イオナイザーの除電能力検出装置

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【発明の名称】	イオナイザーの除電能力検出装置
【発明者】	【氏名】山下由美子【氏名】鈴木功一【氏名】佐藤定信
【要約】	【課題】過剰動電荷量測定器を利用して、イオナイザーの除電能力を高精度で検出することができ、装置構成をコンパクトにすることができるイオナイザーの除電能力検出装置を提供する。【解決手段】プローブ８はＬＳＩ等の帯電物に接触して電荷量を電荷量接触部に入力する。電荷量測定部は、抵抗６と、この抵抗に一方の入力端が接続されたオペアンプ３と、このオペアンプの前記一方の入力端と他方の入力端との間に接続されたコンデンサ４とを有し、前記オペアンプの他方の入力端に対する電圧として出力された前記オペアンプの出力を基に電荷量を計算し、これを表示する計算・表示部２とを有する。そして、抵抗６とプローブ８との間に両者の導通をオンオフするスイッチ７が設けられている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電荷量測定部と、帯電物に接触して電荷を前記電荷量測定部に入力するプローブと、前記電荷量測定部と前記プローブとの間に設けられ両者の導通をオンオフするスイッチと、を有することを特徴とするイオナイザーの除電能力検出装置。
【請求項２】前記電荷量測定部は、前記スイッチに接続された抵抗と、この抵抗に一方の入力端が接続されたオペアンプと、このオペアンプの前記一方の入力端と他方の入力端との間に接続されたコンデンサとを有し、前記オペアンプの他方の入力端に対する電圧として出力された前記オペアンプの出力を基に電荷量を計算し、これを表示する計算・表示部とを有することを特徴とする請求項１に記載のイオナイザーの除電能力検出装置。
【請求項３】前記プローブは、金属板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオナイザーの除電能力検出装置。
【請求項４】前記プローブは、電極間に絶縁膜が挟まれた容量であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオナイザーの除電能力検出装置。
【請求項５】前記コンデンサに並列に予備放電スイッチが接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のイオナイザーの除電能力検出装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ等の静電破壊を防止するためのイオナイザーの除電能力を検出するイオナイザーの除電能力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ（集積回路）の製造工程及びＬＳＩ部品を電気機器にセットする工程において、ＬＳＩの静電破壊（Electro-static Discharge（ＥＳＤ）破壊）を防止するために、静電気除電装置（イオナイザー）が製造フロア等に設置されている。このイオナイザーとはイオン化した空気を送風する機能を持ち、帯電物体にこのイオン化した空気の風をあてて除電するための装置である。
【０００３】使用されるイオンは窒素イオン又は酸素イオンであるが、目視できないため、イオンを発生させることによる除電効果の確認は電気的に行う必要がある。この従来の除電効果の確認方法として、イオン化環境の静電気量測定器（Ionized Enviroment Electro-static Locator）で発生イオンの電圧を測定する方法がある。又は、帯電させたＬＳＩの電位を表面電位計（Surface Potential Indicator）により測定し、イオナイザによりＬＳＩを除電する工程の前後の帯電電位の変化から、除電効果の確認を行っている。
