(57)【要約】【課題】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歩留まり向上と耐久性向上。【解決手段】真空装置の真空領域用搬送ローラーにおいて、転がり軸受の外輪が搬送用ローラーであり、少なくとも搬送ローラーの外周面に硬質膜を備え、且つ、少なくとも転がり軸受の軌道面に潤滑皮膜を具備することを特徴とする真空装置用搬送ローラーを提供する。【選択図】      図１
2005023965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置の真空領域用搬送ローラーにおいて、
搬送ローラーが転がり軸受により支持されており、あるいは、転がり軸受の外輪が搬送用ローラーであり、
少なくとも搬送ローラーの外周面に硬質膜を備え、且つ、少なくとも転がり軸受の軌道面に潤滑皮膜を具備することを特徴とする真空装置用搬送ローラー。
【請求項２】
少なくとも搬送ローラーの外周面が金属で形成され、その外周面に、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ，ＣｒＮ，ＷＣ−Ｃ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかの硬質膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空装置用搬送ローラー。
【請求項３】
前記潤滑皮膜が、少なくともフッ素系潤滑油を含有してなる潤滑剤皮膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空装置用搬送ローラー。
【請求項４】
前記硬質膜の膜厚が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空装置用搬送ローラー。
【請求項５】
前記潤滑皮膜の膜厚が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項に記載の真空装置用搬送ローラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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である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装置の搬送ローラーに関する。特に、基板がセットされた搬送台車をガスプラズマの放電領域を通過させて成膜する、インライン真空成膜装置の搬送ローラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上記搬送ローラーとしては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）で形成されて表面が焼き入れ焼き戻し処理されたものが使用されている。また、ローラーを支持する軸受としては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）からなる転がり軸受に、フッ素系グリースを封入した軸受が使用されている。
なお、軌道面等にＤＬＣ膜が形成された転がり軸受については、下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１３９６０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０４２７５号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４０６６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、その表面に微小なパーティクル（微少な異物）が付着すると製品機能が損なわれることとなる。そして、近年、これらの装置は、より小型化、集積化が進んでおり、歩留まり向上のため、より清浄度の高い環境で製造することが求められてきている。
また、製品の歩留まりの向上と併せて、製造装置自体のメンテナンスフリー化やメンテナンス周期の延長も、製品コストを低減させることにつながる。そのため、製品コストを低減することを目的として、装置の耐久性を向上させることが要求されてきている。
本発明が解決しようとする課題は、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歩留まり向上と耐久性向上にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、上記の装置で、製造される製品の歩留まり向上のためには、真空装置の、真空状態での発塵を低減することが有効であるとの知見を得た。また、上記装置のメンテナンス周期を延長するためには、真空装置の搬送ローラーの耐久性を向上させることが有効であることを見出した。これらの知見に基づいてさらに研究を重ね、本発明を完成した。