专利名称:防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扫描电子显微镜装置，具体涉及一种防止划伤待测样品的扫描电 镜安全防护装置。
背景技术：
扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM) 一般包括真空系统，电子 束系统以及成像系统，其中的电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生 一束能量分布极窄的、电子能量确定的电子束用以扫描成象。电磁透镜的作用是将热发射 电子成束。通常电磁透镜会装配一组汇聚透镜和一组物镜。其中，汇聚透镜用来汇聚电子 束，其位于电子枪之下，并且通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅 用于汇聚电子束，与成象会焦无关。参见图1，电子束104在到达待测样品103之前被多次 成束即汇聚透镜作用的结果。物镜102为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子 束的焦点汇聚到待测样品103表面。参见图1，待测样品固定装置101用于将待测样品103 固定在特定位置，而物镜102位于待测样品103上方。
对于结构比较精细的，亚分子级及纳米量级范围结构的待测样品来说，轻微的摩 擦都会造成较大的划伤。特别是对于芯片加工行业来说，晶圆经过刻蚀加工后由机器手 送到扫描电子显微镜进行观测检查，其间任何的偏差都会导致待测样品与距离最近的物镜 102接触，其会造成晶圆严重的划伤，甚至报废该片晶圆，造成严重损失。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的是针对现有技术中的扫面电子显微镜由于未设 置任何安全防范装置而导致的容易划伤待测样品的技术问题，提供一种防止划伤待测样品 的扫描电镜安全防护装置。
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案如下
一种防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置，其设置于位于物镜下方的，用 于将待测样品固定在特定位置的待测样品固定装置上；该安全防护装置包括感应触头、 探测模块和报警模块；
所述感应触头，设置于待测样品固定装置的顶部；
所述探测模块，用于探测所述感应触头与所述物镜之间的距离；
所述报警模块，接收所述探测模块探测到的距离值，对低于预设值的距离值进行报警。
在上述技术方案中，所述探测模块为射频模块或者红外模块。
在上述技术方案中，所述报警模块在报警的同时将信号发送给扫描电镜主系统， 所述扫描电镜主系统为控制扫描电镜进行检测的系统。
在上述技术方案中，所述感应触头、探测模块和报警模块所组成子系统与所述扫 描电镜主系统之间通过无线通讯方式进行信息传递。[0013]在上述技术方案中，所述感应触头、探测模块和报警模块之间通过电缆连接。
在上述技术方案中，所述待测样品为晶圆。
在上述技术方案中，所述待测样品固定装置为锥形滚珠轴承。
本实用新型的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置具有以下的有益效 果
首先，该装置利用感应触头、探测模块和报警模块的相互配合，避免了物镜与待测 样品距离过近，进而做到了防止物镜与待测样品相互摩擦，避免造成样品的损伤；
另外，该装置中的感应触头、探测模块和报警模块之间的信号传递可以采用有线 连接或者无线连接的方式进行，具体的连接方式可以依据不同设备灵活设置；
再有，采用密封锥形滚珠轴承作为待测样品固定装置，避免了该装置在长期工作 过程中的损耗，减少了粉尘的产生，使得该装置适合于应用在要求在无尘环境下进行样品 加工操作的芯片加工技术领域：
。
图1是扫描电子显微镜的工作原理结构示意图；
图2是现有技术的扫描电子显微镜中锥形轴承的位置结构示意图；
图3a是本发明的锥形轴承的一种具体实施方式
的位置结构示意图；
图3b是本发明的锥形轴承另外一种具体实施方式
的位置结构示意图；
图3c是图3b中的锥形轴承在滚珠3111中心高度所在位置的水平截面结构示意 图；
图中的附图标记表示为
101-待测样品固定装置；102-物镜；103-待测样品；104-电子束；
201-锥形轴承；202-托块；203-支撑底座；
301-晶圆；302-红外模块；303-感应触头；304-射频模块；305-电缆；306-报警
装置；
311-锥形滚珠轴承；3111-滚珠；3112-外层护垫；3113-内层护垫；3114-中轴螺丝。
具体实施方式
本实用新型提供了一种应用在扫描电子显微镜中的防止划伤待测样品的扫描电 镜安全防护装置。扫描电子显微镜一般包括真空系统，电子束系统以及成像系统，其中的 电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄的、电子能 量确定的电子束用以扫描成象。电磁透镜的作用是将热发射电子成束，通常电磁透镜会装 配一组汇聚透镜和一组物镜。其中，汇聚透镜用来汇聚电子束，其位于电子枪之下，并且通 常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成象会焦无 关。参见图1，电子束104在到达待测样品103之前被多次成束即汇聚透镜作用的结果。物 镜102为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到待测样品103表 面。参见图1，待测样品固定装置101用于将待测样品103固定在特定位置，而物镜102位 于待测样品103上方。[0031]具体的说，参见图2，在现有技术中，待测样品103由待测样品支撑装置支撑底座 203和待测样品稳定装置托块202支撑，由锥形轴承201对其进行固定防止其发生滑动。在 扫描电子显微镜中待测样品103与物镜102之间的距离是很小的，一般在毫米量级。在高 度机械自动化的设备中，待测样品103与物镜102之间一般也不会发生摩擦接触。但是，如 果机器长时间运行，个别的特定零件松动有可能造成样品的输送会产生一定的偏差，进而 使得待测样品103与物镜102之间发生划擦，从而可能发生待测样品损坏甚至扫描电子显 微镜损坏的生产事故。本实用新型的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置就设置在 锥形轴承201处，通过在检测到物镜102的位置不理想时发出预警，来防止上述影响生产安 全的可能情况发生。
