JP2016502117A - ツール内esd事象監視方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国仮出願第61/747,199号の優先権および利益を主張する。
ICデバイスは、通常、様々なデバイス入力接続部および出力接続部における放電をシミュレーションするように設計された形式的なテストベッドおよび機械における障害閾値について特徴付けられる。この情報は、デバイス製造およびシステム統合の全ての段階の間のリスクを評価するのに用いられる。本発明の一実施形態では、ESD事象監視デバイスおよび障害閾値情報をCDM事象シミュレーター(CDMES)とともに用いることによって方法が提供される。
CDM事象シミュレーター(CDMES)の第1のバージョンは、機械的ギャップ制御を用いて、崩壊するキャパシター事象をシミュレーションし、帯電ICと、異なる電位にある対象物(ターゲット)または接地基準のいずれかとの間で発生する静電気放電をシミュレーションする。具体的には、この実施形態は、デバイスと接地との間の転送電流の高速単一ピークパルス波形によって特徴付けられる帯電デバイスモデル(CDM)放電タイプをモデル化する。CDMES電源回路は、高抵抗(例えば、約100メガオーム以上まで)を組み込んで、ギャップ間の電圧が高くなる(約25V〜約3000Vの範囲)とともに、印加電流がこの範囲にわたって10マイクロアンペア未満となるようにしている。
・ESDセンサーを、検査室での較正または粗い近似ルーチンを通じてだけでなく、それらのセンサーが用いられるツールおよびプロセス内で較正することが可能である。
・現場でのCDMシミュレーションが、センサー較正に影響を与える可変の条件を自動的に考慮する。
・高い繰り返し事象シミュレーションを容易にすることによって、ESDセンサーの有効性の統計的な検証が可能になる。
・ツール開発プロセスの間にデバイスハンドリングツールをCDM放電事象用に較正することが可能になる。
・適所でのESD検出器の定期的な較正が可能になり、検査室での較正に備えてツールまたはプロセスから検出器を取り外す必要性がなくなる。
・より小さな放射アンテナによって、より制約されたツールスペースでの使用が可能になる。
・CDMがシミュレーションする事象は、CDMESの第1のバージョンの手動トリガーインターフェースの除去に起因して変動が少ない(すなわち、トリガーは、離散時間スイッチを用いて行われる)。
半導体、ディスクドライブ、FPD、自動ICハンドリングおよび他の製造プロセスのホストにおける多くのアプリケーションが、直接監視/制御するのが困難なロケーションにおいてESDによる損傷を受け易い製品とともに動作する。加えて、これらの環境の多くは、それらの性質によって、HVDC供給源、電気モーターおよびアクチュエーターから広帯域通信(RF)ユニットに及ぶEMI雑音発生源で飽和している。製品ハンドリングに関係した特定のポイントにおいてESD事象を検出することは、困難なものになる可能性がある。
1.パルススルーレートおよびナノ秒の範囲の継続時間によるESD検出の制御。「ミニパルス」検出器355(図3b)は、異なるパルス事象タイプを弁別することができる。これによって、この検出器は、他のEMI(電磁妨害または電磁放出)パルスパケット信号(例えば、モーター、スイッチングデバイス、携帯電話、テレビ、WiFi、環境雑音等からの信号放電)から有効なESDタイプの事象を決定および選択することが可能になる。従って、ミニパルス検出器355は、ESDパルス事象が、選択されたパルス事象閾値内に収まるか否かを判断し、ミニパルス検出器355が、そのESDパルス事象が、機械モデルおよび人体モデルの代わりにCDM帯電デバイスモデルに含まれるか否かを判断することができるようにする。当業者に知られているように、帯電デバイスモデル、機械モデルおよび人体モデルにおけるESD事象は、抵抗因子、キャパシタンス因子およびシグネチャが異なる。ミニパルス検出器355の一実施形態は、CDMタイプのESD事象、HBMタイプのESD事象およびMMタイプのESD事象の間の相違を実際に示していないが、ミニパルス検出器355は、トリガー閾値を越えた信号振幅と、パルス事象が時間バッファー内に収まっている(すなわち、パルスとして適格である)か否かとに基づいてトリガーの有効性を判定する。
ESD放射パルス過渡現象を検出するのに用いられるアンテナは、これまで、非常に高い利得を有する標準的なアンテナとされてきた。これによって、ESD事象の検出がかなり容易になるのに対して、事象の出所を求めることが実質的に不可能になっていた。この弱点によって、従来のアンテナは、重要なプロセスの監視にほとんど用いられていなかった。
2.T. J. Maloney「Antenna Response to CDM E-fields」(2012 EOS/ESD Symposium, Sept. 2012, pp.269-278)
3.T. J. Maloney「Pulsed Hertzian Dipole Radiation and Electrostatic discharge Events in Manufacturing」(2013 IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, Vol. 2, Quarter 3, pages 49-57)
次に、図5のブロック図および図6の回路図を参照する。図5は、本発明の一実施形態によるESD検出器500(ミニパルス500)のブロック図である。図6は、本発明の一実施形態による図5のESD検出器600内のESDモニター回路600の概略図である。ミニパルス500は、図3bには、ESD検出器355としても示されている(説明されている)。
105 ミニパルス検出器
110 事象
115 ロボット配置エフェクター
125 半導体チップ
130 導電性部分
131 プラットフォーム
132 処理チャンバー
135 アンテナ
140 電磁波
141 放電
180 波形
185 波形
200 帯電デバイスモデル事象シミュレーター
202 放電ヘッド
205 高圧電源
