(57)【要約】【課題】接触式でありながら、周辺の電荷による外乱が少なく、しかも安定した電位検出ができる接触式電位検出器を提供する。【解決手段】表面電位センサ２を内蔵した本体１内に、該表面電位センサ２にて電位を非接触で検出される集電板６を設置するとともに、検出対象物に接触させるコンタクトプローブ５を、本体１の案内孔４に沿って摺動自在とするとともに、スプリング７にて本体の外方へ付勢し、コンタクトプローブ５の後端が集電板６の前面に接触するまでスプリング７に抗して後退可能とする。集電板６の電荷を放電させることができる放電スイッチ８を本体１に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面電位センサを内蔵した本体内に、該表面電位センサにて電位を非接触で検出される集電板を設置するとともに、検出対象物に接触させるコンタクトプローブを、その一部が前記集電板に接触するまで後退可能となるように、本体の先端部からその内外に進退自在としたことを特徴とする接触式電位検出器。
【請求項２】
集電板の電荷を放電させることができる放電スイッチを本体に備えたことを特徴とする請求項１に記載の接触式電位検出器。
【請求項３】
表面電位センサが音叉型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接触式電位検出器。
【請求項４】
コンタクトプローブを、本体の案内孔に沿って摺動自在とするとともに、スプリングにて本体の外方へ付勢し、コンタクトプローブの後端が集電板の前面に接触するまでスプリングに抗して後退可能としたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の接触式電位検出器。
【請求項５】
表面電位センサの出力信号を本体に接続されたケーブルへ出力する低インピーダンス回路を本体に内蔵したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の接触式電位検出器。
【請求項６】
表面電位センサの出力信号を電圧／周波数変換して、本体に接続されたケーブルへ出力するＶ／Ｆ変換回路を本体に内蔵したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の接触式電位検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等の帯電物体の電位を検出する電位検出器、特に、帯電物体に直接接触させて検出する接触式電位検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの電位検出に使用できる電位検出器としては、接触式と非接触式とがあり、例えば次の特許文献に記載のものが知られている。
【０００３】
＜接触式＞
特許文献１（特許第２９１７２５４号公報）
スプリングを内蔵したバレルに対してプランジャが伸縮するテレスコープ構造とした電荷検出プローブをペン型検出器の先端に取り付け、この検出器のケース内に積分回路やインピーダンス変換増幅器等を内蔵し、また、この検出器と表示器とをケーブルで接続して、電荷量を表示するようにした電荷量測定装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特許第３７０１４７０号公報）
先端が尖った金属棒を誘電体で包み、更にその外側を円筒形の金属板で包むことにより、金属板の外側に突出する探針（プローブ）と電荷蓄積用キャパスタとを一体化した鉛筆形状とし、キャパスタの電荷量を電圧計で電圧として測定する電荷量測定装置が開示されている。
【０００５】
＜非接触式＞
特許文献３（特許第３４６６５１８号公報）
バイアス配線が設けられた平板形状の外部導体と、外部導体に接触しないように絶縁体により分離して形成された内部導体と、内部導体に配され、外部導体の表面電位を測定するための表面電位計と、表面電位計で得られたハイインピーダンス電位をローインピーダンスに変換する変換回路とを有し、外部導体に高電圧を印加して外部導体の対地容量を充電した後に高電圧を切断し、ローインピーダンスに変換された電位の下がる時間から外部導体に接触した物体の電位を計測する電荷測定装置が開示されている。
【０００６】
非接触式では、帯電している測定対象物と外部導体との間の測定距離により測定精度が大きく左右されるとか、小さい検出対象物に対する検出や狭いところでの検出が困難であるとか、スポット的な検出ができないなどの問題がある。
【０００７】
これに対して接触式は、このような問題はないが、特許文献１や特許文献２のように、プローブからの電荷を直接検出すると、その検出時に周辺の電荷による外乱が入りやすいとか、安定した電位検出ができないなどの問題がある。また、ケーブルから外部の表示器等へ出力する際にも、その途中で外乱を受けやすい問題がある。
【特許文献１】特許第２９１７２５４号公報
【特許文献２】特許第３７０１４７０号公報
【特許文献３】特許第３４６６５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の第１の課題は、接触式でありながら、周辺の電荷による外乱が少なく、しかも安定した電位検出ができる接触式電位検出器を提供することにある。
これに加えて第２の課題は、ケーブルから外部の表示器等へ出力する際にも、その途中で外乱を受けにくい接触式電位検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の課題を達成するため、本発明による接触式電位検出器は、表面電位センサを内蔵した本体内に、該表面電位センサにて電位を非接触で検出される集電板を設置するとともに、検出対象物に接触させるコンタクトプローブを、その一部が集電板に接触するまで後退可能となるように、本体の先端部からその内外に進退自在としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、集電板の電荷を放電させることができる放電スイッチを本体に備え、電位検出前に集電板を放電させることができるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、表面電位センサを音叉型としたものである。
請求項４に記載の発明は、コンタクトプローブを、本体の案内孔に沿って摺動自在とするとともに、スプリングにて本体の外方へ付勢し、コンタクトプローブの後端が集電板の前面に接触するまでスプリングに抗して後退可能としたものである。
【００１２】
第２の課題も達成するため、請求項５に記載の発明は、表面電位センサの出力信号を本体に接続されたケーブルへ出力する低インピーダンス回路を本体に内蔵したものである。
【００１３】