为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。
实施例1
如图3a所示，圆盘形状的待测样品晶圆301水平放置于支撑底座302上方的托块 202之上，并且被间隔120度设置的三个锥形轴承201在其圆周周围将其固定住。本实施例 的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置，其设置于位于物镜即物镜102下方的，用 于将晶圆301固定在特定位置的锥形轴承201上。该安全防护装置包括感应触头303、探 测模块和报警装置306，所述感应触头、探测模块和报警模块之间通过电缆305连接，以进 行与控制扫描电镜进行检测的扫描电镜主系统之间的信息传递。本实施例中的所述探测模 块为射频模块304。所述感应触头303设置于锥形轴承201的顶部；所述射频模块304用 于探测所述感应触头303与所述物镜102之间的距离d ；所述报警装置306用于在所述感 应触头303与所述物镜102之间的距离低于预设值时报警，报警的同时将信号发送给所述 扫描电镜主系统，从而利用预警做到防止划伤晶圆301。
本实施例的工作过程为射频模块304控制感应触头303检测该感应触头303与 物镜102之间的距离，如果此时该距离符合要求，在预设的数值范围内，例如预设值为0. 6 毫米(mm)，而此时的距离为0.8毫米(mm)，则将晶圆301送到预定位置，并由三个锥形轴承 201将其固定的夹住，之后进行扫描检测的操作；但是如果该距离不符合要求，例如为0. 3 毫米(mm)，则此时由报警装置306发出警报，不进行将晶圆301送到预定位置的操作，避免 发生生产事故。
当然在其他的具体实施方式
中，感应触头303与物镜102之间的距离的预设安全 数值根据需要可以为其他的数值，如1毫米(mm)或者2毫米(mm)等，其不是本实施例的重 点，在此不再赘述。
本实施例的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置利用感应触头、探测模块 和报警模块的相互配合，避免了物镜102与待测样品晶圆301距离过近，进而做到了防止物 镜与待测样品相互摩擦，避免造成样品的损伤。
实施例2
本实施例与实施例1中不同的地方在于探测模块为红外模块302 ；待测样品稳定 装置为锥形滚珠轴承311 ；另外还有感应触头303、红外模块302和报警装置306，即感应触 头、探测模块和报警模块之间组成的子系统以及所述扫描电镜主系统之间通过无线连接的 方式进行信息传递。具体的说[0040]红外模块302替代射频模块，进行探测所述感应触头303与所述物镜102之间的
距离d。
另夕卜，如图3b和图3c所示，锥形滚珠轴承311包括滚珠3111、外层护垫3112、 内层护垫3113以及中轴螺丝3114。与实施例1中的锥形轴承相比较，该锥形滚珠轴承311 以外层护垫3112和内层护垫3113之间以滚珠3111作为间隔的方式，做到了减少中轴螺丝 3114与同其接触的护垫之间的摩擦，可以有效的降低长期运行过程中产生的磨损，减少了 粉尘的产生，使得该本实施例的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置适合于应用在 要求在无尘环境下进行样品加工操作的芯片加工技术领域：
。
再有，如图3b所示，感应触头303、红外模块302和报警装置306之间以无线方式 进行连接通讯，使得本实施例的防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置适合于应用在 空间较小的扫描电子显微镜中，适合于对现有的扫描电子显微镜进行改造时采用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 保护的范围之内。
权利要求
一种防止划伤待测样品的扫描电镜安全防护装置，其设置位于物镜下方，用于将待测样品固定在特定位置的待测样品固定装置上；其特征在于，该安全防护装置包括感应触头、探测模块和报警模块；所述感应触头，设置于待测样品固定装置的顶部；所述探测模块，用于探测所述感应触头与所述物镜之间的距离；所述报警模块，接收所述探测模块探测到的距离值，对低于预设值的距离值进行报警。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，所述探测模块为射频模块或者红外模块。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于，所述报警模块在报警的同时将信号发送 给扫描电镜主系统，所述扫描电镜主系统为控制扫描电镜进行检测的系统。
4.根据权利要求
3所述的装置，其特征在于，所述感应触头、探测模块和报警模块所组 成子系统与所述扫描电镜主系统之间通过无线通讯方式进行信息传递。
5.根据权利要求
3所述的装置，其特征在于，所述感应触头、探测模块和报警模块之间 通过电缆连接。
6.根据权利要求
1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述待测样品为晶圆。
7.根据权利要求
6述的装置，其特征在于，所述待测样品固定装置为锥形滚珠轴承。
专利摘要
本实用新型提供了一种防止划伤待测样品(晶圆)的扫描电镜安全防护装置，其设置于位于物镜下方的，用于将待测样品固定在特定位置的待测样品固定装置上；该安全防护装置包括感应触头、探测模块和报警模块；所述感应触头，设置于待测样品固定装置的顶部；所述探测模块，用于探测所述感应触头与所述物镜之间的距离；所述报警模块，接收所述探测模块探测到的距离值，对低于预设值的距离值进行报警，防止划伤待测样品。本实用新型的安全防护装置利用感应触头、探测模块和报警模块的相互配合，避免了物镜与待测样品距离过近，进而做到了防止物镜与待测样品相互摩擦，避免造成样品损伤。
文档编号G01Q30/02GKCN201707351SQ201020248354
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月25日
发明者何军 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan