CN112908815A - 样品承载结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种样品承载结构，包括：样品载台，经设置以承载半导体工艺样品；以及样品支座，经设置以承载所述样品载台，其中:所述样品载台包括远离所述样品支座的表面以承载所述半导体工艺样品以及邻近所述样品支座的表面，而所述样品载台邻近所述样品支座的所述表面上设置有至少三个突出部；所述样品支座包括承载部、光学感测器以及压力感测器，其中:所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的表面上设置有至少三个定位凹槽以分别容置所述样品载台的所述至少三个突出部，所述光学感测器设置于所述样品支座的第一部的一侧并邻近所述样品载台；以及所述压力感测器，设置于所述至少三个定位凹槽之至少二个内，以感测所述突出部是否接触所述压力感测器。

Description

样品承载结构及方法

技术领域

本揭示涉及半导体设备领域，特别涉及一种样品承载结构及方法。

背景技术

随着半导体几何结构继续收缩，制造商越来越依靠如电子显微镜的半导体设备来监控工艺、分析缺陷和调查界面层形态。近年来，由聚焦离子束与电子显微镜耦合成的聚焦离子束系统(FIB system)因同时具备成像、加工与沉积等多种功能而受到瞩目，其在科研工作中也发挥着越来越重要的作用。

然而，由于聚焦离子束系统仍属人工手动操作的机台，当操作员出现粗心操作时机台便会出现警报(alarm)并造成当机(down)，进而降低了聚焦离子束系统的正常运作时间(up time)及利用率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本揭示提供一种样品承载结构及方法。

依据某些实施例，本揭示提供了一种样品承载结构，包括：一种样品承载结构，包括：样品载台，经设置以承载半导体工艺样品；以及样品支座，经设置以承载所述样品载台，其中:所述样品载台包括远离所述样品支座的表面以承载所述半导体工艺样品以及邻近所述样品支座的表面，而所述样品载台邻近所述样品支座的所述表面上设置有至少三个突出部；所述样品支座包括承载部、光学感测器以及压力感测器，其中:所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的表面上设置有至少三个定位凹槽以分别容置所述样品载台的所述至少三个突出部，所述光学感测器设置于所述样品支座的第一部的一侧并邻近所述样品载台；以及所述压力感测器，设置于所述至少三个定位凹槽之至少二个内，以感测所述突出部是否接触所述压力感测器。

在某些实施例中，所述光学感测器用以感测到来自所述样品载台的反射讯号。

在某些实施例中，所述至少三个定位凹槽包括呈现三角形排列与设置的三个定位凹槽，而设置有所述压力感测器的所述两个定位凹槽相对于所述承载部的纵长方向相互平行设置。

在某些实施例中，所述压力感测器为厚度少于等于0.25毫米(mm)且具有介于0-200公克(g)量程的软性超薄压力传感器。

在某些实施例中，所述多个突出部为具有如半球状外形的绝缘物。

在某些实施例中，所述样品支座还包括固定构件，设置于邻近所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的第二部上，所述固定构件可沿着所述承载部的纵长方向移动以固定或释放所述样品载台。

在某些实施例中，所述至少三个定位凹槽之一并未实体接触所述突出部。

在某些实施例中，本揭示还提供了一种样品承载方法，包括：

提供前述的样品承载机构；以及透过所述光学感测器及所述压力感测器感测与判断所述样品载台是否设置于所述样品支座上。

在某些实施例中，本揭示的光学感测器用以感测到来自所述样品载台的反射讯号。

在某些实施例中，所述压力感测器为厚度少于等于0.25毫米(mm)且具有介于0-200公克(g)量程的软性超薄压力传感器。

本揭示的有益效果在于提供一种新颖的样品承载结构与方法，透过于样品承载结构中的光学感测器与压力感测器的协同判断与预警机制，可于操作员手动将样品载台至于承载支座后实时提醒操作员样品载台与承载支座之间可能存有不当放置情形，从而避免了操作员的粗心操作所导致的样品载台与聚焦离子束系统内工作台的碰撞所造成的机台当机，并提升聚焦离子束系统的正常运作时间及利用率。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本揭示实施例的样品承载结构的示意顶视图。

