JP2018040493A - 回転機構及びこの回転機構を備えた膜厚モニター - Google Patents
回転機構及びこの回転機構を備えた膜厚モニター Download PDFInfo
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Abstract
【課題】真空チャンバ内に配置されて被回転体を回転駆動する回転機構を、転がり軸受が疲労し難い構造を持ち、長寿命のものにする。
【解決手段】モータ2と、モータからの動力を受けて被回転体7を回転駆動する出力軸3と、出力軸に外挿されてこの出力軸を支承する転がり軸受6とを備える。出力軸の先端部に回転体4が設けられ、回転体が回転力伝達手段5を介して被回転体に連結されると共に、転がり軸受の外輪61が回転力伝達手段に設けた溝部51a,51bに嵌合される。
【選択図】図2
【解決手段】モータ2と、モータからの動力を受けて被回転体7を回転駆動する出力軸3と、出力軸に外挿されてこの出力軸を支承する転がり軸受6とを備える。出力軸の先端部に回転体4が設けられ、回転体が回転力伝達手段5を介して被回転体に連結されると共に、転がり軸受の外輪61が回転力伝達手段に設けた溝部51a,51bに嵌合される。
【選択図】図2
Description
本発明は、真空チャンバ内に配置されて、この真空チャンバ内に存する被回転体を回転駆動する回転機構及びこの回転機構を備えた膜厚モニターに関する。
例えば、基板表面に薄膜を成膜する真空蒸着装置においては、薄膜の膜厚を高精度で連続してモニターするために真空チャンバ内に膜厚モニターを設けることが一般であり、その中には、水晶振動子を用いるものがある。このような膜厚モニターは例えば特許文献1で知られている。このものは、水晶振動子を備えたモニター本体と、水晶振動子を局所的に露出させる被回転体としての円盤状部材とを備え、円盤状部材が真空チャンバ内に配置される、回転機構を構成するモータの駆動軸に直結されて回転駆動される。この場合、出力軸としての駆動軸は、通常、この駆動軸に外挿される転がり軸受で支承されている。
ここで、水晶振動子は真空チャンバ内に設けた蒸発源に向けて配置されることから、円盤状部材もまた蒸発源に向けて配置されることになり、成膜中、蒸発源からの輻射熱で加熱されることになる。円盤状部材が加熱されると、円盤状部材の熱が駆動軸を介して転がり軸受の内輪へと伝わる。このため、内輪が優先して熱膨張して内輪と外輪との間のキャップが縮まることに起因して、転がり軸受自体が早期に疲労し易くなるという問題がある。
ところで、近年、例えば有機EL素子のように有機材料を用いた有機膜が広く利用されるようになっている。このような有機膜の真空蒸着に際して、水晶振動子を用いて膜厚をモニターする場合、有機膜は所謂弾性の膜であるため、金属膜や化合物膜と比較して水晶振動子の寿命が著しく短い。このため、例えば円盤状部材により局所的に露出される水晶振動子の面積を可及的に小さくしたりして水晶振動子の高寿命化を図っている。このような場合に、上記の如く、転がり軸受自体が早期に疲労し易くなったのでは、結局、長期に亘って膜厚をモニターすることができない。
本発明は、以上の点に鑑み、転がり軸受が疲労し難い構造を持ち、長寿命の回転機構及びこの回転機構を備えた膜厚モニターを提供することをその課題とするものである。
上記課題を解決するために、真空チャンバ内に配置されて被回転体を回転駆動する本発明の回転機構は、モータと、モータからの動力を受けて回転体を回転駆動する出力軸と、出力軸に外挿されてこの出力軸を支承する転がり軸受とを備えるものにおいて、回転体が回転力伝達手段を介して被回転体に連結されると共に、転がり軸受の外輪が回転力伝達手段に設けた溝部に嵌合されることを特徴とする。
本発明によれば、被回転体が加熱されたとき、被回転体からの熱が、回転力伝達手段を介して転がり軸受の外輪へと熱引きし、内輪より優先して外輪が熱膨張するようになる。このため、内輪と外輪との間のキャップが縮まることはなく、転がり軸受自体を疲労し難い構造にすることができる。
ところで、上記従来例のように、被回転体がモータの駆動軸(出力軸)に直結されていると、回転体が加熱されたときに、駆動軸にも熱引けし、モータ内の軸受が早期に疲労してモータ自体の寿命が短くなるおそれがある。このため、本発明においては、前記出力軸が前記モータの駆動軸に動力伝達手段を介して連結され、モータが冷却自在な枠体で保持されることが好ましい。これによれば、被回転体が加熱されたときのモータの駆動軸への熱引けを効果的に抑制でき、モータ自体を冷却できることと相俟って、モータを含む回転機構の長寿命化を達成することができ、有利である。
