JP4396365B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば真空チャンバ等の特殊雰囲気内に設けられた位置決め対象物をチャンバ外部に設けられた駆動源によって位置決めする位置決め装置に関する。

例えば真空チャンバ内に収容された位置決め対象物をチャンバ外から駆動し、位置決めする位置決め装置の好適な例として、下記の特許文献１に開示されたものが知られている。この位置決め装置は、真空チャンバ内に位置決め対象を搭載したステージをＸ方向およびＹ方向に直線駆動するステージ駆動機構を設けており、特に、このステージ駆動機構は真空チャンバの外部に設けられた駆動用モータにより回転駆動せることが可能な構成となっている。

このような位置決め装置では、駆動用モータが真空チャンバの外部に設けられているため、駆動用モータを真空チャンバの内部に設けたものに比べて真空チャンバの大きさを小さくすることができ、これにより、真空チャンバ内の真空度を高くすることができる。また、駆動用モータを真空チャンバ外に出すことができるので、モータとして特殊で高価な真空用モータを用いる必要がなくなる。すなわち、通常の大気圧下での使用を想定したモータを真空チャンバ内で使用すると、モータが発塵源となり、またアウトガスの発生源にもなる。さらに、熱も発生するので、対流のない真空チャンバ内では、モータの発熱による温度上昇も起きる。しかし、駆動用モータを真空チャンバの外部に設けると、駆動用モータの回転トルクをステージ駆動機構のボールねじ軸等の被回転体に伝達するトルク伝達軸と真空チャンバとの間に隙間が発生し、この隙間から真空チャンバ内に外気が流入するおそれがある。

そこで、真空チャンバ内を高真空度に確保しつつ、真空チャンバ外に配置されたモータの回転駆動を真空チャンバ内に伝達するために、図６に示すように、駆動用モータの回転トルクをステージ駆動機構のボールねじ軸２にカップリング３を介して伝達するトルク伝達軸４を回転可能に支持しつつ、その外周部を例えばＯリング等を摺接させる接触式シールを用いたシールユニット、磁性流体シールユニット、差動排気シールユニット等のシールユニット５で気密にシールし、さらにシールユニット５に形成されたシールユニット固定用フランジ６と真空チャンバ１との間をＯリング等の弾性シールリング７で気密にシールしたものが提案されている。
特開２００２−１５８２７４号公報

