静电带电测量方法和装置的制作方法

专利名称：静电带电测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电带电测量方法和装置，其用于测量在半导体制造、电子设备制造、药品制造、食品制造等各种制造现场产生的静电带电，并对其进行管理。
背景技术：
静电在各种制造现场不规律地产生，不只是部件、产品的破坏的原因，还成为引起火灾等故障、灾害的原因。作为具体例子，在半导体制造现场，产生静电的情况很多。在半导体制造现场制造的1C、LSI等电子元件、安装有它们的电子基板、组装有该电子基板的电子设备对于静电极其脆弱。由于所产生的静电通过接触、剥离、放电等而带电的器件、装置、人接触其他物体等而产生这样的问题。所产生的静电引起电子器件的静电破坏、误动作等故障。高分子材料是电阻率极大的绝缘体，因此当高分子材料带有大量的静电时，从其自身或从受到其感应的物体产生的放电有时会使可燃性物质起火。还有起火可能发展为爆炸、火灾的报告。而且，静电的吸引、排斥作用造成原材料和半成品、产品的污染、灰尘附着等静电问题大的故障，因此，在电子、化学工业、精密仪器工业、制药工业、食品工业等中，在制造现场的静电控制成为不可缺少的状况。为了防止这样的静电所伴随的事故的发生，防止制造现场的静电的产生当然是重要的。例如，通过对处理半导体那样的芯片的操作者附加接地环(earth band)，来防止静电带电的产生。或者，在生产线中的绝缘部分涂抹导电性的涂装、表面活性剂的覆膜使其具有导电性，来使其不带静电。另外，还讨论了通过静电去除器等非接触地除去带电等的对策。但是，这样的对策根据静电的大小有时还是不充分。另外，这些对策的带电除去、抑制效果随着时间而恶化，因此需要定期地重复进行相同的对策操作。对策操作的重复造成成本的增加、生产率的降低。因此，有时在制造现场，简易地测量在制造工序的各工序之间产生的静电带电，分析静电产生的原因，修正工序自身。例如，在制造现场，选择难以带电的材料，或者变更接触速度、压力等制造工序条件。或者，在适当并且必要最小限的定时，在工序中采用静电除去处理。在这样的工序修正的对应中，迫切希望开发出用于实现低成本的静电带电管理的测量技术。但是，例如在半导体制造那样的制造现场，在各工序之间不断地输送产品。因此，静电带电的测量技术需要能够非破坏地进行静电带电的测量使得不降低生产效率，并且在金属、绝缘物混杂存在时不受到测量对象的环境的影响。而且，静电带电的测量装置还需要满足当存在由制造装置等造成的空间制约时也能够从远程对测量对象的静电带电进行测量的条件。作为这样的与静电带电测量有关的技术，提出了使用表面电位计的技术(例如参照专利文件I)，使用了作为一次光电效应的普克耳斯(Pockels)元件和CCD照相机的技术(例如参照专利文件2)。但是，对于非专利文件I的技术，在实际的制造现场对周围的金属、接地布设电线而容易受到环境的影响，因此需要使探头与被检测体接近来进行接近测量。远程测量和空间分辨率成为反比的关系，非专利文件I的技术具有无法高精度地测量静电带电的问题。另外，非专利文件2的技术具有二维分布的高速测量的优点，但对具有普克耳斯效应的测量对象有制约，并且需要使普克耳斯结晶板与测量对象接近来测量静电带电。即，难以进行正确的静电带电测量，因此难以在空间制约多的制造现场使用。或者，提出了压力波法(例如参照非专利文件3)、脉冲静电声响法(例如参照非专利文件4)。但是，非专利文件3、非专利文件4的任意一个技术是以使电极与测量对象物的侧面直接接触的接触式测量固体内的电荷分布的技术，因此具有难以适用于制造现场的问题。进而，提出了以下的技术，即向空中发射声波，针对从漂浮的电荷释放的电场的变化，根据声波速度和检测时间而求出位置，由此测量空间电荷分布(例如参照非专利文件5)。但是，其将在空中漂浮的电荷作为测量对象，由于声波而干扰测量现场，因此再现性低，大多还存在灵敏度差等缺点。另一方面，还提出了虽然不以静电带电测量为目的，但利用了向在被测量物体中电荷粒子多的部分照射声波聚焦波束时感应电磁波的原理的技术(例如参照非专利文件
