JP2017157366A - 静電気検出機能を備えた静電気除去装置及び静電気の検出を含む静電気除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そのうち、テスター試験中のハンドラ(handler)は、主に、試験対象の半導体製品がプロセス中に破壊されていないか、または静電気破壊が起こっていないかを判断するものである。所謂静電気とは、物体に接触または分離するときに負電荷イオンの移動によって物体に正電荷または負電荷が偏在することを指し、体積が小さい半導体製品は静電気放電(ElectroStatic Discharge、ESD)によって破壊されてしまうため、静電気に対する保護は半導体産業が克服しなければならない課題の1つである。
この除電器1は、細長い外形輪郭のケース1aの底面に、8つの主放電電極ユニット2と、4つの追加の放電電極ユニット3とが長手方向に離間して複数設けられている。4つの追加の放電電極ユニット3はユーザの選択により脱着されるものであり、この追加の放電電極ユニット3の構造は主放電電極ユニット2の基本構造と概略同じである。
除電器1はパルス幅変調(PWM、Pulse Width Modulation)方式で主放電電極ユニット2と追加の放電電極ユニット3を駆動して正イオン、負イオンの放電を行い、ワーク上の静電気電荷を除去する。
一.エネルギーの浪費:静電気除去方法はいずれも正イオン、負イオンを継続的に放出し続けており、検査対象のワークが存在するか否かにかかわらず、除電器が高圧で放電電極を駆動してイオンを発生させ続けており、ワーク上ですでに静電気の平衡が達成されていても、除電器は同じ量の正イオン、負イオンを放出するため、エネルギーの浪費を招いている。
二.静電気除去が不均一:従来の除電器は、離間して放電プローブ箇所に吹気孔が設置されており、放電プローブの尖った先端に異物が堆積して破壊を引き起こすことを回避できるが、離間して設置された吹気孔によってイオンの散布が不均一になる状況を生じ、主放電電極の中に追加の放電電極を設置してもイオンの散布状況を確実に変えることはできない。
三.使用寿命が短い:除電器は電子回路により高圧を発生し、放電プローブ箇所でイオンを発生するが、回路と放電プローブはいずれも寿命に制限があり、静電気の平衡が検出されても継続してイオンを発生すると、使用寿命が短くなる。
この場合、前記第2検出工程と前記第2運搬工程の間に、前記回路コントローラにより前記物品の静電気値が設定値より大きいと判断されると、警報器により対外的に警報を発し、かつ制御出力ポートにより対外的に機械停止情報を発する静電気警報工程を含んでもよい。
図2に示すように、実施例1の静電気検出機能を備えた静電気除去装置は、物品Aの静電気電荷の除去に適用され、イオン伝送ユニット3、イオン発生ユニット4、静電気センサーユニット5を含む。
気流発生器32は、ハウジング31中に設置されたファン設備であり、気流制御回路33が直流インバータ制御回路であり、ファン設備の回転速度と運転するか否かを制御できる。ファンのインバータ制御技術はすでに業界の周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
一方で本発明のイオン発生回路42は複数のイオン放電プローブ43を駆動して正イオン及び負イオンのいずれか一方のみを発生させており、正イオン及び負イオンを交互に発生させていない。イオン発生回路42は正イオン発生区域と、負イオン発生区域を備え、回路コントローラ41が正イオン発生区域または負イオン発生区域を制御して複数のイオン放電プローブ43を駆動し、正イオン電荷または負イオン電荷を放出させる。
従来のアナログ信号は外部環境の干渉を受けやすいが、静電気センサー51はデジタル静電気センサー51を使用し、検出した静電気電荷をデジタル検出情報に変換して回路コントローラ41に送信し、外部環境の干渉を回避する。また、回路コントローラ41はデジタル制御信号を使用してイオン発生回路42を制御し、外部環境の干渉を回避する。実際の実施時は、その他の種類の静電気センサー51、またはアナログ信号で制御される静電気センサーチップを使用することもできるが、これらに限らない。
静電気センサー51が静電気を検出しない(静電気値がゼロの)ときは、物品Aからすでに静電気が除去された、または静電気センサー51が検出した区域に物品Aが置かれていないことを表し、回路コントローラ41がイオン発生回路42及び気流発生器32を制御して動作を停止させ、静電気除去装置のエネルギー消費を抑える。
好ましくは、ディスプレイ61及び操作パネル62はタッチパネル(touch panel)に統合し、回路コントローラ41の情報を直接取得するとともに、回路コントローラ41に対して設定を行うことができる。
警報器63は音、光の方式を使用して対外的に警報を発するか、或いは情報伝送の方式で遠方の技術者に通知して、現場に速やかに到達し、検査と保守を行うようにすることができる。
