(57)【要約】【課題】微細な金属粒子の飛散を防止することができ、イオン発生の安定性を高めることができるイオナイザーの放電電極を提供する。【解決手段】針状電極を構成する基材金属１の先端部表面に表層金属２を積層する。基材金属１としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属を用いることが好ましく、表層金属２としては、その仕事関数が基材金属１の仕事関数より大きい金属で、且つ、融点が１０００℃以上の金属を用いることが好ましい。例えば、基材金属１としては、タングステン（Ｗ）やタングステン合金（Ｔｈ−Ｗ合金、Ｌａ−Ｗ合金）を用いることが好ましく、表層金属２としては、ニッケル（Ｎｉ）が最も好ましく、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属を基材金属として針状電極が構成され、
その仕事関数が前記基材金属の仕事関数より大きく、且つ、融点が１０００℃以上の金属が、表層金属として前記針状電極の先端部表面に積層されていることを特徴とするイオナイザーの放電電極。
【請求項２】
前記針状電極の先端部が、円錐台形とされていることを特徴とする請求項１に記載のイオナイザーの放電電極。
【請求項３】
前記基材金属が、タングステン又はタングステン合金であり、前記表層金属が、ニッケル、白金、金、パラジウムのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオナイザーの放電電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルーム内等で発生する静電気を除去するために使用されるイオナイザーの放電電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造のクリーンルームでは、相対湿度が静電気の発生し易い４０％程度となる低湿度環境であることや、ウェハ及び半導体素子を運搬するために電気抵抗の高いプラスチック容器が多用されていることなどにより、静電気が容易に発生する。この静電気はウェハ表面上に塵埃を付着させたり、ウェハ上のＩＣや半導体素子を破壊するため、製品の歩留まりを低下させている。しかも、最近の半導体素子の高密度化に伴い、クリーンルームの超高清浄度化が望まれると共に半導体素子の静電気耐性も低下しているため、この様な静電気による生産障害がますます問題となっている。
【０００３】
そこで、従来より、上記のようなクリーンルームにおける静電気を除去する対策として、イオナイザーが利用されている。このイオナイザーでは、これに設けられた電極に高電圧を印加してコロナ放電を起こさせ、その時発生するイオンによって帯電体上の電荷を中和させて除電を行っている。
【０００４】
しかしながら、上記のようなコロナ放電式イオナイザーにおいては、その針状電極が摩耗して、微細な金属粒子が飛散することが問題になっていた。そこで、本出願人は、先に特許文献１に示すような、タングステン電極の表面がニッケルに被覆された積層構造を有する針状のイオン発生電極を備えたクリーンルーム用イオナイザーを提案した。
【特許文献１】特許第３３２１１８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は、上記のようなクリーンルーム用イオナイザーの放電電極からの発塵のメカニズムについてさらに検討を重ねた結果、以下に述べるような知見を得た。すなわち、本発明者等は、従来の放電電極（トリウム・タングステン合金（Ｔｈ−Ｗ）電極）について摩耗防止効果を調べたところ、図４に示すような結果が得られた。なお、試験条件は、上記の放電電極を、印加電圧：１５ｋＶ、放電電流：３μＡ、正負一対の電極を持つ直流パルスタイプのイオナイザーで約１００時間使用し、超音波洗浄したものである。また、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、走査型電子顕微鏡（日本電子製  ＪＳＭ−８４０、倍率：１７５倍）により電極の先端部を撮影したものである。
【０００６】
図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、正極は負極に比べて明らかに摩耗が著しいことが分かった。これは、正極においては、腐食を伴う化学スパッタリングが支配的であるためであると考えられる。すなわち、正極は、酸素イオンのスパッタを受けるため、表層部分に脆弱な酸化膜（腐食層）が形成され、それが再度スパッタを受けるため、より早くスパッタリングが進行するものと考えられる。
【０００７】
一方、図４（Ｃ）に示すように、負極はあまり摩耗していないことから、負極においては物理スパッタリングが支配的であると考えられる。また、電極の摩耗により電極の先端形状が図４（Ｂ）に示すように丸くなることにより、安定に放電しにくくなり、イオン発生が不安定になると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明者等は、イオンのスパッタリングにより電極自身が飛散すること（電極の摩耗）が、電極からの発塵の原因の１つであるとの知見に基づいて、針状電極の摩耗を防止することにより微細な金属粒子の飛散を防止することができ、また、安定した放電によりイオン発生の安定性を高めることができる放電電極の研究を重ねた。
【０００９】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、針状電極の摩耗を防止することにより微細な金属粒子の飛散を防止することができ、また、安定した放電によりイオン発生の安定性を高めることができるイオナイザーの放電電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のイオナイザーの放電電極は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属を基材金属として針状電極が構成され、その仕事関数が前記基材金属の仕事関数より大きく、且つ、融点が１０００℃以上の金属が、表層金属として前記針状電極の先端部表面に積層されていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記のような構成を有する請求項１に記載の発明によれば、熱伝導率の大きな金属を基材として針状電極を構成し、その先端部の表面に、その仕事関数が基材金属の仕事関数より大きく、且つ、融点が１０００℃以上の金属を積層することによって、電極の表面が酸化されにくくなると共に、熱がこもりやすい表層金属の短所を基材金属によってカバーすることができるので、針状電極の摩耗を防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のイオナイザーの放電電極において、前記針状電極の先端部が、円錐台形とされていることを特徴とするものである。
