JP2008194661A

JP2008194661A - エアクリーナヘッドの噴出口の噴出角度と吸込口の吸込角度と配置

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Publication number: JP2008194661A
Application number: JP2007057794A
Authority: JP
Inventors: Kunio Miyata; 國夫宮田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】付着微細ダスト剥離効率と飛散微細ダストの捕集効率を向上させ、チャタリング（異常振動）を発生させないエアクリーナ装置を提供する。
【解決手段】上段及び下段のエアクリーナヘッド１９、２０に傾斜角度６０±５度の噴出口２１を設ける事により、付着微細ダストを剥離し易くする。、また、加圧エアの流れ側に傾斜角度３０±５度の吸込口（１）、（２）２２、２３を並列に配置する事により、飛散微細ダストの捕集効率を向上出来る。さらに、傾斜噴出口２１からの加圧エアの流れが対象製品に対して、その当たりが穏やかになり、ダスト捕集面１０との上下隙間で均一流量になる為、チャタリング（異常振動）を無する事が出来、より安定した生産工程に貢献出来る。
【選択図】図６

Description

本発明は、最近のデジタル電子機器及び半導体部品の小型化、微細化、高度化の開発・発展に伴い、益々空気中の微細ダストの存在やその付着が、製品の品質や保留り、更には、製造工程の安定化や寿命迄にも、大きな影響を与える。

その為に、それらデジタル電子機器の中で、ウエハやフィルムや電子部品及び液晶ガラス等の表面上に付着した微細ダストの剥離効率とその飛散微細ダストの捕集効率を安定させ、向上させる方法として、エアクリーナ装置におけるクリーナヘッドの噴出口からの加圧エア噴出角度と吸込口の吸込角度と配置に関するものである。

従来から利用されている半導体製造装置におけるプッシュ・プル式エアクリーナ装置は図１に表示する様な構成で成り立っている。その構成は、上段クリーナヘッド１、下段クリーナヘッド２、プレッシャ及び、バキュームのエア源であるブロア３、クリーナヘッドの供給加圧エアを浄化するＨＥＰＡフィルタ４、各クリーナヘッドから吸引された微細ダストを捕集するプレフィルタ５、風量（圧力）を調整するダンパ６、及び、これらを接続するホース・パイプ７、等である。

この方式は、クローズループ（閉回路）方式であり、１台のブロワ３に加圧エアの供給・噴出と微細ダストを吸引するバキューム機能を有したエア循環方式である為、クリーンルーム等への設置においても、室内のエアバランスを崩すことなく、設備コストも安価な利点がある。

ブロワ３の昇圧時には、エアの圧縮熱でエア温度が上昇するので、温度影響を受け易い製品や部品・材料等に対しては、留意する必要がある。

次に従来の上段及び下段のエアクリーナヘッド１、２、の断面形状を図２に表示する。その断面形状は、プレッシャ室８とその噴出口１１、両側にバキュウーム室９、を有して、その吸込口１２があり、平滑平面なダスト捕集面１０からなる。
尚、対象製品１８は、搬送ローラ２４上を移動する。

エアの流れは、図３に表示する様に、コンベア上を移動中の対象製品１８表面上に、クリーンな加圧エアをプレッシャ室８から噴出口１１を経由して、上部から噴き付けることで、付着微細ダスト１５に衝撃力を与えることで、飛散させて、噴出口１１の両端に設けた吸込口１２から飛散微細ダスト１６を吸引捕集するシステムになっている。

現在のエアクリーナ装置において、エアクリーナヘッドの材質はアルミニウム合金鋳物で造られていて、軽量化されている。
このエアクリーナヘッド１の断面図は、図２に表示する様に、下部に噴出口１１とその両端に２箇所の吸込口１２の溝加工が必要になる。

従来のエアクリーナ装置において、搬送ローラ２４上を移動して来る対象製品１８が噴出口１１の真下に来ると、図３で表示する様に、噴出した加圧エアは、上側から付着微細ダスト１５に衝撃力を与えて、付着面から剥離させ、そして飛散させて、前後に設けた吸引口１２迄移動して、飛散微細ダスト１６を、吸引するシステムになっている。
しかし、上側からの加圧エアが、垂直に当たる為に、付着微細ダスト１５を押え付けて、付着面１７からの剥離が不充分な場合が在り、飛散微細ダスト１６の捕集効率に、課題が残る。

又、図４で表示する様に、対象製品１８の先端が、噴出口１１の真下に来ると、加圧エアが対象製品１８の下側に廻り込み、エアバランスの乱れに因り、チャタリング（異常振動）が起こり、対象製品１８が後側の吸込口１２に貼り付いてしまう現象が発生する為に、生産ラインを一時的に停止して、このトラブルを解消しなくてはならない。
このチャタリング（異常現象）の発生は、図５に表示する様に、対象製品１８の最後端が、噴出口１１の真下を通過する時にも存在して、同様の現象が発生し、同様のトラブルの解消が必要になる。
この為に、生産ラインの安定化に影響を及ぼし、微細ダストの捕集効率の低下とブロワの能力選定にも影響を及ぼすことが考えられる。

