(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化された気体の連続的な流れをターゲット領域へ提供する方法であって、
囲い込まれたイオン化チャンバを通して所望の速度で前記ターゲット領域へ加圧気体の第１のストリームを導くステップであって、それにより、囲い込まれた前記イオン化チャンバに低圧領域を生じさせる、ステップと、
囲い込まれた前記イオン化チャンバに生じた前記低圧領域に応じて、囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へおよびそれを通して気体の第２のストリームを引き込むことにより、気体の混合されたストリームを生じさせるステップと、
前記気体の前記混合されたストリームが、囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して前記ターゲット領域の方向に流れる際に、低レベルのイオン化放射を前記イオン化チャンバの中へ供給して前記気体の混合されたストリームをイオン化するステップと、
前記気体の混合されイオン化された前記ストリームを、囲い込まれた前記イオン化チャンバから前記ターゲット領域へ放出するステップと、
を備え、
前記気体の第２のストリームは、前記ターゲット領域から、囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へ引き戻され、それにより、前記ターゲット領域の中へ先に放出されたイオン化された気体をリサイクルする、
方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、加圧気体の第１のストリームを導く前記ステップは、
前記イオン化チャンバに結合され且つそれに向けられた入口チャネルの中へ、加圧気体源から加圧気体を導くサブステップと、
前記加圧気体が囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して流れる速度を調整するように前記入口チャネル内にフロー調整装置を設けるサブステップとを含む、
方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、フロー調整装置を設ける前記サブステップは、
前記加圧気体が前記イオン化チャンバに入るべき所望の高いフロー速度を決定し、
前記フロー調整装置を、前記加圧気体が通って流れるものであり且つ高いフロー速度に関係するものである異なるサイズの中央オリフィスをそれぞれが有する複数のフロー調整装置から、前記所望の高いフロー速度の関数として選択し、
選択された前記フロー調整装置を前記入口チャネル内に配し、前記加圧気体が、囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して流れる速度を調整すること
から構成される、
方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、低レベルのイオン化放射を前記イオン化チャンバの中に供給して前記気体の混合されたストリームをイオン化する前記ステップは、前記イオン化チャンバを通して流れる前記気体の混合された前記ストリームに軟Ｘ線を向けることを含む、方法。
【請求項５】
イオン化された気体の連続的なフローをターゲット領域へ提供する方法であって、
加圧気体のストリームを、加圧気体源から囲い込まれたイオン化チャンバの方へ、囲い込まれた前記イオン化チャンバに結合された入口チャネルを通して導くステップと、
前記加圧気体が囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へ流れる速度を調整するために前記入口チャネル内にフロー調整装置を設けるステップであって、それにより前記囲い込まれたイオン化チャンバに低圧領域を生じさせるステップと、
囲い込まれた前記イオン化チャンバに生じた前記低圧領域に応じて、囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へ且つそれを通して気体の第２のストリームを引き込むことにより、気体の混合されたストリームを生じさせるステップと、
前記気体の第２のストリームが前記ターゲット領域から囲い込まれた前記イオン化チャンバの中に引き戻され、それにより、前記ターゲット領域へ先に放出されたイオン化された気体をリサイクルするステップと
