(57)【要約】【課題】被案内面を有する搬送部と、案内面を有する搬送ローラと、搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受とを備えた真空搬送装置の発塵を低減し、耐久性を向上する。【解決手段】この真空搬送装置は、搬送部５０と、搬送ローラ６０と、第１の転がり軸受７０と、一対の第２の転がり軸受８０とを備えている。搬送ローラ６０の表面（搬送部５０を案内する面６０Ａ）に、塩浴処理法によりバナジウムカーバイド膜を形成する。転がり軸受８０の外輪の外周面８０Ａ（搬送部５０を案内する面）に、塩浴処理法によりバナジウムカーバイド膜を形成する。第１の転がり軸受７０と第２の転がり軸受８０の軌道面に、フッ素油からなる潤滑膜を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被案内面を有する搬送部と、前記被案内面を案内する案内面を有する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、
前記被案内面および前記案内面のうち少なくとも一つは、金属材料で形成されて、表面に塩浴処理法による金属炭化物膜を有し、
前記転がり軸受の軌道面は潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置。
【請求項２】
被案内面を有する搬送部と、外輪の外周面が前記被案内面を案内する案内面として機能する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、
前記被案内面および前記案内面のうち少なくとも一つは、金属材料で形成されて、表面に塩浴処理法による金属炭化物膜を有し、
前記転がり軸受の軌道面は潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置。
【請求項３】
前記金属材料は鉄鋼材料であり、前記金属炭化物膜はバナジウムカーバイド膜である請求項１または２記載の真空搬送装置。
【請求項４】
前記金属炭化物膜の表面粗さは、平均粗さ（Ｒａ）で０．４μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空搬送装置。
【請求項５】
前記潤滑膜はフッ素油を含有する潤滑油からなり、前記潤滑膜の厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被案内面を有する搬送部と、前記被案内面を案内する案内面を有する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置（転がり軸受の外輪を搬送ローラとする場合も含む）に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等を製造する設備の一部として、スパッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、イオン注入装置等の真空処理装置がある。そして、これらの真空処理装置は、基板等の被処理品を真空状態で搬送する真空搬送装置を備えている。
前記真空処理装置の一例として、基板が設置された搬送部をガスプラズマの放電領域を通過させて、前記基板に膜を形成するインライン真空成膜装置がある。この装置は、前記搬送部の被案内面を搬送ローラで案内する真空搬送装置を備えている。
【０００３】
この真空搬送装置の搬送ローラとしては、従来、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製で、焼き入れ・焼き戻し処理が施されたものが使用されている。また、この搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受としては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製でフッ素系グリースで潤滑されたものが使用されている。
ところで、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等は、表面に微細な粒子（異物）が付着することで機能が損なわれる。そのため、近年、これらの装置の小型化および集積化が進むにつれて、製品としての歩留まりを向上させるために、清浄度の高い環境で製造することが求められている。
【０００４】
また、これらの製品を製造する設備のメンテナンスに係る費用を低減すること（メンテナンスフリーにするか、メンテナンス周期を長くすること）が、製品の製造コストの低減に繋がる。そのため、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等の製造コストを低減することを目的として、前述の真空処理装置および真空搬送装置の耐久性を向上することが要求されている。
【０００５】
この要求に応えるための技術として本出願人は、真空搬送装置の搬送ローラの外周面にＤＬＣ膜を設け、この搬送ローラを支持する転がり軸受の軌道面に潤滑膜を設けることを提案した（特願２００３−１８８０１８号明細書参照）。この提案によれば、真空搬送装置の発塵低減と耐久性向上に一定の効果があるが、更なる改善の余地がある。
