KR100700678B1

KR100700678B1 - Apparatus for generating an ion and installation for removing an electrification

Info

Publication number: KR100700678B1
Application number: KR1020000061849A
Authority: KR
Inventors: 사카타소이치로
Original assignee: 다카사고네츠가쿠고교가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2007-03-27
Also published as: CN1297269A; KR20010051161A; CN1230954C; JP2001189199A

Abstract

본 발명은 이온 발생 장치 및 대전(帶電) 제거 설비에 관한 것으로서, 침형(針形)의 방전극(放電極;12)과 도전성의 쌍극(13)을 구비하고, 방전극(12)에 교류 고전압을 인가하여 코로나 방전에 의해 방전극(12) 주변의 공기를 이온화시키고, 최소한 방전극(12)의 선단(12")이 실리콘 단결정으로 구성되고, 방전극(12)의 선단(12")과 쌍극(13)과의 최단 거리 L 이 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하이고, 방전극(12)에 인가되는 교류 고전압의 실효치 V 가 8 kV 이하이고, 또한 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V (kV) ＜ 2.8 L (㎝) + 1.0 이하이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ion generating device and an antistatic device, comprising a needle-shaped discharge electrode 12 and a conductive bipolar 13, and applying an alternating current high voltage to the discharge electrode 12. The air around the discharge electrode 12 is ionized by corona discharge, and at least the tip 12 "of the discharge electrode 12 is comprised of a silicon single crystal, and the tip 12" of the discharge electrode 12, the bipolar 13, The shortest distance L is 0.4 cm or more and 4 cm or less, and the effective value V of the AC high voltage applied to the discharge electrode 12 is 8 kV or less, and 1.8 L (cm) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0 or less.

이온 발생 장치, 대전 제거 설비, 방전극. Ion generator, charge removal equipment, discharge electrode.

Description

Ion generator and antistatic equipment {APPARATUS FOR GENERATING AN ION AND INSTALLATION FOR REMOVING AN ELECTRIFICATION}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 이온 발생 장치의 사시도이다. 1 is a perspective view of an ion generating device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 이온 발생부의 평면도이다.2 is a plan view of an ion generating unit.

도 3은 도 1에 있어서의 A-A 단면 확대도이다.FIG. 3 is an enlarged view A-A cross section in FIG. 1. FIG.

도 4는 방전극 선단 부분의 형상의 확대도이다.4 is an enlarged view of the shape of the tip portion of the discharge electrode.

도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 대전(帶電) 제거 설비의 모식적인 설명도이다.FIG. 5: is a schematic explanatory drawing of the electrostatic removal installation which concerns on 1st Embodiment of this invention. FIG.

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 대전 제거 설비의 모식적인 단면도이다.It is typical sectional drawing of the electrification removal facility which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

도 7은 최단 거리 L과 이온 농도와의 관계를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the relationship between the shortest distance L and the ion concentration.

도 8은 코로나 방전을 개시하는 교류 전압의 실효치와 최단 거리 L과의 관계, 발진(發塵)이 일어나기 시작하는 인가 교류 전압의 실효치와 최단 거리 L과의 관계, 오존 발생을 대략 10 volppb 이하로 억제할 수 있는 범위를 나타낸 그래프이다. Fig. 8 shows the relationship between the effective value of the AC voltage at which the corona discharge is started and the shortest distance L, the relationship between the effective value of the applied AC voltage at which the oscillation starts and the shortest distance L, and ozone generation at about 10 volppb or less. It is a graph showing the range that can be suppressed.

도 9는 방전극 선단에서의 청정 공기의 유속과 입자수 농도의 관계를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing the relationship between the flow rate of clean air and the particle number concentration at the tip of the discharge electrode.

도 10은 실리콘 웨이퍼의 대전 전위가 1/10로 감쇠하기까지의 시간과 교류 고전압의 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다. 10 is a graph showing the relationship between the time until the charging potential of the silicon wafer is attenuated by 1/10 and the frequency of the alternating current high voltage.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

L; 최단 거리, 1; 이온 발생 장치, 2,3; 대전 제거 설비, 10; 이온 발생부, 12; 방전극, 12'; 선단 부분, 12"; 선단, 13; 쌍극, 15; 원형공, 20; 급전부, 25; 직류 트랜스, 27; 교류 트랜스, 30; 케이싱, 31; 가이드 벽, 34; 방전극, 35; 쌍극, 36,41; 작업대, 37,42; 제품, 40; 고성능 필터.L; Shortest distance, 1; Ion generating apparatus, 2,3; Antistatic equipment, 10; Ion generator 12; Discharge electrode, 12 '; Tip part, 12 "; tip, 13; dipole, 15; round hole, 20; feeder, 25; direct current transformer, 27; alternating current transformer, 30; casing, 31; guide wall, 34; discharge electrode, 35; dipole, 36 ; 41; workbench, 37,42; product, 40; high performance filter.

본 발명은, 코로나 방전에 의해 공기를 이온화시키는 이온 발생 장치에 관한 것이며, 또한 이 이온 발생 장치를 사용한 대전 제거 설비에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the ion generating apparatus which ionizes air by corona discharge, and also relates to the electrification removal installation using this ion generating apparatus.

예를 들면, 반도체의 제조 등에 사용되는 클린룸 등의 청정 공간에서는, 오퍼레이터나 로보트, 각종 제조 장치 등의 주변의 청정도는 클래스 100레벨 (1ft³당의 공간에 포함되는 입자경이 0.5㎛ 이상의 입자 개수가 100개 이하의 청정도)이고, 클린룸 분위기 전체에서 평균화해도 클래스 0.1∼1이 한계로 된다. 그러나, 클래스 1 (0.5㎛ 기준)의 분위기에 있어서, 예를 들면 1 Gbit DRAM의 최소 치수의 1/3에 대응하는 0.06㎛ 이상의 입자가 8인치 웨이퍼 상에 부착되는 개수를 견적(見積)하면, 웨이퍼의 대전이 없는 상태에서는 1∼2개/hr 정도이지만, 웨이퍼가 100V 로 대전되어 있는 상태에서는, 20∼30개/hr 정도로 되어버린다. 그래서, 근년의 기가비트 시대에서는, 특히 반도체나 LCD(Liquid Crystal Display), HDD(Hard Disk Drive) 등을 제조하는 클린룸 등에 있어서, 제품 표면의 미립자 부착을 방지하는 방책의 하나로서, 제품이나 그 주변의 대전을 제거하는 것이 행해지고 있다.For example, in a clean space such as a clean room used for the manufacture of a semiconductor, the cleanliness of an operator, a robot, various manufacturing apparatuses, and the like may be classified into a class 100 level (particle size of 0.5 µm or more in the space per 1 ft ³⁾ . 100 or less cleanliness) and class 0.1-1 is the limit even if it averages in the clean room atmosphere whole. However, in an atmosphere of Class 1 (0.5 µm standard), for example, the number of particles of 0.06 µm or more corresponding to 1/3 of the minimum dimension of 1 Gbit DRAM is deposited on an 8-inch wafer, In the state where the wafer is not charged, it is about 1 to 2 pieces / hr, but in the state where the wafer is charged at 100V, it is about 20 to 30 pieces / hr. Therefore, in the recent gigabit era, especially in a clean room for manufacturing a semiconductor, a liquid crystal display (LCD), a hard disk drive (HDD), and the like, as one of measures to prevent the adhesion of particulates on the surface of the product, Removal of the charge is performed.

종래부터, 이와 같은 대전 제거를 목적으로 하여, 예를 들면 본 발명자들이 일본국 특허공보 제2541857호에 개시(開示)한 바와 같은, 코로나 방전에 의해 공기를 이온화시키는 이온 발생 장치가 사용되고 있고, 이와 같은 이온 발생 장치에 의해 발생시킨 플러스와 마이너스의 공기 이온을 반도체 등의 제품에 공급하여, 대전을 제거하고 있다. 이 일본국 특허공보 제2541857호에 개시된 바와 같이, 이온의 발생 방법에는, 방전극에 Pulsed-DC 전압을 인가하는 방법과, DC 전압을 인가하는 방법과, AC 전압을 인가하는 방법이 알려져 있다. Background Art Conventionally, an ion generating device for ionizing air by corona discharge has been used for the purpose of removing such charges, for example, as disclosed by the inventors in Japanese Patent No. 2551857. Positive and negative air ions generated by the same ion generating device are supplied to a product such as a semiconductor to remove charge. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 2551857, a method of generating ions is a method of applying a Pulsed-DC voltage to a discharge electrode, a method of applying a DC voltage, and a method of applying an AC voltage.

한편, 코로나 방전을 이용한 이온 발생 장치에서는, 코로나 방전시의 표면 산화와 스퍼터링 현상에 의해, 방전극으로부터 금속 입자가 발생하고, 금속 오염을 일으킨다. 그래서, 전술한 일본국 특허공보 제2541857호에서는, 방전극을 석영 유리로 피복함으로써, 그와 같은 발진의 방지를 도모하고 있다. 또, 방전극 자체를 반도체 재료와 같은 성분의 다결정 실리콘으로 구성함으로써, 방전극이 열화되어 비산(飛散)해도, 화학적 오염으로 되지 않도록 하는 방법도 알려져 있다.On the other hand, in the ion generating device using corona discharge, metal particles are generated from the discharge electrode due to surface oxidation and sputtering phenomenon during corona discharge, resulting in metal contamination. Therefore, in Japanese Patent Publication No. 2551857 described above, the discharge electrode is covered with quartz glass to prevent such oscillation. In addition, a method is also known in which the discharge electrode itself is made of polycrystalline silicon of the same component as the semiconductor material so that the discharge electrode does not become chemically contaminated even if the discharge electrode deteriorates and scatters.

그러나, 방전극을 석영유리로 피복한 경우, 인가 전압을 8kV 이상으로 하는 것이 필요하고, 전자(電磁) 복사(輻射) 노이즈가 발생해 버린다. 특히, 근년의 고 집적화가 진행된 전자(電子) 디바이스나 전자 시스템은 외부로부터의 전자 복사 노이즈에 약하고, 발생된 전자 복사 노이즈에 의해 전자 디바이스의 정전기 파괴나 특성 열화, 전자 시스템의 오동작 등의 전자 노이즈 장애가 생긴다. 또, 방전극에의 인가 전압이 높아지면, 오존의 발생이라고 하는 문제도 생긴다. 오존은 반응성이 풍부하므로, HDD나 LCD 등의 반도체의 제조에는 바람직하지 않다. However, when the discharge electrode is covered with quartz glass, it is necessary to set the applied voltage to 8 kV or more, and electromagnetic radiation noise is generated. In particular, in recent years, high-density electronic devices and electronic systems are susceptible to electromagnetic radiation noise from the outside, and electromagnetic noise such as electrostatic destruction, deterioration of characteristics, and malfunction of electronic systems due to generated electromagnetic radiation noise. Disability occurs. In addition, when the voltage applied to the discharge electrode is high, there is a problem of generation of ozone. Since ozone is rich in reactivity, it is not preferable for the manufacture of semiconductors such as HDDs and LCDs.

