KR100351694B1

KR100351694B1 - 전하측정장치

Info

Publication number: KR100351694B1
Application number: KR1020000061645A
Authority: KR
Inventors: 스즈키고이치
Original assignee: 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-09-11
Also published as: KR20010040133A; MY126952A; TW538249B; US6462552B1; JP2001116787A; JP3466518B2

Abstract

전위계는 외부전도체, 표면전위계, 내부전도체, 증폭기회로 및 제어부를 포함한다. 외부전도체는 관심있는 대상의 전위를 탐지하기 위한 제1부분 및 대상과 접촉하기에 적합하게 된 제2부분을 가진다. 표면전위계는 제1부분의 전위를 검출한다. 내부전도체는 외부전도체로부터 절연되고, 표면전위계를 지지하여 외부전계로부터 표면전위계를 차폐한다. 증폭기회로는 표면전위계의 출력을 로우임피던스신호로 변환하고 로우임피던스신호를 증폭한다. 제어부는 증폭기회로의 출력에 근거하여 대상의 전위를 계산한다. 제1부분은 표면전위계에 의한 측정에 적합하도록 구성된다.

Description

전하측정장치{Apparatus for measuring electric charge}

본 발명은 정전위 또는 정전하를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치에 생긴 정전하를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

반도체장치는, 통상 복수개의 반도체장치들을 실리콘(Si) 또는 갈륨비소(gallium arsenide, GaAs)로 된 기판 상에 형성하며, 기판을다이싱(dicing)공정에 의해 개개의 반도체장치들(각각은 '다이' 라고 칭함)로 톱질하거나 기계화하며, 다이를 패키지에 탑재하고 다이 상에 형성된 전극들을 금선들을 사용하여 외부리드들에 연결하고, 최종적으로 패키지를 예를 들어 수지로 밀봉하여 제조절차를 완료함으로써 제조된다.

반도체장치들에서 불량들은, 반도체장치들을 기판 상에 형성하는 공정들에서의 실패들, 예를 들면, 설계된 치수의 패턴을 형성하는 포토리소그래피의 실패, 및 상부배선층 및 하부배선층을 연결하도록 절연층을 통해 관통되는 접촉홀의 관통실패로 인해 생기게 되었다.

최근, 반도체장치의 치수를 줄이려는 경향이 반도체장치의 정전기로 인한 열화된 내성(immunity)을 초래하였다. 그 결과, 전술한 대로 결점이 있는 공정들에 기인한 불량 이외에 정전기에 기인한 불량이 증가되어 왔다.

불량들의 근원을 추적하기 위해, 본 발명가들은 일본공개특허공보 평7-325119호에서 쿨롱(coulomb)미터를 사용하여 정전하를 측정하기 위한 장치를 개시하였다.

그 측정장치는 이하 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 인용문헌에서 설명된 장치의 개략도이다. 알려진 유전상수의 유전체물질(4)이 금속막대(14)를 둘러싼다. 접지된 금속판(15)은 유전체물질(4)을 덮는다.

측정하려는 대상 및 유전체물질(4) 간에 배열된 배선은, 상대위치가 바뀌지 않도록 유전체물질(4)에 대하여 위치고정되어, 측정된 값들이 배선의 변형으로 인해 변화되지 않도록 방지한다. 금속판(15)이 외부전자파로부터 금속막(14)을 차폐하므로, 정전하의 측정이 전자기유도에 의해 영향받지 않는다. 또, 유전체물질(4)은 측정하려는 전하가 이동하는 경로를 따라 분포된 용량을 이루도록 구성된다. 유전체물질(4)의 이 구성은 분포된 커패시터가 지연라인으로서 작용할 수 있도록 한다. 그래서, 분포된 커패시터의 충전은 관련된 대상의 가까이에서부터 연속적으로 퍼져나간다. 따라서, 전압계(5)는 대상(1)의 고전압이 순간적으로 인가되는 것이 방지된다. 이런 식으로, 당해 정전하는 그렇지 않다면 전압계(5)를 통해 접지로 발생할 것인 누설로부터 보존될 수 있다.

