JP2007134141A

JP2007134141A - イオン化装置の電極針ユニットおよびイオン化装置

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Publication number: JP2007134141A
Application number: JP2005325470A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukai; 浩司深井
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP4704192B2

Abstract

【課題】シリコン針を柔軟に支持しつつ、シリコン針先端にごみが付着することを有効に防止しえるイオン化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】イオン化装置の電極針ユニット１２は、放電電極針４２と、それを収容する電極針ケース４１とで構成される。電極針４２は、パイプ部材４２１と、パイプ部材４２１の先端側内部に挿入されるシリコン針４２３と、パイプ部材４２１の他端側内部に挿入され、電源手段からの配電ラインに接続される電極針基部４２２と、部材４２２，４２３間に挟まれるコイルバネ４２４で構成される。電極針４２は、電極針ケース４１内のエア供給室Ｓ２内で支持部材４２５により支持される。エア供給室Ｓ２内に供給されたエアは、電極針４２の先端側に送り出され、シリコン針４２３の外周部を通過して、電極針ユニット１２の外部へと噴出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気中の静電気を除去するイオン化装置の構造に関する。

ウェハ製造工場などでは、クリーンルームにおける静電気を除去するために、イオン化装置（除電器）が使用されている。イオン化装置は、電極針に高電圧をかけて空気をイオン化させ、空気イオンを対象物に送り込むことで、対象物周辺の静電気を中和させるようにしている。このように、イオン化装置の電極針には高電圧がかけられるため、長期使用によりその電極針にごみ等が付着する。このごみが、あるタイミングでウェハに落下すると、ウェハの歩留まりが落ちるといった問題が発生していた。

また、電極針自身が磨耗し、電極針の小さな破片がウェハに落下するという問題も発生している。電極針には、タングステンなどの金属が用いられているが、この金属片がウェハに落下すると、金属汚染により、半導体製造に重大な問題を引き起こすことになる。この問題を解決するためには、ウェハと同物質のシリコンで電極針を作成するという方法が考えられる。ウェハと同物質の電極針を使用することで、例え、電極針の破片が落下したとしても、ウェハに与える影響を小さくできるからである。しかし、シリコン製の電極針は、延性展性が低いため、電極に強く接触させようとすると脆く割れてしまうとう問題があった。

この問題を解決するため、本願出願人は、特許文献１で示す技術を開示している。特許文献１の図８に示すように、この電極針は、上部電極とシリコン製の下部電極とで構成され、この２つの電極間には、コイルバネが介装されている。これにより、シリコン製の電極針が、コイルバネを介して電極に接触するため、シリコン針を柔軟に支持することが可能となり、シリコン針が破損するといった問題を解決している。

特開２００２−２６０８２１号公報

特許文献１のイオン化装置は、シリコン針の支持構造という面では、上記の問題を解決しているが、シリコン針の先端周囲に付着するごみの対策が充分でなかった。特許文献１で示すイオン化装置では、シリコン針は、略全長に亘って、その周囲に近接する部材で支持されており、イオン化装置からエアを噴出する開口部は、シリコン針の先端部より外方に少し離れた位置に設けられていた。

