(57)【要約】【課題】簡単な構成で装置フレームの電位を基準としたワーク電位を測定することができる表面電位センサを提供すること。【解決手段】表面電位センサ２０のコントローラ部２２は、センサ部２１から出力される検出信号をサンプリングしてワークＷが存在しないとき、つまりフレーム１１の領域Ｚにおける電界を測定した第１代表値と、ワークＷが存在するときの電界を測定した第２代表値とを記憶する。そして、コントローラ部２２は、記憶した第１代表値及び第２代表値に基づいて、ワークＷの帯電量を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知電極を有し該検知電極と測定対象物との間に生じる電界の強度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、前記検出信号に基づいて前記測定対象物の帯電量を検出する検出手段と、を備える表面電位センサにおいて、
前記検出手段は、前記測定対象物が無いときの検出信号レベルと、前記測定対象物があるときの検出信号レベルとの差に基づいて、前記測定対象物の帯電量を検出する、ことを特徴とする表面電位センサ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記測定対象物が無いときに対応する第１タイミング信号に基づいて前記測定対象物が無いときの前記検出信号レベルを第１代表値として取り込み、前記測定対象物があるときに対応する第２タイミング信号に基づいて前記測定対象物があるときの前記検出信号レベルを第２代表値として取り込むサンプリング手段を備え、
前記サンプリング手段で取り込まれた前記第１代表値と前記第２代表値との差に基づいて前記測定対象物の帯電量を検出することを特徴とする請求項１記載の表面電位センサ。
【請求項３】
前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号は、所定の期間を持ってなり、
前記サンプリング手段は、前記第１タイミング信号に基づき前記所定期間内の前記検出信号レベルの代表値を前記第１代表値として取り込み、前記第２タイミング信号に基づき前記所定期間内の前記検出信号レベルの代表値を前記第２代表値として取り込むことを特徴とする請求項２記載の表面電位センサ。
【請求項４】
前記検出手段は、前記帯電量が基準値より大きいとき、前記測定対象物の帯電量が異常であると判定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一項に記載の表面電位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等のワークに帯電した電荷量を測定する表面電位センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークとして半導体ウェハ等の半導体製品は、搬送等により帯電し、その帯電により静電気破壊を起こすことがある。このため、半導体製品の製造ライン等には表面電位センサが設けられ、該表面電位センサにより半導体ウェハ等のワークに帯電した電荷量を測定し、帯電量を管理することが求められている。電界を信号源として帯電物の電位を測定する表面電位センサは、センサのアース線を装置フレームと接離することで、装置フレームの電位を基準としたワークの電位を測定することができる（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】浦野高志、「低価格フィードバックアナログ出力表面電位センサ」、THE HOTLINE、ＴＤＫ株式会社、１９９７年１０月、Vol.25、P.24-29
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の表面電位センサは、アース線を装置フレームと接離する必要があるため、設置場所に制約が生じる。また、上記の表面電位センサは、フレーム電位を基準としてセンサ部を動作させるために、センサ部の動作基準電位を、外部機器の基準電圧（電源電圧、入出力電圧など）と分離する必要があり、回路規模が大きくなる。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成で装置フレームの電位を基準としたワーク電位を測定することができる表面電位センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、検知電極を有し該検知電極と測定対象物との間に生じる電界の強度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、前記検出信号に基づいて前記測定対象物の帯電量を検出する検出手段と、を備える表面電位センサにおいて、前記検出手段は、前記測定対象物が無いときの検出信号レベルと、前記測定対象物があるときの検出信号レベルとの差に基づいて、前記測定対象物の帯電量を検出するようにした。この構成によれば、従来のようにアース線を装置フレームと接離する必要が無いため、任意の場所に表面電位センサを設置することができる。また、センサ部の動作基準電位を、外部機器の基準電圧（電源電圧、入出力電圧など）と分離する必要が無いため、回路規模の増大を抑制することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、前記検出手段は、前記測定対象物が無いときに対応する第１タイミング信号に基づいて前記測定対象物が無いときの前記検出信号レベルを第１代表値として取り込み、前記測定対象物があるときに対応する第２タイミング信号に基づいて前記測定対象物があるときの前記検出信号レベルを第２代表値として取り込むサンプリング手段を備え、前記サンプリング手段で取り込まれた前記第１代表値と前記第２代表値との差に基づいて前記測定対象物の帯電量を検出する。この構成によれば、測定対象物が無いときの電界量と、測定対象物がある時の電界量をそれぞれ第１代表値、第２代表値として容易に取り込むことができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号は、所定の期間を持ってなり、前記サンプリング手段は、前記第１タイミング信号に基づき前記所定期間内の前記検出信号レベルの代表値を前記第１代表値として取り込み、前記第２タイミング信号に基づき前記所定期間内の前記検出信号レベルの代表値を前記第２代表値として取り込まれる。