도 2는 전술한 측정장치가 LSI의 제조공정에 적용되는 예를 나타낸다.

이 예에서, 과잉이동전하가 리드단자에서 측정된다. 그런 전하는, 도 2a에서 보인 것처럼, LSI(16)가 비스듬한 금속레일(17)상에서 미끄러져 위에서 아래로 이동될 때 종종 발생된다.

그런 운반시스템은 LSI를 제조하는 공정단계에서 종종 채용되어 왔다. 측정은 다음 두 절차들인 예비절차 및 측정절차에 의해 수행된다. 예비절차는, 도 1에서 보여진 것처럼, 측정장치의 가장 바깥쪽에 배치된 금속판(15)을 접지전위에 연결하며; 내부금속막대(14)의 상단 및 접지전위 간에 전압계(5)를 연결하고; 유전체물질(4)이 개재된 금속막대(14) 및 금속판(15)으로 구성된 커패시터를 금속막대(14) 및 금속판(15)을 단락시켜서 충분히 방전시킴으로써 수행된다.

다음, 측정절차가, 도 2b의 전개확대도에 보여진 것처럼, 금속막대(14)의 뾰족한 하단을 금속레인(17)위를 미끄러져 내려가는 LSI(16)의 리드단자(18)와 접촉시키며; 전압계(5)로 나타낸 값을 관측하고, 식 Q=CV로부터 과잉이동전하를 산출함으로써 수행된다.

최근, 반도체집적회로들(DRAM, 프로세서 및 CCD) 및 하드디스크에서 자기데이타를 읽어내는 MR헤드(magneto-resistive head)와 같은 반도체장치를 소형화하려는 경향이 급격히 진전되었다.

반도체장치들의 소형화는, 반도체장치가 제조되고 조립되어 실제로 사용되는 동안에 반도체장치에 발생된 정전하에 높은 자화율(susceptibility)을 수반한다. 이 때문에, 장치를 정전하에 기인한 문제들로부터 보호하기 위하여 반도체장치에 생긴 정전하를 측정하기 위한 기법을 긴급히 개선할 필요가 있다.

1997년 이후의 전자장치들에서, 최선단의 제품들은 정전하내성의 현저한 저하를 겪어왔다.

예를 들면, 대규모 집적회로의 배선규칙이 지금 0.25㎛ 이하로 감소되고 있고, 2000년에는 아마 0.18㎛의 범위 내에 있을 것이다. 또, 반도체장치 분야에서도, 화상CCD의 각 화소의 면적은 화상의 세밀화를 향상시키기 위해 소형화되어 왔다.

한편, 하드디스크의 저장밀도가 5∼15 GBit/inchi²만큼 높이 상승되었다. 이는 읽기 및/또는 쓰기를 위한 소형화된 헤드를 실현가능하게 하였다.

액정디스플레이(LCD)의 분야에서도, 해상도의 향상은 디스플레이화소를 소형화를 통해 진전되었다. 디지털방송이 본격화되고 하이비젼TV가 가까운 미래에 보급되므로, 플라즈마디스플레이와 같은 화상디스플레이의 화소들은 소형화하게 될 것이다. 소형화는 정전하에 대한 자화율을 수반한다.

소형화된 반도체장치에 불리한 영향을 미치는 정전기의 최소량은 전술한 종래의 측정장치의 측정가능한 범위 내에 속하지 않는다. 그러므로, 측정장치의 개선이 요구된다.

