工具中esd事件监测方法和设备的制造方法
【专利说明】工具中ESD事件监测方法和设备
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案要求美国临时申请案N0.61/747，199的优先权和权益。
技术领域
[0003]本发明的实施例大体涉及一种用于工具中监测和表征静电放电(electrostaticdischarge, ESD)事件的方法和设备，和/或涉及一种CDMES/微型脉冲(MiniPulse)设备和方法，和/或其他类型的带电器件模型事件模拟器(charged device model eventsimulators, CDMES)、检测器和方法。本文所公开的至少一种方法和设备提供在例如集成电路(integrated circuits, ICs)生产工具和/或不同工艺中的实时ESD事件监测，以及使用一种或多种带电器件模型(charged device model, CDM)方法来辅助阻止ESD相关滤波。本文公开了一种用于监测ESD事件的方法和两种用于校准监测器的方法。
【背景技术】
[0004]本文所提供的【背景技术】描述是出于一般地提供本公开的上下文的目的。本发明人的某些工作(即已在此【背景技术】部分中作出描述的工作)以及说明书中某些在申请日时尚未成为现有技术的方面，均不被明示或暗示为相对于本公开的现有技术。
[0005]CDM事件代表在人工和自动化电子IC生产系统中发生的静电放电。在生产工具中，IC可通过多种方式获取电荷，诸如例如通过与附近电场接触、摩擦和/或感应(仅列举几种可能的方式)。当IC的导电部分接触到接地装备部分或者具有较低电位的部分时，所积聚的IC电荷自由地自发放电。因此，相对较高的放电电流(ESD事件)可损坏或者损伤IC(参见，例如图1a和图lb)。
[0006]IC部件的设计通常并入特别的手段(或者特定部件)以保护部分免受ESD影响。半导体行业已经开发出了用于测试IC器件的若干种标准方法，并且已经定义出了所述IC器件的CDM ESD阈值参数，例如耐电压和电流幅值。可应用的标准还详细说明了用于自动化IC CDM测试的测试设备要求。这些方法和器件可在IC设计阶段、产品认证最终测试和受损器件的故障分析期间使用。
[0007]然而，常规技术遭受以下将论述的各种约束和/或缺陷。根据本发明的各种实施例的一个目标为提供一种用于IC生产工具和制造工艺中实时监测和校准ESD事件的方法和设备。
[0008]图1a示出工具或者处理腔室中带电(IC)器件CDM事件的典型放电模型100。在图1a中，微型脉冲ESD检测器105 (或者另一类型的ESD检测器105)截取电磁波140，以及机械手放置操纵装置115 (或者另一合适类型的机械臂115)将带电器件125放置到测试插座130中。所述测试插座130通常被放置在合适的测试台131、基座131或者另一合适的平台131上。当带电器件125接近测试插座130时，放电(ESD)发生并且天线135 (耦接至微型脉冲检测器105)截取放电事件波140。在该实例中，ESD事件是以电火花形式在具有不同电压电位的两个导电部分125和130之间发生的放电141。所述导电部分125和130以及其他半导体处理装备可以在工具或者处理腔室132中，所述工具或者处理腔室132可具有任何合适的尺寸，诸如例如大约2X2英尺、4X4英尺，或者其他尺寸。
[0009]常规技术的当前问题是ESD检测器校准困难。此困难是由于例如提供放电事件本身的再现性的挑战。由于处理点本身的材料和构造强加在辐射电场波形上的条件，还存在其他困难。因此，当前技术受限于其性能并且遭受至少上述约束和缺陷。本发明的实施例提供用于克服校准ESD检测器的困难的系统及方法。
[0010]图1b示出其中放电以电火花形式在两个导电部分之间发生的CDM静电事件的典型示例性电压/电流波形的屏幕截图。顶部波形180是示例性输出信号(电流脉冲)，所述示例性输出信号类似于将在下文根据本发明的一个实施例论述的由CDMES(带电器件模型事件模拟器)产生的示例性输出信号。下部波形185是响应于入射传播场的示例性微型ESD (MicroESD)天线 135。
[0011]在图1b中，顶部波形180示出脉冲信号，所述脉冲信号类似于也可从CDMES装置产生和/或模拟的脉冲信号，所述CDMES装置将在下文根据本发明的一个实施例进行论述。底部波形185示出由耦接至微型脉冲检测器105的天线135检测到的辐射信号。所述微型脉冲检测器105包括电子电路，所述电子电路能够接收由天线135截取的信号。如果电子电路基于同样将在下文论述的ESD电压和脉冲持续时间阈值水平而确定此信号是所关注的ESD事件，那么所述电子电路将归类此信号为ESD事件110。