【０００８】
請求項４に記載の発明によれば、前記検出手段は、前記帯電量が基準値より大きいとき、前記測定対象物の帯電量が異常であると判定される。このため、異常に電荷が蓄積された測定対象物を容易に判断することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上記述したように、本発明によれば、簡単な構成で装置フレームの電位を基準としたワーク電位を測定することが可能な表面電位センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、測定対象物としてのワークＷの製造ラインには、該ワークＷの搬送装置１０が設けられている。搬送装置１０は、ワークＷを搬送するフレーム１１と、フレーム１１を制御するコントローラ１２とを備えている。ワークＷは、フレーム１１上に載置され、コントローラ１２は、フレーム１１を制御してワークＷを搬送する。コントローラ１２は、フレーム１１上のワークＷと、ワークＷが無い領域Ｚに対応するタイミング信号ＣＳを表面電位センサ２０に出力する。タイミング信号ＣＳは、例えばワークＷをフレーム１１上に投入する搬送装置の投入タイミングに応じて生成された信号であり、搬送装置は、フレーム１１上にワークＷを投入したときと、ワークＷを投入しないときとに応じて所定期間パルスとなるタイミング信号ＣＳを生成する。また、搬送装置を制御するための信号であってもよく、搬送装置は、タイミング信号ＣＳのパルスに基づいて、１つおきのパルスに応答してワークＷをフレーム１１上に投入する。
【００１１】
表面電位センサ２０は、電界を測定するセンサ部２１と、該センサ部２１を制御してワークＷの電位を測定する検出手段としてのコントローラ部２２とを備えている。センサ部２１は、ワークＷの被測定面と対向配置される検知電極を有し、被測定面と検知電極との間に空気を媒体とした静電結合を構成し、その静電結合の一部をチョッパにて所定周波数で断続的にチョッピングし、検知電極上の電界強度を周期的に変化させ、その電界強度に応じた検出信号を出力する。
【００１２】
コントローラ部２２は、センサ部２１から出力される検出信号をサンプリングし、該検出信号レベルに基づいて、ワークＷが存在しないとき、つまりフレーム１１の領域Ｚにおける電界を測定した第１代表値と、ワークＷが存在するときの電界を測定した第２代表値と、を記憶する。更に、コントローラ部２２は、記憶した第１代表値及び第２代表値に基づいて、ワークＷの帯電量を検出する。詳述すると、第１代表値及び第２代表値は、それぞれ最大値と最小値とから構成される。これは、ワークＷがプラスに帯電するかマイナスに帯電するかは不定であるためである。コントローラ部２２は、タイミング信号ＣＳに基づく測定期間において、ワークＷが存在しない領域Ｚにおける電界量をサンプリングし、そのサンプリング値のうちの最大値と最小値とを第１代表値として記憶する。また、コントローラ部２２は、タイミング信号ＣＳに基づく測定期間において、ワークＷが存在するときの電界量をサンプリングし、そのサンプリング値のうちの最大値と最小値とを第２代表値として記憶する。そして、コントローラ部２２は、第１代表値と第２代表値との差分、例えば第１代表値の最大値と第２代表値の最大値との差分を算出する。ワークＷが存在するとき、センサ部２１には、そのワークＷの帯電量と、フレーム１１の帯電量との合計の電界量が作用する。従って、この差分値が、ワークＷが存在するときの電界量とワークＷが存在しないときの電界量との差分値、つまりワークＷによる電界量、即ちワークＷに帯電した電荷量（＝帯電量）である。
【００１３】
また、コントローラ部２２は、判定のための基準値を予め記憶し、該基準値と検出した帯電量とを比較し、ワークＷの帯電量が正常か否か、つまり帯電量が正常な範囲内の値か異常な範囲内の値かを判定する。そして、コントローラ部２２は、検出したワークＷの帯電量と判定結果を表示し、判定結果を外部出力する。尚、ワークＷの帯電量と判定結果のいずれか１つを表示するようにしてもよい。また、ワークＷの帯電量と判定結果のうちの少なくとも１つを外部出力するようにしてもよい。
【００１４】
図２は、コントローラ部２２の概略構成図である。
検出信号Ｓ１は、サンプリング回路３１に入力される。サンプリング回路３１には、タイミング信号ＣＳとサンプリングのためのクロック信号ＣＫが入力される。サンプリング回路３１は、タイミング信号ＣＳによる測定期間において、クロック信号ＣＫにより検出信号Ｓ１をサンプリングした値を持つ信号を判定回路３２に出力する。
【００１５】
判定回路３２は、タイミング信号ＣＳによる測定期間において、サンプリング回路３１から出力される信号が最大値か最小値かを判定し、その判定結果を切替回路３３に出力する。判定について説明すると、判定回路３２は、最大値と最小値をそれぞれ記憶するレジスタを有し、入力信号の値とレジスタの値とをそれぞれ比較する。そして、判定回路３２は、レジスタに記憶した最大値よりも入力値の方が大きい場合にはその入力値を最大値としてレジスタに記憶するとともに切替回路３３に出力する。また、判定回路３２は、レジスタに記憶した最小値よりも入力値の方が小さい場合にはその入力値を最小値としてレジスタに記憶するとともに切替回路３３に出力する。
