JP5937665B2

JP5937665B2 - イオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法

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Publication number: JP5937665B2
Application number: JP2014249183A
Authority: JP
Inventors: 冠廷呉
Original assignee: 倚晶科技有限公司
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: TW201524271A; US20150160280A1; CN104698308B; US9829527B2; TWI479952B; CN104698308A; JP2015115322A

Description

本発明は、自己検出方法に関し、特に、イオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法に関する。

半導体に関連する電子製品は、需要が益々高まっている。また、消費者が電子製品の更なる軽薄短小化を求めているため、電子素子の寸法は、益々縮小されており、市場における電子製品に対する需要を満たすために、半導体チップの製造工程も新技術が次々と打ち出されている。

半導体製品は、製造コスト及び付加価値が何れも高く、製品の歩留まりが半導体チップ及び関連する電子製品のコストを決定する鍵となっている。このため、半導体チップの製造過程中の各段階及び各半導体の生産設備では、最終製品の歩留まりを維持するために、テスト及び検査が行われる。

半導体チップの製造工程は、益々小型化されており、プロセスルールで２２ナノメーターから２０ナノメーター以下となっている。このため、半導体製品は、今後益々環境中の静電荷の影響を受けて損壊しやすくなると考えられる。所謂静電気とは、物体が接触して離れる際、負の電気イオンの移動によって物体が正又は負に帯電する現象を指す。体積の小さい半導体製品は、静電放電（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ：ＥＳＤ）によって穿孔、焼損、劣化、破壊などによって損壊するため、静電気からの保護は、半導体産業が克服しなければならない課題の一つとなっている。

図１を参照する。図１は、特許文献１の「機器設備用イオンファンの検出装置」である。特許文献１の機器設備には、各装置の作動を制御するＣＰＵ２３が設けられる。また、カバーの内部には、静電気を除去する少なくとも１つのイオンファン２４が設けられる。イオンファン２４には、検出装置２５が接続される。検出装置２５内には、マイクロ処理ユニット２５４及び複数の検出ユニット２５１が設けられる。複数の検出ユニット２５１は、ラインによってイオンファン２４に接続され、イオンファン２４の検出信号をマイクロ処理ユニット２５４に伝送する。マイクロ処理ユニット２５４は、比較を行った後、検出結果をＣＰＵ２３から表示ユニット２３１に伝送し、検出結果を表示する。

従来のイオンファンの検出装置により、作業者は、機器設備の外部でイオンファンの異常状態を即座に知ることができ、関連する緊急処置を施して異常を排除することができる。しかし、従来の検出装置は、イオンファン２４が出力する正及び負イオンの数量を能動的に制御することができないため、半導体の製造工程が中断され、生産時間が影響を受けるという欠点を有する。

静電気は、環境中に自然消滅しないため、静電気が発生すると、被害が発生し、１回の静電気による損失は、数百万台湾ドルから数千万台湾ドルにも及ぶ。このため、製品の信頼性を高め、静電気による損害を防ぐために、従来の製造工程において静電気を能動的に排除する装置は、改善が求められている。

これに鑑み、本発明の発明者は、２０１３年６月１０日に特許文献２の「能動的に検出結果をリターンするイオン発生装置」を出願した。本発明は、検出したイオン量の平衡電圧をイオン発生装置にリターンし、イオン発生装置は、それに対応した正及び負のイオン量を発生させて出力することができ、積極的に検出結果をリターンして制御を行うものである。しかし、イオン発生装置から対応して出力される正及び負イオン機能が求められる出力を実現できない場合（例えば、イオン放電針が汚損）、イオン発生装置は、イオン量の平衡電圧をリターンし続けても、静電荷を中和する目的を実現することができず、測定される半導体製品が静電気によって損傷を受ける。

また、上述の状況に対応する従来の方法としては、毎月定期的にイオン発生装置の静電気消散能力の検査が行われる。しかし、検査時、半導体の生産ラインを停止させ、半導体製品を取り除く必要があるため、人力及び検出時間が掛かってしまう。このため、生産ラインに影響を与えることなくイオン発生装置に対して静電気消散能力の検出を行うことができる方法が求められていた。

台湾特許第Ｉ３５９２３５号台湾特許出願第１０２１２０５９６号

本発明の目的は、イオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法は、以下ステップ（ａ）〜ステップ（ｆ）を含む。

ステップ（ａ）：イオン発生装置を準備する。イオン発生装置は、コントローラと、コントローラに電気的に接続される正イオン発生回路、負イオン発生回路、気流発生器及び検出素子と、を含む。

