一种真空样品舱及显微镜的制作方法

1.本实用新型涉及电子显微镜技术领域，具体的说，是一种真空样品舱及显微镜。


背景技术：

2.半导体芯片，例如集成电路芯片(ic)、分立器件等，在发生失效后通常需要对其做失效分析，分析的手法有无损和破坏性(pfa)两种方式；其中破坏性分析的主要流程是：去除芯片塑封体(decap)，取下裸露的芯片(die)，使用扫描电子显微镜(sem)或聚焦离子束显微镜(fib)观察die，使用电测设备对die进行电学性能测试、热点测试等；有时候需要在sem下观察，找到对应失效分析的点位，或者使用fib对线路进行修补，然后再在探针台下测量电学性能。
3.sem和fib在真空状态进行工作，其所采用的真空样品舱如申请公布号为cn111769025a的发明专利申请所公开的一种扫描电子显微镜的样品仓那样，为一个独立的真空系统。由于sem或fib与电测设备是两套独立的设备，且die是通过银胶或者碳胶带粘贴在sem样品台上的，需要先从样品台上取下再放在电测设备的探针台上测试，在这个取放和转移过程中，样品容易氧化、污染，影响芯片测试性能，另外也存在裂片的风险，导致分析失败。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于设计出一种真空样品舱及显微镜，用以解决目前样品分析时存在的样品氧化、污染、裂片风险，以提升分析效率和结果有效性。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.本实用新型提供了一种真空样品舱，包括第一真空腔室、第二真空腔室、样品台、滑移装置、探针和测试显微镜；所述第一真空腔室的一侧壁开设有第一开口；所述第二真空腔室一侧侧壁开设有第二开口，所述第二真空腔室与所述第一真空腔室密封连接并通过所述第二开口和所述第一开口相互连通；所述样品台用于承载样品；所述滑移装置连接所述样品台，所述滑移装置能够驱动所述样品台通过所述第一开口和所述第二开口在所述第一真空腔室内部和所述第二真空腔室内部之间进行转移；所述探针密封连接于所述第二真空腔室，所述探针用于对位于所述第二真空腔室内的样品进行电学测试；所述测试显微镜密封连接于所述第二真空腔室，所述测试显微镜用于观察位于所述第二真空腔室内的样品。
7.采用上述设置结构时，用于测试样品的探针和观察样品的测试显微镜安装于第二真空腔室处，则第一真空腔室可作为常规的观察腔室用于集成fib或sem或fib-sem双束系统。两个独立且互通的真空腔室的设置结构可让样品台上承载的样品在不取出的情况下在第一真空腔室和第二真空腔室之间转移，完成样品的观察或修补工作以及测试工作，这样可以有效避免样品分析时存在的氧化、污染、裂片风险，可以提升分析效率和结果有效性。
8.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述探针设置有多个。
9.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述滑移装置包括轨道和与所述轨道连接的电动滑移驱动设备，所述轨道自所述第一真空腔室延伸至所述第二真空腔室；所述样品台活动连接于所述轨道，所述电动滑移驱动设备连接所述样品台用于驱动所述样品台沿所述轨道移动。
10.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述第一真空腔室的所述第一开口处连接有闸门，所述闸门用于控制所述第一开口的打开或关闭状态。
11.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述轨道上位于所述第一开口和所述第二开口的交界处设置有断点，所述闸门的底沿能够伸入断点中将所述第一真空腔室与所述第二真空腔室气密隔绝。
12.采用上述设置结构时，闸门可以伸入到轨道的断点位置中将第一真空腔室与第二真空腔室隔开，保证两室间的气密性，减少相互影响。
13.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述第一真空腔室和所述第二真空腔室设置为金属腔壁结构的腔室。
14.采用上述设置结构时，真空腔室是由金属腔壁构成的，可有效的屏蔽周围环境中的电磁干扰。
15.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述样品台采用五轴电动样品台。