일본, 미국 및 유럽에서 뿐 아니라 제조거점들이 옮겨간 동남아시아에서, 제조라인들 및 시장들에서의 정전기에 기인한 문제들이 급속히 연속하여 발생하여 왔다. 그러므로, 이 문제들을 해결하는 것이 조속히 요구된다. 이 때문에, 정전하의 측정에 개선된 정밀성 및 단순화를 제공할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 어느 것도 쿨롱미터를 사용하는 종래의 측정장치에 의해 측정될 수 없는 인체의 정전위 및 금속작업대의 정전위를 측정할 수 있는 측정장치들을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 주위공기중의 이온들의 상태를 검출할 수 있는 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전술한 측정장치들에 의한 측정결과들을 포괄적으로 참작하여 제조라인에서의 정전하에 기인한 문제들을 미연에 방지하는 것이다.

도 1은 종래기술의 전위계의 개략도;

도 2는 도 1에 보여진 측정장치가 LSI의 제조공정에 적용되는 예를 나타내고;

도 3은 본 발명에 따른 제1실시예의 개략도; 및

도 4는 본 발명에 따른 제2실시예의 개략도를 나타낸다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 표면전위계 32 : 외부전도체

33 : 내부전도체 34 : 제어부

40 : 탐침판

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1전위계는 외부전도체, 표면전위계, 내부전도체, 증폭기회로 및 제어부를 포함한다.

외부전도체는 두 부분들을 가지며, 제1부분은 관심있는 대상의 전위를 탐지하고 제2부분은 대상과 접촉하기에 적합하도록 구성된다.

표면전위계는 제1부분의 전위를 검출한다.

내부전도체는 외부전도체로부터 절연되고, 표면전위계를 지지하여 외부전계로부터 표면전위계를 차폐하는 역할을 한다.

증폭기회로는 표면전위계의 출력을 로우임피던스신호로 변환하고 로우임피던스신호를 증폭한다.

제어부는 증폭기회로의 출력에 근거하여 대상의 전위를 계산한다.

제1부분은 표면전위계에 의한 측정에 적합하도록 구성된다.

바람직하게는, 표면전위계는 비접촉진동커패시터전위계이고, 제1부분은 비접촉진동커패시터전위계의 측정전극과 커패시터를 구성하는 탐침판으로서 구성된다.

관심의 대상이 인체인 경우, 외부전도체의 제2부분은 손목밴드와 같은 인체의 소정 부위와 적응적으로 접촉하도록 형성된다.

관심의 대상은 제조라인에서 가공되는 반도체장치인 경우, 상기 제2부분은 바람직하게는 대상과 적응적으로 접촉하도록 얇게 형성된다.

전술한 본 발명의 제1전위계는 관심있는 대상의 정전위를 검출하는 것에 관련된다. 이 목적 때문에, 외부전도체의 제2부분은 대상과 접촉하게 배치된다. 제2부분이 전도체이므로, 대상과 접촉하게 될 때 대상에 등전위가 된다. 그러므로, 대상의 정전위는 표면전위계에 의해 제1부분의 정전위를 측정함으로써 검출된다.

본 발명의 제2전위계는 대기 중의 양이온 및 음이온의 농도들을 모니터링하는 것에 관련된다.

전위계는, 바이어스전압이 공급되고, 끌어당겨지는 주위공기이온들에 기인한 표면정전하를 탐지하기 위한 전도성 탐침판; 탐침판으로부터 절연되고, 외부전계로부터 전위계의 전체를 차폐하기 위한 외부전도체; 탐침판의 표면전위를 검출하기 위한 표면전위계; 표면전위계를 지지하기 위한 내부전도체; 표면전위계의 출력을 로우임피던스신호로 변환하여 변환된 신호를 증폭시키기 위한 증폭기회로; 및 증폭기회로의 출력에 근거하여 주위공기중의 이온농도를 계산하기 위한 제어부를 포함하고, 탐침판은 표면전위계에 의한 측정에 적합할 뿐 아니라 접지에 대한 정전용량을 갖도록 구성되며, 이온농도는 표면정전하에 기인한 탐침판의 정전위를 검출함으로써 결정된다.

