JP2004173355A

JP2004173355A - 真空用モータ

Info

Publication number: JP2004173355A
Application number: JP2002333685A
Authority: JP
Inventors: Hideo Narita; 秀夫成田; Nobuhiko Ota; 暢彦大田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】樹脂からのガス放出速度が小さく、真空環境を汚染するガスの発生が少なく、渦電流による損失の少ない真空用モータを得る。
【解決手段】本発明の真空用モータは、少なくとも一部が樹脂製のキャン１０２で構成されたもので、キャンの表面の少なくとも一部がフッ素樹脂皮膜で被覆されたものである。また、樹脂でモールドされたコイルを有する真空用モータにおいて、樹脂の真空雰囲気にさらされる面がフッ素樹脂皮膜で被覆されたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空環境で使用される半導体製造装置のリニアステージ等を駆動する真空用モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空環境で使用される機器には、ガス放出が少ないことが要求される。真空中でのガスの放出は、材料表面に吸着された物質の離脱や、材料内部に吸蔵されるガスの拡散により生ずる。そこで、真空環境で使用される機器は、ガス放出が少ない材料で構成される。
このようなリニアモータとして、ガラス布をエポキシ樹脂で固めて構成された構造を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４５７２号公報（第２―３頁、第３図）
【０００４】
図６は従来のリニアモータのキャンの構成を示す構成説明図であり、１０１は筐体、１０２はキャン、１０６は樹脂板である。
この例では、樹脂板１０６を、ガラス繊維を充填した樹脂、もしくはカーボン繊維を充填した樹脂で構成したことにより、ヤング率を高くできると共に薄肉化が可能でありモータの重量を軽くすることが可能である。また、この例では冷媒通路に冷媒のフロリナートを流すことにより、電機子巻線を冷却することが可能である。
図７は、従来の真空用アキシャルギャップモータを示す側断面図を示している。図７において、１はステータコア、２はコイル、３はモールド樹脂、４はステータハウジングである。低・中真空領域の用途では、この例のように、真空内にモールド樹脂３が露出されたコイル構造のモータが用いられてきた。ところが、図７に示した真空用モータでは、コイル２をモールドした樹脂３からのガス放出速度が多く、到達圧力が高くなるため、高真空領域の用途では目標とする真空度が得られない。さらに、モールド樹脂３からは有機系ガスが放出され、真空環境を汚染するといった問題がある。
そこで、ガス放出速度を低減するため、モールド樹脂を金属製キャンで覆うことが公知技術として実施されている。モールド樹脂を金属製のキャンで覆うことにより、大気中の水蒸気の吸着や吸収が、モールド樹脂に比較して極端に少なくなるため、真空におけるガス放出速度は大幅に低減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のエポキシ樹脂製キャンを用いた従来のリニアモータでは、真空環境で半導体露光装置のリニアステージ駆動として用いるときに、キャン表面に吸着されたガスの脱離や、キャン内部に吸蔵されるガスの表面への拡散によりガス放出が生ずる。一般的にエポキシ樹脂からのガス放出速度が大きいために、目標の到達圧力を得ることができないといった問題がある。
更に、エポキシ樹脂から放出される有機系ガスが真空環境を汚染し、シリコンウエハや装置内部を汚染するといった問題がある。
また、金属製のキャン構造では、ガス放出速度が小さく、有機系ガスの放出もないが、渦電流損を生じるのでモータの特性が低下する上、製作しにくいのでコストが高くなるといった問題がある。
一方、図７に示した従来の真空用モータでは、先にも述べたようにコイルをモールドした樹脂からのガス放出速度が多く、到達圧力が高くなり目標とする真空度が得られない。さらに、樹脂からは有機系ガスが放出され、真空環境を汚染するといった問題がある。
そこで、本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、真空環境に暴露されても、樹脂からのガス放出速度が小さく、また真空環境を汚染するガスの発生が少なく、さらに渦電流による損失が少ない真空モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも一部が樹脂製のキャンで構成された真空用モータにおいて、前記キャンの表面の少なくとも一部がフッ素樹脂の皮膜で被覆されたものである。
また、本発明は、樹脂でモールドされたコイルを有する真空用モータにおいて、前記樹脂の真空雰囲気にさらされる面がフッ素樹脂の皮膜で被覆されたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示すキャンの側断面図である。
キャン１０２は、樹脂板１０６と筐体１０１とからなり、樹脂板１０６の表面にフッ素樹脂皮膜１０７から構成されている。樹脂板１０６はガラス布をエポキシ樹脂で固めたＧＦＲＰ、もしくはカーボン繊維をエポキシ樹脂で固めたＣＦＲＰを用いている。フッ素樹脂皮膜１０７の材質として、四フッ化エチレンを用いた。これは、四フッ化エチレンなどのフッ素樹脂の表面や内部にはガスの吸着や吸蔵が少なく、エポキシ樹脂などに比較すると真空内におけるガス放出速度は小さい点に着目した。また、フッ素樹脂では有機系のガスを材料中に有することが無く、真空雰囲気を汚染する有機ガスの発生も少ない。特に、巻線を有する電気装苛手段が固定子で、永久磁石により構成される磁気装苛手段が移動子であるリニアモータの場合、該固定子を覆うキャンの表面積が比較的大きくなるため、放出ガスの問題を低減する効果は一層大きい。フッ素樹脂の皮膜１０７の作製は、上述の四フッ化エチレンを用いてスパッタ法により被覆した。フッ素樹脂皮膜の厚さは、薄すぎるとピンホールなど下地の樹脂と貫通した欠陥が発生する原因となり、貫通した欠陥部からのガス放出が起こるので良くない。また、厚すぎると割れや剥離を生じやすくなったりするので良くない。したがって、フッ素樹脂の皮膜厚さは０．００５ｍｍから０．０２ｍｍの範囲が適切である。なお、フッ素樹脂皮膜を真空にさらされる樹脂の面だけに被覆しても良いが、筐体との境界面のわずかな隙間からのガス放出が起こるので、図１に示したように樹脂の全面を被覆する方が望ましい。
