CN112228494A - 主动减震系统及具有其的扫描电子显微镜 - Google Patents
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Abstract
本申请属于半导体量测技术领域,具体涉及一种主动减震系统及具有其的扫描电子显微镜,该主动减震系统包括缓冲组件、支撑台、震动传感器和施力装置,支撑台设置于设备内,且支撑台与设备通过缓冲组件连接,设备承受的震动通过缓冲组件传递至支撑台,施力装置与支撑台连接,震动传感器设置于支撑台上并与施力装置电连接,震动传感器将支撑台接收到的震动转化为震动信号并发送至施力装置,施力装置根据震动传感器发送的震动信号向支撑台施加反震动力。根据本申请的主动减震系统,通过震动传感器和施力装置配合,震动传感器可以感受设备的微小震动,并通过施力装置主动缓解设备的微小震动。
Description
技术领域
本申请属于半导体量测技术领域,具体涉及一种主动减震系统及具有其功能的扫描电子显微镜。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
半导体设备中制作高度集成微细图形的工艺对外部环境非常的敏感,尤其是半导体设备中的量测设备会由于工厂内的震动、磁场以及噪音等原因导致量测结果受到影响,半导体制造生产设备中的量测设备由于要量测半导体制造过程中的不良现象和工艺特性,因此对于其精准度的要求非常高,量测设备中的线宽量测设备、电子束检验设备和光学检验设备等尤其对环境的震动比较敏感。
目前,为了减少环境对量测设备的影响,客户在工厂内安装量测设备之前,会事先构建独立基础的弹簧抗震式或空压抗震式等被动抗震系统,然后将量测设备安装于被动抗震系统上。被动抗震系统虽然使量测设备具备一定的控制震动性能,但被动的弹簧抗震方式或空压抗震方式无法有效控制环境中10hz以下的震动。
发明内容
本申请的目的是至少解决现有的减震系统被动减震且无法响应微小震动的技术问题。该目的是通过以下技术方案实现的:
本申请的第一方面提供了一种主动减震系统,主动减震系统包括缓冲组件、支撑台、震动传感器和施力装置,支撑台设置于设备内,且支撑台与设备通过缓冲组件连接,设备承受的震动通过缓冲组件传递至支撑台,施力装置与支撑台连接,震动传感器设置于支撑台上并与施力装置电连接,震动传感器将支撑台接收到的震动转化为震动信号并发送至施力装置,施力装置根据震动传感器发送的震动信号向支撑台施加反震动力。
根据本申请实施例的主动减震系统,通过震动传感器和施力装置配合,震动传感器可以感受设备的微小震动,并通过施力装置主动缓解设备的微小震动。
本申请的第二方面还提出了一种扫描电子显微镜,扫描电子显微镜内设置有根据本申请第一方面的主动减震系统。
根据本申请的扫描电子显微镜,扫描电子显微镜内的主动减震系统可以感受工厂内的震动、磁场以及噪音导致的扫描电子显微镜震动,以此减少工厂内的震动、磁场以及噪音等原因对扫描电子显微镜的量测精度的影响。另外,设置有主动减震系统的扫描电子显微镜不需要事先在地面构建独立基础的被动除震系统。
附图说明
通过阅读下文具体实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。其中:
图1为本申请实施例的扫描电子显微镜的结构示意图。
附图标记:
100、主动减震系统;101、箱体;
10、缓冲组件;11、弹性缓冲器;12、缸筒;13、活塞;
20、支撑台;
30、震动传感器;
40、施力装置;
200、扫描电子显微镜;210、放置台;220、设备前端模块;230、处理系统;
300、减震梁系统;
400、晶圆装置。
具体实施方式
