靜電分布測(cè)量裝置以及靜電分布測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靜電分布測(cè)量裝置以及靜電分布測(cè)量方法，在半導(dǎo)體制造、電子設(shè)備生產(chǎn)、精密機(jī)械生產(chǎn)、運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)等各種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，對(duì)生產(chǎn)工序中使用的部件或產(chǎn)品的靜電分布進(jìn)行測(cè)量并可視化。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)擁有支撐產(chǎn)業(yè)根基的多種生產(chǎn)業(yè)，如半導(dǎo)體生產(chǎn)、電子設(shè)備生產(chǎn)、精密機(jī)械生產(chǎn)、運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)等。在這樣的生產(chǎn)業(yè)中的負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的工廠中，多數(shù)部件一邊流過(guò)生產(chǎn)線，一邊通過(guò)自動(dòng)工序或人為工序被組裝為產(chǎn)品。
[0003]這里，存在如下問(wèn)題:一旦用于生產(chǎn)產(chǎn)品的部件發(fā)生問(wèn)題或不良現(xiàn)象，或者在生產(chǎn)工序中發(fā)生問(wèn)題或不良現(xiàn)象，當(dāng)然也會(huì)導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)生問(wèn)題或成為不良產(chǎn)品，生產(chǎn)的成品率下降。或者，即使部件沒(méi)有問(wèn)題，有時(shí)生產(chǎn)后的產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)榉N種理由而產(chǎn)生問(wèn)題或不良現(xiàn)象。作為前者和后者中的任意一個(gè)所涉及的問(wèn)題，在自動(dòng)化的生產(chǎn)工序中，產(chǎn)生各工序中的動(dòng)作不良現(xiàn)象后，有時(shí)存在生產(chǎn)速度(生產(chǎn)效率)下降，或者產(chǎn)品的生產(chǎn)成品率下降的問(wèn)題。
[0004]以往，多數(shù)是以大企業(yè)為中心，垂直統(tǒng)合地進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、直到銷(xiāo)售為止的一系列流程。在這樣的垂直統(tǒng)合型的企業(yè)中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能夠發(fā)生的生產(chǎn)產(chǎn)品(完成品和半成品)的質(zhì)量不足或成品率下降以及開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)上的應(yīng)對(duì)是在同一企業(yè)內(nèi)部容易進(jìn)行反饋或前饋的環(huán)境下進(jìn)行的。
[0005]另一方面，近年來(lái)，在同一企業(yè)中由于生產(chǎn)成本的問(wèn)題或者使生產(chǎn)部門(mén)(即生產(chǎn)工廠)成為分公司，或者出現(xiàn)了只進(jìn)行受托生產(chǎn)的生產(chǎn)企業(yè)。同樣，以電氣領(lǐng)域、信息通信領(lǐng)域等為中心，也興起了一批只進(jìn)行研究/開(kāi)發(fā)，不進(jìn)行生產(chǎn)的無(wú)工廠企業(yè)等。
[0006]這樣，在現(xiàn)在的生產(chǎn)業(yè)中，進(jìn)行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的部門(mén)與進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的部門(mén)出現(xiàn)了很多物理上、時(shí)間上、技術(shù)上、以及人員上的分離。在存在這樣的分離的情況下，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的質(zhì)量不足和成品率惡化，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)之間很難進(jìn)行反饋或前饋。這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致我國(guó)生產(chǎn)業(yè)(包括僅承包生產(chǎn)的受托生產(chǎn)公司、生產(chǎn)分公司、無(wú)工廠企業(yè)等)的生產(chǎn)能力下降。
