JP2008226647A - イオン生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生する電界ノイズを効果的に低減できるイオン生成装置を提供する。
【解決手段】振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９を備え、それらの高周波交流高電圧をそれぞれ放電電極対４の第１放電電極２、第２放電電極３に印加してコロナ放電を発生させ、正および負のイオンを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明はコロナ放電によって正および負のイオンを生成するイオン生成装置に関する。

半導体デバイスの組立工程や検査工程では、静電気による半導体デバイスの損傷や誤動作を防止するために、半導体デバイスやその周辺の部材の除電を行なうためのイオン生成装置（除電装置）が使用されている。

このような除電用のイオン生成装置としては、一般に、放電電極に交流高電圧を印加して、該放電電極の近辺にコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電によって、空気をイオン化する交流式のコロナ放電型のイオン生成装置が従来より広く使用されている（例えば特許文献１を参照）。この交流式のコロナ放電型のイオン生成装置では、放電電極に正の高電圧、負の高電圧が印加されているときにそれぞれ正のイオン、負のイオンが生成される。すなわち、正のイオン、負のイオンが交互に生成される。そして、それらの正のイオン、負のイオンが除電対象物に供給される。

ところで、この種のイオン生成装置では、放電電極に正負の高電圧が交互に印加されるため、該放電電極の周辺に高強度の電界が形成され、その電界に除電対象物が晒される。また、放電電極に印加する交流高電圧の周波数が比較的低い場合には、交互に生成される正のイオンと負のイオンとによってそれぞれ形成される電界が十分に相殺されず、除電対象物の近辺に、それらのイオンによる電界が形成される。

そして、これらの電界は、電気的に絶縁された導体を誘導帯電させる作用があり、除電対象物としての半導体デバイスの誤動作、あるいは、損傷を発生させる原因となる場合がある。例えば、除電対象物がＭＯＳＦＥＴである場合には、放電電極あるいは生成されたイオンから発生する電界によって、ＭＯＳＦＥＴのゲートの電位が上昇し、ひいては、ＭＯＳＦＥＴの誤動作や酸化膜の損傷が発生する場合がある。このように、放電電極、あるいは、生成されたイオンから除電対象物の近辺に発生する電界は、該除電対象物としての半導体デバイスに対してノイズとして機能し、以降、電界ノイズという。

このような電界ノイズを低減する手法として、前記特許文献１に見られる如く、放電電極およびこれに対向する対向電極と、除電対象物との間に、静電遮蔽部材（シールド部材）としての接地された網状体を配置し、この網状体により放電電極やイオンから発生する電界ノイズを除電対象物に対して遮蔽する手法が知られている。

しかしながら、この手法では、網状体などのシールド部材を設置するスペースが必要となって、イオン生成装置の使用環境が制限を受ける。あるいは、その使用環境によっては、シールド部材を適切に設置することが困難である場合もある。また、生成された正負のイオンのうち、除電対象物に到達する前にシールド部材で捕捉されてしまうものが多くなり、イオン生成装置の除電能力が低下してしまうという不都合があった。

また、生成されたイオンにより発生する電界ノイズを低減する技術として、例えば特許文献２に見られる技術が提案されている。

この特許文献２の技術では、近接配置した放電電極の対に対して、その対をなす二つの放電電極の間に単一の交流電源から交流電圧を印加することによって、一方の放電電極で正のイオンを生成すると同時に他方の放電電極で負のイオンを生成する。そして、その生成された正および負のイオンに気流を作用させることによって、正負のイオン群が交互に近接して並ぶような多重極子的、あるいは多重層的なイオン雲を生成するようにして、該イオン雲から形成される電界ノイズが小さくなるようにする技術が記載されている。この場合、この技術では、交流電圧の周波数は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で効率が良いとしている。

しかしながら、この特許文献２に見られる技術では、対をなす二つの放電電極の間に単一の交流電源から高電圧を印加するようにしているため、生成される正負のイオン量のアンバランスに起因して、交流電源の中性点の電位（交流電圧の中心電位）が正または負の電位に偏る場合がある。そして、このような場合には、放電電極の対から直流の電界ノイズが発生してしまい、それが、除電対象物の誤動作や損傷の原因となる恐れがあった。
特開２００５−２７６６５５号公報 特開２００６−３５１４９５号公報

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生する電界ノイズを効果的に低減できるイオン生成装置を提供することを目的とする。

本発明のイオン生成装置の第１の態様は、かかる目的を達成するために、交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成するイオン生成装置において、互いに隣接して設けられた第１放電電極および第２放電電極からなる放電電極対を少なくとも１つ備えると共に、各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極に近接して対向するように設けられて接地された１つ以上の対向電極と、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段とを備え、各放電電極対の第１放電電極に前記第１高周波交流高電圧発生手段から第１高周波交流高電圧を印加し、第２放電電極に前記第２の高周波交流高電圧発生手段から第２高周波交流高電圧を印加することにより各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とする。

かかる本発明の第１の態様によれば、前記第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、それらの振幅および周波数が実質的に互いに同一である。すなわち、それらの高周波交流高電圧の振幅の差、および周波数の差が０であるか、もしくは微小である。また、それらの高周波交流高電圧の振幅の中心電位は実質的に接地電位に一致する。すなわち、該中心電位と接地電位との電位差が０であるか、もしくは微小である。さらに、第１および第２高周波交流高電圧は、互いに半周期の位相差を有する。従って、一方の高周波交流高電圧が接地電位に対して正極性となるときには、他方の高周波交流高電圧が接地電位に対して負極性となる。このため、前記第１および第２高周波交流高電圧をそれぞれ各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極に印加したときに、該高周波交流高電圧によって形成される各放電電極毎の電界は、放電電極対からある程度離れた位置（例えば１０ｃｍ程度以上離れた位置）では互いに相殺されるようになる。その結果、放電電極対から発生する電界ノイズを低減できることとなる。

なお、第１および第２高周波交流高電圧は、それぞれ、別個の第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段から出力されるので、各高周波交流高電圧発生手段の接地を適切に採ることによって、それらの高周波交流高電圧の振幅の中心電位を接地電位に十分に一致させることができる。

また、各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極にそれぞれ印加される前記第１および第２高周波交流高電圧は、高周波であるため、該放電電極対の各放電電極から発生するコロナ放電によって生成される正および負のイオンのうち、該放電電極対から離れていく（放電電極対の近傍箇所からその外部に放出される）正および負の空気イオンは、空間的に離散的な分布になることがなく、比較的高密度で混合したイオン群を形成する。そして、その混合状態のイオン群が発生する電界は巨視的には相殺されるようになり、該イオン群がその外部に対して形成する電界が微小なものとなる。その結果、各放電電極対の近傍箇所からその外部に放出される正および負のイオンから発生する電界ノイズを低減できることとなる。

従って、本発明の第１の態様によれば、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生する電界ノイズを効果的に低減できる。

補足すると、本発明の第１の態様では、各放電電極対の各放電電極に近接して設けられた対向電極が接地されているので、前記第１および第２高周波交流高電圧は、それぞれ第１放電電極、第２放電電極と対向電極との間に作用し、各放電電極とこれに近接する対向電極との間に電界（高周波交流の電界）を形成する。そして、この電界によって各放電電極からその近傍にコロナ放電が発生し、このコロナ放電によって正および負のイオンが生成される。さらに、その生成されたイオンの一部は各放電電極と反発して、放電電極対の近傍箇所から外部に放出される。

なお、本発明の第１の態様では、前記第１および第２高周波交流高電圧の周波数は、生成されて放電電極対の近傍箇所から放出される正および負のイオンを混合させるために１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数が好ましく、より好適には、３０〜７０ｋＨｚの範囲の周波数であることが望ましい。このことは、後述する本発明の第２の態様でも同様である。

また、第１放電電極および第２放電電極は、前記対向電極との間の電界が集中しやすい尖鋭な部分を有する電極であり、例えば針状の電極が挙げられる。また、第１および第２高周波交流高電圧の振幅値は、各放電電極からコロナ放電を発生させ得るのに必要十分な電圧値であればよい。