ステップ（ｂ）：コントローラに一定比率ｋ＝ｙ／ｘを予め設け、コントローラが正イオン発生回路及び負イオン発生回路を制御して複数の正及び負イオンを放電放出させる。気流発生器が正及び負イオンを目標位置までガイドする。

ステップ（ｃ）：検出素子が目標位置の正及び負イオンの平衡電圧を検出し、検出結果をコントローラにリターンする。

ステップ（ｄ）：コントローラが正イオン発生回路及び負イオン発生回路が放出するイオン量の増減を制御し、増減させるイオン量をｘとし、コントローラにモニタリングさせる検出素子が検出する目標位置の平衡電圧をｙとする。

ステップ（ｅ）：コントローラがｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係がコントローラに予め設けられた一定比率と同一か否かを判断する。

ステップ（ｆ）：コントローラが一定比率を比較した結果が同一である場合、イオン発生装置の静電気消散能力が正常であると認定する。

また、ステップ（ｇ）：所定の時間をあけてステップ（ｄ）〜（ｆ）を繰り返すステップを更に含んでもよい。

本発明のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法は、コントローラによってｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係がコントローラに予め設けられた一定比率と同一であるか否かが検出されることにより、イオン発生装置の静電気消散能力が異常であるか否かを判断するものであり、判断する際に生産ラインを停止させ、製品を取り除く必要がなく、生産しながら検出を行うことができるため、生産ラインに影響を与えない。

特許文献１の機器設備のイオンファンの検出装置が制御を行う際の工程を示す流れ図である。本発明のイオン発生装置の主要構成部材を示すブロック図である。本発明のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法の第１実施形態を示す流れ図である。本発明の第１実施形態におけるイオン発生装置の実施形態を示す斜視図である。本発明のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法の第２実施形態を示す流れ図である。

本発明の方法、特徴及び効果を示す２つの実施形態を図面に沿って詳細に説明する。ここで、類似する部材は、同一の符号を用いる。

図２を参照する。図２は、本発明のイオン発生装置の主要構成部材を示すブロック図である。イオン発生装置３は、ホストユニット３１と、ホストユニット３１に電気的に接続される感応ユニット３２と、ホストユニット３１に電気的に接続されるイオン発生ユニット３３と、を含む。ホストユニット３１は、コントローラ３１１を含む。感応ユニット３２は、検出素子３２１を含む。イオン発生ユニット３３は、正イオン発生回路３３１、負イオン発生回路３３２及び気流発生器３３３を含む。

（第１実施形態）
図３及び図４を合わせて参照する。イオン発生装置３の第１実施形態による静電気消散能力自己検出方法は、以下、ステップ９０１〜ステップ９０７を含む。

ステップ９０１：前述のイオン発生装置３を準備する。

ステップ９０２：コントローラ３１１に一定比率ｋ＝ｙ／ｘを予め設け、コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２を制御して複数の正及び負イオンを放電放出させる。気流発生器３３３が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２が放出する複数の正及び負イオンを目標位置Ａまでガイドする。一般に、目標位置Ａは、半導体製品Ｂの所在位置であり、その目的は、半導体製品Ｂが静電荷と中和できるようにし、半導体製品Ｂが静電気傷害を受けるのを防止することにある。

ステップ９０３：検出素子３２１が目標位置Ａの正及び負イオンの平衡電圧を検出し、検出結果をコントローラ３１１にリターンする。

ステップ９０４：コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２が放出する正及び負イオン量の増減を制御する。第１実施形態中、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２が増減させるイオン量をｘとし、コントローラ３１１にモニタリングさせる検出素子３２１が検出する目標位置Ａの平衡電圧をｙとする。

ステップ９０５：コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係がコントローラ３１１に予め設けられた一定比率と同一か否かを判断する。

ステップ９０６：コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係と予め設けられた一定比率とを比較した結果が同一である場合、イオン発生装置３の静電気消散能力が正常であると認定する。

正常な場合、目標位置Ａの平衡電圧は、０Vに近い。単位時間内に正イオン又は負イオンを生産する数量を上げると、それに連動して目標位置Ａの平衡電圧が変わる。また、平衡電圧に伴って増減する正及び負イオン量の変化は、ｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係に基づいている。この関係を利用することにより、イオン発生装置３の静電気消散能力が正常であるか否かを判断することができる。その後、ステップ９０７：所定の時間をあけてステップ９０４〜ステップ９０６を繰り返し、定期的にイオン発生装置３に対して静電気消散能力検出を行う。第１実施形態中、１時間毎に検出を一回行う。

コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係と予め設けられる一定比率とを比較した結果が異なる場合、ステップ９０８：コントローラ３１１が静電気消散警告信号を外部に発信し、ユーザにイオン発生装置３の静電気消散能力に異常が発生したことを知らせる。

ステップ９０８中、コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係と予め設けられる一定比率とを比較した結果が誤差許容値範囲内（±５％）である場合、コントローラ３１１は、外部に静電気消散警告信号を発信しない。ここで、誤差許容値は、実際の作業状況に応じて業者が定義することができ、第１実施形態に示す許容値のみに限定されない。

ステップ９０９：静電気消散能力に異常が発生したことを確認した後、コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２を制御して正及び負イオンの放出を停止させる。この際、イオン発生装置３の運転を停止させ、誤って出力される正及び負イオンが半導体製品Ｂ上にガイドされ続けるのを防止することができる。

ここで、実際の生産ラインの現場においては、外部に静電気消散警告信号を発信するステップ９０８は、取り消す又は無くすことが可能であり、ステップ９０５の判断でコントローラ３１１がイオン発生装置３の静電気消散能力の異常を発見すると、即座に誤った正及び負イオンが半導体製品Ｂ上に供給され続けるのを停止することができる。

（第２実施形態）
図２、図４及び図５を参照する。図２、図４及び図５は、本発明のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法の第２実施形態を示す。第２実施形態は、第１実施形態と略同一であり、同一箇所は、ここでは説明しない。第２実施形態においては、ステップ９０６とステップ９０７との間に、ステップ９１０を更に含む。ステップ９１０：コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電電流が閾値を超えるか否かを検出し、閾値を超えない場合、ステップ９０７を継続して実行し、閾値を超える場合、ステップ９０９を実行する。ステップ９０９：コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２を制御して正及び負イオンの放出を停止させる。第２実施形態中、閾値は、正常な状態では、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電電流の１０％である。ここでは、図示のステップ９１１を省略した動作が可能なため、ステップ９１１を省略している。

ステップ９０９の前段に図示のステップ９１１が設けられていてもよい。
ステップ９１１は、コントローラ３１１が外部に放電警告信号を発信し、ユーザに正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電状況が異常であることを知らせる。正常な状況において、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電電流の変化が過大となった場合、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２本体（例えば、放電端）に汚損があるか、或いは、故障が発生していると推測できる。このため、ユーザが放電警告信号を受信すると、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２に対して即座に保護を行い、生産品質を確保することができる。

ステップ９０３、ステップ９０８及びステップ９１１中、コントローラ３１１は、目標位置Ａの平衡電圧、毎回の静電気消散警告信号及び放電警告信号の数値変化を記録し続けて外部に出力し、ユーザに正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２に汚損があるか否か、或いは、交換の必要があるか否かを判断させることができる。また、コントローラ３１１の記録結果を出力して収集させ、データとして日常の機器のメンテナンスの時期を判断するのに使用する以外に、半導体製品Ｂの生産履歴とすることができる。

上述の実施形態の説明から、本発明のイオン発生装置３の静電気消散能力自己検出方法は、以下（１）〜（４）の効果を実現できることが分かる。
（１）：静電気消散能力を能動的に検出する能力を有する。
コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係がコントローラ３１１に予め設けられた一定比率と同一であるか否かを検出することにより、イオン発生装置３の静電気消散能力が異常であるか否かを判断することができる。
（２）：正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２が能動的に検出する能力を有する。
コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電電流が閾値に達するか否かを検出し、正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２自身に汚損があるか否か、或いは、故障の発生があるか否かを判断し、能動的にモニタリングすることができる。
（３）：製品の品質及び安全性を確保することができる。
静電気消散能力又は正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２の放電に異常が発生したことを確認した後、コントローラ３１１が正イオン発生回路３３１及び負イオン発生回路３３２を即座に制御して複数の正及び負イオンを放出するのを停止させることができ、誤って出力される正及び負イオンが半導体製品Ｂ上にガイドされ続けるのを防止することができ、半導体製品Ｂが静電気を受けて破壊されるのを防止することができる。これにより、製品の品質及び安全性を確保することができる。
（４）：コストを低下させ、生産効率を高めることができる。
コントローラ３１１が静電気消散能力を判断する際、生産ラインを停止させ、製品を取り除く必要がなく、生産しながら検出を行うことができるため、半導体設備及び生産工程を停止させてメンテナンスを行う必要がない。これにより、検出に必要な人力を低減させ、生産効率を大幅に高めることができ、納期を確実に達成し、生産工程を制御することができる。