制御出力ポート64は機械停止情報で物品Aを運搬する運搬設備に動作を停止するように通知し、静電気を持つ物品Aが次のプロセスに進むことがないようにして、製品が静電気による損失を受けないようにすることができる。
このほか、データストレージ65に保存されたデータは下流のプロセスメーカーに提供する物品Aの製造履歴でもあり、部品の製造プロセスの状況を理解できるようにすることで、製品の製作工程に対する管理をより確実にすることができる。
好ましくは、データストレージ65はコンピュータを利用して保存し、実際の実施時は、ネットワークを利用してリモートのデータベースに保存することもできるが、これに限らない。
まず第1検出工程901を行い、静電気センサー51で静電気除去エリアBの静電気を検出し、検出された情報を回路コントローラ41に伝送する(図4及び図5参照)。
静電気測定値は測定距離が大きくなると急激に減少するため、静電気センサー51の静電気測定距離も考慮しなければ正確な静電気の検出情報を得ることはできない。なお、静電気センサー51と物品Aの距離はヒューマンマシンユニット6の操作パネル62(図2参照)を使用して設定することができる。
物品Aはコンベアベルトを使用して運搬され、静電気除去エリアBはコンベアベルトによる搬送経路中の一区間である。好ましくは、コンベアベルトの材質は静電気を発生しにくい材質を使用し、静電気の発生を回避する。
実際の実施時は、物品Aの運搬作業にその他の運搬技術を使用することができ、これに限らない。
通常、物品Aの静電気値を除去するには等量かつ相反する極性の電荷で中和する必要があり、それにより元々物品Aに存在する静電気の電荷を除去する。このほか、極性電荷を持つイオンは伝送過程においても、この伝送距離に伴って空気中のイオンと中和反応を行い、極性電荷を持つイオンが伝送距離によって急激に減少する。
従って、回路コントローラ41は、物品Aまでの予め設定された距離に応じて正確な電荷量と、正確な気流量を計算し、反対の極性電荷を持つイオンを物品Aに送る。静電気センサー51が静電気値を測定すると、物品Aが静電気除去エリアBに進入したことを示し、イオン発生ユニット4の回路コントローラ41が測定された静電気値及び設定された距離に基づいて正確な電荷量及び気流量を計算する。
物品Aに到達するイオン電荷量は、気流発生器32の運転吹送時間に伴って累積され、回路コントローラ41はイオン放電プローブ43の瞬間的イオン発生量に基づき、さらにイオン吹送の変数を考慮して、気流発生器32の運転時間を制御することで、物品Aに到達するイオン量を正確に制御し、物品Aの静電気除去作業を行う必要がある。
従来の除電器はパルス幅変調技術(PWM)で正イオンと負イオンを交互に発生し、かつ物品Aの静電気除去作業がすでに完了した後、または静電気除去エリアBで静電気値が検出されないときも、除電器はやはり空気気流を継続して発生し、正イオンと負イオンを静電気除去エリアBに吹送するため、エネルギーの浪費を招いている。
一方、本発明の静電気除去装置は物品Aの静電気を除去した後、回路コントローラ41がイオン発生回路42及び気流発生器32の動作を停止させるため、電力消費を減少できるだけでなく、電子設備には合計使用時間数があるが、不必要な動作を減少することで装置の使用寿命を延長することもできる。
静電気除去装置の主な目的は、物品Aの静電気値を除去して、静電気センサーユニット5の静電気センサー51が検出する静電気値がゼロ(電荷平衡)になるようにすることであるが、外部環境の電荷の物品Aに対する影響を完全に回避することはできないため、技術者は操作パネル62を利用して回路コントローラ41に物品Aの静電気許容値を設定することができる。
一.平衡速度が速い:本発明は静電気センサー51が検出した静電気値を基準として反対の極性のイオンのみを発生するもので、正極性の静電気電荷が検出されたときは、イオン発生ユニット4が負イオン電荷を発生し、負極性の静電気電荷が検出されたときは、イオン発生ユニット4が正イオン電荷を発生して、単純に物品A上で静電気中和反応を実行し、イオン平衡を加速して静電気除去速度をより速くすることができる。
二.省エネ使用:静電気センサー51が静電気値を検出しないときは、物品Aからすでに静電気が除去された、または静電気センサー51が検出した区域に物品Aが置かれていないことを表し、回路コントローラ41がイオン発生回路42及び気流発生器32を制御して動作を停止させ、静電気除去装置のエネルギー消費を節約できる。
三.使用寿命が長い:本発明の静電気除去装置は物品Aの静電気を除去した後、回路コントローラ41がイオン発生回路42及び気流発生器32の動作を停止させるため、電力消費を減少できるだけでなく、電子設備には合計使用時間数があるが、不必要な動作を減少することで装置の使用寿命が延長される。
B 静電気除去エリア
