JP4105778B2 - 気流搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被処理物を気流によって搬送路内を浮上搬送する搬送装置、特に半導体製造装置において半導体ウエハを搬送する気流搬送装置において使用するパーティクル集塵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置においては半導体ウエハを各プロセス装置間に搬送するために搬送装置を用いている。この種の搬送装置としては半導体ウエハカセット治具を搬送車に積載して搬送する搬送装置、半導体ウエハを一枚毎にロボットアームで搬送する搬送装置が一般的である。しかし、これらの搬送装置においては半導体ウエハの処理空間の雰囲気は大気中であり、充分な高清浄雰囲気空間となっていない。最近では半導体ウエハカセット治具を密閉容器に入れて搬送する方法もあるが容器材質・気密用ガスケット等からの汚染が解決されていない。
【０００３】
このため、半導体ウエハを気流（エアベアリング）によって搬送路内を搬送する気流搬送装置が試作されており、この気流搬送装置は搬送路内をクローズドタイプ（密閉系）にすることができるから、充分な高清浄雰囲気空間とする事ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、気流搬送装置においては、装置内に発塵部がなく清浄空間を維持する構造となっていても、外部から持ち込まれる 例えば半導体ウエハに付着していたパーティクルが装置内で離脱する場合も有り得る。
【０００５】
これらのパーティクルが他の清浄な半導体ウエハに付着するという問題がある。そして半導体ウエハに形成される半導体集積回路等の微細化、高性能化に伴って汚染や付着物に対する許容限度が殆ど許されなくなりつつあることを考慮すれば、半導体製造装置の信頼度や半導体ウエハの生産性（歩留り）向上などの点から、上記問題は重要な問題となる。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、搬送路内のパーティクルが被処理物に付着するのを防止できる、パーティクル集塵除去装置を提供する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の気流搬送装置は、被処理物を気流によって搬送する気流搬送装置において、搬送路を形成する除塵対象面である搬送面および搬送路隔壁を表面に絶縁層を生成させた導電性材料で作り、被処理物と対面する該搬送路隔壁側に面状の集塵電極を設け、該搬送面にはガス噴射孔が複数設けられ、該ガス噴射孔から気流を噴射しつつ集塵電極と除塵対象面との距離を２．０ｍｍより小とするための手段を設け、さらに搬送面と集塵電極との間および搬送路隔壁と集塵電極との間に電圧を印加するための手段を設けたことを特徴とする。
前記集塵電極と除塵対象面とを近接させるための手段は、該搬送面と該搬送路隔壁との間に収縮可能な構造体が設けられ微動昇降装置により該搬送路隔壁及び該集塵電極は該搬送面との間隔が調節可能となっていることを特徴とする。
【０００８】
上記の集塵電極として表面抵抗率が５×１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍの半導電性材料の板状体又はフォイルを使用することが好ましい。
上記の集塵電極と除塵対象である搬送面との距離および搬送路隔壁との距離を２．０ｍｍより小とすることが好ましい。０．２〜０．５ｍｍがより好ましい。
【０００９】
上記の搬送面と搬送路隔壁と集塵電極との間に電界を発生させる回路と、該印加電界の正極性と負極性とを任意に切替可能な電源装置を具備することが好ましい。
パーティクルの集塵除去時に集塵電極と搬送面・搬送路隔壁との距離を気膜によって絶縁を維持するよう該ガス噴射孔に接続されている噴射ガス供給装置が該ガス噴射孔からの気流の噴射量を調整したことが好ましい。
【００１０】
本発明の気流搬送装置は、被処理物を気流によって搬送する気流搬送装置において、搬送路を形成する除塵対象面である搬送面および搬送路隔壁を表面に絶縁層を生成させた導電性材料で作り、予め帯電させた半導電性板状体を上記搬送路上に浮上搬送するための手段を設け、該半導体性板状体を集塵電極としたことを特徴とする。
【００１１】
装置内に侵入したパーティクルは、重力、ブラウン運動、慣性運動、静電気力、ブラウン拡散、Ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力等種々の影響力を受けて搬送面・搬送路隔壁に付着する。パーティクルサイズが１μｍ以下になると、これをドライの処理条件で高清浄雰囲気を維持しながら集塵除去することは極めて困難である。高清浄雰囲気を維持しながら除去する手段としては静電気力（クーロン力）が最も有力であるが実験の結果、パーティクルの材質（金属等の良導体、半導体、不導体、樹脂）に係わらず除去は困難であった。