210 オシロスコープ
266 電気リンク
267 電気リンク
300 オシロスコープスクリーンショット
305 電流パルス
310 波形
350 装置
352 帯電デバイスモデル事象シミュレーター
355 ミニパルス検出器
356 検出器
362 処理チャンバー
373 ソケット
380 放射
382 アンテナ
382a 第1のアンテナ
382b 第2のアンテナ
388 システム
389 プロセスエリア
389a 第1のプロセスエリア
389b 第2のプロセスエリア
392 ピンセット
393 ウェハー
394 導電性トレース
395 テストプローブ
405 アンテナ
410 アンテナ
415 アンテナ
420 アンテナ
425 アンテナ
430 アンテナフィードポイント
450 アンテナ組立体
455 アンテナ
460 電気リンク
500 検出器
501 事象信号
502 アンテナ
503 積分器
505 対数増幅器
506 出力電圧
507 閾値電圧レベル
508 高速比較器
512 生成器
514 パルス
516 アラーム出力ドライバー
600 検出器
800 較正方法
Claims (20)
- 帯電デバイスモデル事象シミュレーター(CDMES)ユニットを組み込んだ静電気放電(ESD)事象監視のための装置であって、
プロセスエリアに位置決めされた少なくとも1つのアンテナと、
前記少なくとも1つのアンテナに結合されたESD検出器と、
前記CDMESユニットに無線で結合された前記ESD検出器と、
前記CDMESユニットによって生成された種々の放電エネルギーについて較正された前記ESD検出器とを備える、帯電デバイスモデル事象シミュレーターユニットを組み込んだ静電気放電事象監視のための装置。 - 前記プロセスエリアはツールプロセスエリアを含む請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスエリアは、ツールプロセスエリアの外部のエリアを含む請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスエリアは、第1のプロセスエリアおよび第2のプロセスエリアを備え、
前記少なくとも1つのアンテナは、前記ESD検出器に結合された第1のアンテナと、前記ESD検出器に結合された第2のアンテナとを備え、
前記第1のアンテナは、前記第1のプロセスエリアに位置決めされ、前記第2のアンテナは、前記第2のプロセスエリアに位置決めされている請求項1に記載の装置。 - 前記第1のプロセスエリアは前記第2のプロセスエリアから分離され、前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナはマルチチャネルを形成する請求項4に記載の装置。
- 前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナはアンテナ応答感度が同様である請求項4に記載の装置。
- 前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナはアンテナ応答感度が異なる請求項4に記載の装置。
- 前記プロセスエリアは半導体チップを収容するように構成されたソケットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスエリアは複数の半導体チップを収容するように構成された複数のソケットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスエリアはウェハーを収容するように構成されたピンセットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスエリアはテストプローブによってアクセス可能な導電性トレースを備える請求項1に記載の装置。
- 前記ESD検出器は、
放射パルス電磁信号を検出するように構成され、異なるパルス事象タイプを弁別するように構成され、かつCDM事象が、較正された閾値を越えている場合に、該CDM事象を登録するように構成された静電気放電検出器を備える請求項1に記載の装置。 - 前記検出器は、調整可能なパルス事象閾値に基づいて異なるパルス事象タイプを弁別するように構成されている請求項1に記載の装置。
- 前記検出器は、パルス継続時間のような時間領域においてEMI(電磁妨害)事象を解析することと、閾値弁別を行って或る特定の電磁エネルギーのパルス静電気放電を検出することとによる2次元アルゴリズムを用いるように構成されている請求項1に記載の装置。
- 前記検出器は、前記CDM事象の1または複数のシミュレーションに基づいて特定のデバイス耐電圧閾値について較正される請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのアンテナは、
前記検出器に結合されたマイクロアンテナを備え、
前記マイクロアンテナは、望ましくない信号発生源を排除するとともに、指定された範囲における最適な検出のためのアンテナ利得特性を備える請求項1に記載の装置。 - 帯電デバイスモデル事象シミュレーター(CDMES)ユニットを組み込んだ静電気放電(ESD)事象監視のための方法であって、
放電エネルギーを検出することと、
種々の放電エネルギーについて静電検出器を較正することとを含む、帯電デバイスモデル事象シミュレーターユニットを組み込んだ静電気放電事象監視のための方法。 - 前記検出することは、
調整可能なパルス事象閾値に基づいて、異なるパルス事象タイプを弁別することを含む請求項17に記載の方法。 - 前記検出することは、
パルス継続時間のような時間領域においてEMI(電磁妨害)事象を解析することと、閾値弁別を行って或る特定の電磁エネルギーのパルス静電気放電を検出することとによる2次元アルゴリズムを用いることを含む請求項17に記載の方法。 - 望ましくない信号発生源を排除するとともに、指定された範囲における最適な検出のためのアンテナ利得特性を設定することを更に含む請求項17に記載の方法。
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