JP2003197707A

JP2003197707A - ガイドレール

Info

Publication number: JP2003197707A
Application number: JP2001391811A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Ishikawa; 敬展石川; Masao Tsujita; 雅夫辻他
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で、高い位置決め精度や高い強度等を実
現できるガイドレールを提供すること。【解決手段】貫通孔１９に関しては、その大径部２３
のＢ面側の開口端の第１角部（凸の角部）Ｋ１には、Ｃ
面取りによる第１面取り部Ｍ１が形成され、大径部２３
の底部２３ａの外周端の第２角部（凹の角部）Ｋ２に
は、Ｒ面取りによる第２面取り部Ｍ２が形成され、小径
部２１の大径部２３側の第３角部（凸の角部）Ｋ３に
は、Ｃ面取りによる第３面取り部が形成され小径部２
１のＡ面側の開口端の第４角部（凸の角部）Ｋ４には、
Ｃ面取りによる第４面取り部Ｍ４が形成されている。即
ち、２段孔である貫通孔１９の各箇所の角部Ｋ１〜Ｋ４
には、それぞれ面取り長さ０．１ｍｍ以上（例えば０．
２ｍｍ）の面取り部Ｍ１〜Ｍ４が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置にて半導体部品の搬送等に用いられるガイドレール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器や半導体部品などの高精
度化が進んでおり、そのため、それらの機器や部品を製
造する際の位置決めなどの際には、一層の精度が要求さ
れるようになっている。

【０００３】例えば半導体製造装置において、半導体チ
ップ等の半導体部品の搬送や位置決めを行うために、半
導体部品を保持して移動させるスライド装置が用いられ
るが、このスライド装置を構成するガイドレール及びス
ライダーには、通常、金属製のものが使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスライド装置（特にガイドレール）では、ガイドレー
ルの材料である金属の特性上、ガイドレールにかかる重
量や温度などにより、ガイドレール全体にたわみが生じ
て変形し、位置決め精度などが低下するという問題があ
った。

【０００５】この対策として、ガイドレールの断面積な
どを大きくすることが考えられるが、この場合は、ガイ
ドレールの重量が増加して慣性が大きくなり、特に高速
で位置決めを行う場合には、かえって位置決め精度が低
下するという問題があった。そこで、近年では、ガイド
レールの材料として、アルミナセラミック等を使用する
提案がなされているが、その検討が十分になされていな
いのが現状である。

【０００６】本発明は前記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、軽量で、高い位置決め精度
や高い強度等を実現できるガイドレールを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明
は、窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体からなり、そ
の板厚方向に貫通する貫通孔を備えたガイドレールにお
いて、引張応力の生じる部分に開口する貫通孔の角部
に、面取り長さ０．１ｍｍ以上の面取り部を備えたこと
を特徴とするガイドレールを要旨とする。

【０００８】本発明では、ガイドレールを構成する材料
として、窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体を採用し
ているので、金属性のガイドレールに比べて軽量であ
り、ガイドレール自体が高速で移動した場合でも、たわ
みが少なく、部品等の位置決め精度等が高いという効果
がある。（以下この効果は各請求項も同様である）特
に、本発明では、引張応力の生じる部分に開口する貫通
孔の角部に、面取り長さ０．１ｍｍ（好ましくは０．３
ｍｍ）以上の面取り部が設けられている。

【０００９】つまり、角部には面取り部が設けられ、そ
の角部が直角ではないので、適度な傾斜や湾曲等を有し
ている。そのため、例えばガイドレールが高速で往復動
した場合のように、ガイドレールの長手方向に大きな応
力が加わった場合でも、破損等が発生し難く、ガイドレ
ールが折れにくいという効果がある。

【００１０】尚、角部としては、凸の角部及び凹の角部
が挙げられる。（２）請求項２の発明は、前記貫通孔は、小径の小径孔
とそれより大径の大径孔とが軸方向に連通するととも
に、その径の異なる部分にて段差を有する少なくとも２
段孔であることを特徴とする前記請求項１に記載のガイ
ドレールを要旨とする。

