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JP3079478B2 - 帯電物体の中和装置 - Google Patents
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JP3079478B2 - 帯電物体の中和装置 - Google Patents

帯電物体の中和装置

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JP3079478B2
JP3079478B2 JP03174807A JP17480791A JP3079478B2 JP 3079478 B2 JP3079478 B2 JP 3079478B2 JP 03174807 A JP03174807 A JP 03174807A JP 17480791 A JP17480791 A JP 17480791A JP 3079478 B2 JP3079478 B2 JP 3079478B2
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discharge
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総一郎 阪田
仁 稲葉
哲哉 九嶋
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,静電気を帯びた物品を
高速度に除電する中和装置に係り,特に半導体製造にお
けるシリコンウエハやウエハキャリヤの除電に威力を発
揮するノズル式除電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI製造プロセスにおいてシリコンウ
エハやウエハキャリヤの帯電が大きな問題となってお
り,帯電防止技術の確立が急がれている。とくに最近で
はウエハハンドリングの高速化に伴い除電時間の短縮化
が重要となってきている。
【0003】該ウエハは,金属汚染を回避するために一
般にフッ素樹脂や石英からなるウエハキャリヤを用いて
取り扱われるので,搬送時や洗浄時に非常に高い電位に
帯電する。ウエハ帯電電位の測定結果を一例を挙げる
と,テフロンピンセットによるハンドリング時で+50
0V〜+3KV,ジエット気流による乾燥時で−800
V〜−1KV,超純水洗浄時で±3KV以上であるとの
報告がある。
【0004】このようにウエハやウエハキャリヤが帯電
すると,静電気力によって浮遊粒子が付着して歩留りを
低下させるのみならず,場合によって静電気放電による
デバイス破壊を引き起こすこともある。
【0005】 従来より,帯電物の除電を行う装置と
してコロナ放電を利用した各種のイオナイザが知られて
いる。これには大きく分けて交流式と直流式があるが,
いずれにしても,放電極(エミッタ)に高圧の交流また
は直流を印加してコロナ放電を行なわせ,これによって
発生する正または負に帯電したイオン空気を帯電物
向けて気流に載せて運び,物に帯電しているのとは反
対極性のイオン空気で中和するものである。そのさい,
一般には放電極でのコロナ放電を有利に行なわせるため
に,放電極から距離を離して対向電極(対極)が通常設
けられる。
【0006】同一出願人に係る特願平1-265189号, 特願
平1-265190号, 特願平2-222542号,特願平3-94984 号等
において,発生する正負イオン濃度をバランスさせるこ
とができる交流式イオナイザを提案し,かような半導体
製造のさいの有利な除電設備として昨今では実用に供さ
れるに至っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 先に提案した前記の
交流式イオナイザは,気流が存在する空間に設置され,
この気流の下流側にある帯電物を中和するものであ
る。したがって,気流のない閉空間や気流の滞留域にあ
る物に対しては除電能力が充分に発揮できない。
【0008】他方, かような気流の無いところでも, 積
極的に気流を作りだすようにするために,空気吹出しノ
ズルとイオナイザとを組み合わせたノズルタイプのもの
も知られてはいるが,放電時に電極が摩耗し金属微粒子
が飛散するという問題があり前記のウエハのハンドリン
グ等では逆に金属汚染を起こしてしまう。また放電極の
みならず対極やその他の部材も金属露出面が存在するの
で, 半導体製造プロセスのウエット工程では該金属の腐
食の問題が生じて使用できない。
【0009】本発明はこのような問題の解決を課題とし
たものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,ガス吹
出用開口を先端に有する筒状ノズルの中に,絶縁材で被
覆された金属製放電電極を設置し,この筒状ノズルの外
側に,樹脂で被覆された金属製対向電極を設置してなる
帯電物体の中和装置を提供する。より具体的には, ガス
流体の送気源に接続されたメインパイプの胴部に,ガス
吹出用開口を先端に有する筒状ノズルを,該メインパイ
プから該筒状ノズル内にガス流体が流れ込むように,
数個連設し,各々の筒状ノズルの中に,先端が露出しな
いように絶縁材で被覆された金属製放電電極を設置し
筒状ノズルより径大のリング状の対向電極であって且