上記のような構成を有する請求項２に記載の発明によれば、針状電極の先端部に電界集中が起こることを防止できるので、イオンのスパッタリングがその一点に集中することがない。その結果、電極先端の摩耗をより効果的に防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のイオナイザーの放電電極において、前記基材金属が、タングステン又はタングステン合金であり、前記表層金属が、ニッケル、白金、金、パラジウムのいずれかであることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、基材金属及び表層金属を具体的に規定したものであって、これらの金属を用いて放電電極を構成することにより、針状電極の摩耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、針状電極の摩耗を防止することにより微細な金属粒子の飛散を防止することができ、また、安定した放電によりイオン発生の安定性を高めることができるイオナイザーの放電電極を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るイオナイザーの放電電極の具体的な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面を参照して説明する。
【００１６】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
（１−１−１）基材金属及び表層金属
本実施形態の放電電極は、図１に示すように、針状電極を構成する基材金属１の先端部表面に表層金属２が積層されて構成されている。前記基材金属１としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属を用いることが好ましく、また、前記表層金属２としては、金属の腐食性を示す仕事関数がおよそ５ｅＶ以上の化学的に安定な金属（酸化されにくい金属）で、且つ、融点が１０００℃以上の金属を用いることが好ましい。
【００１７】
続いて、本実施形態に用いられる金属についてより具体的に説明する。すなわち、表１に示した各種金属の物性値において、前記基材金属１としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の金属であって、且つ、表層金属２よりはるかに融点が高い金属を用いることが好ましい。例えば、表１に示したように、基材金属１としては、タングステン（Ｗ）やタングステン合金（Ｔｈ−Ｗ合金、Ｌａ−Ｗ合金）を用いることが好ましい。
【表１】
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【００１８】
一方、前記表層金属２としては、その仕事関数が前記基材金属１の仕事関数より大きい金属、言い換えれば、前記基材金属１より腐食しにくい金属であって、且つ、融点が１０００℃以上の金属を用いることが好ましい。例えば、表１に示したように、表層金属２としては、ニッケル（Ｎｉ）が最も好ましく、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等が好ましい。
【００１９】
このように、基材金属１の先端部に表層金属２を積層することの意義は、以下の通りである。例えば、仕事関数の大きなニッケル（Ｎｉ）は酸化されにくいが、熱伝導率が小さいため電極先端に熱がこもりやすく、Ｎｉ単体で電極を構成した場合には摩耗しやすいが、比較的熱伝導率の大きなタングステン（Ｗ）を基材とし、その上にＮｉを積層することで、熱がこもりやすいＮｉの短所を基材のＷがカバーして摩耗を防止することができるからである。
【００２０】
（１−１−２）放電電極の製造方法
続いて、本実施形態の放電電極の製造方法について説明する。すなわち、本実施形態においては、上記基材金属１より融点の低い表層金属２を該基材金属１の表面に３〜６μｍの厚さにメッキしてから、酸素を含まないガス中で高温（８００〜９００℃）にして焼き締め、段階的に温度を下げて、表層金属２と基材金属１を密着させる。
【００２１】
（１−２）作用・効果
上記のような製造方法により作製した本実施形態の放電電極（表層金属：Ｎｉ、基材金属：Ｌａ−Ｗ合金）と、従来の放電電極（Ｔｈ−Ｗ）について、摩耗防止効果を調べたところ、図２に示すような結果が得られた。なお、試験条件は、上記の放電電極を、印加電圧：１５ｋＶ、放電電流：３μＡ、正負一対の電極を持つ直流パルスタイプのイオナイザーで使用し、従来の放電電極については１００時間使用し、本実施形態の放電電極については１年間使用した。図２から明らかなように、本実施形態の放電電極は、従来の放電電極に比べて、著しく摩耗が少ないことが分かる。
【００２２】
このように本実施形態によれば、熱伝導率の大きな金属を基材とし、その上に、その仕事関数が基材金属の仕事関数より大きく、且つ、融点が１０００℃以上の金属を積層することによって、電極の表面が酸化されにくくなると共に、熱がこもりやすい表層金属の短所を基材金属によってカバーすることができるので、針状電極の摩耗を防止することができる。
【００２３】
（２）第２実施形態
本実施形態の放電電極は、図３に示すように、上記第１実施形態の変形例であって、電界の一点集中を避けるため、積層構造の電極の先端を円錐台形としたことを特徴とするものである。先の尖った電極は、その先端に電界集中が起こり、イオンのスパッタリングがその一点に集中するため、電極先端が摩耗しやすくなるからである。
【００２４】
上記のような構成を有する本実施形態の放電電極によれば、電極の先端を円錐台形とすることにより、先端部に電界集中が起こることを防止できるので、イオンのスパッタリングがその一点に集中することがない。その結果、電極先端の摩耗をより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るイオナイザーの放電電極の第１実施形態の構成を示す断面図。
【図２】本実施形態の放電電極（表層金属：Ｎｉ、基材金属：Ｌａ−Ｗ合金）と、従来の放電電極（Ｔｈ−Ｗ）について、摩耗防止効果を調べた結果を示す写真であって、（Ａ）は従来の放電電極、（Ｂ）は本実施形態の放電電極。
【図３】本発明に係るイオナイザーの放電電極の第２実施形態の構成を示す断面図。
【図４】従来の放電電極（トリウム・タングステン合金（Ｔｈ−Ｗ）電極）について摩耗防止効果を調べた結果を示す写真であって、（Ａ）は未使用電極、（Ｂ）は超音波洗浄後の正電極、（Ｃ）は超音波洗浄後の負電極。
【符号の説明】
【００２６】
１…基材金属
２…表層金属
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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