CN116325065A - 带电粒子检查装置 - Google Patents

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CN116325065A CN202180051131.0A CN202180051131A CN116325065A CN 116325065 A CN116325065 A CN 116325065A CN 202180051131 A CN202180051131 A CN 202180051131A CN 116325065 A CN116325065 A CN 116325065A
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Abstract

装载锁定***可以包括：腔，其包围被配置为支撑晶片的支撑结构；通气口，其被布置在腔的顶板处并且被配置为以每分钟至少二十标准升的流速将气体排入腔中；以及板，其在通气口和晶片之间被固定到顶板。

Description

带电粒子检查装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月21日提交的美国申请63/068,824的优先权，该申请的全部内容通过引入并入本文。
技术领域
本文提供的实施例公开了带电粒子检查装置，并且更具体地公开了包括改进的装载锁定单元的带电粒子检查装置。
背景技术
在制造半导体集成电路(IC)芯片时，在制造过程期间在晶片或掩模上不可避免地出现图案缺陷或不期望的颗粒(残留物)，从而在很大程度上降低了产率。例如，对于具有较小关键特征尺寸的图案，不期望的颗粒可能是麻烦的，较小关键特征尺寸已被采用以满足IC芯片日益提高的性能要求。
已使用具有一个或多个带电粒子束的图案检查工具以检测缺陷或不期望的颗粒。这些工具通常采用扫描电子显微镜(SEM)。在SEM中，具有相对高能量的初级电子束被减速，以相对低的着陆能量着陆在样本上，并被聚焦而在其上形成探针点。由于这种初级电子的聚焦探针点，次级电子将从表面生成。通过在样本表面之上扫描探针点并收集次级电子，图案检查工具可以获得样本表面的图像。
在检查工具的操作期间，晶片通常由晶片台保持。检查工具可以包括晶片定位装置，以用于将晶片台和晶片相对于带电粒子束定位。这可以被用于在电子束的操作范围内，在晶片上定位目标区域，即，待检查的区域。
发明内容
本公开的实施例提供了用于带电粒子检查的***和装置。在一些实施例中，装载锁定***可以包括腔，其包围被配置为支撑晶片的支撑结构。装载锁定***还可以包括通气口，其被布置在腔的顶板处并且被配置为以每分钟至少20标准升的流速将气体排入到腔中。装载锁定***还可以包括通气口和晶片之间被固定到顶板的板。
在一些实施例中，带电粒子检查装置可以包括装载锁定***。装载锁定***可以包括腔，其包围被配置为支撑晶片的支撑结构。装载锁定***还可以包括通气口，其被布置在腔的顶板处并且被配置为以每分钟至少20标准升的流速将气体排入到腔中。装载锁定***还可以包括在通气口和晶片之间被固定到顶板的板。
在一些实施例中，用于减少装载锁定***中的晶片污染的装置可以包括被配置为支撑晶片的晶片保持件。装置还可以包括腔。腔可以包括表面。腔还可以包括通气口，该通气口被布置在表面处并且被配置为在腔的加压期间将气体排入到腔中，其中气流的方向垂直于晶片和表面。装置还可以包括挡板，挡板被布置在晶片和表面之间并且基本上平行于晶片，其中挡板被配置为使得气流的方向偏离晶片。
附图说明
图1A是图示了根据本公开的实施例的示例带电粒子束检查***的示意图。
图1B是根据本公开的实施例的图1A的带电粒子束检查***中的示例晶片装载序列的示意图。
图2是图示了根据本公开的实施例的示例电子束工具的示意图，示例电子束工具可以是图1A的带电粒子束检查***的一部分。
图3是根据本公开的实施例的示例装载锁定***的图示。
图4是根据本公开的实施例的图3的装载锁定***的一部分的放大视图的图示。
图5是根据本公开的实施例的图3的装载锁定***中的气体速度减小百分比、板尺寸和间隙尺寸之间的关系的示例图示。
图6是根据本公开的实施例的图5的容积增量百分比和间隙的尺寸之间的关系的示例图示。
图7A图示了根据本公开的实施例的示出了在没有颗粒屏蔽的装载锁定***中的加压过程的气流的流速的截面图。
图7B图示了根据本公开的实施例的示出了图3的装载锁定***中的加压过程的气流的流速的截面图。
图8A图示了根据本公开的实施例的在没有颗粒屏蔽的装载锁定***中的加压过程中，晶片的上表面上的剪切速度的透视图。
图8B图示了根据本公开的实施例的图3的装载锁定***中的加压过程中，晶片的上表面上的剪切速度的透视图。
图9A是根据本公开的实施例的用于图3的装载锁定***的示例颗粒捕集器的图示。
图9B图示了根据本公开的实施例的图9A的装载锁定***的间隙中的高颗粒沉积速率区域的透视图。
具体实施方式
现在将详细参考示例实施例，示例实施例的示例在附图中图示。以下描述参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元件。在示例实施例的以下描述中阐述的实现方式不代表根据本公开的所有实现方式。相反，它们仅是符合与所附权利要求中所记载的主题有关的方面的装置和方法的示例。在不限制本公开的范围的情况下，可以在利用电子束(“e束”)的***中提供检测***和检测方法的上下文中描述一些实施例。然而，本公开不限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束(例如，包括质子、离子、μ子或携带电荷的任何其它粒子)。此外，用于检测的***和方法可以被用于其它成像***，诸如光学成像、光子检测、x射线检测、离子检测或者用于使用辐射技术来生成表面或亚表面结构的图像的任何***。
