JP2005056744A - α線を用いた除電装置 - Google Patents

Abstract

【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（１０ａ）が設けられたα線遮蔽箱（１０）と、α線遮蔽箱内に収容される１又は２以上のα線源（１）と、α線遮蔽箱内に配置される雰囲気攪拌用の羽根（２）を有する送風機（２０）と、を有し、α線源のそれぞれから放出されるα線の照射によりα線遮蔽箱内で電離生成される雰囲気イオンを送風機の風圧により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（１）を、雰囲気攪拌用の羽根（２）の表面に配置する。
【選択図】 図１

Description

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、α線の照射により生成される雰囲気イオンを用いて除電するようにしたα線を用いた除電装置に係り、特に、生成された雰囲気イオンを送風機の風圧によりイオン放出用開口から放出するようにしたα線を用いた除電装置に関する。

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。

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）。

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。

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。

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。

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線を用いた除電装置が提案されるに至っている（例えば、特許文献２参照）。

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。

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る。

更に、昨今では、α線の人体への直接被爆を回避するために、図５に示されるように、α線源（ａ）から放出されるα線の照射によりα線遮蔽箱（ｂ）内で電離生成される雰囲気イオン（ｃ）を送風機（ｄ）の風圧によりイオン放出用開口（ｅ）から放出して除電対象物に接触させるようにしたα線を用いた除電装置も提案されるに到っている（例えば特許文献３参照）。
特開２００１−１７６６９１号公報 特開平７−４５３９７号公報 特開平７−２１１４８３号公報

しかしながら、鋭意研究を行ううち、上述のような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。

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３７７×１０^９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１００×１０^６個（／ｓｅｃ・ｃｍ^３）程度であることが分かった。

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。

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。

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。

ここで、イオン濃度Ｃａを２２．５３×１０^９（個／ｓｅｃ・ｃｍ^３）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、１０１×１０^６（個／ｃｍ^３）となる。

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。

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線源から放出されるα線の照射によりα線遮蔽箱内で電離生成される雰囲気イオンを送風機の風圧により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ようにしたα線を用いた除電装置であって、特に、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。

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。

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線遮蔽箱内に収容される１又は２以上のα線源と、α線遮蔽箱内に配置される雰囲気攪拌用の羽根を有する送風機と、を有し、α線源のそれぞれから放出されるα線の照射によりα線遮蔽箱内で電離生成される雰囲気イオンを送風機の風圧により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。

特徴点は、α線源が、雰囲気攪拌用の羽根の表面に配置されている、ことにある。

尚、『α線源』としては、例えばアルメシウム、ポロニウム等を用いることができる。

本発明のα線を用いた除電装置によれば、α線源が送風機の羽根に取りつけるられることにより、α線源に対応する雰囲気イオン生成領域を広範囲に確保することができる。すなわち、羽根を回転させることで、α線源をα線遮蔽箱内の所定箇所に留めることなく常時移動させ、これにより、α線源からのα線照射領域（すなわち雰囲気イオン生成領域）を、α線遮蔽箱内の広範囲に及ばせることができる。結果、α線源をα線遮蔽箱の所定箇所に固定取付した従来の場合に比して、生成されるイオンの密集度が低下され、イオン同士の衝突が大幅に抑制されるという作用が得られるものと考えられる。すなわちイオン同士の再結合が従来のものに比べて大幅に抑制される。

本発明のα線を用いた除電装置において、好ましくは、帯状のα線源が、羽根の長手方向に沿って配置される。すなわち、同量のα線源を用いた場合には、その形状を長方形状（帯状）としたほうが周囲長が長くなる。結果、同量のα線源であっても、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ことが知見されている。

本発明のα線を用いた除電装置において、好ましくは、２以上のα線源が、羽根表面にまばらに配置される。

このように、２以上のα線源をまばらに配置すれば、同量のα線源を用いた場合、各羽根表面におけるイオン生成領域を若干成りとも増加させることができる。これは、このようにα線源をまばらに配置することで、α線源と雰囲気との接触領域が多くなる（イオン生成領域が広くなる）ためと考えられる。

本発明のα線を用いた除電装置において、好ましくは、粉末状に加工されたα線源粒子を含有する溶液を羽根表面全体に塗布することにより、α線源が羽根表面全体に均一に配置される。