また、上記課題を解決するために、本発明の膜厚モニターは、請求項1または請求項2記載の回転機構と、水晶振動子を備えたモニター本体と、水晶振動子を局所的に露出させる被回転体としての円盤状部材とを備える。
以下、図面を参照して、被回転体を、水晶振動子を局所的に露出させる円盤状部材とし、この円盤状部材を真空チャンバ内で回転駆動する場合を例に本発明の回転機構及び膜厚モニターの実施形態を説明する。以下においては、「上」、「下」といった方向を示す用語は図1を基準とする。
図1を参照して、Cuは、図外の真空蒸着装置の真空チャンバ内に設けられて真空蒸着中に膜厚をモニターする、水晶振動子を備えた膜厚モニターのモニター本体である。なお、モニター本体自体は公知の構造のものが利用であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。そして、膜厚モニターは、モニター本体Cuの上面に設けた水晶振動子を局所的に露出させる円盤状部材を回転駆動するために本実施形態の回転機構Muを備えている。
図2及び図3も参照して、回転機構Muは、ベース板11と、支持枠12と、支持枠12の上面を閉塞するキャップ板13とを有する、銅等の熱伝導のよい材料製の枠体1を備える。支持枠12内側でベース板11上にはフレーム14が立設され、フレーム14の外周には用途に応じて適宜選択されるモータ2が取り付けられている。枠体1には、冷媒用の通路15a,15b,15cが設けられ、冷媒(例えば、冷却水)を流通させて枠体1が、ひいては、モータ2が冷却できるようにしている。フレーム14内には、モータ2の駆動軸21の軸線に平行になるように出力軸3が挿設され、フレーム14内に設けた上下一対の転がり軸受31a,31bで支承されている。駆動軸21と出力軸3との上端には、互いに噛合うギア22,32が夫々設けられ、動力伝達手段としてのギア22,32によりモータ2の動力が出力軸3に伝達されて出力軸3が回転駆動される。キャップ板13から上方に突出した出力軸3の上端には、回転体としての回転板4が取り付けられると共に、出力軸3の上端部分には、この上端部分の外周面から間隔を存してスリーブ部材33が外挿されている。この場合、スリーブ部材33の上端と回転板4の下面との間には隙間が設けられ、スリーブ部材33の内周面と出力軸3の外周面との間にも隙間が設けられている。また、回転板4には周方向に所定間隔(120°)でその中心に向かって窪む凹状の切欠き41が設けられている。
回転板4の下側には、所定の隙間を存して環状のブロック体5aが設けられている。ブロック体5aの内周面には、出力軸3を支承する転がり軸受6の外輪61の略上半分が嵌合する、径方向に窪む環状の溝(溝部)51aが凹設されている。そして、ブロック体5aに外輪61を嵌合させた状態で、下方から外輪61の略下半分が嵌合する、径方向に窪む環状の溝(溝部)51bが凹設された環状の押え具5bで挟持し、図示省略のねじにより固定されるようにしている。転がり軸受6の内輪62は、スリーブ部材33上端のフランジ部33aと、キャップ板13に設けた環状の突出部13aとで挟持し、スリーブ部材33がその下端に螺着されるナット部材8でキャップ体13に固定されるようにしている。
ブロック体5aには、回転板4の上面から間隔を存して配置され、水晶振動子を局所的に露出させる円盤状部材7がボルト9を介して固定される。この場合、ブロック体5aの上には、切欠き41の形成位置に一致させ、かつ、切欠き41の内縁から隙間を持って挿通する突出部52が設けられ、この隙間により熱膨張による金属製のブロック体5aの突出部52ののびを吸収するようにしている。また、突出部52を臨む円盤状部材7の位置には透孔71が形成されると共に、突出部52の上端部には透孔71に嵌合する嵌合突起部53が設けられている。そして、嵌合突起部53を透孔71に嵌合させた状態で、上方から各ボルト9がブロック体5に締結され、回転板4がブロック体5aを介して円盤状部材7に連結される。これにより、出力軸3が回転駆動されると、回転板4が回転されると共に、回転板4の切欠き41の内縁に突出部52が係合してブロック体5aが回転し、これに伴って、円盤状部材7が回転駆動される。この場合、突出部52及び嵌合突起部53を備えるブロック体5が本実施形態の回転力伝達手段としての役割を果たす。なお、円盤状部材7には、水晶振動子を局所的に露出するための透孔72が周方向に所定間隔で複数開設されている。