6、专利文件I)。在神经元活动时，钠离子基于浓度斜率在细胞内扩散而形成电荷分布。通过测量声波在该电荷分布的区域中收敛而感应出的电磁波的强度，来直接测量神经元的活动。但是，非专利文件6和专利文件I的技术以超声波的使用为前提，因此具有需要水等介质的问题。并且，例如在被测量物体是GaAs的情况下，所检测出的信号放大82dB(约12000倍)显著地降低为68 μ V，在其他实施例中，也表示出nV级别地极低。作为结果，存在所检测出的电磁波强度非常微弱的问题。这是因为在施加声压时产生分极的压电性材料的特性，非专利文件6、专利文件I的技术不适合于带电的各种材料混杂的制造现场。另外，在由于电磁波强度非常微弱而需要电波暗室这一点上，非专利文件6、专利文件I的技术也不适合于制造现场。另外，提出了以下的技术:将测量对象配置在流体内而照射声波，测量在与被测量物体的边界层在流体中产生的电信号或磁信号(例如参照专利文件2)。专利文件2的技术能够检测出测量对象的化学特性、生物学特性，但由于用电极直接测量信号，所以具有需要电极的接触的问题。现有技术文件专利文件专利文件1:国际再公表公报W02007-055057号公报专利文件2:日本特表2004-512528号公报非专利文件非专利文件1:尾前宏:鹿児島県工業技術七 > 夕一研究報告，N0.20, pp.57-63(2006)非专利文件2:A.Kanno, K.Sasagawa, T.Shiozawa, and M.Tsuchiya:OpticsExpressl8(2010)10029-10035非专利文件3:Α.Kanno, K.Sasagawa, Τ.Shiozawa, and M.Tsuchiya:OpticsExpressl8(2010)10029-10035非专利文件4:Τ.Maeda, Y.0ki, A.Nishikata, T.Maeno: Trans.1nst.Elect.Engnr.Jpn.A126(2006) 185-190非专利文件5:Α.Hazmi, N.Takagi, D.Wang and T.Watanabe: Sensors7 (2007) 3058-3070非专利文件6:Κ.Ikushima, S.Watanuki, S.Komiyama: Appl.Phys.Lett.89(2006) 19410
发明内容
发明要解决的问题一般来说任何材料(金属、半导体、绝缘体)都会引起带电，在金属中为表面均匀地带电，在半导体、绝缘体中为不均匀并且随机地带电正和负的电荷。在半导体制造等的制造现场中，关于电子元件带电而造成电子元件的破坏等的危险性，如上述那样。在此，电子元件带正电是电位高的情况，带电的电子元件通过与相邻的电子元件接触、接地、或与带负电的其他元件等电位不同的部分接触，来产生放电。特别在电子元件的情况下，每个电子元件的带电成为问题，因此需要不妨碍生产线的输送而通过简易的方法测量电子元件的静电带电。在测量电子元件的静电带电时使用现有的表面电位计的情况下，如果是图1的
(I)那样的情况，则能够测量静电带电。但是，在实际的半导体生产线中，在生产线的上方大多配置有各种设备。当生产线的上方配置表面电位计时，有可能引起微小的尘埃，因此空间上受到制约。例如，避免在生产线的正上方，而如图1的(2)那样在生产线的斜上方配置表面电位计。在这样的在斜上方进行测量时，所测量的电位不正确，或者受到周围的影响(例如如果是接地部分，则电场会被吸引过来)，由此所测量的电位比本来的电位大或小。其结果当然是所测量的静电带电的大小变得不正确。另外，通常在测量部分静电带电的情况下，大多使用非接触型的表面电位计，但表面电位计如图2的(I)所示那样，在测量距离远时测量范围广，因此远程测量和空间分辨率具有反比的关系。另外，表面电位计如图2的(2)所示那样，在周围存在接地(ground)或存在其他带电物的情况下，误差变大。另外，一般在对测量对象物整体静电带电量进行测量的情况下，需要“法拉第笼”，其将测量对象物置入导电性的外壳，测量通过将带电物置入内部与外部分开的二重的导体容器内而产生内部导体容器的电位，由此计算出静电带电量。因此，需要与测量对象物接触，缺乏再现性。因此，本发明的目的在于:提供一种静电带电测量方法和装置，其通过对测量对象物施加振动，测量伴随着该测量对象的静电带电的振动产生的电磁波(电波、电磁场)，由此同时满足以下的三个条件， 即(I)非破坏性地测量静电带电，(2)在金属、绝缘物混杂时减少测量对象受环境的影响，测量静电带电，(3)非接近地测量静电带电。用于解决问题的方案本发明的静电带电测量技术通过对每个带电的测量对象物或测量位置施加空间的振动，来测量所产生的电磁波(电波、电磁场)。实验的结果确认了当利用声波等对带电的测量对象物施加振动时检测出与该振动的频率同步的电磁波。进而，观测到跟随正弦波、方波等波形的声波的电磁波为基波、高次谐波的形式。根据该结果，能够通过控制对测量对象物施加的振动，来控制从带电的测量对象物产生的电磁波特性。