(57)【要約】【課題】  静電破壊防止用具について、短い波形周期を有する放電に対する特性を評価することができる放電特性評価方法を提供すること。【解決手段】  （ａ）評価対象の導電マット１の表面に環状の電流プローブ３を設置する。（ｂ）評価対象の導電マット１の上に載置されるべき半導体装置（図示なし）を取り扱うための器具に対応する金属部材７を所定電圧にバイアスし、この金属部材７の容量８を充電する。（ｃ）電流プローブ３の入力電流経路（破線）に沿って金属部材７を移動させ、評価対象の導電マット１の表面に接触させる。（ｄ）電流プローブ３の出力信号に基づき、金属部材７の容量８に充電された電荷の放電量を観測する。【選択図】      図１
2005207927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）評価対象のマット状の部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、
（ｂ）前記評価対象の部材の上に載置されるべき半導体装置を取り扱うための器具に対応する金属部材を所定電圧にバイアスして該金属部材の容量を充電するステップと、
（ｃ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記金属部材を移動させて前記評価対象の部材の表面に接触させるステップと、
（ｄ）前記電流プローブの出力信号に基づき、前記金属部材の容量に充電された電荷の放電量を観測するステップと、
を含む放電特性評価方法。
【請求項２】
（ａ）板状の金属部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、
（ｂ）評価対象の部材を所定電圧にバイアスして該部材の容量を充電するステップと、
（ｃ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記評価対象の部材を移動させて前記板状の金属部材の表面に接触させるステップと、
（ｄ）前記電流プローブの出力信号に基づき、前記評価対象の部材の容量に充電された電荷の放電量を観測するステップと、
を含む放電特性評価方法。
【請求項３】
（ａ）評価対象のマット状の部材の上に載置されるべき半導体装置の静電耐量を測定するステップと、
（ｂ）前記評価対象の部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、
（ｃ）前記半導体装置を取り扱うための器具に対応する金属部材を所定電圧にバイアスして該金属部材の容量を充電するステップと、
（ｄ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記金属部材を移動させて前記評価対象の部材の表面に接触させるステップと、
（ｅ）前記電流プローブの出力信号から得られる電流波形を積分するステップと、
（ｆ）前記半導体装置の静電耐量と前記電流波形の積分値とを比較し、これらの大小関係より前記評価対象の部材の特性を判別するステップと、
を含む放電特性評価方法。
【請求項４】
（ａ）評価対象の部材で取り扱われるべき半導体装置の静電耐量を測定するステップと、
（ｂ）前記半導体装置が載置される板状の金属部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、
（ｃ）前記評価対象の部材を所定電圧にバイアスして該部材の容量を充電するステップと、
（ｄ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記評価対象の部材を移動させて前記板状の金属部材の表面に接触させるステップと、
（ｅ）前記電流プローブの出力信号から得られる電流波形を積分するステップと、
（ｆ）前記半導体装置の静電耐量と前記電流波形の積分値とを比較し、これらの大小関係より前記評価対象の部材の特性を判別するステップと、
を含む放電特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング装置等のチャンバの内部で発生する放電を検出するための放電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ等の半導体装置の静電破壊を防止するための用具として、適切な抵抗率を有する導電マットや、同様の抵抗率を有する導電性部材が先端部に取り付けられたピンセット等が用いられている。