JPH04150962A - クリーンルームの清浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ＵＬＰＡフィルタ等の高性能フィルタによっ
て清浄化されたクリーンルームにおいて、前記の高性能
フィルタでも未捕集となる微細な粒子を捕集して、クリ
ーンルームを更に清浄化することのできるクリーンルー
ムの清浄化装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ＬＳＩ等の半導体の技術の進歩には目覚しいもの
があり、複雑化され、性能が向上されている。また、そ
の進歩に伴い需要も急増している。

この様な半導体の製造工程では、ごく僅かでも塵が付着
すると、その塵が半導体素子のパタンの欠陥等を起し半
導体の特性に影響を及して不良品となるため、無塵に近
づけた清浄化の高いクリーンルームで製造されている。

従来、この様なりリーンルームは、ＵＬＰＡフィルタ等
の高性能フィルタが用いられて清浄化されている。この
清浄化の指数は、凝縮核による微粒子測定法（以下ＣＮ
Ｃ法とする）によって測定され、これは、清浄化後の空
気に含有される残留微粒子を示している。このＣＮＣ法
では、測定可能な粒子がＵＬＰＡフィルタで捕集しがた
い粒径的０．０１μｍより大きい粒子であるため、ＵＬ
ＰＡフィルタを用いて清浄化されたクリーンルームのＣ
ＮＣ法による測定値は０となる。この様な測定が不可能
である粒径の微粒子は、ＵＬＰＡフィルタで捕集されず
にクリーンルーム内に存在するが、無視できる量であり
、更にその粒径は半導体素子のパタンの寸法に比べて小
さいので、半導体素子に付着したとしても欠陥等となら
ず、特に問題にならなかった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、最近の半導体技術の進歩には目覚ましい
ものがあり、その製造技術も進歩して０゜５μｍ以下の
バタン寸法の素子が製造されるようになってきている。

従来のバタン寸法であれば、前記のＵＬＰＡフィルタで
は捕集することができない０．０１μｍ以下の微粒子は
障害とならなかったが、０．５μｍ以下のバタン寸法で
は、０゜０１μｍ以下の微粒子でも障害となり、半導体
の特性に影響を及すことが判明した。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するため
に提供されたもので、その目的は、従来のＵＬＰＡフィ
ルタ等の高性能フィルタでは粒子径が小さいために除去
が不可能で、ＣＮＣ法で測定不可能なりリーンルーム中
の微粒子を除去することができ、クリーンルーム内の清
浄度を飛躍的に向上させる効果のあるクリーンルームの
清浄化装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のクリーンルームの清浄化装置は以上のような課
題を解決するにあたって、次の様な予備実験を行った。

即ち、発明者らは、クリーンルーム内に発生する静電気
を除去する対策の一例として、第７図に示す様な構造の
イオン発生装置による帯電体の電荷を除電する実験を行
ってきた。これは、ＵＬＰＡフィルタ３５によって内部
の空気が清浄化されたクリーンルーム３１内に、針状電
極３３．３３を備えたイオン発生装置３２を設ける。こ
のイオン発生装置３２は、針状電極３３．３３の両極に
パルス直流の電圧をかけてコロナ放電を起させ、それに
よって空気をイオン化させて、このイオン化によって生
じたイオン３４を除電される材料３６に当てる構造とな
っている。以上の様なイオン発生装置３２によってコロ
ナ放電を長時間継続すると、電極表面に微細な粒子が堆
積する現象を見出した。更に、針状電極３３．３３の両
極に直流、或いは交流電圧をかけても同様に電極表面に
微粒子が堆積することがわかった。この微粒子はＸ線マ
イクロアナライザによる分析の結果、Ｓｉが主成分であ
り、クリーンルーム外の大気中の粉塵又はＵＬＰＡフィ
ルタの成分と一致する。これは、クリーンルーム３１内
のＣＮＣ法では測定が不可能である粒径の微粒子が、高
圧電圧の印加された針状電極により形成される不平等電
界下で誘電分極され、グレーデイエントノによってその
針状電極上に堆積されたと推測される。また、イオン化
を伴う場合、微粒子は粒径が小さくなるほど荷電され難
いが、一部はこのような微粒子もイオンによって荷電さ
れるので、この帯電粒子にクーロン力が作用して逆極性
の電極上へ堆積し、微粒子の堆積が促進される。