しかしながら、図６に示したものでは、シールユニット５を真空チャンバ１に組み付ける場合は、シールユニット５の位置を調整しながらトルク伝達軸４の軸芯をボールねじ軸２の軸芯に合せる必要がある。しかるに、シールユニット５の位置を調整したときに弾性シールリング７が弾性変形し、この状態でシールユニット固定用フランジ６をボルト８で締め付けると、弾性シールリング７の弾性力によりトルク伝達軸４がボールねじ軸２に対して位置ずれを起こすことがあった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、真空チャンバ等の密閉空間内に設けられたステージ駆動機構をチャンバの外部から駆動することができ、かつシールユニットをチャンバに取り付けるときにトルク伝達軸の位置ずれを防止することのできる位置決め装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、軸体を有するステージ駆動機構と、このステージ駆動機構を収容するチャンバと、このチャンバの外部に設けられた軸体駆動用モータと、この駆動用モータを前記チャンバに固定するためのモータブラケットと、前記駆動用モータの回転トルクを前記軸体に伝達するトルク伝達軸と、このトルク伝達軸を支持すると共にその外周部をシールするシールユニットと、このシールユニットを前記チャンバの外面に固定するための複数本のボルトと、前記チャンバの外面と前記シールユニットとの間をシールする弾性シールリングと、を備えた位置決め装置において、前記シールユニットと嵌合して前記トルク伝達軸を前記軸体に対して位置決めする位置決め孔を前記モータブラケットに設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の位置決め装置において、前記位置決め孔の断面が前記トルク伝達軸の軸方向に沿って略台形状に形成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の位置決め装置において、前記位置決め孔は、前記トルク伝達軸の軸方向に沿う断面がストレート形状に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明に係る位置決め装置では、シールユニットと嵌合してトルク伝達軸を軸体に対して位置決めする位置決め孔をモータブラケットに設けたことにより、モータブラケットに設けられた位置決め孔にシールユニットを嵌め込むことでトルク伝達軸の軸芯を軸体の軸芯に合せることができる。したがって、真空チャンバ内に設けられたステージ駆動機構を真空チャンバの外部から駆動することができ、かつシールユニットを真空チャンバに取り付けるときにトルク伝達軸の位置ずれを防止することができる。
請求項２及び請求項３の発明に係る位置決め装置では、シールユニットをモータブラケットに設けられた位置決め孔に容易に嵌め込むことができるので、上述した効果に加え、トルク伝達軸と軸体との軸芯合わせを容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。なお、図６に示したものと同一部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る位置決め装置の要部を示す図である。同図において、符号９はステージ駆動機構の軸体としてのボールねじ軸２を回転駆動するボールねじ駆動用モータ、１０はボールねじ駆動用モータ９のモータ軸９ａとトルク伝達軸４とを連結するカップリング、１１はボールねじ駆動用モータ９を真空チャンバ１に固定するためのモータブラケット（略円筒状で側面にカップリング１０の固定の作業のために必要な程度の開口を有するもの）を示しており、このモータブラケット１１には、シールユニット５に形成されたシールユニット固定用フランジ６と密に嵌合してトルク伝達軸４をボールねじ軸２に対して位置決めする位置決め孔１２が設けられている。なお、シールユニット固定用フランジ６の外周面の軸芯はトルク伝達軸４の軸芯と一致するように形成されている。また、モータ９のインロー部９ａがモータブラケット１１の内周に嵌合するようになっており、モータ９のフランジ部９ｂは図示しないボルトによりモータブラケット１１に固定される。インロー部９ａと位置決め孔１２とは同軸状に形成されており、モータ９の軸とトルク伝達軸４との芯合せは容易に行える。

ここで、トルク伝達軸４と一体のシールユニット５を真空チャンバ１に取り付ける場合は、先ず、図２（ａ）に示すように、シールユニット固定用フランジ６に弾性シールリング７を組み付けない状態でシールユニット５の位置を調整してトルク伝達軸４とボールねじ軸２の軸芯を一致させ、その状態でボルト８により一旦、シールユニット５をチャンバ１に固定する。次に、図２（ｂ）に示すように、シールユニット固定用フランジ６の外周面にモータブラケット１１の位置決め孔１２を嵌め込み、ボルト１３によりモータブラケット１１を真空チャンバ１に固定する。このとき、シールユニット固定用フランジ６の外周面に嵌め込まれたモータブラケット１１の位置決め孔１２の軸芯とボールねじ軸２の軸芯とは一致した状態となる。次に、図２（ｃ）に示すように、シールユニット５を真空チャンバ１から取り外す。そして、図２（ｄ）に示すように、カップリング３及びシールユニット５を組付ける。その際は、シールユニット固定用フランジ６に弾性シールリング７を組み付けた状態でシールユニット５のシールユニット固定用フランジ６をモータブラケット１１の位置決め孔１２に嵌め込んだ後、ボルト８を締め付けてシールユニット５を真空チャンバ１に取り付ける。なお、本実施の形態ではシールリング７を収容する溝をシールユニット側に設けているが、真空チャンバ側に設けてもよいし、あるいはシールユニット側と真空チャンバ側の両方に設けるようにしてもよい。

上述した第１の実施形態では、シールユニット固定用フランジ６と嵌合してトルク伝達軸４をボールねじ軸２に対して位置決めする位置決め孔１２をモータブラケット１１に設けたことにより、モータブラケット１１に設けられた位置決め孔１２にシールユニット固定用フランジ６を嵌め込むことでトルク伝達軸４の軸芯をボールねじ軸２の軸芯に合せることができる。したがって、真空チャンバ１内に設けられたボールねじを真空チャンバ１の外部から駆動することができ、かつシールユニット５を真空チャンバ１に取り付けるときにトルク伝達軸４の位置ずれを防止することができるので、容易に高精度な芯合せ状態での固定が可能となる。

