半导体极端高温真空环境下的固体润滑技术

当半导体制造设备的工作温度突破了FG9氟基润滑脂的极限，达到 350∘C 甚至 400∘C 时，应当如何采用基于纯无机二硫化钼（MoS2）的固体润滑轴承（如YS系列或SJ系列）？

了解我司👇👇👇👇👇点击视频👇👇👇👇👇

当半导体制造设备的真空腔室温度突破了氟基润滑脂（如 FG9 或 KPM）的物理耐受极限，攀升至 350∘C 甚至高达 400∘C 时，任何液态或半固态油脂都会发生剧烈的汽化与热分解，进而引发致命的金属干摩擦和分子级释气污染。为了应对这种极端的“高温+超高真空”叠加环境，工程师必须采用 NSK SPACEA 系列中彻底无脂（Grease-free）的纯无机二硫化钼（MoS2）固体润滑轴承。

根据不同的极限温度需求，主要采用以下两种核心技术方案：

应对高达 350°C 的工艺环境：采用 YS 系列带间隔环高温轴承在离子注入机（Ion implantation equipment）、溅射设备（Sputtering equipment）和 CVD（化学气相沉积）等运行温度高达 350∘C 的半导体前道工艺中，YS 系列是标准的无脂润滑方案。

烧结合金动态补偿机制： YS 系列在滚珠之间配备了由“烧结合金（Sintered alloy）”制成的自润滑间隔环。在轴承运转时，这种合金间隔环通过与滚珠的持续物理摩擦，源源不断地向接触面转移并补充 MoS2 固体润滑膜。

极致的减摩与长寿命：这种结构的动态摩擦系数比传统的软金属（如银镀层）高温固体润滑剂低 60% 至 75%。因此，YS 系列不仅能安全耐受 10−8Pa 的超高真空，其运转耐久寿命更是达到了传统高温固体润滑轴承的 10 倍以上。

应对高达 400°C 的极限环境：采用 SJ 系列“豌豆荚”固体润滑轴承如果半导体晶圆的烘烤、高温搬运或真空蒸镀工艺（Vacuum vapor deposition）温度进一步逼近 400∘C，YS 系列也会达到瓶颈，此时必须采用结构更特殊的 SJ 系列轴承。

独创的“豌豆荚（Peapod）”结构： SJ 系列在保持架设计上实现了革命性突破。它在一个单一的保持架兜孔（Cage pocket）内同时容纳了两颗滚珠，并在两颗滚珠之间安装了一个纯固体的 MoS2 润滑隔离块。

卓越的扭矩稳定性：在高达 400∘C 和 10−8Pa 的极限状态下运行，这种独特的豌豆荚结构展现出了极佳的扭矩稳定性（Excellent torque stability），有效避免了由于摩擦力剧增导致的“扭矩卡死”或“剧烈振动失效”。

寿命成倍跃升： SJ 系列的耐久寿命是传统固体润滑膏（Solid lubricant paste）轴承的 6 倍以上，并且是传统无保持架间隔环轴承的 2 倍以上。

核心污染防护意义（极低释气）：无论是 YS 系列还是 SJ 系列，纯固态的 MoS2 润滑组件在极限高温和超高真空中均展现出**“极低的挥发释气（Minimal outgassing）”**特性。因为彻底排除了有机油脂，它们从根本上消除了挥发性气体分子在真空腔室内呈弹道轨迹游走、并最终冷凝污染硅晶圆或光学透镜的隐患。

--------------------------------------------------------------------------------

参考资料：

1、NSK官方网站

2、NSK中国官网