【０００４】従来、除電能力は、基本的には図４に示すような表面電位計により検出されていた。また、図５は、静電気量測定器の構成を示す。この静電気量測定器は図４の帯電物体２０がケースに平行の帯電板３０に置き換えられたものである。これらの表面電位計及び静電気量測定器は、図４及び図５に示すように、接地されたケース２１，３１内に、電極２２、３２が設置されており、この電極２２、３２は抵抗２４、３４を介してケース２１，３１に電気的に接続されている。電極２２，３２の電位は比較器２５，３５に入力され、比較器２５，３５によりインピーダンス変換されて外部に出力される。電極２２，３２とその前方のケース開口部との間には、チョッパ２３，３３が配設されている。表面電位計においては、帯電物体２０はチョッパ２３の前方に配置される。一方、静電気量測定器においては、帯電板３０は開口部が設けられたケース面と平行に配置される。そして、イオナイザーから発するイオンの電位をその帯電板３０に帯電させて、その電位を図４に示すような表面電位計と同等の構成で測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電気量測定器は厚い平行板を有し、小さな空間とか、隙間には入らないため、静電気量を測定できない。
【０００６】また、この方法では、実際のＬＳＩ又は製造フロアの備品等に帯電した電荷が除電される様子を黙視により確認することができない。
【０００７】従来の図４に示す表面電位計を使用して、帯電させたＬＳＩの電位を測定することにより除電を確認する方法においては、帯電物２０の電位Ｖｏから表面電位計のチョッパ２３間に入る電界により、帯電物２０の電位を計算している。
【０００８】しかしながら、表面電位計による測定では帯電物２０のもつ容量Ｃｏの影響により、帯電物体の正確な電位は測定できない。また、この装置の構成上、帯電した電荷量自体の測定はできない。
【０００９】従って、イオナイザーの効果が製造ラインの小さな空間とか、又は製造ラインの隅々まで、ゆきとどいているか、及びイオン発生の効果が減衰していないかを、チェックするためには、正確でかつコンパクトな測定機が必要となっている。
【００１０】このように、ＬＳＩの静電気障害を防止する方法として、イオナイザーの使用は最も簡便で効果的である。しかし、その最大の欠点は、イオンバランス及び除電速度の評価と管理が極めて難しいことであった。
【００１１】また、従来のイオンバランス測定には、基本的に電位計又は電圧計が用いられていた。そのため、静電気で帯電又は充電される電位又は電圧を有する物体の大きさ又は静電容量を個別に定義する必要があった。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、過剰動電荷量測定器に帯電物を保持するためのプローブ及びイオナイザーの除電による帯電物の電荷の減衰量が表示されるようにして、イオナイザーの効果を正確でかつコンパクトに測定できるイオナイザーの除電能力検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るイオナイザーの除電能力検出装置は、電荷量測定部と、帯電物に接触して電荷を前記電荷量測定部に入力するプローブと、前記電荷量測定部と前記プローブとの間に設けられ両者の導通をオンオフするスイッチと、を有することを特徴とする。
【００１４】このイオナイザーの除電能力検出装置において、前記電荷量測定部は、前記スイッチに接続された抵抗と、この抵抗に一方の入力端が接続されたオペアンプと、このオペアンプの前記一方の入力端と他方の入力端との間に接続されたコンデンサとを有し、前記オペアンプの他方の入力端に対する電圧として出力された前記オペアンプの出力を基に電荷量を計算し、これを表示する計算・表示部とを有するように構成することができる。
【００１５】また、前記プローブは、金属板であるか、又は電極間に絶縁膜が挟まれた容量であるように構成することができる。更に、前記コンデンサに並列に予備放電スイッチを接続してもよい。
【００１６】従来、イオナイザーの効果が製造ラインの小さな空間及び隅々まで行き届いているか、及びイオン発生の効果が減衰していないかを、チェックするために、正確でかつコンパクトな測定機が要望されていた。
【００１７】本発明はこのような技術的背景のもとでなされたものであり、従来、除電効果の検出には用いられていなかった過剰動電荷量測定器（図６、特開平０７－３２５１１９）の構成を除電能力検出装置に取り入れたことを特徴とするものである。
【００１８】図６はこの過剰動電荷量測定器を示す（特開平０７－３２５１１９）。この過剰動電荷量測定器においては、プローブユニット４０内に、接触子とオペアンプ４５との間に抵抗４２が接続されている。この抵抗４２は非破壊でＬＳＩの過剰動電荷量を計測するために接続されている。オペアンプ４５の抵抗４２が接続された入力端子と、他方の入力端子との間には、コンデンサ４４が接続されており、このコンデンサ４４と並列に予備放電スイッチ４３が接続されている。
