CN103632912A - 电子显微镜成像系统及方法 - Google Patents

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Abstract

电子显微镜成像系统包括：电子显微镜，其包括电子柱和真空室，且具有光轴；氦供应组件，其用于将氦选择性地供应到真空室外面光轴附近的氦可富含容积区；在真空室外的样品支撑台，其设置以支撑着真空室外面将被电子显微镜成像的样品，所述样品支撑台还包括平移组件，其可操作以提供样品进入和离开氦可富含容积区的相对平移。

Description

电子显微镜成像系统及方法
技术领域
本发明涉及电子显微镜成像系统。
背景技术
电子显微镜成像系统被在多种产业中使用，用于成像和检查。
发明内容
本发明寻求提供出改进的电子显微镜成像系统。
因此，根据本发明的优选实施例提供了一种电子显微镜成像系统，包括：电子显微镜，其包括电子柱和真空室，且具有光轴；氦供应组件，其用于将氦选择性地供应到真空室外面光轴附近的氦可富含容积区；在真空室外的样品支撑台，其设置为支撑着真空室外面将被电子显微镜成像的样品，且包括平移组件，所述平移组件可操作以提供使样品进入和离开氦可富含容积区的相对平移。
优选地，氦供应组件包括控制件，用于只有在样品正在被成像时才将氦供应到氦可富含容积区。
根据本发明的优选实施例，平移组件可操作以在样品支撑台静止时相对于样品支撑台平移电子显微镜。可选地，平移组件可操作以在电子显微镜静止时相对于电子显微镜平移样品支撑件。
优选地，平移组件可操作以相对于电子显微镜和样品支撑台之一平移电子显微镜和样品支撑台中的另一个。根据本发明的优选实施例，平移组件可操作以使电子显微镜和样品支撑台相对于彼此平移。
优选地，平移组件包括一对被动卷，它们可操作以将至少一个样品相对于光轴从所述一对被动卷之一平移到所述一对被动卷的另一个。
根据本发明的另一优选实施例也提供了一种平板显示器生产系统，包括：至少一个第一平板显示器生产台；在所述至少一个第一平板显示器生产台下游的至少一个检测台，其包括：包括真空室且具有光轴的电子显微镜、设置为在所述真空室外面支撑着将被所述电子显微镜成像的平板显示器的平板支撑件、可操作以提供所述平板和所述光轴之间的相对平移的平移组件；以及在所述至少一个检测台下游的至少一个第二平板显示器生产台。
根据本发明的又另一优选实施例还提供了一种半导体生产系统，包括：至少一个第一半导体生产台；在所述至少一个第一半导体生产台下游的至少一个检测台，其包括：包括真空室且具有光轴的电子显微镜、设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的晶片的晶片支撑件、可操作以提供所述晶片和所述光轴之间的相对平移的平移组件；以及在所述至少一个检测台下游的至少一个第二半导体生产台。
根据本发明的另一优选实施例甚至还提供了一种电子显微镜成像方法，包括：提供电子显微镜，其包括电子柱和真空室，且具有光轴；将氦选择性地供应到所述真空室外面光轴附近的氦可富含容积区，由此产生被富含的氦容积；将样品支撑在所述真空室外的样品支撑台上，且提供所述样品进入和离开所述氦可富含容积区的相对平移；以及在所述样品处于所述被富含的氦容积内时使用所述电子显微镜成像所述样品。
优选地，所述选择性地供应氦包括只有在所述样品正在被成像时才将氦供应到所述氦可富含容积区。
根据本发明的优选实施例，所述相对平移包括在所述样品支撑台静止时相对于所述样品支撑台平移所述电子显微镜。可选地，所述相对平移包括在所述电子显微镜静止时相对于所述电子显微镜平移所述样品支撑台。
优选地，所述相对平移包括相对于所述电子显微镜和所述样品支撑台之一平移所述电子显微镜和所述样品支撑台的另一个。根据本发明的优选实施例，所述相对平移包括使所述电子显微镜和所述样品支撑台相对于彼此平移。
根据本发明的另一优选实施例还提供了一种平板显示器生产方法，包括：执行至少一个第一平板显示器生产步骤；使位于所述至少一个第一生产步骤下游的至少一个检测台包括电子显微镜，其包括真空室且具有光轴，和平板支撑件，其设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的平板，将所述平板支撑在所述真空室外的所述平板支撑台上，且提供所述平板朝向和远离所述光轴的相对平移；当所述光轴与所述平板在其上至少一个检测位置处相交时，使用所述电子显微镜成像所述平板；以及执行至少一个第二平板显示器生产步骤。
根据本发明的另一优选实施例又还提供了一种半导体生产方法，包括：执行至少一个第一半导体生产步骤；使位于所述至少一个第一生产步骤下游的至少一个检测台包括电子显微镜，其包括真空室且具有光轴，和晶片支撑件，其设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的晶片，将所述晶片支撑在所述真空室外的所述晶片支撑台上，且提供所述晶片朝向和远离所述光轴的相对平）；当所述光轴与所述晶片在其上至少一个检测位置处相交时，使用所述电子显微镜成像所述晶片；以及执行至少一个第二半导体生产步骤。
