用于测量环境静电的装置及方法与环境静电监控系统与流程

1.本揭露涉及一种用于测量环境静电的装置及方法与环境静电监控系统，尤其用于解决半导体工艺中的静电放电(electrostatic discharge)的问题。


背景技术：

2.静电放电(electrostatic discharge，esd)是造成大多数的电子元件或电子系统故障与损坏的主要因素。静电放电的产生多是由于人为因素所形成，但又很难避免。例如电子元件或系统在制造、生产、组装、测试、存放和搬运等的过程中，静电会累积在人体、仪器及储放设备等之中，甚至在电子元件本身也会累积静电，而人们在不知情的情况下，使这些物体相互接触，因而形成了放电路径，使得电子元件或系统遭到静电放电的破坏。这种破坏会导致半导体元件以及计算机系统等形成一种永久性的毁坏，因而影响电子元件或系统功能，而使得电子产品工作不正常。
3.半导体工厂常见的静电放电(esd)种类有人体模型(hbm)、机器模型(mm)、充电装置模型(cdm)，也就是环境(无尘室较干燥干净的空气输送)、机台与工作人员，都会因摩擦起电而产生esd。
4.先进工艺技术制造的芯片电路中的栅极氧化层较薄(例如gaa)，以致于在相同电压条件下所造成的电场强度更强，使得栅极氧化层更容易受到损坏。这也是为何元件尺寸下降的同时，静电防护能力也会随之下滑，还有封装(bonding)的元件密度提高，这些对于静电放电(esd)所带来的威胁越发不可小觑。


技术实现要素：

5.在一些实施例当中，本揭露提供一种用于测量环境静电的装置，其包括静电计、导电板及切换器。所述静电计包括传感器，所述导电板相距所述静电计一定距离设置且大致对准所述静电计的所述传感器，而所述切换器与所述导电板电连接。
6.在一些实施例当中，本揭露提供一种环境静电监控系统，其包括至少一用于测量环境静电的装置、一处理装置及至少一静电消除器。所述用于测量环境静电的装置包括静电计、导电板及切换器。所述静电计包括传感器，所述导电板相距所述静电计一定距离设置且大致对准所述静电计的所述传感器，而所述切换器与所述导电板电连接。所述处理装置与所述用于测量环境静电的装置的所述静电计及所述切换器连接，而所述静电消除器与所述处理装置连接。
7.在一些实施例当中，本揭露提供一种测量环境静电的方法，其包括：提供可用于收集环境静电的导电板，其中所述导电板与切换器相连接；操作所述切换器以使所述导电板与接地线相连接；提供与所述导电板相距一定固定距离的静电计，并使用所述静电计测量所述经切换以与所述接地线连接的导电板，以使所述静电计归零；操作所述切换器以使所述导电板呈断路状态；以及使用所述静电计测量所述导电板上的静电值。
8.上文已相当广泛地概述本揭露的技术特征，使得下文的本揭露详细描述得以获得
较佳了解。构成本揭露的权利要求书标的的其它技术特征将描述于下文。本揭露所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文公开的概念与特定实施例作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本揭露相同的目的。本揭露所属技术领域中具有通常知识者还应了解，这类等效建构无法脱离所附权利要求书所界定的本揭露的精神和范围。
附图说明
9.从下列具体实施方式、连同附图将更了解本揭露的方面。应注意，根据业界的标准实务，各种特征件并未按实际比例绘制。事实上，为了清楚说明，各种特征件的尺寸可任意放大或缩小。
10.图1为依据本揭露实施例的用于测量环境静电的装置的构成示意图。
11.图2为本揭露实施例的用于测量环境静电的装置的操作流程图。
12.图3a及3b为本揭露实施例的静电计的操作的示意图。
13.图4a及4b为本揭露实施例的用于测量环境静电的装置的操作的示意图。
14.图5a及5b为本揭露实施例的用于测量环境静电的装置的校正的示意图。
15.图6为本揭露实施例的环境静电监控系统的示意图。
具体实施方式
16.以下揭露提供用于实施所提供标的的不同特征的诸多不同实施例或实例。下文将描述元件及布置的具体实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，“使第一构件形成于第二构件上方或第二构件上”可包含其中所述第一构件及所述第二构件形成直接接触的实施例，且还可包含其中额外装置可形成于所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复旨在简化及清楚且其本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
17.此外，为了方便描述，可在本文中使用空间相对术语(例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“上面”等)来描述一元件或装置与另一(些)元件或装置的关系，如图中所绘示。除图中所描绘的定向之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可依其它方式定向(旋转90度或依其它定向)，且还可据此解译本文中所使用的空间相对描述词。
