面は、ベア
リング・プレートのベアリング面の反対側である。ある
実施形態では、使用される接着剤は、室温において約１
０，０００センチポアズから約４００，０００センチポ
アズまでの粘性を有するエポキシである。接着剤は、こ
れがベアリング基板すなわちベアリング・プレートのど
のオリフィスや溝も塞がず、ベアリングを組み立てたと
きにベアリング表面間に確実に流体を流すように、注意
深く選択される。流体の流れが遮断すなわち阻害される
と、整合しない流体ベアリング薄膜が形成され、流体ベ
アリングの性能は低下する。接着剤がこれらのオリフィ
スに詰まることを防ぐために、ベアリング基板における
オリフィスの周りの拡大された溝または開口を作ること
もでき、図１１の拡大された開口６２１ａは、ベアリン
グ基板６０８におけるオリフィスの周りの拡大された開
口の一例である。オリフィスとベアリング本体すなわち
ベアリング・プレートとの間のシールを使用して、接着
剤によるオリフィスの閉塞を防ぐこともできる。

【００２３】ステップ４０８では、接着剤を使用してベ
アリング基板にベアリング・プレートを接合する。それ
からステップ４１０において、ベアリング・プレートの
ベアリング面を所定の表面に置く。そのとき接着剤はま
だ完全に硬化していない。ある実施形態では、所定の表
面は平面マスタであり、これは、ベアリング・プレート
が案内面の表面上を均一に滑るように、ベアリング・プ
レートを円滑で平らなベアリング面に作り上げるのに役
立つ工具である。所定の表面は、案内面の、またはベア
リング・プレートと共に流体ベアリングを形成するその
他の表面の、ほとんど望み通りの表面形状をかたどるよ
うになっている。平面マスタは、ある実施形態では花崗
岩のブロックまたはオプティカル・フラットにすること
ができる。別の実施形態では、（案内面を表す形状では
なく）案内面自体を所定の表面として使用することがで
きる。

【００２４】ステップ４１２では、接着剤が硬化してい
る間に（または硬化を開始する前に）、ベアリング・プ
レートと所定の表面との間を真空にして、ベアリング・
プレートが所定の表面に整合するか、または平面マスタ
の形状を複製するようにする。別の実施形態において、
ベアリング面が接着剤が硬化中の所定の表面の形状を複
製するまで、圧力を加えてベアリング・プレートを所定
の表面に押しつけることを認識されたい。例えば、接着
面は大気圧より高い圧力を有することになり、ベアリン
グ面では大気圧または真空状態になり得る。圧力を行使
する別の方法も使用できることは認識されよう。

【００２５】所定の表面の形状は、流体ベアリング・プ
レートの望みの形状によって決定される。例えば、丸い
ジャーナル・ベアリングには丸い所定の表面が必要であ
る。二次元内でのみ動く平らな矩形の流体ベアリング、
または望むならば、回転運動および垂直運動を可能にす
るラジアルジャーナル・ベアリングを達成する所定の表
面を使用することもできる。ある実施形態では、ベアリ
ング・パッドまたは所定の表面を通して、真空または圧
力差をベアリング・プレートに供給することもある。こ
うして、（流体ベアリングの案内面または他の表面にう
まく整合する）ベアリング・プレートへのベアリング面
の高度な整合が、厄介で時間のかかるラップ仕上げ工程
を使用することなく達成される。したがって、製造コス
トは軽減され、生産性は向上する。

【００２６】図７に、ベアリング・プレート６１２の接
合表面とベアリング基板６０８の底面との間で接着剤６
１０が硬化する間に、所定の表面６０６に押しつけられ
ているベアリング・プレート６１２の断面図を示す。圧
力は、空気路６０４、６１６とオリフィス６２２を通し
て引かれる真空によって生じ、この真空は可撓性ベアリ
ング・プレート６１２を所定の表面６０６に対して吸引
する。

【００２７】ステップ４１４では、ベアリング・プレー
トが平面マスタの形状を複製した後に、真空が除去され
る。これは一般的には接着剤が十分に硬化した後に行わ
れる。場合によっては、表面のさらに高い平滑度を達成
するために、ベアリング面にわずかなラップ仕上げを使
用することがある。

【００２８】図８に、本発明の一実施形態によって形成
された別の流体ベアリングの斜視図を示す。図８におい
て、空気ベアリング全体を５００で示す。空気ベアリン
グ５００は、ベアリング基板５０１、ベアリング・プレ
ート５０３、およびそのベアリング面からなる。ベアリ
ング・プレート５０３は、接着剤（図示せず）を使用し
てベアリング基板５０１に接合されている。ある実施形
態では、使用される接着剤は、室温において約１０，０
００〜４００，０００センチポアズまでの粘性を有する
エポキシである。接着剤は、ベアリング・パッド５０１
とベアリング・プレート５０３とを共に接着させるため
に十分な強さを持たなければならないが、オリフィス５
０７などの開口を塞ぐほど流れやすい（希薄な）もので
あってはならない。プレート５０３を通して中央オリフ
ィス５０７が孔あけまたはエッチングされ、プレート５
０３のベアリング面にエッチングされた四本の溝５０５
と結合される。ある実施形態では、オリフィスの直径は
約０．００１インチから約０．０１０インチまでの範囲
にすることがある。溝５０５のパターンの外側区域はシ
ル５０９である。空気ベアリングの周辺の溝５０５は大
抵毛髪程度の細さで、ある実施形態では約０．０１０イ
ンチの幅である。

【００２９】図９に、オリフィス５０７の周りの溝５０
５の部分分解図を示す。ある実施形態では、５１１ａな
どのエッチングされた表面絞りを使用して、空気が溝５
０５を通過するときに空気の圧力を徐々に漸進的に低下
させ、空気ベアリング５００全体に均一に圧力を分布さ
せる。表面絞りはベアリング・プレート５０３のベアリ
ング面にエッチングされる。さまざまなパターンのエッ
チングされた表面絞りが、溝５０５を通過する空気の流
れを制限する（または緩慢にする）ために使用できるこ
とは認識されよう。さらに、各表面絞りは異なったパタ
ーンを有してもよい。一つのオリフィス５０７と四つの
エッチングされた表面絞り５１１ａ〜ｄのパターンは、
図３の従来の技術のベアリングよりも時間効果と費用効
果が高い。さらにまた、図８〜図９に図示するパターン
は、従来の技術では容易かつ費用効果的に製造すること
はできなかった。オリフィス５０７を通して真空を引き
入れることによって、空気ベアリング５００を真空チャ
ックとして使用できることは認識されよう。この方式
で、ベアリング・プレート５０３の表面上に置かれる対
象物をプレート５０３のベアリング面に対して吸引し、
こうして対象物を保持する。このような真空チャックの
一つの用途は、カリフォルニア州サンタクララのＥｌｅ
ｃｔｒｏｇｌａｓ社製のウェハ・プローバにおいて使用
されるプラットフォームなどの、半導体ウェハ保持プラ
ットフォームである。本発明による流体ベアリングと真
空チャックを、ウェハ検査、ウェハ試験、ウェハ被覆を
含む様々なウェハ処理作業で使用することができる。