또 한편, 방전극 자체를 다결정 실리콘으로 구성하는 경우는, 결정 입계에 따라 일어나는 입계 미끄러짐이나 입계의 깨짐에 의해, 방전극이 격하게 열화되어 발진의 원인으로 된다. On the other hand, when the discharge electrode itself is made of polycrystalline silicon, the discharge electrode deteriorates violently due to grain boundary slippage or cracking of grain boundaries occurring along the grain boundaries, which causes oscillation.

따라서, 본 발명의 목적은, 방전극의 열화가 적고, 또한 전자 복사 노이즈나 오존의 발생도 억제 가능한, 이온 발생 장치와 대전 제거 설비를 제공하는 것에 있다. Therefore, it is an object of the present invention to provide an ion generating device and an antistatic device which have little deterioration of the discharge electrode and can also suppress the generation of electromagnetic radiation noise and ozone.

이 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 있어서는, 침형(針形)의 방전극(放電極)과 도전성의 쌍극을 구비하고, 방전극에 교류 고전압을 인가하여 코로나 방전에 의해 방전극 주변의 공기를 이온화시키는 이온 발생 장치로서, 최소한 방전극의 선단이 실리콘 단결정으로 구성되고, 방전극의 선단과 쌍극과의 최단 거리 L 이 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하이고, 방전극에 인가되는 교류 고전압의 실효치 V 가 8 kV 이하이고, 또한 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V (kV) ＜ 2.8 L (㎝) + 1.0 인 것을 특징으로 하고 있다. In order to achieve this object, according to claim 1, a needle-shaped discharge electrode and an electrically conductive dipole are provided, and ion which ionizes air around the discharge electrode by applying a high alternating voltage to the discharge electrode and corona discharge. As the generator, at least the tip of the discharge electrode is composed of a silicon single crystal, the shortest distance L between the tip of the discharge electrode and the dipole is 0.4 cm or more and 4 cm or less, and the effective value V of the AC high voltage applied to the discharge electrode is 8 kV or less. It is characterized by being 1.8 L (cm) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0.

이 청구항 1의 이온 발생 장치에 있어서, 침형의 방전극은, 도전성을 가지는 금속 등의 재료로 이루어지고, 일례로서 원주(圓柱) 형상으로 이루어지는 방전극의 선단 부분을 테이퍼의 원추 형상으로 형성한 침형의 형상을 가지고 있다. 방전극의 선단이라는 것은, 침형으로 형성된 방전극의 정점(頂点)이고, 이와 같이 방전극의 선단 부분이 원추형으로 형성되어 있는 경우, 방전극의 선단은 침형상의 정점이다. 코로나 방전은 침형 방전극의 선단에서 생기므로, 최소한 방전극의 선단은 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 단결정 실리콘은, 실리콘이 공유 결합하여 주기적이고 규칙적으로 정확하게 배열된 다이아몬드 구조를 가지고, 비정질 실리콘이나 다결정 실리콘 등에 비해 경도가 대단히 크고, 강인(强靭)하며 기계적 강도가 우수하다. 그러므로, 단결정 실리콘은 비정질 실리콘이나 다결정 실리콘 등에 비해 발진이 매우 적다. 쌍극은, 예를 들면 도전성을 가지는 금속판 등에 원이나 각형(角形) 등의 형상의 구멍을 형성한 구성을 가진다. 또 쌍극은 도전성 소재로 이루어지는 선, 격자, 링 등의 구성이라도 된다. In the ion generating device of claim 1, the needle-shaped discharge electrode is made of a material such as a conductive metal, and is an example of a needle-shaped shape in which the tip portion of the discharge electrode having a columnar shape is formed into a tapered cone. Have The tip of the discharge electrode is the tip of the discharge electrode formed in the needle shape, and in the case where the tip portion of the discharge electrode is formed in the conical shape in this manner, the tip of the discharge electrode is the needle-shaped peak. Since the corona discharge occurs at the tip of the needle-shaped discharge electrode, at least the tip of the discharge electrode is composed of a silicon single crystal. Single crystal silicon has a diamond structure in which silicon is covalently bonded and periodically and regularly arranged accurately. The single crystal silicon has extremely high hardness, toughness and excellent mechanical strength compared to amorphous silicon, polycrystalline silicon, and the like. Therefore, single crystal silicon has very little oscillation compared to amorphous silicon, polycrystalline silicon, or the like. The bipolar electrode has a configuration in which, for example, a hole having a shape such as a circle or a square is formed in a conductive metal plate or the like. The dipole may be configured of a line, a grating, or a ring made of a conductive material.

방전극의 선단과 쌍극과의 최단 거리 L은 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하로 한다. 방전극에 교류 전압을 인가하여 코로나 방전을 발생시키는 경우, 방전극에의 인가 전압이 일정하면, 방전극 선단과 쌍극과의 최단 거리 L이 작아질 수록, 코로나 방전의 크기는 커진다. 최단 거리 L가 4㎝를 넘으면, 충분한 강도의 코로나 방전이 일어나지 않게 되어 버린다. 한편, 최단 거리 L이 0.4 ㎝ 보다 작으면, 방전극의 선단의 코로나 방전에서 발생한 공기 이온은, 방전극의 선단과 쌍극과의 사이에 형성되는 전계의 작용으로, 대부분이 쌍극에 흡수되어 버리고, 기류에서 반출(搬出)하는 것이 불가능해진다. 최단 거리 L이 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하이면, 기류에서 반출할 수 있는 이온량도 증가하고, 대전체(帶電體)의 제전(除電)이 가능해진다.The shortest distance L between the tip of the discharge electrode and the dipole is 0.4 cm or more and 4 cm or less. In the case where the corona discharge is generated by applying an alternating voltage to the discharge electrode, if the voltage applied to the discharge electrode is constant, the magnitude of the corona discharge increases as the shortest distance L between the tip of the discharge electrode and the dipole decreases. When the shortest distance L exceeds 4 cm, corona discharge of sufficient strength will not occur. On the other hand, when the shortest distance L is smaller than 0.4 cm, the air ions generated by the corona discharge at the tip of the discharge electrode are caused by the action of an electric field formed between the tip of the discharge electrode and the dipole, and most of them are absorbed by the dipole, It is impossible to take it out. When the shortest distance L is 0.4 cm or more and 4 cm or less, the amount of ions that can be carried out in the airflow also increases, and the charge of the charged body becomes possible.

방전극에 인가되는 교류 고전압의 실효치 V는 8 kV 이하이고, 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V (kV) ＜ 2.8 L (㎝) + 1.0 으로 한다. 방전극에 인가되는 교류 고전압의 실효치 V가 1.8 L (㎝) + 0.5 보다 작게해서는, 코로나 방전이 발생되지 않는다. 한편, 방전극에 인가되는 교류 전압의 실효치 V(kV)가 2.8 L(㎝) + 1.0의 값을 넘으면, 코로나 방전의 강도가 커지지 않아서, 코로나 방전시에 발생하는 미량의 오존에 의한 표면 산화와 공기 이온에 의한 스퍼터링 현상으로 방전극의 선단 부분이 열화되고, 발진되어 버린다. 교류 고전압의 실효치 V가 V ＜ 2.8 L + 1.0의 범위에 있고, 또한 8 kV 이하이면, 오존 발생도 대략 10 volppb 이하로 억제하는 것이 가능해진다. The effective value V of the alternating current high voltage applied to the discharge electrode is 8 kV or less and 1.8 L (cm) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0. When the effective value V of the alternating current high voltage applied to the discharge electrode is smaller than 1.8 L (cm) + 0.5, no corona discharge occurs. On the other hand, when the effective value V (kV) of the AC voltage applied to the discharge electrode exceeds the value of 2.8 L (cm) + 1.0, the intensity of the corona discharge does not increase, so that surface oxidation and air caused by a small amount of ozone generated during the corona discharge are not achieved. Due to the sputtering phenomenon caused by ions, the tip portion of the discharge electrode deteriorates and oscillates. If the effective value V of the AC high voltage is in the range of V <2.8 L + 1.0 and is 8 kV or less, the ozone generation can be suppressed to about 10 volppb or less.

이 청구항 1의 이온 발생 장치에 있어서, 청구항 2에 기재된 바와 같이, 교류 고전압의 주파수는 20Hz 이상 100kHz 이하인 것이 바람직하다. 100kHz을 넘는 주파수에서는, 플러스와 마이너스의 이온이 결합, 중화되어 소멸하는 정도가 현저하고, 100kHz 이하와 비교하여, 대전물(帶電物)의 제전 시간도 대폭 길어져 버린다. 한편, 주파수를 너무 작게 하면, 플러스,마이너스 이온의 결합의 비율은 저하하는 대신, 플러스,마이너스 이온의 큰 덩어리가 교대로 대전 표면에 도달하게 된다. 20Hz 미만의 주파수에서는, 대전 표면이 제전된 후에도, 그 표면 전위는 플러스와 마이너스의 이온이 도달할 때 마다 플러스와 마이너스의 수십 볼트의 전위를 교대로 반복한다. 근년의 LSI, LCD, HDD는 수십 볼트의 표면 전위의 변동에서 파괴되는 것도 있으므로, 20Hz 미만의 주파수에서는, 오히려 제품 수율을 저하시키게 될지도 모른다. In the ion generating device of claim 1, as described in claim 2, the frequency of the alternating high voltage is preferably 20 Hz or more and 100 kHz or less. At frequencies above 100 kHz, the extent to which positive and negative ions are combined, neutralized, and extinguished is remarkable, and the static elimination time of the charged object is also significantly longer than that of 100 kHz or less. On the other hand, if the frequency is made too small, the ratio of bonding of positive and negative ions decreases, but large chunks of positive and negative ions alternately reach the charged surface. At frequencies below 20 Hz, even after the charged surface has been statically charged, the surface potential alternately repeats the potential of plus and minus tens of volts each time positive and negative ions arrive. In recent years, LSIs, LCDs, and HDDs may be destroyed by fluctuations in the surface potential of several tens of volts, so at frequencies below 20 Hz, product yields may be lowered.

또, 청구항 3에 기재된 바와 같이, 방전극의 선단의 곡률 반경은, 0.1 ㎜ ∼ 0.4 ㎜ 인 것이 바람직하다. 방전극 선단의 곡률 반경이 0.1 ㎜ 보다 작으면, 방전극 선단의 열화와 발진이 현저해 진다. 한편, 방전극의 선단의 곡률 반경이 0.4 ㎜ 보다 크면, 방전극 선단의 열화는 억제되지만 코로나 방전 그 자체가 일어나기 어렵게 되므로, 이온 발생 장치로서 기능이 열화될 우려가 있다. Moreover, as described in Claim 3, it is preferable that the radius of curvature of the front-end | tip of a discharge electrode is 0.1 mm-0.4 mm. If the radius of curvature of the discharge electrode tip is smaller than 0.1 mm, deterioration and oscillation of the discharge electrode tip become remarkable. On the other hand, if the radius of curvature of the tip of the discharge electrode is larger than 0.4 mm, deterioration of the tip of the discharge electrode is suppressed, but corona discharge itself is unlikely to occur, and thus there is a concern that the function of the ion generating device may be degraded.