[0007]生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的質(zhì)量和成品率的劣化原因有多種。雖然有設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的容易性、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的熟練程度、生產(chǎn)工序的流程、生產(chǎn)設(shè)備、人為技能等不可避免的原因，但容易被忽略的原因之一是靜電。即，發(fā)生這樣的部件、產(chǎn)品或生產(chǎn)工序中的問(wèn)題或不良情況的原因有多種，靜電被認(rèn)為是其中之一。
[0008]在生產(chǎn)工廠中，考慮到這樣的靜電對(duì)于部件、產(chǎn)品、以及生產(chǎn)工序等的不利影響，因此在除電和放電方面，工廠的建筑物、地面、以及墻壁等的防靜電方面，作業(yè)人員服裝的防靜電等方面采取了措施以便使靜電不對(duì)部件、產(chǎn)品、以及生產(chǎn)工程產(chǎn)生影響。。在實(shí)際的生產(chǎn)工廠中，在作業(yè)開(kāi)始之前，對(duì)地面、墻壁以及傳送線等進(jìn)行除電，或者設(shè)置除電用的接地線，以使在生產(chǎn)工廠內(nèi)部不產(chǎn)生靜電，或者在生產(chǎn)工序中使用的部件和產(chǎn)品不帶靜電。
[0009]另外，在生產(chǎn)工廠中，還對(duì)生產(chǎn)工序中使用的部件進(jìn)行預(yù)先除電等作業(yè)。同樣，作業(yè)人員也是在進(jìn)行除電之后才開(kāi)始工作。
[0010]這樣，在生產(chǎn)工廠中，實(shí)施了多種用于抑制靜電的不利影響的措施。盡管實(shí)施了這樣的措施，但并沒(méi)有完全解決在生產(chǎn)工序中使用的部件和產(chǎn)品帶靜電的問(wèn)題。例如，生產(chǎn)工廠生產(chǎn)的電子設(shè)備、精密設(shè)備等的低功耗化不斷發(fā)展。伴隨這種低功耗化的發(fā)展，用于制造這些在電子設(shè)備和精密設(shè)備部件的靜電放電能力被降低。因此，用于制造這些電子設(shè)備或精密設(shè)備的部件很容易因帶靜電而發(fā)生故障。
[0011]在這樣的電子設(shè)備和精密設(shè)備的生產(chǎn)中使用的部件有很多種。例如，由樹(shù)脂或乙烯樹(shù)脂制造的部件(連接器、畫(huà)面用罩、筐體等)也被大量使用。這些部件有固定的大小，一旦帶靜電，則有時(shí)會(huì)發(fā)生無(wú)法預(yù)測(cè)的現(xiàn)象。例如，多個(gè)部件進(jìn)入到傳送線并以固定的位置配置的工序，或者進(jìn)入到基于圖像處理的外觀檢查的工序。在這樣的工序中，希望被放入到傳送線的多個(gè)部件以保持放入間隔的方式流動(dòng)于傳送線。
[0012]然而，這樣的部件一旦帶靜電后，在傳送線上，部件彼此由于靜電而產(chǎn)生靠近，或排斥并遠(yuǎn)離等的現(xiàn)象。在某種情況下，相鄰的部件彼此會(huì)粘在一起。產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象后，在上述的配置工序或外觀檢查工序中，將無(wú)法進(jìn)行應(yīng)有的實(shí)施操作。
[0013]在配置工序和外觀檢查工序中，一旦部件產(chǎn)生這樣的無(wú)法預(yù)測(cè)的現(xiàn)象，就需要暫時(shí)使傳送線停止。這種現(xiàn)象雖然能夠預(yù)測(cè)是由于靜電導(dǎo)致的，但作為對(duì)策，只能對(duì)傳送線和處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的設(shè)備甚至是放入到傳送線的所有部件實(shí)施除靜電。由于這樣的除靜電作業(yè)，導(dǎo)致傳送線停止，在生產(chǎn)工廠中造成較大的損失。因?yàn)樵诔o電作業(yè)(根據(jù)不同情況，需要半天或一天)的過(guò)程中，生產(chǎn)作業(yè)被迫停止。
[0014]這里，雖然知道使這樣的部件產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因在于靜電，但導(dǎo)致實(shí)際現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理幾乎沒(méi)有被清晰闡明。特別是，既有示出部件彼此靠近或遠(yuǎn)離等的不同現(xiàn)象的情況，也有完全沒(méi)有示出該現(xiàn)象的情況。因此，并不清楚部件中(被認(rèn)為)帶有的靜電在部件中是如何分布的，從而很難清晰闡明導(dǎo)致發(fā)生這種現(xiàn)象的機(jī)理。如果很難清晰闡明機(jī)理，當(dāng)然也無(wú)法找出用于防止上述現(xiàn)象的對(duì)策方案。
