JP2006236614A - 除電装置と搬送装置とを備えた製造装置 - Google Patents

除電装置と搬送装置とを備えた製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】帯電した製造加工品への静電気障害を最小限にする。
【解決手段】帯電物体である基板４１は、搬送ローラ４２で搬送され、エアナイフヘッド４３から吹き付けられるエアにより、基板４１上の洗浄水４４が取り除かれる。エアナイフヘッド４３及び側壁４５は絶縁体で、天板４６は接地導体で形成され、これらにより形成された除電空間には除電装置４７が設置されている。天板４６を接地導体とすることで、除電に有効な電界を発生させ、除電装置４７による速やかな除電が達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや各種半導体などの搬送工程において、帯電した製造加工品の除電を速やかに行う製造装置に関する。
図４は、最も典型的かつ除電性能が全く得られなくなる製造装置の概略図であって、製造加工品としての帯電物体、例えば、液晶ディスプレイに用いる基板４１は、搬送ローラ４２で搬送され、エアナイフヘッド４３から吹き付けられるエアにより、基板４１上の洗浄水４４が取り除かれる。エアナイフヘッド４３、側壁４５及び天板４６は、全て絶縁体で形成され、これらにより除電空間が形成される。除電空間には除電装置４７が設置されている。
同図（ａ）は、製造加工品である基板４１が最初に搬送される初期段階を示し、除電空間を形成する絶縁体は、まだ帯電していないので、その電位が低い。ここで、基板４１と製造装置外部の設置基準となる境界との間で、弱いながら電界が形成されるため、除電速度は遅いが、基板４１の除電は進行する。しかし、同時に、除電空間を形成する絶縁体には、基板４１と同極性の電荷が蓄積される。
したがって、同図（ｂ）に示すように、基板４１を連続的に搬送すると、基板４１と同極性の電荷が供給され続け、いずれ基板４１と同電位になり、電界は消滅するために、除電は行えない。
電荷供給による帯電物体の除電性能は、除電装置の電荷生成能力と被除電物体表面近傍の電界強度に大きく依存する。特に、電界強度に関しては、たとえｋＶオーダに帯電している物体でも周辺が絶縁体で囲まれている場合は、帯電物体近傍の電界強度が小さくなり、除電速度は激減する（すなわち、所望の電位まで除電するのに要する除電時間が長くなる）。
おおよそ、除電速度は電界強度とは比例関係にあり、例えば、電界強度が１／１０になれば、除電速度も１／１０になる。また、同じ極性に帯電した製造加工品が絶縁体で囲まれたエリア内を搬送ハンドリングされる際に、除電を行う場合、周辺の絶縁体へは除電装置から製造加工品の帯電極性と同極性の電荷が供給されることになるので、いずれ製造加工品と全く同じ電位になり、製造加工品の除電性能は完全に失われる。このとき帯電物体周辺の電界強度はゼロになっている。
そこで、本発明は、帯電物体の周辺に導体を設けることで、除電に有効な電界を発生させ、除電性能悪化及び不能の事態を避け、高性能な除電を行うものである。なお、導体は接地するか又は所定の電位が付与されてもよい。
この場合、より短時間で所望の電位に除電する条件としては、帯電物体の近傍（特に、５〜１０ｃｍ以内）の電界強度を、静電気障害が発生しうる電界強度以下の範囲内であって、できるだけ大きくなるように導体を設置することである。特に、帯電物体の帯電面側から相対する最寄りの導体までの距離が１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることが望ましい。
導体の設置条件としては、連続体である板構造、金属線などのメッシュ構造、金属線などを平行に取り付けた構造等、特に、限定されるものではなく、帯電物体の除電面側の表面近傍の電界強度を、所望の電界強度に制御できる構造であることが、唯一でかつ重要な条件である。なお、導体の体積抵抗率は、１０11Ω・ｃｍ以下であることも条件となる。
また、導体の形状・構造は、帯電物体から発生する電界が導体の何れの箇所においてもコロナ放電を発生する強度以上に電界集中しない形状・構造であることが必要である。
さらに、帯電物体の帯電電位をＶ0Ｖ、帯電物体表面から５ｃｍ又は帯電物体表面から垂直方向への除電空間の厚さのいずれか狭い方の平均電界強度をＥ0Ｖ／ｃｍとすると、Ｅ0＞Ｖ0／５０の条件を満足できるよう、帯電物体の周辺に導体を設けることが必要である。
以上、帯電物体の周辺に導体を設けた除電装置と搬送装置とを備えた製造装置において、製造装置としては、半導体製造装置、液晶ディスプレイ製造装置、ハードディスク製造装置又は絶縁性フィルム製造装置に適用でき、搬送装置としては、各種搬送装置に適用できる。
以上、本発明によると、短時間で確実に所望の電位近くまでの除電が達成でき、静電気障害の発生を最小限にすることができる。
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図１は、エアナイフヘッド４３による水切り及び乾燥工程において、その下流エリアの除電空間上部の天板４６を接地導体とした実施例であって、この接地導体により、帯電物体表面近傍の電界強度が強くなり除電速度が改善した。なお、図１において、図４と同じ符号は同じものを示す。
