JP6711435B2 - モータ、搬送装置及び半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、真空雰囲気等で用いられるモータ、搬送装置及び半導体製造装置に関する。

特許文献１には、真空搬送装置に用いられるモータが記載されている。特許文献１に記載の真空搬送装置は、軸方向に積層した第１から第３のダイレクトドライブモータのロータへ、同軸状に入れ子にした第１から第３の駆動軸をそれぞれ備え、固定部となる仕切り壁と第１の駆動軸との間に第１の真空シール（磁性流体シール）を、第１の駆動軸と第２の駆動軸との間に第２の真空シール（磁性流体シール）を、第２の駆動軸と第３の駆動軸との間に第３の真空シール（磁性流体シール）を配置することで、各第１から第３の駆動軸を回転自在にしている。

特開２００９−１５３２５３号公報

ロボットアーム等の搭載物への追随性、駆動速度を高めるため、真空雰囲気等で用いられるモータには、駆動軸のねじれ剛性と、ロボットアームなどの搭載物の慣性との関係で定まる共振周波数をできるだけ高くしたい要望がある。しかしながら、駆動軸を太くしてねじれ剛性を高めると、大きなトルクを伝達する必要のある磁性流体シールの周速上限を超えて、密封性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、共振周波数を高めた回転を伝達可能なモータ、搬送装置及び半導体製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し目的を達成するために、モータは、励磁コイル及びステータ磁極を備えるモータステータと、筒状の部材の径方向外側に前記モータステータを固定するハウジングと、前記ステータ磁極の径方向外側に対して所定の磁気ギャップを介して対向すると共に、円周方向に配列される複数のマグネットを備え、前記ハウジングに回転可能に支持されるモータロータと、前記モータロータの配置された空間に前記モータステータの配置された空間の気体が流通しないように密閉すると共に、前記磁気ギャップに配置される隔壁部材と、前記ハウジングの径方向内側に回転可能に支持され、前記モータロータと連結された角度フィードバックシャフトと、前記角度フィードバックシャフトと、前記ハウジングとの間の隙間を密封する回転型真空シール部材と、を含むことを特徴とする。

上記構成により、モータロータと、封止される角度フィードバックシャフトとを別体にすることにより、角度フィードバックシャフトを小径化することができる。このため、回転型真空シール部材の周速上限に余裕ができるため、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつモータロータの回転速度を大きくできる。そして、モータは、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、モータロータが共振周波数を高めた回転を伝達可能になる。

本発明の望ましい態様として、前記回転型真空シール部材は、前記ハウジングの径方向内側に固定され、前記角度フィードバックシャフトの径方向外側表面に摺接するリップ部を備えることが好ましい。この構造により、接触抵抗が低減される。

本発明の望ましい態様として、前記角度フィードバックシャフトの回転角度を検出する角度検出器をさらに備えることが好ましい。モータロータに加わる、搭載物の質量の大きさ、搭載位置が変化しても角度検出器のロータ慣性には影響を与えないので、角度フィードバックシャフトのねじれ剛性と角度検出器のロータ慣性との関係で定まる共振周波数が安定し、角度検出器の検出値の精度を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、前記回転型真空シール部材及び前記隔壁部材は、圧力の異なる二つの空間を隔て、前記角度検出器及び前記モータステータは、前記圧力の異なる二つの空間のうち高圧側の空間又は大気雰囲気側空間寄りにあり、前記モータロータは、前記圧力の異なる二つの空間のうち低圧側の空間寄りにあることが好ましい。この構造により、モータステータ及び角度検出器の配置された空間の気体がモータロータが配置された空間に流通しないように密閉するので、モータステータに起因する不純物ガスの放出が使用する環境雰囲気中に放出される可能性を低減できる。

本発明の望ましい態様として、前記ハウジングに回転自在に前記角度フィードバックシャフトを支持する第１軸受装置と、前記ハウジングに回転自在に前記モータロータを支持する第２軸受装置と、をさらに備え、前記回転型真空シール部材及び前記隔壁部材は、圧力の異なる二つの空間を隔て、前記第１軸受装置は、前記圧力の異なる二つの空間のうち高圧側の空間又は大気雰囲気側空間寄りにあり、前記第２軸受装置は、前記圧力の異なる二つの空間のうち低圧側の空間寄りにあることが好ましい。この構造により、角度検出器のロータの振動を抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記モータロータと前記角度フィードバックシャフトとが、連結される連結部材と、前記連結部材と前記隔壁部材との間の空間にある気体を排気する排気ポートを備えることが好ましい。排気ポートの排気により、回転型真空シール部材から発生した摩耗粉、第２軸受装置の飛散した潤滑剤などの飛散を抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記モータロータと前記角度フィードバックシャフトとが、連結される連結部材と、前記ハウジングに回転自在に前記角度フィードバックシャフトを支持するとともに、前記連結部材を介して前記モータロータを支持する第１軸受装置を、さらに備え、前記回転型真空シール部材及び前記隔壁部材は、圧力の異なる二つの空間を隔て、前記第１軸受装置は、前記圧力の異なる二つの空間のうち高圧側の空間又は大気雰囲気側空間寄りにあることが好ましい。この構造により、軸受装置の数を低減することができる。

本発明の望ましい態様として、前記角度フィードバックシャフトは、前記角度フィードバックシャフトの内部を軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記第１軸受装置よりも低圧側の空間にある気体を排気する排気ポートと、前記排気ポートと、前記貫通孔とを接続し、前記角度フィードバックシャフトの回転を前記排気ポートに非連動とするロータリージョイントを備えることが好ましい。この構造により、回転する角度フィードバックシャフトをかいして、排気ポートの排気により、回転型真空シール部材から発生した摩耗粉の飛散を抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記角度フィードバックシャフトは、第１シャフト及び第２シャフトを備え、前記回転型真空シール部材は、前記第２シャフトと、前記ハウジングとの間の隙間を密封し、前記第１シャフト及び前記第２シャフトは、前記角度フィードバックシャフトの軸方向に、着脱可能に連結されていることが好ましい。この構造により、モータは、回転型真空シール部材を介して隔てられた２つの空間のうち、一方の空間から他方の空間に曝されていない第１シャフトごと部材を一括して取り外せるようになる。モータは、熱が加わった場合に損傷を受ける角度検出器及びモータステータを取り外した状態で、密封性を維持しつつ、真空度に応じて１００℃を超えるベーキング処理をすることができる。

本発明の望ましい態様として、前記モータロータと回転させる負荷体とを直結していることが好ましい。この構成により、モータはいわゆるダイレクトドライブモータとなり、直接負荷体を搭載物として回転することができる。また、モータは、負荷体を高精度に位置決めをすることができる。

本発明の望ましい態様として、前記角度検出器の検出信号に基づいて、前記励磁コイルに供給する駆動電流を供給するモータ制御回路を備えることが好ましい。この構成により、モータロータに加わる、搭載物の質量の大きさ、搭載位置が変化しても角度検出器のロータ慣性には影響を与えないので、角度フィードバックシャフトのねじれ剛性と角度検出器のロータ慣性との関係で定まる共振周波数が安定し、モータ制御回路における制御ループを簡素化でき、安定性に長けたモータシステムを提供できる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送装置は、上述したモータを備える。上述したモータは、モータロータと、封止される角度フィードバックシャフトとを別体にすることにより、角度フィードバックシャフトを小径化することができる。このため、回転型真空シール部材の周速上限に余裕ができるため、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつモータロータの回転速度を大きくできる。そして、モータは、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、モータロータが共振周波数を高めた回転を伝達可能になる。その結果、搬送装置は、モータロータで搬送する被搬送物の追随性、駆動速度を高めることができる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体製造装置は、上述した搬送装置を備え、搬送装置の被搬送物が半導体部品である。搬送装置が備える上述したモータは、モータロータと、封止される角度フィードバックシャフトとを別体にすることにより、角度フィードバックシャフトを小径化することができる。このため、回転型真空シール部材の周速上限に余裕ができるため、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつモータロータの回転速度を大きくできる。そして、モータは、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、モータロータが共振周波数を高めた回転を伝達可能になる。その結果、搬送装置は、モータロータで搬送する被搬送物の追随性、駆動速度を高めることができる。その結果、半導体製造装置は、製造工程の時間を短縮でき、半導体の製造コストを低減することができる。