18.如本文中所使用，例如“第一”、“第二”及“第三”的术语描述各种元件、组件、区域、层及/或区段，这些元件、组件、区域、层及/或区段不应受限于这些术语。这些术语可仅用于使元件、组件、区域、层或区段彼此区分。除非内文清楚指示，否则本文中所使用的例如“第一”、“第二”及“第三”的术语不隐含一序列或顺序。
19.如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“大体”及“约”用于描述及解释小变动。当结合一事件或状况使用时，术语可涉及其中精确发生所述事件或状况的例项以及其中非常近似发生所述事件或状况的例项。例如，当结合数值使用时，术语可涉及小于或等于所述数值的
±
10％的变动范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％，或小于或等于
±
0.05％。例如，如果两个数值之间的差小于或等于所述值的平均值的
±
10％(例如小于
或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％，或小于或等于
±
0.05％)，那么所述值可被视为“大体上”相同或相等。例如，“大体上”平行可涉及小于或等于
±
10
°
的相对于0
°
的角变动范围，例如小于或等于
±5°
、小于或等于
±4°
、小于或等于
±3°
、小于或等于
±2°
、小于或等于
±1°
、小于或等于
±
0.5
°
、小于或等于
±
0.1
°
，或小于或等于
±
0.05
°
。例如，“大体上”垂直可涉及小于或等于
±
10
°
的相对于90
°
的角变动范围，例如小于或等于
±5°
、小于或等于
±4°
、小于或等于
±3°
、小于或等于
±2°
、小于或等于
±1°
、小于或等于
±
0.5
°
、小于或等于
±
0.1
°
，或小于或等于
±
0.05
°
。
20.随着集成电路(integrated circuit，ic)先进技术的发展，为了增加电路性能，使得电路沟道变得更短或栅极氧化层变得更薄，以致于电子元件对静电放电(electrostatic discharge，esd)的耐受度越来越低，对于静电敏感元件的制造环境要求也就越来越严谨。电子产品在制造、组装、测试及运送的过程中，都可能因为接地系统不健全、人员操作不当或没有适当的静电防护措施，而产生静电放电的现象，导致产品的电路毁损或可靠度降低。其中静电防护措施除了接地系统与物料选择之外，只有静电消除器(ionizer)才能中和绝缘物体上的静电。但在半导体厂房或无尘室等空间中，仅使用静电消除器并非最佳消除静电的方法，其仍须搭配相关措施，方可达到静电消除的最佳的效果。
21.通常，在半导体厂房或无尘室中会装置许多静电消除器以中和或消除环境中产生的静电，但却不会实际测量环境中的静电，并仅使用静电消除监视仪(charged plate monitor，cpm)校正静电消除器。并且，可用于测量环境的静电计在使用上需要用户人工接地放电归零，无法适用于实时监测，并难以与线上监测系统及静电消除器整合。
22.图1为依据本揭露实施例的用于测量环境静电的装置1的示意图。在某些实施例中，用于测量环境静电的装置1包括有静电计11、导电板12及切换器13。静电计11具有接地线113、信号输出111及传感器115。静电计11可利用传感器115对准欲测量的对象，以感测并获得所述被测量的对象上的静电值，进一步，静电计11可利用信号输出111将其所测量到的静电值传输到另一设备或机器上；此外，静电计11可利用其接地线113将静电计11接地归零，使静电计11进行归零校正。
23.如图1所示，导电板12用于收集环境静电，其相距静电计11一定距离设置，在某些实施例中，导电板11大致对准静电计11的传感器115并距离传感器115一定距离d设置，所述距离d经设置可为1厘米或1英寸，但不以此为限。在某些实施例中，导电板12进一步具有固定板121，固定板122的一端与导电板12相连接，其另一端与静电计11相连接；经由固定板122，可固定导电板12与静电计11彼此之间的布置，并使导电板12与静电计11彼此相距的距离为固定距离。
24.再参考图1，切换器13与导电板12彼此导电地连接，在某些实施例中，切换器13可经由导电线15与导电板12彼此电连接。切换器13可进一步与接地线131及特定偏压133相连接，其中特定偏压133可提供特定偏压值，如137伏特；在某些实施例中，切换器13为三通开关，切换器13可经切换而使导电板12与接地线131形成通路连接，或可经切换而使导电板12与特定偏压133形成通路连接，或可经切换而使导电板12与接地线131及特定偏压133之间形成断路。
25.图2公开本揭露实施例的用于测量环境静电的装置的操作流程图。步骤101到103