【００１９】また、コンデンサ４４はＬＳＩの通常の容量（０．１～１０ｐＦ）よりも２けたほど大きなオーダの容量値を有する。オペアンプ４５は入力インピーダンスが高いことで高速過渡応答時の波形を安定させ、かつ、電圧計を保護している。そして、オペアンプ４５の出力は計算及び表示部４１に出力され、電荷量ＱがＣ×Ｖとして計算され、表示される。
【００２０】ＬＳＩに帯電されていた電荷量ＱＥＭは、ＬＳＩのリードを介してＣＥＭからプローブ４０内のコンデンサ４４へ充電される。その後、コンデンサ４４の端子電圧を計測すれば、電荷量ＱＥＭ（＝Ｃ×Ｖ）を求めることができる。この過剰動電荷量測定器を使用することにより、帯電物体の正確な電位の測定が可能であり、更に、帯電した電荷量の測定もできる。
【００２１】しかしながら、この過剰動電荷量測定器のみでは、帯電物体を保持することができず、また、電荷の減衰量の表示はできない。また、帯電物体の保持ができないと、製造ラインの小さな空間をチェックすることもできない。
【００２２】そこで、本発明においては、帯電したＬＳＩを保持するプローブ機能及びイオン雰囲気中で一定時間経過後の電荷量を検出できるスイッチ機能を設けた。これにより、本発明によって初めて、実際に製造ラインで帯電したＬＳＩがイオナイザーにより除電されるときの電荷量の減少量・減少時間として、イオナイザーの除電能力を検出できるようになった。また、本発明により、初めて除電能力検出装置を製造フロア内の狭く小さな空間でも使用できるようになったものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係るイオナイザーの除電能力検出器を示す回路図、図２はその外観を示す図である。本実施例においては、プローブユニット１が、抵抗１と、この抵抗１が入力端に接続されたオペアンプ３と、オペアンプ３の両入力端間に接続されたコンデンサ４とを有し、このコンデンサ４に並列に予備放電スイッチ５が接続されている。オペアンプ３の出力が計算・表示部２に入力され、この計算・表示部３において、Ｑ＝Ｃ×Ｖが計算され、表示される。計算・表示部３は、従来の過剰動電荷量測定器と同様に過剰動電荷量Ｑ［ｎＣ］を表示するのに加え、その減衰量△Ｑ［ｎＣ］も表示すものである。
【００２４】而して、本実施例においては、プローブユニット１の先端にプローブ８が設けられている。このプローブ８と抵抗６との間に、スタートスイッチ７が接続されている。これらのスタートスイッチ７及び予備放電スイッチ５はプローブユニット１の側面に例えば押しボタンスイッチとして設けられている。プローブ８はＬＳＩを保持する必要上、所定の剛性を有する金属板で構成されており、ノイズを低減するため、曲がらないようにプローブ本体に固定されている。
【００２５】本実施例においては、図６に示す従来技術である過剰動電荷量測定器のプローブユニットの先端にＬＳＩを保持することができるようにした点に特徴がある。出来るような構成をもつ。図４に示すようにＬＳＩを保持するＰｒｏｖｅｕｎｉｔはノイズを低減するため曲がらないように固定される。また、プローブ１の大きさは、プローブ１内にＲ、Ｃ、及びオペアンプを格納することができるものであれば、その長さは任意である。
【００２６】また、図１中のコンデンサ（Ｃ）４及び抵抗（Ｒ）６以外の容量・抵抗を無視できるように、スイッチも含めて、保持したＬＳＩにできる限り近い位置に配置するのが望ましい。更に、スタートスイッチ７は、帯電したＬＳＩの電圧に耐えうる高耐圧のものを使用する。更にまた、帯電したＬＳＩの過剰動電荷量を受けるプローブの内部回路は、イオナイザーから放出されるイオンの電荷の影響をできるだけ受けずに、ＬＳＩを固定する必要がある。更にまた、電荷を移動させる配線としてのプローブのうち、イオン雰囲気にむき出しにされている金属部分は被測定ＬＳＩに対して充分小さい必要がある。更にまた、被測定ＬＳＩを狭い空間に保持しつつ、イオナイザーの効果の確認ができるように、プローブユニット１は２ｃｍ以下の太さで構成されることが望ましい。
