(57)【要約】【課題】強い腐食性を有するフッ素系ガス雰囲気下でも、長期に渡り使用することのできる転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪１と外輪２における軌道溝（１ｕ，２ｕ）を除く表面のうち、少なくとも内輪１の端面および外輪２の外周面２ｙと端面２ａに、酸化イットリウム（イットリア）を主成分とする被膜６を形成する。この構成により、本発明の転がり軸受は、半導体製造工程におけるドライエッチング装置あるいはエキシマレーザー装置等、強い腐食性を有するフッ素系ガスが発生する環境下においても、長期に渡り使用することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道溝が形成された内輪と、内周面に外輪軌道溝が形成された外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数のボールと、これらボールを周方向に所定の間隔で保持する保持器と、前記環状空間の両端開口を密封するシール部材とからなる転がり軸受において、
前記内輪と前記外輪における軌道溝を除く表面のうち、少なくとも内外輪の両端面および外輪の外周面が、酸化イットリウムを主成分とする被膜により覆われていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記保持器と前記シール部材は、フッ素系材料を用いて形成されているとともに、前記環状空間の内部には、フッ素系油を基油とするグリースが封入されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程におけるドライエッチングプロセスやエキシマレーザー装置等、フッ素系ガスに曝される環境下での使用に適した転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中や特殊な環境下で使用される機器には、腐食性成分に対する耐久性（耐食性）を考慮した転がり軸受が使用されている。従来、この種の耐食転がり軸受の軌道輪や転動体を構成する軸受材料には、耐食性に優れるステンレス鋼やセラミックス等が用いられることが多い。
【０００３】
この耐食転がり軸受の耐食性を更に向上させる手段として、本出願人らは、転がり軸受の構成要素の露出表面に、含フッ素ポリウレタン高分子化合物の耐食被膜を形成する提案や、無電解ニッケル複合めっきによる耐食被膜を形成する提案等を行なっている（特許文献１あるいは特許文献２等を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０３３５５号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３３６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体製造工程におけるドライエッチング装置のチャンバ内等で発生するフッ素系の腐食性ガス（プラズマ）は、腐食性が非常に強いことから、従来の金属製の転がり軸受はもとより、窒化ケイ素やジルコニアを主成分とするセラミック軸受でさえも、早期に腐食されてしまう。また、前述の耐食被膜を形成した転がり軸受を使用した場合でも、徐々にガスに侵されてしまい、長期間の使用は難しい。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、半導体製造工程におけるドライエッチングプロセス等、強い腐食性を有するフッ素系ガス雰囲気下でも、長期に渡り使用することのできる転がり軸受を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周面に内輪軌道溝が形成された内輪と、内周面に外輪軌道溝が形成された外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数のボールと、これらボールを周方向に所定の間隔で保持する保持器と、前記環状空間の両端開口を密封するシール部材とからなる転がり軸受において、前記内輪と前記外輪における軌道溝を除く表面のうち、少なくとも内外輪の両端面および外輪の外周面が、酸化イットリウムを主成分とする被膜により覆われていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記保持器と前記シール部材が、フッ素系材料を用いて形成されているとともに、前記環状空間の内部には、フッ素系油を基油とするグリースが封入されていることを特徴とする。
【０００９】
転がり軸受の耐食性を高めるため、以前より多数の提案がなされている。しかしながら、このフッ素系ガス（Ｆ２ガス、ＣＦ４ガス、ＮＦ３ガス等）は、特にプラズマ状態に励起されると、非常に強い腐食性を発揮するため、耐食性に優れると言われるセラミック軸受でも、早期に腐食されてしまう。例えば、窒化ケイ素系セラミックスを用いた軸受は、その材料中に含まれるシリコンのフッ化物（ＳｉＦ４）の蒸気圧が高く、このフッ化物がガスとなって遊離して消失してしまうため、使用することができない。
【００１０】