图2是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品支座的示意顶视图。

图3是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品载台的示意顶视图。

图4是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品载台的示意底视图。

图5是根据图1中线段A-A’的示意侧视图。

图6是根据图1中线段B-B’的示意侧视图。

图7是根据本揭示实施例的样品承载结构的示意侧视图。

图8是根据本揭示实施例的样品承载结构的示意侧视图，显示了样品载台与样品支座间的不当放置情形。

图9是根据本揭示实施例的聚焦离子束系统的示意图。

图10是根据本揭示实施例的样品承载方法的示意流程图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[顶部]、[底部]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。

以下藉由图1-8说明本揭示实施例的样品承载结构的示意图。

首先，图1是根据本揭示实施例的样品承载结构的示意顶视图，样品承载结构包括样品载台10及样品支座。所述样品载台10经设置以承载半导体工艺样品(未显示)，所述半导体工艺样品例如是待分析的经切割的芯片(chip)或经过裁切得到的部份晶片(wafer)。样品支座则经设置以承载样品载台10，并通过适当的传输机构(未显示)于真空装态下将样品载台10送至工艺腔室860(process chamber，见图9)内以进行监控半导体工艺样品的工艺、分析缺陷和调查界面层形态等操作。图1内的样品支座包括承载部20、光学感测器30以及固定构件40。

如图1所示，样品载台10设置于承载部20的第一部20A上，承载部20则透过第二部20B连接于传输机构(未显示)，而固定构件40则部份设置于承载部20的第二部20B及其两侧。光学感测器30则设置于承载部20的第一部20A的一侧并邻近样品载台10，以感测操作员是否已将样品载台10放置于样品支座上。固定构件40则包括设置于承载部20的第二部20B的两侧的固定钳40B以及连结所述多个固定钳40B的连接部40A。连接部40A亦连接于传输机构(未显示)，以允许所述多个固定钳40B可沿着承载部20的纵长方向(即图1内的线段A-A’方向)移动以固定或释放样品载台10。

图2是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品支座的示意顶视图。图2中仅显示了样品支座但未显示样品载台10，而承载部20的第一部20A中设置有至少三个定位凹槽，在此以三个定位凹槽200A、200B及200C的设置情形为例。所述多个定位凹槽200A、200B及200C呈现三角形排列与设置，而定位凹槽200A及200B较远离承载部20的第二部20B且相对于所述承载部的纵长方向相互平行设置，而定位凹槽200C则较靠近承载部20的第二部20B。所述多个定位凹槽200A及200B内还设置有压力感测器210，但此处定位凹槽200C内可不设置压力感测器210。所述压力感测器为厚度少于等于0.25毫米(mm)且具有介于0-200公克(g)量程的软性超薄压力传感器。举例来说，所述软性超薄压力传感器为由苏州能斯达公司产制的SI4-G软性超薄压力传感器。

图3是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品载台10的示意顶视图。如图3所示，显示了样品载台10远离承载部20的表面10A，于表面10A的中心区域10D则可作为固定与承载半导体工艺样品的区域。

另外，图4是根据本揭示实施例的样品承载结构中样品载台10的示意底视图。如图4所示，显示了样品载台10邻近承载部20的表面10B，于表面10B上亦设置有至少三个突出部，其数量相同于定位凹槽的数量，在此以三个突出部100A、100B及100C为所述多个突出部100A、100B及100C分别对应所述多个定位凹槽200A、200B及200C的位置而设置，故所述多个突出部100A、100B及100C亦呈现三角形排列与设置，而突出部100A及100B相似于定位凹槽200A及200B而相互平行设置且较远离承载部20的第二部20B，而突出部100C相似于定位凹槽200C而较靠近承载部20的第二部20B。在此，突出部100A、100B及100C为具有近似半球状外形的绝缘物，例如为类半球状的红宝石。

