JP2541857B2 - Ion generator and static elimination equipment for charged articles in clean space using the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，コロナ放電を行わせる交流式イオン発生器
を用いて清浄空間内の静電気を帯びた物品を除電する設
備，特に半導体製造用クリーンルームに適用される帯電
物品の除電設備に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a facility for removing static charged articles in a clean space by using an AC ion generator for corona discharge, particularly a clean room for semiconductor manufacturing. The present invention relates to static elimination equipment for charged articles applied to.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

例えば半導体素子を製造するクリーンルームでは，静
電気の帯電現象に起因する種々の障害が問題視されるよ
うになった。このような障害には，半導体デバイスの破
壊と性能劣化，微粒子の吸着による製品の表面汚染，エ
レクトロニクス機器の誤動作等がある。For example, in a clean room where semiconductor devices are manufactured, various obstacles caused by electrostatic charging phenomena have been regarded as problems. Such obstacles include destruction and performance degradation of semiconductor devices, surface contamination of products due to adsorption of fine particles, and malfunction of electronic equipment.

半導体素子の高集積化，高速，省電力化が進むにつれ
て酸化絶縁膜の厚みもどんどん薄くなり，配線や金属電
極が極小化し，このために，静電気による放電が発生す
ると，孔があいたり，金属成分が溶融または蒸発したり
して，半導体デバイスの破壊や性能劣化を引き起こす。
MOS−FETやGaAsでは100〜200ボルトの電圧にも耐えられ
ない場合があり，その素子の表面電位を20ボルト以下に
下げる必要のある場合もある。半導体素子が完全に破壊
した場合は出荷検査の段階でそれを発見できるが，性能
劣化は見分けるのが非常に困難である。したがって静電
破壊の障害を少なくするには，半導体が静電気に出会う
機会をできるだけ少なくすること，すなわち素子および
素子が組み込まれた基板に帯電物をできるだけ近づけな
いこと，帯電物はことごとく除電しておくことである。
ところが，これを完全に遂行することは従来の技術では
殆んど不可能であった。半導体製造工程における各種物
体の表面電位の測定例として，ウエハ:5kV,ウエハキャ
リヤ:35kV,アクリルカバー:8kV,テーブル表面:10kV,保
管キャビネット:30kV,作業着:10kV,石英パレット:1.5kV
であったという報告例もある。As semiconductor devices become more highly integrated, faster, and more power-saving, the thickness of the oxide insulating film becomes thinner and thinner, and the wiring and metal electrodes are minimized. As a result, when static electricity discharge occurs, holes or metal The components may melt or evaporate, causing destruction of semiconductor devices and performance deterioration.
MOS-FET and GaAs may not be able to withstand a voltage of 100 to 200 volts, and in some cases the surface potential of the device may need to be reduced to 20 volts or less. When a semiconductor element is completely destroyed, it can be found at the stage of shipping inspection, but it is very difficult to identify performance deterioration. Therefore, in order to reduce the obstacles to electrostatic breakdown, the semiconductor should be exposed to static electricity as little as possible, that is, the charged object should be kept away from the element and the substrate in which the element is incorporated, and the charged object should be discharged completely. That is.
However, it was almost impossible to accomplish this completely with the conventional technology. As an example of measuring the surface potential of various objects in the semiconductor manufacturing process, wafer: 5kV, wafer carrier: 35kV, acrylic cover: 8kV, table surface: 10kV, storage cabinet: 30kV, work clothes: 10kV, quartz pallet: 1.5kV
There is also a report example that it was.

一方，最近のクリーンルームでは室内に供給する清浄
空気流中には0.03μｍ以上の大きさの粒子は検出されな
いと言った超清浄度を維持するものまで登場した。しか
し，クリーンルーム内に存在するオペレータ，ロボッ
ト，更には種々の製造装置類から微粒子が不可避的に発
生する。このような内部発生微粒子の大きさは0.1μｍ
から数10μｍにもおよび，かような粒子が最小線幅が１
μｍといった最近のLSI,VLSI等のウエハ上に付着すれ
ば，格落ち品となって製品歩留りを低下させる。かよう
な微粒子のウエハ表面への沈着は，大部分は静電気力に
よって起こり，その付近の気流形状とはほとんど無関係
であることが明らかとなってきた。したがって，この微
粒子の吸着による製品の表面汚染の防止には，クリーン
ルームの清浄度を高める技術およびフイルターの性能向
上技術とは直接的には関係のない静電気の除電技術の開
発を待たねばならない。On the other hand, in recent clean rooms, there has been introduced a device that maintains ultra-cleanliness, saying that particles having a size of 0.03 μm or more are not detected in a clean air flow supplied to the room. However, fine particles are inevitably generated from operators, robots, and various manufacturing devices existing in the clean room. The size of such internally generated particles is 0.1 μm
To several tens of μm, such particles have a minimum line width of 1.
If it adheres to wafers such as recent LSIs and VLSIs of μm, it will be degraded and lower the product yield. It has become clear that the deposition of such fine particles on the wafer surface is mostly caused by electrostatic force and has almost no relation to the shape of the airflow in the vicinity. Therefore, in order to prevent the surface contamination of the product due to the adsorption of the fine particles, it is necessary to wait for the development of the technology for enhancing the cleanliness of the clean room and the technology for eliminating static electricity that is not directly related to the technology for improving the performance of the filter.

また，クリーンルーム内にエレクトロニクス機器が存
在する場合に，例えば帯電した人体やプリンタ用紙が放
電したりすると，その放電電流が静電ノイズとなって電
子機器の誤動作を引き起こすこともある。これの防止に
も，クリーンルーム内に存在する帯電物体の除電が必要
となる。Further, when electronic equipment is present in the clean room, for example, when a charged human body or printer paper is discharged, the discharge current becomes electrostatic noise, which may cause malfunction of the electronic equipment. To prevent this, it is necessary to eliminate static electricity from charged objects existing in the clean room.

以上のようなクリーンルーム内での静電気の帯電現象
に起因する各種の障害を除去するには，クリーンルーム
内に存在する帯電した物体から帯電負荷を除去するこ
と，つまり静電気を除電すればよい。この除電は，帯電
物体が電気の良導体である場合には接地すればよく，こ
れによって帯電した静電気を素早く逃がすことができ
る。しかしクリーンルーム内の全ての導体物品を接地す
ることは事実上不可能であるし，帯電物体が絶縁体の場
合では接地しても除電できず無意味となる。ウエハにつ
いて言えば，ウエハ自身は導体であっても絶縁物である
カセットケースやパレットに入れて搬送されるために，
接地によって帯電を除去することは困難である。このよ
うなことから，イオナイザによる除電方式が提案され
た。In order to eliminate various obstacles caused by the electrostatic charging phenomenon in the clean room as described above, the charging load may be removed from the charged object existing in the clean room, that is, the static electricity may be removed. This static elimination may be performed by grounding when the charged object is a good conductor of electricity, so that the charged static electricity can be quickly released. However, it is practically impossible to ground all the conductive articles in the clean room, and if the charged object is an insulator, even if it is grounded, it cannot be neutralized and it is meaningless. As for wafers, even if the wafer itself is a conductor, it is transported in a cassette case or pallet, which is an insulator.
It is difficult to remove the charge by grounding. For these reasons, a static elimination method using an ionizer has been proposed.

クリーンルーム内はフイルターで浄化された清浄空気
流がほぼ一方向性に流れているので，この清浄空気流の
上流側（通常はフイルターの空気吹出し面に近い位置）
にコロナ放電によって空気をイオン化するイオナイザ
（イオン発生器）を配置し，ここでイオン化した空気の
流れを帯電物体の表面と触れさせることにより，帯電物
体上の静電気を中和しようとするものである。すなわ
ち，物体表面がプラスに帯電していればマイナスにイオ
ン化した空気によって中和し，マイナスに帯電していれ
ばプラスにイオン化した空気によって中和して，物体表
面の静電気を除電しようとするものである。In the clean room, the clean air stream purified by the filter flows almost unidirectionally, so it is upstream of this clean air stream (usually at a position close to the air outlet surface of the filter).
An ionizer (ion generator) that ionizes air by corona discharge is placed on the surface, and the flow of ionized air is brought into contact with the surface of the charged object to neutralize static electricity on the charged object. . That is, if the object surface is positively charged, it is neutralized by negatively ionized air, and if it is negatively charged, it is neutralized by positively ionized air to eliminate static electricity on the object surface. Is.

これまで，かようなコロナ放電によるイオン発生器と
して,Pulsed−DCタイプ,DCタイプおよびACタイプのもの
が知られている（DCは直流,ACは交流を意味する）。い
ずれにしても，空気中に配置した電極（Emitter）近傍
で発生する電界強度が，空気の絶縁破壊電界強度以上と
なるような直流または交流の高電圧を該電極に印加する
ことによってコロナ放電を行わせるものであり，それぞ
れ次のような特徴を有する。Conventionally, a pulsed-DC type, a DC type and an AC type have been known as such ion generators by corona discharge (DC means DC, AC means AC). In any case, the corona discharge is generated by applying a high DC or AC voltage to the electrodes so that the electric field generated near the electrode (Emitter) placed in the air is higher than the breakdown electric field strength of the air. It has the following features.

Pulsed−DCタイプ：これは，第17図に図解的に示した
ように，所定の間隔（例えば数10cmの間隔）を開けて対
向配置された一対の針状エミッタ（タングステン電極）
100aと100bに，例えば＋13〜＋20kVまたは−13〜−20kV
の直流を，例えば１〜11秒間隔（パルス）で交互に印加
してエミッタ100aと100bから交互に正と負のイオン（ai
r ions）を発生させ，このエアイオンを気流に乗せて帯
電物体 101に運び，帯電物体の帯電電荷と反対極性のイ
オンで中和する仕組みである。そのパルス波形の例を第
18図に示した。Pulsed-DC type: This is a pair of needle-shaped emitters (tungsten electrodes) that are opposed to each other with a predetermined gap (for example, a gap of several tens of centimeters) as shown in FIG.
100a and 100b, for example +13 to + 20kV or -13 to -20kV
Of the positive and negative ions (ai) are alternately applied from the emitters 100a and 100b by alternately applying the direct current of 1 to 11 seconds (pulse).
r ions) are generated, the air ions are carried on the air current and carried to the charged object 101, and are neutralized by ions having a polarity opposite to the charged charge of the charged object. An example of the pulse waveform
It is shown in Figure 18.

DCタイプ：これは，第19図に図解的に示したように，
絶縁被覆された一対の導電性のバー102aと102b（これら
のバーには多数本の針状エミッタ103a,103bが１〜2cm間
隔でそれぞれ埋めこまれている）を所定の間隔（例えば
数10cm間隔）でバー軸を平行にして対向配置し，一方の
バー102aの各エミッタ103aに＋12〜＋30kV,他方のバー1
02bの各エミッタ103bに−12〜−30kVの直流電圧を印加
し，空気をイオン化する仕組みである。DC type: This is, as shown diagrammatically in Figure 19,
A pair of insulative conductive bars 102a and 102b (a large number of needle-shaped emitters 103a, 103b are embedded in these bars at intervals of 1 to 2 cm) are arranged at predetermined intervals (for example, at intervals of several 10 cm). ), The bar axes are parallel to each other, and are arranged to face each other.
This is a mechanism in which a DC voltage of −12 to −30 kV is applied to each emitter 103b of 02b to ionize air.

ACタイプ：これは針状エミッタに高電圧の交流（周波
数は商用の50/60Hz）を印加するものであり，例えば第2
0図に示すように，多数本のエミッタ104を二次元的拡が
りをもって配置すると共にこれらを交流高圧電源105に
対して絶縁被覆されたフレーム状の導電性バー106によ
って接続し，各エミッタ104の放電端を取り囲むように
放電端から離してグリッド107を対極として配置し，こ
のグリッド107を接地する構造のものが知られている。
これによると，各エミッタ104と接地グリッド107との間
で交流サイクルに応じて極性が反転する電界が形成さ
れ，各エミッタ104からイオン空気が発生する。AC type: This is for applying a high voltage AC (frequency is 50 / 60Hz for commercial use) to the needle-shaped emitter.
As shown in FIG. 0, a large number of emitters 104 are arranged with a two-dimensional spread, and they are connected to an AC high-voltage power supply 105 by a frame-shaped conductive bar 106 with an insulating coating. A structure is known in which a grid 107 is arranged as a counter electrode so as to surround the end and apart from the discharge end, and the grid 107 is grounded.
According to this, an electric field whose polarity is inverted according to an AC cycle is formed between each emitter 104 and the ground grid 107, and ion air is generated from each emitter 104.