[0015]或者，安裝于便攜電話或智能電話等的畫(huà)面上且由樹(shù)脂或乙烯樹(shù)脂等形成的外罩根據(jù)其材質(zhì)和面積的大小，容易帶靜電。這樣的部件在用于電子設(shè)備和精密設(shè)備的組裝工序中的情況下，有時(shí)也會(huì)在部件帶靜電后，由于靜電而導(dǎo)致設(shè)置位置輕易地偏離。這樣，組裝后的設(shè)備當(dāng)然會(huì)成為不良產(chǎn)品。
[0016]在這種情況下，雖然也能夠預(yù)料到其原因是部件帶靜電，但并不清楚該現(xiàn)象與帶靜電之間的關(guān)聯(lián)性。如果不清楚這種關(guān)聯(lián)性，則無(wú)法解決問(wèn)題。即，明確地掌握部件等中發(fā)生了怎樣的靜電帶電，是解決生產(chǎn)工序中產(chǎn)生問(wèn)題的前提。換言之，能夠確認(rèn)在部件等中，靜電以怎樣的分布帶電，是清晰闡釋部件產(chǎn)生該現(xiàn)象的前提條件。
[0017]同樣，在打印機(jī)這樣的利用靜電的設(shè)備中，需要確認(rèn)利用靜電帶電的部件的靜電分布ο
[0018]這樣，無(wú)論是將解決生產(chǎn)工序中被認(rèn)為由靜電導(dǎo)致的各種問(wèn)題的作為前提，還是將確認(rèn)利用靜電的部件的性能和特性的作為前提，都期待能夠測(cè)出部件等的靜電分布，并將其可視化。
[0019]作為測(cè)量這樣的靜電分布的方法，提出了幾種技術(shù)(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2) ο
[0020]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0022]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特表2001-522045號(hào)公報(bào)
[0023]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)昭63-138374號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]發(fā)明要解決的課題
[0025]這里，現(xiàn)有技術(shù)的靜電測(cè)量主要提出了以下的5個(gè)方式。然而，每個(gè)方式在進(jìn)行靜電測(cè)量、尤其是測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的部件和產(chǎn)品的靜電時(shí)，有以下記載的問(wèn)題。
[0026](方式1)法拉第籠
[0027]法拉第籠是將測(cè)量對(duì)象物放置到能夠測(cè)量電荷的籠中，通過(guò)將測(cè)量對(duì)象物作為電容器計(jì)算其電荷量，由此，測(cè)出測(cè)量對(duì)象物的帶電量。
[0028]然而，法拉第籠需要將測(cè)量對(duì)象物逐一地放置到籠中，在數(shù)萬(wàn)個(gè)乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)電子部件或機(jī)械部件通過(guò)生產(chǎn)線依次流動(dòng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，法拉第籠的實(shí)際應(yīng)用是不現(xiàn)實(shí)的。法拉第籠適用的是需要仔細(xì)地對(duì)數(shù)量較少的對(duì)象物的帶電量進(jìn)行測(cè)量的情況，在以大批量生產(chǎn)為前提的電子設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、化學(xué)品以及食品等工廠并不適用。
[0029](方式2)表面電位計(jì)
[0030]表面電位計(jì)使探針接近測(cè)量對(duì)象物的表面并對(duì)測(cè)量對(duì)象物的電場(chǎng)量進(jìn)行測(cè)量，從而測(cè)量靜電量。
[0031]然而，在使用表面電位計(jì)對(duì)靜電分布進(jìn)行測(cè)量的情況下，需要用傳感器進(jìn)行掃描，因此需要很多時(shí)間。另外，為了在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行靜電分布的測(cè)量，可以將傳感器并列放置，但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)1個(gè)傳感器的小型化，因此存在無(wú)法獲得較高的空間分辨率的問(wèn)題。
[0032](方式3)使用普克耳斯效應(yīng)的方法
[0033]普克爾斯效應(yīng)是在電介質(zhì)的等向同性結(jié)晶中，從外部施加電場(chǎng)后，光的折射率與該電場(chǎng)成比例地變化的現(xiàn)象。利用此現(xiàn)象，在測(cè)量對(duì)象物的表面設(shè)置規(guī)定的介質(zhì)(普克爾斯結(jié)晶體)，通過(guò)檢測(cè)對(duì)該介質(zhì)照射光時(shí)的反射光和透射光的折射率來(lái)測(cè)量靜電。
