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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- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造設備に使用
される固体潤滑転がり軸受に関する。
される固体潤滑転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造設備用転がり軸受は、高い清
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。
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。
【０００３】ところで、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。
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。
【０００４】このような現状に鑑み、本出願人は、転が
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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近時の半導体集積度の
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。
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。
【０００６】ところで、電子ビーム描画法の一つの特徴
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。
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。
【０００７】そこで、本発明の目的は、耐久性、低発塵
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。
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造設備
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。
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。
【０００９】そして、非磁性材として、Ｍｎ−Ｃｒ系オ
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。
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。
【００１０】
【作用】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。
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。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１２】図１は、本発明を深溝玉軸受に適用した実
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。
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。
【００１３】図２は、上記構成の転がり軸受（軸受Ａと
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。
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。
【００１４】内・外輪１、２の形成材料としては、上記
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。
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。
【００１５】また、保持器４の形成材料としては、ＳＵ
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。
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。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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。
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。
【００１７】したがって、本発明の転がり軸受を、特
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。
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１】本発明の実施例に係わる深溝玉軸受を示す断面
図である。
図である。
【図２】発塵試験の結果を示す図である。
【図３】電子ビーム描画法の概念図である。
１ 内輪 １ａ 潤滑皮膜 ２ 外輪 ２ａ 潤滑皮膜 ３ 転動体 ３ａ 潤滑皮膜 ４ 保持器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/32 F16C 33/62 F16C 33/44
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006109A JP3021902B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 半導体製造設備用転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006109A JP3021902B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 半導体製造設備用転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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