(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を発生させ、発生した荷電粒子により帯電体上の静電荷を中和する、清浄空間に用いるイオン化装置において、
純水からなる液体を噴出させるノズルと、
このノズルから噴出する前記液体を帯電させる帯電手段とを備え、
前記ノズルから前記液体を噴出させると共に前記液体を帯電させることにより、前記液体の荷電がある荷電限界を越えた時点、すなわち、同極性電荷による斥力と前記液体の表面張力がバランスした状態を越えた時点で、前記液体は正または負の微細な帯電ミストに分裂する静電霧化現象を利用して前記液体から帯電ミストを発生させる帯電ミスト発生手段を有し、
前記帯電手段は、前記ノズルに高電圧を直接印加することにより前記液体を帯電させるノズル帯電手段、および誘導電極を用いて前記液体を誘導帯電させる誘導帯電手段、のいずれかの手段であることを特徴とする静電霧化式イオン化装置。
【請求項２】
前記帯電ミスト発生手段は、発生させた帯電ミストを前記帯電体に直接吹き付けるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電霧化式イオン化装置。
【請求項３】
正負の電荷を持つ単極荷電粒子を個別のチャンバ内でそれぞれ独立に発生させる正負の単極荷電粒子発生手段と、発生した正負の単極荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立に搬送する搬送手段とを備えた単極荷電粒子搬送式イオン化装置において、
前記単極荷電粒子発生手段は、前記請求項１又は２に記載の静電霧化式イオン化装置の中から選択された静電霧化式イオン化装置を用いて構成されたことを特徴とする単極荷電粒子搬送式イオン化装置。
【請求項４】
正負の電荷を持つ両極荷電粒子を共通のチャンバ内で同時に発生させる両極荷電粒子発生手段と、発生した正負の両極荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する搬送手段とを備えた両極荷電粒子搬送式イオン化装置において、
前記両極荷電粒子発生手段は、前記請求項１又は２に記載の静電霧化式イオン化装置の中から選択された静電霧化式イオン化装置を用いて構成されたことを特徴とする両極荷電粒子搬送式イオン化装置。
【請求項５】
荷電粒子を発生させ、発生した荷電粒子により帯電体上の静電荷を中和するイオン化方法において、
ノズルから純水からなる液体を噴出させると共に前記液体を帯電させることにより、前記液体の荷電がある荷電限界を越えた時点、すなわち、同極性電荷による斥力と前記液体の表面張力がバランスした状態を越えた時点で、前記液体は正または負の微細な帯電ミストに分裂する静電霧化現象を利用して前記液体から帯電ミストを発生させ、
前記ノズルから噴出する前記液体を帯電させるために、ノズルに高電圧を直接印加することにより前記液体を帯電させるノズル帯電法、および誘導電極を用いて前記液体を誘導帯電させる誘導帯電法、のいずれかの帯電法を用いることを特徴とする静電霧化式イオン化方法。
【請求項６】
発生した帯電ミストを、前記帯電体に直接吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の静電霧化式イオン化方法。
【請求項７】
正負の電荷を持つ荷電粒子を個別のチャンバ内でそれぞれ独立に発生させ、発生した正負の荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立に搬送する単極荷電粒子搬送式イオン化方法において、
前記請求項５又は６に記載の静電霧化式イオン化方法の中から選択された静電霧化式イオン化方法を用いて前記荷電粒子を発生させることを特徴とする単極荷電粒子搬送式イオン化方法。
【請求項８】
正負の電荷を持つ荷電粒子を共通のチャンバ内で同時に発生させ、発生した正負の荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する両極荷電粒子搬送式イオン化方法において、
前記請求項５又は６に記載の静電霧化式イオン化方法の中から選択された静電霧化式イオン化方法を用いて前記荷電粒子を発生させることを特徴とする両極荷電粒子搬送式イオン化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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化装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）等を製造するためのクリーンルームにおいては、静電気の発生が問題となっている。
このうち、半導体製造用のクリーンルームにおいては、低湿度環境であることや、ウエハおよ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たりするため、結果的に製品の歩留まりを低下させている。
【０００３】
また、ＬＣＤ用のクリーンルームにおいては、ＬＣＤ用のガラス基板が処理工程で異なる材質等と接触することにより、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、接触・剥離により著しく帯電するため、大量の静電気による静電破壊が製品の歩留ま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ン化装置が知られている。このイオン化装置は、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る。そして、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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなコロナ放電を利用したイオン化装置においては、イオンの消耗を防ぐため、あるいは、イオンの発生を容易にするために、除電対象物の近傍に電極を露出した状態で空気をイオン化する。そのため、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等の、オゾンの発生という問題や、放電時に放電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等の、放電電極からの電磁ノイズの発生という問題があった。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、再飛散したりする等の、電極からの発塵という問題があった。
