(57)【要約】  【課題】  シースエアの効果を維持しつつ、イオン化気流をより遠くまで飛ばすことが可能な、シースエア式イオナイザーを提供する。  【解決手段】  シースエア式イオナイザー１０には複数個のコロナ電極１１が設けられ、これら各コロナ電極１１には高電圧発生器１２が接続され、各コロナ電極１１がそれぞれシースエアノズル１３の内部に配置されている。このシースエアノズル１３の外周に同心円状にアシストエアノズル１４を設け、シースエアノズル１３に、シースエア供給路１５及びシースエア用バルブ１６を介して、シースエアとして高純度Ｎ2ガスを供給するように構成する。また、アシストエアノズル１４に、アシストエア供給路１７及びアシストエア用バルブ１８を介して、アシストエアとしてクリーンドライエアを供給するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は２以上のコロナ電極を有し、前記コロナ電極のそれぞれが、シースエアが供給されるシースエアノズル内に配置され、該コロナ電極に高電圧を印加することによりイオンを生成し、このイオンを除電対象物に供給して除電するシースエア式イオナイザーにおいて、
前記シースエアノズルの外周に、同心円状に第１のノズルが設けられ、前記第１のノズルに、前記シースエアの流速より大きく、且つ、シースエアを乱さない流速のアシストエアが供給されるように構成されていることを特徴とするシースエア式イオナイザー。
【請求項２】
前記アシストエアが、クリーンドライエアであることを特徴とする請求項１に記載のシースエア式イオナイザー。
【請求項３】
前記シースエアノズルと第１のノズルの間に、同心円状に第２のノズルが設けられ、前記第２のノズルに、前記シースエアの流速より大きく、前記アシストエアの流速より小さく、且つ、シースエアを乱さない流速のバッファエアが供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシースエア式イオナイザー。
【請求項４】
前記アシストエア及びバッファエアが、クリーンドライエアであることを特徴とする請求項３に記載のシースエア式イオナイザー。
【請求項５】
前記第１のノズルのスリット幅、及び、前記第１のノズルに供給されるアシストエアの吹き出し流量を制御することにより、イオン化気流の到達距離を調整できるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシースエア式イオナイザー。
【請求項６】
前記第１のノズル及び第２のノズルのスリット幅、前記第１のノズルに供給されるアシストエアの吹き出し流量、及び、前記第２のノズルに供給されるバッファエアの吹き出し流量を制御することにより、イオン化気流の到達距離を調整できるように構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のシースエア式イオナイザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シースエアの効果を維持しつつ、生成したイオンを除電対象に吹き付けることが可能なシースエア式イオナイザーに係り、特に、そのイオン化気流を除電対象に効率良く供給できるように改良を施したシースエア式イオナイザーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造のクリーンルームでは、低湿度環境であること、及びウエハ及び半導体素子を運搬するプラスチック容器が帯電しやすいこと等により、静電気が発生している。この静電気は、ウエハ表面上に塵埃を付着させたり、ウエハ上のＩＣや半導体素子を破壊してしまい、製品の歩留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、このような静電気による生産障害が益々問題となっている。
【０００３】
また、クリーンルーム以外の生産環境においても、静電気の帯電による製品への塵埃付着、もしくは、静電気放電による静電破壊、及び電撃ショックにより、種々の生産障害が引き起こされ、問題となっている。
【０００４】
そこで、従来より、このようなクリーンルーム等の生産環境における静電気を除去する対策として、コロナ放電により生成したイオンにより帯電体の電荷を中和するコロナ放電式イオナイザーが利用されている。このコロナ放電式イオナイザーは、針状のコロナ放電電極（以下、コロナ電極という）に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させ、上記電極先端の周囲の空気をイオン化し、このイオンをクリーンルーム内の気流によって搬送して帯電体上の電荷を逆極性のイオンで中和するものである。
【０００５】
