(57)【要約】【課題】試料を準備することなく、電界に誘導されて現れる電荷量を測定することができる電荷量測定装置を提供すること。【解決手段】装置本体をなす筐体１０には、絶縁体６０を介して所定容量を有する金属プレート７０が取り付けられている。また、筐体１０には、表面電位計２０、演算部３０等が収納され、表面電位計２０は金属プレート７０を臨むように配置される。金属プレート７０が外来の電界にさらされると、この電界により金属プレート７０に電荷が誘導され、金属プレート７０の電位が電荷量に応じた電位に安定する。この電位は表面電位計２０により測定され、この測定値から演算部３０で電荷量が演算される。また、筐体１０には、摺動自在に遮蔽部８０が取り付けられており、金属プレート７０の電位を初期化する際、この金属プレートの電位に影響を及ぼす外来の電界を遮蔽する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界に誘導される電荷量を測定するための電荷量測定装置であって、
絶縁体を介して装置本体に取り付けられ、所定容量を有する金属部材と、
前記金属部材を臨むようにして前記装置本体に設けられ、前記金属部材の表面電位を測定する表面電位計と、
を備えた電荷量測定装置。
【請求項２】
前記金属部材を所定電位に初期化するためのスイッチを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載された電荷量測定装置。
【請求項３】
前記金属部材を所定電位に初期化する際に該金属部材の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽するための遮蔽部材を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載された電荷量測定装置。
【請求項４】
前記金属部材の所定容量と前記表面電位計で測定された電位とから電荷量を演算する演算部と、
前記演算部の演算結果を表示する表示部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載された電荷量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスなどの試料の電荷量を測定するための電荷量測定装置に関し、特に電場に置かれた試料に誘導される電荷量を測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デバイス構造の微細化に伴い、半導体デバイスの静電気に対する耐性が低下してきており、静電気に対する対策が一層重要となっている。従来、静電気による破壊モードとして、人体等に帯電した電荷がデバイスのリード電極に直接的に放電するモードと、半導体デバイスのパッケージが帯電することにより、リード端子に誘導された電荷が放電するモードが知られている。これらの破壊モードをもたらす静電気は、半導体デバイスに直接的に帯電したものである。これに対し、近年では、半導体デバイスの製造現場には、各種の電子機器が配置されており、これらの電子機器が発生する電界により半導体デバイスに誘導される電荷が、半導体デバイスを破壊する原因の一つとして注目されている。
【０００３】
ここで、上述の半導体デバイスに誘導される電荷の発生メカニズムを補足説明する。初期状態で電気的に中性状態にある半導体デバイスを、帯電した物体（例えばＣＲＴ）に近づけると、この物体に帯電した電荷が形成する電界の作用を受けて半導体デバイスに電荷が誘導され、半導体デバイスに電位が発生する。この状態で半導体デバイスのリード端子をグランドに短絡すると、半導体デバイスに誘導された電荷が放電され、この電荷量に応じた電流が半導体デバイスとグランドとの間に流れて半導体デバイスにダメージを与える。
この種の電荷量を測定するための技術として、特開平７−３２５１１９号公報に開示された技術が知られている。この従来技術では、容量値が既知のキャパシタの一方の電極を接地し、他方の電極を被測定物に接触させる。そして、そのときのキャパシタの端子間電圧値（Ｖ）と容量値（Ｃ）とから電荷量（Ｑ＝ＣＶ）を算出する（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３２５１１９号公報（段落番号００３０、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体デバイスに誘導された電荷量を測定するための上述の従来技術によれば、電荷が誘導される半導体デバイスの試料を準備しなければならない。従って、半導体デバイスの試料が準備できなければ電荷量を測定することができず、その半導体デバイスが置かれる電界の影響を評価することができないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、試料を準備することなく、電界に誘導されて現れる電荷量を測定することができる電荷量測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、この発明に係る電荷量測定装置は、電界に誘導される電荷量を測定するための電荷量測定装置であって、絶縁体を介して装置本体に取り付けられ、所定容量を有する金属部材と、前記金属部材を臨むようにして前記装置本体に設けられ、前記金属部材の表面電位を測定する表面電位計と、を備えている。
