半导体芯片的扫描电镜装置

659 编辑：中冶有色技术网来源：合肥晶合集成电路股份有限公司

2024-05-29 14:58:46

权利要求书： 1.一种半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，包括：

电子枪；

聚焦组件，设置于所述电子枪的电子束的发射端；

承载平台，位于所述聚焦组件聚焦处理后的电子束所在的直线路径上，所述承载平台用以承载晶圆，所述晶圆上布置多个芯片；

检测探头组，包括多个检测探头，所述检测探头组位于所述承载平台的一侧，以收集所述芯片激发的电子信号；以及弧形基座，安装所述检测探头组，所述弧形基座的凹部开口朝向所述承载平台。

2.根据权利要求1所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述弧形基座所在的平面与所述承载平台所在的平面平行。

3.根据权利要求1所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述弧形基座呈半圆环形状，电子束所在直线路径与弧形基座的对称中心所在平面重合。

4.根据权利要求3所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述检测探头组包括第一类检测探头，所述第一类检测探头安装于所述弧形基座的中间位置处。

5.根据权利要求4所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述检测探头组还包括第二类检测探头，所述第二类检测探头安装于所述弧形基座的两端位置处。

6.根据权利要求4或5所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述检测探头组还包括第三类检测探头，所述第三类检测探头安装于所述弧形基座所在弧线路径的1/4和3/4位置处。

7.根据权利要求4所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述第一类检测探头固定安装于所述弧形基座上，所述检测探头组内其余的检测探头滑动安装于所述弧形基座上。

8.根据权利要求1所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述半导体芯片的扫描电镜装置还包括支撑座，所述检测探头组中每一检测探头分别安装于一所述支撑座上，所述支撑座滑动安装于所述弧形基座上。

9.根据权利要求8所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述弧形基座上设置有弧形基座线圈，所述支撑座上设置有支撑座线圈，所述弧形基座线圈和所述支撑座线圈磁性配合。

10.根据权利要求1所述的半导体芯片的扫描电镜装置，其特征在于，所述聚焦组件包括会聚透镜、扫描线圈和物镜，所述会聚透镜、所述扫描线圈和所述物镜沿着电子束照射的方向依次布置。

说明书：一种半导体芯片的扫描电镜装置技术领域[0001] 本实用新型涉及半导体领域，特别是涉及一种半导体芯片的扫描电镜装置。背景技术[0002] 随着半导体技术的不断发展，半导体芯片的尺寸精度越来越高，芯片的线宽尺寸不断的减小。现有技术中，需要通过扫描电镜测量芯片的关键线宽尺寸。然而目前的检测探头呈圆柱体检测结构，在对芯片激发的电子信号进行收集时，无法收集从芯片表面激发的全部电子信号。在检测探头无法收集全部的电子信号的情况下，会导致在成像过程时图形的分辨率不够，进而会导致芯片的线宽尺寸测量的不够精确。因而存在待改进之处。实用新型内容