同様に、請求項６に記載の発明は、表面電位センサの出力信号を電圧／周波数変換して、本体に接続されたケーブルへ出力するＶ／Ｆ変換回路を本体に内蔵したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、コンタクトプローブの先端を検出対象物に接触させ集電板に集電して検出するので、小さい検出対象物に対する検出や狭いところでの検出やスポット的な検出が容易であるという効果に加え、集電板に集電した電位を本体内で表面電位センサにて非接触で検出するので、接触式でありながら、周辺の電荷による外乱が少なく、しかも安定した電位検出ができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、電位検出前に放電スイッチで集電板を放電させることができるので、検出対象物の電位を正確に検出できる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、表面電位センサを音叉型としたので、既製の音叉型表面電位センサを用いて簡単に検出できるとともに、安価に提供できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、コンタクトプローブの後端が集電板の前面に接触するまで、コンタクトプローブがスプリングに抗して本体の案内孔に沿って後退するので、コンタクトプローブを検出時に安定した状態で集電板に接触させて的確に検出できる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、表面電位センサの出力信号を低インピーダンス回路を介してケーブルへ出力するので、外部の表示器等へ外乱少なく供給できる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、表面電位センサの出力信号を電圧／周波数変換してケーブルへ出力するので、外部の表示器等へ外乱少なく供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１に本発明の実施例である接触式電位検出器の構造を簡略化して示す。この電位検出器は、筒形の容器である本体１内に表面電位センサ２を内蔵するとともに、本体１の先端に、絶縁材である円錐形のヘッド３を有し、このヘッド３に設けられた案内孔４内に、金属製のピン状コンタクトプローブ５を内外に進退自在に装着したものである。
【００２２】
ヘッド３の内側面には、金属板である集電板６が、案内孔４の内側開口を閉塞するように固定され、コンタクトプローブ５は、その後端がこの集電板６の前面に接触するところまで後退できるように、案内孔４に摺動自在に嵌装されているとともに、案内孔４の外端開口から所定長さだけ突出するように、スプリング７で外方へ付勢されている。
【００２３】
本体１の外周面には、集電板６に電気接続された放電スイッチ８が設けられており、この放電スイッチ８をオンにすることにより、集電板６の電荷を随時にアースへ放電させることができるようになっている。
【００２４】
表面電位センサ２は、図２にその電気的構成を示すように、帯電物体と検出電極９との間の電界を振動子１０でチョッピングして交流電圧に変換し、その電圧から帯電物体の表面電位を検出する音叉型で、その構成部品をそれ自体のケースに内蔵した既製品であり、本発明では、集電板６の表面電位を検出するように、検出電極６を集電板６と対向させて本体１内に設置されている。その設置は、検出電極６と集電板６との距離を調整できるように、本体１内でセンサ全体を前後に位置調整可能となっている。つまり、表面電位センサ２は、集電板６に対する検出距離を調整できるように、本体１内に半固定状態で設置されている。
【００２５】
図２において、音叉型の振動子１０に、振動子駆動回路１１との自励発振により振動子駆動信号が印加される。図３（Ｂ）に、振動子駆動回路１１の出力端から出力されるパルス状の振動子駆動信号を示し、このパルス状の振動子駆動信号は極性判別回路１２に入力される。
【００２６】
一方、検出電極９と集電板６との間に生じている電界は、振動子１０の振動に同期してチョッピングすることにより、インピーダンス変換回路１３で図３（Ａ）に示すような交流電圧（高インピーダンス）として検出され、これを増幅器１４で増幅した後、極性判別回路１２にて図３（Ｃ）に示すような正負の極性に対応した交流のアナログ信号として取り出される。このアナログ信号は平滑回路１５にて平滑され、図３（Ｄ）に示すように正成分と負成分とに二分された正又は負の、しかも、検出電位に応じた電位のアナログ信号とされる。そして、この信号に対し、本例では、高インピーダンスを低インピーダンス回路１６にて低インピーダンスに変換してから、本体１に接続されたケーブル１７から外部の図示しない表示器へ出力するようになっている。
【００２７】
本例の電位検出器はこのような構成になっているので、放電スイッチ８をオンにして集電板６の電荷を事前に放電してから、コンタクトプローブ５の先端を、帯電している検出対象物に押し付けてコンタクトプローブ５を案内孔４に沿って後退させ、その後端を集電板６の前面に接触させると、検出対象物の電荷がコンタクトプローブ５を通じて本体１内の集電板６に集電される。表面電位センサ２は、集電板６の表面電位を本体１内で非接触で検出することにより、本体１外部の検出対象物の電位を間接的に検出することになる。
【００２８】
表面電位センサ２で検出された表面電位及びその極性を表す図３（Ｄ）に示す信号は、ケーブル１７から表示器へ出力されるが、その際に、低インピーダンス回路１６にて低インピーダンスに変換されるため、外乱の影響少なく表示器へ伝送される。そして、検出した電位及び極性が、表示器によりアナログ表示又はデジタル表示される。
【００２９】
低インピーダンス回路１６に代えて、電圧を周波数に変換するＶ／Ｆ変換回路を用い、電圧を周波数に変換してケーブル１７から出力し、表示器側でＦ／Ｖ変換回路により周波数を電圧に逆変換しても、外乱の影響少なく伝送できる。
【００３０】
なお、低インピーダンス回路１６又はＶ／Ｆ変換回路は、表面電位センサ２のケース内の回路基板に実装しても、また、そのケース外で本体１内に組み込んでよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例である接触式電位検出器の構造を簡略化して示す図である。
【図２】それにおける表面電位センサの電気的構成を示す回路図である。
【図３】その一部の信号波形図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  本体
２  表面電位センサ
３  ヘッド
４  案内孔
５  コンタクトプローブ
６  集電板
７  スプリング
８  放電スイッチ
９  検出電極
１０  振動子
１１  振動子駆動回路
１２  極性判別回路
１３  インピーダンス変換回路
１４  増幅器
１５  平滑回路
１６  低インピーダンス回路
１７  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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