ところが，これらいずれのタイプの公知のイオン発生
器も，クリーンルーム内の帯電物品の除電に使用しよう
とすると，以下のような問題に遭遇する。However, any of these types of known ion generators encounters the following problems when they are used to remove static electricity in a clean room.

先ず第一は，いずれのタイプでも，エミッタ自身によ
るクリーンルームの汚染の問題である。放電極である針
状エミッタの材質はタングステンが最も好ましいとされ
ているが，このエミッタに高電圧を印加してコロナ放電
を行わせると，スパッタリング現象によって正イオン発
生時におびただしい微粒子（0.1μｍ以下の粒径のもの
が殆んどである）がエミッタ先端から発生し，これが清
浄空気流に運ばれてクリーンルーム内を汚染する。First of all, in each case, there is a problem of contamination of the clean room by the emitter itself. Tungsten is considered to be the most preferable material for the needle-shaped emitter, which is the discharge electrode. However, when a high voltage is applied to this emitter to cause corona discharge, a large number of fine particles (0.1 μm or less) are generated when positive ions are generated by the sputtering phenomenon. Most of the particles are generated from the tip of the emitter, which is carried into the clean air stream and contaminates the clean room.

第二に，いずれのタイプでも，クリーンルーム内で長
時間稼働するとエミッタの放電端に主としてSiO₂からな
る白色の粉塵が目視できるほど付着堆積する。これは，
クリーンルームに清浄空気を供給するためのフイルタ素
材にその原因があると考えられる。この堆積粉塵によっ
てイオン発生量が低下したり，またこの堆積粉塵がクリ
ーンルーム内に再飛散したりする問題を起こす。したが
って，エミッタの洗浄が怠れず，また前記のスパッタリ
ング現象はエミッタ先端を損傷させるので頻繁な取り換
えを必要とする。Secondly, with any type, white dust mainly consisting of SiO ₂ adheres and deposits on the discharge end of the emitter to a visible extent when it is operated for a long time in a clean room. this is,
The cause is considered to be the filter material for supplying clean air to the clean room. This accumulated dust causes a problem that the amount of ions generated is reduced and the accumulated dust is scattered again in the clean room. Therefore, cleaning of the emitter is not neglected, and the sputtering phenomenon damages the tip of the emitter and requires frequent replacement.

第三に，クリーンルームの天井面に多数のイオン発生
器を取付けると，クリーンルーム内のオゾン濃度が高く
なることがある。その濃度は人体に影響を与えるほどで
はなくても，オゾンは反応性に富むので半導体製造には
好ましくない。Third, if many ion generators are installed on the ceiling of the clean room, the ozone concentration in the clean room may increase. Although the concentration is not so great as to affect the human body, ozone is not suitable for semiconductor production because of its high reactivity.

そして，前記の各タイプそれぞれ次のような個別の問
題がある。Each of the above-mentioned types has the following individual problems.

DCタイプでは一方のエミッタ（第19図の例ではバー10
2a側のエミッタ）からは正にイオン化した空気が，他方
のエミッタ（同バー102b側のエミッタ）からは負にイオ
ン化した空気が空気流にのって流れるので，正と負の何
方かに偏ったイオンが帯電物品に到達することになりか
ねない。このため，帯電物品の帯電負荷の極性と同じ極
性のイオンが供給される機会も多く，この場合には除電
されることはない。逆に，帯電していないか若しくは帯
電量が小さい物品に対しては，搬送された空気イオンに
よって帯電を助成する事態も起こり得る。この現象は特
に正負の電極間距離を離した場合に起こり易いが，電極
間距離をあまり短かくするとスパークが生じるといった
問題がある。For the DC type, one emitter (bar 10 in the example in Fig. 19)
Positively ionized air flows from the emitter 2a) and negatively ionized air flows from the other emitter (emitter on the same bar 102b side) along the air flow. Ions can reach the charged article. Therefore, there are many occasions where ions having the same polarity as the polarity of the charging load of the charged article are supplied, and in this case, the charge is not removed. Conversely, for an article that is not charged or has a small charge amount, a situation may occur in which the charged air ions assist charging. This phenomenon tends to occur especially when the positive and negative electrodes are separated from each other, but there is a problem that sparks occur when the distance between the electrodes is too short.

Pulsed−DCタイプでは所定の周期でこのイオンの極性
を反転させるのでその発生周期毎に交互に正負イオンが
帯電物品に供給されることになり,DCタイプのように正
負どちらかのイオンが連続して送られるといったことは
避けられるが，その周期をあまり短くすると正と負のイ
オンが搬送気流中で混ざり合って帯電物品に到達する前
に結合してイオンが消滅する度合いが多くなる。また逆
に周期をあまり長くすると，正負イオンの結合の割合は
低下する代わりに，正と負のイオンの大きな塊が交互に
帯電表面に到達することになる。M.Blitshteyn,et.al.,
はAssessing The Effectiveness of Cleanroom Ionizat
ion Systems,Microcontamination,March 1985,P.46〜5
2,76においてPulsed−DCタイプでは帯電表面の電位は例
えば第21図に示すように正と負を交互に繰り返して減衰
することを報告している。この結果では，帯電表面は帯
電電荷が無くなることはなく，正または負に500V程度の
帯電が交互に生じることになる。近年の超LSIが数10Vの
表面電位でも破壊されることを考えると，かような500V
の如き表面電位が生じることは，かえって製品歩留りを
低下することにもなりかねない。In the pulsed-DC type, the polarity of this ion is inverted at a predetermined cycle, so positive and negative ions are alternately supplied to the charged article at each generation cycle, and either positive or negative ions are continuous as in the DC type. However, if the period is too short, positive and negative ions are mixed in the carrier air flow and combine with each other before reaching the charged article, and the ions disappear more frequently. On the other hand, if the period is made too long, the proportion of positive and negative ions bound will decrease, but large clusters of positive and negative ions will alternately reach the charged surface. M.Blitshteyn, et.al.,
Is Assessing The Effectiveness of Cleanroom Ionizat
ion Systems, Microcontamination, March 1985, P. 46-5
In 2,76, it is reported that in the Pulsed-DC type, the potential of the charged surface is attenuated by alternating positive and negative as shown in FIG. As a result, the charged surface does not lose the charge, and the charge of about 500 V alternately occurs positively or negatively. Considering that recent VLSIs are destroyed even at surface potentials of several tens of volts, such 500V
The generation of such a surface potential may rather lower the product yield.

ACタイプは，正イオンと負イオンの発生量が異なると
いう基本的な問題がある。エミッタに高電圧の交流を印
加すると，正イオンの発生量は負イオンの発生量の10倍
以上となることもある。鈴木政典ほかは，第６回空気清
浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集
（1987）,P269〜276およびこれに対応する英文文献,M.S
uzuki,et.al.,Effectiveness of Air Ionization Syste
ms in Clean Rooms,1988 Proceedings of The IES Annu
al Technical Meeting,Institute of Environmental Sc
iences,Mt.Prospect,Illinois,p.405〜412において，例
えば第22図に示すような,ACタイプのイオン発生器で発
生するイオン濃度の測定例を報告しているが，負イオン
の濃度は正イオンのそれに比べて著しく少なくなってい
る。なお第22図の測定は水平方向に設置したHEPAフイル
タから垂直下方に清浄空気が流れる空間内にACタイプの
イオン発生器を設置して行われたものであり，図中のｄ
はイオン発生器から測定点までの鉛直距離,lはイオン発
生器中心軸（鉛直線）から測定点までの水平距離を表わ
しており,BACKGROUNDはイオン発生器をOFFにしたとき
の，もともと気流中に含まれていたイオン濃度を表して
いる。このように，従来のACタイプのイオン発生器では
正イオン濃度の高いイオン空気が供給されるので，帯電
表面は中和されるどころか数10ボルトから200ボルト程
度の正の電位に帯電したままになることすらある。The AC type has a basic problem that the amount of generation of positive ions and negative ions is different. When a high voltage alternating current is applied to the emitter, the amount of positive ions generated may be more than 10 times the amount of negative ions generated. Masanori Suzuki et al., Proceedings of the 6th Air Purification and Contamination Control Research Conference (1987), pp.269-276 and corresponding English literature, MS
uzuki, et.al., Effectiveness of Air Ionization Syste
ms in Clean Rooms, 1988 Proceedings of The IES Annu
al Technical Meeting, Institute of Environmental Sc
In iences, Mt. Prospect, Illinois, p.405-412, we have reported an example of measuring the ion concentration generated by an AC type ion generator as shown in Fig. 22. It is significantly less than that of positive ions. Note that the measurement in Fig. 22 was performed by installing an AC type ion generator in the space where clean air flows vertically downward from the HEPA filter installed in the horizontal direction.
Is the vertical distance from the ion generator to the measurement point, l is the horizontal distance from the ion generator central axis (vertical line) to the measurement point, and BACKGROUND is originally in the airflow when the ion generator is turned off. Represents the ion concentration contained in. In this way, conventional AC-type ion generators supply ionized air with a high concentration of positive ions, so that the charged surface is not neutralized but remains charged to a positive potential of several tens to 200 volts. There is even a chance.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

したがって，本発明の目的とするところは，静電気に
よって引き起こされる，特に半導体製造時の各種の静電
気障害を，公知のイオン発生器が有する先述のような弊
害を起こさないように，取り除くことにある。特に本発
明は,ACタイプのイオン発生器の先述の問題を解決し，
且つ公知のエミッタが有する共通した問題，すなわち発
塵によるクリーンルーム汚染，粉塵の付着堆積およびオ
ゾンの発生といった問題をも解決して，半導体製造環境
の静電気の帯電を効果的に防止しようとするところにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to eliminate various electrostatic disturbances caused by static electricity, particularly during semiconductor manufacturing, so as not to cause the above-mentioned harmful effects of known ion generators. In particular, the present invention solves the above-mentioned problems of an AC type ion generator,
In addition, the common problems of known emitters, that is, clean room pollution due to dust generation, dust adhesion and deposition, and ozone generation are solved to effectively prevent electrostatic charging in the semiconductor manufacturing environment. is there.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

まず本発明によれば，針状の放電極に交流高電圧を印
加してコロナ放電により該放電極周辺の空気をイオン化
するイオン発生装置において，導電性のグリッド又は適
宜間隔で配置された複数のリングと，これらグリッド又
はリングの夫々の内部空間に配置された針状の放電極
と，これらの放電極に交流高電圧を印加する高圧電源
と，該グリッド又は各リングに直流電圧を印加する直流
電源と，該交流高電圧の大きさ及び周期と該直流電圧の
大きさ及び極性を調節できるコントローラとで構成した
ことを特徴とするイオン発生装置が提供される。そのさ
い，針状の放電極は，その先端に石英が被着されている
のが好ましい。According to the present invention, according to the present invention, in an ion generator that ionizes the air around the discharge electrode by applying an AC high voltage to the needle-shaped discharge electrode by corona discharge, a plurality of conductive grids or a plurality of electrodes arranged at appropriate intervals are used. Rings, needle-shaped discharge electrodes arranged in the internal space of each of these grids or rings, a high-voltage power supply for applying high AC voltage to these discharge electrodes, and a direct current for applying DC voltage to the grids or rings. There is provided an ion generator comprising a power source and a controller capable of adjusting the magnitude and cycle of the AC high voltage and the magnitude and polarity of the DC voltage. At that time, the needle-shaped discharge electrode is preferably coated with quartz at its tip.