このような静電破壊防止用具によれば、半導体装置に帯電した静電気を速やかに除電し、かつ静電気が放電する際の電流を制限することができ、これにより半導体装置を静電破壊から保護している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−３９４４１号公報（段落番号００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、静電破壊防止用具を用いたとしても、用具の組成によっては、１ナノセカンド程度の極めて短い波形周期の大きな電流を伴う放電（以下、高速放電と称す）が発生することがある。このような現象は、静電破壊防止用具に用いられる導電性部材のなかに、混入された例えばカーボン粒や金属粒のような粒の容量成分が、静電気の放電によって急速に充電されることに起因していると考えられている。
【０００４】
このような高速放電が発生すると、静電破壊モデルの一つであるＣＤＭ(Charged Device Model)で想定するように、放電経路に沿って温度が局部的に急上昇し、デバイスが熱的に破壊される虞がある。このため、導電性部材の組成によっては、高速放電に対して静電破壊防止用具として有効に機能し得ないものもあり、そのような高速放電に対する静電破壊防止用具の特性を評価するための技術が要請されている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、静電破壊防止用具に用いられる導電性部材について、短い波形周期の放電特性を評価することができる放電特性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係る放電特性評価方法は、（ａ）評価対象のマット状の部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、（ｂ）前記評価対象の部材の上に載置されるべき半導体装置を取り扱うための器具に対応する金属部材を所定電圧にバイアスして該金属部材の容量を充電するステップと、（ｃ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記金属部材を移動させて前記評価対象の部材の表面に接触させるステップと、（ｄ）前記電流プローブの出力信号に基づき、前記金属部材の容量に充電された電荷の放電量を観測するステップと、を含む。
【０００７】
請求項２に記載の本発明に係る放電特性評価方法は、（ａ）板状の金属部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、（ｂ）評価対象の部材を所定電圧にバイアスして該部材の容量を充電するステップと、（ｃ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記評価対象の部材を移動させて前記板状の金属部材の表面に接触させるステップと、（ｄ）前記電流プローブの出力信号に基づき、前記評価対象の部材の容量に充電された電荷の放電量を観測するステップと、を含む。
【０００８】
請求項３に記載の本発明に係る放電特性評価方法は、（ａ）評価対象のマット状の部材の上に載置されるべき半導体装置の静電耐量を測定するステップと、（ａ）前記評価対象の部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、（ｃ）前記半導体装置を取り扱うための器具に対応する金属部材を所定電圧にバイアスして該金属部材の容量を充電するステップと、（ｄ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記金属部材を移動させて前記評価対象の部材の表面に接触させるステップと、（ｅ）前記電流プローブの出力信号から得られる電流波形を積分するステップと、（ｆ）前記半導体装置の静電耐量と前記電流波形の積分値とを比較し、これらの大小関係より前記評価対象の部材の特性を判別するステップと、を含む。
【０００９】
請求項４に記載の本発明に係る放電特性評価方法は、（ａ）評価対象の部材で取り扱われるべき半導体装置の静電耐量を測定するステップと、（ｂ）前記半導体装置が載置される板状の金属部材の表面に環状の電流プローブを設置するステップと、（ｃ）前記評価対象の部材を所定電圧にバイアスして該部材の容量を充電するステップと、（ｄ）前記電流プローブの入力電流経路に沿って前記評価対象の部材を移動させて前記板状の金属部材の表面に接触させるステップと、（ｅ）前記電流プローブの出力信号から得られる電流波形を積分するステップと、（ｆ）前記半導体装置の静電耐量と前記電流波形の積分値とを比較し、これらの大小関係より前記評価対象の部材の特性を判別するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、静電破壊防止用具に用いられる導電性部材について、短い波形周期の放電特性を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る放電特性評価方法を実施するための装置構成を示す。