JPH05126150A - 半導体製造設備用直線運動案内装置 - Google Patents

半導体製造設備用直線運動案内装置

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JPH05126150A
JPH05126150A JP3192237A JP19223791A JPH05126150A JP H05126150 A JPH05126150 A JP H05126150A JP 3192237 A JP3192237 A JP 3192237A JP 19223791 A JP19223791 A JP 19223791A JP H05126150 A JPH05126150 A JP H05126150A
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JP
Japan
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rolling
linear motion
guide device
semiconductor manufacturing
motion guide
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Application number
JP3192237A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Kondo
博光 近藤
Hiroshi Yamada
博 山田
Yoshiyasu Nakano
賀泰 中野
Munehiro Kanemoto
宗広 金本
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication of JPH05126150A publication Critical patent/JPH05126150A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps
    • F16C2360/45Turbo-molecular pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアボールベアリングやガイドローラ等の
直線運動案内装置を、真空中、大気中の両方で耐久性に
優れ、かつ、低発塵性のものとし、特に、半導体製造設
備での使用に適したものとする。 【構成】 リニアボールベアリングAまたはガイドロー
ラBなどの直線運動部品の転がり摩擦または滑り摩擦を
生ずる部位に、平均分子量が5000以下のポリテトラフル
オロエチレン(PTFEテロマー)からなる固体潤滑被膜5
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造設備で使
用されるリニアボールベアリング、ガイドローラ等の転
がり摩擦又は滑り摩擦を生ずる直線運動案内装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般にリニアボールベアリングは軸受本
体と転動体との間及び転動体と保持器との間にグリース
等の潤滑剤を供給して転がり摩擦や滑り摩擦を減少さ
せ、耐久性を向上させるようにしている。
【0003】ガイドローラについても、案内面と軌道部
材表面との間に同様に潤滑剤を供給して耐久性を向上さ
せるようにしている。
【0004】ところで、リニアボールベアルグ等を真空
中で使用する場合、グリース等の蒸気圧の高い潤滑剤
は、雰囲気中に蒸発してしまうため使用に耐えない。ま
た、リニアボールベアリング等を半導体製造設備等の高
い清浄度が要求される密封真空下で使用する場合、潤滑
剤の蒸気が環境の汚染源となるため、グリース等の流体
潤滑剤を使用することができない。そのため、このよう
な環境下で使用されるリニアボールベアリング等には蒸
気圧の低い固体潤滑剤が必要になる。現在、リニアボー
ルベアリグ等の固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン
等の層状物質系、金、、銀、鉛等の軟質金属系、PTFE、
ポリイミド等の高分子系の潤滑剤が広く使用されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体製造分野
では半導体の集積度が増すにつれて導電パターンの線幅
が微細化しており、摩擦部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して導電回路を短絡させるお
それがあることから、導電性のある軟質金属系の固体潤
滑剤が敬遠される傾向にある。一方、二硫化モリブデ
ン、PTFE(ポリマー)等の固体潤滑剤は導電性をもたな
いが、これらは転着性に乏しく、しかも耐摩耗性が低い
ため、耐久性の点で軟質金属よりも劣る。
【0006】また、最近の半導体製造設備では、真空中
で使用できるのみならず、大気・真空両用、低発塵、耐
食、などの機能を持つ直線運動案内装置が必要とされる
ようになってきた。すなわち、半導体製造工程でリニア
ボールベアリング等が使用されるのは主にウェーハ処理
工程である。この工程で使われる装置は生産性の向上の
ためインライン化される傾向があり、ウエーハの搬送装
置には大気と真空の両環境下で運転できる直線運動案内
装置が必要になってきている。また、半導体の高集積化
は必然的に装置からの発塵の抑制を要求している。
【0007】そこで、この発明の目的は、リニアボール
ベアリグ等の転がり摩擦又は滑り摩擦を生ずる直線運動
案内装置を、低発塵で、特に半導体製造分野での使用に
適したものとすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、軸受本体