なお、本発明と技術分野および解決課題が近い従来技術としては、下記の特許文献１に記載されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開７−２７９９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、被案内面を有する搬送部と、前記被案内面を案内する案内面を有する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置（転がり軸受の外輪を搬送ローラとする場合も含む）において、低発塵性と耐久性をさらに向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被案内面を有する搬送部と、前記被案内面を案内する案内面を有する搬送ローラと、前記搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、前記被案内面および前記案内面のうち少なくとも一つは、金属材料で形成されて、表面に塩浴処理法による金属炭化物膜を有し、前記転がり軸受の軌道面は潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。
【０００８】
本発明はまた、被案内面を有する搬送部と、外輪の外周面が前記被案内面を案内する案内面として機能する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、前記被案内面および前記案内面のうち少なくとも一つは、金属材料で形成されて、表面に塩浴処理法による金属炭化物膜を有し、前記転がり軸受の軌道面は潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。
【０００９】
前記金属材料は鉄鋼材料であり、前記金属炭化物膜はバナジウムカーバイド膜であることが好ましい。
塩浴処理法による金属炭化物膜の材質としては、バナジウムカーバイド以外に、クロムカーバイド、ニオブカーバイド等が挙げられる。
前記案内面および前記被案内面を形成する鉄鋼材料としては、ＳＵＳ４４０Ｃ、マルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＫＤ１１、ＳＫＤ６１等のダイス鋼（工具鋼）等が挙げられる。これらの鉄鋼材料のうちダイス鋼（工具鋼）は、塩浴処理法による金属炭化物膜を形成する際に熱変形が生じ難く、仕上げ加工性も良好であるため特に好ましい。
【００１０】
前記金属炭化物膜の表面粗さは、平均粗さ（Ｒａ）で０．４μｍ以下であることが好ましい。特に好ましくは０．２μｍ以下とする。
前記潤滑膜はフッ素油を含有する潤滑油からなり、前記潤滑膜の厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
フッ素油は、他の潤滑油と比較して蒸気圧が低い（２５℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である）ことから、真空中でも蒸発し難く、飛散もし難いため、フッ素油を含有する潤滑油からなる潤滑膜を設けることは好適である。使用可能なフッ素油としては、フルオロポリエーテル、ポリフルオロアルキル等が挙げられる。
【００１１】
前記潤滑油として、フッ素樹脂からなる粒子（粒径０．３〜５μｍ）を含むものを使用することが好ましい。これによれば、フッ素樹脂からなる粒子が、発塵の原因となる余分な潤滑油をトラップして発塵をより低減できる。使用可能なフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）、四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。
【００１２】
潤滑膜の形成方法としては、例えば、フッ素油をフッ素系溶媒で希釈または混合して所定濃度とした後、ＰＴＦＥ粉末を添加した溶液に、潤滑膜を設ける部材を浸漬し、引き上げる方法が挙げられる。また、前記溶液の所定量を内部に注入した後に、転がり軸受を回転する方法も挙げられる。なお、潤滑膜の厚さは、溶液の濃度や注入量等の設定により任意に制御することができる。また、潤滑膜を形成した後に、揮発性の成分を取り除くために、真空乾燥を施すことが好ましい。
前記潤滑膜の厚さが０．１μｍ未満であると潤滑効果が得られない。前記潤滑膜の厚さが１０μｍを超えると、潤滑膜の抵抗によりトルクが大きくなったり、発塵量が増加したりする。潤滑膜の厚さの好ましい範囲は０．２μｍ以上５μｍ以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の真空搬送装置によれば、搬送部の被案内面および搬送ローラの案内面のうち少なくとも一つを、金属材料で形成して表面に塩浴処理法による金属炭化物膜を設け、前記転がり軸受の軌道面を潤滑膜で被覆することにより、前記金属炭化物膜に代えてＤＬＣ膜を設けた場合よりも、発塵を低減し、耐久性を向上できる。
したがって、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等の製造に本発明の真空搬送装置を使用することにより、製品に微細な粒子が付着することが防止されて歩留まりが向上する。また、本発明の真空搬送装置は耐久性が高いため、メンテナンスに係る費用が低いものとなる。その結果、本発明の真空搬送装置を使用して、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等を製造すれば、これらの製品の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の真空搬送装置の一実施形態を示す断面図である。
この真空搬送装置は、図１に示すように、搬送部５０と、搬送ローラ６０と、第１の転がり軸受７０と、一対の第２の転がり軸受８０と、を備えている。なお、この真空搬送装置は、基板５０ａが設置された搬送部５０を、図１の紙面と垂直方向に搬送することでガスプラズマの放電領域を通過させ、その間に基板５０ａに膜が形成される装置である。