さらに、以後はモータブラケット１１は固定したままでよく、例えばシールユニット５の修理や部品交換等でシールユニット５をチャンバ１から取り外した場合、元に戻す際に図２（ａ）に対応の面倒な芯合せ作業が不要となる。このことはメンテナンス作業の容易化に寄与するので、特にシールユニットとして例えば比較的消耗し易いＯリング等の接触式シールにてトルク伝達軸４とのシールを行うシールユニットを使用した場合などに有用である。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施の形態ではトルク伝達軸４の軸方向に沿う断面がストレート形状の位置決め孔１２をモータブラケット１１に設けたが、図３に示す第２の実施形態のように、トルク伝達軸４の軸方向に沿う断面が略台形形状の位置決め孔１４をモータブラケット１１に設けてもよい。但し、上記図２で示した手順のため、本実施の形態の場合、モータブラケット１１の位置決め孔１４の部分の形状は例えば略半円筒状等、モータブラケット１１を取り付けた状態でシールユニット５の取り付け、取り外しが可能な形状であることが必要である。このような構成によると、シールユニット５に形成されたシールユニット固定用フランジ６をモータブラケット１１の位置決め孔１４に容易に嵌め込むことができるので、シールユニット５を真空チャンバ１に容易に取り付けることができる。

また、図４に示す第３の実施形態のように、シールユニット固定用フランジ６の周縁部に面取り部１５を設けたり、あるいは図５に示す第４の実施形態のように、位置決め孔１２の周縁部に面取り部１６を設けたりすることによって、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施の形態ではステージ駆動機構を構成する構成要素の１つである軸体としてボールねじ軸を示したが、これに限らず、例えばステージをチルトさせるための軸体や、先端に取り付けられたステージを旋回させるための軸体でもよく、要は真空チャンバ等のチャンバ内に配され、トルク伝達軸との芯合せが必要な軸体について、本発明は適用できる。また、モータブラケット１１の位置決め孔１２とシールユニット５とは必ずしも全周に亘って嵌合していなくてもよく、嵌合することで上記のように位置決め可能であればよい。さらに、シールユニット５には必ずしもフランジ６を設ける必要はなく、モータブラケット１１の位置決め孔１２（又は１４）との嵌合が可能なものであればよい。但し、シールユニット５にフランジ６を設けることにより、図１等に示すように、シールユニット５を真空チャンバ１内に臨ませるようにできる点でより好ましい。さらに、モータブラケット１１の外形形状は略円筒状に限らず、モータ取付部とシールユニットの嵌合部を備えていて、チャンバへ取付け可能であればよい。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじ駆動装置の要部を示す図である。 図１に示すシールユニットを真空チャンバに取り付ける場合の一例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１ 真空チャンバ
２ ボールねじ軸
３ カップリング
４ トルク伝達軸
５ シールユニット
６ シールユニット固定用フランジ
７ 弾性シールリング
８ ボルト
９ ボールねじ駆動用モータ
９ａ モータ軸
１０ カップリング
１１ モータブラケット
１２，１４ 位置決め孔
１３ ボルト
１５，１６ 面取り部

Claims (3)

1. 軸体を有するステージ駆動機構と、このステージ駆動機構を収容するチャンバと、このチャンバの外部に設けられた軸体駆動用モータと、この駆動用モータを前記チャンバに固定するためのモータブラケットと、前記駆動用モータの回転トルクを前記軸体に伝達するトルク伝達軸と、このトルク伝達軸を支持すると共にその外周部をシールするシールユニットと、このシールユニットを前記チャンバの外面に固定するための複数本のボルトと、前記チャンバの外面と前記シールユニットとの間をシールする弾性シールリングと、を備えた位置決め装置において、
   前記シールユニットと嵌合して前記トルク伝達軸を前記軸体に対して位置決めする位置決め孔を前記モータブラケットに設けたことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記位置決め孔は、前記トルク伝達軸の軸方向に沿う断面が略台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 前記位置決め孔は、前記トルク伝達軸の軸方向に沿う断面がストレート形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。

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