JP2008091145A

JP2008091145A - 除電装置

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Publication number: JP2008091145A
Application number: JP2006269281A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ebisu; 勝巳戎; Seiji Matsubara; 清司松原
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP4556139B2

Abstract

【課題】高い除電性能を得ることができ、且つ、安全性の高い除電装置を提供する。
【解決手段】除電装置１０は、正イオンと負イオンを別々に発生させるイオン発生部２８と、イオン発生部２８によって発生した正イオンと負イオンを別々に搬送するとともに、外面が絶縁され、内面が導電性を有するイオン搬送路３０と、イオン搬送路３０の先端に設けられ、搬送された正イオンと負イオンとを混合して供給するイオン供給部４０と、イオン発生部２８にエアを送気するファン２２と、イオン発生部２８に送気されるエア中の有機物を除去するケミカルフィルタ２４と、イオン発生部２８に送気されるエア中の塵埃を除去する塵埃除去フィルタ２６と、イオン搬送路３０を流れるイオンと同極性の直流電圧をイオン搬送路３０の内面に印加する直流電源３６Ａ、３６Ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は除電装置に係り、特に半導体製造工場のクリーンルーム内で発生する静電気を除去する除電装置に関する。

半導体などの製造工場、特に高性能化・高集積化が進む半導体デバイスや大型化が進むフラットパネルディスプレイを製造する製造工場では、静電気によるデバイスの破壊や塵埃の付着が問題となっている。これらの静電気障害を防止するため、空気をイオン化して供給することによって、発生した電位を低減する除電装置が用いられている。

ところで、近年では、製造装置の小型化により、除電装置に必要な設置スペースを製造装置内に確保することが困難となっている。そこで、特許文献１には、クリーンルーム内で、製造装置から離れた位置にイオン発生装置を設け、このイオン発生装置で発生させたイオンを除電場所まで搬送することにより、製造装置内の設置スペースを大幅に低減できるイオン搬送式除電装置が提案されている。この除電装置は、イオン発生装置で正イオンと負イオンを発生させ、これを別々に搬送した後でミキシングし、除電エアとして帯電物に吹きつけている。
特開２０００−２１５９６号公報

しかしながら、特許文献１の除電装置は、除電エアとしてクリーンルーム内のエアを使用しており、製造装置内の清浄度がクリーンルームの清浄度よりも高い場合に、製造装置内の清浄度をかえって低下させるという問題があった。また、イオン発生方法としてコロナ放電を用いた場合には、放電電極に塵埃が付着し、イオン発生量が減少するため、除電性能が下がるという問題もあった。さらに、従来の方式では、イオン発生方法としてコロナ放電を用いた場合に、高圧電線の絶縁被覆が有機物によって腐食され、絶縁破壊によって火花放電が起こり、これが着火源となるおそれがあった。

また、従来の方式では、イオンが搬送路内面に接触することで搬送路内のイオンが減少するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、高い除電性能を得ることができ、且つ、安全性の高い除電装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、正イオンと負イオンを別々に発生させるイオン発生部と、前記イオン発生部によって発生した正イオンと負イオンを別々に搬送するとともに、外面が絶縁され、内面が導電性を有する搬送路と、前記搬送路の先端に設けられ、該搬送路によって搬送された正イオンと負イオンとを混合して供給するイオン供給部と、前記イオン発生部にエアを送気することによって、該イオン発生部から前記イオン供給部に前記搬送路を介してエアを送気するファンと、前記イオン発生部に送気されるエア中の有機物を除去するケミカルフィルタと、前記イオン発生部に送気されるエア中の塵埃を除去する塵埃除去フィルタと、前記搬送路を流れるイオンと同極性の直流電圧を、前記搬送路の内面に印加する直流電源と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ケミカルフィルタによってエア中の有機物を除去してイオン発生部に送気するので、有機物によってイオン発生部（たとえばコロナ放電用の高圧電線の絶縁被膜）が腐食されることを抑制することができる。

また、請求項１に記載の発明は、塵埃除去フィルタによってエア中の塵埃を取り除いてイオン発生部に送気するので、塵埃がイオン発生部（たとえばコロナ放電用の放電電極）に付着することを抑制することができ、イオン発生部のメンテナンス回数を減らすことができる。