本発明によれば、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、共振周波数を高めた回転を伝達可能なモータ、搬送装置及び半導体製造装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係るモータの使用状態を説明する説明図である。 図２は、積載台及びワークの一例を示す模式図である。 図３は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。 図４は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってモータロータを模式的に示す部分断面図である。 図５は、マグネットの貼り付け状態を示す分解斜視図である。 図６は、回転中心に直交する仮想平面で切ってマグネットの取り付け状態を模式的に示す部分断面図である。 図７は、実施形態１に係る回転型真空シール部材の拡大図である。 図８は、回転中心を含む仮想平面で実施形態２のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。 図９は、回転中心を含む仮想平面で実施形態３のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るモータの使用状態を説明する説明図である。図２は、積載台及びワークの一例を示す模式図である。モータ１は、回転中心Ｚｒを中心に積載台５２を回転する。例えば、図２に示すように、積載台５２は、円盤状のプレート部５２ａと、ウエハ搬送用などのためのアーム部５２ｂとを含む。そして、アーム部５２ｂは、ワーク５３を搭載する。積載台５２のプレート部５２ａの回転により、半導体製造装置における真空雰囲気Ｖａのチャンバ５１内に配置されるアーム部５２ｂがワーク５３を搭載した状態で位置決めされる。モータ１は、ギヤ、ベルトまたはローラ等の伝達機構を介在させることなく負荷体（搭載物）５０であるワーク５３及び積載台５２に回転力をダイレクトに伝達し、ワーク５３を回転させることができる。モータ１は、いわゆるモータ回転軸と負荷体５０とを直結したダイレクトドライブモータである。なお、モータ１は、いわゆるモータ回転軸と負荷体５０としてのワーク５３とを直結したダイレクトドライブモータとしてもよい。また、実施形態１に係るモータ１は、後述するように、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータがモータロータよりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。これにより、モータ１は、高精度にワーク５３の位置決めをすることができる。なお、本実施形態において、軸方向とは、回転中心Ｚｒの軸と平行な方向である。なお、実施形態１において、軸方向とは、回転中心Ｚｒの軸と平行な方向である。

一般に、半導体製造装置は、半導体の集積度が高まり、それに伴って同時にＩＣのパターン幅の微細化による高密度化が進められている。この微細化に対応できるウエハ（半導体部品）を製造するために、ウエハ品質に対する高度の均一性が要求されている。その要求に応えるためには、真空雰囲気Ｖａにおける不純物ガス濃度の一層の低減が重要である。このため、チャンバ５１の取り付け孔に配置されるモータ１においては、真空雰囲気Ｖａの空間とハウジング外部の大気雰囲気Ａｔとを離隔することも必要となる。なお、本実施形態では、チャンバ５１内を真空雰囲気Ｖａとしているが、真空雰囲気Ｖａを真空でなく、例えば、窒素ガス、希ガスなど大気雰囲気Ａｔと異なる雰囲気としてもよい。

図１に示すように、例えば半導体製造１００に用いられる製造装置は、チャンバ５１と、モータ１と、モータ制御回路９０と、モータ制御回路を制御する制御装置９９を含む。半導体製造１００に用いられる半導体製造装置１００は、搬送テーブル（可動部材）３３を回転させる。製造装置１００は、真空雰囲気Ｖａにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物又は工具）を搬送テーブル（プレート部５２ａ）に搭載して移動させる。制御装置９９は、入力回路と、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置であるメモリと、出力回路とを含む。メモリに記憶させるプログラムに応じて、モータ１を制御するモータ回転指令ｉを生成し、真空雰囲気Ｖａにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物又は工具）を搬送テーブル（プレート部５２ａ）に搭載して移動させる搬送装置１１０を備え、製造装置は、所望の製品を製造することができる。なお、真空雰囲気Ｖａは、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境であってもよい。

図１に示すように、外部のコンピュータからモータ回転指令ｉが入力されたとき、モータ制御回路９０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)９１から３相アンプ（ＡＭＰ：Amplifier）９２に駆動信号を出力し、ＡＭＰ９２からモータ１に駆動電流Ｍｉが供給される。モータ１は、駆動電流Ｍｉにより積載台５２が回転し、ワーク５３を移動させるようになっている。積載台５２が回転すると、後述する回転角度を検出したレゾルバ等の角度検出器から検出信号（レゾルバ信号）Ｓｒが出力される。モータ制御回路９０は、検出信号Ｓｒをレゾルバデジタル変換器（ＲＤＣ：Resolver to Digital Converter）９３でデジタル変換する。ＲＤＣ９３からの検出信号Ｓｒのデジタル情報に基づいて、ＣＰＵ９１はワーク５３が指令位置に到達したか否かを判断し、指令位置に到達する場合、ＡＭＰ９２への駆動信号を停止する。

図３は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。モータ１は、静止状態に維持される固定子(以下、モータステータという)３０と、モータステータ３０に対して回転可能に配置された回転子(以下、モータロータという)４０と、モータステータ３０を固定してチャンバ５１の支持部材に取り付けられるハウジング２０と、モータロータ４０に固定されてモータロータ４０とともに回転可能なロータフランジ４５と、隔壁部材６０と、角度フィードバックシャフト１０と、角度フィードバックシャフト１０と、ハウジング２０との間の隙間を密封する回転型真空シール部材６５と、を含む。

ハウジング２０、ロータフランジ４５、モータロータ４０及びモータステータ３０はいずれも環状の構造体である。ロータフランジ４５、モータロータ４０及びモータステータ３０は、回転中心Ｚｒを中心に同心状に配置されている。また、モータ１は、回転中心Ｚｒから外側へモータステータ３０、モータロータ４０の順に配置されている。このようなモータ１は、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる。また、モータ１は、ロータフランジ４５、モータロータ４０及びモータステータ３０がハウジング２０の上に配置されている。

ハウジング２０は、ハウジングベース２１と、ハウジングフランジ２４と、外側隔壁押さえ部材２３とを備える。ハウジングフランジ２４と、外側隔壁押さえ部材２３とは、円環状の部材である。ハウジングベース２１は、筒状のハウジングアウタ２２と、筒状のハウジングインナ２５とを備えている。ハウジングアウタ２２は、チャンバ５１の内側の内側面５１ａ上に配置され、不図示のボルト等の固定部材によりＯリングなどの密封部材２９ａを介して固定される。モータ１は、ハウジングアウタ２２が支持部材であるチャンバ５１に取り付けられることで、チャンバ５１に対して位置決め固定される。ハウジングベース２１は、チャンバ５１に取り付けられた状態において、底面２１ａと接する内側面５１ａを一連の連続面として少なくとも１つ有している。この連続面は、モータ１の自重や回転時の振動などをチャンバ５１に分散して作用させることができる。このため、ハウジングベース２１に歪み(撓み)が生ずるおそれを防止することができる。

ハウジングインナ２５は、円板状のベース部２５Ａと回転中心Ｚｒ近傍に突出する円筒部２５Ｂと、底部２５Ｃを備えている。ハウジングインナ２５は、ベース部２５Ａの外周の取付面２５ａでハウジングベース２１の内周と嵌め合い、ボルト等の固定部材を介してハウジングベース２１に固定されている。

ハウジングアウタ２２とハウジングインナ２５は別体であるので、材料を異なるものにすることができる。例えば、ハウジングアウタ２２はその一部が真空中に曝されるため、オーステナイト系ステンレス、アルミ合金など、真空中での放出ガスが少なく、かつ放出ガスの成分が既知の真空用材料を用いることができる。ハウジングアウタ２２は、適用する真空度によっては、電解研磨、平滑化処理、酸化被膜などの表面処理が施されることで、表面積を低減させ、溶存気体の放出を低減させることがより好ましい。ハウジングインナ２５は、本実施形態では、真空中に曝されないため、鋳鉄、低炭素鋼など一般的な構造用材料を用いていてもよい。この構造により、モータ１は、構造用材料の使用の比率を高め、構造用材料よりも高価な、真空用材料の使用量を減らすことができる。

