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WO2009062969A1 - Device and method for measuring electrostatic charges - Google Patents

Device and method for measuring electrostatic charges Download PDF

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WO2009062969A1
WO2009062969A1 PCT/EP2008/065408 EP2008065408W WO2009062969A1 WO 2009062969 A1 WO2009062969 A1 WO 2009062969A1 EP 2008065408 W EP2008065408 W EP 2008065408W WO 2009062969 A1 WO2009062969 A1 WO 2009062969A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
measuring
electrostatic charges
plates
sensor surfaces
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/065408
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Sebald
Original Assignee
Thomas Sebald
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Sebald filed Critical Thomas Sebald
Publication of WO2009062969A1 publication Critical patent/WO2009062969A1/en

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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for measuring electrostatic charges in the handling range of photomasks under real production conditions, as well as for recording the measured data in a data logger for later use.
  • photolithographic processes for structuring photoresists are used for the production of layer structures on a substrate, for example a wafer.
  • the photoresist must be exposed to a suitable light with the shortest possible Wel ⁇ lenmother through a photomask and then developed, the unexposed or the exposed areas depending on the type of photoresist are removed.
  • an exact image of photomas ⁇ ke on the substrate must be implemented.
  • the invention is therefore based on the object to provide a measuring device and a method for measuring and storing electrostatic charges during the entire handling process of photomasks and with which it is possible, subsequently the places or the time of entry of electrostatic charges in the measuring device to determine.
  • the object underlying the invention is achieved in a device for measuring electrostatic charges with a housing, characterized in that the housing of the outer shape of a conventional production photomask is simulated with identical dimensions that the housing two parallel and spaced apart on a Frame arranged and consisting of an insulator plates, that on one of the plates at least two mutually insulated electrically conductive sensor surfaces are arranged side by side on the outside of the plate, and that the electrically conductive sensor surfaces with an evaluation and storage circuit inside the housing directly or indirectly are coupled.
  • the plates may be made of quartz glass or other suitable insulator, the plates being connected to the frame.
  • the frame does not necessarily consist of an insulator, but another suitable material may be used which, for example, can be easily processed, such as e.g. a plastic.
  • the electrically conductive sensor surfaces on the one plate are made of chromium, another suitable metal, or a semiconductor material.
  • the sensor surfaces are surrounded by a ground frame located in the edge region of the plate of a conductive material, wherein the ground frame made of chromium, another metal, or a semiconductor material can be made.
  • the sensor surfaces are externally coupled via a capacitive coupling indirectly to an off ⁇ evaluation circuit within the housing, to avoid any corruption of the data stored on the sensor surface charge by the associated evaluation circuit.
  • the capacitive coupling of the sensor surfaces is carried out by miniaturized field sensors, which are located within the housing relative to the sensor surfaces on the one plate.
  • miniaturized field sensors which are located within the housing relative to the sensor surfaces on the one plate.
  • a swing condenser electrometer with a reed relay as oscillating capacitor is inventively provided for as part of the evaluation hen.
  • the evaluation circuit is still with a data logger in
  • the housing is provided with ventilation devices that allow gas exchange with the environment.
  • the plates are connected to the frame by a reversible bond.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method for measuring electrostatic charges with the measuring device by introducing one or more of the measuring devices into the handling process of photomasks; Measuring the electrostatic charge at predetermined intervals; Saving the measured values correlates with time in a datalogger; and associating the stored measured value / time pairs with the corresponding locations.
  • the stored data are read out wirelessly after completion of the handling process.
  • shear charges are used in an exposure device for exposing a photoresist to semiconductor wafers, in stockers, boxes, inspection devices or scanners.
  • Fig. 1 is a perspective view of the erfindungsge ⁇ MAESSEN device for measuring electrostatic charges up;
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement for measuring electrical charges and potential differences and for storing the measured values in a data logger.
  • the device for measuring electrostatic charges consists of a housing 1, which in its whyabmes ⁇ sungen, material design and construction is almost identical to a real production photomask.
  • the housing 1 be ⁇ is therefore mainly of quartz glass. Other insulating materials can be used instead of quartz glass ⁇ .
  • FIG. 1 shows the general structure of the housing 1, consisting of two plates 3, 4 mounted parallel to one another on a frame 2, wherein on the front side of the plate 3 (according to the top of Fig. 1) of the housing 1 a structured chromium layer located.
  • the structure of the chromium layer is saturated ⁇ taltet that at least two mutually insulated sensor ⁇ surfaces 5a, 5b, 5c, 5d are provided.
  • the sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d can also be made of surfaces of other conductive materials which are insulated from one another.
  • a ground frame 7 is provided, which surrounds the two or four chrome surfaces 5a, 5b, 56c, 5d on the plate 3 of these electrically isolated.
  • an evaluating circuit 6 which is indirectly coupled to the sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d.