能够考虑根据从这些测量对象物产生的电磁波特性,对测量对象物的静电带电量进行测量。另外，通过对带电的测量对象物施加相同的振动而只改变测量对象物的电位的实验，确认了表面电位和电磁波强度成比例关系，另外确认了根据测量对象物的正和负的电位而测量所得的电磁波的相位不同。因此，如果利用该现象，则能够通过测量与对测量对象物施加的振动频率相同频率的电磁波，来对测量对象物的静电带电状态进行测量。在以不均匀地带电的绝缘膜为对象的测量实验中，通过表面电位计测量出的静电带电分布和通过本发明方法测量出的静电带电分布的结果是一致的，因此该方法在带电测量中是有效。更具体地说，本发明的静电带电测量方法如下。第一发明的静电带电测量方法具备:施加步骤，对测量对象物施加预先选定的振动频率和振幅的振动；强度测量步骤，测量伴随着测量对象物的振动而产生的电磁波的强度；状态测量步骤，根据在测量步骤中测量出的电磁波的强度，来对测量对象物的静电带电状态进行测量。第二发明的静电带电测量方法在第一发明的基础上，还包括:振幅测量步骤，对测量对象物的振幅进行测量；带电量测量步骤，根据在强度测量步骤中测量出的电磁波的强度和在振幅测量步骤中测量出的振幅，对测量对象物的静电带电量进行测量。第三发明的静电带电测量方法在第一或第二发明的基础上，还包括:判断步骤，根据在强度测量步骤和振幅测量步骤的至少一个中测量出的电磁波的相位，判断测量对象物的静电带电状态是带负电还是带正电。第四发明的静电带电测量方法在第一 第三中的任意一个发明中，在施加步骤中向测量对象物照射预先选定的振动频率和声压的声波。第五发明的静电带电测量方法在第一 第三中的任意一个发明中，在施加步骤中以预先选定的振动频率和振幅使支承测量对象物的支承台振动。第六发明的静电带电测量方法在第四发明的基础上，在施加步骤中，具有设置在圆筒状构件的底部并产生声波的声波产生器，将测量对象物配置在圆筒构件的上方。第七发明的静电带电测量方法在第四发明的基础上，在施加步骤中，通过声波聚焦单元使声波收敛来对测量对象物施加局部的振动。第八发明的静电带电测量方法在第七发明的基础上，声波聚焦单元使用圆锥状构件、圆形凹面透镜、声透镜以及利用多个声源的电子对焦方式中的至少一个来使从声波产生器产生的声波聚焦。第九发明的静电带电测量方法在第一 第三中的任意一个发明中，在施加步骤中具备振子，该振子具有与测量对象物接触的端部，使振子与测量对象物接触并以预先选定的振动频率和振幅进行振动。第十发明的静电带电测量方法在第七 第九中的任意一个发明中，在施加步骤中，扫描对测量对象物施加振动的位置，在强度测量步骤中，与被扫描的位置对应地测量电磁波，由此测量测量对象物的静电带电分布。第十一发明的静电带电测量装置具备:振动施加单元，其对测量对象物施加规定的振幅和频率的振动；接收单元，其接收伴随着测量对象物的振动而产生的电磁波；计算单元，其根据通过接收单元接收到的电磁波的强度，计算在测量对象物上带电的静电带电量。第十二发明的静电带电测量装置在第十一发明的基础上，还具备激光变位计，该激光变位计对测量对象物的振幅进行测量。第十三发明的静电带电测量装置在第十一或第十二发明的基础上，计算单元具备判断单元，该判断单元根据由接收单元接收的电磁波的相位，来判断测量对象物的静电带电是带负电还是带正电。第十四发明的静电带电测量装置在第十一 第十三中的任意一个发明的基础上，振动施加单元具有声波产生装置，该声波产生装置对测量对象物照射预先选定的振动频率和声压的声波。第十五发明的静电带电测量装置在第十一 第十三中的任意一个发明的基础上，振动施加单元具有振动产生装置，该振动产生装置以预先选定的振动频率和振幅使支承测量对象物的支承台振动。第十六发明的静电带电测量装置在第十四发明的基础上，声波产生装置具有设置在圆筒状构件的底部的声波产生器，声波产生器对配置在圆筒状构件的上方的测量对象物照射声波。第十七发明的静电带电测量装置在第十四发明的基础上，声波产生装置具有设置在圆锥状构件的底部的声波产生器、圆形凹面透镜、声透镜以及利用多个声源的电子对焦方式中的至少一个来向测量对象物照射收敛后的声波。第十八发明的静电带电测量装置在第十一 第十三中的任意一个发明的基础上，振动施加单元具有振子，该振子具备与测量对象物接触的端部，振子在与测量对象物的接触点处以预先选定的振动频率和振幅施加振动。第十九发明的静电带电测量装置在第十七或第十八的发明的基础上，振动施加单元具有对测量对象物进行扫描的χ-y台，计算单元通过与χ-y台上的扫描位置对应地测量电磁波，来对测量对象物的静电带电分布进行测量。