と、該軸受本体に内装された長尺の軌道部材と、該軸受
本体と軌道部材との間に介在させた転動体とからなる半
導体製造設備用直線運動案内装置であって、上記直線運
動案内装置の転がり摩擦または滑り摩擦を生ずる表面の
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(以下、「PTFEテロマー」
と称する。)からなる固体潤滑被膜を形成した。
【0009】また、この発明は、長尺の軌道部材と該軌
道部材に案内されるガイドローラとからなる半導体製造
設備用直線運動案内装置であって、上記直線運動案内装
置の転がり摩擦または滑り摩擦を生じる表面のうち少な
くともガイドローラの外周面に平均分子量が5000以下の
ポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑被膜を形
成した。
【0010】
【作用】従来、転がり軸受の固体潤滑剤として使用され
ているPTFEは平均分子量が2×105〜3×105のポリマーで
あるが、PTFEテロマーは上記ポリマーに比べて剪断強度
が著しく小さく、また柔らかいという特性を持つ。この
ため、PTFEテロマーの摩耗粉は転着性に優れ、相手面の
微細な凹部へも入り込んで潤滑被膜を形成するので、摩
耗粉(パーティクル)が飛散しにくく低発塵である。ま
た、剪断抵抗が小さいため摩擦係数が小さく、優れた潤
滑性能を発揮する。したがって、このPTFEテロマーを用
いてリニアボールベアリングやガイドローラー等の転が
り摩擦または滑り摩擦を生ずる部位に固体潤滑被膜を形
成させることことにより、PTFEテロマーの転着性のよ
さ、摩擦係数の低さから、潤滑性能の良好な潤滑被膜が
長期にわたって維持される。さらに、PTFEテロマーから
なる固体潤滑被膜は、真空中のみならず、大気中におい
ても優れた耐久性を備えており、半導体製造設備におい
て各種製造装置やクリーンルームとの間でウェーハを搬
送するためのウェーハ駆動系で使用されるリニアボール
ベアリング等のように低発塵が要求される場合に極めて
有利である。
【0011】
【実施例】以下、図面に従ってこの発明の実施例を説明
する。先ず、図1は、直線運動案内装置の一例としてリ
ニアボールベアリング(A)に適用した実施例を示す。
リニアボールベアリング(A)は図1に示されるよう
に、軸受本体(1)内に多数のボール等の転動体(2)
を保持器(3)を介して循環可能に整列収容し、軸等の
長尺の軌道部材(4)との間で転動させることにより、
極めて少ない抵抗で直線運動を案内するようにしたもの
である。そして、軸受本体(1)の転走面、保持器
(3)と転動体(2)の摩擦面及び転動体(2)の表面
には平均分子量5000以下、望ましくは1×103〜3×103
PTFEテロマーの固体潤滑被膜(5)が形成されている。
これら固体潤滑被膜(5)は、PTFEテロマー(日本アチ
ソン製ARC7)を、25cm離れた位置から被膜形成面にスプ
レーして付着させたもので、この場合の平均被膜厚さ
は、0.6μmであった。尚、固体潤滑被膜(5)は、少な
くとも転動体(2)の表面に形成すればよい。また、固
体潤滑被膜(5)の形成方法は、上記したスプレー方法
の他、浸漬法その他であってもよい。
【0012】上記図1は、転動体(2)が軸受本体
(1)に形成された循環溝(6)を循環するようにした
ものに本発明を適用したものであるが、図2及び図3に
示す様なタイプのものにも適用可能である。図2は、円
形断面の軌道部材(4)の外周面に転動体(2)の転動
溝(7)が複数本直線状に形成され、いわゆるスプライ
ン軸と呼ばれ、この転動溝(7)に対して、転動体
(2)は軌道部材(4)に自転のみ可能に保持器などを
介して保持され、循環しないタイプである。また、図3
は、断面矩形の軌道部材(4)に上面と両側面との3面
に転動溝(7)が夫々直線状に形成され、各転動溝
(7)に対して転動体(2)が軸受本体(1)に循環可
能に保持されているもので、転動体(2)は、ボールと
ころ(ローラ)とがあり、通常、レール付リニアボール
ベアリングまたは、レール付リニアローラベアリングと
呼ばれているタイプである。
【0013】図4は半導体製造設備におけるウェーハ駆
動系を示す。このウェーハ駆動系は、各製造装置間でウ
ェーハの搬送など半導体製造工程の搬送全般に使用され
るもので、ウェーハ昇降部(11)とウェーハ搬送部(1
2)を有する。ウェーハ昇降部(11)は、ウェーハ(1
3)を収納したカセット(14)を長尺の軌道部材(4)
に対してリニアボールベアリング(A)で案内しつつボ
ールねじ(15)で駆動する。カセット(14)がウェーハ
搬送部(12)と同一レベルまで上昇したら、図には現わ
れていないプッシャが作動してウェーハ(13)を1枚ず
つウェーハ搬送部(12)へ押し出す。このようにしてウ
ェーハ搬送部(12)に順次押し出されたウェーハ(13)
は、駆動ローラ(16)で駆動されるベルト(17)上を矢
印方向に整列して搬送される。
【0014】上記の例は、ウェーハ(13)の排出のため
に位置精度が要求されることから、ボールねじ(15)が
使用されるが、単にカセット(14)を昇降させるだけで
ある場合は、リニアボーリベアリング(A)を複数個使
用し、ボールねじ(15)を省略することも可能である。
次に、図5は、図4で説明したウェーハ駆動系の直線運
動案内装置の実施例として、長尺の軌道部材(4)にガ
イドローラ(B)を適用した場合を示している。ガイド
ローラ(B)は、カセット(14)に固設した軸(8)の
先端に転がり軸受(9)を介して環状溝を外周に有する
ローラ(10)が回転自在に取付けられており、このロー
ラ(10)の環状溝を軌道部材(4)のレール部に嵌合さ