【００１５】
搬送部５０は、内側に搬送ローラ６０が配置される略Ｃ字状の搬送ローラ配置部５１と、Ｃ字の上側に延びる基板配置部５２と、で構成されている。そして、基板配置部５２の上部に、基板５０ａを嵌め入れる凹部５２ａが形成されている。また、搬送ローラ配置部５１のＣ字の内側上部に、搬送ローラ６０の外周面（案内面）６０Ａで案内される溝部（被案内面）５０Ａが形成されている。
【００１６】
搬送ローラ６０は、所定高さに固定された軸Ｓに、第１の転がり軸受７０を介して取り付けられている。第１の転がり軸受７０は、内輪７１、外輪７２、および玉７３を備えている。
搬送ローラ配置部５１のＣ字の底部５１ａの両端には、それぞれ第２の転がり軸受８０が配置されている。第２の転がり軸受８０は、図２に示すように、内輪８１、外輪８２、玉８３、保持器８４、およびシールド板８５を備えている。そして、搬送部５０の底部５１ａの両端面５０Ｂ，５０Ｃは、対向する各転がり軸受８０の外輪８２の外周面（案内面）８０Ａにより案内される。
【００１７】
したがって、搬送部５０の搬送の際に、搬送部５０の上下方向中間部が、第１の転がり軸受７０で回転自在に支持された搬送ローラ６０により案内され、下部が一対の第２の転がり軸受８０の外輪８２により案内される。つまり、第２の転がり軸受８０の外輪８２は搬送ローラとしても機能している。
本実施形態では、搬送部５０と、第１の転がり軸受７０の内輪７１および外輪７２と、第２の転がり軸受８０の内輪８１を、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。また、第１の転がり軸受７０の玉７３と、第２の転がり軸受８０の玉８３を窒化ケイ素からなる素材で作製し、第２の転がり軸受８０の保持器８４をＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。
【００１８】
搬送ローラ６０は以下のようにして作製した。
先ず、ＳＫＤ１１からなる素材を搬送ローラ６０の形状に加工した。次に、フェロバナジウムパウダー（バナジウム含有率５２質量％）を含む硼砂浴を１０２０℃に加熱することでフェロバナジウムを溶融し、この溶融塩浴に６時間浸漬した。これにより、搬送ローラ６０の表面全体に、バナジウムカーバイド（ＶＣ）膜を厚さ１０μｍで形成した。次に、焼入れおよび焼戻し処理を施して、搬送ローラ６０の硬さをＨＲＣ５８以上にした。次に、研磨を行ってＶＣ膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．４μｍ以下にした。
【００１９】
第２の転がり軸受８０の外輪８２は、以下のようにして作製した。先ず、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施した。次に、外輪８２の表面全体に、塩浴処理法によりバナジウムカーバイド（ＶＣ）膜を厚さ１０μｍで形成した。ＶＣ膜の形成は、搬送ローラ６０と同じ方法で行った。次に、研磨によりＶＣ膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．４μｍ以下にした。
【００２０】
また、第１の転がり軸受７０の内輪７１の軌道面と外輪７２の軌道面と、第２の転がり軸受８０の内輪軌道面８１ａと外輪軌道面８２ａに、ＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが０．６μｍとなるように浸漬法により形成した。
このようにして得られた搬送部５０、搬送ローラ６０、第１の転がり軸受７０、および第２の転がり軸受８０を用いて、図１の真空搬送装置を組み立てた。
この実施形態の真空搬送装置によれば、搬送ローラ６０および第２の転がり軸受８０のの表面に、ＶＣ膜に代えてＤＬＣ膜を設けた場合よりも、発塵を低減し、耐久性を向上することができる。
【実施例】
【００２１】
図３に示す試験装置で、真空二円筒試験機による発塵試験を行った。図３（ａ）はこの試験装置の平面図であり、図３（ｂ）はこの試験装置の正面図である。
この試験では、円筒ローラＡと球面ローラＢとを荷重を掛けて接触状態で回転させ、発生した粒子を集塵機Ｃで集めて、パーティクルカウンターＤで計測する。この試験は、円筒ローラＡの周面を、図１の真空搬送装置の搬送部５０の被案内面５０Ａに見立て、球面ローラＢの球面を、図１の真空搬送装置の搬送ローラ６０の案内面６０Ａに見立てて行っている。
【００２２】
先ず、円筒ローラ（外径５０ｍｍ）Ａと球面ローラ（外径５０ｍｍ、球面の曲率半径Ｒ＝１００ｍｍ）Ｂを、表１に示す各構成で作製した。
No. １，２，５，６の円筒ローラと、No. ６の球面ローラは、まず、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施した。次に、仕上げ研磨を行って表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で、No. ２の円筒ローラでは０．２μｍ、これ以外では０．４μｍとした。
【００２３】
No. ３の円筒ローラは、まず、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施した。次に、仕上げ研磨を行って表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．４μｍとした。次に、円筒ローラの外周面に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、厚さが０．１ｍｍとなるように高速フレーム溶射法により形成した。次に、硬質膜の表面を研磨することにより、その表面粗さ（Ｒａ）を０．４μｍにした。
