WO2022064977A1 - 集塵機及び集塵方法 - Google Patents

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喬彬 長谷川
紘行 森山
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    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment

Definitions

  • the present invention relates to a dust collector and a dust collecting method.
  • fine dust (particles) generated inside a device such as a semiconductor manufacturing device or in the vicinity of the device often has an adverse effect such as a foreign matter defect on the work piece manufactured by this device. Therefore, there is a need to reduce and clean particles in the vicinity of the workpiece, such as inside or near the device.
  • the electrostatic precipitator particles are corona-discharged by an ionizer to be charged, and the charged particles are collected on one of the electrodes of the opposing electrode pair. Therefore, the area around the dust collector becomes charged, and the size of the device becomes large, making it impossible to select the installation location.
  • Patent Document 1 A dust collector that omits the ionizer (for example, Patent Document 1) has also been proposed, but there is a limit to space saving because the structure allows air to pass between the electrode pairs.
  • an alternating current is applied to a polyphase linear electrode embedded in a dielectric to generate an unbalanced electric field that travels in one direction, and charged particles are levitated and transported in the traveling direction to collect dust. do. Even in this device, the size of the device is large and the installation location cannot be selected.
  • the present invention has a first electrode layer formed by a conductor, a defect formed by the conductor and penetrating in the thickness direction, and has a size of covering the first electrode layer in a plan view.
  • a second electrode layer arranged to face the first electrode layer and an insulating material are formed to insulate the first electrode layer and the second electrode layer, and the first electrode layer is formed.
  • a dust collector comprising the second electrode layer and an insulating layer forming a single layer structure together with the second electrode layer is provided.
  • the present invention it is possible to provide a dust collector and a dust collecting method that can be installed in a small space and can efficiently collect dust.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 of the dust collector. It is a top view of each layer of a dust collector. It is sectional drawing which shows the state of the electric field generated in the dust collector.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the dust collector 1 of the present embodiment
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1 of the dust collector 1
  • FIG. 3 is a plan view of each layer of the dust collector 1.
  • the dust collector 1 includes a support base layer 11, a first electrode layer 12, a first insulating layer 13, a second electrode layer 14, and a second insulating layer 15. , The adsorption layer 16.
  • the power supply device 2 is connected to the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14.
  • the support base layer 11 is a layer formed of an insulator, more preferably an insulating synthetic resin.
  • the first electrode layer 12 is a layer formed by a conductor.
  • the conductor include gold leaf, conductive synthetic resin, carbon and the like.
  • the first electrode layer is provided on one surface of the support base layer 11.
  • the first insulating layer 13 is a layer formed of an insulator, more preferably an insulating synthetic resin that does not interfere with the electric field.
  • Examples of the insulating synthetic resin that does not interfere with the electric field include polyimide.
  • the first insulating layer 13 is provided on the side of the support base layer 11 on which the first electrode layer 12 is provided, and the first electrode layer 12 is provided together with the support base layer 11 or by the first insulating layer 13 alone. Surround and insulate.
  • the second electrode layer 14 is a layer formed by a conductor.
  • the conductor include gold leaf, conductive synthetic resin, carbon and the like.
  • the second electrode layer 14 is provided at a position facing the first electrode layer 12 with the first insulating layer 13 interposed therebetween.
  • the second electrode layer 14 has a defect portion penetrating in the thickness direction, and has a size that covers the first electrode layer 12 in a plan view.
  • the second insulating layer 15 is a layer formed of an insulator, more preferably an insulating synthetic resin that does not interfere with the electric field.
  • Examples of the insulating synthetic resin that does not interfere with the electric field include polyimide.
  • the second insulating layer 15 is provided at a position facing the first insulating layer 13 with the second electrode layer 14 interposed therebetween, and the second insulating layer 15 can be used together with the first insulating layer 13 or by the second insulating layer 15 alone. It surrounds and insulates the electrode layer 14 of 2.
  • the dust collector 1 is a single sheet in the order of a support base layer 11, a first electrode layer 12, a first insulating layer 13, a second electrode layer 14, a second insulating layer 15, and an adsorption layer 16. It is formed in a plate shape.