이온농도를 결정하는 절차는, 탐침판의 접지로의(to-ground) 정전용량을 충전시키기 위해 접지전위에 대한 고전압을 바이어스전압으로서 탐침판에 먼저 인가한 다음, 고전압이 탐침판에 공급되는 것을 차단하며, 표면전위계로써 탐침판에서의 감쇠(decay)전압의 값들을 검출하고, 탐침판의 전압의 감쇠시간을 계산하고, 감쇠시간에 근거하여 제어부에 의해 주위공기이온들의 농도를 확인하는 단계들을 포함한다.

양의 고전압이라고 말하는 고전압이 탐침판에 인가될 때, 음이온들이 탐침판에 끌어당겨진다. 탐침판 및 대기 간의 경계에서의 전위장벽 때문에, 전하이동은 탐침판 및 대기이온들 간에 일어나지 않는다. 그 결과, 이중전기층이 경계에 형성된다.

이 상황은 탐침판 및 접지간에 발생된 전계하에 전기적으로 분극가능한 유전체인 주위공기가 개재되는 탐침판 및 접지로 구성된 대기커패시터에 대응한다. 이 커패시터는 본 명세서에서 탐침판전극을 갖는 접지로의 커패시터, 또는 탐침판의 접지로의 커패시터로서 칭하여지고,접지로의 커패시터의 정전용량은 탐침판의 접지로의 정전용량으로서 칭하여진다.

탐침판으로 끌어당겨지는 이온들의 수가 이온농도가 증가하는 만큼 증가하므로, 접지로의 커패시터(주위공기)에서의 유전체의 분극화는 이온농도가 증가하는 만큼 증가한다.

따라서, 이온농도의 증가는 주위공기중의 유전상수의 증가를 초래하고, 차례로 유전상수의 증가는 탐침판의 접지로의 정전용량의 증가를 야기시킨다. 또, 접지로의 정전용량의 증가는 접지로의 정전용량의 방출을 위한 감쇠시간의 증가를 초래한다.

이렇게, 접지로의 커패시터의 감쇠시간의 측정은 주위공기에서 이온농도의 확인을 가능하게 한다.

양이온농도 및 음이온농도를 개별적으로 확인하기 위해, 양의 고전압 및 음의 고전압이 바이어스전압으로서 탐침판에 개별적으로 인가될 필요가 있다.

대상의 표면전하를 확인하기 위해, 탐침판은 바람직하게는 관련대상의 접지로의 정전용량과 실질적으로 동일한 접지로의 정전용량을 갖는다.

제조라인은 바람직하게는 세 개의 전위계들, 인체의 전위를 측정하기 위한전위계, 반도체장치의 전위를 측정하기 위한 전위계, 및 주위공기중의 이온농도를 모니터하기 위한 전위계 중 적어도 두 개를 결합하여 구비한다(청구항 제3항, 제4항 및 제5항 참조).

전술한 적어도 두 개의 전위계들은 제어부를 공유할 수 있다. 공유된 제어부는 개개의 증폭기회로들로부터 공급된 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 포괄적으로 판단하고, 포괄적인 판단에 근거하여 소정의 제어를 수행하도록 동작시킬 수 있다.

이렇게, 본 발명은, 제조라인이 정전기를 받아들일 수 있는 제품들을 제조하여 조립하기 위한 것이라도, 제조라인에서 정전기에 기인한 불량들을 제거할 수 있다.

라인의 조업개시 시에 정전기에 대한 대책을 취하여, 그 후 정전기를 받아들일 수 있는 제품들은 소정의 기준값을 변경함으로써만 적당하게 가공될 수 있다.

본 발명을 하드디스크의 조립라인에 적용시켜, 제품들의 65% 내지 70%에 이르는 정전기에 기인한 불량들이 거의 완전하게 제거된다.

본 발명의 전술한 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 바람직한 실시예들의 예들을 도시하는 첨부한 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

이제 본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 제1실시예는 인체전위계이다.

도 3은 본 발명에 따른 인체전위계의 개략도이다.

인체전위계는 외부전도체(32), 표면전위계(31), 내부전도체(33), 증폭기회로 및 제어부(34)를 포함한다.

