特許ウォッチ

公開番号2023038948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-17
出願番号2022199129,2020038190
出願日2022-12-14,2016-03-03
発明の名称シリコンベース電荷中和システム
出願人イリノイトゥールワークスインコーポレイティド
代理人個人,個人,個人
主分類H01J 27/02 20060101AFI20230310BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低レベルの粒子放出を達成できる電荷中和のための方法を提供すること。
【解決手段】低放出の電荷中和のための方法は、交流(AC)及び高電圧を発生させることと、先端、テーパー部、シャフト、及びテールを備えるように構成された先細の少なくとも一つのシリコンベースの非金属イオンエミッタに高電圧を伝えることとを含んでおり、テーパー部が先端とシャフトとの間にあり、シャフトがテーパー部とテールとの間にあり、高電圧と交流は1KHz～100kHzの範囲にあり、非金属イオンエミッタは、重量比で72.00%より多く99.99%未満のシリコンを含んでおり、非金属イオンエミッタは、増大した表面電気伝導度もしくはより低い電気抵抗を有するシャフト及び/又はテールの処理表面の少なくとも部分を備えており、シャフト及び/又はテールの処理表面の高周波領域における高電圧及び交流に対する接触に応答してエミッタの先端からイオンを発生させることをさらに含む。
【選択図】図3(a)
特許請求の範囲【請求項１】
低放出の電荷中和のための方法であって：
交流（ＡＣ）及び高電圧を発生させることと；
先端、テーパー部、シャフト、及びテールを備えるように構成された先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタに高電圧を伝えることと；を含んでおり、
前記テーパー部が前記先端と前記シャフトとの間にあり、
前記シャフトが前記テーパー部と前記テールとの間にあり、
前記高電圧と前記交流は１ｋＨｚ～１００ｋＨｚの高周波数範囲にあり、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、重量比で少なくとも７０％を超え且つ９９．９９％未満のシリコンを含んでおり、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、増大した表面電気伝導度もしくは低い電気抵抗を有する前記シャフト及び／又は前記テールの処理表面の少なくとも部分を備えており、
該方法は、
前記非金属イオンエミッタの前記シャフト及び／又は前記テールの前記処理表面の高周波数範囲における高電圧及び交流への接触に応答して前記非金属イオンエミッタの前記先端からイオンを発生させることをさらに含み、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの前記シャフト及び／又は前記テールの前記処理表面の部分は、研磨又はサンディング処理に起因するあらかじめ選択された０．５ミクロン～１０ミクロンの範囲の粗さの領域を含む、方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの表面電気抵抗及び／又は体積電気抵抗及び組成を監視するための測定デバイスを設けることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シリコンベース部分を備える前記非金属イオンエミッタの前記シャフト及び金属電極が、ばねタイプスリーブの中に挿入される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
通常の（動作）期間中の電圧／電力波形より２５％～１００％大きい振幅の短い持続時間のパルスバーストを有する電圧／電力波形によって生み出されたコロナプラズマイオン化期間の始動期間中に前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタのプラズマクリーニングを実行することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記非金属イオンエミッタによる粒子放出を最小化するために、最小の開始ＨＦ電圧振幅及び／又は小さなデューティーファクターを備えるコロナ放電波形を動作期間中に前記非金属イオンエミッタに適用する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、非金属の部品／部分と金属の部品／部分との組立体を備え、
前記金属の部品／部分は、前記非金属イオンエミッタの前記シャフトに配置される圧縮ばねスリーブとして構築され、
前記組立体は、０．０３～０．０６の範囲内にある第１の比Ｓ／Ｄを備え、
Ｓは、前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタを受容する前記スリーブの厚さであり、
Ｄは、前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの前記シャフトの直径である、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、（２－５）／ｔａｎ｛タンジェント｝（０．５α）の範囲にある第２の比Ｌ／Ｓを備え、
Ｌは、前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタのシャフトの露出した部分の長さであり、
Ｓは、前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタを収容するスリーブの厚さであり、
