JPH01275914A - Driving mechanism in vacuum - Google Patents
Driving mechanism in vacuumInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は真空中駆動機構、特にダスト発生量の少ないベ
アリングを使用した真空中駆動機構に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vacuum drive mechanism, and particularly to a vacuum drive mechanism using a bearing that generates little dust.
[従来の技術]
真空技術を利用した半導体デバイス製造分野において、
デバイス等の搬送手段として真空中駆動機構が用いられ
ているが、従来の真空中駆動系で使用されているベアリ
ングの構成材料としては、5us440c、 5us3
04.5us316等のステンレス製またはこれらのス
テンレスにNiイオンブレーティング、Agメツキ、A
uコーティング等の表面処理を施したものが使用されて
いた。またこれらのベアリングにはM o 32などの
固体潤滑剤もしばしば用いられている。[Conventional technology] In the field of semiconductor device manufacturing using vacuum technology,
A vacuum drive mechanism is used as a means of transporting devices, etc., and the bearings used in conventional vacuum drive systems are made of 5us440c, 5us3
Made of stainless steel such as 04.5us316 or these stainless steels with Ni ion brating, Ag plating, A
Those with surface treatments such as U coating were used. Solid lubricants such as Mo 32 are also often used in these bearings.
これらのベアリングにおいて、内外輪はステンレス製で
あり、ボールやローラーを表面処理しているものが多い
。In these bearings, the inner and outer rings are made of stainless steel, and the balls and rollers are often surface-treated.
このように、真空中駆動系で使用されているベアリング
は潤滑剤としてオイルが使用できないため、構成部材で
あるボールや内輪、外輪に表面処理を施して、潤滑性、
耐掌耗性及び耐久性を向上させていた。これとは別に固
体潤滑剤もしばしば用いられていた。・
[発明が解決しようとする課題]
従来の真空中駆動系で使用されているベアリングは、駆
動時におけるダストの発生量が多く、真空装置内を汚染
する問題点があった。In this way, oil cannot be used as a lubricant for bearings used in vacuum drive systems, so surface treatment is applied to the component balls, inner rings, and outer rings to improve lubricity and
Improved palm abrasion resistance and durability. Apart from this, solid lubricants were also often used. - [Problems to be Solved by the Invention] Bearings used in conventional vacuum drive systems have the problem of generating a large amount of dust during drive, contaminating the inside of the vacuum device.
本発明は、上述したような従来の装置のもつ問題点を解
決するなめ、真空中での駆動時に発生するダスト量を大
幅に低減して、真空装置内の汚染を極力少なくぜんとす
るものである。The present invention aims to solve the above-mentioned problems with conventional devices by significantly reducing the amount of dust generated during operation in a vacuum, thereby minimizing contamination within the vacuum device. be.
つまり、従来のベアリングを用いた真空中駆動機構は、
化ダスト発生1か非常に多く、その発生源はベアリング
に負うところが大きい、しかしながら、本発明により、
ダスト発生量の少ないベアリングを真空中駆動機構に部
分的または全体的に採用することにより、総ダスト発生
量を大幅に低減するものである。In other words, the vacuum drive mechanism using conventional bearings is
However, with the present invention,
By partially or completely adopting bearings that generate less dust in the vacuum drive mechanism, the total amount of dust generated can be significantly reduced.
[課題を解決するための手段]
本発明の真空中駆動R1f8は、摺動部の一部または全
部にダスト発生量の少ないセラミックボールベアリング
を取付けたものである。セラミックボールの材質は、S
i3N4やS i3N4+、Ml 203であり、内外
輪の材質は5us440cである。[Means for Solving the Problems] The vacuum drive R1f8 of the present invention has ceramic ball bearings that generate less dust attached to some or all of the sliding parts. The material of the ceramic ball is S.
They are i3N4, Si3N4+, and Ml 203, and the material of the inner and outer rings is 5us440c.
[作用]
ボールの材質であるセラミック(S13N4)は、高温
での化学的安定性が優れている窒化物セラミックの一種
であり、真空用部品の材料として適している。また51
3N4は硬度が9以上と高く、耐摩耗性にも優れている
。[Function] Ceramic (S13N4), which is the material of the ball, is a type of nitride ceramic that has excellent chemical stability at high temperatures, and is suitable as a material for vacuum parts. Also 51
3N4 has a high hardness of 9 or higher and has excellent wear resistance.