외부전도체(32)는 적어도 두 부분, 관심있는 대상의 전위를 탐지하기 위한 제1부분 및 대상과 접촉하기에 적합하게 된 제2부분을 구비한다. 이를 위해, 제1부분은 편평하게 형성되고 표면전위계(31)를 향하도록 배열된다. 제2부분은 바람직하게는 인체, 예를 들어, 손목에 적합하도록 형성된다. 이하, 외부전도체(32)의 제1부분은 탐침판(40)이라고 칭한다.

표면전위계(31)는 외부전도체(32)의 전위를 검출할 수 있다면 선택적인 것이다. 그러나, 본 실시예에서 일본공개특허공보 평7-104019호에 개시된 비접촉진동커패시터전위계가 수정된 성능으로 채용된다.

표면전위계(31)는 절연체를 통해 접지된 내부전도체(33)상에 장착된다. 표면전위계(31)의 측정전극(41)에는 DC바이어스전압(도면에 미도시)이 공급되고, 탐침판(40)과 연합하여 커패시터를 구성한다. 커패시터의 용량은 초퍼전극(41)의 진동에 응답하여 주기적으로 변화한다. 이렇게, 탐침판(40)의 정전위는 측정전극(41)으로부터 교류신호로서 끌어내어진다. 내부전도체(33)는 표면전위계(31)를 외부전계로부터 차폐하는 역할을 한다.

증폭기회로는 표면전위계(31)의 출력을 로우임피던스신호로 변환하기 위해 제공된다. 이로 인해, 증폭기회로는 FET(43)에 의해 구동되는 소스추종기(source follower) 및 연산증폭기(44)로 구성된다. 표면전위계(31)의 출력은 FET(43)의 게이트에 공급되며, 소스추종기에 의해 로우(low)임피던스신호로 변환되고, 연산증폭기(44)에 의해 증폭되어 제어부(34)에 전해진다.

제어부(34)는 연산증폭기(44)의 출력을 수신하고 소정의 기준전위에 대한 탐침판(40)의 정전위를 계산한다. 기준전위가 임의로 정해지고 경우, 대부분의 응용들에서는 탐침판(40)의 접지된 상태가 전위의 표준상태로서 간주되는 것이 바람직하다.

동작시, 제어부(34)의 출력이 탐침판(40)의 표준상태에 대해 미리 정해지게 된다. 전위계를 동작시킬 때, 초퍼전극들(41)은 진동하기 시작하여 커패시터의 용량에서의 주기적인 진동을 제공한다.

다음, 외부전도체(32)의 제2부분이 인체와 접촉되어, 탐침판(40)을 방전시켜 인체에 등전위가 되도록 한다. 탐침판(40)상의 전하에 의해 생성된 전계는 측정전극(41)에 정전유도를 야기시켜, FET(43)의 게이트전위의 변동이 일어나게 한다. 측정전극(41)의 전계가 초퍼전극들(41)에 의해 주기적으로 방해되므로, 표면전위계(31)는 탐침판(40)의 표면전하밀도에 비례하는 진폭을 갖는 변동성분을 포함하는 출력을 제공한다.

표면전위계(31)의 출력은 소스추종기에 의해 로우임피던스신호로 변환되며, 연산증폭기(44)에 의해 증폭되고, 탐침판(40)의 정전위가 계산되는 제어부(34)로 전해진다.

이 실시예에서, 탐침판(40) 및 측정전극(41)간의 더 짧은 거리가 탐침판(40)의 정전위를 더 큰 진폭으로 측정할 수 있게 하기 때문에, 탐침판(40) 및 측정전극(41)을 가까운 위치들에 배치하는 것이 유리하다. 그러나, 너무 짧은 거리는, 방전이 탐침판(40) 및 측정전극간에 발생할 수 있다는 문제가 생길 것이다. 그러므로, 탐침판(40) 및 측정전극(41) 간의 거리를 최적화하는 것이 필요하다.