次に、本発明のイオン生成装置の第２の態様は、前記の目的を達成するために、交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成するイオン生成装置において、互いに近接して設けられ、少なくともいずれか一方が放電電極として機能する第１電極および第２電極から成る電極対を少なくとも１つ備えると共に、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段を備え、各電極対の第１電極に前記第１高周波交流高電圧発生手段から第１高周波交流高電圧を印加し、第２電極に前記第２高周波交流高電圧発生手段から第２高周波交流高電圧を印加することにより各電極対の第１電極および第２電極のうちの放電電極として機能する電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とする。

かかる本発明の第２の態様によれば、前記第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、本発明の第１の態様と同様に、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する。このため、前記第１および第２高周波交流高電圧をそれぞれ前記電極対の第１電極および第２電極に印加したときに、該高周波交流高電圧によって形成される各電極毎の電界は、電極対からある程度離れた位置（例えば１０ｃｍ程度以上離れた位置）では互いに相殺されるようになる。その結果、電極対から発生する電界ノイズを低減できることとなる。

なお、本発明の第２の態様においても、第１の態様と同様に、各高周波交流高電圧発生手段の接地を適切に採ることによって、第１および第２の高周波交流高電圧のそれぞれの振幅の中心電位を接地電位に十分に一致させることができる。

また、各電極対の第１電極および第２電極にそれぞれ印加される前記第１および第２高周波交流高電圧は、高周波であるため、該放電電極対のうちの放電電極として機能する電極から発生するコロナ放電によって生成される正および負のイオンのうち、該電極対から離れていく（電極対の近傍箇所からその外部に放出される）正および負の空気イオンは、前記第１の態様と同様に、比較的高密度で混合したイオン群を形成し、該イオン群がその外部に対して形成する電界が微小なものとなる。その結果、各電極対の近傍箇所からその外部に放出される正および負のイオンから発生する電界ノイズを低減できることとなる。

従って、本発明の第２の態様によれば、第１の態様と同様に、シールド部材を必要とすることなく、交流高電圧を印加する電極や生成されたイオンから発生する電界ノイズを効果的に低減できる。

さらに、本発明の第２の態様では、各電極対の第１電極および第２電極が近接しているので、これらの第１および第２の電極の間の電位差に起因して、該電極間に形成される電界によって、該第１および第２の電極のうちの放電電極として機能する電極からコロナ放電が発生し、このコロナ放電によって正および負のイオンが生成される。さらに、その生成されたイオンの一部は放電電極と機能する電極と反発して、電極対の近傍箇所から外部に放出される。この場合、第１電極と第２電極との間の電位差は、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧との差分の電位差であり、その電位差は、それらの高周波交流高電圧の振幅の２倍の振幅を有する交流電圧となる。このため、第１電極と第２の電極との間に形成される電界によってコロナ放電を発生させる上で必要な第１および第２高周波交流高電圧のそれぞれの振幅値は、前記第１の態様の場合よりも、小さくできる。その結果、前記第１および第２高周波交流高電圧発生手段の出力電圧を前記第１の態様よりも小さくでき、ひいては、それらの高周波交流高電圧発生手段の構成を小型化することが可能となる。また、第１および第２高周波交流高電圧のそれぞれの振幅値をより小さくできることから、それらの高周波交流高電圧の振幅値もしくは瞬時値の誤差が多少あっても、それに起因して電極対から発生する電界ノイズを小さくできる。

なお、本発明の第２の態様では、放電電極として機能する電極は、本発明の第１の態様における第１放電電極および第２放電電極と同様に、前記対向電極との間の電界が集中しやすい尖鋭な部分を有する電極であり、例えば針状の電極が挙げられる。また、第１および第２高周波交流高電圧の振幅値は、それらの総和の電圧値が、放電電極として機能する電極からコロナ放電を発生させ得るのに必要十分な電圧値であればよい。

以上説明した本発明の第１の態様または第２の態様においては、前記第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧よりも振幅が小さく、且つ、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の周波数と同一の周波数を有する単一の高周波交流低電圧を、その振幅の中心電位を接地電位に一致させて出力する高周波交流低電圧発生手段を備えると共に、前記第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段はそれぞれ前記高周波交流低電圧を互いに同一の昇圧率で昇圧する各別の圧電トランスにより構成され、前記第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段のそれぞれの圧電トランスのうちの一方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと同位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続され、他方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続されていることが好ましい。

これによれば、前記第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段のそれぞれの圧電トランスのうちの一方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと同位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続され、他方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続されているので、前記高周波交流低電圧発生手段から出力される単一の高周波交流低電圧から、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧を適切に生成できる。また、圧電トランスを使用することにより、第１および第２高周波交流高電圧発生手段を小型に構成することができる。

また、本発明の第１の態様または第２の態様では、前記第１高周波交流高電圧と前記第２高周波交流高電圧とは、その一方の高周波交流高電圧の波形の正負を反転させてなる波形と他方の高周波交流高電圧の波形とが実質的に合致する交流高電圧であることが好ましい。

これによれば、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧とは、その任意の時刻における瞬時値の絶対値が実質的に互いに一致する（それらの絶対値の差が０であるか、もしくは微小となる）。また、それらの瞬時値の接地電位に対する極性は互いに逆極性である。この結果、放電電極対または電極対から発生する電界ノイズを定常的に微小なものとすることができる。

なお、このような第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧を生成するためには、例えば前記高周波交流低電圧を正弦波にし、これを前記各圧電トランスに入力するようにすればよい。

また、本発明の第１の態様または第２の態様では、前記コロナ放電により生成されたイオンを除電対象物に向かわせる気流を発生させる送風手段を備えることが好ましい。

これによれば、前記放電電極対または電極対の近傍箇所で生成されて放出される正および負のイオンが除電対象物との間でより適切に混合されたイオン群を生成することができ、そのイオン群からの除電対象物に対する電界ノイズをより一層低減できる。また、除電対象物を放電電極対または電極対からより遠ざけることができるので、放電電極対または電極対からの除電対象物への電界ノイズをより一層低減できる。同時に、除電対象物に十分な量の正および負のイオンを供給できるので、該除電対象物の除電を短時間で行なうことができる。

本発明の第１実施形態を図１を参照して説明する。図１は本実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態は、本発明の第１の態様の実施形態である。

図１を参照して、本実施形態のイオン生成装置１ａは、第１放電電極２および第２放電電極３から成る１つの放電電極対４と、２つの対向電極５，６と、高周波交流低電圧発生手段としての高周波交流低電圧電源７と、第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９とを備える。

第１放電電極２および第２放電電極３は、いずれも尖鋭な先端部を有する針状の導体（放電針）であり、その軸心を同方向（図１では上下方向）に向けて互いに隣接して配置されている。なお、これらの放電電極２，３は、図示しない絶縁部材に保持されている。また、これらの放電電極２，３の軸心の間隔は、例えば５０ｍｍである。

対向電極５，６は、本実施形態ではいずれもリング状に形成された導体である。対向電極５，６は、それぞれ第１放電電極２、第２放電電極３に対応しており、対向電極５は、放電電極２の先端部の周囲を囲むようにして、該放電電極２と同軸心に配置されている。同様に、対向電極６は、放電電極３の先端部の周囲を囲むようにして、該放電電極３と同軸心に配置されている。この場合、各対向電極５，６の半径、すなわち、各対向電極５，６の軸心と、それに対応する対向電極５，６との距離は、放電電極２，３の間隔よりも短いものとされている。従って、これらの対向電極５，６はそれぞれに対応する放電電極２，３に近接して設けられている。そして、これらの対向電極５，６はいずれも接地され、該対向電極５，６の電位が、接地電位とほぼ同等の電位に保持されている。なお、図示の例では、対向電極５，６が各別に接地されているが、それらの対向電極５，６を導線を介して互いに導通させた上で、共用のアース線により一括して接地するようにしてもよい。

補足すると、本実施形態では、対向電極５，６はリング状のものであるが、対向電極５，６の形態はこれに限られるものではない。例えば、放電電極２，３の両者の軸心方向と直交し、且つその両者の軸心を含む平面と平行な方向に延在するロッド状の２つの対向電極を、当該平面の両側で放電電極２，３に近接させて配置するようにしてもよい。この場合、それらの２つの対向電極は、放電電極２，３のそれぞれに対して共通の対向電極となる。また、単一の対向電極を放電電極２，３の両者に近接させて設け、その単一の対向電極を放電電極２，３で共用するようにしてもよい。