以上の実施形態によれば、図外の真空蒸着装置の真空チャンバ内に設けた蒸発源からの輻射熱で円盤状部材7が加熱されると、先ず、ブロック体5aに伝熱し、ブロック体5aからの熱は、ブロック体5aの突出部52と比較してより接触面積が大きい転がり軸受6の外輪61への主として熱引きをし、外輪61が熱膨張するようになる。このとき、キャップ板13が水冷されていることでその内輪62は殆ど熱膨張しない。このため、内輪62と外輪61との間のキャップが縮まることはなく、転がり軸受6自体を疲労し難い構造にすることができる。しかも、出力軸3を、ギア22,32を介してモータ2の駆動軸21に連結して、円盤状部材7が加熱されたときのモータ2の駆動軸21への熱引けを効果的に抑制できると共にモータ2を冷却されるフレーム14に取り付けたことで、モータ2自体が加熱されることがなく、その結果、モータ2を含む回転機構Mu自体、ひいては膜厚モニター自体の長寿命化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、被回転体を、水晶振動子を局所的に露出させる円盤状部材7としたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、蒸発源を選択的に覆うシャッター板のように、真空チャンバ内でモータにより回転駆動される部品であり、真空中での処理時、入熱するものであれば、本発明の回転機構を適用できる。また、上記実施形態では、回転力伝達手段として、円盤状部材7の固定を兼用する、突出部52及び嵌合突起部53を備えるブロック体5aを例に説明したが、被回転体からの熱が、出力軸を支承する転がり軸受の内輪と比較してその外輪への伝わる構造であれば、これに限定されるものではない。更に、本発明では、出力軸3の先端に設けた回転板で回転体を構成したが、被回転体から直接伝熱しないように当該被回転体から間隔を存して配置され、出力軸の回転力を被回転体に伝達できるものであればその形態は問わない。
Cu…膜厚モニターのモニター本体、回転機構、Mu…回転機構、2…モータ、21…モータの駆動軸、3…出力軸、4…回転板(回転体)、5…ブロック(回転力伝達手段)、51a,51b…環状の溝(溝部)、52…突出部(回転力伝達手段)、53…嵌合突起部(回転力伝達手段)、6…転がり軸受、61…外輪、62…内輪、7…円盤状部材(被回転体)、22,32…ギア(動力伝達手段)。
Claims (6)
- 真空チャンバ内に配置されて被回転体を回転駆動する回転機構であって、
モータと、モータからの動力を受けて回転体を回転駆動する出力軸と、出力軸に外挿されてこの出力軸を支承する転がり軸受とを備えるものにおいて、回転体が回転力伝達手段を介して被回転体に連結されると共に、転がり軸受の外輪が回転力伝達手段に設けた溝部に嵌合されることを特徴とする回転機構。 - 前記出力軸が前記モータの駆動軸に動力伝達手段を介して連結され、モータが冷却自在な枠体で保持されることを特徴とする請求項1記載の回転機構。
- 前記転がり軸受の内輪が前記出力軸から隙間を存して外挿されたスリーブ部材で保持されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の回転機構。
- 請求項3記載の回転機構であって、前記モータが取り付けられる枠体を備えるものにおいて、
前記転がり軸受の内輪が、前記スリーブ部材に設けたフランジ部と枠体のキャップ板とで挟持され、キャップ板を冷却する冷却手段を更に備えることを特徴とする回転機構。 - 前記転がり軸受の外輪は、回転体の下側に隙間を存して設けられると共に当該外輪の一部が嵌合する、径方向に窪む環状の溝が凹設された環状のブロック体と、外輪の残り部分が嵌合する、径方向に窪む環状の溝が凹設された環状の押え具とで保持され、ブロック体に、回転板4の上面から間隔を存して配置される被回転体が固定されて前記回転力伝達手段を構成することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の回転機構。
- 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の回転機構と、水晶振動子を備えたモニター本体と、水晶振動子を局所的に露出させる被回転体としての円盤状部材とを備えることを特徴とする膜厚モニター。
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