请参照图5，显示了根据图1中线段A-A’的示意侧视图，样品载台10还包括凹槽10C。如图5所示，当操作员手动将样品载台10设置于承载部20的第一部20A后，样品载台10的突出部100C为承载部20内的定位凹槽200C所完全容置，但样品载台10的突出部100C并未实体接处承载部20内的定位凹槽200C。另外，请参照图6，显示了图6是根据图1中线段B-B’的示意侧视图。如图6所示，同样地，当操作员手动将样品载台10设置于承载部20的第一部20A后，样品载台10的突出部100A为承载部20内的定位凹槽200A所完全容置并接触了压力感测器210并施加了压力于压力感测器210，使得压力感测器210呈现一定量程，例如是大于0公克(g)的非零量程，从而透过压力感测器210感测与确认样品载台10的突出部的设置状态不存在有不当放置情形，即感测与确认样品载台10的上表面10A是平行于承载部20的用以承载样品载台的上表面。虽未显示，平行于突出部100A的突出部100B亦同时为承载部20的第一部20A内的定位凹槽200B所完全容置并接触了压力感测器210。如此，于样品载台的多个突出部100A、100B及100C皆为承载部20的第一部20A内的定位凹槽200A、200B及200C所完全容置，样品承载结构便可透过光学感测器30以及压力感测器210感测与确认样品载台10的突出部的设置状态使否存在有不当放置情形，即感测与确认样品载台10的上表面10A是平行于承载部20的用以承载样品载台的上表面。若未存在有在有不当放置情形，操作员可进一步手动操作以使固定构件40的固定钳40B朝向样品载台10前进并插入样品载台10的凹槽10C内以抵住与固定样品载台10，如图7所示。

图8是根据本揭示另一实施例的样品承载结构的示意侧视图，显示了样品载台10与样品支座间的不当放置情形。如图8所示，样品载台10的突出部100A并未为承载部20的定位凹槽200A所容置且设置于承载部20的第一部20A表面上，此时光学感测器30仍可感测到来自样品载台10的光学反射讯号，从而错误判定样品载台10已稳固地设置于样品支座上。于传统操作中，因承载部20的第一部20A内定位凹槽200A内并未设置有压力感测器，因此操作员将在无任何警报的示警下仍进一步手动操作以使固定构件40的固定钳40B朝向样品载台10前进并插入样品载台10的凹槽10C内以抵住与固定样品载台10，如图8所示，且此时机台并不会出现警报，而于进行后续操作时于样品承载结构的样品载台10传送至工艺腔室860(见图9)时将会撞击工作台870而出现机台警报(alarm)并造成当机(down)，进而降低了聚焦离子束系统(见图9)的正常运作时间(up time)及利用率。

然而，于本揭示的实施例中可透过设置于定位沟槽200A内的压力感测器210以感测样品载台10的第一部20A的突出部100A因尚未接触定位沟槽200A内的压力感测器210而发出警报，从而藉由突出部100A与定位沟槽200A内的压力感测器210之间的判断与预警机制，于样品承载结构的负载锁定室800(见图9)的警示灯802处产生如红灯灯号的机台警报，以示警操作员此时样品载台10与承载部20之间存有不当放置情形并中断后续操作的进行，待操作员进行故障排除后继续始后续操作。

于本揭示中，定位沟槽与突出部的数量并不以前述实施例中所示的三个为限，且其设置形状亦不以三角形为限。定位沟槽与突出部的数量可为超过三个的数量，而其设置形状可视实际情形调整而为其他形状的多边形。

图9是根据本揭示实施例的聚焦离子束系统，所述聚焦离子束系统包括：真空汞500A与500B、系统控制器600、真空控制器700、负载锁定室(load lock chamber)800、门阀850、工艺腔室860、聚焦离子束单元900A及电子束单元900B。系统控制器600分别信号连接系统控制器600、负载锁定室800、门阀850、工艺腔室860、聚焦离子束单元900A及电子束单元900B，以针对如经切割的芯片(chip)或经过裁切得到的部份晶片(wafer)的待分析样品进行监控样品的工艺、分析缺陷和调查界面层形态等多个操作。在此，聚焦离子束系统更透过真空汞500A与500B分别控制工艺腔室860与负载锁定室800的操作压力，以利聚焦离子束系统于真空状态下的操作，而当工艺腔室860与负载锁定室800皆处于真空状态下，便可开启门阀850使得负载锁定室内的样品载台10可传输至工艺腔室860内的工作台870处进行后续的操作。

如图9所示，负载锁定室(load lock chamber)800中可应用图1-图7所示的前述实施例的样品承载结构，透过本揭示的样品承载结构中的光学感测器30与压力感测器210的协同判断与预警机制，提醒操作员样品载台10与承载部20之间可能存有不当放置情形而中断后续操作的进行，从而避免了因操作员的粗心操作造成的警报出现与当机，以提升聚焦离子束系统的正常运作时间及利用率。

