JP2008174314A

JP2008174314A - 昇降装置

Info

Publication number: JP2008174314A
Application number: JP2007006594A
Authority: JP
Inventors: Kengo Ashizawa; 研吾芦沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31
Also published as: US20080203367A1

Abstract

【課題】回転軸を回すことで重量物を昇降させる昇降装置において、コストがあまりかからず、確実に回転軸の予期せぬ回転を防止することができる昇降装置を提供する。
【解決手段】鉛直方向に対して交差する方向に延びる回転軸３０を備え、該回転軸３０を回転することで回転軸の一方に係属された重量物を昇降させる昇降装置において、前記回転軸３０が曲折部３２を有し、該曲折部３２が回転力の伝達が可能で、前記回転軸の停止位置にかかわらず、回転軸３０の先端部３３が鉛直方向に垂下し、該垂下した先端部３３の重さにより、前記重量物から前記回転軸３０に加えられる回転を阻止する。
【選択図】図５

Description

本発明は回転軸を回転することで重量物を昇降する昇降装置に関し、特に、回転軸を停止したときの重量物の自重による予期せぬ回転を防止する機構を備えた昇降装置に関する。

重量物の昇降には、従来よりボールネジ機構が多用されている。例えば、プラズマエッチング装置は、７０〜８０ｋｇ程度の重量物であるプラズマ形成用高周波電力供給ユニットを備えており、この高周波電力供給ユニットはメンテナンスのために昇降可能である必要があり、そのためにボールネジ機構が用いられている。具体的には、ハンドルを用いて回転軸を回し、回転軸の回転を歯車列を介してボールネジのシャフトに伝達し、それによって高周波電力供給ユニットを昇降させている。

しかし、この場合には、回転軸の回転を停止したとき、持ち上げた重量物が、自重により回転軸を逆転して落下する可能性が生じる。

この現象は、理論的には、ボールネジのリード角を静止摩擦角より小さくすることでセルフロック作用が起こり、落下を防止できる。しかし、ボールネジの静止摩擦角は小さく、そのため、ボールネジのリード角が小さくなりすぎて、ネジのピッチが小さくなり、実用性がなくなる。

このようなことを防止するための手段として、特許文献１に記載されているようなラチェット機構を設けることや、摩擦によるブレーキを設ける構成が知られている。
特開平１１−１２５３１８号公報

しかし、ラチェット機構は、一方向にだけしか作用しない。また、外れる可能性もあり、外れると全く逆転防止機能が発揮できなくなる。さらに、ラチェット爪等が破損することもあり、総じて確実性に欠ける。また、摩擦によるブレーキを使用する場合は、ブレーキパッドは摩耗するので交換が必要となり、消耗品のコストがかかってしまう。また、定期的なブレーキの調整も必要で、メンテナンスのコストもかかる。

また、回転軸とボールネジ軸との間の歯車列に、ウォームホイールとウォームギヤを設ける構成とした場合、ウォームギヤのリード角を静止摩擦角より小さくすることで、セルフロック機構が働き、逆転を防止することができる。しかし、初速が付いた場合、ギヤの摩擦以外にブレーキがかからないことになり、ギヤが回転して落下する可能性がある。

本発明は、このような事実に鑑みてなされたもので、コストがあまりかからず、確実に回転軸の重量物の自重による予期せぬ回転を防止することができる昇降装置を提供することを目的としている。

本発明者らは、回転軸の逆転は、坂道を転がるのと同じで、初速は遅いが、徐々に加速され速くなることに着目した。すなわち、初速がかからないうちに回転を阻止すれば、小さな力で逆転を防止できることを見いだした。

そこで、本発明は、鉛直方向に対して交差する方向に延び、一端に重量物が係属され、他端が自由端となった回転軸を備え、該回転軸を回転することで前記重量物を昇降させる昇降装置であって、前記回転軸は、回転力を伝達可能でその回転停止位置にかかわらず曲折する曲折部を有し、前記回転軸の前記曲折部より前記自由端側の先端部が鉛直方向に垂下し、垂下した先端部により、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転を阻止することを特徴とする昇降装置を提供する。