【０００６】
その一方で、半導体やＬＣＤ等の製造装置は、年々小型化が進んでいるため、従来のイオン化装置では、製造装置内の最適な場所に十分な設置スペースを確保することが困難になってきている。すなわち、イオン化装置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、イオン化装置のためにそのような最適な場所に十分な設置スペースを確保することが困難になっている。
【０００７】
さらに、例えば、ＬＣＤの製造工程において、ガラス基板は、前述したように、接触・剥離により著しく帯電するため、従来から、上記のようなイオン化装置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、完全に除電されない状態で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、収納された複数のガラス基板間の間隔が狭いため、従来のイオン化装置を使用した場合、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。したがって、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、除電対象物から離れた場所に設置されたチャンバ内に空気や非反応性ガス（Ｎ2等）を供給し、ガスの一部を軟Ｘ線発生装置等のイオン化源を用いてイオン化して単極イオンまたは両極イオンを発生させ、発生したイオンを残りのガスと共にチューブによって搬送し、除電対象物を除電することが検討されている。
【０００９】
しかしながら、このようにチューブによってイオンを搬送する場合には、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したり、また、正負イオンが再結合したりすることにより、電荷が消耗する可能性がある。この場合、チューブの長さに応じて電荷が消耗するため、イオンの搬送距離に限界がある。
【００１０】
このような電荷の消耗を低減するため、さらに、チャンバ内で空気や非反応性ガスを加湿したり冷却したりすることにより、ガス中の水蒸気を過飽和状態にし、この状態で両極イオンおよび微小ミストを発生させ、各イオンを微小ミストに付着させて粗大荷電粒子とし、この粗大荷電粒子を搬送することが検討されている。このように粗大荷電粒子を用いることにより、イオン（微小化電子の場合）拡散速度を低下させることができる。したがって、単極荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立して搬送する場合には、チューブ内壁へのイオンの付着による電荷の消耗を低減することができ、また、両極荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する場合には、チューブ内での正負イオンの再結合による電荷の消耗を低減することができる。
【００１１】
しかしながら、上記のようにチューブによって粗大荷電粒子を搬送する場合には、軟Ｘ線発生装置等のイオン化源となる装置、および空気や非反応性ガスを加湿する装置や冷却する装置等の付帯設備が高価であるため、コストが増大してしまい、また、それらの付帯設備の設置に伴い、システムが複雑化するという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることなく、除電性能を向上可能でかつコストの低減やシステムの簡略化に貢献可能なイオン化装置および方法を提供することである。
本発明の別の目的は、上記のような利点を有し、さらに、荷電粒子を搬送することにより、狭いスペースについても除電を行うことができ、しかも、荷電粒子の搬送距離を長くすることが可能な荷電粒子搬送式イオン化装置および方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、荷電粒子を発生させ、発生した荷電粒子により帯電体上の静電荷を中和する、清浄空間に用いるイオン化装置およびイオン化方法において、静電霧化現象を利用して前記液体から帯電ミスト（粗大荷電粒子）を発生させることを特徴とするものである。ここで、静電霧化現象とは、ノズルから前記液体を噴出させると共に前記液体を帯電させることにより、前記液体の荷電がある荷電限界を越えた時点で、すなわち、同極性電荷による斥力と前記液体の表面張力がバランスした状態を越えた時点で、前記液体は正または負の微細な帯電ミストに分裂する現象である。このような静電霧化現象は、従来、塗装技術等において利用されている。例えば、広く知られている静電塗装方法は、被塗装物にプラス、噴霧装置にマイナスの直流高電圧を印加することで、静電霧化現象により帯電した噴霧状の塗料を発生させ、被塗装物に飛散、付着させる方法（静電散布）である。本発明者等は、このように、従来は塗装技術等で利用されている静電霧化現象に注目し、この静電霧化現象を静電気除去技術に新たに応用するという画期的な着想に基づいて鋭意研究を重ね、その結果、本発明を創出するに至ったものである。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、帯電ミスト発生手段を有することを特徴とする静電霧化式イオン化装置である。ここで、帯電ミスト発生手段は、純水からなる液体を噴出させるノズルと、このノズルから噴出する前記液体を帯電させる帯電手段とを備え、前記液体を噴出させると共に帯電させることにより、静電霧化現象を利用して前記液体から帯電ミストを発生させる手段である。さらに、帯電手段は、ノズルに高電圧を直接印加することによりこのノズルを介して前記液体を帯電させるノズル帯電手段、および誘導電極を用いて前記液体を誘導帯電させる誘導帯電手段、のいずれかの手段である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１の発明を方法の観点から把握したものであり、ノズルから純水からなる液体を噴出させると共に前記液体を帯電させることにより、静電霧化現象を利用して前記液体から帯電ミストを発生させることを特徴とするイオン化方法である。さらに、ノズルから噴出する前記液体を帯電させるために、ノズルに高電圧を直接印加することによりこのノズルを介して前記液体を帯電させるノズル帯電法、および誘導電極を用いて前記液体を誘導帯電させる誘導帯電法、のいずれかの帯電法を用いる。