つぎに、本実施形態の効果を排気特性で調べた。
図５は、その特性図である。フッ素樹脂皮膜を施した本実施形態のキャンと、従来例としてフッ素樹脂皮膜を施していないキャン（未処理品）とを組み込んだ真空装置において、室温で排気したときの排気時間と圧力との関係を示した特性図である。フッ素樹脂皮膜を施したキャンの圧力は、従来例よりも２桁程度減少している。
【０００８】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態を示す真空用アキシャルギャップモータのステータの側断面図である。図において、１はステータコア、２はコイル、３は樹脂、４はステータハウジング、５はフッ素樹脂皮膜である。
対地間絶縁を施したステータコア１にワニス含浸処理したコイル２を挿入した後、高粘度の樹脂３をモールドし、１５０℃で硬化させた。このように絶縁処理されたステータのモールド３の表面にフッ素樹脂の皮膜５を設けた。
フッ素樹脂皮膜５は、モノマーにパーフルオロベンゼンを用いたプラズマ重合法により被覆した。フッ素樹脂皮膜５の厚さは、０．００５ｍｍから０．０２ｍｍの範囲が適切である。
なお、フッ素樹脂皮膜を被覆する手段として、スパッタ法やフッ素系モノマーを用いたプラズマ重合法以外にも、真空蒸着法や蒸着重合法などの方法を用いてもよい。また、皮膜形成中の樹脂の温度はガラス転移温度以下がよい。
つぎに、本実施形態の効果を第１の実施形態と同様に排気特性で調べた。
フッ素樹脂皮膜を施した本実施形態のアキシャルギャップモータのステータと、従来例としてフッ素樹脂皮膜を施していないステータ（未処理品）とを用いた。その結果は、第１の実施形態と同じくフッ素樹脂皮膜を施したステータの場合の圧力は、従来例よりも２桁程度減少しており良好であった（図５）。
【０００９】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態を示すリニアモータの斜視図、図４はその正断面図である。図において、１００は固定子、２００は可動子である。
可動子２００は、永久磁石２０３間に固定子１００の電機子が配置され、図示しないリニアガイド、エアスライダ、滑り案内等によって支持されている。所定の電流を電機子巻線に流すと永久磁石２０３の作る磁界との作用により可動子２００に推力が発生し、可動子２００は矢印で示す進行方向に移動する。
固定子１００は、内部を中空とする口の字形の金属筐体１０１、筐体１０１の外形を象った板状樹脂製のキャン１０２、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ボルト１０３、キャン固定用ボルト１０３の通し穴を持ち、キャンを均等な荷重でもって押さえるための押え板１０４、筐体１０１の中空内に配置された３相の電機子巻線１０８、電機子巻線１０８を固定している巻線固定枠１０９、筐体１０１とキャン１０２の中を冷媒が通過する冷媒通路１１０、筐体１０１の縁よりも少し大きめに象られたＯリング１１１、巻線固定枠１０９と筐体１０１を固定するための巻線固定用ボルト１１２により構成されている。なお、本実施形態では、電機子巻線１０８側を固定子１００、永久磁石２０３側を可動子２００としているが、その逆の構成でもよい。
本発明によれば、樹脂からのガス放出速度が小さく、また、真空環境を汚染するガスの発生が少ない真空用モータが得られる。この他に、ケミカルクリーン用途のモータなどにも応用が可能である。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の真空用モータは、樹脂の表面の少なくとも一部がフッ素樹脂の皮膜で被覆されているので、真空環境で半導体露光装置のリニアステージ駆動用等として用いるとき、キャンからのガス放出速度を小さくし、到達圧力を大幅に下げることができ、なおかつ有機系ガスの放出がないために真空環境を汚染することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すキャンの側断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す真空用アキシャルギャップモータのステータの側断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すリニアモータの斜視図である。
【図４】図３における正断面図である。
【図５】真空装置中における排気特性を示す特性図である。
【図６】従来のキャンの構成を示す側断面図である。
【図７】従来のステータの構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ステータコア
２コイル
３樹脂
４ステータハウジング
５フッ素樹脂皮膜
１００固定子
１０１筐体
１０２キャン
１０３キャン固定用ボルト
１０４押え板
１０５端子台
１０６樹脂板
１０７フッ素樹脂皮膜
１０８電機子巻線
１０９巻線固定枠
１１０冷媒通路
１１１Ｏリング
１１２巻線固定用ボルト
２００可動子
２０１界磁ヨーク支持部材
２０２界磁ヨーク
２０３永久磁石
２０４冷媒供給口
２０５冷媒排出口

Claims

少なくとも一部が樹脂製のキャンで構成された真空用モータにおいて、
前記キャンの表面の少なくとも一部がフッ素樹脂の皮膜で被覆されていることを特徴とする真空用モータ。
樹脂でモールドされたコイルを有する真空用モータにおいて、
前記樹脂の真空雰囲気にさらされる面がフッ素樹脂の皮膜で被覆されていることを特徴とする真空用モータ。
前記フッ素樹脂の皮膜をスパッタ法により作製したことを特徴とする請求項１または２記載の真空用モータ。
前記フッ素樹脂の皮膜をプラズマ重合法により作製したことを特徴とする請求項１または２記載の真空用モータ。
前記真空用モータはリニアモータであることを特徴とする請求項１ないし４記載の真空用モータ。