このため、イオン化装置は、電極針先端より放電された空気イオンを、対象物に向けて押し出す役割は担っているものの、電極針先端付近のごみを除去するという役割は充分でなかった。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、シリコン針を柔軟に支持しつつ、シリコン針先端にごみが付着することを有効に防止しえるイオン化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、放電電極針と、電極針ケースと、を備え、前記放電電極針は、筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性部材と、前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、放電電極針と、電極針ケースと、を備え、前記放電電極針は、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性の筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、放電電極針と、電極針ケースと、を備え、前記放電電極針は、筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性部材と、前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、前記電極針ケースは、略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、前記プレート上に立設されたケース筒部と、を備え、前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、放電電極針と、電極針ケースと、を備え、前記放電電極針は、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性の筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記電極針ケースは、略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、前記プレート上に立設されたケース筒部と、を備え、前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、前記筒部材の先端部は、他の部分と比べて内径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、前記シリコン針の先端部の側面断面が台形形状であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、前記支持部材の前記電極針ケースとの接続部表面がローレット加工されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、前記エア供給室内で支持される前記シリコン針の先端部が、前記開口部より内側に位置することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、電源手段と、前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、を備え、前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、前記放電電極針は、筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記配電ラインに接続される導電性部材と、前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記エア通路と連通するエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、電源手段と、前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、を備え、前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、前記放電電極針は、前記配電ラインに接続される導電性の筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記エア通路と連通するエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、電源手段と、前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、を備え、前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、前記放電電極針は、筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記配電ラインに接続される導電性部材と、前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、前記電極針ケースは、略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、前記プレート上に立設されたケース筒部と、を備え、前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記エア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、電源手段と、前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、を備え、前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、前記放電電極針は、前記配電ラインに接続される導電性の筒部材と、少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、を備え、前記電極針ケースは、略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、前記プレート上に立設されたケース筒部と、を備え、前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記エア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項９または請求項１１に記載のイオン化装置において、前記配電ラインの電極端子は、略Ω字形状の部材であり、前記導電性部材の端部が、前記電極端子の内部に押し込まれることで、前記電極端子と前記導電性部材とが導通することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１０または請求項１２に記載のイオン化装置において、前記配電ラインの電極端子は、略Ω字形状の部材であり、前記筒部材の端部が、前記電極端子の内部に押し込まれることで、前記電極端子と前記筒部材とが導通することを特徴とする。

本発明のイオン化装置の電極針ユニットは、電極針の先端部をシリコンで構成した。これにより、半導体製造工場などで使用した場合、針先端部が磨耗してウェハなどに落下した場合にも、その悪影響を低減させることができる。また、電極に接する導電性部材とシリコン針の間に弾性部材を介在させたので、組み立て時などにおいて、シリコン針が破損することを防止できる。そして、電極針は、支持部材を用いて電極針ケース内で支持され、シリコン針の先端部周囲をエアが流れる空間としている。これにより、シリコン針の針先端に埃、ごみが付着するのを有効に防止することが可能である。また、支持部材は、エア供給口よりも他端側（エア供給口から見てシリコン針とは反対側）において電極針を支持する。これにより、支持部材は、エアがシリコン針とは反対側に流れるのを防ぐ役割も成している。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るイオン化装置１の外形を示す側面図である。イオン化装置１は、コロナ放電により、イオンを発生させ、空気イオンを対象物や対象物周辺に送り込むことで、対象物やその周辺の静電気を除去するものである。特に、本実施の形態においては、イオン化装置１は、クリーンルーム内において静電気を除去するために用いられる場合を例に説明する。たとえば、イオン化装置１は、クリーンルーム内のウェハや液晶表示パネルの製造装置で使用され、ウェハおよびその周辺の静電気を除去する目的で使用される。

図に示すように、イオン化装置１は、横長形状のケース１０内に、各構成部品を収容して構成されている。また、イオン化装置１の下部側には、複数の互いに離間した電極針ユニット１２が配置されている。なお、以下の説明において、便宜上、図１に示した矢視Ｘを上方向として説明する。

図２は、イオン化装置１の内部構造を模式的に示した図である。イオン化装置１は、ケース１０内の下部側に、２つのエア供給ユニット１１を備えている。そして、１つのエア供給ユニット１１に対して４つの電極針ユニット１２が装着される構成となっている。また、ケース１０内の上部側には、高電圧ユニット１３と、電源回路や例えば表示回路やＣＰＵを含む制御ユニット１４が配置されている。

ケース１０の両端面には、エアポート１５が設けられ、このエアポート１５を通じて、エア供給部２からのエアがエア供給ユニット１１に供給される。エア供給ユニット１１内に供給されたエアは、各電極針ユニット１２に供給され、各電極針ユニット１２から外部に送り出される。このエアの流れにより、電極針ユニット１２から放出された空気イオンが対象物（たとえば、ウェハ）に向けて送り込まれるのである。