このような態様とすることによっても、同量のα線源を用いた場合、各羽根表面におけるイオン生成領域を若干成りとも増加させることができる。

尚、本発明のα線除電装置における送風機としては、送風効率のよいシロッコファンを採用することもできる。

以上の説明で明らかなように、本発明のα線除電装置によれば、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を可能としたα線を用いた除電装置が提供される。

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。

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）の概略構成が図１に示されている。尚、同図（ａ）は本実施形態のα線除電装置の正面図を、同図（ｂ）は本実施形態のα線除電装置の断面図をそれぞれ示している。

同図に示されるように、本実施形態のα線除電装置１００は、アルミニウム製の円筒状のα線遮蔽箱１０内に、雰囲気攪拌用の４枚の羽根２を有する送風機２０が収容されてなる。同図（ｂ）に示されるように、円筒状のα線遮蔽箱１０の背面側は、送風機取付用の壁面１０ｂにより閉ざされている。一方、α線遮蔽箱１０の正面側には、イオン放出用の開口１０ａが設けられている。除電対象物は、このイオン放出用開口１００ａに除電対称面を向けて配置されることとなる。

送風機２０の各羽根２の表面には、羽根の長手方向に沿って、α線源としての長方形状（帯状）のアメリシウム薄片１がそれぞれ貼付されている。この例で示される各アメリシウム薄片１は、アメリシウム塊を加工して薄片としたものであり、全体から放出される放射線は、規制対象外の３．７ＭＢｑ以下である。このアメリシウム薄片１からはα線が常時照射されており、これによりα線遮蔽箱１００内で生成される雰囲気イオンを、イオン放出用開口１０ａから送風機２０の風圧により放出させて除電対象物に接触させることで、除電対象物の表面に生じた帯電電荷を中和させる。

本実施形態のα線除電装置における作用効果を図２を参照しつつ説明する。尚、同図２では、α線遮蔽箱１０の図示が省略され、送風機２０を側方から観察した状態のみが示されている。

本実施形態のα線除電装置１０内では、送風機２０（羽根２）の回転により、イオン放出用開口１０ａに向けて送風が行われる。羽根２の回転方向、並びにそれにより生じる送風方向は、同図２に示される通りである。

先にも説明したように、羽根２に貼付されたアメリシウム薄片１からは、常時α線が照射されている。ここで、従来のα線除電装置では、図５に示したように、α線源（ａ）がα線遮蔽箱（ｂ）内の所定位置に固定した状態で取りつけられているため、雰囲気イオン生成領域（ｃ）がα線源（ａ）の配置位置に応じて自ずと規定される。このことは、生成されるイオンが一箇所に集中する要因、すなわちイオンの再結合が生じやすいことの要因になっているものと考えられる。

そこで、本実施形態では、α線源（アメリシウム薄片１）を送風機２０の羽根２に取りつけることにより、各羽根２に貼付されたα線源に対応する雰囲気イオン生成領域をより広範囲に確保している。すなわち、羽根２を回転させることで、アメリシウム薄片１をα線遮蔽箱１０内の所定箇所に留めることなく常時移動させ、これにより、各アメリシウム薄片１からのα線照射領域（すなわち雰囲気イオン生成領域）を、α線遮蔽箱内全体に及ばせている。このような構成とすることにより、アメリシウム薄片１をα線遮蔽箱の所定箇所に固定取付した従来の場合に比して、生成されるイオンの密集度が低下され、イオン同士の衝突が大幅に抑制されるという作用が得られるものと考えられる。すなわちイオン同士の再結合が従来のものに比べて大幅に抑制される。

本実施形態のα線除電装置によれば、上述のような作用効果が得られるのであるが、同様の作用効果は、以下に掲げる応用例によっても得ることができる。

本発明に係るα線除電装置の応用例が図３に示されている。尚、同図（ａ）は第１応用例を、同図（ｂ）は第２応用例をそれぞれ示している。

図３（ａ）に示されるように、第１応用例では、送風機２０の各羽根２には、２枚のアメリシウム薄片１ａ，１ｂがそれぞれ貼付されている。すなわち、上述の実施形態では各羽根２に対して１枚のアメリシウム薄片１を貼付したが、この第１応用例に示されるように、２以上のアメリシウム薄片１を、各羽根の表面にまばらに配置するようにしてもよい。このように、複数のアメリシウム薄片をまばらに配置すれば、同量のアメリシウム薄片を用いた場合、各羽根表面におけるイオン生成領域を若干成りとも増加させることができる。これは、このようにアメリシウム薄片をまばらに配置することで、アメリシウムと雰囲気との接触領域が多くなる（イオン生成領域が広くなる）ためと考えられる。