ハウジング２０のハウジングインナ２５の底部２５Ｃは、チャンバ５１の取り付け孔５１ｅに挿入され、チャンバ５１の大気側である大気雰囲気Ａｔに露出する。底部２５Ｃは、筒状の部材で囲む中空空間７４を備え、中空空間７４には、後述する角度検出器７０を備えている。なお、底部２５Ｃは、中空空間７４を覆う蓋部７５を備えることで、中空空間７４への異物の混入を抑制することができる。

円筒部２５Ｂは、回転中心Ｚｒを囲むようにベース部２５Ａから凸状に突出した同心円となる突出部である。ハウジングアウタ２２は、ハウジングインナ２５の円筒部２５Ｂを囲むようにハウジングベース２１から凸状に突出した同心円となる突出部である。このため、ハウジングベース２１の上面は、ハウジングインナ２５の円筒部２５Ｂとハウジングアウタ２２に囲まれた円環状の溝を含む。

また、ハウジングフランジ２４は、ボルト等の固定部材を介してハウジングアウタ２２に固定され、ハウジングアウタ２２の回転中心Ｚｒ側側面の嵌合部２４ａに第３軸受装置１４の外輪を固定している。

ハウジングインナ２５の径方向外側の側面（回転中心Ｚｒとは反対側の側面）には、モータステータ３０がボルト等の固定部材によって締結されている。これにより、モータステータ３０はハウジングベース２１に対して位置決め固定されている。モータステータ３０の中心軸は、モータロータ４０の回転中心Ｚｒと一致する。

モータステータ３０は、ステータコア３１と、励磁コイル３２とを含む。モータステータ３０は、ステータコア３１に励磁コイル３２が巻きつけられる。モータステータ３０には、電源からの電力を供給するための配線３２ａが接続されており、この配線３２ａを通じて励磁コイル３２に対して上述したモータ制御回路９０から電力が供給されるようになっている。

モータロータ４０は、モータロータ４０の内径がモータステータ３０の外径寸法よりも大きい円筒状である。モータロータ４０は、ロータヨーク４１及びロータヨーク４１の内周に貼り付けられたマグネット４２を含む。なお、マグネット４２については、後述する。

ロータフランジ４５は、円板状であり、下面がロータヨーク４１に嵌め合い、ボルト等の固定部材で固定されている。ロータフランジ４５は、全体が真空中に曝されるため、オーステナイト系ステンレス、アルミ合金など、真空中での放出ガスが少なく、かつ放出ガスの成分が既知の真空用材料であることが好ましい。適用する真空度によっては、表面積の低減や、溶存気体の放出低減を図るべく、電解研磨や平滑化、酸化被膜などの表面処理が施される。ロータフランジ４５は、適用する真空度によっては、電解研磨、平滑化処理、酸化被膜などの表面処理が施されることで、表面積を低減させ、溶存気体の放出を低減させることがより好ましい。

ロータヨーク４１は、ロータフランジ４５と逆側の端部から固定部材を介して、ロータヨーク４１の外周側面の嵌合部に第３軸受装置１４の内輪を挟み固定する。これにより、第３軸受装置１４の内輪の内径部が中間ばめ又はすきまばめされて、内輪の端面が押圧される。第３軸受装置１４は、内輪の端面同士が密着することで、適正な予圧又は適正な軸受すきまが得られる。モータロータ４０は、円筒状のロータフランジ４５にボルト等の固定部材により固定されてもよい。ロータフランジ４５は、中心軸がモータ１の回転中心Ｚｒと同軸に形成されている。ロータフランジ４５は、上面に上述した負荷体（搭載物）５０を固定する搭載面５０Ｐを備え、搭載面５０Ｐと重なり合わない範囲（図３においては、径方向内側）で、角度フィードバックシャフト１０と連結する連結部材である連結板４６とがボルト等の固定部材で固定されている。

また、第３軸受装置１４は、内輪がロータヨーク４１及びロータフランジ４５に固定され、外輪がハウジングフランジ２４及びハウジングアウタ２２に固定されている。第３軸受装置１４は、外輪の外径部がすきまばめされており、図示しないボルト等の固定部材がハウジングフランジ２４をハウジングアウタ２２に固定（締結）することで、外輪同士の端面が押圧される。これにより、第３軸受装置１４は、ハウジングベース２１に対して、ロータフランジ４５及びモータロータ４０を回転自在に支持することができる。このため、モータ１は、ロータフランジ４５及びモータロータ４０をハウジングベース２１、ハウジングインナ２５及びモータステータ３０に対して回転させることができる。

なお、真空側の第３軸受装置１４は、複数のアンギュラ軸受の軸受装置１４Ａ、１４Ｂを背面組み合わせとして配置することが好ましい。第３軸受装置１４の外輪は、ハウジングアウタ２２に嵌め合い、外輪の端面がハウジングフランジ２４に押圧されている。ハウジングフランジ２４の回転中心Ｚｒ側は、ロータヨーク４１側に突出する突出部を有していることが好ましい。この突出部は、ハウジングフランジ２４とロータフランジ４５（又はロータヨーク４１）の隙間を狭め、異物の混入を防ぐことができるラビリンスシールとなる。

第３軸受装置１４の内輪及び外輪は、マルテンサイト系ステンレス鋼等で形成されている。この構造により、第３軸受装置１４の内輪及び外輪は、焼き入れによる硬化を施すことができるため、耐錆性及び耐久性を向上することができる。第３軸受装置１４の転動体は、セラミックボール等で形成されている。第３軸受装置１４の転動体は、第３軸受装置１４の内輪及び外輪の材料と異なる材料であるので、耐久性を向上させることができる。第３軸受装置１４の転動体と転動体との間には、マルテンサイト系ステンレス鋼等のスペーサボールを配置することがより好ましい。この構造により、セラミックボールの転動体同士が接触することを防ぐことができる。

また、モータ１は、角度検出器７０を備える。角度検出器７０は、例えばレゾルバであって、モータロータ４０及びロータフランジ４５の回転位置を高精度に検出することができる。

角度検出器７０は、静止状態に維持されるレゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂと、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂと所定のギャップを隔てて対向配置され、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂに対して回転可能なレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂを備えている。レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、ハウジングインナ２５に配設されている。また、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、角度フィードバックシャフト１０にレゾルバロータスペーサ７６を介して取り付けられている。

角度フィードバックシャフト１０は、軸方向の異なる位置に、真空側小径部（第１小径部）１２と、大気側小径部（第２小径部）１３との間であって、真空側小径部１２及び大気側小径部１３よりも直径を大きくした大径部１１とを有している。角度フィードバックシャフト１０の材質は、マルテンサイト系ステンレス、析出硬化系ステンレス、シリコン（Ｓｉ）を３．４質量％以上含む析出硬化性ステンレスの高珪素合金のいずれかを用いることで、後述する回転型真空シール部材６５と摺動する部位の耐摩耗性を向上している。そして、角度フィードバックシャフト１０は、軸受装置１５によりハウジングインナ２５に対して回転自在に支持されている。軸受装置１５は、複数の深溝玉軸受の第１軸受装置１５Ａ、第２軸受装置１５Ｂで、大径部１１の軸方向両側から嵌め合わせる配置としている。