また、Agメツキボールなどとは違い、高温での焼付き
もないものである。Also, unlike Ag-metsuki balls, it does not seize at high temperatures.
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図には本発明による真空中駆動機構に用いるセラミ
ックボールベアリングが示される。このベアリングのボ
ール1の材質としてはSi3N4やSi N +AJ!
203等のセラミックが用いられる、このベアリングの
内輪2と外輪3の材質は5us440c、 5us30
4.5us316等のステンレスである。FIG. 1 shows a ceramic ball bearing used in a vacuum drive mechanism according to the present invention. The material of ball 1 of this bearing is Si3N4 or Si N +AJ!
The materials of the inner ring 2 and outer ring 3 of this bearing, which are made of ceramic such as 203, are 5us440c and 5us30.
It is made of stainless steel such as 4.5us316.
先ず、ベアリング単体からのダスト発生量測定方法につ
いて、第2図及び第3図に基いて説明する。第2図は、
被検用セラミックボールベアリング4を円筒形ゲージン
グ5内に組込んだ真空用コンポーネント6を示す。この
コンポーネントは、ベローズ7を介してボールベアリン
グ4を支持すると共に、ベアリングの外輪8のラジアル
方向に負荷をかけるように構成している。ボールベアリ
ング4は、円筒形、ゲージング5の上部に配置したモー
ター9によって回転される回転導入端子10によりベア
リングの内輪11を回転するようにしている。First, a method for measuring the amount of dust generated from a single bearing will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. Figure 2 shows
A vacuum component 6 is shown in which a ceramic ball bearing 4 to be tested is incorporated into a cylindrical gauging 5. This component is configured to support the ball bearing 4 via the bellows 7 and to apply a load in the radial direction to the outer ring 8 of the bearing. The ball bearing 4 has a cylindrical shape, and an inner ring 11 of the bearing is rotated by a rotation introduction terminal 10 which is rotated by a motor 9 arranged on the upper part of the gauging 5.
真空用コンポーネント6は、第3図に示すように、その
円筒形ゲージング5の開口部12を下向きにして、真空
室13に取付けられる。監視窓14及び圧力センサ15
を有する真空室13は、仕切りパルプ16を介してター
ボ分子ポンプ17及びロータリーポンプ18によって連
続的に排気される。この真空室には、その内部を大気圧
にする通気バルブ19がフィルタ20を介して族1寸け
られる。The vacuum component 6 is mounted in the vacuum chamber 13 with the opening 12 of its cylindrical gauging 5 facing downward, as shown in FIG. Monitoring window 14 and pressure sensor 15
A vacuum chamber 13 having a vacuum chamber 13 is continuously evacuated via a partition pulp 16 by a turbomolecular pump 17 and a rotary pump 18. A vent valve 19 is installed in this vacuum chamber via a filter 20 to bring the inside to atmospheric pressure.
真空室13内部には、ダストを受けるための6インチ径
のウェハが3枚水平に配置される。X空用コンポーネン
ト1の真下に配置されるウェハをC1その両側に配置さ
れるウェハをSl 、S2とする。Inside the vacuum chamber 13, three 6-inch diameter wafers are arranged horizontally to receive dust. The wafer placed directly below the X space component 1 is C1, and the wafers placed on both sides thereof are S1 and S2.
サンプリング時の圧力は、ダストがブラウン運動の影響
を受けずに、すみやかに真下に落下するように約0゜I
Torrに設定した。 0.ITorrの圧力では、0
.3μmの粒子のブラウン運動による水平移行速度は、
重力沈降速度の数10分の1である。The pressure during sampling was approximately 0°I so that the dust would fall straight down without being affected by Brownian motion.
It was set to Torr. 0. At a pressure of ITorr, 0
.. The horizontal migration speed due to Brownian motion of a 3 μm particle is:
This is several tenths of the gravitational sedimentation rate.