  • the first insulating layer 13 and the second insulating layer 15 may be integrally formed. Further, the support base layer 11 may be integrally formed with the first insulating layer 13 and the second insulating layer 15 by using the same material as the first insulating layer 13 and the second insulating layer 15.
  • the dust collector 1 of the present embodiment can be formed into, for example, a square in a plan view.
  • the dust collector 1 is formed in a square shape will be described, but the dust collector 1 may have another shape.
  • the support base layer 11, the first insulating layer 13, the second insulating layer 15, and the adsorption layer 16 are formed into squares and sizes having substantially the same plan view with a side length L1.
  • the second electrode layer 14 is formed into a square having a length L2 shorter than the length L1 on one side.
  • the first electrode layer 12 is formed into a square having a length L3 whose side is shorter than the length L2.
  • the first electrode layer 12 is contained inside the second electrode layer 14, and the second electrode layer 14 is the support base layer 11, the first insulating layer 13, and the first. It fits inside the insulating layer 15 and the adsorption layer 16 of 2.
  • the first electrode layer 12 is formed so that the edge of the first electrode layer 12 is inside the edge of the second electrode layer 14 by a width W or more.
  • the width W is preferably 5 mm or more.
  • the thickness T1 of the first electrode layer 12 is thinner than the thickness T2 of the first insulating layer 13. Further, the thickness T3 of the second electrode layer 14 is thinner than the thickness T4 of the second insulating layer 15.
  • the support base layer 11, the first electrode layer 12, the first insulating layer 13, the second insulating layer 15, and the adsorption layer 16 have no defects. Each is formed on one surface.
  • the second electrode layer 14 is provided as a defect portion at equal intervals and has circular through holes 14H penetrating in the thickness direction.
  • the through hole 14H has, for example, an inner diameter of 5 mm to 15 mm, and the distance from the adjacent through hole 14H is 10 mm to 30 mm.
  • the second electrode layer 14A of the modified example of the second electrode layer 14 has a slit 14S as a defect portion.
  • the slits 14S are provided alternately from one side of the second electrode layer 14A toward the side facing the one side. Therefore, it is possible to prevent uneven adsorption.
  • the defective portion is provided so as not to interfere with the energization of the second electrode layer 14.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the electric field generated in the dust collector 1.
  • the white arrows X and Y indicate electric fields.
  • the positive electrode of the power supply device 2 is connected to one of the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14, and the negative electrode is connected to the other, and energization is performed.
  • the particles are an insulator, it is desirable to connect the electrode opposite to the electrode of the insulator, which is easily charged, to the second electrode layer 14 from the viewpoint of dust collection efficiency.
  • the unbalanced electric field refers to a range excluding plus or minus 0 points that do not have a directionality as an equilibrium portion due to the cancellation of the electric field, and refers to an electric field in which a directional Coulomb force is generated.
  • the first electrode layer 12 is not at the same position and height as the second electrode layer 14 in the front view of FIG. 4, but sandwiches the first insulating layer 13 and is further below the first insulating layer 13.
  • the second electrode layer 14 covers the entire surface of the first electrode layer 12 in a plan view. Therefore, since all the directions of the electric fields from the second electrode layer 14 are collected in the direction of the defect portion, that is, in the direction of the inside of the dust collector 1 in the plan view, it is possible to prevent the particles from scattering to the outside of the dust collector 1.
  • charging by electrostatic induction occurs when the particles are conductors or some insulators, and charging by dielectric polarization occurs when the particles are insulators or semiconductors. In any case.
  • the particles are also charged.
  • the charged particles are carried on an electric field and are adsorbed by the adsorption layer 16.
  • a voltage of 2 kv on the first electrode layer 12 of the dust collector 1 standing perpendicular to the floor, and a reverse voltage of -4 kv on the second electrode layer 14, which is higher than the voltage applied to the first electrode layer 12. was applied.
  • the sample was hung by a thread at intervals on the adsorption layer 16 side of the dust collector 1.