を備える方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記気体の混合された前記ストリームが囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して流れる際に前記気体の混合された前記ストリームをイオン化するために低レベルのイオン化放射を囲い込まれた前記イオン化チャンバへ供給するステップと、
前記気体の混合されイオン化された前記ストリームを囲い込まれた前記イオン化チャンバから前記ターゲット領域へ放出するステップと
を更に備える方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、フロー調整装置を設ける前記ステップは、
前記加圧気体が前記イオン化チャンバへ入るべき所望の高いフロー速度を決定し、
前記フロー調整装置を、前記加圧気体が通って流れるものであり且つ高いフロー速度に関係するものである異なるサイズの中央オリフィスをそれぞれが有する複数のフロー調整装置から、前記所望の高いフロー速度の関数として選択し、
選択された前記フロー調整装置を前記入口チャネル内に配し、前記加圧気体が囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して流れる速度を調整する、
ことから構成される、
方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、前記気体の混合された前記ストリームをイオン化するために低レベルのイオン化放射を囲い込まれた前記イオン化チャンバへ供給する前記ステップは、前記イオン化チャンバを通して流れる前記気体の混合された前記ストリームに軟Ｘ線を向けることを含む、方法。
【請求項９】
イオン化された気体を所定の領域へ提供する装置であって、
囲い込まれたイオン化チャンバと、
囲い込まれた前記イオン化チャンバに結合されており、加圧気体を受け取って前記加圧気体を高速で前記イオン化チャンバの中へ導き、それにより前記イオン化チャンバ内に低圧領域を形成する第１の入口チャネルと、
放射源からの放射が通過するものであり、前記気体が前記イオン化チャンバを通して流れる際に前記気体をイオン化するフィルタリング・ウィンドウと、
出口ポートに結合されており、前記イオン化された気体が前記イオン化チャンバの前記出口ポートを通して流れる際に前記イオン化された気体を受け取り、前記イオン化された気体をターゲット領域へ導くようにする出口チャネルと、
前記イオン化チャンバに結合されており、前記イオン化チャンバに形成された低圧領域に応じて前記ターゲット領域から前記イオン化チャンバへ気体を引き込むように配される第２の入口チャネルと、
を備える装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、前記第１の入口チャネル内に配置され、前記加圧気体が前記イオン化チャンバの中へ流れる速度を制御し、前記低圧領域と関連付けられるサイズと圧力とを増加または減少させるフロー調整装置を更に備える装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、前記第１の入口チャネル内に配される前記フロー調整装置は、取り外し可能であり、複数のフロー調整装置から選択されるものであり、各フロー調整装置は前記加圧気体が通って流れる中央オリフィスを有し、各中央オリフィスは異なるサイズを有するものである、装置。
【請求項１２】
請求項９記載の装置において、前記放射源は、前記フィルタリング・ウィンドウを通して囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へ低レベル放射を向けるように結合される低レベル放射源である、装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、前記低レベル放射源は軟Ｘ線源である、装置。
【請求項１４】
請求項９記載の装置において、
第２の入口ポートと、
加圧気体源と、
前記加圧気体源と前記第１の入口チャネルとの間に結合されるフロー調整装置であって、前記第２の入口ポートの近傍に前記低圧領域を形成するのに十分な選択された流率で、囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して前記加圧気体を供給する、フロー調整装置と、
を更に備える装置。
【請求項１５】
請求項９記載の装置において、前記第２の入口チャネルに配され、前記第２の入口チャネルを通して前記イオン化チャンバへ引き込まれる前記気体の中に存在する気体中の汚染物をフィルタリングにより除去するフィルタを更に備える装置。
【請求項１６】
