JP2012060754A - Magnetic levitation type rotation introduction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の表面に薄膜を形成したり、基板の表面に形成されている薄膜に対してエッチング処理を施したりする時に、基板を保持してプロセスチャンバ内に収容した基板搭載台等を回転させるのに使用される磁気浮上型回転導入機に関する。 In the present invention, for example, when a thin film is formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer or an etching process is performed on the thin film formed on the surface of the substrate, the substrate is held and accommodated in a process chamber. The present invention relates to a magnetic levitation type rotation introducing machine used for rotating a substrate mounting table or the like.
一般産業や半導体産業において、基板等の母材の表面に金属材料の蒸着を行う蒸着装置では、蒸着工程が行われるプロセスチャンバの内部に配置した多数の母材に対して金属材料の蒸着をより均一に行うため、複数の母材をプロセスチャンバ内で回転させることが広く行われている。また、半導体産業において、蒸着工程後に母材(ウェハ)の表面をエッチングするエッチング工程においても、エッチングガスが充満されたプロセスチャンバ内で母材表面に対するエッチング反応が均等に行えるよう、母材を回転させることも広く行われている。 In general industry and semiconductor industry, a vapor deposition apparatus that deposits a metal material on the surface of a base material such as a substrate can deposit a metal material on a large number of base materials arranged inside a process chamber where the vapor deposition process is performed. In order to perform uniformly, a plurality of base materials are widely rotated in a process chamber. Also, in the semiconductor industry, in the etching process that etches the surface of the base material (wafer) after the vapor deposition process, the base material is rotated so that the etching reaction to the base material surface can be performed uniformly in the process chamber filled with the etching gas. It is also widely done.
プロセスチャンバの内部に収納したウェハ等の基板を回転させるための手段として、プロセスチャンバの内部にモータを配置し、このプロセスチャンバ内に配置したモータで、多数の基板を搭載してプロセスチャンバ内に収容した基板搭載台を回転させることが知られている。 As a means for rotating a substrate such as a wafer housed in the process chamber, a motor is disposed inside the process chamber, and a large number of substrates are mounted in the process chamber by the motor disposed in the process chamber. It is known to rotate the accommodated substrate mounting table.
しかし、プロセスチャンバの内部にモータを設置すると、プロセスチャンバ内部に充填される蒸着ガスやエッチングガス等のプロセスガスにモータその物が晒されてしまう。このため、モータは、プロセスチャンバの内部雰囲気に大きな影響を受ける。特に、モータには、駆動軸を回転自在に支承する、ボールベアリング等の接触型軸受が備えられており、この軸受の内部にプロセスガスが侵入すると、軸受内部に生成物が発生して軸受が故障する原因となる。このため、軸受の外方に磁性流体シールなどの軸封機構を設置し、軸受の内部、更には軸受の内部を通過してモータの内部にプロセスガスが侵入しないようにした構造が広く採用されている。 However, when a motor is installed inside the process chamber, the motor itself is exposed to a process gas such as a vapor deposition gas or an etching gas filled in the process chamber. For this reason, the motor is greatly affected by the internal atmosphere of the process chamber. In particular, the motor is provided with a contact bearing such as a ball bearing that rotatably supports the drive shaft. When a process gas enters the inside of the bearing, a product is generated inside the bearing to cause the bearing to move. It may cause failure. For this reason, a structure in which a shaft sealing mechanism such as a magnetic fluid seal is installed outside the bearing so that process gas does not enter the motor through the inside of the bearing and further inside the bearing is widely adopted. ing.