_2]发明效果本发明的静电带电测量方法对测量对象物施加振动，测量伴随着该测量对象物的静电带电的振动而产生的电磁波(电波、电磁场)的强度，由此能够对测量对象物的静电带电状态进行测量。其结果是即使在测量对象物的周围存在接地的部分、电位高的地方，只要将它们与振动分离，就能够不受到它们的影响地进行非接触的测量。即，静电带电测量方法能够对测量对象物的静电带电状态不产生影响地正确地测量静电带电状态。进而，能够在可检测的区域内自由地设置检测电磁波的天线，因此，即使在测量对象物的周围存在空间的制约，静电带电测量方法也能够不受到空间的制约地测量静电带电。这时，如果对测量对象物的振幅进行测量，则能够根据与电磁波的强度的关系测量静电带电，另外能够根据电磁波的相位判断静电带电状态是带负电还是带正电。进而，通过对测量对象物施加局部的振动，对振动位置进行扫描，本发明的静电带电测量方法能够根据施加振动的位置和这时的电磁波强度之间的关系，对测量对象物的静电带电分布进行测量。


图1是表示表面电位计的测量的空间制约的图。图2是表示环境对表面电位计的测量造成的影响的图。图3是表示本发明的基本原理的图。图4是表示本发明的设置自由度的图。图5是表不本发明的一个实施例的图。图6是表示本实施例的电磁波强度的测量结果的图。图7是表示所照射的声波的频率变更的情况下的电磁波强度的测量结果的图。图8是表示本发明的其他实施例的图。图9是表示在本实施例中带负电时、带正电时的电磁波强度的测量结果的图。图10是表示本实施例中带负电时、带正电时所测量出的电磁波的相位的图。图11是表示本发明的另一个实施例的图。图12是表示在本实施例中测量出的电磁波强度和对测量对象物施加的振幅之间的关系的图。图13是表示本发明的另一个实施例的图。图14是表示本发明的静电带电测量方法的电荷分布的测量结果的图。图15是表示用于验证本发明的静电带电测量方法的电荷分布的测量结果的表面电位计的测量结果的图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。首先，说明本发明的静电带电测量方法的基本原理。图1是表示表面电位计的测量的空间制约的图。图2是表示环境对表面电位计的测量造成的影响的图。图3是表示本发明的基本原理的图。图4是表示本发明的设置自由度的图。另外，本发明的静电带电测量方法具备:施加步骤，对测量对象物施加预先选定的振动频率、振幅的振动；强度测量步骤，测量伴随着测量对象物的振动而产生的电磁波的强度；状态测量步骤，根据在测量步骤中测量出的电磁波的强度，来对测量对象物的静电带电状态进行测量。通过该结构，在强度测量步骤中测量基于通过施加步骤对测量对象物施加的振动而产生的电磁波的强度。所测量出的电磁波的强度表示测量对象物的以静电带电的带电量为代表的静电带电状态，状态测量步骤测量该静电带电状态。其结果是通过本发明的静电带电测量方法对测量对象物的静电带电量(还有静电带电的极性等)进行测量。同样，实现本发明的静电带电测量方法的静电带电测量装置具备:振动施加单元，其对测量对象物施加规定的振幅、频率的振动；接收单元，其接收伴随着测量对象物的振动而产生的电磁波；计算单元，其根据通过接收单元接收到的电磁波的强度，计算在测量对象物上带电的静电带电量。振动施加单元通过各种方式对测量对象物施加振动。预先与测量对象物的特性等对应地决定振动。由于所施加的振动而测量对象物产生虚拟的电磁波。该虚拟的电磁波是测量对象物所具备的带电电荷的上下移动所造成的电磁波。接收单元接收该测量对象物所产生的电磁波。接收单元将接收到的电磁波输出到计算单元。计算单元根据所得到的电磁波，计算在测量对象物上带电的静电带电量。不只是静电带电量，还计算静电带电的极性等的状态。静电带电测量装置能够在使振动和接收隔离的状态下进行，因此接收单元和计算单元能够与测量对象物隔离。因此，接收单元、计算单元不需要与在生产线上输送的测量对象物相接，因此即使在有空间制约的情况下，静电带电测量装置也能够对测量对象物的静电带电状态进行测量。另外，振动施加单元可以直接或间接地使测量对象物振动，因此，振动施加单元也能够与空间制约无关地使测量对象物振动。基于该点，静电带电测量装置也能够容易地设置在制造现场。在此，以在测量对象物的表面带电正的电荷的情况为例子进行说明。如图3的(I)所示那样，针对表面带正电的测量对象物，如图3的(2)所示那样，向其表面照射声波。或者，对支承测量对象物的台施加振动。由此，伴随着测量对象物的振动(不只是测量对象物整体的振动，还有对测量对象物施加声波的区域的振动)，如图3的(3)所示那样，正的电荷振动。