請求項９記載の装置において、前記イオン化チャンバは放射吸収性の漏れ防止材料から作られる、装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、前記放射吸収性の漏れ防止材料はステンレス鋼である、装置。
【請求項１８】
請求項９記載の装置において、前記イオン化チャンバは約０．０１リットルを超えない体積を有する、装置。
【請求項１９】
請求項９記載の装置において、前記イオン化チャンバは形状が円筒形である、装置。
【請求項２０】
請求項９記載の装置において、前記フィルタリング・ウィンドウはシリコン・グリッドによって支持されたポリマの薄膜で構成される、装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置において、前記ポリマの薄膜は、厚さ０．８ミクロンのカプトン型のポリイミド膜に一体化された水酸化ホウ素コーティングである、装置。
【請求項２２】
イオン化された気体の連続的なフローをターゲット領域へ提供する方法であって、
囲い込まれたイオン化チャンバを通して前記ターゲット領域の方向へ加圧気体の第１のストリームを導くステップであって、前記気体の第１のストリームが前記イオン化チャンバの中へ流れる際に一様に分散されるようにするステップと、
分散された前記気体が囲い込まれた前記イオン化チャンバを通して前記ターゲット領域の方向へ流れる際に、低レベルのイオン化放射を前記イオン化チャンバの中へ供給して前記分散された気体をイオン化するステップと、
前記イオン化された気体を、囲い込まれた前記イオン化チャンバから前記ターゲット領域へ放出するステップと、
前記イオン化された気体の少なくとも一部を、囲い込まれた前記イオン化チャンバの中へ引き戻すことにより、前記ターゲット領域の中へ先に放出された前記イオン化された気体をリサイクルするステップと、
を備える方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、加圧気体の第１のストリームを導く前記ステップは、
加圧気体源から、前記イオン化チャンバに結合され且つそれへ向けられる入口チャネルへ、加圧気体を導くサブステップと、
前記気体が前記イオン化チャンバに流れる際に前記気体を一様に分散させるために前記入口チャネル内にフロー調整装置を設けるサブステップと
を含む、
方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、フロー調整装置を設ける前記サブステップは、
前記加圧気体が前記イオン化チャンバに入るべき所望の分散を決定し、
前記フロー調整装置を、前記加圧気体が通って流れるものであり且つ分散率に関係するものである異なるサイズの中央オリフィスをそれぞれが有する複数のフロー調整装置から、前記所望の分散の関数として選択し、
選択された前記フロー調整装置を前記入口チャネル内に配し、前記加圧気体が前記囲い込まれたイオン化チャンバを通して流れる際の前記加圧気体の分散に影響を与えるようにすること
を含む、
方法。
【請求項２５】
請求項２２記載の方法において、低レベルのイオン化放射を前記イオン化チャンバの中へ供給して前記分散された気体をイオン化する前記ステップは、前記気体が分散し前記イオン化チャンバを通して流れる際に軟Ｘ線を前記気体に向けることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、イオン化装置の分野に関し、特に、改良型のインライン気体イオン化装置に関する。このインライン気体イオン化装置は、本質的に平衡状態にあり汚染が存在しない雰囲気を維持し、それにより、ターゲット・エリアまたは清浄な環境における静電荷の集積を抑制する。
【０００２】
発明の背景
電気的に絶縁された物体や接地されていない金属製の物体には、時間が経過すると、静電荷が集積することがあり、この静電荷は、数千ボルトにまで至ることがある。絶縁された材料では、局所的な表面電荷の差異が生じることもある。静電荷の累積は、物体の移動とそれに伴う摩擦、他の物体からの電荷の誘導又は受け取り、静電荷を有する表面との接触などを含む多くの理由によって生じる。
【０００３】
静電荷の累積は、場合によっては、望ましくない効果をもたらすことがありうる。例えば、集積回路などの電気的素子の製造は、静電荷によって悪影響を受ける場合がある。静電荷は、集積回路における微細な導電経路を破壊することがあり得るし、また、粉塵の粒子やそれ以外の汚染物質を回路上に累積させる原因ともなりうる。
【０００４】