【００１６】
以上のような請求項１および５の発明によれば、次のような作用が得られる。すなわち、ノズルから純水からなる液体を噴出させると共に前記液体を帯電させることにより、前記液体の荷電がある荷電限界を越えた時点で、すなわち、同極性電荷による斥力と前記液体の表面張力がバランスした状態を越えた時点で、前記液体は正または負の微細な帯電ミストに分裂する（静電霧化現象）。このように発生させた帯電ミストにより、あるいは帯電ミストが気化することによって発生するイオンにより、除去対象物である帯電体上の静電荷を中和することができる。
【００１７】
また、ノズルから噴出する液体を帯電させるために、ノズルに高電圧を直接印加することによりこのノズルを介して液体を帯電させるか、あるいは、誘導電極を用いて液体を誘導帯電させる方式を用いているので、コロナ放電を利用したイオン化装置におけるような問題を生じることはない。すなわち、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることはない。
【００１８】
さらに、ノズルや直流高圧電源、誘導電極等の比較的安価な手段だけで実現できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
加えて、静電霧化現象によって発生した正負の帯電ミストは、正負のイオンに比べて直径が格段に大きく、イオンよりその拡散速度を低下させることができるため、帯電ミストを搬送した場合でも、電荷の消耗を低減することができ、荷電粒子の搬送距離を長くすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の静電霧化式イオン化装置において、帯電ミスト発生手段が、発生させた帯電ミストを帯電体に直接吹き付けるように構成されたことを特徴とするものである。請求項６に記載の発明は、請求項２の発明を方法の観点から把握したものであり、請求項５のイオン化方法において、発生した帯電ミストを、帯電体に直接吹き付けることを特徴とするものである。
【００２３】
以上のような請求項２および６の発明によれば、発生させた帯電ミストを帯電体に直接吹き付けるため、発生させた帯電ミストの電荷を消耗させることなく、発生させた帯電ミストを有効に利用して、あるいは帯電ミストが気化することによって発生するイオンを有効に利用して、除去対象物である帯電体上の静電荷を効率よく中和することができる。また、発生させた帯電ミストを搬送したり何らかの処理を施したりする必要がないため、一層のコストの低減やシステムの簡略化が可能である。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、正負の電荷を持つ単極荷電粒子を個別のチャンバ内でそれぞれ独立に発生させる単極荷電粒子発生手段と、発生した正負の単極荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立に搬送する搬送手段とを備えた単極荷電粒子搬送式イオン化装置において、単極荷電粒子発生手段が、請求項１又は２に記載の静電霧化式イオン化装置の中から選択された静電霧化式イオン化装置を用いて構成されたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項３の発明を方法の観点から把握したものであり、正負の電荷を持つ荷電粒子を個別のチャンバ内でそれぞれ独立に発生させ、発生した正負の荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立に搬送する単極荷電粒子搬送式イオン化方法において、請求項５又は６に記載のイオン化方法の中から選択されたイオン化方法を用いて荷電粒子を発生させることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、正負の電荷を持つ両極荷電粒子を共通のチャンバ内で同時に発生させる両極荷電粒子発生手段と、発生した正負の両極荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する搬送手段とを備えた両極荷電粒子搬送式イオン化装置において、両極荷電粒子発生手段が、請求項１又は２に記載の静電霧化式イオン化装置の中から選択された静電霧化式イオン化装置を用いて構成されたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項４の発明を方法の観点から把握したものであり、正負の電荷を持つ荷電粒子を共通のチャンバ内で同時に発生させ、発生した正負の荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する両極荷電粒子搬送式イオン化方法において、請求項５又は６に記載のイオン化方法の中から選択されたイオン化方法を用いて荷電粒子を発生させることを特徴とするものである。
【００２８】
以上のような構成を有する請求項３，４，７，８の発明によれば、次のような作用が得られる。まず、発生させた帯電ミストを搬送することにより、狭いスペースについても除電を行うことができる。そして、イオンより粗大な帯電ミストを搬送することにより、イオンよりその拡散速度を低下させることができるため、帯電ミストにおける電荷の消耗を低減することができる。
【００２９】
