JP3117459U7

JP3117459U7 -

Info

Publication number: JP3117459U7
Application number: JP2005008300U
Authority: JP
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2015-10-07

Description

イオンセンサ及びそれを用いたイオナイザ制御装置並びにイオン量監視装置

本考案は、イオン量を測定することができるイオンセンサ及びそれを用いたイオナイザ制御装置並びにイオン量監視装置に関する。

半導体装置の静電破壊を防止するため、半導体装置や半導体装置の製造装置の帯電を中和、除去する必要がある。そのため製造現場には、空気中にイオンを放出するイオナイザが設置されている。このイオナイザは、空気中のイオン量が予め設定したイオン量となるように、発生するイオン量が制御される構成となっている。

イオナイザから放出されるイオン量を制御するには、空気中のイオン量を正確に計測する必要がある。イオン量の計測方法の一つに帯電プレートモニタ方式がある。この種の装置は、例えば特許文献１に開示されているように、帯電プレートに１ｋＶ程度の静電気を帯電させ、空気中のイオンにより除電され帯電プレートの電圧が所定の電圧まで低下する時間を測定することで、除電効果、すなわちイオン量を管理する構成となっている。特開平１０−３３９７１９号公報

従来の帯電プレートモニタ方式では１ｋＶの電圧を印加する必要があるため、帯電プレートの周囲で静電誘導により空気中の分子がイオン化し、誤差が生じてしまう。また、半導体装置など周囲の帯電除去を行うべき物体に静電誘導による帯電を与えてしまう可能性がある。さらに、これらの方式では帯電プレートに印加する電圧が大きいため、電磁シールドを施すことができないという問題があった。

本考案は、測定誤差が少なく、周囲に静電誘導による帯電を及ぼさないイオンセンサ及びそれを用いたイオナイザ制御装置並びにイオン量監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願請求項１に係るイオンセンサは、イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本願請求項２に係るイオナイザ制御装置は、制御信号により、発生するイオン量を増減することができるイオナイザと、イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段とからなるイオンセンサと、該イオンセンサによって計測されたイオン量と予め設定された所定のイオン量との差を比較する比較手段と、該比較手段の結果に基づき、前記予め設定された所定のイオン量となるように、前記イオナイザへ発生するイオン量を増減させる前記制御信号を出力する制御信号出力手段とからなるイオナイザ制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本願請求項３に係るイオン量監視装置は、イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段とからなるイオンセンサと、該イオンセンサによって計測されたイオン量と予め設定された所定のイオン量との差を比較する比較手段と、該比較手段の結果を表示する表示手段とからなるイオン量監視手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本考案のイオンセンサは、イオン検出電極と電圧印加電極との間に電界を発生させることにより、イオン検出電極側にイオンを引き寄せ、効果的にイオン検出を行うことができる。電界を発生させるために印加する電圧は、数１０Ｖから数１００Ｖ程度で十分であり静電誘導の影響を小さくすることができる。また印加される電圧は数１００Ｖ程度であるため、電圧印加電極に電磁シールドを施すことが可能で、必要最小限の電極面積さえ露出させればよいので、さらに静電誘導の影響が少なくなる。

本考案のイオンセンサを用いたイオナイザ制御装置並びにイオン量監視装置は、精度よくイオン量を測定することができるイオンセンサを備えているため、帯電物体の除電や帯電防止を効果的に行うことができる。

以下本考案の実施例について詳細に説明する。

図１は本考案のイオンセンサを用いて構成したイオナイザ制御装置を示す。まず図１を用いて、第１の考案であるイオンセンサについて説明する。図１に示すようにイオンセンサ１０は、イオン検出電極２、電圧印加電極３、正負極性切り替え可能な電界発生手段である電源４、電流計測手段及びイオン量算出手段からなるイオン量計測手段５から構成されている。例えば図１に示すように、イオナイザ１から空気中に放出された正イオン（＋イオン）及び負イオン（−イオン）は、離れた位置に設置されたイオンセンサ１０に到達する。イオンセンサ１０では、イオン検出電極２に移動するイオン量（電荷量）を電流計測手段により計測し、予め用意しておいた検量線により、周知の演算装置で構成されるイオン量算出手段でイオン量が算出される。

