JP6362017B2 - パーティクルコレクタシステム及び集塵方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体や液晶ディスプレイの製造過程で問題となるパーティクル（異物）を吸着して集塵するためのパーティクルコレクタシステム及び集塵方法に関するものである。

半導体やディスプレイ製造過程では、不良モードの原因となるパーティクルを極力低減させるために、その集塵及び防塵設計には細心の注意を払っている。
集塵及び防塵方法として、従来は、次のような手法が採られていた（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照）。
第１の方法としては、駆動部の配置設計を工夫する方法である。
具体的には、パーティクルの発生源となる駆動部や摺動部を、ワークの直上から排除し、ワークに落下するパーティクルの発生を極力抑えるようにする。
第２の方法としては、材料系の選択に工夫を施す方法である。
具体的には、駆動部や摺動部に使用する材料が摩耗することにより、パーティクルが発生することに着目し、材料として、耐摩耗性のあるものや脆化性でないものを選択することにより、パーティクルの発生を抑えるようする。
第３の方法としては、発生したパーティクルの飛散経路を遮断又は変更する方法である。
具体的には、どうしてもパーティクルが発生してしまう部分にカバーや敷居を設けることにより、発生したパーティクルが直接ワークに付着しない構造にする。または、チャンバ内で真空/大気開放を繰り返して、パーティクルを頻繁に外部に排出する。
第４の方法としては、パーティクルを舞い上がらせない構造にする方法である。
具体的には、チャンバ内の真空引きやガス導入等をする場合に、導入エアーによるパーティクルの舞い上がりが問題となるので、導入エアーをフィルタで清浄なエアーにしたり、エアーの導入経路にトラップ部を設けて、エアーを清浄化する。

特開２００９−０２３０２０号公報 特開２０１０−２６４３４１号公報

しかし、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
上記した集塵及び防塵方法では、ワークと共に外部から持ち込まれるパーティクルや、装置内チャンバの駆動部で発生するパーティクルを低減させることができるが、完全に無くすことはできない。特に、装置内チャンバの側壁部や床部に溜まったパーティクルは、外部からのエアー導入の際、一気に吹き込まれたエアーの風圧によって巻き上げられ、チャンバ内のあらゆるところに飛散してしまう。
上記のような集塵及び防塵方法を採りながらも、このような原因から、パーティクルがチャンバ内にどうしても溜まってしまうという事態が生じていた。このため、従来は、溜まったパーティクルを定期的に除去する作業を行う必要があり、かかるメインテナンスに多大な費用を要していた。また、メインテナンス中は、製造作業を長時間中断しなければならず、生産効率の低下を招いていた。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、パーティクルの除去作業を定期的に行うことなく、パーティクルをほぼ完全に除去することができるパーティクルコレクタシステム及び集塵方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、パーティクルを静電気力で吸着するためのシート状で且つフレキシブルな集塵部と、この集塵部に静電気力を生じさせる電源を供給するための電源部と、集塵部に吸着されたパーティクルの吸着量に対応して変化する集塵部の静電容量を計測するための静電容量計測部とを備えるパーティクルコレクタシステムであって、集塵部は、幅方向に横並びに配置された長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極とこれら第１及び第２の電極全体を覆う誘電体とで形成された１本の帯状体をなし、且つ、１本の帯状体が曲げられて、集塵部の全体形状が、ハニカム状又は蛇行状のいずれかに形成され、電源部は、集塵部の第１及び第２の電極に所定の電源電圧を供給するものであり、静電容量計測部は、集塵部の第１及び第２の電極の間の静電容量を計測するものである構成とした。
かかる構成により、所定の電源電圧を、電源部から第１及び第２の電極に供給すると、第１及び第２の電極に静電気力が発生し、パーティクルが、誘電体の表面に吸着される。このとき、パーティクルの吸着力は、電源電圧を調整することで、制御することができる。
電源電圧を調整し、パーティクルの吸着力を所望値に維持すると、パーティクルが、時間と共に集塵部に吸着され堆積していく。そして、第１及び第２の電極の間の静電容量が、集塵部に吸着されたパーティクルの堆積量に対応して変化する。このとき、第１及び第２の電極の間の静電容量を、静電容量計測部よって計測して、モニタリングすることができるので、堆積量が基準値よりも高くなったときには、電源部からの電源電圧の供給を止めて、集塵部に吸着されたパーティクルを所定の場所に廃棄することができる。
また、集塵部が、幅方向に横並びに配置された長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極とこれら第１及び第２の電極全体を覆う誘電体とで形成された１本の帯状体をなしているので、パーティクルが、第１及び第２の電極の全体を覆った誘電体の表面に吸着される。
そして、この１本の帯状体を曲げて、集塵部の全体形状を、ハニカム状又は蛇行状に形成することにより、集塵部が立体的形状になり、パーティクルの吸着面積を広くすることができる。

