(57)【要約】【課題】簡単な構成で、イオン化エアを長い距離にわたって安定的に搬送することができるイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーを提供する。【解決手段】チャンバ１０の上方の側壁部に照射窓１１を設けると共に、側壁部の外側に放射線遮蔽用カバー１２を設け、その内部にイオン化源２０を配設し、照射窓を介して、チャンバ内の空気をイオン化するように構成する。チャンバの下方の側壁部には蒸気発生部３０を取り付け、チャンバ内に高温の純水蒸気を供給するように構成する。さらに、チャンバの一端に設けられたエア供給口１３を介して、イオン搬送ガスをチャンバ内に供給すると共に、チャンバの他端に設けられた吹出口１４を介して、イオン化エアを除電対象となる帯電体Ｓに向けて吹き出すことができるように構成する。チャンバの吹出口１４には、荷電粒子搬送部となるチューブ４０を接続し、その先端部近傍には再熱用ヒータ４１を配設する。【選択図】図１
2008084746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、
前記チャンバの側部に、蒸気発生部が設けられ、
前記蒸気発生部において発生した純水蒸気を、前記チャンバ内において、前記イオン搬送ガスによって冷却し、前記正負イオンを核として過飽和状態の水蒸気を凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、
前記正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記チューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項２】
除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、
前記チャンバとして、内部にフィルタ電極を備えた２つのチャンバが用いられ、
前記２つのチャンバの側部には、それぞれ蒸気発生部が設けられ、
一方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、正の電圧が印加され、他方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、負の電圧が印加されるように構成され、
前記蒸気発生部において発生した純水蒸気を、各チャンバ内において、前記イオン搬送ガスによって冷却し、前記正負イオンを核として過飽和状態の水蒸気を凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、
各チャンバで発生した正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記各フィルタ電極を通過させることによって、前記混合体から該フィルタ電極と同極性の単極イオン及び単極微小ミストのみを分離させ、
前記単極イオン及び単極微小ミストの混合体を、前記各チャンバに接続されたチューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項３】
前記蒸気発生部には、その内部に所定の多孔体が充填されると共に、この多孔体に吸収された純水を加熱して蒸気を発生させるための加熱部材が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項４】
除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、
前記チャンバ内にイオン搬送ガスを導入する供給口の手前側に、該イオン搬送ガスを加湿する加湿手段が設けられ、
前記供給口には、所定の口径を有するオリフィスが取り付けられ、
前記加湿手段によって加湿されたイオン搬送ガスを、前記オリフィスを介して噴出させ、断熱膨張させることにより、該イオン搬送ガスを冷却して過飽和状態の水蒸気を生成し、この過飽和状態の水蒸気を前記正負イオンを核として凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、
前記正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記チューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項５】
除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、
前記チャンバとして、内部にフィルタ電極を備えた２つのチャンバが用いられ、
前記両チャンバのそれぞれにイオン搬送ガスを導入する各供給口の手前側に、該イオン搬送ガスを加湿する加湿手段が設けられ、
前記各供給口には、所定の口径を有するオリフィスが取り付けられ、
一方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、正の電圧が印加され、他方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、負の電圧が印加されるように構成され、
前記加湿手段によって加湿されたイオン搬送ガスを、前記オリフィスを介して噴出させ、断熱膨張させることにより、該イオン搬送ガスを冷却して過飽和状態の水蒸気を生成し、この過飽和状態の水蒸気を前記正負イオンを核として凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、
各チャンバで発生した正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記各フィルタ電極を通過させることによって、前記混合体から該フィルタ電極と同極性の単極イオン及び単極微小ミストのみを分離させ、
前記単極イオン及び単極微小ミストの混合体を、前記各チャンバに接続されたチューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項６】