【００３０】図１０に、本発明の方法の一実施形態によ
って形成された流体ベアリング６００の断面図を示す。
従来の技術による流体ベアリングと異なり、流体ベアリ
ング６００は、ベアリング基板すなわち本体６０８とベ
アリング・プレート６１２との二つの構成部分を有す
る。エポキシなどの接着剤６１０をベアリング・パッド
本体６０８とベアリング・プレート６１２との間に置
き、二つの部分を互いに接着する。ベアリング本体６０
８の頂部に負荷を置く。負荷を例えばモータまたはウェ
ハステージにすることができる。一般的に空気取付具が
空気路孔６０４に連結され、空気路孔は出口孔６１６と
オリフィス６２２とに結合される。このオリフィス６２
２を図１１の拡大図に見ることができる。他の実施形態
で空気入口を他の個所に置くこともあることを認識すべ
きである。

【００３１】図１１は、図１０の一部分の拡大図であ
る。ベアリング・ギャップの中にある流体（例えば気体
または液体）によって作られる流体ベアリング膜６１４
によって、ある表面（例えばベアリング・プレートの表
面）が案内面の表面６１８の端から端まで滑ることがで
きる。その結果、大きなエネルギーの節約となる。例え
ば、４”×６”の流体ベアリングは約４００ポンドの負
荷を支持し移動させることもできる。出口孔６１６の直
径は、通常は流体ベアリングにおけるオリフィス６２２
の直径よりも大きい。接着剤６１０の粘性は、接着剤が
出口孔６１６またはオリフィス６２２を通る流体の流れ
を遮断しないように選択される。ノズル６２１の周りの
拡大された開口６２１ａは、接着剤がノズル６２１およ
びオリフィス６２２を通る流体の流れを絶対に遮断しな
いために役立つ。流体ベアリングを阻害されずに通る流
体の流れは、均一な流体ベアリング膜６１４の分布のた
めに非常に重要である。ベアリング・プレート６１２に
は溝６２０を形成することができる。図１１は、ベアリ
ング・プレート６１２のベアリング面に溝が存在しな
い、オリフィス６２２の周りの区域の断面図を示し、図
１２は、（異なる角度で取った）オリフィスの周りの区
域を通る他の断面図を示す。図１２の場合には、溝６２
０はベアリング・プレート６１２のベアリング面に沿っ
て延びている。溝またはオリフィスもしくはその両方の
パターンをベアリング・プレート６１２の中に形成する
ことができることを認識されたい。オリフィス６２２
は、孔あけまたはエッチングによって形成してもよい。
これは開口の中に置かれる市販の挿入オリフィスであっ
てもよい。流体ベアリング膜６１４は溝６２０に沿って
流れ、ベアリング・プレート６１２のベアリング面全体
を通して均一の圧力分布を達成する。圧力分布が均一で
ない場合には、流体ベアリング６００が案内面の表面６
１８に接触しないで滑ることはない。接触することによ
って案内面を損傷させることがあり、また流体ベアリン
グ６００によって支えられた負荷に悪影響を及ぼすこと
もある。

【００３２】従来の技術では、流体ベアリングは一つの
ブロックで作られていたので、非常に長い孔がブロック
または基板本体の上側からベアリング面（すなわち底
側）まであけられた。代替案としては、溝システムであ
るマニホールドをパッド本体のベアリング面側（すなわ
ち案内面の上を滑る側）にフライス切削することであ
る。これらの従来の技術には欠点がある。本発明のある
実施形態では、マニホールドを基板の表面６０８にフラ
イス切削して、基板の表面６０８をベアリング・プレー
ト６１２と合わせる。マニホールドの溝パターンは、空
気取付具が基板の中に位置する一点から、オリフィスが
ベアリング・プレートに位置する点のすべてに、空気を
導通させる。マニホールドの好ましい溝パターンは、ベ
アリング・プレート６１２のベアリング面の全てのオリ
フィスへ同じ最大量の空気を導くことである。

【００３３】ある実施形態では、ベアリング・プレート
６１２は、ベアリング基板６０８に形成されたマニホー
ルドを覆う。ベアリング基板６０８とベアリング・プレ
ート６１２に真空を供給すると、真空は、ベアリング・
パッド本体６０８におけるマニホールドによって、ベア
リング・プレート６１２におけるすべてのオリフィスと
溝６２０に分布される。したがって、ベアリング・プレ
ート６１２は所定の表面に押しつけられる。その結果、
ベアリング・プレート６１２は所定の表面の形状に整合
する。流体ベアリングの別の表面によく順応するベアリ
ング・プレート６１２によって、流体ベアリング膜６１
４はベアリング・プレート６１２のベアリング面の端か
ら端まで均一に分布することができる。これは、流体ベ
アリング６００が圧力の低い点に引かれることがなく、
また、過剰な空気が案内面の表面または流体ベアリング
の圧力の高い点を通って漏れることがないので重要であ
る。流体ベアリング膜６１４は、空気ベアリングが案内
面６１８に沿って円滑に動くように平らで均一でなけれ
ばならない。

【００３４】本発明のもう一つの利点は、非常に時間と
費用のかかる工程であるラップ仕上げよりもはるかに速
くて安価に、ベアリング・プレートを平坦にまたはその
他の形に成形する能力である。これを果たすために、ベ
アリング・プレートを、ベアリング・プレートが所定の
表面に整合できるようによく順応する材料で作らなけれ
ばならない。さらに本発明は、どんなに複雑な溝も通常
のフォトリソグラフィ・エッチング技術によってベアリ
ング・プレートの上に形成することができる。さらに、
溝パターンをベアリング・パッド本体６０８の上に圧力
を均一に分布させるように設計することもできる。また
は、不均一な負荷がベアリング・パッド本体６０８の上
に置かれた場合には、圧力分布はこの不均一性を反映
し、そしてさらに特定の溝パターンを用いて釣り合った
流体ベアリング膜を達成する。こうして、溝パターンを
ベアリング・プレート６１２に形成して、流体ベアリン
グ６００によって支えられた負荷が不均一に分布してい
ても、均一な流体ベアリング膜６１４を形成することが
できる。