【００２４】
No. １〜４の球面ローラは、まず、ＳＫＤ１１からなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施した。次に、仕上げ研磨を行って表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で、No. ２の球面ローラでは０．２μｍ、これ以外では０．４μｍとした。次に、実施形態に記載された方法と同じ方法で、バナジウムカーバイド（ＶＣ）膜を厚さ１０μｍで形成した。次に、仕上げ研磨を行ってＶＣ膜の表面粗さ（Ｒａ）をNo. ２の球面ローラでは０．２μｍ、これ以外では０．４μｍとした。
【００２５】
No. ５の球面ローラは、まず、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施した。次に、仕上げ研磨を行って表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．４μｍとした。次に、球面ローラの外周面に、アンバランスドマグネトロンスパッタリングによってＤＬＣ膜を、厚さ２μｍで形成した。次に、仕上げ研磨を行ってＶＣ膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．４μｍとした。
【００２６】
このようにして得られた円筒ローラおよび球面ローラに、日本精工株式会社製の単列深溝玉軸受♯６２０１ (外径２８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅１０ｍｍ）を組み込んだ。ここで、深溝玉軸受の内輪、外輪、および転動体はいずれもＳＵＳ４４０Ｃからなる素材で作製し、保持器はＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。また、内輪および外輪の両軌道面に、ＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、０．６μｍの厚さとなるように浸漬法により形成した。
【００２７】
次に、円筒ローラＡおよび球面ローラＢを、図３に示すように配置して、二円筒試験機を組み立て、以下の条件で発塵試験を行った。
そして、回転開始時から０．３μｍ以上の粒子の発生数をパーティクルカウンタＤで測定し、その累計が１０００個に達するまでの時間を測定した。この時間を発塵寿命とし、No. ５の発塵寿命を「１」とした相対値を算出した。その結果を表１に併せて示す。
〔発塵試験条件〕
雰囲気圧力：１×１０-4Ｐａ
雰囲気温度：室温
荷重Ｐ：１００Ｎ
円筒ローラの回転速度：２００ｍｉｎ-1
球面ローラの回転速度：１９０ｍｉｎ-1
円筒ローラと球面ローラの滑り率：１０％  
【００２８】
【表１】
2006093605.tif 000003
【００２９】
この表から以下のことが分かる。
円筒ローラが同じで球面ローラが異なるNo. １，５，６を比較すると、球面ローラにＤＬＣ膜を形成したNo. ５は、球面ローラに硬質膜を形成しないNo. ６の１００倍と発塵寿命が著しく長くなるが、本発明の実施例であるＶＣ膜を形成したNo. １は、ＤＬＣ膜を形成したNo. ５のさらに６倍の発塵寿命となっている。
球面ローラに同じＶＣ膜を形成しているが表面粗さが異なるNo. １と２の比較では、表面粗さが０．２μｍであるNo. ２が、０．４μｍであるNo. １のほぼ倍の発塵寿命となっている。
【００３０】
球面ローラに同じＶＣ膜を形成しているが、円筒ローラにＷＣ−Ｃｏ溶射膜が形成されているNo. ３と、硬質膜が形成されていないNo. １との比較では、ＷＣ−Ｃｏ溶射膜が形成されているNo. ３がNo. １の６倍弱の発塵寿命となっている。
球面ローラに同じＶＣ膜を形成しているが、円筒ローラが窒化珪素製であるNo. ４と、ＳＵＳ４４０Ｃ製であるNo. １との比較では、窒化珪素製であるNo. ４がNo. １の４倍以上の発塵寿命となっている。
【００３１】
この結果から、被案内面および案内面の一方をＳＫＤ１１製として表面に塩浴処理法によるバナジウムカーバイド膜を形成し、他方を窒化珪素製とする（No. ４）か表面にＷＣ−Ｃｏ溶射膜を形成する（No. ３）ことで、特に高い発塵寿命が得られることが分かる。また、No. ３とNo. ４との比較では、No. ３の発塵寿命の方が高いため、被案内面および案内面の一方をＳＫＤ１１製として表面に塩浴処理法によるバナジウムカーバイド膜を形成し、他方の表面にＷＣ−Ｃｏ溶射膜を形成することで、より一層高い発塵寿命が得られることが分かる。。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の真空搬送装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の真空搬送装置を構成する第２の転がり軸受を示す断面図である。
【図３】実施例で行った発塵試験で使用した試験装置を示す、平面図（ａ）と正面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３３】
５０  搬送部
５０Ａ  被案内面
５０Ｂ  被案内面
５０Ｃ  被案内面
６０  搬送ローラ
６０Ａ  外周面（案内面）
７０  第１の転がり軸受
８０  第２の転がり軸受
８０Ａ  外輪の外周面（案内面）
８１ａ  内輪の軌道面
８２ａ  外輪の軌道面
【図１】
2006093605.tif 000004
【図２】
2006093605.tif 000005
【図３】
2006093605.tif 000006