JP5035543B2

JP5035543B2 - 局所ドライルーム設備

Info

Publication number: JP5035543B2
Application number: JP2007340258A
Authority: JP
Inventors: 浩之渡邊; 康博頭島
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2009162404A

Description

本発明は局所ドライルーム設備に関し、特に局所的に有機半導体や液晶ディスプレイなどの製品を高い清浄度および低湿度に維持する局所ドライルーム設備に関する。

近年、活性層に炭素を基本的な骨格とする有機化合物を用いた有機ＴＦＴ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ−ＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の開発が活発となっている。有機ＴＦＴは、活性層の原料としてシリコン半導体を用いたＳｉ系半導体に比べ柔軟性があり、印刷法によって形成可能であることから、大面積のディスプレイなどに適用できる可能性がある。

従来、半導体や液晶ディスプレイなどの製造を行うクリーンルームでは、雰囲気の清浄化、他の汚染物からのクロスコンタミネーションの防止、搬送その他の工程で、クリーンなハンドリングなどが必要とされている。また、有機半導体の分野では材料や基板へ有機物または水分が付着すると性能が低下するため、クリーンルーム内の有機物の影響や気中水分の影響が問題となる可能性がある。
そこで気中水分濃度の低いドライエアを供給し、低湿度の環境下で製品を製造するドライルーム設備が利用されている。このような従来のドライルームは、一般に室内全体をドライ環境にする方法が採用されている。

ところで半導体デバイスを製造する工程には、製品の輸送室や材料の蒸着する工程など様々な工程があり、各工程で基板が周辺雰囲気と接触する。特に製品の性能に大きく影響する表面が露出する箇所では環境雰囲気の制御が重要となる。

これまで、作業空間にドライエアを供給し、局所的にドライ環境にする設備が考えられている。特許文献１に示すドライベンチ設備では、トンネル状の作業空間に下方から作業者の手が挿入可能な作業用開口部が設けられており、作業性の向上を図っている。
特開平９−１３６２７５号公報

しかしながら、従来のドライルームでは室内全体をドライ環境にしているため、室内の一部で有機物が検出された場合、この有機物を排出するため室内の容量に相当するドライエアを供給しなければならず効率的でない。
また特許文献１に示すようなドライベンチ設備では、製造装置周辺および製品周辺の環境を制御する手法が取られていない。

また製造工程が複数行われる場合、雰囲気条件の閾値が高い場合と低い場合など製造工程ごとに雰囲気条件が異なるケースがある。このような場合、従来の室内全体をドライ環境に制御する方法では、専用の送風手段を別途配置する必要があった。

また有機ＴＦＴなどの有機半導体は、特に雰囲気中の水分や酸素の影響を受けやすい。特に基板と有機半導体の界面の清浄化が非常に重要であることから、製品周りの気中水分濃度および有機物濃度の制御が問題となってくる。

そこで本発明は上記従来技術の問題点を解決するため、ドライルーム内を局所的にドライ環境にすることを目的としている。また本発明は、ドライルームにドライエアを効率的に供給できる局所ドライルーム設備を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明の局所ドライルーム設備は、ドライルーム内を複数区分けし互いに配管を介して接続した小部屋と、区分けした前記小部屋に接続しドライエアを供給する送風手段と、前記小部屋の有機物濃度を測定する水晶振動子型センサと、前記小部屋の気中水分濃度を測定する湿度センサと、前記水晶振動子型センサおよび前記湿度センサの測定値に基づいて前記送風手段からのドライエアの給気量を演算して前記小部屋毎に予め定めた有機物濃度および気中水分濃度の設定値に制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

上記構成による本発明の局所ドライルーム設備によれば、除湿機から供給されるドライエアを用い、ドライルーム内に設置している小部屋（ブース）内、すなわち製品周りに局所的にドライエアを供給することができる。したがって製品性能および生産性を向上させることができる。

また各小部屋内の湿度を設定し、各小部屋内に設置された湿度センサによる測定値に基づいて、ドライエアの給気風量を演算し、ダンパーにより、給気風量を調整し、所定の湿度に制御することができる。

