JPH05332356A - 半導体製造設備用リニアベアリングおよびガイドローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体製造設備用のリニアボールベ
アリングおよびガイドローラを、非導電性で、かつ低発
塵性、高潤滑性、高耐久性、高耐蝕性を有する潤滑被膜
を備えたものとする。 【構成】 保持器２の内部に、ボール形転動体１の無端
軌道を、転動体１を無負荷の状態で循環する循環軌道３
と、保持器２内面にＣ字状に開口する蟻溝形転走軌道４
とから構成し、両軌道内に多数のボール形転動体１を整
列状態に保持するリニアボールベアリングにおいて、転
動体２の表面に、エポキシ基、イソシアネート基等の官
能基を有するフルオロポリエーテル重合体またはポリフ
ルオロアルキル重合体からなる潤滑被膜を形成する。ま
たは、金属製ガイドローラの摩擦面に前記同様の潤滑被
膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に半導体製造設備
用の搬送装置に用いられる半導体製造設備用リニアベア
リングおよびガイドローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のリニアベアリングを図１および
図２を参照して説明すると、まず、図１に示すものは、
外輪５の内側に筒形の保持器２およびその両端に止め輪
２ａを装着すると共に、この保持器２の内部にボール形
転動体１の径よりも大きい径の循環軌道３と、保持器２
の内周面には転動体１が図外の軸に接するようＣ字状に
開口する蟻溝形転走軌道４とを連続して形成し、これら
軌道に転動体１を挿入して整列循環可能に保持したもの
である。

【０００３】図２に示すものは、ガイド溝６が形成され
た柱状レール７に装着されるリニアベアリングであっ
て、スライド本体８内に前記同様の転動体１の整列循環
機構を有して、転動体１を整列循環可能に保持したもの
である。

【０００４】上記したようなリニアベアリング（リニア
モーションベアリングと別称される）は、起動および停
止時の動摩擦と静摩擦の差が小さいため、反復動作が頻
繁に行なわれる往復運動部品に適当な軸受として知られ
ている。

【０００５】このようなリニアベアリングの潤滑剤とし
てはグリース等の流体潤滑剤が使用されるが、半導体製
造設備等のように高い清浄度が必要とされる密封真空化
で使用する場合には、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は一般に固体潤滑
剤が使用されていた。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、Ｐ
ＴＦＥ、ポリイミド等の高分子系、あるいは、これらの
複合材料等が広く使用されていた。

【０００６】また、半導体製造設備用の搬送装置に、前
記リニアベアリングと同様に用いられるガイドローラに
ついても、案内面と軌道（レール）との間に上記同様の
潤滑処理を施していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、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、これに伴って、導電パ
ターン上へのパーティクルの付着を極度に敬遠する傾向
にある。固体潤滑剤は、流体潤滑剤のように蒸発によっ
て環境を汚染する心配はないが、潤滑被膜の摩耗・転着
過程において発塵するという問題点がある。例えば、軟
質金属系の固体潤滑剤は、摩耗粉自体が導電性を有する
ため、この摩耗粉が導電パターン上に付着すると導電パ
ターンを短絡させてしまう恐れもある。二硫化モリブデ
ン等の層状物質系の固体潤滑剤は、導電性はないが、耐
摩耗性に乏しい。また、ＰＴＦＥ等の高分子系の固体潤
滑剤は耐摩耗性、耐久性の点で軟質金属よりも劣る。

【０００８】さらに、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、耐蝕、耐熱など
の機能も必要とされる。すなわち、半導体製造設備でリ
ニアベアリングおよびガイドローラが使用されるのは主
にウェーハ処理工程である。この工程で使用される装置
は、生産性向上のためインライン化される傾向があり、
ウェーハの搬送装置には大気と真空の両環境下で運転で
きる軸受が必要になってきている。また、使用される箇
所によっては耐蝕性や耐熱性も要求されるがこれらの特
性を有するものはない。

