JP5739297B2 - Stainless steel - Google Patents

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本発明は、半導体ウエーハの切削装置又は研削装置等の加工装置の部材に適用可能なステンレス鋼に関するものである。   The present invention relates to a stainless steel applicable to a member of a processing apparatus such as a semiconductor wafer cutting apparatus or a grinding apparatus.

自動車、精密機器等の分野で、振動及び騒音を軽減する機能を持つ制振材料が用いられている。様々な制振材料が知られているが、例えば、特許文献1には制振性ステンレス鋼が記載されている。   Damping materials having a function of reducing vibration and noise are used in fields such as automobiles and precision equipment. Various damping materials are known. For example, Patent Document 1 describes damping stainless steel.

特開2010−090472号公報JP 2010-090472 A

ところで、半導体ウエーハに対して切削又は研磨等の加工を施す切削装置又は研磨装置等(以下、必要に応じて加工装置という)は、切削水又は研削水(以下、必要に応じて切削水等という)を用いて半導体材料を切削したり研磨したりする。このため、半導体ウエーハを支持するチャックテーブル及びブレードを保持して回転させるスピンドル等も、切削水等が付着する環境で使用される。半導体ウエーハの加工精度を確保するため、チャックテーブル及びスピンドルは、振動を吸収する能力(以下、制振能力という)が高い制振材料で製造される。   By the way, a cutting device or polishing device or the like (hereinafter referred to as a processing device if necessary) that performs processing such as cutting or polishing on a semiconductor wafer is referred to as cutting water or grinding water (hereinafter referred to as cutting water or the like if necessary). ) To cut or polish the semiconductor material. For this reason, a chuck table that supports a semiconductor wafer, a spindle that holds and rotates a blade, and the like are also used in an environment where cutting water or the like adheres. In order to ensure the processing accuracy of the semiconductor wafer, the chuck table and the spindle are manufactured from a damping material having a high ability to absorb vibration (hereinafter referred to as damping ability).

現在知られている制振材料としては、例えば、マンガン系制振合金(M2052)、鉄−アルミニウム系合金(ALFE又はインテリアル)等があるが、これらはいずれも耐食性が低い。このため、これらの制振材料は、切削水等が付着する環境下においては、錆及び溶出が発生するおそれがあるため使用することができない場合が多い。   Currently known damping materials include, for example, manganese damping alloys (M2052), iron-aluminum alloys (ALFE or interior), and all of these have low corrosion resistance. For this reason, these damping materials cannot often be used in an environment where cutting water or the like adheres because rust and elution may occur.

加工装置のチャックテーブル及びスピンドル等は、SUS430又はSUS431が用いられることが多いが、これらも切削水等が付着する環境下において使用すると、発錆が生じることがある。また、加工装置のチャックテーブル及びスピンドル等には、さらに高い制振能力が求められる。   SUS430 or SUS431 is often used for the chuck table and spindle of the processing apparatus, but rusting may occur when these are used in an environment where cutting water or the like adheres. Further, a higher damping capacity is required for the chuck table and spindle of the processing apparatus.

本発明は、制振能力及び耐食性を向上させたステンレス鋼を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the stainless steel which improved the damping ability and corrosion resistance.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、シリコン1.5〜3重量%、マンガン0.2〜0.5重量%、クロム21〜23重量%、モリブデン0.5〜1.5重量%、アルミニウム1.5〜3重量%、ニオブ0.2〜0.8重量%を含有し、且つ鉄残量及び不可避的な不純物からなり、フェライト単相であるステンレス鋼である。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides silicon of 1.5 to 3% by weight, manganese of 0.2 to 0.5% by weight, chromium of 21 to 23% by weight, molybdenum of 0.5 to It is a stainless steel containing 1.5% by weight, aluminum 1.5 to 3% by weight, niobium 0.2 to 0.8% by weight, consisting of the remaining amount of iron and inevitable impurities, and being a ferrite single phase. .

本発明は、半導体ウエーハを加工する装置の切削水又は研削水が付着する環境下において用いられる部材の材料として用いられることが好ましい。   The present invention is preferably used as a material for a member used in an environment to which cutting water or grinding water of an apparatus for processing a semiconductor wafer adheres.