図３は、イオン化装置１の断面図（図１の矢視Ａ−Ａ断面図）である。エア供給ユニット１１は、図に示すように、上部第１部材３１と、上部第２部材３２と、下部部材３３とが組み立てられて構成されている。上部第１部材３１、上部第２部材３２、下部部材３３は、いずれも、イオン化装置１の長手方向（図１の左右方向）に延びる細長い形状をしている。また、上部第１部材３１の下部には、電極プレート３６が取り付けられている。

図４は、上部第２部材３２の模式断面図である。上部第２部材３２は、図に示すように、長手方向に延びるプレート部３２１と、プレート部３２１の底面から下方に延設される４つのスリーブ３２２とから構成されている。スリーブ３２２の内側は、貫通孔となっており、後述するように、この貫通孔に電極針ユニット１２の先端側が挿入されるようになっている。なお、図４は、上部第２部材３２の機能面を表現する模式図であり、図３で示したような実際の部材形状は、正確に図示されていない。

図５は、下部部材３３の模式図である。下部部材３３は、図に示すように、長手方向に延びるボックス部３３１と、ボックス部３３１の底面から下方に延設される４つのスリーブ３３２とから構成されている。スリーブ３３２の内側は、貫通孔となっており、後述するように、この貫通孔に電極針ユニット１２が挿入されるようになっている。なお、図５は、下部部材３３の機能面を表現する模式図であり、図３で示したような実際の部材形状は、正確に図示されていない。

そして、スリーブ３２２とスリーブ３３２の位置を合わせるようにして、上部第２部材３２と下部部材３３が接合され、さらに、上部第２部材３２の上部に上部第１部材３１が接合されることにより、エア供給ユニット１１が組み立てられる。下部部材３３のボックス部３３１は、上方つまり上部第２部材３２側に開放しており、上部第２部材３２および装着された電極針ユニット１２と共に、エア通路の一部を構成する空間Ｓ１（図３参照）を形成している。上述したエアポート１５に連接されるエア供給用のチューブが、この空間Ｓ１に連通しており、この構成により、エア供給部２から供給されたエアが空間Ｓ１に供給されるようになっている。

このようにして組み立てられたエア供給ユニット１１には、各スリーブ３３２に対して電極針ユニット１２が差し込むようにして装着される。つまり、１つのエア供給ユニット１１には、４つのスリーブ３２２が下方に向けて延設されており、それぞれのスリーブ３３２に電極針ユニット１２が差し込まれるのである。

そして、エア供給ユニット１１に取り付けられた電極針ユニット１２は、エア供給ユニット１１から下方に向けて垂下し、電極針ユニット１２の下端部分が図１に示したように、ケース１０から外部に露出した状態になる。

図６は、電極針ユニット１２の断面図であり、図７は、電極針ユニット１２の斜視図である。電極針ユニット１２は、電極針ケース４１と、電極針ケース４１の内部に装着される電極針４２とから構成される。

電極針ケース４１は、電極針４２に沿って延びる小径内筒部分４１１と、小径内筒部分４１１の下端つまり電極針４２の先端部分から径方向外方に広がる円形ディスク部分４１２と、円形ディスク部分４１２の外周縁から上方向に延びる大径外筒部分４１３とを有している。そして、小径内筒部分４１１の内部空間であるエア供給室Ｓ２に、電極針４２を収容している。また、小内径筒部分４１１の先端（上端）部の外周部分には、略円筒形状のゴム４３が取り付けられている。

電極針４２は、図８にも示すように、略円筒形状の細長いパイプ部材４２１と、パイプ部材４２１内の上部側に装着される電極針基部４２２と、パイプ部材４２１内の下部側（先端側）に装着されるシリコン針４２３と、電極針基部４２２とシリコン針４２３の間に介装されるコイルバネ４２４と、パイプ部材４２１の外周部に取り付けられる略円筒形状の支持部材４２５とから構成されている。本実施の形態においては、パイプ部材４２１と電極針基部４２２は、ステンレス等の導電性の部材で構成されている。