电子器件由在称为衬底的半导体材料片上形成的电路构成。半导体材料可以包括例如硅、砷化镓、磷化铟、硅锗或者具有导体和绝缘体之间的电性能的任何材料。许多电路可以一起形成在同一硅片上，并且被称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已显著减小，使得更多电路可以被安装在衬底上。例如，智能电话中的IC芯片可以小至拇指盖并且还可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸小于人毛发尺寸的1/1000。
制造具有极小结构或部件的这些IC是复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个单独的步骤。甚至一个步骤中的错误都有可能导致成品IC中的缺陷，从而使其无用。因此，制造工艺的一个目标是避免这样的缺陷，以使得工艺中制造的功能IC的数目最大化，即，提高工艺的总产率。
提高产率的一个部件是监视芯片制造过程以确保其生产足够数目的功能集成电路。监视过程的一种方式是在芯片电路结构形成的各个阶段检查芯片电路结构。检查可以使用扫描带电粒子显微镜(“SCPM”)来执行。例如，SCPM可以是扫描电子显微镜(SEM)。SCPM可以被用于对这些极小的结构成像，实际上，拍摄晶片结构的“照片”。图像可以被用于确定结构是否在正确的位置处正确地形成。如果结构有缺陷，则过程可以被调整，因此缺陷不太可能再次出现。
虽然在IC芯片制造设施中期望高的工艺产率，但维持高的晶片生产量也是必要的，晶片生产量被定义为每小时处理的晶片数目。特别是当存在操作员干预以检查缺陷时，高工艺产率和高晶片生产量可能受到缺陷存在的影响。因此，通过检查工具(例如，SCPM)进行微米级和纳米级缺陷的高生产量检测和识别对于维持高产率和低成本是必要的。
SCPM可以检查主腔中的晶片。为了确保高晶片生产量和平稳的晶片传送操作，通常地，通过减压(“抽气”)或加压(“充气”)操作来调整装载锁定腔中的压力。如本文所使用的，“减压”可以指代用于诸如通过将气体泵出闭合空间来降低闭合空间(例如，腔)中的气体压力的过程或程序。如本文所使用的，也可以被称为“再加压”的“加压”可以指代用于诸如通过将气体泵送到闭合空间中而增加闭合空间(例如，腔)中的气体压力的过程或程序。在检查之前，晶片可以从大气洁净室环境装载(例如，通过机械臂)到SCPM的装载锁定腔中。装载锁定腔可以被连接到用于减压的泵。当装载锁定腔中的气体压力低于第一阈值压力(例如，远低于大气压力)时，晶片可以被传送(例如，通过机械臂)到主腔中。主腔可以与另一泵连接，以用于减压到更低的压力。当主腔中的气体压力低于第二阈值压力(例如10-6托)时，可以开始晶片检查。当检查结束时，晶片可以从主腔传送到装载锁定腔。在晶片被卸载到大气清洁室环境之前，装载锁定腔可以被充气(例如，通过经由通气口将气体填充到装载锁定腔中)到目标压力(例如，大气压力)。为了更好地减压和加压，装载锁定腔可以使用低容积设计，其中可以排空和填充较少量的气体。
低容积设计的一个挑战是在较小的空间中气流更强。在加压过程期间，强气流可能在晶片表面上引起显著的颗粒污染，因为在腔或气体入口的表面上的颗粒被气流提升并经由气流被传送到晶片的表面，在那里它们作为污染物出现在晶片上并潜在地影响晶片上的半导体器件的功能。例如，气流可能包括可能沉积在晶片表面和装载锁定腔的内表面上的不期望颗粒(例如，灰尘)。当气流垂直于晶片表面时，颗粒污染可能加剧，气流中的颗粒可能直接冲击到晶片表面上。一些现有的装载锁定腔的设计可以使用颗粒屏蔽来使气流转向，旨在避免气流直接冲击到晶片表面上并减少颗粒污染。然而，强气流可能引起流动扰动(例如，循环)，其可能引起颗粒在装载锁定腔内的不期望的迁移。例如，流动扰动可能将外部颗粒带入装载锁定腔，外部颗粒最终可能沉积在晶片表面和装载锁定腔的内表面上。在另一示例中，流动扰动可以吹走装载锁定腔内存在的颗粒，并使它们沉积在晶片表面上。
装载锁定腔的现有设计可以使用具有复杂几何形状的大颗粒屏蔽，这可能对低容积设计施加挑战。而且，现有的设计可能不能针对装载锁定腔内的流动路径和流动扰动进行优化，这可能在减少流动引起的颗粒污染方面具有局限性。此外，一些现有的设计可能限制加压操作的流速以使流动扰动最小化，旨在降低流动引起的颗粒污染的风险，然而，这可能通过这种缓慢的加压操作损害***生产量。
本公开的实施例可以提供针对装载锁定腔的改进设计。所提供的实施例可以包括具有紧凑的竖直布局的低容积(例如，低于5升)腔设计。低容积设计可以包括在顶板中的通气口以适应紧凑的竖直布局，通气口可以以高流速(例如，超过每分钟20标准升)将气体排入到装载锁定腔中。由于安装在顶板上的通气口，气流可以在垂直于晶片的方向上进入装载锁定腔。为了减少流动引起的颗粒污染，所提供的实施例可以包括固定到装载锁定腔的顶板的板，其中板可以在通气口和晶片之间。顶板和板之间的空间以及板和晶片之间的空间可以被优化以减少流动扰动，同时不损害低容积设计。通过低容积设计和高流速，加压操作可以在更短的时间内完成(例如，从30秒降低到15秒)，以增加生产量，并且装载锁定的有效过压操作可以被执行。通过经优化的板，流动引起的颗粒污染可以被最小化。
为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸可能被放大。在以下附图描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于各个实施例的区别。