是关于使用装置1测量环境静电的操作，步骤201到202是关于校正装置1的操作。
26.参考图2，在使用装置1测量环境静电时，如步骤101所示，可先将装置1的静电计11归零；在静电计11归零后，如步骤102所示，再将装置1归零；当装置1归零后，如步骤103所示，导电板12会收集环境静电，此时可使用装置1的静电计11测量导电板12上的静电值，其所测量到的静电值则为环境的静电值。
27.再参考图2，在装置1使用一段时间后，可进行装置1的校正，以使装置1不会因测量偏差而错估环境静电值。在校正装置1时，如步骤201所示，先将装置1归零；当装置1归零后，如步骤202所示，使用装置1测量已知特定偏压，并确认装置1所测量到的静电值与所述已知特定偏压相同。
28.有关上述图2的相关操作流程，其相关的详细说明可参考以下内容。
29.图3a及3b为本揭露实施例的静电计11的操作的示意图。如之前所述，静电计11可利用接地线113进行归零校正，除了利用接地线113进行归零校正外，可进一步利用如图3a所示的方式进一步进行归零校正。参考图3a，先提供接地的对象21，将静电计11的传感器115感测接地的对象21，如果静电计11显示其测量到的数值为零，那么代表静电计11已完成归零校正。图3b公开使用本揭露实施例的静电计11对待测对象22进行测量；如图3b所示，用户将静电计11的传感器115对准待测对象22并距离待测对象22一定距离，以进行对待测对象22上的静电值的测量；在传感器115对待测对象22进行感测后，静电计11上所显现的数值即为待测对象22上的静电值。
30.图4a及4b为本揭露实施例的用于测量环境静电的装置1的操作的示意图。图4a公开使用本揭露的用于测量环境静电的装置1前的归零校正的操作；如图4a所示，在进行归零校正时，切换器13经切换而使导电板12与接地线131形成电通路，如此则使得导电板12处于接地的状态，不带有任何静电，此时将静电计11的传感器115感测导电板12，则静电计11可测量获得的导电板12的静电值为零。
31.图4b公开使用本揭露的用于测量环境静电的装置1进行环境静电测量的操作；如图4b所示，切换器13经切换而使导电板12与接地线131及特定偏压133形成断路，如此导电板12可收集环境静电，此时将静电计11的传感器115感测导电板12，静电计11所测量到的导电板12的静电值即为环境的静电值。利用此操作，用户可利用用于测量环境静电的装置1测量并获得环境的静电值；进一步，可使用静电计11的信号输出111将其测量到的环境静电值传送到外部设备或机器。
32.在用于测量环境静电的装置1使用一段时间后，可能会产生一些测量的误差，虽然如图4a及4b所示，在进行测量前可先将装置1的静电计11进行归零校正，但为使用于测量环境静电的装置1可更为精确的测量到环境的静电值，有必要针对装置1进行进一步校正。参考图5a，在进行进一步的校正前，同样要先将静电计11进行归零校正；如图5a所示，切换器13经切换而使导电板12与接地线131形成电通路，如此则使得导电板12处于接地的状态，不带有任何静电，此时将静电计11的传感器115感测导电板12，则静电计11可测量获得的导电板12的静电值为零。之后，如图5b所示，切换器13经切换而使导电板12与可提供特定电压的特定偏压113形成电通路，如此则使得导电板12具有特定偏压113所提供的电压值，如137伏特，此时将静电计11的传感器115感测导电板12，则静电计11测量到的静电值应与特定偏压113所提供的电压值相同；如果静电计11测量到的静电值与特定偏压113所提供的电压值不
同，那么代表用于测量环境静电的装置1必须先经调整使其可正确地测量静电值，才能继续进行测量环境静电的工作。
33.图6为本揭露实施例的环境静电监控系统的示意图。如图6所示，本揭露实施例的一种环境静电监控系统100应用于无尘室7中，环境静电监控系统100包含多个用于测量环境静电的装置1、一处理器3及多个静电消除器7；在某些实施例中，多个用于测量环境静电的装置1及多个静电消除器7设置于无尘室7中。在某些实施例中，参考图6，多个用于测量环境静电的装置1的多个导电板12经设置共同连接单一切换器13。在某些实施例中，处理装置3具有处理器31及控制器32，多个用于测量环境静电的装置1的静电计11的多个信号输出111经设置与处理装置3的处理器31相连接，如此，静电计11可将其测量获得的数值信息传输到处理装置3的处理器31，并且，多个静电消除器7及切换器13经设置以与处理装置的控制器32相连接，如此，用户可透过处理装置3的控制器32手动操作控制多个静电消除器7及切换器13，或控制器32可依处理器31的指示自动地操作控制多个静电消除器7及切换器13。在某些实施例中，处理装置3进一步与显示器35相连接，用户可透过显示器35实时了解无尘室7中的环境静电分布状况。