集積回路は、制御されたプロセスを介して清浄な環境において製造されるのが通常であるが、そのような環境においては、同量の正イオンと負イオンが発生されることにより、静電荷を減少させ気体中の汚染物質を最少化するようになっている。製造環境において電気的素子の周囲にある空気中の正及び負イオンを高いレベルに維持することは、静電荷を抑制するために最も効果的な手法の１つである。正及び負イオンを発生する従来型の空気イオン化装置は、通常、静電的に保護されるべき物体から一定の距離に位置する２以上の高電圧電極を含む。電極が発生する強い電界によりコロナ放電が生じ、このコロナ放電の作用により、空気中の分子は正及び負に帯電したイオンに分離する。帯電した電極と同じ極性を有するイオンは反発されて外向きに分配され、利用可能なイオン電荷電流が生じる。両方の極性の電極を設けることにより、同量の正イオンと負イオンを発生する。電極は電気的素子に十分近接して配置されるのが通常であり、それによって、イオンは表面電荷に引き寄せられるか、又は、その素子と直接に接触する。多くの場合、このシステムでは、ファンを用いて複数の電極にわたる気流を発生させ、イオンを、空気の流れに乗せて、静電的に保護されるべき電気的素子の方向へ運ぶ。これらのイオンは、望ましくない静電荷を中性化する。
【０００５】
このような従来のファン支援のコロナ型の空気イオン化装置は、いくつかの理由により、現在のクリーンルームへ適用するには必ずしも適当でない場合がある。集積回路は孤立した小さな環境で製造され、この環境は空間的な制約を受ける場合があるが、そうであると、イオンを分散させるためのファンの使用が非常に困難になる。更に、イオンの分散のためにファンを用いると、エミッタ・ポイントの腐食やファンからの汚れた粒子の混入などの汚染問題が生じることもある。
【０００６】
また、このタイプのファン支援型の高電圧電極空気イオン化装置は、相当な電磁界を発生する。この電磁界は、ファン支援型の高電圧電極空気イオン化装置の配置がターゲットの（目標となる）集積回路に近づきすぎると、その集積回路を損傷する場合がある。最後に、従来のファン支援の高電圧電極空気イオン化装置を用いる際には、高電圧電極をターゲットの集積回路から等しい距離に配置して、高濃度で同量の正イオンと負イオンがターゲットの集積回路に到達するようにしなければならない。電極がターゲットの集積回路から等距離にない場合には、一方の極性のイオンが他方の極性のイオンよりも多くその回路に到達することになる。例えば、正電極がターゲットの集積回路に対して負電極よりも近接しているのであれば、負イオンよりも多くの正イオンがターゲットの集積回路に到達することがあり得るだろう。そのようなことが生じると、回路に電荷が与えられ、よって、回路に損傷が生じる。多くの環境において、障害物やサイズの制約のために、完全に等距離の配列を達成するのは、不可能でないとしても非常に困難である。
【０００７】
ヨスト（Yost）に付与された米国特許第４８２７３７１号には、目標領域に対して正と負の両方のイオンを提供して清浄空気環境下で静電荷を減少させ微粒子を除去する別のＸ線技術が開示されている。このヨストへの米国特許に開示されている技術では、加圧された気体をイオン化し、このイオン化された気体を、電荷と空気汚染とが除去されるべきターゲット領域へ運ぶのである。しかし、ヨストへの特許に開示されている装置は、有効な動作のためには、大量の加圧気体の連続的な使用が必要である。ヨストの方法における大量のイオン化気体は、費用がかかることに加え、このイオン化気体がターゲット領域に到達する前にイオンの再結合を回避するための効率的な管理がなされない。ヨストによる特許では、イオン化気体は、流れが比較的少ないエアチャンバの中で高濃度で生じる。これらのイオンは、ターゲット領域の方向に十分に迅速に採り入れられることも導かれることもないため、結果的に、ターゲット領域に到達する前にイオン再結合が生じる。更に、この装置は実現が容易でなく、応用例によっては実際的でない。本発明は、以下で論じるように、ヨストのイオン化技術に内在する制約を克服している。
【０００８】
発明の概要
本発明による方法及び装置は、ターゲット領域への清浄で均衡がとれたイオン化気体の連続的な流れを提供し、静電荷の累積を減少させ、清浄な環境において電気的素子を保護する。本発明の独特な設計により、比較的又は特別に小型の装置を用いてイオン化気体を製造しそれをターゲット領域へ向けて運ぶことが可能となる。イオン化気体は、ターゲット領域の方向へ十分に速い速度で送られるため、その領域における静電荷が除去され、従来技術において見られた再結合の影響を減少させることができる。
【０００９】