【００２７】次に、上述のごとく構成された本実施例のイオナイザーの除電能力検出装置の動作について説明する。例として、１０００Ｖで帯電させたＬＳＩが、イオナイザーのイオン雰囲気により電荷が中和され、１ｓｅｃ経過した後の減少量を検出する動作について説明する。先ず、プローブユニット１内のスタートスイッチ７をオフにした状態で、被検出ＬＳＩのリードのうち１ピンを、プローブユニット１の先端のプローブ８に接触するようにプローブ８により挟み込む。
【００２８】次に、被検出ＬＳＩに１０００Ｖの電圧を加える。このとき、使用する電源は測定器内部に組み込むこともできるが、測定器自体の大きさをコンパクトにするためには、外部電源を使用することが望ましい。
【００２９】その後、スタートスイッチ７をオンにして、被ＬＳＩ中に帯電されたイオナイザー除電前の初期の電荷量Ｑｐ［ｎＣ］を測定する。
【００３０】次いで、再び被検出ＬＳＩに１０００Ｖの電圧を加えるのと同時に、この被検出ＬＳＩをイオナイザーのイオン雰囲気に置き、イオン発生が安定するのを確認する。
【００３１】その後、被検出ＬＳＩへの１０００Ｖの印加をオフにする。このとき、電源－ＬＳＩ間が電気的にオープンになるようなスイッチを付けるのが望ましい。そして、被検出ＬＳＩへの電圧印加をオフした後、１秒経過した時点で、スタートスイッチ７をオンにして、被ＬＳＩ中に帯電されたイオナイザーによる除電１秒後の電荷量Ｑａ［ｎＣ］を測定する。電圧印加用電源とＬＳＩとの間のスイッチがオフになった点から、スタートスイッチをオンするまでの点は、タイマーで制御できるようにすることもできる。
【００３２】その後、△Ｑ＝Ｑｐ－Ｑａにより与えられる減衰量を計算する。なお、初期の電荷量Ｑｐ［ｎＣ］は予め記憶させ、測定器側でΔＷを計算するように構成することも可能である。
【００３３】このようにして、本実施例においては、製造ラインで帯電したＬＳＩがイオナイザーにより除電されるときの電荷量の減少量・減少時間として、イオナイザーの除電能力を検出することができる。また、プローブユニット１は十分小さく構成することができるので、製造フロア内のように狭く小さな空間でも使用できることができる。
【００３４】本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、図３に示すように、プローブユニット１の先端に容量１０を設けたものとすることができる。この場合に、容量１０の電極である金属円盤の大きさ及び電極間の誘電物質の選定により、種々の値の容量を付加できる。
【００３５】なお、この容量１０を付加したプローブユニット１においても、ピエゾ効果などによるノイズ電圧の発生を低減するため、容量１０は曲がらないようにユニットに固定する必要がある。しかし、プローブユニット内に抵抗（Ｒ）６、コンデンサ（Ｃ）４、及びオペアンプ３を格納することができれば、その長さ等の寸法については制約がない。
【００３６】また、図中のコンデンサ（Ｃ）４及び抵抗（Ｒ）６以外の容量・抵抗を無視できるように、スイッチも含めて、容量１０の電極である円盤にできる限り近い位置に配置することが望ましい。
【００３７】更に、本発明のプローブ８の先端を、真空吸着型にすることによって、例えば半導体ウエーハ等を吸着することにより、降下塵内のイオン量をモニターする装置を実現できる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、ＬＳＩ等の実際の帯電物体をそのまま使うことができ、また、既知の電圧を印加したときの電荷量を計測するため、単に電圧だけではなく、電荷量及び静電エネルギーの減衰をも計測することができる。従って、帯電したＬＳＩ実物等の帯電物体の電荷量の減少として、また、減衰時間として除電効果を確認できる。更に、実際の帯電物体を細いプローブで固定することができるために、製造装置内部などの狭い領域でも使うことができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２３７【氏名又は名称】日本電気株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）３月２５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】藤巻正憲
【公開番号】	特開平１１－２７１３７２
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】	特願平１０－７７８８３