図1は、プロセスチャンバ100の外部に設置される外部モータ102を有し、外部モータ102の回転力を、マグネットカップリング104の結合力を介して、プロセスチャンバ100の内部に伝達するようにした回転導入機を備えた基板処理装置の一例を示す。回転導入機は、昇降シャフト106の昇降アーム108上に載置され、上面にプロセスチャンバ100を保持するフランジ部110を有するケーシング部112と、上面に保温筒114を保持する回転台テーブル部116を有する回転子118を備えている。保温筒114の上部に、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台120が載置され、保温筒114及び基板搭載台120は、プロセスチャンバ100内に配置される。
FIG. 1 includes an
回転子118は、上端に回転台テーブル部116を連結して下方に延びる軸部122を有しており、この軸部122の下部に下方に開口する中空部が設けられている。そして、外部モータ102の駆動軸124の上端は、軸部122の中空部の内部に達しており、駆動軸124の外周面に、マグネットカップリング104の駆動側インナーマグネット126が、軸部122の中空部内周面の駆動側インナーマグネット126に対向する位置に、マグネットカップリング104の従動側アウターマグネット128がそれぞれ取付けられている。これにより、外部モータ102の駆動に伴う駆動軸124の回転によって、回転子118が回転する。
The
ケーシング部112は、上端にフランジ部110を連結して下方に延びる円筒部130を有しており、この円筒部130と回転子118の軸部122との間に、軸部122を回転自在に支承する一対の軸受132,134が上下に配置されている。この軸受132,134は、ボールベアリングなどの接触型軸受からなる。更に、上方に位置する軸受132の上方に位置して、ケーシング部112の円筒部130と回転子118の軸部122との間には、軸受132,134の内部にプロセスガスが侵入するのを防止する、例えば磁性流体シールからなる軸封機構136が配置されている。
The
この基板処理装置によれば、外部モータ102の駆動に伴って、回転子118を回転させて、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台120を回転させる。同時に、プロセスチャンバ100の内部にプロセスガスを導入することで、基板Wに対するより均一な処理が行われる。
According to this substrate processing apparatus, as the
近年、蒸着技術やエッチング技術においては、プロセスを行うプロセスチャンバの内部雰囲気のより高い純粋度が求められており、プロセスガスが導入されるプロセスチャンバの内部で異物が発生することを極力阻止することが望まれている。 In recent years, in the vapor deposition technique and the etching technique, a higher purity of the atmosphere inside the process chamber in which the process is performed is required, and it is possible to prevent foreign matter from being generated as much as possible inside the process chamber into which the process gas is introduced. Is desired.
しかしながら、図1に示すように、プロセスチャンバの内部に導入されるプロセスガスの軸受内への侵入を防止するため、該プロセスガスに晒される位置に磁性流体シール等の軸封機構を設けると、シール剤に使用されている磁性流体の油分の分解ガス化や、磁性流体に混入している物質を原因とするコンタミネーションの発生を避けることができず、また磁性流体の寿命にも問題があった。このことは、モータを圧力装置の内部に配置するようにした場合においても同様である。 However, as shown in FIG. 1, in order to prevent the process gas introduced into the process chamber from entering the bearing, if a shaft sealing mechanism such as a magnetic fluid seal is provided at a position exposed to the process gas, Decomposition and gasification of the oil content of the magnetic fluid used in the sealant and generation of contamination due to substances mixed in the magnetic fluid cannot be avoided, and there are problems with the life of the magnetic fluid. It was. The same applies to the case where the motor is arranged inside the pressure device.
このため、磁性流体シール等の軸封機構を必要とするボールベアリングなどの接触型軸受を使用することなく、プロセスチャンバ内に配置されるロータをラジアル磁気軸受やアキシャル磁気軸受によって非接触で支持することで、プロセスチャンバの内部に軸受や軸封機構による異物の発生がないようにしたものが提案されている(特許文献1〜4参照)。
For this reason, a rotor arranged in the process chamber is supported in a non-contact manner by a radial magnetic bearing or an axial magnetic bearing without using a contact bearing such as a ball bearing that requires a shaft sealing mechanism such as a magnetic fluid seal. Thus, there has been proposed a process chamber in which foreign matter is not generated by a bearing or a shaft seal mechanism (see
前述のように、ボールベアリングなどの接触型軸受を使用してロータを回転自在に支承すると、磁性流体シール等の軸封機構が必要となり、シール剤に使用されている磁性流体の油分の分解ガス化や、磁性流体に混入している物質を原因とするコンタミネーションの発生を避けることができない。 As described above, when a rotor is supported rotatably using a contact bearing such as a ball bearing, a shaft sealing mechanism such as a magnetic fluid seal is required, and the oil decomposed gas of the magnetic fluid used in the sealant And contamination caused by substances mixed in the magnetic fluid cannot be avoided.
また、例えば特許文献4に記載の発明のように、鉛直方向に配置された回転軸(ロータ)を、上下に所定間隔離間して配置された上下ラジアル磁気軸受と、上下ラジアル磁気軸受間に配置されたアキシャル磁気軸受で浮上支持するようにすると、回転軸の軸方向に沿って、上下ラジアル磁気軸受とアキシャル軸が並列に配置されて、アキシャル方向にかなり長くなってしまい、基板処理装置等への組込みが困難になってしまう。 Further, for example, as in the invention described in Patent Document 4, a rotating shaft (rotor) arranged in the vertical direction is arranged between an upper and lower radial magnetic bearing and an upper and lower radial magnetic bearing arranged at a predetermined interval in the vertical direction. If the levitation support is performed by the axial magnetic bearing, the upper and lower radial magnetic bearings and the axial shaft are arranged in parallel along the axial direction of the rotating shaft, which becomes considerably longer in the axial direction. It becomes difficult to incorporate.
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、磁性流体シールを使用する必要がない磁気浮上型を採用し、しかも装置としてのアキシャル方向の長さを極力短くすることができるようにした磁気浮上型回転導入機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, adopting a magnetic levitation type that does not require the use of a magnetic fluid seal, and capable of shortening the axial length of the apparatus as much as possible. It aims at providing a floating type rotation introduction machine.
