(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ(2) 内に封止したレーザガスを循環させる貫流ファン(1) の回転軸(3)を、エキシマレーザ装置の電源から電流を流して電磁力で非接触に支承する磁気軸受(12,12) を備えたエキシマレーザ装置において、
磁気軸受(12,12) の電流が遮断されたときに、回転軸(3) をチャンバ(1)に保持する回転軸保持機構を備え、
前記回転軸保持機構が、チャンバ(2) の外部から操作可能で、かつレーザガスに対して遮蔽された油圧回路によって、膜(31)を膨張させて貫流ファン(1)の回転軸(3) を機械的に把持するクランプ(23)である
ことを特徴とするエキシマレーザ装置。
【請求項２】
チャンバ(2) 内に封止したレーザガスを循環させる貫流ファン(1) の回転軸(3)を、エキシマレーザ装置の電源から電流を流して電磁力で非接触に支承する磁気軸受(12,12) を備えたエキシマレーザ装置において、
磁気軸受(12,12) の電流が遮断されたときに、回転軸(3) をチャンバ(1)に保持する回転軸保持機構を備え、
前記回転軸保持機構が、エキシマレーザ装置の電源とは別途に磁気軸受(12,12) に電流を供給し、かつチャンバ(2)と共に運搬可能な予備バッテリー(41)である
ことを特徴とするエキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気軸受により支承された貫流ファンの回転軸を、磁気軸受の非作動時に保持する回転軸保持機構を備えたエキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、貫流ファンの回転軸を磁気軸受で支承したエキシマレーザ装置が知られている。図５は、本出願人が特願平１０−３３２０８２号に開示した技術の一例であり、以下、同図に基づいて従来技術を説明する。
【０００３】
チャンバ２の内部にはレーザガスが封入されており、チャンバ２内の所定位置に配設された貫流ファン１によって、このレーザガスを循環させて図示しない放電電極間に導いている。そして、図示しない高圧電源から放電電極間に所定の高電圧を印加して放電することによりレーザガスを励起し、レーザ光を発振している。
【０００４】
貫流ファン１の回転軸３は、チャンバ２の左右の側壁６，６を貫通しており、両側壁６，６の外側にそれぞれ取り付けられた略円筒形状の軸受ハウジング４及びモータハウジング５（以下、ハウジング４，５と総称する）内に支持された磁気軸受１２，１２によって、回転自在に軸支されている。これらの磁気軸受１２，１２は、ハウジング４，５の内周面にそれぞれ装着された外輪電磁コイル１１，１１と、回転軸３の外周面に環状に装着されてこの回転軸３と一体に回転する内輪磁性体１０，１０とを備えている。
【０００５】
この内輪磁性体１０，１０の外周面と外輪電磁コイル１１，１１の内周面とは、所定の隙間を介して対向している。そして、チャンバ２の外部に設置された電源装置１７より外輪電磁コイル１１，１１に電流を流し、所定の電磁力を発生させて、内輪磁性体１０，１０を外周方向から吸引又は反発し、回転軸３を非接触で回転自在に支承している。通常、この電源装置１７は、レーザチャンバ２内の放電電極間に放電を起こさせるための高圧電源と同一の筐体に収められている。
【０００６】
また、貫流ファン１は、図中左側のモータハウジング５内に設置されたモータ９によって回転軸３を回転駆動されている。このモータ９は、モータハウジング５の内周面に装着されたステータ７と、回転軸３の外周面に環状に装着されてこの回転軸３と一体に回転するロータ８とを備えている。そして、ステータ７に電流を流すことによってその内周部に回転磁界を発生させ、ロータ８を回転させて貫流ファン１を直接駆動している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題点がある。
【０００８】
