静电分布测量装置以及静电分布测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及静电分布测量装置以及静电分布测量方法，在半导体制造、电子设备生产、精密机械生产、运输机械生产、化学品生产以及食品生产等各种生产现场中，对生产工序中使用的部件或产品的静电分布进行测量并可视化。
【背景技术】
[0002]我国拥有支撑产业根基的多种生产业，如半导体生产、电子设备生产、精密机械生产、运输机械生产、化学品生产以及食品生产等。在这样的生产业中的负责进行实际生产的工厂中，多数部件一边流过生产线，一边通过自动工序或人为工序被组装为产品。
[0003]这里，存在如下问题:一旦用于生产产品的部件发生问题或不良现象，或者在生产工序中发生问题或不良现象，当然也会导致所生产的产品发生问题或成为不良产品，生产的成品率下降。或者，即使部件没有问题，有时生产后的产品也会因为种种理由而产生问题或不良现象。作为前者和后者中的任意一个所涉及的问题，在自动化的生产工序中，产生各工序中的动作不良现象后，有时存在生产速度(生产效率)下降，或者产品的生产成品率下降的问题。
[0004]以往，多数是以大企业为中心，垂直统合地进行研究、开发、设计、生产、质量管理、直到销售为止的一系列流程。在这样的垂直统合型的企业中，生产现场能够发生的生产产品(完成品和半成品)的质量不足或成品率下降以及开发和设计上的应对是在同一企业内部容易进行反馈或前馈的环境下进行的。
[0005]另一方面，近年来，在同一企业中由于生产成本的问题或者使生产部门(即生产工厂)成为分公司，或者出现了只进行受托生产的生产企业。同样，以电气领域、信息通信领域等为中心，也兴起了一批只进行研究/开发，不进行生产的无工厂企业等。
[0006]这样，在现在的生产业中，进行开发和设计的部门与进行实际生产的部门出现了很多物理上、时间上、技术上、以及人员上的分离。在存在这样的分离的情况下，对于生产现场发生的质量不足和成品率恶化，在生产现场和开发现场之间很难进行反馈或前馈。这些问题会导致我国生产业(包括仅承包生产的受托生产公司、生产分公司、无工厂企业等)的生产能力下降。
[0007]生产现场中的质量和成品率的劣化原因有多种。虽然有设计和生产的容易性、生产现场的熟练程度、生产工序的流程、生产设备、人为技能等不可避免的原因，但容易被忽略的原因之一是静电。即，发生这样的部件、产品或生产工序中的问题或不良情况的原因有多种，静电被认为是其中之一。
[0008]在生产工厂中，考虑到这样的静电对于部件、产品、以及生产工序等的不利影响，因此在除电和放电方面，工厂的建筑物、地面、以及墙壁等的防静电方面，作业人员服装的防静电等方面采取了措施以便使静电不对部件、产品、以及生产工程产生影响。。在实际的生产工厂中，在作业开始之前，对地面、墙壁以及传送线等进行除电，或者设置除电用的接地线，以使在生产工厂内部不产生静电，或者在生产工序中使用的部件和产品不带静电。
[0009]另外，在生产工厂中，还对生产工序中使用的部件进行预先除电等作业。同样，作业人员也是在进行除电之后才开始工作。
[0010]这样，在生产工厂中，实施了多种用于抑制静电的不利影响的措施。尽管实施了这样的措施，但并没有完全解决在生产工序中使用的部件和产品带静电的问题。例如，生产工厂生产的电子设备、精密设备等的低功耗化不断发展。伴随这种低功耗化的发展，用于制造这些在电子设备和精密设备部件的静电放电能力被降低。因此，用于制造这些电子设备或精密设备的部件很容易因带静电而发生故障。
[0011]在这样的电子设备和精密设备的生产中使用的部件有很多种。例如，由树脂或乙烯树脂制造的部件(连接器、画面用罩、筐体等)也被大量使用。这些部件有固定的大小，一旦带静电，则有时会发生无法预测的现象。例如，多个部件进入到传送线并以固定的位置配置的工序，或者进入到基于图像处理的外观检查的工序。在这样的工序中，希望被放入到传送线的多个部件以保持放入间隔的方式流动于传送线。
[0012]然而，这样的部件一旦带静电后，在传送线上，部件彼此由于静电而产生靠近，或排斥并远离等的现象。在某种情况下，相邻的部件彼此会粘在一起。产生这样的现象后，在上述的配置工序或外观检查工序中，将无法进行应有的实施操作。
[0013]在配置工序和外观检查工序中，一旦部件产生这样的无法预测的现象，就需要暂时使传送线停止。这种现象虽然能够预测是由于静电导致的，但作为对策，只能对传送线和处于运转状态的设备甚至是放入到传送线的所有部件实施除静电。由于这样的除静电作业，导致传送线停止，在生产工厂中造成较大的损失。因为在除静电作业(根据不同情况，需要半天或一天)的过程中，生产作业被迫停止。
[0014]这里，虽然知道使这样的部件产生上述现象的原因在于静电，但导致实际现象产生的机理几乎没有被清晰阐明。特别是，既有示出部件彼此靠近或远离等的不同现象的情况，也有完全没有示出该现象的情况。因此，并不清楚部件中(被认为)带有的静电在部件中是如何分布的，从而很难清晰阐明导致发生这种现象的机理。如果很难清晰阐明机理，当然也无法找出用于防止上述现象的对策方案。