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の真空装置用搬送ローラーは、真空装置の真空領域用搬送ローラーにおいて、搬送ローラーが転がり軸受により支持されており、あるいは、転がり軸受の外輪が搬送用ローラーであり、少なくとも搬送ローラーの外周面に硬質膜を備え、且つ、少なくとも転がり軸受の軌道面に潤滑皮膜を具備することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の真空装置用搬送ローラーとしては、搬送ローラーが転がり軸受により支持されており、少なくとも搬送ローラーの外周面に硬質膜を備え、且つ、少なくとも転がり軸受の軌道面に潤滑皮膜を具備することを特徴とする真空装置用搬送ローラーが挙げられる。もしくは、転がり軸受の外輪外周面を搬送ローラーとし、少なくとも前記軸受の外輪外周面に硬質膜を備え、且つ、少なくとも転がり軸受の軌道面に潤滑皮膜を具備することを特徴とする真空装置用搬送ローラーが挙げられる。
【０００８】
本発明の真空装置用搬送ローラーによれば、搬送ローラー外周面に硬質膜を備えていることにより、従来金属表面から発生していた発塵を低減することができ、且つ、硬質膜の効果により搬送ローラー外周面の耐摩耗性も向上するため、搬送ローラーの耐久性も向上する。また、搬送ローラーを支持する転がり軸受においては、潤滑グリースを封入するのではなく、潤滑皮膜を形成することで、耐久性を損なうことなく、グリースに起因する飛散物や発塵を低減することができる。転がり軸受の外輪外周面を搬送ローラーとする場合も同様の効果が得られる。
【０００９】
本発明の真空装置用搬送ローラーは、少なくとも搬送ローラーの外周面（転がり軸受の外輪外周面を搬送ローラーとする場合には、転がり軸受の外輪外周面）が金属で形成され、その外周面に、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ，ＣｒＮ，ＷＣ−Ｃ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかの硬質膜が形成されていることが好ましい。
【００１０】
前記硬質膜のうちＤＬＣは、高硬度であるため自身も摩耗せず、且つ、相手材を摩耗させない性質を有することから、特に好ましい。また、金属元素を含有する形態のＤＬＣも好適に使用できる。
前記硬質膜の成膜方法は、特に限定されることはないが、特許文献１に記載の通り、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、イオンプレーティング等の方法で成膜することができる。ＤＬＣ場合は、スパッタリングの一種であるアンバランスドマグネトロンスパッタリング法（非平衡型スパッタリング法）が好適である。
【００１１】
本発明の真空装置用搬送ローラーは、前記潤滑皮膜が、少なくともフッ素系潤滑油を含有してなる潤滑剤皮膜であることが好ましい。すなわち、もともと蒸気圧が低く、真空中での飛散や蒸発の少ないフッ素系潤滑油が好適に使用できる。
本発明の真空装置用搬送ローラーは、前記硬質膜の膜厚が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。前記硬質膜の膜厚が０．５μｍ未満では、耐摩耗性が発揮されない。前記硬質膜の膜厚が１０μｍを超えると、硬質膜自体の内部応力により皮膜が破断する可能性があるのに加え、成膜コストも高くなり好ましくない。特に、前記硬質膜がＤＬＣ膜である場合は、膜厚を１〜１０μｍとすることがより好適である。
【００１２】
本発明の真空装置用搬送ローラーは、前記潤滑皮膜の膜厚が０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。前記潤滑皮膜の膜厚が０．１μｍ未満では、潤滑効果が得られない。前記潤滑皮膜の膜厚が１０μｍを超えると、潤滑皮膜の抵抗によりトルクが大きくなったり、発塵や飛散が増加するおそれがあるため好ましくない。特に好ましくは、０．２〜５μｍとする。
【００１３】
潤滑皮膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、フッ素系潤滑油をフッ素系溶媒で希釈あるいは混合した所定の濃度の溶液を調製し、この溶液に軸受もしくは軸受部品を浸漬し、引き上げる方法によることができる。あるいは、前記溶液の所定量を軸受内に注入し、軸受を回転させる等の方法で形成することもできる。潤滑皮膜の膜厚は、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、上記した潤滑皮膜を形成した後、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。
【００１４】
本発明の真空装置用搬送ローラーは、具体例を挙げれば、基板がセットされた搬送台車をガスプラズマの放電領域を通過させて成膜する、インライン真空成膜装置の搬送ローラーとして好適に使用できる。
本発明の真空装置用搬送ローラーは、ローラーの外周面には、硬質膜により耐摩耗性と低発塵性が付与され、軸受には、潤滑皮膜により良好な潤滑性と低飛散性、低発塵性が付与されているため、低発塵で長期の使用に耐えるものとなる。また、ガスプラズマが発生している状態の高真空雰囲気に対しても、良好な耐摩耗性と低発塵性を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の真空装置用搬送ローラーの実施の一形態を図１に例示する。また、搬送ローラーを支持する転がり軸受の一形態を図２に例示する。