即ち、チャンバ２のメンテナンスの際等には、チャンバ２をエキシマレーザ装置から取り外して運搬しなければならない。この運搬時には、エキシマレーザ装置の電源を切って、電源装置１７と外輪電磁コイル１１，１１との間の結線を外さなければならず、これに伴って外輪電磁コイル１１，１１に電流が流れなくなる。その結果、内輪磁性体１０，１０を非接触で支承していた電磁力がなくなって、回転軸３がチャンバ２に対して保持されないフリーな状態となる。
この状態でチャンバ２を運搬すると、貫流ファン１がチャンバ２の運搬時の揺れに伴ってチャンバ２の内部で振動し、貫流ファン１の回転軸３に固定された内輪磁性体１０，１０が、外輪電磁コイル１１，１１に衝突する。その結果、磁気軸受１２，１２が破損するという問題がある。
【０００９】
そのため、チャンバ２を運搬する際には、チャンバ２内部の貫流ファン１を揺らさないように、細心の注意を払って運搬する必要がある。そして、振動を防止するために、運搬時にフォークリフト等の運搬機械を使用することができず、多数の人手を必要としているという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、チャンバを容易に運搬可能なエキシマレーザ装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１構成の発明は、チャンバ内に封止したレーザガスを循環させる貫流ファンの回転軸を、エキシマレーザ装置の電源から電流を流して電磁力で非接触に支承する磁気軸受を備えたエキシマレーザ装置において、磁気軸受の電流が遮断されたときに、回転軸をチャンバに保持する回転軸保持機構を備え、前記回転軸保持機構が、チャンバの外部から操作可能で、かつレーザガスに対して遮蔽された油圧回路によって、膜を膨張させて貫流ファンの回転軸を機械的に把持するクランプである構成としている。
【００１２】
第１構成に記載の発明によれば、回転軸をチャンバに保持する回転軸保持機構を備えている。これにより、チャンバを運搬する際に回転軸をチャンバに保持できるので、磁気軸受の電流を遮断しても磁気軸受の外輪電磁コイルと内輪磁性体とが衝突することがない。従って、磁気軸受が破損することなく固定され、従来のようにチャンバの運搬時に多くの人手を必要とせず、省力化が可能である。また、チャンバの外部から油圧回路によって膜を膨張させ、貫流ファンの回転軸をチャンバに固定している。これにより、チャンバの外部からの操作で回転軸をチャンバに固定し、運搬時の磁気軸受の衝突を容易に防止可能である。さらに、膜によって油圧回路が遮断されているので、チャンバ内部のレーザガスに不純物を混入させることがない。
【００１５】
第２構成の発明は、チャンバ内に封止したレーザガスを循環させる貫流ファンの回転軸を、エキシマレーザ装置の電源から電流を流して電磁力で非接触に支承する磁気軸受を備えたエキシマレーザ装置において、磁気軸受の電流が遮断されたときに、回転軸をチャンバに保持する回転軸保持機構を備え、前記回転軸保持機構が、エキシマレーザ装置の電源とは別途に磁気軸受に電流を供給し、かつチャンバと共に運搬可能な予備バッテリーである構成としている。
【００１６】
第２構成に記載の発明によれば、磁気軸受の電磁力を保持するための予備バッテリーを備えている。これにより、チャンバを運搬する際に回転軸をチャンバに保持できるので、磁気軸受の電流を遮断しても磁気軸受の外輪電磁コイルと内輪磁性体とが衝突することがない。従って、磁気軸受が破損することなく固定され、従来のようにチャンバの運搬時に多くの人手を必要とせず、省力化が可能である。また、エキシマレーザ装置の電源を遮断後にも、常に磁気軸受の電磁力が作用して回転軸をチャンバに非接触に保持できる。従って、機械的な装置をチャンバに設置することなく、磁気軸受の衝突を防止可能であり、チャンバの構成が簡単になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態において、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１８】
まず、図１〜図３に基づいて、第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図を示している。