支持部材４２５は、図に示すように筒状の部材であり、パイプ部材４２１の上部付近の外周部に取り付けられる。また、支持部材４２５の外周面は、図に示すようにローレット加工されている。本実施の形態において、電極針４２は、エア供給室Ｓ２内において中空状態で、支持部材４２５によってのみ支持されている。つまり、支持部材４２５の外周面が小径内筒部分４１１の内周面に取り付けられることによって、電極針４２が支持されるのである。そして、支持部材４２５の外周面は、接着剤などで電極針ケース４１に接着されても良いが、より好ましくは外周面をローレット加工することにより、その接着性が強化されるようにすればよい。エア供給室Ｓ２内の封止性を高めるために、支持部材４２５よりシリコン針４２３側にＯリングやパッキンなどを配置してもよい。その場合には、支持部材４２５は、完全にエア供給室Ｓ２内を封止しなくてもよい。

また、支持部材４２５が、電極針４２のシリコン針４２３とは反対側の他端側を支持することで、電極針ケース４１への接合の際の応力などが、シリコン針４２３へ伝わることを防ぐことができる。そのことにより、延性展性の低いシリコン針が割れるのを防ぐことができる。さらには、エア供給室Ｓ２内に送り込まれたエアがシリコン針４２３とは反対側に流れるのを防ぐ役割も成している。

本実施例では、支持部材４２５が電極針４２に接着されてから電極針ケース４１に挿入される例を説明したが、もちろん電極針ケース４１側に支持部材が存在してもよい。その場合は、パイプ部材４２１の他端側にローレット加工を施して電極針ケースに挿入して支持しても良い。加工上、成型上の点から言えば支持部材４２５が電極針４２に固定されてから電極針ケース４１に固定される方が好ましい。

図９は、電極針ユニット１２の分解図である。パイプ部材４２１には、上部側からシリコン針４２３、コイルバネ４２４、電極針基部４２２の順で、各部材が挿入される。そして、パイプ部材４２１の外周に支持部材４２５が取り付けられた状態で、電極針ケース４１内に収納されるのである。

図１０は、電極針４２の先端断面図である。図に示すように、パイプ部材４２１の先端部４２１ａは、少し窄まり、その内径が小さくなるように形成されている。したがって、挿入されたシリコン針４２３のテーパー部分が、この内径が小さくなった先端部４２１ａで係止される構造になっている。つまり、シリコン針４２３を完全に固定することなく、少し遊びを持たせた状態で、パイプ部材４２１の先端部に収納するようにしている。

一方、図９に示すように、電極針基部４２２の基部４２２ｂは、少し、外径が大きく形成されている。したがって、挿入された電極針基部４２２が、この基部４２２ｂの部分で、パイプ部材４２１に強く差し込むようにして係止されるようになっている。そして、このように組み立てられたシリコン針４２３と電極針基部４２２との間には、コイルバネ４２４が介装されているので、この弾性力により、シリコン針４２３が、上下に摺動可能な状態で収納される構造となっている。図１１は、シリコン針４２３が、電極針基部４２２側に少し押し込まれた状態を示している。つまり、コイルバネ４２４が少し縮んだ状態の電極針４２の先端断面図である。

電極針４２が、このような構成となっていることで、次のようなメリットがある。まず、電極針４２の先端部、つまり、イオンが発生される部分がシリコン製の部材となっているため、半導体製造装置等における使用に適している。たとえば、針先端部が磨耗して、部材の一部が落下したとしても、飛散する部材が、半導体の構成部材と同じシリコンであるので、半導体（ウェハ）に対する悪影響を低減させることが可能である。

さらに、針先端部に比較的硬質の弱いシリコン針を用いているが、電極（後述する電極プレート３６）と接する電極針基部４２２とシリコン針４２３との間には、弾性部材であるコイルバネ４２４が介装されている。これにより、シリコン針４２３への衝撃を吸収し、組み立て時などにおいて、シリコン針４２３が破損することを防止できるのである。