前記加湿手段が、バブラー及び粗ミストセパレータから構成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項７】
前記イオン化手段は、軟Ｘ線発生装置又は密封放射性同位元素であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【請求項８】
前記イオン搬送ガスは、高純度の非反応性ガスであり、
前記イオン化手段は、低エネルギー電子線発生装置、あるいは紫外線発生装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にクリーンルーム内で発生する静電気を除去するためのイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送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、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）等を製造するクリーンルームでは、静電気の発生が問題となっている。半導体製造のクリーンルームの場合は、低湿度環境であることや、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が静電気の発生の原因となっている。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。
【０００３】
また、ＬＣＤの場合は、処理工程で異なる材質等と接触し、摩擦帯電による静電気が発生する。特に、このＬＣＤに使用するガラス基板は、大面積で絶縁性が高く静電気が発生しやすいため、大量の静電気による静電破壊が製品の歩留りに影響を与えている。
【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装置として、イオンにより帯電体の電荷を中和するイオナイザーが知られている。このイオナイザーは、正または負の電極に正または負の高電圧をそれぞれ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正と負とにイオン化し、このイオンを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】
しかしながら、このようなコロナ放電を利用したイオナイザーでは、イオンの発生を容易にし、且つ発生したイオンの消耗を防止するために、電極は露出した状態で除電対象物の近傍に配設されている。このため、空気中の酸素がオゾン化し、シリコンウエハの表面が酸化される場合や、放電時に放電極から発生する電磁波により、精密機器やコンピュータ等の誤動作を引き起こす場合があった。また、コロナ放電により摩耗した電極から電極材が飛散したり、空気中の微量ガス成分がコロナ放電により粒子化して電極上に析出し、再飛散したりする場合があった。
【０００６】
また、近年、半導体やＬＣＤ等の製造装置は年々小型化が進んでおり、従来のイオナイザーでは製造装置内に最適な設置スペースを確保することが困難となってきている。すなわち、イオナイザーによって有効な除電を行うためには、イオンを発生させるための電極と除電対象物との間に適当なサイズの空間が必要であったが、近年の製造装置の小型化に伴い、イオナイザーのためにこのような設置スペースを取ることが困難になっている。
【０００７】
更に、例えばＬＣＤの製造工程においては、ガラス基板は接触・剥離により著しく帯電する。そのため、従来から、上述したようなイオナイザーにより除電が行われている。しかし、生産装置の処理速度が速いために、ガラス基板は、完全には除電されずにカセットに収納されることが多い。このようなカセット内では、収納されたガラス基板とガラス基板との間が狭いため、従来のイオナイザーを使用した場合、イオン化した空気の流れが入っていかず、ガラス基板を除電することが困難であった。従って、そのような狭いスペースにおける静電気対策に対する要求も高まってきている。
【０００８】
以上のような問題を解決するために、帯電体から離れた場所に設置されたイオン発生ユニット内でイオンを発生させ、そのイオンをチューブ等の搬送手段で搬送し、帯電体を除電する方式のイオナイザーが検討されている（特許文献１参照）。この場合、イオン発生ユニットとしては、例えば軟Ｘ線を用いたものが知られている。この軟Ｘ線を用いた場合、空気又は非反応性ガスのいずれをイオン化してもオゾンが発生することが無く、電極材の飛散や空気中の不純物の堆積及び再飛散のような発塵も無く、且つ、電磁ノイズの発生も起こらない。
【０００９】
また、イオン発生ユニットを帯電体から離れた場所に設置するため、製造装置内にイオナイザーのための設置スペースを取る必要が無く、また、イオンをチューブによって搬送することにより、帯電体近傍でイオンを発生させる従来のイオナイザーに比べて、狭いスペースに対しても除電を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、このようなチューブによりイオンを搬送するイオナイザーにおいては、発生したイオンの拡散速度が速いため、搬送中にイオンの一部がチューブの内壁に付着する場合があった。すなわち、付着することによってイオンが減少するため、チューブを長くすることが困難であり、イオンの搬送距離に限界があるという問題があった。
【００１１】
そこで、チューブ搬送によるイオン量低下を防止することを目的として、特許文献２に示すようなイオン拡散速度の遅い帯電ミストを生成するイオナイザーが提案されている。この特許文献２に示されたイオナイザーにおいては、イオンと微小ミストとが混合、付着して生成された帯電ミストが、イオン粒子よりも極めて大きな粗大荷電粒子となるため、この帯電ミストの電気的移動度はイオンの電気的移動度に比べて極めて遅くなり、チューブを通過する単極帯電ミストのチューブ内壁への付着による減少が著しく少ない。
【００１２】