改善前（図４参照）では、除電装置４７による非除電時の基板の電位は−６００Ｖに対して、除電装置４７による除電時の電位は−４００Ｖまでしか除電できなかった。この差の２００Ｖ除電できたのは、帯電物体が存在しない状態でも除電装置４７による除電を継続したために、除電空間がその都度少し除電されたためである。
本実施例では、天板４６を接地導体とした場合は、除電装置４７による非除電時の電位−４００Ｖに対して、改善前と全く同じ条件での除電装置４７による除電により−１０〜−１５Ｖまで除電でき、飛躍的な除電性能改善効果が実証された。
すなわち、基板４１から４０ｃｍ上部にある天板４６を接地導体としたことにより、帯電基板４１の近傍には、常にＶ／５０ｃｍ以上の電界強度が得られ、その結果、除電有効時間（３秒）内に、非除電時の最高電位−１０００Ｖに対して、−１０〜−１５Ｖまで除電することができた。
実施例１との違いは、天板４６だけでなく、図２に示すように、帯電基板４１近傍の全ての部材（エアナイフヘッド４３及び側壁４５）を接地導体とした点である。帯電面近傍の電界強度は、より強くなることから、除電性能はさらに改善されるという結果を得た。なお、なお、図２において、図４と同じ符号は同じものを示す。
図３は、製造装置の構成部材を耐薬品性等の制約から導体で構成できない場合の実施例であって、同図（ａ）に示すように、帯電物体の近傍に耐薬品性の優れた金属線３１を所定の間隔で取り付けた例である。同図（ｂ）は、金属線３１の領域の拡大図である。なお、図３において、図４と同じ符号は同じものを示す。
本実施例では、金属線３１の直径を２ｍｍ、取り付け間隔を３ｃｍとしているが、これは帯電物体からの電界の集中が生じても金属線表面の電界強度が３０ｋＶ／ｃｍを超えない条件で決定した間隔である。また、基板４１から金属線３１までの距離を１０ｃｍとした。
評価の結果、非除電時は、帯電物体の電位は、静電容量が実施例１の場合よりも大きくなったために−３００Ｖ程度であった。除電時は、実施例１、２とほぼ同様に、−４〜−８Ｖまでの除電ができた。これにより、金属線３１による除電性能改善効果が確認された。
以下、帯電基板４１の帯電電位をＶ0Ｖ、帯電基板４１表面から５ｃｍ又は帯電基板４１表面から垂直方向への除電空間の厚さのいずれか狭い方の平均電界強度をＥ0Ｖ／ｃｍとして、下記の条件１，２，３で評価した。その結果、Ｅ0＞Ｖ0／５０の条件を満足できるよう、帯電基板４１の周辺に接地導体を設ければよいことが判明した。
条件１として、除電有効空間：帯電面より５ｃｍ以上、除電装置性能：帯電面近傍５ｃｍ領域の平均イオン対生成能力＝１億対／ｃｍ３／ｓｅｃ、帯電面帯電電荷密度＝１．６×１０-11Ｃ、除電条件：１秒で±５０Ｖまで除電の評価を表１に示す。
条件２として、除電有効空間：帯電面より３ｃｍ、除電装置性能：帯電面近傍３ｃｍ領域の平均イオン対生成能力＝１億対／ｃｍ３／ｓｅｃ、帯電面帯電電荷密度＝１．６×１０-11Ｃ、除電条件：１秒で±５０Ｖまで除電の評価を表２に示す。
条件３として、除電有効空間：帯電面より５ｃｍ以上、除電装置性能：帯電面近傍３ｃｍ領域の平均イオン対生成能力＝１億対／ｃｍ３／ｓｅｃ、帯電面帯電電荷密度＝１．６×１０-11Ｃ、除電条件：２秒で±３０Ｖまで除電の評価を表３に示す。
本発明に係る製造装置の概略図 本発明に係る他の製造装置の概略図 本発明に係るさらに他の製造装置の概略図 従来の製造装置の概略図
符号の説明
３１…接地金属線、４１…基板、４２…搬送ローラ、４３…エアナイフヘッド、４４…洗浄水、４５…側壁、４６…天板、４７…除電装置

Claims (6)

  1. 帯電物体を除電する除電装置と帯電物体を搬送する搬送装置とを備えた製造装置において、帯電物体の周辺に導体を設け、除電に有効な電界を発生させることを特徴とする製造装置
  2. 前記帯電物体の帯電電位をＶ0Ｖ、帯電物体表面から５ｃｍ又は帯電物体表面から垂直方向への除電空間の厚さのいずれか狭い方の平均電界強度をＥ0Ｖ／ｃｍとすると、Ｅ0＞Ｖ0／５０の条件を満足できるよう、帯電物体の周辺に導体を設けることを特徴とする請求項１に記載の製造装置
  3. 前記製造装置が、半導体製造装置、液晶ディスプレイ製造装置、ハードディスク製造装置又は絶縁性フィルム製造装置であり、前記搬送装置が、各種搬送装置であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置
  4. 前記導体の体積抵抗率が１０11Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置
  5. 前記帯電物体の帯電面側から相対する最寄りの導体までの距離が１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置
  6. 前記導体の形状・構造は、帯電物体から発生する電界が導体の何れの箇所においてもコロナ放電を発生する強度以上に電界集中しない形状・構造であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置
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