(57)【要約】【課題】α線照射により生成される雰囲気イオン同士の再結合の抑制を図り、もって、効率の良い除電を行えるようにしたα線を用いた除電装置を提供すること。【解決手段】イオン放出用開口（１１）が設けられたα線遮蔽箱（１０）と、α線遮蔽箱内に配置される１又は２以上のα線源と、を有し、各α線源のそれぞれから放出されるα線の照射により電離生成される雰囲気イオンをイオン放出用開口から放出して除電対象物に接触させるα線を用いた除電装置において、α線源を、α線放射金属（１２）とα線放射金属を担持する担持体（１３）とを含んで構成し、α線総量を既定値に維持したまま、α線照射対象領域におけるα線密度が既定値以下となるように、α線放射金属（１２）の形態又は担持体（１３）の形態を設定する。【選択図】      図１
2005005173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン放出用開口（１１）が設けられたα線遮蔽箱（１０）と、α線遮蔽箱内に配置される１又は２以上のα線源と、を有し、各α線源のそれぞれから放出されるα線の照射により電離生成される雰囲気イオンをイオン放出用開口から放出して除電対象物に接触させるα線を用いた除電装置であって、
α線源は、α線放射金属（１２）とα線放射金属を担持する担持体（１３）とを含み、α線総量を既定値に維持したまま、α線照射対象領域におけるα線密度が既定値以下となるように、α線放射金属（１２）の形態又は担持体（１３）の形態が設定されている、ことを特徴とするα線を用いた除電装置。
【請求項２】
担持体が、イオン放出用開口に向かって凸状の形態に設定されており、それにより、α線放射金属の表面が、複数の法線を有するようにα線遮蔽箱内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のα線を用いた除電装置。
【請求項３】
α線放射金属が、担持体の表面に分散配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のα線を用いた除電装置。
【請求項４】
α線源が、α線放射金属と金属製担持体との合金である、ことを特徴とする請求項３に記載のα線を用いた除電装置。
【請求項５】
金属製担持体が、アルミニウムである、ことを特徴とする請求項４に記載のα線を用いた除電装置。
【請求項６】
α線放射金属の形態が、直方形状に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のα線を用いた除電装置。
【請求項７】
α線放射金属が矩形薄板状とされ、長手方向の長さが、短手方向の長さの５倍以上である、ことを特徴とする請求項６に記載のα線を用いた除電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、半導体ウェハや液晶用ガラス基板等の製造過程で製品表面に発生する静電気を雰囲気イオンを用いて除電するようにした除電装置に係り、特に、α線源を用いた除電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ、液晶用ガラス基板、磁気ディスク・光ディスク用基板、プリント基板、各種フィルム等の製品の製造過程にあっては、部品間摩擦等によりその表面に帯電（静電気）が生じることが知られている。このようにして生じる帯電は、半導体ウェハであれば素子の破壊、製品の性能劣化或いはゴミ（微粒子）の付着による表面汚染の要因ともなり得る。
【０００３】
そこで、昨今では、このような帯電の除去装置として、雰囲気イオン化源を用いた除電装置が種々用いられるようになっている。例えば、イオン放出用開口を残して周囲を閉ざされた遮蔽箱と、この遮蔽箱内に収容される１又は２以上の雰囲気イオン化源と、を有し、各雰囲気イオン化源により電離生成される雰囲気イオンをイオン放出用開口から放出して除電対象物に照射するようにした除電装置が知られている。イオン化源としては、コロナ放電のためのタングステン電極、紫外線放射のためのＵＶランプ、或いは軟Ｘ線照射のための軟Ｘ線放電管等が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
コロナ放電を用いる除電装置では、タングステン電極に高電圧を印加することによって、所定強度以上の電界を電極先端部に発生させる。これにより、雰囲気中にイオンを発生させ、このイオンにより除電対象物表面の帯電（電荷）を中和する。
【０００５】
また、紫外線を用いる除電装置は、ＵＶランプにより紫外線を雰囲気中に照射し、これにより雰囲気中の分子がイオン化される作用を利用したものであり、雰囲気としては、例えば窒素ガスが使用される。
【０００６】
また、軟Ｘ線を用いたものは、軟Ｘ線放電管を使用して軟Ｘ線を雰囲気中に照射するものであり、これにより雰囲気中の分子をイオン化するものである。
【０００７】