電圧印加電極３は、図１に示すように電源４の正極に接続されている場合は、電圧印加電極３が正極、イオン検出電極２が負極となり両電極間に電界が発生する。その結果、負イオンが電圧印加電極３側に、正イオンがイオン検出電極２側にそれぞれ引き寄せられ、正イオンからイオン検出電極２に電荷が移動する際、イオン検出電極２に流れる電流を電流計測手段により計測することによって正イオン量が算出されることになる。

また、電圧印加電極３が電源４の負極に接続されている場合は、電圧印加電極３が負極、イオン検出電極２が正極となり、上記とは逆向きの電界が発生する。その結果、正イオンが電圧印加電極３側に、負イオンがイオン検出電極２側にそれぞれ引き寄せられ、負イオンからイオン検出電極２に電荷が移動する際、イオン検出電極２に流れる電流を電流計測手段により計測することによって負イオン量が算出されることになる。

具体的には、イオン検出電極２と電圧印加電極３とを１ｃｍ程度の間隔で配置し、その間に２０〜２００Ｖ程度の電圧を印加し、イオナイザから１０〜９０ｃｍ程度離れた位置にイオンセンサを配置する場合、２８０〜１０６０ｐＡの出力電流を得ることができ、十分な出力電流が得られることが確認された。

このようにイオン検出電極２と電圧印加電極３の間に、２０〜２００Ｖ程度の電界の印加で、この空間のイオンが電界の影響を受け、イオン検出電極２側に引き寄せられることになる。本考案では電界を加えることでイオンを移動させるため、単に拡散により移動するイオンの計測に比べて精度よくイオン量を計測することができることになる。なお、電源４の正極と負極の切り換えは、時間、頻度など適宜設定することができる。また、電圧印加電極３に加える電圧も、最もイオン検出電極２の出力電流が大きくなるように最適電圧に設定されることになる。イオン量を算出する際使用する検量線は、これらの設定条件に応じて、予め既知のイオン量から出力電流を測定することで得られるものであることはいうまでもない。

図２は具体的なイオン検出電極２と電圧印加電極３の構造を示している。図２（ａ）に模式的に示すように、イオン検出電極２を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように電圧印加電極３を配置している。このような同軸構造とすることによってイオン検出電極２と電圧印加電極３との間の電界は安定し漏れ電界による測定誤差が少なくなる。図２（ｂ）は、ファン７を組み込んだイオンセンサの一例を示している。ファン７を備えることによって、イオン検出電極２と電圧印加電極３の間にイオンを含む気流を効果的に引き込む、あるいは吹き込むことができる。

図３（ａ）は、電圧印加電極３にイオン検出電極２に対向する面のみを露出し、それ以外の部分を電磁シールドするため電磁シールド部８を備えたものである。比較のため、図３（ｂ）に電磁シールド部８がない場合を示している。電磁シールド部８がない場合、漏れ電界により、本来測定すべきイオンの一部が、電界発生電極３近傍で押し戻され、測定誤差が生じてしまう。また、電界発生電極３近傍では静電誘導により、周辺に存在する分子がイオン化してしまう。本発明では、電磁シールド部８を備えることで、漏れ電界による問題を解消することが可能となる。

次に第２の考案のイオナイザ制御装置について説明する。第１の実施例で説明したイオンセンサ１０を用いたイオナイザ制御装置は、図１に示すように、イオン量計測手段５の出力を、イオナイザ制御手段６を介してイオナイザ１にフィードバックし、イオナイザ１で発生するイオン量を制御するものである。イオナイザ制御手段６には、予め所定のイオン量あるいは所定のイオン量に相当する電流値が記憶、設定されている。この設定したイオン量あるいは電流値と、イオン計測手段５から出力されるイオン量あるいは電流値とを比較手段によって比較する。測定したイオン量が予め設定したイオン量より多い場合、イオナイザ１のイオン発生を少なくするあるいは停止するための制御信号を形成し、イオナイザ１に出力する。また測定したイオン量が予め設定したイオン量より少ない場合、イオナイザ１のイオン発生を多くするための制御信号を形成し、イオナイザ１に出力する。制御信号が入力されたイオナイザ１は、制御信号に応じた動作を行うことになる。例えばイオナイザ１がコロナ放電によりイオンを発生する場合にはイオナイザ１内の放電電圧を制御することによって、発生するイオン量を制御することができる。このようにイオンセンサ１０の出力をイオナイザ１にフィードバックすることで常に所定のイオン量が発生するように制御することができる。