附图说明
本发明将通过以下结合附图的详细描述而被更完全地理解和认识，其中：
图1A-1D是根据本发明的优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图；
图2A-2D是根据本发明的另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图；
图3A-3D是根据本发明的又另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图；
图4是根据本发明的另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图；
图5是根据本发明的又另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图；
图6是根据本发明的优选实施例所构造和操作的平板显示器生产系统的简化视图；以及
图7是根据本发明的优选实施例所构造和操作的半导体晶片生产系统的简化视图。
具体实施方式
现在参考图1A-1D，其是根据本发明的优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图。如在图1A-1D中所示，电子显微镜成像系统包括电子显微镜100，所述电子显微镜100包括电子柱102和真空室104，且具有光轴106。
通常包括一个或多个氦供应管112和氦分配喷嘴114的氦供应组件110优选安装在电子显微镜100上，且优选将氦选择性地供应到在真空室104外面光轴106附近的氦可富含容积区（helium enrichable volume）116。
电子显微镜100和氦供应组件110可以是通常如美国专利申请No.8,164,057所描述的，其公开内容通过引用被结合于此。
根据本发明的优选实施例，真空室104外面的样品支撑台120支撑着真空室104外面的将被电子显微镜100成像的样品122，且所述样品支撑台120包括平移组件124，所述平移组件124可操作以提供样品进入和离开氦可富含容积区116的相对平移。
图1A示出的样品122位于远离光轴106处，通常在X-方向上与光轴106相距10厘米且在氦可富含容积区116外面。图1B示出的样品122已经被沿X轴线平移以位于光轴106旁边，但与光轴106沿Y轴线相隔7-10厘米，且可以在或可以不在氦可富含容积区116内。图1C示出了样品122的进一步平移，以使样品122位于光轴106之下与真空室104的距离典型地为0.1-10厘米。如图1C所示，样品122通常位于氦可富含容积区116内。图1D示出了样品支撑台120在Z-轴线上的移位模式的操作方式，以使得样品典型地处于与真空室104相距0.1毫米内，以可实现电子束冲击的方式对准光轴106。
现在参考图2A-2D，其是根据本发明的另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图。如在图2A-2D中所视，电子显微镜成像系统包括电子显微镜200，所述电子显微镜200包括电子柱202和真空室204，且具有光轴206。
通常包括一个或多个氦供应管212和氦分配喷嘴214的氦供应组件210优选安装在电子显微镜200上，且优选将氦选择性地供应到真空室204外面光轴206附近的氦可富含容积区216。
电子显微镜200和氦供应组件210可以是通常如美国专利申请No.8,164,057所描述的，其公开内容通过引用被结合于此。
根据本发明的优选实施例，真空室204外面的样品支撑台220支撑着真空室204外面的将被电子显微镜200成像的大型样品222，所述样品支撑台220还包括平移组件224，所述平移组件224可操作以提供样品进入和离开氦可富含容积区216的相对平移。优选地，样品的至少一个尺寸大幅超出氦可富含容积区的相应尺寸，且可能大幅超过整个电子显微镜200的相应覆盖区。在使用半导体晶片的情况下，典型的样品可以具有300毫米的直径，且最大尺寸可约5米或更大，诸如在使用平板显示器基板的情况下。
图2A-2D示出了通过简单地使样品222在样品支撑台220上在X和Y方向上移位来成像样品222的多个不同区域。可以理解的是，也可以视情况将样品222在Z方向上移位。
现在参考图3A-3D，其是根据本发明的又另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图。如在图3A-3D中所视，电子显微镜成像系统包括电子显微镜300，所述电子显微镜300包括电子柱302和真空室304，且具有光轴306。