[0034]然而，普克爾斯效應(yīng)需要對(duì)結(jié)晶施加較強(qiáng)的電場(chǎng)，靈敏度較低，由此，在實(shí)際中無(wú)法與樣品接觸或者只能夠測(cè)量高電位的樣品，因此，在研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的靜電可視化的應(yīng)用是不現(xiàn)實(shí)的。
[0035](方式4)使用克爾效應(yīng)的方法
[0036]克爾效應(yīng)是從外部對(duì)物質(zhì)施加電場(chǎng)后，光的折射率與該電場(chǎng)的2次方成比例地變化的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)該電光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)量，能夠測(cè)量靜電。
[0037]然而，克爾效應(yīng)非常難以進(jìn)行變化的檢測(cè)，并且非常難以進(jìn)行微小的電子部件等的靜電量的檢測(cè)，因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用是困難的。
[0038](方式5)掃描型探針顯微鏡
[0039]掃描型探針顯微鏡在用探針對(duì)測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行掃描的同時(shí)，對(duì)靜電量進(jìn)行測(cè)量。
[0040]然而，掃描型探針顯微鏡存在作業(yè)花費(fèi)工夫較大，裝置較大的問(wèn)題。
[0041]以這樣的方式為基礎(chǔ)，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)靜電顯微鏡(探針顯微鏡)對(duì)靜電進(jìn)行測(cè)量。
[0042]然而，使用這樣的靜電顯微鏡進(jìn)行的靜電測(cè)量，其裝置較大，且能夠測(cè)量的對(duì)象物有限，能夠測(cè)量的環(huán)境也有限。另外，在應(yīng)用專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)，想要測(cè)量對(duì)象物的靜電分布的情況下，需要針對(duì)對(duì)象物進(jìn)行掃描并測(cè)量。在必須進(jìn)行掃描并測(cè)量的情況下，當(dāng)然會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，在生產(chǎn)工序中很難對(duì)流過(guò)傳送線的實(shí)際的部件的靜電分布進(jìn)行測(cè)量。
[0043]另外，通過(guò)掃描的測(cè)量由于花費(fèi)時(shí)間，從而產(chǎn)生無(wú)法應(yīng)對(duì)在測(cè)量的過(guò)程中靜電的帶電情況發(fā)生變化的問(wèn)題。因此，存在無(wú)法正確測(cè)量某一瞬間的靜電分布的問(wèn)題。
[0044]專(zhuān)利文獻(xiàn)2是通過(guò)使用電極向?qū)ο笪镎丈涔獠⒔邮辗瓷涔猓瑥亩鶕?jù)該變化測(cè)出對(duì)象物的靜電。專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)的技術(shù)在應(yīng)用于對(duì)象物的靜電分布的測(cè)量時(shí)，由于也必須進(jìn)行掃描，需要掃描時(shí)間，因此具有與專(zhuān)利文獻(xiàn)1相同的問(wèn)題。
[0045]另外，上述的表面電位計(jì)能夠在隔離對(duì)象物的靜電的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。然而，為了測(cè)量對(duì)象物的靜電分布，與探針顯微鏡相同，需要對(duì)對(duì)象物的表面進(jìn)行掃描并測(cè)量。因?yàn)樾枰獟呙?，因此具有與專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2相同的問(wèn)題。另外，表面電位計(jì)很難縮小到對(duì)象物的細(xì)微區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)椋砻骐娢挥?jì)以拾取對(duì)象物的較廣范圍的方式進(jìn)行電位的測(cè)量。具體而言，表面電位計(jì)以將對(duì)象物拓寬基礎(chǔ)的方式進(jìn)行電位的測(cè)量。
[0046]因此，表面電位計(jì)具有在測(cè)量中的分辨率較低的問(wèn)題。如果分辨率較低，當(dāng)然無(wú)法正確測(cè)量靜電分布。
[0047]如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的靜電測(cè)量方法以及應(yīng)用該方法的技術(shù)中，很難以較高的空間分辨率且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行靜電分布的測(cè)量。