αは、前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの前記シャフトのテーパー付き部分のテーパーの角度である、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
低放出の電荷中和のための装置であって：
先端、テーパー部、シャフト、及びテールを備えるように構成された先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタを含んでおり、
前記テーパー部が前記先端と前記シャフトとの間にあり、
前記シャフトが前記テーパー部と前記テールとの間にあり、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、重量比で少なくとも７０％を超え且つ９９．９９％未満のシリコンを含んでおり、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタは、増大した表面電気伝導度もしくは低い電気抵抗を有する前記シャフト及び／又は前記テールの処理表面の少なくとも部分を備えており、
前記非金属イオンエミッタの先端は、前記非金属イオンエミッタの前記シャフト及び／又は前記テールの前記処理表面の１ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの高周波数範囲の高電圧及び交流（ＡＣ）への接触に応答してイオンを発生させ、
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの前記シャフト及び／又は前記テールの前記処理表面の部分は、研磨又はサンディング処理に起因するあらかじめ選択された０．５ミクロン～１０ミクロンの範囲の粗さの領域を含む、低放出の電荷中和のための装置。
【請求項９】
前記先細の少なくとも１つのシリコンベースの非金属イオンエミッタの表面電気抵抗及び／又は体積電気抵抗及び組成が監視される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
シリコンベース部分を備える前記非金属イオンエミッタの前記シャフト及び金属電極が、ばねタイプスリーブの中に挿入される、請求項８に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「SILICON EMITTERS FOR IONIZERS WITH HIGH FREQUENCY WAVEFORMS」と題する、２００９年６月１８日に出願の米国特許出願第１２／４５６，５２６号の一部継続出願であり、その米国特許出願の優先権を主張し、その米国特許出願は、２００８年６月１８日に出願の米国仮特許出願第６１／１３２，４２２号の恩典及び優先権を主張する。米国特許出願第１２／４５６，６２６号及び第６１／１３２，４２２号はいずれも引用することにより本明細書の一部をなす。
続きを表示（約 1,200 文字）【０００２】
［連邦政府支援研究に関する陳述］
該当なし
【０００３】
［マイクロフィッシュ付録の参照］
該当なし
【０００４】
本発明の実施形態は主に、静電荷中和及び制御のために使用されるイオン化デバイスに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、半導体、エレクトロニクス及び／又はフラットパネル産業において、信頼性があり、粒子放出が少ないイオナイザーの必要性に対して目標を定めている。
【０００５】
ＡＣイオナイザーによれば、各エミッタが、或る期間中に高い正の電圧を受信し、別の期間中に高い負の電圧を受信する。それゆえ、各エミッタは、正及び負両方のイオンの出力を伴うコロナ放電を発生させる。
【０００６】
正イオン及び負イオンの流れ（雲）は、電荷を中和し、静電荷に関連する技術的問題を防ぐために、帯電したターゲット（複数の場合もある）に向けられる。
【背景技術】
【０００７】
本明細書において提供される背景の説明は、本開示の状況を一般的に提示することを目的としている。本出願に記名された発明者の成果は、その成果がこの背景セクションに記載されている限りにおいて、本開示に対する従来技術として明示的にも暗示的にも認められないとともに、それ以外に出願時において従来技術として適格とすることができない記載の態様も、本開示に対する従来技術として明示的にも暗示的にも認められない。
【０００８】
電荷中和装置のイオンエミッタは、正及び負両方のイオンを発生させ、周囲空気又は気体媒体の中に供給する。気体イオンを発生させるために、印加される電圧の振幅は、イオン化セルとして配置される少なくとも２つの電極間にコロナ放電を引き起こすほど十分に高くなければならない。イオン化セルにおいて、少なくとも１つの電極はイオンエミッタであり、別の電極は基準電極とすることができる。また、イオン化セルは少なくとも２つのイオン化電極を含むことができる。
【０００９】
有用な正の気体イオン及び負の気体イオンとともに、電荷中和装置のエミッタは、不要な粒子を含む副生成物を生成し、放出する場合がある。半導体プロセス及び類似のクリーンプロセスにおいて、粒子放出／汚染は、欠陥、製品信頼性問題及び利益の損失と相関関係にある。
【００１０】
従来技術において既知である幾つかの要因が、不要な粒子の放出量に影響を及ぼす。主な要因のうちの幾つかは、例えば、材料組成、幾何学的形状、イオンエミッタの設計を含む。別の要因は、高電圧電源へのエミッタ接続の構成を含む。別の重要な要因は、イオンエミッタに印加される電力のプロファイル（例えば、高電圧及び電流の大きさ及び時間依存性）に関連付けられる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許