외부전도체(32)의 제2부분은 인체의 일부분과 밀착되어야 하기 때문에, 바람직하게는 손목밴드와 같은 형상으로 되어 있다.

실질적으로 동일한 구성의 전위계가 공장의 기계화라인에서 금속부분들의 정전위를 측정하도록 적용된다. 이 유형의 전위계는 이하 절연형 전위계라 한다.

공장에서는, 제조설비들 및 금속작업대들의 표면전위들을 측정할 필요가 있다.

예를 들어, 누전은 때때로 전기설비로부터 금속작업대에서 생기게 된다. 제조설비 또는 금속작업대의 접지불량은 때때로 노화에 의해, 또는 교류(AC) 또는 직류(DC)설비간의 전위차 및 접지전위에 의해 생기게 된다.

그런 경우에, 제조설비 또는 금속작업대의 표면전위가 상승한다. 표면전위의 상승은 정전하가 유도되게 하고, 게다가 그 유도된 전하에 의해 제조라인에서 문제들이 생기게 한다.

본 실시예의 전위계는 바람직하게는 전술한 문제점을 미연에 방지하도록 채용된다. 이 목적을 위해 채용된 전위계는 전술한 인체를 위한 전위계와 실질적으로 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 이 경우, 외부전도체(32) 및 제조설비 또는 금속작업대 간의 접촉을 확실하게 하기 위해 외부전도체(32)를 박판으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제2실시예를 나타낸다. 이 실시예는 주위공기에 함유된이온들을 모니터하기 위한 것이다. 이 유형의 전위계는 이하 대기이온검사전위계라 칭하여진다.

이 실시예에서, 탐침판(40)은 편평한 형상으로 되며, 절연체를 통해 판형의 외부전도체(32)로부터 절연되고, 바이어스선(36)과 연결된다. 바이어스선(36)은 바이어스전압을 제어부(34)로부터 탐침판(40)에 공급한다. 외부전도체(32)는 절연체를 통해 내부전도체(33)를 운반하고, 내부전도체(33)는 표면전위계(31)를 외부전계로부터 차폐하도록 표면전위계(31)를 에워싼다. 그러므로, 제1실시예로부터의 제2실시예의 차이는 외부전도체(32)로부터 절연된 탐침판(40) 및 탐침판(40)에 연결된 바이어스선(36)에 있다(도 4에서 FET(43)의 게이트회로는 FET(43)의 게이트 및 접지선(37) 간에 연결된 저항기로 명확하게 나타내어진다).

주위공기에서 이온농도의 검출은, 반도체제조라인에서, 예를 들면, 작업실의 주위공기가 이온화장치에 의해 전기적으로 중성으로 유지된다는 사실을 고려하여 수행된다. 전기적으로 중립성인 주위공기는 이온들이 기판표면상에 축적되는 것을 방지하게 한다.

이온화장치는 양이온들 및 음이온들을 개별적으로 생성하여 주위공기를 전체적으로 중화시키는 두 코로나방전들을 발생시키기 위한 것이다. 이 목적을 위해, 두 고전압들인, 접지전위에 대한 양전압 및 음전압이 두 개의 바늘형 전극들에 개별적으로 인가된다.

양전극 및 접지전극간의 방전간극에서 발생되는 코로나방전은 대기의 양이온들을 발생시키고, 음전극 및 접지전극간에 발생된 코로나방전은 음이온들을 발생시킨다.

그러나, 고전압을 전극에 인가하는 것은 주위 먼지가 전극에 묻는 것 뿐 아니라 전극이 마모되게 한다. 동일한 량의 먼지가 두 전극들에 묻거나, 마모가 동일한 속도로 두 전극들에서 진전된다면 문제는 없을 것이다.

그러나, 두 전극들 중의 어느 하나가 더 빨리 마모되거나, 다른 량의 주위먼지가 개개의 전극들에 묻는다면, 주위공기는 전하중성에서 벗어나게 된다. 그런 편이는 기판을 대전시킨다. 이런 이유로, 이온화장치성능을 모니터하는 것이 요구된다.