청구항 4에 의하면, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 이온 발생 장치를 유속 0.2 m/s 이상 1.0 m/s의 청정 공기의 흐름중에 배치하고, 또한 방전극을 청정 공기의 흐름을 가로지르는 방향으로 2차원적인 확대를 가지고 복수 배치하는 것을 특징으로 하는 대전 제거 설비가 제공된다. According to claim 4, the ion generating device of any one of claims 1 to 3 is disposed in the flow of clean air at a flow rate of 0.2 m / s or more 1.0 m / s, and the discharge electrode is two-dimensional in the direction across the flow of clean air There is provided an antistatic device, characterized in that a plurality of arrangements are made with an enlarged scale.

또, 청구항 5에 의하면, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 이온 발생 장치의 방전극의 최소한 선단에, 유속 10 m/s 이상의 청정 공기의 기류를 공급하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 대전 제거 설비가 제공된다. Furthermore, according to claim 5, it is characterized by supplying a stream of clean air with a flow rate of 10 m / s or more to at least the tip of the discharge electrode of the ion generating device of any one of claims 1 to 3, wherein the charge removal equipment is provided. do.

이하, 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described with reference to drawings.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 이온 발생 장치(1)의 사시도이며, 도 2는 이온 발생 장치(1)의 이온 발생부(10)의 평면도, 도 3은 도 1에 있어서의 A-A 단면도이다.1 is a perspective view of an ion generating device 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the ion generating unit 10 of the ion generating device 1, and FIG. 3 is AA in FIG. 1. It is a cross section.

이온 발생 장치(1)의 이온 발생부(10)에는, 봉형(棒形)의 전극 지지 부재(11)의 양 측면에, 침형의 방전극(12)이 소정의 간격으로 복수개 부착되어 있다. 도시한 예에서는, 전극 지지 부재(11)의 양 측면에 각각 수직으로 돌출하도록 방전극(12)이 배치되어 있다. 또 각 방전극(12)은 원주 형상을 이루고, 선단 부분(12')은 테이퍼의 원추 형상으로 되어 있다. 방전극(12)은 도전성을 가지는 금속 등의 재료로 이루어지고, 최소한 방전극(12)의 선단(12")(원추 형상으로 형성된 선단 부분(12')의 정점)은 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 그리고, 방전극(12)의 선단(12")만을 실리콘 단결정으로 구성해도 되지만, 방전극(12)을 용이하게 제작할 수 있도록 하기 위해, 방전극(12)의 선단 부분(12')을 전체적으로 실리콘 단결정으로 구성하거나, 또는 방전극(12)을 전체적으로 실리콘 단결정으로 구성할 수 있다. In the ion generator 10 of the ion generator 1, a plurality of needle-shaped discharge electrodes 12 are attached to both side surfaces of the rod-shaped electrode support member 11 at predetermined intervals. In the example shown in figure, the discharge electrode 12 is arrange | positioned so that it may respectively protrude perpendicularly to the both side surfaces of the electrode support member 11. In addition, each discharge electrode 12 has a cylindrical shape, and the tip portion 12 'has a tapered cone shape. The discharge electrode 12 is made of a conductive metal or the like, and at least the tip 12 " of the discharge electrode 12 (a vertex of the tip portion 12 'formed in the shape of a cone) is made of silicon single crystal. Although only the front end 12 "of the discharge electrode 12 may be comprised by a silicon single crystal, in order to be able to manufacture the discharge electrode 12 easily, the front end part 12 'of the discharge electrode 12 is comprised entirely by a silicon single crystal, Alternatively, the discharge electrode 12 may be entirely composed of a silicon single crystal.

여기서, 도 4 (A) 내지 (C)는, 방전극(12)의 선단 부분(12')의 형상의 확대도이다. 도 4 (A)에 나타낸 방전극(12)의 선단 부분(12')의 형상은, 원추 형상으로 형성된 테이퍼면(120)의 선단(12")을 구면(球面)으로 구성한 예이다. 도 4 (B)에 나타낸 방전극(12)의 선단 부분(12')의 형상은, 테이퍼면(121)을, 선단(12")의 가까운 쪽의 완만한 경사면(122)과, 선단(12")으로부터 떨어진 쪽의 급경사면(123)에 의해 2단계의 경사면으로 구성하고, 방전극(12)의 선단(12")은 구면으로 구성되어 있다. 도 4 (C)에 나타낸 방전극(12)의 선단 부분(12')의 형상은, 테이퍼면(125)을, 선단(12")에 가까운 쪽의 완만한 경사면(126)과, 선단(12")으로부터 떨어진 쪽의 급경사면(127)과, 이들 완만한 경사면(126)과 급경사면(127) 사이의 중간 경사면(128)에 의해 3단계의 경사면으로 구성하고, 방전극(12)의 선단(12")은 구면으로 구성되어 있다. 어느 경우도, 구면으로 형성된 방전극(12)의 선단(12")의 곡률 반경은, 0.1㎜ ∼ 0.4㎜의 범위로 설정되어 있다. 그리고, 방전 극(12)의 선단(12")은 4단 이상의 경사면이나, 연속적으로 경사 각도가 변화하는 곡면으로 구성해도 된다. 4 (A) to (C) are enlarged views of the shape of the tip portion 12 'of the discharge electrode 12. FIG. The shape of the tip portion 12 'of the discharge electrode 12 shown in Fig. 4A is an example in which the tip 12 "of the tapered surface 120 formed in the shape of a cone is formed into a spherical surface. The shape of the tip portion 12 'of the discharge electrode 12 shown in B) is such that the tapered surface 121 is separated from the gentle inclined surface 122 near the tip 12 "and the tip 12". The steep inclined surface 123 is configured to be inclined in two stages, and the tip 12 ″ of the discharge electrode 12 is composed of a spherical surface. The shape of the tip portion 12 ′ of the discharge electrode 12 shown in FIG. 4C has a tapered surface 125 with a gentle inclined surface 126 closer to the tip 12 ″ and a tip 12 ″. ), The steep inclined surface 127 and the intermediate inclined surface 128 between these gentle inclined surfaces 126 and the steep inclined surface 127 constitute three inclined surfaces, and the tip 12 of the discharge electrode 12 is formed. Is formed of a spherical surface. In either case, the radius of curvature of the tip 12 "of the discharge electrode 12 formed in the spherical surface is set in the range of 0.1 mm to 0.4 mm. In addition, the tip 12 "of the discharge pole 12 may be comprised by the inclined surface of four or more steps, or the curved surface in which the inclination-angle changes continuously.

그리고, 방전극(12)이나 방전극(12)의 선단 부분(12')의 제작 방법은 임의이지만, 방전극(12) 전체나 방전극(12)의 선단 부분(12') 전체를 실리콘 단결정으로 구성하는 경우는, 예를 들면 실리콘 단결정 잉곳이나 웨이퍼 등으로부터 적당한 실리콘 단결정 편(片)을 잘라내고, 이 실리콘 단결정 편을 선반(旋盤) 등을 사용하여 소정 형상의 방전극(12)을 제작하거나, 또는 마찬가지로 방전극(12)의 선단 부분(12')을 제작하는 방법이 예시된다. 또, 방전극(12)의 선단 부분(12')을 실리콘 단결정으로 구성한 경우, 선단 부분(12') 이외의 부분(방전극(12)에 있어서의 선단 부분(12') 이외의 부분)은 반드시 실리콘 단결정으로 구성할 필요는 없고, 예를 들면 텅스텐 등의 도전성 부재로 선단 부분(12') 이외의 부분을 구성해도 된다. 이 경우, 예를 들면 세라믹스제나 플라스틱제로 이루어지는 튜브형상의 홀더 내에 있어서, 텅스텐 등의 도전성 부재와 소정 형상으로 가공된 실리콘 단결정으로 이루어지는 선단 부분(12')을 도전성 코일 스프링 등을 통하여 전기적으로 도통시킨 구성이 예시된다. In addition, although the manufacturing method of the discharge electrode 12 or the front end part 12 'of the discharge electrode 12 is arbitrary, when the whole discharge electrode 12 or the whole front end part 12' of the discharge electrode 12 is comprised by a silicon single crystal, For example, an appropriate silicon single crystal piece is cut out from a silicon single crystal ingot, a wafer, or the like, and the silicon single crystal piece is produced using a shelf or the like to produce a discharge electrode 12 having a predetermined shape, or similarly, a discharge electrode. The method of manufacturing the tip part 12 'of (12) is illustrated. When the tip portion 12 'of the discharge electrode 12 is composed of a silicon single crystal, a portion other than the tip portion 12' (parts other than the tip portion 12 'of the discharge electrode 12) must be silicon. It is not necessary to comprise a single crystal, and for example, portions other than the tip portion 12 'may be formed of a conductive member such as tungsten. In this case, in the tubular holder made of ceramic or plastic, for example, the tip portion 12 'made of a conductive member such as tungsten and a silicon single crystal processed into a predetermined shape is electrically connected through a conductive coil spring or the like. This is illustrated.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전극 지지 부재(11)의 전후 양 측면으로부터 떨어진 위치에는, 판형의 쌍극(13)이 각각 배치되어 있다. 이와 같이 전극 지지 부재(11)의 전후 양 측면에 판형의 쌍극(13)을 설치함으로써, 이온 발생부(10)의 상하면은 개구된 상태로 되어 있다. 이들 쌍극(13)은, 전극 지지 부재(11)의 양단에 설치된 절연성 지지 부재(14)에 의해 지지됨으로써, 전극 지지 부재(11)의 양측에 있어서, 모두 전극 지지 부재(11)와 평행으로, 또한 전극 지지 부재(11)와 절연된 상태로 설치되어 있다. 쌍극(13)은 도전성을 가지는 금속 등의 재료로 구성되어 있다. 또, 쌍극(13)에는, 소정 간격으로 원형공(15)이 복수 형성 되어있다. 이들 원형공(15)의 중심이, 각 방전극(12)의 중심축과 일치하도록 하여, 각 방전극(12)에 대응하는 원형공(15)이 쌍극(13)에 각각 형성되어 있다. Moreover, as shown in FIG. 1, the plate-shaped bipolar 13 is arrange | positioned in the position separated from the front and back both side surfaces of the electrode support member 11, respectively. Thus, by providing the plate-shaped bipolar 13 on both front and rear sides of the electrode support member 11, the upper and lower surfaces of the ion generator 10 are opened. These bipolar 13 is supported by the insulating support member 14 provided in the both ends of the electrode support member 11, so that both sides of the electrode support member 11, in parallel with the electrode support member 11, Moreover, it is installed in insulated state from the electrode support member 11. The bipolar 13 is made of a material such as a conductive metal. In addition, a plurality of circular holes 15 are formed in the bipolar 13 at predetermined intervals. The circular holes 15 corresponding to the respective discharge electrodes 12 are formed in the bipolar 13 so that the centers of these circular holes 15 coincide with the central axis of the discharge electrodes 12.