イオナイザ１とイオンセンサ１０は、必ずしも１台のイオナイザ１に１台のイオンセンサ１０の組合せとする必要はなく、１台のイオナイザ１と２台以上のイオンセンサ１０の組合せとすることも可能である。その場合、複数のイオンセンサ１０のイオン量計測結果を全体的に判断し、最適なイオナイザ１の制御信号を出力するようにすればよい。また２台以上のイオナイザ１と１台のイオンセンサ１０の組合せや、２台以上のイオナイザ１と２台以上のイオンセンサ１０の組み合わせてあってもよい。

次に第３の考案であるイオン量監視装置について説明する。上述の実施例１で説明したイオンセンサ１０を用いており、予め設定されたイオン量とイオン量計測手段５により計測されたイオン量とを比較し、イオナイザの動作の異常を検知するものである。イオン量監視手段９は、予め所定の値のイオン量を設定する手段とこの設定値と計測されたイオン量との比較手段、及び状態を表示する表示手段とを備えている。

イオン量監視装置９は、予め所定のイオン量あるいは所定のイオン量に相当する電流値が記憶、設定されている。この設定したイオン量あるいは電流値と、イオン計測手段５から出力されるイオン量あるいは電流値とを比較手段によって比較する。イオン量が所定の値より多い状態を維持することを目的とする場合は、イオン量が少なくなったとき、表示手段にその状態に達したことを表示する。表示は、音、光、文字等種々の方法を採用することが可能である。具体的には、ブザー音、ランプの点滅、警告文の表示等を行うことができる。

以上本考案の実施例について説明したが、本考案はこれらに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、実施例２で説明したイオナイザ監視装置とイオン量監視装置を同時に備えることも可能である。また、実施例２及び実施例３で説明したイオナイザ監視装置及びイオン量監視装置において、実施例１で説明した電磁シールド部８を備えた電圧印加電極３を用いたり、ファン７を付加する構造とすることも可能である。

本考案のイオナイザ制御装置の説明図である。本考案のイオンセンサの電極構造の説明図である。本考案のイオンセンサの電極構造の説明図である。本考案のイオン量監視装置の説明図である。

１：イオナイザ、２：イオン検出電極、３：電圧印加電極、４：電源、
５：イオン量計測手段、６：イオナイザ制御手段、７：ファン、８：電磁シールド部、
９：イオン量監視手段、１０：イオンセンサ

Claims

イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段と、を備えたことを特徴とするイオンセンサ。
制御信号により、発生するイオン量を増減することができるイオナイザと、
イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段とからなるイオンセンサと、
該イオンセンサによって計測されたイオン量と予め設定された所定のイオン量との差を比較する比較手段と、該比較手段の結果に基づき、前記予め設定された所定のイオン量となるように、前記イオナイザへ発生するイオン量を増減させる前記制御信号を出力する制御信号出力手段とからなるイオナイザ制御手段と、を備えたことを特徴とするイオナイザ制御装置。
イオン検出電極と、該イオン検出電極を中心に配置し、その周囲を一定の間隔で取り囲むように前記イオン検出電極に対向して配置され、更に前記イオン検出電極に対向する面のみを露出してそれ以外は電磁シールドされた電圧印加電極と、前記イオン検出電極と前記電圧印加電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記電界により前記イオン検出電極表面に引き寄せられたイオンから、前記イオン検出電極に移動する電荷を計測して前記イオン検出電極から出力される電流値に基づき、イオン量を算出するイオン量計測手段とからなるイオンセンサと、
該イオンセンサによって計測されたイオン量と予め設定された所定のイオン量との差を比較する比較手段と、該比較手段の結果を表示する表示手段とからなるイオン量監視手段と、を備えたことを特徴とするイオン量監視装置。