【０００８】
上記電荷量測定装置において、前記金属部材を所定電位に初期化するためのスイッチを更に備えたことを特徴としている。
上記電荷量測定装置において、前記金属部材を所定電位に初期化する際に該金属部材の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽するための遮蔽部材を更に備えたことを特徴としている。
上記電荷量測定装置において、前記金属部材の所定容量と前記表面電位計で測定された電位とから電荷量を演算する演算部と、前記演算部の演算結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
この実施形態に係る電荷量測定装置は、半導体デバイスが置かれる環境下に存在する電界が誘導する電荷量を測定するものであって、この電界の作用を受けて半導体デバイスに誘導されるであろう電荷量を評価するためのものである。従って、この電荷量測定装置は、直接的に半導体デバイスに帯電する電荷量を計測するものではなく、その半導体デバイスが置かれる環境下での電界そのものを観測することにより、この電界の作用を受けて半導体デバイスに誘起されるであろう電荷量を間接的に測定するものであると言える。
【００１０】
図１（ａ）に、この実施形態に係る電荷量測定装置の断面構造を示す。同図に示すように、概略円柱状の装置本体を構成する筐体１０、表面電位計２０、演算部３０、バッテリー４０、表示部５０、絶縁体６０、金属プレート（金属部材）７０、遮蔽部８０、スイッチ９０から構成される。ここで、筐体１０には、その中心軸に沿って、表面電位計２０、演算部３０、バッテリー４０がこの順に収納されていると共に、表示部５０およびスイッチ９０が設けられている。このスイッチ９０は、金属プレート７０の電位をグランド電位（所定電位）に初期化するためのものである。
【００１１】
筐体１０の一端側には、絶縁体６０を介して金属プレート７０が固定されている。金属プレート７０は所定容量Ｃｐを有している。この金属プレート７０は、上述の電界の作用を受ける半導体デバイスを模擬するもので、この半導体デバイスに応じた形状を有している。この実施形態では、絶縁体６０を介して金属プレート７０に金属プレート７０を固定するが、電界の作用を受けるべき半導体デバイスの形状に応じて、適切な形状のものに交換すればよい。上述の金属プレート７０を臨むようにして、表面電位計２０が装置本体である筐体１０に設けられる。この表面電位計２０としては公知のものを使用できる。表面電位計２０の出力信号は演算部３０に入力され、この演算部３０の出力信号は表示部５０に入力される。
【００１２】
筐体１０には、金属プレート７０の電位に影響を及ぼす周囲の電界を遮蔽するための円筒状の遮蔽部８０が摺動自在に取り付けられている。この遮蔽部８０は、後述するように、金属プレート７０の電位を初期化する際に、図１（ｂ）に示すように引き出すもので、初期化後の測定状態では、上述の図１（ａ）に示すように、装置本体を構成する筐体１０側に押し込まれた状態となっている。また、遮蔽部８０を引き出した状態では、図１（ｂ）に示すように、金属プレート７０が遮蔽部８０の筒内に位置し、この金属プレート７０の周囲の電界を遮蔽するようになっている。この実施形態では、円筒状の遮蔽部８０を引き出した状態では、その一端側が開口したままとするが、この開口部から金属プレート７０までの距離が十分あれば、実質的に電界が遮蔽された状態となる。
【００１３】
図２に、この電荷量測定装置のブロック構成を示す。同図に示すように、上述の金属プレート７０とグランドとの間には、金属プレート７０が有する所定の容量値Ｃｐを形成するためのコンデンサ１００が接続され、このコンデンサ１００と並列に常開スイッチ９０が接続されている。この実施形態では、利用者に把持される筐体１０がグランドを形成するものとし、上述のコンデンサ１００は金属プレート７０と筐体１０との間に接続されているものとする。もちろん、筐体１０を本来のグランド（地球）に接続する方が望ましい。表面電位計２０の検出部は金属プレート７０の表面に向けられており、上述したように、表面電位計２０の出力信号である電位信号ＳＶが演算部３０に入力され、この演算部３０からは、演算結果を表す表示信号ＳＨが表示部５０に出力される。
【００１４】
次に、この実施形態の動作を説明する。
ここでは、製造現場での周囲の機器が発生する電界の作用を受けて、製造過程にある半導体デバイスに誘導される電荷量を測定する場合を想定する。
