靜電分布測(cè)量裝置以及靜電分布測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靜電分布測(cè)量裝置以及靜電分布測(cè)量方法，在半導(dǎo)體制造、電子設(shè)備生產(chǎn)、精密機(jī)械生產(chǎn)、運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)等各種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，對(duì)生產(chǎn)工序中使用的部件或產(chǎn)品的靜電分布進(jìn)行測(cè)量并可視化。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)擁有支撐產(chǎn)業(yè)根基的多種生產(chǎn)業(yè)，如半導(dǎo)體生產(chǎn)、電子設(shè)備生產(chǎn)、精密機(jī)械生產(chǎn)、運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)等。在這樣的生產(chǎn)業(yè)中的負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的工廠中，多數(shù)部件一邊流過生產(chǎn)線，一邊通過自動(dòng)工序或人為工序被組裝為產(chǎn)品。
[0003]這里，存在如下問題:一旦用于生產(chǎn)產(chǎn)品的部件發(fā)生問題或不良現(xiàn)象，或者在生產(chǎn)工序中發(fā)生問題或不良現(xiàn)象，當(dāng)然也會(huì)導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)生問題或成為不良產(chǎn)品，生產(chǎn)的成品率下降?；蛘撸词共考]有問題，有時(shí)生產(chǎn)后的產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)榉N種理由而產(chǎn)生問題或不良現(xiàn)象。作為前者和后者中的任意一個(gè)所涉及的問題，在自動(dòng)化的生產(chǎn)工序中，產(chǎn)生各工序中的動(dòng)作不良現(xiàn)象后，有時(shí)存在生產(chǎn)速度(生產(chǎn)效率)下降，或者產(chǎn)品的生產(chǎn)成品率下降的問題。
[0004]以往，多數(shù)是以大企業(yè)為中心，垂直統(tǒng)合地進(jìn)行研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、直到銷售為止的一系列流程。在這樣的垂直統(tǒng)合型的企業(yè)中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能夠發(fā)生的生產(chǎn)產(chǎn)品(完成品和半成品)的質(zhì)量不足或成品率下降以及開發(fā)和設(shè)計(jì)上的應(yīng)對(duì)是在同一企業(yè)內(nèi)部容易進(jìn)行反饋或前饋的環(huán)境下進(jìn)行的。
[0005]另一方面，近年來，在同一企業(yè)中由于生產(chǎn)成本的問題或者使生產(chǎn)部門(即生產(chǎn)工廠)成為分公司，或者出現(xiàn)了只進(jìn)行受托生產(chǎn)的生產(chǎn)企業(yè)。同樣，以電氣領(lǐng)域、信息通信領(lǐng)域等為中心，也興起了一批只進(jìn)行研究/開發(fā)，不進(jìn)行生產(chǎn)的無(wú)工廠企業(yè)等。
[0006]這樣，在現(xiàn)在的生產(chǎn)業(yè)中，進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)的部門與進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的部門出現(xiàn)了很多物理上、時(shí)間上、技術(shù)上、以及人員上的分離。在存在這樣的分離的情況下，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的質(zhì)量不足和成品率惡化，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)之間很難進(jìn)行反饋或前饋。這些問題會(huì)導(dǎo)致我國(guó)生產(chǎn)業(yè)(包括僅承包生產(chǎn)的受托生產(chǎn)公司、生產(chǎn)分公司、無(wú)工廠企業(yè)等)的生產(chǎn)能力下降。