このように、帯電ミスト（粗大荷電粒子）の拡散速度を低下させることにより、正負イオンの再結合だけではなく、チューブ内壁へのイオンの付着による電荷の消耗も低減させることができる。したがって、イオン濃度が高い初期状態を維持しつつ、チューブにより長い距離を搬送することが可能となる。これにより、十分なイオン量を確保して優れた除電性能を発揮し、高い信頼性を得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−１６７３８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２０８２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献２に示されたイオナイザーでは、上述したような優れた性能を発揮できる反面、構成部材数が多く、コストが高いという問題点があった。すなわち、微小ミストを生成するための加湿手段や冷却手段など複数の付帯設備が不可欠であり、構成が複雑であった。また、これらの機器はいずれも高価であり、経済的な負担が大きかった。
【００１４】
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、簡単な構成で、イオン化エアを除電対象へ搬送する際のイオン量の減少を防止すると共に、イオン化エアを長い距離にわたって安定的に搬送することができるイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送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】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記チャンバの側部に、蒸気発生部が設けられ、前記蒸気発生部において発生した純水蒸気を、前記チャンバ内において、前記イオン搬送ガスによって冷却し、前記正負イオンを核として過飽和状態の水蒸気を凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、前記正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記チューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
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、チャンバの側部に設けられた蒸気発生部において高温の純水蒸気を発生させ、この純水蒸気を常温のイオン搬送ガスで冷却するという簡単な手法で、チャンバ内で発生した正負イオンを水分子と凝縮させることにより微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成することができるので、従来のようにイオン搬送ガスを冷凍機や液体窒素で冷却して、イオン搬送ガスの水蒸気を過飽和状態にする必要がない。
【００１７】
また、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成して、それらの移動速度を低下させることにより、正負荷電粒子の再結合による両極荷電粒子の消耗を低減することができるため、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記チャンバとして、内部にフィルタ電極を備えた２つのチャンバが用いられ、前記２つのチャンバの側部には、それぞれ蒸気発生部が設けられ、一方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、正の電圧が印加され、他方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、負の電圧が印加されるように構成され、前記蒸気発生部において発生した純水蒸気を、各チャンバ内において、前記イオン搬送ガスによって冷却し、前記正負イオンを核として過飽和状態の水蒸気を凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、各チャンバで発生した正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記各フィルタ電極を通過させることによって、前記混合体から該フィルタ電極と同極性の単極イオン及び単極微小ミストのみを分離させ、前記単極イオン及び単極微小ミストの混合体を、前記各チャンバに接続されたチューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
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、２つのチャンバの側部に設けられた各蒸気発生部において高温の純水蒸気を発生させ、この純水蒸気を常温のイオン搬送ガスで冷却するという簡単な手法で、２つのチャンバ内のそれぞれにおいて、正負イオンを水分子と凝縮させることにより、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成し、各チャンバに設けたフィルタ電極によって単極荷電粒子を分離し、取り出した単極荷電粒子を、それぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送し、ユースポイントで正と負の荷電粒子をミキシングして除電対象物に吹き付けることができる。
【００２０】
また、上記のようにして粗大化した正負の微小ミストを生成し、各チャンバに設けたフィルタ電極によって単極荷電粒子を分離し、取り出した単極荷電粒子をそれぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送する際に、チューブ内壁への単極荷電粒子の付着による単極荷電粒子の消耗を低減することができるので、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記蒸気発生部には、その内部に所定の多孔体が充填されると共に、この多孔体に吸収された純水を加熱して蒸気を発生させるための加熱部材が配設されていることを特徴とするものである。
【００２２】
