JP3845090B2 - 高性能エアフィルタ用リーク検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置などに用いられるクリーンルームにおいて、高性能エアフィルタからのリークを検査する装置に関する。

クリーンルームの方式として、単一方向流型（層流型）と非単一方向型（乱流型）がある。どちらも天井から清浄空気を吹き出し床面から吸い込む方式だが、単一方向流型は、高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ）あるいは超高性能フィルタ（ＵＬＰＡフィルタ）を連続的に並べて配置し、上流側から送り込まれた空気を濾過し直接室内へと吹き出す方式である。これに対し、非単一方向流型は、フィルタを任意の間隔で配置し、フィルタ直下にパンチング板などを用いた拡散板を取り付けて、吹き出し空気をフィルタ面積よりも広い空間に供給する方式である。一般的に、単一方向流型は高清浄度が必要な場合に採用され、非単一方向流型は単一方向流型に比べて清浄度が低い場合に採用される。

リーク検査は、フィルタ直下において吹き出された空気をパーティクルカウンタのサンプリングプローブで吸引し、塵埃の個数を測定して所定の個数以下であることを確認する検査である。プローブは、社団法人日本空気清浄協会の「クリーンルームの性能評価指針」で示されている要領で走査するのが一般的である。従来のフィルタのリーク検査は、パーティクルカウンタの表示を目視により確認しながらプローブを走査することで実施されているが、半導体製造工場などのクリーンルームでは、検査するフィルタの数が数千枚にのぼり、さらに一般事務所に比べて天井高さが高く、４ｍ以上になることもあるため、検査員にとっては相当な重労働であり、作業時間とコスト両面において負荷の大きい作業である。

図４〜図６は従来の非単一方向流型のフィルタ側面を表しており、チャンバー２０内に収納されたフィルタ１０の直下に下向きの空気流を拡大させる拡散板１２が取り付けられている。図４に示すように拡散板１２をボルト（止めねじ）１４等で下から取り付ける方式では、拡散板１２を設置する前にフィルタ直下でリーク検査を行えば通常のリーク検査装置でも対応可能であるが、図５に示すように先に拡散板１２を天井フレーム２２上に設置してからその上にフィルタ１０を乗せる方式では、検査のために拡散板１２を外すことは作業時間とコストの増大になるので、拡散板１２を取り付けた状態のままでリーク検査を行うことになる。図６は拡散板１２を取り付けた状態を下側から見上げた様子を示している。図示のように、空気は拡散板１２から斜め下方に放射状に吹き出される。この状態で通常のリーク検査（フィルタ直下を全面走査する）を行うと、気流の拡散によって吹き出した空気を捕集し損なう可能性があり、逆に周囲の空気を誘引して吹き出された空気以外の空気も捕集してしまう可能性もあり、検査の正確さを保証することが難しい。

そこで最近の現場では、検査対象のフィルタから吹き出した空気を周囲と隔離するため、ポリエチレンシートなどを用いた覆い（マスカーと呼ばれる）をフィルタ１０あるいは拡散板１２を覆うように一時的に取り付けて検査を行うことが多い。マスカーは、フィルタの全周に沿って、垂直高さが長さ５００ｍｍから１０００ｍｍ程度の仕切壁を形成するように設置し、天井面に粘着テープなどで密着させる必要がある。そのため、脚立や足場を使って天井へアプローチしなければならず、検査する全フィルタに対して実施しなければならないので、マスカーの取り付け作業の負荷が非常に大きい。

従来の自動検査装置あるいはロボットは、下記特許文献に記載されているように、一般に単一方向流型のフィルタを前提としている。
特開昭６０−２１１３１５「クリーンルームの検査装置」、特開昭６３−７８２０「クリーンルームの防塵フィルタ検査装置」、特開平２−７１９８２「クリーンルーム計測ロボット」、特開平２−１２９５３３「クリーンルーム検査用ロボット」、特開２０００−２０６０３１「防塵フィルタのリーク検出装置」、実開平４−２１９５４「天井面フィルタのスキヤニングテスト装置」などは、手押し式あるいは自動式の走行車両に吸引プローブを搭載し、プローブをフィルタ下面に接近させて自動走査する機構を有している。しかしながら、これらの検査装置はいずれも単一方向流型のフィルタを対象としているので、フィルタを覆うマスカー等は図示されていない。非単一方向流型のフィルタのリーク検査では検査の正確さを確保するためにはマスカーの設置が必要である。 実開昭６３−２７８５５「クリーンルーム用エアフィルタのリーク検査装置」には、非帯電性の受皿（ホッパー）を用いてフィルタを密閉状に取り囲み、受皿内の空気を吸引して微粒子通過量を測定する装置が記載されている。しかしながら、このような受皿には微粒子が付着して正しく計測されない可能性があることと、プローブの走査を行わないのでリーク個所を特定することができないという欠点がある。