【０００９】そこで、この発明は上記したような問題点
を解決し、リニアベアリングおよびガイドローラの潤滑
被膜を、非導電性で、かつ、低発塵性、高潤滑性、高耐
久性、高耐蝕性といった特性を具備したものとし、しか
もこれらの特性が大気・真空両環境下において発揮され
るようにして、半導体製造設備に適したリニアベアリン
グおよびガイドローラとすることを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、保持器の無端軌道内に多数の
転動体を整列状態で循環可能に保持する金属製リニアベ
アリングにおいて、前記転動体および保持器のうち少な
くとも転動体の表面に、これら金属製材料に対して親和
性の高い官能基を有する含フッ素重合体からなる潤滑被
膜を形成した構成を採用したのである。

【００１１】また、軸受に回転自在に支持された金属製
ガイドローラの少なくともガイドローラ表面を含む摩擦
面に、金属製材料に対して親和性の高い官能基を有する
含フッ素重合体からなる潤滑被膜を形成した構成を採用
することもできる。

【００１２】

【作用】この発明に係る半導体製造設備用リニアベアリ
ングおよびガイドローラは、少なくとも転動体またはガ
イドローラの表面さらにはその保持器を構成する金属製
各部材の表面に形成された含フッ素重合体からなる被膜
が、金属に対して親和性の高い官能基を有して、前記各
部材表面との密着性が高く、このため摩耗粉が飛散し難
く一層低発塵である。また、前記官能基は、各部材を保
護して耐食性が向上する。さらにまた、含フッ素重合体
本来の特性により、摩擦係数が低く、耐熱性にも優れて
おり、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。

【００１３】

【実施例】この発明における含フッ素重合体としては、
ポリフルオロアルキル重合体、またはフルオロポリエー
テル重合体などが好ましい。そして、ポリフルオロアル
キル重合体としては、例えば下記の化１に示すものが挙
げられ、フルオロポリエーテル重合体は、−Ｃ_x Ｆ_2x−
Ｏ− という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単
位を主要構造単位とし、いずれも数平均分子量が１００
０〜５００００の重合体である。

【００１４】

【化１】

【００１５】また、金属製リニアベアリングまたはガイ
ドローラ材に対して親和性の高い官能基としては、エポ
キシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプ
ト基、イソシアネート基、スルフォン基またはエステル
基等であり、具体例として下記の化２及び化３の式に示
すものが挙げられる。

【００１６】

【化２】

【００１７】

【化３】

【００１８】このような含フッ素重合体は、単独で用い
るか、または２種以上を併用して用いてもよい。その場
合は、組み合わされた基が互いに反応して重合体をより
高分子量化させるようにして、より耐摩耗性の優れた膜
を得るように配慮をすることが望ましい。

【００１９】上記の含フッ素重合体を塗布する方法は、
通常の塗布方法でよく、特に限定されるものではない
が、例えば含フッ素重合体を適当な溶媒に溶解して塗布
（吹付け、浸漬なども含む）し、その後、溶媒を蒸発さ
せればよく、薄膜形成後に加熱して造膜成分の高分子量
化を図るか、焼付ける手法を採用することもできる。

【００２０】この発明の第１実施例を以下、図面に基づ
いて説明する。図１は、この発明をリニアボールベアリ
ングに適用した第１実施例を示す。このリニアボールベ
アリング（φ１３×φ２３×３２）は、ボール形転動体
１の無端軌道を、保持器２内部に転動体１を無負荷の状
態で循環する循環軌道３と、保持器２内周面にＣ字状に
開口する蟻溝形転走軌道４とを連続して形成し、これら
両軌道内に多数のボール形転動体１を整列状態で循環可
能に保持するものである。そして、このようなリニアボ
ールベアリングの転動体１に対し、次に示す潤滑被膜形
成処理をした。

【００２１】すなわち、下記に示す化４の式で表わすイ
ソシアネート基含有のパーフルオロポリエーテル重合体
（数平均分子量２０００）をフロン２２５に５重量％溶
解し、これに転動体を浸漬した。これを取り出して１５
０℃で３０分加熱して潤滑被膜を形成し、保持器に組み
付けた。

