JP2009076831A - Adjustment of tilt angle of jetting port and air quantity of suction port of air cleaner head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、最近のデジタル電子機器及び半導体部品の小型化、微細化、高度化の開発・発展に伴い、益々空気中の微細ダストの存在やその付着が、製品の品質や保留り、更には、製造工程の安定化や寿命迄にも、大きな影響を与える事で、それらの付着微細ダスト17を除去するエアクリーナ装置に関する。 With the recent development and development of miniaturization, miniaturization, and sophistication of digital electronic devices and semiconductor components, the presence and adhesion of fine dust in the air is increasingly affected by the quality and retention of products. The present invention relates to an air cleaner device that removes the adhering
特に、それらデジタル電子機器の中で、ウエハや基板そして電子部品及び液晶ガラス(以下、平面板19と呼称)等の表面上の付着微細ダスト17の剥離効率とその飛散微細ダスト18の捕集効率を安定させ、向上させる方法として、エアクリーナ装置におけるクリーナヘッドの断面構造と平面板19の走行方向に関するものである。 In particular, among these digital electronic devices, the separation efficiency of the attached
従来から利用されている半導体製造装置におけるプッシュ・プル式エアクリーナ装置は図1に表示する様な構成で成り立っている。その構成は、上段クリーナヘッド1、下段クリーナヘッド2、プレッシャ及び、バキュームのエア源であるブロワ3、クリーナヘッドの供給加圧エアを浄化するHEPAフィルタ4、各クリーナヘッドから吸引された微細ダストを捕集するプレフィルタ5、風量(圧力)を調整するダンパ6、及び、これらを接続するホース・パイプ7、等である。 A push-pull type air cleaner apparatus in a semiconductor manufacturing apparatus that has been conventionally used is configured as shown in FIG. The structure includes an
この方式は、クローズループ(閉回路)方式であり、1台のブロワ3に加圧エアの供給・噴出と微細ダストを吸引するバキューム機能を有したエア循環方式である為、クリーンルーム等への設置においても、室内のエアバランスを崩すことなく、設備コストも安価な利点がある。 This system is a closed loop (closed circuit) system, and it is an air circulation system that has a vacuum function to supply and eject pressurized air to one blower 3 and suck fine dust. However, there is an advantage that the equipment cost is low without breaking the air balance in the room.
ブロワ3の昇圧時には、エアの圧縮熱でエア温度が上昇するので、温度影響を受け易い平面板17や部品・材料等に対しては、留意する必要がある。 When the pressure of the blower 3 is increased, the air temperature rises due to the compression heat of the air. Therefore, attention must be paid to the
次に従来の上段及び下段のエアクリーナヘッド1、2、の断面形状を図2に表示する。その断面形状は、プレッシャ室8とその噴出口12、両側にバキュウーム室(1)9とその吸込口(1)13を、バキュウーム室(2)10とその吸込口(2)14を有して、平滑平面なダスト捕集面11からなる。 Next, the cross-sectional shapes of the conventional upper and lower
エアの流れは、図3に表示する様に、搬送ローラ23上を走行中の平面板19の表面上に、クリーンな加圧エアをプレッシャ室8から噴出口12を経由して、上部及び下部から噴き付け、付着微細ダスト17に衝撃力を与えることで、飛散させて、噴出口12の両端に設けた吸込口(1)13及び吸込口(2)14から飛散微細ダスト18を吸引捕集するシステムになっている。 As shown in FIG. 3, the air flow is performed by supplying clean pressurized air from the