そして，かようなイオン発生装置を用いて前記の問題
の解決を図った，特に半導体製造設備における帯電物品
の除電設備を本発明は提供するものであり，その要旨と
するところは，針状の放電極に交流の高電圧を印加して
コロナ放電を行わせる交流式イオン発生器を，フイルタ
を通過した清浄空気の流れの中に設置し，このイオン発
生器によってイオン化された空気の流れを静電気を帯び
た物体に供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備
において，該イオン発生器における該放電極の放電端が
セラミックスの誘電体材料で被覆されており，該放電端
が，グリッド状またはループ状の導体からなる対極に対
して所定の距離を離して空気中に配置されることによっ
て,1個の放電対が形成され，この放電対が前記の清浄空
気の流れを横切る方向に二次元的な拡がりをもって多数
配置され，このように配置された多数の放電対の各対極
が直流電圧源に接続され，この直流電圧源から出力する
直流電圧の大きさを調節する手段が設けられたことを特
徴とする清浄空間内の帯電物品を除電する設備に存す
る。The present invention provides a static elimination equipment for charged articles especially in semiconductor manufacturing equipment, which solves the above-mentioned problems by using such an ion generator. An AC ion generator that applies a high AC voltage to the discharge electrode to perform corona discharge is installed in the flow of clean air that has passed through the filter, and the flow of air ionized by this ion generator is electrostatically charged. In a facility for supplying static electricity to a charged object to neutralize static electricity on the charged object, the discharge end of the discharge electrode of the ion generator is covered with a ceramic dielectric material, and the discharge end is a grid. One discharge pair is formed by arranging it in the air at a specified distance from the counter electrode consisting of a conductor in the shape of a loop or loop, and this discharge pair crosses the above-mentioned flow of clean air. A plurality of discharge pairs arranged in a two-dimensional manner, each of the plurality of discharge pairs arranged in this way is connected to a DC voltage source, and means for adjusting the magnitude of the DC voltage output from the DC voltage source is provided. The present invention resides in a facility for removing static electricity from a charged article in a clean space.

すなわち本発明者らは，コロナ放電用の金属製（最も
普通にはタングステン製）の放電極（エミッタ）の放電
端を誘電体（dielectric）であるセラミックスの薄膜で
被覆した場合には，これに交流の高電圧を印加してコロ
ナ放電を行わせると該被覆なしの場合に比べて空気をイ
オン化する能力はそれほど低下させないで，放電端から
の発塵をほぼ皆無にすることができ，しかも，このセラ
ミック放電部にはクリーンルーム内での使用によっても
粉塵が附着することがなく，加えてオゾンの発生も低下
させることができることを見い出した。誘電体としての
セラミックスは，石英特に透明石英が好適であり，その
ほか，アルミナ磁器，アルミナ−シリカ系磁器，さらに
は耐熱ガラス等が使用できる。この誘電体セラミックス
の厚みは2mm以下，透明石英を使用した場合には，好ま
しくは0.05〜0.5mmとする。なお，このような誘電体の
セラミックスの薄膜で金属エミッタの先端を被覆した放
電極に，本来の使用態様とは異なるが，直流の高電圧を
印加した場合には，電圧を印加した瞬間はエミッタ先端
部の電界によって空気は電離され，正と負のイオンが発
生するが，印加後一定時間が経過すると（例えば0.3m/s
ecの気流中では0.1秒後），印加電圧と反対極性の空気
イオンがエミッタの回りを取り囲み，エミッタ先端部の
電界強度を弱めてしまい，持続的なイオンの発生は望め
ないので，交流の高電圧を印加する必要がある。That is, the present inventors have found that when the discharge end of a discharge electrode (emitter) made of metal for corona discharge (most commonly made of tungsten) is coated with a thin film of ceramics that is a dielectric, When an AC high voltage is applied to perform corona discharge, the ability to ionize air is not significantly reduced compared to the case without the coating, and dust from the discharge end can be almost completely eliminated. It was found that dust does not adhere to the ceramic discharge part even when used in a clean room, and in addition, ozone generation can be reduced. Quartz, especially transparent quartz, is suitable for the ceramics as the dielectric, and besides, alumina porcelain, alumina-silica porcelain, and heat-resistant glass can be used. The thickness of this dielectric ceramic is 2 mm or less, and when transparent quartz is used, it is preferably 0.05 to 0.5 mm. It should be noted that when a high DC voltage is applied to the discharge electrode in which the tip of the metal emitter is covered with such a dielectric ceramic thin film, a high direct current voltage is applied, the emitter is applied at the moment when the voltage is applied. Air is ionized by the electric field at the tip, and positive and negative ions are generated, but after a certain time has passed after application (for example, 0.3 m / s
After 0.1 seconds in the flow of ec), air ions of the opposite polarity to the applied voltage surround the emitter and weaken the electric field strength at the tip of the emitter, and continuous ion generation cannot be expected. It is necessary to apply a voltage.

さらに本発明者らは,ACタイプのイオン発生器の基本
的な問題であった既述の正イオン濃度と負イオン濃度の
大きな差は，対極側に所定の直流電圧を印加することに
よって解消できることを見出した。この場合，該セラミ
ックスカバー付きの放電極の放電端は，グリッド状また
はループ状の対極に対し所定の距離だけ気流の上流側に
位置しているのが好ましい。この対極側に印加する直流
の電圧はその大きさを適切に調節することが第一に必要
であるが，これとは別に，この直流電圧の印加の仕方に
よって大きく分けて二つの方式で交流式イオン発生器か
ら正イオンと負イオンの濃度がバランスしたイオン化空
気を帯電物品に供給することができる。その一つは，該
針状の放電極と対極とからなる実質的に同一の形状およ
び構造をもつ全ての放電対に，共通した直流電圧源から
所定の電圧に調節された直流電圧をその各対極に印加す
る方式である。この方式によれば，各放電対からは，放
電極に印加する交流電圧の周波数に対応した周期で正と
負のイオン空気を交互にほぼ同じ濃度で生成せることが
できる。その二は，正イオン濃度が高く負イオンが殆ん
どないイオン化空気を或る放電対から継続して発生さ
せ，他の放電対からは逆に負イオン濃度が高く正イオン
が殆んどないイオン化空気を継続して発生させる方式で
ある。この第二の方式では，正イオンを発生させる放電
対の対極に対しては或る大きさの直流電圧を，また負イ
オンを発生させる対極に対してはそれとは異なる或る大
きさの直流電圧を印加するのであり，この正イオン発生
用放電対と負イオン発生用放電対とを二次元的な拡がり
のなかで適切な分布をもって配置することによって，気
流の下流側に存在する帯電物品に対して，やはり正イオ
ンと負イオンの濃度がバランスした空気を供給すること
ができる。Furthermore, the inventors of the present invention can eliminate the above-described large difference between the positive ion concentration and the negative ion concentration, which is a basic problem of the AC type ion generator, by applying a predetermined DC voltage to the counter electrode side. Found. In this case, it is preferable that the discharge end of the discharge electrode with the ceramic cover is located on the upstream side of the air flow by a predetermined distance with respect to the grid or loop counter electrode. It is first necessary to properly adjust the magnitude of the DC voltage applied to the counter electrode side, but apart from this, it can be roughly divided into two types according to the method of applying the DC voltage, and AC Ionized air in which the concentration of positive ions and negative ions is balanced can be supplied to the charged article from the ion generator. One of them is to apply a DC voltage adjusted to a predetermined voltage from a common DC voltage source to all discharge pairs having substantially the same shape and structure consisting of the needle-shaped discharge electrode and the counter electrode. It is a method of applying to the counter electrode. According to this method, positive and negative ion air can be alternately generated at almost the same concentration from each discharge pair at a cycle corresponding to the frequency of the AC voltage applied to the discharge electrode. Second, ionized air with high positive ion concentration and almost no negative ions is continuously generated from a certain discharge pair, and conversely, high negative ion concentration and almost no positive ions from other discharge pairs. This is a method of continuously generating ionized air. In this second method, a DC voltage of a certain magnitude is applied to the counter electrode of the discharge pair which produces positive ions, and a DC voltage of a certain magnitude different to that of the counter electrode which produces negative ions. By applying the positive ion generating discharge pair and the negative ion generating discharge pair with an appropriate distribution in the two-dimensional spread, the charged article existing on the downstream side of the air flow can be applied. As a result, it is possible to supply air in which the concentration of positive ions and negative ions are balanced.

さらに，この対極への直流電圧の印加に加え，針状の
放電極側に印加する交流電圧に対しても，正または負に
偏った直流成分をもつバイアス電圧を適当に付加する
と，放電対からは一層高い濃度の正負イオンを発生させ
ることができることもわかった。Furthermore, in addition to applying a DC voltage to this counter electrode, if a bias voltage with a DC component biased positively or negatively is appropriately added to the AC voltage applied to the needle-shaped discharge electrode side, the discharge pair will be discharged. It was also found that can generate a higher concentration of positive and negative ions.

したがって，本発明によれば，針状の放電極に交流の
高電圧を印加してコロナ放電を行わせる交流式イオン発
生器を，フイルタを通過した清浄空気の流れの中に設置
し，このイオン発生器によってイオン化された空気の流
れを静電気を帯びた物体に供給して該帯電物体上の静電
気を中和する設備であって，該イオン発生器における該
針状放電極の放電端がセラミックスの誘電体材料で被覆
されており，この放電端が，グリッド状またはループ状
の導体からなる対極に対して所定の距離を離して空気中
に配置されることによって,1個の放電対が形成され，こ
の放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向（好まし
くは空気の流れ方向とほぼ直角な方向）に二次元的な拡
がりをもって多数配置された前記設備において， （ａ）．このように配置された多数の放電対の各対極が
共通の直流電圧源に接続され， この直流電圧源から出力する直流電圧の大きさを調節
する手段が設けられ， この電圧調節手段によって，各放電対でイオン化され
る空気の正イオン濃度と負イオン濃度がほぼ均衡する直
流電圧に調整することを特徴とする清浄空間内の帯電物
品を除電する設備，または， （ｂ）．前記のように配置された多数の放電対を構成す
る前記の対極のうち，或る対極は第一の直流電圧源に接
続され，それ以外の対極は第二の直流電圧源に接続さ
れ， この第一および第二の直流電圧源とも，それらから出
力する直流電圧の大きさを独立して調節する手段が設け
られ， 第一の直流電圧源に接続される或る対極の放電対は，
正または負のいずれかに偏ったイオンを発生させる放電
対に，他方，第二の直流電圧源に接続される他の対極の
放電対は，前記の放電対とは逆の極性をもつ負または正
のいずれかに偏ったイオンを発生させる放電対に構成さ
れることを特徴とする清浄空間内の帯電物品を除電する
設備，または， （ｃ）．前記のように配置された多数の放電対の各対極
が直流電圧源に接続され， この直流電圧源から出力する直流電圧の大きさを調節
する手段が設けられ， このように配置された多数の放電対の各放電極が正ま
たは負に偏ったバイアス電圧が付与された交流の高圧電
源に接続され， この交流の高圧電源から出力する電圧の大きさおよび
バイアス電圧の極性と大きさを調節する手段が設けられ
たことを特徴とする清浄空間内の帯電物品を除電する設
備，が提供される。Therefore, according to the present invention, an AC ion generator that applies a high AC voltage to a needle-shaped discharge electrode to perform corona discharge is installed in the flow of clean air that has passed through the filter, and the ion is generated. A facility for supplying a stream of air ionized by a generator to an electrostatically charged object to neutralize static electricity on the charged object, wherein the discharge end of the needle-shaped discharge electrode of the ion generator is made of ceramics. It is covered with a dielectric material, and its discharge end is placed in the air at a certain distance from the counter electrode consisting of a grid-shaped or loop-shaped conductor to form one discharge pair. , In the equipment in which a large number of the discharge pairs are arranged with a two-dimensional spread in a direction crossing the flow of the clean air (preferably a direction substantially perpendicular to the air flow direction), (a). Each counter electrode of the multiple discharge pairs arranged in this way is connected to a common DC voltage source, and means for adjusting the magnitude of the DC voltage output from this DC voltage source is provided. Equipment for neutralizing charged articles in a clean space, characterized by adjusting to a DC voltage at which the positive ion concentration and negative ion concentration of air ionized by the discharge pair are approximately balanced, or (b). Among the above-mentioned counter electrodes constituting a number of discharge pairs arranged as described above, one counter electrode is connected to the first DC voltage source, and the other counter electrode is connected to the second DC voltage source, Both the first and second DC voltage sources are provided with means for independently adjusting the magnitude of the DC voltage output from them, and a discharge pair of a counter pole connected to the first DC voltage source is
On the other hand, the discharge pair that generates ions positively or negatively biased, while the other pair of discharge electrodes connected to the second DC voltage source, has a negative or negative polarity with respect to the discharge pair. Equipment for removing static electricity from charged articles in a clean space, characterized in that the discharge pair is configured to generate ions that are biased to either positive, or (c). Each counter electrode of the multiple discharge pairs arranged as described above is connected to a DC voltage source, and means for adjusting the magnitude of the DC voltage output from this DC voltage source is provided. Each discharge electrode of the discharge pair is connected to an AC high-voltage power supply to which a bias voltage biased to positive or negative is applied, and the magnitude of the voltage output from this AC high-voltage power supply and the polarity and magnitude of the bias voltage are adjusted. There is provided a facility for removing static electricity from a charged article in a clean space, characterized in that the means is provided.