그리고, 방전극(12)의 선단(12")과 쌍극(13)과의 최단 거리 L은 0.4㎝ 이상 4㎝ 이하로 설정되어 있다. 도시한 예에서는, 각 방전극(12)의 선단(12")과, 쌍극(13)에 형성된 원형공(15)의 내주면과의 거리로 나타내는 최단 거리 L이 0.4㎝ 이상 4㎝ 이하로 설정되어 있다. The shortest distance L between the tip 12 "of the discharge electrode 12 and the dipole 13 is set to 0.4 cm or more and 4 cm or less. In the illustrated example, the tip 12" of each discharge electrode 12 is shown. And the shortest distance L represented by the distance from the inner circumferential surface of the circular hole 15 formed in the bipolar 13 is set to 0.4 cm or more and 4 cm or less.

이온 발생부(10)에는, 급전부(20)로부터 소정의 전압이 공급되도록 되어있다. 급전부(20)는 플래그(21) 및 케이블(22)을 통하여 전원으로부터 공급되는 교류 전압의 주파수를 조절하는 컨트롤러(23)와, 케이블(22)로부터 공급된 교류 전압의 일부를 취출하고, 원하는 직류 전압으로 변압하여 직류측 케이블(24)을 통하여 각 쌍극(13)에 각각 급전하는 직류 트랜스(25)와, 케이블(22)로부터 공급된 교류 전압을, 원하는 교류 전압으로 변압하여 교류측 케이블(26)을 통하여 각 방전극(12)에 각각 급전하는 교류 트랜스(27)를 구비하고 있다. The ion generator 10 is supplied with a predetermined voltage from the power supply unit 20. The power supply unit 20 takes out a part of the AC voltage supplied from the controller 23 and the controller 23 for adjusting the frequency of the AC voltage supplied from the power supply through the flag 21 and the cable 22, A DC transformer 25 which transforms into a DC voltage and feeds each bipolar 13 through the DC cable 24 and the AC voltage supplied from the cable 22 is transformed into a desired AC voltage to convert the AC cable ( An alternating current transformer 27 for supplying power to each of the discharge electrodes 12 through the 26 is provided.

컨트롤러(23)는, 전원으로부터 공급되는 교류 전압의 주파수를 20Hz 이상 100kHz 이하로 조정하도록 설정되어 있다. 그리고, 교류 트랜스(27)에서 변압함으로써, 각 방전극(12)에 대하여 실효치 V가 8kV 이하이며, 주파수가 20Hz 이상 100kHz 이하의 교류 고전압을 인가하도록 설정되어 있다. 또, 전술한 방전극(12)의 선단(12")과 쌍극(13)과의 최단 거리 L (즉, 각 방전극(12)의 선단(12")과, 쌍극(13)에 형성된 원형공(15)의 내주면과의 거리)와의 함수가 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V (kV) ＜ 2.8 L (㎝) + 1.0 으로 되도록 설정되어 있다. The controller 23 is set to adjust the frequency of the AC voltage supplied from the power supply to 20 Hz or more and 100 kHz or less. Then, the voltage is transformed by the AC transformer 27 so that the effective value V is 8 kV or less and the frequency high voltage of 20 Hz or more and 100 kHz or less is applied to each discharge electrode 12. The shortest distance L between the tip 12 "of the discharge electrode 12 and the bipolar 13 (that is, the tip 12" of each discharge electrode 12 and the circular hole 15 formed in the bipolar 13). ) Is set such that the function of the distance from the inner circumferential surface) is 1.8 L (cm) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0.

직류 트랜스(25)는, 각 쌍극(13)에 대하여 예를 들면 수백 볼트 정도의 교류 전압을 인가하도록 설정되어 있고, 각 방전극(12)의 근방에 있어서 코로나 방전에 의해 발생하는 플러스와 마이너스의 이온 발생 비율을 자유로 변환하는 것이 가능하다. The direct current transformer 25 is set to apply an alternating voltage of, for example, several hundred volts to each dipole 13, and positive and negative ions generated by corona discharge in the vicinity of each discharge electrode 12. It is possible to convert the rate of occurrence freely.

이와 같이 구성된 이온 발생 장치(1)의 이온 발생부(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 청정 공기의 흐름중에 배치된다. 이 경우, 청정 공기의 흐름의 유속은, 0.2 m/s 이상 1.0 m/s 이하인 것이 바람직하다. 또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 개구되어 있는 이온 발생부(10)의 상하면을 통하여, 청정 공기의 흐름이 유통될 수 있도록 배치함으로써, 전극 지지 부재(11)의 양 측면에 배치된 방전극(12)이나 쌍극(13)의 표면에 따라 청정 공기가 흐르도록 구성한다. The ion generator 10 of the ion generator 1 configured as described above is disposed in the flow of clean air, as shown in FIG. 1. In this case, it is preferable that the flow velocity of the flow of clean air is 0.2 m / s or more and 1.0 m / s or less. In addition, as shown in FIG. 1, the discharge electrodes 12 disposed on both side surfaces of the electrode support member 11 are disposed so that the flow of clean air flows through the upper and lower surfaces of the ion generating unit 10 that is opened. ) Or clean air flows along the surface of the bipolar 13.

도 5는, 이 이온 발생 장치(1)를 사용하여 구성한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 대전 제거 설비(2)의 모식적인 설명도이다. 위쪽에 배치된 고성능 필터(40)를 통과하여 제진(除塵)된 청정 공기가, 0.2 m/s 이상 1.0 m/s 이하인 유속으로, 도면에 있어서 아래쪽을 향하여 공급되고 있다. 도시한 예에서는, 고성능 필터(40)의 아래쪽에는, 앞서 설명한 이온 발생 장치(1)의 이온 발생부(10)를 2개소에 배치하고 있다(단, 도 5에서는 급전부(20)를 생략하고 있다). 고성능 필터(40)로서는, 예를 들면 서브미크론 입자를 0.3㎛의 입자에 대하여 99.7% 이상 의 제거 성능으로 포집할 수 있는 것으로 사용하고, 이와 같은 고성능 필터(40)로서, HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터나 ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터가 예시된다. FIG. 5: is a schematic explanatory drawing of the antistatic installation 2 which concerns on the 1st Embodiment of this invention comprised using this ion generating device 1. FIG. Clean air damped through the high-performance filter 40 disposed above is supplied downward at a flow rate of 0.2 m / s or more and 1.0 m / s or less. In the example shown in the figure, below the high performance filter 40, the ion generating part 10 of the ion generating apparatus 1 mentioned above is arrange | positioned in two places (However, the power supply part 20 is abbreviate | omitted in FIG. have). As the high performance filter 40, for example, submicron particles can be collected at a removal performance of 99.7% or more with respect to 0.3 µm particles. As such a high performance filter 40, HEPA (High Efficiency Particulate Air) is used. ) Filter or ULPA (Ultra Low Penetration Air) filter.

또, 2개의 이온 발생부(10)는, 모두 서로 같은 높이로 평행하게 나란히 배치되어 있다. 앞서 도 1에서 설명한 경우와 마찬가지로, 이온 발생부(10)의 상하면을 통하여 청정 공기의 흐름이 유통될 수 있도록 2개의 이온 발생부(10)를 배치함으로써, 2개의 이온 발생부(10)에 설치되어 있는 각 방전극(12)이 모두 같은 높이로 되고, 고성능 필터(40)를 통하여 공급되는 청정 공기의 흐름을 가로지르는 방향으로 2차원적인 확대를 가지고 각 방전극(12)이 배치된 상태로 되어 있다. In addition, the two ion generators 10 are all arranged side by side in parallel with each other at the same height. As in the case described with reference to FIG. 1, the two ion generators 10 are disposed in the two ion generators 10 by arranging the two ion generators 10 so that clean air flows through the upper and lower surfaces of the ion generator 10. The discharge electrodes 12 are all the same height, and the discharge electrodes 12 are arranged in two-dimensional enlargement in a direction crossing the flow of clean air supplied through the high-performance filter 40. .

고성능 필터(40) 및 이온 발생부(10)의 아래쪽에는, 작업대(41)가 배치되어있다. 이 작업대(41)의 상면에, 예를 들면 반도체, HDD 헤드 등이라고 하는 제품(42)이 배치되어 있다. 그리고, 도 5는 모식도로서, 대전 제거 설비(2)나 작업대(41) 등의 크기나 이들 간격 등을 정확하게 나타낸 것은 아니다. The work table 41 is disposed below the high performance filter 40 and the ion generating unit 10. The product 42, such as a semiconductor, an HDD head, etc., is arrange | positioned on the upper surface of this work bench 41, for example. 5 is a schematic diagram which does not show the magnitude | size, such space | interval, etc. of the antistatic installation equipment 2, the work bench 41, etc. correctly.

이상과 같이 구성된 대전 제거 설비(2)에 있어서, 고성능 필터(40)를 통하여 청정 공기를, 0.2 m/s 이상 1.0 m/s 이하의 유속으로, 아래쪽을 향하여 공급하고, 개구되어 있는 이온 발생부(10)의 상하면을 통하여, 이온 발생부(10)내에 청정 공기를 유통시킨다. 그리고, 급전부(20)(도 5에서는 도시하지 않음)에 의해, 방전극(12)에 대하여 실효치 V가 8 kV 이하이며, 주파수가 20Hz 이상 100kHz 이하인 교류 고전압을 인가하고, 각 쌍극(13)에 대하여 예를 들면 수백 볼트 정도의 직류 전압을 인가한다. 이로써, 이온 발생부(10) 내를 유통할 때, 방전극(12)이나 쌍 극(13)의 표면에 따라 흐르는 청정 공기가, 방전극(12)의 선단(12")의 근방에 있어서 코로나 방전에 의해 이온화된다. 이같이 하여 발생된 플러스와 마이너스의 공기 이온은, 청정 공기의 흐름에 따라 더욱 아래쪽으로 흘러내리고, 아래쪽에 배치된 작업대(41)의 상면에 공급되게 된다. In the electrification removal facility 2 comprised as mentioned above, the ion generation part which supplies clean air downward through the high performance filter 40 at a flow velocity of 0.2 m / s or more and 1.0 m / s or less, and is opened. Clean air is circulated in the ion generating unit 10 through the upper and lower surfaces of the 10. Then, the power supply unit 20 (not shown in FIG. 5) applies an alternating current high voltage having an effective value V of 8 kV or less and a frequency of 20 Hz or more and 100 kHz or less to the discharge electrode 12, to each bipolar 13. For example, a DC voltage of about several hundred volts is applied. As a result, when the inside of the ion generator 10 flows, clean air flowing along the surface of the discharge electrode 12 or the dipole 13 is prevented from corona discharge in the vicinity of the tip 12 ″ of the discharge electrode 12. The positive and negative air ions generated in this way flow down further along with the flow of clean air, and are supplied to the upper surface of the work bench 41 disposed below.

따라서, 이상과 같이 구성된 대전 제거 설비(2)에 의하면, 작업대(41)의 상면에 배치된 예를 들면 반도체, HDD 헤드 등이라고 하는 제품(42)의 대전을, 청정 공기의 흐름에 놓여 공급되는 플러스와 마이너스의 이온에 의해 제거하는 것이 가능해진다. Therefore, according to the antistatic installation 2 comprised as mentioned above, the charging of the product 42 arrange | positioned on the upper surface of the work bench 41, such as a semiconductor, HDD head, etc., is supplied in the flow of clean air, and is supplied. It becomes possible to remove by positive and negative ions.