同図において、チャンバ２の内部にはレーザガスが封入されており、図示しない放電電極間に所定の高電圧を印加して放電することによりレーザガスを励起し、レーザ光を発振している。
【００１９】
また、チャンバ２内の所定位置には回転軸３を備えた貫流ファン１が配設されており、チャンバ２内のレーザガスを循環させて前記放電電極間に導いている。
貫流ファン１の回転軸３は、チャンバ２の両側の側壁６，６を貫通しており、その両端部を、両側壁６，６の外側にそれぞれ取り付けられた略円筒形状のモータハウジング５及び軸受ハウジング４に設置された磁気軸受１２，１２によって、回転自在に支承されている。
【００２０】
これらの磁気軸受１２，１２は、ハウジング４，５の内周面にそれぞれ装着された外輪電磁コイル１１，１１と、回転軸３の外周面に環状に装着されてこの回転軸３と一体に回転する内輪磁性体１０，１０とを備えている。
このとき、内輪磁性体１０，１０の外周面と外輪電磁コイル１１，１１の内周面とは、所定の隙間を介して対向している。そして、チャンバ２の外部に備えられた電源装置１７から、レーザガスを漏らすことなくチャンバ２の内部に電流を導入可能な電流導入手段（図示せず）を介して、外輪電磁コイル１１，１１に電流を供給している。これにより、外輪電磁コイル１１，１１に所定の電磁力を発生させて、内輪磁性体１０，１０を外周方向から吸引又は反発し、回転軸３を非接触で回転自在に支承している。
【００２１】
また、貫流ファン１は、モータハウジング５内に設置されたモータ９によって回転軸３を回転駆動されている。このモータ９は、モータハウジング５の内周面に装着されたステータ７と、回転軸３の外周面に環状に装着されてこの回転軸３と一体に回転するロータ８とを備えている。そして、外輪電磁コイル１１，１１の場合と同様の電流導入手段を介してステータ７に電流を流すことによってその内周部に回転磁界を発生させ、ロータ８を回転させて貫流ファン１を直接駆動している。
【００２２】
次に、外輪電磁コイル１１，１１の電流を止めてチャンバ２を運搬する際に、回転軸３をチャンバ２に保持する回転軸保持機構について、モータハウジング５側を例にとって説明する。図２に、モータハウジング５の端面２４付近の詳細断面図を示す。尚、軸受ハウジング４側にも、ほぼ同様の回転軸保持機構が設けられている。
【００２３】
本実施形態に係る回転軸保持機構は、回転軸３に設けられた固定穴２１と端面２４に固定されたクランプ２３により形成されている。
まず、回転軸３の端部には、所定の径と深さを有する固定穴２１が、回転軸３の軸方向に形成されている。
【００２４】
また、端面２４にはクランプ孔２２が設けられ、そこには、外部から油圧を介してその外周部の直径を膨張させることが可能なクランプ２３が挿入されている。このクランプ２３には、外周部にフランジ２６が例えば全周を溶接されて固定されており、このフランジ２６は端面２４の外側端部にボルト２５によって固定されている。そして、フランジ２６の端面２４に当接する部分にはＯリング溝２７が設けられ、Ｏリング溝２７に挿入されたＯリング２８により、レーザガスを封止している。
また、このクランプ２３は、例えばＳＵＳ３１６製のロッド２９と、このロッド２９の外周部に環状に設けられた所定の深さの油圧溝３０と、この油圧溝３０の外周部を取り巻いてロッド２９の外周部に両端部を全周溶接された例えばＳＵＳ３１６製の膜３１とを備えている。このロッド２９は、回転軸３の端部に設けられた固定穴２１の内部に挿入されており、通常はロッド２９及び膜３１の外周部の直径が固定穴２１の内径よりも小さいため、互いに接触しないようになっている。
【００２５】
また、このロッド２９の一端側（チャンバ２内側）及び他端側（チャンバ２外側）には、それぞれ軸方向に油挿入孔３２と油圧孔３３とが設けられており、これらの油挿入孔３２と油圧孔３３からは、それぞれロッド２９の軸と垂直にロッド２９を貫通する垂直孔３４，３４が、前記油圧溝３０に達している。
このように、油挿入孔３２、油圧孔３３、垂直孔３４，３４及び前記油圧溝３０は互いに導通して油圧回路を構成しており、その内部空間には油挿入孔３２から作動油が充填されている。
【００２６】