図１２は、シリコン針４２３の先端拡大図である。図１２および図１０の断面図に示すように、シリコン針４２３の先端は、その側面断面が台形形状となっている。このように、シリコン針４２３の先端を少しカットすることで、シリコン針４２３の先端部の電界強度を弱め、磨耗等により、部材の一部が落下することを防止するようにしている。

図１３は、電極針ユニット１２が、エア供給ユニット１１に装着された状態を示す拡大図である。電極針ケース４１の小径内筒部分４１１の上端側には、その筒部の周囲を覆うように、ゴム４３が装着されている。図３に示すように、電極針ユニット１２の組み立て時には、このゴム４３が装着された小径内筒部分４１１の上端部が、上部第２部材３２のスリーブ３２２内に押し込まれる。

また、上部第１部材３１の底面側には、各スリーブ３２２の位置に合わせるようにして、電極プレート３６が取り付けられている。この電極プレート３６は、配電ライン（図示せぬ）を介して、高電圧ユニット１３に接続されている。つまり、電極プレート３６は、高電圧ユニット１３で発生した高電圧を、各電極針ユニット１２に供給する電極端子として機能する。

電極プレート３６は、図３および図１３に示すように、側面視で、Ω字状に形成されており、その内部側に、電極針基部４２２が押し込まれるようになっている。図１４は、電極プレート３６を底面側から見た図である。つまり、電極針ユニット１２が取り外されている状態で、エア供給ユニット１１のスリーブ３３２内を覗いた図である。

小径内筒部分４１１の先端部のゴム４３がスリーブ３２２に押し込まれ、電極プレート３６の内側に電極針基部４２２が押し込まれることにより、電極針ユニット１２がエア供給ユニット１１に装着される。このようにして、電極針ユニット１２がエア供給ユニット１１に装着されると、上述したように、下部部材３３の内周面と、電極針ユニット１２の小径内筒部分４１１の外周面と、上部第２部材３２の下面とで、空間Ｓ１が形成される。

一方、図６に示すように、小径内筒部分４１１には、支持部材４２５との接合部分よりやや下方に、エア供給口４１４が設けられている。したがって、小径内筒部分４１１内のエア供給室Ｓ２は、エア供給口４１４を介して空間Ｓ１と連通している。つまり、エア供給部２から供給されたエアが、空間Ｓ１を経由して、エア供給室Ｓ２に流れるようになっている。

そして、エア供給室Ｓ２は、電極針ケース４１の底面側に開口部４１５を有しており、エア供給部２から空間Ｓ１を介して供給されたエアが、開口部４１５より、外部に噴出されるのである。ここで、エアが噴出される開口部４１５は、シリコン針４２３の外周に接する空間である。つまり、エア供給部２から供給されたエアが、シリコン針４２３の先端部に接する空間を流れるのである。このため、シリコン針４２３の先端部に、常にエアの流れが発生しているため、針先端部にごみ、埃が付着することを有効に防止できるのである。

また、図６、図７等に示すように、シリコン針４２３の先端部は、電極針ケース４１の開口部４１５の開口面より少し内側に位置するように構成されている。つまり、電極針ユニット１２の側面視では、シリコン針４２３の先端部が見えないように構成されている。このように、シリコン針４２３の先端をケース内にわずかに隠すことで、針先端にごみが吸着するのを、さらに有効に防止している。

以上の構成において、高電圧ユニット１３から供給された高電圧が、図示せぬ配電ラインを介して、電極プレート３６に供給される。そして、電極プレート３６には、電極針基部４２２が嵌合しており、さらに、導電性のパイプ部材４２１は、電極針基部４２２とシリコン針４２３と接触しているので、高電圧ユニット１３より供給された高電圧が、電極針基部４２２、パイプ部材４２１を介してシリコン針４２３に供給される。これにより、シリコン針４２３に高電圧が印加され、シリコン針４２３がコロナ放電により、イオンを発生するのである。

以上説明したように、本実施の形態によれば、イオン化装置１の電極針４２として、その先端部の部材をシリコンで構成したので、半導体製造工場などで使用する場合に適している。また、電極に接する電極針基部４２２とシリコン針４２３の間に弾性部材であるコイルバネ４２４を介在させたので、組み立て時などにおいて、シリコン針４２３が破損することを防止できる。