如本文所使用的，除非另有特别说明，术语“或者”涵盖所有可能的组合，否则不可行。例如，如果指出部件可以包括A或者B，则除非另有特别说明或不可行，否则部件可以包括A或者B，或者A和B。作为第二示例，如果指出部件可以包括A、B或者C，则除非另有特别说明或不可行，否则部件可以包括A、或者B、或者C、或者A和B、或者A和C、或者B和C、或者A和B和C。
图1A图示了根据本公开的实施例的示例带电粒子束检查***100。***100可以被用于成像。如图1A所示，***100包括主腔101、装载锁定腔102、光束工具104和设备前端模块(EFEM)106。光束工具104被定位在主腔101内，并且可以是单束***或多束***。EFEM106包括装载端口106a和106b。EFEM 106可以包括附加的(多个)装载端口。装载端口106a和106b可以接收晶片前开式晶片盒(FOUP)，晶片前开式晶片盒包含晶片(例如，半导体晶片或由其它(多种)材料制成的晶片)或待检查的样本(晶片和样本可以互换使用)。“批次(lot)”是可装载以用于作为批次处理的多个晶片。EFEM 106中的一个或多个机械臂(图1A中未示出)可以将晶片输送到装载锁定腔102。
控制器109被电连接到光束工具104。控制器109可以是被配置为执行***100的各种控制的计算机。尽管控制器109在图1A中示出为在包括主腔101、装载锁定腔102和EFEM106的结构的外部，但是应当理解，控制器109可以是该结构的一部分。
在一些实施例中，控制器109可以包括一个或多个处理器(未示出)。处理器可以是能够操纵或处理信息的通用或专用电子设备。例如，处理器可以包括任何数目的以下各项的任何组合：中央处理单元(或“CPU”)、图形处理单元(或“GPU”)、光学处理器、可编程逻辑控制器、微控制器、微处理器、数字信号处理器、知识产权(IP)核心、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、片上***(soc)、专用集成电路(ASIC)和能够数据处理的任何类型的电路。处理器还可以是虚拟处理器，包括跨经由网络耦合的多个机器或设备分布的一个或多个处理器。
在一些实施例中，控制器109还可以包括一个或多个存储器(未示出)。存储器可以是能够存储可由处理器(例如，经由总线)访问的代码和数据的通用或专用电子设备。例如，存储器可以包括任意数目的以下各项的任何组合：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁盘、硬盘驱动装置、固态驱动装置、闪存驱动装置、安全数字(SD)卡、记忆棒、紧凑闪存(CF)卡或任何类型的存储装置。代码可以包括操作***(OS)和用于特定任务的一个或多个应用程序(或“app”)。存储器还可以是虚拟存储器，包括跨经由网络耦合的多个机器或设备分布的一个或多个存储器。
图1B是图示了根据本公开的实施例的图1A的***100中的示例晶片装载序列的示意图。在一些实施例中，带电粒子束检查***100可以包括位于EFEM 106中的机械臂108和位于主腔101中的机械臂110。装载锁定腔102可以经由闸阀105被附接到EFEM 106，并且可以利用闸阀107被附接到主腔101。在一些实施例中，EFEM 106还可以包括预对准器112，预对准器112被配置为在将晶片输送到装载锁定腔102之前精确地定位晶片。
在一些实施例中，装载端口106a和106b可以接收FOUP。EFEM106中的机械臂108可以将晶片从装载端口106a或106b中的任一个装载端口输送到预对准器112，以用于帮助定位。预对准器112可以使用机械或光学对准方法来定位晶片。在预对准之后，机械臂108可以经由闸阀105将晶片输送到装载锁定腔102。
装载锁定腔102可以包括可以保持一个或多个晶片的样本保持件(例如，支撑结构，未示出)。在晶片被输送到装载锁定腔102之后，装载锁定真空泵(未示出)可以去除装载锁定腔102中的气体分子，以达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力之后，机械臂110可以经由闸阀107将晶片从装载锁定腔102输送到主腔101中的光束工具104的晶片台114。主腔101被连接到主腔真空泵***(未示出)，其可以去除主腔101中的气体分子，以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片可以经受由光束工具104进行的检查。
在一些实施例中，主腔101可以包括被配置为在检查之前临时存储晶片的停放站116。例如，当完成第一晶片的检查时，第一晶片可以从晶片台114卸载，并且然后机械臂110可以将第二晶片从停放站116输送到晶片台114。之后，机械臂110可以将第三晶片从装载锁定腔102输送到停放站116，以临时存储第三晶片，直到完成对第二晶片的检查。
图2图示了根据本公开的实施例的示例成像***200。图2的电子束工具104可以被配置为在***100中使用。电子束工具104可以是单束装置或多束装置。如图2所示，电子束工具104包括机动样本台201，以及由机动样本台201支撑以保持待检查的晶片203的晶片保持件202。电子束工具104还包括物镜组件204、电子检测器206(其包括电子传感器表面206a和206b)、物镜孔径208、会聚透镜210、射束限制孔径212、枪体孔径214、阳极216和阴极218。在一些实施例中，物镜组件204可以包括经修改的摆动减速浸入物镜(SORIL)，摆动减速浸入物镜(SORIL)包括极片204a、控制电极204b、偏转器204c和激励线圈204d。电子束工具104可以附加地包括能量色散X射线光谱仪(EDS)检测器(未示出)以表征晶片203上的材料。