請求項1に記載の発明は、回転動力を出力する回転子を備え、前記回転子は、前記回転子のラジアル方向に配置されて該回転子のラジアル方向変位を非接触で制御する2組以上のラジアル磁気軸受と、前記回転子の周囲に3組以上に分割配置されて該回転子のアキシャル方向変位を非接触で制御するアキシャル磁気軸受によって、所定の位置に非接触で回転支承され、前記ラジアル磁気軸受のラジアル電磁石と前記アキシャル磁気軸受のアキシャル電磁石は、略同一平面上に配置されてケーシング部に固定されていることを特徴とする磁気浮上型回転導入機である。
The invention described in
このように、磁気軸受を使用することで、磁性流体シールを使用する必要がない回転子の非接触支持を実現し、しかもラジアル磁気軸受のラジアル電磁石とアキシャル磁気軸受のアキシャル電磁石を略同一平面上に配置してケーシング部に固定することで、アキシャル方向の長さを極力短くして、基板処理装置等への組込みを容易に行うことができる。 In this way, by using a magnetic bearing, non-contact support of the rotor that does not require the use of a magnetic fluid seal is realized, and the radial electromagnet of the radial magnetic bearing and the axial electromagnet of the axial magnetic bearing are on substantially the same plane. By disposing and fixing to the casing part, the length in the axial direction can be shortened as much as possible and can be easily incorporated into a substrate processing apparatus or the like.
請求項2に記載の発明は、前記回転子と一体で構成されるモータ回転子鉄心と、前記モータ回転子鉄心と対向して配置され、該モータ回転子鉄心を回転させるモータ固定子磁極鉄心とを有するモータ回転子部を備え、前記ラジアル電磁石、前記アキシャル電磁石及び前記モータ固定子磁極鉄心は、略同一平面上に配置されて前記ケーシング部に固定されていることを特徴とする請求項1記載の磁気浮上型回転導入機である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor rotor core integrally formed with the rotor, a motor stator magnetic pole core disposed to face the motor rotor core and rotating the motor rotor core. The motor rotor part which has this, The said radial electromagnet, the said axial electromagnet, and the said motor stator magnetic pole iron core are arrange | positioned on the substantially the same plane, and are being fixed to the said casing part. This is a magnetic levitation type rotation introduction machine.
このように、回転子を回転させるモータ回転子部を一体に組込んだ場合にあっても、モータ回転子部のモータ固定子磁極鉄心を、ラジアル電磁石及びアキシャル電磁石と略同一平面上に配置することで、アキシャル方向の長さを極力短くして、基板処理装置等への組込みを容易に行うことができる。 Thus, even when the motor rotor portion for rotating the rotor is integrated, the motor stator magnetic pole core of the motor rotor portion is arranged on substantially the same plane as the radial electromagnet and the axial electromagnet. As a result, the length in the axial direction can be made as short as possible and can be easily incorporated into a substrate processing apparatus or the like.
請求項3に記載の発明は、前記ケーシング部は、プロセスチャンバの蓋体として機能し、前記ラジアル磁気軸受、前記アキシャル磁気軸受及び前記モータ回転子部は、前記プロセスチャンバと前記ケーシング部で密閉される空間の内部に配置されることを特徴とする請求項2記載の磁気浮上型回転導入機である。
このように、ケーシング部をプロセスチャンバの蓋体として機能させることで、プロセスチャンバ内の導入されたプロセスガスをプロセスチャンバ内に封入させることができる。
According to a third aspect of the present invention, the casing portion functions as a lid of a process chamber, and the radial magnetic bearing, the axial magnetic bearing, and the motor rotor portion are hermetically sealed by the process chamber and the casing portion. The magnetic levitation type rotary introduction machine according to claim 2, wherein the magnetic levitation type rotation introduction machine is arranged inside a space.
In this way, by allowing the casing portion to function as a lid of the process chamber, the process gas introduced into the process chamber can be sealed in the process chamber.
請求項4に記載の発明は、前記ラジアル電磁石、前記アキシャル電磁石及び前記モータ回転子部の前記モータ固定子磁極鉄心は、その表面が外部に露出しないよう金属隔壁で覆われているか、または各磁極全体が保護皮膜で被覆されていることを特徴とする請求項3記載の磁気浮上型回転導入機である。
これにより、ラジアル電磁石の表面が腐食性ガスに晒される場合に、ラジアル電磁石が腐食性ガスで腐食されることを防止することができる。このことは、アキシャル電磁石及びモータ固定子磁極鉄心にあっても同様である。
According to a fourth aspect of the present invention, the motor stator magnetic pole core of the radial electromagnet, the axial electromagnet and the motor rotor portion is covered with a metal partition so that the surface thereof is not exposed to the outside, or each magnetic pole 4. The magnetically levitated rotary introduction machine according to claim 3, wherein the whole is covered with a protective film.