従来のエアクリーナ装置において、搬送ローラ23上を走行して来る平面板19が噴出口12の真下に来ると、図3で表示する様に、噴出した加圧エアは、上部及び下部から付着微細ダスト17に衝撃力を与えて、付着面から剥離させ、そして浮遊させて、吸引口(1)13及び吸引口(2)14迄移動して、飛散微細ダスト18を吸引するシステムになっている。
しかし、上部及び下部からの加圧エアが、付着微細ダスト17を押え付けて、付着面からの剥離が不充分な場合が在り、飛散微細ダスト18の捕集効率の低下という問題が残る。In the conventional air cleaner apparatus, when the
However, the pressurized air from the upper part and the lower part presses the attached
又、図4で表示する様に、平面板19の先端が、噴出口12の真下に来ると、加圧エアが平面板19の下側及び上側に廻り込み、エアバランスの乱れに因り、チャタリング(異常振動)が起こり、平面板19が吸込口(2)14に貼り付いてしまう現象が発生して、生産ラインを一時的に停止させるトラブルを起こし、解消が必要になる。 Further, as shown in FIG. 4, when the tip of the
更には、平面板19の先端が、噴出口12の真下及び真上の位置に来ると、加圧エアの噴出流が平面板19の先端部の前進を遮る為に、この場合にも生産ラインを一時的に停止させるトラブルを起こし、解消が必要になる。 Furthermore, when the tip of the
このチャタリング(異常現象)の発生は、図5に表示する様に、平面板19の最後端が、噴出口12の真下及び真上を通過する時にも存在して、同様の現象が発生し同様のトラブルの解消が必要になる。
この為に、微細ダストの捕集効率の低下と生産ラインの安定化に影響を及ぼし、ブロワの能力選定にも影響を及ぼすことが考えられる。The occurrence of this chattering (abnormal phenomenon) is also present when the rear end of the
For this reason, it may affect the collection efficiency of fine dust and the stabilization of the production line, and may influence the selection of blower capacity.
そこで、平面板19のチャタリング(異動振動)を無くして、飛散微細ダスト18の捕集効率を低下させない、安定した稼動が、要望されている。 Accordingly, there is a demand for stable operation that eliminates chattering (transitional vibration) of the
本発明は、図6に表示する様に、従来の上段及び下段のエアクリーナヘッド1、2の噴出口12の噴出角度を水平に対して、30〜80度の範囲から適切に選定した角度で加工した、新しい上段及.び下段のエアクリーナヘッド20、21の傾斜噴出口22を設ける事で、図12に表示する様に、付着微細ダスト17と平面板19面の間に加圧エアを効率良く噴出する事が出来る為に、より剥離し易くなり、飛散微細ダスト18の捕集効率が一段と向上する。 In the present invention, as shown in FIG. 6, the jet angle of the
更に、噴出口部分のみを傾斜加工しても、図10で表示する様に、噴出流は傾斜方向に流れない事が、色々な実験や計算から判明してきた。 Furthermore, it has been found from various experiments and calculations that even if only the jet nozzle part is tilted, the jet flow does not flow in the tilt direction as shown in FIG.
そして、図10で表示する様に、傾斜噴出口22の傾斜方向の噴出流は、両側に位置する吸込口(1)13と吸込口(2)14での吸込風量のバランスにより変形する事が判明した。
それは、傾斜噴出口22からの傾斜方向の噴出流を、図11で表示する様に、傾斜方向にスムーズに流す為には、吸込口(2)14での吸込風量を吸込口(1)13での吸込風量より20%以下の少量にする事で、噴出流の流れが曲がらない適切なバランス比率が存在する事を見出した。Then, as shown in FIG. 10, the jet flow in the tilt direction of the
As shown in FIG. 11, in order to smoothly flow the jet flow in the tilt direction from the