通过在阳极216和阴极218之间施加加速电压，初级电子束220从阴极218发射。初级电子束220穿过枪体孔径214和射束限制孔径212，两者均可以确定进入会聚透镜210的电子束的尺寸，会聚透镜210位于射束限制孔径212之下。会聚透镜210在射束进入物镜孔径208之前聚焦初级电子束220，以在进入物镜组件204之前设定电子束的尺寸。偏转器204c偏转初级电子束220，以便于在晶片上进行射束扫描。例如，在扫描过程中，偏转器204c可以被控制为在不同的时间点，将初级电子束220顺序地偏转到晶片203的顶表面的不同位置上，以提供用于对晶片203的不同部分的图像重建的数据。而且，偏转器204c也可以被控制为在特定位置处、在不同的时间点，将初级电子束220偏转到晶片203的不同侧上，以提供用于在该位置处对晶片结构进行立体图像重建的数据。此外，在一些实施例中，阳极216和阴极218可以生成多个初级电子束220，并且电子束工具104可以包括多个偏转器204c，以将多个初级电子束220同时投射到晶片的不同部分/侧，以提供用于对晶片203的不同部分进行图像重建的数据。
激励线圈204d和极片204a生成在极片204a的一个端部处开始并在极片204a的另一端部处终止的磁场。被初级电子束220扫描的晶片203的一部分可以被浸入磁场中并且可以被充电，这进而创建电场。电场在初级电子束220与晶片203碰撞之前降低了初级电子束220在晶片203表面附近的撞击能量。与极片204a电隔离的控制电极204b控制晶片203上的电场，以防止晶片203的微拱起并确保适当的射束聚焦。
在接收到初级电子束220时，次级电子束222可以从晶片203的该部分发射。次级电子束222可以在电子检测器206的传感器表面206a和206b上形成束斑。电子检测器206可以生成表示束斑的强度的信号(例如，电压、电流或指示电特性的任何信号)并将信号提供给图像处理***250。次级电子束222的强度和所产生的束斑可以根据晶片203的外部或内部结构而变化。此外，如上所述，初级电子束220可以被投射到晶片顶表面的不同位置上或者晶片在特定位置处的不同侧上，以生成不同强度的次级电子束222(以及所产生的束斑)。因此，通过映射束斑的强度与晶片203的位置，处理***可以重建反映晶片203的内部或表面结构的图像。
如上所述，成像***200可以被用于检查机动样本台201上的晶片203并包括电子束工具104。成像***200还可以包括图像处理***250，图像处理***250包括图像获取器260、存储装置270和控制器109。图像获取器260可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器260可以包括计算机、服务器、大型机主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等或其组合。图像获取器260可以通过诸如电导体、光缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线电或其组合的介质与电子束工具104的检测器206连接。图像获取器260可以从检测器206接收信号并且可以构造图像。图像获取器260可以因此获取晶片203的图像。图像获取器260还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓、在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器260可以执行所获取的图像亮度和对比度或任何图像性质的调整。存储装置270可以是诸如硬盘、云存储装置、随机存取存储器(RAM)、其它类型的计算机可读存储器等存储介质。存储装置270可以与图像获取器260耦合并且可以被用于将所扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理图像。图像获取器260和存储装置270可以被连接到控制器109。在一些实施例中，图像获取器260、存储装置270和控制器109可以被集成在一起作为一个控制单元。
在一些实施例中，图像获取器260可以基于从检测器206接收的成像信号来获取样本的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以被存储在存储装置270中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。每个区域可以包括包含晶片203的特征的一个成像区域。
图3是根据本公开的实施例的示例装载锁定***300的图示。在图3中，装载锁定***300包括腔302，腔302包括顶板304和底板306。在一些实施例中，腔302可以具有圆柱形形状。腔302可以包围底板306上布置的一个或多个支撑结构(例如，晶片座)，包括支撑结构308。支撑结构可以被用于支撑晶片310。注意，尽管为了便于说明在图3中示出了晶片310，但是装载锁定***300可以包括或不包括晶片310。装载锁定***300还可以包括在顶板304处的通气口312。通气口312可以被用于以高流速将气体排入到腔302中(例如，在加压操作中)。例如，流速可以是每分钟至少20标准升(NL/min)。标准升是在一个大气压的压力和标准温度(例如，0℃或20℃)处的一升气体。在一些实施例中，流速可以高于20NL/min(例如，40NL/min或60NL/min)。装载锁定***300还可以包括在通气口312和晶片310之间固定到顶板304的板314。例如，如图3所示，装载锁定***300可以包括固定到顶板304的一个或多个悬挂结构(包括悬挂结构316)，并且一个或多个悬挂结构(包括悬挂结构316)可以被用于固定板314。在一些实施例中，装载锁定***300还可以包括气体供应***(例如，图3中未示出的泵、气体储存器或用于提供气体的任何***)，该气体供应***耦合到通气口312，以用于抽取、填充或调节气体。