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、チャンバの側部に設けられる蒸気発生部の構成を簡易な構成とすることができるので、従来のようにイオン搬送ガスを冷凍機や液体窒素で冷却して、イオン搬送ガスの水蒸気を過飽和状態にする必要がない。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記チャンバ内にイオン搬送ガスを導入する供給口の手前側に、該イオン搬送ガスを加湿する加湿手段が設けられ、前記供給口には、所定の口径を有するオリフィスが取り付けられ、前記加湿手段によって加湿されたイオン搬送ガスを、前記オリフィスを介して噴出させ、断熱膨張させることにより、該イオン搬送ガスを冷却して過飽和状態の水蒸気を生成し、この過飽和状態の水蒸気を前記正負イオンを核として凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、前記正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記チューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
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、バブラー等で加湿したイオン搬送ガスを、小口径のオリフィスからチャンバ内へ噴出させ、断熱膨張させることにより、加湿したイオン搬送ガスを冷却して、過飽和状態の水蒸気を作り出すことができるので、加熱や冷却のための設備が不要となる。
【００２５】
また、チャンバ内で発生した正負イオンを水分子と凝縮させることにより微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成して、それらの移動速度を低下させることにより、正負荷電粒子の再結合による両極荷電粒子の消耗を低減することができるため、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、除電対象となる帯電体の近傍にイオン化されたイオン搬送ガスを搬送するチューブと、前記イオン搬送ガスの一部をチャンバ内でイオン化して正負イオンとするイオン化手段とを備えた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記チャンバとして、内部にフィルタ電極を備えた２つのチャンバが用いられ、前記両チャンバのそれぞれにイオン搬送ガスを導入する各供給口の手前側に、該イオン搬送ガスを加湿する加湿手段が設けられ、前記各供給口には、所定の口径を有するオリフィスが取り付けられ、一方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、正の電圧が印加され、他方のチャンバ内に配設されたフィルタ電極には、負の電圧が印加されるように構成され、前記加湿手段によって加湿されたイオン搬送ガスを、前記オリフィスを介して噴出させ、断熱膨張させることにより、該イオン搬送ガスを冷却して過飽和状態の水蒸気を生成し、この過飽和状態の水蒸気を前記正負イオンを核として凝縮させることにより正負の微小ミストを発生させ、各チャンバで発生した正負イオンと正負微小ミストとの混合体を、前記各フィルタ電極を通過させることによって、前記混合体から該フィルタ電極と同極性の単極イオン及び単極微小ミストのみを分離させ、前記単極イオン及び単極微小ミストの混合体を、前記各チャンバに接続されたチューブを介して、除電対象となる帯電体に吹き付けるように構成したことを特徴とするものである。
【００２７】
上記のような構成を有する請求項５に記載の発明によれば、２つのチャンバの上流側に設けられた加湿手段によって加湿したイオン搬送ガスを、各チャンバに設けられた小口径のオリフィスからチャンバ内へ噴出させ、断熱膨張させることにより、該イオン搬送ガスを冷却して、過飽和状態の水蒸気を作り出すことができるので、加熱や冷却のための設備が不要となる。
【００２８】
また、上記のようにして２つのチャンバ内のそれぞれにおいて、正負イオンを水分子と凝縮させることにより、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成し、各チャンバに設けたフィルタ電極によって単極荷電粒子を分離し、取り出した単極荷電粒子を、それぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送する際に、チューブ内壁への単極荷電粒子の付着による単極荷電粒子の消耗を低減することができるので、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記加湿手段が、バブラー及び粗ミストセパレータから構成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６に記載の発明によれば、チャンバの上流側設けられる加湿手段の構成を簡易な構成とすることができるので、従来のようにイオン搬送ガスを冷凍機や液体窒素で冷却して、イオン搬送ガスの水蒸気を過飽和状態にする必要がない。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記イオン化手段は、軟Ｘ線発生装置又は密封放射性同位元素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７に記載の発明によれば、イオン化の際に、オゾン及び電磁ノイズの発生、及び発塵を無くすことができる。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載のイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーにおいて、前記イオン搬送ガスは、高純度の非反応性ガスであり、前記イオン化手段は、低エネルギー電子線発生装置あるいは紫外線発生装置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８に記載の発明によれば、ガスとして高純度Ｎ2ガス等のオゾンを発生しない程度に酸素を含む非反応性ガスを使用することにより、オゾン及び電磁ノイズの発生、及び発塵を無くすことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、簡単な構成で、イオン化エアを除電対象へ搬送する際のイオン量の減少を防止すると共に、イオン化エアを長い距離にわたって安定的に搬送することができるイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送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】