ドライルーム中の製品の製造処理は上流側から下流側に向かって製品を流れ作業で行っている。各製造処理工程は工程ごとによって処理時間が異なる。そうすると上流側の小部屋で製品を排出し下流側の小部屋で製造処理を行う時間が長く、上流側の小部屋が製造処理を行わず待ち時間となる場合がある。このようなとき、製品が存在しない小部屋のドライエア供給を停止または低減して、送風手段のドライエア発生量を低減することができる。

製造装置周り及び製品周りにクリーンかつドライな空気を供給することにより、製品の生産性を上げて、かつ製品の性能向上につなげることができる。また製品の性能に大きく関わる工程では有機物濃度または気中水分濃度を低めに設定するなど気流制御することで製品の生産性と製品性能を向上させることができる。

また、製品の製造処理工程が変わった場合、製造装置の大きさやドライエア必要箇所が異なるため、ドライルーム内のレイアウトの変更に対応し、ドライエアの送風手段をフレキシブルに変更できる。

隣接する小部屋間は接続トンネルによって接続している。上流側の小部屋から下流側の小部屋に製品を供給する際には、製品とともに有機物濃度および気中水分濃度が閾値以下に維持されたドライエアも一緒に供給することができる。よって下流側の小部屋に新たに送風手段から供給するドライエアの給気量を低減することができる。このため送風手段で生成するドライエア生成量が少なくなり、コストの低減化が図れる。

小部屋から排出後のドライエアを送風手段に戻すようにしている。これにより送風手段で生成するドライエアを一部代替することができる。このため送風手段のドライエア給気量を少なく設定できコストの低減化を図ることができる。

本発明の局所ドライルーム設備の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は実施形態に係る局所ドライルーム設備の構成概略を示す図である。図示のように、局所ドライルーム設備は、ドライルーム１０内の複数の小部屋１２と、送風手段１４と、制御手段１６と、水晶振動子型センサ１８と、湿度センサ２０とを主な構成要件としている。

ドライルーム１０は、清浄度および水分濃度を予め定めた設定値（閾値）に制御した空間である。
小部屋１２は、ドライルーム１０内に設置される区分けしたブースである。区分けした各小部屋１２同士は、配管となる接続トンネル１３で接続し直列に配置している。また小部屋１２はドライルーム１０で扱う製品の製造処理工程ごとに分けて複数配置している。本実施形態では一例として、有機半導体の製造処理工程について説明する。図示のようにドライルーム１０内の小部屋１２は、上流側から基板保管ストッカー１２ａ、基板前処理室１２ｂ、絶縁膜生成室１２ｃ、金属電極蒸着室１２ｄ、有機半導体塗布室１２ｅ、有機半導体乾燥室１２ｆ、封止室１２ｇの順に直列に配置している。

例えば有機半導体を基板上に塗布する工程では、有機物および水分が基板に付着すると不具合の発生率が高くなる。そこで有機半導体塗布室１２ｅの有機物濃度および気中水分濃度の設定値を他の小部屋よりも低めに設定することができる。また有機半導体を乾燥する工程では、水分濃度をそれほど厳格に規定しなくても良いため、設定値を高めに設定することができる。このように各製造工程によって、有機物濃度および気中水分濃度の設定値（閾値）が異なる場合がある。

送風手段１４は、ドライルーム１０の各小部屋１２にドライエアを供給している。送風手段１４は、本実施形態では一例として、デシカントロータを用いたデシカント除湿機を用いている。デシカント除湿機は、シリカゲルやゼオライトなどの円盤状の吸湿剤を回転させながら外気から導入した空気中の湿分を取り除き相対湿度の低いドライエアを生成し、かつ湿分を吸収した除湿剤の再生を連続で行っている。

有機半導体の製造工程においては、製品に付着して不具合を発生する汚染源として揮発性有機溶剤などの有機物と空気中の水分が挙げられる。そこで本実施形態では、各小部屋１２の雰囲気中の有機物濃度と気中水分濃度を測定するため以下に示す測定手段を用いている。