在一些实施例中，装载锁定***300可以使用低容积设计。例如，腔302的容积可以不超过五升。在一些实施例中，装载锁定***300可以使用紧凑的竖直布局以适应低容积设计。例如，如图3所示，腔302可以在顶板304和底板306之间具有高达35毫米(mm)的高度。在一个实施例中，腔302的高度可以是30mm至34mm。
在一些实施例中，通气口312可以被布置在顶板304的中心处。例如，当腔302具有圆柱形形状时，顶板304可以基本上是圆形的，并且通气口312可以被布置在顶板304的圆形中心处。在一些实施例中，如图3中的箭头所示，通气口312可以使得通过通气口312的气流的方向垂直于板314。在一些实施例中，气体可以包括氮气、氦气、氢气、氩气、二氧化碳或压缩空气。
板314可以被用于限制、转向或调节通过通气口312进入腔302的气流。板314可以被用作颗粒屏蔽，以用于减少晶片310暴露于潜在污染环境(例如，具有悬浮在晶片310上方的空气灰尘的大气环境)，诸如由于流动引起的颗粒污染或重力引起的沉积，。在一些实施例中，如图3所示，板314可以与顶板304和晶片310基本上平行(例如，具有从板314的中心测量至多为2度的倾斜角)。在一些实施例中，板314可以具有与晶片310相同的形状。例如，如果晶片310具有圆形，则板314也可以是圆形。在一些实施例中，板314可以在通气口312处居中。例如，当板314为圆形时，板314的圆形中心可以在排气口312处对准(例如，垂直对准)。在一些实施例中，板314可以具有与晶片310基本上相同的尺寸。例如，板314的边缘可以在正或负误差容许度(例如，6mm)内偏离晶片310的边缘。在另一示例中，如果晶片310是圆形的，则板314的直径可以比晶片310的直径长、短、或者在正或负误差容许度(例如，晶片310的直径的2％)内完全相同。例如，如果晶片310是圆形的并且具有300mm的直径，则板314也可以是圆形的并且具有300±6mm的直径。在一些实施例中，板314的尺寸可以具有与晶片310的尺寸无关的预定尺寸。例如，板314可以是圆形的并且具有预定容许度(例如，300±6mm)的预定直径，而晶片310可以是圆形的并且具有小于预定直径的直径(例如，100mm、125mm、150mm、200mm或者短于300mm的任何长度)。应当注意，板314的尺寸和形状可以基于气体速度降低的有效性来确定(将结合图5进行描述)，并且不限于上述示例。在一些实施例中，板314可以是金属板。例如，板314可以由不锈钢制成。
在一些实施例中，板314的布置可以被优化以平衡腔302的减压(例如，将气体抽出腔302)的效率与腔302的容积的最小化。图4是根据本公开的实施例的装载锁定***300的部分318的放大视图的图示。如图4所示，间隙402在顶板304和板314的上表面之间，并且间隙404在板314的下表面和晶片310的上表面之间。在一些实施例中，间隙402可以是3mm至10mm。在一些实施例中，间隙402可以是大致6mm(例如，6±0.2mm)。在一些实施例中，间隙404可以是5mm至10mm。在一些实施例中，间隙404可以是大致5mm(例如，5±0.2mm)。
如图3-图4所示，装载锁定***300可以使用具有紧凑竖直布局的低容积设计。板314可以具有与晶片310基本上相同的尺寸，使得晶片310可以在垂直于晶片310的方向上与经由通气口312进入腔302的气流隔离。尽管气流可以具有高流速(例如，至少20NL/min)，但是气流的速度可以在到达晶片310之前由板314充分减慢，如所配置的，并且可以通过在板314的边缘之上行进而稳定地填充腔302。通过这样做，流动扰动(例如，流动循环)可以在腔302内被抑制并且流动引起的对晶片310的颗粒污染可以被减小或最小化，同时晶片生产量可以被维持在高水平，因为腔302的低容积和气流的高流速可以极大地减小用于加压或减压的时间消耗(例如，低于30秒，诸如15秒)。此外，紧凑的竖直布局可以便于装载锁定***300更容易地集成到带电粒子检查装置(例如，带电粒子束检查***100)中。
图4的间隙402可以被优化。在一些实施例中，间隙402可以被配置为至少3mm，以避免损害减压(例如，“抽气”)效率，同时确保减慢进入的气流的有效性。图5是根据本公开的实施例的气体速度减小百分比、板尺寸和间隙402的尺寸之间的关系的示例图示。在图5中，水平轴表示板314的尺寸，左边的竖直轴表示间隙402的尺寸，右边的竖直图例表示与平均流速的减小百分比相对应的灰度，并且图中的灰度颜色表示经由通气口312进入腔302的气流的平均流速的减小百分比。正减小百分比指示气流的平均流速被板314减小，而负减小百分比指示气流的平均流速由于空气动力学而实际上被板314增加。如图例所示，从亮颜色到暗颜色，灰度分别表示从正到负变化的减小百分比。图5中灰度颜色顶部的虚线表示等百分比轮廓，包括轮廓504(表示77.4713％的减小百分比)、506(表示66.3711％的减小百分比)和508(表示55.2709％的减小百分比)。例如，轮廓504中的点可以表示间隙402的尺寸和板314的尺寸的组合，并且轮廓504可以表示轮廓504中的所有点(即，间隙402的尺寸和板314的尺寸的所有对应组合)可以产生平均流速的77.4713％的减小百分比。图5中的所有等百分比轮廓可以具有类似的表示。轮廓504包括点502，点502将间隙402的尺寸(例如，高度)表示为6mm，板314的尺寸(例如，直径)表示为300mm。如图5所示，在间隙402的尺寸和板314的尺寸的一些组合中，平均流速的减小百分比可以超过80％。