同図において、１は、評価対象のマット状の部材である導電マットであって、接地された金属板２の上に敷かれて接地電位に固定されている。この導電マット１は、静電破壊を防止するために半導体装置を載置するためのものであり、例えば単位体積あたり１０−６オーム程度の体積抵抗率を有している。このような適度な導電性を有することにより、半導体装置に帯電した静電気を速やかに除電すると共に、この静電気が放電する際の電流を抑制している。
【００１２】
３は、電流を検出するための電流プローブであり、その出力端子が同軸ケーブル４を介して増幅器３の入力部に接続されている。図２に、電流プローブ３の構成を示す。同図上段は斜視図であり、同図下段は断面図である。同図上段に示すように、電流プローブ３は貫通穴を有する環状の形態を有し、その貫通孔には、検出対象の入力電流を流す経路（以下、入力電流経路と称す）が通される。電流プローブ３の表皮部３Ａは金属部材からなり、この表皮部３Ａには、内周に沿ってスリット３Ｂが形成されている。
【００１３】
また、同図下段に示すように、表皮部３Ａの内部には磁性体３Ｃが組み込まれている。即ち、環状の磁性体３Ｃが表皮部３Ａで覆われ、この表皮部３Ａには、その内周に沿ってスリット３Ｂが形成されている。同図下段において、スリット３Ｂの上端部にあたる表皮部３Ａには、同軸ケーブル４の一端側の内部導体が接続され、スリット３Ｂの下端部にあたる表皮部３Ａには、その外部導体が接続されている。
【００１４】
図１に示すように、上述の同軸ケーブル４の他端側は増幅器５の入力部に接続され、この同軸ケーブル４を介して、電流プローブ３で検出された電流信号が増幅器５に入力される。増幅器５の出力部にはデジタルオシロスコープ６が接続されており、増幅器５の出力信号の波形が観測可能となっている。
図１において、７は、金属部材であり、上述の評価対象の導電マット１の上に載置されるべき半導体装置を取り扱うためのピンセット等の器具に対応するものである。この金属部材７には、上述のピンセット等の器具に付随する容量成分に相当する容量８（コンデンサ）が接続されている。
【００１５】
また、金属部材７には、抵抗９を介して電圧源１０が接続される。ここで、抵抗９は、金属部材７に対応する器具を取り扱う作業者を放電による感電から保護するためのものであり、例えば１Ｍオーム程度の値に設定される。電圧源１０の電圧としては、例えば２００Ｖ程度が設定される。この電圧は、作業者の体重によって靴底に発生する電圧に相当している。ただし、電圧源１０の電圧は、これに限定されるものではなく、静電破壊を引き起こす要因に応じて適切に設定すればよい。抵抗９の抵抗値についても、これに限定されるものではなく、実際に作業現場で用いられている値を設定すればよい。
【００１６】
次に、本実施形態の放電特性評価方法を説明する。
まず、評価対象である導電マット１の表面に環状の電流プローブ３を設置する。このとき、電流プローブ３の設置状態は、その貫通穴から導電マット１の表面が臨むことができる状態とする。続いて、電圧源１０により、金属部材７をバイアスし、この金属部材７の容量である容量８を所定電圧に充電する。続いて、電流プローブ３の入力電流経路に沿って金属部材７を移動させ、電流プローブ３の貫通穴から臨まれる導電マット１の表面に接触させる。ここで、電流プローブ３の入力電流経路とは、電流プローブの貫通穴を通過するように設定された経路を意味する。
【００１７】
ここで、金属部材７が導電マット１の表面に接触すると、容量８に充電された電荷が放電し、この放電電流が電流プローブ３の入力電流となる。この放電電流により、電流プローブ３の磁性体３Ｃに磁界Ｈが発生し、この磁界Ｈにより表皮部３Ａに電流ｉが誘導される。図４に、電流ｉの波形の一例を示す。同図に示すように、電流ｉは、極めて高いピーク値を示した後、放電電流の経路に寄生するインダクタンス成分の存在により、１ナノセカンド程度の短い波形周期で振動しながら減衰する。
【００１８】
このように放電による電流ｉが高いピーク値を示す理由は、前述したように導電マットに含まれるカーボン粒等が有する容量成分が急速に充電されることに起因している。また、本発明では、電流プローブ３により非接触で放電電流を検出しているので、検出対象の放電電流に与える影響が小さく抑えられ、従って、極めて短い波形周期の高速放電による電流波形が観測される。