従って、0.3μm以上のダストはほとんど全てが真下
のウェハCに落下することとなる。つまり、Sl 、3
2とCとの差がコンポーネント1の正味のダスト発生量
に近似できる。Therefore, almost all of the dust of 0.3 μm or more falls onto the wafer C directly below. That is, Sl ,3
The difference between 2 and C can approximate the net amount of dust generated by component 1.
この発明は、真空室内への回転導入ベアリングとして、
また真空室内での回転駆動ベアリングとしての利用が考
えられる。This invention is a bearing for introducing rotation into a vacuum chamber.
It is also possible to use it as a rotational drive bearing in a vacuum chamber.
また、変形実施例として、各種ボールベアリングの他に
、各種ローラーベアリングを使用する場合でも流用が可
能である。更に、駆動方向が回転方向に限らず、リニア
な方向でも適用し得る。Furthermore, as a modified embodiment, various roller bearings can be used in addition to various ball bearings. Furthermore, the drive direction is not limited to the rotational direction, but can also be applied in a linear direction.
またこの発明は、ある真空利用装置内の一部品として利
用できる可能性は広い9例えば、真空室内や半導体デバ
イス(またはウェハ)のような、ダスト汚染が製品の歩
留りに影響を及ぼず場合1、本発明によるベアリングを
一部または全面的に採用した真空中駆動機構を利用する
ことにより、ダストを大幅に低減することができる。具
体的な用途としては、回転導入端子、蒸着用プラネタリ
治具、ベルト搬送系、真空中ロボットなどがある。In addition, there is a wide possibility that this invention can be used as a component in a certain vacuum-utilizing equipment 9 For example, in cases where dust contamination does not affect the product yield, such as in a vacuum chamber or a semiconductor device (or wafer) 1. Dust can be significantly reduced by using a vacuum drive mechanism that partially or fully employs the bearing according to the present invention. Specific applications include rotation introduction terminals, planetary jigs for deposition, belt conveyance systems, and vacuum robots.
また、真空利用による分析装置の場合、摺動部から発生
したダストの付着によって、正しい結果が得られなくな
ることがある。しかし、このような場合でも、本発明を
利用することにより、ダスト発生量を抑えることができ
るので、改善が可能である。Furthermore, in the case of an analyzer that uses a vacuum, dust generated from sliding parts may adhere to the analyzer, making it difficult to obtain accurate results. However, even in such a case, by utilizing the present invention, the amount of dust generated can be suppressed, and therefore improvements can be made.
第4図にベルト搬送系による実施例を示す、このコンポ
ーネントの真空中における摺動部は大きく分けて3ケ所
あり、ベアリング、モータ21により駆動されるベベル
ギヤ22、プーリー23とベルト24間である。特にこ
のようなコンポーネントにおいて、ベアリングは多用さ
れているので、本発明による効果は大きいと考えられる
。FIG. 4 shows an embodiment using a belt conveyance system. There are roughly three sliding parts of this component in vacuum: a bearing, a bevel gear 22 driven by a motor 21, and between a pulley 23 and a belt 24. Particularly in such components, since bearings are frequently used, the effects of the present invention are considered to be significant.
使用するセラミックボールベアリングの内外輪や保持器
の構成材料としては、5us440cの他に、5us3
04や5us316でも良い。更に、内外輪の構成材料
であるsus上に、T i NやCrNをコーティング
し、硬度を上げることで掌耗率を−・層低くし、ダスト
発生量を低減することもできる。In addition to 5us440c, the materials used for the inner and outer rings and retainer of the ceramic ball bearings include 5us3.
04 or 5us316 may also be used. Furthermore, by coating SUS, which is the constituent material of the inner and outer rings, with TiN or CrN to increase the hardness, it is possible to lower the palm abrasion rate and reduce the amount of dust generated.
[発明の効果コ
真空(10Pa)中でセラミックボールベアリングと、
比較のため従来の真空用ボールベアリングであるAgコ
ーティングボールベアリングを回転させたときの、各々
のダスト発生量を第5図に示す、この図において、横軸
は総回転数(時間X回転速度)であり、縦軸は回転中の
ベアリングがら発生する直径0.3μm以上のダストの
増加数である。[Effects of the invention] Ceramic ball bearings in vacuum (10 Pa),
For comparison, Figure 5 shows the amount of dust generated when a conventional vacuum ball bearing, Ag-coated ball bearing, is rotated. In this figure, the horizontal axis represents the total number of rotations (time x rotation speed). , and the vertical axis is the increase in the number of dust particles with a diameter of 0.3 μm or more generated from rotating bearings.
