(57)【要約】【課題】チャンバーの壁面から粒子が発生することを防止する、簡便に使用可能な軟Ｘ線光イオン化荷電器を提供する。【解決手段】粒子を含むエアロゾルの流路をなすチャンバーを持ち、外面一側に、前記チャンバーと連結される孔が形成されているハウジングと、前記ハウジングの孔に装着され、前記チャンバーに軟Ｘ線を照射して前記粒子を中和するヘッドを持つ光イオン化装置と、前記チャンバーと前記ヘッドの間に装着され、前記軟Ｘ線が透過可能な材料からなる透明窓とを具備する軟Ｘ線光イオン化荷電器が提供される。当該軟Ｘ線光イオン化荷電器は、前記透明窓の縁部に配置され、前記孔に密着する軟質の支持リングをさらに具備する。前記透明窓は、硬度が２．５以上であり、厚さが０．３ｍｍ以下である。前記透明窓はスライスガラス及びスライス雲母のいずれか１種でなる。【選択図】図１
2010527023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含むエアロゾルの流路をなすチャンバーを持ち、外面一側に、前記チャンバーと連結される孔が形成されているハウジングと；
前記ハウジングの孔に装着されて軟Ｘ線を照射するヘッドを持つ光イオン化装置と；
前記チャンバーと前記ヘッドの間に装着され、前記粒子が前記軟Ｘ線によって中和されるように、前記軟Ｘ線が通過する硬質の透明窓と；を含んでなることを特徴とする、軟Ｘ線光イオン化荷電器。
【請求項２】
前記透明窓の縁部に軟質の支持リングが装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の軟Ｘ線光イオン化荷電器。
【請求項３】
前記透明窓は、硬度が２．５以上であり、厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の軟Ｘ線光イオン化荷電器。
【請求項４】
前記透明窓はスライスガラス及びスライス雲母のいずれか１種でなることを特徴とする、請求項３に記載の軟Ｘ線光イオン化荷電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軟Ｘ線光イオン化荷電器に係り、より詳しくは軟Ｘ線（Ｓｏｆｔ Ｘ−ｒａｙ）の照射によってエアロゾル（Ａｅｒｏｓｏｌ）に含まれている粒子を中和させる軟Ｘ線光イオン化荷電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及びＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などのフラットディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）の製造、医化学、生物学、遺伝子工学などの多様な分野において、工程に悪影響を与える粒子の発生を最小化するための研究と技術開発が進んでいる。例えば、半導体の製造工程で発生する粒子は半導体の特性を変化させて生産性を低下させる原因となっている。したがって、半導体の製造工程において粒子の発生原因を分析し、粒子の発生を防止するために、粒子に対するモニタリングが施されている。粒子のモニタリングには、テストウエハーモニタリング（Ｔｅｓｔ Ｗａｆｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）とＩｎ−Ｓｉｔｕ粒子モニタリング（Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、ＩＳＰＭ）がある。
【０００３】
エアロゾルまたはガスのＩｎ−Ｓｉｔｕ粒子モニタリングには走査移動粒子測定器（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ、ＳＭＰＳ）が使用されている。ＳＭＰＳは、中和器（Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ）、微分型移動分析器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ、ＤＭＡ）及び凝縮核カウンタ（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｎｕｃｌｅｕｓ Ｃｏｕｎｔｅｒ、ＣＮＣ）で構成されている。エアロゾルの粒子は中和器によって両極性荷電（Ｂｉｐｏｌａｒ ｃｈａｒｇｉｎｇ）された後、ＤＭＡに供給される。ＤＭＡの電圧は粒子が通過しているうちに変化し、ＤＭＡを通過する粒子は時間によって変化する電場の影響を受けることになる。したがって、ＤＭＡによって同一の電気的移動性（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を持つ粒子が抽出される。ＣＮＣは、ＤＭＡの電圧を時間に対して指数的に変化させながら粒子の個数を測定する。粒子の個数を時間区間に分け、各時間区間の平均電気的移動性に対する粒子濃度を求め、粒子濃度のデータによって粒子の分布を求める。
【０００４】
中和器は、平衡電荷分布（Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ Ｃｈａｒｇｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）とも呼ばれている粒子のマクスウェル−ボルツマン分布（Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を得るために、活用性の良い放射性同位元素、例えば２１４Ａｍ、８５Ｋｒ、２１０Ｐｏを使用している。しかし、放射性同位元素は、放射線による障害を最小限に抑制するために、法律によってその取扱法が厳格に規制されているため、放射性同位元素の使用に多くの難題が伴われており、放射性同位元素の管理監督と放射性廃棄物の処理などに多大な費用及び専門人力が必要になる問題がある。