せて案内させるようにしている。尚、ローラ(10)は環
状溝の代りに突球面を外周に形成し、軌道部材(4)に
はレール溝を形成させて案内させてもよい。また、転が
り軸受(9)は、カセット(6)側に外輪を固着して取
付け、内輪に挿入した軸(8)の先端にローラ(10)を
固着した形態としてもよい。
【0015】いずれにしても、軌道部材(4)とガイド
ローラ(B)との転がり摩擦または滑り摩擦を生ずる部
位のうち少なくともガイドローラー(B)の表面にPTFE
テロマーからなる固体潤滑被膜(5)を形成しておくも
のである。また、転がり軸受(9)としては転動体の表
面、内外輪の転走面、転動体と保持器との摩擦面にPTFE
テロマーからなる固体潤滑被膜を形成させたものが使用
される。
【0016】図6はリニアボールベアリング(A)の発
塵特性を評価するために用いた装置である。図6におい
て、平均分子量が5000以下(望ましくは1×103〜3×10
3)のPTFEテロマーを被膜処理したリニアボールベアリ
ング(A)に直線運動を付与するボールねじ(18)にも
同様なPTFEテロマー被膜が形成されており、低発塵仕様
となっている。このボールねじ(18)のねじ軸(19)
は、磁性流体シール(20)を介して外部動力源より駆動
される。ボールナット(21)は、ねじ軸(19)の回転に
より直線運動を行うが、ボールナット(21)に設置した
端子がリニアボールベアリング(A)を駆動する。発塵
測定センサー(22)は、リニアシャフト(23)の直下に
設置し、発生する塵を測定する。尚、真空排気は、ター
ボ分子ポンプ(図示省略)により行う。
【0017】この装置でリニアボールベアリングを用
い、ボールのみ銀被膜及びPTFEテロマー被膜を形成した
ものを、発塵測定したところ、図7に示す結果を得た。
【0018】図7に示す如く、PTFEテロマー被膜品の相
対発塵量は、平均分子量1000〜3000の場合従来一般的に
使用されている銀被膜品の1/5以下であり、また、平
均分子量3000〜5000以下の場合3/10程度であった。
尚、試験条件は、速度30mm/sec、負荷荷重1kgf、真空
度10-7Torr台、温度室温、試験時間25hで行った。
【0019】
【発明の効果】本発明は、PTFEテロマーを固体潤滑剤と
して用いることにより、非導電性で、かつ、低発塵性、
潤滑性および耐久性に優れた固体潤滑被膜が得られる。
したがって、リニアボールベアリングやガイドローラ等
の搬送機構の直線運動部品の転がり摩擦または滑り摩擦
を生ずる部位に、このPTFEテロマーからなる固体潤滑被
膜を形成した搬送機構の直線運動部品は、従来のPTFEポ
リマーからなる固体潤滑被膜を使用したものに比べて、
低発塵性及び耐久性に優れている。特に、PTFEテロマー
からなる固体潤滑被膜は、低発塵性、大気・真空両
用可能、低トルク(MoS2 スパッタ被膜と同程度)、
耐熱性(被膜の軟化点は320℃以上である。)、耐
蝕性(被膜は酸やアルカリに侵されない。)、といった
諸特性を備えているので、半導体製造設備で使用される
リニアボールベアリング、ガイドローラ等の転がり摩擦
又は滑り摩擦を生ずる直線運動案内装置に用いるとき顕
著な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すリニアボールベ
アリングの一部破断した斜視図である。
【図2】この発明に係るリニアボールベアリングの他の
実施例を示す斜視図である。
【図3】この発明に係るリニアボールベアリングの更に
他の実施例を示す一部破断斜視図である。
【図4】この発明に係るリニアボールベアリングを適用
した半導体製造設備におけるウェーハ駆動系の概略斜視
図である。
【図5】この発明に係るガイドローラを適用した半導体
製造設備におけるウェーハ駆動系の概略斜視図である。
【図6】この発明に係るリニアボールベアリングの発塵
試験装置の概略縦断面図である。
【図7】この発明のリニアボールベアリングと従来品と
の発塵試験結果における相対発塵量の比較表である。
【符号の説明】
A リニアボールベアリング B ガイドローラ 1 軸受本体 2 転動体 3 保持器 4 軌道部材 5 固体潤滑被膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸受本体と、該軸受本体に内装された長
    尺の軌道部材と、該軸受本体と軌道部材との間に介在さ
    せた転動体とからなる半導体製造設備用直線運動案内装
    置であって、上記直線運動案内装置の転がり摩擦または
    滑り摩擦を生じる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
    ンからなる固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする半
    導体製造設備用直線運動案内装置。
  2. 【請求項2】 長尺の軌道部材と該軌道部材に案内され
    るガイドローラとからなる半導体製造設備用直線運動案
    内装置であって、上記直線運動案内装置の転がり摩擦ま
    たは滑り摩擦を生じる表面のうち少なくともガイドロー
    ラの外周面に平均分子量が5000以下のポリテトラフルオ
    ロエチレンからなる固体潤滑被膜を形成したことを特徴
    とする半導体製造設備用直線運動案内装置。
JP3192237A 1991-07-31 1991-07-31 半導体製造設備用直線運動案内装置 Pending JPH05126150A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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