本発明の１つの側面においては、加圧気体の流れが、入口チャネルを通過してイオン化チャンバの中へ導かれ、そこで気体はイオン化される。イオン化された気体は、次に、出口ポートを介してチャンバを出て、ターゲット領域に向けて高速度で導かれる。入口チャネルの中には、加圧気体がこれを通過して導かれる中央制約部すなわちオリフィスを有する取り外し可能なフロー調節装置がある。中央制約部すなわちオリフィスのサイズが、加圧気体がイオン化チャンバに向けて導かれる速度を制御する。更に、オリフィスのサイズは、気体がイオン化チャンバに入る際のそのチャンバ内部での気体の散乱にも影響する。フロー調整装置は取り外すことができるから、別のフロー調整装置（それぞれが異なるサイズの中央制約部すなわちオリフィスを有する）を用いて、気体がチャンバの中に導かれる速度を調整し変動させ、チャンバに侵入する際の気体の散乱を増大させることができる。従って、イオン化チャンバを通過する気体のフロー速度を、加圧のみを用いた場合に得られるよりもはるかに高速にすることができる。更に、フロー調整装置のオリフィスを通過してイオン化チャンバの中に入る際に気体の散乱をより広範囲なものにすることができる。このような特徴により、より高いイオン化が達成され、イオンの再結合を減少させることができる。
【００１０】
本発明の別の側面によると、前にイオン化された気体がイオン化チャンバを通して再循環され、入口チャネルを通してイオン化チャンバの中へ導かれる加圧気体を補うことが可能となる。前にイオン化された気体がイオン化チャンバを通して再循環されることで、高価な加圧気体を全面的に使用することを必要とすることなく、生じるイオン化気体の総量が増加する。加圧気体がフロー調整装置を通してイオン化チャンバの中へ高速で強制的に移動される際には、イオン化チャンバの中に低圧領域が生じる。フロー調整装置の中央制約部すなわちオリフィスが、この低圧領域の強度を制御する。この低圧領域は、前にイオン化された気体をターゲット領域から帰還ラインを経由して引き出し、第２の入口ポート経由でイオン化チャンバの中に戻すのに用いられる。イオン化チャンバでは、前にイオン化された気体が再度イオン化され、加圧気体と混合される。第２の入口ポートでは、インライン・フィルタを用いて、ターゲット領域から引き出された再循環の気体に入り込んでいることがある気体中の汚染物をすべてフィルタリングすることができる。再循環される気体を用いることにより、使用せねばならない高価な加圧気体の体積を減少させつつ、インライン気体イオン化装置のイオン化効果を増加させることができる。
【００１１】
更に別の側面では、本発明は、軟Ｘ線源などの小型の低レベル放射源を含み、これが、結合され加圧され再循環される混合気体を、イオン化チャンバを通して流れるときにイオン化する。この小型の低レベル放射源は、コンパクトであって、サイズは１．５”×３”×４”（約３８．１ｍｍ×７６．２ｍｍ×１０１．６ｍｍ）程度であるのが好ましい。この低レベル放射源は、ソフトな（透過能が低い）Ｘ線を透明なウィンドウを通してイオン化チャンバの中に放射する。透明ウィンドウは、ポリマの薄膜で構成されている。軟Ｘ線源などの低レベル放射源の使用は、費用もそれほど必要でなくシールドも容易である。更に、軟Ｘ線は人間の皮膚を貫通せず、健康に全く危険を及ぼすことがない。透明ウィンドウとシールの一体的構成により、軟Ｘ線はイオン化チャンバの中まで通過することが可能となると共に、この装置と外部の空気とは清浄な気体フロー経路から分離される。好ましくは、漏れを生じないシールを用いて、最適な汚染物制御のために透明ウィンドウを固定する。
【００１２】
好適な実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、本発明の好適な実施例によるインライン気体イオン化装置１０１が示されている。本発明によるインライン気体イオン化装置は、イオン化された気体をターゲット領域または分離ボックスへ提供して静電荷の累積を抑制する。インライン気体イオン化装置１０１は、示されているように、分離ボックス１５０に結合されている。分離ボックスは、集積回路及び／又はそれ以外の電子素子（１１５ａ−ｄ）のための任意のタイプの格納部でよい。インライン気体イオン化装置は分離ボックスに必ずしも結合されている必要はないことを理解すべきである。そうではなく、この装置は、清浄空気環境でスタンドアロンの装置として動作することもあり得る。インライン気体イオン化装置１０１は、イオンを清浄空気環境または分離ボックスの中に発生し、静電荷による損傷を受けるおそれのある集積回路などの物体を保護するのに用いられる。
【００１３】