【０００５】
一方、軟Ｘ線は電離エネルギー（Ｉｏｎｉｚｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ）が高いため、エアロゾルの分子と粒子を直接イオン化することができ、典型的なＸ線（Ｘ−ｒａｙ）よりも強度が低くて取り扱いやすく、放射性同位元素よりも多くのイオンを生成可能である。したがって、軟Ｘ線は、粒子の中和において優れた性能を示す。
【０００６】
このように、軟Ｘ線の光イオン化（Ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）によって粒子を中和させる技術は特許文献１に開示されている。この特許文献１の技術は、光イオン化装置（Ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚｅｒ）のヘッドがチャンバー内に露出されているため、ヘッドから照射される軟Ｘ線によってチャンバーの壁面からナノメートル（Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）サイズの粒子が多量に発生し、この粒子により、測定の信頼性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】アメリカ特許出願公開第２００５／０１８０５４３Ａ１明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は前記のような従来技術の種々の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、エアロゾルの流路をなすハウジングのチャンバーと光イオン化器のヘッドの間に透明窓が装着されることで、チャンバーの壁面から粒子が発生することを防止することができる軟Ｘ線光イオン化荷電器を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、簡便に使用可能な軟Ｘ線光イオン化荷電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明は、粒子を含むエアロゾルの流路をなすチャンバーを持ち、外面一側に、前記チャンバーと連結される孔が形成されているハウジングと；前記ハウジングの孔に装着されて軟Ｘ線を照射するヘッドを持つ光イオン化装置と；前記チャンバーと前記ヘッドの間に装着され、前記粒子が前記軟Ｘ線によって中和されるように、前記軟Ｘ線が通過する硬質の透明窓と；を含んでなる、軟Ｘ線光イオン化荷電器を提供する。
【００１１】
前記透明窓の縁部に軟質の支持リングが装着されることができる。
前記透明窓は、硬度が２．５以上であり、厚さが０．３ｍｍ以下であることができる。
前記透明窓はスライスガラス及びスライス雲母のいずれか１種でなることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器によれば、エアロゾルの流路を形成するハウジングのチャンバーと光イオン化器のヘッドの間に透明窓が装着されることで、チャンバーの壁面から粒子の発生が防止されるので、粒子測定の信頼性及び再現性を大きく向上させることができる。また、エアロゾルの中和性能を維持するとともに、放射性同位元素に比べ、安全で管理が容易であるので、ＩＳＰＭなどの装備に非常に簡便に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器の構成を分離して示す斜視図である。
【図２】本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器の構成を示す断面図である。
【図３】本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器において透明窓と支持リングの構成を部分的に拡大して示す断面図である。
【図４】本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器の性能を立証するための実験によって得られた粒子のサイズと濃度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明及びその他の目的、特定の利点、新規の特徴は添付図面に基づく以下の詳細な説明と好適な実施例からより明らかになるであろう。
以下、本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１及び図２を参照すれば、本発明の軟Ｘ線光イオン化荷電器は、エアロゾル２またはガスに含有されている多量の粒子４がマクスウェル−ボルツマン分布を持つように中和させる。
【００１６】
本発明の軟Ｘ線光イオン化荷電器は、エアロゾル２の流路をなすハウジング１０を備えている。ハウジング１０のチャンバー１２にエアロゾル２の導入管１４と排出管１６がそれぞれ連結されている。排出管１６には、エアロゾル２の流量を制御する主流量制御器（Ｍａｉｎ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＭＦＣ）、粒子４のサイズと濃度を測定するイオンカウンタ（Ｉｏｎ ｃｏｕｎｔｅｒ）、エアロゾル２の吸入力を発生するエアポンプ（Ａｉｒ Ｐｕｍｐ）、真空ポンプ（Ｖａｃｕｕｍ Ｐｕｍｐ）、粒子４をフィルタリングするフィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）などが装着できる。