在一些实施例中，间隙402可以被配置为至多10mm，以基本上避免增大图3中的腔302的容积。由于腔302中的加压(“充气”)操作可能需要更长的时间，所以腔302的增大的容积可能损害晶片生产量。图6是根据本公开的实施例的容积增量百分比与间隙402的尺寸之间的关系的示例图示。在图6中，水平轴表示间隙402的尺寸，而竖直轴表示图3中的腔302的容积的增量百分比。如图6所示，如果间隙402的尺寸增加，则腔302的容积也沿着线602增加。线602包括与6mm尺寸(例如，高度)的间隙402相对应的点604。如图6所示，与点604相对应的腔302的容积增量约为10.5％。
在图3中的装载锁定***300的一些实施例中，间隙402和板314可以分别是6mm和300mm。如图5-图6所示，对于气流的平均流速和腔302的容积的10.5％增量，这样的组合可以产生77.4713％的减小百分比。这样的组合可以在减压效率、减慢进入气流的有效性、抑制由气流引起的颗粒污染以及腔302的低容积之间实现很大的平衡。
图4的间隙404也可以被优化。在一些实施例中，间隙404可以被配置为至少5mm，以确保用于机械臂(例如，图1B中的机械臂110)的足够的工作空间，以在带电粒子检查装置(例如，带电粒子束检查***100)的其它部件(诸如，图1B中的晶片台114或停放站116)之间将晶片310传送到腔302和从腔302传送晶片310。在一些实施例中，间隙404可以被配置为至多10mm，以基本上避免增大图3中的腔302的容积。在图3中的装载锁定***300的实施例中，间隙404可以是5mm，这可以在减压效率、减慢进入气流的有效性、抑制流动引起的颗粒污染以及腔302的低容积之间实现很大的平衡。
在一些实施例中，利用经优化的配置，图3的板314可以屏蔽晶片310免受空气传播颗粒的直接冲击，并且实质上减小腔302中的气流的流速，同时不损害加压腔302的持续时间。图7A图示了根据本公开的实施例的示出在没有用于晶片310的颗粒屏蔽的装载锁定***中，加压过程的气流的流速的截面图。图7B图示了根据本公开的实施例的示出具有用于晶片310的板314的装载锁定***300中，加压过程的气流的流速的截面图。图7A-图7B底部的图例表示与不同流速相对应的灰度。如图例所示，灰度越暗，流速越高，灰度越亮，流速越低。应当注意，在图7A-图7B的图例中表示流速的附图标记仅是示例性的，并且本公开并不旨在将它们限制为这样。图7A-图7B可以是计算流体动力学仿真的图示。
如图7A-图7B所示，高流速(例如，至少20NL/min)的气流可以经由通气口312进入腔302。图7A和图7B之间的区别在于图7B中的装载锁定***(例如，如图3-图4所示的装载锁定***300)包括晶片310之上的板(例如，板314)作为颗粒屏蔽。气流可以通过在晶片310的边缘(如图7A所示)或板314的边缘(如图7B所示)之上行进而填充腔302。
在图7A中，气流直接冲击晶片310，这可能对晶片310造成显著的颗粒污染。相反，在图7B中，气流通过板314与晶片310屏蔽，这可以减少由于气流的直接冲击而引起的颗粒污染。而且，在加压过程期间，板314可以基本上减少腔302中的流动扰动。图7A-图7B中的灰度颜色表示流速。如图7A-图7B中的区域702和704所示，由于板314，区域704中的流速显著低于区域702中的流速。较低的流速可以减少腔302中的流动扰动(例如，流动循环)，这进而可以减少由高速气流搅动的颗粒(例如，来自腔302的内表面)引起的颗粒污染。而且，如果最初有颗粒附着在晶片310的表面上，则较慢的流速可以减少将这些颗粒搅动到腔302中的可能性，这进而可以减少对其它晶片的交叉污染。
在一些实施例中，利用经优化的配置，图3的板314可以减小晶片310上的剪切速度。剪切速度(也称为“摩擦速度”)可以以速度单位的形式表示剪切应力，以描述运动气体或流体中的剪切相关运动(例如，颗粒的扩散或分散)。剪切速度可以取决于流的层之间的剪切。例如，晶片310上的剪切速度可以与腔302中流动引起的颗粒迁移的幅度正相关。图8A图示了根据本公开的实施例的在没有用于晶片310的颗粒屏蔽的装载锁定***中，加压过程中的晶片310的上表面上的剪切速度的透视图。图8B图示了根据本公开的实施例的在具有用于晶片310的板314的装载锁定***300中，加压过程中的晶片310的上表面上的剪切速度的透视图。图8A-图8B可以是计算流体动力学仿真的图示。图8A-图8B底部处的图例表示与不同剪切速度值相对应的灰度。如图例所示，灰度越暗，剪切速度越高，灰度越亮，剪切速度越低。应当注意，图8A-图8B的图例中表示剪切速度的附图标记仅是示例性的，并且本公开不旨在将它们限制为这样。与图8A相比，图8B示出了晶片310的上表面上明显较低的剪切速度。例如，图8A中晶片310上表面上的最大剪切速度是0.12m/s，而图8B中晶片310上表面上的最大剪切速度是0.01m/s。在一些实施例中，晶片310的上表面上的最大剪切速度可以减小至少90％。
如图8A-图8B所示，板314可以降低剪切速度，其中微米级(例如，尺寸高达10微米或μm)颗粒的再悬浮率可以被显著抑制(例如，在可忽略的程度上)在腔302和晶片310的内表面上。在一些实施例中，在没有板314的情况下，尺寸超过5μm的颗粒可以从腔302和晶片310的内表面重新悬浮，并且可能引起晶片310的颗粒污染或交叉污染。