本発明は、制振能力及び耐食性を向上させたステンレス鋼を提供することができる。このため、従来加工装置に適用されているステンレス鋼に代えて本発明に係るステンレス鋼を適用すれば、加工装置のチャックテーブル及びスピンドル等の制振能力を向上させて加工精度を向上させることができるとともに、錆の発生も抑えることができる。   The present invention can provide stainless steel with improved vibration damping ability and corrosion resistance. For this reason, if the stainless steel according to the present invention is applied instead of the stainless steel applied to the conventional processing apparatus, it is possible to improve the processing accuracy by improving the vibration damping capability of the chuck table and the spindle of the processing apparatus. It is possible to suppress the occurrence of rust.

図1は、制振性能の評価方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a vibration damping performance evaluation method. 図2は、振動減衰特性の評価結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating evaluation results of vibration damping characteristics. 図3は、発錆実験の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of a rusting experiment. 図4は、発錆実験の結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of a rusting experiment. 図5は、発錆実験の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of a rusting experiment.

以下、発明を実施するための形態(実施の形態)について説明する。本発明は、下記に記載する実施の形態の内容に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。   Hereinafter, modes for carrying out the invention (embodiments) will be described. The present invention is not limited to the contents of the embodiments described below, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

ステンレス鋼とは、耐食性を向上させる目的で、クロム又はクロム及びニッケルを含有させた合金鋼である。一般にはクロム含有量が約11%以上の鋼をステンレス鋼といい、主としてその組織によって、マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系、オーステナイト・フェライト系及び析出硬化系の五つに分類される(JIS G 0203)。   Stainless steel is alloy steel containing chromium or chromium and nickel for the purpose of improving corrosion resistance. In general, steels with a chromium content of about 11% or more are called stainless steels, and are classified into five types according to their structures: martensite, ferrite, austenite, austenite / ferrite, and precipitation hardening (JIS). G 0203).

本実施の形態に係るステンレス鋼は、シリコン(Si)を1.5〜3重量%、マンガン(Mn)を0.2〜0.5重量%、クロム(Cr)を21〜23重量%、モリブデン(Mo)を0.5〜1.5重量%、アルミニウム(Al)を1.5〜3重量%、ニオブ(Nb)を0.2〜0.8重量%を含有し、且つ残量が鉄及び不可避的な不純物からなり、組織はフェライト単相である。   The stainless steel according to the present embodiment includes 1.5 to 3% by weight of silicon (Si), 0.2 to 0.5% by weight of manganese (Mn), 21 to 23% by weight of chromium (Cr), and molybdenum. (Mo) 0.5 to 1.5 wt%, aluminum (Al) 1.5 to 3 wt%, niobium (Nb) 0.2 to 0.8 wt%, and the remaining amount is iron In addition, it consists of inevitable impurities, and the structure is a single phase of ferrite.

このように、本実施の形態に係るステンレス鋼は、一般的なステンレス鋼、例えば、SUS304等と比較すると、Si及びAlの含有割合を大きくしてある。Alは、振動減衰能力を向上させることによりステンレス鋼の制振能力を向上させる。ステンレス鋼がAlを含有すると耐食性が低下するので、Siを含有することによりAlに起因する耐食性の低下を抑制している。Cr、Mo、Nbは耐食性を向上させる。特に、Mo及びNbは、隙間腐食、粒界腐食の耐性を向上させる。   As described above, the stainless steel according to the present embodiment has a larger content ratio of Si and Al than a general stainless steel such as SUS304. Al improves the vibration damping ability of stainless steel by improving the vibration damping ability. When stainless steel contains Al, the corrosion resistance decreases, so the inclusion of Si suppresses the decrease in corrosion resistance caused by Al. Cr, Mo and Nb improve the corrosion resistance. In particular, Mo and Nb improve resistance to crevice corrosion and intergranular corrosion.