すなわち、請求項３，７のように、単極荷電粒子を個別のチューブによりそれぞれ独立して搬送する場合には、チューブ内壁へのイオンの付着による電荷の消耗を低減することができる。また、請求項４，８のように、両極荷電粒子を共通のチューブにより同時に搬送する場合には、チューブ内での正負イオンの再結合による電荷の消耗を低減することができる。したがって、荷電粒子の搬送距離を長くすることができる。
【００３０】
さらに、軟Ｘ線発生装置等のイオン化源となる装置や、空気や非反応性ガスを加湿する装置や冷却する装置等の高価な付帯設備が不要であり、ノズルや直流高圧電源、誘導電極等の比較的安価な手段だけで帯電ミストを生成できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下には、本発明に係る静電霧化式イオン化装置および方法を適用した実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明による第１の実施の形態に係るイオン化装置の構成を示す模式図である。この図１に示すイオン化装置は、純水等の液体を噴出させる正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂと、各帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに正負の直流高電圧を直接印加するための正負の直流高圧電源２ａ，２ｂを備えている。ここで、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂと正負の直流高圧電源２ａ，２ｂとの間は、高電圧ケーブル３ａ，３ｂでそれぞれ接続されている。また、図中４は、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに純水等の液体を供給するための供給管である。
【００３３】
すなわち、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂは、供給管４から純水等の液体の供給を受けると共に、正負の直流高圧電源２ａ，２ｂから直流高電圧を直接印加されることにより、噴出する液体から正負の帯電ミスト（粗大荷電粒子）１１ａ，１１ｂを発生させるようになっている。なお、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂは、除電対象物である帯電体５の真上に配置されており、発生する正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂが、帯電体５に向かってダウンフローにより搬送されるようになっている。
【００３４】
上述した構成を有する図１のイオン装置によれば、以下のようにして帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
まず、供給管４を通して正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに純水等の液体を供給すると共に、正負の直流高圧電源２ａ，２ｂによって正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに正負の直流高電圧を直接印加することにより、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから液体を噴出させると共に液体を帯電させる。
【００３５】
この状態で、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから噴出する純水等の液体の荷電がある荷電限界を越えた時点で、すなわち、同極性電荷による斥力と液体の表面張力がバランスした状態を越えた時点で、液体は正または負の微細な帯電ミストに分裂する（静電霧化現象）。このように発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、クリーンルーム内などのダウンフロー（垂直一方向流）により、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂの真下の帯電体５上に搬送される。
その結果、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂにより、あるいは帯電ミスト１１ａ，１１ｂが気化することによって発生するイオンにより、除去対象物である帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
【００３６】
また、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから噴出する液体を帯電させるために、正負の直流高圧電源２ａ，２ｂによって正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに正負の直流高電圧を直接印加する方式であるため、コロナ放電を利用した従来のイオン化装置において存在していたような問題を生じることはない。すなわち、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることはない。
さらに、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂや正負の直流高圧電源２ａ，２ｂ等の比較的安価な手段だけで実現できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
【００３７】
加えて、以上のように静電霧化現象によって発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、正負のイオンに比べて直径が格段に大きく、イオンよりその拡散速度を低下させることができるため、帯電ミスト１１ａ，１１ｂを搬送した場合でも、電荷の消耗を低減することができ、荷電粒子の搬送距離を長くすることができる。以下には、この点について図２を参照して具体的に説明する。なお、図２は、荷電粒子の大きさに対する電気的移動度を示すグラフである。
【００３８】