そして、油挿入孔３２の内周面にはネジ溝が形成されており、油挿入孔３２に挿入されたボール３５を、このネジ溝にねじ込まれたシールネジ３６によって押し込んで固定し、作動油を封止している。そして、ロッド２９の一端側には封止ブロック３７が例えば全周溶接によって固着され、作動油がレーザガスに触れないように封止している。
また、ロッド２９の他端側の油圧孔３３には、ピストン３８とボール３９と作動ネジ４０とがこの順序で挿入されており、作動ネジ４０は、油圧孔３３に形成されたネジ溝にねじ込まれている。
【００２７】
そして、貫流ファン１の回転を停止した後に、チャンバ２の外部から、この作動ネジ４０をチャンバ２内部へ前進する方向（作動ネジ４０を背面から見て時計回り）に回転させると、ピストン３８がチャンバ２の内部方向（図中矢印方向）へ前進し、油圧孔３３の内部の作動油を押圧する。この押圧された作動油は、垂直孔３４を経て油圧溝３０に流入し、膜３１をロッド２９の軸と垂直方向へ押し拡げる。
これにより、押された膜３１が、前記軸と垂直方向に伸び、膜３１の外周部の径が広がる（図中二点鎖線）。その結果、回転軸３の端部に設けられた固定穴２１の内周面をこの膜３１の外周面が内側から圧迫し、回転軸３を保持するようになっている。尚、同図は理解のために、膜３１の膨張を誇張して描いている。
【００２８】
前述したように、このような回転軸保持機構は、モータハウジング５側と軸受ハウジング４側との両方に設けられており、回転軸３の両端を保持することができるようになっている。これにより、外輪電磁コイル１１，１１の電流を切った際にも、回転軸３がチャンバ２に固定されているので、チャンバ２を運搬する際に外輪電磁コイル１１，１１が内輪磁性体１０，１０に当たって磁気軸受１２，１２が破損するという問題が生じない。
尚、回転軸３は外輪電磁コイル１１，１１と内輪磁性体１０，１０とが接触していない状態で保持しなければならないというものではなく、例えば外輪電磁コイル１１，１１の電流を切って、外輪電磁コイル１１，１１が内輪磁性体１０，１０に接触した状態で保持してもよい。
【００２９】
図３に、本実施形態に係るクランプ２３の別の例を示す。同図において、クランプ２３は、中心部に所定の深さの穴４３を備えた略円柱形状を有するブッシュ４２を備えている。
そして、このブッシュ４２を、穴４３がチャンバ２の内部側にくるように、端面２４に設けられたクランプ孔２２に挿入し、ブッシュ４２の外周部に設けられたフランジ２６によって、このクランプ孔２２を封止する。そして、回転軸３をこの穴４３の内部に所定深さまで挿入している。
ブッシュ４２は、その外側端面に油圧孔３３を備えており、穴４３の内壁面には、内壁面に環状に油圧溝３０が形成されている。そして、この油圧溝３０と油圧孔３３は、垂直孔３４によって結ばれており、油圧溝３０、油圧孔３３、垂直孔３４の内部には、図２で示した上述のクランプ２２と同様に図示しない油挿入孔から作動油が充填されている。
【００３０】
そして、クランプ２３の作動ネジ４０を、図２で示したクランプ２３と同様に図中矢印方向に前進させると、作動油が油圧溝３０の内部に流入する。この作動油に押されて膜３１がブッシュ４２の内周側へと広がり、図中二点鎖線で示したように、回転軸３の外周部を包み込むように保持する。
このように、回転軸３を外周側から保持しているので、回転軸３にクランプ２３を挿入する固定穴２１を設ける必要がなく、回転軸３の構成が簡単になる。
【００３１】
尚、回転軸３は、磁気軸受１２，１２によって非接触に支承されているため、その回転時に、軸と垂直方向に振動する。この回転時に、回転軸３が膜３１に衝突しないように、回転軸３と膜３１との間の距離を設定する必要がある。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、チャンバ２の外部から操作可能なクランプ２３によって回転軸３を固定し、貫流ファン１を停止時に保持している。これにより、エキシマレーザ装置の電源を切っても、貫流ファン１がチャンバ２に固定されているので、チャンバ２を運搬する際に貫流ファン１がチャンバ２の内部で振動することがない。即ち、磁気軸受１２，１２の外輪電磁コイル１１，１１と内輪磁性体１０，１０とが衝突せず、磁気軸受１２，１２の破損が起こらないので、従来のようにチャンバ２の運搬時に多くの人手を必要とせず、省力化が可能となる。さらに、膜３１によって油圧回路がレーザガスに対して遮断されているので、チャンバ２内部のレーザガスに不純物が混入することがなく、レーザガスの寿命を長く保つことが可能である。