Thereby, when the surface of a radial electromagnet is exposed to corrosive gas, it can prevent that a radial electromagnet is corroded by corrosive gas. The same applies to the axial electromagnet and the motor stator magnetic pole core.
請求項5に記載の発明は、前記ケーシング部は、前記ラジアル電磁石、前記アキシャル電磁石及び前記モータ固定子磁極鉄心を収納する空間にパージガスを導入するパージガス導入部を有することを特徴とする請求項3記載の磁気浮上型回転導入機である。
このように、ラジアル電磁石、アキシャル電磁石及びモータ固定子磁極鉄心を収納する空間にパージガスを導入することによっても、ラジアル電磁石、アキシャル電磁石及びモータ固定子磁極鉄心が腐食性ガスで腐食されることを防止することができる。
The invention according to claim 5 is characterized in that the casing part has a purge gas introduction part for introducing purge gas into a space accommodating the radial electromagnet, the axial electromagnet, and the motor stator magnetic pole core. It is a magnetic levitation type rotation introduction machine of statement.
In this way, the radial electromagnet, the axial electromagnet, and the motor stator magnetic pole core are prevented from being corroded by the corrosive gas even by introducing the purge gas into the space for housing the radial electromagnet, the axial electromagnet, and the motor stator magnetic pole core. can do.
請求項6に記載の発明は、前記ケーシング部は、プロセスチャンバの蓋体として機能し、前記ラジアル磁気軸受、前記アキシャル磁気軸受及び前記モータ回転子部の前記モータ回転子鉄心は、前記プロセスチャンバと前記ケーシング部で密閉される空間の内部に、前記モータ回転子部のモータ固定子磁極鉄心は、前記空間の外部にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項2記載の磁気浮上型回転導入機である。
このように、モータ固定子磁極鉄心をプロセスチャンバとケーシング部で区画される空間の外部に配置することで、モータ固定子磁極鉄心が腐食性ガスに晒されないようにすることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the casing portion functions as a lid of a process chamber, and the radial magnetic bearing, the axial magnetic bearing, and the motor rotor core of the motor rotor portion are connected to the process chamber. 3. The magnetically levitated rotary introduction machine according to claim 2, wherein the motor stator magnetic pole core of the motor rotor part is disposed outside the space inside the space sealed by the casing part. 4. It is.
Thus, by arranging the motor stator magnetic pole core outside the space defined by the process chamber and the casing portion, the motor stator magnetic pole core can be prevented from being exposed to corrosive gas.
請求項7に記載の発明は、外部モータを有し、該外部モータの駆動軸と前記回転子とは、マグネットカップリングを介して互いに結合され、前記マグネットカップリングの駆動側インナーカップリングは前記ケーシング部を挟んで前記外部モータ側に、従動側アウターカップリングは前記ケーシング部を挟んで前記回転子側にそれぞれ配置されており、前記ラジアル電磁石、前記アキシャル電磁石、前記駆動側インナーカップリング及び前記従動側アウターカップリングは、略同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の磁気浮上型回転導入機である。
このように、外部モータとマグネットカップリングを使用して回転子を回転させるようにした場合にあっても、マグネットカップリングをラジアル電磁石及びアキシャル電磁石と略同一平面上に配置することで、アキシャル方向の長さを極力短くして、基板処理装置等への組込みを容易に行うことができる。
The invention according to claim 7 has an external motor, the drive shaft of the external motor and the rotor are coupled to each other via a magnet coupling, and the drive side inner coupling of the magnet coupling is the The outer outer coupling is disposed on the outer motor side with the casing portion interposed therebetween, and the radial electromagnet, the axial electromagnet, the driving inner coupling, and the driven outer coupling are disposed on the rotor side with the casing portion interposed therebetween. The magnetically levitated rotary introduction machine according to
In this way, even when the rotor is rotated using an external motor and a magnet coupling, the axial direction can be obtained by arranging the magnet coupling on the same plane as the radial electromagnet and the axial electromagnet. Can be easily incorporated into a substrate processing apparatus or the like.
本発明によれば、磁性流体シール等を必要とするボールベアリングなどの接触型軸受を使用せず、プロセスチャンバ内に配置される回転子を非接触で支承する磁気軸受装置を用いた回転機構を使用することで、プロセスチャンバの内部に異物が発生することを理論上無くすることが可能となる。しかも、アキシャル方向の長さを極力短くすることができ、これによって、基板処理装置等への組込みを容易となすことができる。 According to the present invention, a rotating mechanism using a magnetic bearing device that supports a rotor disposed in a process chamber in a non-contact manner without using a contact bearing such as a ball bearing that requires a magnetic fluid seal or the like. By using it, it is possible to theoretically eliminate the generation of foreign matter inside the process chamber. In addition, the length in the axial direction can be shortened as much as possible, which facilitates the incorporation into the substrate processing apparatus or the like.