【００３５】ある実施形態では、溝パターンを、その都
度パターンに個別の各溝または各オリフィスをゆっくり
彫刻、フライス切削、またはスタンピングする従来の技
術による方法に代って、標準のフォトリソグラフィ技術
を使用してエッチングすることができる。さらに、表面
へのパターンのスタンピングは、表面に集中応力を生じ
させることが多い。その結果、表面上における応力解放
をしばしば実施しなければならない。したがって、従来
の技術による流体ベアリングのパッド本体は、望ましく
ない衝突やスタンピング工程中に形成される望ましくな
い隆起部を排除するために、広範囲にラップ仕上げされ
ることが多い。本発明は、続いて流体ベアリングの応力
解放を必要とする望ましくない衝突を発生させない。こ
の結果として製造工程は速くなり、生産性は向上する。

【００３６】図１３は、真空予備負荷能力も含む本発明
による空気ベアリングの別の実施形態の斜視図を示す。
この空気ベアリングは、そのベアリング面に、真空ダク
ト孔６３４と流体連絡している真空孔６３１を有し、そ
の孔は真空凹部６３０と流体連結している。真空ダクト
孔６３４は真空源に結合されて、この空気ベアリングの
ベアリング面の真空凹部６３０の中に真空が発生するよ
うに、真空孔６３１を通して真空を引き入れる。図１４
は、この空気ベアリングのベアリング面を示す。ベアリ
ング面は、凹部６３０と、ベアリング面の周囲の近くに
ある溝６２０とを含む。溝６２０は四つのオリフィス６
２２を含み、これらのオリフィス６２２は、空気を空気
ベアリングに供給する目的でベアリング面に空気を供給
するための空気ダクト６０４に結合されている。凹部６
３０は外部シル６３５と内部シル６３６とに対して凹ん
でいる。図１４の空気ベアリングを多くのさまざまな方
法で使用することができる。一つの方法では、空気ダク
ト６０４がオリフィス６２２に空気を供給して、案内面
の上の空気膜の中でベアリングが「飛ぶ」ことを可能に
し、同時に、真空ダクト孔６３４が真空を引き入れるこ
とで真空凹部６３０は真空を作る。この方法で、空気ベ
アリングは真空によって事前に負荷を受けるので、空気
ベアリングは、案内面の上を滑るときには比較的静かで
ある。別の方法では、空気ベアリングは真空源から分離
して空気源を使用することがある。この代替案では、空
気回路が空気ベアリング用の空気を供給しているときに
真空回路が開いていないので、案内面の上における空気
ベアリングの動きの硬さが減少する。空気源を止めてオ
リフィスを通過する空気を停止させ、それから真空源を
開いて真空凹部の中に真空を作り、これによってベアリ
ングを動かないように案内面に留める。空気ベアリング
を動かすには、真空源を閉じて空気回路を再び開ける。

【００３７】図１５は、図１４に示すベアリングの断面
図であり、この断面図は図１４に示す線Ａ−Ａに沿って
取ったものである。図１５で見ることができるように、
凹部６３０の中に真空を発生させるために、真空ダクト
孔６３４は真空孔６３１を真空源に結合する。案内面の
上に空気ベアリングが載ることができるように、空気ダ
クト６０４を空気源に結合して、ベアリング面の下に空
気膜を作る。図１６は、図１５の空気ベアリングの部分
の拡大断面図であり、この部分は図１５において円Ｂで
示されている。図１６で見ることができるように、空気
ベアリングはシール６２１ｂを有し、このシール６２１
ｂは本体６０８ａの中に挿入されており、ベアリング・
プレート６１２の孔にも挿入されている。二個のＯリン
グ６２１ｃがシール６２１ｂの周りにはまっている。シ
ール６２１ｂは、接着剤６１０が出口孔６１６、オリフ
ィス６２２、またはノズル６２１を塞ぐことを防止する
のに役立つ。

【００３８】図１７は、案内面の表面６１８上の、本発
明による空気ベアリングのもう一つの実施形態を示す断
面図である。図１８は、図１７の空気ベアリングの部分
の拡大断面図である。図１８に示すこの部分は図１７に
おいて円Ｄで示されている。本体６０８における開口の
中にシール６２１ｂがはめられ、この開口は一般的には
円筒状の孔であり、シール６２１ｂもベアリング・プレ
ート６１２の円筒状開口を通ってはめられている。シー
ル６２１ｂは二個のＯリング６２１ｃに結合されてい
る。Ｏリングとシールは、接着剤６１０が出口孔６１６
などの連絡オリフィスに漏洩することを防止する。

【００３９】図１９は、本発明による空気ベアリングの
もう一つの実施形態を示す断面図である。この実施形態
では、空気ベアリングは一つの調整ねじ６２７を含む。
この調整ねじは、ねじを回して出し入れすることによっ
て空気ベアリングを通る流体の流れを制限したり制御し
たりするのに使用される。図２０は、図１９の空気ベア
リングの部分の拡大断面図である。

【００４０】図２１は、流体ベアリング用ベアリング・
プレートのベアリング面のある実施形態を示す斜視図で
ある。ベアリング面７００は案内面に沿って滑る。ベア
リング面７００は複雑な形状を示すが、これは本発明を
使用して容易に得ることができ、また反復することがで
きる。オリフィス７０１から木の葉パターンが放射状に
広がり、それから溝７０３に分岐し、小さな溝７０５に
分岐し、そしてさらに小さな溝７０７に分岐している。
この木の葉パターンを利用して空気を均一に段階的に分
布させることができる。この溝（７０３、７０５、７０
７）をエッチングした木の葉パターンは、シル以外のベ
アリング・プレートのあらゆる点に空気を均一に供給す
る。本発明は、図２に示すような従来の技術に見られる
ものよりはるかに細かく、従来の技術よりもさらに均一
に流体を分布させる溝パターン形状の作成を可能にす
る。この結果、従来の技術の流体ベアリングよりもすぐ
れた負荷支持能力を有する流体ベアリングとなる。

【００４１】図２１に示すベアリング・プレート設計
は、セラミックまたは多孔性カーボンのインサートのた
めの凹部を有する従来技術の空気ベアリング・パッドと
は空気式的には等価である。従来の技術によるセラミッ
クまたは多孔性カーボン・ベアリングには溝がなかっ
た。しかし空気は、セラミックまたは多孔性カーボンで
作られていることが多いインサート全体を通して押され
る。この従来の技術による空気ベアリングの一つの欠点
は、セラミックまたは多孔性カーボンのインサートが過
度に多孔性であることが多く、この結果、過剰の空気が
空気ベアリングを通過することである。ベアリングへの
規定の低い流量を達成するために、ラッカーおよび溶剤
の含浸による時間のかかる多孔性調整工程が使用され
る。多孔性の面の平面度を保持するために、複雑なリブ
構造をパッド本体に切削し、次いで、多孔性の面をリブ
に結合して、その構造的保全性を維持する。それから、
その結果得られるパッドをラップ仕上げで平面にして、
ラッカーおよび溶剤を使用した流量調整が行われる。