また、電極針４２は、支持部材４２５を用いて、電極針４２の基部に近い側の一部で支持するようにし、電極針４２の先端側、つまり、シリコン針４２３の先端部周囲をエアが流れる空間としている。これにより、シリコン針４２３の針先端に埃、ごみが付着するのを有効に防止することが可能である。

なお、上記の実施の形態においては、パイプ部材４２１を導電性部材で構成することにより、電極針基部４２２、パイプ部材４２１を介してシリコン針４２３に高電圧を供給したが、パイプ部材４２１の代わりにコイルバネ４２４を導電性部材で構成するようにしてもよい。この場合には、電極針基部４２２、コイルバネ４２４を介して、シリコン針４２３に高電圧を供給することが可能である。

また、別の実施例として、パイプ部材４２１の長さを長くすることで、電極プレート３６が、直接パイプ部材４２１に接触するように構成してもよい。その実施例を図１５に示す。図で示す電極針ユニット１２Ａに装着された電極針４２Ａは、長いパイプ部材４２１Ａの中にキャップ４２２Ａが挿入されている。キャップ４２２Ａは、上記の実施の形態における電極針基部４２２とは異なり、導電性の部材で構成されている必要はない。キャップ材４２２Ａは、シリコン針４２３とコイルバネ４２４がパイプ部材４２１Ａの中から飛び出さないように蓋をする役割を備えていればよい。この場合には、パイプ部材４２１Ａを導電性部材で構成することにより、電極プレート３６、パイプ部材４２１Ａを介して、シリコン針４２３に高電圧を供給することが可能である。図１６は、電極プレート３６と、パイプ部材４２１Ａの接触部分を示す図である。このように、パイプ部材４２１Ａが、Ω字状に形成された電極プレート３６の内側に押し込まれることにより、パイプ部材４２１Ａが電極プレート３６と直接導通するのである。

なお、図１５においては、コイルバネ４２４の外周部とパイプ部材４２１Ａの内周面に隙間があるが、パイプ部材４２１Ａの内周面とコイルバネ４２４の外周部とが接触するように構成してもよい。これにより、パイプ部材４２１Ａとコイルバネ４２４が接触した部分からは、コイルバネ４２４を介してシリコン針４２３に高電圧が供給される構成とすることもできる。その接触部分からシリコン針４２３側では、パイプ部材が導電性である必要はない。

また、上記実施の形態において、電極針基部４２２とシリコン針４２３との間に介装される弾性部材は、コイルバネを例に説明したが、この他、スポンジ、弾性接着剤などを利用することも可能である。

本発明のイオン化装置および電極針ユニットは、プラスイオンとマイナスイオンを交互に発生するパルスＡＣ式、パルスＤＣ式、いずれにおいても適用可能である。また、プラスイオンとマイナスイオンが同時に発生するＳＳＤＣ式にも適用可能である。

本実施の形態に係るイオン化装置の外形側面図である。イオン化装置の内部構造を示す模式図である。イオン化装置の矢視Ａ−Ａ断面図である。上部第２部材の模式断面図である。下部部材の模式断面図である。電極針ユニットの断面図である。電極針ユニットの斜視図である。電極針の断面図である。電極針ユニットの分解図である。電極針の先端断面図である。シリコン針が押し込まれた状態の電極針の先端断面図である。シリコン針の先端拡大図である。電極針が電極プレートに嵌合した状態を示す図である。電極プレートをイオン化装置の底面側から見た図である。別実施例の電極針ユニットの断面図である。別実施例において電極針が電極プレートに嵌合した状態を示す図である。

符号の説明

１イオン化装置
１１エア供給ユニット
１２電極針ユニット
４１電極針ケース
４２電極針
４２１パイプ部材
４２２電極針基部
４２３シリコン針
４２４コイルバネ
４２５支持部材