【００３３】
尚、膜３１はＳＵＳ３１６製として説明したが、これはＳＵＳ３１６に限られるものではなく、耐腐食性を有し、かつ油圧によって膨張、収縮する材料であればよい。例えば、金属にニッケルメッキを施したものでもよく、或いは耐腐食性のコーティングを施した弾性体等の材質であってもよい。
【００３４】
次に、図４に基づいて、第２実施形態を説明する。図４は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図を示している。
【００３５】
同図に示すように、本実施形態に係るエキシマレーザ装置は、外輪電磁コイル１１，１１に電流を供給するための、チャンバ２と共に運搬可能な予備バッテリー４１を備えている。
即ち、チャンバ２の運搬時には、前記電流導入手段にこの予備バッテリー４１を結線によって接続する。そして、電源装置１７から供給される電流が遮断された後も、予備バッテリー４１によって外輪電磁コイル１１，１１に電流を流して電磁力を保たせ、内輪磁性体１０，１０を浮かせている。
この電磁力によって内輪磁性体１０，１０は常に外輪電磁コイル１１，１１に衝突しないように支承されているので、チャンバ２を運搬する際に、磁気軸受１２，１２が破損することがない。このように、予備バッテリー４１を備えることにより、機械的な装置をチャンバ２に設置することなく、磁気軸受１２，１２の衝突を防止可能であり、チャンバ２の構成が簡単になる。
【００３６】
尚、外輪電磁コイル１１，１１に供給する電流を電源装置１７から予備バッテリー４１に切り替える際には、チャンバ２の運搬時に予備バッテリー４１を外部から運んできて、人が手動で切り替えを行なってもよい。また、チャンバ２の近傍に常に予備バッテリー４１を備えておき、貫流ファン１の回転を停止すると同時に、例えばリレー等の切り替え回路によって電源装置１７から予備バッテリー４１へ、外輪電磁コイル１１，１１に電流を供給する経路を切り替えるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記第１、第２の実施形態では、磁気軸受１２の形態を、ハウジング４，５に固定された外輪電磁コイル１１と回転軸３に固定された内輪磁性体１０とを備えているように説明した。
しかしながら、本発明の適用範囲はこのような形態に限られるものではなく、チャンバ２の外部より電流を流し、電磁力によって回転軸３を非接触に支承する磁気軸受１２一般に対して有効である。例えば、回転軸３を磁性体で構成し、これを外輪電磁コイル１１によって支承するような磁気軸受１２であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエキシマレーザ装置の部分断面図。
【図２】モータハウジングの端面付近の詳細断面図
【図３】クランプの他の例を示す説明図。
【図４】第２実施形態に係るエキシマレーザ装置の部分断面図。
【図５】従来技術に係るエキシマレーザ装置の部分断面図。
【符号の説明】
１…貫流ファン、２…チャンバ、３…回転軸、４…軸受ハウジング、５…モータハウジング、６…側壁、７…ステータ、８…ロータ、９…モータ、１０…内輪磁性体、１１…外輪電磁コイル、１２…磁気軸受、２１…固定穴、２２…クランプ孔、２３…クランプ、２４…端面、２５…ボルト、２６…フランジ、２７…Ｏリング溝、２８…Ｏリング、２９…ロッド、３０…油圧溝、３１…膜、３２…油挿入孔、３３…油圧孔、３４…垂直孔、３５…ボール、３６…シールネジ、３７…封止ブロック、３８…ピストン、３９…ボール、４０…作動ネジ、４１…予備バッテリー、４２…ブッシュ、４３…穴。
【図１】
0004036311.tif 000002
【図２】
0004036311.tif 000003
【図３】
0004036311.tif 000004
【図４】
0004036311.tif 000005
【図５】
0004036311.tif 000006