【００４２】この多孔性の問題は、図２１の木の葉パタ
ーンのベアリングでは発生しない。それは、木の葉パタ
ーンにおける溝（すなわち脈）を（フォトリソグラフィ
工程またはエッチング工程の制御によって）容易に変え
て、均一に空気を分布させることが確実にできるからで
ある。さらに、セラミック・パッドは非常に高価であ
る。極めて対照的に、ステンレス鋼などのエッチング可
能な材料の上に木の葉パターンを形成することは非常に
安価である。こうして、本発明の態様を使用して、非常
に低い製造コストで流体ベアリング上のさらに均一な流
体分布のための極めて細かい溝の形状を達成することが
できる。

【００４３】図２２は、本発明によるある実施形態を用
いて製造された真空チャックの上面図である。図２２の
真空チャック８００は図２４の真空チャックに類似して
いるが、ロボット・アームすなわちスライダ９０３のた
めの凹部がない点が異なる。プレート８２２は三つのラ
ジアル・リム８０７ａ〜ｃと、これらのリムによってそ
れぞれ区画されて、ぞれぞれ直径が４インチ、６イン
チ、８インチのウェハを支持する三つのセクター８１
５、８１３、８１１を有する。さらに、各同心セクター
８１５、８１３、８１１の内部には、それぞれエッチン
グされたピラー８０５のパターンがある。その他のパタ
ーンも形成、設計することができ、これにはエッチング
の必要がないことを認識すべきである。

【００４４】オリフィス８１９ａ、８１９ｂ、８１９ｃ
は、個別に真空を真空チャックの表面に供給する。この
実施形態では、円８１５内に三つのピン８１７ａ〜ｃが
ある。三つのピン８１７ａ〜ｃはウェハを真空チャック
８００から垂直に持ち上げて、ロボット・アームがウェ
ハを掴むことができるようにする。三つのピン８１７ａ
〜ｃは最も小さい円８１５の中に位置し、ここであらゆ
る寸法のウェハを持ち上げまたは支持することが可能で
ある。ウェハを持ち上げるために他の方法も使用するこ
とができ、またピン８１７ａ〜ｃを図２２に示すものと
は異なる個所に置いいてもよいことは明らかである。図
２３は、図２２の真空チャックの一部分の断面図を示
す。

【００４５】ベアリング・プレート８２２を、図６に示
す方法などの本発明による一方法にしたがって、基板８
２０に接着層８２１によって接合する。オリフィス８１
９ｃはプレート全体８２２を貫通する孔であり、基板８
２０におけるダクト８２３に結合された真空発生機に流
体連絡されている。圧力を加えた後もダクト８２３とオ
リフィス８１９ｃとの間の流体連絡を遮断しない方法
で、接着層８２１を加えて、接着剤が硬化する間にプレ
ート８２２を基板に押しつけ、プレート８２２のベアリ
ング面を所定の表面に対して押しつける。リム８０７
ｃ、リム８０７ｂ、およびピラー８０５は、プレート８
２２のベアリング面をエッチングすることによって形成
することもできる。セクター８１１、８１３、８１５な
どのピラーの周りの区域は、流体ベアリングのベアリン
グ・プレートのベアリング面における溝としての機能に
似た働きをする。ピラー８０５を、各々がその先端部が
非常に小さな表面積とされたピン形状のピラーに取り替
えることもできることは認識されよう。これらのピン形
状ピラーはさらに（例えばウェハ・ピン・チャックの場
合におけるような半導体ウェハのための）支持部ともな
るが、ピン形状ピラーの先端部表面に粉塵を集める大き
な面積はない。このような「ウェハ・ピン・チャック」
によって、ウェハを、ウェハ検査システムで有用な非常
に平坦な方式で支持することができよう。このようなウ
ェハ・ピン・チャックは、本発明による技法を使用して
比較的簡単で安価に製造される。

【００４６】従来の技術では、図２２に示すような複雑
なパターンは、各矩形ピラー８０５を彫刻またはフライ
ス加工するのに過大な時間と費用がかかるので、多分使
用されなかったであろう。反対に、本発明による方法で
は、矩形ピラーを例えばＣＡＤプログラムを使用して容
易に作画することができる。また、ＣＡＤプログラム
は、原型フォトマスクの上のパターンを作るために必要
なコンピュータファイルを自動的に作成する。いったん
原型フォトマスクが作成されると、アルミニウムなどの
材料の標準エッチング中にパターンを容易に繰り返し
て、真空チャック８００のためのプレートを作ることが
できる。

【００４７】図２４に、本発明によって形成された真空
チャックの一実施形態を示す。図２４は真空チャック・
プレートの上面図である。真空チャック本体（図示せ
ず）は真空チャック・プレートの下に配置されている。
ウェハを真空チャック９００に載せたり外したりするた
めに、ロボット・アームを９０３で使用することができ
る。ある実施形態では、４インチのウェハを支えるため
に小さな同心円９１５を使用する。６インチのウェハは
大きな環９１３で支えることができ、８インチのウェハ
は同心区域９１１を含む真空チャック全体９００で支え
ることができる。さらに、貫通孔９０１が各同心円９１
５、９１３、９１１にそれぞれ示されている。ある実施
形態では、貫通孔の直径は約０．０４０インチである。
真空または圧力差を孔９０１を通して供給する。各同心
円の周りのリム９０７はエッチングされない。各矩形ア
イランド９０５の周りの区域９０９は、標準のリソグラ
フィ技術を使用してエッチングされている。区域９０９
は、流体ベアリングにおける溝としての機能に似た働き
をする。従来の技術では、各矩形アイランド９０５を一
つずつゆっくり彫刻することは、機械のために非常に時
間のかかる高価な工程となる。機械は、単一の真空チャ
ックの上にこのようなパターンを一度に一つずつ彫刻ま
たはフライス仕上げできるのみである。

【００４８】反対に、本発明を使用して、多数の矩形９
０５の真空チャック・プレートパターンをフォトプロッ
タを使用して、一度にエッチングしてマスター・フォト
マスクを作ることができる。この一つのマスター・フォ
トマスクのパターンから、同じパターンを次々にプレー
トの上に急速かつ容易にエッチングして、追加の真空チ
ャック・プレートを形成することができる。プレート
は、アルミニウム、ステンレス鋼、ガラス、またはセラ
ミックなどのエッチング可能なあらゆる材料で作ること
ができる。ある実施形態では真空チャック・プレート
を、流体ベアリング用の先に述べた複製工程を使用して
接着剤で真空チャック本体に結合する。

