JP2004325238A - Charge quantity measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスなどの試料の電荷量を測定するための電荷量測定装置に関し、特に電場に置かれた試料に誘導される電荷量を測定するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
デバイス構造の微細化に伴い、半導体デバイスの静電気に対する耐性が低下してきており、静電気に対する対策が一層重要となっている。従来、静電気による破壊モードとして、人体等に帯電した電荷がデバイスのリード電極に直接的に放電するモードと、半導体デバイスのパッケージが帯電することにより、リード端子に誘導された電荷が放電するモードが知られている。これらの破壊モードをもたらす静電気は、半導体デバイスに直接的に帯電したものである。これに対し、近年では、半導体デバイスの製造現場には、各種の電子機器が配置されており、これらの電子機器が発生する電界により半導体デバイスに誘導される電荷が、半導体デバイスを破壊する原因の一つとして注目されている。
【0003】
ここで、上述の半導体デバイスに誘導される電荷の発生メカニズムを補足説明する。初期状態で電気的に中性状態にある半導体デバイスを、帯電した物体(例えばCRT)に近づけると、この物体に帯電した電荷が形成する電界の作用を受けて半導体デバイスに電荷が誘導され、半導体デバイスに電位が発生する。この状態で半導体デバイスのリード端子をグランドに短絡すると、半導体デバイスに誘導された電荷が放電され、この電荷量に応じた電流が半導体デバイスとグランドとの間に流れて半導体デバイスにダメージを与える。
この種の電荷量を測定するための技術として、特開平7−325119号公報に開示された技術が知られている。この従来技術では、容量値が既知のキャパシタの一方の電極を接地し、他方の電極を被測定物に接触させる。そして、そのときのキャパシタの端子間電圧値(V)と容量値(C)とから電荷量(Q=CV)を算出する(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−325119号公報(段落番号0030、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体デバイスに誘導された電荷量を測定するための上述の従来技術によれば、電荷が誘導される半導体デバイスの試料を準備しなければならない。従って、半導体デバイスの試料が準備できなければ電荷量を測定することができず、その半導体デバイスが置かれる電界の影響を評価することができないという問題がある。
【0006】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、試料を準備することなく、電界に誘導されて現れる電荷量を測定することができる電荷量測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、この発明に係る電荷量測定装置は、電界に誘導される電荷量を測定するための電荷量測定装置であって、絶縁体を介して装置本体に取り付けられ、所定容量を有する金属部材と、前記金属部材を臨むようにして前記装置本体に設けられ、前記金属部材の表面電位を測定する表面電位計と、を備えている。
【0008】
上記電荷量測定装置において、前記金属部材を所定電位に初期化するためのスイッチを更に備えたことを特徴としている。
上記電荷量測定装置において、前記金属部材を所定電位に初期化する際に該金属部材の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽するための遮蔽部材を更に備えたことを特徴としている。
上記電荷量測定装置において、前記金属部材の所定容量と前記表面電位計で測定された電位とから電荷量を演算する演算部と、前記演算部の演算結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
この実施形態に係る電荷量測定装置は、半導体デバイスが置かれる環境下に存在する電界が誘導する電荷量を測定するものであって、この電界の作用を受けて半導体デバイスに誘導されるであろう電荷量を評価するためのものである。従って、この電荷量測定装置は、直接的に半導体デバイスに帯電する電荷量を計測するものではなく、その半導体デバイスが置かれる環境下での電界そのものを観測することにより、この電界の作用を受けて半導体デバイスに誘起されるであろう電荷量を間接的に測定するものであると言える。
【0010】
図1(a)に、この実施形態に係る電荷量測定装置の断面構造を示す。同図に示すように、概略円柱状の装置本体を構成する筐体10、表面電位計20、演算部30、バッテリー40、表示部50、絶縁体60、金属プレート(金属部材)70、遮蔽部80、スイッチ90から構成される。ここで、筐体10には、その中心軸に沿って、表面電位計20、演算部30、バッテリー40がこの順に収納されていると共に、表示部50およびスイッチ90が設けられている。このスイッチ90は、金属プレート70の電位をグランド電位(所定電位)に初期化するためのものである。
【0011】
筐体10の一端側には、絶縁体60を介して金属プレート70が固定されている。金属プレート70は所定容量Cpを有している。この金属プレート70は、上述の電界の作用を受ける半導体デバイスを模擬するもので、この半導体デバイスに応じた形状を有している。この実施形態では、絶縁体60を介して金属プレート70に金属プレート70を固定するが、電界の作用を受けるべき半導体デバイスの形状に応じて、適切な形状のものに交換すればよい。上述の金属プレート70を臨むようにして、表面電位計20が装置本体である筐体10に設けられる。この表面電位計20としては公知のものを使用できる。表面電位計20の出力信号は演算部30に入力され、この演算部30の出力信号は表示部50に入力される。
【0012】
筐体10には、金属プレート70の電位に影響を及ぼす周囲の電界を遮蔽するための円筒状の遮蔽部80が摺動自在に取り付けられている。この遮蔽部80は、後述するように、金属プレート70の電位を初期化する際に、図1(b)に示すように引き出すもので、初期化後の測定状態では、上述の図1(a)に示すように、装置本体を構成する筐体10側に押し込まれた状態となっている。また、遮蔽部80を引き出した状態では、図1(b)に示すように、金属プレート70が遮蔽部80の筒内に位置し、この金属プレート70の周囲の電界を遮蔽するようになっている。この実施形態では、円筒状の遮蔽部80を引き出した状態では、その一端側が開口したままとするが、この開口部から金属プレート70までの距離が十分あれば、実質的に電界が遮蔽された状態となる。
【0013】
