(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が樹脂製キャンで構成された真空用モータにおいて、前記樹脂の表面の少なくとも一部が無機質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。
【請求項２】
前記無機質の皮膜が金属であることを特徴とする請求項１記載の真空用モータ。
【請求項３】
前記無機質の皮膜がセラミックスであることを特徴とする請求項１記載の真空用モータ。
【請求項４】
前記無機質の皮膜を無電解ニッケルめっき法により作製したことを特徴とする請求項１記載の真空用モータ。
【請求項５】
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記載の真空用モータ。
【発明の詳細な説明】
【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脱離や、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。
【０００３】
本発明のモータに関連して、特開２０００−４５７２号公報に記載されているようなガラス布をエポキシ樹脂で固めて構成されたキャン構造を有するリニアモータが提案されている。
【０００４】
図９は従来のキャンの構成を示す構成説明図であり、１０１が筐体、１０２がキャン、１０６が樹脂板である。従来のリニアモータでは、図９に示したようなキャン構造が取られていた。
【０００５】
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。
【０００６】
一方、キャンにガス放出の少ない金属を用いると、渦電流が生じモータ損失が増大してしまう。
【０００７】
図１０は、従来例を示す真空用アキシャルギャップモータの側断面図を示している。図１０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１０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、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。
【０００８】
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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した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。
【００１０】
更に、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。
【００１１】
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。
【００１２】
一方、図１０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。
【００１３】
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したものである。
【００１４】
【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キャンで構成された真空用モータにおいて、前記樹脂の表面の少なくとも一部が無機質の皮膜で被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
無機質の皮膜としては、金属、セラミックスあるいは無電解ニッケルめっきが適している。また、本発明は、リニアモータに適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において、無機質の皮膜で被覆した理由は以下のとおりである。一般に、金属やセラミックスなどの無機質材料の表面や内部にはガスの吸着や吸蔵が少なく、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。また、金属やセラミックスなどの無機質材料では、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が少ない。
【００１８】
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荷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。
【００１９】
次に、本発明の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は本発明によるキャンの構成説明図、図２は本発明の実施例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、図３は本発明の実施例を示すリニアモータの斜視図、図４は正断面図である。
【００２０】
図３において、１００が固定子、１０１が筐体、１０２がキャン、１０３がキャン固定用ボルト、１０４が押え板、１０５が端子台、２０４が冷媒供給口、２０５が冷媒排出口、２００が可動子、２０１が界磁ヨーク支持部材、２０２が界磁ヨーク、２０３が永久磁石である。
【００２１】
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。
【００２２】
図４において、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の樹脂製キャン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。
【００２３】
図１において、キャン１０２は、樹脂板１０６と筐体１０１とからなり、樹脂板材１０６の表面に無機質皮膜１０７が設けられ構成されている。なお、本実施例では、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。
【００２４】
また、本発明の実施例では、電機子巻線１０８により構成される電気装苛手段を固定子１００、永久磁石２０３により構成される磁気装荷手段を可動子２００としているが、その逆も成り立つことは当然である。
【００２５】
図２は本発明の実施例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を示す。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の表面に無機質の皮膜５を設けた。なお、４はステータハウジングである。
【００２６】
【実施例１】
実施例１
本実施例では、無機質の皮膜１０７として無電解ニッケルめっき処理を施した。ここで、ニッケルなどの金属皮膜の厚さは、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、厚すぎると渦電流損が大きくなったり、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、無電解ニッケルめっきの皮膜厚さは０．５mmから５０mmの範囲が適切である。めっき処理前には密着性を向上させるため、ショットブラスト処理により表面をあらしたほうが良い。なお、めっき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。
【００２７】
図５は、このように無電解ニッケルめっき処理を施した本実施例によるリニアモータと、従来例として無電解ニッケルめっき処理をしていないリニアモータ（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。無電解ニッケルめっき処理を施したリニアモータを組み込んだ場合の圧力は、従来例よりも３桁程度減少している。
【００２８】
図６は無電解ニッケルめっき処理を施した本実施例によるリニアモータと、従来例として無電解ニッケルめっき処理をしていないリニアモータ（未処理品）とを組み込んだ真空装置において、真空環境で放出されるガス成分を四重極質量分析計で調べた例である。従来例では、質量数２８近辺や、４０近辺、質量数５０以上などの有機系ガスの放出が認められたが、本実施例では有機系ガスの放出は一切認められていない。
【００２９】
なお、金属の皮膜５を設ける手段として、無電解めっき処理の他に、溶融めっき法、真空蒸着法、溶射法などの方法を用いても構わない。また、該金属の材質は、ニッケルの他に、アルミニウム、銅、金、銀などを用いてもよい。
【００３０】
実施例２
第２の実施例では、無機質の皮膜５として、窒化チタン（ＴｉＮ）をイオンプレーティング処理により施した。ここで、窒化チタンなどのセラミックス皮膜の厚さは、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るので良くない。したがって、窒化チタンの皮膜厚さは０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲が適切である。イオンプレーティング前には密着性を向上させるため、ショットブラスト処理により表面をあらしたほうが良い。イオンプレーティング皮膜を真空にさらされる樹脂の面だけにマスキングにより被覆しても良いが、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。
【００３１】
図７は、このようにＴｉＮのイオンプレーティング処理を施した本実施例によるリニアモータと、従来例としてＴｉＮのイオンプレーティング処理をしていないリニアモータ（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。ＴｉＮのイオンプレーティング処理を施したリニアモータを組み込んだ場合の圧力は、従来例よりも３桁程度減少している。
【００３２】
図８はＴｉＮのイオンプレーティング処理を施した本実施例によるリニアモータと、従来例としてＴｉＮのイオンプレーティング処理をしていないリニアモータ（未処理品）とを組み込んだ真空装置において、真空環境で放出されるガス成分を四重極質量分析計で調べた例である。従来例では、質量数２８近辺や、４０近辺、質量数５０以上などの有機系ガスの放出が認められたが、本実施例では有機系ガスの放出は一切認められていない。
【００３３】
なお、セラミックスの皮膜を設ける手段として、イオンプレーティング処理の他に、ゾルゲル法、プラズマＣＶＤ法、溶射法などの方法を用いても構わない。また、該セラミックスの材質は、ＴｉＮの他に、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、アルミナ（（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空モータは、樹脂の表面の少なくとも一部が無機質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。
【００３５】
以上の効果と併せて、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャンの構成を示す構成説明図。
【図２】本発明によるステータの側断面図。
【図３】本発明によるリニアモータの斜視図。
【図４】本発明の実施例を示すリニアモータの正断面図。
【図５】本発明の第１の実施例を示すモータと、従来例を示すモータとを真空装置で排気したときの排気特性を示す特性図。
【図６】本発明の第1の実施例を示すモータと、従来例を示すモータとを真空装置で排気したときに放出されるガス成分を示す特性図。
【図７】本発明の第2の実施例を示すモータと、従来例を示すモータとを真空装置で排気したときの排気特性を示す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示すモータと、従来例を示すモータとを真空装置で排気したときに放出されるガス成分を示す特性図。
【図９】従来のキャンの構成を示す構成説明図。
【図１０】従来のキャンの構成を示す構成説明図。
【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：無機質被膜、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：無機質被膜、１０８：電機子巻線、１０９：巻線固定枠、１１０：冷媒通路、１１１：Ｏ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
【図１】
0004110504.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004110504.tif 000008
【図８】
0004110504.tif 000009
【図９】
0004110504.tif 000010
【図１０】
0004110504.tif 000011