【００４９】図２５に、ほとんど無限長の案内面を製造
する方法を図示する。従来の技術では、案内面は平坦で
円滑になるまでラップ仕上げされた花崗岩またはアルミ
ニウムの中実ブロックから製作された。したがって、案
内面の製作は非常に高価で、製造された案内面の最大長
は約３〜４フィートであった。したがって、案内面の長
さが制限されているので、流体ベアリングは長い距離を
移動することができなかった。本発明の態様を使用すれ
ば、低コストでかなり長い案内面を製造することができ
る。この工程は、案内面を平坦にする平面マスタ１００
１、トップ・プレート１００３、およびトップ・プレー
ト１００３を本体１００７に接合するための接着剤１０
０５の使用を含む。

【００５０】好ましい一実施形態では、トップ・プレー
ト１００３と本体１００７は同じような膨張率を有す
る。ある実施形態では、トップ・プレート１００３は板
ガラスで作られ、本体１００７はファイバグラス引抜き
品によって作られる。さらに別の実施形態では、使用さ
れる接着剤１００５をエポキシまたはポリエステルにす
ることができる。さらに他の実施形態では、トップ・プ
レート１００３が金属テープで作られ、本体１００７は
金属押出し品で作られる。上記の材料はすべて、研磨ま
たはラップ仕上げで作られる花崗岩またはアルミニウム
の案内面よりも低コストである。トップ・プレート１０
０３と本体１００７とを形成するために、その他の材料
も使用できることは認識されよう。ある実施形態では平
面マスタは真空式空気ベアリングである。本発明を使用
して真空式空気ベアリングを形成することもできる。さ
らに、平面マスタ１００１に熱を加え、または供給し
て、接着剤１００５の硬化とトップ・プレート１００３
の本体１００７への結合を助けることができる。

【００５１】図２５に示すように、決まった長さの案内
面を作ることができ、その際、本体１００７、接着剤１
００５の層、トップ・プレート１００３の上に平面マス
タ１００１を置き、平面マスタ１００１を通して真空を
加える。ある実施形態では、平面マスタ１００１は、空
気を逃すことならびに真空を加えることを可能にする真
空式空気ベアリングである。ほとんど無限長の案内面を
作るために、トップ・プレート１００３の材料、接着剤
１００５、および本体１００７の材料を、これらの材料
が平面マスタ１００１の下を移動するときに連続的に供
給しなければならない。例えば、トップ・プレート１０
０３が板ガラスで作られる場合には、板ガラスの連続供
給が必要で、同様にファイバグラス引抜き品の連続供給
も、本体１００７がこれを含む場合には必要である。ま
たは別の例では、トップ・プレート１００３が金属テー
プで作られる場合には、金属テープのロールを連続的に
供給する必要がある。金属テープのロールの端部を切っ
て、この次に新しい金属テープを加える。金属テープの
ロールの端部と次のロールとの間には小さなギャップが
あってもよいが、円滑な案内面にするために、このギャ
ップを埋めて磨くことができる。

【００５２】本発明の態様によって、トップ・プレート
１００３として使用される板ガラスの厚さは、ある実施
形態では重要ではない。さらにまた、使用される接着剤
の硬化工程は、平面マスタ１００１に供給される熱の量
を指示する。使用される接着剤の形式と量は、硬化に必
要な時間と温度を決定する。これに加えて、平面マスタ
１００１の寸法は、硬化工程の間に使用される時間と温
度に影響する。したがって本発明は、非常に費用効果の
高い方式で非常に長い案内面を製造することができる方
法を提供する。本発明は、案内面と空気ベアリングをさ
らに商業的に魅力あるものにして、これらの使用を拡大
するはずである。例えば、空気ベアリングを空港の荷物
取扱い区域における荷物カートの上で使用することもで
き、その場合、空気ベアリングは本発明による方法を使
用して作られた案内面の上を滑ることができる。もう一
つの例は、本発明を使用してドアの上に置かれた流体ベ
アリングを形成することで、流体ベアリングはやはり本
発明によって作られた案内面の上を滑る。

【００５３】図２６、２７、２８、２９は、本発明のさ
らに別の実施形態を示す。この実施形態によれば、本発
明の新方法を使用して新しい流体ベアリングをハウジン
グ１２０１と案内面１２０５との間に作る。図２７は、
案内面１２０５とハウジング１２０１との間に作られた
流体ベアリングの斜視図であり、ハウジング１２０１
は、案内面１２０５がハウジング１２０１に対して移動
することを可能にする。ハウジングを案内面１２０５に
対して移動することもあることは認識されよう。流体ベ
アリングは、案内面の表面をハウジング１２０１の内面
から分離するギャップ１２０３を含む。この案内面とハ
ウジング・アセンブリを、例えばカリフォルニア州サン
タクララのＥｌｅｃｔｒｏｇｌａｓ社製のウェハ・プロ
ーバなどのウェハ・プローバ用のＺ移動台を作るために
使用することもある。この案内面のその他の用途は当業
者には認識されよう。

【００５４】図２８は、ハウジング１２０１と、この中
に挿入された案内面１２０５との断面図である。図２９
は、ベアリング・プレート１２０７のベアリング面にお
ける溝を形成する８本のエッチングされたパターンを含
むベアリング・プレート１２０７などの、ベアリング・
プレートの一例を示す。これらのエッチングされた溝１
２５０ａ〜１２５０ｈは、ベアリング・プレートのベア
リング面の全体にわたる個別の空気ベアリング回路によ
って均一な分布を生成する。図３０は、エッチングまた
はサンドブラストされた材料から形成することもある代
替ベアリング・プレート１２０７ａを示す。ある特定の
実施形態では、ベアリング・プレート１２０７ａはガラ
ス板から形成される。このガラス板は、ベアリング・プ
レートのベアリング面上に矩形凹部を形成しており、こ
れらの凹部はベアリング面上にサンドブラストされても
よい。図３０に示す例では、８個の矩形凹部１２６１〜
１２６８が、これらの凹部をサンドブラストすることに
よって、ベアリング・プレート１２０７ａのベアリング
面に形成されている。各凹部は、ベアリング・プレート
１２０７ａの表面全体にわたってベアリングの均等の強
度と耐性を与えるために、個別の真空回路を受け入れる
こともできる。

【００５５】ハウジング１２０４の内壁面には四つのベ
アリング・プレートが取り付けられ、これらのプレート
は、プレートと案内面の外表面との間に作られた空気ベ
アリングに沿って案内面１２０５が上下に滑ることを可
能にする。図２８の断面に示すように、二つのプレート
１２０７、１２０８が、ハウジング１２０１の内壁に接
着剤によって取り付けられる。この接着剤は、プレート
が案内面１２０５の外表面に対して押しつけられている
時間の少なくとも一部分の間に硬化することができる。
これは図２６を参照してさらに説明する。ある実施形態
では、プレートをガラス材で製作してハウジング１２０
１の内壁にエポキシを用いて接合することもでき、ハウ
ジング１２０１を、案内面１２０５の移動に直角の方向
に可撓性のあるアルミニウム・ハネカム構造として形成
することもできる。