[0007]生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的質(zhì)量和成品率的劣化原因有多種。雖然有設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的容易性、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的熟練程度、生產(chǎn)工序的流程、生產(chǎn)設(shè)備、人為技能等不可避免的原因，但容易被忽略的原因之一是靜電。即，發(fā)生這樣的部件、產(chǎn)品或生產(chǎn)工序中的問題或不良情況的原因有多種，靜電被認(rèn)為是其中之一。
[0008]在生產(chǎn)工廠中，考慮到這樣的靜電對(duì)于部件、產(chǎn)品、以及生產(chǎn)工序等的不利影響，因此在除電和放電方面，工廠的建筑物、地面、以及墻壁等的防靜電方面，作業(yè)人員服裝的防靜電等方面采取了措施以便使靜電不對(duì)部件、產(chǎn)品、以及生產(chǎn)工程產(chǎn)生影響。。在實(shí)際的生產(chǎn)工廠中，在作業(yè)開始之前，對(duì)地面、墻壁以及傳送線等進(jìn)行除電，或者設(shè)置除電用的接地線，以使在生產(chǎn)工廠內(nèi)部不產(chǎn)生靜電，或者在生產(chǎn)工序中使用的部件和產(chǎn)品不帶靜電。
[0009]另外，在生產(chǎn)工廠中，還對(duì)生產(chǎn)工序中使用的部件進(jìn)行預(yù)先除電等作業(yè)。同樣，作業(yè)人員也是在進(jìn)行除電之后才開始工作。
[0010]這樣，在生產(chǎn)工廠中，實(shí)施了多種用于抑制靜電的不利影響的措施。盡管實(shí)施了這樣的措施，但并沒有完全解決在生產(chǎn)工序中使用的部件和產(chǎn)品帶靜電的問題。例如，生產(chǎn)工廠生產(chǎn)的電子設(shè)備、精密設(shè)備等的低功耗化不斷發(fā)展。伴隨這種低功耗化的發(fā)展，用于制造這些在電子設(shè)備和精密設(shè)備部件的靜電放電能力被降低。因此，用于制造這些電子設(shè)備或精密設(shè)備的部件很容易因帶靜電而發(fā)生故障。
[0011]在這樣的電子設(shè)備和精密設(shè)備的生產(chǎn)中使用的部件有很多種。例如，由樹脂或乙烯樹脂制造的部件(連接器、畫面用罩、筐體等)也被大量使用。這些部件有固定的大小，一旦帶靜電，則有時(shí)會(huì)發(fā)生無(wú)法預(yù)測(cè)的現(xiàn)象。例如，多個(gè)部件進(jìn)入到傳送線并以固定的位置配置的工序，或者進(jìn)入到基于圖像處理的外觀檢查的工序。在這樣的工序中，希望被放入到傳送線的多個(gè)部件以保持放入間隔的方式流動(dòng)于傳送線。
[0012]然而，這樣的部件一旦帶靜電后，在傳送線上，部件彼此由于靜電而產(chǎn)生靠近，或排斥并遠(yuǎn)離等的現(xiàn)象。在某種情況下，相鄰的部件彼此會(huì)粘在一起。產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象后，在上述的配置工序或外觀檢查工序中，將無(wú)法進(jìn)行應(yīng)有的實(shí)施操作。
[0013]在配置工序和外觀檢查工序中，一旦部件產(chǎn)生這樣的無(wú)法預(yù)測(cè)的現(xiàn)象，就需要暫時(shí)使傳送線停止。這種現(xiàn)象雖然能夠預(yù)測(cè)是由于靜電導(dǎo)致的，但作為對(duì)策，只能對(duì)傳送線和處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的設(shè)備甚至是放入到傳送線的所有部件實(shí)施除靜電。由于這樣的除靜電作業(yè)，導(dǎo)致傳送線停止，在生產(chǎn)工廠中造成較大的損失。因?yàn)樵诔o電作業(yè)(根據(jù)不同情況，需要半天或一天)的過程中，生產(chǎn)作業(yè)被迫停止。
[0014]這里，雖然知道使這樣的部件產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因在于靜電，但導(dǎo)致實(shí)際現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理幾乎沒有被清晰闡明。特別是，既有示出部件彼此靠近或遠(yuǎn)離等的不同現(xiàn)象的情況，也有完全沒有示出該現(xiàn)象的情況。因此，并不清楚部件中(被認(rèn)為)帶有的靜電在部件中是如何分布的，從而很難清晰闡明導(dǎo)致發(fā)生這種現(xiàn)象的機(jī)理。如果很難清晰闡明機(jī)理，當(dāng)然也無(wú)法找出用于防止上述現(xiàn)象的對(duì)策方案。