以下,将参照附图来描述本公开的实施方式。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施方式的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中,当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时,该层/元件可以直接位于该另一层/元件上,或者它们之间可以存在居中层/元件。另外,如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”,那么当调转朝向时,该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
震动是结构物或地基等因受到外力沿着与外力平行的方向反复运动的现象,震动是在日常生活中会经常发生的现象,微小的震动可能会感受不到,但是,精密半导体设备以及量测设备会受到很大的影响,震动的四大组成要素为变位、速度、加速度和震动频率,其中,变位对设备的影响最大。
如图1所示,为了提高设备的抗震性能以及减少外部环境对设备的影响,根据本申请第一方面的实施例,提供了一种主动减震系统100,主动减震系统100包括缓冲组件10、支撑台20、震动传感器30和施力装置40,支撑台20设置于设备内,且支撑台20与设备通过缓冲组件10连接,设备承受的震动通过缓冲组件10传递至支撑台20,施力装置40与支撑台20连接,震动传感器30设置于支撑台20上并与施力装置40电连接,震动传感器30将支撑台20接收到的震动转化为震动信号并发送至施力装置40,施力装置40根据震动传感器30发送的震动信号向支撑台20施加反震动力。
根据本申请实施例的主动减震系统100,通过震动传感器30和施力装置40配合,震动传感器30可以感受设备的微小震动,并通过施力装置40主动缓解设备的微小震动。具体地,本申请实施例的主动减震系统100可以控制设备10hz以下的低频震动,当设备发生震动后,设备通过缓冲组件10将震动传递至支撑台20,支撑台20上的震动传感器30能够及时检测出支撑台20以及设备的震动,并将设备的震动转换为震动信号发送至施力装置40,施力装置40能够根据震动信号及时作出反应,向支撑台20和设备施加反震动力,以此缓解设备的震动。具体地,主动减震系统100还包括箱体101,施力装置40、缓冲组件10、支撑台20和震动传感器30均设置于箱体101内,箱体101对施力装置40、缓冲组件10、支撑台20和震动传感器30起到防护作用,减少外部环境影响施力装置40、缓冲组件10、支撑台20和震动传感器30的正常工作。
需要说明的是,上述实施例中阐述了将主动减震系统100设置于设备内,但是,并没有对主动减震系统100在设备内的具体位置进行限定,即,可以根据设备承受的震动方向合理设置主动减震系统100在设备内的具体位置,例如,可以在设备的底部、后部或者左侧设置主动减震系统100,以此缓解设备沿不同方向的震动,因此,在设备的底部、后部或者左侧设置主动减震系统100均属于本申请的保护范围。另外,上述实施例中并未对缓冲组件10的具体结构进行限定,缓冲组件10可以为机械缓冲件、液压缓冲件或气压缓冲件中的一种或者几种组合,下面会对缓冲组件10的具体实施例进行阐述。
在本申请的一些实施例中,缓冲组件10包括弹性缓冲器11,弹性缓冲器11的一端连接至设备上,弹性缓冲器11的另一端连接至支撑台20上。弹性缓冲器11由弹性材质制成,弹性材质可以选用弹簧、橡胶或者其他材质,进一步地,为了减少设备在压缩弹性缓冲器11的过程中弹性缓冲器11发生偏斜现象,缓冲组件10还包括设置于支撑台20上的导向柱(图中未示出),设备上设置有与导向柱对应的导向孔,弹性缓冲器11套设于导向柱外并连接至支撑台20和设备上,设备在压缩弹性缓冲器11时,导向孔沿着导向柱移动,可以理解的是,设备的震动一般都不会大幅度震动,因此,导向孔沿着导向柱小幅度移动不会与设备内的部件发生干涉现象。
在本申请的另一些实施例中,缓冲组件10还包括缸筒12和设置于缸筒12内的活塞13,缸筒12设置于支撑台20上,活塞13伸出缸筒12并连接至设备上。本实施例中的缸筒12可以为液压缸或者气压缸,活塞13设置于缸筒12内并连接至设备上,当设备出现震动时,设备向活塞13施加压力,缸筒12对活塞13施加反方向的推力,以此达到对设备减震的目的。进一步地,缓冲组件10还可以为弹性缓冲器11、液压缓冲器或气压缓冲器的组合结构,弹性缓冲器11主要对设备与支撑台之间相向运动方向的震动的缓冲作用,液压缓冲器或气压缓冲器对设备与支撑台之间反向运动方向的震动起到缓冲作用。