ここで、グレーデイエントノｊは電界の勾配によって生
じるので、電界が不平等で微粒子の誘電率が空気より大
きければ（一般に、大気中の微粒子の誘電率は空気より
も大きい）、電極の正負の極性によらず、直流やパルス
直流、或いは交流のいずれの電界においてもこの現象は
生じる。また、クーロン力は電界下で帯電粒子に作用す
る力で、帯電粒子は逆極性の電極上に堆積され・る。こ
れによって、クリーンルーム３１を更に清浄化すること
が可能であると確認できた。この現象は、針状電極３３
．３３に電圧を印加したとき、両極に微粒子が堆積する
が、特に陰極に顕著に堆積する。

以上の様な実験結果より、発明者らは次の様なりリーン
ルームの清浄化装置を発明した。

即ち、前記従来技術の課題を解決するために、請求項１
の発明は、ＵＬＰＡフィルタ等の高性能フィルタによっ
て清浄化されたクリーンルームにおいて、多数の短針と
これに対向した電極との間に高電圧を印加し、両極間に
放電を起させ、グレーディエント力とクーロン力により
クリーンルーム内の微粒子を集積してクリーンルームを
清浄化する様に構成した。また、請求項２の発明は、多
数の短針とこれに対向した電極との間に放電々圧以下の
高電圧を印加することにより起こるグレーディエント力
により、クリーンルーム内の微粒子を集積してクリーン
ルームを清浄化する様に構成した。更に、請求項３の発
明は、前記請求項１または２記載の発明において、前記
クリーンルームの清浄化装置の空気排出口に膜フィルタ
または活性炭層、或いはその両方を有する後処理フィル
タを設けることを特徴とする。

［作用］ 以上のような構成を有する本請求項１または２のクリー
ンルームの清浄化装置は、従来から用いられているＵＬ
ＰＡフィルタ等の高性能フィルタによって清浄化された
クリーンルーム内に多数の短針とこれに対向した電極と
を設けて、その両極間にパルス直流、直流、或いは交流
等の電圧をかけることによって起こるコロナ放電、或い
は静電気力等により、高性能フィルタを通過してしまう
微粒子を捕集することができるので、クリーンルームを
更に清浄化することができる。

請求項３の前記クリーンルームの清浄化装置の空気排出
口に後処理フィルタを設けることによって、高性能フィ
ルタでは捕集できない微粒子が清浄化装置の電極に一度
捕集され凝結堆積された後、塊状の大きい粒子となって
剥離する等の再飛散をしたとしても、後処理フィルタに
よって捕集することができ、クリーンルームが再飛散に
より汚染されることを防ぐことができる。

［実施例］ 以下、本発明のクリーンルームの清浄化装置の実施例を
第１図乃至第６図に従って説明する。なお、予備実験と
同様の部材に関しては同一の符号を付し、説明は省略す
る。

まず、第１図に本実施例における清浄化装置１の設けら
れたクリーンルーム３１の断面図を示す。

このクリーンルーム３１の側面に空調室２が設けられ、
この空調室２及びクリーンルーム３１の上部には予備室
３が設けられている。空調室２の外気に接する側壁の下
部にはプレフィルタ４の取り付けられた外気取入口５が
形成されている。また、この空調室２内には調温混用コ
イル６が設けられている。この空調室２とその上部に設
けられた予備室３との間は、送風機７を介して繋がって
いる。

予備室３とクリーンルーム３１とは、ＵＬＰＡフィルタ
３５及び清浄化装置１によって連結されている。この清
浄化装置１はＵＬＰＡフィルタ３５の下部に接して設置
されている。この清浄化装置１の下方かクリーンルーム
３１となる。このクリーンルーム３１のグレーチング床
８は通気性部材で形成され、このグレーチング床８で仕
切られた下部は中空部となり、その側面には空調室２と
繋がる通気口９が形成されている。

次に、前記の清浄化装置１の詳細について、第２図乃至
第５図で説明する。この清浄化装置１は上下が開口して
いる樹脂製の外枠１０に覆われている。第２図に示すよ
うに、この外枠１０の向かい合う１組の側面１０ａの内
側に、これと平行に樹脂製の内枠１１が固定されている
。また、この内枠１１とこれと直交する外枠１０ｂとで
囲まれた内壁に沿って、アルミシャーシ１２が設けられ
、接地されている。このアルミシャーシ１２て囲まれた
内側には、内枠１１と直交する水平方向に、金属薄板で
形成された接地極支持金具１３と電圧極支持金具１４と
が複数設けられている。これらの支持金具１３．１４は
、互いに接触すること無く、一定間隔て上下方向に交互
に固定されている。