进而，如图3的(4)所示那样，产生与对测量对象物施加的振动频率相同的频率的电磁波。另外，在这样使测量对象物振动的情况下，在向测量对象物照射声波的情况、对支承的台施加振动的情况下，都需要使得静电的带电状态不会由于振动而变化。这样，实施方式的静电带电测量方法如果是按每个台使测量对象物振动，或者向测量对象物照射声波而使其振动，则能够使其产生电磁波。另外，静电带电测量方法能够根据与其振动频率相同的频率的电磁波，正确地检测出测量对象物的静电带电量。在按每个台使测量对象物振动时，如图4的(I)那样，在生产线的一部分上设置使测量对象物振动的振动产生装置即可。或者，在对测量对象物照射声波而使其振动时，如图4的(2)那样，在避免空间制约的地方配置扬声器等声波产生装置而照射声波即可。这时，利用配置在避免空间制约的地方的天线测量电磁波，由此能够正确地对测量对象物的静电带电量进行测量。(静电带电测量方法的实施例)接着，根据

具体的实施例。图5是表示本发明的一个实施例的图。如图5所示，在作为声波产生器的扬声器I的振动面上承载直径60mm、高lm、厚度5mm的丙烯酸筒2。在丙烯酸筒2的上面开口，作为测量对象物安装聚酰亚胺薄膜3，经由信号产生器4驱动安装在丙烯酸筒2的下面开口的扬声器I。通过该驱动，向作为测量对象物的聚酰亚胺薄膜3照射2Hz IOHz的频率的声波。经由单极天线5、前置放大器6，由示波器7测量电磁波强度的时间依存性。根据时间依存性，测量作为测量对象物的聚酰亚胺薄膜3的静电带电量。
另外，在本实施例中，为了使扬声器I的声压不扩散，使用了丙烯酸筒2。从扬声器I产生的2Hz IOHz的声波照射到丙烯酸筒内，由此由以Imm 3mm左右的振幅使聚酰亚胺薄膜3振动的扬声器I和丙烯酸筒2构成声波照射装置。在图6中，表示通过扬声器I向丙烯酸筒照射2Hz的声波而使聚酰亚胺薄膜3不带电的情况和使其带电的情况的测量结果。图6是表示本实施例的电磁波强度的测量结果的图。如根据该测量结果可知的那样，与在不带电的情况下与2Hz的声波照射无关地电磁波强度没有变化相对地，在有带电的情况下，观测到与声波的频率同步地电磁波强度有±20dB左右的大变化。图7是表示变更所照射的声波的频率的情况下的电磁波强度的测量结果的图。图7表示出从2Hz到IOHz顺序地改变扬声器I的照射声波的振动频率的情况下的测量结果(其中，带电量与图6的情况不同)。根据图7可知，电磁波强度跟随扬声器I的照射声波的振动频率而变化。另外，扬声器I的照射声波的振动频率也对测量对象物的振幅产生影响，测量对象物的振幅对所产生的电磁波强度产生大的影响，因此，需要与测量对象物的材质、形状、厚度对应地选择最适合的振动频率。虽然还依存于单极天线5的灵敏度特性、示波器7的检测精度，但在本实施例中使用的聚酰亚胺薄膜3的情况下，理想的是扬声器I的照射声波的振动频率是数十Hz 数百Hz0在实际的实验中，也能够高精度地检测出静电带电量。在本实施例中，将聚酰亚胺薄膜3直接安装在丙烯酸筒2上，但也可以用绝缘的框架保持聚酰亚胺薄膜3的周围，从丙烯酸筒2的开口隔着若干空隙地配置聚酰亚胺薄膜3。在此，测量对象物的振幅和由带电的测量对象物产生的电磁波强度具有比例关系，通过施加测量对象物的振幅变大的声波的频率，电磁波的检测灵敏度变高。一般来说，在如聚酰亚胺薄膜那样，通过使测量对象物整体振动来测量对象物整体的静电带电的情况下，使用容易地得到1μ m以上的振幅的数Hz 数kHz的低频、或包含该频率的声波(与超声波的合成波等)是有效的。对于任意一种情况，如果能够得到Iym以上的振幅即可，因此也可以根据测量对象物，将扬声器1配置在承载于绝缘性的支承台上的测量对象物的上方，向测量对象物照射从该扬声器I输出的声波。进而，如果测量对象物在薄膜上，则用由绝缘体构成的框体支承其周围，如果向其表面照射来自扬声器的声波，则能够通过极低声压的声波高效地使测量对象物振动。另一方面，在测量对象物是硬材料、并且被限制的情况下，即使部分地照射声波也无法期待振动。在这样的情况下，适合的是对限制测量对象物的支承台自身施加振动。或者，通过使测量对象物产生容易得到比较性振幅的数十kHz 数十MHz的频率的表面弹性波(在表面传播的波)，能够测量静电带电。这样，测量对象物的振幅和扬声器I的照射声波的振动频率之间的关系与测量对象物的特性对应地变化，因此改变照射声波的振动频率和声压，将它们调整为最适值使得能够正确地检测出带电状态即可。这时，如果根据示波器7那样的测量装置的检测值等，自动地检测振幅高的振动频率，反馈能够得到最适振幅的声压，则是适合的。