そこで、対象製品１８のチャタリング（異動振動）を無くして、飛散微細ダスト１６の捕集効率を低下させない、安定した稼動が、要望されている。

課題を解決する為の手段

本発明は、図６に表示する様に、従来の上段及び下段のエアクリーナヘッド１、２の噴出口１１の噴出角度（θ_１）を水平に対して、６０±５度に加工した、新しい上段及び下段のエアクリーナヘッド１９、２０の傾斜噴出口２１を設ける事で、図７に表示する様に、付着微細ダスト１５と付着面１７の間に、より剥離し易い角度で、加圧エアを効率良く噴出するが出来る為に、付着微細ダスト１５の剥離効率が一段と向上する。

又、従来の上段及び下段のエアクリーナヘッド１、２の吸込口１２は、噴出口１１の前後に夫々１箇所ずつ設けられているが、微空間に高速加圧エアが噴出する為に、飛散微細ダスト１６が乱舞して、夫々の吸込口１２で、この飛散微細ダスト１６を充分に捕集出来ない場合があり、捕集効率には限界があった。

そこで、本発明は、図６で表示する様に、傾斜噴出口２１からの噴出加圧エアの流れに沿って、適切な距離Ｌ_１に一つ目の吸込口（１）２２を、そしてそこから更に、適切な距離Ｌ_２に二つ目の吸込口（２）２３を設ける事で、飛散微細ダスト１６の７〜８割を、一つ目の吸込口（１）２２で捕集し、ここで捕集しきれなかった残りの飛散微細ダスト１６は、二つ目の吸込口（２）２３で捕集する事で、二重捕集の効果があり、より捕集効率が向上する。

ここで、より吸込み易くする為に、吸込み角度（θ_２）を、水平に対して、３０±５度に設定して、更に、一つ目の吸込口（１）２２で飛散微細ダスト１６を７〜８割捕集する為には、二つ目の吸込口（２）２３より、吸込速度を２〜３割速くする必要がある。そこで、二つ目の吸込口（２）２３の溝幅Ｗ_２は、一つ目の吸込口（１）２２の溝幅Ｗ_１に比べて、少し広め（２〜３割）に設定する事で対応する。

以上、新しく設定した傾斜噴出口２１と並列にした二箇所の傾斜吸込口（１）２２、吸込口（２）２３で、チャタリング（異常振動）の発生については、対象製品１８が傾斜噴出口２１付近に到達すると、従来の様に、加圧エアが上側から押えたり、下側に廻り込んだりして、渦流を発生させて、エアバランスを乱していたが、図８〜図１０で表示する様に、加圧エアが、対象製品１８の上側と下側にほぼ同量が斜に当たって、廻り込む事から、従来より穏やかな当たりになり、エアバランスが良好になり、チャタリング（異常振動）の発生を無くして、生産ラインの安定稼動に貢献出来る上に、吸込口角度もより水平に近くなった為に、付着微細ダスト１５の剥離効率と飛散微細ダスト１６の捕集効率の向上にも寄与出来る。

発明の効果

本発明に拠る効果の一つは、対象製品１８上の付着微細ダスト１５の剥離効率と飛散微細ダスト１６の捕集効率が従来より２０％以上も向上することで、保留まりの改善と対象製品１８の品質向上、更に、無駄な加圧エアを減少させる事で、コストダウンにも寄与出来きる。

又、効果の二つは、加圧エアの流れ１３が穏やかになり、対象製品１８の上下への廻り込み流量のバランスが改善することで、チャタリング（異常振動）の発生が皆無になり、対象製品１８が吸込口１２に貼り付き、生産ラインが一時停止等のトラブルを解消出来て、安定した生産工程の維持に貢献出来る。

尚、エアクリーナ装置に対して、これまでの図は対象製品１８が右側から左側へ移動する表示であるが、この移動方向は、逆でも同様の効果が期待出来る。

発明を実施するための最良の形態は、図６に示す様に、上段及び下段エアクリーナヘッド１９、２０の夫々のダスト捕集面１０の左側のプレッシャ室８に、水平面に対して、６０±５度の傾斜噴出口２１を溝幅Ｗ_１で設け、バキューム室９には、この傾斜噴出口２１の出口位置から右側に適切な距離Ｌ_１の位置に溝幅Ｗ_２の一つ目の、水平面に対して３０±５度の傾斜吸込口（１）２２を設け、更にその位置から右側に適切な距離Ｌ_２の位置に、溝幅Ｗ_３の二つ目の、水平面に対して３０±５度の傾斜吸込口（２）２３を設けた断面構造を有する形状とする。
但し、この場合、溝幅Ｗ_３は、溝幅Ｗ_２より２〜３割広くする事とする。