まず、空気イオンの直径は、正イオンでは１ｎｍ程度であり、負イオンは正イオンより２〜３割程度小さい。これら正負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。これに対して、帯電ミストの直径が約０．１μｍであるとすると、図２に示すように、電気的移動度は１０-4ｃｍ2／Ｖｓ（１０-8ｍ2／Ｖｓ）と、飛躍的に低下する。その結果として、図１のイオン化装置から発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂの再結合による消耗が飛躍的に低下し、初期荷電粒子濃度を維持するため、長い距離をダウンフロー（垂直一方向流）等により搬送することが可能となる。
【００３９】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明による第２の実施の形態に係るイオン化装置の構成を示す模式図である。この図３に示すイオン化装置は、図１のイオン化装置において、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂの近傍に誘導電極２１ａ，２１ｂを配置し、正の帯電ミスト発生ノズル１ａ側の誘導電極２１ａに、負の直流高圧電源２ｂを接続し、負の帯電ミスト発生ノズル１ｂ側の誘導電極２１ｂに、正の直流高圧電源２ａを接続したものである。なお、これ以外の部分については、図１のイオン化装置と同様に構成されている。
【００４０】
このような構成を有する図３のイオン装置によれば、以下のようにして帯電体５上の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
まず、供給管４を通して正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに純水等の液体を供給すると共に、直流高圧電源２ｂによって正の帯電ミスト発生ノズル１ａ側の誘導電極２１ａに負の直流高電圧を印加し、また、直流高圧電源２ａによって負の帯電ミスト発生ノズル１ｂ側の誘導電極２１ｂに正の直流高電圧を印加する。これにより、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから液体を噴出させると共に噴出する液体を誘導帯電させる。
【００４１】
したがって、図１のイオン化装置と同様に、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから噴出する純水等の液体は、静電霧化現象により、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを発生し、発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、クリーンルーム内などのダウンフロー（垂直一方向流）により、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂの真下の帯電体５上に搬送される。
その結果、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂにより、あるいは帯電ミスト１１ａ，１１ｂが気化することによって発生するイオンにより、除去対象物である帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
【００４２】
また、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂから噴出する液体を帯電させるために、正負の直流高圧電源２ａ，２ｂから正負の誘導電極２１ａ，２１ｂに正負の直流高電圧を印加して液体を誘導帯電させるので、コロナ放電を利用した従来のイオン化装置において存在していたような問題を生じることはない。すなわち、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることはない。
さらに、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂや正負の直流高圧電源２ａ，２ｂ、正負の誘導電極２１ａ，２１ｂ等の比較的安価な手段だけで実現できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明による第３の実施の形態に係るイオン化装置において、特に、ノズル先端部の構成を示す模式図である。この図４に示す帯電ミスト発生ノズルは、２流体ノズル３１である。この２流体ノズル３１は、中央の流体通路３２と、周囲の流体通路３３とを有するノズルであり、中央の流体通路３２に純水等の液体が供給される
と共に、周囲の流体通路３３に圧縮エアが供給されるようになっている。
【００４４】
また、２流体ノズル３１の先端部には、環状誘導電極３４が配置され、この環状誘導電極３４が、正の直流高圧電源２ａに接続されている。なお、図４中では、このように、環状誘導電極３４と正の直流高圧電源２ａとの接続により負の帯電ミスト１１ｂを発生する２流体ノズル３１のみが示されているが、実際には、図示していない負の直流高圧電源２ｂに同様の構成を有する２流体ノズル３１が接続されて正の帯電ミストを発生するようになっている。
【００４５】
このような構成を有する図４のイオン化装置によれば、２流体ノズル３１を用いて圧縮エアと共に純水等の液体を噴出させることにより、圧縮エアの圧力を利用して微細な帯電ミストを効率よく発生させることができる。
【００４６】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明による第４の実施の形態に係るイオン化装置の構成を示す模式図である。この図５に示すイオン化装置は、図１のイオン化装置を単極荷電粒子発生部に使用してなる単極荷電粒子搬送式イオン化装置の１つの形態である。このイオン化装置は、ガス供給部４１、単極荷電粒子発生部４２、搬送部４３、再熱部４４、およびミキシング部４５から構成されている。以下には、各部４１〜４５の構成について順次説明する。
【００４７】
ガス供給部４１は、クリーンルーム内等の空気またはＮ2ガス等の非反応性ガスをイオン搬送ガスとして供給する部分であり、共通の供給管５１から分岐してなる正負の供給管５１ａ，５１ｂのそれぞれに、バルブ５２、流量計５３、およびメンブレン・フィルタ５４が接続され、単極荷電粒子発生部４２の正負の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂに至る正負の供給ライン４１ａ，４１ｂを構成している。