[0003] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半导体芯片的扫描电镜装置，用于解决现有技术中检测探头无法完全收集电子信号的问题。[0004] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种半导体芯片的扫描电镜装置，包括：[0005] 电子枪；[0006] 聚焦组件，设置于所述电子枪的电子束的发射端；[0007] 承载平台，位于所述聚焦组件聚焦处理后的电子束所在的直线路径上，所述承载平台用以承载晶圆，所述晶圆上布置多个芯片；[0008] 检测探头组，包括多个检测探头，所述检测探头组位于所述承载平台的一侧，以收集所述芯片激发的电子信号；以及[0009] 弧形基座，安装所述检测探头组，所述弧形基座的凹部开口朝向所述承载平台。[0010] 在本实用新型一实施例中，所述弧形基座呈半圆环形状，电子束所在直线路径与弧形基座的对称中心所在平面重合。[0011] 在本实用新型一实施例中，所述检测探头组包括第一类检测探头，所述第一类检测探头安装于所述弧形基座的中间位置处。[0012] 在本实用新型一实施例中，所述检测探头组还包括第二类检测探头，所述第二类检测探头安装于所述弧形基座的两端位置处。[0013] 在本实用新型一实施例中，所述第一类检测探头固定安装于所述弧形基座上，所述检测探头组内其余的检测探头滑动安装于所述弧形基座上。[0014] 在本实用新型一实施例中，所述检测探头还包括第三类检测探头，所述第三类检测探头安装于所述弧形基座所在弧线路径的1/4和3/4位置处。[0015] 在本实用新型一实施例中，所述半导体芯片的扫描电镜装置还包括支撑座，所述检测探头组中每一检测探头分别安装于一所述支撑座上，所述支撑座滑动安装于所述弧形基座上。[0016] 在本实用新型一实施例中，所述弧形基座上设置有弧形基座线圈，所述支撑座上设置有支撑座线圈，所述弧形基座线圈和所述支撑座线圈磁性配合。[0017] 在本实用新型一实施例中，所述聚焦组件包括会聚透镜、扫描线圈和物镜，所述会聚透镜、所述扫描线圈和所述物镜沿着电子束照射的方向依次布置。[0018] 在本实用新型一实施例中，所述半导体芯片的扫描电镜装置还包括增幅器和显示器，所述增幅器与所述检测探头组电性连接，所述显示器与所述增幅器电性连接。[0019] 如上所述，本实用新型的半导体芯片的扫描电镜装置，具有以下有益效果：本实用新型可提高对芯片激发电子信号的检测收集数量，可提高半导体芯片的线宽测量精度。附图说明[0020] 图1显示为本实用新型半导体芯片的扫描电镜装置的结构示意图。[0021] 图2显示为本实用新型弧形基座的立体图。[0022] 图3显示为本实用新型弧形基座的结构示意图。[0023] 图4显示为本实用新型支撑座的结构示意图。[0024] 元件标号说明[0025] 10、电子枪；20、聚焦组件；21、会聚透镜；22、扫描线圈；23、物镜；30、承载平台；40、晶圆；50、芯片；60、检测探头组；61、第一类检测探头；62、第二类检测探头；63、第三类检测探头；70、弧形基座；71、弧形基座线圈；72、水平部；73、竖直部；80、增幅器；90、显示器；100、支撑座；101、支撑座线圈。具体实施方式[0026] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。[0027] 请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。[0028] 请参阅图1，本实用新型提供一种半导体芯片的扫描电镜装置，可应用于半导体芯片的制程领域。例如，可应用于半导体芯片的线宽尺寸的测量之中。本实用新型的扫描电镜装置利用聚焦很窄的高能电子束来扫描样品，通过光束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。并且，本实用新型在半导体的成像过程中，可以保证半导体成像的分辨率足够，以保证半导体上芯片的线宽尺寸测量的精度。下面通过具体的实施例进行详细的描述。[0029] 请参阅图1，本实用新型提出一种半导体芯片的扫描电镜装置，可通过对多个芯片50表面激发的电子信号进行检测，从而在成像图形上对芯片50的线宽尺寸进行测量，多个芯片50可设置于晶圆40上。半导体芯片的扫描电镜装置可包括电子枪10、聚焦组件20、承载平台30、检测探头组60和弧形基座70。其中，电子枪10用于产生、加速及会聚高能量密度电子束，电子枪10可发射出具有一定能量、一定束流以及速度和角度的电子束。聚焦组件20可设置于电子枪10的发射端，用于对电子枪10发射的电子束进行聚焦处理，以对晶圆40表面做光栅状扫描处理。承载平台30上可设置晶圆40，承载平台30用于承载晶圆40。承载平台30可设置于经过聚焦组件20聚焦处理的电子束所在的直线上，即电子枪10发射的电子束可依次照射聚焦组件20和承载平台30，并且经过聚焦组件20聚焦处理后的电子束可照射晶圆40和芯片50。检测探头组60和弧形基座70可设置于承载平台30的一侧位置处，弧形基座70的凹部开口可朝向承载平台30，检测探头组60可安装于弧形基座70上。检测探头组60可沿着弧形基座70的弧线形状进行安装，即弧形基座70作为安装体，以使得检测探头组60呈弧线形状。检测探头组60中各个检测探头的布置方向不同，可对晶圆40以及芯片50表面激发的电子信号进行充分的检测和收集，以保证芯片50在成像过程中图形的分辨率充分，可精确的对芯片50的线宽尺寸进行测量。