  • These are one or more miniaturized electric Field sensors 8a, 8b are provided, which are each arranged opposite one of the chrome surfaces 5a, 5b, 5c, 5d on the opposite side of the plate 3 of the housing 1, ie inside (FIG. 2).
  • These field sensors 8a. 8b measure via a capacitive coupling without contact, the electrical Potenti ⁇ aldifferenzen between the mutually insulated chrome surfaces 5a, 5b, 5c, 5d.
  • electrometer 9 For the measurement oscillating capacitor electrometer 9 are used, which have no zero drift in contrast to simple electronic electrometers.
  • a miniaturized reed relay 9a can be used, the tongue is vibrated in such a way that the fixed contacts located laterally adjacent to the tongue are not touched.
  • the half-waves after the amplifier 15 via a phase discriminator 17 polarities can be assigned.
  • the measurement data are recorded in a miniaturized data logger 18 as time / value data pairs and can thus later be assigned to specific electrostatics-causing processes in the handling area of the photomasks.
  • the housing 1 is closed on the opposite side of the plate 3 provided with the chrome surfaces 5 a, 5 b, 5 c, 5 d with a further plate 4, for example made of quartz glass, wherein the described evaluation circuit 6 for measuring elekt ⁇ potential differences in potential and storage of the Measured values and the data logger 18 is arranged between the quartz glass plates.
  • housing 1 with ventilation and pre-ventilation be provided directions 13, for example, in the form of simple holes in the frame 2 allow gas exchange of the interior of the housing 1 with the environment.
  • the plates are connected to the frame by a reversible bonding 11, 12.
  • the device described can now be used without problems for measuring electrostatic charges by introducing them into the handling process of photomasks simultaneously with the photomasks required for processing the semiconductor wafers.
  • the charge impressed on the sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d may be charged measured at predetermined intervals.
  • the stored data can then be read out after completion of the handling process by radio or transponder technology or another suitable method for data transfer.

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Abstract

The invention relates to a device and a method for measuring electrostatic charges in the handling area of photomasks under real production conditions, and for recording the measured data in a data logger for later further use. A measuring device and a method for measuring and storing electrostatic charges during the entire handling process of photomasks is to be provided by the invention, in order to later determine the locations and/or the times of the introduction of electrostatic charges into the measuring device. This is achieved in that the housing (1) simulates the external shape of a typical production photomask having identical dimensions, the housing (1) has two plates (3, 4), which are situated parallel and at a distance to one another on a frame (2) and comprise an insulator, on one of the plates (3, 4) at least two electrically conductive sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d), which are electrically insulated from one another, are situated adjacent to one another on the outside of the plate (3), and the electrically conductive sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) are coupled indirectly to an analysis and storage circuit (6) in the interior of the housing (1).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Messen elektrostatischer La- düngen Apparatus and method for measuring electrostatic charges
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen elektrostatischer Ladungen im Handhabungsbereich von Photomasken unter realen Produktionsbedingungen, sowie zur Aufzeichnung der Messdaten in einem Datenlogger zur späteren Weiterverwendung.The invention relates to a device and a method for measuring electrostatic charges in the handling range of photomasks under real production conditions, as well as for recording the measured data in a data logger for later use.
Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen werden für die Erzeugung von Schichtstrukturen auf einem Substrat, z.B. einem Wafer, photolithographische Verfahren zur Strukturie- rung von Photoresists verwendet. Dazu müssen die Photore- sists mit einem geeigneten Licht mit möglichst kurzer Wel¬ lenlänge durch eine Photomaske belichtet und anschließend entwickelt werden, wobei die unbelichteten oder die belichteten Flächen in Abhängigkeit von der Art des Photoresists entfernt werden. Dabei muss ein genaues Abbild der Photomas¬ ke auf dem Substrat realisiert werden. Mit der zunehmenden Miniaturisierung der Strukturen müssen auch die optischen Vorlagen, d.h. die Photomasken eine entsprechende Verkleine¬ rung der aus Chrom bestehenden Strukturen erfahren.In the manufacture of semiconductor devices, photolithographic processes for structuring photoresists are used for the production of layer structures on a substrate, for example a wafer. For this, the photoresist must be exposed to a suitable light with the shortest possible Wel ¬ lenlänge through a photomask and then developed, the unexposed or the exposed areas depending on the type of photoresist are removed. Here an exact image of photomas ¬ ke on the substrate must be implemented. With the increasing miniaturization of structures and optical templates must, that is, the photomasks experienced a corresponding Verkleine ¬ tion of the existing chrome structures.