【００３３】
以下、本発明に係るイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザー（以下、イオン核凝縮型イオナイザーという）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。
【００３４】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
図１に示すように、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーには、筒状の荷電粒子発生用チャンバ（以下、チャンバという）１０の上方の側壁部に、軟Ｘ線等の放射線を透過する照射窓１１が設けられると共に、側壁部の外側に突出するように放射線遮蔽用カバー１２が設けられ、この放射線遮蔽用カバー１２内に軟Ｘ線ヘッド等のイオン化源２０が配設され、前記照射窓１１を介して、チャンバ１０内の空気をイオン化するように構成されている。
【００３５】
また、前記チャンバ１０の下方の側壁部には蒸気発生部３０が取り付けられ、前記チャンバ１０内に高温の純水蒸気を供給するように構成されている。この蒸気発生部３０には、その内部に熱伝導性に優れた金属やセラミックス等からなる多孔体３１が充填されると共に、この多孔体３１に吸収された純水を加熱して蒸気を発生させるためのヒータ３２が配設されている。また、前記多孔体３１の上部空間には、純水供給用配管３３が接続され、前記多孔体３１に純水を供給するように構成されている。また、前記純水供給用配管３３には電磁弁３４が取り付けられ、純水の供給量を調節できるように構成されている。
【００３６】
なお、前記電磁弁３４は、蒸気発生部３０内にフロースイッチを設け、それによりＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成されている。また、前記ヒータ３２は、多孔体３１の温度の上限を８０℃として、イオン搬送ガスの流量に合わせて多孔体３１の温度を一定にするように制御される。イオン搬送ガス流量が多くなると、所定の湿度を保つためには、加湿量を増やす必要があるためである。
【００３７】
さらに、前記チャンバ１０の一端にはエア供給口１３が設けられ、このエア供給口１３を介して、空気又は高純度Ｎ2ガス等の非反応性ガス（以下、イオン搬送ガスという）をチャンバ１０内に供給すると共に、チャンバ１０の他端に設けられた吹出口１４を介して、イオン化エアを除電対象となる帯電体Ｓに向けて吹き出すことができるように構成されている。
【００３８】
また、前記エア供給口１３の上流側には、フィルタ１５、流量計１６、流量調節バルブ１７が配設され、エアポンプ１８を介して供給されるエア（イオン搬送ガス）の流量調整を行えるように構成されている。なお、イオン搬送ガスの流量が多いほど除電性能は向上するため、所望の除電性能を得ることができるように、前記流量調節バルブ１７の開度を適宜調整する。
【００３９】
一方、チャンバ１０の吹出口１４には、荷電粒子搬送部となるチューブ４０が接続され、このチューブ４０の先端部近傍には再熱用ヒータ４１が配設されている。なお、この再熱用ヒータ４１は、除電対象となる帯電体Ｓが、微小ミスト（粗大荷電粒子）により濡れることを防止するために設けられている。
【００４０】
（イオン化源）
前記イオン化源２０としては、例えば、軟Ｘ線発生装置の発生部、低エネルギーの電子線（ソフトエレクトロン）発生装置の発生部、密封放射線同位元素、紫外線発生装置の発生部を用いることができる。
【００４１】
イオン化源２０として、軟Ｘ線発生装置の発生部、密封放射線同位元素を用いる場合は、イオン搬送ガスとして、空気もしくは負イオンを形成できる程度に負性ガスを含む非反応性ガス（Ｎ2ガス等）のいずれを用いても、オゾンが発生することがなく、電磁ノイズや発塵もない。
【００４２】
また、イオン化源２０として、低エネルギーの電子線発生装置の発生部や紫外線発生装置の発生部を用いる場合には、イオン搬送ガスとして、オゾンが発生しない程度に酸素を含む非反応性ガス（高純度Ｎ2ガス等）を用いることが望ましい。これによりオゾンの発生を防止でき、また、電磁ノイズや発塵も防止できる。なお、前記「高純度Ｎ2ガス」とは、負イオンを形成する程度の酸素や水蒸気を含み、且つ、その酸素濃度はオゾンを発生しない程度（５％程度以下）であるＮ2ガスをいう。
【００４３】
なお、イオン化源２０として、軟Ｘ線発生装置、低エネルギー電子線（ソフトエレクトロン）発生装置、紫外線発生装置等を使用する場合には、各線を前記チャンバ１０の照射窓１１より照射するが、密封放射線同位元素を使用する場合には、チャンバ１０内に設置する。
【００４４】
ここで、各イオン化源について説明する。
軟Ｘ線は、３〜９．５ｋｅＶ程度のエネルギーを有する微弱Ｘ線であり、２ｍｍ厚さ程度の塩化ビニル板で容易に遮蔽することができるものである。また、紫外線発生装置から発生する紫外線は４００ｎｍ以下の短波長であり、３０Ｗ程度の出力である。
【００４５】
また、低エネルギー電子線は、例えばウシオ電機株式会社製の超小型電子ビーム照射管チューブ等により数１０ｋＶの低い動作電圧で取り出された電子ビーム（ソフトエレクトロン）であり、空気中では５ｃｍ程度の到達距離しかなく、その領域の空気あるいはガスをイオン化するものである。
【００４６】
また、密封放射性同位元素は、放射性同位元素をカプセル等に封入したものであり、放射性同位元素としては、α線を発生するアメリシウム２４１又はβ線を発生するニッケル６３等がある。アメリシウム２４１から発生するα線のエネルギーは５．４ＭｅＶ程度であり、電離作用は大きいが空気中での到達距離は数ｃｍ程度であって、紙１枚で容易に遮蔽することができる。また、ニッケル６３から発生するβ線のエネルギーは５７ｋｅＶ程度であり、樹脂板で容易に遮蔽することができる。
【００４７】
（１−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、以下のように作用する。
【００４８】
すなわち、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーにおいては、軟Ｘ線等のイオン化源２０により高密度の正負イオン（微小荷電粒子）が発生しているチャンバ１０内に、蒸気発生部３０において発生した高温の純水蒸気が供給されている状態で、エア供給口１３から常温のイオン搬送ガス（空気又は非反応性ガス）が導入されると、この常温のイオン搬送ガスによって高温の純水蒸気が冷却される。その結果、チャンバ１０内の純水蒸気は過飽和状態となる。
【００４９】
そして、チャンバ１０内において、正負イオン（微小荷電粒子）を核として、過飽和状態の水蒸気が凝縮されることにより、正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）が生成される。そして、この正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）と正負イオン（微小荷電粒子）との混合体を、チューブ４０を介して、除電対象となる帯電体Ｓに吹き付けることにより、帯電体Ｓを除電することができる。
【００５０】
（電気的移動度）
ここで、前記微小ミスト（粗大荷電粒子）と空気イオン（小イオン）の電気的移動度について説明する。
【００５１】
すなわち、空気イオン（小イオン）の直径は、正イオンが１ｎｍ程度で、負イオンはそれより２〜３割程度小さい。これらのイオンの電気的移動度は、それぞれ１．２６×１０-4ｍ2／Ｖｓ、１．５６×１０-4ｍ2／Ｖｓである。
【００５２】
一方、これらのイオン（微小荷電粒子）が付着した微小ミスト（粗大荷電粒子）の直径が０．１μｍであるとすると、図２より、電気的移動度は１０-4ｃｍ2／Ｖｓ（１０-8ｍ2／Ｖｓ）と飛躍的に低下する。
【００５３】
その結果、チューブ４０内の正負イオンの移動速度が著しく低下するため、正負イオンの再結合によるイオン量の減少を大幅に低減することができるので、チューブ４０による搬送距離を飛躍的に延ばすことができるようになる。
【００５４】
（１−３）効果
上述したように、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーによれば、正負イオンを水分子と凝縮させることにより、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成して、それらの移動速度を低下させることにより、正負荷電粒子の再結合による両極荷電粒子の消耗を低減することができる。その結果、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００５５】
また、半導体や液晶製造の各工程での静電気問題を、電極からの発塵やオゾンの発生といった問題を生じさせることなく解決することができる。特に、近年要求が高まっている、カセット内のガラス基板の隙間等の狭いスペースでの静電気対策が可能になる。
【００５６】
さらに、本実施形態においては、高温の純水蒸気を常温のイオン搬送ガスで冷却するという簡単な手法で、微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成することができるので、従来のようにイオン搬送ガスを冷凍機や液体窒素で冷却して、イオン搬送ガスの水蒸気を過飽和状態にする必要がない。
【００５７】
（２）第２実施形態
本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、上記第１実施形態の変形例であって、同様の構成を有する２つのチャンバを用い、各チャンバ内にフィルタ電極を配設し、各チャンバ内で生成された両極荷電粒子のうち、そのチャンバで取り出したい単極荷電粒子と同極性の直流高電圧を各フィルタ電極に印加して、それと逆極性の荷電粒子を吸収することにより単極荷電粒子を取り出し、取り出した単極荷電粒子をそれぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送し、ユースポイントで正と負の荷電粒子をミキシングして除電対象物に吹き付けるように構成したものである。
【００５８】
（２−１）構成
図３に示したように、本実施形態においては、図１に示したと同様の構成を有する２つのチャンバ１０ａ、１０ｂ内のそれぞれに、フィルタ電極５０ａ、５０ｂが配設され、これらのフィルタ電極５０ａ、５０ｂには、直流高圧電源５１ａ、５１ｂが接続されている。
【００５９】
そして、正極荷電粒子を発生させるチャンバ１０ａのフィルタ電極５０ａには正の電圧が印加され、負極荷電粒子を発生させるチャンバ１０ｂのフィルタ電極５０ｂには負の電圧が印加されるように構成されている。すなわち、フィルタ電極５０ａ、５０ｂに、分離したい粗大荷電粒子の極性と同じ極性の電圧を印加することにより、反対極性の粗大荷電粒子を吸収し、同極性のフィルタ電極５０ａ、５０ｂから同極性の単極荷電粒子を分離することができるように構成されている。
【００６０】
また、２つのチャンバ１０ａ、１０ｂの吹出口１４ａ、１４ｂには、それぞれ単極荷電粒子の搬送部となるチューブ４０ａ、４０ｂが接続され、これらのチューブ４０ａ、４０ｂの先端部近傍には再熱用ヒータ４１ａ、４１ｂが配設されている。そして、除電対象となる帯電体Ｓの近傍で、それぞれ別個に搬送された正と負の荷電粒子をミキシングして、吹き付けるように構成されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００６１】
