(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の雰囲気ガス中に配置された帯電物体にＸ線を照射し、この帯電物体が帯びた静電気を中和する静電気中和装置であって、
Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、
Ｘ線透過性を有する薄膜が袋状に形成され、その内部には前記雰囲気ガスに比べて、Ｘ線透過率の高い気体が封入されており、前記Ｘ線発生手段を固定するケース内に収容されたフィルムバックと
を備え、
前記フィルムバックは、前記ケース内のうち前記Ｘ線発生手段のＸ線出射部と前記帯電物体との間に設けられている、ことを特徴とする静電気中和装置。
【請求項２】
前記フィルムバック内に封入された前記気体は、水素ガス、ヘリウムガス、及び水素又はヘリウムの混合ガスのうち、何れかである請求項１に記載の静電気中和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ線の電離作用によって気体中に正負の電荷を発生させ、これを用いて、半導体装置などの帯電物体が帯びた静電気を中和させる静電気中和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からＸ線の持つ電離作用によってイオンが生成されることが知られている。その生成メカニズムについてヘリウム原子を例に示す。図８に示すように、ヘリウム原子１００にＸ線光子１０１が衝突すると、そのエネルギーが外殼電子１０２で吸収される。この外殼電子１０２は、一定の値以上のエネルギーを与えると、その軌道から外へ飛出して自由電子１０４となる。これが電離であり、この電離は原子が電子を多く持つとＸ線の吸収量が多く、電離量も多くなる。こうしたイオン生成作用を利用したのが静電気中和装置であり、例えば、特願平４−２１６８０７に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
開示された上記の中和装置は、窒素ガス又は空気雰囲気中に帯電物体を配置して軟Ｘ線を照射するものであるが、例えば、Ｘ線エネルギーが６ＫｅＶの場合では、Ｘ線源から２×１０3 ｍｍの距離では１００％が吸収されてしまい、これ以上離れた位置では気体の電離が生じないこととなる（図９参照）。
【０００４】
また、照射されるＸ線は点光源であるため、照射強度の距離依存性も高く、Ｘ線源から離れるに連れて、照射強度の減衰が極めて大きい。このため、広範囲に渡って有効に静電気の中和（除電）を行なう為には、高エネルギーのＸ線を発生する必要があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決すべく成されたものであり、その目的は、低いエネルギーで広範囲に渡ってＸ線を照射し、効率的に静電気の中和を行なうことができる静電気中和装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る静電気中和装置は、所定の雰囲気ガス中に配置された帯電物体にＸ線を照射し、この帯電物体が帯びた静電気を中和する静電気中和装置であって、Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、Ｘ線透過性を有する薄膜が袋状に形成され、その内部には上記雰囲気ガスに比べて、Ｘ線透過率の高い気体が封入されており、Ｘ線発生手段を固定するケース内に収容されたフィルムバックとを備え、このフィルムバックは、ケース内のうちＸ線発生手段のＸ線出射部と帯電物体との間に設けられている。
【０００７】
フィルムバックの内部には、帯電物体を取巻く雰囲気ガスに比べて、Ｘ線透過率の高い気体が封入されており、Ｘ線出射部から出射されたＸ線がこのフィルムバック内部を透過し、帯電物体に対して出射される。
【０００８】
さらに、フィルムバック内に封入された気体は、窒素よりも原子番号の小さな元素のガスを主として用いることが望ましく、例えば、水素ガス、ヘリウムガス、及び水素又はヘリウムの混合ガスのうち、何れかであるのが好ましい。