そこで、適切な諸寸法を決定すべく、実験装置を作成して、実験を行なって、その実験結果を検証する。
実験用新エアクリーナ装置のクリーナヘッドは、図１１に表示する様に、噴出口の傾斜角度θ_１を変えた実験装置（Ａ）、（Ｂ）と従来装置の３種類に、ライン速度ν_１を変えて、下記２項目の評価実験を実行した。

１、評価項目
（１）チャタリングの有無（目視）
（２）微細ダスト捕集能力（パーティクルカウンター）

２．テスト条件
（１）基材：ＰＥＴフィルム
（２）微細ダスト：環境粉塵（ＰＳＬ）
（３）噴出エア圧力：１５ｋｐａ，（４）吸込口角度： θ_２＝３０°
（５）基材とギャップ：Ｈ_１＝約１〜２．５ｍｍ
（６）ライン速度： υ_Ｌ＝２０ｍ／ｍｉｎ

３．実験装置の種類
（１）実験装置（Ａ）：噴出口溝幅：Ｗ_１＝１．０ｍｍ，噴出口角度：θ_１＝４５°
吸込口溝幅：Ｗ_２＝２．０ｍｍ，吸込口溝幅：Ｗ_３＝２．５ｍｍ
（２）実験装置（Ｂ）：噴出口溝幅：Ｗ_１＝１．０ｍｍ，噴出口角度：θ_１＝６０°
吸込口溝幅：Ｗ_２＝２．０ｍｍ，吸込口溝幅：Ｗ_３＝２．５ｍｍ
（３）実験装置（Ｃ）：噴出口幅：Ｗ_１＝１．０ｍｍ，噴出口角度：θ_１＝９０°
吸込口溝幅：Ｗ_２＝Ｗ_３＝２．０ｍｍ，
※ 実験装置（Ｃ）は、従来装置を示す。

実験結果

実験結果から本発明装置は、従来装置に比べて、付着微細ダストの剥離効率も飛散微細ダストの捕集効率も一段と向上し、更に、チャタリング（異常振動）が皆無となり、当所の目的を達成出来るものと判断する。
特に、噴出口角度を６０度にした実験装置（Ｂ）は、実験装置（Ａ）よりも良好な結果を得た。この効果により、製造工程の安定化と稼動効率の向上に、更には、コストダウンにも貢献出来る。

産業上の利用可能性は、まず第一に、半導体の基板や付加価値の高いフィルムやガラス板や薄い板状物等の表面上に付着した微細ダストのクリーニング装置に最適と考えられる。
中でも、液晶テレビやプラズマテレビ等の益々の大型化に伴う設備投資の拡大化により、これらの薄いガラス板への需要の拡大が予想される。

本発明の新エアクリーナ装置は、対象製品としてのガラス板の幅が、２〜３ｍになっても、加圧エアが均一に噴出する方法を考慮すれば、容易に対応が可能になる。
現在では、ガラス板の幅が、１．５ｍ位までは、稼動中であり、今後の大型化に利用される可能性は、益々多くなると考えられる。

その他の分野としては、印画紙や高級画紙、或いは、医薬品やナノテク製品・部材等への適用も視野に入る。

プッシュプル式エアクリーナ装置の構成説明図従来のエアクリーナヘッドの断面図従来のエアクリーナヘッドのダスト捕集面のエアの流れ説明図従来のエアクリーナヘッドの初期対象製品へのエアの流れ説明図従来のエアクリーナヘッドの終期対象製品へのエアの流れ説明図本発明のエアクリーナヘッドの断面図付着微細ダストの剥離状態図本発明のエアクリーナヘッドのダスト捕集面のエアの流れ説明図本発明のエアクリーナヘッドの初期対象製品へのエアの流れ説明図本発明のエアクリーナヘッドの終期対象製品へのエアの流れ説明図本発明のエアクリーナヘッドの実験用寸法記号図

符号の説明

１上段エアクリーナヘッド
２下段エアクリーナヘッド
３ブロワ
４ＨＥＰＡフィルタ
５プレフィルタ
６風量調整バルブ
７ホース・パイプ
８プレッシャ室
９バキューム室
１０ダスト捕集面
１１噴出口
１２吸込口
１３エアの流れ
１４渦流
１５付着微細ダスト
１６飛散微細ダスト
１７付着面
１８対象製品
１９（新）上段エアクリーナヘッド
２０（新）下段エアクリーナヘッド
２１傾斜噴出口
２２吸込口（１）
２３吸込口（２）
２４搬送ローラ

Claims

エアクリーナヘッドの加圧エアの傾斜噴出口の噴出角度を水平面に対して、６０±５度に設定したエアクリーナ装置。
エアクリーナヘッドの飛散微細ダストの吸込口の吸込角度を水平面に対して、３０±５度に設定したエアクリーナ装置。
エアクリーナヘッドの２箇所の吸込口を、傾斜噴出口の噴出方向に適切な距離を置いて、並列に配置し、設定したエアクリーナ装置。