Je kleiner die Strukturen auf den Photomasken werden, umso empfindlicher werden diese gegenüber Störeinflüssen. Insbesondere sind Photomasken der Halbleiterindustrie sehr emp¬ findlich in Bezug auf unkontrollierte elektrostatische Ent¬ ladungen (ESD = electrostaic discharge) zwischen den Chrom- Strukturen der Photomaske. Bereits Potentialunterschiede von wenigen hundert Volt, eine Größe, die unter normalen Handha¬ bungsbedingungen ohne weiteres erreicht werden können, können zur Schädigung der Strukturen durch elektrische Überschläge zwischen den Strukturen führen. Insbesondere Poten- tialunterschiede, welche durch Influenzwirkung von aufgela¬ denen Gegenständen in der Nähe der Photomasken verursacht werden, also mit der Photomaske überhaupt nicht in direkten Kontakt kommen, bilden häufig ein großes Risiko in der Halb¬ leiterfertigung .The smaller the structures on the photomasks, the more sensitive they become to interference. In particular, photomasks in the semiconductor industry very emp ¬ insensitive with respect to uncontrolled electrostatic Ent ¬ charges (ESD = electrostaic discharge) between the chrome structures of the photomask. Already potential differences of a few hundred volts, a size that can be achieved under normal handle lo ¬ mental conditions easily can cause damage to the structures by electrical arcing between the structures. In particular, potential differences caused by electrostatic induction of aufgela ¬ which property in the vicinity of the photomasks, so with the photomask not in direct Contact come often make a huge risk in the semi ¬ conductor manufacturing.
In den letzten Jahren wurden zusätzlich Schädigungsmechanismen an den Chrom-Strukturen entdeckt, welche zu signifikan- ten Strukturveränderungen durch Potentialunterschiede führen, welche über zwei Größenordnungen unter der Schwelle von Überschlägen liegen. Diese so genannte durch elektrische Felder induzierte Chrom-Migration (EFM = electric field idu- ced migration of chrome) verkürzt die Lebensdauer insbeson- dere der kostenintensiven Photomasken mit sehr kleinen Strukturabständen signifikant.In recent years, additional damage mechanisms to the chromium structures have been discovered, which lead to significant structural changes due to potential differences which are more than two orders of magnitude below the threshold of flashovers. This so-called electric field induced migration of chrome (EFM) significantly shortens the lifetime, especially of the cost-intensive photomasks, with very small structural distances.
Das Messen von elektrostatischen Aufladungen an der Photomaske oder an den Photomasken nahen Gegenständen gestaltet sich zunehmend schwieriger, da die gesamte Handhabung, Lage- rung und der Transport weitestgehend in geschlossenen und engen Anlagen (Stocker, Boxen, Stepper, Scanner) erfolgt.The measurement of electrostatic charges on the photomask or on the photomask close objects is increasingly difficult, since the entire handling, storage and transport takes place as far as possible in closed and tight systems (Stocker, boxes, stepper, scanner).
Mit zunehmender Miniaturisierung wird die Empfindlichkeit der Photomasken gegenüber elektrostatischen Aufladungen immer größer. Parallel dazu sind die Kosten solcher Photomas- ken in den letzten Jahren erheblich gestiegen.As miniaturization increases, the sensitivity of photomasks to electrostatic charges increases. At the same time, the cost of such photomasks has risen considerably in recent years.
Es wäre daher von großem Nutzen, eine Mess-Vorrichtung zu schaffen, welche genau wie die Produktions-Photomasken gelagert, transportiert, gehandhabt und prozessiert werden kann und welche in der Lage ist, die an ihr entstehenden elektro- statischen Aufladungen zu messen und in Zeit-Werte-Paaren zu speichern um später, nach dem Auslesen der Daten (auch drahtlos) nachvollziehen und lokalisieren zu können, wo Aufladungen entstehen.It would therefore be of great use to provide a measuring device which, like the production photomasks, can be stored, transported, handled and processed and which is capable of measuring the electrostatic charges generated thereon and in time Save value pairs to later, after reading the data (even wirelessly) to understand and locate where charges arise.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mess- Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung und Speicherung elektrostatischer Aufladungen während des gesamten Handhabungsprozesses von Photomasken zu schaffen und mit der es möglich ist, nachträglich die Orte bzw. den Zeitpunkt des Eintrages elektrostatischer Ladungen in die Messvorrichtung zu bestimmen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Messen elektrostatischer Ladungen mit einem Gehäuse, dadurch gelöst, dass das Gehäuse der äußeren Form einer üblichen Produktions-Photomaske mit identischen Abmes- sungen nachgebildet ist, dass das Gehäuse zwei parallel und beabstandet zueinander auf einem Rahmen angeordnete und aus einem Isolator bestehende Platten aufweist, dass auf einer der Platten mindestens zwei voneinander isolierte elektrisch leitende Sensorflächen nebeneinander auf der Außenseite der Platte angeordnet sind, und dass die elektrisch leitenden Sensorflächen mit einer Auswerte- und Speicherschaltung im Inneren des Gehäuses direkt oder indirekt gekoppelt sind.The invention is therefore based on the object to provide a measuring device and a method for measuring and storing electrostatic charges during the entire handling process of photomasks and with which it is possible, subsequently the places or the time of entry of electrostatic charges in the measuring device to determine. The object underlying the invention is achieved in a device for measuring electrostatic charges with a housing, characterized in that the housing of the outer shape of a conventional production photomask is simulated with identical dimensions that the housing two parallel and spaced apart on a Frame arranged and consisting of an insulator plates, that on one of the plates at least two mutually insulated electrically conductive sensor surfaces are arranged side by side on the outside of the plate, and that the electrically conductive sensor surfaces with an evaluation and storage circuit inside the housing directly or indirectly are coupled.