【００２２】

【化４】

【００２３】得られたリニアボールベアリング（φ１３
×φ２３×３２）について、速度３０mm／秒、負荷荷重
１kgｆ、真空度１０^-7Ｔｏｒｒ台、室温で試験時間を２
５時間とする条件下にて、リニアボールベアリングを運
転させ、発塵試験を行ない、結果を表１に示した。

【００２４】また、上記全く同じ条件で別途製造された
同型のリニアボールベアリングを５０±℃、９５％ＲＨ
以上の雰囲気中に静置し、発錆までの時間を調べ、この
結果を表１中に併記した。

【００２５】

【表１】

【００２６】［比較例］含フッ素重合体に代えて銀の潤
滑被膜をイオンプレーティングにより形成する以外は全
く同様に組み立てた前記同型のリニアボールベアリング
について、第１実施例と全く同じ条件下で発塵試験およ
び発錆試験を行ない、この結果を表１中に併記した。

【００２７】表１の結果から明らかなように、比較例に
比べてこの発明の第１実施例では、相対発塵量は５分の
１以下、相対発錆時間は５倍以上であり、きわめて良好
な耐久性、低発塵性および耐食性を示した。

【００２８】なお、上記した第１実施例では、転動体が
ボールのリニアボールベアリングについて説明したが、
ニードルローラを収容したニードルベアリングその他、
外形状が偏平状のフラットボールベアリングなどについ
ても、少なくともボールその他の転動体の表面に潤滑被
膜を形成して同様に実施できるのはもちろんである。

【００２９】次に、この発明の第２実施例を図３に基づ
いて説明する。

【００３０】図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第２実
施例は、六角柱状の軌道９に沿い、バー１０の上下動に
従って昇降するリール状のガイドローラ１１であって、
軸１２にラジアル玉軸受１３を介してガイドローラ１１
を回転自在としたものである。このようなガイドローラ
１１には、その溝状の外周面に実施例１と全く同様にし
て潤滑被膜を形成した。

【００３１】この第２実施例は、前記全く同様の試験方
法にて、低発塵性であり、また低発錆性で良好な耐久性
を有しており、前述のリニアボールベアリングと同様に
半導体設備の搬送装置用に最適であることが認められ
た。

【００３２】なお、ガイドローラの形状は、上記した実
施例に示した他、円柱状その他の周知のローラ形状であ
ってよく、さらに、ラジアル玉軸受１３の転動体にも潤
滑被膜を形成すれば、より好ましいものとなる。

【００３３】

【効果】この発明は、以上説明したようにリニアベアリ
ングの転動体の表面さらには循環路を構成する保持器、
またはガイドローラの表面を含む摩擦面に密着性に優れ
た含フッ素重合体からなる潤滑被膜を被覆したので、半
導体製造分野で要求される特性即ち、非電導性で、か
つ、低発塵性、高潤滑性、高耐久性および高耐蝕性のあ
る特性を具備し、半導体製造設備用リニアベアリングお
よびガイドローラとして最適のものであるということが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す斜視図

【図２】リニアボールベアリングの他の形態を示す斜視
図

【図３】（ａ）第２実施例のガイドローラの使用状態を
示す斜視図 （ｂ）同上のガイドローラの断面図

【符号の説明】

１ 転動体 ２ 保持器 ３ 循環軌道 ４ 蟻溝形転走軌道 １１ ガイドローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持器の無端軌道内に多数の転動体を整
   列状態で循環可能に保持する金属製リニアベアリングに
   おいて、 前記転動体および保持器のうち少なくとも転動体の表面
   に、これら金属製材料に対して親和性の高い官能基を有
   する含フッ素重合体からなる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リニアベアリング。
2. 【請求項２】 軸受に回転自在に支持された金属製ガイ
   ドローラの少なくともガイドローラ表面を含む摩擦面
   に、金属製材料に対して親和性の高い官能基を有する含
   フッ素重合体からなる潤滑被膜を形成してなる半導体製
   造設備用ガイドローラ。