このような組成とすることにより、本実施の形態に係るステンレス鋼は、Alによって高い制振能力を有し、Si、Cr、Mo、Nbにより耐食性、特に、発錆に対する高い耐性(高耐発錆性)を有する。このため、本実施の形態に係るステンレス鋼を加工装置のスピンドル及びチャックテーブルに用いると、切削水等の付着による錆はほとんど発生しない。また、制振能力が高いため、切削時又は研磨時において発生した振動は、スピンドル及びテーブルチャックで効率よく吸収されるので、ブレード等の工具及びウエーハの振動が効率よく抑制される。その結果、ウエーハの加工精度を確保することができる。   By adopting such a composition, the stainless steel according to the present embodiment has a high vibration damping capability due to Al, and has corrosion resistance due to Si, Cr, Mo, Nb, in particular, high resistance against rusting (high resistance to rusting). Rust). For this reason, when the stainless steel according to the present embodiment is used for the spindle and chuck table of the processing apparatus, rust due to adhesion of cutting water or the like hardly occurs. Further, since the vibration damping capability is high, vibrations generated during cutting or polishing are efficiently absorbed by the spindle and table chuck, so that vibrations of tools such as blades and wafers are efficiently suppressed. As a result, the processing accuracy of the wafer can be ensured.

本実施の形態に係るステンレス鋼の組成について説明する。シリコンの含有量が少なくなるとステンレス鋼の耐食性が低下し、多くなると脆化、すなわち脆くなりやすい。このため、シリコンの含有量は1.5重量%以上3重量%以下であることが好ましい。この範囲であれば、耐食性を確保できるとともに、適度な延性を確保することができる。   The composition of the stainless steel according to the present embodiment will be described. When the silicon content decreases, the corrosion resistance of stainless steel decreases, and when the silicon content increases, embrittlement, that is, brittleness tends to occur. For this reason, the silicon content is preferably 1.5% by weight or more and 3% by weight or less. If it is this range, while being able to ensure corrosion resistance, moderate ductility can be ensured.

アルミニウムの含有量が少なくなるとステンレス鋼の硬度が低下し、多くなると延性が低下する。このため、アルミニウムの含有量は1.5重量%以上3重量%以下が好ましい。この範囲であれば、適度な硬度及び延性を確保することができる。その結果、ステンレス鋼の製造時においては、圧延がしやすくなるので生産性が向上するとともに、品質も向上する。また、加工装置の部材としての性能も確保できる。   When the aluminum content decreases, the hardness of the stainless steel decreases, and when it increases, the ductility decreases. For this reason, the aluminum content is preferably 1.5% by weight or more and 3% by weight or less. If it is this range, moderate hardness and ductility are securable. As a result, at the time of manufacturing stainless steel, rolling is facilitated, so that productivity is improved and quality is improved. Moreover, the performance as a member of the processing apparatus can be ensured.

Crの含有量は、21重量%以上23重量%以下が好ましい。Crの含有量をこの範囲とすることにより、ステンレス鋼の組織はフェライトになる。そして、Niをほとんど添加しなくても、ステンレス鋼の耐食性を確保することができる。Nbの含有量は、0.2重量%以上0.8重量%以下が好ましい。Moの含有量は、0.5重量%〜1.5重量%が好ましい。このように、Nb及びMoを添加することにより、Crと炭素とが結合した炭化物が結晶粒界に析出する粒界腐食を抑制して、ステンレス鋼の耐食性を向上させることができる。また、Moの含有量を上述した範囲とすることにより、本実施の形態に係るステンレス鋼において、不動態皮膜の局部補修能力を向上させる作用を有効に発揮させることができる。Mnの含有量は、0.2重量%以上0.5重量%以下とすることが好ましい。   The content of Cr is preferably 21% by weight or more and 23% by weight or less. By setting the Cr content within this range, the structure of the stainless steel becomes ferrite. And the corrosion resistance of stainless steel can be ensured even if almost no Ni is added. The content of Nb is preferably 0.2% by weight or more and 0.8% by weight or less. The content of Mo is preferably 0.5% by weight to 1.5% by weight. Thus, by adding Nb and Mo, the intergranular corrosion which the carbide | carbonized_material which Cr and carbon couple | bonded precipitates on a crystal grain boundary can be suppressed, and the corrosion resistance of stainless steel can be improved. In addition, by setting the Mo content in the above-described range, the stainless steel according to the present embodiment can effectively exhibit the effect of improving the local repair ability of the passive film. The Mn content is preferably 0.2% by weight or more and 0.5% by weight or less.