Die Platten können aus Quarzglas oder einem anderen geeigneten Isolator bestehen, wobei die Platten mit dem Rahmen mit- einander verbunden sind. Dar Rahmen muss nicht notwendigerweise aus einem Isolator bestehen, sondern es kann auch ein anderes geeignetes Material eingesetzt werden, welches sich beispielsweise leicht verarbeiten lässt, wie z.B. einem Kunststoff .The plates may be made of quartz glass or other suitable insulator, the plates being connected to the frame. The frame does not necessarily consist of an insulator, but another suitable material may be used which, for example, can be easily processed, such as e.g. a plastic.
Die elektrisch leitenden Sensorflächen auf der einen Platte bestehen aus Chrom, einem anderen geeigneten Metall, oder einem Halbleitermaterial.The electrically conductive sensor surfaces on the one plate are made of chromium, another suitable metal, or a semiconductor material.
Weiterhin sind die Sensorflächen durch einen im Randbereich der Platte befindlichen Masserahmen aus einem leitenden Ma- terial umgeben, wobei der Masserahmen aus Chrom, einem anderen Metall, oder einem Halbleitermaterial bestehen kann.Furthermore, the sensor surfaces are surrounded by a ground frame located in the edge region of the plate of a conductive material, wherein the ground frame made of chromium, another metal, or a semiconductor material can be made.
In einer Fortführung der Erfindung sind die Sensorflächen außen über eine kapazitive Kopplung indirekt mit einer Aus¬ werteschaltung innerhalb des Gehäuses gekoppelt, um jegliche Verfälschung der auf den Sensorflächen gespeicherten Ladung durch die zugehörige Auswerteschaltung zu vermeiden.In a continuation of the invention, the sensor surfaces are externally coupled via a capacitive coupling indirectly to an off ¬ evaluation circuit within the housing, to avoid any corruption of the data stored on the sensor surface charge by the associated evaluation circuit.
Die kapazitive Kopplung der Sensorflächen erfolgt durch miniaturisierte Feldsensoren, die sich innerhalb des Gehäuses gegenüber den Sensorflächen auf der einen Platte befinden. Für die Messwertaufnahme der vergleichsweise geringen Ladun¬ gen auf den Sensorelementen ist erfindungsgemäß ein Schwing- Kondensator-Elektrometer mit einem Reed-Relais als Schwing- Kondensator als Bestandteil der Auswerteschaltung vorgese- hen .The capacitive coupling of the sensor surfaces is carried out by miniaturized field sensors, which are located within the housing relative to the sensor surfaces on the one plate. For the recording of measured values of the comparatively low Ladun ¬ gen on the sensor elements a swing condenser electrometer with a reed relay as oscillating capacitor is inventively provided for as part of the evaluation hen.
Die Auswerteschaltung ist weiterhin mit einem Datenlogger imThe evaluation circuit is still with a data logger in
Gehäuse verbunden, so dass ein nachträgliches Auslesen undHousing connected, so that subsequent readout and
Weiterverarbeiten der gespeicherten Daten ohne weiteres möglich ist.Further processing of the stored data is readily possible.
Zusätzlich ist das Gehäuse mit Be- und Entlüftungsvorrichtungen versehen, die einen Gasaustausch mit der Umgebung ermöglichen .In addition, the housing is provided with ventilation devices that allow gas exchange with the environment.
Um eine einfache Reparatur der im Gehäuse befindlichen Bauteile zu ermöglichen und um Batteriewechsel vorzunehmen und ggf. Kalibrierarbeiten durchzuführen, sind die Platten mit dem Rahmen durch eine reversible Verklebung verbunden.In order to allow a simple repair of the components in the housing and to make battery changes and possibly carry out calibration work, the plates are connected to the frame by a reversible bond.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Messen elektrostatischer Ladungen mit der Messvorrichtung gelöst durch Einschleusen einer oder mehrerer der Messvorrichtungen in den Handhabungsprozess von Photomasken; Messen der elektrostatischen Aufladung in vorgegebenen Zeitabständen; Speichern der Messwerte korreliert mit der Zeit in einem Datenlogger; und Zuordnen der gespeicherten Messwert-/Zeit-Paare zu den entsprechenden Orten.The object underlying the invention is further achieved by a method for measuring electrostatic charges with the measuring device by introducing one or more of the measuring devices into the handling process of photomasks; Measuring the electrostatic charge at predetermined intervals; Saving the measured values correlates with time in a datalogger; and associating the stored measured value / time pairs with the corresponding locations.