다음에, 도 6은 본 발명의 제2 실시의 형태에 관한 대전 제거 설비(3)를 설명하기 위한, 대전 제거 설비(3)의 단면도이다. 이 실시의 형태에서는, 경질(硬質) 염화 비닐 소재로 이루어지는 케이싱(30)의 하면에, 원통형의 가이드벽(31)이 소정의 간격으로 복수 설치되어 있고, 각 가이드벽(31)의 하단은 개구되어 있다. 또, 케이싱(30)의 측면에는, 청정 공기의 도입공(32)이 형성되어 있다. 가이드벽(31)의 하단과 도입공(32)을 제외하고는 케이싱(30)은 밀폐되어 있고, 도입공(32)으로부터 케이싱(30) 내에 도입된 청정 공기가, 가이드벽(31)으로부터 아래쪽으로 향하여 분출하도록 되어 있다. Next, FIG. 6 is sectional drawing of the electrification removal facility 3 for demonstrating the electrification removal facility 3 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. In this embodiment, a plurality of cylindrical guide walls 31 are provided on a lower surface of the casing 30 made of a hard vinyl chloride material at predetermined intervals, and the lower end of each guide wall 31 is an opening. It is. Moreover, the inlet 32 of clean air is formed in the side surface of the casing 30. Except for the lower end of the guide wall 31 and the introduction hole 32, the casing 30 is sealed, and clean air introduced into the casing 30 from the introduction hole 32 is lowered from the guide wall 31. It is supposed to spout toward.

케이싱(30)의 내부 상면에는 지지 부재(33)가 설치되어 있고, 이 지지 부재(33)의 하면에는, 침형의 방전극(34)이 소정의 간격으로 복수개 부착되어 있다. 도시한 예에서는, 방전극(34)은 지지 부재(33)의 하면으로부터 연직(鉛直)으로 아래쪽으로 돌출하도록 배치되어 있고, 원통형을 이루는 각 가이드벽(31)의 중심축 과 각 방전극(34)의 중심축은 각각 일치하고 있다. 이로써, 전술한 바와 같이, 도입공(21)으로부터 케이싱(30) 내에 도입되어 가이드벽(31)으로부터 아래쪽에 향하여 분출하는 청정 공기가, 각 방전극(34)의 표면에 따라 흐르도록 되어 있다. 그리고, 도입공(32)으로부터 케이싱(30) 내에 도입되는 청정 공기의 유량을 조정함으로써, 방전극(34)의 최소한 선단(34")에, 유속 10m/s 이상의 청정 공기의 기류가 공급되도록 설정되어 있다. 앞서 도 1에 설명한 이온 발생 장치(1)와 마찬가지로, 각 방전극(34)은 원주 형상을 이루고, 각 방전극(34)의 선단 부분(34')은 테이퍼의 원추 형상으로 형성되어 있고, 또 방전극(34)은 도전성을 가지는 금속 등의 재료로 이루어지고, 최소한 방전극(34)의 선단(34")(원추 형상으로 형성된 선단 부분(34')의 정점)은 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 또한, 앞서 도 4에서 설명한 바와 마찬가지로, 방전극(34)의 선단(34")은 구면(球面)으로 형성되고, 선단(34")의 곡률 반경은, 0.1㎜∼0.4㎜의 범위로 설정되어 있다. A support member 33 is provided on the inner upper surface of the casing 30, and a plurality of needle-shaped discharge electrodes 34 are attached to the lower surface of the support member 33 at predetermined intervals. In the example shown in figure, the discharge electrode 34 is arranged so as to project downward from the lower surface of the support member 33 in a vertical direction, and the center axis of each guide wall 31 forming a cylindrical shape and the discharge electrode 34 of each discharge electrode 34 are arranged. The central axes coincide with each other. Thus, as described above, clean air introduced into the casing 30 from the introduction hole 21 and blown downward from the guide wall 31 flows along the surface of each discharge electrode 34. Then, by adjusting the flow rate of the clean air introduced into the casing 30 from the inlet hole 32, the air flow of the clean air of 10 m / s or more at a flow rate of 10 m / s or more is supplied to at least the front end 34 "of the discharge electrode 34, Similarly to the ion generating device 1 described with reference to Fig. 1, each of the discharge electrodes 34 has a circumferential shape, and the tip portion 34 'of each of the discharge electrodes 34 is formed in a tapered cone shape. The discharge electrode 34 is made of a material such as a conductive metal, and at least the tip 34 ″ (the apex of the tip portion 34 ′ formed in the shape of a cone) of the discharge electrode 34 is composed of a silicon single crystal. 4, the tip 34 ″ of the discharge electrode 34 is formed into a spherical surface, and the radius of curvature of the tip 34 ″ is set in a range of 0.1 mm to 0.4 mm. .

가이드벽(31)의 외측에는, 링형의 쌍극(35)이 각각 배치되어 있다. 각 쌍극(35)의 중심이, 각 방전극(34)의 중심축과 일치하도록 각각 배치되어 있다. 또, 도시하지 않지만, 앞서 도 1에서 설명한 이온 발생 장치(1)와 마찬가지로, 각 방전극(34)에 대하여 실효치 V가 8 kV 이하이며 주파수가 20Hz 이상 100kHz 이하인 교류 고전압을 인가하고, 각 쌍극(35)에 대하여 예를 들면 수백 볼트 정도의 직류 전압을 인가함으로써, 각 방전극(34)의 근방에 있어서 코로나 방전에 의해 발생하는 플러스와 마이너스의 이온 발생 비율을 자유로 변화시킬 수 있도록 구성되어 있다. On the outside of the guide wall 31, ring-shaped bipolars 35 are disposed, respectively. The center of each dipole 35 is arranged so as to coincide with the central axis of each discharge electrode 34. Although not shown, similarly to the ion generating device 1 described with reference to FIG. 1, an AC high voltage having an effective value V of 8 kV or less and a frequency of 20 Hz or more and 100 kHz or less is applied to each discharge electrode 34, and each bipolar 35 is applied. For example, by applying a direct current voltage of about several hundred volts, the positive and negative ion generation rates generated by corona discharge in the vicinity of each discharge electrode 34 can be freely changed.

그리고, 각 방전극(34)의 선단(34")과 각 쌍극(35)과의 최단 거리 L는 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하로 설정되고, 도시한 예에서는, 각 방전극(34)의 선단(34")과, 링형의 쌍극(35)과의 거리로 표시되는 최단 거리 L가 0.4 ㎝ 이상 4㎝ 이하로 설정되어 있다. 또, 각 방전극(34)에 대하여 인가되는 교류 고전압의 실효치 V와 이 최단 거리 L와의 관계가, 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V (kV) ＜ 2.8 L (㎝) + 1.0으로 되도록 설정되어 있다.And the shortest distance L between the front end 34 "of each discharge electrode 34 and each bipolar 35 is set to 0.4 cm or more and 4 cm or less, In the example shown, the front end 34" of each discharge electrode 34 is shown. ) And the shortest distance L expressed by the distance between the ring-shaped dipole 35 is set to 0.4 cm or more and 4 cm or less. Moreover, the relationship between the effective value V of the AC high voltage applied to each discharge electrode 34 and this shortest distance L is set to be 1.8 L (cm) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0. .

또, 케이싱(30)의 아래쪽에는, 작업대(36)가 배치되어 있다. 이 작업대(36)의 상면에, 예를 들면 반도체, HDD 헤드 등이라고 하는 제품(37)이 배치되어 있다. 그리고, 도 6은 모식도로서, 대전 제거 설비(3)나 작업대(36) 등의 크기나 이들 간격 등을 정확하게 나타낸 것은 아니다. Moreover, the work bench 36 is arrange | positioned under the casing 30. As shown in FIG. The product 37, such as a semiconductor, an HDD head, etc., is arrange | positioned on the upper surface of this work bench 36, for example. 6 is a schematic diagram which does not show the magnitude | size, such space | interval, etc. of the antistatic installation 3, the work bench 36, etc. correctly.

이상과 같이 구성된 대전 제거 설비(3)에 있어서, 전술한 바와 같이 도입공(32)로부터 케이싱(30) 내에 블로어에 의해 청정 공기를 공급함으로써, 방전극(34)의 최소한 선단(34")에 있어서 유속 10m/s 이상으로 되는 청정 공기의 기류를 형성시켜, 가이드벽(31)으로부터 아래쪽을 향하여 분출시킨다. 그리고, 도시하지 않은 급전부에 의해, 각 방전극(34)에 대하여 실효치 V가 8 kV 이하이며, 주파수가 20Hz 이상 100kHz 이하인 교류 고전압을 인가하고, 각 쌍극(35)에 대하여 예를 들면 수백 볼트 정도의 직류 전압을 인가한다. 이로써, 방전극(12)의 표면에 따라 흐르는 청정 공기가, 방전극(34)의 선단(34")의 근방에 있어서 코로나 방전에 의해 이온화된다. 이같이 하여 발생된 플러스와 마이너스의 공기 이온은, 청정 공기의 흐름에 의해 가이드벽(31)으로부터 아래쪽으로 향하여 흘러내리고, 아래쪽에 배치된 작업대(36)의 상면에 공급되게 된다. In the antistatic installation 3 configured as described above, as described above, clean air is supplied from the introduction hole 32 into the casing 30 by a blower, so that at least the front end 34 ″ of the discharge electrode 34 is provided. An airflow of clean air having a flow rate of 10 m / s or more is formed, and is blown downward from the guide wall 31. The power supply unit (not shown) gives an effective value V of 8 kV or less for each discharge electrode 34. AC high voltage having a frequency of 20 Hz or more and 100 kHz or less is applied, and a DC voltage of, for example, several hundred volts is applied to each dipole 35. Thus, clean air flowing along the surface of the discharge electrode 12 is discharged. It is ionized by corona discharge in the vicinity of the tip 34 "of (34). The positive and negative air ions generated in this way flow down from the guide wall 31 downward by the flow of clean air, and are supplied to the upper surface of the work table 36 disposed below.

따라서, 이상과 같이 구성된 대전 제거 설비(3)에 의해도 마찬가지로, 작업대(36)의 상면에 배치된 제품(37)의 대전을, 청정 공기의 흐름에 놓여 공급되는 플러스와 마이너스의 공기 이온에 의해 제거하는 것이 가능해진다. 이에 더하여 이 실시의 형태의 대전 제거 설비(3)에 의하면, 가스 입자 변환에 의해 발생하는 미립자가 방전극(34)에 부착, 퇴적되는 것을 방지할 수 있고, 방전극(34)에 부착, 퇴적된 입자가 탈리(脫離)하여 제품(37)을 오염시킨다고 하는 문제를 해소할 수 있다고 하는 특징이 있다. 그리고, 이 실시의 형태의 대전 제거 설비(3)의 경우, 케이싱(30) 내에 공급하는 청정 공기는, 클린룸 습도 분위기를 변화시키지 않는 공기인 것이 바람직하다. Therefore, the charging of the product 37 arranged on the upper surface of the work bench 36 is similarly performed by the positive and negative air ions supplied to the stream of clean air by the antistatic installation 3 configured as described above. It becomes possible to remove. In addition, according to the electrification removal facility 3 of this embodiment, it is possible to prevent the particles generated by the gas particle conversion from adhering to and depositing on the discharge electrode 34, and the particles deposited and deposited on the discharge electrode 34. There is a feature that the problem of desorption and contaminating the product 37 can be solved. And in the case of the antistatic installation 3 of this embodiment, it is preferable that the clean air supplied into the casing 30 is air which does not change a clean room humidity atmosphere.