本実施の形態に係るステンレス鋼は、上記の組成に加えて、チタン(Ti)とニッケル(Ni)との少なくとも一方を0.5重量%以下含有していてもよい。これらの元素は、ステンレス鋼の耐食性を向上させる。Niは、硫酸又は塩酸等の非酸化性の酸に対する耐食性を高める作用がある一方、オーステナイト相を固定化する作用がある。本実施の形態に係るステンレス鋼は、組織がフェライト単相であることから、この組織とするためにNiの含有量は上記の範囲内とすることが好ましい。Tiは、CrとCとが結合した炭化物がステンレス鋼の結晶粒界に析出する粒界腐食を抑制して耐食性を向上させる作用がある。   The stainless steel according to the present embodiment may contain 0.5% by weight or less of at least one of titanium (Ti) and nickel (Ni) in addition to the above composition. These elements improve the corrosion resistance of stainless steel. Ni has the effect of enhancing the corrosion resistance against non-oxidizing acids such as sulfuric acid or hydrochloric acid, and has the effect of fixing the austenite phase. Since the structure of the stainless steel according to the present embodiment is a ferrite single phase, the Ni content is preferably within the above range in order to obtain this structure. Ti has an effect of improving corrosion resistance by suppressing intergranular corrosion in which carbides in which Cr and C are combined are precipitated at the grain boundaries of stainless steel.

本実施の形態に係るステンレス鋼は、振動が与えられてから所定の振幅まで減衰するまでの時間が、SUS303及びSUS430の1/5〜1/4程度である。この結果から、本実施の形態に係るステンレス鋼の制振能力は、SUS303及びSUS430の4倍〜5倍であるといえる。また、本実施の形態に係るステンレス鋼は、SUS303及びSUS430比較して、極めて高い耐食性を有している。   In the stainless steel according to the present embodiment, the time from when vibration is applied until it is attenuated to a predetermined amplitude is about 1/5 to 1/4 of SUS303 and SUS430. From this result, it can be said that the damping capacity of the stainless steel according to the present embodiment is 4 to 5 times that of SUS303 and SUS430. Further, the stainless steel according to the present embodiment has extremely high corrosion resistance as compared with SUS303 and SUS430.

(製造方法)
本実施の形態に係るステンレス鋼は、一般的なステンレス鋼と同様の製造方法によって製造することができ、例えば、次のような工程を有する製造方法により製造できる。なお、下記の製造方法には限定されない。
工程1:本実施形態に係るステンレス鋼の成分に調整された鋼材を、真空高周波溶解炉で溶解させる。
工程2:溶融した鋼材を鋳造し、鋼塊を得る。
工程3:得られた鋼塊のスケール及び鋳砂をサンドブラスト等により除去する。
工程4:スケール等が除去された鋼塊を熱間鍛造することにより粗成形する。
工程5:粗成形された鋼塊を圧延して、圧延材を得る。
工程6:圧延材を焼き鈍しする。
上述した工程1〜6により、本実施の形態に係るステンレス鋼が得られる。
(Production method)
The stainless steel according to the present embodiment can be manufactured by a manufacturing method similar to general stainless steel, and can be manufactured by, for example, a manufacturing method having the following steps. In addition, it is not limited to the following manufacturing method.
Step 1: A steel material adjusted to the components of stainless steel according to the present embodiment is melted in a vacuum high-frequency melting furnace.
Step 2: Casting the molten steel material to obtain a steel ingot.
Process 3: The scale and casting sand of the obtained steel ingot are removed by sandblasting or the like.
Step 4: The steel ingot from which scales and the like have been removed is roughly formed by hot forging.
Step 5: Rolling the roughly formed steel ingot to obtain a rolled material.
Process 6: Annealing a rolling material.
The stainless steel which concerns on this Embodiment is obtained by the process 1-6 mentioned above.