16.进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述第二真空腔室的侧部设置有密封舱门。
17.本实用新型还提供了一种显微镜，包括上述的真空样品舱；所述真空样品舱的第一真空腔室处集成fib或sem或fib-sem双束系统。
18.本实用新型具有以下优点及有益效果：
19.本实用新型中，用于测试样品的探针和观察样品的测试显微镜安装于第二真空腔室处，则第一真空腔室可作为常规的观察腔室用于集成fib或sem或fib-sem双束系统。两个独立且互通的真空腔室的设置结构可让样品台上承载的样品在不取出的情况下在第一真空腔室和第二真空腔室之间转移，完成样品的观察或修补工作以及测试工作，这样可以有效避免样品分析时存在的氧化、污染、裂片风险，可以提升分析效率和结果有效性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
21.图1示出了样品台处于第一真空腔室时的真空样品舱结构；
22.图2示出了样品台转移时的真空样品舱结构；
23.图3示出了样品台处于第二真空腔室时的真空样品舱结构。
24.图中标记为：
25.1、第一真空腔室；2、第二真空腔室；3、样品台；4、轨道；5、探针；6、测试显微镜；7、闸门；8、样品。
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例1：
30.一种真空样品舱，可让样品在真空环境下实现原位分析，减少样品氧化、污染和裂片风险，如图1、图2、图3所示，特别设置成下述结构：
31.本实施例中，该种真空样品舱用于提供一种可实现原位分析样品的结构方案，该种真空样品舱为集成fib或sem或fib-sem双束系统提供了位置。
32.该种真空样品舱包括有第一真空腔室1、第二真空腔室2、样品台3、滑移装置、探针5和测试显微镜6。
33.第一真空腔室1是金属腔壁围合成的腔室，用于提供真空环境，其可采用现有的常用于扫描电子显微镜或者相似系统中的真空样品室。该第一真空腔室1的一侧侧壁上开设有第一开口，第一开口的底沿位于第一真空腔室1的地板上。
34.第二真空腔室2是基于第一真空腔室1扩展出来的一个腔室，同样是金属腔壁围合成的腔室，第二真空腔室2与第一真空腔室1的功能一样，用于提供真空环境。第二真空腔室2的一侧侧壁上开设有第二开口，第二开口的底沿位于第二真空腔室2的地板上。
35.第二真空腔室2与第一真空腔室1一第二开口衔接第一开口的方式连接在一起，连接处进行密封处理。第二真空腔室2的地板与第一真空腔室1的地板平齐设置相互无缝衔接。第二真空腔室2的地板与第一真空腔室1通过第二开口和第一开口相互连通。第二真空腔室2的避开设置第二开口的一侧部设置有门洞，门洞处设置有密封舱门。密封舱门打开后可以调整探针5或者更换样品。
36.样品台3用于承载样品，其采用现有市售的专门用于扫描电子显微镜或者相似系统中的五轴电动样品台。
37.滑移装置安装在第一真空腔室1和第二真空腔室2的地板上，滑移装置安与连接样品台3用于驱动样品台3通过第一开口和第二开口在第一真空腔室1内部和第二真空腔室2内部之间进行转移。滑移装置采用直线滑轨装置，比如现有市售的电动滑台，直线滑轨装置
包括直线延伸的轨道4和与轨道4配套连接的电动滑移驱动设备，轨道4铺设于第一真空腔室1和第二真空腔室2的地板上，自第一真空腔室1内延伸至第一开口和第二开口处后再延伸至第二真空腔室2内。样品台3与电动滑移驱动设备连接，电动滑移驱动设备能够驱动样品台3沿着轨道4直线移动，以实现在第一真空腔室1和第二真空腔室2之间转移。
38.探针5、测试显微镜6与第二真空腔室2和其他器件组成用于对芯片进行测试的电测设备。若干个探针5通过探针座插装于第二真空腔室2的腔壁上，连接部位进行密封处理。探针5采用现有市售产品，用于测试位于第二真空腔室2内的样品。测试显微镜6采用现有市售产品，用于观察位于第二真空腔室2内的样品，配合探针5完成对样品的测试，测试显微镜6插装于第二真空腔室2的顶部，连接处经过密封处理。
39.本实施例中，用于测试样品的探针5和观察样品的测试显微镜6安装于第二真空腔室2处，则第一真空腔室1可作为常规的观察腔室用于集成fib或sem或fib-sem双束系统。两个独立且互通的真空腔室的设置结构可让样品台3上承载的样品在不取出的情况下在第一真空腔室1和第二真空腔室2之间转移，完成样品的观察或修补工作以及测试工作，这样可以有效避免样品分析时存在的氧化、污染、裂片风险，可以提升分析效率和结果有效性。