Claims

装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、
放電電極針と、
電極針ケースと、
を備え、
前記放電電極針は、
筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性部材と、
前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、
前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、
放電電極針と、
電極針ケースと、
を備え、
前記放電電極針は、
前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性の筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、
前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、
前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、
放電電極針と、
電極針ケースと、
を備え、
前記放電電極針は、
筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性部材と、
前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、
前記電極針ケースは、
略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、
前記プレート上に立設されたケース筒部と、
を備え、
前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
装置本体の電源手段から電力を得て、イオン放電を行うイオン化装置の電極針ユニットであって、
放電電極針と、
電極針ケースと、
を備え、
前記放電電極針は、
前記電源手段からの配電ラインに接続される導電性の筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、
前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、
前記電極針ケースは、
略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、
前記プレート上に立設されたケース筒部と、
を備え、
前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記電極針ユニットの外部に設けられたエア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、
前記筒部材の先端部は、他の部分と比べて内径が小さくなるように形成されていることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、
前記シリコン針の先端部の側面断面が台形形状であることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、
前記支持部材の前記電極針ケースとの接続部表面がローレット加工されていることを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイオン化装置の電極針ユニットであって、
前記エア供給室内で支持される前記シリコン針の先端部が、前記開口部より内側に位置することを特徴とするイオン化装置の電極針ユニット。
互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、
電源手段と、
前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、
前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、
を備え、
前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、
前記放電電極針は、
筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記配電ラインに接続される導電性部材と、
前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、
前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記エア通路と連通するエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置。
互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、
電源手段と、
前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、
前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、
を備え、
前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、
前記放電電極針は、
前記配電ラインに接続される導電性の筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、
前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、
前記電極針ケースは、前記電極針ケース外部と連通する開口部を持ったエア供給室を有し、前記エア供給室には、前記エア通路と連通するエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置。
互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、
電源手段と、
前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、
前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、
を備え、
前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、
前記放電電極針は、
筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入され、前記配電ラインに接続される導電性部材と、
前記シリコン針と前記導電性部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、前記筒部材と前記弾性部材の少なくとも一方が導電性の部材で構成されており、
前記電極針ケースは、
略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、
前記プレート上に立設されたケース筒部と、
を備え、
前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記エア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置。
互いに離間して複数の電極針ユニットが配置されるイオン化装置であって、
電源手段と、
前記電極針ユニットに前記電源手段からの電力を供給する配電ラインと、
前記電極針ユニットにエア供給手段からのエアを供給するエア通路と、
を備え、
前記電極針ユニットは、放電電極針と電極針ケースとを備えており、
前記放電電極針は、
前記配電ラインに接続される導電性の筒部材と、
少なくとも前記筒部材の先端側内部に挿入されるシリコン針と、
少なくとも前記筒部材の他端側内部に挿入される係止部材と、
前記シリコン針と前記係止部材の間に挟まれる弾性部材と、
を備え、
前記電極針ケースは、
略中央部に開口部を有するディスク上のプレートと、
前記プレート上に立設されたケース筒部と、
を備え、
前記ケース筒部は、内部に略円筒形状のエア供給室を有し、前記エア供給室は、前記開口部を通じて、前記電極針ケースの外部と連通しており、前記エア供給室には、前記エア供給手段からのエアが供給されるエア供給口が設けられ、前記エア供給室内において、前記シリコン針が前記開口部側に位置するように、前記放電電極針が前記エア供給口よりも前記他端側で支持部材を介して支持されており、前記エア供給手段から供給されたエアが、前記シリコン針の外周部の開口部から前記電極針ユニットの外方に向けて供給されることを特徴とするイオン化装置。
請求項９または請求項１１に記載のイオン化装置において、
前記配電ラインの電極端子は、略Ω字形状の部材であり、前記導電性部材の端部が、前記電極端子の内部に押し込まれることで、前記電極端子と前記導電性部材とが導通することを特徴とするイオン化装置。
請求項１０または請求項１２に記載のイオン化装置において、
前記配電ラインの電極端子は、略Ω字形状の部材であり、前記筒部材の端部が、前記電極端子の内部に押し込まれることで、前記電極端子と前記筒部材とが導通することを特徴とするイオン化装置。