【００１２】
静電気力でパーティクルを離脱させるためには、前記付着力を弱めて置くこと及び静電誘導により帯電し易くすることが必要である。
【００１３】
実験の結果、表面に薄い酸化膜の絶縁層を生成させた導電性材料を採用し、絶縁層の表面にあるパーティクルに電界を加えると静電気力で容易に離脱することが判明した。この場合パーティクルは、前述した種々の影響力が弱められたためと考えられる。
【００１４】
電気絶縁層を生成させた導電性材料で、高清浄雰囲気を維持できるものとして、重金属汚染を避け水分やその他のガス放出も少ない高純度アルミニューム・アルミニューム合金材料の表面にＡｌ₂Ｏ₃を生成させたもの及びステンレススチールＳＵＳ３１６Ｌの表面にＣｒ₂Ｏ₃をそれぞれ５〜１０μｍ生成させたものが適する。酸化物でなくとも窒化物でもよい。
絶縁物として、誘電率の高いものは電界によって分極しパーティクルの離脱を妨げ、またクーロン力を弱めるので誘電体は適さない。
【００１５】
パーティクルを静電気力で集塵電極に捕獲した場合、そのパーティクルの電気抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ未満のものは電荷を失い、電界による静電誘導で逆方向の静電吸引力を受け搬送面・搬送路隔壁に向かい、再荷電・再捕獲を繰り返す、いわゆる誘電再飛散が発生する。
【００１６】
純アルミニューム（Ａｌ１００）のパーティクルを用意し、集塵電極の表面抵抗が小さい程、またパーティクルサイズが大きい場合、発生し易い。表面対抗１０⁸Ω・ｃｍの誘電性板を集塵電極にすることで２０μｍ以下の導電性パーティクルは再飛散を防止できることが判明した。これはパーティクルの電荷の中和を遅らせるため、またサイズの小さいパーティクルはいったん捕獲されるとＶａｎｄｅｒ Ｗａａｌｓ力が支配的になるためと考えられる。
【００１７】
前述した絶縁層状のパーティクルは材質の種類に係わらず不導体同様であり、これを静電誘導で帯電させ集塵するためには、集塵電極と搬送面・搬送路隔壁との電極間隔を極めて近接させることが効果的である。実験による結論から間隔を２．０ｍｍ未満、より好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとし、印加電圧を１ｋＶ〜２．５Ｖとすることで１μｍ以下のパーティクルの集塵に成功した。
【００１８】
請求項６に係る発明の気流搬送装置におけるパーティクル集塵方法について説明する。
本発明は、搬送面および搬送路隔壁表面を薄い絶縁層を生成させた導電性材料で作り、搬送面および搬送路隔壁で形成される搬送路内を半導電性板状体を浮上搬送させるための手段を設け、この半導電性板状体を集塵電極として搬送路内を浮上搬送するものである。集塵電極用の半導電性板状体を予め搬送面・搬送路隔壁に対し正または負に帯電させておき、これを被処理物の代わりに装置内に入れ、２ｍｍ未満より好ましくは０．２〜０．５ｍｍの高さで浮上搬送し、パーティクルを捕獲し終わって搬送装置外にでた処でこれを回収する事で装置内のクリーニングを行う。
【００１９】
この場合正負何れに帯電したパーティクルであっても確実に吸着できる。更に噴射孔４からの噴射ガス流量を増やして板状体の浮上高さを高くし、搬送路上部（天井部）１ｂに近接搬送することにより、これをクリーニングすると同時に搬送路内空間及び気流中に浮遊するパーティクルのクリーニングも行う。
【００２０】
半導電性板状体としては、図５に示す各種のものを用いることができる。図５において白い部分は５×１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍの半導電性材料からなる板状体であり、ハッチングを施した部分は、この半導電性材料からなる板状体上に形成した強誘電体帯電部である。
Ａ〜Ｋの自重および静電吸引力は次のとおりである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
集塵電極と搬送面・搬送路隔壁との間に電界を発生する回路と該印可電界の正負極性を任意に切り替え可能な電源装置を設け、クリーニング時に装置に電圧を印加して電界を与える。
被処理物の搬送時には集塵電極は搬送面・搬送路隔壁と同電位に接続して、被処理物に静電気障害を及ぼさない。
【００２３】
パーティクルの集塵除去時に、集塵電極と搬送面・搬送路隔壁との微少間隔を保持するため、該ガス噴射孔からの気流の噴射量を調整して微少間隔に生ずる気膜によって絶縁を保持する。特に集塵電極にフォイルを採用した場合に効果的であった。
【００２４】
【実施例】
図１、２は、本発明に係るパーティクル集塵装置を具備した気流搬送装置を示す概略装置の断面図である。