在一些实施例中，利用经优化的配置，图3的板314可以捕集腔302中的大部分颗粒。图9A是根据本公开的实施例的用于装载锁定***300的示例微粒捕集器的图示。当高速(例如，至少20NL/min)气流经由通气口312进入腔302时，其可能携带外部颗粒(例如，灰尘)，包括颗粒902。高速流可以将外部颗粒沉积到板314，并且间隙402可以用作颗粒捕集器，其可以有效地捕获外部颗粒以减小外部粒子扩散到晶片310的可能性。
在一些实施例中，即使气流未被过滤(例如，通过通气口312上游的过滤器)或腔302未被充分清洁(例如，包括内部颗粒)，尺寸超过4μm的颗粒仍可以被捕获并保留在间隙402中。图9B图示了根据本公开的实施例的示出具有高颗粒沉积速率的间隙402的区域904的透视图。图9B可以是计算流体动力学仿真的图示。图9B中的沉积速率(也被称为“沉积速度”)相对于颗粒性质归一化为归一化弛豫时间。图9B底部处的图例表示与不同沉积速率值相对应的灰度。如图例所示，灰度越暗，沉积速率越高，灰度越亮，沉积速率越低。应当注意，图9B的图例中表示沉积速率的附图标记仅作为示例，并且本公开并不旨在将它们限制为这样。如图9B所示，由于区域904中的颗粒沉积速率高，尺寸超过4μm的颗粒仍可以被捕获并保留在间隙402中。
如图9A-图9B所示，通过这样的设计和配置，晶片310的颗粒污染可以被最小化，并且带电粒子检查装置(例如，带电粒子束检查***100)的鲁棒性可以被改进。由于改进的鲁棒性和对颗粒污染的有效保护，在一些实施例中，可以在不引起显著的颗粒污染的情况下，施加剧烈加压(例如，以至少40NL/min，例如60NL/min的流速)。在这些情况下，用于将腔302加压到阈值压力(例如，从10-6托到760托)的持续时间可以被显著减少(例如，从30秒降低到15秒)。
本公开的各方面在以下编号的条款中阐述：
1.一种装载锁定***，包括：
腔，包围被配置为支撑晶片的支撑结构；
通气口，被布置在所述腔的顶板处并且被配置为以每分钟至少二十标准升的流速将气体排入到所述腔中；以及
板，在所述通气口和所述晶片之间被固定到所述顶板。
2.根据条款1所述的装载锁定***，其中所述板基本上平行于所述顶板和所述晶片。
3.根据条款2所述的装载锁定***，其中所述板和所述顶板之间的第一间隙为3毫米至10毫米。
4.根据条款3所述的装载锁定***，其中所述第一间隙为6毫米。
5.根据条款2至4中任一项所述的装载锁定***，其中所述板和所述晶片之间的第二间隙为5毫米至10毫米。
6.根据条款5所述的装载锁定***，其中所述第二间隙为5毫米。
7.根据条款1至6中任一项所述的装载锁定***，其中所述腔具有圆柱形形状。
8.根据条款17中任一项所述的装载锁定***，其中所述腔在所述腔的所述顶板和所述底板之间具有高达35毫米的高度。
9.根据条款8所述的装载锁定***，其中所述高度为30至34毫米。
10.根据条款1至9中任一项所述的装载锁定***，其中所述腔的容积高达5升。
11.根据条款1至10中任一项所述的装载锁定***，其中所述通气口被布置在所述顶板的中心处。
12.根据条款1至11中任一项所述的装载锁定***，其中所述通气口被配置为使得通过所述通气口的气流的方向垂直于所述板。
13.根据条款1至12中任一项所述的装载锁定***，其中所述气体包括氮气、氦气、氢气、氩气、二氧化碳或压缩空气。
14.根据条款1至13中任一项所述的装载锁定***，其中所述板被配置为在所述通气口处居中。
15.根据条款1至14中任一项所述的装载锁定***，其中所述板具有与所述晶片的形状基本上相同的形状。
16.根据条款1至15中任一项所述的装载锁定***，其中所述板具有与所述晶片基本上相同的尺寸。
17.根据条款1至16中任一项所述的装载锁定***，其中所述板是圆形的并且具有300毫米的直径。
18.根据条款1至17中任一项所述的装载锁定***，其中所述板是金属板。
19.根据条款1至18中任一项所述的装载锁定***，其中所述板由不锈钢制成。
20.根据条款1至19中任一项所述的装载锁定***，还包括：
固定到所述顶板的悬挂结构，其中所述悬挂结构被配置为固定所述板。
21.根据条款1至20中任一项所述的装载锁定***，还包括：
气体供应***，被配置为耦合到所述通气口。
22.根据条款1至21中任一项所述的装载锁定***，其中用于将所述气体排入到所述腔中至阈值压力的时间低于30秒。
23.根据条款22所述的装载锁定***，其中所述阈值压力是大气压力。
24.根据条款22至23中任一项所述的装载锁定***，其中所述时间低至15秒。
25.一种带电粒子检查装置，包括根据条款1至24中任一项所述的装载锁定***。
26.一种用于减少装载锁定***中的晶片的污染的装置，包括：
晶片保持件，被配置为支撑晶片；
腔，其包括：
表面；以及
通气口，被布置在所述表面处并且被配置为在所述腔的加压期间将气体排入到所述腔中，其中所述气流的方向垂直于所述晶片和所述表面；以及
挡板，被布置在所述晶片和所述表面之间并且基本上平行于晶片，其中所述挡板被配置为使得所述气流的方向偏离所述晶片。
27.根据条款26所述的装置，其中所述气流具有至少每分钟20标准升的流速。
28.根据条款26至27中任一项所述的装置，其中所述挡板基本上平行于所述表面和所述晶片。
29.根据条款28所述的装置，其中所述挡板与所述表面之间的第一间隙是3毫米至10毫米。
30.根据条款29所述的装置，其中所述第一间隙大致为6毫米。
31.根据条款28至30中任一项所述的装置，其中所述挡板和所述晶片之间的第二间隙为5毫米至10毫米。