[0015]或者，安裝于便攜電話或智能電話等的畫面上且由樹脂或乙烯樹脂等形成的外罩根據(jù)其材質(zhì)和面積的大小，容易帶靜電。這樣的部件在用于電子設(shè)備和精密設(shè)備的組裝工序中的情況下，有時(shí)也會(huì)在部件帶靜電后，由于靜電而導(dǎo)致設(shè)置位置輕易地偏離。這樣，組裝后的設(shè)備當(dāng)然會(huì)成為不良產(chǎn)品。
[0016]在這種情況下，雖然也能夠預(yù)料到其原因是部件帶靜電，但并不清楚該現(xiàn)象與帶靜電之間的關(guān)聯(lián)性。如果不清楚這種關(guān)聯(lián)性，則無(wú)法解決問題。即，明確地掌握部件等中發(fā)生了怎樣的靜電帶電，是解決生產(chǎn)工序中產(chǎn)生問題的前提。換言之，能夠確認(rèn)在部件等中，靜電以怎樣的分布帶電，是清晰闡釋部件產(chǎn)生該現(xiàn)象的前提條件。
[0017]同樣，在打印機(jī)這樣的利用靜電的設(shè)備中，需要確認(rèn)利用靜電帶電的部件的靜電分布ο
[0018]這樣，無(wú)論是將解決生產(chǎn)工序中被認(rèn)為由靜電導(dǎo)致的各種問題的作為前提，還是將確認(rèn)利用靜電的部件的性能和特性的作為前提，都期待能夠測(cè)出部件等的靜電分布，并將其可視化。
[0019]作為測(cè)量這樣的靜電分布的方法，提出了幾種技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2) ο
[0020]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021]專利文獻(xiàn)
[0022]專利文獻(xiàn)1:日本特表2001-522045號(hào)公報(bào)
[0023]專利文獻(xiàn)2:日本特開昭63-138374號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]發(fā)明要解決的課題
[0025]這里，現(xiàn)有技術(shù)的靜電測(cè)量主要提出了以下的5個(gè)方式。然而，每個(gè)方式在進(jìn)行靜電測(cè)量、尤其是測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的部件和產(chǎn)品的靜電時(shí)，有以下記載的問題。
[0026](方式1)法拉第籠
[0027]法拉第籠是將測(cè)量對(duì)象物放置到能夠測(cè)量電荷的籠中，通過將測(cè)量對(duì)象物作為電容器計(jì)算其電荷量，由此，測(cè)出測(cè)量對(duì)象物的帶電量。
[0028]然而，法拉第籠需要將測(cè)量對(duì)象物逐一地放置到籠中，在數(shù)萬(wàn)個(gè)乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)電子部件或機(jī)械部件通過生產(chǎn)線依次流動(dòng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，法拉第籠的實(shí)際應(yīng)用是不現(xiàn)實(shí)的。法拉第籠適用的是需要仔細(xì)地對(duì)數(shù)量較少的對(duì)象物的帶電量進(jìn)行測(cè)量的情況，在以大批量生產(chǎn)為前提的電子設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、化學(xué)品以及食品等工廠并不適用。
[0029](方式2)表面電位計(jì)
[0030]表面電位計(jì)使探針接近測(cè)量對(duì)象物的表面并對(duì)測(cè)量對(duì)象物的電場(chǎng)量進(jìn)行測(cè)量，從而測(cè)量靜電量。
[0031]然而，在使用表面電位計(jì)對(duì)靜電分布進(jìn)行測(cè)量的情況下，需要用傳感器進(jìn)行掃描，因此需要很多時(shí)間。另外，為了在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行靜電分布的測(cè)量，可以將傳感器并列放置，但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)1個(gè)傳感器的小型化，因此存在無(wú)法獲得較高的空間分辨率的問題。
[0032](方式3)使用普克耳斯效應(yīng)的方法
[0033]普克爾斯效應(yīng)是在電介質(zhì)的等向同性結(jié)晶中，從外部施加電場(chǎng)后，光的折射率與該電場(chǎng)成比例地變化的現(xiàn)象。利用此現(xiàn)象，在測(cè)量對(duì)象物的表面設(shè)置規(guī)定的介質(zhì)(普克爾斯結(jié)晶體)，通過檢測(cè)對(duì)該介質(zhì)照射光時(shí)的反射光和透射光的折射率來測(cè)量靜電。