さらに請求項１に記載の発明によれば、ケミカルフィルタと除塵除去フィルタを設けたので、有機物と塵埃を除去したエアを供給することができる。したがって、たとえば供給先の製造装置の清浄度をその周囲の清浄度よりも高くすることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、搬送路の内面にイオンと同極性の直流電圧を印加するようにしたので、搬送路の内面とイオンとの間に反発力が生じ、イオンが搬送路の内面に接触することを防止できる。これにより、搬送路におけるイオンの減少を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記搬送路は、導電材から成る導電ダクトと、該ダクトの外側を被覆するとともに絶縁材から成る絶縁ダクトとによって構成されることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、搬送路が導電ダクトと絶縁ダクトの二重構造になっているので、導電ダクトによってイオンの減少を確実に防止できる。

請求項３に記載の発明は請求項１の発明において、前記搬送路は、絶縁材から成る絶縁ダクトと、該絶縁ダクトの内面に塗布された導電性塗料と、によって構成されることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、絶縁ダクトの内面を塗布して導電性を持たせているので、搬送路を小型化することができる。

請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記搬送路の搬送条件に応じて前記直流電源の直流電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、搬送路の搬送条件（たとえばイオン極性、温湿度、搬送風速、径、材質、長さ等の搬送条件）に応じて、搬送路の内面の電圧を制御するようにしたので、最適な搬送条件でイオンを搬送することができ、搬送中のイオンの減少をより確実に防止することができる。よって、イオンの搬送量が多くなり、除電時間を短縮することができる。

本発明によれば、ケミカルフィルタによってエア中の有機物を除去し、塵埃除去フィルタによってエア中の塵埃を取り除いてイオン発生部に送気するので、有機物による腐食や、塵埃による清浄度の低下などの不具合の発生を抑制することができる。また、本発明によれば、搬送路の内面にイオンと同極性の直流電圧を印加するようにしたので、搬送路中のイオンの減少を抑制することができる。したがって、本発明によれば、除電装置の除電性能と安全性を高めることができる。

以下添付図面に従って本発明に係る除電装置の好ましい実施形態について説明する。

図１は、本実施の形態の除電装置を模式的に示す構成図である。同図に示す除電装置１０は、製造装置１２の内部に設けられた被除電物１４に、イオン化エアを吹きつけて除電する装置であり、製造装置１２とともにクリーンルーム１６の内部に配置される。

クリーンルーム１６の構成は特に限定するものではないが、たとえばその天井面にＦＦＵ（不図示）が配置され、ＦＦＵで除塵された清浄エアがクリーンルーム１６内に供給され、この清浄エアがクリーンルーム１６のグレーチング床から床下空間に吸い込まれることによって、クリーンルーム１６内が清浄化される。このクリーンルーム１６の内部に除電装置１０と製造装置１２が配置される。

製造装置１２は、たとえば半導体の露光装置や描画装置であり、装置全体が不図示のチャンバで密閉されている。チャンバはクリーンルーム１６よりも高い清浄度（すなわち低いクラス）に維持されており、たとえばクリーンルーム１６がクラス１０００の場合にはチャンバがクラス１００、クリーンルーム１６がクラス１００の場合にはクラス１０に維持される。このようにチャンバの中だけを局所的に高い清浄度にすることによって、クリーンルーム１６の内部全体の清浄度を低くすることができ、クリーンルーム１６のランニングコストを低減することができる。

一方、除電装置１０は主として、イオン発生装置２０、イオン搬送路３０及びイオン供給部４０によって構成される。イオン発生装置２０は、製造装置１２から離れて配置され、このイオン発生装置２０で発生させたイオンがイオン搬送路３０を介してイオン供給部４０に搬送され、イオン供給部４０から被除電物１４にイオン化エアが吹き出される。以下に各構成部について説明する。

図２は、イオン発生装置２０の構成を示す断面図である。同図に示すように、イオン発生装置２０は、車輪２３によって移動可能なケーシング２１を有し、このケーシング２１の内部に、ファン２２、ケミカルフィルタ２４、塵埃除去フィルタ２６、イオン発生部２８が下から順に設けられている。ケーシング２１の下部には、エア取入口２５が形成されており、ファン２２を駆動することによって、このエア取入口２５からケーシング２１内にエアが吸引される。ケーシング２１内に取り入れられたエアは、ケミカルフィルタ２４、塵埃除去フィルタ２６を順に通過する。