ところが、上記のコロナ放電式イオナイザーでは、クリーンルーム内等のエア（以下、ＡＩＲと呼ぶ）中に水分（水素）が存在するために、コロナ放電に伴う化学反応により微量の不純物が生成され、この不純物がコロナ電極上に析出し、堆積していた。また、ＡＩＲ中の微量ガスもしくは超微粒子等の不純物が粒子化したり、粗大化して、コロナ電極上に堆積していた。そして、コロナ電極上に堆積したこれらの不純物が、電極から再飛散するという現象が発生するという問題点があった。
【０００６】
このような問題点を解決するために、上記のようなコロナ放電式イオナイザーにおいては、例えば、コロナ電極の周囲に、高価な高純度ガスをシースエアとして流すことにより、電極上への不純物の析出を防止し、発塵を防止することを可能としたものがある（特許文献１）。
【０００７】
特許文献１に示されたような従来のシースエア式イオナイザーは、図８に示したような構成を有している。すなわち、図８において、クリーンルームの天井には、清浄な空気を送り込む高性能フィルタであるＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air filter）フィルタ１と、シースエア式イオナイザー（コロナ放電式イオナイザー）２とが設置されている。このシースエア式イオナイザー２には複数個のコロナ電極３が設けられ、これら各コロナ電極３には、それぞれ高電圧発生器４が接続されている。
【０００８】
また、このシースエア式イオナイザー２には、下方に向かってシースエアノズル５が設けられており、上記コロナ電極３が各シースエアノズル５内に配置されている。また、各シースエアノズル５には、バルブ６を介して、シースエアとして高純度Ｎ2ガスが供給されている。この高純度Ｎ2ガスは、半導体製造工程等において使用されるＮ2ガスであり、図示しない配管より供給される。
【０００９】
以上のように構成された従来のシースエア式イオナイザーにおいて、バルブ６を介して供給される高純度Ｎ2ガスは、各コロナ電極３の近傍に供給される。また、高電圧発生器４によって、コロナ電極３に高電圧が印加されることにより、コロナ放電が発生する。これによって、シースエアノズル５においては、コロナ電極３の周囲の高純度Ｎ2ガスがイオン化し、このイオンが上記高純度Ｎ2ガスにより、シースエアノズル５の外部へ運び出される。すなわち、高純度Ｎ2ガスがシースエアノズル５の上方から流入し、矢印方向に流れて、シースエアノズル５の下部先端から流出する。
【特許文献１】特許第２８８０４２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８に示したようなシースエア式イオナイザーにおいては、除電対象物にイオン化気流（シースエア）を吹き付けたり、除電対象となるガラス基板の隙間等に吹き込むような使用方法は、高価なシースエアが多量に必要となるため、困難であった。
【００１１】
本来、シースエアの目的は、電極にエア中の不純物が析出することを防止することにあり、生成したイオンを遠くまで飛ばすことではない。また、生成したイオンを遠くまで飛ばすことは、高価な高純度ガスを多量に使用することになるため、実現されていなかった。
【００１２】
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、シースエアの効果を維持しつつ、イオン化気流をより遠くまで飛ばすことが可能な、シースエア式イオナイザーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、１又は２以上のコロナ電極を有し、前記コロナ電極のそれぞれが、シースエアが供給されるシースエアノズル内に配置され、該コロナ電極に高電圧を印加することによりイオンを生成し、このイオンを除電対象物に供給して除電するシースエア式イオナイザーにおいて、前記シースエアノズルの外周に、同心円状に第１のノズルが設けられ、前記第１のノズルに、前記シースエアの流速より大きく、且つ、シースエアを乱さない流速のアシストエアが供給されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、シースエアノズルの外周に、同心円状に第１のノズルを設け、各ノズルに供給するシースエア及びアシストエアの流速を適切に設定して両ガスを供給することにより、ガスジェットノズルとしても機能するため、シースエアノズルの出口に発生する渦を大幅に低減することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシースエア式イオナイザーにおいて、前記アシストエアが、クリーンドライエアであ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、高価なシースエア量を増やさず、安価なクリーンドライエアをシースエアのアシストエアとして使用することにより、大幅なコストの削減が可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のシースエア式イオナイザーにおいて、前記シースエアノズルと第１のノズルの間に、同心円状に第２のノズルが設けられ、前記第２のノズルに、前記シースエアの流速より大きく、前記アシストエアの流速より小さく、且つ、シースエアを乱さない流速のバッファエアが供給されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