【００１６】
切替回路３３は、タイミング信号ＣＳに基づいて、ワークＷが存在しないときに測定した第１代表値、つまり最大値及び最小値を第１レジスタ３４に格納し、ワークＷが存在するときに測定した第２代表値を第２レジスタ３５に格納する。従って、サンプリング回路３１，判定回路３２、切替回路３３、第１レジスタ３４、第２レジスタ３５によりサンプリング手段が構成される。
【００１７】
帯電量検出回路３６は、タイミング信号ＣＳに基づいて、第１レジスタ３４に格納された第１代表値と、第２レジスタ３５に格納された第２代表値とに基づいて、ワークＷの帯電量を順次算出し、その帯電量を異常判定回路３７と表示部３８に出力する。尚、帯電量検出回路３６は、ワークＷが存在しない領域Ｚに対応する測定期間の終了後にワークＷの帯電量を算出する構成としてもよい。
【００１８】
異常判定回路３７は、判定のための基準値を予め記憶している。異常判定回路３７は、タイミング信号ＣＳに基づいて、ワークＷに対応する測定期間の終了後、帯電量検出回路３６により検出されたワークＷの帯電量と基準値とを比較し、ワークＷの帯電量が正常か否か、つまり帯電量が正常な範囲内の値か異常な範囲内の値かを判定し、その判定結果を出力する。
【００１９】
表示部３８は、例えば液晶パネル等の表示パネルであり、帯電量検出回路３６にて検出されたワークＷの帯電量と、異常判定回路３７の判定結果とを表示する。
以上のように構成された表面電位センサ２０の作用を説明する。
【００２０】
図３に示すように、表面電位センサ２０は、タイミング信号ＣＳに基づいて、領域Ｚ１の第１代表値を取得し、ワークＷ１による第２代表値を順次取得する。そして、表面電位センサ２０は、第１代表値と第２代表値との差分値ＤＳを順次算出し、その差分値の基準値ＴＨとを比較する。ワークＷ１における差分値、即ちワークＷ１の帯電量は基準値ＴＨより小さいため、表面電位センサ２０はワークＷ１の帯電量を正常の範囲内と判断する。
【００２１】
次に、表面電位センサ２０は、タイミング信号ＣＳに基づいて、領域Ｚ２の第１代表値を取得し、ワークＷ２による第２代表値を順次取得する。そして、表面電位センサ２０は、第２代表値と第２代表値との差分値ＤＳを順次算出し、その差分値の基準値ＴＨとを比較する。ワークＷ２における差分値、即ちワークＷ２の帯電量は基準値ＴＨより小さいため、表面電位センサ２０はワークＷ２の帯電量を正常の範囲内と判断する。
【００２２】
次に、表面電位センサ２０は、タイミング信号ＣＳに基づいて、領域Ｚ３の第１代表値を取得し、ワークＷ３による第２代表値を順次取得する。そして、表面電位センサ２０は、第３代表値と第２代表値との差分値ＤＳを順次算出し、その差分値の基準値ＴＨとを比較する。ワークＷ３における差分値、即ちワークＷ３の帯電量は基準値ＴＨより大きいため、表面電位センサ２０はワークＷ３の帯電量を正常の範囲内と判断する。
【００２３】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）表面電位センサ２０のコントローラ部２２は、センサ部２１から出力される検出信号をサンプリングしてワークＷが存在しないとき、つまりフレーム１１の領域Ｚにおける電界を測定した第１代表値と、ワークＷが存在するときの電界を測定した第２代表値とを記憶する。そして、コントローラ部２２は、記憶した第１代表値及び第２代表値に基づいて、ワークＷの帯電量を検出するようにした。その結果、従来のようにアース線を装置フレームと接離する必要が無いため、任意の場所に表面電位センサ２０を設置することができる。また、センサ部２１の動作基準電位を、外部機器の基準電圧（電源電圧、入出力電圧など）と分離する必要が無いため、回路規模の増大を抑制することができる。
【００２４】
尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、コントローラ部２２は、タイミング信号による測定期間のピーク値とボトム値を保持するようにしたが、測定期間内における平均値を第１代表値，第２代表値として保持するようにしてもよい。
【００２５】
・上記実施の形態において、コントローラ部２２は、第１代表値の最大値と第２代表値の最小値との差分値、第１代表値の最小値と第２代表値の最大値との差分値を、ワークＷの帯電量としてもよい。また、コントローラ部２２は、第１代表値の最大値，最小値と第２代表値の平均値との差分値をワークＷの帯電量としてもよい。
【００２６】
・上記実施形態のタイミング信号ＣＳにおいて、ワークＷがあるときの信号レベルと、ワークＷがないときの信号レベルとを異なるレベルに設定してもよい。
・上記実施形態において、タイミング信号ＣＳを、ワークＷが存在しないときの第１タイミング信号と、ワークＷが存在するときの第２タイミング信号とを別々としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】表面電位センサの概略構成図。
【図２】コントローラの概略構成図。
【図３】表面電位センサの動作波形図
【符号の説明】
【００２８】
１１…フレーム、２０…表面電位センサ、２１…センサ部、２２…コントローラ部、ＣＳ…タイミング信号、Ｓ１…検出信号、ＴＨ…基準値、Ｗ…ワーク、Ｚ…領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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