以下、本発明の実施形態を、図2乃至図7を参照して説明する。なお、図2乃至図7において、同一または相当部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 7, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図2は、本発明の実施形態の磁気浮上型回転導入機の概要を示す縦断正面図で、図3は、図2に示す磁気浮上型回転導入機における、モータ、ラジアル磁気軸受のラジアル電磁石、ラジアル変位センサ及びアキシャル磁気軸受のアキシャル電磁石の配置状態を示す平面図である。図2及び図3に示すように、磁気浮上型回転導入機10は、回転動力を出力する回転子12と、該回転子12の外周及び下方を包囲する上方に開口したケーシング部14とを有している。ケーシング部14は、例えば図4に示すように、磁気浮上型回転導入機10を基板処理装置に組込んだ時に、プロセスチャンバ68の下端開口部を閉塞する蓋体として機能する。
FIG. 2 is a longitudinal front view showing an outline of the magnetic levitation type rotary introduction machine according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a motor, a radial electromagnet of a radial magnetic bearing, It is a top view which shows the arrangement state of the axial electromagnet of a radial displacement sensor and an axial magnetic bearing. As shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic levitation type
回転子12は、平板状の回転台テーブル部16と、該回転台テーブル部16を上端に連結して同心円状に下方に延びる内側軸部18及び外側軸部20を有している。回転台テーブル部16の上面には、例えば図4に示すように、保温筒64が載置され、この保温筒64の上面に、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台66が乗せられる。これによって、回転台テーブル部16の回転に伴って、保温筒64及び基板搭載台66が一体に回転する。
The
ケーシング部14は、平板状の底板(塞板)22と、この底板22の周囲に一体に連接された円筒部24と、この円筒部24の上端から外方に延出するフランジ部26を有している。底板22のほぼ中央には、内部にパージガスを導入するパージガス導入口22aが設けられている。このパージガス導入口22aは,回転体部分と固定側部分との隙間にプロセスチャンバ内部のプロセスガスが侵入し、構造体表面に腐食などが発生する可能性がある場合に、回転体部分と固定側部分との隙間にプロセスガスの侵入を防ぐためパージガスを導入するために使用するポートである。なお、このパージガス導入口22aは、下記の図5乃至図7に示す例では設けられていないが、図5乃至図7に示す例に設けても良いことは勿論である。
The
フランジ部26の外周部には、例えば図4に示すように、フランジ部26の上面にプロセスチャンバ68をセットした時に、プロセスチャンバ68の下端フランジ部68aに圧接して、ケーシング部14のフランジ部26とプロセスチャンバ68の下端フランジ部68aとの間をシールするシールリング28が装着されている。このように構成することによって、プロセスチャンバ68を密閉空間とすることができる。
For example, as shown in FIG. 4, when the
この例は、回転子12を回転駆動させるモータ回転子部30が一体に組込まれている。すなわち、回転子12の内側軸部18の外周面にはモータ回転子鉄心32が設けられ、このモータ回転子鉄心32に対向する位置に、この例では、合計3個のモータ固定子磁極鉄心34がケーシング部14の底板22に固定されて配置されている。このモータ回転子鉄心32及びモータ固定子磁極鉄心34によってモータ回転子部30が構成されている。この例では、モータ回転子鉄心32は、鉄心32aにコイル32bを巻回して構成され、モータ固定子磁極鉄心34は、鉄心34aにコイル34bを巻回して構成されている。これにより、モータ回転子鉄心32のコイル32bとモータ固定子磁極鉄心34のコイル34bに電流を流すことで、モータ回転子鉄心32が回転子12と一体に回転する。
In this example, a
回転子12の外側軸部20とケーシング部14の底板22との間には、回転子12のラジアル方向変位を非接触で制御する、この例では合計4組のラジアル磁気軸受40が配置されている。すなわち、回転子12の外側軸部20の内周面にはラジアル電磁石ターゲット42が取付けられ、このラジアル電磁石ターゲット42と対向する位置に、合計4個のラジアル電磁石44がケーシング部14の底板22に固定されて配置されている。このラジアル電磁石ターゲット42と1つのラジアル電磁石44で1組のラジアル磁気軸受40が構成されている。ラジアル電磁石44は、鉄心44aにコイル44bを巻回して構成されている。ラジアル磁気軸受40を2組以上設けることで、回転子12を2軸制御することができる。
Between the