上記のような構成を有する請求項３に記載の発明によれば、低速のシースエアと高速のアシストエアの間にシースエアを乱さない程度の中速のバッファエアを流すことにより、シースエアの効果を維持しつつ、イオン化気流をさらに遠くまで飛ばすことが可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のシースエア式イオナイザーにおいて、前記アシストエア及びバッファエアが、クリーンドライエアであ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４に記載の発明によれば、高価なシースエア量を増やさず、安価なクリーンドライエアをシースエアのアシストエア及びバッファエアとして使用することにより、大幅なコストの削減が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のシースエア式イオナイザーにおいて、前記第１のノズルのスリット幅、及び、前記第１のノズルに供給されるアシストエアの吹き出し流量を制御することにより、イオン化気流の到達距離を調整できるように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載のシースエア式イオナイザーにおいて、前記第１のノズル及び第２のノズルのスリット幅、前記第１のノズルに供給されるアシストエアの吹き出し流量、及び、前記第２のノズルに供給されるバッファエアの吹き出し流量を制御することにより、イオン化気流の到達距離を調整できるように構成したことを特徴とするものである。
【００２１】
上記のような構成を有する請求項５又は請求項６に記載の発明によれば、適宜、イオン化気流の到達距離を調整することができるので、有用性の高いシースエア式イオナイザーを得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シースエアの効果を維持しつつ、イオン化気流をより遠くまで飛ばすことが可能な、シースエア式イオナイザー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】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
図１は、本発明に係るシースエア式イオナイザーの構成を示す模式図である。
すなわち、本実施形態のシースエア式イオナイザー１０には、複数個のコロナ電極１１が設けられ、これら各コロナ電極１１には、高電圧発生器１２が接続されている。
【００２５】
また、このシースエア式イオナイザー１０には、下方に向かってシースエアノズル１３が設けられ、さらにその外周には、同心円状にアシストエアノズル１４（請求項にいう第１のノズル）が設けられている。そして、前記シースエアノズル１３には、シースエア供給路１５及びシースエア用バルブ１６を介して、シースエアとして高純度Ｎ2ガスが供給されるように構成されている。また、前記アシストエアノズル１４には、アシストエア供給路１７及びアシストエア用バルブ１８を介して、アシストエアとしてクリーンドライエアが供給されるように構成されている。
【００２６】
また、図２に示すように、シースエアノズル１３の内径は３ｍｍφ、アシストエアノズル１４の内径は５ｍｍφ、外径は７ｍｍφに構成されている。すなわち、シースエアノズル１３の外周に、厚さ１ｍｍの第１の隔壁１９を介して、幅１ｍｍのスリット状のアシストエアノズル１４が形成されている。なお、アシストエアノズル１４の外周には、厚さ２ｍｍの第２の隔壁２０が形成されている。
【００２７】
なお、シースエアノズル１３の内部には、コロナ電極（図示せず）が配設されており、シースエアノズル１３の先端からコロナ電極の先端までの距離は、１．０ｍｍ以下とされている。
また、前記シースエアノズル１３から供給されるシースエアの流速は、１．１８ｍ／ｓに設定され、また、アシストエアノズル１４から供給されるアシストエアの流速は、シースエアを乱さない程度の中速（例えば、５ｍ／ｓ）に設定されている。
【００２８】
（１−２）アシストエアの条件
本発明者等は、シースエアの周囲に供給するアシストエアについて、シースエア効果を維持しつつ、イオン化気流を遠くまで飛ばすための条件を、数値気流シミュレーションにより種々検討したところ、以下のような結果が得られた。
なお、図３〜図５は、数値気流シミュレーションにより得られた結果を模式的に示したものである。
【００２９】
図３は、シースエアノズル１３の内径を３ｍｍφ、アシストエアノズル１４の内径を１３ｍｍφ、外径を１５ｍｍφに構成したものである。すなわち、シースエアノズル１３の外周に、厚さ５ｍｍの第１の隔壁１９を介して、幅１ｍｍのスリット状のアシストエアノズル１４を形成したものである。なお、アシストエアノズル１４の外周には、厚さ２ｍｍの第２の隔壁２０が形成されている。