請求項２の発明は、パーティクルを静電気力で吸着するためのシート状で且つフレキシブルな集塵部と、この集塵部に静電気力を生じさせる電源を供給するための電源部と、集塵部に吸着されたパーティクルの吸着量に対応して変化する集塵部の静電容量を計測するための静電容量計測部とを備えるパーティクルコレクタシステムであって、集塵部は、第１の電極と、第１の電極の近傍に配設された第２の電極と、少なくとも第１の電極全体を覆う誘電体とを有し、且つ、集塵部は、第１の電極全体が誘電体で覆われ、メッシュ状の第２の電極が外部に露出された状態で当該誘電体の表面に貼り付けられることにより、形成されており、電源部は、集塵部の第１及び第２の電極に所定の電源電圧を供給するものであり、静電容量計測部は、集塵部の第１及び第２の電極の間の静電容量を計測するものである構成とした。
かかる構成により、 パーティクルが、第１及び第２の電極による静電気力によって吸着されると共に、メッシュ状の第２の電極の網目内に捕獲されることとなる。つまり、この発明のパーティクルコレクタシステムは、パーティクルを、電気的且つ機械的に捕獲するので、パーティクルの捕獲能力が高い。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のパーティクルコレクタシステムに適用された集塵部を、チャンバ内の床部，壁部及び天井部の部分のうち、他の部材が取り付けていない部分の全てに敷き詰めると共に、電源部と静電容量計測部とをチャンバ外に配設して、チャンバ内のパーティクルを集塵する構成とした。
かかる構成により、チャンバ内の壁部や床部等に溜まるパーティクルは、これらの部分に敷き詰められた集塵部によって吸着集塵される。このため、エアーが外部からチャンバ内のエアー導入された際に、パーティクルが、一気に吹き込まれたエアーの風圧によって巻き上げられ、チャンバ内のあらゆるところに飛散するという事態を防止することができる。そして、静電容量計測部をモニタし、パーティクルが基準値を超えたと判断した場合には、電源をオフにして、集塵部に付着したパーティクルを除去することができる。
つまり、必要なときにのみ、パーティクルの除去作業を行えばよいので、メインテナンス作業を定期的に行う必要がない。この結果、メインテナンス費用の削減と生産効率の向上とを図ることができる。

以上詳しく説明したように、この発明によれば、集塵部近傍のパーティクルをほぼ完全に吸着することができる。そして、パーティクルの集塵状態を静電容量計測部でモニタしながら、必要なときにのみ、パーティクルを集塵部から除去すればよいので、パーティクルの除去作業を定期的に行う必要がなく、その分、メインテナンス費用の削減と生産効率の向上を図ることができる、という優れた効果がある。