  • the aluminum foil with a sample of 10 mm x 0.5 mm has a pulling effect up to a distance of about 100 mm.
  • the silicon wafer with a sample of 10 mm x 0.5 mm has a pulling effect up to a distance of about 50 mm.
  • the resin (acrylic resin) whose sample is 10 mm x 0.5 mm has a pulling effect up to a distance of about 60 mm.
  • the dust collector 1 of the present embodiment has a first electrode layer 12 formed by a conductor, a size formed by the conductor and covering the first electrode layer 12 in a plan view, and a thickness.
  • a second electrode layer 14 having a defect portion (through hole 14H, slit 14S) penetrating in the direction and arranged to face the first electrode layer 12, and a first electrode layer 14 formed of an insulating material.
  • An insulating layer (first insulating layer 13, second insulating layer) that insulates the electrode layer 12 and the second electrode layer 14 and forms one layer structure together with the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14. Layer 15) and.
  • the dust collecting method of the present embodiment is arranged in a layered manner facing the first electrode layer 12 with an insulating layer (first insulating layer 13) interposed therebetween, and covers the first electrode layer 12 in a plan view.
  • an electric field generated outward from the second electrode layer 14 is generated in the second electrode layer.
  • An unbalanced electric field that passes through the defect portion (through hole 14H, slit 14S) of 14 and reaches the first electrode layer 12 is generated, and particles are conveyed along this unbalanced electric field.
  • the dust collector can be installed even in a small space and can efficiently collect dust.
  • Dust collector 2 Power supply device 11 Support base layer 12 First electrode layer 13 First insulating layer 14 Second electrode layer 14A Second electrode layer 14H Through hole 14S Slit 15 Second insulating layer 16 Adsorption layer

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Abstract

