JP3021902B2 - 半導体製造設備用転がり軸受 - Google Patents
半導体製造設備用転がり軸受Info
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Description
される固体潤滑転がり軸受に関する。
浄度が要求される密封真空下で運転されるため、その潤
滑には、一般に、二硫化モリブデン等の層状物質、金、
銀、鉛等の軟質金属、PTFE、ポリイミド等の高分子
材料などの固体潤滑剤が用いられている。
体の集積度が増すにつれて回路パターンの線幅が微細化
しており、軸受から排出される固体潤滑剤の摩耗粉がパ
ターン上に付着すると種々の弊害を引き起こす可能性が
あることから、固体潤滑剤の特性として、本来の潤滑性
・耐久性の他に、特に低発塵性を要求するようになって
きている。
り軸受を構成する部品のうち少なくとも転がり摩擦また
は滑り摩擦を生ずる表面に、平均分子量が5000以下
のポリテトラフルオロエチレン(以下、簡単のため、低
分子量PTFEと称す。)からなる潤滑皮膜を形成した
固体潤滑転がり軸受について既に出願している(特願平
3−190150号等)。従来より、転がり軸受の固体
潤滑剤として用いられているPTFEは平均分子量が1
×105 以上、主に、1×106〜1×107のものであ
るが、低分子量PTFEを用いて潤滑皮膜を形成するこ
とにより、潤滑性、耐久性、低発塵性等に優れた潤滑皮
膜を得ることができることを上記出願において示した。
これらの効果は、低分子量PTFEが、従来より固体潤
滑剤として用いられているPTFEに比べて、剪断強度
が著しく小く、また、転着性に優れていることによるも
のであった。
向上には著しいものがあり、半導体製造分野では回路パ
ターンの線幅をより一層微細化する必要に迫られてい
る。そのため、半導体回路マスク作成において、従来の
縮小投影露出法に代えて電子ビーム描画法等を採用する
傾向にある。図3は電子ビーム描画法の概念図を示す。
電子ビーム描画法は、電子顕微鏡と同じように、高速中
において電子銃のカソードから放射された電子を高電圧
で加速し、さらに電磁場において集束し、偏向電極によ
って走査する方法であるが、焦点面で0.02μm程度
まで集光することができ、0.1〜1μmの微細パター
ンを形成することが可能である。
は、マスク近傍の装置あるいは部材の材質が非磁性でな
ければならないということである。これは、マスク近傍
に磁性体があると、偏向器の電磁場の影響で磁性体に残
留磁気が発生し、この残留磁気が電子ビームの解像度等
に悪影響を及ぼすからである。また、磁性体には、加工
ひずみ、熱ひずみ、さらに、回転や滑りを伴う場合には
その際に発生する静電気等によっても残留磁気が生じ
る。したがって、電子ビーム描画法を採用する場合、マ
スク近傍の移動テーブル、搬送装置などを非磁性材で構
成することは必須であり、この点から、これら装置に組
み込まれる軸受にも非磁性が当然に要求されることにな
る。勿論、この場合にも、軸受の低発塵性が厳格に要求
されることには変わりない。
性等の基本的特性に加え、さらに非磁性が要求される環
境下で使用することのできる半導体製造設備用転がり軸
受を提供することある。
用転がり軸受は、半導体製造設備に用いられる転がり軸
受であって、この軸受を構成する内輪、外輪、転動体、
および保持器を非磁性材で形成し、かつ、内輪の軌道
面、外輪の軌道面、および転動体の表面のうち、少なく
とも転動体の表面に平均分子量が5000以下のポリテ
トラフルオロエチレンからなる潤滑皮膜を形成したこと
を特徴とする。
ーステナイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、高分
子材を用いるようにした。Mn−Cr系オーステナイト
鋼としては、例えば、10〜20%Mn、3〜20%C
rを含有する鋼がある。これに、オーステナイト相の安
定化を目的として、0〜5%Ni、0〜0.25%Nが
添加されることがある。また、オーステナイト系ステン
レス鋼としては、SUS304が一般的である。
ことにより、潤滑性、耐久性、低発塵性に優れた潤滑皮
膜を得ることができる。また、軸受部品を非磁性材で形
成することにより、軸受部に残留磁気が発生しなくな
る。
施例について説明する。この軸受は、内輪1、外輪2、
内・外輪1、2間に介在する複数の転動体3、転動体3
を円周等間隔に保持する保持器4といった軸受構成部品
で構成される。これらの軸受構成部品は非磁性材で形成
されており、例えば、内輪1および外輪2はMn−Cr
系オーステナイト鋼、転動体3はセラミック(Si3 N