また、図３は本発明に係るパーティクル集塵装置を具備した気流搬送装置を示す概略断面斜視図である。
【００２５】
図１において、気流搬送装置搬送路１の内面には搬送面１ａ及び搬送路上部隔壁（天井面）１ｂにより搬送路１が構成され、搬送路１は大気と遮断された密閉空間となっている。
【００２６】
搬送面１ａにはガス噴射孔４が複数設けられガス噴射孔４はＮ₂ガス間の噴射ガス供給装置（図示せず）と接続されており、搬送路上部隔壁１ｂに近接して絶縁されたフォイル状集塵電極３が巻取ローラー２ａ、２ｂ間に張りわたされ、ローラー２ａを通じて電界発生用電源８に接続されている。また、搬送面１ａと搬送路隔壁１ｂとの間にベローズ等の収縮可能な構造体７が設けられ微動昇降装置６ａ、６ｂにより搬送路隔壁１ｂ及び集塵電極３は搬送面との間隔が調節可能となっている。
【００２７】
この気流搬送装置においては図１に示すように、電源回路内スイッチ１０を開き、スイッチ９を閉として集塵電極を搬送路１に接続した状態で被処理物（半導体ウエハ等）５を搬送路に入れると噴射孔４からの高純度Ｎ2ガス等により０．２〜０．５ｍｍ浮上し搬送される。噴射ガスは搬送経路内をを満たした後、排気孔１０ａ、１０ｂ及び１１ａ、１１ｂから排気する。この排気量は噴射ガス総量とのバランスをとりつつ行われる。以上が通常搬送である。
【００２８】
（集塵の作用）
図２は被処理物の搬送を中止し、装置内のクリーニング中のを示す。微動昇降装置６ａ，６ｂを作動して搬送路隔壁１及び集塵電極３を下降し搬送面１ａに近接させ、噴射孔４から気流を噴射して集塵電極と搬送面の間に気膜を作って微少間隔の絶縁を維持する。
【００２９】
次に電源回路１２のスイッチ９を開き、スイッチ１０を閉じて集塵電極３と搬送面１ａ・搬送経路隔壁１ｂとの間に電圧を印可する。前述したようにパーティクル除塵対象表面は絶縁層であり、パーティクルは搬送面１ａ・搬送路隔壁１ｂの基体金属から浮いた状態にあるので諸種の影響力は弱められており静電気力で容易に搬送面１ａ・搬送路隔壁１ｂから離脱して集塵電極３に到達する。集塵電極３は表面抵抗率が大きいから誘導再飛散防止して確実にパーティクルを捕捉する。また同時に搬送路空間に浮遊したパーティクルは噴射孔４からの気流に乗って集塵電極３に繰り返し近接・接触するので集塵電極３に捕捉される。
【００３０】
パーティクルを捕捉下集塵電極３は巻取りロール２ｂに巻取り、その両面共収納するから電源を切ってもパーティクルを放出しない。一方、巻取と同時にローラー２ａから送り出された新しい集塵面により次の集塵が行われる。
【００３１】
集塵終了後は電源回路のスイッチ１０を開き、スイッチ９を閉じて集塵電極の電荷を中和して被処理物に影響を与える静電気障害を排除する。次に微動昇降装置６ａ、６ｂ（集電電極と除塵対象面とを近接させるための手段）を作動して搬送路隔壁１及び集塵電極３を通常搬送の位置に上昇させ、被処理物の気流搬送を行う。
【００３２】
ある期間集塵を繰り返し、集塵フォイルの終端に近づいた場合は、図３に示したように搬送路１内の高清浄ガス圧力を装置外圧力に対して陽圧に保ち、ローラー部桟溝１３ａを外してローラー２ａの終端部分をスペアー集塵電極ローラーフォイルにつないで交換した後、新しい清浄なフォイルを送り出す。他方のパーティクル集塵済ローラー２ｂは同様に交換して、パーティクルは集塵済ローラーに収納したまま除去する。
【００３３】
図４は本発明に係る他の気流搬送装置におけるパーティクル集塵方法を示す概略断面図である。
搬送装置１’の搬送面１ａ’・搬送路隔壁１ｂ’は、表面に薄い絶縁層を生成させた導電性材料で作り、表面抵抗率が５×１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍの半導電性材料で作った板状体３’を集塵電極として浮上搬送するものである。
【００３４】
半導電性板状体を浮上搬送するためには、被処理物を浮上搬送すると同様に、気流を下面から噴射すればよい。したがって、被処理物を浮上搬送するための構成を半導電性板状体を浮上搬送するための手段として用いることができる。
【００３５】
集塵電極用の半導電性板状体３’を複数枚用意し、搬送面１ａ’・搬送路隔壁１ｂ’に対し、予め正または負に帯電させた状態で被処理物５の代わりに装置１’内に入れ、搬送面上に２ｍｍ未満、好ましくは０．２〜０．５ｍｍの高さで浮上搬送する。
搬送面１ａ’のパーティクルは前述の集塵条件と同様なので容易に集塵でき、集塵電極用の半導電性板状体３’は搬送装置１’を出たところで回収する。
【００３６】
これを複数枚次々に搬送することで装置１’内のクリーニングを行う。また、正、負、何れに帯電したパーティクルであっても、負及び正に帯電させた集塵板状体３’を搬送するので、確実に集塵でき、さらに噴射孔４’からの噴射ガス流量をまして集塵板状体３’の浮上高さを高くし、搬送路隔壁１ｂ’に近接して搬送することによりこれをクリーニングすると共に搬送路内空間及び気流中に浮遊するパーティクルのクリーニングも行う。