ケミカルフィルタ２４は、有機物などの分子状汚染物質を除去するフィルタであり、たとえば、繊維状活性炭のフェルトをプリーツ化したものや、不織布に粒状活性炭を固定した活性炭フィルタが用いられる。このケミカルフィルタ２４をエアが通過することによって、エア中の有機物、たとえばシロキサン、ＤＯＰ（フタル酸エステル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）、トルエンなどが所定の割合（８０〜９０％）で除去される。一方、塵埃除去フィルタ２６は、エア中の塵埃を除去するフィルタであり、たとえばクリーンルーム１６のＦＦＵ内のフィルタと同じフィルタ（通常ＨＥＰＡフィルタ）が用いられる。この塵埃除去フィルタ２６によってエア中の塵埃が除去される。

ケミカルフィルタ２４及び塵埃除去フィルタ２６によって有機物と塵埃が除去されたエアは、イオン発生部２８に送気される。イオン発生部２８の中央位置には仕切り板２９が設けられ、エアが仕切り板２９の両側のエリアに均等に流れるようになっている。

イオン発生部２８は、たとえば直流式コロナ放電によってエアをイオン化させる装置であり、エアを正イオン化する正イオン発生部２８Ａと、エアを負イオン化する負イオン発生部２８Ｂとを備える。正イオン発生部２８Ａと負イオン発生部２８Ｂは、仕切り板２９を挟んで反対側に配置される。したがって、仕切り板２９で仕切られた一方のエリアに流れるエアは正イオン発生部２８Ａによって正イオン化され、他方のエリアを流れるエアは負イオン発生部２８Ｂによって負イオン化される。その際、ケミカルフィルタ２４によって有機物が除去されたエアがイオン発生部２８に供給されるので、イオン発生部２８に設けられた高圧電線の絶縁被膜（不図示）が有機物によって腐食されることを防止できる。したがって、イオン発生部２８において安全にイオン化することができる。

また、イオン発生部２８には、塵埃除去フィルタ２６によって有機物が除去されたエアが供給されるので、イオン発生部２８の放電電極（不図示）に塵埃が付着することを抑制できる。したがって、イオン発生部２８でイオン発生量が減少することを防止でき、除塵装置１０として高い除電性能を維持することができる。

なお、イオン発生部２８は、直流式コロナ放電に限定されるものではなく、交流式コロナ放電や軟Ｘ線を用い、片方のイオンを取り除くことによって正イオンと負イオンを別々に供給するようにしてもよい。

イオン発生部２８の上方には、イオン搬送路３０が接続されており、正イオン発生部２８Ａで正イオン化されたエアと、負イオン発生部２８Ｂで負イオン化されたエアは、イオン搬送路３０によって別々に搬送される。すなわち、イオン搬送路３０は、正イオンを搬送する正イオン搬送路３０Ａと、負イオンを搬送する搬送路３０Ｂを備えている。

図３はイオン搬送路３０を長手方向に直交する面で切断した断面図であり、図４はイオン搬送路３０を長手方向に切断した断面図である。これらの図に示すように、正イオン搬送路３０Ａは、内側のダクト３２Ａと、外側のダクト３４Ａから成る二重構造で構成されており、内側のダクト３２Ａの内部を正イオン化されたエアが通過するようになっている。外側のダクト３４Ａは、絶縁材料たとえば塩化ビニルによって構成されており、内側のダクト３２Ａの外面を完全に被覆するように構成される。ダクト３２Ａは、導電性を有する材料たとえばアルミによって構成されており、直流電源３６Ａに接続され、この直流電源３６Ａによって正の直流電圧が印加される。したがって、ダクト３２Ａの内部を流れるエア中の正イオンは、ダクト３２Ａの内面に近づいた際に反発力を受けるので、正イオンとダクト３２Ａの内面との接触回数を減らすことができる。これにより、搬送中の正イオンの減少を抑制することができるので、より多くの正イオンを搬送することができ、除電時間を短縮することができる。なお、ダクト３２Ａ、３４Ａは、形状を任意に変更できるフレキダクトを使用することが好ましい。