34.如图6所示，无尘室7大致分成a、b、c、d四个区域，每一区域至少布置有一个静电消除器7及一个用于测量环境静电的装置1；以区域a为例，其布置有一个静电消除器7及三个用于测量环境静电的装置1，其中静电消除器7可有效消除静电的范围大致为区域a的范围，而与静电消除器7匹配对应的三个用于测量环境静电的装置1布置于区域a内，换句话说，用于测量环境静电的装置1与静电消除器7彼此相距的距离小于或等于静电消除器7可有效消除静电的范围，如此才可有效地测量区域a内的环境静电。进一步以区域a为例，三个用于测量环境静电的装置1布置于区域a内，因此所述装置1可用于测量无尘室7中的区域a内的环境静电值，且所述装置1可将测量获得的区域a内的环境静电值透过静电计11的信号输出111传输到处理装置3的处理器31中，处理器31在接收所述环境静电值的信息后，可将所述信息呈现在显示器35上，用户可透过显示器35了解区域a内的环境静电值；进一步，如果用户从显示器35中观察到区域a内的环境静电值已过高，用户可经由处理装置30的控制器32启动设置于区域a内的静电消除器5以消除区域a内的环境静电，同样地，用户可由显示器35中观察区域a内的环境静电是否已经被静电消除器7所消除。除了使用人工方式操控静电消除器5，处理装置3可经设定而自动地经由用于测量环境静电的装置1所测量到的环境静电值而启动静电消除器5；仍以区域a为例，设置在区域a内的三个用于测量环境静电的装置1可将测量到的区域a内的环境静电值传输到处理装置3的处理器31，如果处理器31接收到的装置1所传回的区域a内的环境静电值高于某个特定值，处理器31可自动地传送启动命令到控制器32，控制器32可依所述启动命令启动区域a内的静电消除器5，以消除区域a内的环境静电。
35.同样地，图6所示的b、c、d区域的用于测量环境静电的装置1及静电消除器5可以上述区域a的用于测量环境静电的装置1及静电消除器5的同样或类似操作方式进行操作；尤其，用户可以透过显示器35同时观测到a、b、c、d四个区域内的所测量到的环境静电值，且处理装置3可以同时或分别启动a、b、c、d四个区域内的静电消除器5。并且，将无尘室分成多个区域，如图6所示的a、b、c、d四个区域，除了考虑环境静电监控系统100的各个静电消除器5可有效消除环境静电的范围外，还使环境静电监控系统100可更精确地测量到无尘室7各处
的环境静电值，并可准确且有效地针对不同区域的不同环境静电值进行静电消除。
36.此外，如图6所示，环境静电监控系统100的多个装置1共同使用单一切换器13；如此，在环境静电监控系统100使用一段期间后，可依用户人工操作或依处理装置3自动操作启动切换器13，使环境静电监控系统100的多个装置1进行归零及校正。
37.根据上文，利用本揭露的环境静电监控系统100可有效地监测半导体厂区内，如无尘室内的环境静电值，并可有效且准确地针对厂区内的各个小区域消除其环境静电，不会产生某些区域的静电未完全消除，或过度使用静电消除器5而在所述区域产生多余的电荷。
38.上文已概述若干实施例的特征，使得所属领域的技术人员可更好理解本揭露的方面。所属领域的技术人员应了解，其可易于将本揭露用作用于设计或修改其它程序及结构的基础以实施与本文中所介绍的实施例相同的目的及/或达成与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域的技术人员还应意识到，这些等效构造不应背离本揭露的精神及范围，且其可对本文作出各种改变、置换及变更。
39.符号说明
[0040]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
测量环境静电的装置
[0041]
11
ꢀꢀꢀꢀ
静电计
[0042]
111
ꢀꢀꢀ
信号输出
[0043]
113
ꢀꢀꢀ
接地线
[0044]
115
ꢀꢀꢀ
传感器
[0045]
12
ꢀꢀꢀꢀ
导电板
[0046]
121
ꢀꢀꢀ
固定板
[0047]
13
ꢀꢀꢀꢀ
切换器
[0048]
131
ꢀꢀꢀ
电线
[0049]
133
ꢀꢀꢀ
固定偏压
[0050]
15
ꢀꢀꢀꢀ
导电线
[0051]
101
ꢀꢀꢀ
步骤
[0052]
102
ꢀꢀꢀ
步骤
[0053]
103
ꢀꢀꢀ
步骤
[0054]
21
ꢀꢀꢀꢀ
接地的对象
[0055]
22
ꢀꢀꢀꢀ
待测的对象
[0056]
201
ꢀꢀꢀ
步骤
[0057]
202
ꢀꢀꢀ
步骤
[0058]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
处理装置
[0059]
31
ꢀꢀꢀꢀ
处理器
[0060]
32
ꢀꢀꢀꢀ
控制器
[0061]
35
ꢀꢀꢀꢀ
显示器
[0062]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
静电消除器
[0063]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
无尘室
[0064]
100
ꢀꢀꢀ
环境静电监控系统