〔発明の具体的態様〕[Specific Embodiments of the Invention]

図面に示した本発明の好ましい態様についての以下の
説明から，本発明の内容が一層理解されるであろう。The invention will be better understood from the following description of the preferred embodiments of the invention shown in the drawings.

第１図は，矢印１で示す清浄空気の流れの中に配置さ
れた本発明に従うイオン発生器の例を示したものであ
り，針状のエミッタ２とループ形状の導電性の対極３と
の対からなる放電部４が，清浄空気の流れを横切る方向
に二次元的な拡がりをもって多数配置されている。図示
されてはいないがこのイオン発生器が配置された位置よ
り空気流れの上流側にはHEPAまたはULPAフイルターが設
置されており，該フイルターによって浄化された空気が
このイオン発生器を通過する。そして，このイオン発生
器を通過した一方向性の空気流が帯電物品の表面に向け
て流れる。図示の例では，各針状エミッタ２は，その先
端を気流の下流方向に向けて配置され，そして，真円状
の金属リングからなる対極３がその気流を横切る方向に
配置されており，各エミッタ２の先端は，対極３のリン
グの中心を貫通する仮想線上にほぼ位置している。何れ
のエミッタ２も，絶縁被覆された共通の導線６によっ
て，印加する交流の電圧をコントロールする交流電圧コ
ントローラ装置５のOUT PUT 7に通じている。また何れ
の対極３も，絶縁被覆された共通の導線８によって，各
対極に印加する直流の電圧をコントロールする直流電圧
コントローラ装置９のOUT PUT 10に通じている。11は，
交流電圧コントローラ装置５および直流電圧コントロー
ラ装置９の出力電圧を調節する操作部を示している。FIG. 1 shows an example of an ion generator according to the invention arranged in a stream of clean air, indicated by arrow 1, with a needle-shaped emitter 2 and a loop-shaped conductive counter electrode 3. A large number of paired discharge parts 4 are arranged with a two-dimensional spread in the direction crossing the flow of clean air. Although not shown, a HEPA or ULPA filter is installed upstream of the air flow from the position where this ion generator is arranged, and the air purified by this filter passes through this ion generator. Then, the one-way air flow passing through the ion generator flows toward the surface of the charged article. In the illustrated example, each needle-shaped emitter 2 is arranged with its tip facing the downstream direction of the air flow, and a counter electrode 3 made of a perfect circular metal ring is arranged in the direction crossing the air flow. The tip of the emitter 2 is located substantially on an imaginary line passing through the center of the ring of the counter electrode 3. Each of the emitters 2 is connected to the OUT PUT 7 of the AC voltage controller device 5 for controlling the AC voltage to be applied, by a common conductor wire 6 having an insulation coating. In addition, each counter electrode 3 is connected to an OUT PUT 10 of a DC voltage controller device 9 that controls a DC voltage applied to each counter electrode by a common conductive wire 8 that is insulated. 11 is
The operation part which adjusts the output voltage of the alternating current voltage controller device 5 and the direct current voltage controller device 9 is shown.

第２図は，第１図の各放電部４を構成しているエミッ
タ２の詳細を示したものである。本発明に従うエミッタ
は放電極の放電端が薄いセラミックスの誘電体材料で被
覆されている点に特徴があるが，第２図の例では，放電
極としての先細りの針部13を先端にもつタングステン棒
12をセラミックス製のチューブ14内に同心的に収容して
いる。そのさい，セラミックス製のチユーブ14の先端も
先細りの針部15をもつ封鎖された形状とし，タングステ
ン棒の針部13の先端が，このセラミックスチユーブの針
部15の内面と接触するようにする。これによって，タン
グステン棒の針部13はセラミックスチユーブの薄い層で
覆われる。第２図の例ではタングステン棒12の外径がセ
ラミックス製のチユーブ14の内径よりもやや小さく，ま
た，タングステン棒の針部13のテーパー角度は，セラミ
ックスチユーブの針部15のテーパー角度よりも鋭角とな
っているので，タングステンの針部13がセラミックスチ
ユーブの針部15の内面に接するようにタングステン棒に
セラミックスチユーブを被着させれば，タングステン棒
の針部13の先端中心が，セラミックスチユーブの針部15
の内面中心に自然に整合して接することになる。タング
ステン棒12の他方の端部16は金属導体17に導通接続され
ている。この接続は，タングステン棒12よりも径大の金
属導体17の端部に同心的にタングステン棒の端部16を緊
密に所定の距離だけ挿入することによって達成される。
この金属導体17は絶縁材料例えばガラスのチユーブ18内
に納められ，この絶縁チユーブ18に対してセラミックス
チユーブ14の他方の端部19もシール部材20を介して接続
されている。このようにして構成された本発明のエミッ
タ２は第３図に示すように，第１図で説明したリング状
の対極３に対して，セラミックスカバー付きの放電端21
が所定の距離を離して（該放電端21が対極リング３の仮
想中心線上にほぼ位置するところに）配置されるが，そ
の位置の固定は，充分な強度をもち，従ってそれ自身が
かようなエミッタ構造を支持するフレーム材として機能
する絶縁被覆導体６に吊るすことによって行われ得る。
例えばこの絶縁被覆導体６は，太めの金属導体17を絶縁
性樹脂22（例えば商品名 テフロン）で被覆することに
よって，これに多数のエミッタ構造物を吊るしても，場
合によっては，対極３の自重を絶縁支持部材を介してこ
れに支持させても，充分な強度をもつフレーム材として
機能する。したがって，第３図に示すように絶縁被覆導
体６に対して第２図のエミッタ構造物をジヨイント部材
23を介して意図する位置に適宜接続することによって，
エミッタ２は空気の流れの中に空気流れをそれほど乱す
ことなく配置できる。FIG. 2 shows the details of the emitter 2 which constitutes each discharge part 4 of FIG. The emitter according to the present invention is characterized in that the discharge end of the discharge electrode is covered with a thin ceramic dielectric material, but in the example of FIG. 2, tungsten having a tapered needle portion 13 as the discharge electrode at the tip is used. rod
12 is housed concentrically in a ceramic tube 14. At this time, the tip of the ceramic tube 14 also has a closed shape having a tapered needle portion 15, and the tip of the needle portion 13 of the tungsten rod is brought into contact with the inner surface of the needle portion 15 of the ceramic tube. Thereby, the needle portion 13 of the tungsten rod is covered with the thin layer of the ceramic tube. In the example of FIG. 2, the outer diameter of the tungsten rod 12 is slightly smaller than the inner diameter of the ceramic tube 14, and the taper angle of the needle portion 13 of the tungsten rod is more acute than the taper angle of the needle portion 15 of the ceramic tube. Therefore, if the ceramic rod is attached to the tungsten rod so that the needle portion 13 of the tungsten is in contact with the inner surface of the needle portion 15 of the ceramic tube, the center of the tip of the needle portion 13 of the tungsten rod is Needle part 15
It will come into contact with the center of the inner surface in a natural manner. The other end 16 of the tungsten rod 12 is conductively connected to the metal conductor 17. This connection is accomplished by concentrically inserting the end 16 of the tungsten rod into the end of the metal conductor 17 having a larger diameter than the tungsten rod 12 by a predetermined distance.
The metal conductor 17 is housed in a tube 18 made of an insulating material such as glass, and the other end 19 of the ceramic tube 14 is also connected to the insulating tube 18 via a sealing member 20. As shown in FIG. 3, the emitter 2 of the present invention thus constructed has a discharge end 21 with a ceramic cover as opposed to the ring-shaped counter electrode 3 described in FIG.
Are arranged at a predetermined distance (where the discharge end 21 is substantially located on the virtual center line of the counter electrode ring 3), but the fixing of the position has sufficient strength, so that This can be done by suspending it on an insulating coated conductor 6 which functions as a frame material for supporting various emitter structures.
For example, the insulating coated conductor 6 may be formed by coating a thick metal conductor 17 with an insulating resin 22 (for example, Teflon under the trade name) so that a large number of emitter structures can be hung on the conductive conductor 22. Even if it is supported by an insulating support member, it will function as a frame material with sufficient strength. Therefore, as shown in FIG. 3, the emitter structure of FIG.
By connecting appropriately to the intended position via 23,
The emitter 2 can be placed in the air stream without significantly disturbing the air stream.

本発明のエミッタの放電端21を被覆するセラミックス
は誘電体材料からなることが必要であり，具体的には石
英，アルミナ，アルミナ−シリカ，耐熱ガラス等のセラ
ミックス材料が使用できるが，石英特に透明石英が好適
である。タングステン棒の針部13を覆うその厚みは2mm
以下，好ましくは0.5mm以下で0.05mm以上であるのがよ
い。そのさい，被覆セラミックスも針部（例えば第２図
の15で示すような鋭角的な先端）を有することが必要で
ある。タングステン棒のうち通常は放電部とはならない
針部以外の個所，例えばタングステン棒12の銅部などは
必ずしもセラミックスで被覆する必要はない。第４図お
よび第５図はそのような例を示したもので，第４図のも
のは，タングステン棒12の先端部だけをセラミックスチ
ユーブ14で被着した例を示している。すなわち，タング
ステン棒12の針部13の外側に，セラミックスチユーブ14
の針部15を密着して被覆し，タングステン棒12の胴部に
は他の絶縁材料（例えば絶縁性の樹脂）25を被覆してあ
る。セラミックスチユーブ14はタングステン棒12に接着
材（例えばエポキシ樹脂系接着材）26を用いて固定し，
この固定部にはシール材（例えばシリコン系シール材）
27がタングステンが露出しないように覆われている。な
お、この例ではタングステンの針部13の外表面と，セラ
ミックスチユーブの針部15の内表面との間に隙間が生じ
ないような針部構造としてある。第５図の例ではセラミ
ックスチユーブ14の針部15とタングステン棒12の端28と
の間に導電性の接着剤29を充填した例を示している。す
なわち，タングステン棒12の端部28を絶縁被覆25から若
干突出させ，この突出部に，針部15をもつセラミックス
チユーブ14を隙間をもって被せ，この隙間に導電性接着
剤29を充填したものである。27は第４図と同様のシール
材を示している。充填する導電性接着剤29としては銀粉
末をエポキシ系樹脂に分散させたもの，黒鉛粉末をコロ
イドとしたもの，等が使用できる。第５図の例ではタン
グステン棒の端部28は必ずしも針状に尖っていなくても
よいが，尖っていてもよい。The ceramic that covers the discharge end 21 of the emitter of the present invention must be made of a dielectric material, and specifically, a ceramic material such as quartz, alumina, alumina-silica, or heat-resistant glass can be used, but quartz is particularly transparent. Quartz is preferred. The thickness that covers the needle portion 13 of the tungsten rod is 2 mm
Hereafter, it is preferably 0.5 mm or less and 0.05 mm or more. At that time, the coated ceramic must also have a needle portion (for example, an acute-angled tip as shown by 15 in FIG. 2). Parts of the tungsten rod other than the needle, which normally do not become the discharge part, such as the copper part of the tungsten rod 12, do not necessarily need to be coated with ceramics. FIGS. 4 and 5 show such an example, and FIG. 4 shows an example in which only the tip of the tungsten rod 12 is adhered by the ceramic tube 14. That is, on the outside of the needle portion 13 of the tungsten rod 12, the ceramic tube 14
The needle portion 15 of the tungsten rod 12 is tightly covered and the barrel portion of the tungsten rod 12 is covered with another insulating material (for example, insulating resin) 25. The ceramic tube 14 is fixed to the tungsten rod 12 with an adhesive material (for example, epoxy resin adhesive material) 26,
A sealing material (for example, a silicon-based sealing material) is attached to this fixed portion.
27 is covered so that the tungsten is not exposed. In this example, the needle portion structure is such that there is no gap between the outer surface of the needle portion 13 made of tungsten and the inner surface of the needle portion 15 made of ceramics. In the example shown in FIG. 5, an electrically conductive adhesive 29 is filled between the needle portion 15 of the ceramic tube 14 and the end 28 of the tungsten rod 12. That is, the end 28 of the tungsten rod 12 is slightly projected from the insulating coating 25, and the projection is covered with a ceramic tube 14 having a needle portion 15 with a gap, and the gap is filled with a conductive adhesive 29. . Reference numeral 27 shows a sealing material similar to that shown in FIG. As the conductive adhesive 29 to be filled, one in which silver powder is dispersed in an epoxy resin, one in which graphite powder is a colloid, or the like can be used. In the example of FIG. 5, the end 28 of the tungsten rod does not necessarily have to be sharp like a needle, but it may be sharp.