ところで、上述の除電装置のうち、コロナ放電、紫外線を用いる除電装置にあっては、除電対象物の損傷の要因となるオゾンが発生するといった問題があり、また、コロナ放電、紫外線及び軟Ｘ線を用いる除電装置にあっては、メンテナンスが煩雑でかつ寿命の比較的短いタングステン電極やＵＶランプ、放電管等を用いらなければならないといった問題があるため、利用に踏み切り難いという欠点が指摘されており、昨今では、α線を使用した除電装置が提案されるに至っている。
【０００８】
α線を用いた除電装置では、一般には、α線源としてアメリシウム又はポロニウムの薄片が使用される。この薄片からは、到達距離約４ｃｍのα線が照射され、これにより、雰囲気中にイオンが電離生成される。
【０００９】
このα線を用いた除電装置では、メンテナンスが煩雑でかつ寿命の比較的短いという欠点を有する放電管等に代えて、半減期の長い（寿命の長い）α線源（雰囲気イオン化源）が用いられており、またオゾンが発生される虞もないため、製品の汚染回避やメンテナンスの容易さといった点で有利であり、昨今、様々なものが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１７６６９１号公報
【特許文献２】
特開平７−４５２９７号公報
【特許文献３】
特開平７−２１１４８３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋭意研究を行ううち、α線を用いた除電装置では、以下に掲げる問題があることが知見された。
【００１２】
例えば、２．５ＭＢｑのα線源を使用した場合、その近傍では、毎秒約３７７×１０９個の雰囲気（気体）がイオン化される筈であるが、実験の結果、外部に取り出されているイオン数（除電に寄与可能なイオン数）は、せいぜい１００×１０６個（／ｓｅｃ・ｃｍ３）程度であることが分かった。
【００１３】
この原因について鋭意研究を行ううち、所定時間経過後のイオン濃度Ｃ（ｔ）と、初期イオン濃度Ｃｏとは、次式の関係を有することが知見された。
【式１】
2005005173.tif 000003
尚、Ｋは係数であり、α線により生成されたプラスイオンとマイナスイオンの再結合量に比例している。
【００１４】
一方、α線照射により生成されるイオン濃度を、単位時間当たりＣａとすれば、平衡イオン濃度Ｃｂは、次式で表されることが知見された。
【式２】
2005005173.tif 000004
【００１５】
ここで、イオン濃度Ｃａを２２．５３×１０９（個／ｓｅｃ・ｃｍ３）とし、係数Ｋを２．２×１０−６とすれば、上記式により、平衡イオン化濃度Ｃｂは、１０１×１０６（個／ｃｍ３）となる。
【００１６】
すなわち、実験的には、ほぼ平衡イオンを取り出せていることが分かる。そして、このことから、これ以上のイオン量を確保するためには、イオン同士の再結合を可能な限り防止する（係数Ｋを小さくする）必要があることが知見された。
【００１７】
この発明は、上述の背景のもとなされたものであり、その目的とするところは、α線照射により生成される雰囲気イオン同士の再結合の抑制を図り、もって、効率の良い除電を行えるようにしたα線を用いた除電装置を提供することにある。
【００１８】
この発明のさらに他の目的乃至作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のα線を用いた除電装置は、イオン放出用開口が設けられたα線遮蔽箱と、α線遮蔽箱内に配置される１又は２以上のα線源と、を有し、各α線源のそれぞれから放出されるα線の照射により電離生成される雰囲気イオンをイオン放出用開口から放出して除電対象物に接触させるα線を用いた除電装置を前提とする。
【００２０】
特徴点は、α線源が、α線放射金属とα線放射金属を担持する担持体とを含んで構成され、α線総量を既定値に維持したまま、α線照射対象領域におけるα線密度が既定値以下となるように、α線放射金属の形態又は担持体の形態が設定されている点にある。
【００２１】
『α線総量を規定値に維持したまま』とあるが、これは、単位量あたりの放射線量が３．７ＭＢｑを超えると、法規制を受けることに起因している。すなわち、放射線量が３．７ＭＢｑ以下のα線放射金属を用いて、いかに効率よくα線密度を低下させるかが、本発明の要部となっている。
【００２２】
『α線放射金属の形態又は担持体の形態』としては、放射線量が３．７ＭＢｑ以下のα線放射金属を用いて、効率よくα線密度を低下せしめる種々の形態が含まれる。好ましくは、例えば、担持体が、イオン放出用開口に向かって凸状の形態に設定されたものが挙げられる。このような態様によれば、α線放射金属の表面が、複数の法線を有するようにα線遮蔽箱内に配置されるから、それにより、より広いα線照射領域が確保され、必然的に、α線粒子束の密度の低下が図られる。この結果、α線照射により生成される雰囲気イオンのα線照射領域内における生成密度も低下され、生成された雰囲気イオン同士の再結合の抑制が図られる。
【００２３】
また、別の態様では、α線放射金属が、担持体の表面に分散配置される。ここでいう『分散配置』には、（１）担持体１３の表面に、粉末状に加工されたα線放射金属を散布した（鏤めた）ものと、（２）α線放射金属と他の金属との合金化によりα線源が構成されたものの双方が含まれる。尚、「他の金属」としては、アルミニウムが好ましいことが現時点で確認されている。
【００２４】