負イオン搬送路３０Ｂは、正イオン搬送路３０Ａと同様に、内側のダクト３２Ｂと、外側のダクト３４Ｂから成る二重構造で構成されており、内側のダクト３２Ｂの内部を負イオン化されたエアが通過するようになっている。外側のダクト３４Ｂは、絶縁材料たとえば塩化ビニルによって構成されており、内側のダクト３２Ｂの外面を完全に被覆するように設けられる。ダクト３２Ｂは、導電性を有する材料たとえばアルミによって構成されており、直流電源３６Ｂに接続され、この直流電源３６Ｂによって負の直流電圧が印加される。したがって、ダクト３２Ｂの内部を流れるエア中の負イオンは、ダクト３２Ｂの内面に近づいた際に反発力を受けるので、負イオンとダクト３２Ｂの内面との接触回数を減らすことができる。これにより、搬送中の負イオンの減少を抑制することができるので、より多くの負イオンを搬送することができ、除電時間を短縮することができる。なお、ダクト３２Ｂ、３４Ｂは、形状を任意に変更できるフレキダクトを使用することが好ましい。

上記の如く構成されたイオン搬送路３０によって、正イオン化エアと負イオン化エアが別々に搬送され、図１のイオン供給部４０に供給される。

イオン供給部４０は製造装置１２に設けられる。イオン供給部４０の構成は特に限定するものではないが、別々に搬送された正イオン化エアと負イオン化エアとを均一に混合し、被除電物１４に向けて吹き出すように構成される。これにより、被除電物１４にイオン化エアを吹きつけて除電することができる。このイオン化エアは、イオン発生装置２０のケミカルフィルタ２４で有機物を除去し、且つ、塵埃除去フィルタ２６で塵埃を除去したエアをイオン化したものなので、製造装置１２の内部に供給しても製造装置１２内の清浄度を低下させるおそれがない。したがって、製造装置１２の内部を高い清浄度に維持したまま、被除電物１４の除電を行うことができる。

次に上記の如く構成された除電装置１０の作用について説明する。

図５は、上述した除電装置１０を用いて試験した結果を示している。この試験では、直流電源３６Ａの印加電圧値（Ｖ）を変化させて除電完了時間を測定した。試験は、イオン供給部４０の吹出口から１．５ｍの位置と、０．３ｍの位置の二カ所で行った。また、試験の際、温湿度は２９±１℃であり、イオン搬送路３０Ａの長さは５ｍであり、イオン搬送路３０Ａの入口でのイオン濃度は３．６×１０^６個／ｃｍ^３であった。

図５から分かるように、イオン搬送路３０Ａのダクト３２Ａに正の直流電圧を印加することによって、除電時間を短縮できる。これは上述したように、ダクト３２Ａに正の直流電圧を印加することによって、ダクト３２Ａの内面に近づいた正イオンが反発力を受け、内面に接触する回数が減るためである。同様の試験結果がイオン搬送路３０Ｂでも得られた。

このように本実施の形態の除電装置によれば、イオン搬送路３０のダクト３２Ａ、３２Ｂにそれぞれイオンと同極性の直流電圧を印加するようにしたのでイオンがダクト３２Ａ、３２Ｂの内面に接触することを抑制でき、イオン搬送路３０におけるイオンの減少を抑制することができる。したがって、単位時間あたりのイオンの搬送量が増加するので、被除電物１４の除電時間を短縮することができる。

また、本実施の形態の除電装置１０によれば、ケミカルフィルタ２４によってエア中の有機物を除去してイオン発生部２８に送気するので、イオン発生部２８の高圧電線の絶縁被覆（不図示）が有機物によって腐食されることを抑制できる。よって、イオン発生装置２０での発火等を確実に防止することができ、除電装置１０の安全性を高めることができる。

また、除電装置１０によれば、塵埃除去フィルタ２６によってエア中の塵埃を取り除いてイオン発生部２８に送気するので、イオン発生部２８の放電電極に塵埃が付着することを抑制でき、イオン発生部２８のメンテナンス回数を減らすことができる。

さらに本実施の形態によれば、ケミカルフィルタ２４と塵埃除去フィルタ２６で有機物と塵埃を除去したエアを製造装置１２に供給するので、製造装置１２の清浄度が低下することを防止することができる。