たとえば、前記垂下した先端部の重量により前記回転軸に加わる制動トルクが、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転トルクより大きいことにより、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転を阻止することができる。

また、前記垂下した自由端が、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転力により回転したとき、周囲にある昇降装置の壁面等に前記先端部が当接することで前記回転軸の回転が阻止される構成とすれば、特に、先端部の重さは問題とならない。また、回転軸に初速がついた場合でも、壁面等に当接した後は、回転を阻止することができる。

曲折部の構成としては、前記曲折部が、回転軸の一部としての１以上のリンクを有し、各リンクがその両端で前記リンク又は回転軸と回動自在に結合し、リンクの一方の結合軸と他方の結合軸とが異なる方向に延びている構成とすることで、回転軸がどのような回転角度で停止しても、先端部は鉛直方向に垂下することができる。前記リンクが１つで、両端の結合軸の方向が、直交していると先端部は鉛直方向にさらに垂下し易くなる。

前記回転軸と重量物との係属が、前記重量物を昇降するボールネジと、該ボールネジと前記回転軸とを接続する歯車列とにより構成することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
ここでは、本発明をプラズマエッチング装置に適用した場合を例にとって説明する。図１は、本発明の昇降装置を使用したプラズマエッチング装置を示す斜視図、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面の要部構成を模式的に示す図、（ｂ）は、図１のＢから見た図である。

このプラズマエッチング装置１０は、気密に構成され、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバー（処理容器）１１を有している。このチャンバー１１内には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す）を水平に支持し、下部電極として機能するサセプタ（図示せず）と、上部電極１２とが上下に対向して設けられている。このプラズマエッチング装置１０は、下部電極であるサセプタに、プラズマ形成用の相対的に高い周波数（例えば１００ＭＨｚ）の第１の高周波電力と、イオン引き込み用の相対的に低い周波数（例えば３．２ＭＨｚ）の第２の高周波電力とが印加される、下部２周波数印加タイプとして構成されている。

チャンバー１１の下部には、高周波電力供給ユニット１３が設けられている。この高周波電力供給ユニット１３は、チャンバー１１の直下に設けられた第１の高周波電力用の第１のマッチャー１４と、その下に設けられた第２の高周波電力用の第２のマッチャー１５と、さらにその下に設けられ、第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源１６と、その側方に設けられ、第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源（図示せず）とを有している。

上記高周波電力供給ユニット１３は、ボールネジ２１を含むボールねじ機構により昇降可能となっている。ボールねじ機構は、ボールネジ２１の両側に、昇降のガイドとなるリニアシャフト２２を備えている。ボールネジ２１とその両側のリニアシャフト２２とは、高周波電力供給ユニット１３を挟むようにエッチング装置１０の両側に配置されている。

図３は昇降装置の構成を示す図で、（ａ）は正面図で図１のＢから見た図で、（ｂ）は底面図である。各ボールネジ２１の下端には、ウォームホイール２３が取り付けられ、各ウォームホイール２３には、ウォームギヤ２４が噛み合っている。両方のウォームギヤ２４の軸は、それぞれの継手２５を介して一本のクロスシャフト２６で連結され、一方の継手２５とウォームギヤ２４との間にはベベルギヤ２７が固定されている。ベベルギヤ２７は、ベベルギヤ２８と噛み合い、このベベルギヤ２８は、回転軸３０の基端部３１に固定されている。

回転軸３０は、基端部３１と、曲折部３２と、先端部３３とを有し、エッチング装置１０のフレームに固定されたブラケット２９により基端部３１が支持された状態である。図示の実施例では、回転軸３０は水平であるが、特に水平に限定されるものではない。中間に設けられる歯車列でどのような角度でも可能であり、鉛直方向に対して交差していればよい。