需要说明的是,上述实施例中的震动传感器30可以为压电式震动传感器、磁电式震动传感器或微型震动传感器中的一种。具体地,在本申请的一些实施例中,震动传感器30包括压电传感器,压电传感器设置于支撑台20上靠近缓冲组件10的位置,当设备向支撑台20的方向震动时,设备通过缓冲组件10对支撑台20施加压力,支撑台20将承受到的压力传递至压电传感器,压电传感器将压力信号转化为压电信号发送至施力装置40,施力装置40根据压电信号对支撑台20和设备施加与压力方向反向的支撑力,以此缓解设备和支撑台20的震动。
在本申请的一些实施例中,施力装置40包括液压驱动装置和控制器,控制器分别与震动传感器30和液压驱动装置连接,控制器根据震动传感器30发送的压电信号控制液压驱动装置向设备施加反震动力,具体地,施力装置40不仅仅局限于一个液压驱动装置,根据本申请的一些实施例,施力装置40包括多个液压驱动装置,控制器根据震动传感器30发送的震动信号的具体位置,控制与其对应的液压驱动装置工作,以此实现对设备进行精准减震的目的。进一步地,震动传感器30与控制器构成闭环控制,控制器根据震动传感器30发送的震动信号控制液压驱动装置的工作状态,反过来,液压驱动装置的工作状态改变震动传感器30发送的震动信号,控制器根据震动传感器30发送的震动信号实时调整液压驱动装置的工作状态。
继续参阅图1,本申请的的第二方面还提供了一种扫描电子显微镜200,扫描电子显微镜200内设置有根据本申请第一方面的主动减震系统100。
根据本申请的扫描电子显微镜200,扫描电子显微镜200内的主动减震系统100可以感受工厂内的震动、磁场以及噪音导致的扫描电子显微镜200震动,以此减少工厂内的震动、磁场以及噪音等原因对扫描电子显微镜200的量测精度的影响。另外,设置有主动减震系统100的扫描电子显微镜200不需要事先在地面构建独立基础的弹簧抗震式或空压抗震式被动抗震系统,可以缩短工程时间。
具体地,在本申请的一些实施例中,扫描电子显微镜200包括放置台210、靠近放置台210设置的设备前端模块(EFEM,Equipment Front EndModule)220以及设置于扫描电子显微镜200的处理系统230,放置台210用于放置待量测的晶圆装置400,晶圆装置400在本实施例中为FOUP(Front Opening Unified Pod,前开式晶圆传送盒),设备前端模块220用于净化晶圆装置400并将晶圆装置400传送至处理系统230,处理系统230用于将接收到的晶圆装置400进行扫描量测处理,扫描电子显微镜200的底部设置有与设备前端模块220和处理系统230连接的主动减震系统100。进一步地,在本申请的一些实施例中,扫描电子显微镜200的后侧设置有与设备前端模块220和处理系统230连接的主动减震系统100。进一步地,在本申请的一些实施例中,扫描电子显微镜200的左侧和/或右侧设置有与设备前端模块220和处理系统230连接的主动减震系统100。
通过在扫描电子显微镜200的底部、后侧、左侧和/或右侧放置主动减震系统100,从而使扫描电子显微镜200能够通过主动减震系统100缓解前后、左右和上下方向的震动,进一步地,在本申请的一些实施例中,主动减震系统100包括由弹性缓冲器11以及缸筒12和活塞13组成的缓冲组件10,弹性缓冲器11与设备前端模块220连接,活塞13与处理系统230连接,通过将缓冲组件10设置于扫描电子显微镜200的不同位置,从而使主动减震系统100能够缓解扫描电子显微镜200转动方向的震动,具体地,扫描电子显微镜200在工作时会出现沿前后轴转动的震动、沿左右轴转动的震动以及沿上下轴转动的震动,通过将缓冲组件10设置于扫描电子显微镜200的不同位置,缓冲组件10可以感受不同位置处的震动,以此使施力装置40能够向扫描电子显微镜200施加对应的反震动力。