【００４８】
単極荷電粒子発生部４２は、前述した正負の個別の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂに図１のイオン化装置を組み込んで構成されており、これらのチャンバ５５ａ，５５ｂ内で、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂをそれぞれ独立に発生させるようになっている。以下には、このような単極荷電粒子発生部４２の構成について詳細に説明する。
【００４９】
まず、正荷電粒子発生チャンバ５５ａ内には、正帯電ミスト発生ノズル１ａが配置されている。この正帯電ミスト発生ノズル１ａは、供給管４から純水等の液体の供給を受けると共に、外部に配置された直流高圧電源２ａから高電圧ケーブル３ａを介して直流高電圧を直接印加されることにより、噴出する液体から正帯電ミスト１１ａを発生させるようになっている。さらに、正帯電ミスト発生ノズル１ａによって発生した正帯電ミスト１１ａは、ガス供給部４１の供給ライン４１ａから供給されるガスによって、搬送部４３に送られるようになっている。
【００５０】
同様に、負荷電粒子発生チャンバ５５ｂ内には、負帯電ミスト発生ノズル１ｂが配置されている。この負帯電ミスト発生ノズル１ｂは、供給管４から純水等の液体の供給を受けると共に、外部に配置された直流高圧電源２ｂから高電圧ケーブル３ｂを介して直流高電圧を直接印加されることにより、噴出する液体から負帯電ミスト１１ｂを発生させるようになっている。さらに、負帯電ミスト発生ノズル１ｂによって発生した負帯電ミスト１１ｂは、ガス供給部４１の供給ライン４１ｂから供給されるガスによって、搬送部４３に送られるようになっている。
【００５１】
搬送部４３は、正負の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂで発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを、正負の個別の搬送チューブ５６ａ，５６ｂによりそれぞれ独立に搬送する部分である。
再熱部４４は、搬送部４３の搬送チューブ５６ａ，５６ｂの出口手前に位置しており、電気ヒータ５７ａ，５７ｂによって搬送チューブ５６ａ，５６ｂの内部を加熱して、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを気化し、正負のイオン１２ａ，１２ｂを取り出す部分である。
【００５２】
ミキシング部４５は、再熱部４４に連続して配置されており、搬送チューブ５６ａによって搬送され、再熱部４４で取り出された正イオン１２ａと、搬送チューブ５６ｂによって搬送され、再熱部４４で取り出された負イオン１２ｂとを混合する部分である。すなわち、搬送チューブ５６ａ，５６ｂの出口付近で正負のイオン１２ａ，１２ｂが混合され、その出口の近傍に配置された帯電体５に向けて供給されるようになっている。
【００５３】
上述した構成を有する図５の単極荷電粒子搬送式イオン装置によれば、以下のようにして帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
まず、正負の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂ内に配置された正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに、供給管４から純水等の液体を供給すると共に、直流高圧電源２ａ，２ｂによって直流高電圧を直接印加することにより、噴出する液体から正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを発生させる。発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、ガス供給部４１の供給ライン４１ａ，４１ｂから供給されるガスによって、正負の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂ内から搬送部４３に供給される。
【００５４】
このようにして搬送部４３に供給される正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、正負の個別の搬送チューブ５６ａ，５６ｂによって再熱部４４まで搬送される。そして、再熱部４４において電気ヒータ５７ａ，５７ｂによって加熱されることにより、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂが気化し、正負のイオン１２ａ，１２ｂが取り出される。すなわち、搬送チューブ５６ａ内では正イオン１２ａが取り出され、搬送チューブ５６ｂ内では負イオン１２ｂが取り出される。これらの正負のイオン１２ａ，１２ｂは続くミキシング部４５において混合された後、帯電体５に供給されて、帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂをそれぞれ中和する。
【００５５】
以上のように、単極荷電粒子発生部４２に図１のイオン化装置を使用してなる図５の単極荷電粒子搬送式イオン化装置によれば、図１のイオン化装置と同様の作用・効果が得られるものである。すなわち、コロナ放電を利用した従来のイオン化装置において存在していたような、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることはない。
【００５６】
加えて、この図５の単極荷電粒子搬送式イオン化装置は、単極荷電粒子発生部４２の正負の荷電粒子発生チャンバ５５ａ，５５ｂ内で発生させた正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを、搬送チューブ５６ａ，５６ｂで帯電体５近傍まで搬送する構成である。そのため、例えば、カセット内に収納された複数のガラス基板間の隙間等、狭いスペースについても除電を行うことができる。