第２軸受装置１５Ｂの内輪の内径部は角度フィードバックシャフト１０の大気側小径部１３にしまりばめされ、さらに第２軸受装置１５Ｂの内輪の端面は角度フィードバックシャフト１０の段付き部（大径部１１と大気側小径部１３との段差部）および止め輪１６Ａで軸方向に固定される。外輪の外径部はハウジングインナ２５の座ぐり穴に接着固定され、さらに外輪の端面はハウジングインナ２５の座ぐり穴肩部および止め輪１６Ｂで軸方向に固定される。このように、止め輪１６は、止め輪１６Ａおよび止め輪１６Ｂを備え、第２軸受装置１５Ｂを固定できる。第２軸受装置１５Ｂは、軸受隙間（ラジアル内部隙間）が第１軸受装置１５Ａよりも小さいことが好ましい。例えば、第２軸受装置１５Ｂは、軸受隙間（ラジアル内部隙間）がＣ２又はＣＭであることが好適である。以上説明したように、第２軸受装置１５Ｂを径方向および軸方向に固定し、かつ軸受隙間の小さい軸受を用いた構造により、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂを精度良く回転させることが可能となる。このため、角度検出器７０は、角度検出精度を向上できる。また、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂとレゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂとの軸方向位置を精度良く位置決めすることができるため、角度検出器７０は、角度検出精度を向上できる。また、温度変化や衝撃などによりレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂとレゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂとの軸方向位置がずれてしまい、角度検出精度が劣化してしまう可能性を低減できる。

第１軸受装置１５Ａは、例えば通常すきまの深溝玉軸受の軸受装置である。第１軸受装置１５Ａの内輪の内径部は、角度フィードバックシャフト１０の真空側小径部１２にしまりばめされる。第１軸受装置１５Ａの外輪は、ハウジングインナ２５の内壁にすきまばめされ、外輪の端面と、後述するシールホルダ２７との間に挟まれた予圧ばね２６により、第２軸受装置１５Ｂの基本動定格荷重の０．５％程度の予圧が付加されている。この構造により、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂの振動を抑制しつつ回転させることが可能となる。このため、角度検出器７０は、角度検出精度を向上できる。また、本実施形態のモータ１は、温度変化により過大な予圧となったり、予圧が抜けたりして、角度検出精度が劣化してしまうことを防ぐことができる。

真空側小径部１２は、真空側小径部１２よりも直径が大きな顎状の連結フランジ４７の中心を貫通し、不図示のセットビスなどの固定部材により、真空側小径部１２と、連結フランジ４７とが固定されている。上述した連結板４６は、厚さ０．５ｍｍ以上数ｍｍ以下の板ばね状であり、図示しないボルトなどの固定部材により、連結フランジ４７と固定されている。このように、モータ１は、ロータフランジ４５と角度フィードバックシャフト１０とを薄板状の連結板４６で連結することで、角度フィードバックシャフト１０に対するロータフランジ４５の軸芯のずれ、ミスアライメント、高さ違いなどを吸収できる。このため、大気側の軸受装置１５に過大な荷重が加わったり、角度フィードバックシャフト１０がロータフランジ４５につられて振られてしまったりするなどの相互干渉を抑制することができる。

角度フィードバックシャフト１０、連結フランジ４７及び連結板４６は、真空中に曝されるため、オーステナイト系ステンレス、アルミ合金など、真空中での放出ガスが少なく、かつ放出ガスの成分が既知の真空用材料であることが好ましい。適用する真空度によっては、表面積の低減や、溶存気体の放出低減を図るべく、電解研磨や平滑化、酸化被膜などの表面処理が施される。ロータフランジ４５は、適用する真空度によっては、電解研磨、平滑化処理、酸化被膜などの表面処理が施されることで、表面積を低減させ、溶存気体の放出を低減させることがより好ましい。

そして、モータステータ３０の励磁コイル３２が励磁され、モータロータ４０が回転駆動すると、連結部材である連結板４６で連結された角度フィードバックシャフト１０が同時に回転駆動する。この構成により、モータロータ４０の回転角度と角度フィードバックシャフト１０の回転角度とが同期し、角度フィードバックシャフト１０の回転角度を角度検出器７０で検出することでモータロータ４０の回転角度を検出することができる。モータロータ４０に加わる、搭載物の質量の大きさ、搭載位置が変化しても角度検出器７０のロータ慣性には影響を与えないので、角度フィードバックシャフト１０のねじれ剛性とレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂのロータ慣性との関係で定まる共振周波数が安定し、角度検出器７０の検出値の精度を高めることができる。

レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、複数のステータ磁極が円周方向に等間隔に形成された環状の積層鉄心を有し、各ステータ磁極にレゾルバコイルが巻回されている。各レゾルバコイルには、検出信号（レゾルバ信号）Ｓｒが出力される配線７３が接続されている。

レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、中空環状の積層鉄心により構成されており、ロータフランジ４５の内側に固定されている。角度検出器７０の配設位置は、モータロータ４０(ロータフランジ４５)の回転を検出することが可能であれば特に限定されず、ロータフランジ４５及びハウジング２０の形状に応じて任意の位置へ配設することができる。

モータロータ４０が回転すると、モータロータ４０とともにロータフランジ４５が回転し、連動してレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂも回転する。これにより、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂと、レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂとの間のリラクタンスが連続的に変化する。レゾルバステータ７１Ａ、７１Ｂは、リラクタンスの変化を検出し、ＲＤＣ９３によって上述した検出信号Ｓｒをデジタル信号に変換する。モータ１を制御するモータ制御回路９０のＣＰＵ９１は、ＲＤＣ９３の電気信号に基づいて、単位時間当たりのレゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂと連動するロータフランジ４５及びモータロータ４０の位置や回転角度を演算処理することができる。その結果、モータ１を制御するモータ制御回路９０は、ロータフランジ４５の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測することが可能となる。

上述したレゾルバロータ７２Ａは、偏心させた外周を有する円環状となっている。このため、モータロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ７２Ａが回転すると、レゾルバステータ７１Ａとの間の距離を円周方向に連続して変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ７２Ａの位置により連続的に変化する。レゾルバロータ７２Ａの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力しており、レゾルバロータ７２Ａと、レゾルバステータ７１Ａと、はいわゆる単極レゾルバとなる。

また、レゾルバロータ７２Ｂは、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成される。このため、モータロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ７２Ｂが回転すると、レゾルバステータ７１Ｂとの間の距離を円周方向に周期的に変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ７２Ｂの歯の位置により連続的に変化する。レゾルバロータ７２Ｂの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力しており、レゾルバロータ７２Ｂとレゾルバステータ７１Ｂとは、いわゆる多極レゾルバとなる。

このように、モータ１は、モータロータ４０の１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分の周期が異なる角度検出器７０を備えることにより、モータロータ４０（ロータフランジ４５）の絶対位置を把握することができ、また、モータロータ４０（ロータフランジ４５）の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測する精度を高めることができる。また、モータ１は、一相通電による極検知動作、または原点復帰動作を行う必要がなく、位置決めを行うことができる。

図４は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってモータロータを模式的に示す部分断面図である。図４に示すように、モータロータ４０は、ロータヨーク４１と、マグネット４２とを含む。ロータヨーク４１は、筒状に形成される。ロータヨーク４１は、強磁性体の低炭素鋼で形成され、表面にニッケルめっきを施すことが好ましい。ニッケルめっきを施すことで、ロータヨーク４１は錆を防ぐことができ、アウトガスを低減することができる。

マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面に沿って貼り付けられ、複数設けられている。マグネット４２は、永久磁石であり、Ｓ極及びＮ極がロータヨーク４１の円周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図４に示すモータロータ４０の極数は、ロータヨーク４１の外周側にＮ極と、Ｓ極とがロータヨーク４１の円周方向に交互に配置された２０極である。

図４に示すように、本実施形態のモータ１は、２０極１８スロットというスロットコンビネーション構成である。例えば、１０極９スロットのスロットコンビネーション構成は、分数スロットであり、コギング力は小さいが径方向に磁気吸引力が生じやすいことが一般的に知られている。これに対して、本実施形態のモータ１は、１０極９スロットのスロットコンビネーション構成の２倍の構成であり、径方向の磁気吸引力を相殺することで、固定子と回転子の真円度または、同軸度を高めることなく、回転時の振動を小さくできると共に、コギングを抑制し、非常に滑らかな回転を得ることができる。なお、モータロータ４０の極数及びモータステータ３０のスロット数は、２０極１８スロットの構成に限られず、必要に応じて適宜変更できる。