これは、噴出口12、傾斜噴出口22からの噴出流は、ダスト捕集面11と平面板19の間隔が1〜2mmと極めて狭い為に、前後に位置する吸込口(1)13、吸込口(2)14の吸込風量の影響を敏感に受け易い。 特に、傾斜噴出口22からの噴出流でも、上流側に位置する吸込口(2)14の風量の影響は大きく、噴出流を変形させてしまう。 This is because the jet flow from the
そこで、図11で表示する様に、噴出流がストレートに平面板19に当たる為には、吸込口(2)14の風量を吸込口(1)13の風量の20%以下の適切な量に調整出来る構造が必要になってくる。
その為には、バキューム室(2)10の適切な位置に風量調整弁24の必要数量を設置する事で、解決出来る。Therefore, as shown in FIG. 11, in order for the jet flow to directly hit the
For that purpose, it can be solved by installing the necessary quantity of the air
噴出流が傾斜方向にスムーズに流れる様になれば、平面板19上の付着微細ダスト17が、より剥離し易くなり、飛散微細ダスト18の捕集効率が一段と向上する。 If the jet flow smoothly flows in the inclined direction, the attached
亦、平面板19をこの噴出流部に走行させる場合は、前述の様に、チャタリング(異常振動)の発生や噴出流で停止等の問題があるが、図7で表示する様に、噴出流の流れ方向に走行する様にすれば、問題は解決出来る。 In the case where the
本発明に拠る効果の一つ目は、平面板19上の付着微細ダスト17の剥離効率と飛散微細ダスト18の捕集効率が従来より20%以上も向上することで、保留まりの改善と平面板19の品質向上、更に、無駄な加圧エアを減少させる事で、コストダウンにも寄与出来きる。 The first effect of the present invention is that the separation efficiency of the attached
又、効果の二つ目は、噴出流エアの流れ15がスムーズになり、平面板19の上下へのエアバランスが改善することで、チャタリング(異常振動)の発生が皆無になり、平面板19が吸込口(1)13、吸込口(2)14に貼り付くトラブルも解消出来て、生産ラインの一時停止等が無くなり、安定した生産工程の維持に貢献出来る。 The second effect is that the
更に、効果の三つ目は、従来の様に噴出流が平面板19の先端部を遮断する事も無くて、むしろ平面板19の走行を助ける、流れ方向への押す作用効果が発生する為に、付着微細ダスト17の剥離効率の向上と生産ラインの安定稼動に貢献出来る。 Furthermore, the third effect is that the jet flow does not block the tip of the
発明を実施するための最良の形態は、図6に示す様に、上段及び下段エアクリーナヘッド20、21の夫々に、水平面に対して、θ=60±5度の傾斜噴出口22を、プレッシャ室8側のダスト捕集面11に設け、この噴出口位置から下流側の適切な距離L1に吸込口(1)13を、上流側の適切な距離L2に吸込口(2)14を設ける。In the best mode for carrying out the invention, as shown in FIG. 6, an
更に、この吸込口(2)14の適切な位置に風量調整弁24の必要数量を設置する事で、噴出流の流れが変形しないで、直接平面板19に当たり、付着微細ダスト17の剥離効率を上げて、飛散微細ダスト18の捕集効率を向上させる。 Further, by installing the necessary quantity of the air
亦、平面板19の走行方向については、図7に表示する様に、上段及び下段クリーナヘッド20、21の加圧エアの噴出流の流れ方向に合わせる事で、平面板19がスムーズに噴出流に接触し、エアバランスの乱れが少なくなる為に、チャタリング(異常振動)の発生を無くして、更に、噴出流が平面板19の走行方向に押す様に作用する為に、従来の様に停止する事も無く、付着微細ダスト17の剥離効率の向上と生産ラインの安定稼動に貢献出来る。 As shown in FIG. 7, the
そこで、適切な諸寸法を決定すべく、実験装置を作成して、実験を行なって、その実験結果を検証する。
実験用新エアクリーナ装置のクリーナヘッドは、図6に表示する様に、傾斜噴出口22の傾斜角度θを変えた実験装置(A)、(B)と図2に表示する様な従来装置の3種類に、ライン速度νを変えて、下記2項目の評価実験を実行した。Therefore, in order to determine appropriate dimensions, an experimental device is created, an experiment is performed, and the experimental result is verified.