前記高周波交流低電圧電源７は、一対の出力端子７ａ，７ｂの間に高周波交流低電圧を出力するものである。その高周波交流低電圧は、本実施形態では正弦波であり、その周波数は、例えば７０ｋＨｚの高周波である。また、その振幅は、例えば１２ｋＶである。この場合、出力端子７ａ，７ｂのうちの一方、例えば出力端子７ｂが接地されている。従って、高周波交流低電圧電源７は、出力端子７ａから、接地電位を中心電位とする正弦波の高周波交流低電圧を出力する。

前記第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９は、本実施形態では、それぞれ圧電トランス１０，１１により構成されている。圧電トランス１０，１１は、昇圧率（入力電圧に対する出力電圧の比率）などの仕様が互いに同一のものであり、それぞれ、一対の入力端子１２ａ，１２ｂと出力端子１３とを有する。各圧電トランス１０，１１は、入力端子１２ａ，１２ｂの間に前記高周波交流低電圧を印加したとき、それを所定の昇圧率で昇圧してなる高周波交流高電圧（本実施形態では正弦波）を入力端子１２ａ，１２ｂの一方と、出力端子１３との間に出力する。

この場合、入力端子１２ａの電位を基準電位（入力される高周波交流低電圧の中心電位）としたとき、該基準電位に対する出力端子１３の電位は、入力端子１２ｂの電位と同位相の高周波交流高電圧（基準電位を中心電位とする交流高電圧）となる。すなわち、入力端子１２ａに対する出力端子１３の電位は、入力端子１２ａに対する入力端子１２ｂの電位が正極性または負極性となる各半周期の期間で、該入力端子１２ｂの電位と同極性の電位になるように変化する交流高電圧となる。また、入力端子１２ｂの電位を基準電位としたとき、該基準電位に対する出力端子１３の電位は、入力端子１２ａの電位と逆位相の高周波交流高電圧となる。すなわち、入力端子１２ｂに対する出力端子１３の電位は、入力端子１２ｂに対する入力端子１２ａの電位が正極性または負極性となる各半周期の期間で、該入力端子１２ａの電位と同極性の電位になるように変化する交流高電圧となる。

本実施形態では、圧電トランス１０は、その入力端子１２ａを基準電位として、該入力端子１２ａが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ｂに接続され（接地され）、入力端子１２ｂが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ａに接続されている。これにより、圧電トランス１０は、接地電位を中心電位として、前記高周波交流低電圧（高周波交流低電圧発生電源７の出力端子７ａの電位）をこれと同位相に昇圧してなる高周波交流高電圧（第１高周波交流高電圧）を該圧電トランス１０の出力端子１３から出力する。そして、該圧電トランス１０の出力端子１３が第１放電電極２に接続されている。これにより、該第１放電電極２に接地電位（≒対向電極５，６の電位）を振幅の中心電位とする前記第１高周波交流高電圧が印加されるようになっている。

一方、圧電トランス１１は、圧電トランス１０の場合とは逆に、その入力端子１２ｂを基準電位として、該入力端子１２ｂが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ｂに接続され（接地され）、入力端子１２ａが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ａに接続されている。これにより、圧電トランス１１は、接地電位を中心電位として、前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧してなる高周波交流高電圧（第２高周波交流高電圧）を該圧電トランス１１の出力端子１３から出力する。そして、該圧電トランス１１の出力端子１３が第２放電電極３に接続されている。これにより、該第２放電電極３に接地電位（≒対向電極５，６の電位）を振幅の中心電位とする前記第２高周波交流高電圧が印加されるようになっている。

なお、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧とは、いずれも共通の高周波交流低電圧を圧電トランス１０，１１により同一の昇圧率で昇圧したものである。従って、それらの振幅および周波数は、互いに実質的に同一となる。その振幅は、本実施形態では１２ｋＶである。また、その周波数は、前記高周波交流低電圧の周波数（本実施形態では７０ｋＨｚ）と同一である。そして、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、それぞれ前記高周波交流低電圧と同位相、逆位相のものであるので、互いに半周期の位相差を有するものとなる。また、本実施形態では、各圧電トランス１０，１１に入力する高周波交流低電圧は正弦波であるので、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流電圧の波形も、ひずみの小さい正弦波となる。このため、第１高周波交流高電圧と前記第２高周波交流高電圧とは、その一方の高周波交流高電圧の波形の正負を反転させてなる波形と他方の高周波交流高電圧の波形とが実質的に合致するものとなる。ひいては、任意の時刻における第１高周波交流高電圧および第２高周波交流電圧のそれぞれの瞬時値の絶対値は、互いにほぼ一致するものとなる。

また、放電電極対４の上方には、図示を省略するファンなどの送風手段が設けられており、その送風手段によって、図１の矢印Ｙで示す気流が放電電極対４を経由して流されるようになっている。その気流Ｙの向きは、各放電電極２，３の軸心方向でその基端側から先端側に向かう向きであり、放電電極２，３の先端側に後述するように配置される除電対象物Ｗに向かう気流である。なお、気流Ｙは、空気流でよいが、例えば窒素ガスの気流であってもよい。

補足すると、図１中のＣ２、Ｃ４、Ｃ５は浮遊静電容量を示しており、これについては後述する。

以上のように構成されたイオン生成装置１ａにより、半導体デバイスなどの除電対象物Ｗの除電を行なう場合には、図１に示す如く、該除電対象物Ｗが前記気流Ｙの下流側で放電電極対４の放電電極２，３の先端に対向するように配置される。そして、この状態で、イオン生成装置１ａの運転が行なわれる。

このとき、第１放電電極２に、圧電トランス１０から、前記した如く、接地電位を中心電位とする第１高周波交流高電圧が印加される。その第１高周波交流高電圧によって第１放電電極２と対向電極５との間で第１放電電極２の先端部に集中するような電界（交流の電界）が形成される。その電界によって、第１放電電極２の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第１高周波交流高電圧の周波数と同等の高周波で交互に生成される。正のイオンは、第１高周波交流高電圧が接地電位に対して正極性となる期間に生成され、負のイオンは、第１高周波交流高電圧が接地電位に対して負極性となる期間に生成される。

同時に、第２放電電極３に、圧電トランス１１から、前記した如く、接地電位を中心電位とする第２高周波交流高電圧が印加される。それにより、第１放電電極２側と同様に、第２放電電極３の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第２高周波交流高電圧の周波数（＝第１高周波交流高電圧の周波数）と同等の高周波で交互に生成される。

なお、前記したように、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧とは、互いに半周期の位相差を有する。このため、第１放電電極２側で正のイオンが生成される期間では、同時に第２放電電極３側で負のイオンが生成される。また、第１放電電極２側で負のイオンが生成される期間では、同時に第２放電電極３側で正のイオンが生成される。

上記の如く第１放電電極２の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第１放電電極２との反発力や気流Ｙによって除電対象物Ｗに向かって移動する。同様に、第２放電電極３の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第２放電電極３との反発力や気流Ｙによって除電対象物Ｗに向かって移動する。そして、除電対象物Ｗに到達した正のイオンおよび負のイオンによって、該除電対象物Ｗの帯電電荷が中和され、該除電対象物Ｗの除電がなされる。

この場合、各放電電極２，３の先端部近傍での正のイオン、負のイオンの生成は高周波（本実施形態では７０ｋＨｚの高周波）で交互に行なわれる。さらに、それらの正のイオン、負のイオンは、気流Ｙによる撹乱を受けながら、除電対象物Ｗに向かって移動する。

このため、除電対象物Ｗと放電電極対４との間で、正のイオン群と、負のイオン群とが離散的に分布するようなことが防止され、除電対象物Ｗと放電電極対４との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合されたようなイオン群が形成される。そして、そのイオン群の各イオンが発生する電界ノイズが、巨視的には相殺されるようになる。その結果、生成されて除電対象物Ｗに向かう正および負のイオンから除電対象物Ｗへの電界ノイズを低減できる。

また、第１放電電極２および第２放電電極３にそれぞれ印加される第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、前記したように互いに半周期の位相差を有する。また、それらの高周波交流高電圧は、接地電位を中心電位として、互いにほぼ同一の振幅を有する正弦波である。このため、各放電電極２，３への高周波交流高電圧の印加に起因してそれぞれ発生する電界は、放電電極対４の近傍を除いて、相殺されるようになる。その結果、放電電極対４による除電対象物Ｗに対する電界ノイズを十分に低減できる。