4 )、保持器4はオーステナイト系ステンレス鋼で形成
される。そして、内・外輪1、2の軌道面および転動体
3の表面にはそれぞれ平均分子量が5000以下のPT
FE(低分子量PTFE)の潤滑皮膜1a、2a、3a
が形成されている。これらの潤滑皮膜は、低分子量PT
FE(例えば、日本アチソン製ARC7)を、25cm
離れた位置から皮膜形成面にスプレーして付着させたも
ので、この場合の平均皮膜厚さは0.6μm程度であっ
た。ただし、同図では皮膜厚さをかなり誇張してある。
低分子量PTFEの皮膜コーティング法としては、上記
スプレー法による他、浸漬法等がある。尚、本実施例で
は内・外輪1、2の軌道面および転動体3の表面に潤滑
皮膜を形成するようにしたが、潤滑皮膜は少なくとも転
動体3の表面に形成すれば良い。また、同図では内・外
輪1、2の外表面全体に潤滑皮膜1a、2aが形成され
ているが、嵌合面等の潤滑皮膜が本来不要な部分につい
ては、マスキングによって皮膜処理を施さない、あるい
は、最終製品となる前に除去するようにすると良い。さ
らに、軸受の形式は、同図に示すような深溝玉軸受に限
らず、広く転がり軸受一般に適用することができる。
する)と、上記構成において潤滑皮膜1a、2a、3a
を形成していない転がり軸受(軸受Bとする)とについ
て行なった発塵試験の結果を示す。尚、内輪1および外
輪2の形成材料はMn−Cr系オーステナイト鋼のYH
D50(日立金属製)、転動体3の形成材料はセラミッ
ク、保持器4の形成材料はオーステナイト系ステンレス
鋼のSUS304とした。また、試験は、回転数:50
rpm、スラスト荷重:10N、真空度:10-6Tor
r、温度:室温の条件下で行なった。同図に示すよう
に、軸受Aの相対発塵量は、軸受Bのそれに比べて10
分の1以下であった。
YHD50の他、例えば、C0.60%、Si0.95
%、Mn12.5%、Ni2.4%、Cr10.2%を
主に含むMn−Cr系オーステナイト鋼に、予め窒化処
理をし、その後に浸炭窒化処理をして形成された窒素富
化層による表面硬化層を有する非磁性材(特願平2−2
62268号参照)、セラミック、さらに、軽荷重であ
ればオーステナイト系ステンレス鋼のSUS304等を
用いることができる。
S304の他、NTN精密樹脂製ルーロンE等の高分子
材を用いることができる。
軸受構成部品を非磁性材で形成すると共に、内輪の軌道
面、外輪の軌道面、および転動体の表面のうち少なくと
も転動体の表面に平均分子量が5000以下のPTFE
からなる潤滑皮膜を形成するようにしたので、耐久性、
低発塵性に優れ、しかも非磁性を有する転がり軸受を提
供することができる。
に、電子ビーム描画装置の周辺機器・装置に用いること
によって、軸受部からの発塵、残留磁気による半導体品
質への悪影響がなくなり、半導体製造分野における半導
体集積度の向上に寄与することができる。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体製造設備に用いられる転がり軸受
であって、この軸受を構成する内輪、外輪、転動体、お
よび保持器を非磁性材で形成し、かつ、前記内輪の軌道
面、外輪の軌道面、および転動体の表面のうち、少なく
とも転動体の表面に平均分子量が5000以下のポリテ
トラフルオロエチレンからなる潤滑皮膜を形成したこと
を特徴とする半導体製造設備用転がり軸受。 - 【請求項2】 内輪と外輪とをMn−Cr系オーステナ
イト鋼で形成し、転動体をセラミックで形成した請求項
1の半導体製造設備用転がり軸受。 - 【請求項3】 内輪と外輪とをMn−Cr系オーステナ
イト鋼で形成し、転動体をセラミックで形成し、保持器
をオーステナイト系ステンレス鋼で形成した請求項1の
半導体製造設備用転がり軸受。 - 【請求項4】 内輪と外輪とをMn−Cr系オーステナ
イト鋼で形成し、転動体をセラミックで形成し、保持器
を高分子材で形成した請求項1の半導体製造設備用転が
り軸受。 - 【請求項5】 内輪と外輪と保持器とをオーステナイト
系ステンレス鋼で形成し、転動体をセラミックで形成し
た請求項1の半導体製造設備用転がり軸受。
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- 1992-01-17 JP JP4006109A patent/JP3021902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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