【課題】僅かなスペースにも設置可能であり、効率よく集塵できる集塵機を提供する。 【解決手段】集塵機1は、導体によって形成される第1の電極層12と、導体によって形成され、平面視において第1の電極層12を覆う大きさを有し、厚み方向に貫通する欠損部(貫通孔14H、スリット14S)を有し、平面視において第1の電極層12を覆う大きさを有し、第1の電極層12に対向して配置される第2の電極層14と、絶縁性の材質によって形成され、第1の電極層12及び第2の電極層14を絶縁し、第1の電極層12及び第2の電極層14とともに1枚の層構造を形成する絶縁層(第1の絶縁層13、第2の絶縁層15)と、を備える。

Description

集塵機及び集塵方法
 本発明は、集塵機及び集塵方法に関する。
 例えば、半導体製造装置のような装置の内部、或いは装置の近傍において発生する細かな塵埃(パーティクル)は、この装置によって製造される加工物に異物不良などの悪影響を及ぼすことが多い。従って、装置の内部や近傍など、加工物の近傍のパーティクルを減らして清浄にすることへのニーズが存在する。
 この点に関し、フィルタ集塵方式、電気集塵方式、電界カーテン方式などの技術が提案されている。
 フィルタ集塵方式は、すでに飛散しているパーティクルを空気ダクトによって吸引してその空気をフィルタによってろ過する。従って、飛散前のパーティクルは集塵できず、また圧力損失も大きいため、集塵効率が悪い。
 電気集塵式は、パーティクルをイオナイザによってコロナ放電して帯電させ、帯電したパーティクルを対抗する電極対の一方の電極に集塵する。従って、集塵機の周囲が帯電してしまい、また装置が大型化して設置場所が選べない。
 イオナイザを省略した集塵装置(例えば、特許文献1。)も提案されているが、電極対の間に空気を通す構造をとるため、省スペース化には限界がある。
 電界カーテン方式は、誘電体内に埋め込んだ多相の線状電極に交番電流を印加して一方方向に進行する不均衡電界を発生させ、帯電したパーティクルを浮上させて進行方向に搬送させ、集塵する。この装置においても、装置が大型化し、設置場所が選べない。
特許第6620994号公報
 従って、僅かなスペースにも設置可能であり、効率よく集塵できる集塵機及び集塵方法が求められている。
 本発明は、導体によって形成される第1の電極層と、導体によって形成され、厚み方向に貫通する欠損部を有し、平面視において前記第1の電極層を覆う大きさを有し、前記第1の電極層に対向して配置される第2の電極層と、絶縁性の材質によって形成され、前記第1の電極層及び前記第2の電極層を絶縁し、前記第1の電極層及び前記第2の電極層とともに1枚の層構造を形成する絶縁層と、を備える集塵機を提供する。
 本発明によれば、僅かなスペースにも設置可能であり、効率よく集塵できる集塵機及び集塵方法を提供することができる。
集塵機の外観斜視図である。 集塵機の図1におけるAA線断面図である。 集塵機の各層の平面図である。 集塵機に生じる電界の様子を示す断面図である。
 以下、本発明の一実施形態に係る集塵機を詳細に説明する。
 図1は本実施形態の集塵機1の外観斜視図、図2は集塵機1の図1におけるAA線断面図、図3は集塵機1の各層の平面図である。
 図1から図2に示すように、集塵機1は支持基盤層11と、第1の電極層12と、第1の絶縁層13と、第2の電極層14と、第2の絶縁層15と、吸着層16と、を備える。
 第1の電極層12及び第2の電極層14には電源装置2が接続される。
 支持基盤層11は、絶縁体、より好ましくは絶縁性の合成樹脂によって形成される層である。
 第1の電極層12は、導体によって形成される層である。導体としては、例えば金箔、導電性の合成樹脂、カーボン等が挙げられる。第1の電極層は支持基盤層11の一方の面に設けられる。
 第1の絶縁層13は、絶縁体、より好ましくは電界を妨げない絶縁性の合成樹脂によって形成される層である。電界を妨げない絶縁性の合成樹脂は例えばポリイミドが挙げられる。第1の絶縁層13は、支持基盤層11の第1の電極層12が設けられる側に設けられ、支持基盤層11とともに、或いは第1の絶縁層13単独により、第1の電極層12を取り囲み、絶縁する。
 第2の電極層14は、導体によって形成される層である。導体としては、例えば金箔、導電性の合成樹脂、カーボン等が挙げられる。第2の電極層14は、第1の絶縁層13を挟み、第1の電極層12に対向する位置に設けられる。第2の電極層14は、厚み方向に貫通する欠損部を有し、平面視において第1の電極層12を覆う大きさを有する。
 第2の絶縁層15は、絶縁体、より好ましくは電界を妨げない絶縁性の合成樹脂によって形成される層である。電界を妨げない絶縁性の合成樹脂は例えばポリイミドが挙げられる。第2の絶縁層15は、第2の電極層14を挟み、第1の絶縁層13に対向する位置に設けられ、第1の絶縁層13とともに、或いは第2の絶縁層15単独により、第2の電極層14を取り囲み、絶縁する。