【００５７】
この場合、前述したように、搬送チューブ５６ａ，５６ｂによって搬送される正負の帯電ミスト（粗大荷電粒子）１１ａ，１１ｂの直径は、正負のイオン（微小荷電粒子）１２ａ，１２ｂに比べて格段に大きく、イオンよりその拡散速度を低下させることができるため、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを搬送チューブ５６ａ，５６ｂによってそれぞれ独立に搬送した場合でも、チューブ内壁へのイオンの付着による電荷の消耗を低減することができる。したがって、荷電粒子の搬送距離を長くすることができる。
【００５８】
さらに、単極荷電粒子発生部４２においては、軟Ｘ線発生装置等のイオン化源となる装置や、空気や非反応性ガスを加湿する装置や冷却する装置等の高価な付帯設備が不要であり、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂや正負の直流高圧電源２ａ，２ｂ等の比較的安価な手段だけで帯電ミスト１１ａ，１１ｂをそれぞれ生成できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
【００５９】
［第５の実施の形態］
図６は、本発明による第５の実施の形態に係るイオン化装置の構成を示す模式図である。この図６に示すイオン化装置は、図１のイオン化装置を両極荷電粒子発生部に使用してなる両極荷電粒子搬送式イオン化装置の１つの形態である。この図６のイオン化装置は、ガス供給部６１、両極荷電粒子発生部６２、搬送部６３、および再熱部６４から構成されている。
【００６０】
この図６の両極荷電粒子搬送式イオン化装置は、図５の単極荷電粒子搬送式イオン化装置を変形し、単極荷電粒子発生部４２の代りに、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを単一の荷電粒子発生チャンバ５５内で発生させる両極荷電粒子発生部６２を設けたものであり、これに伴い、ガス供給部６１、搬送部６３、再熱部６４についても、正負に分離されておらず、正負共通の単一構成とされており、また、ミキシング部は不要となっている。以下には、各部６１〜６４の構成について順次説明する。
【００６１】
ガス供給部６１は、単一の供給管５１に、バルブ５２、流量計５３、およびメンブレン・フィルタ５４が接続されており、単一の供給ラインを構成している。
両極荷電粒子発生部６２は、前述した単一の荷電粒子発生チャンバ５５に図１のイオン化装置を組み込んで構成されており、このチャンバ５５内で、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを同時に発生させるようになっている。以下には、このような両極荷電粒子発生部６２の構成について詳細に説明する。
【００６２】
すなわち、荷電粒子発生チャンバ５５内には、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂが配置されている。そして、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂは、供給管４から純水等の液体の供給を受けると共に、外部に配置された正負の直流高圧電源２ａ，２ｂから高電圧ケーブル３ａ，３ｂを介して直流高電圧を直接印加されることにより、噴出する液体から正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを発生させるようになっている。さらに、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂによって発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、ガス供給部６１から供給されるガスによって、搬送部６３に送られるようになっている。
【００６３】
搬送部６３は、単一の荷電粒子発生チャンバ５５で発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを、単一の搬送チューブ５６により同時に搬送するようになっている。
再熱部６４は、搬送部６３の搬送チューブ５６の出口手前に位置しており、電気ヒータ５７によって搬送チューブ５６の内部を加熱して、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを気化し、正負のイオン１２ａ，１２ｂを取り出すようになっている。
【００６４】
上述した構成を有する図６の両極荷電粒子搬送式イオン装置によれば、以下のようにして帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂを中和し、帯電体５を除電することができる。
まず、単一の荷電粒子発生チャンバ５５内に配置された正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂに、供給管４から純水等の液体を供給すると共に、直流高圧電源２ａ，２ｂによって直流高電圧を直接印加することにより、噴出する液体から正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを発生させる。発生した正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、ガス供給部６１から供給されるガスによって、単一の荷電粒子発生チャンバ５５内から搬送部６３に供給される。
【００６５】
このようにして搬送部６３に供給される正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂは、単一の搬送チューブ５６によって再熱部６４まで搬送される。そして、再熱部６４において電気ヒータ５７によって加熱されることにより、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂが気化し、正負のイオン１２ａ，１２ｂが取り出される。これらの正負のイオン１２ａ，１２ｂは、搬送チューブ５６によって帯電体５に供給されて、帯電体５上の正負の静電荷６ａ，６ｂをそれぞれ中和する。