接着，说明如图8的(1)所示那样，作为测量对象物而配置铜板8的情况。与聚酰亚胺薄膜3的情况同样地，在电绝缘的状态下，通过来自高电压电源9的电晕放电，铜板8均匀地带电。然后，如图8的(2)所示那样，经由信号产生器4，与聚酰亚胺薄膜3同样地，扬声器I对铜板8施加振动。通过表面电位计12测量被施加振动的铜板8的静电带电量。以高S/N比来检测信号线量的频谱的锁定放大器10与信号产生器4的信号和天线5连接。锁定放大器10在使铜板8振动时测量由天线5检测出的电磁波强度和相位，将该测量数据取入到计算机PClI。另一方面，由表面电位计12测量铜板8的电位，图9表示在本发明中测量出的电磁波强度和由表面电位计12测量出的铜板8的电位之间的关系。另外，图9的(I)表示使铜板8带负电的情况，图9的(2)表示使铜板8带正电的情况。一般来说，已知在Q为电荷量、C为电容、V为电压时，具有Q=CV的关系。通过表面电位计测量出的电位与铜板8的静电带电量成比例，因此静电带电量与电位等价。图9的结果表示出在本发明中测量出的电磁波强度与通过表面电位计测量出的电位成比例的情况。这表示出通过本发明的静电带电测量方法测量电磁波强度，从而能够推测表面电位。进而，表示出通过判断出电磁波和静电带电量之间的关系，静电带电测量方法能够测量静电带电量Qo但是，即使通过本发明的方法测量出从测量对象物产生的电磁波强度，也不清楚其带电电荷是正还是负。因此，为了判断正负，在图10中表示出通过天线5检测出的电磁波的相位角度(Phase)和铜板的电位之间的关系。在此，使用信号产生器4的信号作为对比信号(参照)。如根据其结果可知的那样，在实施例的带负电的情况下，表示电磁波强度的信号的相位角度(Phase)为负(大致-100° )。另一方面，在带正电的情况下，表示电磁波强度的信号的相位为正(大致+50° )。这样，通过利用根据带电的极性而相位不同的情况，能够确实地判断带电的正负。接着，如图11所示那样，在进行上述的铜板8的电磁波强度测量时，使用激光变位计13来测量铜板8的振幅。测量出的振幅的量被取入到计算机PC11，测定所测量出的电磁波强度和振幅之间的关系。图12表示测量出的电磁波强度和振幅之间的关系。在图12中，横轴表示以由激光变位计13测量出的各频率进行标准化所得的振幅，纵轴表示以各频率进行标准化所得的电磁波强度，能够确认振幅和电磁波强度具有比例关系。由此，在任意的频率下，如果增大振幅就能够增大电磁波强度，因此灵敏度提高。另外，在实施例的电磁波强度的测量中，与测量对象物的振幅成比例，因此在图11中，使用激光变位计13，实际测量作为测量对象物的铜板8的振幅。但是，在重复测量同一测量对象物的静电带电状态的情况下，如果预先测量信号产生器4向扬声器I的输出和测量对象物的振幅之间的关系来求出对应表，则不一定需要激光变位计13。图13所示的例子用于测量在合成树脂制的薄膜上带电的静电带电量分布。在该情况下，使用聚丙烯薄膜14作为测量对象物，用未图示的绝缘体保持周围。另外，使用尖端细的圆锥体的丙烯酸筒15来替换圆筒状的丙烯酸筒2。使从设置在丙烯酸筒15的底部的扬声器I产生的声波通过尖端细的顶部向聚丙烯薄膜14的背面而收敛为点状。与此同时，通过计算机PCll控制x-y台16，使得在X方向、y方向上扫描照射位置，与该扫描位置的坐标(X，y)对应地，通过锁定放大器10测量由天线5接收的电磁波强度。图14的(I)、(2)表示其测量结果。
另外，图14的(I)表示如上述那样考虑到电磁波强度的测量结果的相位Θ来识别带负电、带正电而进行计算的结果，在图中，“-0.0007477 0.0006434”表示出最小值和
最大值。另一方面，图14的(2)无视相位而直接表示出电磁波强度的测量结果，图中的“2.64E-5 0.0007477”表示这时的最小值和最大值。为了比较，图15的(I)、⑵表示使用表面电位计测量出的丙烯酸薄膜14的表面电位分布。另外，作为表面电位计，使用了利用静电感应的类型。图15表示与上述同样地使用χ-y台与扫描位置的坐标U，y)对应地测量表面电位时的测量结果。图15的(I)的“-352.7 406.9”表示最小值为-352.7、最大值为406.9。另外，图15的(2)不识别带负电、带正电而表示绝对值的最小值为0.845V、最大值为406.9。在此，图15的(I)、(2)分别是与图14的(1)、⑵对应的结果。如根据这些结果可知的那样，能够确认本发明的静电带电测量方法的表面电位的测量结果大致正确地与表面电位计的测量结果对应。