 吸着層16は、第2の絶縁層15を挟み、第2の電極層14に対向する位置に設けられる。吸着層16は、微細な塵埃(パーティクル)を吸着して留め置くのに適した材質によって形成される。吸着層16の材質としては、粘着剤、分子間力の高い材質、摩擦力の大きい材質を適宜選択して採用できる。
 集塵機1は、支持基盤層11、第1の電極層12、第1の絶縁層13、第2の電極層14、第2の絶縁層15、吸着層16の順に層状の一枚のシート状又は板状に形成される。
 第1の絶縁層13及び第2の絶縁層15は一体に形成されてもよい。さらに、支持基盤層11は、第1の絶縁層13及び第2の絶縁層15と同じ材質を用いて第1の絶縁層13及び第2の絶縁層15と一体に形成されてもよい。
 図2と図3に示すように、本実施形態の集塵機1は平面視が例えば正方形に形成することができる。以下、集塵機1が正方形に形成される例について説明するが、集塵機1はほかの形状でも構わない。
 支持基盤層11、第1の絶縁層13、第2の絶縁層15、及び吸着層16は、一辺が長さL1の平面視がほぼ同一の正方形及び大きさに形成される。
 第2の電極層14は、一辺が長さL1より短い長さL2の正方形に形成される。
 第1の電極層12は、一辺が長さL2より短い長さL3の正方形に形成される。
 従って、吸着層16側からの平面視において、第1の電極層12は第2の電極層14の内部に収まり、第2の電極層14は支持基盤層11、第1の絶縁層13、第2の絶縁層15、及び吸着層16の内部に収まる。
 図2に示すように、第1の電極層12は、第1の電極層12の縁が第2の電極層14の縁よりも幅W以上内側になるように形成される。幅Wは5mm以上であることが望ましい。
 第1の電極層12の厚みT1は、第1の絶縁層13の厚みT2より薄い。また、第2の電極層14の厚みT3は、第2の絶縁層15の厚みT4より薄い。
 図3に示すように、平面視において、支持基盤層11、第1の電極層12、第1の絶縁層13、第2の絶縁層15、及び吸着層16は、欠損部を有さず、それぞれ一つの面に形成される。
 これに対して、第2の電極層14は、欠損部として等間隔に設けられ、厚み方向に貫通する円形の貫通孔14Hを有する。貫通孔14Hは、例えば内径が5mm~15mmであり、隣接する貫通孔14Hとの間隔は10mm~30mmである。
 第2の電極層14の変形例の第2の電極層14Aは、欠損部としてスリット14Sを有する。スリット14Sは、第2の電極層14Aの1辺からこの1辺に対向する辺に向かって互い違いに設けられる。従って、吸着むらを防止することができる。
 欠損部は、第2の電極層14への通電が妨げられないように設けられる。
 図4は、集塵機1に生じる電界の様子を示す断面図である。図4において、白抜きの矢印X及び矢印Yは電界を示す。
 第1の電極層12及び第2の電極層14の一方に電源装置2のプラス極が、他方にマイナス極が接続され、通電が行われる。
 パーティクルが絶縁物の場合は、その絶縁物の帯電しやすい極と反対の極を第2の電極層14に接続することが、集塵効率の点から望ましい。
 第2の電極層14からの電界は、矢印Xに示すように第2の電極層14から第2の絶縁層15及び吸着層16を通過し、パーティクルが存在する空間に到達し、吸着層16及び第2の絶縁層15を再び通過し、第2の電極層14の欠損部を通って第1の絶縁層13を通過し、矢印Yに示す第1の電極層12からの電界との均衡部に至る。
 従って、集塵機1の吸着層16の外側方向に不均衡電界が生成することになり、外側向きの電界によってパーティクルが加工物等からはじかれ、内側向きの電界によってパーティクルは電界に沿って移動して吸着層16に吸着される。ここで、不均衡電界とは電界の相殺によって均衡部となる方向性を持たないプラスマイナス0地点を除く範囲を指し、方向性を持ったクーロン力が発生している電界を言う。本実施形態においては、第1の電極層12は図4正面視において第2の電極層14と同じ位置高さではなく、第1の絶縁層13を挟み、さらに第1の絶縁層13の下方に配置される。従って、電界の均衡部が図4矢印Xの上端ではなく、矢印Xと矢印Yとが向き合う位置、つまり集塵機1の内部に存在するため、電界内に入ったゴミを常に図4の矢印Xに示す一定の方向に移動させて、集塵機1の上端面に設けた吸着層16に集塵することが可能となる。
 ここで、第2の電極層14は平面視において第1の電極層12の全面を覆う。従って、第2の電極層14からの電界の向きがすべて欠損部方向、つまり集塵機1の平面視内側方向に集まるため、パーティクルが集塵機1の外側に飛散することを防止できる。
 さらに、電界の内部においては、パーティクルが導体や一部の絶縁物である場合には静電誘導による帯電が、絶縁物や半導体である場合には誘電分極による帯電が発生し、いずれの場合にもパーティクルは帯電する。