回転軸３０の先端部３３の端部には、四角柱状の接続部３４があり、ここにハンドル４０が着脱自在に接続される。ハンドル４０は、ハンドル軸４１とハンドルバー４２と取手４３とから構成される。ハンドル軸４１の先端には、接続部３４が嵌合する接続穴４４があり、ハンドル軸４１には握り易くするための太径部４５を設けてもよい。

曲折部３２は、回転は伝達するが、曲がりは伝達しないもので、具体的な構成は以下の通りである。すなわち、曲折部３２は、両端に回転軸と結合するための結合軸３２ｂ，３２ｃを備えたリンク３２ａを有する。両端の結合軸３２ｂと結合軸３２ｃとは、その方向が相違している。相違する角度は任意でよいが、実施例に示すように一方の結合軸３２ｂが垂直方向で、他方の結合軸３２ｃが水平方向となって、お互いに９０゜ずれた関係となっているのが望ましい角度である。

図４は回転軸３０にハンドル４０を取り付けた状態を示す斜視図である。先端部３３の接続部３４を、ハンドル軸４１の接続穴４４に嵌合すると（図３（ａ）参照）、ハンドル４０が図４に示すように、回転軸３０に接続される。そして、一方の手で太径部４５を握り、他方の手で取手４３を掴んで回転すると、ハンドル４０の回転は回転軸３０に伝わり、ベベルギヤ２８が回転する。ベベルギヤ２８の回転は、ベベルギヤ２７で直角方向に曲げられ、クロスシャフト２６が回転する。クロスシャフト２６は両側のウォームギヤ２４を同様に回転し、各ウォームギヤ２４はそれぞれのウォームホイール２３を回転し、ウォームホイール２３は両側のボールネジ２１を回転する。ボールネジ２１の回転によって、高周波電力供給ユニット１３が昇降することになる。

高周波電力供給ユニット１３が所望の高さに達したら、昇降作業が完了する。そして、ハンドル軸４１を接続部３４から引き抜く。

図５は、回転軸３０からハンドル４０を引き抜いた状態を示す斜視図である。ハンドル４０が引き抜かれると、回転軸３０の先端部３３は、曲折部３２のところから垂直下方に垂れ下がる。この実施例では、先端部３３とハンドル４０とは分離する構成となっているが、先端部３３とハンドル４０とを一体としてもよい。その場合、ハンドル４０の部分も先端部３３に含まれ、垂れ下がることになる。

図６は、回転軸３０がどのような回転角度であろうと、必ず、先端部３３が垂れ下がる状態を説明する図である。図６（ａ）では、基端部３１の回転位置が、結合軸３２ｂが水平になる位置であるが、リンク３２ａは結合軸３２ｂを中心に回転して垂直になり、先端部３３が垂れ下がっている。図６（ｂ）では、結合軸３２ｂが垂直になっている。すると、他方の結合軸３２ｃを中心として先端部３３が回転して垂直に垂れ下がることになる。回転軸３０の基端部３１が、図６（ａ）と（ｂ）の中間の角度になっても、同様に先端部３３は垂直方向に垂れ下がることになる。

回転軸３０が回転を停止し、先端部３３が垂直方向に垂れ下がったとき、回転軸３０には、高周波電力供給ユニット１３の自重により落下方向の回転トルクが加わる。しかし、本発明では、先端部３３の重さにより回転軸３０に加えられる制動トルクが、前記の落下方向の回転トルクより大きくなるようにしているので、重量物が落下する方向に回転軸３０が回転するのを阻止できることになる。

図７は、本発明の他の実施例を示す図である。この実施例では、回転軸３０の中心からＬ１の距離にエッチング装置などのフレーム１０ａが来るように、回転軸３０を配置している。回転軸３０の先端部３３が軽くて、重量物の自重による落下方向の回転トルクを抑えられない場合や、先端部３３は初速を抑えるのに十分な重さがあるが、重量物の落下に加速が加わったような場合、先端部３３の重さだけでは停止できない場合がある。その場合、回転軸３０は図６の（ａ）の状態からたとえば、反時計方向に回転して図７の位置に達する。このとき先端部３３の先端から回転軸３０の中心までの距離をＬとした場合、Ｌ＞Ｌ１とすることで、回転軸３０の回転を強制的に阻止することができる。