40.真空腔室是由金属腔壁构成的，可有效的屏蔽周围环境中的电磁干扰，可以进一步提升分析效率和结果有效性。
41.实施例2：
42.本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：
43.本实施例中，该种真空样品舱在第一真空腔室1和第二真空腔室2之间设置有闸门7。
44.具体的，闸门7安装于第一真空腔室1的内侧壁上，闸门7的侧沿与第一真空腔室1的侧壁之间设置动密封结构。闸门7为电动闸门，可通过远程操控来控制第一开口的打开或关闭状态。闸门7的设置可将两个真空腔室隔开，避免两个真空腔室相互干扰。
45.为了提高第一真空腔室1和第二真空腔室2之间的气密性，在轨道4上位于第一开口和第二开口的交界处设置有断点，使得闸门7的底沿能够伸入断点中与地板接触，以将第一真空腔室1与第二真空腔室2气密隔绝，减少相互影响。这样，两个真空腔室之间由闸门7隔开后，第二真空腔室2可以随时泄真空。
46.实施例3：
47.一种显微镜，可让样品在真空环境下实现原位分析，减少样品氧化、污染和裂片风险，如图1、图2、图3所示，特别设置成下述结构：
48.本实施例中，该种显微镜包括真空样品舱和显微镜系统。
49.该种真空样品舱包括有第一真空腔室1、第二真空腔室2、样品台3、滑移装置、探针5和测试显微镜6。
50.第一真空腔室1是金属腔壁围合成的腔室，用于提供真空环境，其可采用现有的常用于扫描电子显微镜或者相似系统中的真空样品室。该第一真空腔室1的一侧侧壁上开设有第一开口，第一开口的底沿位于第一真空腔室1的地板上。第二真空腔室2是基于第一真空腔室1扩展出来的一个腔室，同样是金属腔壁围合成的腔室，第二真空腔室2与第一真空腔室1的功能一样，用于提供真空环境。第二真空腔室2的一侧侧壁上开设有第二开口，第二
开口的底沿位于第二真空腔室2的地板上。第二真空腔室2与第一真空腔室1一第二开口衔接第一开口的方式连接在一起，连接处进行密封处理。第二真空腔室2的地板与第一真空腔室1的地板平齐设置相互无缝衔接。第二真空腔室2的地板与第一真空腔室1通过第二开口和第一开口相互连通。第二真空腔室2的避开设置第二开口的一侧部设置有门洞，门洞处设置有密封舱门。密封舱门打开后可以调整探针5或者更换样品。
51.样品台3用于承载样品，其采用现有市售的专门用于扫描电子显微镜或者相似系统中的五轴电动样品台。滑移装置安装在第一真空腔室1和第二真空腔室2的地板上，滑移装置安与连接样品台3用于驱动样品台3通过第一开口和第二开口在第一真空腔室1内部和第二真空腔室2内部之间进行转移。滑移装置采用直线滑轨装置，比如现有市售的电动滑台，直线滑轨装置包括直线延伸的轨道4和与轨道4配套连接的电动滑移驱动设备，轨道4铺设于第一真空腔室1和第二真空腔室2的地板上，自第一真空腔室1内延伸至第一开口和第二开口处后再延伸至第二真空腔室2内。样品台3与电动滑移驱动设备连接，电动滑移驱动设备能够驱动样品台3沿着轨道4直线移动，以实现在第一真空腔室1和第二真空腔室2之间转移。在第一真空腔室1和第二真空腔室2之间设置有闸门7。闸门7安装于第一真空腔室1的内侧壁上，闸门7的侧沿与第一真空腔室1的侧壁之间设置动密封结构。闸门7为电动闸门，可通过远程操控来控制第一开口的打开或关闭状态。在轨道4上位于第一开口和第二开口的交界处设置有断点，使得闸门7的底沿能够伸入断点中与地板接触，以将第一真空腔室1与第二真空腔室2气密隔绝，减少相互影响。两个真空腔室之间由闸门7隔开后，第二真空腔室2可以随时泄真空。
52.探针5、测试显微镜6与第二真空腔室2和其他器件组成用于对芯片进行测试的电测设备。若干个探针5通过探针座插装于第二真空腔室2的腔壁上，连接部位进行密封处理。探针5采用现有市售产品，用于测试位于第二真空腔室2内的样品，探针5所连的测试线缆通过探针座引出，连接到真空腔室外部的电学仪器上。测试显微镜6采用现有市售产品，用于观察位于第二真空腔室2内的样品，配合探针5完成对样品的测试，测试显微镜6插装于第二真空腔室2的顶部，连接处经过密封处理。
53.显微镜系统为fib或sem或fib-sem双束系统，其集成于第一真空腔室1处，用于正常观测样品。
54.本实施例的显微镜在使用时，通过打开密封舱门可以向位于第二真空腔室2中的样品台3上放入样品8，也可根据样品8调整探针5。在观测样品时，控制滑移装置驱动样品台3平移至第一真空腔室1内，此后闸门7关闭，将第一真空腔室1和第二真空腔室2隔断。样品8在第一真空腔室1中经由sem观测完毕或者经由fib加工处理后，打开闸门7，控制滑移装置驱动样品台3平移至第二真空腔室2内，通过测试显微镜观察，调整探针5，扎在样品8测试点位上，按照需要测量样品8的电学性能参数。测试完成后打开密封舱门取出样品8，再放入新样品。
