JP2013113429A

JP2013113429A - 支持装置

Info

Publication number: JP2013113429A
Application number: JP2011263205A
Authority: JP
Inventors: Yasuzo Tanaka; 保三田中; Seiichi Sato; 誠一佐藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-10

Abstract

【課題】駆動源の負荷が小さく、真空チャンバの構成部品を高速回転することに適した支持装置を提供する。
【解決手段】本発明の支持装置は、回転軸３に所定の隙間を存して同心に外挿され、回転軸３の長手方向の端面が側壁に密着される筒状部材４を有している。回転軸３の筒状部材４から大気側に延出する部分には、回転軸３より大径のフランジ部５が一体的に形成され、このフランジ部５に所定の隙間を存して囲うカバー部材６が配置されている。カバー部材６の内周面には、回転軸３の長手方向に沿う環状の２つの第２の加圧溝６１ａ，６１ｂが凹設されている。給気通路６２ａ，６２ｂと給気管６３ａ，６３ｂとコンプレッサー４８とが、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂにベアリングガスを供給する第２のガス供給手段を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空チャンバの隔壁を通してその内部に挿入される一方向に長手の回転軸を気密に片持ち支持する支持装置に関する。

従来、上記種の支持装置は例えば特許文献１で知られている。この従来例のものは、真空チャンバの隔壁を通してその内部に挿入される一方向に長手の回転軸の周囲を囲い、回転軸の長手方向の端面が真空チャンバの隔壁に当接する筒状部材を備える。この筒状部材には、回転軸に外挿されるＯリング等のシール部材と、ベアリング等の軸受けとが設けられている。

ここで、上記特許文献１記載のものでは、回転軸がベアリングで支持されているため、摩擦抵抗が大きい。しかも、回転軸に外挿されるＯリング等のシール部材で気密性を保持しているが、シール部材自体は、柔軟性のある材質のものであることから、回転軸の回転に伴い、シール部材が変形して回転軸とシール部材との間に隙間が生じ、十分に気密性を保持できない虞がある。

そこで、本発明者らは、回転軸に所定の隙間を存して同心に外挿され、回転軸の長手方向の端面が隔壁に密着される筒状部材を有し、この筒状部材の真空チャンバ側の内周面に、回転軸の周方向に環状の排気溝を凹設すると共に、この排気溝より大気側の内周面に、回転軸の周方向に環状の第１の加圧溝を凹設し、この第１の加圧溝に大気圧より高圧のベアリングガスを供給するガス供給手段と、排気溝内を排気する排気手段とが設けられる支持装置を提案している（特願２０１０−２７７５０５参照）。

上記支持装置では、回転軸の筒状部材から大気側に延出する部分に、球状部材を介して環状の第１及び第２の板状部材が夫々設けられ、第２の板状部材が、回転軸の大気側の端面に固定されたサポート部材に固定され、回転軸の軸方向への移動が規制される。そして、サポート部材がカップリング部材を介してモータ等の駆動源に連結され、これにより、長手の回転軸を気密に片持ち支持する構成が実現される。

然しながら、上記支持装置では、回転軸の回転時、第１の板状部材と第２の板状部材とで挟持される各球状部材が抵抗になり、しかも、モータの駆動軸がカップリング部材を介してサポート部材、ひいては、回転軸に固定されるため、カップリング部材等も抵抗となる。その結果、上記の如く、回転軸の軸方向の規制を機械的な構成で行うのでは、相変わらず駆動源に負荷がかかり、回転軸に連結される真空チャンバの構成部品を高速回転するような場合には、出力の大きな駆動源が必要となり、これでは、コスト高を招く。

特開２００３−１３０２３４号公報

本発明は、上記点に鑑み、駆動源の負荷が小さく、真空チャンバの構成部品を高速回転することに適した支持装置を提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバの隔壁を通してその内部に挿入される一方向に長手の回転軸を気密に片持ち支持する支持装置であって、回転軸に所定の隙間を存して同心に外挿され、長手方向の端面が隔壁に密着される筒状部材を有し、この筒状部材の真空チャンバ側の内周面に、回転軸の周方向に環状の排気溝を凹設すると共に、この排気溝より大気側の内周面に、回転軸の周方向に環状の第１の加圧溝を凹設し、この第１の加圧溝に大気圧より高圧のベアリングガスを供給する第１のガス供給手段と、排気溝内を排気する排気手段とが設けられるものにおいて、前記回転軸の筒状部材から大気側に延出する部分に、当該回転軸より大径のフランジ部を有し、このフランジ部に所定の隙間を存して囲うカバー部材を配置し、このカバー部材の内周面に、長手方向に沿う環状の第２の加圧溝を凹設し、この第２の加圧溝に大気圧より高圧のベアリングガスを供給する第２のガス供給手段を更に備えることを特徴とする