以上に説明したように、本発明の昇降装置では、回転軸３０の先端部３３を曲折部３２で接続し、回転軸３０がどのような位置で停止しても先端部３３が垂下するようにしたので、昇降させる重量物の自重で回転軸が回転して重量物が落下する、といった現象を防止することができる。また、本発明の落下防止機構は、摩耗や破損が殆どなく、確実性を有する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、曲折部３２としてリンク３２ａと結合軸３２ｂ，３２ｃを例示したが、この構成に限定されるものではない。曲折部３２としては、回転を伝達するが、曲げは伝達しないものであればよく、たとえば、リンク３２ａとして球体を使用してもよく、スチール製の十分な強度のある網を使用してもよい。リンク３２ａの数は、本発明の実施例では１つであるが、２以上を結合軸で接続するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では昇降装置として、ボールネジを用いたものを実施例に示したが、ボールネジに限定されるものではなく、例えば通常のネジを用いたものにでも適用可能である。

本発明は、上記プラズマエッチング装置の高周波電力供給ユニットの昇降のみならず、重量物一般の昇降に適用可能であり、いずれの場合にも上記効果を発揮することができる。

本発明の昇降装置を使用したエッチング装置の斜視図である。（ａ）は、図１のＡ−Ａ線で切断した要部構成を模式的に示す図、（ｂ）は、図１のＢから見た図である。昇降装置の構成を示す図で、（ａ）は正面図で図１のＢから見た図で、（ｂ）は底面図である。回転軸３０にハンドル４０を取り付けた状態を示す斜視図である。回転軸３０からハンドル４０を引き抜いた状態を示す斜視図である。（ａ），（ｂ）は、回転軸がどのような回転角度であろうと、必ず、先端部が垂れ下がる状態を説明する図である。本発明の他の実施例を示す図である。

符号の説明

１０エッチング装置
１０ａフレーム
１１チャンバー
１２上部電極
１３高周波電力供給ユニット
１４第１のマッチャー
１５第２のマッチャー
１６第１の高周波電源
２１ボールネジ
２２リニアシャフト
２３ウォームホイール
２４ウォームギヤ
２５継手
２６クロスシャフト
２７ベベルギヤ
２８ベベルギヤ
２９ブラケット
３０回転軸
３１基端部
３２曲折部
３２ａリンク
３２ｂ，３２ｃ結合軸
３３先端部
３４接続部
４０ハンドル
４１ハンドル軸
４２ハンドルバー
４３取手
４４接続穴
４５太径部

Claims

鉛直方向に対して交差する方向に延び、一端に重量物が係属され、他端が自由端となった回転軸を備え、該回転軸を回転することで前記重量物を昇降させる昇降装置であって、前記回転軸は、回転力を伝達可能でその回転停止位置にかかわらず曲折する曲折部を有し、前記回転軸の前記曲折部より前記自由端側の先端部が鉛直方向に垂下し、垂下した先端部により、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転を阻止することを特徴とする昇降装置。
前記垂下した先端部の重量により前記回転軸に加わる制動トルクが、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転トルクより大きいことにより、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転を阻止することを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
前記垂下した自由端が、前記重量物から前記回転軸に加えられる回転力により回転したとき、周囲にある昇降装置の壁面等に前記先端部が当接することで前記回転軸の回転が阻止されることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇降装置。
前記曲折部が、回転軸の一部としての１以上のリンクを有し、各リンクがその両端を結合軸によって前記リンク又は回転軸と回動自在に結合し、リンクの一方の結合軸と他方の結合軸とが異なる方向に延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の昇降装置。
前記リンクが１つで、両端の結合軸の方向が、直交していることを特徴とする請求項４記載の昇降装置。
前記回転軸と重量物との係属が、前記重量物を昇降するボールネジと、該ボールネジと前記回転軸とを接続する歯車列とにより構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の昇降装置。