つ金属面が露出しないように樹脂被覆された対向電極を
該筒状ノズルの外側に配置してなる帯電物体の中和装置
を提供する。
【0011】
【作用】放電電極 (以下, 放電極と呼ぶ) に高圧の交流
電圧が印加されると,対向電極(以下, 対極と呼ぶ) と
の間に筒状ノズルが存在していても,対極との間に電界
が形成され,電界が最も高くなる放電極の先端でコロナ
放電が発生する。そのさい,放電極が絶縁材料で被覆さ
れていても,また対極が樹脂で被覆されていてもコロナ
放電が発生することがわかった。
【0012】このコロナ放電によって発生する正負のイ
オンは筒状ノズル内を流れるガス流によってノズル口
(ガス吹出用開口)から吐出する。この吐出流によって
該正負イオンが搬送されるので,吐出流が帯電物体に吹
付けられると,正に帯電していれば負イオンが,負に帯
電していれば正イオンが吸着して中和し,除電される。
したがって,この中和装置は気流のない空間でも除電が
でき,その除電速度は吐出流の風速が速いほど高くな
る。ガス流体としては窒素ガス等も使用可能であるが,
空気が最も都合がよい。そのさい,ウエハ等の除電を対
象とするのであれば塵埃のない清浄空気を使用する。
【0013】本発明の中和装置は放電極が絶縁材で被覆
されているので,放電極の金属が放電による摩耗によっ
て微粒子となって飛散することはない。また,対極も樹
脂で被覆されているので腐食も防止される。このことか
ら,帯電物体への金属汚染や粒子汚染が防止される。と
くに,本発明の中和装置はイオナイザとして構成する部
材の全体において金属露出表面が存在しないように構成
することができるので半導体製造プロセスのウエット工
程などのようにウエットな雰囲気中で使用しても耐腐食
性を有する。
【0014】
【実施例】図1に本発明の帯電物体の中和装置の実施例
を示した。1は交流高電圧が印加される放電極,2はア
ースされた対極であり,放電極1は筒状ノズル3内に設
置され,対極2は筒状ノズル3の外側に設置される。図
示の例では,ガス流体の送気源4(清浄空気源)に接続
されたメインパイプ5の胴部に,複数個の筒状ノズル3
を連設してあり,メインパイプ5内に導入されたガス流
体は各筒状ノズル3のガス吹出用開口6から吐出する。
【0015】各放電極1は,メインパイプ5内にその軸
方向に沿って固定された樹脂(テフロン)製の管7にホ
ルダー8を介して取り付けされており,該樹脂管7内に
配線された高圧リード線9に対して各放電極1が導通関
係をもって接続している。高圧リード線9は交流高圧電
源装置に接続される。
【0016】図2は,放電極1,対極2および筒状ノズ
ル3からなる単位放電対の部分を拡大して示したもので
ある。図示のように,放電極1は針状の金属電極(タン
グステン電極)10を絶縁材11で完全に被覆してある。絶
縁材11としては石英が使用されている。より具体的に
は,ホルダー8に1端が固定された石英管11内に同芯的
に針状電極10が取り付けられ,石英管11の封止された先
端も先尖りに形成し, この先端部内側に針状電極10の先
端が当接している。このようにして絶縁材で被覆された
放電極1が筒状ノズル3内に,その先端の放電端12が吹
出用開口6よりも内側に位置するようにして設置され
る。
【0017】一方,筒状ノズル3の外側に対極2が筒状
ノズル3を取り巻くようして設置される。図示の例では
対極2はリング状のものが使用され,その中心位置の近
くに放電極1が存在するような位置関係にある。図には
示していないが,対極2はメインパイプ5から支持部材
によって所定位置に固定されている。この対極2は導電
性金属からなるが,その表面に樹脂被覆13が施してあ
る。例えばテフロンチューブの中にステンレス鋼製の鋼
線を挿入することによって構成される。
【0018】筒状ノズル3は絶縁材料例えば絶縁性樹脂
(ポリ塩化ビニール樹脂等)で作られる。またメインパ
イプ5も同様の樹脂で作られる。これによって,本発明
の中和装置の全体は金属露出面が存在しないものとな
る。
【0019】高圧の交流電圧が放電極1に印加される
と,石英被覆層11が存在し且つ絶縁性の筒状ノズル3が
対極2との間に存在しても,放電極1と対極2との間に
は電界が形成され,放電極1の放電端12にコロナ放電が
生じる。この場合, 筒状ノズル3が存在すると,対極2
に吸収されるイオンが減少し,その分,吐出気流中のイ
オン濃度を高めることができる。これを図3と図4を参
照しながら説明する。
【0020】 図3は筒状ノズルが存在しない例を示し
ている。この場合は気流が存在する空間に放電対が配置
され,気流の下流側にある帯電物の除電を行う。図4
は筒状ノズル3が存在する本発明例である。この場合は
筒状ノズル3内から吐出する空気流を帯電物に吹付け
る。
【0021】図3のように筒状ノズルが存在しない場合
には,放電極1から発生した正または負のイオン(図で
はプラスイオンが発生している時間帯を示すが,マイナ
スイオンの場合も同じである)は,その一部が対極2に
吸収される。この結果,気流中に残されるイオンの割合
が減少する。通常は,対極2に吸収されるイオン量が気
流中に残るイオン量よりも多くなる。このため,帯電物
体に到着するイオン濃度が低くなる。
【0022】 これに対して図4の場合には,放電極1
で発生するイオンは対極2に到達する前に筒状ノズル3