本発明者らは、これら従来の方法に代わり、軸受部材にコーティング可能で、かつ、フッ素系ガスに耐える材料を種々検討した結果、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３：イットリア）が適用可能なことを見出した。この酸化イットリウムは、フッ化物の蒸気圧が比較的低く、ガスを遊離し難いため、フッ素系ガスに対する耐食性が高い。しかしながら、この酸化イットリウムによる被膜は、フッ素系ガスに対して安定である反面、その強度が弱いため、軸受に要求される耐荷重性や転がり寿命を満足できないという欠点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、この酸化イットリウムの多結晶体による被膜を、軸受における耐荷重性を要求されない部位に形成することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、強い腐食作用を受ける転がり軸受の露出表面のうち、少なくとも内外輪の両端面および外輪の外周面に、酸化イットリウムを主成分とする被膜を形成することによって、ドライエッチングプロセス等、強い腐食性を有するフッ素系ガス雰囲気下において使用される転がり軸受の耐食性および転がり寿命を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明のように、フッ素系ガスに対する耐性の高いフッ素系材料を用いて保持器とシール部材とを形成し、同じくフッ素系のグリースを使用すれば、軸受の環状空間内へのガスの浸入が抑制されるとともに、フッ素系グリースによる潤滑効果により、転がり軸受の寿命を更に向上させることができ、好適である。
【００１４】
なお、前述の酸化イットリウム被膜を形成する部位は、前記シール部材とグリース、あるいは内輪内周面に嵌合される回転軸によるフッ素系ガスの遮断効果を考慮したものである。従って、この酸化イットリウム被膜は、軌道輪のそれ以外の部位、すなわち外輪の内周面や内輪の内外周面およびシール溝等、各軌道輪における軌道溝以外の全ての領域に形成しても良い。また、シール部材の表面、あるいは保持器におけるボールとの接触面以外の表面等に形成することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態における密封形転がり軸受の構造を示す模式的断面図である。なお、この転がり軸受において、軸受の露出面に形成された被膜６は、その厚みを誇張して描かれている。
【００１６】
この転がり軸受は、外周面１ｙに内輪側軌道溝１ｕが形成された内輪１と、内周面２ｘに外輪側軌道溝２ｕが形成された外輪２と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数のボール３を主体として構成されている。これらのボール３は、周方向に所定の間隔で形成されたポケットを複数有する樹脂製保持器４によって、内外輪の軌道溝間に転動自在に保持されている。また、この環状空間内には、グリース（図示省略）が充填されているとともに、その両端開口部は、樹脂製のシール部材５によって密封され、このグリースの外部への漏出防止が図られている。
【００１７】
本実施の形態における転がり軸受の特徴は、外気に直接曝される外輪２の外周面２ｙと端面２ａ、および内輪１の端面１ａが、酸化イットリウムを主成分とする被膜６により覆われている点である。この酸化イットリウム被膜６は、例えば溶射等の手法により、これらの部材表面に容易に形成することができる。
【００１８】
この構成により、本実施の形態における転がり軸受は、半導体製造工程におけるドライエッチングプロセス等、強い腐食性を有するフッ素系ガス雰囲気下でも、長期に渡り使用することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態において内輪１、外輪２およびボール３を形成する軸受材料には、ステンレス鋼、軸受鋼、あるいはセラミックス等を使用することができる。
【００２０】
また、保持器４およびシール部材５を構成する材料や形状等も、本実施の形態における例に限定されるものではない。例えば、保持器４をフッ素系樹脂から、シール部材５をフッ素ゴムまたはフッ素系樹脂から成形した場合は、これらの部材のフッ素系ガス雰囲気下における寿命を向上させることができ、好適である。
【００２１】
また更に、グリースの種類も特に限定されるものではないが、保持器４やシール部材５と同様、フッ素系ガスに対する耐性を考慮した場合、フッ素系油を基油とするグリースが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の転がり軸受は、内外輪の摺動面以外の露出部位を、酸化イットリウムを主成分とする被膜によってコーティングすることにより、強い腐食性を有するフッ素系ガス雰囲気下においても、長期に渡り使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における転がり軸受の構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１  内輪
１ａ  端面
１ｕ  内輪側軌道溝
１ｘ  内周面
１ｙ  外周面
２  外輪
２ａ  端面
２ｕ  外輪側軌道溝
２ｘ  内周面
２ｙ  外周面
３  ボール
４  保持器
５  シール部材
６  被膜
【図１】
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