この発明の第１実施例に係るパーティクルコレクタシステムの構成図である。 集塵部を断面で示すパーティクルコレクタシステムの構成図である。 パーティクルコレクタシステムの機能を説明するための断面図である。 パーティクルコレクタシステムが使用されたチャンバを示す概略図である。 集塵部と電源部及び静電容量計測部との接続状態を示す概略平面図である。 この発明の第２実施例に係るパーティクルコレクタシステムを示す構成図である。 パーティクルコレクタシステムの機能を説明するための断面図である。 この発明の第３実施例に係るパーティクルコレクタシステムを示す構成図である。 集塵部の展開した状態を示す平面図である。 この発明の第４実施例に係るパーティクルコレクタシステムの要部である集塵部を示す概略図である。 この発明の第５実施例に係るパーティクルコレクタシステムの構成図である。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１は、この発明の第１実施例に係るパーティクルコレクタシステムの構成図であり、集塵部を一部破断して示す。図２は、集塵部を断面で示すパーティクルコレクタシステムの構成図である。
図１及び図２に示すように、このパーティクルコレクタシステム１−１は、集塵部２と電源部３と静電容量計測部４とを備えている。

集塵部２は、パーティクルを静電気力で吸着するための部分であり、シート状で且つフレキシブルな素材により形成されており、第１の電極２１と第２の電極２２とこれら第１及び第２の電極２１，２２全体を覆う誘電体２０とで成る。
誘電体２０は、下層の樹脂シート２０ａと上層の樹脂シート２０ｂとで形成されている。第１の電極２１と第２の電極２２とが、この下層の樹脂シート２０ａの上に水平に横並びに近接配置され、上層の樹脂シート２０ｂが、第１及び第２の電極２１，２２全体を覆うように下層の樹脂シート２０ａ上に貼り付けられている。

電源部３は、集塵部２に静電気力を生じさせる電源を供給するための部分である。
具体的には、図１に示すように、電源部３の入出力端子３ａが第１の電極２１の端子２１ａに接続され、入出力端子３ｂが第２の電極２２の端子２２ａに接続されている。
これにより、電源部３をオンにすることで、互いに逆極性の電圧が、第１及び第２の電極２１，２２間にそれぞれ印加されるようになっている。この実施例では、例えば ＋０．２ｋＶ〜５．０ｋＶの電圧が第１の電極２１に印加され、逆極性の−０．２ｋＶ〜−５．０ｋＶの電圧が第２の電極２２に印加される。

静電容量計測部４は、集塵部２の静電容量を計測するための部分である。
具体的には、静電容量計測部４の検出端子４ａが第１の電極２１の端子２１ａに接続され、検出端子４ｂが第２の電極２２の端子２２ａに接続されている。
これにより、静電容量計測部４によって、第１及び第２の電極２１，２２間の静電容量を計測することができる。この静電容量は、集塵部２に吸着されたパーティクルの吸着量に対応して変化するので、静電容量値を表示部４０でモニタすることにより、パーティクルが現在どのくらい集塵部２に堆積しているかを視認することができる。

ここで、パーティクルコレクタシステム１−１の機能について、説明する。
図３は、パーティクルコレクタシステム１−１の機能を説明するための断面図である。
図３に示すように、電源部３をオンにすると、所定の電源電圧が、電源部３から第１及び第２の電極２１，２２間に供給され、第１及び第２の電極２１，２２に発生した静電気力によって、パーティクルＰが、誘電体２０の表面等に吸着される。
このとき、パーティクルＰに対する第１及び第２の電極２１，２２の吸着力は、電源部３の電源電圧の高さに対応するので、電源部３から供給する電源電圧を調整することで、パーティクルＰに対する吸着力を制御することができる。
電源部３の電源電圧を調整し、パーティクルＰの吸着力を所望値に維持すると、パーティクルＰが、第１及び第２の電極２１，２２の静電気力によって集塵部２に吸着され、少しずつ堆積していく。
第１及び第２の電極２１，２２の間即ち集塵部２の静電容量は、集塵部２に吸着されたパーティクルＰの堆積量に対応して変化するので、静電容量計測部４の表示部４０をモニタすることで、現時点での堆積量を知ることができる。
したがって、パーティクルＰの堆積量が基準値よりも高くなったことを、静電容量計測部４の表示部４０で視認した場合には、電源部３をオフにして、電源部３からの電源電圧の供給を止める。これにより、集塵部２に吸着されたパーティクルＰを集塵部２から除去して、所定の場所に廃棄することができる。