【发明内容】
[0012]在本发明的一个实施例中，一种用于静电放电(ESD)事件监测的设备，所述设备并入有带电器件模型事件模拟器(CDMES)单元，所述设备包括:至少一根天线，所述天线位于第一处理区域中；ESD检测器，所述ESD检测器耦接至所述至少一根天线；所述ESD检测器无线地耦接至所述CDMES单元；以及所述ESD检测器针对由所述CDMES单元产生的不同放电能量而经校准。
[0013]在本发明的另一实施例中，一种用于静电放电(ESD)事件监测的方法，所述方法并入有带电器件模型事件模拟器(CDMES)单元，所述方法包括:检测放电能量；以及针对不同的放电能量校准静电检测器。
[0014]应了解，上文一般描述及下文详细描述都仅为示范性及说明性的并且并非限制本发明，如所主张的。
[0015]并入和构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个(若干)实施例，并且与所述描述一起用来解释本发明的原理。
【附图说明】
[0016]参照以下附图描述了本发明的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则在所有各种视图中相同的附图标记可以指示相同的部分。
[0017]图1a是在工具或者处理腔室中带电(IC)器件CDM事件的典型放电模型的简图。
[0018]图1b是其中放电以电火花形式在两个导电部分之间发生的CDM静电事件的典型示例性电压/电流波形的波形图的屏幕截图。
[0019]图2是根据本发明的一个实施例的具有外接HVPS (高压电源)和示波器的带电器件模型事件模拟器的简图。
[0020]图3a是根据本发明的一个实施例的CDMES脉冲波形的方块图，所述CDMES脉冲波形代表当CDMES被触发时产生的典型电流脉冲。
[0021]图3b是根据本发明的一个实施例的系统(或者设备)的简图，所述系统(或者设备)包含带电器件模型事件模拟器，并且其中所述系统被配置成还提供用于ESD事件检测器的校准方法。
[0022]图3c是根据本发明的另一实施例的系统(或者设备)的简图。
[0023]图4a是根据本发明的各个实施例的示出了通用多天线ESD检测阵列的简图。
[0024]图4b是根据本发明的一个实施例的示出了微型ESD (MicroESD)天线组件的简图。
[0025]图5是根据本发明的一个实施例的ESD检测器(微型脉冲)的方块图。
[0026]图6是根据本发明的一个实施例的图7的ESD检测器的ESD监测器电路的示意图。
[0027]图7示出本发明的一个实施例中从外部看到的微型脉冲ESD检测器的概略图。
[0028]图8是根据本发明的一个实施例的微型脉冲ESD校准工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0029]在本文的描述中，提供了众多细节，诸如部件、材料、部分、结构和/或方法的实例，以提供对本发明的实施例的透彻了解。然而，相关领域的技术人员将认识到本发明的实施例可在没有所述一或多个细节的情况下实践，或者可以使用其他设备、系统、方法、部件、材料、部分、结构等实践。在其他情况中，熟知的部件、材料、部分、结构、方法或者操作未示出或者详细描述，以避免模糊本发明的实施例的各个方面。另外，所述附图本质上是代表性的，并且他们的形状并非意欲示出任何构件的精确形状或精确尺寸，并且并非意欲限制本发明的范围。
[0030]本领域的技术人员将理解，当附图中的构件或者部分被称为“在另一构件上”(或者“连接至另一构件”或者“耦接至另一构件〃或者“附接至另一构件”)时，所述构件可以直接在其他构件上(或者直接附接到其他构件)，或者也可存在介入构件。此外，相对术语，诸如“内部”、“外部”、“上部”、“上方”、“下部”、“下方”、“低于”、“向下”、“向上”、“朝向”和“远离”，以及类似术语，可在本文用于描述一个构件相对于另一构件的关系。应理解的是，这些术语旨在涵盖除了在附图中描述的取向以外的不同器件取向。
[0031]虽然术语第一、第二等等可在本文中用于描述各种构件、部件、部分、区域、层、腔室和/或区段，但是这些构件、部件、部分、区域、层、腔室和/或区段不应受限于这些术语。这些术语仅用于区分一个构件、部件、部分、区域、层、腔室或者区段与另一个构件、部件、部分、区域、层、腔室或者区段。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，如下论述的第一构件、部件、部分、区域、层、腔室或者区段可被称为第二