本発明によれば、第２のガス供給手段により第２の加圧溝にベアリングガスが供給されると、フランジ部に向けてベアリングガスが噴出され、回転軸の軸方向の移動が規制される。つまり、回転軸が、ベアリングガスによりカバー部材と接触することなく、軸方向にも支持されるため、本発明者らが提案している上記支持装置と比較して、微小な駆動力で回転軸を回転させることができる。従って、駆動源の負荷を小さくすることができ、真空チャンバ内の構成部品を高速回転させる構成が容易に実現できる。

本発明の実施形態の支持装置の断面図。（ａ）及び（ｂ）は、回転軸が静止した状態における真空チャンバ内の圧力と時間との関係を示したグラフ。（ａ）及び（ｂ）は、回転軸が回転した状態における真空チャンバ内の圧力と時間との関係を示したグラフ。

図１を参照して、１は、真空チャンバ２内に挿入される回転軸３を気密に片持ち支持する本発明の実施形態の支持装置を示している。回転軸３は、その一端部が、真空チャンバ２の側壁に設けられた開口２１を通じて、真空チャンバ２内に挿入される。そして、真空チャンバ２内に存する回転軸３の部分には、例えば、処理対象物７１を保持する基板ホルダ７２等の真空チャンバ２の構成部品が連結され、この構成部品を回転自在に支持する。真空チャンバ２外に存する回転軸３の部分には、モータ等の駆動源（図示省略）が連結され、これにより、回転軸３が回転駆動される。

支持装置１は、筒状部材４を有している。筒状部材４は、回転軸３の外径よりも僅かに大径の内周面を有し、回転軸３に所定の隙間を存して同心に外挿され、回転軸３の長手方向の端面が側壁にＯリング等の真空シール（図示省略）を介して密着される。これにより、筒状部材４の内周面と回転軸３の外周面との間の隙間と、真空チャンバ２内部とが連通する。上記所定の隙間は、筒状部材４の内周面と回転軸３の外周面との間隔が１０〜１５ｍｍであることが好ましい。また、筒状部材４は、回転軸３よりも短いものであり、回転軸３の大気側の部分は筒状部材４から延出している。

筒状部材４の真空チャンバ２側の内周面には、回転軸３の周方向に環状の３つの排気溝４１ａ〜４１ｃが凹設されると共に、これらの排気溝４１ａ〜４１ｃより大気側の内周面には、回転軸３の周方向に環状の第１の加圧溝４２が凹設されている。各排気溝４１ａ〜４１ｃは、同形のものであり、回転軸３の長手方向に沿って、所定の間隔で凹設されている。なお、本実施形態の支持装置では、３つの排気溝が凹設されているが、排気溝の数は特に限定されない。

筒状部材４には、各排気溝４１ａ〜４１ｃに夫々連通する通路４３ａ〜４３ｃが開設され、排気管４４を介して真空ポンプ４５に接続されている。そして、通路４３ａ〜４３ｃと排気管４４と真空ポンプ４５とが、各排気溝４１ａ〜４１ｃ内に流入する後述するベアリングガスを排気し、真空チャンバ２内を気密保持する排気手段を構成する。また、筒状部材４には、第１の加圧溝４２に連通する給気通路４６が開設され、給気管４７を介して、コンプレッサー４８に接続されている。第１の加圧溝４２には、カーボン製多孔質体の第１の噴出部４９が嵌着され、第１の加圧溝４２と第１の噴出部４９の外周面との間に、第１の供給空間が画成され、この第１の供給空間にベアリングガスを供給するようにしている。この場合、給気通路４６と給気管４７とコンプレッサー４８とが、第１の加圧溝４２にベアリングガスを供給する第１のガス供給手段を構成する。

上記回転軸３の筒状部材４から大気側に延出する部分には、回転軸３より大径のフランジ部５が一体的に形成され、このフランジ部５に所定の隙間を存して囲うカバー部材６が配置されている。カバー部材６の内周面には、回転軸３の長手方向に沿う環状の２つの第２の加圧溝６１ａ，６１ｂが凹設されている。カバー部材６には、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂに連通する給気通路６２ａ，６２ｂが開設され、給気管６３ａ，６３ｂを介して、コンプレッサー４８に連結されている。第２の加圧溝６１ａ，６１ｂの内側には、カーボン製多孔質体の第２の噴出部６４ａ，６４ｂが嵌着され、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂと第２の噴出部６４ａ，６４ｂの外周面との間に、第２の供給空間が画成され、第２の供給空間にベアリングガスが供給されるようにしている。この場合、給気通路６２ａ，６２ｂと給気管６３ａ，６３ｂとコンプレッサー４８とが、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂにベアリングガスを供給する第２のガス供給手段を構成する。