図2に、この電荷量測定装置のブロック構成を示す。同図に示すように、上述の金属プレート70とグランドとの間には、金属プレート70が有する所定の容量値Cpを形成するためのコンデンサ100が接続され、このコンデンサ100と並列に常開スイッチ90が接続されている。この実施形態では、利用者に把持される筐体10がグランドを形成するものとし、上述のコンデンサ100は金属プレート70と筐体10との間に接続されているものとする。もちろん、筐体10を本来のグランド(地球)に接続する方が望ましい。表面電位計20の検出部は金属プレート70の表面に向けられており、上述したように、表面電位計20の出力信号である電位信号SVが演算部30に入力され、この演算部30からは、演算結果を表す表示信号SHが表示部50に出力される。
【0014】
次に、この実施形態の動作を説明する。
ここでは、製造現場での周囲の機器が発生する電界の作用を受けて、製造過程にある半導体デバイスに誘導される電荷量を測定する場合を想定する。
先ず、作業者は、半導体デバイスに与える電界の影響が危惧される場所(測定現場)において、金属プレート70の電位(電荷量)を初期化する。この初期化の際、作業者は、装置本体から遮蔽部80を引き出し、金属プレート70の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽部80により遮蔽する。そして、作業者は、金属プレート70に対する電界を遮蔽した状態で常開スイッチ90を閉じる。これにより、金属プレート70に対して外部の電界が遮蔽された状態で、コンデンサ100が放電され、金属プレート70の電位がグランド電位に初期化される。
【0015】
表面電位計20は、グランド電位に初期化された金属プレート70の表面電位(即ちコンデンサ100の端子電圧)を測定し、この表面電位の測定値Vmを示す電位信号SVを出力する。この電位信号SVを受けて、演算部30は、測定値Vmとコンデンサ100の既知の容量値Cpから、コンデンサ100に蓄積された電荷量、即ち金属プレート70に誘導された電荷量Q(=Cp×Vm)を演算し、この演算結果を示す表示信号SHを表示部50に出力する。この場合、測定値Vmがグランド電位(=0V)となるから、表示信号SHが示す電荷量Qはゼロとなる。即ち、上述の操作により、金属プレート70が中性状態とされる。
【0016】
続いて、作業者は常開スイッチ90を開き、その後、遮蔽部80を装置本体側に収納する。これにより、金属プレート70が周囲の機器が発生する電界にされされる。この結果、金属プレート70に周囲の電界が作用して電荷が誘導され、金属プレート70の電位は、その電界が形成する電場に応じた電位に安定する。このとき、金属プレート70の形状は、この環境下に置かれるべき半導体デバイスの形状に応じたものとなっているため、金属プレート70に作用する電界の影響は、実際の半導体デバイスに作用する影響に等しくなる。従って、金属プレート70に誘導される電荷量は、実際の半導体デバイスに誘導される電荷量と等しくなり、この金属プレート70の電位から、実際の半導体デバイスに誘導されるであろう電荷量を把握することが可能になる。
【0017】
この場合、表面電位計20は、電荷が誘導された状態にある金属プレート70の表面電位を測定し、金属プレート70の表面電位の測定値Vmを示す電位信号SVを出力する。この測定値Vmは金属プレート70に誘導された電荷量に応じたものとなる。電位信号SVを受けて、演算部30は、測定値Vmとコンデンサ100の既知の容量値Cpから、金属プレート70に誘導された電荷量Q(=Cp×Vm)を演算し、この演算結果を示す表示信号SHを表示部50に出力する。これにより、演算部30の演算結果として、表示部50には、金属プレート70に誘導された電荷量が表示される。
【0018】
以上のように、この実施形態によれば、測定に際し、金属プレート70の電位に影響を及ぼす外来の電界を遮断した状態で金属プレート70の電位を初期化するようにしたので、測定現場で金属プレート70の電位を適切に初期化することができる。仮に、遮蔽部80を設けないで初期化すると、金属プレート70の電位が周囲の電界の影響を受けた状態で初期化が行われ、金属プレート70に誘導される電荷量を正確に評価することができなくなる。ただし、この場合、電界の影響を受けない場所で初期化すれば、その後の測定に不都合はない。
【0019】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施形態では、遮蔽部80を円筒状に形成したが、キャップ状に形成し、初期化の際には金属プレート70を覆うようにして筐体10に固定するものとしてもよい。何れにしても、金属プレート70の電位に影響を及ぼす周囲の電界を遮蔽することができる限度において、遮蔽部80として、どのような形状や材質のものを用いてもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、所定容量を有する金属部材と、この金属部材の表面電位を測定するための表面電位計を設けたので、試料を準備することなく、電界に誘導されて現れる電荷量を測定することができる。
また、金属部材を所定電位に初期化するためのスイッチを更に備えので、測定に際して金属部材の電位を初期化することが可能になる。
また、金属部材の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽するための遮蔽部材を更に備えたので、測定現場で金属部材の電位を適切に初期化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る電荷量測定装置の概略構造を示す断面図である。
【図2】この発明の実施形態に係る電荷量測定装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
10;筐体、20;表面電位計、30;演算部、40;バッテリー、50;表示部、60;絶縁体、70;金属プレート、80;遮蔽部、90;常開スイッチ、100;コンデンサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge measuring apparatus for measuring a charge of a sample such as a semiconductor device, and more particularly to a technique for measuring a charge induced in a sample placed in an electric field.