In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens werden die gespeicherten Daten nach Abschluss des Handhabungsprozesses drahtlos ausgelesen.In a first embodiment of the method, the stored data are read out wirelessly after completion of the handling process.
Das erfolgt dadurch, dass die im Datenlogger gespeicherten Daten per Funk- oder Transpondertechnik nach Durchlauf der Vorrichtung gemeinsam mit den übrigen Prozess-Photomasken durch eine Belichtungseinrichtung oder nach sonstiger Handhabung ausgelesen werden.This is done by the fact that the data stored in the data logger are read out by radio or transponder technology after passing through the device together with the other process photomasks by an exposure device or other handling.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen elektrostati- scher Ladungen wird erfindungsgemäß in einer Belichtungseinrichtung zum Belichten eines Photoresists auf Halbleiterwa- fern, in Stockern, Boxen, Inspektionsgeräten oder Scannern eingesetzt .The device according to the invention for measuring electrostatic According to the invention, shear charges are used in an exposure device for exposing a photoresist to semiconductor wafers, in stockers, boxes, inspection devices or scanners.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: eine perspektivische Darstellung der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung zum Messen elektrostatischer Auf- ladungen; undFig. 1 is a perspective view of the erfindungsge ¬ MAESSEN device for measuring electrostatic charges up; and
Fig. 2: eine Schaltungsanordnung zum Messen elektrischer Aufladungen und Potentialdifferenzen sowie zur Speicherung der Messwerte in einem Datenlogger.2 shows a circuit arrangement for measuring electrical charges and potential differences and for storing the measured values in a data logger.
Die Vorrichtung zum Messen von elektrostatischen Aufladungen besteht aus einem Gehäuse 1, welches in seinen Außenabmes¬ sungen, Materialgestaltung und Aufbau nahezu identisch ist mit einer echten Produktions-Photomaske . Das Gehäuse 1 be¬ steht somit hauptsächlich aus Quarzglas. Anstelle von Quarz¬ glas können auch andere isolierende Materialien verwendet werden.The device for measuring electrostatic charges consists of a housing 1, which in its Außenabmes ¬ sungen, material design and construction is almost identical to a real production photomask. The housing 1 be ¬ is therefore mainly of quartz glass. Other insulating materials can be used instead of quartz glass ¬.
Fig. 1 zeigt den generellen Aufbau des Gehäuses 1, bestehend aus zwei parallel zueinander auf einem Rahmen 2 montierte Platten 3, 4, wobei sich auf der Vorderseite der Platte 3 (gem. Fig. 1 oben) des Gehäuses 1 eine strukturierte Chrom- Schicht befindet. Die Struktur der Chromschicht ist so ges¬ taltet, dass mindestens zwei voneinander isolierte Sensor¬ flächen 5a, 5b, 5c, 5d vorhanden sind. Die Sensorflächen 5a, 5b, 5c, 5d können auch aus voneinander isolierten Flächen aus anderen leitfähigen Materialien hergestellt werden.1 shows the general structure of the housing 1, consisting of two plates 3, 4 mounted parallel to one another on a frame 2, wherein on the front side of the plate 3 (according to the top of Fig. 1) of the housing 1 a structured chromium layer located. The structure of the chromium layer is saturated ¬ taltet that at least two mutually insulated sensor ¬ surfaces 5a, 5b, 5c, 5d are provided. The sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d can also be made of surfaces of other conductive materials which are insulated from one another.
Wie bei Photomasken üblich, ist ein Masserahmen 7 vorgesehen, der die zwei oder vier Chromflächen 5a, 5b, 56c, 5d auf der Platte 3 von diesen elektrisch isoliert umgibt. Im Inne¬ ren des Gehäuses 1 befindet sich eine Auswerteschaltung 6, die mit den Sensorflächen 5a, 5b, 5c, 5d indirekt gekoppelt ist. Dazu sind ein oder mehrere miniaturisierte elektrische Feldsensoren 8a, 8b vorgesehen, die jeweils gegenüber einer der Chromflächen 5a, 5b, 5c, 5d auf der gegenüber liegenden Seite der Platte 3 des Gehäuses 1, also innen, angeordnet sind (Fig. 2) . Diese Feldsensoren 8a. 8b messen über eine kapazitive Kopplung berührungslos die elektrischen Potenti¬ aldifferenzen zwischen den voneinander isolierten Chromflächen 5a, 5b, 5c, 5d.As usual with photomasks, a ground frame 7 is provided, which surrounds the two or four chrome surfaces 5a, 5b, 56c, 5d on the plate 3 of these electrically isolated. In attachments ¬ ren of the housing 1 there is an evaluating circuit 6, which is indirectly coupled to the sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d. These are one or more miniaturized electric Field sensors 8a, 8b are provided, which are each arranged opposite one of the chrome surfaces 5a, 5b, 5c, 5d on the opposite side of the plate 3 of the housing 1, ie inside (FIG. 2). These field sensors 8a. 8b measure via a capacitive coupling without contact, the electrical Potenti ¬ aldifferenzen between the mutually insulated chrome surfaces 5a, 5b, 5c, 5d.