第６図は，第１図の各放電部４を構成しているループ
形状の導電性対極３の一部を拡大して示したものであ
る。この例の対極３は金属の真円状リングからなり，こ
のリング状の対極３が，絶縁被覆を施した導体８によっ
て，必要数だけほぼ同一面内に二次元的な拡がりをもっ
て所定の間隔を開けて，互いに接続されている。絶縁被
覆を施した導体８は各リング状対極３を空間内に支持で
きるに充分な強度を有したものが使用され，したがって
この導体８自身が各リング状対極３を空間内の所定の位
置に配列するためのフレームとしても機能している。そ
して，いずれのリング状対極３もこの導体８を通じて直
流電圧コントローラ装置９のOUT PUT 10に接続される。
なお，対極３は図例のように真円状のリングであるのが
好ましいが，必ずしも真円でなくとも楕円形などであっ
てもよい。また，従来のACタイプで使用されたような平
行な多数の直線を二次元的にクロスさせたグリッド状で
あってもよく，また場合によっては，多角形の導体の輪
を絶縁被覆した導体で接続したものでもよい。いずれに
しても，対極３の表面は，前記のエミッタのようにセラ
ミックスで被覆したりはせず，金属表面を露出したまま
で使用する。FIG. 6 is an enlarged view of a part of the loop-shaped conductive counter electrode 3 which constitutes each discharge part 4 of FIG. The counter electrode 3 in this example is made of a metal circular ring, and the required number of the ring-shaped counter electrodes 3 are two-dimensionally spread in the same plane by a required number of conductors 8 with an insulating coating. Open and connected to each other. The conductor 8 having an insulating coating has a strength sufficient to support each ring-shaped counter electrode 3 in the space, and therefore the conductor 8 itself places each ring-shaped counter electrode 3 at a predetermined position in the space. It also functions as a frame for arranging. Each ring-shaped counter electrode 3 is connected to the OUT PUT 10 of the DC voltage controller device 9 through this conductor 8.
The counter electrode 3 is preferably a ring having a perfect circle shape as shown in the figure, but may not necessarily be a perfect circle but may be an elliptical shape or the like. It may also have a grid shape in which a large number of parallel straight lines are two-dimensionally crossed as used in the conventional AC type. In some cases, a polygonal conductor ring may be a conductor with insulation coating. It may be connected. In any case, the surface of the counter electrode 3 is not coated with ceramics like the above-mentioned emitter, but is used with the metal surface exposed.

第７図と第８図は，第１図の放電部４を形成するエミ
ッタ２と対極３との位置関係を示したもので，いずれ
も，矢印で示す気流１の流れに沿う方向にエミッタ２が
そして流れを横切る方向に対極３が配置され，且つエミ
ッタ２は対極３のほぼ仮想中心軸線に沿って配置される
のであるが，第７図の例ではエミッタ２のセラミックス
カバー付き放電端21が，対極３よりも気流の上流側の方
向に距離Ｇだけ離れた位置に設置された状態を，また第
８図の例では，該放電端21が対極３よりも気流の下流側
の方向に距離Ｇだけ離れた位置に設置された状態を示し
ている。すなわち第７図の例ではエミッタ２がリング状
対極３を突き抜けず，第８図の例ではエミッタ２がリン
グ状対極３を突き抜けている。本発明設備を稼働するに
さいし，どちらの態様を採るかは，後述の電圧付与条件
によって決定される。7 and 8 show the positional relationship between the emitter 2 and the counter electrode 3 which form the discharge part 4 of FIG. 1, both of which show the emitter 2 in the direction along the flow of the air flow 1 shown by the arrow. The counter electrode 3 is arranged in a direction transverse to the flow, and the emitter 2 is arranged substantially along the virtual center axis of the counter electrode 3. In the example of FIG. , A state in which it is installed at a position separated from the counter electrode 3 by a distance G in the upstream side of the air flow, and in the example of FIG. It shows a state in which it is installed at a position separated by G. That is, in the example of FIG. 7, the emitter 2 does not penetrate the ring-shaped counter electrode 3, but in the example of FIG. 8, the emitter 2 penetrates the ring-shaped counter electrode 3. Which mode is adopted when the equipment of the present invention is operated is determined by the voltage application condition described later.

第９図は，第１図の交流電圧コントローラ装置５およ
び操作部11を構成する回路を示したものである。この回
路装置は，商用の交流（AC100V）の端子31にトランス32
を取付けたうえ，その二次側に整流回路33,定電圧回路3
4,インバータ回路35および高圧変換トランス36を設けた
ものである。整流回路33ではトランス32で得られた交流
を全波整流し直流に変換する。定電圧回路34は出力電圧
を一定にするものである。入力する商用交流の電圧が変
動した場合には整流回路33で得られる直流電圧もそれに
伴って変動し，後続の高圧変換トランス36の入力電圧が
変化して最終的な出力電圧を一定にできなくなるので，
この定電圧回路34を挿入する。インバータ回路35には発
振回路が組み込まれており，定電圧回路34から出力する
定電圧直流を方形波にチョッパする。この方形波の電圧
は高圧変換トランス36によって昇圧され，出力端子７か
ら各エミッタ２に出力される。高圧変換トランス36は，
絶縁トランスの後段にスライダックの入った構成とする
ことにより，交流電圧の大きさを自在に調整でき，した
がって，この高圧変換トランス36が第１図の操作部11に
対応する。なお，第９図において,Fはヒューズ,SWは電
源スイッチ,Z₁およびZ₂は電源投入時におけるノイズを
吸収してパルス成分供給を少なくするためのスパークキ
ラーを示す。FIG. 9 shows circuits constituting the AC voltage controller device 5 and the operating section 11 of FIG. This circuit device consists of a commercial AC (AC100V) terminal 31 and a transformer 32.
Install the rectifier circuit 33 and the constant voltage circuit 3 on the secondary side.
4. An inverter circuit 35 and a high voltage conversion transformer 36 are provided. In the rectifier circuit 33, the alternating current obtained by the transformer 32 is full-wave rectified and converted into direct current. The constant voltage circuit 34 keeps the output voltage constant. When the input commercial AC voltage fluctuates, the DC voltage obtained by the rectifier circuit 33 also fluctuates accordingly, and the input voltage of the subsequent high-voltage conversion transformer 36 changes, making it impossible to make the final output voltage constant. So
This constant voltage circuit 34 is inserted. An oscillation circuit is incorporated in the inverter circuit 35, and the constant voltage DC output from the constant voltage circuit 34 is choppered into a square wave. This square wave voltage is boosted by the high-voltage conversion transformer 36 and output from the output terminal 7 to each emitter 2. The high voltage conversion transformer 36
By adopting a construction in which a slidac is provided in the latter stage of the insulating transformer, the magnitude of the AC voltage can be freely adjusted, and therefore, the high-voltage conversion transformer 36 corresponds to the operating section 11 in FIG. In FIG. 9, F is a fuse, SW is a power switch, and Z ₁ and Z ₂ are spark killers for absorbing noise at power-on and reducing pulse component supply.

第１図における直流電圧コントローラ９は，商用交流
を直流に変換する公知のものが使用され，例えば商用交
流100Vをほぼ−1Kv〜＋1Kvの範囲に任意の大きさの直流
に自在に調整できるものであればよい。The DC voltage controller 9 shown in FIG. 1 is a known one for converting commercial alternating current into direct current. For example, a commercial alternating current of 100 V can be freely adjusted to a DC of any size in the range of approximately −1 Kv to +1 Kv. I wish I had it.

以上のような構成になる第１図の設備では，各放電部
４は，それらのセラミックスカバー付きエミッタ２に同
じ高電圧の交流が印加され，また，いずれかの対極３に
対しても同じ直流電圧が印加される。放電部４の形状と
構造が実質的に全て等しく，これらに一様に清浄空気が
流れる場合には，何れの放電部４も同じ挙動を示して正
負同じ濃度にイオン化された空気が生成する。すなわ
ち，どの放電部４からも印加する交流電圧の周波数に応
じた周期で正と負に極性が変換したイオンが発生する
が，そのさい，対極３に印加する直流の電圧を適正に調
整するならば，正イオン濃度と負イオン濃度をほぼ等し
くすることができる。In the equipment of FIG. 1 having the above-mentioned configuration, in each discharge part 4, the same high-voltage AC is applied to the emitters 2 with a ceramic cover, and the same DC is applied to any of the counter electrodes 3. A voltage is applied. When the discharge part 4 has substantially the same shape and structure and the clean air flows uniformly through them, all the discharge parts 4 exhibit the same behavior and ionized air having the same positive and negative concentrations is generated. That is, ions whose polarities are converted into positive and negative are generated in a cycle according to the frequency of the AC voltage applied from any of the discharge sections 4, but at that time, if the DC voltage applied to the counter electrode 3 is properly adjusted. For example, the positive ion concentration and the negative ion concentration can be made almost equal.

〔発明の作用効果〕[Effects of the Invention]

以下に本発明者らが行った代表的な試験例を挙げて，
第１図の設備の作用効果を具体的に説明する。The representative test examples conducted by the present inventors are given below,
The function and effect of the equipment shown in FIG. 1 will be specifically described.

第10図は試験に供した設備の略図であり，垂直層流式
クリーンルーム内の上から下に向かう流速が0.3m/secの
一様清浄空気流れの中に，第２図に示した構造の石英カ
バー付きのエミッタ２の一本をその軸を鉛直方向にして
配置する。その寸法は，第２図の符号で説明すれば，タ
ングステン棒12の直径は1.5mm,石英管14は外径3.0mm,内
径2.0mmであり，石英管14の先細りの針部15の長さが5mm
である。またガラス管18は外径8mm,内径6mmであり，そ
の中に3mm径の金属導体17が通っている。このエミッタ
２は鉛直方向のガラス管18および横方向に延びる樹脂被
覆管22内を経て交流電圧コントローラ５に導体６で接続
される。ステンレス鋼の真円のリング状対極３がその仮
想中心軸線を鉛直方向にして配置され，この仮想中心軸
にエミッタ２の軸をほぼ一致させる。この位置決めは樹
脂被覆管22からアクリル棒38を垂直に垂らし，このアク
リル棒38に対極３の絶縁被覆導体39を支持することによ
って行う。絶縁被覆導体39と結合した導体８は直流電圧
コントローラ９に接続される。対極３を構成するステン
レスリングの線径は6mm,リングの直径は80mmである。エ
ミッタ２に印加する交流電圧と対極３に印加する直流電
圧を制御してコロナ放電を行わせ，エミッタ２の放電端
21から1200mm離れた下方にイオン濃度計40を配置して，
ここに到達する空気中の正イオン濃度および負イオン濃
度（単位：×10³/cc）を測定する。なお，エミッタ２に
印加する交流電圧の交流成分実効値をV,対極３に印加す
る直流電圧をVeとする。Fig. 10 is a schematic diagram of the equipment used for the test. In the vertical laminar flow type clean room, the flow rate from top to bottom is 0.3m / sec. One emitter 2 with a quartz cover is arranged with its axis in the vertical direction. The dimensions are explained with reference to the symbols in FIG. 2. The diameter of the tungsten rod 12 is 1.5 mm, the quartz tube 14 has an outer diameter of 3.0 mm and an inner diameter of 2.0 mm, and the length of the tapered needle portion 15 of the quartz tube 14 is long. Is 5 mm
Is. The glass tube 18 has an outer diameter of 8 mm and an inner diameter of 6 mm, and a metal conductor 17 having a diameter of 3 mm passes through the glass tube 18. The emitter 2 is connected to the AC voltage controller 5 by a conductor 6 through a glass tube 18 in the vertical direction and a resin coating tube 22 extending in the lateral direction. A perfect circular ring-shaped counter electrode 3 of stainless steel is arranged with its virtual center axis line in the vertical direction, and the axis of the emitter 2 is substantially aligned with this virtual center axis. This positioning is performed by vertically hanging an acrylic rod 38 from the resin-coated tube 22 and supporting the insulating coated conductor 39 of the counter electrode 3 on the acrylic rod 38. The conductor 8 combined with the insulating coated conductor 39 is connected to the DC voltage controller 9. The diameter of the stainless steel ring constituting the counter electrode 3 is 6 mm, and the diameter of the ring is 80 mm. The AC voltage applied to the emitter 2 and the DC voltage applied to the counter electrode 3 are controlled to cause corona discharge, and the discharge end of the emitter 2
Ion densitometer 40 is placed below 1200mm away from 21,
The positive ion concentration and the negative ion concentration (unit: × 10 ³ / cc) in the air that reaches here are measured. The effective value of the AC component of the AC voltage applied to the emitter 2 is V, and the DC voltage applied to the counter electrode 3 is Ve.

