JPH0772196A - 静電位レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的大形の半導体ウェハや液晶ディスプレ
イ用基板等の表面電位分布を正確に検出し、製造ライン
への導入を容易にする。 【構成】 相対的に移動する被測定物２の上方に配置さ
れ、被測定物２の表面の多数の測定ポイントにおける静
電位レベルを測定する静電位センサアレイ３と、静電位
センサアレイ３による測定信号を処理し、ディスプレイ
６上に各測定ポイントごとの静電位分布をマッピング表
示する装置本体５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電位センサアレイを
用いて半導体ウェハやマスク板、液晶ディスプレイ用基
板等の被測定物表面の静電位レベルを測定してその分布
状態を表示する静電位レベル測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体や液晶ディスプレイの製造
技術の急速な進歩、特に集積回路技術の発展は、ＩＣや
ＬＳＩ，ディスプレイ等の高密度化、高集積化、省電力
化を可能にし、これらの電子部品の経済性向上、高速化
を可能にしている。これに伴い、素子間のパターンは微
細化の一途を辿っており、静電気による絶縁破壊や微粒
子の沈着汚染は品質管理上の大きな問題となりつつあ
る。

【０００３】ＩＣ等の製造工場内のクリーンルームで
は、静電気帯電現象に起因する種々の障害が生じている
が、これらの障害は以下の５つに大別される。 （１）素子の破壊と性能劣化 （２）微粒子沈着による半導体ウェハ、マスク板、ガラ
ス基板等の表面汚染 （３）液晶ディスプレイの製造工程のうちスペーサ粒子
散布工程において、表面静電位の不均一性によるスペー
サ粒子の不均一分布 （４）上記（１）〜（３）に起因する素子の誤動作 （５）製品の歩留まり低下

【０００４】上述したような背景から、静電気の除去技
術はますます重要になってきており、本出願人も、平成
５年７月２７日付けにて静電気除去装置の一つを提案し
た。この静電気除去の前提として、対象物表面の静電位
レベルを正確に測定し、評価することが必要不可欠であ
る。その理由を以下に詳述する。

【０００５】まず、液晶ディスプレイ用基板は、１枚の
基板が１つのディスプレイユニットとなる場合が多く、
基板の一部における静電破壊や微粒子の沈着汚染はディ
スプレイユニット全体の不良を招く可能性がある。従っ
て、基板の表面全体から静電気を除去する必要があり、
そのためには基板表面の静電位レベルを測定し、静電位
分布を知る必要がある。

【０００６】一方、液晶ディスプレイは次第に大形化す
る傾向にあると共に、その製造工程では基板がライン上
を何度も移動することから、基板表面の一部の静電位レ
ベルを測定して除電したとしても、その部分は移動によ
って再び帯電し、結果的にある時点では基板表面の静電
位分布は不均一なものとなっている。この不均一性によ
り、スペーサ粒子散布工程においてスペーサ粒子が不均
一に分布してしまうおそれがある。従って、基板表面の
全域にわたって静電位レベルを正確に測定することが必
要であるが、製造ライン上を流れる大形のガラス基板１
枚に対し、個々に静電位センサを用いて数１０ないし数
１００ヵ所の静電位レベルを測定することは殆ど不可能
に近い。

【０００７】また、半導体ＬＳＩの製造工程では、リソ
グラフィ工程が何回となく行われ、その都度、ガラスマ
スクパターンの転写が光露光により行われる。その際、
ガラスマスク板に静電気分布があると、光電位の部分に
粒子が付着し、マスク欠陥が生じるおそれがある。その
ため、マスク板の表面における静電位分布を求め、異常
がないことを確認した上で使用しなくてはならない。

【０００８】更に、Ｓｉ等の半導体ウェハの直径も年々
大きくなりつつあり、現在は８インチが主流であるが、
次世代には１０インチまたは１２インチのものが主流に
なると思われる。ＬＳＩの製造工程においても、半導体
ウェハ表面の除電は前述したような理由によって必要で
あり、更にはウェハの搬送ミスをなくすためにも不可欠
である。特に、ウェハ表面に部分的に膜や溝が形成され
ている場合、静電位レベルが部分的に高くなることがあ
るので、除電を確実に行うために静電位レベルを正確に
測定することが必要となる。