また、マグネット４２の永久磁石は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ネオジム系磁石）を用いることができる。マグネット４２は、表面にニッケルめっきを施すことが好ましい。ニッケルめっきを施すことで、マグネット４２は、錆を防ぐと共に真空雰囲気Ｖａに配置されても、アウトガスを低減することができる。

図５は、マグネットの貼り付け状態を示す分解斜視図である。図６は、回転中心に直交する仮想平面で切ってマグネットの取り付け状態を模式的に示す部分断面図である。ロータヨーク４１の内周には、マグネット４２を位置決めする位置決めのための一対の磁石押さえ部材４３が備えられている。一対の磁石押さえ部材４３は、非磁性体であって、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等で形成され、モータロータ４０の温度変化により締めしろの変化する比率を低減することができる。また、一対の磁石押さえ部材４３は、ロータヨーク４１の内周に圧入または焼きばめ等により固定される。

一般的に、モータにおけるセグメント状のマグネットの固定には接着剤を用いられることが多い。しかしながら、本実施形態１のモータ１は、真空雰囲気Ｖａに配置されているので、接着剤から放出されるアウトガスを低減する必要がある。また、真空雰囲気Ｖａに曝される接着剤は劣化し、接着強度の劣化のおそれがある。本実施形態のモータ１は、接着剤を用いずに、磁石押さえ部材４３を用いることでマグネット４２を固定することができる。その結果、本実施形態のモータ１は、マグネット４２の位置決めを確実にすると共に、使用する環境雰囲気中で不純物ガスの放出を低減することができる。

図５に示すように、磁石押さえ部材４３は、ロータヨーク４１の内周径に沿った円環部４４Ａと、円環部４４Ａに設けられた複数の凸部である位置決め凸部４４Ｂとを含む。位置決め凸部４４Ｂは、磁石の極数をｎとするとｎ−１個が円周方向に複数設けられている。隣合う位置決め凸部４４Ｂ間は、マグネット４２を収容する凹部となる。そして、マグネット４２は、マグネット４２を収容する凹部に挟み込まれる。マグネット４２は、一対の磁石押さえ部材４３の間に収容され、ロータヨーク４１の内周に取り付けられる。本実施形態では、マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面の密着面に沿って貼り付けられ、複数設けられている分割形状（セグメント構造）のセグメント磁石である。

図６に示すように、マグネット４２の円周方向の端面は、位置決め凸部４４Ｂに対しての接線の交点Ｍｒが回転中心Ｚｒよりもマグネット４２寄りとなるようにしている。このため、磁石押さえ部材４３は、マグネット４２が位置決め凸部４４Ｂよりも回転中心Ｚｒ側に飛び出すおそれを低減している。マグネット４２の半径方向の外周部（外周表面）における回転方向の円弧の曲率半径をロータヨーク４１の内周径の曲率半径よりも微小に小さい形状とすることで、マグネット４２の半径方向の外周部を２点でロータヨーク４１の内周径に線接触させることがより好ましい。これにより、モータ１は、マグネット４２がロータヨーク４１に対してがたつくおそれを低減することができる。

モータステータ３０は、回転中心Ｚｒ側にハウジングインナ２５を包囲するように筒状に設けられる。図４に示すように、モータステータ３０は、ステータコア（ステータ磁極）３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向にティース３１ａが等間隔で並んで、バックヨーク３１ｂが一体に配置される。モータステータ３０は、このような一体コアに限られず、複数の分割されたステータコア３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向に等間隔で並んで配置される分割コアであってもよい。そして、ステータコア３１がハウジングインナ２５を介してハウジングアウタ２２に固定される。

また、ステータコア３１は、略同形状に形成された複数のティース３１ａが回転中心Ｚｒ方向に積層されて束ねられることで形成される。ステータコア３１は、電磁鋼板などの磁性材料で形成される。モータステータ３０は、複数のステータコア３１が組み合わされると、環状形状を形成する。

図４に示す励磁コイル３２は、線状の電線である。励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａにインシュレータを介して集中巻きされる。励磁コイル３２は、Ｕ相正巻、Ｕ相逆巻、Ｕ相正巻、Ｖ相正巻、Ｖ相逆巻、Ｖ相正巻、Ｗ相正巻、Ｗ相逆巻、Ｗ相正巻の順を繰り返すことで結線される。この構成により、磁極数を低減でき、かつ分布巻きに比較してコイルエンドが短くなることからコイル量を低減できる。その結果、コストを低減でき、モータ１をコンパクトにすることができる。なお、インシュレータは、励磁コイル３２とステータコア３１とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。

励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａの複数の外周に分布巻きされていてもよい。この構成により、磁極数が増え、磁束の分布が安定することからトルクリップルを抑制することができる。励磁コイル３２は、バックヨーク３１ｂの外周にトロイダル巻きされていてもよい。この構成により、分布巻きと同等の磁束分布を発生することができる。その結果、トルクリップルを抑制することができる。

このように構成されたステータコア３１の複数のティース３１ａが周方向に並ぶことにより、モータステータ３０は、ハウジングインナ２５を包囲できる形状となる。つまり、ステータコア３１は、ロータヨーク４１の内側（回転中心Ｚｒから遠い側）に磁気ギャップＧとなる隙間を有して環状に配置される。

次に、隔壁部材６０について説明する。図３に示すように、隔壁部材６０は、天板部６１と、胴部６２と、口元フランジ部６３とを含む。隔壁部材６０は、図４に示すように、胴部６２がステータコア３１とロータヨーク４１との間の磁気ギャップＧに配置され、モータロータ４０の配置された空間にモータステータ３０の配置された空間の気体が流通しないように密閉する隔壁となる。

隔壁部材６０は、天板部６１と、胴部６２と、口元フランジ部６３とを深絞り用非磁性ステンレス鋼板に深絞り加工を施すことで、円筒形状とした一体成形品である。深絞り用非磁性ステンレス鋼板は、強加工に伴い誘起されるマルテンサイトに起因する磁化現象を抑えられるため、隔壁部材６０越しにモータロータ４０を駆動する際の界磁の低下を抑制することができる。隔壁部材６０は、天板部６１及び口元フランジ部６３が数mmの肉厚であるのに対し、胴部は０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の肉厚まで引き延ばしている。このように、胴部６２は、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の肉厚まで引き延ばした形状とすることで、モータロータ４０が回転する際の、磁界変化に伴う筒状の胴部６２の部分に生じる渦電流損を抑えることができる。また、隔壁部材６０は、加工硬化により内圧１気圧に十分耐える剛性を得ている。隔壁部材６０の口元フランジ部６３は、図示しないボルトにて、外側隔壁押さえ部材２３を介して、ハウジングアウタ２２にはめこまれたＯリング等の密封部材２９ｂに押し当てられる。この構造により、ボルトの軸力は分散され、口元フランジ部６３を全周に渡り均一に密封部材２９ｂに押し当てられることから、空間Ｖｂと空間Ｖｃとの間で気体の漏れを防ぐことができる。

隔壁部材６０は、天板部６１の回転中心Ｚｒ近傍に、貫通孔があり、この貫通孔を角度フィードバックシャフト１０が貫通している。ハウジングインナ２５の回転中心Ｚｒ近傍において、天板部６１の内側端は、Ｏリング等の密封部材２９ｃを介して、シールホルダ２７と内側隔壁押さえ部材２８で挟まれる。この構造により、ボルトの軸力は分散され、中心穴部を全周に渡り均一に、密封部材２９ｃに押し当てられることから、空間Ｖｂと空間Ｖｃとの間で気体の漏れを防ぐことができる。そして、天板部６１は、内側隔壁押さえ部材２８がシールホルダ２７に図示しないボルト等の固定部材で固定されることで、位置が固定されている。天板部６１は、シールホルダ２７と図示しないボルト等の固定部材で直接固定されていてもよい。天板部６１は、シールホルダ２７が固定されるハウジングインナ２５と連結されることで、真空雰囲気Ｖａと大気雰囲気Ａｔの間の圧力差による変形を抑制することができる。