【０００９】
【作用】
Ｘ線発生手段のＸ線出射部から出射されたＸ線は、ガス封入体内に入射しこの内部を透過するが、このガス封入体内には、Ｘ線透過率の高い気体、すなわちＸ線の吸収率が低いガスが封入されている。このため、Ｘ線出射部から出射されるＸ線の減衰を十分に抑え、Ｘ線を帯電物体の近傍まで導くことができる。
【００１０】
また、このようなＸ線が到達する帯電物体の近傍は、ガス封入体に封入されたガスに比べてＸ線吸収率が大きな気体、すなわち、イオン化率が高い気体で覆われている。このため、帯電物体の近傍では、気体分子の電離量も多く、中和のために用いるイオンを多量に発生することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に、本実施例にかかる静電気中和装置を示す。この中和装置は、軟Ｘ線を発生させるＸ線発生器１０、及びＸ線発生器１０のＸ線出射部に配設したガス封入体２０で構成している。
【００１３】
Ｘ線発生器１０は、外囲器１１内に、電子ビームを出射する電子ガン１２を配し、フランジ１３によってタングステンよりなるターゲット１５を保持している。また、ターゲット１５は、フォーカス用グリッド１４と電気的に接続されている。さらに、ターゲット１５の下方には、発生した軟Ｘ線を出射する出射窓１６を設けており、この出射窓１６はベリリウムやカーボン等の転元素のよって形成去れている。
【００１４】
ガス封入体２０は、Ｘ線透過性を有する薄膜として、厚さ 0.04 ｍｍのポリエチレンの薄膜によって形成した袋状のフィルムバック２１を有している。そして、フィルムバック２１のガス流通口２５には、キャップ２２を螺着しており、このキャップ２２に対して、ガス供給ノズル２３及び排気ノズル２４を固定している。また、フィルムバック２１内には、その下方に配置された帯電物体３０を取巻く気体（ここでは空気）に比べ、Ｘ線の透過率が高い気体として、ヘリウムガスが充填されている。
【００１５】
以上のように構成する中和装置の機能について説明する。
【００１６】
まず、Ｘ線発生器１０の電子ガン１２から電子ビームが出射され、このビームがターゲット１５に照射されて軟Ｘ線が発生する。発生した軟Ｘ線は、ベリリウムによる出射窓１６を介して出射される。出射された軟Ｘ線は、ガス封入体２０を透過して帯電物体３０に対して照射される。
【００１７】
ここで、帯電物体３０に対して軟Ｘ線が照射された状態を図２に模式的に示す。なお、図中、白丸は気体分子を示し、＋、−が付された白丸は、電離により生じた正、負のイオンを示している。
【００１８】
図において、Ｘ線発生器１０から点光源の状態で出射された軟Ｘ線は、次第に広がりながら進行し、ポリエチレンの薄膜を透過してフィルムバック２１内に入射する。このフィルムバック２１内には、ヘリウムガスが充填されているが、このガスは、Ｘ線の透過率が高い性質を有する。従って、このフィルムバック２１内では、軟Ｘ線の吸収率が低く、気体が電離する量も少ない。この結果、軟Ｘ線はあまり減衰しない状態で、フィルムバック２１内を進行する。そして、このようにヘリウムガス中を進行した軟Ｘ線は、フィルムバック２１下部のポリエチレン薄膜を透過して下方に出射される。
【００１９】
フィルムバック２１を透過した軟Ｘ線は、帯電物体３０が配置された空気雰囲気中を進行することになるが、空気はフィルムバック２１内のヘリウムガスに比べてＸ線吸収率が高く、気体分子の電離量も多い。このため、帯電物体３０の近傍では、中和（除電）のために使用される多量のイオンが生成されることとなる。しかも、フィルムバック２１を介在させることによって、Ｘ線発生器１０と帯電物体３０とを十分に離隔することができ、軟Ｘ線が照射される領域も広範囲に及んでいる。
【００２０】
以上のような特徴を有する中和装置は、図３、図４に示すように構成することもできる。なお、図中、図１の中和装置と同一の構成要素には同一の参照番号を付して示す。
【００２１】