[0034]然而，普克爾斯效應(yīng)需要對(duì)結(jié)晶施加較強(qiáng)的電場(chǎng)，靈敏度較低，由此，在實(shí)際中無(wú)法與樣品接觸或者只能夠測(cè)量高電位的樣品，因此，在研究開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的靜電可視化的應(yīng)用是不現(xiàn)實(shí)的。
[0035](方式4)使用克爾效應(yīng)的方法
[0036]克爾效應(yīng)是從外部對(duì)物質(zhì)施加電場(chǎng)后，光的折射率與該電場(chǎng)的2次方成比例地變化的現(xiàn)象，通過對(duì)該電光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)量，能夠測(cè)量靜電。
[0037]然而，克爾效應(yīng)非常難以進(jìn)行變化的檢測(cè)，并且非常難以進(jìn)行微小的電子部件等的靜電量的檢測(cè)，因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用是困難的。
[0038](方式5)掃描型探針顯微鏡
[0039]掃描型探針顯微鏡在用探針對(duì)測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行掃描的同時(shí)，對(duì)靜電量進(jìn)行測(cè)量。
[0040]然而，掃描型探針顯微鏡存在作業(yè)花費(fèi)工夫較大，裝置較大的問題。
[0041]以這樣的方式為基礎(chǔ)，專利文獻(xiàn)1公開了一種技術(shù)，該技術(shù)通過靜電顯微鏡(探針顯微鏡)對(duì)靜電進(jìn)行測(cè)量。
[0042]然而，使用這樣的靜電顯微鏡進(jìn)行的靜電測(cè)量，其裝置較大，且能夠測(cè)量的對(duì)象物有限，能夠測(cè)量的環(huán)境也有限。另外，在應(yīng)用專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，想要測(cè)量對(duì)象物的靜電分布的情況下，需要針對(duì)對(duì)象物進(jìn)行掃描并測(cè)量。在必須進(jìn)行掃描并測(cè)量的情況下，當(dāng)然會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，在生產(chǎn)工序中很難對(duì)流過傳送線的實(shí)際的部件的靜電分布進(jìn)行測(cè)量。
[0043]另外，通過掃描的測(cè)量由于花費(fèi)時(shí)間，從而產(chǎn)生無(wú)法應(yīng)對(duì)在測(cè)量的過程中靜電的帶電情況發(fā)生變化的問題。因此，存在無(wú)法正確測(cè)量某一瞬間的靜電分布的問題。
[0044]專利文獻(xiàn)2是通過使用電極向?qū)ο笪镎丈涔獠⒔邮辗瓷涔?，從而根?jù)該變化測(cè)出對(duì)象物的靜電。專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)在應(yīng)用于對(duì)象物的靜電分布的測(cè)量時(shí)，由于也必須進(jìn)行掃描，需要掃描時(shí)間，因此具有與專利文獻(xiàn)1相同的問題。
[0045]另外，上述的表面電位計(jì)能夠在隔離對(duì)象物的靜電的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。然而，為了測(cè)量對(duì)象物的靜電分布，與探針顯微鏡相同，需要對(duì)對(duì)象物的表面進(jìn)行掃描并測(cè)量。因?yàn)樾枰獟呙瑁虼司哂信c專利文獻(xiàn)1和2相同的問題。另外，表面電位計(jì)很難縮小到對(duì)象物的細(xì)微區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋砻骐娢挥?jì)以拾取對(duì)象物的較廣范圍的方式進(jìn)行電位的測(cè)量。具體而言，表面電位計(jì)以將對(duì)象物拓寬基礎(chǔ)的方式進(jìn)行電位的測(cè)量。
[0046]因此，表面電位計(jì)具有在測(cè)量中的分辨率較低的問題。如果分辨率較低，當(dāng)然無(wú)法正確測(cè)量靜電分布。
[0047]如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的靜電測(cè)量方法以及應(yīng)用該方法的技術(shù)中，很難以較高的空間分辨率且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行靜電分布的測(cè)量。