搬送台車１０の上部には、例えば複数のＨＤＤ用メディアが、ターゲットに面してセッティングされている。搬送台車１０は、搬送ローラー１１に支持されて紙面と垂直方向に搬送される。一対の搬送ローラー１２は、搬送台車１０が倒れないように搬送台車を案内している。この実施形態では、転がり軸受２０の外輪の外周面を搬送ローラー１２として使用している。図２は、この転がり軸受の断面図である。
【００１６】
この転がり軸受２０は、外輪２１と、内輪２２と、玉２３と、保持器２４とを備えている。また、この転がり軸受２０にはシールド板６が取り付けてあるが、このシールド板を省略した構造としても良い。そして、外輪２１の外周面には、硬質膜であるＤＬＣ膜１５が形成されている。また、軸受軌道面には、潤滑皮膜１６が形成されている。
【００１７】
本発明の実施の形態としては、上記したように、転がり軸受の外輪の外周面を搬送ローラーの外周面として使用することも可能である。この場合、ＤＬＣ等の硬質膜の下地として、且つ、転がり軸受の内外輪として、好適な材質は、▲１▼ＪＩＳ規格の「ＳＵＳ４４０Ｃ」、合金成分がＣ：０．６５％，Ｃｒ：１３．０％の鋼材、または合金成分がＣ：０．４５％，Ｃｒ：１３．０％，Ｎ：０．１４％の鋼材等のマルテンサイト系ステンレス鋼に適当な硬化熱処理を施したもの、▲２▼析出硬化型ステンレス鋼ＳＵＳ６３０またはオーステナイト系ステンレス鋼に窒化処理したもの等が挙げられる。
【００１８】
また、軸受の転動体としては、上記した内外輪と同じ材質の他、窒化ケイ素、窒化硼素、ジルコニア、アルミナ等のセラミック系材料も好適に使用できる。保持器としては、各種樹脂や金属材料が使用できる。例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス系金属、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＥＴＦＥ、ＰＩ等の射出成形可能な樹脂材料が好適に使用できる。
【００１９】
【実施例】
搬送ガイドローラーを模し、軸受を組み込んだ２円筒試験機にて、真空（１×１０−４Ｐａ）中での発塵試験を行った。軸受としては、日本精工製６２０１（外径２８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅１０ｍｍ）を使用した。内外輪および転動体の材質はＳＵＳ４４０Ｃであり、保持器の材質はＳＵＳ３０４である。ローラはＳＵＳ４４０Ｃで製作した。円筒ローラーの外周面には、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膜を形成した。
【００２０】
図３に示すように、円筒ローラ（左）は外径５０ｍｍ、球面ローラ（右）は外径５０ｍｍ、球面Ｒ１００である。いずれのローラーも被膜処理前の面粗さは、０．４μｍＲａとした。
軸受には、浸漬法により、フッ素油とＰＴＦＥからなる潤滑皮膜を厚さ０．６μｍとなるように形成した。
【００２１】
１００Ｎの荷重を負荷し、２００ｒｐｍと１９０ｒｐｍで回転させ、０．３μｍ以上の粒子の発生数量をパーティクルカウンタで計測した。試験開始からの粒子の発生数の累計が１０００個に達するまでの時間を発塵寿命とした。この発塵寿命を調べる試験を、ＤＬＣ膜の膜厚を変化させて行った。ＤＬＣ膜が１μｍの時の発塵寿命を「１」として「発塵寿命比」を算出した。その結果を図４にグラフで示す。
図４の結果から、ＤＬＣ膜の厚さが０．５以上１０μｍ以下（図４のＡの範囲）の場合、発塵寿命に優れることが分かる。これに対して、膜厚が１０μｍを超えた場合、あるいは、０．５μｍ未満の場合は、急激に発塵寿命が低下することがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空装置用搬送ローラーによれば、低発塵性と長期の耐久性が得られる。したがって、本発明の真空装置用搬送ローラーを使用することにより、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歩留まり向上と耐久性向上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空装置用搬送ローラーの一実施形態を示す断面図である。
【図２】搬送ローラーを支持する転がり軸受の一形態を示す断面図である。
【図３】２円筒試験機を説明する図である。
【図４】発塵寿命比とＤＬＣ膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  搬送台車
１１  搬送ローラー
１２  搬送ローラー
１５  ＤＬＣ膜（硬質膜）
１６  潤滑皮膜
２０  転がり軸受
２１  外輪
２２  内輪
２３  玉
２４  保持器
６  シールド板
【図１】
2005023965.tif 000003
【図２】
2005023965.tif 000004
【図３】
2005023965.tif 000005
【図４】
2005023965.tif 000006