【００１９】
続いて、電流プローブ３の出力信号に基づき、容量８に充電された電荷の放電量を観測する。即ち、電流プローブ３の出力信号として得られる電流ｉが同軸ケーブル４を介して増幅器５により増幅され、デジタルオシロスコープ６に、図４に示す電流波形が表示される。この電流波形から、導電マット１がいわゆる高速放電を発生し得るものか否かを評価することができる。
以上により、静電破壊防止用具としての導電マット１の特性が評価される。
【００２０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。
上述の第１の実施形態では、導電マットを評価対象としたが、本実施形態では静電破壊防止用の導電性部材が把持部に設けられたピンセットを評価対象とする。図５に、本第２の実施形態に係る放電特性評価方法を実施するための装置構成を示す。同図において、上述の図１に示す要素と共通する要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図５に示す装置構成は、上述の図１に示す装置構成において、導電マット１を取り除くと共に、金属部材７及び容量８に変えて、評価対象のピンセット７０を設けており、その他の構成は図１と同様である。ピンセット７０は、作業者が半導体装置を取り扱うための器具であり、導電性部材からなる把持部７０Ａと、作業者が把持するための柄部２から構成される。ここで、導電性部材７０Ａは、上述の導電マット１と同様に、例えば単位体積あたり１０−６オーム程度の体積抵抗率を有している。柄部７０Ｂは金属部材から構成され、抵抗９を介して電圧源１０が接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態の放電特性評価方法を説明する。
まず、金属板２の表面に環状の電流プローブ３を設置する。このとき、電流プローブ３の設置状態は、その貫通穴から金属板２の表面が臨むことができる状態とする。続いて、電圧源１０により、評価対象のピンセット７０をバイアスし、このピンセット７０に付随する容量を所定電圧に充電する。続いて、作業者がピンセット７０を把持したまま、電流プローブ３の入力電流経路に沿ってピンセット７０を移動させ、電流プローブ３の貫通穴から臨まれる金属板２の表面に接触させる。
【００２３】
ここで、ピンセット７０が金属板２の表面に接触すると、ピンセット７０に付随する容量に充電された電荷が放電し、この放電電流が電流プローブ３の入力電流となる。この放電電流により、上述と同様に電流プローブ３に電流ｉが誘導される。この放電電流は導電性部材からなる把持部７０Ａにより抑制されるべきであるが、前述の図４に示すように、把持部７０Ａをなす導電性部材に含まれるカーボン粒等の容量成分が急速に充放電されることに起因した電流が発生する。
続いて、電流プローブ３の出力信号である電流ｉに基づき、ピンセット７０に付随する容量成分に充電された電荷の放電量を上述と同様に観測し、ピンセット７０がいわゆる高速放電を発生し得るものか否かが評価される。
【００２４】
（第３の実施形態）
前述の第１の実施形態では、導電マット１の特性がいわゆる高速放電を発生させるものであるか否かの２値的な評価を行うものとしたが、本実施形態では、その定量的な評価を行う。即ち、導電マット１に載置されるべき半導体装置の静電耐量を予め測定しておき、上述の電流ｉの波形から得られる電荷量を半導体装置の静電耐量と比較することにより、静電破壊防止用具としての特性を定量的に評価する。
【００２５】
以下、図１を援用して、本実施形態に係る放電特性評価方法を説明する。
先ず、評価対象のマット状の部材である導電マット１の上に載置されるべき半導体装置の静電耐量Ｑｄを測定する。この測定は、例えばＣＤＭ(Charged Device Model)やＳＣＭ(Stray Capacitance Model)等のモデルを用いて、公知の方法により行う。続いて、上述の第１の実施形態と同様に、評価対象の導電マット１に充電された金属部材７を接触させて電流ｉの波形を観測する。即ち、評価対象の導電マット１の表面に環状の電流プローブを設置し、金属部材７を所定電圧にバイアスして容量８を充電し、電流プローブ３の入力電流経路に沿って金属部材７を移動させて導電マット３の表面に接触させる。
【００２６】