通常包括一个或多个氦供应管312和氦分配喷嘴314的氦供应组件310优选安装在电子显微镜300上，且优选将氦选择性地供应到真空室304外面光轴306附近的氦可富含容积区316。
电子显微镜300和氦供应组件310可以是通常如美国专利申请No.8,164,057所描述的，其公开内容通过引用被结合于此。
根据本发明的优选实施例，真空室304外面的样品支撑台320支撑着在真空室304外面将被电子显微镜300成像的大型样品322，所述样品支撑台320还包括平移组件，所述平移组件可操作以提供样品进入和离开氦可富含容积区316的相对平移。优选地，样品的至少一个尺寸大幅超过氦可富含容积区的相应尺寸，且可能大幅超过整个电子显微镜300的相应覆盖区。在使用半导体晶片的情况下，通常样品可以有300mm的直径，且最大尺寸可约5米或更大，诸如在使用平板显示器基板的情况下。
在图3A-3D的实施例中，电子显微镜300可选择性地沿一个轴线移位，在这里是X-轴线，并且样品支撑台320提供了沿Y和Z轴线的选择性移位。
图3A-3D示出了通过将样品支撑台320上的样品322和电子显微镜在X和Y方向上相对移位来成像样品322的多个不同区域。可以理解的是，也可以视情况将样品322在Z方向上移位。
现在参考图4，其是根据本发明的又另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图。如在图4中所视，电子显微镜成像系统包括电子显微镜400，所述电子显微镜400包括电子柱402和真空室404，且具有光轴406。
通常包括一个或多个氦供应管412和氦分配喷嘴414的氦供应组件410优选安装在电子显微镜400上，且优选将氦选择性地供应到真空室404外面光轴406附近的氦可富含容积区416。
电子显微镜400和氦供应组件410可以是通常如美国专利申请No.8,164,057所描述的，其公开内容通过引用被结合于此。
根据本发明的优选实施例，真空室404外面的传送器形式的样品支撑台420支撑着真空室404外面的将被电子显微镜400成像的多个样品422，所述样品支撑台420还包括平移组件，诸如传送器驱动器，所述平移组件可操作以提供样品422进入和离开氦可富含容积区416的相对平移。
在图4的实施例中，样品支撑台420提供了样品422沿X轴线的选择性移位。样品422和电子显微镜400的相对移位可由电子显微镜400的Y-轴线移位提供。可以理解的是，也可以视情况提供样品422在Z方向上的移位。
现在参考图5，其是根据本发明的又另一优选实施例所构造和操作的电子显微镜成像系统的操作方式的简化视图。如在图5中所视，电子显微镜成像系统包括电子显微镜500，所述电子显微镜500包括电子柱502和真空室504，且具有光轴506。
通常包括一个或多个氦供应管512和氦分配喷嘴514的氦供应组件510优选安装在电子显微镜500上，且优选将氦选择性地供应到真空室504外面光轴506附近的氦可富含容积区516。
电子显微镜500和氦供应组件510可以是通常如美国专利申请No.8,164,057所描述的，其公开内容通过引用被结合于此。
根据本发明的优选实施例，真空室504外面的基板卷（substrate roll）形式的样品支撑台520具有形成于其上的位于真空室504外面的将被电子显微镜500成像的多个样品522，所述样品支撑台520还包括平移组件，诸如卷到卷驱动器（roll-roll drive），所述平移组件可操作以提供样品522进入和离开氦可富含容积区516的相对平移。
在图5的实施例中，样品支撑台520提供了样品522沿X轴线的选择性移位。样品522和电子显微镜500的相对移位可由电子显微镜500的Y-轴线移位提供。可以理解的是，也可以视情况提供样品522在Z方向上的移位。
现在参考图6，其是根据本发明的优选实施例所构造和操作的平板显示器生产系统的简化视图。可以看到，本发明的实施例，典型地，图4所示和上文所述的实施例，的电子显微镜成像系统形成了平板显示器生产系统中的生产线的一部分。
现在参考图7，其是根据本发明的优选实施例所构造和操作的半导体晶片生产系统的简化视图。可以看到，本发明的实施例，典型地，图4所示和上文所述的实施例，的电子显微镜成像系统形成了半导体晶片生产系统中的生产线的一部分。
本领域技术人员将理解到，本发明不限于上文特别示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括权利要求中详述特征的组合和部分组合以及其更改，本领域普通技术人员在阅读前述非现有技术的内容后将意识到所述更改。

Claims (17)

1.一种电子显微镜成像系统，包括：
电子显微镜，其包括电子柱和真空室，且具有光轴；
氦供应组件，其用于将氦选择性地供应到所述真空室外面所述光轴附近的氦可富含容积区；以及
在所述真空室外的样品支撑台，其设置为支撑着所述真空室外面将被所述电子显微镜成像的样品，所述样品支撑台包括平移组件，所述平移组件可操作以提供所述样品进入和离开所述氦可富含容积区的相对平移。