另外，在实施例中，在圆锥状的丙烯酸筒15的尖端和聚丙烯薄膜14的背面之间形成一些间隙，使得不直接接触，但也可以使尖端细的圆锥状的丙烯酸筒15的尖端与聚丙烯薄膜14的背面接触。但是，这时，伴随着尖端细的圆锥状的丙烯酸筒15的尖端在x-y方向上的移动，在接触部有可能产生静电，因此理想的是使接触的尖端部具有凹凸，减小与聚丙烯薄膜14的接触面积，抑制静电产生。在以上的实施例中，针对测量对象物，通过圆筒状的丙烯酸筒2、圆锥状的丙烯酸筒15，来防止声波的发散、使其收敛为点状。但是，根据测量对象物，也能够不使用这样的圆筒状的丙烯酸筒2、圆锥状的丙烯酸筒15的筒，如图由设置于与测量对象物隔离的位置的声波产生装置直接向测量对象物照射声波而施加振动。进而，在图13的例子中，使用圆锥状的丙烯酸筒15作为使声波在测量对象物的表面收敛为点状的声波聚焦单元，但并不限于此，也可以使用通过凹面使声波聚焦的圆形凹面透镜、硅胶等、以内部传输的音速小的材料形成为凸型的声透镜、或者利用通过对多个声源设置时间差而使声波收敛的电子对焦方式等的设备，来作为声波收敛单元。进而，根据测量对象物的种类，不限于通过来自声波产生装置的声波对测量对象物施加振动，也可以将振动产生装置配置在保持测量对象物的保持台等上，直接使测量对象物振动。或者，也可以通过能够使用x-y台而在χ-y方向上移动的收敛声波、接触元件，局部地对测量对象物施加振动，测量其静电带电分布。另外，在直接对测量对象物施加振动的情况下，对测量对象物进行真空吸附，而使得不会因测量对象物与保持它的保持台的摩擦等产生新的静电也是适合的。或者，理想的是，使接触部具有凹凸而点状地接触，尽量降低接触面积，使得不会由于测量对象物与接触元件的接触产生新的静电，来有效地抑制伴随着振动的静电的产生。以上说明的静电带电测量方法也可以作为静电带电测量装置来实现。这样，本发明的静电带电测量方法、静电带电测量装置通过对测量对象物进行声波照射或直接施加微小的振动，使其产生电磁波，通过用天线等检测该电磁波，能够对测量对象物的静电带电状态进行测量。其结果是在半导体制造步骤等对设置位置有严格制约的情况下，也能够容易地将静电 带电测量装置设置在能够进行天线的接收的位置。特别能够低成本地进行组装。并且，能够进行响应性非常好的测量，因此在静电带电量超过危险值的情况下，例如能够通过接地来抑制带电的产生、针对制造步骤内的绝缘体通过表面导电来促进电荷缓和。进而，通过研究使用了接地环、软X射线的除电等对策，从而有效地防止因静电破坏等造成的不合格品的产生。通过该点，能够谋求生产率的提高。进而，在薄膜涂层的步骤中，能够防止产生因静电带电造成的不均匀。其结果是能够生成质量高的涂层。附图标记说明1:扬声器；2:丙烯酸筒；3:聚酰亚胺薄膜；4:信号产生器；5:单极天线；6:前置放大器；7:示波器；8:铜板；9:高电压电源；10:锁定放大器；11:计算机(PC) ；12:表面电位计；13:激光变位计；14:聚丙烯薄膜；15:圆锥状的丙烯酸筒；16:x-y台。
权利要求
1.一种静电带电测量方法，其中，包括以下步骤: 施加步骤，对测量对象物施加预先选定的振动频率和振幅的振动； 强度测量步骤，测量伴随着上述测量对象物的振动而产生的电磁波的强度； 状态测量步骤，根据在上述强度测量步骤中测量出的电磁波的强度，对上述测量对象物的静电带电状态进行测量。
2.根据权利要求1所述的静电带电测量方法，其特征在于，还包括以下步骤: 振幅测量步骤，对上述测量对象物的振幅进行测量； 带电量测量步骤，根据在上述强度测量步骤中测量出的电磁波的强度和在上述振幅测量步骤中测量出的振幅，对上述测量对象物的静电带电量进行测量。
3.根据权利要求1或2所述的静电带电测量方法，其特征在于，还包括以下步骤: 判断步骤，在判断步骤中根据在上述强度测量步骤和上述振幅测量步骤的至少一个中测量出的电磁波的相位，判断上述测量对象物的静电带电状态是带负电还是带正电。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中，向上述测量对象物照射预先选定的振动频率和声压的声波。
5.根据权利要求1 3中的任意一项所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中，以预先选定的振动频率和振幅使支承上述测量对象物的支承台振动。
6.根据权利要求4所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中，具有设置在圆筒状构件的底部并产生声波的声波产生器，将上述测量对象物配置在上述圆筒状构件的上方。