 帯電したパーティクルは電界に乗って搬送され、吸着層16によって吸着される。
 ここで、実験結果について説明する。本実施形態の集塵機1を60mm×60mmに形成して実験を行った。
 床面に対して垂直に立てた集塵機1の第1の電極層12に2kv、第2の電極層14に、第1の電極層12に印加される電圧より高い逆電圧である-4kvの電圧を印加した。
 集塵機1の吸着層16側に間隔をあけてサンプルを糸によって吊るし下げた。
 サンプルが10mm×0.5mmのアルミ箔は、間隔が凡そ100mm程度の距離まで引き寄せ効果が確認された。
 サンプルが10mm×0.5mmのシリコンウエハーは、間隔が凡そ50mmの距離まで引き寄せ効果が確認された。
 サンプルが10mm×0.5mmの樹脂(アクリル樹脂)は、間隔が凡そ60mmの距離まで引き寄せ効果が確認された。
 以上述べたように、本実施形態の集塵機1は、導体によって形成される第1の電極層12と、導体によって形成され、平面視において第1の電極層12を覆う大きさを有し、厚み方向に貫通する欠損部(貫通孔14H、スリット14S)を有し、第1の電極層12に対向して配置される第2の電極層14と、絶縁性の材質によって形成され、第1の電極層12及び第2の電極層14を絶縁し、第1の電極層12及び第2の電極層14とともに1枚の層構造を形成する絶縁層(第1の絶縁層13、第2の絶縁層15)と、を備える。
 また、本実施形態の集塵方法は、第1の電極層12に絶縁層(第1の絶縁層13)を挟んで対向して層状に配置され、平面視において第1の電極層12を覆う大きさを有する第2の電極層14に電圧を印加し、第1の電極層12に電圧を印加することにより、第2の電極層14から外側方向に向かって生じる電界を第2の電極層14が有する欠損部(貫通孔14H、スリット14S)に通過させて第1の電極層12に到達する不均衡電界を生成させ、この不均衡電界に沿ってパーティクルを搬送させる。
 従って、本実施形態によれば、僅かなスペースにも設置可能であり、効率よく集塵できる集塵機を提供することができるという効果がある。
1 集塵機
2 電源装置
11 支持基盤層
12 第1の電極層
13 第1の絶縁層
14 第2の電極層
14A 第2の電極層
14H 貫通孔
14S スリット
15 第2の絶縁層
16 吸着層

Claims (9)

  1.  導体によって形成される第1の電極層と、
     導体によって形成され、厚み方向に貫通する欠損部を有し、平面視において前記第1の電極層を覆う大きさを有し、前記第1の電極層に対向して配置される第2の電極層と、
     絶縁性の材質によって形成され、前記第1の電極層及び前記第2の電極層を絶縁し、前記第1の電極層及び前記第2の電極層とともに1枚の層構造を形成する絶縁層と、
     を備える集塵機。
  2.  前記第1の電極層は、
     前記第1の電極層の縁が前記第2の電極層の縁よりも5mm以上内側になるように形成される請求項1に記載の集塵機。
  3.  前記絶縁層を挟み、前記第2の電極層に対向して配置される吸着層をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の集塵機。
  4.  前記絶縁層を挟み、前記第1の電極層に対向して配置される支持基盤層をさらに備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の集塵機。
  5.  前記欠損部は、
     円形の貫通孔である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の集塵機。
  6.  前記欠損部は、
     内径が5mm~15mmであり、隣接する前記欠損部との間隔が10mm~30mmである請求項5に記載の集塵機。
  7.  前記欠損部は、
     スリットである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の集塵機。
  8.  前記絶縁層は、
     ポリイミドによって形成される請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の集塵機。
  9.  第1の電極層に絶縁層を挟んで対向して層状に配置され、平面視において前記第1の電極層を覆う大きさを有する第2の電極層に電圧を印加し、
     前記第1の電極層に電圧を印加することにより、前記第2の電極層から外側方向に向かって生じる電界を前記第2の電極層が有する欠損部に通過させて前記第1の電極層に到達する不均衡電界を生成させ、
     前記不均衡電界に沿ってパーティクルを搬送させる集塵方法。
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