【００６６】
以上のように、両極荷電粒子発生部６２に図１のイオン化装置を使用してなる図６の両極荷電粒子搬送式イオン化装置によれば、図１のイオン化装置と同様の作用・効果が得られるものである。すなわち、コロナ放電を利用した従来のイオン化装置において存在していたような、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることはない。
【００６７】
加えて、この図６の両極荷電粒子搬送式イオン化装置は、両極荷電粒子発生部６２の単一の荷電粒子発生チャンバ５５内で発生させた正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを、単一の搬送チューブ５６で帯電体５近傍まで搬送する構成である。そのため、図５の単極荷電粒子搬送式イオン化装置と同様に、例えば、カセット内に収納された複数のガラス基板間の隙間等、狭いスペースについても除電を行うことができる。
【００６８】
この場合、前述したように、搬送チューブ５６によって搬送される正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂの直径は、正負のイオン１２ａ，１２ｂに比べて格段に大きく、イオンよりその拡散速度を低下させることができるため、正負の帯電ミスト１１ａ，１１ｂを単一の搬送チューブ５６によって同時に搬送した場合でも、チューブ内での正負イオンの再結合による電荷の消耗を低減することができる。したがって、図５の単極荷電粒子搬送式イオン化装置と同様に、荷電粒子の搬送距離を長くすることができる。
【００６９】
さらに、両極荷電粒子発生部６２においては、軟Ｘ線発生装置等のイオン化源となる装置や、空気や非反応性ガスを加湿する装置や冷却する装置等の高価な付帯設備が不要であり、正負の帯電ミスト発生ノズル１ａ，１ｂや正負の直流高圧電源２ａ，２ｂ等の比較的安価な手段だけで帯電ミスト１１ａ，１１ｂを生成できるため、コストの低減が可能であり、また、システムを簡略化できる。
【００７０】
［他の実施の形態］
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、他にも本発明の範囲内で多種多様な変形例が実施可能である。
例えば、図５や図６の荷電粒子搬送式イオン化装置において、帯電ミスト１１ａ，１１ｂを帯電体５に直接吹き付けるように構成することも可能である。この場合には、再熱部４４，６４が不要となり、電気ヒータ等の付帯設備が不要となるため、コストをさらに低減でき、システムをさらに簡略化できる。
【００７１】
また、図５や図６の荷電粒子搬送式イオン化装置の単極または両極の荷電粒子発生部に、図１のイオン化装置ではなく図２の誘導電極を用いたイオン化装置を組み込むことも可能である。この場合にも、図１のイオン化装置を組み込んだ場合と同様の効果が得られる。
そしてまた、図１や図２のイオン化装置、あるいは、図５や図６の荷電粒子搬送式イオン化装置において、図３に示すような２流体ノズルを使用し、この２流体ノズルから加圧された気体と液体とを同時に噴出するようにすることも可能である。これに関連して、２流体ノズルではなく、加圧された液体を通常のノズルから噴出することも可能である。いずれの場合にも、圧力を利用して微細な帯電ミストを効率よく発生させることができる。
【００７２】
さらに付け加えるならば、本発明は、前述したように、半導体やＬＣＤ等を製造するためのクリーンルーム内で発生する静電気を除去するための除電技術として好適であるが、それに限らず、高い除電性能が求められる各種の技術分野において同様に適用可能であり、同様に優れた効果が得られるものである。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静電霧化現象を利用して液体から帯電ミストを発生させることにより、オゾンの発生、放電電極からの電磁ノイズの発生、電極からの発塵、等の問題を生じることなく、除電性能を向上可能でかつコストの低減やシステムの簡略化に貢献可能な静電霧化式イオン化装置および方法を提供することができる。
また、静電霧化現象を利用して単極または両極の帯電ミストを発生させて、チューブで搬送することにより、上記の利点に加えて、狭いスペースについても除電を行うことができ、しかも、荷電粒子の搬送距離を長くすることが可能な荷電粒子搬送式イオン化装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態に係るイオン化装置を示す模式図である。
【図２】荷電粒子の大きさに対する電気移動度を示すグラフである。
【図３】本発明を適用した第２の実施の形態に係るイオン化装置を示す模式図である。
【図４】本発明を適用した第３の実施の形態に係るイオン化装置を示す模式図である。
【図５】本発明を適用した第４の実施の形態に係る単極荷電粒子搬送式イオン化装置を示す模式図である。
【図６】本発明を適用した第５の実施の形態に係る両極荷電粒子搬送式イオン化装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…帯電ミスト発生ノズル
２ａ，２ｂ…直流高圧電源
３ａ，３ｂ…高電圧ケーブル
４…供給管
５…帯電体
６ａ，６ｂ…静電荷
１１ａ，１１ｂ…帯電ミスト
１２ａ，１２ｂ…イオン
２１ａ，２１ｂ…誘導電極
３１…２流体ノズル
３２，３３…流体通路
３４…環状誘導電極
４１，６１…ガス供給部
４１ａ，４１ｂ…供給ライン
４２…単極荷電粒子発生部
４３，６３…搬送部
４４，６４…再熱部
４５…ミキシング部
５１，５１ａ，５１ｂ…供給管
５２…バルブ
５３…流量計
５４…メンブレン・フィルタ
５５，５５ａ，５５ｂ…荷電粒子発生チャンバ
５６，５６ａ，５６ｂ…搬送チューブ
５７，５７ａ，５７ｂ…電気ヒータ
６２…両極荷電粒子発生部
【図１】
0004598237.tif 000002
【図２】
0004598237.tif 000003
【図３】
0004598237.tif 000004
【図４】
0004598237.tif 000005
【図５】
0004598237.tif 000006
【図６】
0004598237.tif 000007