各ラジアル電磁石44の間に位置して、回転子12の外側軸部20のラジアル方向変位を検知するラジアル変位センサ46が、該外側軸部20の内周面に取付けたラジアル電磁石ターゲット42に対向して、ケーシング部14の底板22に固定されて配置されている。ラジアル変位センサ46は、鉄心46aにコイル46bを巻回して構成されている。ラジアル変位センサ46を備えることによってラジアル磁気軸受40の制御が容易となるが、ラジアル変位センサ46は、必ずしも必要ではない。
A
回転子12の外側軸部20とケーシング部14の円筒部24との間に位置して、回転子12のアキシャル方向変位を非接触で制御するアキシャル磁気軸受50が、この例では合計4組に分割されて配置されている。すなわち、回転子12の外側軸部20の外周面には、リング状のアキシャルディスク52の内周面が固定されており、このアキシャルディスク52を挟んだ上下位置に、上下一対のアキシャル電磁石54がケーシング部14の底板22乃至円筒部24の内周面に固定されて配置されている。このアキシャルディスク52と上下一対のアキシャル電磁石54で1組のアキシャル磁気軸受50が構成され、この例では、上下一対のアキシャル電磁石54は、4つに分割されている。アキシャル電磁石54は、鉄心54aに設けた凹部内にコイル54bを装着して構成されている。アキシャル磁気軸受50を3組以上に分割配置することで、回転子12を3軸制御することができる。
Axial
アキシャル電磁石54を3組以上配置することで、アキシャルディスク52自身の平面度、すなわち回転子12の外側軸部20を水平に保つように制御することが可能となる。通常,ラジアル電磁石は、(回転子)周囲に配置された2組4個の電磁石で構成されるため、アキシャル電磁石が3を基調とする奇数組である場合、ラジアル電磁石の配置とアキシャル電磁石の配置方向が同等位置に配置されず、全体の制御を困難にする場合がある。このようなとき、アキシャル電磁石を4を基調とする偶数組で配置すると、ラジアル電磁石と同等位置に配置されるため、ラジアル電磁石との連携した制御が容易に実施可能になる。3組のアキシャル電磁石を選択するか、4組のアキシャル電磁石を選択するかについては,構造体の重量・制御回路の特性・全体のコストを考慮して、適時選択すればよい。
By arranging three or more sets of the
この例では、ラジアル磁気軸受40及びアキシャル磁気軸受50を使用することで、磁性流体シールを使用する必要がない、回転子12の非接触支持を実現している。しかも、モータ回転子部30のモータ固定子磁極鉄心34、ラジアル磁気軸受40のラジアル電磁石44、及びアキシャル磁気軸受50のアキシャル電磁石54、更にはラジアル変位センサ46をケーシング部14の底板20乃至円筒部22に固定して略同一平面上に配置することで、磁気浮上型回転導入機10のアキシャル方向の長さを極力短くして、磁気浮上型回転導入機10の基板処理装置等への組込みを容易に行うことができる。
In this example, by using the radial
磁気浮上型回転導入機10は、例えば図4に示すように、基板処理装置に組込まれて使用され、ケーシング部14は、プロセスチャンバ68の開口部を閉塞する蓋体として機能する。このため、プロセスチャンバ68内にプロセスガスが導入されると、プロセスチャンバ68とケーシング部14で囲まれたプロセス領域内にプロセスガスが充満し、このプロセス領域内に位置するモータ回転子部30、ラジアル磁気軸受40、ラジアル変位センサ46及びアキシャル磁気軸受50は、プロセスガス雰囲気に晒される。そして、プロセスガスが腐食性ガスの場合、例えばモータ固定子磁極鉄心34の鉄心34aが鉄製である場合、鉄心34aは、腐食性ガスで腐食するおそれがある。このことは、モータ回転子鉄心32の鉄心32a、ラジアル電磁石44の鉄心44a、ラジアル変位センサ46の鉄心46a及びアキシャル電磁石54の鉄心54aにあっても同様である。
For example, as shown in FIG. 4, the magnetic levitation type
このため、この例では、モータ固定子磁極鉄心34の鉄心34aとして、例えば鉄の表面を、ポリイミド等の耐腐食性に優れた樹脂からなる保護皮膜で被覆したものを使用して、モータ固定子磁極鉄心34の鉄心34aの耐腐食性を高めるようにしている。このことは、モータ回転子鉄心32の鉄心32a、ラジアル電磁石44の鉄心44a、ラジアル変位センサ46の鉄心46a及びアキシャル電磁石54の鉄心54aにあっても同様である。
For this reason, in this example, as the
モータステータのコイルや電磁石のコイルとして、導線の周りをエナメルで被覆した、いわゆるエナメル線が一般に使用される。エナメル線は、腐食性ガスに晒されると腐食する虞がある。このため、この例では、モータ固定子磁極鉄心34のコイル34bとして、導線の周りを、ポリイミド等の耐腐食性に優れた樹脂からなる保護皮膜で被覆したものを使用して、モータ固定子磁極鉄心34のコイル34bの耐腐食性を高めるようにしている。このことは、モータ回転子鉄心32のコイル32b、ラジアル電磁石44のコイル44b、ラジアル変位センサ46のコイル46b及びアキシャル電磁石54のコイル54bにあっても同様である。
As a motor stator coil or an electromagnet coil, a so-called enameled wire in which a conductive wire is covered with enamel is generally used. Enamel wire may corrode when exposed to corrosive gases. For this reason, in this example, as the