図３（ｂ）に示されるように、第２応用例では、送風機２０の各羽根２の表面２ａには、アメリシウム粒子が均一に配置されている。これは、粉末状に加工されたアメリシウム粒子を含有する揮発性の溶液を用意し、この溶液を羽根２の表面２ａに均一に塗布することにより実現される。このような態様とすることによっても、同量のアメリシウム薄片を用いた場合、各羽根表面におけるイオン生成領域を若干成りとも増加させることができる。

次に、本発明に係るα線除電装置の第２実施形態を示す。第２実施形態のα線除電装置の概略構成が図４に示されている。尚、同図（ａ）は第２実施形態のα線除電装置の正面図を、同図（ｂ）は第２実施形態のα線除電装置の断面図をそれぞれ示している。

第２実施形態のα線除電装置２００では、先に説明した送風機２０に代えて、シロッコファン３０が採用されている。尚、第２実施形態では、シロッコファン３０の外壁がα線遮蔽箱として機能しており、この外壁は、α線が外部に漏洩することのないアルミニウムで構成されている。そして、シロッコファン３０を構成する複数の羽根３の表面のそれぞれには、羽根３の長手方向に沿ってアメリシウム薄片１が貼付されている。尚、図３中、符号３０ａはα線除電装置２００のイオン放出用開口を、符号３０ｂはシロッコファン３０の回転軸をそれぞれ示している。

この第２実施形態のα線除電装置２００においても、α線源（アメリシウム薄片１）が回転する羽根３に取りつけられているため、各羽根３に貼付されたα線源に対応する雰囲気イオン生成領域を広範囲に確保することができる。すなわち、羽根３を回転させることで、アメリシウム薄片１を所定箇所に留めることなくα線除電装置２００の中空部内で常時移動させ、これにより、各アメリシウム薄片１からのα線照射領域（すなわち雰囲気イオン生成領域）を、α線除電装置２００の中空部全体に及ばせている。すなわち、第２実施形態のα線除電装置２００によっても、イオン同士の再結合が従来のものに比べて大幅に抑制される。

以上の説明で明らかなように、本実施形態で示したα線除電装置によれば、送風機（シロッコファンを含む）の羽根にα線源としてのアメリシウム片が取りつけられているため、同量のα線源を用いた場合であっても、従来のものに比べてイオン生成領域を広範囲に確保することができ、結果、イオン同士の再結合が大幅に抑制されるという効果が得られる。

尚、上述の説明では、α線源としてアメリシウム薄片を用いたが、α線源としては、ポロニウム等の他のα線源を用いてもよい。

本発明に係るα線除電装置の第１実施形態を示す図である。 第１実施形態のα線除電装置の作用説明図である。 本発明に係るα線除電装置の応用例を示す図である。 本発明に係るα線除電装置の第２実施形態を示す図である。 従来のα線除電装置を示す図である。

符号の説明

１ アメリシウム薄片
２ 羽根
３ シロッコファンの羽根
１０ α線遮蔽箱
２０ 送風機
３０ シロッコファン
１００ 第１実施形態のα線除電装置
２００ 第２実施形態のα線除電装置

Claims (5)

1. イオン放出用開口が設けられたα線遮蔽箱と、α線遮蔽箱内に収容される１又は２以上のα線源と、α線遮蔽箱内に配置される雰囲気攪拌用の羽根を有する送風機と、を有し、α線源のそれぞれから放出されるα線の照射によりα線遮蔽箱内で電離生成される雰囲気イオンを送風機の風圧により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線源が、雰囲気攪拌用の羽根の表面に配置されている、ことを特徴とするα線を用いた除電装置。
2. 帯状のα線源が、羽根の長手方向に沿って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。
3. ２以上のα線源が、羽根表面にまばらに配置されていることを特徴とするα線を用いた除電装置。
4. α線源粒子を含有する溶液を羽根表面に塗布することにより、α線源を羽根表面に配置した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。
5. 送風機として、シロッコファンを採用したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のα線を用いた除電装置。

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