Für die Messung werden Schwing-Kondensator-Elektrometer 9 verwendet, welche im Gegensatz zu einfachen elektronischen Elektrometern keine Nullpunktdrift haben. Als Schwingkondensator kann ein miniaturisiertes Reed-Relais 9a verwendet werden, dessen Zunge dergestalt in Schwingungen versetzt wird, dass die seitlich neben der Zunge befindlichen fest stehenden Kontakte nicht berührt werden.For the measurement oscillating capacitor electrometer 9 are used, which have no zero drift in contrast to simple electronic electrometers. As a resonant capacitor, a miniaturized reed relay 9a can be used, the tongue is vibrated in such a way that the fixed contacts located laterally adjacent to the tongue are not touched.
Die durch Potentialdifferenzen an den isolierten Chromflächen 5a, 5b, 5c, 5d über die kapazitive Kopplung der Feld¬ sensoren 8a, 8b influenzierte Wechselspannung am Schwingkondensator 14 wird über einen empfindlichen Verstärker 15 verstärkt und anschließend über eine Diode 16 gleichgerichtet.By potential differences on the isolated chromium surfaces 5a, 5b, 5c, 5d via the capacitive coupling of the field ¬ sensors 8a, 8b influenzierte AC voltage at the resonant capacitor 14 is amplified by a sensitive amplifier 15 and then rectified by a diode sixteenth
Zusätzlich können den Halbwellen nach dem Verstärker 15 über einen Phasendiskriminator 17 Polaritäten zugeordnet werden.In addition, the half-waves after the amplifier 15 via a phase discriminator 17 polarities can be assigned.
Die Messdaten werden in einem miniaturisierten Datenlogger 18 als Zeit/Wert-Datenpaare aufgezeichnet und können dadurch später bestimmten Elektrostatik verursachenden Prozessen im Handhabungsbereich der Photomasken zugeordnet werden.The measurement data are recorded in a miniaturized data logger 18 as time / value data pairs and can thus later be assigned to specific electrostatics-causing processes in the handling area of the photomasks.
Das Gehäuse 1 ist auf der gegenüber liegenden Seite der mit den Chromflächen 5a, 5b, 5c, 5d versehenen Platte 3 mit einer weiteren Platte 4, z.B. aus Quarzglas, verschlossen, wobei die beschriebene Auswerteschaltung 6 zum Messen elekt¬ rischer Potentialdifferenzen und zur Speicherung der Messwerte und der Datenlogger 18 zwischen den Quarzglasplatten angeordnet ist.The housing 1 is closed on the opposite side of the plate 3 provided with the chrome surfaces 5 a, 5 b, 5 c, 5 d with a further plate 4, for example made of quartz glass, wherein the described evaluation circuit 6 for measuring elekt ¬ potential differences in potential and storage of the Measured values and the data logger 18 is arranged between the quartz glass plates.
Zusätzlich kann das Gehäuse 1 mit Be- und Entlüftungsvor- richtungen 13 versehen sein, die beispielsweise in Form einfacher Bohrungen im Rahmen 2 einen Gasaustausch des Innenraumes des Gehäuses 1 mit der Umgebung ermöglichen.In addition, the housing 1 with ventilation and pre-ventilation be provided directions 13, for example, in the form of simple holes in the frame 2 allow gas exchange of the interior of the housing 1 with the environment.
Um eine einfache Reparatur der im Gehäuse befindlichen Bau- teile zu ermöglichen, sind die Platten mit dem Rahmen durch eine reversible Verklebung 11, 12 verbunden.In order to allow easy repair of the components in the housing, the plates are connected to the frame by a reversible bonding 11, 12.