より具体的には、図１に示す如く、第１放電電極２と除電対象物Ｗとの間の浮遊静電容量をＣ４、第２放電電極３と除電対象物Ｗとの間の浮遊静電容量をＣ５、接地電位に対する除電対象物Ｗの浮遊静電容量をＣ２とおく。また、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の振幅、および角周波数をそれぞれＶp、ωとおく。このとき、任意の時刻ｔにおける除電対象物Ｗの接地電位に対する誘導電位Ｖiは、次式（１）により表される。なお、ここでは、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の両者の値が０となる時刻をｔ＝０の時刻としている。

Ｖi＝（（Ｃ４／（Ｃ４＋Ｃ２））・Ｖp・ｓｉｎ（ω・ｔ）
＋（（Ｃ５／（Ｃ５＋Ｃ２））・Ｖp・ｓｉｎ（ω・ｔ＋π）……（１）

式（１）の右辺の第１項は、第１高周波交流高電圧を第１放電電極２に印加することに起因する電界による誘導電位であり、第２項は、第２高周波交流高電圧を第２放電電極３に印加することに起因する電界による誘導電位である。

ここで、Ｃ４≒Ｃ５であり、また、ｓｉｎ（ω・ｔ＋π）＝−ｓｉｎ（ω・ｔ）であるから、式（１）によって、Ｖi≒０となる。従って、除電対象物Ｗには、実質的に放電電極対４から電界ノイズが作用しないこととなる。

以上のように、本実施形態によれば、生成されるイオンや放電電極対４から除電対象物Ｗに作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物Ｗが半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。

次に、本発明の第２実施形態を図２を参照して説明する。図２は本実施形態のイオン生成装置１ｂの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第１の態様の実施形態である。

本実施形態のイオン生成装置１ｂは、放電電極対４と、その放電電極対４を構成する第１放電電極２および第２放電電極３にそれぞれ近接して設けられた対向電極５，６との組を複数備えている。各放電電極対４とそれに対応する対向電極５，６との各組において、該放電電極対４の放電電極２，３の構成、対向電極５，６の構成、およびそれらの配置構成は、第１実施形態と同じである。

この場合、イオン生成装置１ｂに備えた複数の放電電極対４は、各第１放電電極２および第２放電電極３の軸心を同方向に向けて、該軸心と直交する方向に１列に並ぶように配列されている。また、本実施形態では、対向電極５，６は、互いに隣り合うもの同士が導線１４によって接続されている。そして、これらの対向電極５，６の全てが、単一のアース線１５により一括して接地されている。なお、対向電極５，６は各別に接地してもよい。また、対向電極５，６は、リング状のものに限らず、前記第１実施形態で補足説明したロッド状の対向電極を使用してもよい。

また、本実施形態のイオン生成装置１ｂは、前記第１実施形態と同一の高周波交流低電圧電源７（高周波交流低電圧発生手段）を備えると共に、各放電電極対４にそれぞれ対応する第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９の組を、放電電極対４の個数と同数備えている。各放電電極対４に対応する第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９は、前記第１実施形態のものと同一であり、それぞれ圧電トランス１０，１１により構成されている。

この場合、各放電電極対４に対応する圧電トランス１０，１１のそれぞれと、該放電電極対４の第１放電電極２および第２放電電極３のそれぞれとの接続構成、並びに、各圧電トランス１０，１１と高周波交流低電圧電源７との接続構成は、第１実施形態と同じである。

また、第１実施形態と同様に、図示しないファンなどの送風手段が備えられ、その送風手段によって、各放電電極対４を経由して、その上方から下方に向かう気流Ｙが生成されるようになっている。

以上説明した如く構成されたイオン生成装置１ｂでは、除電対象物の除電を行なうときの各放電電極対４毎のイオン生成動作は前記第１実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置１ｂにおいても、生成されるイオンや各放電電極対４から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。

なお、本実施形態では、各放電電極対４毎に、圧電トランス１０，１１の組を備えるようにしたが、圧電トランス１０，１１の出力容量が十分に確保できるような場合には、１つの圧電トランス１０から２つ以上の放電電極対４の第１放電電極２に第１高周波交流高電圧を印加すると共に、１つの圧電トランス１１から２つ以上の放電電極対４の第２放電電極３に第２高周波交流高電圧を印加するようにして、圧電トランス１０，１１の組の個数を放電電極対４の個数よりも少なくしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態を図３を参照して説明する。図３は本実施形態のイオン生成装置１ｃの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第１の態様の実施形態である。

本実施形態のイオン生成装置１ｃは、２つの放電電極対４，４を備えている。各放電電極対４を構成する第１放電電極２および第２放電電極３は第１実施形態のものと同じである。

この場合、本実施形態では、一方の放電電極対４の放電電極２，３および他方の放電電極対４の放電電極２，３は、筒状の絶縁部材１６に取り付けられている。より詳しくは、各放電電極対４の放電電極２，３は、筒状の絶縁部材１６の外周面から該絶縁部材１６の直径方向に突出し、且つ、絶縁部材１４の周方向に所定角度の位相差を存して互いに隣接するように絶縁部材１６に取り付けられている。本実施形態では、各放電電極対４の放電電極２，３は、絶縁部材１６の周方向に９０度の位相差を存して互いに隣接されている。また、一方の放電電極対４の放電電極２，３のそれぞれと、他方の放電電極対４の放電電極２，３のそれぞれとが、絶縁部材１６の周方向で１８０度の位相差を有して配列されている。換言すれば、一方の放電電極対４の第１放電電極２と他方の放電電極対４の第１放電電極２とが、絶縁部材１６の直径方向の１つの軸線上で該絶縁部材１６の外周面から互いに反対の向きに突出し、且つ、一方の放電電極対４の第２放電電極３と他方の放電電極対４の第１放電電極３とが、絶縁部材１６の直径方向で第１放電電極２，２の軸心に対して直交する軸線上で該絶縁部材１６の外周面から互いに反対の向きに突出するように絶縁部材１６に取り付けられている。

なお、筒状の絶縁部材１６の周方向における各放電電極対４の放電電極２，３の位相差は、９０度よりも小さくてもよい。

また、イオン生成装置１ｃは、接地された単一の対向電極１７を有する。この対向電極１７は、リング状に形成された導体である。この場合、対向電極１７の半径は、前記絶縁部材１６の軸心から各放電電極２，３の先端までの距離よりも若干大きいものとされている。そして、該対向電極１７は、その内周部を各放電電極対４の放電電極２，３の先端に近接させて対向させるようにして、前記絶縁部材１６と同軸心に配置されている。

なお、対向電極１７は、筒状のものであってもよい。また、各放電電極２，３毎に、第１実施形態と同様の対向電極を備えるようにしてもよい。

イオン生成装置１ｃは、さらに、前記第１実施形態と同一の高周波交流低電圧電源７（高周波交流低電圧発生手段）を備えると共に、各放電電極対４にそれぞれ対応する第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９の組を２組備えている。各放電電極対４に対応する第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９は、前記第１実施形態のものと同一であり、それぞれ圧電トランス１０，１１により構成されている。

この場合、各放電電極対４に対応する圧電トランス１０，１１のそれぞれと、該放電電極対４の第１放電電極２および第２放電電極３のそれぞれとの接続構成、並びに、各圧電トランス１０，１１と高周波交流低電圧電源７との接続構成は、第１実施形態と同じである。なお、この場合、各放電電極対４の放電電極２，３のそれぞれと、該放電電極対４に対応する圧電トランス１０，１１のそれぞれとを接続するための接続線は、例えば絶縁部材１６の内部を通して配線される。

また、本実施形態では、筒状の絶縁部材１６の内部には、その一端側から図示しないファンなどの送風手段により空気（あるいは窒素ガスなど）が供給され、それにより、放電電極対４，４を経由して絶縁部材１６内を流れる気流が生成されるようになっている。その気流の向きは、例えば図３の紙面の表側から裏側の向きである。

以上説明した如く構成されたイオン生成装置１ｃでは、除電対象物の除電を行なうときに、図示を省略する除電対象物が、前記絶縁部材１６の軸心方向で、放電電極対４，４の下方（図３の紙面の裏側）に配置され、この状態で、イオン生成装置１ｃの運転が行なわれる。このとき、各放電電極対４毎のイオン生成動作は前記第１実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置１ｃにおいても、生成されるイオンや各放電電極対４から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。