【００１１】本発明は、連通孔の形状を例示したもので
あり、図１に例示する様に、連通孔が、段差を有する少
なくとも２段孔の場合には、角部に面取り部を設けるこ
とにより、上述した折れ難いという効果が一層顕著にな
る。（３）請求項３の発明は、前記面取り部は、Ｒ面取り部
又はＣ面取り部であることを特徴とする前記請求項１又
は２に記載のガイドレールを要旨とする。

【００１２】本発明は、面取り部を例示したものであ
り、図２に示す様に、周知のＲ面取りにより形成したＲ
面取り部や、Ｃ面取りにより形成したＣ面取り部を採用
できる。（４）請求項４の発明は、前記ガイドレールは、その比
重が３．５以下及び／又はヤング率が３００ＧＰａ以上
であることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに
記載のガイドレールを要旨とする。

【００１３】本発明では、ガイドレールの比重が３．５
以下と鉄等と比べて小さく軽量であり、また、そのヤン
グ率が３００ＧＰａ以上と鉄等と比べて大きいので、た
わみ難いという性質がある。尚、比重とヤング率の両条
件を満たしたいる場合には、一層たわみが少ない。

【００１４】従って、ガイドレールが高速で往復運動す
る場合でも、ガイドレールに保持された部品等の位置決
め精度が高く、好適である。（５）請求項５の発明は、前記ガイドレールを構成する
材料（例えば窒化珪素）の結晶粒子径の分布は、１〜２
μｍの範囲内の第１のピークと、４．５〜５．５μｍの
範囲内の第２のピークと、の２重のピークを有すること
を特徴とする前記請求項１〜４のいずれかに記載のガイ
ドレールを要旨とする。

【００１５】本発明では、ガイドレールを構成する例え
ば窒化珪素の結晶粒子径の分布が、２重のピークを有し
ている。つまり、ガイドレールには、異なる粒子径の分
布を有する結晶のグループが存在している。そのため、
たとえガイドレールの一部にクラックが発生した場合で
も、そのクラックが進展し難く、よって、ガイドレール
が破損しにくいという効果がある。

【００１６】（６）請求項６の発明は、前記ガイドレー
ルは、半導体製造装置に用いられるものであることを特
徴とする前記請求項１〜５いずれかに記載のガイドレー
ルを要旨とする。本発明は、ガイドレールの用途を例示
したものである。

【００１７】例えば、ガイドレールの先端等に半導体部
品を保持して、ガイドレール自体をを移動させることに
より、ガイドレールの移動に伴って半導体部品を所望の
位置に移動させることができる。しかも、このガイドレ
ールは、高速で往復動させた場合でも、たわみ等が少な
いので、半導体部品を正確に所望の位置に配置すること
ができる。

【００１８】尚、上述した発明において、面取り部の面
取り長さとは、図２に例示する様に、所定の面におい
て、面取り加工により傾斜又は湾曲する方向への長さ
（所定の面に投影した長さＭ）を示している。また、上
述した窒化珪素質及びサイアロン質の焼結体とは、窒化
珪素を主成分とする焼結体であり、それ以外に、焼結助
剤として、希土類元素、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、
ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＡｌＮ等を加えることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガイドレールの実
施の形態の例（実施例）を、図面を参照して説明する。（実施例）ここでは、半導体製造装置に使用されるガイ
ドレールを例に挙げる。

【００２０】ａ）図３に示す様に、本実施例のガイドレ
ール５は、窒化珪素質の焼結体からなり、その比重が
３．５以下の例えば３．２、ヤング率が３００ＧＰａ以
上の例えば３２０ＧＰａ、外径寸法が、縦７．５ｍｍ×
横１８ｍｍ×長さ３００ｍｍの長尺の略四角柱状の部材
である。

【００２１】ガイドレール５は、貫通孔１９ａ〜１９ｌ
（１９と総称する）の小径側面（Ａ面）と、その反対側
の大径側面（Ｂ面）と、Ａ面及びＢ面に連接する側面で
あるＣ面及びＤ面とを備えている。前記貫通孔１９は、
チップ等の半導体部品を吸着する装置を取り付けるため
のものであり、この貫通孔１９は、図４に示す様に、Ａ
面に連通する小径の小径部２１と、Ｂ面に連通する大径
の大径部２３とからなり、板厚方向に貫通する（即ち引
張応力の生じる部分に開口する）２段孔である。