本発明の目的は、非単一方向流型のクリーンルームにおいて、拡散板を取り付けた状態でのリーク検査を正確にかつ自動で行うことができる装置を提供することにある。

本発明の前述した課題は、クリーンルームの天井面に任意の間隔をあけて設置された多数の高性能エアフィルタからのリークを検査する装置であって、手押し式又は自走式の移動台車の上に、少なくとも１個のエアフィルタの下面を完全に包囲した状態で天井面に密着可能な垂直仕切壁を有するマスカーと、前記マスカー内に位置してエアフィルタからの空気を吸引する吸引プローブと、前記吸引プローブを水平方向左右及び／又は前後に走査するトラバース機構と、前記吸引プローブで吸引した空気内の粒子数を計測するパーティクルカウンタと、前記マスカー及び吸引プローブを垂直方向に動かす昇降機構と、前記トラバース機構を駆動するモータと、前記各部を操作し制御するための中央制御部とが搭載されており、前記垂直仕切壁は非帯電性の材質で周囲の空気の混入を防止できる高さを有しており、測定対象のエアフィルタ下で移動台車を停止させ、マスカーを天井面に密着させてエアフィルタを包囲した状態で吸引プローブを水平方向左右及び／又は前後に走査し、パーティクルカウンタで粒子数を測定することにより、リークを検出しかつリーク個所を特定するようになっている高性能エアフィルタ用リーク検査装置によって達成される。

操作方法としては、測定対象のエアフィルタ下で移動台車を停止させ、昇降機構によりマスカーを天井面に密着させてエアフィルタを包囲した状態で、吸引プローブを水平方向左右及び／又は前後に走査し、パーティクルカウンタで粒子数を測定することにより、リークを検出しかつリーク個所を特定する。

好適な態様として、プローブを検査するための２軸のトラバース機構を設けて、これにフィルタサイズに適応させた開口寸法を有するマスカー（覆い）を取り付け、これらを昇降機構によって上昇させ、マスカーの上面を天井面に接触させる。マスカーを天井面に密着させるためにその上面には低発塵材によるパッキンを設ける。マスカーの内側全面をプローブで走査することにより、周囲の空気の混入を防止した状態で、吹き出し空気を捕集し損なうこともなく、正確なリーク検査を行うことが可能になる。マスカーの材質は非帯電性のものを使用し、マスカーの高さは拡散板の仕様ごとにシミュレーションなどによって気流を解析し、下方からの誘引などを考慮した高さとする。

さらに好適な態様として、前記マスカーを水平方向左右及び／又は前後に移動させるシフト機構を前記トラバース機構に隣接して配置すれば、移動台車が部屋の隅にきたときに、マスカーを水平にシフトさせて、部屋の隅に位置するフィルタを検査することも可能になる。このシフト機構はトラバース機構と類似の機構でよい。

本発明のリーク検査装置ではマスカーが装置と一体になっているので、マスカーを天井面に取り付けていく煩雑な作業は一切不要であり、省力化とコスト削減を同時に実現できる。また、周囲の空気と隔離し、フィルタを通過した空気のみを検査することができるので、高い信頼性が得られる。さらに、拡散板に近い距離でプローブを走査することにより、フィルタ面におけるリーク個所の特定が可能となり、補修作業の効率が向上する。
マスカーを水平方向に移動させるシフト機構をトラバース機構に隣接して配置すれば、移動台車が部屋の隅にきたときに、マスカーをシフトさせて、部屋の隅に位置するフィルタを検査することも可能になる。
以下、添付図面の実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳述する。

図１〜図３に本発明の好適な態様によるリーク検査装置を示す。この装置は、クリーンルームの天井面に任意の間隔をあけて設置された多数の高性能エアフィルタからのリークを検査する装置であって、手押し式の移動台車３０の上に、少なくとも１個のエアフィルタの下面を完全に包囲した状態で天井面に密着可能な仕切壁（垂直壁）を有するマスカー３２と、マスカー３２内に位置してエアフィルタからの空気を吸引する吸引プローブ３４と、吸引プローブ３４を水平方向左右及び／又は前後に走査するトラバース機構３６と、吸引プローブ３４で吸引した空気内の粒子数を計測するパーティクルカウンタ３８と、マスカー３２及び吸引プローブ３４を垂直方向に動かす昇降機構５０と、トラバース機構３６を駆動するモータ６６と、手動式のシフト機構７０と、前記各部を操作し制御するための中央制御部６０とが搭載されている。

図１Ａ，Ｂに示すように、マスカー３２の上端には天井面と密着可能なパッキン３３が取付けられている。移動台車３０は、底面にキャスター４４が取り付けられ、手押しハンドル４２を操作することにより全方向への移動及び回転が可能である。また、手押しハンドルは取り外し可能で左右どちらにでも取り付けることができる。
昇降機構５０は、昇降ハンドル５２を操作することにより、タイミングベルト５４とプーリーを介して、マスカー３２と吸引プローブ３４を上下方向に動かすことができる。トラバース機構を駆動するモータ６６は外部電源で駆動され、それを制御する中央制御部６０はパーソナルコンピュータ等で構成されている。なお、移動台車３０上にバッテリを搭載することもできる。