このように、本実施の形態に係るステンレス鋼は、一般的なステンレス鋼と同様の製造方法で製造できるので、特別な設備、特別な工程及び特別な処理は不要である。その結果、既存の製造設備を利用して製造できるので新たな設備投資が不要になり、製造コストの増加を抑制できるという利点がある。   Thus, since the stainless steel which concerns on this Embodiment can be manufactured with the manufacturing method similar to general stainless steel, a special installation, a special process, and a special process are unnecessary. As a result, since it can be manufactured using the existing manufacturing equipment, there is an advantage that a new capital investment becomes unnecessary and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

以上、本実施の形態に係るステンレス鋼は、高い制振性能と高い耐食性とを両立することができる。このため、本実施の形態に係るステンレス鋼は、半導体ウエーハに対して切削又は研磨等の加工を施す切削装置又は研磨装置等のチャックテーブル、スピンドル及びホイールカバー等といった、切削水又は研削水が付着する環境で使用する部材の材料として好適である。また、本実施の形態に係るステンレス鋼はフェライト系であるため、Niの使用量を低減でき、コストの上昇を抑制できる。   As described above, the stainless steel according to the present embodiment can achieve both high vibration damping performance and high corrosion resistance. For this reason, the stainless steel according to the present embodiment is attached to cutting water or grinding water such as a chuck table, a spindle and a wheel cover of a cutting apparatus or a polishing apparatus that performs processing such as cutting or polishing on a semiconductor wafer. It is suitable as a material for members used in an environment. Moreover, since the stainless steel which concerns on this Embodiment is a ferrite type, the usage-amount of Ni can be reduced and the raise of cost can be suppressed.

上述した実施の形態に係るステンレス鋼を、上述した工程1〜6によって製造し、性能を評価した。工程1の真空高周波溶解炉による鋼材の溶融温度は1800℃、工程4の熱間鍛造の温度は1200℃とした。製造したステンレス鋼の組成は、Siが2.0重量%、Mnが0.3重量%、Niが0.3重量%、Crが22重量%、Moが1.0重量%、Alが2.0重量%、Tiが0.3重量%、Nbが0.5重量%、残量がFeである。このステンレス鋼を実施例とした。比較例1としてSUS303を、比較例2としてSUS430を評価した。   The stainless steel which concerns on embodiment mentioned above was manufactured by the process 1-6 mentioned above, and the performance was evaluated. The melting temperature of the steel material in the vacuum high-frequency melting furnace in step 1 was 1800 ° C., and the hot forging temperature in step 4 was 1200 ° C. The composition of the manufactured stainless steel is as follows: Si is 2.0% by weight, Mn is 0.3% by weight, Ni is 0.3% by weight, Cr is 22% by weight, Mo is 1.0% by weight, and Al is 2.% by weight. 0% by weight, Ti is 0.3% by weight, Nb is 0.5% by weight, and the remaining amount is Fe. This stainless steel was taken as an example. SUS303 was evaluated as Comparative Example 1, and SUS430 was evaluated as Comparative Example 2.

(機械的性質の評価)
実施例、比較例1及び比較例2の機械的性質を評価した。評価項目及び評価結果を表1に示す。耐力(0.2%耐力)、引張強さ、伸び及び絞りは、実施例、比較例1及び比較例2に対する引張試験の結果から求めた。硬さは、実施例、比較例1及び比較例2に対するロックウェル硬さ試験により求めた。比重は、20℃の環境下で、実施例、比較例1及び比較例2の単位体積あたりの質量を求めた。熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により求めた。熱膨張率は、実施例、比較例1及び比較例2の試料を0℃から100℃まで一定速度で昇温させたときにおける熱膨張率である。0℃のときの試料長をL0、100℃のときの試料長をL100とすると、熱膨張率は、(L100−L0)/(100×L0)となる。孔食電位は、JIS G 0577に規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法により測定した動電位法孔食電位V’C,PITである。
(Evaluation of mechanical properties)
The mechanical properties of Examples, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated. Table 1 shows the evaluation items and the evaluation results. The yield strength (0.2% yield strength), tensile strength, elongation and drawing were determined from the results of tensile tests on Examples, Comparative Examples 1 and 2. The hardness was determined by the Rockwell hardness test for Examples, Comparative Examples 1 and 2. Specific gravity calculated | required the mass per unit volume of an Example, the comparative example 1, and the comparative example 2 in a 20 degreeC environment. The thermal conductivity was determined by a laser flash method. The coefficient of thermal expansion is the coefficient of thermal expansion when the samples of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were heated at a constant rate from 0 ° C. to 100 ° C. When the sample length at 0 ° C. is L0 and the sample length at 100 ° C. is L100, the coefficient of thermal expansion is (L100−L0) / (100 × L0). The pitting corrosion potential is a dynamic potential method pitting corrosion potential V ′ C, PIT measured by a stainless steel pitting corrosion potential measuring method specified in JIS G 0577.