7.根据权利要求4所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中，通过声波聚焦单元使声波收敛来对上述测量对象物施加局部的振动。
8.根据权利要求7所述的静电带电测量方法，其特征在于， 上述声波聚焦单元使用圆锥状构件、圆形凹面透镜、声透镜以及利用多个声源的电子对焦方式中的至少一个来使从声波产生器产生的声波聚焦。
9.根据权利要求1 3中的任意一项所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中具备振子，该振子具有与测量对象物接触的端部，使上述振子与上述测量对象物接触并以预先选定的振动频率和振幅进行振动。
10.根据权利要求7 9中的任意一项所述的静电带电测量方法，其特征在于， 在上述施加步骤中，扫描对上述测量对象物施加振动的位置， 在上述强度测量步骤中，与被扫描的位置对应地测量电磁波，由此测量上述测量对象物的静电带电分布。
11.一种静电带电测量装置，具备: 振动施加单元，其对测量对象物施加规定的振幅和频率的振动； 接收单元，其接收伴随着上述测量对象物的振动而产生的电磁波； 计算单元，其根据通过上述接收单元接收到的电磁波的强度，计算在上述测量对象物上带电的静电带电量。
12.根据权利要求11所述的静电带电测量装置，其特征在于，还具备激光变位计，该激光变位计对上述测量对象物的振幅进行测量。
13.根据权利要求11或12所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述计算单元具备判断单元，该判断单元根据由上述接收单元接收到的电磁波的相位，来判断上述测量对象物的静电带电是带负电还是带正电。
14.根据权利要求11 13中的任意一项所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述振动施加单元具有声波产生装置，该声波产生装置对上述测量对象物照射预先选定的振动频率和声压的声波。
15.根据权利要求11 13中的任意一项所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述振动施加单元具有振动产生装置，该振动产生装置以预先选定的振动频率和振幅使支承上述测量对象物的支承台振动。
16.根据权利要求14所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述声波产生装置具有设置在圆筒状构件的底部的声波产生器，上述声波产生器对配置在上述圆筒状构件的上方的上述测量对象物照射声波。
17.根据权利要求14所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述声波产生装置具 有设置在圆锥状构件的底部的声波产生器、圆形凹面透镜、声透镜以及利用多个声源的电子对焦方式中的至少一个来向上述测量对象物照射收敛后的声波。
18.根据权利要求11 13中的任意一项所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述振动施加单元具有振子，该振子具备与上述测量对象物接触的端部，上述振子在与上述测量对象物的接触点处以预先选定的振动频率和振幅施加振动。
19.根据权利要求17或18所述的静电带电测量装置，其特征在于， 上述振动施加单元具有对上述测量对象物进行扫描的χ-y台，上述计算单元通过与上述χ-y台上的扫描位置对应地测量电磁波，来对上述测量对象物的静电带电分布进行测量。
全文摘要
本发明提供一种静电带电测量方法和装置，其同时满足以下的三个条件，即(1)非破坏性地测量静电带电，(2)在金属、绝缘物混杂时减少测量对象受环境的影响来测量静电带电，(3)非接近地测量静电带电。本发明的静电带电测量方法具备施加步骤，对测量对象物施加预先选定的振动频率、振幅的振动；强度测量步骤，测量伴随着测量对象物的振动而产生的电磁波的强度；状态测量步骤，根据在测量步骤中测量出的电磁波的强度来对测量对象物的静电带电状态进行测量。
文档编号G01R29/12GK103221831SQ201280003745
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月25日 优先权日2011年2月9日
发明者菊永和也, 野中一洋 申请人:独立行政法人产业技术综合研究所