[0030] 请参阅图1所示，在一些实施例中，聚焦组件20包括会聚透镜21、扫描线圈22和物镜23，电子枪10发射的电子束先后经过会聚透镜21、扫描线圈22和物镜23，以将电子枪10发射的电子束聚焦在晶圆40表面。其中，会聚透镜21、物镜23对电子束起到聚焦的作用。扫描线圈22起到改变磁场的作用，电子束在扫描线圈22磁场的作用下，可在晶圆40表面做光栅状扫描，并可激发芯片50的电子信号。半导体芯片的扫描电镜装置还包括增幅器80和显示器90。在检测探头组60收集芯片50激发的电子信号后，经过增幅器80对电子信号进行放大处理，并最终在显示器90上成像显示。[0031] 请参阅图1和图2所示，关于电子枪10、聚焦组件20、承载平台30、晶圆40、芯片50、检测探头组60和弧形基座70之间的安装位置的结构示意图。在一些实施例中，电子枪10、聚焦组件20、承载平台30可于竖直方向进行布置，例如电子枪10、聚焦组件20和承载平台30可沿从上到下的位置进行布置。承载平台30、晶圆40和芯片50可位于水平方向，在电子枪10发射电子束照射聚焦组件20后，聚焦组件20对电子束进行聚焦处理。经过聚焦处理后的电子束，可垂直照射承载平台30上的晶圆40和芯片50。弧形基座70可位于水平面上，弧形基座70所在的平面与承载平台30所在的平面可平行设置。电子束在照射芯片50后，芯片50表面激发的电子信号朝向不同的方向反射，当弧形基座70呈倾斜布置，会出现弧形基座70一侧的检测探头检测的电子信号较多，弧形基座70另一侧的检测探头检测的电子信号较少，会导致芯片50的部分线宽尺寸测量不够精确。而当弧形基座70呈水平设置，即弧形基座70所在的平面与芯片50的平面平行时，弧形基座70上的检测探头对芯片50激发的电子信号检测均匀，芯片50的整体线宽尺寸测量较为精确。另外，将电子枪10、聚焦组件20、承载平台30可于竖直方向进行布置，节省了半导体芯片的扫描电镜装置占据的水平向空间位置，更加方便的放置于实验室检测台上。[0032] 请参阅图1和图3所示，关于检测探头组60在弧形基座70上安装位置的结构示意图。在一些实施例中，弧形基座70可呈半圆环形状，电子束所在直线路径与弧形基座的对称中心所在平面重合，以使得检测探头组60对芯片50激发的电子信号检测均匀。检测探头组60可包括第一类检测探头61、第二类检测探头62和第三类检测探头63。其中，第一类检测探头61的数量可为一个，第一类检测探头61可安装于弧形基座70的中间位置处，即第一类检测探头61可安装于弧形基座70所在弧线的一半路径位置处。第二类检测探头62的数量可为两个，两个第二类检测探头62可分别安装于弧形基座70的两端位置处。第三类检测探头63的数量可为两个，第三类检测探头63可安装于弧形基座70的中间、弧形基座70的一端之间的位置处。例如第三类检测探头63可安装于第一类检测探头61、第二类检测探头62的中间位置处，即两个第三类检测探头63可分别安装于弧形基座70所在弧线1/4和3/4的路径位置处。通过将第二类检测探头62和第三类检测探头63于第一类检测探头61对称设置，可保证检测探头组60对芯片50激发的电子信号检测均匀。

[0033] 请参阅图3和图4所示，关于检测探头组60在弧形基座70上安装方式的结构示意图。在一些实施例中，检测探头组60可固定安装于弧形基座70上，检测探头组60还可滑动安装于弧形基座70上。例如，第一类检测探头61可固定安装于弧形基座70上，第二类检测探头62和第三类检测探头63可滑动安装于弧形基座70上。半导体芯片的扫描电镜装置在工作过程中，第一类检测探头61在收集芯片50激发的电子信号后，形成对焦后的一次扫描图像。第二类检测探头62和第三类检测探头63在弧形基座70上滑动设置，在第二类检测探头62和第三类检测探头63的移动过程中，第二类检测探头62和第三类检测探头63会收集电子信号并可形成多张扫描图像。一次扫描图像和多张扫描图像进行叠加，以形成二次扫描图像，通过二次扫描图像，可完成对芯片50的线宽尺寸进行测量计算。

[0034] 请参阅图4所示，关于第二类检测探头62、第三类检测探头63与弧形基座70之间的具体连接结构示意图。在一些实施例中，弧形基座70的底部设置有弧形基座线圈71。支撑座100滑动套设于弧形基座70上，支撑座100上设置有支撑座线圈101，第二类检测探头62、第三类检测探头63安装于支撑座100上。支撑座线圈101和弧形基座线圈71之间磁力配合，以使得支撑座100于弧形基座70上滑动。例如，弧形基座70可包括水平部72和竖直部73，水平部72呈半圆形形状。水平部72和竖直部73的纵向截面呈T字形状，弧形基座线圈71可安装于水平部72的下表面。支撑座100可滑动套设于水平部72上，支撑座100可与水平部72的上表面接触。支撑座线圈101与弧形基座线圈71配合，以使得支撑座100在弧形基座70上方悬浮移动，支撑座100移动可带动第二类检测探头62和第三类检测探头63进行移动。可通过改变支撑座线圈101与弧形基座线圈71中的电流大小，以改变支撑座100的移动位置以及移动速度。

[0035] 综上所述，本实用新型提出了一种半导体芯片的扫描电镜装置，可提高芯片激发电子信号的检测收集数量，以提高半导体芯片的线宽测量精度。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0036] 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。