【００５６】案内面１２０５は、案内面１２０５の各壁
の内部のチャネル１２１３、１２１４などの、空気チャ
ネルまたは流体チャネルを含む。これらのチャネルは、
図２８に示す案内面１２０５の断面図の左側でチャネル
１２１３と流体連絡している出口１２１５などの出口
と、各側で流体連絡している。同様に、出口１２１６
は、案内面１２０５の断面図の右側でチャネル１２１４
と流体連絡している。左壁１２０５ａは、出口１２１５
などの出口を形成する孔を含む。同様に、右壁１２０５
ｂは、出口１２１６を形成する孔を含む。案内面１２０
５は支持器１２１０の上に取り付けられ、支持器１２１
０は矢印１２１１で示すような案内面１２０５の上下動
をもたらす。支持器１２１０を例えばねじ、または案内
面１２０５のための移動をもたらす他のある支持装置に
することもできる。空気ベアリングの場合には、出口１
２１５、１２１６は、案内面が作動しているときには空
気、または案内面ハウジング空気ベアリングを作るため
の下記の製造工程の間は真空のいずれかを供給すること
ができる。作動中は、チャネル１２１３、１２１４を通
って供給される空気は出口１２１５、１２１６を出て、
ギャップ１２０３の中に空気ベアリングを作るためにベ
アリング・プレート１２０７、１２０８に当たり、これ
によって案内面１２０５をハウジング１２０１内で上下
滑動させる。

【００５７】上述のように、ハウジング１２０１は、案
内面１２０５の移動に直角の方向に可撓性のある材料で
形成されることが好ましい。この形式の材料の一例は、
ハウジング１２０１の壁の内部を通るハネカム状のリブ
を有するアルムニウム・ハウジングである。下記のよう
に、製作工程中に使用される入口と出口を準備するため
に、これらの壁の中に孔を形成する。例えば、壁１２０
２の中の孔１２２３、１２２４を製造工程中に使用し
て、ギャップ１２２０の中に真空を作るか、またはこの
ギャップの中に接着剤を注入する。同様に孔１２２５、
１２２６は、ギャップ１２２１の中に真空を作るか、ま
たはこのギャップの中に接着剤を注入することを可能に
する。プレート１２０７と壁１２０２の内壁との間のギ
ャップを密封するために、シール、例えばＯリング１２
２０を使用する。このシールを受け入れるために、壁１
２０２内にＯリング溝を作る。同様にシール１２２１
も、ベアリング・プレート１２０８の接着表面とハウジ
ング１２０１の壁１２０４の内壁面との間の界面を密封
するために使用される。これらのシールは一般的に、ハ
ウジング１２０１の内壁に接着剤によって固定される。

【００５８】ここで、図２８を参照して図２６を説明
し、本発明の一方法による案内面ハウジング流体ベアリ
ングを製造するための方法を述べる。ステップ１１０１
では、ベアリング・プレートを、ハウジングとプレート
の境界において真空を使用してハウジングの内壁に向か
って引き戻す。こうして、例えば孔１２２４、１２２６
を塞いで孔１２２３、１２２５に真空を供給することに
よって、プレート１２０７、１２０８は壁１２０２、１
２０４に向かってギャップ１２２０、１２２１の中に作
られた真空の方に引き戻される。これはハウジング１２
０１内部の区域を増大させ、真空が維持されている間に
案内面をハウジングの中に滑らせることを容易にする。
こうしてステップ１１０３では、案内面はハウジングの
中に滑り込み、ハウジングとプレートの境界において真
空は解放される。次にステップ１１０５では、案内面と
プレートの境界の間に真空を作って、ベアリング・プレ
ートを案内面の外表面に引っ張る（これによってギャッ
プ１２０３を小さくする）。これは、真空源を案内面１
２０５におけるチャネル１２１３、１２１４に連結する
ことによって行われる。ステップ１１０５で説明した真
空を使用して案内面に向かってベアリング・プレートを
引いたままにして、開口１２２３、１２２５を通してハ
ウジングの中に空気を注入しながら、開口１２２４、１
２２６を塞いでおく。こうして、ギャップ１２２０とギ
ャップ１２２１を加圧すると、これらはプレート１２０
７、１２０８を案内面１２０５のそれぞれの壁に向かっ
て押すようになる。これはまた、ハウジング１２０１の
外側の壁を、案内面１２０５の移動方向から直角の方向
に曲げる傾向がある。この曲げは、比較的剛性であるハ
ウジングの隅部では最小であり、曲げはハウジング１２
０１の各壁の中央部分で最大になる傾向がある。ステッ
プ１１０７においてハウジングの中に注入される空気
は、ある圧力で注入されて、ハウジングの壁を望みどお
りに曲げる。この曲げは、メーター１２３０などのダイ
ヤル・インジケータまたはその他の計器によって測定さ
れる。所望の曲げを達成する圧力を測定するために、空
気圧力ゲージ１２３１を使用することもできる。所望の
曲げを決定した後に、開口１２２３、１２２５から空気
源を除去して、開口１２２４、１２２６を開いてステッ
プ１１０９で接着剤の注入を可能にする。開口１２２
３、１２２５を通して接着剤をある圧力で注入する。接
着剤の注入に使用される圧力を使用して、ステップ１１
０７で測定された同じ所望の曲げを達成する。すなわ
ち、接着剤を注入しながら、ハウジング１２０１の外壁
の曲げを各壁に沿って測定し、接着剤の注入中に曲げが
望み通りであることを確認し保証する。接着剤が注入さ
れている間にも、ベアリング・プレートは、チャネル１
２１３、１２１４を通して作られた真空によって案内面
とプレートの境界の方へ引かれ続ける。こうして、ベア
リング・プレートは、案内面とプレートの境界における
真空と、ハウジング壁と各ベアリング・プレートの結合
面との間の境界に注入される接着剤とによって、案内面
１２０５の壁に向かって押される。ステップ１１１１
で、接着剤は硬化することができ、同時に案内面とプレ
ートの境界において真空を保持し、また注入される接着
剤を所望の曲げを与える圧力に保持する。接着剤が十分
に硬化した後、案内面とプレートの境界における真空を
解放し、接着剤注入システムを除去することもできる。
外壁１２０２、１２０４における開口は密封され、本発
明の一方法にしたがって案内面ハウジング流体ベアリン
グの製作を完成する。