以上の説明から分かるように、本発明のイオン発生装置３の静電気消散能力自己検出方法は、コントローラ３１１がｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係がコントローラ３１１に予め設けられた一定比率と同一であるか否かを検出することにより、イオン発生装置３の静電気消散能力が異常であるか否かを判断することができる。また、コントローラ３１１が静電気消散能力を判断する際、生産ラインを停止させ、製品を取り除く必要がなく、生産しながら検出を行うことができるため、生産ラインの生産状況に影響を与えず、半導体製品Ｂの生産品質を確保することができる。また、即座に自己検出を行うことができ、半導体設備及び生産工程を停止させてメンテナンスを行う必要がないため、検出に必要な人力を低減させ、生産効率を大幅に高めることができ、納期を確実に達成し、生産工程を制御することができる。

以上の説明は、本発明の２つの好適な実施形態を示すものであり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲及び明細書に基づく簡易な変更及び修飾は、何れも本発明の範囲に含まれる。

２３ＣＰＵ
２３１表示ユニット
２４イオンファン
２５検出装置
２５１検出ユニット
２５４マイクロ処理ユニット
３イオン発生装置
３１ホストユニット
３１１コントローラ
３２感応ユニット
３２１検出素子
３３イオン発生ユニット
３３１正イオン発生回路
３３２負イオン発生回路
３３３気流発生器

Claims

ステップ（ａ）：イオン発生装置を準備し、前記イオン発生装置は、コントローラと、前記コントローラに電気的に接続される正イオン発生回路、負イオン発生回路、気流発生器及び検出素子と、を有するステップと、
ステップ（ｂ）：前記コントローラに一定比率ｋ＝ｙ／ｘを予め設け、前記コントローラが前記正イオン発生回路及び前記負イオン発生回路を制御して複数の正及び負イオンを放電放出させ、前記気流発生器が前記複数の正及び負イオンを目標位置までガイドするステップと、
ステップ（ｃ）：前記検出素子が前記目標位置の正及び負イオンの平衡電圧を検出し、前記検出結果を前記コントローラにリターンし、
ステップ（ｄ）：前記コントローラが前記正イオン発生回路及び前記負イオン発生回路が放出するイオン量の増減を制御し、増減させるイオン量をｘとし、前記コントローラにモニタリングさせる前記検出素子が検出する前記目標位置の平衡電圧をｙとするステップと、
ステップ（ｅ）：前記コントローラがｘ及びｙの２つの変数からなる関数関係が前記コントローラに予め設けられた一定比率と同一か否かを判断するステップと、
ステップ（ｆ）：前記コントローラが一定比率を比較した結果が同一である場合、前記イオン発生装置の静電気消散能力が正常であると認定するステップと、
を含むことを特徴とするイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。
ステップ（ｇ）：所定の時間をあけて前記ステップ（ｄ）〜ステップ（ｆ）を繰り返すステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。
前記ステップ（ｅ）と前記ステップ（ｆ）との間に、
ステップ（ｈ）：前記コントローラが一定比率を比較した結果が異なる場合、前記コントローラが静電気消散警告信号を外部に発信し、ユーザに前記イオン発生装置の静電気消散能力が異常であることを知らせるステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。
ステップ（ｉ）：前記コントローラが前記正イオン発生回路及び前記負イオン発生回路を制御して正及び負イオンの放出を停止させるステップを更に含むことを特徴とする請求項３に記載のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。
前記ステップ（ｆ）と前記ステップ（ｇ）との間に、
ステップ（ｊ）：前記コントローラが前記正イオン発生回路及び前記負イオン発生回路の放電電流が閾値を超えるか否かを検出し、前記閾値を超えない場合、前記ステップ（ｇ）を継続して実行し、前記閾値を超える場合、前記ステップ（ｉ）を実行することを特徴とする請求項４に記載のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。
前記ステップ（ｊ）と前記ステップ（ｉ）との間に、
ステップ（ｋ）：前記コントローラが放電警告信号を外部に発信し、ユーザに前記正イオン発生回路及び前記負イオン発生回路の放電状況が異常であることを知らせるステップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のイオン発生装置の静電気消散能力自己検出方法。