加圧気体が、加圧気体源１１６からインライン気体イオン化装置の中へ流れる。この気体は、フロー調整装置１１０を含む第１の入口ポート１０５を介して、イオン化チャンバ１０７の中へ流れる。フロー調整装置１１０は、加圧気体がイオン化チャンバの中へ流れ込む速度を制御する中央制約部すなわちオリフィス１０６を含む。また、中央制約部すなわちオリフィス１０６のサイズは、イオン化チャンバ１０７の中に侵入する際の気体の分散にも影響する。好適な実施例では、フロー調整装置１１０は取り外しが可能であり、別のフロー調整装置で置き換えることもできる。その場合、これらのフロー調整装置はそれぞれが異なるサイズの中央制約部すなわちオリフィス１０６を有しており、イオン化チャンバ１０７の中への加圧気体の速度と分散とを希望の通りに制御する。
【００１４】
気体は、フロー調整装置１１０を通してイオン化チャンバ１０７の中へ送られる。イオン化チャンバ１０７は、０．００１から０．０１０リットルのオーダーの体積の空気／気体を保持することができるのが好ましい。加圧気体がイオン化チャンバ１０７の中に流れ込む際には、チャンバの中に低圧領域すなわち吸い込み力が生じる。前述のように、フロー調整装置１１０は取り外し可能であり、複数のフロー調整装置の中の任意のものを用いてチャンバ１０７内部での様々な気体速度を達成することができる。従って、より小さなオリフィスを有するフロー調整装置が用いられれば、より大きな強度すなわち吸い込み力を有する大きい圧力の領域が生じる。オリフィスのサイズは、従って、ターゲット領域の変動に伴い、イオン化性能との関係で最適化することができる。
【００１５】
イオン化チャンバ１０７の形状は円筒形であるのが好ましい。ただし、それ以外の形状や体型を用いることもできる。チャンバ１０７は、イオン化ハウジング１０９に囲まれている。ハウジング１０９は、チャンバ１０７からの放射漏れを防止するのに十分な厚さと閉じ込め設計を有しているのが好ましい。また、イオン化ハウジング１０９は、超清浄の応用例のためには、超清浄高品質ステンレス鋼で製造されていることが好ましい。
【００１６】
高速の気体は、イオン化チャンバ１０７の中に入ると、低レベル放射源を用いてイオン化される。１つの好適な実施例では、この低レベル放射源は、軟Ｘ線を発生する小型の軟Ｘ線源１１９である。また、１つの好適な実施例では、この低レベル放射源は、イオン化ハウジング１０９の上方に配される軟Ｘ線源１１９である。軟Ｘ線は、波長が０．１３から０．４１ナノメートルの間にあり、エネルギ・レベルは３ｋから９．５ｋエレクトロン・ボルトの間にある。軟Ｘ線は、透明ウィンドウ１２０を通してイオン化チャンバ１０７へ注入される。理想的には、透明ウィンドウは、薄いポリマの膜で作られている（水酸化ホウ素コーティングが、０．８ミクロンのカプトン・ポリイミド膜に一体化されたもので構成される）。ポリエステル、マイラ（Ｒ）、ポリプロピレン、テフロン（Ｒ）、ポリカーボネート、ポリアミドなどのような、その他のポリマを代わりに用いることもできる。ポリマの膜は、マイクロマシン加工されたシリコン・グリッドによって強度及び耐久性が強化されている。イオン化気体は、出口ポート１２１と出口チャネル１２２とを経由してイオン化チャンバ１０７の外部に流れる。イオン化気体は、清浄空気環境または分離ボックス１５０の方向へ導かれる。中央制約部すなわちオリフィス１０６も、気体がイオン化チャンバの中に入る際の分散に影響するので、別のフロー調整装置１１０を用いて、気体の分散を最適化しイオン化効率を上昇させることができる。
【００１７】
好適な実施例では、イオン化プロセスに用いられる加圧気体は、酸素を含まずに供給されなければならないか、又は、一般に不活性である気体の混合物でなければならない。更に、この気体は、軟Ｘ線などの低レベルの放射に露出されたときに高確率でイオン化されなければならない。例えば窒素は、低レベルの放射に露出されるとイオンを生じる点で所望の性質を示す、清浄乾燥空気の代替物である。
【００１８】
図１には、更に、第２の入口ポート１２７を通してイオン化チャンバ１０７の底部に向かって開いている第２の入口チャネル１２８が示されている。第２の入口チャネル１２８は、ハウジング１０９の底部に位置している。加圧気体がイオン化チャンバ１０７の中へ流れると、チャンバ１０７の底部に低圧領域が生じる。フロー調整装置１１０の中央制約部すなわちオリフィス１０６が小さければ小さいほど、生じる低圧領域は大きくなる。この低圧領域は、補足的な気体をチャンバの内部へ引き込むのに用いられる。この補足的な気体は、次に、加圧気体と混合され、混合気体を生じる。この混合気体はイオン化され、出口ポート１２１と出口チャネル１２２とを経由してイオン化チャンバ１０７から外に流れる。混合されたイオン化気体は、清浄空気環境すなわち分離ボックス１５０の方向へ導かれる。好適な実施例では、第２の入口ポート１２７が透明ウィンドウ１２０のすぐ下に配置されていることにより、引き込まれる補足的な気体もまた、イオン化チャンバ１０７を通過する際にイオン化される。