（２−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、以下のように作用する。
【００６２】
すなわち、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーにおいては、２つのチャンバ１０ａ、１０ｂのそれぞれに設けられた軟Ｘ線等のイオン化源２０ａ、２０ｂにより高密度の正負イオン（微小荷電粒子）が発生しているチャンバ１０ａ、１０ｂ内に、蒸気発生部３０ａ、３０ｂにおいて発生した高温の純水蒸気が供給されている状態で、エア供給口１３ａ、１３ｂから常温のイオン搬送ガス（空気又は非反応性ガス）が導入されると、この常温のイオン搬送ガスによって高温の純水蒸気が冷却される。その結果、チャンバ１０ａ、１０ｂ内の純水蒸気は過飽和状態となる。
【００６３】
そして、チャンバ１０ａ、１０ｂ内において、正負イオン（微小荷電粒子）を核として、過飽和状態の水蒸気が凝縮されることにより、正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）が生成される。
【００６４】
そして、正極荷電粒子を発生させるチャンバ１０ａにおいては、これらの正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）と正負イオン（微小荷電粒子）との混合体が、正の電圧が印加されたフィルタ電極５０ａを通過する際に、これと反対極性である負の粗大荷電粒子がフィルタ電極５０ａに吸収されるため、同極性である正の単極荷電粒子のみが分離される。一方、負極荷電粒子を発生させるチャンバ１０ｂにおいては、同様にして、負の単極荷電粒子のみが分離される。
【００６５】
そして、２つのチャンバ１０ａ、１０ｂに接続されたチューブ４０ａ、４０ｂを介して、除電対象となる帯電体Ｓの近傍で、それぞれ別個に搬送された正と負の荷電粒子をミキシングして、帯電体Ｓに吹き付けることにより、帯電体Ｓを除電することができる。
【００６６】
この場合、上記第１実施形態で説明したように、微小ミスト（粗大荷電粒子）の電気的移動度は、空気イオン（小イオン）と比べて飛躍的に低下するため、チューブ４０ａ、４０ｂ内の荷電粒子雲（単極荷電粒子の集まり）が自ら形成する電界によって、微小ミスト（粗大荷電粒子）がチューブ４０ａ、４０ｂの中央から内壁に移動する速度は著しく遅くなる。その結果、搬送中にチューブ内壁に付着して減少する単極荷電粒子量を大幅に低減することができるので、チューブ４０ａ、４０ｂによる搬送距離を飛躍的に延ばすことができるようになる。
【００６７】
（２−３）効果
上述したように、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーによれば、２つのチャンバ１０ａ、１０ｂ内のそれぞれにおいて、正負イオンを水分子と凝縮させることにより、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成し、各チャンバに設けたフィルタ電極５０ａ、５０ｂによって単極荷電粒子を分離し、取り出した単極荷電粒子を、それぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送し、ユースポイントで正と負の荷電粒子をミキシングして除電対象物に吹き付けることができる。
【００６８】
また、チューブ内における単極荷電粒子の移動速度を低下させることにより、チューブ内壁への単極荷電粒子の付着による単極荷電粒子の消耗を低減することができるので、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００６９】
（３）第３実施形態
本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、上記第１実施形態の変形例であって、イオン搬送ガス導入部と両極荷電粒子発生部との間に加湿部を設けると共に、エア供給口１３に小口径のオリフィス６０を設けることにより、加湿部で加湿されたイオン搬送ガスを小口径のオリフィスを介してチャンバ内へ噴出させ、断熱膨張させることにより、加湿されたイオン搬送ガスを冷却して、過飽和状態の水蒸気を作り出すようにしたものである。
【００７０】
（３−１）構成
図４に示すように、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーには、上記第１実施形態と同様に、チャンバ１０の上方の側壁部に、軟Ｘ線等の放射線を透過する照射窓１１が設けられると共に、側壁部の外側に突出するように放射線遮蔽用カバー１２が設けられ、この放射線遮蔽用カバー１２内に軟Ｘ線ヘッド等のイオン化源２０が配設され、前記照射窓１１を介して、チャンバ１０内の空気をイオン化するように構成されている。
【００７１】
また、前記チャンバ１０の一端にはエア供給口１３が設けられ、このエア供給口１３には、小口径（例えば、Φ＝約１ｍｍ）のオリフィス６０が取り付けられている。そして、このエア供給口１３を介して、空気又は高純度Ｎ2ガス等のイオン搬送ガスをチャンバ１０内に供給すると共に、チャンバ１０の他端に設けられた吹出口１４を介して、イオン化エアを除電対象となる帯電体Ｓに向けて吹き出すことができるように構成されている。
【００７２】
また、前記エア供給口１３の上流側には、フィルタ１５、流量計１６、流量調節バルブ１７が配設され、エアポンプ１８を介して供給されるイオン搬送ガスの流量調整を行えるように構成されている。
【００７３】
さらに、本実施形態においては、前記イオン搬送ガス導入部と両極荷電粒子発生部との間に、バブラー（気泡塔）７０及び粗ミストセパレータ８０からなる加湿部が設けられている。
【００７４】
すなわち、前記フィルタ１５の下流側に配設されたバブラー７０には、その容器の上部に純水供給用配管７１が接続され、前記バブラー容器内に純水を供給するように構成されている。また、前記バブラー容器の下部には純水排出用配管７２が接続され、前記バブラー容器内の純水を適宜排出できるように構成されている。また、前記純水供給用配管７１には純水供給用電磁弁７３が取り付けられ、純水排出用配管７２には純水ブロー用電磁弁７４が取り付けられ、純水の供給量及び排出量を調節できるように構成されている。