隔壁部材６０は、その一部が真空中に曝されるため、適用する真空度によっては、表面積の低減や、溶存気体の放出低減を図るべく、電解研磨や平滑化、酸化被膜などの表面処理が施される。ロータフランジ４５は、適用する真空度によっては、電解研磨、平滑化処理、酸化被膜などの表面処理が施されることで、表面積を低減させ、溶存気体の放出を低減させることがより好ましい。

以上説明したように、ハウジングインナ２５とハウジングアウタ２２に囲まれた円環状の溝は、隔壁部材６０でモータロータ４０の配置された空間Ｖｂとモータステータ３０の配置された空間Ｖｃとに区画され、大気側の気体が真空側に流通しないようにすることができる。

ハウジングアウタ２２には真空側に連通した排気ポート８０が設けてあり、排気ポート８０には、図示しないバルブを介して真空ポンプＰが接続されている。真空側に最も近い回転体と固定体の境界つまり、ハウジングフランジ２４の内径部とロータフランジ４５の外径部との間には、コンダクタンス係数を小さくするために微小な隙間が構成されており、気体が流れ難いようにしている。角度フィードバックシャフト１０と連結フランジ４７の間、連結フランジ４７と連結板４６との間、連結板４６とロータフランジ４５との間の各接合部は略密閉構造としており、気体が流れない。真空ポンプＰは、少なくともチャンバ５１内を減圧する場合、あるいは大気圧に戻す場合において、空間Ｖｂの気体を排気ポート８０を介して流路ａ１から流路ａ２へ真空吸引する。排気ポート８０より空間Ｖｂの気体が真空吸引されることにより、チャンバ５１内を減圧する場合、あるいは大気圧に戻す場合に、回転型真空シール部材６５から発生した磨耗粉、真空側軸受装置から飛散した潤滑剤などが真空チャンバ内に飛散してしまう可能性を低減できる。

図７は、実施形態１に係る回転型真空シール部材の拡大図である。シールホルダ２７は、隙間の大きさを規定するとともに、回転型真空シール部材６５を固定する。図３に示すように、シールホルダ２７は、環状の部材である。図７に示すように、シールホルダ２７は、角度フィードバックシャフト１０の真空側小径部１２の外周面１２ｆに接しない位置に配置され、外周面１２ｆを囲っている。シールホルダ２７の外周面１２ｆと対向する、内側表面の一部を突出させて、座ぐり穴肩部２７ｅ（突出部）と内側隔壁押さえ部材２８との間にできる表面の凹部である座ぐり穴部には、回転型真空シール部材６５の外径側にある固定部６５ｂが圧入される。回転型真空シール部材６５は、リップシールと呼ばれ、固定部６５ｂと、真空側小径部１２の外周面１２ｆに接するリップ部６５ａと、固定部６５ｂとリップ部６５ａとを連結する環状連結部６５ｃとを備える。また、固定部６５ｂは、内圧１気圧において、回転型真空シール部材６５が抜けることがないように、シールホルダ２７の座ぐり穴肩部２７ｅおよび内側隔壁押さえ部材２８で軸方向に挟まれ固定される。回転型真空シール部材６５は、軸受装置１５よりも圧力の異なる二つの空間のうち、低圧側の空間Ｖｂ寄りに配置されている。この構造により、回転型真空シール部材６５が、軸受装置１５に用いられている潤滑剤などを内部空間Ｖｂ側に飛散させないようにしている。

固定部６５ｂ、環状連結部６５ｃ及びリップ部６５ａは、断面形状が略Ｕ字形状となっており、固定部６５ｂ、環状連結部６５ｃ及びリップ部６５ａが囲む空間は、圧力の異なる二つの空間のうち、高圧側となる外部空間（大気雰囲気Ａｔ）に向かって開口している。なお、回転型真空シール部材６５の材質は、ポリエチレン又はポリテトラフルオロチレンであるとより好ましい。ポリエチレン又はポリテトラフルオロチレンは、回転型真空シール部材６５の材質として、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、角度フィードバックシャフト１０との潤滑に好適である。上述したように、接触する角度フィードバックシャフト１０の材質は、高炭素クロム軸受鋼鋼材、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、Ｓｉを３．４質量％以上含む析出硬化性ステンレスの高珪素合金のいずれか１つが好ましい。この構造により、回転型真空シール部材６５の摩耗が抑制され、モータ１は、密封性を高める部品の交換頻度を低減することができる。

内側隔壁押さえ部材２８は、径方向内径側面と外周面１２ｆとの隙間ｓ１の距離Δｄ１を適宜設定して真空度を調整することができる。距離Δｄ１は、例えば、０．００１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。同様に、座ぐり穴肩部２７ｅは、径方向内径側と外周面１２ｆとの隙間ｓ２の距離Δｄ２を適宜設定して真空度を調整することができる。

図７に示すように、固定部６５ｂ、環状連結部６５ｃ及びリップ部６５ａが囲む空間の内部に付勢部材６６が配置されている場合、リップ部６５ａの押圧力を角度フィードバックシャフト１０側へより付勢することができる。付勢部材６６は、例えばステンレス鋼などで、いずれも平板状の板状部６６ａ及び板状部６６ｂを屈曲部６６ｃで折り曲げた、断面視でＶ字状となる弾性体である。付勢部材６６は、板状部６６ａ及び板状部６６ｂの先端同士が広がるように付勢されている。なお、付勢部材６６は、なくてもよい。

回転型真空シール部材６５は、リップ部６５ａの弾性変形による圧力に加え、付勢部材６６に付加された圧力を受けたリップ部６５ａが角度フィードバックシャフト１０の外周面１２ｆへ接触する。このため、モータ１は、リップ部６５ａが角度フィードバックシャフト１０の外周面１２ｆへ接触する接触圧を高めることができる。さらに、固定部６５ｂ、環状連結部６５ｃ及びリップ部６５ａが囲む空間は、圧力の異なる二つの空間のうち、高圧側となる外部空間（大気雰囲気Ａｔ）側に向かって開口しているので、圧力の異なる二つの空間の圧力差は、リップ部６５ａが角度フィードバックシャフト１０（真空側小径部１２）の外周面１２ｆへ接触する接触圧を高めることができる。これにより、モータ１は、空間Ｖｂの真空を高くしても、高い密封性を維持できる。また、リップ部６５ａの内周側先端のみが外周面１２ｆへ接触するだけでなく、環状連結部６５ｃに近いリップ部６５ａの内周側基部の少なくとも一部も外周面１２ｆへ接触する。その結果、リップ部６５ａの内周側が面で外周面１２ｆへ接触し、外周面１２ｆに摺動するので、密封性を維持できる。回転型真空シール部材６５は、リップ部６５ａを備えているので、モータ１を磁性流体シールや磁気カップリング等、他の形式の回転型真空シールと比較し、安価に真空用ダイレクトドライブモータとすることができる。

リップ部６５ａが摩耗又は変形を生じても、付勢部材６６が接触圧を維持するように作用する。このため、モータ１は、密封性を高める部品である回転型真空シール部材６５の交換頻度を低減することができる。

以上説明したように、回転型真空シール部材６５は、シールホルダ２７に接する固定部６５ｂと、角度フィードバックシャフト１０の外周面１２ｆに接するリップ部６５ａと、固定部６５ｂとリップ部６５ａとを連結する環状連結部６５ｃとを備える。付勢部材６６は、リップ部６５ａの押圧力を角度フィードバックシャフト１０側へ付勢する。

外側隔壁押さえ部材２３、内側隔壁押さえ部材２８、シールホルダ２７は、真空中に曝されるため、オーステナイト系ステンレス、アルミ合金など、真空中での放出ガスが少なく、かつ放出ガスの成分が既知の真空用材料を用いることができる。外側隔壁押さえ部材２３、内側隔壁押さえ部材２８、シールホルダ２７は、適用する真空度によっては、電解研磨、平滑化処理、酸化被膜などの表面処理が施されることで、表面積を低減させ、溶存気体の放出を低減させることがより好ましい。