32.根据条款31所述的装置，其中所述第二间隙是五毫米。
33.根据条款26至32中任一项所述的装置，其中所述腔具有圆柱形形状。
34.根据条款26至33中任一项所述的装置，其中所述腔具有在所述腔的所述表面与所述底板之间高达35毫米的高度。
35.根据条款34所述的装置，其中所述高度是30毫米至34毫米。
36.根据条款26至35中任一项所述的装置，其中所述腔的容积高达5升。
37.根据条款26至36中任一项所述的装置，其中所述通气口被布置在所述表面的中心处。
38.根据条款26至37中任一项所述的装置，其中所述通气口被配置为使得通过所述通气口的气流的方向垂直于所述挡板。
39.根据条款26至38中任一项所述的装置，其中所述气体包括氮气、氦气、氢气、氩气、二氧化碳或压缩空气。
40.根据条款26至39中任一项所述的装置，其中所述挡板被配置为在所述通气口处居中。
41.根据条款26至40中任一项所述的装置，其中所述挡板具有与所述晶片的形状基本上相同的形状。
42.根据条款26至41中任一项所述的装置，其中所述挡板具有与所述晶片基本上相同的尺寸。
43.根据条款26至42中任一项所述的装置，其中所述挡板是圆形的并且具有300毫米的直径。
44.根据条款26至43中任一项所述的装置，其中所述挡板是金属挡板。
45.根据条款26至44中任一项所述的装置，其中所述挡板由不锈钢制成。
46.根据条款26至45中任一项所述的装置，还包括：
被固定到所述表面的悬挂结构，其中所述悬挂结构被配置为固定所述挡板。
47.根据条款26至46中任一项所述的装置，还包括：
气体供应***，被配置为耦合到所述通气口。
48.根据条款26至47中任一项所述的装置，其中用于将所述气体排入到所述腔中至阈值压力的时间是低于30秒。
49.根据条款48所述的装置，其中所述阈值压力是大气压力。
50.根据条款48至49中任一项所述的装置，其中所述时间低至15秒。
图中的框图图示了根据本公开的各种示例实施例的***、方法和计算机硬件或软件产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，这些代码的模块、段或部分包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当理解，在一些备选的实现方式中，在框中指示的功能可以不按附图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，可以基本上同时执行或实现连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行两个框。也可以省略一些框。还应当理解，框图的每个框以及框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的***来实现，或者由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
应理解，本公开的实施例不限于上文已描述且在附图中图示的确切构造，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下作出各种修改和改变。

Claims (15)

1.一种装载锁定***，包括：
腔，包围被配置为支撑晶片的支撑结构；
通气口，被布置在所述腔的顶板处并且被配置为以每分钟至少二十标准升的流速将气体排入到所述腔中；以及
板，在所述通气口和所述晶片之间被固定到所述顶板。
2.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述板基本上平行于所述顶板和所述晶片。
3.根据权利要求2所述的装载锁定***，其中所述板和所述顶板之间的第一间隙为3毫米至10毫米。
4.根据权利要求3所述的装载锁定***，其中所述第一间隙为6毫米。
5.根据权利要求2所述的装载锁定***，其中所述板和所述晶片之间的第二间隙为5毫米至10毫米。
6.根据权利要求5所述的装载锁定***，其中所述第二间隙为5毫米。
7.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述腔具有圆柱形形状。
8.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述腔在所述腔的所述顶板和底板之间具有高达35毫米的高度。
9.根据权利要求8所述的装载锁定***，其中所述高度为30毫米至34毫米。
10.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述腔的容积高达5升。
11.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述通气口被布置在所述顶板的中心处。
12.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述通气口被配置为使得通过所述通气口的气流的方向垂直于所述板。
13.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述气体包括氮气、氦气、氢气、氩气、二氧化碳或压缩空气。
14.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述板被配置为在所述通气口处居中。
15.根据权利要求1所述的装载锁定***，其中所述板具有与所述晶片的形状基本上相同的形状。
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