【０００９】ここで、第１表は、静電位レベルに対する
各種素子の耐圧を示している。液晶ディスプレイにもこ
れらの素子が使用されており、ＭＯＳＦＥＴのように耐
圧が１０〜１００〔Ｖ〕のものがアレイ状に配列されて
いるものが多い。従って、その表面全体にわたって静電
位レベルの監視及び除電が必要になる。

【００１０】

【表１】

【００１１】上述したような必要性から、従来より、以
下に挙げるような種々の静電位レベル測定器が提供され
ている。

【００１２】（ａ）回転セクタ形静電気測定器 この測定器は、静電界中に導体が置かれた場合に起こる
静電誘導現象を利用して静電位レベルを測定する。

【００１３】（ｂ）集電形静電気測定器 この測定器では、検出器を微弱な放射線源によって構成
することにより、その近傍にα粒子を照射して空気を
＋，−にイオン化し、微弱電界を形成する。この状態で
被検出物である帯電物を微弱電界中に置くと、帯電電荷
とは反対極性のイオンが移動して電荷を運ぶ原理を応用
している。

【００１４】（ｃ）パルス同期形静電気測定器 この測定器は、被検出物である帯電物と感応電極との間
の距離を一定に保って両者を対向させ、帯電物から感応
電極に入る電束を周期的に変化させることにより、被測
定面の電位を交番電圧として取り出すものである。

【００１５】（ｄ）誘導電位形静電気測定器 この測定器は、特に高電圧で微小電流しか検出できない
現象の静電位測定に用いられるもので、被測定物による
誘導電位を検出するものであるため、検出用電極として
は高度な絶縁が必要になる。

【００１６】（ｅ）振動容量形静電気測定器 この測定器は、周期的に容量が変化するコンデンサを入
力部に持つ変調形の電位計であり、零点ドリフトが少な
く、高感度であるという利点を持っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】現在では、上記各種の
静電気測定器を用いて測定者が被測定物の各部の静電位
レベルを個別に測定し、これが許容範囲内にあるかどう
か等の評価を行っている。しかるに、この方法によると
静電位レベルの測定やそのデータ整理に多くの人手や時
間がかかり、測定誤差や整理ミスを生じやすいと共に、
製造ライン上において測定結果を除電処理に即座に反映
させる等の対応が難しい。従って、従来では事実上、製
造ラインにおける表面電位分布の評価や管理は不可能に
近いものであった。

【００１８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、表面積が大きい
被測定物に対してその全域にわたる静電位レベルを自動
的に測定可能として製造ライン上における表面電位分布
の評価や管理を容易にした静電位レベル測定装置を提供
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、相対的に移動する被測定物の上方に配置
され、被測定物表面の多数の測定ポイントにおける静電
位レベルを測定する静電位センサアレイと、静電位セン
サアレイによる測定信号を処理し、ディスプレイ上に各
測定ポイントごとの静電位分布をマッピング表示する手
段とを備えたものである。

【００２０】

【作用】本発明では、被測定物に対して相対的に移動す
る静電位センサアレイにより、被測定物表面が平面的に
スキャンされ、多数の測定ポイントにおける静電位レベ
ルがそれぞれ測定される。これらの測定信号はマイクロ
コンピュータに入力され、しきい値との比較等を行った
後、ドット等を用いて表した各測定ポイントごとの静電
位分布状態がディスプレイ上にマッピング表示される。

【００２１】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１はこの実施例の静電位レベル測定装置の概略的
な構成を示している。図において、１は一定速度で移動
するベルトコンベアであり、このベルトコンベア１上に
は、表面各部の静電位レベル、言い換えれば表面の静電
位分布状態を測定するべき半導体ウェハやマスク板、液
晶ディスプレイ用基板等の被測定物２が載置されてい
る。