更に、この例では、ケーシング部14の底板22のほぼ中央にパージガス導入口22aを設け、このパージガス導入口22aからプロセスチャンバ68とケーシング部14で囲まれたプロセス領域内にパージガスを導入することで、腐食性ガスがモータ固定子磁極鉄心34の鉄心34aやラジアル電磁石44の鉄心44a等の表面に滞留することを防止し、これによって、モータス固定子磁極鉄心34の鉄心34aやラジアル電磁石44の鉄心44a等の耐腐食性を更に高めるようにしている。
Furthermore, in this example, a purge
上記の例では、ポリイミド等の耐腐食性に優れた樹脂をコーティングすることで、モータ固定子磁極鉄心34やラジアル電磁石44等の耐腐食性を高めるようにしているが、図2及び図3に仮想線で示すように、ラジアル電磁石44が外部に外部に露出しないように、ラジアル電磁石44の表面(ラジアル電磁石ターゲット42との対向面)を金属隔壁56で覆うことによって、ラジアル電磁石44の耐腐食性を高めるようにしてもよい。このことは、モータ回転子鉄心32、モータ固定子磁極鉄心34、ラジアル変位センサ46及びアキシャル電磁石54にあっても同様である。
In the above example, the resin having excellent corrosion resistance such as polyimide is coated to improve the corrosion resistance of the motor stator
図4は、図2及び図3に示す磁気浮上型回転導入機10を組込んだ基板処理装置の概略を示す縦断面図である。図4に示すように、基板処理装置には、昇降シャフト60に沿って昇降する昇降アーム62が備えられ、この昇降アーム62の上面に磁気浮上型回転導入機10が設置されている。そして、磁気浮上型回転導入機10の回転台テーブル部16の上面に保温筒64が載置され、この保温筒64の上面に、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台66が乗せられる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an outline of the substrate processing apparatus incorporating the magnetic levitation type
昇降アーム62の上方に位置して、下方に開口する円筒状のプロセスチャンバ68が配置されている。このプロセスチャンバ68の下端開口部は、昇降アーム62を磁気浮上型回転導入機10と共に上昇させることによって、磁気浮上型回転導入機10のケーシング部14によって閉じられる。この時、磁気浮上型回転導入機10のケーシング部14の外周部に装着したシールリング28がプロセスチャンバ68の下端フランジ部68aに圧接して、磁気浮上型回転導入機10のケーシング部14とプロセスチャンバ68の下端フランジ部68aとの間がシールされる。これによって、プロセスチャンバ68と磁気浮上型回転導入機10のケーシング部14で気密に包囲されたプロセス領域が形成される。
A
この基板処理装置によれば、昇降アーム62を下降させた状態で、回転台テーブル部16の上面に載置した保温筒64の上に、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台66を乗せる。そして、昇降アーム62を上昇させて、プロセスチャンバ68の下端開口部を磁気浮上型回転導入機10のケーシング部14で塞ぐ。
According to this substrate processing apparatus, the
この状態で、モータ回転子部30を駆動して、回転子12をラジアル磁気軸受40及びアキシャル磁気軸受50によって非接触で5軸制御しながら回転させ、この回転子12の回転に伴って、内部に多数の基板Wを搭載した基板搭載台66を所定速度で回転させる。同時に、プロセスチャンバ68の内部にプロセスガスを導入し、これによって、基板Wを回転させながら、基板Wに対する所定の処理を行う。
In this state, the
図5は、本発明の他の実施形態の磁気浮上型回転導入機10aの概要を示す縦断正面図である。この例の図2及び図3に示す磁気浮上型回転導入機10と異なる点は、ケーシング部14の底板22の中央に円筒状に上方に立上る凹部22bを設け、この凹部22b内に、モータ回転子部30、ラジアル磁気軸受40及びアキシャル磁気軸受50等を制御する制御部70を収納した点にある。
FIG. 5 is a longitudinal front view showing an outline of a magnetic levitation type
この例によれば、磁気浮上型回転導入機10aに制御部70を一体化して、磁気浮上型回転導入機10aのよりコンパクト化を図ることができる。
According to this example, the
図6は、本発明の更に他の実施形態の磁気浮上型回転導入機10bの概要を示す縦断正面図である。この例の図2及び図3に示す磁気浮上型回転導入機10と異なる点は、以下の通りである。すなわち、ケーシング部14の底板22の中央には、上方に円筒状に立上る隔壁部22cを有する凹部22bが設けられている。そして、モータ回転子部30のモータ回転子鉄心32とモータ固定子磁極鉄心34は、隔壁部22cを挟んで互いに対向する位置に配置され、モータ回転子鉄心32は、隔壁部22cの外側に位置して、回転子12の内側軸部18の内周面に固定され、モータ固定子磁極鉄心34は、隔壁部22cの内側に位置して該隔壁部22cに固定されている。