ベアリングへの負荷は、ラジアル方向に4゜6kofで
ある。また、回転速度はセラミックボールが43rpl
、Agボールが43 rpHと129rpIの2通りで
ある。The load on the bearing is 4°6 kof in the radial direction. In addition, the rotation speed of the ceramic ball is 43rpl.
There are two types of Ag balls: 43 rpH and 129 rpI.
ベアリングからのデス1〜発生量は総回転数に比例して
いることがわかる。セラミックボールベアリングは、同
じ総回転数では約1/4のダスト発生量であることがわ
かる。It can be seen that the amount of death generated from the bearing is proportional to the total number of rotations. It can be seen that ceramic ball bearings generate about 1/4 the amount of dust at the same total rotation speed.
従って、ベアリングを多用している真空中駆動機構はど
、本発明によるダスト低減の効果が発揮できるものであ
る。Therefore, vacuum drive mechanisms that make extensive use of bearings can exhibit the dust reduction effect of the present invention.
第1図は本発明による真空中駆動a楕に用いるセラミッ
クボールベアリングの平面図、第2図は本発明によるセ
ラミックボールベアリングと従来のボールベアリングの
ダスト発生量を測定するのに用いる真空用コンポーネン
トの断面図、第3図は第2図に示すコンポーネントを取
付けたダスト測定装置の概略的な図式図、第4図は本発
明の真空中駆動R横としてベルト搬送系を用いた実施例
を示す略図、及び第5図はセラミックボールベアリング
と、比較のなめ従来の真空用ボールベアリングであるA
gボールベアリングを回転させたときの、各々のダスト
発生量を示すグラフである。
図中、
1・・・ボール、 2・・・内輪、 3・・・外輪第2
図
第3図
第4図
第5図
総回転数Fig. 1 is a plan view of a ceramic ball bearing used in a vacuum drive a-ellipse according to the present invention, and Fig. 2 shows a vacuum component used to measure the amount of dust generated by the ceramic ball bearing according to the present invention and a conventional ball bearing. 3 is a schematic diagram of a dust measuring device equipped with the components shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment using a belt conveying system as the vacuum drive R of the present invention. , and Figure 5 shows a ceramic ball bearing and a conventional vacuum ball bearing A for comparison.
It is a graph showing the amount of dust generated when rotating the G ball bearing. In the diagram, 1...Ball, 2...Inner ring, 3...Outer ring 2nd
Figure 3 Figure 4 Figure 5 Total rotation speed
Claims (1)
いて、ベアリングのボールまたはローラーの材質をセラ
ミックとし、またベアリングの内輪と外輪をステンレス
製としたベアリングを用いる真空中駆動機構。 2、前記セラミック材料がSi_3N_4やSi_3N
_4+Al_2O_3である請求項1に記載のベアリン
グを用いる真空中駆動機構。 3、ステンレス製の内輪と外輪の表面にTiNまたはC
rNをコーティングして硬度を高めた請求項1又は2に
記載のベアリングを用いる真空中駆動機構。[Claims] 1. A bearing used in a vacuum drive mechanism of a vacuum device, in which the balls or rollers of the bearing are made of ceramic, and the inner and outer rings of the bearing are made of stainless steel. 2. The ceramic material is Si_3N_4 or Si_3N
A vacuum drive mechanism using the bearing according to claim 1, which is _4+Al_2O_3. 3. TiN or C on the surfaces of the stainless steel inner and outer rings
A vacuum drive mechanism using the bearing according to claim 1 or 2, which is coated with rN to increase hardness.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10435088A JPH01275914A (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Driving mechanism in vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10435088A JPH01275914A (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Driving mechanism in vacuum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01275914A true JPH01275914A (en) | 1989-11-06 |
Family
ID=14378435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10435088A Pending JPH01275914A (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Driving mechanism in vacuum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01275914A (en) |
Cited By (4)
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- 1988-04-28 JP JP10435088A patent/JPH01275914A/en active Pending
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