次に、この実施例のパーティクルコレクタシステムの使用例について説明する。
なお、この使用例は、この発明の集塵方法を具体的に達成するものでもある。
図４は、パーティクルコレクタシステム１−１が使用されたチャンバを示す概略図であり、図５は、集塵部２−１〜２−８と電源部３及び静電容量計測部４との接続状態を示す概略平面図である。

図４に示すチャンバ１００は、半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置等で用いられるチャンバであり、エアーやガス等の気体を導入するための導入口１１１と排気するための排気口１１２とを床部１０１に備えている。
この床部１０１上には、他の部材としてのステージ１２０が設置され、ワークＷが、ステージ１２０上のリフトピン１２１，１２１によって支持されている。そして、ワークＷの真上の天井部１０２には、エッチングや露光のための上部装置１２２が設置されている。
一般に、このようなチャンバ１００では、ステージ１２０や上部装置１２２に耐摩耗性のある材料を用いることにより、装置自体からのパーティクル（図示省略）の発生を抑えたり、カバーを取り付けて、パーティクルのワークＷへの落下等を防止するようにしている。さらに、導入口１１１にフィルタを取り付けて、導入するエアー等を清浄化するようにしている。
しかし、このような集塵及び防塵方法を採っても、現実には、パーティクルは、完全に無くならず、チャンバ１００の床部１０１等に溜まってしまう。

そこで、この例の集塵方法では、パーティクルコレクタシステム１−１をチャンバ１００に使用することにより、ほぼ完全な集塵及び防塵効果を奏するようにした。
具体的には、多数の集塵部２−１〜２−８を、チャンバ１００内の床部１０１，壁部１０３及び天井部１０２のうち、他の部材であるステージ１２０や上部装置１２２等が取り付けていない部分の全てに、敷き詰めた。そして、図５に示すように、集塵部２−１〜２−８を電源部３及び静電容量計測部４に並列に接続した。具体的には、図５の実線で示すように、集塵部２−１〜２−８の全第１の電極２１を電源部３の入出力端子３ａに接続すると共に、全第２の電極２２を入出力端子３ｂに接続した。また、図５の破線で示すように、集塵部２−１〜２−８の全第１の電極２１を静電容量計測部４の検出端子４ａに接続すると共に、全第２の電極２２を検出端子４ｂに接続した。

このように、多数の集塵部２−１〜２−８を、チャンバ１００内の床部１０１等に敷き詰めておくことにより、床部１０１等に飛散したパーティクルは、集塵部２−１〜２−８に吸着集塵される。したがって、エアー等を導入口１１１からチャンバ１００内に導入し、排気口１１２から排気する際に、パーティクルがエアーの風圧によって巻き上げられ、チャンバ１００内で広く飛散するという事態は生じない。
静電容量計測部４の表示部４０によって、集塵部２−１〜２−８に吸着されたパーティクルが基準値を超えたと視認した場合には、電源部３をオフにして、付着したパーティクルを一度に除去することができる。
つまり、従来の集塵方法では、集塵することができなかった床部１０１等のパーティクルを集塵することができる。しかも、必要なときにのみ、パーティクルの除去作業を一度に行うことができるので、メインテナンス作業を定期的に行う必要がない。この結果、メインテナンス費用の削減と生産効率の向上とを図ることができる。

（実施例２）
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図６は、この発明の第２実施例に係るパーティクルコレクタシステムを示す構成図であり、図７は、パーティクルコレクタシステムの機能を説明するための断面図である。

図６に示すように、この実施例のパーティクルコレクタシステム１−２は、集塵部２の構造が、上記第１実施例と異なる。
具体的には、平板状の第１の電極２１全体を誘電体２０で覆い、メッシュ状の第２の電極２２をこの誘電体２０の表面に貼り付けることにより、集塵部２を構成した。
そして、電源部３の入出力端子３ａを平板状の第１の電極２１の端子２１ａに接続すると共に、入出力端子３ｂをメッシュ状の第２の電極２２の端子２２ａに接続した。また、静電容量計測部４の検出端子４ａを第１の電極２１の端子２１ａに接続すると共に、検出端子４ｂを第２の電極２２の端子２２ａに接続した。
なお、入出力端子３ｂは、電源部３の内部でアースされており、メッシュ状の第２の電極２２には、電流は流れないようになっている。