内を通過する気流によって吐出方向に搬送される。加え
て,筒状ノズル3の周囲には吐出流によって周囲空気が
誘引される現象すら生ずる。このイオンを含まない誘引
流が対極2に移行しようとするイオンを吐出流の方向に
移動させてしまう。したがって,対極2に移行するイオ
ンが少ないだけ,吐出流のイオン濃度は高くなり,高い
イオン濃度の吐出流が帯電物に吹付けられることによ
って,除電能力が図3の場合よりも格段に向上する。
【0023】絶縁性の筒状ノズル3が存在しても放電極
1と対極2との間には電界が生ずるが,この電界の強さ
は筒状ノズルが無い場合に比べて弱くなることは否めな
い。しかし,このことはまた別の作用を供する。すなわ
ち,筒状ノズルが存在しない図3の場合には,電界が強
すぎて放電極の石英管が絶縁破壊を起こすこともある
が,筒状ノズルの存在によって電界が弱められると,放
電極を被覆する石英管の放電による絶縁破壊の防止に役
立つ。加えて,この筒状ノズルは不慮の障害物などが触
れて石英管が破損するのを防止する保護ケースとしても
役立つ。
【0024】このような筒状ノズルの存在による作用効
果を有利に発揮するには,放電極1の放電端12が筒状ノ
ズル3の吹出用開口6よりも内側に存在し,対極2も吹
出用開口6の位置近傍か,或いは若干内側の筒状ノズル
外周に存在するのがよい。
【0025】 図5は,筒状ノズルを設けた場合と設け
なかった場合について,同じ放電対を使用して4700
Vに帯電した物に対して500Vまで電位が減衰する
までの時間を測定した結果を示したものである。試験条
件は筒状ノズルの有無以外は全く同一とした。風速につ
いては,筒状ノズルを設けた場合についは筒状ノズル内
に供給した風速であり,設けなかった場合には図3のよ
うに放電対に流した空気の風速である。筒状ノズルを設
けた場合には,図4に示したように放電極の先端が筒状
ノズルの内側に存在させ,対極も筒状ノズルの胴体の外
側に位置させた。図5のAは図4の本発明例,Bは図3
の従来例を示す。この結果から,本発明例の場合には,
従来例に比べて同じ風速でも減衰時間が格段に短くな
り,且つ風速の増大につれて一層短時間となることがわ
かる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば,気流のない閉空間や空
気滞留域においても離れた位置から帯電物体の除電がで
きる。その除電速度は非常に速い。また金属露出面が実
質的に存在しないノズル式イオナイザが構成されるので
腐食環境でも使用ができる。特に放電極が絶縁材料で被
覆され,対極も樹脂で被覆されるので,放電によって電
極から発生する金属微粒子や酸化物粒子の飛散を皆無に
できる。このため,超清浄空間に存在する帯電物体に対
して汚染を引き起こすことなく除電だけを行うことがで
きる。このようなことから,高度化が進んでいる超純水
ウエハ洗浄装置,ウエハ保管用ラック等の除電はもとよ
り,ウエハ搬送系におけるウエハに対してのスポット除
電や,作業用ベンチのスポット除電などにも威力を発揮
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中和装置の実施例を示す略断面図であ
る。
【図2】図1の中和装置における放電対部分を拡大して
示した略断面図である。
【図3】筒状ノズルがない場合のイオンの挙動を説明す
るための放電対の略断面図である。
【図4】筒状ノズルが存在する場合のイオンの挙動を説
明するための放電対の略断面図である。
【図5】筒状ノズルの有無による除電時間を比較した実
験結果図である。
【符号の説明】
1 放電極 2 対極 3 筒状ノズル 4 ガス流体の送気源 5 メインパイプ 6 吹出用開口 10 金属製の電極 11 絶縁材(石英管) 12 放電端 13 対極を被覆する樹脂
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−266865(JP,A) 特開 昭55−62503(JP,A) 特開 昭52−150366(JP,A) 特公 平3−17199(JP,B2) 実公 昭52−1246(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05F 3/00 - 3/06 H01T 19/00 - 23/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス流体の送気源に接続されたメインパ
    イプの胴部に,ガス吹出用開口を先端に有する筒状ノズ
    ルを,該メインパイプから該筒状ノズル内にガス流体が
    流れ込むように,複数個連設し,各々の筒状ノズルの中
    に,先端が露出しないように絶縁材で被覆された金属製
    放電電極を設置し,該筒状ノズルより径大のリング状の
    対向電極であって且つ金属面が露出しないように樹脂被
    覆された対向電極を該筒状ノズルの外側に配置してなる
    帯電物体の中和装置。
  2. 【請求項2】 メインパイプおよび筒状ノズルは樹脂で
    製作され,装置全体において金属露出表面が存在しない
    請求項1に記載の帯電物体の中和装置。
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