【００３０】
そして、シースエアの流速を１．１８ｍ／ｓ、アシストエアの流速を１３．３ｍ／ｓと高速に設定した場合、言い換えれば、低速のシースエア（１．１８ｍ／ｓ）と高速のアシストエア（１３．３ｍ／ｓ）を、Ｌ＝５ｍｍ隔てて流した場合のノズル周りの気流状態を示したものである。この場合、図から明らかなように、シースエア出口に大きな渦ができて、シースエアが乱されていることが分かる。
【００３１】
図４は、図３と同条件で、第１の隔壁１９の厚さＬを、Ｌ＝１ｍｍとした場合のノズル周りの気流状態を示したものである。すなわち、シースエアノズル１３の内径を３ｍｍφ、アシストエアノズル１４の内径を５ｍｍφ、外径を７ｍｍφに構成したものである。すなわち、シースエアノズル１３の外周に、厚さ１ｍｍの第１の隔壁１９を介して、幅１ｍｍのスリット状のアシストエアノズル１４を形成したものである。なお、アシストエアノズル１４の外周には、厚さ２ｍｍの第２の隔壁２０が形成されている。
【００３２】
そして、シースエアの流速を１．１８ｍ／ｓ、アシストエアの流速を１３．３ｍ／ｓと高速に設定した場合、言い換えれば、低速のシースエア（１．１８ｍ／ｓ）と高速のアシストエア（１３．３ｍ／ｓ）を、Ｌ＝１ｍｍ隔てて流した場合のノズル周りの気流状態を示したものである。図から明らかなように、図３に比べて、シースエア出口の渦は小さくなったが、まだシースエアが乱されていることが分かる。
【００３３】
図５及び図２は、図４と同条件で、アシストエアの速度を、７ｍ／ｓ、５ｍ／ｓとそれぞれ変えた時のノズル周りの気流状態を示したものである。シースエア出口の渦は、アシストエアの速度の低下と共にノズルから遠ざかり、且つ小さくなっていくことが分かる。
また、アシストエアが５ｍ／ｓの時は、シースエア効果を維持しつつ、イオン化気流を遠くまで飛ばすことができることを示している。そこで、上記の第１実施形態では、アシストエアの流速を５ｍ／ｓとしたものである。
【００３４】
なお、上記の数値気流シミュレーションでは、アシストエアの吹出口は幅１ｍｍの円形のスリットであるが、アシストエアの吹き出し速度をそのままにして、スリットの幅を広くし、吹き出し流量を増やせば、ノズル周りの気流状態をそのままにして、イオン化気流の到達距離をさらに伸ばすことができる。すなわち、到達距離は、スリット幅で制御することができる。
【００３５】
（１−３）作用・効果
以上のような構成を有する本実施形態のシースエア式イオナイザーは、以下に述べるような作用・効果を有する。
【００３６】
すなわち、シースエアノズル１３の外周に、同心円状にアシストエアノズル１４を設け、各ノズルに供給するシースエア及びアシストエアの流速を適切に設定して両ガスを供給することにより、シースエアノズル１３の出口に発生する渦を大幅に低減することができ、本実施形態のシースエア式イオナイザーのノズルは、シースエア効果を維持しつつガスジェットノズルとしても機能する。また、アシストエアノズル１４のスリットの幅を広くし、吹き出し流量を増やせば、ノズル周りの気流状態をそのままにして、イオン化気流の到達距離をさらに伸ばすことができる。さらに、高価なシースエア量を増やさず、安価なクリーンドライエアをシースエアのアシストエアとして使用することにより、大幅なコストの削減が可能となる。
【００３７】
（２）第２実施形態
本実施形態は、上記第１実施形態をさらに改良したものである。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
【００３８】
（２−１）構成
図６は、本発明に係るシースエア式イオナイザーの第２実施形態の構成を示す模式図である。
すなわち、本実施形態のシースエア式イオナイザーには、下方に向かってシースエアノズル１３が設けられ、さらにその外周には、同心円状にバッファエアノズル２１（請求項にいう第２のノズル）が設けられ、さらにその外周にアシストエアノズル１４が設けられている。そして、前記シースエアノズル１３には、シースエア供給路１５及びシースエア用バルブ１６を介して、シースエアとして高純度Ｎ2ガスが供給されるように構成されている。また、前記バッファエアノズル２１には、バッファエア供給路２２及びバッファエア用バルブ２３を介して、バッファエアとしてクリーンドライエアが供給されるように構成されている。さらに、アシストエアノズル１４には、アシストエア供給路１７及びアシストエア用バルブ１８を介して、アシストエアとしてクリーンドライエアが供給されるように構成されている。
【００３９】
また、図７に示すように、シースエアノズル１３の内径は３ｍｍφ、バッファエアノズル２１の内径は５ｍｍφ、外径は７ｍｍφ、アシストエアノズル１４の内径は９ｍｍφ、外径は１１ｍｍφに構成されている。すなわち、シースエアノズル１３の外周に、厚さ１ｍｍの第１の隔壁１９を介して、幅１ｍｍのスリット状のバッファエアノズル２１が形成され、さらに、厚さ１ｍｍの第３の隔壁２４を介して、幅１ｍｍのスリット状のアシストエアノズル１４が形成されている。なお、アシストエアノズル１４の外周には、厚さ２ｍｍの第２の隔壁２０が形成されている。