かかる構成により、図７に示すように、パーティクルＰが第１及び第２の電極２１，２２による静電気力によって誘電体２０の表面に吸着される。しかも、これらのパーティクルＰは、メッシュ状の第２の電極２２の網目２２ｂ内に捕獲された状態になる。
つまり、この実施例のパーティクルコレクタシステム１−２は、パーティクルＰを電気的且つ機械的に捕獲するので、パーティクルＰの捕獲能力が高い。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。

（実施例３）
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図８は、この発明の第３実施例に係るパーティクルコレクタシステムを示す構成図であり、図９は、集塵部２の展開した状態を示す平面図である。

図８に示すように、この実施例のパーティクルコレクタシステム１−３は、この集塵部２を折り曲げて、ハニカム状に形成した点が、上記実施例と異なる。
具体的には、図９に示すように、幅方向に横並びに配置された長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極２１，２２を、誘電体２０の下層の樹脂シート２０ａ上に横並びに配設し、上層の樹脂シート２０ｂをこれら第１及び第２の電極２１，２２を覆うように、下層の樹脂シート２０ａ上に貼り付けた。つまり、長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極２１，２２全体を、樹脂シート２０ａ，２０ｂで覆うことにより、集塵部２を１本の帯状体に形成した。
そして、電源部３の入出力端子３ａを、この集塵部２の第１の電極２１の端子２１ａに接続すると共に、入出力端子３ｂを第２の電極２２の端子２２ａに接続した。また、静電容量計測部４の検出端子４ａを第１の電極２１の端子２１ａに接続すると共に、検出端子４ｂを第２の電極２２の端子２２ａに接続した。
しかる後、１本の帯状体である集塵部２を折り曲げて、図８に示すように、集塵部２の全体形状を立体形状のハニカム状に形成した。

集塵部２を起立させた状態で、電源部３をオンにすることにより、周囲のパーティクルが集塵部２の広い表面に吸着されると共に、パーティクルが筒状のセル２３内に捕獲される。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。

（実施例４）
次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１０は、この発明の第４実施例に係るパーティクルコレクタシステムの要部である集塵部２を示す概略図である。

この実施例のパーティクルコレクタシステム１−４においても、上記第３実施例の集塵部とほぼ同構造の集塵部２が用いられている。すなわち、長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極２１，２２の全体が、樹脂シート２０ａ，２０ｂで覆われて、集塵部２の１本の幅広の帯状体に形成されている。
この１枚の集塵部２は、図１０の（ａ）に示すように、波状に湾曲した表面１１を有する基材１０の表面全面に貼り付けられており、これにより、集塵部２の全体形状が、波状に形成されている。
かかる構成により、集塵部２の表面全面が、基材１０の表面１１に対応した波状に湾曲し、パーティクルの吸着面積が広くなる。

また、図１０の（ｂ）に示すように、複数の集塵部２−１〜２−ｎ（ｎ＝２以上の整数）を波状の基材１０の表面全面に貼り付けることによっても、図１０の（ａ）に示すパーティクルコレクタシステム１−４と同様の作用効果を奏することは勿論である。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１〜第３実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。

（実施例５）
次に、この発明の第５実施例について説明する。
図１１は、この発明の第５実施例に係るパーティクルコレクタシステムの構成図である。
図１１に示すように、この実施例のパーティクルコレクタシステム１−５は、集塵部２を折り曲げて、蛇行状に形成した点が、上記実施例と異なる。
この実施例のパーティクルコレクタシステム１−５においても、上記第３実施例の集塵部とほぼ同構造の集塵部２が用いられている。すなわち、長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極２１，２２の全体が、樹脂シート２０ａ，２０ｂで覆われて、集塵部２の１本の帯状体に形成されている。
この集塵部２は、図１１に示すように、全体形状が蛇行状になる様に折り曲げられた状態で、基材１０の上に立設されている。
そして、電源部３及び静電容量計測部４が、この集塵部２の第１及び第２の電極２１，２２の端子２１ａ，２２ａに電気的に接続されている。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１〜第４実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、集塵方法として、第１実施例のパーティクルコレクタシステム１−１を適用した例を示したが、第２実施例〜第５実施例のパーティクルコレクタシステム１−２〜１−５を適用することもできることは勿論である。