水晶振動子型センサ１８は、共振周波数の変化を認識することにより、有機物の濃度を測定するセンサである。水晶振動子型センサ１８は後述の制御手段１６と電気的に接続し、小部屋１２の有機物濃度の測定値を送っている。

湿度センサ２０は、雰囲気の気中水分濃度を測定するセンサである。湿度センサ２０は、後述の制御手段１６と電気的に接続し、小部屋１２の気中水分濃度の測定値を送っている。

給気管２２は、送風手段１４をドライルーム１０内に配置した複数の小部屋１２ごとにそれぞれ接続する配管である。送風手段１４で生成したドライエアは、給気管２２を介して各小部屋１２ａ〜１２ｇに供給される。

ダンパー２４は、ドライエアの給気管２２の本管２２ａから各小部屋１２ａ〜１２ｇに分岐した分岐管２２ｂ上に設けた開閉弁である。ダンパー２４ａ〜２４ｇは小部屋１２ａ〜１２ｇごとに取り付けている。そして各ダンパー２４ａ〜２４ｇは、後述の制御手段１６と電気的に接続しており、後述する制御手段１６の制御信号に基づいて弁の開閉量が変化してドライエアの給気量を調整することができる。

また給気管２２は、本管２２ａ上に湿度センサ２０Ａを取り付けている。湿度センサ２０Ａは後述の制御手段１６と電気的に接続している。給気管２２上の湿度センサ２０Ａは、送風手段１４から供給されたドライエアの気中水分濃度を測定し、その測定値を制御手段１６に送っている。

排気管２６は、各小部屋１２の排出口に接続し、小部屋１２中を通過したドライエアを外部に排出している。
排気管２６には還気管２８が分岐接続している。還気管２８は、排気管２６と送風手段１４を接続する配管である。

排気管２６上には、水晶振動子型センサ１８Ａが取り付けてある。水晶振動子型センサ１８Ａは後述の制御手段１６と電気的に接続している。排気管２６上の水晶振動子型センサ１８Ａは、各小部屋１２ａ〜１２ｇから排出されて排気管２６上に集められたドライエアの有機物濃度を測定している。そして水晶振動子型センサ１８Ａの測定値は後述する制御手段１６に送られる。

還気管２８上にはダンパー２４ｈが取り付けられている。ダンパー２４ｈは後述の制御手段１６と電気的に接続しており、制御信号に基づいて弁の開閉量を調節することができる。また排気管２６には分岐する還気管２８よりも外部排出側にダンパー２４ｉを取り付けている。ダンパー２４ｉは、後述の制御手段１６と電気的に接続しており、制御信号に基づいてダンパー２４ｈと連動して弁の開閉量を調節することができる。

制御手段１６は、前述のように送風手段１４と、水晶振動子型センサ１８と、湿度センサ２０と、ダンパー２４に接続している。制御手段１６は、予め小部屋１２ａ〜１２ｇ毎に有機物濃度および気中水分濃度の設定値を定めて、この設定値になるように小部屋の容積に基づいてドライエアの給気量を演算している。そしてこの演算結果に基づいて、ダンパー２４ａ〜２４ｇの開閉量を制御する制御信号をダンパー２４に送りドライエアの給気量を調整して小部屋１２内の設定値を制御している。

次に、上記構成による局所ドライルーム設備の作用について以下説明する。
前述のように予め製造処理工程ごとに雰囲気中の有機物濃度および気中水分濃度の設定値が定められている。そこで制御手段１６では、製造処理工程ごとに分けられている小部屋１２の容積に基づいて、設定値を維持できるドライエアの必要給気量を演算で求めている。

各小部屋１２ａ〜１２ｇには、予め有機物濃度および気中水分濃度の設定値となるドライエアの必要給気量を供給してある。製品の製造処理中は、有機物濃度および水分濃度のセンシングを行っている。いずれかの小部屋１２で設定値を上回る有機物濃度または気中水分濃度の測定値がセンサによって検出された場合、その測定結果が制御手段１６に送られる。制御手段１６では、湿度センサ２０Ａによる送風手段１４から給気される実際のドライエアの気中水分濃度の測定値に基づいて、該当する小部屋１２の設定値となるドライエアの給気量を演算する。そしてドライエアを供給する小部屋１２のダンパー２４の開閉量を調整してドライエアの給気を行う。