55.该种显微镜可以让样品始终在真空环境下位于样品台上完成观测，实现原位分析，这样可以减少样品污染的风险，确保样品制备效果，不影响电学测试结果，可以避免样品从样品台上取下造成的污染和裂片风险。
56.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化
或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种真空样品舱，其特征在于：包括：第一真空腔室(1)，其一侧壁开设有第一开口；第二真空腔室(2)，其一侧侧壁开设有第二开口，所述第二真空腔室(2)与所述第一真空腔室(1)密封连接并通过所述第二开口和所述第一开口相互连通；样品台(3)；滑移装置，其连接所述样品台(3)，所述滑移装置能够驱动所述样品台(3)通过所述第一开口和所述第二开口在所述第一真空腔室(1)内部和所述第二真空腔室(2)内部之间进行转移；探针(5)，其密封连接于所述第二真空腔室(2)，所述探针(5)用于对位于所述第二真空腔室(2)内的样品进行电学测试；测试显微镜(6)，其密封连接于所述第二真空腔室(2)，所述测试显微镜(6)用于观察位于所述第二真空腔室(2)内的样品。2.根据权利要求1所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述探针(5)设置有多个。3.根据权利要求1所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述滑移装置包括轨道(4)和与所述轨道(4)连接的电动滑移驱动设备，所述轨道(4)自所述第一真空腔室(1)延伸至所述第二真空腔室(2)；所述样品台(3)活动连接于所述轨道(4)，所述电动滑移驱动设备连接所述样品台(3)用于驱动所述样品台(3)沿所述轨道(4)移动。4.根据权利要求3所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述第一真空腔室(1)的所述第一开口处连接有闸门(7)，所述闸门(7)用于控制所述第一开口的打开或关闭状态。5.根据权利要求4所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述轨道(4)上位于所述第一开口和所述第二开口的交界处设置有断点，所述闸门(7)的底沿能够伸入断点中将所述第一真空腔室(1)与所述第二真空腔室(2)气密隔绝。6.根据权利要求1所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述第一真空腔室(1)和所述第二真空腔室(2)设置为金属腔壁结构的腔室。7.根据权利要求1所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述样品台(3)采用五轴电动样品台。8.根据权利要求1所述的一种真空样品舱，其特征在于：所述第二真空腔室(2)的侧部设置有密封舱门。9.一种显微镜，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的真空样品舱。10.根据权利要求9所述的一种显微镜，其特征在于：所述真空样品舱的第一真空腔室(1)处集成fib或sem或fib-sem双束系统。

技术总结
本实用新型提供了一种真空样品舱及显微镜，涉及电子显微镜技术领域，解决了现有技术中在样品分析时存在的样品氧化、污染、裂片风险的问题。第一真空腔室开设有第一开口；第二真空腔室开设有第二开口，第二真空腔室与第一真空腔室密封连接并通过第二开口和第一开口相互连通；滑移装置连接样品台，滑移装置能够驱动样品台通过第一开口和第二开口在第一真空腔室内部和第二真空腔室内部之间进行转移；探针密封连接于第二真空腔室，用于测试位于第二真空腔室内的样品；测试显微镜密封连接于第二真空腔室，用于观察位于第二真空腔室内的样品。本实用新型与现有技术相比，可让样品在真空环境下实现原位分析，减少样品氧化、污染和裂片风险。裂片风险。裂片风险。


技术研发人员：夏惠 郭宏毅 罗九斌
受保护的技术使用者：张家港市集成电路产业发展有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/8/13