FIG. 6 is a longitudinal front view showing an outline of a magnetic levitation type
この例によれば、モータ回転子部30のモータ固定子磁極鉄心34を、前述のプロセスチャンバ68と磁気浮上型回転導入機10bのケーシング部14との間に形成されるプロセス領域の外に置くことで、モータ固定子磁極鉄心34の不活性ガスによる腐食を考慮する必要をなくすことができる。
According to this example, the motor stator
図7は、本発明の更に他の実施形態の磁気浮上型回転導入機10cの概要を示す縦断正面図である。この例は、モータを一体に組込むことなく、外部モータ80を備え、マグネットカップリング82の結合力を介して、外部モータ80の回転力を回転子12に伝達するようにしており、図2及び図3に示す磁気浮上型回転導入機10と異なる点は、以下の通りである。
FIG. 7 is a longitudinal front view showing an outline of a magnetic levitation type
すなわち、ケーシング部14の底板22の中央には、上方に円筒状に立上る隔壁部22cを有する凹部22bが設けられている。そして、外部モータ80の駆動軸84の上端は、底板22の凹部22bの内部に達しており、駆動軸84の外周面に、マグネットカップリング82の駆動側インナーマグネット86を取付けた駆動ホイール88が固定されている。一方、底板22の隔壁部22cを挟んで、駆動側インナーマグネット86と対向する位置に、マグネットカップリング82の従動側アウターマグネット90が、回転子12の内側軸部18の内周面に固定した従動リング92の内周面に固定されて配置されている。これにより、外部モータ80の駆動に伴う駆動軸84の回転によって、回転子12が回転する。
That is, in the center of the
この例によれば、前述のプロセスチャンバ68と磁気浮上型回転導入機10cのケーシング部14との間に形成されるプロセス領域の外に外部モータ80を置くことで、外部モータ80の不活性ガスによる腐食を考慮する必要をなくすことができる。
According to this example, by placing the
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
10,10a,10b,10c 磁気浮上型回転導入機
12 回転子
14 ケーシング部
16 回転台テーブル部
18 内側軸部
20 外側軸部
22 底板
22a パージガス導入口
22c 隔壁部
26 フランジ部
28 シールリング
30 モータ回転子部
32 モータ回転子鉄心
34 モータ固定子磁極鉄心
40 ラジアル磁気軸受
42 ラジアル電磁石ターゲット
44 ラジアル電磁石
46 ラジアル変位センサ
50 アキシャル磁気軸受
52 アキシャルディスク
54 アキシャル電磁石
56 金属隔壁
62 昇降アーム
64 保温筒
66 基板搭載台
68 プロセスチャンバ
80 外部モータ
82 マグネットカップリング
84 駆動軸
86 駆動側インナーマグメット
90 従動側アウターマグネット
10, 10a, 10b, 10c Magnetic levitation type
Claims (7)
前記回転子は、前記回転子のラジアル方向に配置されて該回転子のラジアル方向変位を非接触で制御する2組以上のラジアル磁気軸受と、前記回転子の周囲に3組以上に分割配置されて該回転子のアキシャル方向変位を非接触で制御するアキシャル磁気軸受によって、所定の位置に非接触で回転支承され、
前記ラジアル磁気軸受のラジアル電磁石と前記アキシャル磁気軸受のアキシャル電磁石は、略同一平面上に配置されてケーシング部に固定されていることを特徴とする磁気浮上型回転導入機。 It has a rotor that outputs rotational power,
The rotor is arranged in two or more sets of radial magnetic bearings arranged in the radial direction of the rotor to control the radial displacement of the rotor in a non-contact manner, and divided into three or more sets around the rotor. The axial magnetic bearing that controls the axial displacement of the rotor in a non-contact manner is rotatably supported in a predetermined position without contact.
A magnetic levitation type rotary introduction machine characterized in that a radial electromagnet of the radial magnetic bearing and an axial electromagnet of the axial magnetic bearing are arranged on substantially the same plane and fixed to a casing portion.
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