このような態様によっても、同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保できることができ、生成された雰囲気イオン同士の再結合の抑制を図ることができる。
【００２５】
また、別の態様では、α線放射金属の形態が、直方形状（矩形薄板状）に設定される。すなわち、同量のα線放射金属を用いた場合には、正方形状のα線放射金属とするよりも、直方形状のものとした方が、その周囲長（各辺の総和）が長くなる。α線放射金属の形態をこのように工夫することでも、より広いα線照射領域が確保されることが知見されている。尚、鋭意研究の結果では、α線放射金属を、長手方向の長さが、短手方向の５倍以上の直方形状にすることで、その効果がより一層顕著となることが確認されている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るα線を用いた除電装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の実施の形態は本発明の一例を示すものに過ぎず、言うまでもなく、本発明の要旨は特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。
【００２７】
本実施形態におけるα線を用いた除電装置（以下、α線除電装置という）の構成が図１の内部透視図に示されている。
【００２８】
同図に示されるように、このα線除電装置１は、略直方体状の中空のα線遮蔽箱１０と、α線放射金属１２と担持体１３とからなるα線源とを有してなる。この例では、α線遮蔽箱の材質として、アルミニウムが用いられている。α線遮蔽箱１０の上壁面１０ａの中央部には、このα線遮蔽箱１０の長手方向に沿ってイオン放出用開口１１が設けられている。
【００２９】
α線遮蔽箱１０の底壁面１０ｃには、イオン放出用開口１１に対向するようにして、α線放射金属としてのアメリシウムの薄片１２が配置されている。この例で示されるアメリシウム薄片１２は、アメリシウム塊を加工して長方形状の薄片としたものであり、底壁面１０ｃに位置する断面半円状の隆起部（担持体）１３に貼付されることにより、イオン放出用開口１１に向かって凸状の形態に設定されている。尚、このアメリシウム薄片１２から放出される放射線は、法規制対象外の３．７ＭＢｑ以下である。
【００３０】
また、この例では、アメリシウム薄片１２は、アメリシウム薄片１２の位置から想定されるα射線照射領域（図２、符号Ｓ参照）が、イオン放出用開口１１から突出しないように配置されている。これにより、除電対象物へのα線直接照射（被爆）を回避している。尚、α線粒子の到達しうる最大の距離（α線飛行距離）は実験式により知られている。大気圧、空気中においては、通常の４〜７ｅＭＶの運動エネルギーを持つα線粒子の場合は約４ｃｍとなる。α線源からα線飛行距離以上離れた地点では、α線粒子自体が存在しないと考えることができる。
【００３１】
この除電装置１内では、アメリシウム薄片１２から照射されるα線の作用により、雰囲気イオンが常時電離生成されており、この雰囲気イオンをイオン放出用開口１１から自然放出させて、除電対象物に接触させる。除電対象物としては、例えば、半導体ウェハ、液晶用ガラス基板、磁気ディスク・光ディスク用基板、プリント基板、各種フィルム等が挙げられる。除電対象物は、イオン放出用開口１１の真上直近を、図１中、符号Ｘで示される矢印の方向（α線遮蔽箱１０の長手方向と直交する方向、以下、パスラインという）に移動（走査）される。この走査を通じて、イオン放出用開口から漏れ出す雰囲気イオンが、除電対象物表面に接触され、除電対象物表面の電荷が中和される。
【００３２】
本実施形態に示されるアメリシウム薄片１２の設置態様により生じる作用効果を図２を参照しつつ説明する。
【００３３】
同図中、（ａ）は、従来のα線源の設置態様を示すものである。従来では、通常、α線源は、平面状の担持体１３に、規制対象外の３．７ＭＢｑ以下の放射線を放出するα線放射金属の薄片１２が貼付されてなる。この場合のα線照射領域は、同図（ａ）に符号Ｓ１で示される斜線範囲となる。
【００３４】
これに対し、本実施形態に示されるα線源は、断面半円状の担持体１３に、α線放射金属の薄片１２が貼付されてなる。このような態様とすることにより、図２（ｂ）に符号Ｓ２示されるようなα線照射領域が確保される。
【００３５】
すなわち、本実施形態では、イオン放出用開口１１に向かって凸形状の形態に設定された担持体１３を用いることにより、α線放射金属１２の表面が、複数の法線を有するように配置されている。このような態様とすることにより、同様の形態（厚み、長さ等が同一）のα線放射金属を用いても、単に、α線放射金属１２を平面上の担持体１３に貼付する従来の場合（図２（ａ））に比して、広いα線照射領域Ｓ２が確保される（Ｓ２＞Ｓ１）。
【００３６】
同一形態のα線放射金属から放射されるα線粒子束の数は同一であると考えられる。したがって、より広いα線照射領域が確保されれば、必然的に、α線粒子束の密度の低下が図られる。この結果、α線照射により生成される雰囲気イオンのα線照射領域内における生成密度も低下され、生成された雰囲気イオン同士の再結合の抑制が図られると考えられる。