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization of the device structure, the resistance of semiconductor devices to static electricity has been reduced, and measures against static electricity have become even more important. Conventionally, as a destruction mode due to static electricity, a mode in which electric charges charged on a human body or the like are directly discharged to a lead electrode of a device, and a mode in which electric charges induced in a lead terminal are discharged by charging a semiconductor device package. Are known. The static electricity that causes these breakdown modes is directly charged on the semiconductor device. On the other hand, in recent years, various types of electronic devices have been arranged at semiconductor device manufacturing sites, and electric charges induced in the semiconductor devices by electric fields generated by these electronic devices cause damage to the semiconductor devices. It has been attracting attention as one.
[0003]
Here, a supplementary explanation of the generation mechanism of the charges induced in the semiconductor device described above will be given. When a semiconductor device that is in an electrically neutral state in an initial state is brought close to a charged object (for example, a CRT), charges are induced in the semiconductor device by the action of an electric field formed by the charged charges on the object. A potential is generated in the device. When the lead terminal of the semiconductor device is short-circuited to the ground in this state, the charge induced in the semiconductor device is discharged, and a current corresponding to the amount of the charge flows between the semiconductor device and the ground, thereby damaging the semiconductor device.
As a technique for measuring this kind of charge amount, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-325119 is known. In this conventional technique, one electrode of a capacitor having a known capacitance value is grounded, and the other electrode is brought into contact with an object to be measured. Then, the charge amount (Q = CV) is calculated from the voltage value (V) between the terminals of the capacitor and the capacitance value (C) at that time (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-325119 (paragraph number 0030, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-mentioned prior art for measuring the amount of electric charge induced in a semiconductor device, a sample of the semiconductor device from which electric charge is induced must be prepared. Therefore, there is a problem that the charge amount cannot be measured unless a sample of the semiconductor device is prepared, and the influence of the electric field in which the semiconductor device is placed cannot be evaluated.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a charge amount measuring device capable of measuring a charge amount induced by an electric field without preparing a sample.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
That is, the charge amount measuring device according to the present invention is a charge amount measuring device for measuring a charge amount induced by an electric field, and is attached to the device main body via an insulator, and has a metal member having a predetermined capacity. A surface voltmeter provided on the apparatus main body so as to face the metal member, and measuring a surface potential of the metal member.