以上説明したように、実施形態１のモータ１は、モータは、励磁コイル３２及びステータ磁極を備えるモータステータ３０と、筒状の部材の径方向外側にモータステータ３０を固定するハウジングインナ２５と、ステータ磁極の径方向外側に対して所定の磁気ギャップＧを介して対向すると共に、円周方向に配列される複数のマグネット４２を備え、ハウジング２０に回転可能に支持されるモータロータ４０と、モータロータ４０の配置された空間Ｖｂにモータステータ３０の配置された空間Ｖｃの気体が流通しないように密閉すると共に、磁気ギャップＧに配置される隔壁部材６０と、ハウジング２０の径方向内側に回転可能に支持され、モータロータ４０と連結された角度フィードバックシャフト１０と、角度フィードバックシャフト１０と、ハウジングインナ２５との間の隙間を密封する回転型真空シール部材６５と、を含む。

本実施形態１のモータは、上述した特許文献１に記載のようなモータロータと負荷体（搭載物）とを連結する回転中心Ｚｒにある駆動軸シャフトが存在せず、モータロータ４０と負荷体５０とを直に連結している。一方、特許文献１に記載されたモータは、負荷体（搭載物）とモータロータとが、駆動軸シャフトを介して回転可能となっており、負荷体（搭載物）のイナーシャ（慣性）をｍ［ｋｇ・ｍ^２］、駆動軸シャフトねじれのばね定数をｋ［Ｎｍ／ｒａｄ］として、モータロータが制御によりロックした場合、負荷体（搭載物）の回転方向の共振周波数ｆは下記式（１）で求めることができる。

ｆ＝（１／２π）×（ｋ／ｍ）^１／２・・・（１）

式（１）に示すように、特許文献１に記載されたモータは、負荷体（搭載物）のイナーシャｍが大きくなると、共振周波数ｆが低くなる。これに対して、本実施形態１のモータは、モータロータ２０と負荷体（搭載物）５０とが回転中心Ｚｒにある角度フィードバックシャフト１０を介して連結されておらず、角度フィードバックシャフト１０の径方向外側で、モータロータ４０と負荷体５０とを直に連結している。つまり、モータロータ２０は、角度フィードバックシャフト１０を回転駆動することで、負荷体（搭載物）５０を回転させておらず、モータロータ２０の回転駆動により角度フィードバックシャフト１０を
ねじりながら負荷体（積載物）５０を回転させるものではない。このため、本実施形態１のモータは、特許文献１に記載されたモータと比較して、特許文献１に記載の駆動軸シャフトに相当する部材がなく駆動軸シャフトねじれのばね定数ｋが非常に大きくなる。本実施形態１のモータは、上述した式（１）において、駆動軸シャフトねじれのばね定数ｋが非常に大きいので、負荷体（搭載物）のイナーシャｍが大きくなっても、共振周波数ｆを高いままに維持できる。なお、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、角度フィードバックシャフト１０に取り付けられているが、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、負荷体（積載物）５０の回転に連動して、回転されるので、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂが角度フィードバックシャフト１０をねじりながら負荷体（積載物）５０が回転するものではない。従って、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、角度フィードバックシャフト１０を介して、負荷体（搭載物）５０と連結されていても、共振周波数ｆに影響を与えない。

このように、モータロータ４０と、封止される角度フィードバックシャフト１０とを別体にすることにより、角度フィードバックシャフト１０を小径化することができる。このため、回転型真空シール部材６５の周速上限に余裕ができるため、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつモータロータ４０の回転速度を高くできる。そして、モータ１は、圧力の異なる二つの空間を隔てる密封性を維持しつつ、モータロータ４０が共振周波数を高めた回転を伝達可能になる。その結果、搬送装置１１０および半導体製造装置１００は、モータロータ４０で搬送する被搬送物の追随性、駆動速度を高めることができる。

（実施形態２）
図８は、回転中心を含む仮想平面で実施形態２のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施形態２のモータ１は、実施形態１のモータ１と同様に、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。実施形態２のモータ１は、実施形態１のモータ１と比較して、連結フランジ４７に代わり、角度フィードバックシャフト１０を第１シャフトとして、さらに第２シャフト１７を備えており、第２シャフト１７を介して、角度フィードバックシャフト１０と、連結板４６とを連結している。

第２シャフト１７は、テーパーシャンク部１７ｄと、本体部１７ｃと、フランジ部１７ｂと、凸部１７ａとを軸方向に順に備えている。テーパーシャンク部１７ｄは、角度フィードバックシャフト１０に設けられたテーパー穴１２Ｈに嵌め合わせられる。テーパーシャンク部１７ｄには、回転中心Ｚｒに沿って、雌ねじが切ってあり、角度フィードバックシャフト１０の真空側小径部１２の大気側軸端から開けられた穴に挿入された、ボルト１７Ｌを締め付けることで、第２シャフト１７と角度フィードバックシャフト１０とが互いに締結される。

同様に、シールホルダ２７とハウジングインナ２５とは、大気側軸端からボルト２５Ｌを締め付けることで互いに締結される。ハウジングインナ２５は、ベース部２５Ａの外周の取付面２５ａでハウジングアウタ２２の内周と嵌め合い、ボルト等の固定部材を介してハウジングアウタ２２に固定されている。取付面２５ａは、モータステータ３１の外周の外径よりも大きな径である。モータ１は、ボルト１７Ｌ、ボルト２５Ｌ及びハウジングアウタ２２とハウジングインナ２５とを締結しているボルトを大気側から取り外すことで、ハウジングインナに配置されている角度検出器７０やモータステータ３０などの真空中に曝されていない部材を一括して取り外せる構造としている。角度フィードバックシャフト１０は、角度フィードバックシャフト１０を第１シャフトとして、さらに第２シャフト１７を備えており、回転型真空シール部材６５は、第２シャフト１７と、ハウジングインナ２５との間の隙間を密封し、角度フィードバックシャフト１０としての第１シャフト及び第２シャフト１７は、角度フィードバックシャフト１０の軸方向に、着脱可能に連結されている。この構造により、モータは、回転型真空シール部材を介して隔てられた２つの空間のうち、一方の空間から他方の空間に曝されていない、角度フィードバックシャフト１０（第１シャフト）ごと部材を一括して取り外せるようになる。モータは、熱が加わった場合に損傷を受ける角度検出器７０及びモータステータ３０を取り外した状態で、密封性を維持しつつ、真空度に応じて１００℃を超えるベーキング処理をすることができる。半導体製造装置１００では、このような構造により、適用する真空度によっては１００℃を超えるベーキング処理を施す場合があり、ハウジングインナ２５ごと角度検出器７０やモータステータ３０などを取り外すことで、熱による角度検出器７０の損傷や精度劣化、コイル被覆および図示しない電線の被覆などの樹脂材料の熱劣化を防ぐことができる。

なお、第２シャフト１７の材質は、マルテンサイト系ステンレス、析出硬化系ステンレス、シリコン（Ｓｉ）を３．４質量％以上含む析出硬化性ステンレスの高珪素合金のいずれかを用いることで、上述した回転型真空シール部材６５のリップ部６５ａと摺動する部位の耐摩耗性を向上している。

（実施形態３）
図９は、回転中心を含む仮想平面で実施形態３のモータの構成を切って模式的に示す部分断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施形態３のモータ１は、実施形態１のモータ１と同様に、アウターロータ型と呼ばれ、モータステータ３０がモータロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。実施形態２のモータ１は、実施形態１のモータ１と比較して、第３軸受装置１４がなく、軸受装置１５は、ハウジング２０に回転自在に角度フィードバックシャフト１０を支持するとともに、連結部材としてロータフランジ４５Ａを介してモータロータ４０を支持している。