如上所述，透过本揭示的样品承载结构的应用，本揭示还提供了一种样品承载方法，包括：

提供样品承载机构，如图1-图7所示实施例的样品承载机构；以及

透过所述光学感测器及所述压力感测器感测与判断所述样品载台是否设置于所述样品支座上。

图10显示了前述样品承载方法的流程图，主要包括以下工序：

S10：由操作员手动地将样品载台放置于样品支座上；

S20：透过光学感测器感测与判断是否存在反射讯号，若为是则进行工序S30，若为否则进行工序S50：发出警示并通知操作员进行故障排除；

S30：透过设置于样品支座内的压力感测器以感测与判断样品载台的突出部是否接触压力感测器，若为是则进行工序S40，若为否则进行S50：发出警示并通知操作员进行故障排除；以及

S40：固定样品载台，于建立真空环境后将样品载台传输至工艺腔室的工作台处进行后续操作。

如上所述，本揭示提供了一种样品承载结构，包括:样品载台，经设置以承载半导体工艺样品；以及样品支座，经设置以承载所述样品载台，其中:所述样品载台包括远离所述样品支座的表面以承载所述半导体工艺样品以及邻近所述样品支座的表面，而所述样品载台邻近所述样品支座的所述表面上设置有至少三个突出部；所述样品支座包括承载部、光学感测器以及压力感测器，其中:所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的表面上设置有至少三个定位凹槽以分别容置所述样品载台的所述至少三个突出部，所述光学感测器设置于所述样品支座的第一部的一侧并邻近所述样品载台；以及所述压力感测器，设置于所述至少三个定位凹槽之至少二个内，以感测所述突出部是否接触所述压力感测器。

另外，本揭示提供了一种样品承载方法，包括：提供前述的样品承载机构；以及透过所述光学感测器及所述压力感测器感测与判断所述样品载台是否设置于所述样品支座上。

本揭示的有益效果在于提供一种新颖的样品承载结构与方法，透过于样品承载结构中的光学感测器与压力感测器的协同判断与预警机制，可于操作员手动将样品载台至于承载支座后实时提醒操作员样品载台与承载支座之间可能存有不当放置情形，从而避免了操作员的粗心操作所导致的样品载台与聚焦离子束系统内工作台的碰撞所造成的机台当机，并提升聚焦离子束系统的正常运作时间及利用率。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种样品承载结构，其特征在于：所述样品承载结构包括：

样品载台，经设置以承载半导体工艺样品；以及

样品支座，经设置以承载所述样品载台，其中:

所述样品载台包括远离所述样品支座的表面以承载所述半导体工艺样品以及邻近所述样品支座的表面，而所述样品载台邻近所述样品支座的所述表面上设置有至少三个突出部；以及

所述样品支座包括承载部、光学感测器以及压力感测器，其中:

所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的表面上设置有至少三个定位凹槽以分别容置所述样品载台的所述至少三个突出部，所述光学感测器设置于所述样品支座的第一部的一侧并邻近所述样品载台；以及

所述压力感测器，设置于所述至少三个定位凹槽之至少二个内，以感测所述突出部是否接触所述压力感测器。

2.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述光学感测器用以感测到来自所述样品载台的反射讯号。

3.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述至少三个定位凹槽包括呈现三角形排列与设置的三个定位凹槽，而设置有所述压力感测器的所述两个定位凹槽相对于所述承载部的纵长方向相互平行设置。

4.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述压力感测器为厚度少于等于0.25毫米(mm)且具有介于0-200公克(g)量程的软性超薄压力传感器。

5.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述多个突出部为具有如半球状外形的绝缘物。

6.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述样品支座还包括固定构件，设置于邻近所述承载部用以承载所述样品载台的第一部的第二部上，所述固定构件可沿着所述承载部的纵长方向移动以固定或释放所述样品载台。

7.根据权利要求1所述的样品承载结构，其特征在于：所述至少三个定位凹槽之一并未实体接触所述突出部。

8.一种样品承载方法，其特征在于：所述样品承载方法包括：

提供如权利要求1的样品承载机构；以及

透过所述光学感测器及所述压力感测器感测与判断所述样品载台是否设置于所述样品支座上。

9.根据权利要求8所述的样品承载方法，其特征在于：所述光学感测器用以感测到来自所述样品载台的反射讯号。

10.根据权利要求8所述的样品承载方法，其特征在于：所述压力感测器为厚度少于等于0.25毫米(mm)且具有介于0-200公克(g)量程的软性超薄压力传感器。

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