2.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述氦供应组件包括控制件，使得只有当所述样品正在被成像时才将氦供应到所述氦可富含容积区。
3.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述平移组件可操作以在所述样品支撑台静止时相对于所述样品支撑台平移所述电子显微镜。
4.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述平移组件可操作以在所述电子显微镜静止时相对于所述电子显微镜平移所述样品支撑台。
5.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述平移组件可操作以相对于所述电子显微镜和所述样品支撑台之一平移所述电子显微镜和所述样品支撑台中的另一个。
6.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述平移组件可操作以使所述电子显微镜和所述样品支撑台相对于彼此平移。
7.根据权利要求1所述的电子显微镜成像系统，其特征在于：所述平移组件包括一对被动卷，所述一对被动卷可操作以将至少一个样品相对于所述光轴从所述一对被动卷之一平移至所述一对被动卷中的另一个。
8.一种平板显示器生产系统，包括：
至少一个第一平板显示器生产台；
在所述至少一个第一平板显示器生产台下游的至少一个检测台，包括：
电子显微镜，其包括真空室且具有光轴；
平板显示器支撑件，其设置为在所述真空室外支撑将被所述电子显微镜成像的平板显示器；以及
平移组件，其可操作以提供所述平板显示器和所述光轴之间的相对平移；以及
在所述至少一个检测台下游的至少一个第二平板显示器生产台。
9.一种半导体生产系统，包括：
至少一个第一半导体生产台；
在所述至少一个第一半导体生产台下游的至少一个检测台，包括：
电子显微镜，其包括真空室且具有光轴；
晶片支撑件，其设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的晶片；以及
平移组件，其可操作以提供所述晶片和所述光轴之间的相对平移；
以及
在所述至少一个检测台下游的至少一个第二半导体生产台。
10.一种电子显微镜成像方法，包括：
提供电子显微镜，其包括电子柱和真空室，且具有光轴；
将氦选择性地供应到所述真空室外面所述光轴附近的氦可富含容积区，由此产生被富含的氦容积；
将样品支撑在所述真空室外的样品支撑台上，且提供所述样品进入和离开所述氦可富含容积区的相对平移；以及
在所述样品处于所述被富含的氦容积内时使用所述电子显微镜成像所述样品。
11.根据权利要求10所述的电子显微镜成像方法，其特征在于：所述选择性地供应氦包括只有在所述样品正在被成像时才将氦供应到所述氦可富含容积区。
12.根据权利要求10所述的电子显微镜成像方法，其特征在于：所述相对平移包括在所述样品支撑台静止时相对于所述样品支撑台平移所述电子显微镜。
13.根据权利要求10所述的电子显微镜成像方法，其特征在于：所述相对平移包括在所述电子显微镜静止时相对于所述电子显微镜平移所述样品支撑台。
14.根据权利要求10所述的电子显微镜成像方法，其特征在于：所述相对平移包括相对于所述电子显微镜和所述样品支撑台之一平移所述电子显微镜和所述样品支撑台中的另一个。
15.根据权利要求10所述的电子显微镜成像方法，其特征在于：所述相对平移包括使所述电子显微镜和所述样品支撑台相对于彼此平移。
16.一种平板显示器生产方法，包括：
执行至少一个第一平板显示器生产步骤；
使位于所述至少一个第一生产步骤下游的至少一个检测台包括电子显微镜，其包括真空室且具有光轴，和平板支撑件，其设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的平板，将所述平板支撑在所述真空室外的所述平板支撑台上，以及提供所述平板朝向和远离所述光轴的相对平移；
当所述光轴与所述平板在其上至少一个检测位置处相交时，使用所述电子显微镜成像所述平板；以及
执行至少一个第二平板显示器生产步骤。
17.一种半导体生产方法，包括：
执行至少一个第一半导体生产步骤；
使位于所述至少一个第一生产步骤下游的至少一个检测台包括电子显微镜，其包括真空室且具有光轴，和晶片支撑件，其设置为在所述真空室外支撑着将被所述电子显微镜成像的晶片，将所述晶片支撑在所述真空室外面的所述晶片支撑台上，以及提供所述晶片朝向和远离所述光轴的相对平移；
当所述光轴与所述晶片在其上至少一个检测位置处相交时，使用所述电子显微镜成像所述晶片；以及
执行至少一个第二半导体生产步骤。
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