図３の中和装置は、Ｘ線発生器１０に対して筒型の金属ケース１８を固定しており、この金属ケース４０の内部に収容されるような状態で、フィルムバック２１を配している。また、金属ケース４０の側面に設けた貫通孔４０ａを通り、フィルムバック２１のキャップ２２が外部に突出しており、開閉レバー２６が設けられたガス供給ノズル２３を、キャップ２２に対して固定している。このように構成することで、Ｘ線発生器１０とガス封入体２０とを一体的に構成することもできる。
【００２２】
一方、図４の中和装置は、Ｘ線発生器１０を筒型のケース４１内に収容しており、Ｘ線発生器１０とケース４１との間隙には、固定用のシリコンゴムを充填している。また、電圧供給用の高圧ケーブル４４がケース４１の内側を経由し、ブシュング４５を介して外部に延びている。
【００２３】
ケース４１の下端部には、ケース４１よりも大なる径を有する筒型の金属ケース４２を固定しており、この金属ケース４２の下端の開口部には、厚さ 0.04 ｍｍのポリエチレンフィルム４６を張設している。さらに、金属ケース４２の下端開口部に複数の支柱４７を設け、このポリエチレンフィルム４６の撓みを防止している。このように金属ケース４２とポリエチレンフィルム４６とによって囲まれた空間２０’によって、前述したガス封入体２０を構成しており、この内部には、ヘリウムガスなどの所望のガスを充填している。なお、金属ケース４２の側面には、開閉レバー２６が設けられたガス供給ノズル２３を設けており、このノズル２３を介して、空間２０’内にガスが充填される。
【００２４】
ここで、図１に示した中和装置を用いて、ガス封入体２０を設けた場合の効果について調べた。この測定では、図２に示すように、Ｘ線発生器１０のＸ線出射部に、ガス充填時の長さが１５ｃｍのガス封入体２０を配置して、Ｘ線発生器１０から３０ｃｍの位置に配置した線量計（参照番号５０）でＸ線の線量を測定した。なお、ガス封入体２０には、ヘリウムガス又は窒素ガスを個々に封入して測定を行ない、ガス封入体２０を取り除いた状態と比較した。
【００２５】
その結果を図５のグラフに示す。このグラフより、各ガスを充填したガス封入体２０をＸ線発生器１０のＸ線出射部に設けた方が、通常の空気雰囲気中で軟Ｘ線を照射した場合に比べ、線量率が増加していることがわかった。
【００２６】
また、３ｋＶに帯電させた帯電物体が３００Ｖに除電されるまでの時間を計測した。この場合、前述した線量計の位置に帯電物体を配し、Ｘ線発生器１０と帯電物体との離隔距離を３０ｃｍ一定とし、この間に配置するガス封入体２０にヘリウムガスを充填し、その充填時の長さを１５ｃｍ、１０ｃｍ、５ｃｍと変化させた。なお、比較例としてガス封入体２０を取り除き、空気雰囲気中でも同様な測定を実施した。
【００２７】
その結果を図６に示す。このグラフより、通常の空気雰囲気中で軟Ｘ線を照射した場合に比べ、ガス封入体２０を設けた方が除電時間が短縮され、しかも、ガス封入体２０の厚さを増加させると、除電時間がより短縮することがわかった。例えば、Ｘ線管電圧が６ｋＶの場合では、空気雰囲気中で実施した場合の除電時間は約３．５秒であるのに対し、厚さ１５ｃｍのガス封入体２０を配置すると、除電時間は約１．５秒に短縮されている。
【００２８】
次に、Ｘ線透過性を有する薄膜として使用可能な有機フィルムの厚さと、Ｘ線透過率との関係について調べた。有機フィルムとしてのプラスチックフィルムは、比重が 0.83 〜2.0 位まで存在するが、適用可能なフィルムの条件を考察するにあたり、比重が最も軽いフィルムにおいて使用可能なフィルムの厚さを求めることとする。
【００２９】
Ｘ線透過率の高い気体としてヘリウムガスを用いた場合を例として、前記した図５のグラフをもとに、Ｘ線管電圧における線量率の比を求める。
４ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝4.87（倍）
５ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝2.79（倍）
６ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝2.14（倍）
７ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝1.78（倍）
８ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝1.61（倍）
９ｋＶ      線量率（Ｈｅ）／線量率（Ａｉｒ）＝1.47（倍）
この結果をもと、求められた倍率の逆数以上のＸ線透過率が要求される。この値に基づいて、各Ｘ線管電圧において有機フィルムに要求されるＸ透過率を求める。
【００３０】
４ｋＶ          １／4.87＝ 0.20
５ｋＶ          １／2.79＝ 0.36
６ｋＶ          １／2.14＝ 0.47
７ｋＶ          １／1.78＝ 0.56
８ｋＶ          １／1.61＝ 0.62
９ｋＶ          １／1.47＝ 0.68
有機フィルムには、以上のようなＸ線透過率が要求される。一例として、図７に、比重 0.9のポリエチレンの厚さとＸ線透過率との関係を示す。このグラフから、上記したＸ線透過率を満たすには、フィルムがおよそ１０００μｍ以下の厚みであることが好ましい。また、他のプラスチックの比重は、いずれも 0.9より大きいため、Ｘ線の透過率はポリエチレンの場合よりも低下すると考えられる。よって、有機フィルムの厚さは、最も厚い場合でもおよそ１０００μｍであり、その他、封入する気体の種類、及び有機フィルムの材質に応じて、適宜選定すればよい。例えば、図４の例では、有機フィルムの他に、Ｂｅ、ガラス状カーボン板などの金属薄板も同様に使用可能である。
【００３１】
以上説明した各実施例では、Ｘ線透過率の高い気体としてヘリウムガスを用いる例を示したが、この他にも、水素などが適用可能であり、窒素ガスよりも原子番号の小さな元素のガスであれば使用に適する。また、複数のガスを混合させてガス封入体に充填してもよい。さらに、帯電物体を配置する雰囲気も例示した空気に限定するものではなく、窒素ガス、アルゴンガス、或いはこれらの混合ガスによって雰囲気を形成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる静電気中和装置によれば、Ｘ線発生手段のＸ線出射部に、帯電物体を配置した雰囲気ガスに比べＸ線透過率の高い気体を封入したガス封入体を配設したので、Ｘ線出射部から出射されるＸ線の減衰を十分に抑えた状態で、出射されたＸ線を帯電物体の近傍まで導くことができる。これにより、Ｘ線発生手段と帯電物体との距離を長く設定でき、広範囲に渡ってＸ線を照射させることが可能となり、少ないエネルギーで効率的に帯電物体の静電気を中和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例にかかる静電気中和装置を示す図である。
【図２】Ｘ線の照射により気体分子が電離する状態を模式的に示す説明図である。
【図３】静電気中和装置の他の実施例を示す図である。
【図４】静電気中和装置の他の実施例を示す図である。
【図５】Ｘ線管電圧と線量率のとの関係を示すグラフである。
【図６】Ｘ線管電圧と除電時間のとの関係を示すグラフである。
【図７】ポリエチレンフィルムのフィルム厚とＸ線透過率との関係を示すグラフである。
【図８】ヘリウム原子にＸ線が照射され、電離が生じる状態を示す説明図である。
【図９】軟Ｘ線における空気の吸収率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…Ｘ線発生器、１６…出射窓、２０…ガス封入体、２１…フィルムバック、３０…帯電物体
【図１】
0003751650.tif 000002
【図２】
0003751650.tif 000003
【図３】
0003751650.tif 000004
【図４】
0003751650.tif 000005
【図５】
0003751650.tif 000006
【図６】
0003751650.tif 000007
【図７】
0003751650.tif 000008
【図８】
0003751650.tif 000009
【図９】
0003751650.tif 000010