为了进一步地提高扫描电子显微镜200的抗震性能,扫描电子显微镜200的底部设置有抗震梁300,通过抗震梁300对扫描电子显微镜200施加被动的反震动力。
在本申请的一些实施例中,扫描电子显微镜200为关键尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM,Critical Dimension-Scanning Electron Microscope),扫描电子显微镜200不仅仅局限于扫描量测晶圆装置400的尺寸,扫描电子显微镜200还能够用于扫描量测其他半导体装置或电子产品的尺寸,在此不再进行详细阐述。
需要说明的是,本申请实施例中所述的前侧、后侧以及左侧和右侧是以用户面向放置台210为基准,当用户面向放置台210站立时,用户的左手侧即为扫描电子显微镜200的左侧,用户的右手侧即为扫描电子显微镜200的右侧,扫描电子显微镜200上靠近放置台210的一侧为前侧,扫描电子显微镜200上背对放置台210的一侧为后侧。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本公开的范围。为了实现相同的目的,本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种主动减震系统,其特征在于,
所述主动减震系统包括缓冲组件、支撑台、震动传感器和施力装置,
所述支撑台设置于设备内,且所述支撑台与所述设备通过所述缓冲组件连接,所述设备承受的震动通过所述缓冲组件传递至所述支撑台,所述施力装置与所述支撑台连接,
所述震动传感器设置于所述支撑台上并与所述施力装置电连接,所述震动传感器将所述支撑台接收到的震动转化为震动信号并发送至所述施力装置,所述施力装置根据所述震动传感器发送的所述震动信号向所述支撑台施加反震动力。
2.根据权利要求1所述的主动减震系统,其特征在于,所述缓冲组件包括弹性缓冲器,所述弹性缓冲器的一端连接至所述设备上,所述弹性缓冲器的另一端连接至所述支撑台上。
3.根据权利要求1或2所述的主动减震系统,其特征在于,所述缓冲组件包括缸筒和设置于所述缸筒内的活塞,所述缸筒设置于所述支撑台上,所述活塞伸出所述缸筒并连接至所述设备上。
4.根据权利要求1所述的主动减震系统,其特征在于,所述震动传感器包括压电传感器,所述压电传感器设置于所述支撑台上靠近所述缓冲组件的位置。
5.根据权利要求1所述的主动减震系统,其特征在于,所述施力装置包括液压驱动装置和控制器,所述控制器分别与所述震动传感器和所述液压驱动装置连接,所述控制器根据所述震动传感器发送的震动信号控制所述液压驱动装置向所述设备施加反震动力。
6.一种扫描电子显微镜,其特征在于,所述扫描电子显微镜内设置有根据权利要求1至5中任一项所述的主动减震系统。
7.根据权利要求6所述的扫描电子显微镜,其特征在于,所述扫描电子显微镜包括放置台、靠近所述放置台设置的设备前端模块以及设置于所述扫描电子显微镜内的处理系统,所述扫描电子显微镜的底部和/或后侧设置有与所述设备前端模块和所述处理系统连接的所述主动减震系统。
8.根据权利要求6所述的扫描电子显微镜,其特征在于,所述扫描电子显微镜包括放置台、靠近所述放置台设置的设备前端模块以及设置于所述扫描电子显微镜内的处理系统,所述扫描电子显微镜的左侧和/或右侧设置有与所述设备前端模块和所述处理系统连接的所述主动减震系统。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的扫描电子显微镜,其特征在于,所述主动减震系统包括由弹性缓冲器以及缸筒和活塞组成的缓冲组件,所述弹性缓冲器与所述设备前端模块连接,所述活塞与所述处理系统连接,所述缸筒设置于所述支撑台上与所述活塞对应的位置。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的扫描电子显微镜,其特征在于,所述扫描电子显微镜为关键尺寸扫描电子显微镜。
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