第11図は，エミッタ２の放電端21を対極３より気流の
上流側に37mm離し（第７図に示すＧ＝＋37mm），エミッ
タに周波数＝50Hzで,V＝13Kvの高電圧の交流を印加して
コロナ放電を行わせたさいに対極３に印加する直流電圧
Veを変えたときの，イオン濃度計40で測定されたプラス
およびマイナスイオン濃度を示したものである。In Fig. 11, the discharge end 21 of the emitter 2 is separated from the counter electrode 3 by 37 mm upstream of the air flow (G = +37 mm shown in Fig. 7), and a high voltage AC of V = 13 Kv is applied to the emitter at a frequency of 50 Hz. DC voltage applied to the counter electrode 3 when the corona discharge is performed.
It shows the positive and negative ion concentrations measured by the ion densitometer 40 when Ve is changed.

第11図の結果は，対極に電圧を付与しない場合には，
正イオン濃度が負イオン濃度よりも著しく高く，正イオ
ン濃度に極端に偏ったイオン化空気が得らえるが，対極
にマイナス側の直流電圧を印加すると，正イオン濃度は
その直流電圧の大きさに応じて減少し，逆に負イオン濃
度は増加するという興味深い事実を示している。そし
て，この試験条件下では,Ve≒−190Vのところで，正イ
オン濃度と負イオン濃度はともに約48×10³（個/CC）と
なってバランスする。したがって，この試験条件と同じ
条件を第１図の各放電部にそのまま適用した場合には，
第１図の各対極３にVe≒−190Vの直流電圧を印加すれ
ば，いずれの放電部からも正イオンと負イオン濃度がほ
ぼ等しい割合のイオン化空気がこのイオン発生器の空気
下流側に連続して流れる。精度の高いクリーンルームで
は気流に乱れは少ない。したがって，正負イオン濃度の
バランスした空気が比較的下流側まで到達することにな
る。The result of Fig. 11 shows that when no voltage is applied to the counter electrode,
The positive ion concentration is significantly higher than the negative ion concentration, and ionized air that is extremely biased to the positive ion concentration can be obtained. However, when a negative DC voltage is applied to the counter electrode, the positive ion concentration changes to the magnitude of the DC voltage. It shows an interesting fact that the concentration decreases correspondingly and the negative ion concentration increases. Under these test conditions, the positive ion concentration and the negative ion concentration are about 48 × 10 ³ (pieces / CC) at Ve≈−190V, which are balanced. Therefore, if the same conditions as these test conditions are applied to the discharge parts in FIG. 1 as they are,
If a DC voltage of Ve ≈ -190V is applied to each counter electrode 3 in Fig. 1, ionized air having a concentration of positive and negative ions approximately equal to each other is continuously supplied to the downstream side of the ion generator. Then flow. There is little turbulence in the air flow in a highly accurate clean room. Therefore, air in which the positive and negative ion concentrations are balanced reaches the relatively downstream side.

第12図は，エミッタに印加する交流電圧にプラスの側
に偏った直流成分のバイアス電圧（V_B）を付加した以外
は，前記の試験と同じ試験を行った結果を第11図同様に
示したものてある。すなわち，エミッタ側の出力する高
電圧の交流に，正または負の直流成分の電圧を付加でき
る電源装置を使用し，これによって，バイアス電圧の極
性や大きさを種々変化させた場合の代表例としてV_B＝＋
2.1Kvを付加したときのデータを第12図に示した。な
お，このようなバイアス電圧の付加は，第１図の設備に
おいては，交流電圧コントローラ５に，直流トランス41
を接続することによって達成できる。第12図の結果によ
れば，このバイアスの効果が明らかである。すなわち，
第12図の場合ののように,V_B＝2.1Kvのプラス側のバイア
ス電圧を付加した場合には，第11図のようにバイアス電
圧＝0Kvの時に比べて，全体として負イオン濃度が高く
なり，例えば対極への直流電圧が0vのときでも，正負イ
オン濃度の差は小さくなり，僅か−63Vの直流電圧を対
極に印加するだけで，正負イオン濃度はバランスする。
しかも，そのときの正負イオン濃度はいずれも約63×10
³（個/CC）で，第11図のバランス値48×10³（個/CC）よ
りも高い。したがって，第１図の設備において，交流電
圧コントローラ５に直流トランス41を付加して，各エミ
ッタ２に印加する交流の高電圧に正または負にかたよっ
た直流電圧成分を付加するようにするのが好ましい。Figure 12 shows the results of the same tests as above except that the bias voltage (V _B ) of the DC component biased to the positive side was added to the AC voltage applied to the emitter, as in Figure 11. There is a thing. That is, as a typical example of a case where a power supply device capable of adding a positive or negative DC component voltage to the high-voltage AC output from the emitter side is used and by which the polarity and magnitude of the bias voltage are variously changed. V _B = +
Figure 12 shows the data when 2.1 Kv was added. In addition, in the equipment of FIG. 1, such a bias voltage is added to the AC voltage controller 5 by the DC transformer 41.
Can be achieved by connecting. According to the results in Fig. 12, the effect of this bias is clear. That is,
When a positive bias voltage of V _B = 2.1 Kv is added as in the case of Fig. 12, the negative ion concentration is generally higher than that when the bias voltage = 0 Kv as shown in Fig. 11. For example, even when the DC voltage to the counter electrode is 0v, the difference between the positive and negative ion concentrations becomes small, and the positive and negative ion concentrations are balanced by applying a DC voltage of only -63V to the counter electrode.
Moreover, the concentration of positive and negative ions at that time was about 63 x 10
³ (pieces / CC), which is higher than the balance value of 48 × 10 ³ (pieces / CC) in Fig. 11. Therefore, in the equipment shown in FIG. 1, a DC transformer 41 is added to the AC voltage controller 5 so that a DC voltage component depending on the positive or negative voltage is added to the high AC voltage applied to each emitter 2. preferable.

第13図は，本発明の他の態様を示す第１図同様の図で
あり，この場合には，二次元的な拡がりをもって配置さ
れている或る対極には，或る大きさの直流電圧を，他の
対極にはこれとは異なった大きさの直流電圧を印加する
ことによって，或る対極からは負イオン濃度が高いイオ
ン化空気をまた他の対極からは正イオン濃度の高いイオ
ン化空気を継続して生成させるようにしたものである。
すなわち，図示の例では，直流電圧コントローラ装置9a
と9bのそれぞれのOUTPUT 10aと10bから異なった電圧の
直流が出力する構成とし，直流OUTPUT10aには被覆導線8
aを通じて或る対極3aを接続し，直流OUTPUT 10bには被
覆導線8bを通じて他の対極3bを接続したものである。よ
り具体的には，エミッタと対極の対からなる放電部４を
ほぼ同間隔で６個並べて一つの列を構成し，この列が，
ほぼ平行に且つほぼ同一平面内に４列配置され，そし
て，図の最上部の第１列目の各対極3aと，上から第３列
目の各対極3aは，絶縁被覆された共通の導線8aによっ
て，直流電圧コントローラ装置9aのOUTPUT10aに通じ，
他方，上から第２列目の各対極3bと，上から第４列目の
各対極3bには，絶縁被覆された共通の導線8bによって直
流電圧コントローラ装置9bのOUTPUT 10bに通じている。
いま，この配置において,OUTPUT 10aにマイナス側に偏
った直流電圧を，そしてOUTPUT 10bには，これよりもプ
ラス側にかたよった直流電圧を出力すると，各対極3aか
らは負イオン濃度の高いイオン空気が，また各対極3bか
らは正イオン濃度の高いイオン空気が継続して生成す
る。FIG. 13 is a view similar to FIG. 1 showing another embodiment of the present invention. In this case, a DC voltage of a certain magnitude is applied to a certain counter electrode arranged with a two-dimensional spread. By applying a DC voltage of a different magnitude to the other counter electrode, ionized air with a high negative ion concentration from one counter electrode and ionized air with a high positive ion concentration from another counter electrode are applied. It is designed to be continuously generated.
That is, in the illustrated example, the DC voltage controller device 9a
Outputs 10a and 10b of DC and 9b, respectively, are configured to output DC of different voltages.
A counter electrode 3a is connected through a, and the DC output 10b is connected with another counter electrode 3b through a covered conductor 8b. More specifically, six discharge sections 4 each consisting of an emitter and a pair of counter electrodes are arranged at substantially equal intervals to form one row, and this row is
Four rows are arranged substantially parallel to each other and substantially in the same plane, and each counter electrode 3a in the first row at the top of the figure and each counter electrode 3a in the third row from the top are insulated common conductors. 8a leads to OUTPUT 10a of DC voltage controller device 9a,
On the other hand, the counter electrodes 3b in the second row from the top and the counter electrodes 3b in the fourth row from the top are connected to the OUTPUT 10b of the DC voltage controller device 9b by a common conductor 8b which is covered with insulation.
Now, in this arrangement, if a DC voltage biased to the negative side is output to OUTPUT 10a and a DC voltage biased to the positive side is output to OUTPUT 10b, ion air with a high negative ion concentration is output from each counter electrode 3a. However, ion air with high positive ion concentration is continuously generated from each counter electrode 3b.

例えば，第11図の試験にて使用したのと同じ放電対の
構造を採用し，各エミッタ２に周波数50HzでＶ＝13Kvの
交流電圧を印加した場合には，第11図の正負イオン濃度
の挙動から,OUTPUT 10aには例えば−300Vよりもマイナ
ス側に偏った直流電圧を出力させれば，各対極3aから負
イオン濃度が高く正イオン濃度の低いイオン空気が生成
し，他方,OUTPUT 10bには例えば0Vよりもプラス側に偏
った直流電圧を出力させれば，各対極3bから正イオン濃
度が高く負イオンは殆んど存在しないイオン化空気を生
成させることができる。同様に，第12図の試験のように
エミッタ２の側にバイアス電圧付きの交流電圧を印加し
た場合には,V_B＝2.1Kvという第12図の試験と同じ条件に
おいて,OUTPUT 10aには例えば−400V,OUTPUT 10bには例
えば＋200Vの直流電圧を出力させれば，各対極3aからは
負イオン濃度が高く，各対極3bからは正イオン濃度が高
いイオン空気を安定継続して生成させることができる。
このバイアス電圧の印加は，第１図で説明したのと同様
に，第13図の設備でも，交流電圧コントローラ５に直流
トランス41を付設することによって行うことができる。
なお，負イオンを多く発生させる対極3aと正イオンを多
く発生させる対極3bとの配置は，第13図ではそれらの列
を交互に配列した例を示したが，場合によっては，個々
に3aと3bを互い違いに隣接させたり，更には千鳥状にし
たり,3aの少数の群と3bの少数の群を交互に配置したり
することによって，このイオン発生器の下流側に存在す
る帯電物品に対して，その状況に最も望ましいように，
負イオンと正イオンをバランスさせて供給することがで
きる。For example, if the same discharge pair structure as that used in the test of FIG. 11 is adopted and an AC voltage of V = 13 Kv is applied to each emitter 2 at a frequency of 50 Hz, the positive and negative ion concentrations of FIG. From the behavior, if a DC voltage biased to the negative side of −300 V is output to OUTPUT 10a, ion air with high negative ion concentration and low positive ion concentration is generated from each counter electrode 3a, while on the other hand, to OUTPUT 10b. For example, if a DC voltage biased to the positive side of 0 V is output, ionized air having a high concentration of positive ions and almost no negative ions can be generated from each counter electrode 3b. Similarly, when an AC voltage is applied with a bias voltage on the side of the emitter 2, as tests Figure 12, in the same conditions as the test of Figure 12 that V _B = 2.1 kV, the OUTPUT 10a e.g. If a DC voltage of, for example, + 200V is output to −400V and OUTPUT 10b, it is possible to stably and continuously generate ion air having a high negative ion concentration from each counter electrode 3a and a high positive ion concentration from each counter electrode 3b. it can.
The application of this bias voltage can be performed in the equipment shown in FIG. 13 by attaching a DC transformer 41 to the AC voltage controller 5 as in the case described with reference to FIG.
The arrangement of the counter electrode 3a that generates a large number of negative ions and the counter electrode 3b that generates a large number of positive ions is shown in Fig. 13 as an example in which these columns are arranged alternately. By staggering 3b adjacent to each other, or staggering them, or by alternately arranging a small number of groups of 3a and a small number of groups of 3b, the charged articles existing downstream of this ion generator And as most desirable for the situation,
Negative ions and positive ions can be supplied in a balanced manner.