接地極支持金具１３の両端部は、アルミシャーシ１２の
角部近傍に上下方向一定間隔で固定されている。この接
地極支持金具１３には、これど直交する方向に金属棒で
形成された接地極１８が複数設けられている。これに対
し、電圧極支持金具１４の両端部は、Ｌ字形の金属製固
定部材１４ａによって内枠１１の両端部近傍に上下方向
一定間隔に固定されている。この電圧極支持金具１４に
は、これと直交する方向に金属棒で形成された電圧極１
６が設けられている。この電圧極１６の各々には、複数
の短針１７が一定の間隔で上下交互に固定されている。

ところで、Ｌ字形の金属製固定部材１４ａの一部に高圧
電源に接続される高圧ケーブル１５が連結され、この金
属製固定部材１４ａに連結された電圧極支持金具１４に
、更に、この電圧極支持金具１４に固定された電圧極１
６及びこれに固定された複数の短針１７に電圧が印加さ
れる。また、電圧極支持金具１４はアルミシャーシ１２
とは絶縁されているため、アルミシャーシ１２に固定さ
れる接地極支持金具１３及びこれに固定される接地極１
８も絶縁されるので、これらは電圧極支持金具１４にか
かる電圧の影響はうけない。

以上の様に構成されるクリーンルームの清浄化装置によ
ってクリーンルーム３１を清浄化するためには、まず、
空調室２に形成された外気取入口５より必要量の新鮮な
外気をプレフィルタ４を通して粗粒子を除去した後に取
り入れる。この外気は、調温混用コイル６によって恒、
温恒湿となるように調節され、この調節された空気を送
風機７によって、クリーンルーム３１の上面の予備室３
に送られる。この予備室３に送られた空気は、まず、Ｕ
ＬＰＡフィルタ３５を通過することによって、０．０１
μｍよりも大きい粒子が捕集される。この後に、ＵＬＰ
Ａフィルタ３５に接して設けられた清浄化装置１によっ
て０．０１μｍ以下の微粒子が捕集される。

この清浄化装置１を作動するには、まず、アルミシャー
シ１２を接地し、このアルミシャーシ１２に固定されて
いる接地極支持金具１３、及びこの接地極支持金具１３
に固定されている接地極１８が接地された状態にする。

次に、高圧電源より数ｋＶの負電荷の直流高電圧を高圧
ケーブル１５を介して電圧極支持金具１４に印加する。

即ち、電圧極１６に固定されている複数の短針１７に数
ｋＶの負電荷の直流の高電圧が印加される。これにより
、短針１７と接地極１８との間でコロナ放電が起こる。

課題を解決するための手段で述べた予備実験のように、
短針１７と接地極１８との間に形成される不平等電界下
の中性粒子（分極粒子）に働くグレーディエント力によ
って微粒子は短針１７上に、また、コロナ放電に伴って
発生したイオンにより帯電下微粒子に働くクーロン力に
よって一部の粒子は接地極１８上に堆積される。

この様にして清浄化された空気で満たされたクリーンル
ーム３１内は、各種処理装置や作業等によって汚染され
た空気を再び清浄化するために、送風された空気と同容
量の空気が通気口９がら空調室２に排出され、再度ＵＬ
ＰＡフィルタ及び清浄化装置を通過するので、再び清浄
化することができる。また、この空気の流れによって、
クリーンルーム３１内の空気量が一定に保たれ、圧力も
一定に保たれる。

以上のように、本実施例の清浄化装置によれば、ＵＬＰ
Ａフィルタ３５で捕集されなかった微粒子が、清浄化装
置１によってその電極上に捕集される。

即ち、クリーンルームを従来より更に清浄化することが
できるので、従来では粒子径が小さいために除去が不可
能であり、更に最近の半導体に形成される０、５μｍ以
下のバタン寸法の素子を障害する微粒子の除去を可能と
する清浄化装置で、また、その粒子量の測定を可能とし
たクリーンルームの清浄化装置を提供することができる
。

ところで、一定条件、一定時間における電極に堆積する
物質量を測定することによって、ＣＮＣ法では測定不能
であったクリーンルームの清浄化の指数を数値化するこ
とができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、具体的な各部材の形状、或いは各々の取付は位置及
び方法は適宜変更可能である。

例えば、複数の短針１７に印加される高電圧を、コロナ
放電の起こる電圧以下としてグレーディエント力のみを
発生させる。このグレーディエント力によって、微粒子
が電圧極１６に固定されている複数の短針１７上に堆積
される。