表1の結果から理解できるように、実施例は、比較例1、比較例2よりも大きい耐力、引張強さ及び硬さ(ロックウェル硬さ)を有している。加工装置のチャックテーブル、スピンドル及びホイールカバー等には、例えば、SUS430(比較例2)が用いられることが多いが、上記の評価結果から理解できるように、実施例は、比較例2よりも機械的強度が高いので、チャックテーブル等の材料として好適に使用することができる。   As can be understood from the results in Table 1, the examples have greater yield strength, tensile strength, and hardness (Rockwell hardness) than Comparative Examples 1 and 2. For example, SUS430 (Comparative Example 2) is often used for the chuck table, spindle, wheel cover, and the like of the processing apparatus. As can be understood from the above evaluation results, the example is more mechanical than the comparative example 2. Since the mechanical strength is high, it can be suitably used as a material for a chuck table or the like.

Figure 0005739297
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(制振性能の評価)
図1は、制振性能の評価方法の説明図である。制振性能は、供試体を加振することにより供試体に発生する振動が減衰する特性(振動減衰特性)で評価した。振動減衰特性が高い、すなわち振動が早く減衰するほど制振性能は高い。
(Evaluation of vibration control performance)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a vibration damping performance evaluation method. The damping performance was evaluated by a characteristic (vibration damping characteristic) in which vibration generated in the specimen is attenuated by exciting the specimen. The vibration damping characteristic is high, that is, the vibration damping performance is higher as the vibration is attenuated faster.

実施例、比較例1及び比較例2のステンレス鋼を素材として、直径Dが20mm、長さLが500mmの丸棒の供試体2を用意した。図1に示すように、供試体2の一端部に加速度センサ3を装着する。加速度センサ3が検出した信号は、計測装置4に入力される。供試体2を加振する場合、供試体2の長手方向における所定の位置に、供試体2からの高さHが100mmの位置から50gの鉄球5を落下させて供試体2に衝突させる。鉄球5が衝突する供試体2の所定の位置は、例えば、加速度センサ3が装着された供試体2の一端部から4×L/5(本例では400mm)の位置とする。このようにして、供試体2を加振する。加速度センサ3は供試体2の加速度を検出する。計測装置4は、加速度センサ3が検出した加速度を取得して供試体2の振動の時間変化を求める。   A specimen 2 of a round bar having a diameter D of 20 mm and a length L of 500 mm was prepared using the stainless steel of Examples, Comparative Examples 1 and 2 as a raw material. As shown in FIG. 1, the acceleration sensor 3 is attached to one end of the specimen 2. A signal detected by the acceleration sensor 3 is input to the measuring device 4. When the specimen 2 is vibrated, a 50 g iron ball 5 is dropped from a position where the height H from the specimen 2 is 100 mm to a predetermined position in the longitudinal direction of the specimen 2 and collides with the specimen 2. The predetermined position of the specimen 2 on which the iron ball 5 collides is, for example, a position of 4 × L / 5 (400 mm in this example) from one end of the specimen 2 to which the acceleration sensor 3 is attached. In this way, the specimen 2 is vibrated. The acceleration sensor 3 detects the acceleration of the specimen 2. The measuring device 4 obtains the acceleration detected by the acceleration sensor 3 and obtains the time change of the vibration of the specimen 2.