第14〜16図は，前記のような対極に印加する直流電圧
の効果を説明しようとするものである。交流式エミッタ
ではVe＝0Vでは必ずプラシイオンが過剰に発生すること
は避けられない。ところが第14図のように，エミッタ側
にはコロナ放電が生ずるに充分な交流成分実効値Ｖが印
加された状態で，マイナスのVeが対極に印加されると，
第15図のようにエミッタ２の位相がプラスである場合
も，第16図のようにエミッタ２の位相がマイナスである
場合にも，対極３の気流の下流側（エミッタ２とは反対
側）に破線矢印で示すような対極３に向かう電界ができ
る。すなわち，対極３をくぐり抜けたマイナスイオン
は，この電界によって，エミッタ２の極性が正（ａ）か
負（ｂ）かに拘わらず，絶えず下方へ移動させようとす
るクーロン力が働くことになり，その結果，下流側の帯
電物品に到達する負イオン濃度を増やすことができる。
この理由が正しいとすれば，エミッタ２に対する対極３
の配置は，第７図のようにエミッタ２の先端21が対極３
よりも気流の上流側に位置することが好ましく，第８図
のようにエミッタ２の先端21が対極３よりも気流の下流
側に位置するときは負イオンを増やす効果が薄れること
になる。本発明者らの試験によれば，対極３を接地して
エミッタ２の側に特定のバイアス電圧を付加した高圧交
流を印加してイオン化空気を得るさいには第８図のよう
な放電対の構造も好ましいことがあるが，本発明設備の
特徴である対極３に直流電圧を印加するという状態でイ
オン化空気を得るさいには，第７図のようにエミッタ２
の放電端21が対極３よりも気流の上流側に位置すること
が望ましいことがわかった。14 to 16 are intended to explain the effect of the DC voltage applied to the counter electrode as described above. With AC emitters, it is unavoidable that excessive positive ions are generated at Ve = 0V. However, as shown in FIG. 14, when a negative Ve is applied to the counter electrode while the AC component effective value V sufficient to cause corona discharge is applied to the emitter side,
Whether the phase of the emitter 2 is positive as shown in FIG. 15 or the phase of the emitter 2 is negative as shown in FIG. 16, the downstream side of the air flow of the counter electrode 3 (the side opposite to the emitter 2) An electric field is generated toward the counter electrode 3 as indicated by a dashed arrow. That is, the negative ions that have passed through the counter electrode 3 have a Coulomb force that constantly moves downward due to this electric field, regardless of whether the polarity of the emitter 2 is positive (a) or negative (b), As a result, the concentration of negative ions reaching the downstream charged article can be increased.
If this reason is correct, the counter electrode 3 for the emitter 2
As shown in Fig. 7, the tip 21 of the emitter 2 has a counter electrode 3
It is preferable to be located on the upstream side of the air flow, and when the tip 21 of the emitter 2 is located on the downstream side of the air flow with respect to the counter electrode 3 as shown in FIG. 8, the effect of increasing negative ions is diminished. According to the test by the present inventors, when the counter electrode 3 is grounded and a high voltage alternating current with a specific bias voltage is applied to the side of the emitter 2 to obtain ionized air, a discharge pair as shown in FIG. Although the structure may be preferable, when ionized air is obtained in the state where a DC voltage is applied to the counter electrode 3, which is a feature of the equipment of the present invention, as shown in FIG.
It has been found that it is desirable that the discharge end 21 of is located upstream of the counter electrode 3 in the air flow.

また，本発明者らは，第７〜８図に示すG,対極のリン
グ径（Ｄ），エミッタに印加する交流電圧（交流成分実
効値Ｖ）,Vに付加するバイアス電圧V_B,対極に印加する
直流電圧Ve等を種々変化させて，それらの影響を調べた
が，気流の速度が0.15〜0.6m/secのクリーンルームにお
いて，本発明設備の稼働条件としては， −80mm≦Ｇ≦80mm, 50mm≦Ｄ≦150mm, −8Kv≦V_B≦8Kv 8Kv≦Ｖ −500≦Ve≦500V の範囲の或る値となるようにすればよいことがわかっ
た。Further, the present inventors have shown in FIGS. 7 to 8 G, the ring diameter (D) of the counter electrode, the AC voltage applied to the emitter (AC component effective value V), the bias voltage V _B added to V, and the counter electrode. The influences thereof were investigated by changing the applied DC voltage Ve and the like variously. In a clean room with an air velocity of 0.15 to 0.6 m / sec, the operating conditions of the equipment of the present invention were −80 mm ≦ G ≦ 80 mm, 50mm ≦ D ≦ 150mm, it was found that it is sufficient to have a certain value in the range of _{-8Kv ≦ V B ≦ 8Kv 8Kv ≦} V -500 ≦ Ve ≦ 500V.

また，本発明者らは，第10図の試験設備においてエミ
ッタに20Kvの高電圧の交流を印加してもこの放電部から
の発塵は全く検出できなかった。これに対して，第２図
で示した石英管14を取り除いてタングステン棒12を露出
した状態での試験を実施したところ，コロナ開始電圧6K
v以上になると発塵し始め，空気中に含まれる0.03μｍ
以上の粒子数をエミッタの端部から鉛直下方へ160mm離
れた位置で計測したところ,6Kvでは7.4×10²（個/f
t³）,10Kvでは2.5×10⁴（個/ft³）,20Kvでは2.9×10
⁴（個/ft³）の発塵が生じた。また，石英管14を付けた
本発明に従うエミッタ1050時間使用後に，その放電端部
を顕微鏡観察したが，使用後の形態は使用前のものと全
く区別が付かず，粉塵の附着も損傷も全くなかった。さ
らに，本発明に従うエミッタに11.5Kvの交流を印加して
エミッタ端部から12.5cm下方のオゾン濃度を測定したが
1ppb以下の検出不能な値となった。Further, the inventors of the present invention could not detect dust from the discharge part at all even when a high voltage AC of 20 Kv was applied to the emitter in the test equipment of FIG. On the other hand, when the test was performed with the tungsten rod 12 exposed by removing the quartz tube 14 shown in FIG. 2, a corona starting voltage of 6K
When v or more, dust starts to be generated and 0.03 μm contained in the air
When the number of particles above was measured at a position 160 mm vertically downward from the end of the emitter, it was 7.4 × 10 ² (particles / f at 6 Kv).
t ³ ), 2.5 × 10 ^{4 at} 10Kv (pieces / ft ³ ), 2.9 × 10 at 20Kv
⁴ (pieces / ft ³ ) dust was generated. Also, after using the emitter according to the present invention with the quartz tube 14 for 1050 hours, the discharge end was observed under a microscope, but the shape after use was completely indistinguishable from the one before use, and there was no dust attachment or damage. There wasn't. Furthermore, an alternating current of 11.5 Kv was applied to the emitter according to the present invention to measure the ozone concentration 12.5 cm below the end of the emitter.
The undetectable value was less than 1 ppb.