[0015]或者，安装于便携电话或智能电话等的画面上且由树脂或乙烯树脂等形成的外罩根据其材质和面积的大小，容易带静电。这样的部件在用于电子设备和精密设备的组装工序中的情况下，有时也会在部件带静电后，由于静电而导致设置位置轻易地偏离。这样，组装后的设备当然会成为不良产品。
[0016]在这种情况下，虽然也能够预料到其原因是部件带静电，但并不清楚该现象与带静电之间的关联性。如果不清楚这种关联性，则无法解决问题。即，明确地掌握部件等中发生了怎样的静电带电，是解决生产工序中产生问题的前提。换言之，能够确认在部件等中，静电以怎样的分布带电，是清晰阐释部件产生该现象的前提条件。
[0017]同样，在打印机这样的利用静电的设备中，需要确认利用静电带电的部件的静电分布ο
[0018]这样，无论是将解决生产工序中被认为由静电导致的各种问题的作为前提，还是将确认利用静电的部件的性能和特性的作为前提，都期待能够测出部件等的静电分布，并将其可视化。
[0019]作为测量这样的静电分布的方法，提出了几种技术(例如，参考专利文献1和专利文献2) ο
[0020]现有技术文献
[0021]专利文献
[0022]专利文献1:日本特表2001-522045号公报
[0023]专利文献2:日本特开昭63-138374号公报
【发明内容】
[0024]发明要解决的课题
[0025]这里，现有技术的静电测量主要提出了以下的5个方式。然而，每个方式在进行静电测量、尤其是测量生产现场的部件和产品的静电时，有以下记载的问题。
[0026](方式1)法拉第笼
[0027]法拉第笼是将测量对象物放置到能够测量电荷的笼中，通过将测量对象物作为电容器计算其电荷量，由此，测出测量对象物的带电量。
[0028]然而，法拉第笼需要将测量对象物逐一地放置到笼中，在数万个乃至数百万个电子部件或机械部件通过生产线依次流动的生产现场中，法拉第笼的实际应用是不现实的。法拉第笼适用的是需要仔细地对数量较少的对象物的带电量进行测量的情况，在以大批量生产为前提的电子设备、运输设备、化学品以及食品等工厂并不适用。
[0029](方式2)表面电位计
[0030]表面电位计使探针接近测量对象物的表面并对测量对象物的电场量进行测量，从而测量静电量。
[0031]然而，在使用表面电位计对静电分布进行测量的情况下，需要用传感器进行扫描，因此需要很多时间。另外，为了在短时间内进行静电分布的测量，可以将传感器并列放置，但由于无法实现1个传感器的小型化，因此存在无法获得较高的空间分辨率的问题。
[0032](方式3)使用普克耳斯效应的方法
[0033]普克尔斯效应是在电介质的等向同性结晶中，从外部施加电场后，光的折射率与该电场成比例地变化的现象。利用此现象，在测量对象物的表面设置规定的介质(普克尔斯结晶体)，通过检测对该介质照射光时的反射光和透射光的折射率来测量静电。
[0034]然而，普克尔斯效应需要对结晶施加较强的电场，灵敏度较低，由此，在实际中无法与样品接触或者只能够测量高电位的样品，因此，在研究开发现场和生产现场的静电可视化的应用是不现实的。
[0035](方式4)使用克尔效应的方法
[0036]克尔效应是从外部对物质施加电场后，光的折射率与该电场的2次方成比例地变化的现象，通过对该电光学特性进行测量，能够测量静电。
[0037]然而，克尔效应非常难以进行变化的检测，并且非常难以进行微小的电子部件等的静电量的检测，因此，在生产现场的应用是困难的。
[0038](方式5)扫描型探针显微镜
[0039]扫描型探针显微镜在用探针对测量对象物进行扫描的同时，对静电量进行测量。
[0040]然而，扫描型探针显微镜存在作业花费工夫较大，装置较大的问题。
[0041]以这样的方式为基础，专利文献1公开了一种技术，该技术通过静电显微镜(探针显微镜)对静电进行测量。
[0042]然而，使用这样的静电显微镜进行的静电测量，其装置较大，且能够测量的对象物有限，能够测量的环境也有限。另外，在应用专利文献1的技术，想要测量对象物的静电分布的情况下，需要针对对象物进行扫描并测量。在必须进行扫描并测量的情况下，当然会花费较长作业时间，在生产工序中很难对流过传送线的实际的部件的静电分布进行测量。
[0043]另外，通过扫描的测量由于花费时间，从而产生无法应对在测量的过程中静电的带电情况发生变化的问题。因此，存在无法正确测量某一瞬间的静电分布的问题。
[0044]专利文献2是通过使用电极向对象物照射光并接收反射光，从而根据该变化测出对象物的静电。专利文献2公开的技术在应用于对象物的静电分布的测量时，由于也必须进行扫描，需要扫描时间，因此具有与专利文献1相同的问题。
[0045]另外，上述的表面电位计能够在隔离对象物的静电的状态下进行测量。然而，为了测量对象物的静电分布，与探针显微镜相同，需要对对象物的表面进行扫描并测量。因为需要扫描，因此具有与专利文献1和2相同的问题。另外，表面电位计很难缩小到对象物的细微区域进行测量。这是因为，表面电位计以拾取对象物的较广范围的方式进行电位的测量。具体而言，表面电位计以将对象物拓宽基础的方式进行电位的测量。
[0046]因此，表面电位计具有在测量中的分辨率较低的问题。如果分辨率较低，当然无法正确测量静电分布。
[0047]如上所述，在现有技术的静电测量方法以及应用该方法的技术中，很难以较高的空间分辨率且在短时间内进行静电分布的测量。