그리고, 이상의 실시의 형태에서는, 수직류식 클린룸을 예로 하여 설명하였으나, 제전의 대상물에 대하여 수평 또는 경사 방향으로부터 청정 공기를 불어 넣는 설비에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 도 5의 대전 제거 설비(2)는, 클린룸이나 클린 벤치, 클린 부스의 HEPA/ULPA 필터의 청정 공기 분출구(0.2m/s∼1.0m/s)에 부착하는 제품을 포함하는 주변의 환경 전체를 제전하는 경우 등에 적합하게 사용된다. 한편, 도 6의 대전 제거 설비(3)는, 세정조 상부에 설치하여 초순수(超純水)로부터 끌어올리는 웨이퍼나 유리의 표면 전위를 노즐로부터 분출하는 이온화 에어로 순간에 감쇠시키는 경우나, 공기 이온을 포함한 기류가 노즐로부터 분출하여 대형 액정 기판의 표면 전체를 다 덮을 수 있도록 넓은 기판 전체를 얼룩 없이 일정하게 단시간에 제전하는 경우 등에 적합하게 사용된다. In the above embodiment, the vertical flow type clean room has been described as an example, but the present invention can also be applied to a facility that blows clean air from a horizontal or inclined direction with respect to an object to be removed. Moreover, the antistatic installation 2 of FIG. 5 is a periphery containing the product attached to the clean air blower outlet (0.2 m / s-1.0 m / s) of the HEPA / ULPA filter of a clean room, a clean bench, and a clean booth. It is suitably used for the case of static elimination of the whole environment. On the other hand, the antistatic installation 3 of FIG. 6 is provided in the upper part of the washing tank, and attenuates the surface potential of the wafer or glass which is pulled up from ultrapure water at an instant by the ionizing air blown out from the nozzle, or air ions. It is suitably used for the case where the entire wide substrate is statically discharged in a short time without stain so that the air flow including the air is ejected from the nozzle to cover the entire surface of the large liquid crystal substrate.

다음에, 실시예에 의해 본 발명의 작용 효과를 확인하였다. 먼저 표 1은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 텅스텐의 각각으로 방전극 선단을 구성한 경우의, 방전극 선단으로부터의 발진 특성을 비교한 것이다. 도 1 내지 도 3에서 설명한 이온 발생 장치(1)에 있어서, 이온 발생부(10)의 아래쪽에 CNC(응축핵식 입자 계측기)(30)를 설치하고, CNC(30)에 의해, 0.05㎛ 이상의 크기의 입자 개수 농도를 측정하였다. 방전극 선단과 쌍극과의 최단 거리 L = 2.5㎝ 로 하였다. 각 방전극 선단의 곡률은 0.2㎜이다. 각 방전극에 대하여 실효치 V가 6kV, 주파수가 50㎐의 교류 고전압을 인가하였다. 또, 도 1중 백색 화살표로 나타낸 청정 공기의 기류 속도는 0.3 m/s, 방전극으로부터 CNC(30)의 샘플링 튜브 입구까지의 거리는 400㎜으로 하였다. 또, 방전극의 선단을 전자 현미경으로 관찰하고, 산화와 스퍼터링 현상에 의한 표면 조도의 범위를 아울러 나타냈다. 그리고, 표면 조도의 범위는 방전극 선단을 기점으로 하여 측정한 표면 거칠음이 생기고 있는 영역의 크기라고 하여 정의한다. 단결정 실리콘으로 구성한 방전극은, 다른 2종의 소재로 이루어지는 방전극에 비해 발진, 표면 거칠음기가 매우 적다. Next, the effect of this invention was confirmed by the Example. First, Table 1 compares the oscillation characteristics from the discharge electrode tip when the discharge electrode tip is composed of single crystal silicon, polycrystalline silicon, and tungsten. In the ion generating device 1 described with reference to FIGS. 1 to 3, a CNC (condensation nucleus particle measuring device) 30 is provided below the ion generating unit 10, and the CNC 30 has a size of 0.05 μm or more. The particle number concentration of was measured. The shortest distance L of the discharge electrode front end and the bipolar was set to 2.5 cm. The curvature of each tip of the discharge electrode is 0.2 mm. AC high voltages having an effective value V of 6 kV and a frequency of 50 Hz were applied to each discharge electrode. In addition, the air flow velocity of clean air shown by the white arrow in FIG. 1 was 0.3 m / s, and the distance from the discharge electrode to the sampling tube inlet of the CNC 30 was 400 mm. Moreover, the tip of the discharge electrode was observed with an electron microscope, and the range of the surface roughness by oxidation and sputtering phenomenon was also shown. The range of surface roughness is defined as the size of the area where surface roughness measured from the tip of the discharge electrode is generated. The discharge electrode made of single crystal silicon has very little oscillation and surface roughness compared with the discharge electrode made of two different materials.

[표 1]TABLE 1

가동시간 (일) Uptime (Days) 입자수 농도(개/ft3)와 선단의 표면 조도(㎛) Particle number concentration (pieces / ft3) and surface roughness at the tip (μm) 단결정 실리콘 Monocrystalline silicon 다결정 실리콘 Polycrystalline silicon 텅스텐 tungsten 1 One 0 (0) 0 (0) 10 (15) 10 (15) 100 (200) 100 (200) 5 5 1 (1) 1 (1) 20 (40) 20 (40) 300 (450) 300 (450) 10 10 3 (2) 3 (2) 80 (60) 80 (60) 600 (700) 600 (700) 20 20 4 (2) 4 (2) 100 (80) 100 (80) 900 (1000) 900 (1000) 30 30 6 (4) 6 (4) 200 (120) 200 (120) 1500 (1200) 1500 (1200)

( )내는 선단의 표면 조도(㎛)를 나타냄. () Shows surface roughness (㎛) of tip.

도 7은 단결정 실리콘으로 구성한 방전극 선단(12")과 쌍극(13)과의 최단 거리 L (즉, 각 방전극 선단(12")과, 쌍극(13)에 형성된 원형공(15)의 내주면과의 거리)와, 이온 발생부(10)의 아래쪽에서 측정되는 플러스 또는 마이너스의 이온 농도와의 관계를 나타낸 그래프이다. 이온 농도는, 도 1중 CNC(30)를 이온 농도계로 바꾸어 측정하였다. 각 방전극 선단의 곡률은 0.2㎜이다. 방전극 선단(12")과, 쌍극(13)에 형성된 원형공(15)의 내주면과의 최단 거리 L(㎝)에 따라, 코로나 방전의 개시 전압의 실효치 V₀(V₀= 1.8L + 0.5 (kV))의 1.1배의 실효치 V (V = 1.1 V ₀(kV))의 50㎐의 교류 전압을 방전극(12)에 인가하였다. 쌍극(13)에는, -10V로부터 -250V의 직류 전압을 가하여 플러스와 마이너스의 이온의 농도가 균형을 이루도록 조정하였다. 최단 거리 L가 0.4㎝보다 작으면, 방전극 선단(12")의 코로나 방전으로 발생한 공기 이온은, 방전극 선단(12")과 쌍극(13)과의 사이에 형성되는 전계의 작용으로, 대부분이 쌍극(13)에 흡수되어 버려, 기류에서 반출(搬出)하는 것이 불가능해 진다. 최단 거리 L가 0.4㎝ 이상이면, 기류에서 반출할 수 있는 이온량도 증가하고, 대전체의 제전이 가능해진다. 단, 최단 거리 L가 0.4㎝를 초과하면, 충분한 강도의 코로나 방전이 일어나지 않게 되어 버리거나, 또는 코로나 방전을 강하게 하기 위해 인가 전압을 크게 하는 것이 필요해진다. 그러나, 인가 전압을 너무 크게 하면, 전자(電磁) 노이즈가 발생될 우려가 있다. 7 shows the shortest distance L between the discharge electrode tip 12 " made of single crystal silicon and the dipole 13 (i.e., each discharge electrode tip 12 " and the inner circumferential surface of the circular hole 15 formed in the dipole 13). Distance) and a graph showing the relationship between positive or negative ion concentration measured under the ion generating unit 10. Ion concentration was measured by replacing the CNC 30 in FIG. 1 with an ion concentration meter. The curvature of each tip of the discharge electrode is 0.2 mm. The effective value V ₀ (V ₀ = 1.8 L + 0.5 () of the start voltage of corona discharge, depending on the shortest distance L (cm) between the discharge electrode tip 12 "and the inner peripheral surface of the circular hole 15 formed in the bipolar 13. An alternating voltage of 50 kV of 1.1 times the effective value V (V = 1.1 V ₀ (kV)) of kV)) was applied to the discharge electrode 12. The dipole 13 was supplied with a DC voltage of -10V to -250V. The concentration of positive and negative ions was adjusted to balance. If the shortest distance L is less than 0.4 cm, air ions generated by the corona discharge of the discharge electrode tip 12 "are discharge electrode tip 12" and the dipole 13; Due to the action of the electric field formed between and, most of them are absorbed by the bipolar electrode 13, and it is impossible to carry them out of the air stream.If the shortest distance L is 0.4 cm or more, the amount of ions that can be taken out of the air stream Also, the charging of the electric charge becomes possible, but if the shortest distance L exceeds 0.4 cm, the corona discharge of sufficient strength It is necessary to increase the applied voltage so as not to occur or to increase the corona discharge, but if the applied voltage is too large, there is a possibility that electromagnetic noise is generated.

그러나, 방전극(12)에 인가하는 교류 전압의 실효치 V (kV)가 (2.8L + 1.0)의 값을 초과하면, 코로나 방전의 강도가 너무 커져, 코로나 방전시 발생하는 미량 의 이온에 의한 표면 산화와 공기 이온에 의한 스퍼터링 현상으로 방전극(12)의 선단(12")의 열화에 의한 발진이 즉청되었다. 그리고, 발진은 도 1에 나타낸 CNC(30)에서 측정하고, 0.05㎛ 이상의 크기의 입자 개수 농도가 1개월간의 가동후에 있어서 10개/ft³를 초과한 경우에, 방전극(12)로부터의 발진이 있다고 판정되었다. 실험의 결과 얻어진 발진이 일어나기 시작하는 인가 교류 전압의 실효치 (2.8L + 1.0) 및 코로나 방전을 개시하는 인가 교류 전압의 실효치 (1.8L + 0.5)와 최단 거리 L (㎝)의 관계를 도 8에 나타냈다. However, when the effective value V (kV) of the AC voltage applied to the discharge electrode 12 exceeds the value of (2.8L + 1.0), the intensity of the corona discharge becomes too large, and the surface oxidation by the trace ions generated during the corona discharge occurs. And sputtering due to air ions caused an oscillation due to deterioration of the tip 12 "of the discharge electrode 12. The oscillation was measured by the CNC 30 shown in Fig. 1, and the number of particles having a size of 0.05 mu m or more. When the concentration exceeded 10 / ft ³ after one month of operation, it was determined that there was an oscillation from the discharge electrode 12. The effective value of the applied AC voltage at which the oscillation obtained as a result of the experiment began to occur (2.8L + 1.0). And the relationship between the effective value (1.8L + 0.5) and the shortest distance L (cm) of the applied alternating current voltage which starts a corona discharge are shown in FIG.