【００１９】
好適な実施例では、低圧領域によって引き込まれる補足的な気体は、混合されたイオン化気体が放出される清浄空気環境すなわち分離ボックス１５０から直接的に来る。このようにして、低圧領域によって引き込まれる補足的な気体は、リサイクル（再循環）された気体である。このリサイクルされた気体は、リサイクル・チャネル１３０を用いて第２の入口チャネル１２８を介して与えられる。ここで、リサイクル・チャネル１３０は、分離ボックス１１０又はターゲット領域とイオン化ハウジング１０９との間に配置される。リサイクル・チャネル１３０は、分離ボックス１１０又はターゲット領域の気体に混入することがあり得る気体中の汚染物をすべてフィルタリングして除去するインライン・フィルタを含んでいることが好ましい。
【００２０】
分離ボックス１１０又はターゲット領域からの気体の再循環によって、用いられる加圧気体が補足され、軟Ｘ線のイオン化効果が増加する。リサイクルされた気体を用いることによって、より多量のイオン化気体を提供しつつ、加圧気体を使用する費用を低減する。従って、リサイクル気体を使用することは、加圧気体の供給又は消費を制限しなければならないとき（この気体が清浄乾燥空気や窒素である場合など）には、有効である。気体の量が制御されている環境では、この方法によれば、気体の比率または雰囲気の化学的性質の混乱を最小にすることが可能である。
【００２１】
次の表は、好適な実施例の一般的な性能特性に関するいくつかの統計的な情報を提供するものである。
【００２２】
【表１】
0004744769.tif 000002
【００２３】
図２ａには、インライン・イオン化装置の上面図が示されている。イオン化ハウジング１０９は、中心軸２１０を有している。小さな円筒形空洞２１１がイオン化ハウジング１０９の内部の頂上部分内に配されている。小さな環状開口２１５が、イオン化ハウジング１０９の円筒形空洞２１１の底部に位置している。透明ウィンドウ１２０は、円筒形空洞に適合し、ポリマの膜が小さな環状開口を覆うようになっている。円筒形空洞２１１は、透明ウィンドウ１２０を収容しており、軟Ｘ線は、イオン化チャンバ（図１の１０７）の中へ注入される際に、この透明ウィンドウを通過する。透明ウィンドウ１２０は、独立型の取り外しが可能なユニットであり、円筒形空洞２１１内にぴったりと適合する円形の形状に構成されている。透明ウィンドウ１２０は、理想的には高品質のステンレス鋼で作られた支持リング２２０によって取り付けられ密封され張られたポリマ薄膜２１９で構成されている。
【００２４】
インライン・イオン化装置の断面図が図２ｂに示されている。軟Ｘ線源１１９が、透明ウィンドウ１２０の直ぐ上に、イオン化ハウジング１０９の上方に配されている。ゴム製のＯリング２３０を用い、透明ウィンドウを保持ナット２４４を用いて小さな円筒形空洞２１１に対して密封することができる。保持ナット２４４は、軟Ｘ線がこの保持ナットとポリマ薄膜２１９と小さな環状開口２１５とを通過してイオン化チャンバ１０７へ行くことを可能にする中央ポートを有している。保持ナット２４４は、透明ウィンドウ１２０を小さな円筒形空洞２１１に設置し、Ｏリングを圧縮し、好ましくは気体の純粋性を維持する真空密封を与える。
【００２５】
図２ｂは、イオン化チャンバ１０７の中へ入る加圧気体の流れも示している。示されているように、加圧気体は、第１の入口ポート１０５とフロー調整装置１１０の中央制約部すなわちオリフィス１０６とを高速で通過し、イオン化チャンバ１０７に至る。また、図２ｂは、第２の入口ポート１２７を介してイオン化チャンバ１０７に至る補足的な気体の流れも示している。既に説明されたように、この補足的な気体は、中央制約部すなわちオリフィス１０６を通してチャンバ１０７の中へ入る加圧気体流の速度によって生じる低圧領域によって、イオン化チャンバ１０７の中に引き込まれる。補足的な気体は、分離ボックス又はターゲット領域に接続されているライン又は管から第２の入口ポート１２７を介してチャンバ１０７の中へ引き込まれるリサイクルされた気体である。
【００２６】
最後に、図２ｂは、イオン化チャンバ１０７から出口ポート１２１を介して出ていく混合されイオン化された気体の流れを示している。第２の入口ポート１２７は、透明ウィンドウ１２０の直ぐ下方に配置され、それによって、チャンバ１０７の中へ引き込まれるリサイクル気体が加圧気体と混合する。混合された気体は、透明ウィンドウ１２０を通してイオン化チャンバ１０７の中へ向けられる軟Ｘ線によってイオン化される。混合されたイオン化気体は、出口ポート１２１を通してチャンバ１０７の外へ流れる。