なお、上述した実施形態は、イオン搬送路３０の構成として、導電性のダクト３２Ａ、３２Ｂを絶縁性のダクト３４Ａ、３４Ｂで被覆するようにしたが、イオン搬送路３０の構成はこれに限定するものではない。たとえば図６、図７に示す正イオン搬送路５０Ａは、絶縁材料（たとえば塩化ビニル）から成るホース５４Ａと、そのホース５４Ａの内面に塗布された導線性塗料５２Ａと、その導電性塗料５２Ａに正の直流電圧を印加する直流電源５６Ａとによって構成される。同様にイオン搬送路５０Ｂは、絶縁材料から成るホース５４Ｂと、そのホース５４Ｂの内面に塗布された導線性塗料５２Ｂと、その導電性塗料５２Ｂに負の直流電圧を印加する直流電源５６Ｂとによって構成される。このように構成された正イオン搬送路５０Ａ、負イオン搬送路５０Ｂの場合にも、搬送中の正イオン、負イオンの減少を抑制することができ、除電時間を短縮することができる。

また、上述した実施形態において、直流電源３６Ａ、３６Ｂ、５６Ａ、５６Ｂの電圧を制御する制御装置（不図示）を設け、イオン搬送路３０の搬送条件に応じて印加電圧を変化させるとよい。搬送条件は例えば、搬送中のイオン濃度、温湿度、搬送風速、搬送路断面積（ダクト径など）、搬送路長、搬送路内面の材質などであり、これらの条件が変化することによって、搬送中のイオンの減衰を防止するのに最適な電圧値が変化する。したがって、これらの搬送条件に応じて直流電源３６Ａ、３６Ｂ、５６Ａ、５６Ｂの印加電圧を制御することによって、搬送中のイオンの減少をより確実に抑制することができる。

なお、上述した実施形態において、被除電物１４の表面電位を表面電位計で計測したり、被除電物１４の周囲のイオンバランスをイオンバランスセンサで計測したりし、それらの計測値に基づいて直流電源３６Ａ、３６Ｂを制御するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、エアの流れ方向に対してケミカルフィルタ２４、塵埃除去フィルタ２６の順に配置したが、逆に塵埃除去フィルタ２６、ケミカルフィルタ２４の順に配置してもよい。

本実施の形態の除電装置を模式的に示す構成図イオン発生装置の構成を示す断面図イオン搬送路を長手方向に直交する面で切断した断面図イオン搬送路を長手方向に切断した断面図除電装置の作用を示す図図３と異なる構成のイオン搬送路を示す断面図図４と異なる構成のイオン搬送路を示す断面図

符号の説明

１０…除電装置、１２…製造装置、１４…被除電物、１６…クリーンルーム、２０…イオン発生装置、２２…ファン、２４…ケミカルフィルタ、２６…塵埃除去フィルタ、２８…イオン発生部、３０…イオン搬送路、３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ…ダクト、３６Ａ、３６Ｂ…直流電源、４０…イオン供給部

Claims

正イオンと負イオンを別々に発生させるイオン発生部と、
前記イオン発生部によって発生した正イオンと負イオンを別々に搬送するとともに、外面が絶縁され、内面が導電性を有する搬送路と、
前記搬送路の先端に設けられ、該搬送路によって搬送された正イオンと負イオンとを混合して供給するイオン供給部と、
前記イオン発生部にエアを送気することによって、該イオン発生部から前記イオン供給部に前記搬送路を介してエアを送気するファンと、
前記イオン発生部に送気されるエア中の有機物を除去するケミカルフィルタと、
前記イオン発生部に送気されるエア中の塵埃を除去する塵埃除去フィルタと、
前記搬送路を流れるイオンと同極性の直流電圧を、前記搬送路の内面に印加する直流電源と、
を備えたことを特徴とする除電装置。
前記搬送路は、導電材から成る導電ダクトと、該ダクトの外側を被覆するとともに絶縁材から成る絶縁ダクトとによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
前記搬送路は、絶縁材から成る絶縁ダクトと、該絶縁ダクトの内面に塗布された導電性塗料と、によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
前記搬送路の搬送条件に応じて前記直流電源の直流電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の除電装置。