또, 도 1중 CNC(30)를 오존 농도계에 대신하여, 오존 농도를 측정하였다. 그 결과도 도 8에 나타냈다. 교류 고전압의 실효치 V(kV)가 V = 2.8L + 1.0의 범위에 있고, 또한 8kV 이하로 되면, 오존 발생도 대략 10volppb 이하로 억제할 수 있었다. In addition, the ozone concentration was measured in place of the CNC 30 in FIG. The result is also shown in FIG. When the effective value V (kV) of the AC high voltage was in the range of V = 2.8L + 1.0 and became 8 kV or less, ozone generation could be suppressed to about 10 volppb or less.

다음에, 도 5에서 설명한 대전 제거 설비(2)에 의해 HDD(Hard Disk Drive)의 헤드를 제전하는 경우에 대하여, 청정 공기의 유속의 바람직한 범위를 측정하였다. 도 5의 대전 제거 설비(2)에 있어서, 방전극 선단과 쌍극과의 최단 거리 L = 2.5㎝로 하였다. 방전극 선단의 곡률 반경은 0.2㎜이다. 각 방전극에 대하여 실효치 V가 6kV, 주파수가 50㎐의 교류 고전압을 인가하였다. 대전 제거 설비(2)를 설치한 클린룸의 청정도는 클라스 1000 (0.3㎛크기의 먼지가 1ft³의 공기중에 1000개정도 존재)이다. 청정 공기의 유속과 헤드에 부착된 0.3㎛ 이상의 크기의 먼지의 개수의 함수를 표 2에 나타낸다. 청정 공기의 유속은 0.2 m/s로부터 1.0 m/s의 범위가 바람직하다. 유속이 너무 느려지면, 클린룸 내에 있는 오퍼레이터로부터의 발진 입자를 헤드로부터 충분히 먼 방향으로 멀어지게 할 수 없다. 또, 유속이 너무 빠르면, 기류가 헤드 주변의 작업대 상의 먼지를 끌어 올려 수율이 저하되어 버린다. Next, in the case where the head of the HDD (Hard Disk Drive) is static-discharged by the antistatic device 2 described in FIG. 5, a preferable range of the flow rate of clean air is measured. In the electrification removal equipment 2 of FIG. 5, the shortest distance L of the discharge electrode tip and the dipole was set to 2.5 cm. The radius of curvature of the tip of the discharge electrode is 0.2 mm. AC high voltages having an effective value V of 6 kV and a frequency of 50 Hz were applied to each discharge electrode. The cleanliness of the clean room in which the antistatic installation 2 is installed is class 1000 (0.3 micrometer-sized dust is present in about 1 in ³ ft of air). Table 2 shows the function of the flow rate of clean air and the number of dusts of 0.3 mu m or more attached to the head. The flow rate of clean air is preferably in the range of 0.2 m / s to 1.0 m / s. If the flow rate becomes too slow, the oscillation particles from the operator in the clean room may not be far enough away from the head. In addition, if the flow rate is too fast, the airflow will attract dust on the work table around the head and the yield will decrease.

[표 2]TABLE 2

유속 (m/s) Flow rate (m / s) 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 먼지 부착 개수 Dust Attachment Count 10 10 1 One 0 0 0 0

유속 (m/s) Flow rate (m / s) 0.8 0.8 1.0 1.0 1.2 1.2 1.4 1.4 먼지 부착 개수 Dust Attachment Count 1 One 1 One 3 3 5 5

다음에, 도 6에서 설명한 대전 제거 설비(3)에 의해 3개월간 연속 운전한 후에 있어서의, 방전극(34)의 선단(34")으로부터의 발진을, 가이드벽(31)의 하단 개구부 출구에 있어서, 0.05㎛ 이상의 크기의 입자수 농도를 CNC에 의해 측정함으로써, 조사하였다. 방전극(34)에 대하여 실효치 V 가 6kV, 주파수가 50㎐의 교류 고전압을 인가하고, 방전극(34)의 선단(34")과 쌍극(35)과의 최단 거리 L는 2.0㎝이다. 방전극(34)의 선단(34")의 곡률 반경은 0.2㎜이다. 그 때, 방전극(34)의 선단(34") 주변에서의 청정 공기의 유속(m/s)을 변화시켰다. 그 결과를 도 9에 나타낸다. Next, oscillation from the tip 34 "of the discharge electrode 34 after continuous operation for three months by the antistatic installation 3 described in FIG. 6 is carried out at the exit of the lower end opening of the guide wall 31. The particle number concentration having a size of 0.05 µm or more was measured by CNC. An alternating current high voltage of 6 kV and a frequency of 50 kV was applied to the discharge electrode 34, and the tip 34 "of the discharge electrode 34 was applied. ) And the shortest distance L between the dipole 35 is 2.0 cm. The radius of curvature of the tip 34 "of the discharge electrode 34 is 0.2 mm. At that time, the flow rate of clean air (m / s) around the tip 34" of the discharge electrode 34 was changed. The result is shown in FIG.

방전극(34)의 선단(34") 주변에서의 청정 공기의 유속이 10m/s 이하이면, 0.05㎛ 이상의 크기의 입자 개수 농도가 10개/1ft³ 를 초과하고 있다. 이것은 가스 입자 변환에 의한 미립자가 방전극(34)에 부착, 퇴적된 후, 재 탈리(脫離)한 것이다. 유속 2 m/s에 있어서의 방전극(34)의 선단 부분을 현미경에 의해 관찰하였던 바, 가스 입자 변환에 의한 미립자의 집합체라고 생각되는 크기가 0.5㎜ 정도의 나무형 돌기물이 발견되었다. 그러나, 방전극(34)의 선단(34") 주변에서의 청정 공기의 유속이 10 m/s를 초과하면, 0.05 ㎛ 이상의 크기의 입자 개수 농도는 10개/1ft³ 이하로 되었다. 유속 20㎛에 있어서의 방전극(34)의 선단(34")을 현미경에 의해 관찰하였던 바, 부착물은 거의 관찰되지 않았다. 고속 기류에 의해, 가스 입자 변환에 의해 생성된 미립자가 날아가 방전극(34)에 부착, 퇴적되지 않았던 것으로 생각된다. 그리고, 이 미립자는 0.05㎛ 이상에서는 어떤 것이 0.1미크론 이하이고, 제품 공정에 영향을 미치지 않는다. 오히려 방전극에 부착, 성장하여 탈리하는 것을 회피할 수 있는 효과가 크다. If the flow rate of the clean air in the vicinity of the front end (34 ") of the discharge electrode (34), 10m / s or less, and the particle number concentration of more than 10 0.05㎛ size / 1ft ^3. This fine particles by the gas conversion particles After being attached and deposited on the temporary discharge electrode 34, it was detached again, and the tip portion of the discharge electrode 34 at a flow rate of 2 m / s was observed under a microscope. Tree-shaped projections about 0.5 mm in size which are considered to be aggregates have been found. However, when the flow rate of clean air around the tip 34 "of the discharge electrode 34 exceeds 10 m / s, the size is 0.05 µm or more. The particle number concentration of was 10 / 1ft ³ or less. When the tip 34 "of the discharge electrode 34 at the flow velocity of 20 micrometers was observed under the microscope, hardly a deposit was observed. By the high speed airflow, the microparticles | fine-particles generate | occur | produced by gas particle conversion flew and discharge electrode 34 was carried out. It is thought that these particles are not 0.1 micron or less at 0.05 µm or more, and do not affect the product process, but rather have an effect of avoiding attachment, growth and detachment of the discharge electrode. Big.

또한, 도 6에서 설명한 대전 제거 설비(3)에 있어서, 방전극(34)으로부터 10㎝ 떨어진 거리에 +10kV로 대전한 300㎜ 직경의 실리콘 웨이퍼를 배치하고, 가이드벽(31)로부터 분출된 청정 공기를 공급함으로써, 제전을 행하였다. 방전극(34)에 대하여 실효치 V가 6kV의 교류 고전압을 인가하고, 방전극(34)의 선단(34")과 쌍극(35)과의 최단 거리 L가 2.5㎝, 방전극(34)의 선단(34") 주변에서의 청정 공기의 기류가 20m/s의 경우에, 교류 고전압의 주파수를 20Hz 이하의 범위로 변화시켰다. 실리콘 웨이퍼의 대전 전위가 10kV로부터 1/10의 1kV로 감쇠하기까지의 시간과 주파수의 관계를 도 10에 나타낸다. In addition, in the charge removal equipment 3 described in FIG. 6, a 300 mm diameter silicon wafer charged at +10 kV is disposed at a distance of 10 cm from the discharge electrode 34, and clean air blown out from the guide wall 31 is provided. By supplying, static elimination was performed. An effective high voltage of 6 kV is applied to the discharge electrode 34, the shortest distance L between the tip 34 ″ of the discharge electrode 34 and the dipole 35 is 2.5 cm, and the tip 34 ″ of the discharge electrode 34. When the airflow of clean air around 20 m / s was changed, the frequency of the alternating high voltage was changed to the range below 20 Hz. FIG. 10 shows the relationship between the frequency and the time from the charging potential of the silicon wafer to 10 kV to 1 / 10th of 1 kV.

본 발명과 같은 교류 전압을 사용한 대전 제거 설비에서는, 플러스와 마이너스의 이온을 청정 공기로 반송하고, 대전물을 중화하지만, 이온은 반송중에 기류중에 혼합되면서 대전물에 도달하므로, 도착전에 일정한 비율로 플러스와 마이너스의 이온이 재결합하기 용이하다. 100k㎐를 초과하는 주파수에서는, 플러스와 마이너스의 이온이 결합, 중화하여 소멸하는 정도가 현저하고, 100k㎐ 이하와 비교하여, 대전물의 대전 시간도 대폭 길어져 버린다. 한편, 20㎐ 미만의 주파수에서는, 대전 표면이 제전된 후에도, 그 표면 전위는 플러스와 마이너스의 이온이 도달할 때마다 플러스와 마이너스의 수십볼트의 전위를 교대로 반복하고, 오히려 제품 수율을 저하시키게 될지도 모른다. 따라서, 방전극(34)에 인가하는 교류 고전압의 주파수는 20 Hz 이상 100 Hz 인 것이 바람직하다. In the charge removal equipment using the alternating current voltage as in the present invention, positive and negative ions are transported to clean air and neutralized, but the ions reach the charged materials while being mixed in the airflow during transport, and thus, at a constant rate before arrival. Positive and negative ions are easy to recombine. At frequencies exceeding 100 kPa, the extent to which positive and negative ions are bonded, neutralized and extinguished is remarkable, and the charging time of the charged object is also significantly longer than 100 kPa or less. On the other hand, at a frequency of less than 20 Hz, even after the charged surface is statically charged, the surface potential is alternately repeated with a potential of several tens of volts between the positive and negative ions each time the positive and negative ions arrive, rather reducing the product yield. It may be. Therefore, it is preferable that the frequency of the alternating high voltage applied to the discharge electrode 34 is 20 Hz or more and 100 Hz.

