JPH04370697A - 帯電物体の中和装置 - Google Patents

帯電物体の中和装置

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JPH04370697A
JPH04370697A JP17480791A JP17480791A JPH04370697A JP H04370697 A JPH04370697 A JP H04370697A JP 17480791 A JP17480791 A JP 17480791A JP 17480791 A JP17480791 A JP 17480791A JP H04370697 A JPH04370697 A JP H04370697A
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cylindrical nozzle
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Hitoshi Inaba
仁 稲葉
Tetsuya Kushima
九嶋 哲哉
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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】
【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+500
V〜+3KV,ジエット気流による乾燥時で−800V
〜−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,帯電物品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品に向
けて気流に載せて運び,物品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2−222
542号,特願平3−949842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品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
品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複数個連設し
,各々の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,各放電電極への通電用リード線を絶縁
材料で被覆したうえ該メインパイプ内に施設し,該筒状
ノズルの各々に対して,この筒状ノズルより径大のリン
グ状の対向電極を樹脂被覆したうえで配置してなる帯電
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品の除電を行う。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品に吹付ける
【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品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4700V
 に帯電した物品に対して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

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  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。
  2. 【請求項2】  放電電極は交流高圧電源に接続され,
    対向電極は接地される請求項1に記載の帯電物品の中和
    装置。
  3. 【請求項3】  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
    ズルを複数個連設し,各々の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,各放電電極への通
    電用リード線を絶縁材料で被覆したうえ該メインパイプ
    内に施設し,該筒状ノズルの各々に対して,この筒状ノ
    ズルより径大のリング状の対向電極を樹脂被覆したうえ
    で配置してなる帯電物体の中和装置。
  4. 【請求項4】  通電用リード線は交流高圧電源に接続
    され,対向電極は接地される請求項3に記載の帯電物体
    の中和装置。
  5. 【請求項5】  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3または4に記載の帯電物体の中和装置。
  6. 【請求項6】  ガス流体は清浄空気である請求項1,
    2,3,4または5に記載の帯電物体の中和装置。
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