【００２２】特に本実施例では、図４に示す様に、大径
部２３のＢ面側の開口端の第１角部（凸の角部）Ｋ１に
は、Ｃ面取りによる第１面取り部Ｍ１が形成され、大径
部２３の底部２３ａの外周端の第２角部（凹の角部）Ｋ
２には、Ｒ面取りによる第２面取り部Ｍ２が形成され、
小径部２１の大径部２３側の第３角部（凸の角部）Ｋ３
には、Ｃ面取りによる第３面取り部が形成され小径部
２１のＡ面側の開口端の第４角部（凸の角部）Ｋ４に
は、Ｃ面取りによる第４面取り部Ｍ４が形成されてい
る。即ち、２段孔である貫通孔１９の各箇所の角部Ｋ１
〜Ｋ４には、それぞれ面取り長さ０．１ｍｍ以上（例え
ば０．２ｍｍ）の面取り部Ｍ１〜Ｍ４が形成されてい
る。

【００２３】上述した構成のガイドレール５は、図５に
示す様に、保持部材１３により摺動可能に保持される。
この保持部材１３は、内部にボールベアリング３７を有
する断面略コの字状の部材であり、ボールベアリング３
７が、ガイドレール５のＣ面及びＤ面に設けられた溝部
（ガイド溝）３９を滑ることにより、ガイドレール５を
摺動自在に保持している。

【００２４】ｂ）次に、前記ガイドレール５の製造方法
について簡単に説明する。まず、窒化珪素原料粉末（平均粒径０．８μｍ、比表
面積１１ｍ²／ｇ）と、焼結助剤としてアルミナ粉末
（平均粒径０．４μｍ、比表面積１０ｍ²／ｇ）及びイ
ットリア粉末（平均粒径１．５μｍ、比表面積１０ｍ²
／ｇ）とを、純水を溶媒として湿式混合して、泥しょう
を得た。

【００２５】次に、この泥しょうを、スプレードライ
ヤで乾燥させ、１００μｍ程度の素地粉末（造粒粉末）
を得た。次に、この造粒粉末を、金型プレス成形して成形体を
製造し、ガイドレール５の形状にするための生加工を行
った。

【００２６】次に、この生加工品を、常圧焼結により
１７００℃にて焼結後、８ＭＰａの圧力、１７５０℃の
温度で、熱間静水圧プレス焼結し、窒化珪素焼結体を得
た。次に、この焼結体に対して、平面研削盤を用いてダイ
アモンド砥石（＃２３０）で、そのＡ面、Ｂ面、Ｃ面、
Ｄ面を研磨加工し、所定の寸法とした。

【００２７】次に、貫通孔１９の各角部Ｋ１、Ｋ３、
Ｋ４に対して、ボール盤による研磨によってＣ面取りを
行って、各面取り部Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４を形成した。尚、
角部Ｋ２に関しては、成形体の生加工時にＲ面取り加工
を行った。次に、Ｃ面及びＤ面に対して溝加工を行ってガイド溝
３９を形成し、その後、全ての角部の面取りを行って、
ガイドレール５を完成した。

【００２８】ｃ）上述した様に、本実施例のガイドレー
ル５では、ガイドレール５を構成する材料として、窒化
珪素質（又はサイアロン質）の焼結体を用いるので、金
属性のガイドレールに比べて軽量であり、ガイドレール
５自体が高速で移動した場合でも、たわみが少なく、部
品等の位置決め精度等が高いという効果がある。

【００２９】特に、本実施例では、各貫通孔１９の角部
Ｋ１〜Ｋ４に第１〜第４面取り部Ｍ１〜Ｍ４を設けてい
るので、適度な傾斜や湾曲等を有している。そのため、
ガイドレール５の長手方向に大きな応力が加わった場合
でも、破損等が発生し難く、ガイドレール５が折れにく
いという効果がある。