図2は、振動減衰特性の評価結果を示す図である。図2のC1は比較例1の振動減衰特性、C2は比較例2の振動減衰特性、Eは実施例の振動減衰特性である。図2の縦軸は振動の振幅(加速度の大きさ)、横軸は時間(秒)である。図2に示すように、比較例1(SUS303)及び比較例2(SUS430)と同等の振幅(振動値)Aになるのに、SUS303は0.2秒、SUS430は0.27秒要する。これに対して、実施例は、0.05秒である。このように、実施例は、比較例1、比較例2に対して4倍〜5倍の振動減衰能を有しており、高い制振性能を有するといえる。   FIG. 2 is a diagram illustrating evaluation results of vibration damping characteristics. C1 in FIG. 2 is the vibration attenuation characteristic of Comparative Example 1, C2 is the vibration attenuation characteristic of Comparative Example 2, and E is the vibration attenuation characteristic of the Example. The vertical axis in FIG. 2 is the amplitude of vibration (magnitude of acceleration), and the horizontal axis is time (seconds). As shown in FIG. 2, it takes 0.2 seconds for SUS303 and 0.27 seconds for SUS430 to reach the same amplitude (vibration value) A as in comparative example 1 (SUS303) and comparative example 2 (SUS430). In contrast, the example is 0.05 seconds. Thus, it can be said that the Example has a vibration damping capability 4 to 5 times that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and has high damping performance.

(耐食性の評価)
耐食性を評価するため、実施例、比較例1及び比較例2の発錆実験を行った。発錆実験は、直径20mm、長さが20mmの丸棒の供試体を実施例、比較例1及び比較例2それぞれについて用意し、これらに塩水を噴霧して錆が発生する時間を調査した。発錆実験は、JIS Z 2371(平成12年2月20日改正、2005確認)に規定する塩水噴霧試験方法に従った。
(Evaluation of corrosion resistance)
In order to evaluate corrosion resistance, the rusting experiment of the Example, the comparative example 1, and the comparative example 2 was done. In the rusting experiment, specimens of a round bar having a diameter of 20 mm and a length of 20 mm were prepared for each of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the time when rust was generated by spraying salt water on them was investigated. The rusting test was conducted according to the salt spray test method defined in JIS Z 2371 (revised on February 20, 2000, confirmed in 2005).

図3から図5は、発錆実験の結果を示す図である。図3は比較例1の評価結果、図4は比較例2の評価結果、図5は実施例の評価結果である。上述した表1に、供試体に錆が発生した時間(塩水噴霧発錆時間)を示す。比較例1は塩水の噴霧を開始してから50時間で、比較例2は20時間で錆の発生が認められた。そして、図3、図4に示すように、比較例1及び比較例2は240時間で相当量の錆が発生している。なお、錆は、図3、図4に現れている黒い斑点状の部分である。   3-5 is a figure which shows the result of a rusting experiment. 3 shows the evaluation result of Comparative Example 1, FIG. 4 shows the evaluation result of Comparative Example 2, and FIG. 5 shows the evaluation result of the Example. Table 1 described above shows the time (rust spray rusting time) when rust was generated on the specimen. In Comparative Example 1, generation of rust was observed in 50 hours after the start of spraying of salt water, and in Comparative Example 2, generation of rust was observed in 20 hours. As shown in FIGS. 3 and 4, in Comparative Examples 1 and 2, a considerable amount of rust is generated in 240 hours. Rust is a black spot-like part appearing in FIGS. 3 and 4.

これに対し、実施例の評価結果を示す図5には、図3、図4に見られるような黒い斑点状の部分は現れていない。このことから、実施例は、1000時間の時点で錆の発生は認められないことが理解できる。このように、実施例は、比較例1(SUS304)及び比較例2(SUS430)に対して、高い耐食性を有していることが理解できる。   On the other hand, in FIG. 5 showing the evaluation results of the examples, the black spot-like portions as seen in FIGS. 3 and 4 do not appear. From this, it can be understood that in the examples, the generation of rust is not observed at the point of 1000 hours. Thus, it can be understood that the Examples have high corrosion resistance with respect to Comparative Example 1 (SUS304) and Comparative Example 2 (SUS430).