なお、本実施形態では、放電電極対４を２つ備えたが、さらに多くの放電電極対を備えるようにしてもよい。また、圧電トランス１０，１１の出力容量が十分に確保できるような場合には、一組の圧電トランス１０，１１のそれぞれから、各放電電極対４の第１放電電極２、第２放電電極３に高周波交流高電圧を印加するようにしてもよい。

次に、本発明の第４実施形態を図４を参照して説明する。図４は本実施形態のイオン生成装置１ｄの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第２の態様の実施形態である。

本実施形態のイオン生成装置１ｄは、第１電極１８および第２電極１９から成る１つの電極対２０を備える。本実施形態では、第１電極１８および第２電極１９は、いずれも尖鋭な先端部を有する針状の導体、すなわち、前記第１実施形態の放電電極２，３と同様の放電針であり、放電電極として機能するものである。そして、電極１８，１９は、その先端を互いに近接させて対向させた状態で同軸心に配置されている。これらの電極１８，１９の先端の間隔は、例えば１０ｍｍである。

この場合、電極１８，１９は、本実施形態では、筒状の絶縁部材２１に取り付けられている。より詳しくは、電極１８，１９は、筒状の絶縁部材２１の内周面から該絶縁部材２１の軸心に向かって、該絶縁部材２１の直径方向に突出するように絶縁部材２１に取り付けられている。

なお、電極１８，１９は、必ずしも同軸心に配置する必要はなく、それらの軸心が、絶縁部材２１の軸心上で交差するように配置してもよい。また、電極１８，１９は必ずしも、筒状の絶縁部材２１に取り付ける必要はなく、例えば、各別の絶縁部材に取り付けるようにしてもよい。

イオン生成装置１ｄは、さらに、高周波交流低電圧電源７（高周波交流低電圧発生手段）、第１高周波交流高電圧発生手段８、および第２高周波交流高電圧発生手段９を備えている。これらは、第１実施形態のものと同一であり、第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９は、それぞれ圧電トランス１０，１１により構成されている。

この場合、高周波交流低電圧電源７と、圧電トランス１０，１１との接続構成は、前記第１実施形態と同じである。また、圧電トランス１０と第１電極１８との接続構成、並びに、圧電トランス１１と第２電極１９との接続構成は、それぞれ、前記第１実施形態における圧電トランス１０と第１放電電極２との接続構成、並びに、圧電トランス１１と第２放電電極１９との接続構成と同じである。

また、本実施形態では、筒状の絶縁部材２１の内部には、その一端側から図示しないファンなどの送風手段により空気（あるいは窒素ガスなど）が供給され、それにより、図４に矢印Ｙで示す如く、電極対２０を経由して絶縁部材２１の内部を流れる気流Ｙが生成されるようになっている。その気流Ｙの向きは、図示の例では下向きである。

補足すると、本実施形態では、後述する如く、圧電トランス１０，１１の昇圧率は、前記第１実施形態のものよりも低くてもよく、例えば、前記第１実施形態のものの半分程度の昇圧率のものでもよい。

以上のように構成されたイオン生成装置１ｄにより、半導体デバイスなどの除電対象物Ｗの除電を行なう場合には、図４に示す如く、該除電対象物Ｗが前記気流Ｙの下流側で絶縁部材２１の端部に対向するように配置される。そして、この状態で、イオン生成装置１ｄの運転が行なわれる。

このとき、圧電トランス１０から第１電極１８に、接地電位を中心電位とする第１高周波交流高電圧が印加されると同時に、圧電トランス１１から第２電極１９に、接地電位を中心電位とする第２高周波交流電圧が印加される。ここで、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧とは、前記第１実施形態で説明した如く半周期の位相差を有するので、第１電極１８と第２電極１９との間の電位差は、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の振幅の２倍の振幅を有する交流電圧となる。

そして、この電極１８，１９は、いずれも放電針であるので、第１電極１８と第２電極１９との電位差によって、各電極１８，１９の先端部に集中するような電界（交流の電界）が形成される。その電界によって、各電極１８，１９の先端部近傍でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって、正のイオン、負のイオンが第１および第２の高周波交流高電圧と同等の高周波で交互に生成される。すなわち、第１電極１８が接地電位に対して正極性、負極性となる期間において、それぞれ該第１電極１８の先端部近傍で正のイオン、負のイオンが生成される。同様に、第２電極１９が接地電位に対して正極性、負極性となる期間において、それぞれ該第２電極１９の先端部近傍で正のイオン、負のイオンが生成される。なお、第１高周波交流高電圧と第２高周波交流高電圧とは、互いに半周期の位相差を有するので、第１電極１８の先端部近傍で正のイオンが生成される期間では、同時に第２電極１９の先端部近傍で負のイオンが生成される。また、第１電極１８の先端部近傍で負のイオンが生成される期間では、同時に第２電極１９の先端部近傍で正のイオンが生成される。

上記の如く第１電極１８の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第１電極２との反発力や気流Ｙによって除電対象物Ｗに向かって移動する。同様に、第２電極１９の先端部近傍で交互に生成された正のイオンおよび負のイオンの一部は、第２電極１９との反発力や気流Ｙによって除電対象物Ｗに向かって移動する。そして、除電対象物Ｗに到達した正のイオンおよび負のイオンによって、該除電対象物Ｗの帯電電荷が中和され、該除電対象物Ｗの除電がなされる。

この場合、各電極１８，１９の先端部近傍での正のイオン、負のイオンの生成は高周波（本実施形態では７０ｋＨｚの高周波）で交互に行なわれる。さらに、それらの正のイオン、負のイオンは、気流Ｙによる撹乱を受けながら、除電対象物Ｗに向かって移動する。

このため、第１実施形態と同様に、除電対象物Ｗと電極対２０との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合されたような状態になり、ひいては、各イオンが発生する電界ノイズが、巨視的には相殺される。その結果、生成された正および負のイオンによる除電対象物Ｗに対する電界ノイズを低減できる。

また、第１電極１８および第２電極１９にそれぞれ印加される第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、前記したように互いに半周期の位相差を有し、また、接地電位を中心電位として、互いにほぼ同一の振幅を有する正弦波である。このため、第１実施形態と同様に、各電極１８，１９への高周波交流高電圧の印加に起因してそれぞれ発生する電界は、電極対２０の近傍を除いて、相殺されるようになる。その結果、電極対２０による除電対象物Ｗに対する電界ノイズを十分に低減できる。

さらに、本実施形態では、各電極１８，１９でコロナ放電を発生させる電界は、両電極１８，１９間の電位差に起因する電界であり、その電位差は前記したように第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の振幅の２倍の振幅を有する交流電圧である。そして、当該電位差の振幅が、各電極１８，１９でコロナ放電を発生させる上で十分な電圧になっていればよい。このため、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の振幅は、前記第１実施形態の場合の半分程度の振幅で十分である。従って、本実施形態の圧電トランス１０，１１として、第１実施形態のものよりも最大出力電圧や昇圧率が小さい圧電トランスを使用することができ、ひいては、圧電トランス１０，１１の小型化、コスト低減を図ることができる。

補足すると、本実施形態では、電極対２０の両者の電極１８，１９が放電電極として機能するようにしたが、電極１８，１９のいずれか一方のみが、放電電極として機能するようにしてもよい。この場合の例を変形例として、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、その変形例における電極対２０を示している。

例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、第２電極１９だけを針状の放電針にすると共に、第１電極１８を円柱状の電極にして、該第１電極１８でコロナ放電が発生しにくいか、もしくは発生しないようにしてもよい。図５（ａ）の変形例では、円柱状の第１電極１８の外周面が第１電極１８の先端に対向し、図５（ｂ）の変形例では、円柱状の第１電極１８の一端面が第１電極１８の先端に対向する。また、例えば、図５（ｃ）に示すように、第２電極１９だけを針状の放電針にすると共に、第１電極１８を、その第２電極１９に対向する部分に丸みを持たせた棒状の電極にしてもよい。