以上説明したように，本発明によると，既述の従来技
術において内蔵していた問題の殆んどが解決され，特に
半導体製造における静電気障害を効果的に防止できる。As described above, according to the present invention, most of the problems incorporated in the above-described conventional technique are solved, and electrostatic damage particularly in semiconductor manufacturing can be effectively prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明に従うイオン発生器の配置状態の概略を
示す斜視図，第２図は第１図の各放電部を構成している
エミッタの例を示した断面図，第３図は第１図の放電部
を構成しているエミッタと対極の拡大図，第４図は第１
図の各放電部を構成するエミッタの他の例を示した断面
図，第５図は第１図の各放電部を構成するエミッタのさ
らに他の例を示した断面図，第６図は第１図の各放電部
を構成する対極の例を示した斜視図，第７図は第１図の
各放電部を構成するエミッタと対極との位置関係の例を
示した図，第８図は第１図の各放電部を構成するエミッ
タと対極との位置関係の他の例を示した図，第９図は第
１図の電圧コントローラ装置およびその操作部の電気回
路の例を示した回路図，第10図は本発明に従うイオン発
生器の試験に供した設備の配置図，第11図は第10図の試
験設備において対極に印加した直流電圧を変化させた場
合にイオン濃度計で測定されたプラスおよびマイナスイ
オン濃度を示した図，第12図は第10図の試験設備におい
てエミッタ側に印加する交流に直流成分をバイアスさせ
たうえ対極に印加した直流電圧を変化させた場合にイオ
ン濃度計で測定されたプラスおよびマイナスイオン濃度
を示した図，第13図は本発明に従うイオン発生器の配置
状態の他の例を示す斜視図，第14図は本発明設備におい
て印加する交流および直流の波形図，第15図は本発明設
備において対極にマイナス側の直流電圧を印加した場合
にエミッタの位相がプラスの場合の電場の状態を示す
図，第16図は本発明設備において対極にマイナス側の直
流電圧を印加した場合にエミッタの位相がマイナスの場
合の電場の状態を示す図，第17図は従来のPulsed−DCタ
イプのイオン発生器の要部を示す概略図，第18図は第17
図のイオン発生器に印加する電圧の波形を示す図，第19
図は従来のDCタイプのイオン発生器の要部を示す概略
図，第20図は従来のACタイプのイオン発生器の要部を示
す概略図，第21図は従来のPulsed−DCタイプのイオン発
生器を用いた場合の帯電表面電位の経時変化の例を示し
た図，第22図は従来のACタイプのイオン発生器で発生す
るイオン濃度の測定例を示す図である。 ２……針状の放電極（エミッタ）， ３……対極， ４……放電対， ５……交流電圧コントローラ装置， ６……絶縁被覆された導線， ９……直流電圧コントローラ装置， 11……電圧調節操作部， 12……タングステン棒， 14……セラミックス製のチューブ， 21……エミッタの放電端,3 33……整流回路， 34……定電圧回路， 35……インバータ回路， 36……スライダッタ付き高圧変換トランス。FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an arrangement state of an ion generator according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of an emitter constituting each discharge part of FIG. 1, and FIG. Fig. 1 shows an enlarged view of the emitter and counter electrode that make up the discharge part, and Fig. 4 shows the first
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the emitter constituting each discharge part of the figure, FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another example of the emitter constituting each discharge part of FIG. 1, and FIG. 1 is a perspective view showing an example of a counter electrode constituting each discharge part, FIG. 7 is a diagram showing an example of a positional relationship between an emitter and a counter electrode constituting each discharge part of FIG. 1, and FIG. FIG. 1 is a diagram showing another example of the positional relationship between the emitter and the counter electrode constituting each discharge part, and FIG. 9 is a circuit showing an example of the electric circuit of the voltage controller device and its operating part of FIG. Fig. 10 is a layout of the equipment used for the test of the ion generator according to the present invention, and Fig. 11 is a measurement with an ion densitometer when the DC voltage applied to the counter electrode is changed in the test equipment of Fig. 10. Fig. 12 shows the concentration of positive and negative ions generated, and Fig. 12 is applied to the emitter side in the test equipment of Fig. 10. Figure 13 shows the positive and negative ion concentrations measured by an ion densitometer when the DC voltage applied to the counter electrode was changed while biasing the DC component to the alternating current. Figure 13 shows the ion generator according to the present invention. FIG. 14 is a perspective view showing another example of the arrangement state, FIG. 14 is a waveform diagram of AC and DC applied in the facility of the present invention, and FIG. 15 is a diagram of the emitter of the present invention when a negative DC voltage is applied to the counter electrode. Fig. 16 is a diagram showing the state of the electric field when the phase is positive, Fig. 16 is a diagram showing the state of the electric field when the phase of the emitter is negative when a negative DC voltage is applied to the counter electrode in the equipment of the present invention, Fig. 17 The figure is a schematic diagram showing the main parts of a conventional Pulsed-DC type ion generator.
Fig. 19 shows the waveform of the voltage applied to the ion generator in Fig. 19
Figure is a schematic diagram showing the main parts of a conventional DC type ion generator, Fig. 20 is a schematic diagram showing the main parts of a conventional AC type ion generator, and Fig. 21 is a conventional Pulsed-DC type ion generator. FIG. 22 is a diagram showing an example of changes in charged surface potential with time when a generator is used, and FIG. 22 is a diagram showing an example of measurement of ion concentration generated in a conventional AC type ion generator. 2 ... Needle-shaped discharge electrode (emitter), 3 ... Counter electrode, 4 ... Discharge pair, 5 ... AC voltage controller device, 6 ... Insulated wire, 9 ... DC voltage controller device, 11 ... … Voltage control operation unit, 12 …… Tungsten rod, 14 …… Ceramic tube, 21 …… Emitter discharge end, 3 33 …… Rectifier circuit, 34 …… Constant voltage circuit, 35 …… Inverter circuit, 36… … High-voltage conversion transformer with slider.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】針状の放電極に交流高電圧を印加してコロ
ナ放電により該放電極周辺の空気をイオン化するイオン
発生装置において，導電性のグリッド又は適宜間隔で配
置された複数のリングと，これらグリッド又はリングの
夫々の内部空間に配置された針状の放電極と，これらの
放電極に交流高電圧を印加する高圧電源と，該グリッド
又は各リングに直流電圧を印加する直流電源と，該交流
高電圧の大きさ及び周期と該直流電圧の大きさ及び極性
を調節できるコントローラとで構成したことを特徴とす
るイオン発生装置。1. An ion generator for ionizing air around a discharge electrode by applying an AC high voltage to the needle-shaped discharge electrode by corona discharge, comprising a conductive grid or a plurality of rings arranged at appropriate intervals. , A needle-shaped discharge electrode arranged in the inner space of each of these grids or rings, a high-voltage power supply for applying an AC high voltage to these discharge electrodes, and a DC power supply for applying a DC voltage to the grid or each ring An ion generator comprising a controller capable of adjusting the magnitude and cycle of the AC high voltage and the magnitude and polarity of the DC voltage. 【請求項２】針状の放電極は，その先端に石英が被着さ
れている請求項１に記載のイオン発生装置。2. The ion generating device according to claim 1, wherein the needle-shaped discharge electrode has quartz attached to the tip thereof. 【請求項３】針状の放電極に交流の高電圧を印加してコ
ロナ放電を行わせる交流式イオン発生器を，フイルタを
通過した清浄空気の流れの中に設置し，このイオン発生
器によってイオン化された空気の流れを静電気を帯びた
物体に供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備に
おいて， 該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
スの誘電体材料で被覆されており， 該放電端が，グリッド状またはループ状の導体からなる
対極に対して所定の距離を離して空気中に配置されるこ
とによって,1個の放電対が形成され， この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
元的な拡がりをもって多数配置され， このように配置された多数の放電対の各対極が直流電圧
源に接続され， この直流電圧源から出力する直流電圧の大きさを調節す
る手段が設けられたことを特徴とする清浄空間内の帯電
物品を除電する設備。3. An AC ion generator for applying a high AC voltage to a needle-shaped discharge electrode to cause corona discharge is installed in the flow of clean air passing through a filter, and the ion generator is used. In a facility for supplying a stream of ionized air to an electrostatically charged object to neutralize the electrostatic charge on the charged object, the discharge end of the discharge electrode of the ion generator is coated with a ceramic dielectric material. One discharge pair is formed by arranging the discharge end in the air at a predetermined distance from the counter electrode composed of a grid-shaped or loop-shaped conductor, and this discharge pair is formed as described above. A large number of discharge pairs are arranged with a two-dimensional spread across the flow of clean air. Each counter electrode of the multiple discharge pairs arranged in this way is connected to a DC voltage source, and the magnitude of the DC voltage output from this DC voltage source is increased. It An apparatus for removing static electricity from a charged article in a clean space, characterized by being provided with a means for adjusting. 【請求項４】針状の放電極に交流の高電圧を印加してコ
ロナ放電を行わせる交流式イオン発生器を，フイルタを
通過した清浄空気の流れの中に設置し，このイオン発生
器によってイオン化された空気の流れを静電気を帯びた
物体に供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備に
おいて， 該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
スの誘電体材料で被覆されており， 該放電端が，グリッド状またはループ状の導体からなる
対極に対して所定の距離を離して空気中に配置されるこ
とによって,1個の放電対が形成され， この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
元的な拡がりをもって多数配置され， このように配置された多数の放電対の各対極が共通の直
流電圧源に接続され、 この直流電圧源から出力する直流電圧の大きさを調節す
る手段が設けられ， この電圧調節手段によって，各放電対でイオン化される
空気の正イオン濃度と負イオン濃度がほぼ均衡する直流
電圧に調整することを特徴とする清浄空間内の帯電物品
を除電する設備。4. An AC ion generator for applying a high AC voltage to a needle-shaped discharge electrode to cause corona discharge is installed in the flow of clean air passing through a filter, and the ion generator is used. In a facility for supplying a stream of ionized air to an electrostatically charged object to neutralize the electrostatic charge on the charged object, the discharge end of the discharge electrode of the ion generator is coated with a ceramic dielectric material. One discharge pair is formed by arranging the discharge end in the air at a predetermined distance from the counter electrode composed of a grid-shaped or loop-shaped conductor, and this discharge pair is formed as described above. A large number of two-dimensional spreads are arranged in a direction that traverses the flow of clean air, and the counter electrodes of the large number of discharge pairs arranged in this way are connected to a common DC voltage source. of A means for adjusting the size is provided, and the voltage adjusting means adjusts to a DC voltage at which the positive ion concentration and the negative ion concentration of the air ionized in each discharge pair are approximately balanced. Equipment for removing static electricity from charged items. 【請求項５】針状の放電極に交流の高電圧を印加してコ
ロナ放電を行わせる交流式イオン発生器を，フイルタを
通過した清浄空気の流れの中に設置し，このイオン発生
器によってイオン化された空気の流れを静電気を帯びた
物体に供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備に
おいて， 該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
スの誘電体材料で被覆されており， 該放電端が，グリッド状またはループ状の導体からなる
対極に対して所定の距離を離して空気中に配置されるこ
とによって,1個の放電対が形成され， この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
元的な拡がりをもって多数配置され， このように配置された多数の放電対を構成する前記の対
極のうち，或る対極は第一の直流電圧源に接続され，そ
れ以外の対極は第二の直流電圧源に接続され， この第一および第二の直流電圧源とも，それらから出力
する直流電圧の大きさを独立して調節する手段が設けら
れ， 第一の直流電圧源に接続される或る対極の放電対は，正
または負のいずれかに偏ったイオンを発生させる放電対
に，他方，第二の直流電圧源に接続される他の対極の放
電対は，前記の放電対とは逆の極性をもつ負または正の
いずれかに偏ったイオンを発生させる放電対に構成され
ることを特徴とする清浄空間内の帯電物品を除電する設
備。5. An AC ion generator for applying a high AC voltage to a needle-shaped discharge electrode to cause corona discharge is installed in a stream of clean air passing through a filter, and the ion generator is used. In a facility for supplying a stream of ionized air to an electrostatically charged object to neutralize the electrostatic charge on the charged object, the discharge end of the discharge electrode of the ion generator is coated with a ceramic dielectric material. One discharge pair is formed by arranging the discharge end in the air at a predetermined distance from the counter electrode composed of a grid-shaped or loop-shaped conductor, and this discharge pair is formed as described above. Of the above-mentioned counter electrodes that constitute a number of discharge pairs arranged in such a manner as to have a two-dimensional spread across the flow of clean air, one counter electrode is connected to the first DC voltage source. ,other than that The counter electrode is connected to the second DC voltage source, and both the first and second DC voltage sources are provided with means for independently adjusting the magnitude of the DC voltage output from them. The discharge pair of one counter electrode connected to the discharge pole pair which generates ions biased to either positive or negative, and the discharge pair of the other counter pole connected to the second DC voltage source are The equipment for eliminating static electricity from charged articles in a clean space, characterized in that the discharge pair is configured to generate negatively or positively biased ions having a polarity opposite to that of the discharge pair. 【請求項６】針状の放電極に交流の高電圧を印加してコ
ロナ放電を行わせる交流式イオン発生器を，フイルタを
通過した清浄空気の流れの中に設置し，このイオン発生
器によってイオン化された空気の流れを静電気を帯びた
物体に供給して該帯電物体上の静電気を中和する設備に
おいて， 該イオン発生器における該放電極の放電端がセラミック
スの誘電体材料で被覆されており， 該放電端が，グリッド状またはループ状の導体からなる
対極に対して所定の距離を離して空気中に配置されるこ
とによって,1個の放電対が形成され， この放電対が前記の清浄空気の流れを横切る方向に二次
元的な拡がりをもって多数配置され， このように配置された多数の放電対の各対極が直流電圧
源に接続され， この直流電圧源から出力する直流電圧の大きさを調節す
る手段が設けられ， このように配置された多数の放電対の各放電極が正また
は負に偏ったバイアス電圧が付与された交流の高圧電源
に接続され， この交流の高圧電源から出力する電圧の大きさおよびバ
イアス電圧の極性と大きさを調節する手段が設けられた
ことを特徴とする清浄空間内の帯電物品を除電する設
備。6. An AC ion generator for applying a high AC voltage to a needle-shaped discharge electrode for corona discharge is installed in the flow of clean air passing through a filter, and the ion generator In a facility for supplying a stream of ionized air to an electrostatically charged object to neutralize the electrostatic charge on the charged object, the discharge end of the discharge electrode of the ion generator is coated with a ceramic dielectric material. One discharge pair is formed by arranging the discharge end in the air at a predetermined distance from the counter electrode composed of a grid-shaped or loop-shaped conductor, and this discharge pair is formed as described above. A large number of discharge pairs are arranged with a two-dimensional spread across the flow of clean air. Each counter electrode of the multiple discharge pairs arranged in this way is connected to a DC voltage source, and the magnitude of the DC voltage output from this DC voltage source is increased. It Is provided, and each discharge electrode of the multiple discharge pairs arranged in this way is connected to an AC high-voltage power supply to which a bias voltage biased to positive or negative is applied, and the output from this AC high-voltage power supply An apparatus for removing static electricity from a charged article in a clean space, characterized in that means for adjusting the magnitude of the applied voltage and the polarity and the magnitude of the bias voltage are provided. 【請求項７】清浄空間は半導体製造のための空間である
請求項3,4,5または６に記載の帯電物品の除電設備。7. The static elimination equipment for charged articles according to claim 3, 4, 5 or 6, wherein the clean space is a space for semiconductor manufacturing. 【請求項８】セラミックスの誘電体材料は石英である請
求項3,4,5,6または７に記載の帯電物品の除電設備。8. The static eliminator of a charged article according to claim 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the ceramic dielectric material is quartz. 【請求項９】セラミックスカバー付き放電極の放電端は
グリッド状またはループ状の対極に対し気流の上流側に
位置している請求項3,4,5,6,7または８に記載の帯電物
品の除電設備。9. The charged article according to claim 3,4,5,6,7 or 8, wherein the discharge end of the discharge electrode with a ceramic cover is located on the upstream side of the air flow with respect to the grid or loop counter electrode. Static elimination equipment. 【請求項１０】多数の該放電対のうち，第一の直流電圧
源に接続される或る対極の放電対と，第二の直流電圧源
に接続される他の対極の放電対とが，二次元的な拡がり
の中で少なくとも一つの次元方向には互い違いに分散し
て配置されている請求項５に記載の帯電物品の除電設
備。10. A discharge pair of a certain counter electrode connected to the first DC voltage source and a discharge pair of another counter electrode connected to the second DC voltage source, among a large number of the discharge pairs. The static elimination equipment for a charged article according to claim 5, wherein the static electricity elimination equipment is arranged so as to be staggered in at least one dimension in a two-dimensional spread.