【００３７】
なお、図１に示した集塵電極面と除塵対象面とを近接させるための手段を設けてもよい。
本例では搬送路うちの構造は極めてシンプルとなり発塵部分がない。
【００３８】
なお、上述実施の形態においては、被処理物が半導体ウエハの場合について説明したが、ガラス基板等の他の被処理物を搬送する気流搬送装置にも本発明を適用することができる。
【００３９】
また、本案は気流搬送装置におけるパーティクル集塵装置について説明したが、各種半導体製造装置の隔壁面に付着したパーティクルの除去についても本発明を適用することができる。
【００４０】
なお、搬送路内は、常圧でもいいが、４００Ｔｏｒｒの減圧下、あるいは５０Ｔｏｒｒまでの減圧下でもよい。かかる減圧下でも被処理物あるいは半導電性板状体を浮上搬送することができる。
【００４１】
【発明の効果】
図１、２、３に示したような集塵装置を具備した気流搬送装置においては搬送路を大気に解放することなく集塵作用を行うことができ、装置内のパーティクルを確実に除去することができるから、搬送路内のパーティクルが被処理物に付着することがない。
【００４２】
また、図４に示したような構造の気流搬送装置とし、予め帯電させた半導電性板状体を集塵電極として、被処理物の代わりに浮上搬送させた場合は、なんら装置に操作を加えることなく、搬送路を大気に解放されることなしに装置内クリーニングを随時行うことができる。
【００４３】
搬送装置も可動部がなく極めてシンプルな静止機器であるので発展がない。
本案によるクリーニングは、集塵用板状体を複数枚用意して次々に繰り返し実施でき、負または正、何れに帯電したパーティクルにも対応することができるから、搬送路内のパーティクルが被処理物に付着することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る集塵装置を具備した気流搬送装置における被処理物搬送時の概略断面図である。
【図２】本発明に係る集塵装置を具備した気流搬送装置における搬送路内クリーニング時の概略断面図である。
【図３】本発明に係る気流搬送装置の集塵電極部及び搬送面の一部を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る他の気流搬送装置におけるパーティクル集塵方法を示す概略断面図である。
【図５】半導電性板状体の平面図である。
【符号の説明】
１ 気流搬送装置本体、
２ 集塵電極収納ローラー、
３ 集塵電極、
４ 気体噴射孔、
５ 被処理物、
６ 微動昇降装置、
７ ベローズ等収縮可能体、
８ 電界発生用電源、
９ 短絡スイッチ、
１０ 正負切替スイッチ、
１１ 排気、
１２ 排気、
１３ ローラー部機構。

Claims (5)

1. 被処理物を気流によって搬送する気流搬送装置において、搬送路を形成する除塵対象面である搬送面および搬送路隔壁を表面に絶縁層を生成させた導電性材料で作り、被処理物と対面する該搬送路隔壁側に面状の集塵電極を設け、該搬送面にはガス噴射孔が複数設けられ、
   該ガス噴射孔から気流を噴射しつつ集塵電極と除塵対象面との距離を２．０ｍｍより小とするための手段を設け、さらに搬送面と集塵電極との間および搬送路隔壁と集塵電極との間に電圧を印加するための手段を設けたことを特徴とする気流搬送装置。
2. 前記集塵電極と除塵対象面とを近接させるための手段は、該搬送面と該搬送路隔壁との間に収縮可能な構造体が設けられ微動昇降装置により該搬送路隔壁及び該集塵電極は該搬送面との間隔が調節可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の気流搬送装置。
3. 上記の集塵電極として表面抵抗率が５×１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍの半導電性材料の板状体又はフォイルを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 上記の搬送面と搬送路隔壁と集塵電極との間に電界を発生させる回路と、該印加電界の正極性と負極性とを任意に切替可能な電源装置を具備したことを特徴とした請求項１ないし３のいずれか１項に記載の気流搬送装置。
5. パーティクルの集塵除去時に集塵電極と搬送面・搬送路隔壁との距離を気膜によって絶縁を維持するよう該ガス噴射孔に接続されている噴射ガス供給装置が該ガス噴射孔からの気流の噴射量を調整したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気流搬送装置。

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