Die beschriebene Vorrichtung kann nun problemlos zum Messen elektrostatischer Ladungen verwendet werden, indem diese in den Handhabungsprozess von Photomasken gleichzeitig mit den für die Prozessierung der Halbleiterwafer notwendigen Photomasken eingeschleust wird. Während der Handhabung in den entsprechenden Vorrichtungen, wie einer Einrichtung zur Belichtung eines Halbleiterwafers, einem Wafer-Stepper, einem Stocker, in Transportboxen, in einem Inspektionsgerät oder in einem Scanner, kann die in die Sensorflächen 5a, 5b, 5c, 5d eingeprägte Ladung in vorgegebenen Zeitabständen gemessen werden .The device described can now be used without problems for measuring electrostatic charges by introducing them into the handling process of photomasks simultaneously with the photomasks required for processing the semiconductor wafers. During handling in the respective apparatuses, such as a semiconductor wafer exposing apparatus, a wafer stepper, a stocker, in transport boxes, an inspection apparatus or a scanner, the charge impressed on the sensor surfaces 5a, 5b, 5c, 5d may be charged measured at predetermined intervals.
Nach der Verstärkung der Messwerte im Verstärker 15 und de- ren Gleichrichtung über die Diode 16 werden diese korreliert mit der Zeit in dem Datenlogger 18 gespeichert, wobei gleichzeitig eine Zuordnung der gespeicherten Messwert- /Zeit-Paare zu den entsprechenden Orten vorgenommen wird.After the amplification of the measured values in the amplifier 15 and their rectification via the diode 16, these are correlated with time stored in the data logger 18, wherein at the same time an assignment of the stored measured value / time pairs is made to the corresponding locations.
Die gespeicherten Daten können dann nach Abschluss des Handhabungsprozesses per Funk- oder Transpondertechnik oder ein anderes für den Datentransfer geeignetes Verfahren ausgelesen werden.The stored data can then be read out after completion of the handling process by radio or transponder technology or another suitable method for data transfer.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, besonders auf¬ fällige Messwerte sofort per Funk auszugeben, um eine schnelle Behebung der Ursache zu ermöglichen. Vorrichtung und Verfahren zum Messen elektrostatischer LadungenIn principle, it is also possible to immediately output radio- frequency readings, in particular, in order to enable a rapid elimination of the cause. Apparatus and method for measuring electrostatic charges
BezuσszeichenlisteBezuσszeichenliste
1 Gehäuse1 housing
2 Rahmen2 frames
3 Platte 4 Platte3 plate 4 plate
5a Sensorfläche5a sensor surface
5b Sensorfläche5b sensor surface
5c Sensorfläche5c sensor surface
5d Sensorfläche 6 Auswerteschaltung5d sensor surface 6 evaluation circuit
7 Masserahmen7 ground frames
8a Feldsensor8a field sensor
8b Feldsansor8b field sansor
9 Schwing-Kondensator Elektrometer 9a Reed-Relais9 Oscillating capacitor Electrometer 9a Reed relay
10 Datenlogger10 data loggers
11 Verklebung11 bonding
12 Verklebung12 bonding
13 Belüftungsvorrichtung 14 Schwingkondensator13 Ventilation device 14 Oscillation capacitor
15 Verstärker15 amplifiers
16 Diode16 diode
17 Phasendiskriminator17 phase discriminator
18 Datenlogger 18 data loggers

Claims

Vorrichtung und Verfahren zum Messen elektrostatischer La- düngenPatentansprüche Apparatus and method for measuring electrostatic fertilizer claims
1. Vorrichtung zum Messen elektrostatischer Ladungen mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) der äußeren Form einer üblichen Produktions-Photomaske mit identischen Abmessungen nachgebildet ist, dass das Gehäuse (1) zwei parallel und beabstandet zueinander auf einem Rah¬ men (2) angeordnete und aus einem Isolator bestehende Plat- ten (3, 4) aufweist, dass auf einer der Platten (3; 4) mindestens zwei voneinander isolierte elektrisch leitende Sen¬ sorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) nebeneinander auf der Außenseite der Platte (3) angeordnet sind, und dass die elektrisch lei¬ tenden Sensorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) mit einer Auswerte- und Speicherschaltung (6) im inneren des Gehäuses (1) indi¬ rekt gekoppelt sind.1. A device for measuring electrostatic charges with a housing, characterized in that the housing (1) of the outer shape of a conventional production photomask is simulated with identical dimensions, that the housing (1) two parallel and spaced from each other on a Rah ¬ men (2) arranged and consisting of an insulator plates (3, 4), that on one of the plates (3; 4) at least two mutually insulated electrically conductive Sen ¬ sorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) side by side on the Outside of the plate (3) are arranged, and that the electrically lei ¬ border sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) with an evaluation and memory circuit (6) in the interior of the housing (1) are indi ¬ rectly coupled.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3, 4) aus Quarzglas bestehen.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the plates (3, 4) consist of quartz glass.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3; 4) mit dem Rahmen (2) miteinander verbunden sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the plates (3, 4) are connected to the frame (2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Sensorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) auf der einen Platte (3; 4) aus Chrom, einem anderen geeigneten Metall, oder einem Halbleitermaterial bestehen.4. The device according to claim 1, characterized in that the electrically conductive sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) on the one plate (3; 4) made of chromium, another suitable metal, or a semiconductor material.