また、短針１７に印加される電圧は負電位だけでなく、
正電位とすることもできる。即ち、短針１７を陰極また
は陽極のどちらとしても、クリーンルームを清浄化する
ことができる。

一方、電源も直流のみではなく、交流或いはパルス直流
としても同様の効果が得られる。

また、第６図に示す様に、本発明の清浄化装置１の清浄
化空気排出口１ａの下部に、膜フィルタ及び活性炭層で
構成された後処理フィルタ１９を設けることも可能であ
る。この後処理フィルタ１９は、清浄化装置１より排出
される空気を全て通過することができる様に設置される
。即ち、高性能フィルタでは捕集てきない微粒子が清浄
化装置１に捕集されるとき、経時的に捕集された微粒子
が凝結堆積される。この凝結堆積された微粒子は塊状の
大きい粒子となって剥離する等の再飛散をすることがあ
る。この再飛散される粒子はその粒径が大きくなるので
、後処理フィルタ１９に捕集され除去することかできる
。また、コロナ放電を伴う場合には清浄化装置１からは
オゾンが発生するが、このオゾンも後処理フィルタ１９
を通ることによって除去することができる。即ち、微粒
子の再飛散やオゾン等による空気の汚染を防ぐことがで
き、クリーンルームに排出される空気を常に清浄化され
た状態に保持することができる。なお、この後処理フィ
ルタ１９は膜フィルタと活性炭層には限定されず、どち
らか一方のみを使用することや、高性能フィルタ等地の
微粒子捕集用部材を使用することによっても高い効果を
得ることができる。

更に、ＵＬＰＡフィルタ３５と本発明の清浄化装置１及
び後処理フィルタ１９を一体化したユニット状の装置と
することも考えられる。この様なユニット装置とした場
合には、取り付は作業や補修作業等が簡素化され、その
作業時間が短縮されるので、補修等によるクリーンルー
ムの作動停止時間も短時間とすることができる。

また、クリーンルームの構造、空気の清浄化のための装
置の取り付は位置等の変更も可能である。

例えば、空気の清浄化のための装置をクリーンルームの
側面に設けることもできる。これにより、作業内容によ
っては効率が良くなる。

［発明の効果］ 本発明の清浄化装置によれば、ＵＬＰＡフィルタ等の高
性能フィルタでも除去することができず、且つＣＮＣ法
で測定不可能なりリーンルーム中の微粒子を除去するこ
とができ、クリーンルーム内の清浄度を飛躍的に向上さ
せる効果のあるクリーンルームの清浄化装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクリーンルームの清浄化装置を設置し
たクリーンルームの側面図、第２図は本発明のクリーン
ルームの清浄化装置を示す平面図、第３図は同じく正面
図、第４図は同じく側面図、第５図（ａ）は同じく正面
の一部拡大図、第５図（ｂ）は同じく側面の一部拡大図
、第６図は本発明のクリーンルームの清浄化装置に後処
理フィルタを設けたクリーンルームの側面図、第７図は
本発明の原理を示すイオン発生装置の正面図である。 １・・・清浄化装置、２・・・空調室、３・・・予備室
、４・・・プレフィルタ、５・・・外気取入口、６・・
・調温混用コイル、７・・・送風機、８・・・グレーチ
ング床、９・・・通気口、１０・・・外枠、１１・・・
内枠、１２・・・アルミシャーシ、１３・・・接地極支
持金具、１４・・・電圧極支持金具、１５・・・高圧ケ
ーブル、１６・・・電圧極、１７・・・短針、１８・・
・接地極、１９・・・後処理フィルタ、３１・・・クリ
ーンルーム、３２・・・イオン発生装置、３３・・・針
状電極、３４・・・イオン、３５・・・ＵＬＰＡフィル
タ、３６・・・除電すべき材料。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＵＬＰＡフィルタ等の高性能フィルタによって清
   浄化されたクリーンルームにおいて、多数の短針とこれ
   に対向した電極との間に高電圧を印加し、両極間に放電
   を起させることにより、クリーンルーム内の微粒子を集
   積するクリーンルームの清浄化装置。
2. （２）前記クリーンルームにおいて、多数の短針とこれ
   に対向した電極との間に放電々圧以下の高電圧を印加す
   ることにより起こる静電気力により、クリーンルーム内
   の微粒子を集積するクリーンルームの清浄化装置。
3. （３）特許請求の範囲第１及び第２項記載のクリーンル
   ームに設けられた清浄化装置の空気排出口に後処理フィ
   ルタを設けたことを特徴とするクリーンルームの清浄化
   装置。