【００２２】ベルトコンベア１の上方には、例えば振動
容量形静電気測定器の静電位センサアレイ３が配置され
ている。なお、このセンサアレイ３は、他種の静電気測
定器のセンサアレイでも良い。上記センサアレイ３は一
軸スキャナ４に取付けられており、被測定物２が静止し
ているようなシステムでは、センサアレイ３が図の左右
方向に移動することにより被測定物２の全表面をスキャ
ンできるように配慮されている。

【００２３】５は測定装置本体であり、この本体５に
は、センサアレイ３による測定信号を処理し、その結果
をＣＲＴディスプレイ６やプリンタ７に出力させると共
に、一軸スキャナ４の駆動制御を行うマイクロコンピュ
ータ（図示せず）が内蔵されている。また、測定結果は
通信インタフェイスを介して外部にデータ伝送できるよ
うになっており、測定結果を集中的に管理するほか、製
造工程におけるその後の除電工程に測定結果を利用する
ことができる。

【００２４】次に、この実施例の動作を説明すると、被
測定物２の表面各部の静電位レベルは、静電位センサア
レイ３と被測定物２との相対的な移動速度と、アレイ３
の個々の位置に応じて検出される。例えば、被測定物２
が４０〔ｃｍ〕角のガラス基板であってセンサアレイ３
のピッチが２０〔ｍｍ〕、移動方向の検出範囲が２０
〔ｍｍ〕であり、移動速度が４０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕であ
るとすれば、少なくとも１０〔ｓｅｃ〕で４００ポイン
トの静電位レベルを測定することができる。これらの測
定データは、本体５内のメモリに記憶され、以下に述べ
るようなマッピング処理が実行される。

【００２５】すなわち、各測定ポイントの静電位レベル
のしきい値を例えば±１〔ｋＶ〕と設定しておき、測定
した静電位レベルがしきい値を越える場合には、ＣＲＴ
ディスプレイ６内のその測定ポイントにドットを表示さ
せることにより静電位レベルをマッピングする。図２は
このマッピング例である。そして、このドットの数が全
体で所定値（例えば１００個）を越える場合には被測定
物２が著しく帯電していると判断し、アラーム信号を出
力させて次の製造工程に進むか否かの判断を待つように
する。

【００２６】なお、上記マッピング結果は、必要に応じ
てプリンタ７によりハードコピーとして出力させること
もできる。また、測定ポイント数やマッピングのための
しきい値、アラーム信号を出力させるためのドット数等
は任意に設定可能である。各測定ポイントの静電位レベ
ルは、例えば１〔ｋＶ〕を越えるごとにドット数を一つ
ずつ増やすようにしても良い。これにより、ドットが密
である部分は特に静電位レベルが高いことを視覚的に認
識できるようになる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、被測
定物に対して相対的に移動する静電位センサアレイによ
り被測定物表面が平面的にスキャンされ、多数の測定ポ
イントにおける静電位レベルがそれぞれ測定されると共
に、各測定ポイントごとの静電位分布状態がディスプレ
イ上にマッピング表示されるため、比較的大形の半導体
ウェハや液晶ディスプレイ用基板等についても、短時間
かつ自動的に表面全域の静電位レベルないし静電位分布
を検出することができる。従って、帯電状態の正確な評
価が可能になり、その後の除電工程も速やかに実行でき
るようになって製造ラインへの導入も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な構成図であ
る。

【図２】静電位分布を示すマッピングの一例である。

【符号の説明】

１ ベルトコンベア ２ 被測定物 ３ 静電位センサアレイ ４ 一軸スキャナ ５ 測定装置本体 ６ ＣＲＴディスプレイ ７ プリンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に移動する被測定物の上方に配置
   され、被測定物表面の多数の測定ポイントにおける静電
   位レベルを測定する静電位センサアレイと、 静電位センサアレイによる測定信号を処理し、ディスプ
   レイ上に各測定ポイントごとの静電位分布をマッピング
   表示する手段と、 を備えたことを特徴とする静電位レベル測定装置。