続いて、電流プローブ３の出力信号から得られる電流波形を積分する。この電流波形の積分値Ｑｍと上述の半導体装置の静電耐量Ｑｄとを比較し、これらの大小関係より評価対象の導電マット１の特性を判別する。即ち、電流波形の積分値Ｑｍが静電耐量Ｑｄを上回っていれば、導電マット１の特性は静電破壊防止用具として適切でないと判別し、逆に、電流波形の積分値Ｑｍが静電耐量Ｑｄを下回っていれば、導電マット１の特性は静電破壊防止用具として適切であると判別する。この判別のための処理は、ソフトウェア上またはハードウェア上で実現される。以上により、静電破壊防止用具としての導電マット１の特性が定量的に評価される。
【００２７】
（第４の実施形態）
前述の第２の実施形態では、ピンセット７０の特性がいわゆる高速放電を発生させるものであるか否かの２値的な評価を行うものとしたが、本実施形態では、その定量的な評価を行う。即ち、ピンセット７０で取り扱われるべき半導体装置の静電耐量を予め測定しておき、上述の電流ｉの波形から得られる電荷量を半導体装置の静電耐量と比較することにより、静電破壊防止用具としての特性を定量的に評価する。
【００２８】
以下、図５を援用して、本実施形態に係る放電特性評価方法を説明する。
先ず、上述の第３の実施形態と同様に、評価対象のピンセット１で取り扱われるべき半導体装置の静電耐量Ｑｄを測定する。続いて、前述の第２の実施形態と同様に、金属板２に充電されたピンセット７０を接触させて電流ｉの波形を観測する。即ち、半導体装置が載置される金属板２の表面に電流プローブ３を設置する。評価対象のピンセット７０を所定電圧にバイアスして、このピンセット７０に付随する容量を充電する。
【００２９】
続いて、電流プローブ３の入力電流経路に沿ってピンセット７０を移動させて金属板２の表面に接触させる。そして、上述の第３の実施形態と同様に、電流プローブ３の出力信号から得られる電流波形を積分し、この電流波形の積分値Ｑｍと上述の半導体装置の静電耐量Ｑｄとを比較し、これらの大小関係より評価対象の導電マット１の特性を判別する。以上により、静電破壊防止用具としてのピンセット７０の特性が定量的に評価される。
【００３０】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施形態では、導電マット１やピンセット７０を評価対象としたが、これに限らず、半導体装置を取り扱うときに作業者が装着する指サック、半導体装置を収納するトレー、半導体装置を取り扱う作業者の靴など、どのようなものであってもよい。また、電流プローブ３は、上述の図２に示す構成のものに限定されず、非接触で電流を検出するものであればよい。
【００３１】
また、上述の実施形態では、電流プローブにより放電電流を検出するものとしたが、これに限らず、放電に伴って放出される電磁波をアンテナで受信することにより放電電流を検出することも可能である。そのような電磁波を検出するためのアンテナと検波回路を電流プローブ３に内蔵するようにしてもよい。
さらに、電流プローブ３の出力波形（または図４の波形）を校正するようにしてもよい。この場合、高精度抵抗を更に準備し、この高精度抵抗に放電電流を流したときの電圧降下分から放電電流の値を算出しておき、この放電電流の値と、このときに観測される電流プローブ３の出力電流波形（または図４の電流波形）とを対応付けておけばよい。このように電流波形を校正しておけば、実際に導電性部材を用いて放電させたときの放電電流の値を即座に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電特性評価方法を実施するための装置構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電流プローブの構成を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電流プローブの動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放電電流波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る放電特性評価方法を実施するための装置構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１；導電マット、２；金属板、３；電流プローブ、４；同軸ケーブル、５；増幅器、６；デジタルオシロスコープ、７；金属部材、８；容量、９；抵抗、１０；電圧源、７０；ピンセット。
【図１】
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【図２】
2005207927.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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