The cleaner head of the new experimental air cleaner apparatus is an experimental apparatus (A), (B) in which the inclination angle θ of the
1.評価項目
(1)チャタリングの有無(目視)
(2)微細ダスト捕集能力(パーティクルカウンター)1. Evaluation item (1) Presence / absence of chattering (visual)
(2) Fine dust collection ability (particle counter)
2.テスト条件
(1)基 材:PETフィルム
(2)微 細 ダスト:環境粉塵(PSL)
(3)噴出エア 圧力:15kpa
(4)基材とギャップ:H1=約1〜2.5mm
(5)ライン 速 度:20m/minと30m/min2. Test conditions (1) Base material: PET film (2) Fine dust: Environmental dust (PSL)
(3) Blowing air pressure: 15 kpa
(4) Base material and gap: H 1 = about 1 to 2.5 mm
(5) Line speed: 20m / min and 30m / min
3.実験装置の種類
(1)実験装置(A):噴出口溝幅:W1=1.0mm,噴出口角度:θ=60°
:プレッシャ室角度:θ=60°
:吸込口溝幅:W2=2.0mm,吸込口溝幅:W3=1.5mm
(2)実験装置(B):噴出口溝幅:W1=1.0mm,噴出口角度:θ=60°
:プレッシャ室角度:θ=60°
:吸込口溝幅:W2=2.0mm,吸込口溝幅:W3=2.5mm
(3)実験装置(C):噴出口幅:W1=1.0mm,噴出口角度:θ=90°
:プレッシャ室角度:θ=90°
:吸込口溝幅:W2=W3=2.5mm,
※ 実験装置(C)は、従来装置を示す。3. Type of experimental apparatus (1) Experimental apparatus (A): outlet groove width: W 1 = 1.0 mm, outlet angle: θ = 60 °
: Pressure chamber angle: θ = 60 °
: Suction port groove width: W 2 = 2.0 mm, Suction port groove width: W 3 = 1.5 mm
(2) Experimental apparatus (B): outlet groove width: W 1 = 1.0 mm, outlet angle: θ = 60 °
: Pressure chamber angle: θ = 60 °
: Suction port groove width: W 2 = 2.0 mm, Suction port groove width: W 3 = 2.5 mm
(3) Experimental apparatus (C): outlet width: W 1 = 1.0 mm, outlet angle: θ = 90 °
: Pressure chamber angle: θ = 90 °
: Suction groove width: W 2 = W 3 = 2.5 mm,
* Experimental equipment (C) is a conventional equipment.
実験結果から本発明装置は、従来装置に比べて、付着微細ダスト17の剥離効率も飛散微細ダスト18の捕集効率も一段と向上し、更に、チャタリング(異常振動)が皆無となり、当所の目的を達成出来るものと判断する。
この効果により、製造工程の安定化と稼動効率の向上に、更には、コストダウンにも貢献出来る。From the experimental results, the apparatus of the present invention has improved the separation efficiency of the attached
This effect can contribute to the stabilization of the manufacturing process and the improvement of operation efficiency, and further to cost reduction.
産業上の利用可能性は、まず第一に、半導体の基板や付加価値の高いフィルムやガラス板や薄い板状物等の表面上に付着した微細ダストのクリーニング装置に最適と考えられる。
中でも、液晶テレビやプラズマテレビ等の益々の大型化に伴う設備投資の拡大化により、これらの平面板19としての薄いガラス板への需要の拡大が予想される。Industrial applicability is considered to be optimal for a cleaning apparatus for fine dust adhered on the surface of a semiconductor substrate, a high value-added film, a glass plate, a thin plate or the like.
In particular, the demand for thin glass plates as the
本発明の新エアクリーナ装置は、平面板19としてのガラス板の幅が、2〜3mになっても、加圧エアが均一に噴出する方法を考慮すれば、容易に対応が可能になる。
現在では、ガラス板の幅が、1.5m位までは、稼動中であり、今後の大型化に利用される可能性は、益々拡大していくと予測出来る。Even if the width of the glass plate as the
At present, the glass plate is in operation until the width of the glass plate reaches about 1.5 m, and the possibility of being used for future enlargement can be expected to increase more and more.
その他の分野としては、印画紙や高級画紙、或いは、医薬品やナノテク製品・部材等への適用も視野にはいる。 As other fields, application to photographic paper, high-quality paper, pharmaceuticals, nanotech products, and components is also in view.
1 上段エアクリーナヘッド
2 下段エアクリーナヘッド
3 ブロワ
4 HEPA フィルタ
5 プレフィルタ
6 風量調整バルブ
7 ホース・パイプ
8 プレッシャ室
9 バキューム室(1)
10 バキューム室(2)
11 ダスト捕集面
12 噴出口
13 吸込口(1)
14 吸込口(2)
15 エアの流れ
16 渦流
17 付着微細ダスト
18 飛散微細ダスト
19 平面板
20 新上段エアクリーナヘッド
21 新下段エアクリーナヘッド
22 傾斜噴出口
23 搬送ローラ
24 風量調整弁DESCRIPTION OF
10 Vacuum room (2)
11
14 Suction port (2)
DESCRIPTION OF
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