これらの例の電極対２０を使用した場合には、基本的には、第２電極１９の先端部近傍だけでコロナ放電が発生して、該先端部近傍で正負のイオンが交互に生成される。この場合であっても、正負のイオンは、第１および第２高周波交流高電圧の周波数と同等の高周波で交互に生成され、また、気流Ｙによる撹乱を受けながら、除電対象物Ｗに向かって移動するので、前記第４実施形態の場合と同様に、除電対象物Ｗと電極対２０との間で、正のイオンと負のイオンとが比較的高密度で混合され、ひいては、生成された正および負のイオンによる除電対象物Ｗに対する電界ノイズを低減できる。また、各電極１８，１９にそれぞれ印加される第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧は、前記第４実施形態の場合と同じであるので、電極対２０による除電対象物Ｗに対する電界ノイズを十分に低減できる。

なお、図５（ａ）〜（ｃ）では、第２電極１９だけを放電電極としたが、第１電極１８だけを放電電極としてもよいことはもちろんである。

次に、本発明の第５実施形態を図６を参照して説明する。図５は本実施形態のイオン生成装置１ｅの概略構成を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態または第４実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態または第４実施形態と同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。そして、第１実施形態または第４実施形態と相違する事項を中心に説明する。また、本実施形態は、本発明の第２の態様の実施形態である。

本実施形態のイオン生成装置１ｅは、２つの電極対２０，２０を備えている。各電極対２０を構成する第１電極１８および第２電極１９は第４実施形態のものと同じであり、いずれも放電針である。

この場合、本実施形態では、一方の電極対２０の電極１８，１９および他方の電極対２０の電極１８，１９は、次のように筒状の絶縁部材２１に取り付けられている。なお、絶縁部材２１は、前記第４実施形態のものと同じであるが、図６に示す絶縁部材２１は、その軸心に直交する横断面で表している。

各電極対２０の電極１８，１９は、筒状の絶縁部材２１の外周面から該絶縁部材２１の軸心に向かって該絶縁部材２１の直径方向に突出し、且つ、絶縁部材２１の周方向に所定角度の位相差を存して互いに隣接するように絶縁部材２１に取り付けられている。本実施形態では、各電極対２０の電極１８，１９は、絶縁部材２１の周方向に９０度の位相差を存して配置され、電極１８，１９の先端が近接されている。また、一方の電極対２０の放電電極１８，１９のそれぞれと、他方の電極対２０の放電電極１８，１９のそれぞれとが、絶縁部材２１の周方向で１８０度の位相差を有して配列されている。換言すれば、一方の電極対２０の第１電極１８と他方の電極対２０の第１電極１８とが、絶縁部材２１の直径方向の１つの軸線上で該絶縁部材２１の内周面から該絶縁部材２１の軸心に向かって突出し、且つ、一方の電極対２０の第２電極１９と他方の電極対２１の第２電極１９とが、絶縁部材２１の直径方向で第１電極１８，１８の軸心に対して直交する軸線上で該絶縁部材２１の内周面から該絶縁部材２１の軸心に向かって突出するように絶縁部材２１に取り付けられている。

なお、筒状の絶縁部材２１の周方向における各電極対２０の電極１８，１９の位相差は、９０度よりも小さくてもよい。

イオン生成装置１ｅは、さらに、高周波交流低電圧電源７（高周波交流低電圧発生手段）、第１高周波交流高電圧発生手段８、および第２高周波交流高電圧発生手段９を備えている。これらは、第１実施形態または第４実施形態のものと同一であり、第１高周波交流高電圧発生手段８および第２高周波交流高電圧発生手段９は、それぞれ圧電トランス１０，１１により構成されている。

この場合、高周波交流低電圧電源７と、圧電トランス１０，１１との接続構成は、前記第１実施形態と同じである。また、圧電トランス１０と第１電極１８との接続構成、並びに、圧電トランス１１と第２電極１９との接続構成は、それぞれ、前記第１実施形態における圧電トランス１０と第１放電電極２との接続構成、並びに、圧電トランス１１と第２放電電極３との接続構成と同じである。

なお、前記第４実施形態と同様に、圧電トランス１１，１２の昇圧率は、第１実施形態のものよりも小さくてよい。

また、筒状の絶縁部材２１の内部に、気流が生成されることは、前記第４実施形態と同じである。

以上説明した如く構成されたイオン生成装置１ｅでは、除電対象物の除電を行なうときの各電極対２０毎のイオン生成動作は前記第４実施形態と同様に行なわれる。このため、本実施形態のイオン生成装置１ｅにおいても、生成されるイオンや各放電電極対４から除電対象物に作用する電界ノイズを十分に低減できる。その結果、除電対象物が半導体デバイスであっても、該半導体デバイスの誤作動や損傷が生じるのを防止しつつ、該半導体デバイスの除電を効果的に行なうことができる。また、第４実施形態と同様に、圧電トランス１０，１１として、第１実施形態のものよりも最大出力電圧や昇圧率が小さい圧電トランスを使用することができ、ひいては、圧電トランス１０，１１の小型化、コスト低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、電極対２０を２つ備えたが、さらに多くの電極対を備えるようにしてもよい。また、圧電トランス１０，１１の出力容量が十分に確保できるような場合には、一組の圧電トランス１０，１１のそれぞれから、各電極対２０の第１電極１８、第２電極１９に高周波交流高電圧を印加するようにしてもよい。また、各電極１８，１９は必ずしも、筒状の絶縁部材２１に取り付ける必要はなく、例えば、各別の絶縁部材に取り付けるようにしてもよい。また、例えば、前記図５に示した変形例と同様に、各電極対２０の電極１８，１９のいずれか一方だけを放電電極とするようにしてもよい。

また、以上説明した各実施形態では、高周波交流低電圧並びに、第１および第２高周波交流高電圧の周波数を７０ｋＨｚに設定したが、その周波数は、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内、望ましくは、３０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲内で設定すればよい。

次に、前記第１実施形態のイオン生成装置１ａに関する動作試験について図７〜図１０を参照して説明する。

本願発明者は、前記した各実施形態のイオン生成装置１ａ〜１ｅのうち、例えばイオン生成装置１ａに関する動作試験（第１および第２の動作試験）を行なった。また、その動作試験結果と比較するために、比較例のイオン生成装置の動作試験を行なった。図７は、イオン生成装置１ａの第１の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図８はイオン生成装置１ａの第２の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図９は比較例のイオン生成装置Ｘの概略構成を示す図、図１０は該動作試験により得られたデータを示すグラフである。なお、図７および図８では、イオン生成装置１ａは、その要部構成のみを図示している。

図７を参照して、イオン生成装置１ａの第１の動作試験は、帯電プレートモニタ装置５０を使用した動作試験である。この帯電プレートモニタ装置５０は、その本体筐体部５１上に、複数の絶縁部材５２を介して支持された金属製（導電性）の帯電プレート５３を有する。帯電プレート５３は、１５０ｍｍ角の金属プレート（２０ｐＦ）である。そして、帯電プレートモニタ装置５０は、その本体筐体部５１内に、＋１０００Ｖまたは−１０００Ｖの直流高電圧（接地電位に対する電圧）を帯電プレート５３に印加可能な高圧電源５４と、帯電プレート５３の電位（接地電位に対する電位）を測定する電位測定器５５と、計時タイマ５６とを備えている。

イオン生成装置１ａの第１の動作試験では、図７に示す如く、帯電プレート５３の上方に、該帯電プレート５３と所定の間隔Ｄ_ESを存して放電電極対４が位置するように帯電プレートモニタ装置５０とイオン生成装置１ａとを設置する。そして、この状態で、帯電プレートモニタ装置５０を高圧電源５４によって所定の電位（以下、初期帯電電位という）に帯電させた後、イオン生成装置１ａの運転を行って、帯電プレート５３の除電を行う。このとき、帯電プレート５３の電位の時間的変化率（微小時間当たりの電位変化量または電位の時間微分値）を電位測定器５５と計時タイマ５６とを使用して計測する。