以上によれば、コンプレッサー４８から供給される大気圧より高圧のベアリングガスは、給気管４７と給気通路４６とを通じて、第１の供給空間に到達し、第１の噴出部４９内を通過し、回転軸３の外周面のうち、第１の噴出部４９の内周面と対向する面に向って噴出され、回転軸３が周方向で支承される。この噴出されたベアリングガスは、大気側の排気溝４１ａに流入し、通路４３ａを通じて、真空ポンプ４５へ排気される。当該大気側の排気溝４１ａから排気されずに排気溝４１ａ内に残ったベアリングガスは、中央の排気溝４１ｂに流入し、通路４３ｂを通じて、真空ポンプ４５へ排気される。更に、当該中央の排気溝４１ｂ内に残ったベアリングガスについても、同様である。また、真空チャンバ２側の排気溝４１ｃに残ったベアリングガスは、開口２１から真空チャンバ２内に流入する。

また、コンプレッサー４８から供給される大気圧より高圧のベアリングガスは、更に、給気管６３ａ，６３ｂと給気通路６２ａ，６２ｂとを通じて、第２の供給空間に到達し、第２の噴出部６４ａ，６４ｂ内を通過し、フランジ部５のうち、第２の噴出部６４ａ，６４ｂａの内周面と対向する部分に向かって噴出され、回転軸３が軸方向で支承される。つまり、回転軸３の軸方向への移動が規制される。

上記実施形態によれば、回転軸３が、ベアリングガスにより第２の噴出部６４ａ，６４ｂと接触することなく、支承されるため、本発明者らが提案している上記支持装置と比較して、微小な駆動力で回転軸３を回転させることができる。従って、駆動源の負荷を小さくすることができ、真空チャンバ２内の構成部品を高速回転させることが容易に実現できる。

図２及び図３は、本発明品と比較品（従来の支持装置）との夫々の真空チャンバ内の圧力と時間との関係を示す。これによれば、回転軸が静止した状態において、比較品のものでは、図２（ａ）の如く、真空引き開始から約４０００秒後に真空チャンバ内は８．１×１０^−５Ｐａに到達し、本発明品では、図２（ｂ）の如く、真空引き開始から約７２００秒後に１．２×１０^−４Ｐａに到達している。

回転軸が回転した状態において、比較品のものでは、図３（ａ）の如く、真空チャンバ内に圧力変動が大きく生じ、リークレートは１．０×１０^−４Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃであった。

一方、回転軸が回転した状態において、本発明品のものでは、図３（ｂ）の如く、真空チャンバ内に圧力変動は僅かに生じるものの、ほぼ一定の圧力が維持されている。このとき、リークレートは１．２５×１０^−６Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃであった。従って、本発明品のものは、比較品のものと比べ、気密性を保持している。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第１の加圧溝４２に第１の噴出部４９が嵌着されており、また、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂに第２の噴出部６４ａ，６４ｂが嵌着されているが、第１の噴出部４９と第２の噴出部６４ａ，６４ｂとを省略することも可能である。この場合、第１の加圧溝４２に供給されたベアリングガスは、回転軸３の外周面のうち、第１の加圧溝４２に対向する面に向かって噴出され、また、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂに供給されたベアリングガスは、フランジ部５のうち、第２の加圧溝６１ａ，６１ｂと対向する部分に向かって噴出される。

１…支持装置、３…回転軸、４…筒状部材、４１ａ〜４１ｃ…排気溝、４２…第１の加圧溝、５…フランジ部、６…カバー部材、６１ａ，６１ｂ…第２の加圧溝。

Claims

真空チャンバの隔壁を通してその内部に挿入される一方向に長手の回転軸を気密に片持ち支持する支持装置であって、
回転軸に所定の隙間を存して同心に外挿され、長手方向の端面が隔壁に密着される筒状部材を有し、この筒状部材の真空チャンバ側の内周面に、回転軸の周方向に環状の排気溝を凹設すると共に、この排気溝より大気側の内周面に、回転軸の周方向に環状の第１の加圧溝を凹設し、この第１の加圧溝に大気圧より高圧のベアリングガスを供給する第１のガス供給手段と、排気溝内を排気する排気手段とが設けられるものにおいて、
前記回転軸の筒状部材から大気側に延出する部分に、当該回転軸より大径のフランジ部を有し、
このフランジ部に所定の隙間を存して囲うカバー部材を配置し、このカバー部材の内周面に、長手方向に沿う環状の第２の加圧溝を凹設し、この第２の加圧溝に大気圧より高圧のベアリングガスを供給する第２のガス供給手段を更に備えることを特徴とする支持装置。