【００１７】
図１〜図３を参照すれば、ハウジング１０の外面一側に、チャンバー１２と連結される孔１８が形成されている。ハウジング１０の孔１８には、軟Ｘ線を発生する光イオン化装置２０のヘッド２２が装着されている。チャンバー１２とヘッド２２との間には、軟Ｘ線が通過する透明窓（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｗｉｎｄｏｗ）３０が装着されている。
【００１８】
透明窓３０の縁部には、軟質の素材、例えばプラスチック、合成樹脂で製作された支持リング（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｒｉｎｇ）４０が装着されている。支持リング４０は孔１８の縁部に密着して気密を維持し、衝撃による透明窓３０の破損を防止する。支持リング４０はＯ−リング（Ｏ−ｒｉｎｇ）、シール（Ｓｅａｌ）部材などで構成できる。
【００１９】
透明窓３０は硬質の素材、例えばスライスガラス（Ｓｌｉｃｅ Ｇｌａｓｓ）またはスライス雲母（Ｓｌｉｃｅ Ｍｉｃａ）で構成されている。典型的には、スライスガラスの硬度は４．５〜５．５、スライス雲母の硬度は２．５〜４である。透明窓３０の硬度が２．５未満の場合、外部の衝撃によって破損されやすいため、軟Ｘ線光イオン化荷電器に使用するのに適しない。スライスガラスとスライス雲母の厚さは０．３ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。０．３ｍｍの厚さを超えるスライスガラスとスライス雲母は軟Ｘ線の透過性が著しく低いため、軟Ｘ線光イオン化荷電器に使用するに適しない。
【００２０】
図２に示すように、本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器においては、光イオン化装置２０の作動によってヘッド２２から波長１．２〜１．５Ａの軟Ｘ線が照射される。軟Ｘ線は透明窓３０とハウジング１０の孔１８を通じてチャンバー１２内に照射される。エアロゾル２はハウジング１０の導入管１４を通じてチャンバー１２に供給される。チャンバー１２に供給されるエアロゾル２はチャンバー１２に沿って流動した後、排出管１６を通じて排出される。チャンバー１２に沿って流動する粒子４は軟Ｘ線によってマクスウェル−ボルツマン分布を持つように中和される。したがって、ハウジング１０の導入管１４に連結されているイオンカウンタ、ＤＭＡ、ＣＮＣなどによって粒子４のサイズ、濃度などを正確に測定することができる。
【００２１】
本発明による軟Ｘ線光イオン化荷電器の性能を評価するために、実験１及び実験２を実施した。実験１及び実験２においては、光イオン化装置２０の作動によって波長１．２〜１．５Ａの軟Ｘ線を発生してチャンバー１２に照射した。導入管１４を通じて、粒子４の除去された１ＬＰＭ（Ｌｉｔｅｒ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）の清浄空気をチャンバー１２内に供給した。実験１は、チャンバー１２とヘッド２２の間に、透明窓３０として厚さ０．２ｍｍのスライス雲母を装着して実施した。実験２は、チャンバー１２とヘッド２２の間に透明窓３０を装着しないことで、ヘッド２２がチャンバー１２に露出されるようにした。
【００２２】
実験１及び実験２において、排出管１６にイオンカウンタを装着し、粒子のサイズ（ｎｍ）による濃度（＃／ｃｃ）を測定して図４のグラフに示す。図４のグラフを見れば、実験１では粒子が発生しなかったことが分かる。実験２では４０ｎｍ以下の粒子が多量発生したことが分かる。この粒子は軟Ｘ線の照射によってハウジング１０の壁面から発生する。ハウジング１０の壁面から発生する粒子は、ナノメートルサイズの粒子を測定するときに誤差の原因になる。実験１の結果から分かるように、本発明の軟Ｘ線光イオン化荷電器は、チャンバー１２とヘッド２２の間にスライス雲母が装着されてハウジング１０の壁面から粒子の発生を遮断するので、ＳＭＰＳなどの中和器として有用に使用できる。一方、チャンバー１２とヘッド２２にスライスガラスが装着される場合にも、スライス雲母と同様に粒子が発生しないことが確認された。
【００２３】
以上説明した実施例は本発明の好適な実施例を説明したものに過ぎないし、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求範囲内で当該技術分野の当業者によって多様な変更、変形または置換が可能であり、これらは本発明の範囲に属するものと理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、軟Ｘ線の走査によってエアロゾルに含まれている粒子を中和させる軟Ｘ線光イオン化荷電器に適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    ハウジング
１２    チャンバー
１４    導入管
１６    排出管
１８    孔
２０    光イオン化装置
２２    ヘッド
３０    透明窓
４０    支持リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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