そして、この第１の動作試験では、帯電プレート５３とイオン生成装置１ａの放電電極対４との間隔Ｄ_ES（図７参照）を、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍの４種類に設定した。また、それぞれ間隔Ｄ_ESに対して、帯電プレート５３の初期帯電電位を＋１０００Ｖと−１０００Ｖとの２種類に設定し、その初期帯電電位のそれぞれに対応して計測された時間的変化率から、平均除電電流Ｉ_NAを測定した。ここで、帯電プレート５３を＋１０００Ｖに帯電した場合と−１０００Ｖに帯電した場合とのそれぞれおける電位の時間的変化率の計測値の絶対値をＶ₊'（≡｜dV/dt｜_{Ｖ＝＋1000V}）、Ｖ_-'（≡｜dV/dt｜_{Ｖ＝−1000V}）とおき、帯電プレート５３の接地電位に対する静電容量をＣpとおいたとき、上記平均除電電流Ｉ_NAは、次式（２）により定義されるものであり、イオン生成装置１ａから、帯電プレート５３に供給される平均イオン電流を意味する。なお、Ｃpは、２０ｐＦである。

Ｉ_NA＝（（Ｖ₊'／Ｃp）＋（Ｖ_-'／Ｃp））／２ ……（２）

この平均除電電流Ｉ_NAは、イオン生成装置１ａの放電電極対４から帯電プレート５３（＋１０００Ｖまたは−１０００Ｖ）に単位時間当たりに供給される正および負のイオン量の平均値、換言すれば、除電に寄与するイオンの単位時間当たりの平均的な生成量を意味する。

また、図８を参照して、イオン生成装置１ａの第２の動作試験は、電界センサ６０を使用した動作試験である。この電界センサ６０は、図８に示す如く、その本体筐体部６１上に金属製（導電性）のアンテナプレート６２を有する。アンテナプレート６２は、直径４５ｍｍの円板である。本体筐体部６１には、ＭＯＳＦＥＴ６３（以下、単にＦＥＴ６３という）と、抵抗素子６４，６５と、定電圧の直流電源６６とを備える。ＦＥＴ６３のドレインは直流電源６６の正極に接続され、ＦＥＴ６３のソースが抵抗素子６５を介して直流電源６６の接地された負極に接続されている。また、ＦＥＴ６６ゲートとソースとの間に抵抗素子６４が接続されている。そして、ＦＥＴ６のゲートがアンテナプレート６２に接続（導通）されている。

この電界センサ６０は、アンテナプレート６２に作用する電界の強度に応じた正弦波状の電圧Ｖoを抵抗素子６４の両端間に発生し、その電圧Ｖoを電界強度の検出信号として出力する。なお、直流電源６６の電圧は例えば５Ｖ、抵抗素子６５の抵抗値は例えば３００Ωである。また、抵抗素子６４は、電界センサ６０の感度を調整するためのものであり、その抵抗値は、本動作試験では例えば２ｋΩである。

この電界センサ６０を使用した第２の動作試験では、図８に示す如く、アンテナプレート６２の上方に、該アンテナプレート６２と所定の間隔Ｄ_ESを存して放電電極対４が位置するように電界センサ６０とイオン生成装置１ａとを設置する。そして、この状態で、イオン生成装置１ａの運転を行って、電界センサ６０の出力電圧Ｖo（より詳しくは、Ｖoの振幅値あるいはpeak-to-peak値）を測定する。この出力電圧Ｖoが高いほど、アンテナプレート６２の位置での電界強度が高い（電界ノイズが大きい）ことを意味する。

そして、この第２の動作試験では、アンテナプレート６２とイオン生成装置１ａの放電電極対４との間隔Ｄ_ESを、前記第１の動作試験の場合と同一の４種類の値に設定した。

なお、イオン生成装置１ａの放電電極対４の放電電極２，３の間隔Ｄ_EE（図７を参照）は５０ｍｍ、第１および第２高周波交流高電圧の周波数は７０ｋＨｚ、気流Ｙの速度（風速）は０．３ｍ／ｓとした。

また、図９を参照して、比較例のイオン生成装置Ｘは、イオン生成装置１ａと同じ放電電極対４、対向電極５，６、高周波交流低電圧電源７、および圧電トランス１０，１１を備えるものである。ただし、このイオン生成装置Ｘは、圧電トランス１１と、高周波交流低電圧電源７との接続構成だけが前記イオン生成装置１ａと相違している。

すなわち、圧電トランス１１の入力端子１２ａが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ｂに接続されて接地され、入力端子１２ｂが高周波交流低電圧電源７の出力端子７ａに接続されている。これ以外は、イオン生成装置１ａと全く同じである。

従って、比較例のイオン生成装置Ｘは、両圧電トランス１０，１１を互いに同じ形態で、高周波交流低電圧電源７に接続したものである。このため、比較例のイオン生成装置Ｘででは、放電電極２，３の両者に互いに同位相の高周波交流高電圧が印加されるようになっている。このようなイオン生成装置Ｘは、従来の一般的なイオン生成装置に相当するものである。

この比較例のイオン生成装置Ｘの動作試験では、イオン生成装置１ａの動作試験（第１および第２の動作試験）と全く同様に、帯電プレートモニタ装置５０を使用した平均除電電流Ｉ_NAの測定と、電界センサ６０の出力電圧Ｖoの測定とを行なった。

なお、比較例のイオン生成装置Ｘの放電電極対４の放電電極２，３の間隔、高周波交流高電圧の周波数、および気流Ｙの風速は、イオン生成装置１ａと同じである。

以降の説明では、イオン生成装置１ａの動作試験で得られた平均除電電流、電界センサ６０の出力電圧にそれぞれＩ_NA(1a)、Ｖo(1a)を付し、比較例のイオン生成装置Ｘの動作試験で得られた平均除電電流、電界センサ６０の出力電圧にそれぞれＩ_NA(X)、Ｖo(X)を付する。

図１０は、以上説明したイオン生成装置１ａの動作試験により得られたデータを示すグラフである。図中のグラフａは、Ｉ_NA(1a)とＩ_NA(X)との比（＝Ｉ_NA(1a)／Ｉ_NA(X)）と、Ｄ_ESとの関係を示すグラフ、グラフｂは、Ｖo(1a)とＶo(X)との比（＝Ｖo(1a)／Ｖo(X)）と、Ｄ_ESとの関係を示すグラフ、グラフｃは、Ｉ_NA(1a)／Ｖo(1a)とＩ_NA(X)／Ｖo(X)との比（＝（Ｉ_NA(1a)／Ｖo(1a)）／（Ｉ_NA(X)／Ｖo(X)））と、Ｄ_ESとの関係を示すグラフである。ここで、平均除電電流Ｉ_NAは、放電電極対４から帯電プレート５３に単位時間当たりに供給される平均的なイオン量を意味し、出力電圧Ｖoは、アンテナプレート６２の位置における電界ノイズの強度を示すものであるから、Ｉ_NA(1a)／Ｖo(1a)、Ｉ_NA(X)／Ｖo(X)は、それぞれイオン生成装置１ａ、ＸのＳ／Ｎ比に相当するものである。そこで、以降、Ｉ_NA(1a)／Ｖo(1a)、Ｉ_NA(X)／Ｖo(X)をＳ／Ｎ比という。

図１０のグラフａに見られるように、Ｉ_NA(1a)／Ｉ_NA(X)は、０．９６〜０．８であった。従って、イオン生成装置１ａの平均除電電流Ｉ_NA(1a)と、比較例のイオン生成装置Ｘの平均除電電流Ｉ_NA(X)とは、概ね同等であることが判る。一方、グラフｂに見られるように、Ｖo(1a)／Ｖo(X)は、０．１８〜０．２３であった。従って、アンテナプレート６２の位置での電界ノイズは、比較例のイオン生成装置Ｘに対して、イオン生成装置１ａでは、概ね１／５に低減されていることが判る。そして、グラフｃに見られるように、イオン生成装置１ａのＳ／Ｎ比と、イオン生成装置ＸのＳ／Ｎ比との比に相当する（Ｉ_NA(1a)／Ｖo(1a)）／（Ｉ_NA(X)／Ｖo(X)）は、５．１〜３．４であった。このことから、第１実施形態のイオン生成装置１ａの如く、半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ放電電極対４の第１放電電極２および第２放電電極３に印加することによって、電界ノイズを効果的に低減できることが判る。

次に、前記第４実施形態のイオン生成装置１ｄの動作試験について図１１および図１２を参照して説明する。

本願発明者は、例えば、前記第４実施形態のイオン生成装置１ｄについても、動作試験（第１および第２の動作試験）を行なった。図１１はイオン生成装置１ｄの第１の動作試験に関するシステム構成の概要を示す図、図１２は該動作試験により得られたデータを示すグラフである。なお、図１１では、イオン生成装置１ｄは、その要部構成のみを図示している。