【００４０】
また、前記シースエアノズルから供給されるシースエアの流速は、１．１８ｍ／ｓに設定され、また、バッファエアノズル２１から供給されるバッファエアの流速は、シースエアを乱さない程度の中速（例えば、５ｍ／ｓ）に設定され、さらに、アシストエアノズル１４から供給されるアシストエアの流速は、１３．３ｍ／ｓの高速に設定されている。
【００４１】
なお、図７に示した数値気流シミュレーションでは、アシストエア及びバッファエアの吹出口は１ｍｍの円形のスリットであるが、アシストエア及びバッファエアの吹き出し速度をそのままにして、そのスリットの幅を広くし、吹き出し流量を増やせば、ノズル周りの気流状態をそのままにして、イオン化気流の到達距離をさらに伸ばすことができる。すなわち、到達距離は、スリット幅で制御することができる。
【００４２】
（２−３）作用・効果
以上のような構成を有する本実施形態のシースエア式イオナイザーは、以下に述べるような作用・効果を有する。
【００４３】
すなわち、上記第１実施形態の（１−２）アシストエアの条件の項で述べたように、低速なシースエア（１．１８ｍ／ｓ）の周囲に、高速エア（１３．３ｍ／ｓ）をアシストエアとして流すことは、高速エアにより渦が発生するため、シースエア効果を維持することは困難であるが、低速のシースエアと高速のアシストエアの間にシースエアを乱さない程度の中速のバッファエア（５ｍ／ｓ）を流すことにより、シースエアの効果を維持しつつ、イオン化気流をさらに遠くまで飛ばすことが可能となる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、高価なシースエア量を増やさず、安価なクリーンドライエアをシースエアのアシストエア及びバッファエアとして使用することにより、大幅なコストの削減が可能となる。
【００４５】
（３）他の実施形態
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、アシストエア供給用のチューブを、直接シースエアノズルに接続しても良い。
また、シースエアノズルから吹き付けられるイオン化気流の到達距離は、吹出口の面積が一定の場合、吹き出し速度に比例して増大し、吹き出し速度を一定にした場合には、吹出口の面積（スリット幅）を大きくすることにより長くすることができる。従って、アシストエア及びバッファエアの吹出口の面積、それらの吹き出し速度を適宜設定することにより、本発明のシースエア式イオナイザーによって供給されるイオン化気流について、所望の到達距離を得ることができるように調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るシースエア式イオナイザーの第１実施形態の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示したシースエア式イオナイザーにおけるノズル周りの気流状態を示した模式図である。
【図３】図１に示したシースエア式イオナイザーにおけるノズル周りの気流状態を示した模式図である。
【図４】図１に示したシースエア式イオナイザーにおけるノズル周りの気流状態を示した模式図である。
【図５】図１に示したシースエア式イオナイザーにおけるノズル周りの気流状態を示した模式図である。
【図６】本発明に係るシースエア式イオナイザーの第２実施形態の構成を示す模式図である。
【図７】図６に示したシースエア式イオナイザーにおけるノズル周りの気流状態を示した模式図である。
【図８】従来のシースエア式イオナイザーの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ＵＬＰＡフィルタ
２…シースエア式イオナイザー
３…コロナ放電電極
４…高電圧発生器
５…シースエアノズル
６…バルブ
１０…シースエア式イオナイザー
１１…コロナ放電電極
１２…高電圧発生器
１３…シースエアノズル
１４…アシストエアノズル
１５…シースエア供給路
１６…シースエア用バルブ
１７…アシストエア供給路
１８…アシストエア用バルブ
１９…第１の隔壁
２０…第２の隔壁
２１…バッファエアノズル
２２…バッファエア供給路
２３…バッファエア用バルブ
２４…第３の隔壁
【図１】
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【図２】
2006236763.tif 000004
【図３】
2006236763.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006236763.tif 000008
【図７】
2006236763.tif 000009
【図８】
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