또, 방전극(34)으로부터 가능한 한 가까운 위치에 실리콘 웨이퍼 등의 대전체를 배치하여, 이온의 도착 시간을 단축하는 것에 의해서도, 대전체의 제전 시간을 단축할 수 있다. 단, 대전체가 반도체, LCD, HDD 등의 전자(電磁) 복사(輻射) 노이즈에 민감한 것인 경우에는, 방전극(34)의 선단(34")에서 발생하는 전자 복사 노이즈의 영향을 받지 않도록 하는 주의가 필요하다. 길이 25㎜의 모노폴 안테나를 방전극의 선단으로부터 15㎝의 거리에 배치하고, 고속 오실로스코프를 안테나에 연결하여 1MHz로부터 120MHz의 대역에 분포하는 전자 복사 노이즈를 측정하였다. 방전극(34)에 인가하는 교류 고전압의 실효치 V가 8kV이하이며, 또한 실효치 V와 최단 거리 L가 1.8 L (㎝) + 0.5 ＜ V ＜ 2.8 L + 1.0 의 범위에 있으면, 전자 복 사 노이즈의 크기는 5∼10mV로서, 백그라운드 노이즈(일명 화이트 노이즈) 레벨 2∼5mV 를 약간 상회하는 정도이며, 제품이 전자 복사 노이즈의 영향을 받지 않도록 하는 것이 가능하다. In addition, by disposing a charger such as a silicon wafer at a position as close as possible to the discharge electrode 34 and shortening the arrival time of ions, the static charge time of the charger can also be shortened. However, when the charged body is sensitive to electromagnetic radiation noise such as semiconductors, LCDs, HDDs, etc., it is possible to prevent the electromagnetic radiation noise generated at the tip 34 "of the discharge electrode 34 from being affected. A 25-mm-long monopole antenna was placed at a distance of 15 cm from the tip of the discharge electrode, and a high-speed oscilloscope was connected to the antenna to measure electromagnetic radiation noise distributed in the band from 1 MHz to 120 MHz. If the effective value V of the AC high voltage to be applied is 8 kV or less, and the effective value V and the shortest distance L are in the range of 1.8 L (cm) + 0.5 <V <2.8 L + 1.0, the magnitude of the electromagnetic radiation noise is 5 to 10 mV. As a level, the background noise (aka white noise) level is slightly higher than 2 to 5 mV, and it is possible to prevent the product from being affected by the electromagnetic radiation noise.

다음에, 방전극의 선단의 곡률 반경의 크기를 각각 변화시켜, 발진 특성을 조사하였다. 도 1 내지 도 3에서 설명한 이온 발생 장치(1)에 있어서, 이온 발생부(10)의 아래쪽에 CNC(응축핵식 입자 계측기)(30)를 설치하고, CNC(30)에 의해, 0.05㎛ 이상의 크기의 입자 농도 개수를 측정하였다. 방전극 선단과 쌍극과의 최단 거리 L = 2.5㎝ 로 하였다. 모두 단결정 실리콘으로 구성하였다. 선단의 곡률 반경이 0.05㎜, 0.08㎜, 0.1㎜, 0.2㎜, 0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜, 0.6㎜의 각 방전극을 사용하여, 도 1 내지 도 3에 나타낸 이온 발생 장치(1)를 1년간 연속 가동시킨 경우의, 방전극 선단으로부터의 발진 특성을 약시적으로 조사하였다. 측정된 입자 개수 농도를 표 3에 나타낸다. 각 방전극에 대하여 실효치 V가 6kV, 주파수가 50㎐의 교류 고전압을 인가하였다. 또, 도 1중 흰 화살표로 나타낸 청정 공기의 기류 속도는 0.3m/s, 방전극으로부터 CNC(30)의 샘플링 튜브 입구까지의 거리는 400㎜로 하였다. 또, 방전극의 선단을 전자 현미경으로 관찰하고, 산화와 스퍼터링 현상에 의한 표면 조도의 범위를 겸하여 나타냈다. 그리고, 표면 조도의 범위는, 방전극 선단을 기점(基点)으로 하여 측정한 표면 거칠음이 생기고 있는 영역의 크기로서 정의한다. Next, the magnitude | size of the curvature radius of the front-end | tip of a discharge electrode was changed, respectively, and the oscillation characteristic was investigated. In the ion generating device 1 described with reference to FIGS. 1 to 3, a CNC (condensation nucleus particle measuring device) 30 is provided below the ion generating unit 10, and the CNC 30 has a size of 0.05 μm or more. The particle concentration number of was measured. The shortest distance L of the discharge electrode front end and the bipolar was set to 2.5 cm. All were composed of single crystal silicon. The ion generating device 1 shown in Figs. 1 to 3 was formed by using the discharge electrodes having the radius of curvature of the tip of 0.05 mm, 0.08 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm and 0.6 mm. In the case of continuous operation for a year, oscillation characteristics from the tip of the discharge electrode were examined for a time. The particle number concentrations measured are shown in Table 3. AC high voltages having an effective value V of 6 kV and a frequency of 50 Hz were applied to each discharge electrode. In addition, the airflow speed of the clean air shown by the white arrow in FIG. 1 was 0.3 m / s, and the distance from the discharge electrode to the sampling tube inlet of the CNC 30 was 400 mm. In addition, the tip of the discharge electrode was observed under an electron microscope, and the range of surface roughness due to oxidation and sputtering was also shown. The range of the surface roughness is defined as the size of the region where the surface roughness measured by using the tip of the discharge electrode as a starting point.

[표 3]TABLE 3

또한, 도 1에 나내낸 이온 발생 장치(1)에 있어서, 방전극 아래쪽 400㎜에 배치한 CNC(30)의 샘플링 튜브 입구의 위치에 이온 농도계를 설치하고, 공기 이온 농도를 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 공기 이온 농도는, 이온 농도계로 측정한 플러스 이온 농도와 마이너스 이온 농도의 평균치로서 정의하였다. 예를 들면, 플러스 이온 농도 1.8 ×10⁵개/㎤, 마이너스 이온 농도 2.2 ×10⁵개/㎤ 였을 경우, 표 4에 나타낸 이온 농도는 양자의 평균치 2.0 ×10⁵개/㎤로 된다. In addition, in the ion generating apparatus 1 shown in FIG. 1, the ion concentration meter was installed in the position of the sampling tube inlet of the CNC 30 arrange | positioned 400 mm below the discharge electrode, and the air ion concentration was measured. The results are shown in Table 4. Air ion concentration was defined as the average value of the positive ion concentration and the negative ion concentration measured with the ion concentration meter. For example, in the case where the positive ion concentration is 1.8 × 10 ⁵ atoms / cm 3 and the negative ion concentration is 2.2 × 10 ⁵ atoms / cm 3, the ion concentrations shown in Table 4 are the average values of 2.0 × 10 ⁵ atoms / cm 3.

[표 4]TABLE 4

방전극 선단의 곡률 반경이 0.1㎜보다 작아지면, 현저한 발진이 생긴다. 예를 들면, 곡률 반경 0.05㎜라고 하는 곡률이 작은 선단에서는 전계 집중이 일어나고, 선단의 실리콘 단결정 표면에 공기 이온이 격하게 내리친다. 이 스퍼터링 작용에 의해 실리콘 단결정 표면의 깊이 방향으로 산화에 의한 열화가 진행한다. 곡률 반경 0.05㎜의 방전극 선단의 표면 조도의 범위는 겨우 6㎛에 불과하지만, 그 열화의 심도(深度)는, 선단분의 전계 집중의 정도가 비교적 작은 곡률 반경이 0.01㎜ 이상의 경우와 비교해 현저히 크다. When the radius of curvature of the discharge electrode tip is smaller than 0.1 mm, significant oscillation occurs. For example, electric field concentration occurs at the tip having a small curvature of 0.05 mm, and air ions are drastically dropped on the silicon single crystal surface at the tip. This sputtering action causes deterioration by oxidation in the depth direction of the silicon single crystal surface. The surface roughness of the tip of the discharge electrode having a radius of curvature of 0.05 mm is only 6 µm, but the depth of deterioration is significantly larger than that of a radius of curvature of 0.01 mm or more, where the degree of electric field concentration at the tip is relatively small. .

한편, 방전극 선단의 곡률 반경이 0.5㎜으로 되면, 방전극 선단의 열화는 곡률 반경 0.4㎜ 이하의 경우와 비교하여 상당히 억제된다. 그 원인은 코로나 방전 그 자체가 일어나기 어렵게 되어 공기 이온의 발생이 적어지게 되기 때문이지만, 코로나 방전이 일어나기 어렵게 되게 되면 실질적으로 이온 발생 장치로서의 기능이 열화될 우려가 있다. On the other hand, when the radius of curvature of the tip of the discharge electrode is 0.5 mm, deterioration of the tip of the discharge electrode is considerably suppressed as compared with the case of 0.4 mm or less of the radius of curvature. The reason for this is that the corona discharge itself is less likely to occur and the generation of air ions becomes less. However, when the corona discharge becomes less likely to occur, there is a possibility that the function as an ion generating device is substantially deteriorated.

청구항 1 내지 5에 의하면, 방전극의 열화가 적고, 또한 전자 복사 노이즈나 오존 발생도 억제 가능한, 이온 발생 장치와 대전 제거 설비가 제공된다. 특히 청구항 4에 의하면, 제품 표면에 먼지 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 청구항 5에 의하면, 방전극의 선단 부분에 대한 부착물의 퇴적을 방지할 수 있다. According to Claims 1 to 5, there is provided an ion generating device and an antistatic device, which have little deterioration of the discharge electrode and can also suppress electromagnetic radiation noise and ozone generation. In particular, according to claim 4, dust or the like can be prevented from adhering to the surface of the product. Further, according to claim 5, deposition of deposits on the tip portion of the discharge electrode can be prevented.

Claims

An ion generating device comprising a needle-shaped discharge electrode and a conductive dipole, and applying an alternating current high voltage to the discharge electrode to ionize air around the discharge electrode by corona discharge,

At least the tip of the discharge electrode is composed of silicon single crystal, the shortest distance L between the tip of the discharge electrode and the dipole is 0.4 cm or more and 4 cm or less, and the effective value V of the alternating high voltage applied to the discharge electrode is 8 kV or less, and 1.8 L (cm ) + 0.5 <V (kV) <2.8 L (cm) + 1.0.

The method of claim 1,

The frequency of an AC high voltage is 20 Hz or more and 100 Hz or less, The ion generating apparatus characterized by the above-mentioned.

The method according to claim 1 or 2,

The radius of curvature of the tip of the discharge electrode is 0.1 mm to 0.4 mm, characterized in that the ion generating device.

The ion generating device of claim 1 or 2 is disposed in a flow of clean air having a flow rate of 0.2 m / s or more and 1.0 m / s or less, and a plurality of discharge electrodes are arranged in a direction crossing the flow of the clean air. Antistatic equipment.

A charging removal device comprising: an airflow of clean air having a flow rate of 10 m / s or more at least at the tip of the discharge electrode of the ion generating device of claim 1 or 2;