【００３７】
次に、本実施形態に示されるアメリシウム薄片１２の加工態様により生じる作用効果を図３を参照しつつ説明する。
【００３８】
同図中、（ａ）は、縦：４Ｘ（ｃｍ）×横：４Ｘ（ｃｍ）の正方形状に加工されたα線放射金属１２を示す示すものである。この場合の表面積は、１６Ｘ２ｃｍ２、周囲長は、１６Ｘ（４Ｘ×４）ｃｍとなる。
【００３９】
これに対し、本実施形態のα線放射金属１２は、縦：Ｘｃｍ×横：１６Ｘｃｍの長方形状に加工されたα線放射金属１２が使用されている。この場合の表面積も、同様に１６Ｘ２ｃｍ２であるが、周囲長は、３４Ｘ（１６Ｘ×２＋Ｘ×２）ｃｍと、同図（ａ）に示されるものよりも長くなる。
【００４０】
すなわち、同量のα線放射金属を用いた場合には、その形状を長方形状としたほうが、周囲長が長くなることが分かる。結果、同量のα線放射金属であっても、より広いα線照射領域が確保され、これによっても、生成された雰囲気イオン同士の再結合の抑制が図られると考えられる。尚、鋭意研究の結果では、α線放射金属１２を、長手方向の長さが、短手方向の５倍以上の直方形状にすることで、その効果がより一層顕著となることが確認されている。
【００４１】
次に、本発明の応用例を図４を参照しつつ説明する。
【００４２】
同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保するためには、以下に示す他の方法も効果的であることが知見されている。
【００４３】
図４（ａ）に示されるものは、円柱の担持体１３の胴周に、α線放射金属１２を巻き付けたものである。このような態様とすることによっても、同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保することができる。
【００４４】
また、同図（ｂ）に示されるものは、平面状の担持体１３に、α線放射金属１２を分散配置したものである。ここでいう『分散配置』には、以下（１）、（２）で示される２つの態様が含まれる。
【００４５】
（１）担持体１３の表面に、粉末状に加工されたα線放射金属１２を散布した（鏤めた）もの。このような態様によっても、同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保できることが確認されている。
【００４６】
（２）α線放射金属と他の金属との合金化によりα線源が構成されたもの。すなわち、この場合には、他の金属が担持体１３となる。合金化を図るに当たっては、種々の組合せが考えられる。鋭意研究の結果では、以下▲１▼〜▲３▼のものが好ましいことが知見されている。
▲１▼（α線放射金属として）アメリシウムと（担持体として）アルミニウム
▲２▼（α線放射金属として）アメリシウムと（担持体として）銅
▲３▼（α線放射金属として）ポロニウムと（担持体として）ベリリウム
このような合金化によっても、同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保できることが確認されている。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態のα線除電装置によれば、同量のα線放射金属を用いて、より広いα線照射領域を確保することができるから、生成された雰囲気イオン同士の再結合の抑制が図られ、もって効率のよい除電を行うことができる。
【００４８】
尚、上述の説明では、α線放射金属としてアメリシウム薄片を用いたが、α線放射金属としては、ポロニウム等の他のα線放射金属を用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のα線を用いた除電装置によれば、α線照射により生成される雰囲気イオン同士の再結合の抑制が図られ、もって、効率の良い除電を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るα線除電装置の構成を示す内部透視図である。
【図２】アメリシウム薄片の設置態様により生じる作用効果を従来のものと比較して示す図である。
【図３】アメリシウム薄片の加工態様により生じる作用効果を比較して示す図である。
【図４】本発明の応用例を示す図である。
【符号の説明】
１    α線除電装置
１０  α線遮蔽箱
１１  イオン放出用開口
１２  アメリシウム薄片
１３  担持体（隆起部）
Ｓ    α線照射領域
Ｘ    パスライン（除電対象物移動方向）
【図１】
2005005173.tif 000005
【図２】
2005005173.tif 000006
【図３】
2005005173.tif 000007
【図４】
2005005173.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月27日(2003.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１７６６９１号公報
【特許文献２】
特開平７−４５３９７号公報
【特許文献３】
特開平７−２１１４８３号公報