[0008]
In the above-mentioned charge amount measuring device, a switch for initializing the metal member to a predetermined potential is further provided.
The above-mentioned charge amount measuring apparatus is characterized in that it further comprises a shielding member for shielding an electric field which affects the potential of the metal member when the metal member is initialized to a predetermined potential.
The charge amount measurement device further includes a calculation unit that calculates a charge amount from a predetermined capacity of the metal member and a potential measured by the surface voltmeter, and a display unit that displays a calculation result of the calculation unit. It is characterized by having.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The charge amount measuring apparatus according to this embodiment measures the amount of charge induced by an electric field existing in an environment where a semiconductor device is placed, and is guided to the semiconductor device by the action of the electric field. This is for evaluating the amount of brazing charge. Therefore, this charge amount measuring apparatus does not directly measure the amount of charge on the semiconductor device, but observes the electric field itself in the environment where the semiconductor device is placed, thereby receiving the effect of the electric field. Thus, it can be said that the amount of charge that would be induced in the semiconductor device is indirectly measured.
[0010]
FIG. 1A shows a cross-sectional structure of the charge amount measuring device according to this embodiment. As shown in the figure, a
[0011]
A
[0012]
The
[0013]
FIG. 2 shows a block configuration of the charge amount measuring device. As shown in the figure, a
[0014]
Next, the operation of this embodiment will be described.
Here, it is assumed that the amount of electric charge induced in a semiconductor device in a manufacturing process is measured by the action of an electric field generated by peripheral devices at a manufacturing site.
First, an operator initializes the potential (charge amount) of the
[0015]
The
[0016]
Subsequently, the operator opens the normally
[0017]
In this case, the
[0018]
As described above, according to this embodiment, at the time of measurement, the potential of the
[0019]
As described above, one embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes any design change or the like without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the shielding
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the metal member having the predetermined capacity and the surface voltmeter for measuring the surface potential of the metal member are provided, the metal member is induced by the electric field without preparing the sample. The amount of charge that appears can be measured.
Further, a switch for initializing the metal member to a predetermined potential is further provided, so that the potential of the metal member can be initialized at the time of measurement.
Further, since a shielding member for shielding an electric field affecting the potential of the metal member is further provided, it is possible to appropriately initialize the potential of the metal member at the measurement site.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a charge amount measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a block configuration of a charge amount measuring device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10; housing; 20; surface voltmeter; 30; computing section; 40; battery; 50; display section, 60; insulator, 70; metal plate, 80; shielding section, 90; normally open switch, 100;
Claims (4)
絶縁体を介して装置本体に取り付けられ、所定容量を有する金属部材と、
前記金属部材を臨むようにして前記装置本体に設けられ、前記金属部材の表面電位を測定する表面電位計と、
を備えた電荷量測定装置。A charge measuring device for measuring a charge induced by an electric field,
A metal member attached to the device body via an insulator and having a predetermined capacity;
A surface potentiometer is provided on the apparatus main body so as to face the metal member, and measures a surface potential of the metal member,
Charge measuring device provided with.
前記演算部の演算結果を表示する表示部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載された電荷量測定装置。A calculation unit that calculates a charge amount from a predetermined capacity of the metal member and a potential measured by the surface electrometer,
A display unit that displays a calculation result of the calculation unit;
The charge amount measuring device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003120042A JP2004325238A (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Charge quantity measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003120042A JP2004325238A (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Charge quantity measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004325238A true JP2004325238A (en) | 2004-11-18 |
Family
ID=33499081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003120042A Pending JP2004325238A (en) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | Charge quantity measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004325238A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109239475A (en) * | 2018-10-18 | 2019-01-18 | 广州供电局有限公司 | Scalable probe apparatus for surface potential measurement |
JP2021503591A (en) * | 2018-11-02 | 2021-02-12 | ハンズ レーザー テクノロジー インダストリー グループ カンパニー リミテッド | Quality inspection equipment, methods, systems and integrated probe assemblies |
-
2003
- 2003-04-24 JP JP2003120042A patent/JP2004325238A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021503591A (en) * | 2018-11-02 | 2021-02-12 | ハンズ レーザー テクノロジー インダストリー グループ カンパニー リミテッド | Quality inspection equipment, methods, systems and integrated probe assemblies |
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