図１１を参照して、イオン生成装置１ｄの第１の動作試験は、前記帯電プレートモニタ装置５０を使用した動作試験である。この第１の動作試験では、帯電プレート５３の上方に、該帯電プレート５３と所定の間隔Ｄ_PSを存して前記イオン生成装置１ｄの筒状の絶縁部材２１の下端（気流Ｙの出口）が位置するように帯電プレートモニタ装置５０とイオン生成装置１ｄとを設置する。また、イオン生成装置１ｄの絶縁部材２１の下端の周囲に、接地された導電性の接地プレート７０を配置し、この接地プレート７０によって、絶縁部材２１の外部の電界が帯電プレート５３に作用するのを遮蔽する。この状態で、前記したイオン生成装置１ａの第１の動作試験の場合と同様に、帯電プレートモニタ装置５０およびイオン生成装置１ｄを動作させ、平均除電電流Ｉ_NAを測定する。

このイオン生成装置１ｄの第１の動作試験では、該帯電プレート５３と筒状の絶縁部材２１の下端との間隔Ｄ_PSは、１００ｍｍに設定した。また、この第１の動作試験では、絶縁部材２１の内部に流す気流Ｙの速度（風速）を０ｍ／ｓ、１ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、３ｍ／ｓ、４ｍ／ｓ、５ｍ／ｓの５種類に設定した。

また、イオン生成装置１ｄの第２の動作試験は、図１１のシステムにおいて、帯電プレートモニタ装置５０の代わりに、前記電界センサ６０を使用した動作試験である。この第２の動作試験では、前記電界センサ６０のアンテナプレート６２の上方に、該アンテナプレート６２と所定の間隔Ｄ_PSを存して前記イオン生成装置１ｄの筒状の絶縁部材２１の下端（気流Ｙの出口）が位置するように電界センサ６０とイオン生成装置１ｄとを設置する。そして、この状態で、前記したイオン生成装置１ａの第２の動作試験の場合と同様に、イオン生成装置１ｄを動作させ、電界センサ６０の出力電圧Ｖoを測定する。なお、イオン生成装置１ｄの第２の動作試験では、前記電界センサ６０の前記抵抗素子６４の抵抗値は１ＭΩに設定した。このため、イオン生成装置１ａの第２の動作試験の場合と電界センサ６０の感度が相違している。

そして、この第２の動作試験では、アンテナプレート６２とイオン生成装置１ｄの絶縁部材２１の下端との間隔Ｄ_PSを、帯電プレートモニタ装置５０を使用した第１の動作試験と同一（１００ｍｍ）に設定した。また、絶縁部材２１の内部に流す気流Ｙの風速を、第１の動作試験の場合と同一の５種類の値に設定した。

なお、イオン生成装置１ｄの電極対２０の電極１８，１９の先端の間隔Ｄ_EE（図１１を参照）は１０ｍｍ、第１および第２高周波交流高電圧の周波数は７０ｋＨｚ、絶縁部材２１の内径は３８ｍｍである。また、前記接地プレート７０は、例えば２００ｍｍ角の方形板である。

図１２は、以上説明したイオン生成装置１ｄの動作試験により得られたデータを示すグラフである。図中のグラフｄは、平均除電電流Ｉ_NAと気流Ｙの速度との関係を示すグラフ、グラフｅは、電界センサ６０の出力電圧Ｖoと気流Ｙの速度との関係を示すグラフ、グラフｆは、イオン生成装置１ｄのＳ／Ｎ比（＝Ｉ_NA／Ｖo）と気流Ｙの速度との関係を示すグラフである。グラフｄ，ｅに見られるように、気流Ｙの速度が０ｍ／Ｓから５ｍ／ｓまで上昇するに伴い、帯電プレート５３への単位時間当たりのイオンの平均的な供給量を示す平均除電電流Ｉ_NAが増加する一方、電界ノイズの強度を示す電界センサ６０の出力電圧Ｖoは、十分に低レベルでほぼ一定に維持される。このため、グラフｆに見られるように、気流Ｙの速度が上昇するに伴い、Ｓ／Ｎ比（＝Ｉ_NA／Ｖo）が高くなる。このことから、イオン生成装置１ｄの如く、電極対２０の箇所に除電対象物に向かう気流を発生させることで、イオン生成装置１ｄの除電性能を高めることができることが判る。

本発明の第１実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図。 本発明の第２実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図。 本発明の第３実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図。 本発明の第４実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図。 図５（ａ）〜（ｃ）は第４実施形態のイオン生成装置の電極対の変形例を示す図。 本発明の第５実施形態のイオン生成装置の概略構成を示す図。 第１実施形態のイオン生成装置の動作試験（第１の動作試験）のシステム構成の概要を示す図。 第１実施形態のイオン生成装置の動作試験（第２の動作試験）のシステム構成の概要を示す図。 比較例のイオン生成装置の概略構成を示す図。 第１実施形態のイオン生成装置の動作試験結果を示すグラフ。 第４実施形態のイオン生成装置の動作試験（第１の動作試験）のシステム構成の概要を示す図。 第４実施形態のイオン生成装置の動作試験結果を示すグラフ。

符号の説明

１ａ〜１ｅ…イオン生成装置、２，３…放電電極、４…放電電極対、５，６…対向電極、７…高周波交流低電圧電源（高周波交流低電圧発生手段）、８，９…高周波交流高電圧発生手段、１０，１１…圧電トランス、１８，１９…電極、２０…電極対、Ｙ…気流、Ｗ…除電対象物。

Claims (5)

1. 交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成するイオン生成装置において、
   互いに隣接して設けられた第１放電電極および第２放電電極からなる放電電極対を少なくとも１つ備えると共に、各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極に近接して対向するように設けられて接地された１つ以上の対向電極と、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段とを備え、各放電電極対の第１放電電極に前記第１高周波交流高電圧発生手段から第１高周波交流高電圧を印加し、第２放電電極に前記第２の高周波交流高電圧発生手段から第２高周波交流高電圧を印加することにより各放電電極対の第１放電電極および第２放電電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とするイオン生成装置。
2. 交流高電圧を使用してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により正および負のイオンを生成するイオン生成装置において、
   互いに近接して設けられ、少なくともいずれか一方が放電電極として機能する第１電極および第２電極から成る電極対を少なくとも１つ備えると共に、振幅および周波数が実質的に互いに同一であると共にそれぞれの振幅の中心電位が実質的に接地電位に一致し、且つ、互いに半周期の位相差を有する第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧をそれぞれ出力する第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段を備え、各電極対の第１電極に前記第１高周波交流高電圧発生手段から第１高周波交流高電圧を印加し、第２電極に前記第２高周波交流高電圧発生手段から第２高周波交流高電圧を印加することにより各電極対の第１電極および第２電極のうちの放電電極として機能する電極からコロナ放電を発生させるようにしたことを特徴とするイオン生成装置。
3. 請求項１または２記載のイオン生成装置において、前記第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧よりも振幅が小さく、且つ、第１高周波交流高電圧および第２高周波交流高電圧の周波数と同一の周波数を有する単一の高周波交流低電圧を、その振幅の中心電位を接地電位に一致させて出力する高周波交流低電圧発生手段を備えると共に、前記第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段はそれぞれ前記高周波交流低電圧を互いに同一の昇圧率で昇圧する各別の圧電トランスにより構成され、前記第１高周波交流高電圧発生手段および第２高周波交流高電圧発生手段のそれぞれの圧電トランスのうちの一方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと同位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続され、他方の圧電トランスが前記高周波交流低電圧をこれと逆位相に昇圧するように前記高周波交流低電圧発生手段に接続されていることを特徴とするイオン生成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン生成装置において、前記第１高周波交流高電圧と前記第２高周波交流高電圧とは、その一方の高周波交流高電圧の波形の正負を反転させてなる波形と他方の高周波交流高電圧の波形とが実質的に合致する交流高電圧であることを特徴とするイオン生成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン生成装置において、前記コロナ放電により生成されたイオンを除電対象物に向かわせる気流を発生させる送風手段を備えたことを特徴とするイオン生成装置。

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