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) durch einen im Randbereich der Platte (3) befindlichen Masserahmen (7) aus einem leitenden Material umgeben sind. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) are surrounded by a in the edge region of the plate (3) located mass frame (7) made of a conductive material.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Masserahmen (7) aus Chrom, einem anderen geeigneten Metall, oder einem Halbleitermaterial besteht.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the ground frame (7) consists of chromium, another suitable metal, or a semiconductor material.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Sensorflächen (5a, 5b; 5c, 5d) außen über eine kapazitive Kopplung indirekt mit einer Auswerteschaltung (6) innerhalb des Gehäuses (1) gekoppelt sind.7. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized marked, that the sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) are coupled externally via a capacitive coupling indirectly with an evaluation circuit (6) within the housing (1).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Kopplung der Sensorflächen (5a, 5b; 5c, 5d) durch miniaturisierte Feldsensoren (8a, 8b) erfolgt, die sich innerhalb des Gehäuses (1) gegenüber mindestens zwei der Sensorflächen (5a, 5b, 5c, 5d) auf der Platte (3) befin¬ den .8. The device according to claim 7, characterized in that the capacitive coupling of the sensor surfaces (5a, 5b, 5c, 5d) by miniaturized field sensors (8a, 8b) takes place, which within the housing (1) opposite at least two of the sensor surfaces (5a , 5b, 5c, 5d) on the plate (3) befin ¬ the.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messwertaufnahme ein Schwing-Kondensator-Elektro- meter (9) mit einem Reed-Relais als Schwing-Kondensator als Bestandteil der Auswerteschaltung (6) vorgesehen ist.9. The device according to claim 8, characterized in that for the measured value recording a resonant capacitor electric meter (9) with a reed relay as a resonant capacitor as part of the evaluation circuit (6) is provided.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (6) mit einem Datenlogger (10) im Gehäuse (1) verbunden ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the evaluation circuit (6) with a data logger (10) in the housing (1) is connected.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit Be- und Entlüftungsvorrichtungen (13) versehen ist.11. The device according to claim 1, characterized in that the housing (1) is provided with ventilation devices (13).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3, 4) und der Rahmen (2) durch eine reversible Verklebung (11, 12) miteinander verbunden sind.12. The device according to claim 1, characterized in that the plates (3, 4) and the frame (2) by a reversible bonding (11, 12) are interconnected.
13. Verfahren zum Messen elektrostatischer Ladungen mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 10, gekennzeichnet durch13. A method for measuring electrostatic charges with a device according to claims 1-10, characterized by
- Einschleusen einer oder mehrerer der Messvorrichtungen in den Handhabungsprozess von Photomasken, - Messen der elektrostatischen Aufladung in vorgegebenen Zeitabständen,Introducing into the handling process of photomasks one or more of the measuring devices, Measuring the electrostatic charge at predetermined intervals,
- Speichern der Messwerte korreliert mit der Zeit in einem Datenlogger;- Saving the measured values correlates with time in a datalogger;
- Zuordnen der gespeicherten Messwert-/Zeit-Paare zu den entsprechenden Orten.- Assign the stored measured value / time pairs to the corresponding locations.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch drahtloses Auslesen der gespeicherten Daten nach Abschluss des Handhabungsprozesses .14. The method according to claim 13, characterized by wireless readout of the stored data after completion of the handling process.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die im Datenlogger gespeicherten Daten per Funk- oder15. The method according to claim 14, characterized in that the data stored in the data logger via radio or
Transpondertechnik nach Durchlauf der Vorrichtung gemeinsam mit Prozess-Photomasken durch eine Belichtungseinrichtung oder nach sonstiger Handhabung ausgelesen werden.Transponder technology can be read out after passing through the device together with process photomasks through an exposure device or after other handling.
16. Verwendung der Vorrichtung zum Messen elektrostatischer Ladungen nach den Ansprüchen 1 bis 12 in einer Belichtungseinrichtung zum Belichten eines Photoresists auf Halbleiter- wafern .16. Use of the device for measuring electrostatic charges according to claims 1 to 12 in an exposure device for exposing a photoresist on semiconductor wafers.
17. Verwendung der Vorrichtung zum Messen elektrostatischer Ladungen nach den Ansprüchen 1 bis 13 in einem Wafer-17. Use of the device for measuring electrostatic charges according to claims 1 to 13 in a wafer
Stepper, in einem Stocker, in Boxen, in einem Inspektionsgerät oder in einem Scanner.Stepper, in a stocker, in boxes, in an inspection device or in a scanner.
18. Verwendung der Vorrichtung in allen Geräten und Anlagen, welche zur Herstellung von Photomasken verwendet werden. 18. Use of the device in all devices and systems which are used for the production of photomasks.
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