【００７５】
なお、前記純水供給用電磁弁７３は、バブラー容器内にフロースイッチを設け、それによりＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成されている。また、純水ブロー用電磁弁７４は、所定の間隔でバブラー容器内の純水を排出するように構成されている。
【００７６】
また、前記バブラー７０の下流側に配設された粗ミストセパレータ８０には、その内部にセラミックス製多孔体や樹脂繊維等からなる粗ミスト吸着材８１が充填され、前記バブラー７０から送られたミストの内、粗ミストが分離されるように構成されている。また、前記粗ミストセパレータ８０の下部には、ドレンバルブ８２を備えた排水管８３が設けられている。
【００７７】
そして、前記バブラー７０によって加湿されたイオン搬送ガスが、前記粗ミストセパレータ８０に導入され、この粗ミストセパレータ８０によって粗ミストが分離除去された後、エア供給口１３のオリフィス６０を介してチャンバ１０内へ導入されるように構成されている。また、チャンバ１０の吹出口１４には、荷電粒子搬送部となるチューブ４０が接続され、このチューブ４０の先端部近傍には再熱用ヒータ４１が配設されている。
【００７８】
（３−２）作用
上記のような構成を有する本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、以下のように作用する。
【００７９】
すなわち、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーにおいては、軟Ｘ線等のイオン化源２０により高密度の正負イオン（微小荷電粒子）が発生しているチャンバ１０内に、バブラー７０及び粗ミストセパレータ８０から成る加湿部において加湿されたイオン搬送ガスを、エア供給口１３に配設された小口径のオリフィス６０を介して噴出させ、断熱膨張させることにより、加湿されたイオン搬送ガスを冷却して、過飽和状態の水蒸気を作り出すことができる。
【００８０】
その結果、チャンバ１０内において、正負イオン（微小荷電粒子）を核として、過飽和状態の水蒸気が凝縮されることにより、正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）が生成される。そして、この正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）と正負イオン（微小荷電粒子）との混合体を、チューブ４０を介して、除電対象となる帯電体Ｓに吹き付けることにより、帯電体Ｓを除電することができる。
【００８１】
（３−３）効果
上述したように、本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーによれば、正負イオンを水分子と凝縮させることにより、粗大化した正負の微小ミスト（粗大荷電粒子）を生成して、それらの移動速度を低下させることにより、正負荷電粒子の再結合による両極荷電粒子の消耗を低減することができる。その結果、チューブによるイオンの搬送距離を飛躍的に延ばすことができる。
【００８２】
また、本実施形態においては、バブラー等で加湿したイオン搬送ガスを、小口径のオリフィスからチャンバ内へ噴出させ、断熱膨張させることにより、加湿したイオン搬送ガスを冷却して、過飽和状態の水蒸気を作り出すことができるので、加熱や冷却のための設備が不要となる。
【００８３】
（４）第４実施形態
本実施形態のイオン核凝縮型イオナイザーは、上記第２実施形態及び第３実施形態の変形例であって、図５に示したように、過飽和状態の水蒸気を作り出す方法としては、上記第３実施形態で示した加湿部及び小口径のオリフィスを用い、また、上記第２実施形態に示した方法で単極荷電粒子を取り出し、それぞれの単極荷電粒子を、それぞれ別個に除電対象物の近傍まで搬送し、ユースポイントで正と負の荷電粒子をミキシングするように構成したものである。なお、各部の構成、作用・効果は、上記第２実施形態及び第３実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００８４】
（５）他の実施形態
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、具体的な各部材の形状、あるいは取付位置及び方法は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係るイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーの第１実施形態の構成を示す図。
【図２】粒子径と電気的移動度の関係を示す図。
【図３】本発明に係るイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーの第２実施形態の構成を示す図。
【図４】本発明に係るイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーの第３実施形態の構成を示す図。
【図５】本発明に係るイオン核凝縮を用いた荷電粒子搬送式イオナイザーの第４実施形態の構成を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１０…チャンバ
１１…照射窓
１２…放射線遮蔽用カバー
１３…エア供給口
１４…吹出口
１５…フィルタ
１６…流量計
１７…流量調整バルブ
１８…エアポンプ
２０…イオン化源
３０…蒸気発生部
３１…多孔体
３２…ヒータ
４０…チューブ
４１…再熱用ヒータ
５０…フィルタ電極
５１…直流高圧電源
６０…オリフィス
７０…バブラー
８０…粗ミストセパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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