3 イオン伝送ユニット
31 ハウジング
32 気流発生器
33 気流制御回路
4 イオン発生ユニット
41 回路コントローラ
42 イオン発生回路
43 イオン放電プローブ
5 静電気センサーユニット
51 静電気センサー
6 ヒューマンマシンユニット
61 ディスプレイ
62 操作パネル
63 警報器
64 制御出力ポート
65 データストレージ器
Claims (5)
- 物品の静電気電荷の除去に適用する静電気検出機能を備えた静電気除去装置であって、前記静電気除去装置が、イオン伝送ユニットと、イオン発生ユニットと、静電気センサーユニットを含み、
前記イオン伝送ユニットが、ハウジングと、前記ハウジング中に設置された気流発生器と、前記気流発生器に電気的に接続された気流制御回路を含み、
前記イオン発生ユニットが、前記気流制御回路に電気的に接続された回路コントローラと、前記回路コントローラに電気的に接続されたイオン発生回路と、前記ハウジング上に設置され、かつ前記イオン発生回路に電気的に接続された少なくとも1つのイオン放電プローブを含み、
前記静電気センサーユニットが、前記回路コントローラに電気的に接続された静電気センサーを含み、前記静電気センサーが前記物品上の静電気値を検出して前記回路コントローラにフィードバックし、
前記静電気センサーにより検出された前記物品上の静電気値が負の値のとき、前記回路コントローラが前記イオン発生回路を制御して、前記イオン放電プローブに静電気除去に必要な電荷量の正イオンのみを発生させると共に、前記気流制御回路を制御して前記気流発生器に、前記物品までの設定された距離に応じた強さの気流を発生させて正イオンを前記物品に吹送し、前記静電気センサーにより検出された前記物品上の静電気値が正の値のとき、前記回路コントローラが前記イオン発生回路を制御して、前記イオン放電プローブに静電気除去に必要な電荷量の負イオンのみを発生させると共に、前記気流制御回路を制御して前記気流発生器に、前記物品までの設定された距離に応じた強さの気流を発生させて負イオンを前記物品に吹送し、前記物品上の静電気を除去し、前記静電気センサーにより静電気値が検出されないとき、前記回路コントローラが前記イオン発生回路及び前記気流発生器を制御して動作を停止させることを特徴とする、静電気検出機能を備えた静電気除去装置。 - ヒューマンマシンユニットを含み、前記ヒューマンマシンユニットが、前記回路コントローラに電気的に接続され、前記静電気除去装置の情報を表示するディスプレイと、前記回路コントローラに電気的に接続され、外部からの設定操作が可能な操作パネルと、前記回路コントローラに電気的に接続され、警報を発生する警報器と、前記回路コントローラに電気的に接続され、機械停止情報を発生する制御出力ポートと、前記回路コントローラに電気的に接続され、前記物品の静電気除去に関する情報を保存するデータストレージを含むことを特徴とする、請求項1に記載の静電気検出機能を備えた静電気除去装置。
- 請求項1に記載の静電気除去装置を用いた静電気の検出を含む静電気除去方法であって、
センサーで静電気除去エリアの静電気を検出し、検出された情報を回路コントローラに伝送する第1検出工程と、
物品を前記静電気除去エリアまで運搬する第1運搬工程と、
前記回路コントローラが前記物品の静電気情報を得て、検出された静電気値及び物品までの設定された距離に基づき静電気除去に必要な電荷量と気流量を計算する静電気演算工程と、
前記回路コントローラがイオン発生回路を制御してイオン放電プローブ上で前記電荷量の静電気イオンを発生し、前記イオン放電プローブが発生する静電気イオンの電気的極性が、前記物品の静電気と相反するとともに、気流制御回路を制御して気流発生器に前記気流量の空気気流を発生させ、前記イオン放電プローブが発生した静電気イオンを前記物品に吹送し、静電気を除去する静電気除去工程と、
前記回路コントローラが前記イオン発生回路及び前記気流発生器の動作を停止させる静電気除去停止工程と、
静電気除去が完了した物品を前記静電気除去エリアから搬出する第2運搬工程と、
を含むことを特徴とする、静電気の検出を含む静電気除去方法。 - 前記停止静電気除去工程と前記第2運搬工程の間に、前記静電気センサーが前記静電気除去エリアの静電気を継続して検出し、前記物品の静電気情報を前記回路コントローラに伝送する第2検出工程を含むことを特徴とする、請求項3に記載の静電気の検出を含む静電気除去方法。
- 前記第2検出工程と前記第2運搬工程の間に、前記回路コントローラにより前記物品の静電気値が設定値より大きいと判断されると、警報器により対外的に警報を発し、かつ制御出力ポートにより対外的に機械停止情報を発する静電気警報工程を含むことを特徴とする、請求項4に記載の静電気の検出を含む静電気除去方法。
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