また、上記第１実施例では、図５に示したように、集塵部２−１〜２−８を１つの電源部３及び１つの静電容量計測部４にそれぞれ並列に接続した例を示したが、集塵部２−１〜２−８を１つの電源部３に並列に接続すると共に、集塵部２−１〜２−８に対して８つの静電容量計測部４を配して、１つの静電容量計測部４を１つの集塵部２−１（２−２〜２−８）に直接接続するようにしてもよいことは勿論である。

１−１〜１−５…パーティクルコレクタシステム、 ２，２−１〜２−ｎ…集塵部、 ３…電源部、 ３ａ，３ｂ…入出力端子、 ４…静電容量計測部、 ４ａ，４ｂ…検出端子、 １０…基材、 １１…表面、 ２０…誘電体、 ２０ａ，２０ｂ…樹脂シート、 ２１…第１の電極、 ２１ａ，２２ａ…端子、 ２２…第２の電極、 ２２ｂ…網目、 ２３…セル、 ４０…表示部、 １００…チャンバ、 １０１…床部、 １０２…天井部、 １０３…壁部、 １１１…導入口、 １１２…排気口、 １２０…ステージ、 １２１…リフトピン、 １２２…上部装置、 Ｐ…パーティクル、 Ｗ…ワーク。

Claims (3)

1. パーティクルを静電気力で吸着するためのシート状で且つフレキシブルな集塵部と、この集塵部に静電気力を生じさせる電源を供給するための電源部と、集塵部に吸着されたパーティクルの吸着量に対応して変化する集塵部の静電容量を計測するための静電容量計測部とを備えるパーティクルコレクタシステムであって、
   上記集塵部は、幅方向に横並びに配置された長尺状のほぼ平行な第１及び第２の電極とこれら第１及び第２の電極全体を覆う誘電体とで形成された１本の帯状体をなし、
   且つ、上記１本の帯状体が曲げられて、上記集塵部の全体形状が、ハニカム状又は蛇行状のいずれかに形成され、
   上記電源部は、上記集塵部の第１及び第２の電極に所定の電源電圧を供給するものであり、
   上記静電容量計測部は、上記集塵部の第１及び第２の電極の間の静電容量を計測するものである、
   ことを特徴とするパーティクルコレクタシステム。
2. パーティクルを静電気力で吸着するためのシート状で且つフレキシブルな集塵部と、この集塵部に静電気力を生じさせる電源を供給するための電源部と、集塵部に吸着されたパーティクルの吸着量に対応して変化する集塵部の静電容量を計測するための静電容量計測部とを備えるパーティクルコレクタシステムであって、
   上記集塵部は、第１の電極と、第１の電極の近傍に配設された第２の電極と、少なくとも第１の電極全体を覆う誘電体とを有し、
   且つ、上記集塵部は、上記第１の電極全体が上記誘電体で覆われ、メッシュ状の上記第２の電極が外部に露出された状態で当該誘電体の表面に貼り付けられることにより、形成されており、
   上記電源部は、上記集塵部の第１及び第２の電極に所定の電源電圧を供給するものであり、
   上記静電容量計測部は、上記集塵部の第１及び第２の電極の間の静電容量を計測するものである、
   ことを特徴とするパーティクルコレクタシステム。
3. 請求項１又は請求項２に記載のパーティクルコレクタシステムに適用された集塵部を、チャンバ内の床部，壁部及び天井部の部分のうち、他の部材が取り付けていない部分の全てに敷き詰めると共に、上記電源部と静電容量計測部とをチャンバ外に配設して、チャンバ内のパーティクルを集塵する、
   ことを特徴とする集塵方法。

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