【００５９】本発明を流体ベアリング、または真空チャ
ック、または案内面を作るために使用したが、これらの
実施形態は本発明の例示のためであり、限定するもので
はないことは認識されよう。また本発明を、添付の図面
に示したものとは異なる構成を有する流体ベアリング、
真空チャック、および案内面を作るために使用できるこ
とも明らかになろう。

【００６０】上記の説明は、流体ベアリング、真空チャ
ック、および案内面を製造するための方法の例を示した
ものである。本発明は詳細な説明に示した例に限定され
るものではなく、円滑で制御された動きが望まれるあら
ゆる機械または工具を作るために使用することができ
る。添付の特許請求の範囲に定義する本発明の意図と範
囲を逸脱することなく、本発明を実現するにあたって多
くの変更が可能であることは認識されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体ベアリングの一形式である従来の技術によ
るベアリングの略図である。

【図２】従来の技術によるベアリング面の正面図であ
る。

【図３】放射状に形状化された流体ベアリング表面の略
図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】ミラーを製作するための従来の技術による工程
を示す図である。

【図６】本発明の一実施形態を示す流れ図である。

【図７】図６の工程にしたがって形成されたベアリング
・プレートの略図である。

【図８】本発明を使用して形成された流体ベアリングの
略図である。

【図９】図８の流体ベアリングのベアリング面の一部を
示す詳細図である。

【図１０】本発明を使用して形成された空気ベアリング
の断面図である。

【図１１】図１０の空気ベアリングの一部の拡大図であ
る。

【図１２】本発明の空気ベアリングの断面図である。

【図１３】真空予備負荷も含む本発明の空気ベアリング
の別の実施形態を示す斜視図である。

【図１４】図１３の空気ベアリングのベアリング面を示
す底面図である。

【図１５】図１４の空気ベアリングの、同図の線Ａ−Ａ
に沿って取った断面図である。

【図１６】図１５の空気ベアリングの、同図の円Ｂで示
す部分の拡大断面図である。

【図１７】案内面表面６１８上における本発明の空気ベ
アリングの別の実施形態を示す断面図である。

【図１８】図１７の空気ベアリングの、同図の円Ｄで示
す部分の拡大断面図である。

【図１９】本発明の空気ベアリングの別の実施形態を示
す断面図である。

【図２０】図１９の空気ベアリングの、同図の円Ｄで示
す部分の拡大断面図である。

【図２１】本発明を使用してベアリング面にエッチング
することのできる、複雑な木の葉形状の斜視図である。

【図２２】本発明を使用して形成された真空チャックの
平面図である。

【図２３】図２２の真空チャックの一部を示す断面図で
ある。

【図２４】本発明を使用して形成された真空チャックの
別の実施形態を示す図である。

【図２５】本発明を使用して形成された案内面の一実施
形態を示す図である。

【図２６】本発明による別の方法の流れ図である。

【図２７】本発明の空気ベアリングを使用する位置決め
システムの斜視図である。

【図２８】図２７の位置決めシステムの断面図である。

【図２９】本発明の実施形態によって使用することので
きるベアリング・プレートの表面の一例を示す図であ
る。

【図３０】本発明の実施形態によって使用することので
きるベアリング・プレートの表面の別の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

６００ 流体ベアリング ６０４ 空気路 ６０６ 所定の表面 ６０８ ベアリング基板 ６１０ 接着剤 ６１２ ベアリング・プレート ６１４ 流体ベアリング膜 ６１６ 空気路（出口孔） ６１８ 案内面の表面 ６２０ 溝 ６２１ 開口（ノズル） ６２２ オリフィス ６２７ 調整ねじ ６３０ 真空凹部 ６３１ 真空孔 ６３４ 真空ダクト孔 ６３５ 外部シル ６３６ 内部シル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２６】