(添加元素の影響)
Si及びAlについて含有量を1.0重量%から3.5重量%の間で変化させて、これらの元素の含有量がステンレス鋼の特性に与える影響を調査した。Siは、含有量が1.0重量%を下回るとステンレス鋼の耐食性が低下する。より具体的には、上述した発錆実験において、1000時間で錆の発生が認められた。また、Siは、含有量が3.5重量%を上回るとステンレス鋼の延性が低下し、脆性を呈するようになる。このため、加工装置の部材の材料、特に切削水等が付着する環境で使用される部材の材料としての性能を確保できないおそれがある。なお、延性又は脆性は、引っ張り破断試験によって評価した。
(Influence of added elements)
The contents of Si and Al were varied between 1.0 wt% and 3.5 wt%, and the influence of the contents of these elements on the properties of stainless steel was investigated. When the content of Si is less than 1.0% by weight, the corrosion resistance of stainless steel is lowered. More specifically, generation of rust was observed in 1000 hours in the rusting experiment described above. On the other hand, when the Si content exceeds 3.5% by weight, the ductility of the stainless steel is lowered and brittleness is exhibited. For this reason, there exists a possibility that the performance as a material of the member of a processing apparatus, especially the material of the member used in the environment where cutting water etc. adhere may not be ensured. Note that ductility or brittleness was evaluated by a tensile fracture test.

Alは、含有量が1.0重量%を下回るとステンレス鋼の硬度が低下して、加工装置の部材、特にチャックテーブル及びスピンドル等の材料としての性能を確保できないおそれがある。また、Alは、含有量が3.5重量%を上回るとステンレス鋼の延性が低下する。より具体的には、伸び及び絞りの値が小さくなる。その結果、ステンレス鋼の製造時においては圧延が困難になるおそれがある。   When the Al content is less than 1.0% by weight, the hardness of the stainless steel is lowered, and there is a possibility that performance as a material for a processing apparatus, particularly a material such as a chuck table and a spindle cannot be secured. Moreover, when Al content exceeds 3.5 weight%, the ductility of stainless steel will fall. More specifically, the elongation and aperture values are reduced. As a result, rolling may be difficult during the production of stainless steel.

上記結果から、Si及びAlの含有量は、それぞれ1.5重量%以上3.0重量%以下が好ましい。このような範囲であれば、切削水等が付着する環境で使用される加工装置の部材の材料としての性能を確保できるとともに、ステンレス鋼の生産性も向上する。   From the above results, the content of Si and Al is preferably 1.5% by weight or more and 3.0% by weight or less, respectively. If it is such a range, while being able to ensure the performance as a material of the member of the processing apparatus used in the environment where cutting water etc. adhere, productivity of stainless steel also improves.

2 供試体
3 加速度センサ
4 計測装置
5 鉄球
2 Specimen 3 Acceleration sensor 4 Measuring device 5 Iron ball

Claims (2)

シリコン1.5〜3重量%、マンガン0.2〜0.5重量%、クロム21〜23重量%、モリブデン0.5〜1.5重量%、アルミニウム1.5〜3重量%、ニオブ0.2〜0.8重量%を含有し、且つ残量が鉄及び不可避的な不純物からなり、フェライト単相であるステンレス鋼。   1.5 to 3% by weight of silicon, 0.2 to 0.5% by weight of manganese, 21 to 23% by weight of chromium, 0.5 to 1.5% by weight of molybdenum, 1.5 to 3% by weight of aluminum, 0. Stainless steel containing 2 to 0.8% by weight, the remaining amount of iron and inevitable impurities, and being a ferrite single phase. 半導体ウエーハを加工する装置において、切削水又は研削水が付着する環境下で用いられる部材の材料として用いられる請求項1に記載のステンレス鋼。   The stainless steel according to claim 1, which is used as a material for a member used in an environment where cutting water or grinding water adheres in an apparatus for processing a semiconductor wafer.
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