先ず、作業者は、半導体デバイスに与える電界の影響が危惧される場所（測定現場）において、金属プレート７０の電位（電荷量）を初期化する。この初期化の際、作業者は、装置本体から遮蔽部８０を引き出し、金属プレート７０の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽部８０により遮蔽する。そして、作業者は、金属プレート７０に対する電界を遮蔽した状態で常開スイッチ９０を閉じる。これにより、金属プレート７０に対して外部の電界が遮蔽された状態で、コンデンサ１００が放電され、金属プレート７０の電位がグランド電位に初期化される。
【００１５】
表面電位計２０は、グランド電位に初期化された金属プレート７０の表面電位（即ちコンデンサ１００の端子電圧）を測定し、この表面電位の測定値Ｖｍを示す電位信号ＳＶを出力する。この電位信号ＳＶを受けて、演算部３０は、測定値Ｖｍとコンデンサ１００の既知の容量値Ｃｐから、コンデンサ１００に蓄積された電荷量、即ち金属プレート７０に誘導された電荷量Ｑ（＝Ｃｐ×Ｖｍ）を演算し、この演算結果を示す表示信号ＳＨを表示部５０に出力する。この場合、測定値Ｖｍがグランド電位（＝０Ｖ）となるから、表示信号ＳＨが示す電荷量Ｑはゼロとなる。即ち、上述の操作により、金属プレート７０が中性状態とされる。
【００１６】
続いて、作業者は常開スイッチ９０を開き、その後、遮蔽部８０を装置本体側に収納する。これにより、金属プレート７０が周囲の機器が発生する電界にされされる。この結果、金属プレート７０に周囲の電界が作用して電荷が誘導され、金属プレート７０の電位は、その電界が形成する電場に応じた電位に安定する。このとき、金属プレート７０の形状は、この環境下に置かれるべき半導体デバイスの形状に応じたものとなっているため、金属プレート７０に作用する電界の影響は、実際の半導体デバイスに作用する影響に等しくなる。従って、金属プレート７０に誘導される電荷量は、実際の半導体デバイスに誘導される電荷量と等しくなり、この金属プレート７０の電位から、実際の半導体デバイスに誘導されるであろう電荷量を把握することが可能になる。
【００１７】
この場合、表面電位計２０は、電荷が誘導された状態にある金属プレート７０の表面電位を測定し、金属プレート７０の表面電位の測定値Ｖｍを示す電位信号ＳＶを出力する。この測定値Ｖｍは金属プレート７０に誘導された電荷量に応じたものとなる。電位信号ＳＶを受けて、演算部３０は、測定値Ｖｍとコンデンサ１００の既知の容量値Ｃｐから、金属プレート７０に誘導された電荷量Ｑ（＝Ｃｐ×Ｖｍ）を演算し、この演算結果を示す表示信号ＳＨを表示部５０に出力する。これにより、演算部３０の演算結果として、表示部５０には、金属プレート７０に誘導された電荷量が表示される。
【００１８】
以上のように、この実施形態によれば、測定に際し、金属プレート７０の電位に影響を及ぼす外来の電界を遮断した状態で金属プレート７０の電位を初期化するようにしたので、測定現場で金属プレート７０の電位を適切に初期化することができる。仮に、遮蔽部８０を設けないで初期化すると、金属プレート７０の電位が周囲の電界の影響を受けた状態で初期化が行われ、金属プレート７０に誘導される電荷量を正確に評価することができなくなる。ただし、この場合、電界の影響を受けない場所で初期化すれば、その後の測定に不都合はない。
【００１９】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施形態では、遮蔽部８０を円筒状に形成したが、キャップ状に形成し、初期化の際には金属プレート７０を覆うようにして筐体１０に固定するものとしてもよい。何れにしても、金属プレート７０の電位に影響を及ぼす周囲の電界を遮蔽することができる限度において、遮蔽部８０として、どのような形状や材質のものを用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、所定容量を有する金属部材と、この金属部材の表面電位を測定するための表面電位計を設けたので、試料を準備することなく、電界に誘導されて現れる電荷量を測定することができる。
また、金属部材を所定電位に初期化するためのスイッチを更に備えので、測定に際して金属部材の電位を初期化することが可能になる。
また、金属部材の電位に影響を及ぼす電界を遮蔽するための遮蔽部材を更に備えたので、測定現場で金属部材の電位を適切に初期化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る電荷量測定装置の概略構造を示す断面図である。
【図２】この発明の実施形態に係る電荷量測定装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１０；筐体、２０；表面電位計、３０；演算部、４０；バッテリー、５０；表示部、６０；絶縁体、７０；金属プレート、８０；遮蔽部、９０；常開スイッチ、１００；コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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