【００３０】尚、面取り長さの上限値は、貫通孔の径や
孔の深さなどに応じて設定すればよいが、例えば１ｍｍ
以下の範囲を採用できる。ｄ）次に、本実施例の特性及び効果を確認するために行
った実験例について説明する。

【００３１】ガイドレールの強度前記実施例と同様なガイドレール、即ち、引張応力の生
じる部分に開口する貫通孔の角部に面取り部を備えた試
料を作成した。この試料はその表面に段差の無い四角柱
状のものである。

【００３２】そして、上述した試料に対して、図５に示
す様に、半径４ｍｍのＳＵＳ製の丸棒４１〜４３をガイ
ドレールのＢ面側及びＡ面側に配置し、ガイドレールの
中央にて丸棒４２を介してＡ面側より荷重を加えて、三
点曲げ試験を行った。その結果を下記表１に記す。

【００３３】

【表１】

【００３４】この表１から明らかな様に、（本発明の範
囲の）所定の面取り長さ以上の各面取り部を設けたもの
は、そうでないものと比べて、大きな力が加わっても、
折れにくいという利点があることが分かる。ガイドレールを構成する窒化珪素の結晶粒子径の分布本実施例のガイドレールの窒化珪素の結晶粒子径の分布
を測定した。

【００３５】具体的には、ガイドレールの試料に対し
て、５０μｍ×５０μｍの検査領域における２０００倍
のＳＥＭ観察により、結晶粒子径の分布を測定した。そ
の結果、窒化珪素の結晶粒子径の第１のピークは、１〜
２μｍの範囲内の１．２μｍであり、第２のピークは、
４．５〜５．５μｍの範囲内の５μｍであり、２重のピ
ークを有することが分かった。

【００３６】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。（１）例えば、前記実施例では、窒化珪素質のガイドレ
ールについて述べたが、ガイドレールの材質として、サ
イアロンを採用してもよい。

【００３７】（２）また、前記実施例では、Ｃ面取りや
Ｒ面取りにより各面取り部を形成したが、どちらの面取
りを採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガイドレールを破断して例示する説
明図である。

【図２】本発明のガイドレールを破断して例示する説
明図である。

【図３】実施例のガイドレールを示し、（ａ）はその
上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその底面図、
（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】実施例のガイドレールに設けられた貫通孔を
破断して示す説明図である。

【図５】実施例のガイドレールを保持する保持部材を
破断して示す説明図である。

【図６】実験方法を示す説明図である。

【符号の説明】

５…ガイドレール１３…保持部材１９…貫通孔２１…小径部２３…大径部３７…ボールベアリング３９…溝部（ガイド溝）Ｋ１…第１角部Ｋ２…第２角部Ｋ３…第３角部Ｋ４…第４角部Ｍ１…第１面取り部Ｍ２…第２面取り部Ｍ３…第３面取り部Ｍ４…第４面取り部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体か
らなり、その板厚方向に貫通する貫通孔を備えたガイド
レールにおいて、引張応力の生じる部分に開口する貫通孔の角部に、面取
り長さ０．１ｍｍ以上の面取り部を備えたことを特徴と
するガイドレール。
【請求項２】前記貫通孔は、小径の小径孔とそれより
大径の大径孔とが軸方向に連通するとともに、その径の
異なる部分にて段差を有する少なくとも２段孔であるこ
とを特徴とする前記請求項１に記載のガイドレール。
【請求項３】前記面取り部は、Ｒ面取り部又はＣ面取
り部であることを特徴とする前記請求項１又は２に記載
のガイドレール。
【請求項４】前記ガイドレールは、その比重が３．５
以下及び／又はヤング率が３００ＧＰａ以上であること
を特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載のガイ
ドレール。
【請求項５】前記ガイドレールを構成する材料の結晶
粒子径の分布は、１〜２μｍの範囲内の第１のピーク
と、４．５〜５．５μｍの範囲内の第２のピークと、の
２重のピークを有することを特徴とする前記請求項１〜
４のいずれかに記載のガイドレール。
【請求項６】前記ガイドレールは、半導体製造装置に
用いられるものであることを特徴とする前記請求項１〜
５のいずれかに記載のガイドレール。