【００２７】
図３は、本発明の好適な実施例に従った、イオン化された気体をターゲット領域へ提供するシーケンスを示しているプロセスのフローチャートを示している。第１に、加圧気体が、気体源から第１の入口ポートを介してイオン化チャンバ３０１へ向かって導かれる。第２に、気体は、第１の入口ポート内に選択して配されているフロー制御装置を通過して流れることにより、この気体がイオン化チャンバ３０２の中へ流れ込む際の速度及び分散を増加させる。上述したように、気体が、十分に高い速度と圧力とでイオン化チャンバを通して導かれることにより、イオン化チャンバの内部に低圧領域を生じさせる。これは、加圧気体がイオン化チャンバの中に至る際の速度を増加させる中央制約部すなわちオリフィスを有するフロー調整装置を選択することによって達成される。また、フロー調整装置の中央制約部すなわちオリフィスのサイズは、気体がチャンバの中に入る際の分散にも影響を与える。従って、それぞれがサイズの異なった中央制約部すなわちオリフィスを有している複数の異なるフロー調整装置の中の任意のものを用いて、加圧気体がイオン化チャンバを通じて流れる際の速度と分散とを調整することができる。
【００２８】
加圧気体がイオン化チャンバの中へ流れ込むと、低圧領域が生じ、これが、第２のすなわち補足的な気体のストリームをリサイクル・ポート３０３を介してチャンバの中へ引き入れる。この第２すなわち補足的な気体のストリームは、ターゲット領域から引き出されるのが好ましく、チャンバの中に再度入る際に気体中の汚染物のフィルタリングがなされる。このようにして、ターゲット領域の中へ先に放出されたイオン化気体の一部は、イオン化チャンバを介して再循環すなわちリサイクルされる。このような気体の再循環により、加圧気体の使用が補われ、イオン化の効果を増加させる。リサイクルされた気体を用いることにより、気体源から大量の加圧気体を使用しなくとも、大量の気体をイオン化し分散させることができる。この方法は、非常にコスト効率がよい。例えば、毎分３０標準リットル（standard liters）までの体積のイオン化された気体が、毎分約１５標準リットルの加圧気体を用いるだけで得られる。
【００２９】
加圧気体とリサイクル気体との混合物がイオン化チャンバを通して流れるので、この混合された気体は、低レベルの放射線を用いてイオン化され、混合されたイオン化気体３０４が生じる。好適な実施例では、この低レベル放射源は軟Ｘ線源である。軟Ｘ線は、薄い透明ウィンドウを通してイオン化チャンバへ導かれ、混合気体をイオン化する。薄い透明なウィンドウは、ポリマ薄膜（thin polymer film）（０．８ミクロンのカプトン（Ｒ）・ポリイミド膜に水酸化ホウ素がコーティングされ一体化されて構成される）で構成されるのが好ましい。ポリエステル、マイラー（Ｒ）、ポリプロピレン、テフロン（Ｒ）、ポリカーボネート、ポリアミドなどのような他のポリマを代わりに用いることもできる。ポリマ膜は、マイクロマシン加工されたシリコン・グリッドによってサポートされて強度及び耐久性が強化されている。
【００３０】
最後に、イオン化された気体は、イオン化チャンバから出口チャネル３０５を介して所定の領域へ放出される。
以上の説明は、好適な実施例の動作を例示するために含まれているのであって、本発明の範囲を制限することは意図していない。本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される。以上の議論からは、種々の変更が可能であり、それらは本発明の精神と範囲とに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の好適な実施例に従った、静電荷の累積を抑制するためにイオン化された気体を提供する装置の透視図である。
【図２】  図２ａは、本発明の好適な実施例に従った、静電荷の累積を抑制するためにイオン化された気体を提供する装置の上面図である。図２ｂは、本発明の好適な実施例に従った、静電荷の累積を抑制するためにイオン化された気体を提供する装置の断面図である。
【図３】  図３は、本発明の好適な実施例に従った、静電荷の累積を抑制するためにイオン化された気体を提供する様々なステップを示すフローチャートである。
【図１】
0004744769.tif 000003
【図２】
0004744769.tif 000004
0004744769.tif 000005
【図３】
0004744769.tif 000006