吸引プローブ３４の開口面積は、吸引風速を左右するので、プローブの走査高さと吹き出し風速分布から吹き出し風速とほぼ同じ等速で吸引するようにプローブ開口寸法を決定することが望ましい。図２に示すように、トラバース機構３６によるプローブの走査は、ガイドレール３７に沿ってマスカー内側を全面走査するものとし、プローブの開口面積に合わせて隙間がないように走査間隔を決定する。
図１Ｂに示すように、マスカー３２は、トラバース機構３６の上部に設けられた手動式のシフト機構７０によって水平方向左右に移動することが可能で、これにより部屋の隅に配置されたフィルタを検査する際に、装置を壁に寄せ切ることができる。

図３は中央制御部６０の構成を表しており、パーティクルカウンタ３８、シーケンサ６１、タッチパネル６２、フラッシュメモリ６４、トラバース機構を駆動するためのモータ６６、サーボドライバ６８を包含している。トラバース機構３６・シフト機構７０・パーティクルカウンタ３８の操作及び測定に関する各種設定（走査速度、リーク判定基準値、その他）はタッチパネル６２で行う。プローブ走査開始とともにパーティクルカウンタ３８により計測された塵埃の個数をシーケンサ６１に取り込む。全面の測定終了後、リークの有無を自動で判定して、フィルタの管理番号、検査日時、判定結果、計測された塵埃の個数をタッチパネル６２に表示するとともに、記憶媒体（フラッシュメモリ等）６４にデータとして記録する。この例では、パーティクルカウンタの計測値をリアルタイムで取り込み、単位時間あたりの計測個数が設定値を超えた場合（連続カウント）にプローブ走査を停止し、プローブを一定距離戻した後に再走査を行い、同区間で再度連続カウントが検出された場合は走査を終了し、リークであると判定するものとした。

本発明によるリーク検査装置の具体的な操作手順は以下の通り。
（１）装置本体を検査するフィルタの直下に移動させる
（２）昇降機構により、プローブ、トラバース機構、シフト機構及びマスカーを上昇させ、マスカー上面のパッキンをフィルタの拡散板の周囲に接触させる
（３）タッチパネルの操作によりプローブを自動走査する
（４）走査開始と同時にパーティクルカウンタが起動する
（５）カウンタ値が予め設定した条件を超過した場合、リークと判定し検査を中断、操作画面に表示する
（６）測定データ（日時、フィルタ番号、カウント値、判定結果）を記憶媒体に保存する。
なお、必要に応じてシフト機構を手動操作してマスカーを水平移動させる。

一例として、図１のリーク検査装置のサイズは、延伸時の全高４８００ｍｍ、全幅１０００ｍｍ、奥行き７００ｍｍ程度とすることができる。

以上詳細に説明した如く、本発明によれば、非単一方向流型のクリーンルームにおいて、拡散板を取り付けた状態でのリーク検査を正確にかつ自動で行うことができる装置が提供され、その技術的効果には極めて顕著なものがある。

本発明によるリーク検査装置の正面図と側面図。 本発明によるマスカーとプローブ及びトラバース機構の斜視図。 本発明における中央制御部の概略構成図。 従来のフィルタと拡散板を表す側面図。 他の設置方法による従来のフィルタと拡散板を表す側面図。 従来のフィルタと拡散板を下方から見上げた斜視図。

符号の説明

１０ フィルタ
１２ 拡散板
２０ チャンバー
３０ 移動台車
３２ マスカー
３４ 吸引プローブ
３６ トラバース機構
３８ パーティクルカウンタ
５０ 昇降機構
６０ 中央制御部
６６ モータ
７０ シフト機構

Claims (2)

1. クリーンルームの天井面に任意の間隔をあけて設置された多数の高性能エアフィルタからのリークを検査する装置であって、
   手押し式又は自走式の移動台車の上に、
   少なくとも１個のエアフィルタの下面を完全に包囲した状態で天井面に密着可能な垂直仕切壁を有するマスカーと、
   前記マスカー内に位置してエアフィルタからの空気を吸引する吸引プローブと、
   前記吸引プローブを水平方向左右及び／又は前後に走査するトラバース機構と、
   前記吸引プローブで吸引した空気内の粒子数を計測するパーティクルカウンタと、
   前記マスカー及び吸引プローブを垂直方向に動かす昇降機構と、
   前記トラバース機構を駆動するモータと、
   前記各部を操作し制御するための中央制御部とが搭載されており、
   前記垂直仕切壁は非帯電性の材質で周囲の空気の混入を防止できる高さを有しており、
   測定対象のエアフィルタ下で移動台車を停止させ、マスカーを天井面に密着させてエアフィルタを包囲した状態で吸引プローブを水平方向左右及び／又は前後に走査し、パーティクルカウンタで粒子数を測定することにより、リークを検出しかつリーク個所を特定することを特徴とする高性能エアフィルタ用リーク検査装置。
2. 前記マスカーを水平方向左右及び／又は前後に走査するシフト機構が前記トラバース機構に隣接して設けられている請求項１記載のリーク検査装置。

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