대기이온검사전위계의 동작시, 높은 바이어스전압이 먼저 탐침판(40)에 인가된다. 탐침판의 접지로의 커패시터(탐침판(40) 및 접지로 구성된 대기커패시터)가 충전된 후, 인가된 바이어스전압이 탐침판(40)으로부터 차단된다. 탐침판(40) 전압의 감쇠가 표면전위계(31)에 의해 측정되고, 감쇠시간이 제어부(34)에 의해 계산된다. 대기이온들의 농도는 얻어진 감쇠시간으로부터 확인된다.

감쇠시간이 전술한 바와 같이 이온함유공기의 분극성 또는 유전상수에 의존하고, 분극유전체(분극공기)에 의해 유도된 표면전하의 표면밀도는 유전체(공기)에 인가되는 분극성 및 전계의 함수이므로, 탐침판(40)의 표면전하의 밀도는 탐침판(40)상의 표면전하 및 매개변수로서 명기된 각 감쇠시간마다 탐침판(40)에 인가되는 전위간의 관계를 예비검정하여 확인될 수 있다. 이 검정에서, 표면전하는 쿨롱미터로 측정된다.

대기이온들의 농도는 먼저 탐침판(40)을 접지한 다음에 거기에 고전압을 인가함으로써 상승시간에도 근거하여 확인될 수 있다는 것에 유의해야 한다.

주위공기에 포함된 양이온들 및 음이온들 둘 다에 관한 정보가 얻어질 수 있도록 측정이 양의 고전압 및 음의 고전압 둘 다를 탐침판에 인가함으로써 행해져야 한다는 것은 당연한 일이다.

대상의 표면전하를 확인하는 대기이온검사전위계를 사용할 때, 당해 대상의 접지로의 정전용량이 탐침판의 접지로의 정전용량과 실질적으로 동일하다는 것도 유의해야 한다.

또, 검사전위계의 탐침판이 측정하려는 대상에 근접하게 배치되어야 하고, 대상의 표면면적이 탐침판의 표면면적과 실질적으로 동일해야 한다는 것도 유의해야 한다.

전술한 인체전위계, 절연형 전위계 및 대기이온검사전위계에 관해, 이 전위계들 각각에서 파괴전하 또는 파괴전압이 쿨롱미터에 의해 미리 측정되고, 측정된 값에 근거하여, 기준값은 그 값을 초과하면 알람이 발하도록 설정되는 것이 바람직하다.

전술한 인체전위계, 절연형 전위계 및 대기이온검사전위계 중 적어도 두 전위계들이 서로 연계되어 제조라인에서 통합되는 것도 바람직하다. 이 전위계들은 제어부를 공유할 수 있으므로, 공통제어부는 바람직하게는 연합된 전위계들에 의해 제공된 데이터항목들을 포괄적으로 판단하고, 수리할 위치를 나타내는 정보를 표시할 뿐 아니라 알람을 발하도록 한다.

실시예들이 반도체의 제조라인에 관련하여 상세하게 설명되었지만, 이 실시예들은, 반도체장치들의 조립라인, 반도체장치들 및 반도체칩들을 기판상에 탑재하는 제조라인, 하드디스크의 조립라인 및 LCD의 제조조립라인과 같이 정전하에 영향을 받기 쉬운 물질들이 지나다니는 모든 제조라인들에 적용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 특징들 및 이점들이 전술한 상세한 설명에서 설명되었지만, 개시는 단지 예시하기 위한 것이며, 변화들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 부분들의 형상, 크기 및 배열로 만들어질 수 있다는 것이 이해될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전하측정장치는 제조라인이 정전기에 영향받기 쉬운 제품들을 제조하고 조립하기 위한 것이라도, 제조라인에서 정전기에 기인한 불량들을 제거할 수 있다. 정전기에 대한 대책을 취하여, 정전기에 영향받기 쉬운 제품들은 소정의 기준값을 변경에 의해서도 적당하게 가공될 수 있다. 본 발명을 하드디스크의 조립라인에 적용하여, 제품들의 65% 내지 70%에 이르는 정전기로 인한 불량들이 거의 완전하게 제거될 수 있다.