本実施形態３のモータ１は、モータロータ２０と負荷体（搭載物）５０とが回転中心Ｚｒにある角度フィードバックシャフト１０を介して連結されておらず、角度フィードバックシャフト１０の径方向外側で、モータロータ４０と負荷体５０とを直に連結している。つまり、モータロータ２０は、角度フィードバックシャフト１０を回転駆動することで、負荷体（搭載物）５０をさせておらず、モータロータ２０の回転駆動により角度フィードバックシャフト１０をねじりながら負荷体（積載物）５０を回転させるものではない。このため、本実施形態３のモータは、特許文献１に記載されたモータと比較して、特許文献１に記載の駆動軸シャフトに相当する部材がなく駆動軸シャフトねじれのばね定数ｋが非常に大きくなる。本実施形態３のモータは、上述した式（１）において、駆動軸シャフトねじれのばね定数ｋが非常に大きいので、負荷体（搭載物）のイナーシャｍが大きくなっても、共振周波数ｆを高いままに維持できる。なお、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、角度フィードバックシャフト１０に取り付けられているが、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、負荷体（積載物）５０の回転に連動して、回転されるので、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂが角度フィードバックシャフト１０をねじりながら負荷体（積載物）５０が回転するものではない。従って、レゾルバロータ７２Ａ、７２Ｂは、角度フィードバックシャフト１０を介して、負荷体（搭載物）５０と連結されていても、共振周波数ｆに影響を与えない。

角度フィードバックシャフト１０は、角度フィードバックシャフト１０の内部を軸方向に貫通する貫通孔１０Ｈを有している。排気ポート８０は、蓋部７５Ａを貫通し、ロータリージョイント８０ａを介して、貫通孔１０Ｈと接続されている。回転型真空シール部材６５と、内側隔壁押さえ部材２８との間の空間に連通する開口１２Ｖと接続している。ロータリージョイント８０ａは、貫通孔１０Ｈとを接続し、角度フィードバックシャフト１０の回転を排気ポート８０に非連動とする。真空ポンプＰは、少なくともチャンバ５１内を減圧する場合、あるいは大気圧に戻す場合において、空間Ｖｂの気体を排気ポート８０を介して流路ａ１から流路ａ２へ真空吸引する。排気ポート８０より空間Ｖｂの気体が真空吸引されることにより、チャンバ５１内を減圧する場合、あるいは大気圧に戻す場合に、回転型真空シール部材６５から発生した磨耗粉、真空側の第１軸受装置１５Ａから飛散した潤滑剤などが真空チャンバ内に飛散してしまう可能性を低減できる。内側隔壁押さえ部材２８の回転中心Ｚｒ側は、角度フィードバックシャフト１０に突出する突出部を有していることが好ましい。この突出部は、内側隔壁押さえ部材２８と角度フィードバックシャフト１０の距離Δｄ１を狭め、隙間自体が異物の混入を防ぐことができるラビリンスシールとなる。

１ モータ
１０ 角度フィードバックシャフト
１０Ｈ 貫通孔
１１ 大径部
１２Ｈ テーパー穴
１２Ｖ 開口
１２ｆ 外周面
１２ 真空側小径部（第１小径部）
１３ 大気側小径部（第２小径部）
１４ 第３軸受装置
１５Ａ 第１軸受装置
１５Ｂ 第２軸受装置
１７ シャフト
１７ａ 凸部
１７ｂ フランジ部
１７ｃ 本体部
１７ｄ テーパーシャンク部
１７Ｌ ボルト
２０ ハウジング
２１ ハウジングベース
２２ ハウジングアウタ
２４ ハウジングフランジ
２５ ハウジングインナ
２５Ａ ベース部
２５Ｂ 円筒部
２５Ｃ 底部
２５Ｌ ボルト
２７ シールホルダ
２７ｅ 穴肩部
２８ 内側隔壁押さえ部材
３０ モータステータ
３１ ステータコア
３１ モータステータ
３２ 励磁コイル
４０ モータロータ
４１ ロータヨーク
４２ マグネット
４５、４５Ａ ロータフランジ
４６ 連結板
５０Ｐ 搭載面
５０ 負荷体
５１ チャンバ
５２ 積載台
５３ ワーク
６０ 隔壁部材
６１ 天板部
６２ 胴部
６３ 口元フランジ部
６５ 回転型真空シール部材
６５ｃ 環状連結部
６５ａ リップ部
６６ 付勢部材
７０ 角度検出器
７１Ａ レゾルバステータ
７１Ｂ レゾルバステータ
７２Ａ レゾルバロータ
７２Ｂ レゾルバロータ
８０ａ ロータリージョイント
８０ 排気ポート
９０ モータ制御回路
９９ 制御装置
１００ 半導体製造装置
１１０ 搬送装置
Ｇ 磁気ギャップ
Ｚｒ 回転中心

Claims (12)

1. 励磁コイル及びステータ磁極を備えるモータステータと、
   筒状の部材の径方向外側に前記モータステータを固定するハウジングと、
   前記ステータ磁極の径方向外側に対して所定の磁気ギャップを介して対向すると共に、円周方向に配列される複数のマグネットを備え、前記ハウジングに回転可能に支持されるモータロータと、
   前記モータロータの配置された空間に前記モータステータの配置された空間の気体が流通しないように密閉する隔壁部材と、
   前記筒状の部材の径方向内側に配置される角度フィードバックシャフトと、
   前記角度フィードバックシャフトと、前記ハウジングとの間の隙間を密封する回転型真空シール部材と、
   前記回転型真空シール部材を径方向内側に固定するシールホルダと、
   前記モータロータと前記角度フィードバックシャフトとが、連結される連結板と、
   を備え、
   前記筒状の部材の径方向内側において、前記角度フィードバックシャフトを回転自在に支持する第１軸受装置と、
   前記角度フィードバックシャフトの軸方向において前記第１軸受装置と異なる位置であり、かつ前記筒状の部材の径方向内側において、前記角度フィードバックシャフトを回転自在に支持する第２軸受装置と、
   前記モータロータを前記ハウジングに回転自在に支持する第３軸受装置と、
   前記隔壁部材は、
   前記モータステータと前記モータロータとの間の磁気ギャップに配置される筒状の胴部と、
   前記胴部に接続され、かつ前記シールホルダに対しＯリングを挟んで固定される天板部と、を備え、
   前記回転型真空シール部材は、前記第１軸受装置と前記連結板との間にある前記角度フィードバックシャフトの径方向外側表面に摺接するリップ部を備える
   モータ。
2. 前記シールホルダと、前記天板部を挟む押さえ部材をさらに備え、
   前記シールホルダの径方向内側にある突出部と、前記押さえ部材との間に、前記回転型真空シール部材がある、請求項１に記載のモータ。
3. 前記角度フィードバックシャフトの回転角度を検出する角度検出器をさらに備える、請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記回転型真空シール部材及び前記隔壁部材は、前記角度検出器及び前記モータステータがある空間と、前記モータロータがある空間とを隔てている、請求項３に記載のモータ。
5. 前記天板部と前記胴部とは、一体成形されている深絞り用非磁性ステンレス鋼板である請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記角度フィードバックシャフトの一端と前記連結板とが連結フランジを介して、連結されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記連結板と前記隔壁部材との間の空間にある気体を排気する排気ポートを備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記角度フィードバックシャフトは、前記角度フィードバックシャフトの内部を軸方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記貫通孔と連通している開口が、前記角度フィードバックシャフトの前記連結板と前記隔壁部材との間に開けられており、前記排気ポートが前記貫通孔に連通されている、請求項７に記載のモータ。
9. 前記角度フィードバックシャフトは、第１シャフト及び第２シャフトを備え、
   前記回転型真空シール部材は、前記第２シャフトと、前記ハウジングとの間の隙間を密封し、
   前記角度フィードバックシャフトの軸方向において、前記第２シャフトは、前記第１シャフトに着脱可能に連結されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
10. 前記モータロータと回転させる負荷体とを直結している請求項１から９のいずれか１項に記載のモータ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータを備える、搬送装置。
12. 請求項１１に記載の搬送装置を備え、搬送装置の被搬送物が半導体部品である、半導体製造装置。