また小部屋１２ごとにドライエアの給気・停止を行うこともできる。すなわちドライルーム中の製品の製造処理は上流側から下流側に向かって製品を流れ作業で行っている。各製造処理工程は工程ごとによって処理時間が異なる。上流側の小部屋１２で製品を排出し下流側の小部屋１２で製造処理を行う時間が長く、上流側の小部屋１２が製造処理を行わず待ち時間となる場合、製品が存在しない小部屋１２のドライエア供給を停止または低減して、小部屋１２への供給量を制御するとともに、送風手段１４の図示しないファンの回転数、例えばインバータ周波数を制御して総風量を低減してもよい。さらに製造処理工程が終わった上流側の小部屋１２の給気管２２のダンパー２４を閉塞することにより送風手段１４からのドライエアの供給を停止させることができる。これにより同様の効果が得られる。

製造処理において製品の性能に大きく関わる工程では、有機物濃度または気中水分濃度を低めに設定値を設定することができる。このように小部屋ごとに気流制御することで製品の生産性と製品性能を向上させることができる。

本発明の局所ドライルーム設備は、隣接する小部屋１２間は接続トンネル１３によって接続している。上流側の小部屋１２から下流側の小部屋１２に製品を供給する際には、製品とともに有機物濃度および気中水分濃度が設定値以下に維持されたドライエアも一緒に供給することができる。よって下流側の小部屋１２に新たに送風手段１４から供給するドライエアの給気量を低減することができる。このため送風手段１４で生成するドライエアの給気量が少なくなり、コストの低減化が図れる。

また排気管２６には、小部屋１２から排出されたドライエアの有機物濃度を測定する水晶振動子型センサ１８Aを取り付けている。水晶振動子型センサ１８Aの測定値が制御手段１６に送られ、制御手段１６では、排出されたドライエア中の有機物濃度が設定値よりも低い場合には、排気管２６から分岐して送風手段１４に接続する還気管２８のダンパー２４ｈを開放する制御信号を送り、送風手段１４に戻すようにしている。これにより送風手段１４で生成するドライエアを一部代替することができる。このため送風手段１４のドライエア給気量を少なく設定できコストの低減化を図ることができる。

また、製品の製造処理工程のうち、基板上に材料を蒸着する工程では真空の環境で材料を蒸着させる場合がある。このとき、真空装置が所定の真空度に達するまで立ち上がり時間は気中水分濃度の影響が大きい。このため、ドライエア環境中で真空装置を使用することにより真空立ち上がり時間が早くなり、より多くの製品が生産できるため、生産性向上につなげることが可能となる。本実施例では小部屋１２は各工程毎に７つの小部屋１２について説明したが、工程および小部屋１２の数はこれに限定されるものではない。

本発明の局所ドライルーム設備の概略説明図である。

符号の説明

１０………ドライルーム、１２………小部屋、１３………接続トンネル、１４………送風手段、１６………制御手段、１８………水晶振動子型センサ、２０………湿度センサ、２２………給気管、２４………ダンパー、２６………排気管、２８………還気管。

Claims

ドライルーム内を複数区分けし互いに配管を介して接続した小部屋と、
区分けした前記小部屋に接続しドライエアを供給する送風手段と、
前記小部屋の有機物濃度を測定する水晶振動子型センサと、
前記小部屋の気中水分濃度を測定する湿度センサと、
前記水晶振動子型センサおよび前記湿度センサの測定値に基づいて前記送風手段からのドライエアの給気量を演算して前記小部屋毎に予め定めた有機物濃度および気中水分濃度の設定値に制御する制御手段と、
を備え、
前記小部屋にはドライエアの排気管が接続し、前記排気管は前記小部屋から排出されるドライエアの有機物濃度に基づいて前記送風手段に戻す還流路に接続していることを特徴とする局所ドライルーム設備。