Claims

관심있는 대상의 전위를 탐지하는 제1부분 및 상기 대상과 접촉하기에 적합하게 된 제2부분을 갖는 외부전도체;

상기 제1부분의 전위를 검출하기 위한 표면전위계;

상기 외부전도체로부터 절연되고, 상기 표면전위계를 지지하고 상기 표면전위계를 외부전계로부터 차폐하기 위한 내부전도체;

상기 표면전위계의 출력을 로우임피던스신호로 변환하고 로우임피던스신호를 증폭하기 위한 증폭기회로; 및

상기 증폭기회로의 출력에 근거하여 상기 대상의 전위를 계산하기 위한 제어부를 포함하고,

상기 제1부분은 상기 표면전위계에 의한 측정에 적합하도록 구성되는 전위계.
제1항에 있어서, 상기 표면전위계는 비접촉진동커패시터전위계이고, 상기 제1부분은 상기 비접촉진동커패시터전위계의 측정전극과 커패시터를 이루도록 탐침판으로서 구성되는 전위계.
제1항에 있어서, 상기 대상은 인체이고 상기 외부전도체의 상기 제2부분은 인체의 소정 부분과 적응적으로 접촉하도록 형성되는 전위계.
제1항에 있어서, 상기 대상은 제조라인에서 가공되는 반도체장치이고, 상기 제2부분은 상기 대상과 적응적으로 접촉하도록 얇게 형성되는 전위계.
바이어스전압이 공급되고, 끌어당겨지는 주위공기이온들에 기인한 표면정전하를 탐지하기 위한 전도성 탐침판;

상기 탐침판으로부터 절연되고, 외부전계로부터 상기 전위계의 전체를 차폐하기 위한 외부전도체;

상기 탐침판의 전위를 검출하기 위한 표면전위계;

상기 표면전위계를 지지하기 위한 내부전도체;

상기 표면전위계의 출력을 로우임피던스신호로 변환하여 로우임피던스신호를 증폭시키기 위한 증폭기회로; 및

상기 증폭기회로의 출력에 근거하여 주위공기중의 이온농도를 계산하기 위한 제어부를 포함하고,

상기 탐침판은 상기 표면전위계에 의한 측정에 적합할 뿐 아니라 접지에 대한 정전용량을 갖도록 구성되며, 이온농도는, 접지전위에 대한 고전압을 상기 바이어스전압으로서 상기 탐침판에 먼저 인가한 다음, 상기 고전압이 상기 탐침판에 공급되는 것을 차단하고, 상기 표면전위계로써 상기 탐침판에서의 감쇠전압의 값들을 검출하며, 상기 탐침판의 전압에서의 감쇠시간을 계산하고, 상기 감쇠시간에 근거하여 상기 제어부에 의해 주위공기이온들의 농도를 확인하는 전위계.
제5항에 있어서, 양의 고전압 및 음의 고전압이 바이어스전압으로서 상기 탐침판에 개별적으로 인가되는 전위계.
제5항에 있어서, 상기 탐침판은 접지에 대하여 당해 대상의 정전용량과 실질적으로 동일한 정전용량을 갖는 전위계.
제3항, 제4항 및 제5항의 전위계들 중의 적어도 두 개를 조합하여 구비한 제조라인으로서, 상기 적어도 두 개의 전위계들은 상기 제어부를 공유하고, 공유된 제어부는 개개의 증폭기회로들로부터 공급되는 데이터를 수신하며, 수신된 데이터를 포괄적으로 판단하고, 포괄적인 판단에 근거하여 소정의 제어를 수행하도록 동작하는 제조라인.