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体ベアリングを形成する方法であっ
   て、 ベアリング面とその面の反対側に接着表面を有し、前記
   流体ベアリングの表面を形成するプレートを形成し、 本体の第一側をプレートの接着表面に接合させ、 プレートのベアリング面を所定の表面に置き、 圧力差を発生させてベアリング面を所定の表面に整合さ
   せることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記圧力差発生ステップ中に、接着表面
   における圧力がベアリング面における圧力よりも高い請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 所定の表面が案内面であり、前記プレー
   トが前記ベアリング面に形成されたパターンを有する請
   求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記の接合ステップが、硬化の前には柔
   らかい接着剤を使用し、前記発生ステップは、前記接着
   剤が硬化する時間の少なくとも一部分の間に実施され、
   したがって前記ベアリング面は前記所定の表面の形状を
   複製し、それによってプレートは適合性を有する請求項
   １に記載の流体ベアリングを形成する方法。
5. 【請求項５】 パターンがベアリング面上に流体流を分
   布するためのチャネルとなる請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】 プレートがエッチング可能な材料からな
   り、前記ベアリング面をエッチングすることによって前
   記ベアリング面上にパターンを形成する請求項４に記載
   の方法。
7. 【請求項７】 前記発生ステップが、圧力下で接着剤を
   注入すること、およびベアリング面と所定の表面との間
   に真空を作ることを含む請求項４に記載の方法。
8. 【請求項８】 パターンが前記ベアリング面に形成さ
   れ、パターンはオリフィスに結合された複数の溝を含む
   請求項４に記載の方法。
9. 【請求項９】 パターンが前記ベアリング面に形成さ
   れ、パターンはオリフィスに結合された複数の溝と、前
   記ベアリング面への流体流絞りを含む請求項４に記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 パターンが前記ベアリング面を腐食さ
    せることによって形成される請求項４に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記発生ステップが、所定の表面また
    は前記プレートのいずれかにおける開口を通して加えら
    れる真空を発生させることを含む請求項４に記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項４に記載の工程にしたがって製
    造される流体ベアリング。
13. 【請求項１３】 プレート支持具と、 硬化前は柔らかい接着剤によって、前記プレート支持具
    に取り付けられた接着表面を有する可撓性ベアリング・
    プレートとを含み、前記可撓性ベアリング・プレートは
    所定の形状に適合する、流体ベアリング。
14. 【請求項１４】 前記可撓性ベアリング・プレートのベ
    アリング面が、前記流体ベアリングの使用中に流体圧力
    を分布させるための複数の溝を有する請求項１３に記載
    の流体ベアリング。
15. 【請求項１５】 前記可撓性ベアリング・プレートが、
    前記接着剤が硬化する時間の少なくとも一部分の間に前
    記所定の形状に適合するように作られる請求項１３に記
    載の流体ベアリング。
16. 【請求項１６】 前記可撓性ベアリング・プレートが、
    その可撓性ベアリング・プレートを所定の形状に対して
    押しつけることによって、前記所定の形状に適合するよ
    うに作られる請求項１５に記載の流体ベアリング。
17. 【請求項１７】 前記可撓性ベアリング・プレートが、
    プレート支持具と前記可撓性ベアリング・プレートの接
    着表面との間に圧力下で接着剤を注入することによって
    適合するように作られる請求項１６に記載の流体ベアリ
    ング。
18. 【請求項１８】 前記可撓性ベアリング・プレートが、
    前記所定の表面に直面するベアリング面と前記所定の表
    面との間に真空を加えることによって適合するように作
    られる請求項１７に記載の流体ベアリング。
19. 【請求項１９】 真空チャックを形成する方法であっ
    て、 チャック・プレートの背面をチャック本体の接着表面に
    接合させるステップと、 チャック・プレートの頂表面を所定の表面に置くステッ
    プと、 チャック・プレートの背面とチャック・プレートの頂表
    面との間に圧力差を発生させて、頂表面を所定の表面に
    適合させるステップとを含む方法。
20. 【請求項２０】 少なくとも一つの開口を前記のチャッ
    ク・プレートの頂表面に形成することをさらに含み、チ
    ャック・プレートの頂表面における少なくとも一つの開
    口は真空を発生させるためであり、チャック・プレート
    は可撓性である請求項１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記の真空が、前記の真空チャックを
    使用している間に前記の頂表面に発生する請求項２０に
    記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記の頂表面が、前記の真空を分布さ
    せるために前記の頂表面の溝パターンを含み、前記の溝
    パターンは前記の少なくとも一つの開口に結合されてい
    る請求項２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 請求項２１の工程によって製造された
    真空チャック。
24. 【請求項２４】 前記の溝パターンが前記の頂表面にエ
    ッチングされる請求項２２に記載の方法。
25. 【請求項２５】 前記の開口が流体流絞りを含む請求項
    ２０に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記の接合ステップが、硬化前は柔ら
    かい接着剤を利用することを含み、前記の真空発生ステ
    ップは、前記接着剤が硬化する時間の少なくとも一部分
    の間に、前記の所定の表面と前記の頂表面との間に真空
    を発生させることを含む請求項２１に記載の方法。
27. 【請求項２７】 請求項２６の工程によって製造された
    真空チャック。
28. 【請求項２８】 プレート支持具と、 前記の頂表面に真空を発生させるために頂表面を有する
    可撓性真空プレートとを含み、 前記の可撓性真空プレートは、硬化前は柔らかい接着剤
    によって、前記プレート支持具に取り付けられた接着表
    面を有し、可撓性真空プレートは所定の表面に適合する
    真空チャック。
29. 【請求項２９】 前記可撓性真空プレートが、前記接着
    剤が硬化する時間の少なくとも一部分の間に前記所定の
    表面に適合するように作られる請求項２８に記載の真空
    チャック。
30. 【請求項３０】 ウェハ処理操作中にウェハを確実に固
    定するために使用される請求項２９に記載の真空チャッ
    ク。
31. 【請求項３１】 可撓性真空プレートが、前記の頂表面
    と前記の所定の表面との間に真空を加えることによって
    適合するように作られる請求項２９に記載の真空チャッ
    ク。
32. 【請求項３２】 前記頂表面が、真空を分布させるため
    の複数の溝を含み、それらの溝は前記頂表面をエッチン
    グすることによって形成される請求項３１に記載の真空
    チャック。
33. 【請求項３３】 案内面を形成する方法であって、 ベアリング面とその反対側の接着表面とを有するベアリ
    ング面用のプレートを準備するステップと、 プレートの接着表面を本体に接合するステップと、 ベアリング面用のプレートのベアリング面を所定の表面
    に適合させるために圧力差を発生させるステップとを含
    む案内面を形成する方法。
34. 【請求項３４】 所定の表面を加熱するステップをさら
    に含む請求項３３に記載の方法。
35. 【請求項３５】 接合ステップが、硬化前は柔らかい接
    着剤を使用し、前記の圧力差は、前記接着剤が硬化する
    時間の少なくとも一部分の間に前記のベアリング面を適
    合させる請求項３３に記載の方法。
36. 【請求項３６】 ベアリング面用のプレートと本体とが
    同様の膨張率を有する請求項３３に記載の方法。
37. 【請求項３７】 ベアリング面用のプレートは板ガラス
    であり、本体はファイバグラス引抜き品である請求項３
    ３に記載の方法。
38. 【請求項３８】 ベアリング面用のプレートは金属テー
    プであり、本体は金属押出し成形品である請求項３３に
    記載の方法。
39. 【請求項３９】 所定の表面が真空発生表面を含む請求
    項３３に記載の方法。
40. 【請求項４０】 前記の真空発生ステップが、接着表面
    と第一側との間に所定の圧力で流体を注入することをさ
    らに含み、前記の所定の圧力は前記の流体ベアリングに
    事前に負荷を加える請求項７に記載の流体ベアリングを
    形成する方法。
41. 【請求項４１】 ベアリング面を有するベアリング・プ
    レートと、 前記のベアリング面の表面絞りとを含む流体ベアリング
    であって、 この表面絞りは前記の流体ベアリングにおける流体の流
    れを制限するものであり、この表面絞りは前記のベアリ
    ング面に形成されたチャネルを含む、流体ベアリング。
42. 【請求項４２】 前記の表面絞りが前記のベアリング面
    にエッチングされる請求項４１に記載の流体ベアリン
    グ。
43. 【請求項４３】 前記頂部表面を対象物を支持するため
    の複数のピンを形成するようにエッチングした請求項３
    １に記載の真空チャック。
44. 【請求項４４】 前記の対象物が半導体ウェハである請
    求項４３に記載の真空チャック。
45. 【請求項４５】 ベアリング・プレートの表面が流体境
    界の表面となり、その表面に形成されたパターンで流体
    境界に流体流を供給するように、前記ベアリング・プレ
    ートの表面にパターンをエッチングすることを特徴とす
    る、流体境界のためのベアリング部材を形成する方法。
46. 【請求項４６】 前記流体境界は、流体ベアリングまた
    は真空チャックのうちの一つを含み、前記方法は、前記
    ベアリング・プレートをベアリング部材に接着すること
    をさらに含む請求項４５に記載の方法。
47. 【請求項４７】 前記接着ステップが、前記ベアリング
    ・プレートの接着表面と前記ベアリング部材との間に、
    硬化前は柔らかい接着剤を加え、およびその接着剤が硬
    化する時間の少なくとも一部分の間に、前記ベアリング
    ・プレート表面を所定の表面に対して押圧することを含
    む請求項４６に記載の方法。
48. 【請求項４８】 前記のパターンが前記のベアリング・
    プレート表面中にエッチングされた流体流絞りを含む請
    求項４５に記載の方法。