本發明專利技術公開了一種縫隙流動態維持裝置，縫隙流動態維持裝置是在透鏡組和基底之間設置的裝置，中心開有觀測腔并向外依次設置有注液及回收排孔陣列、注液腔和回收腔、注液端吸液排孔和回收端補液排孔。通過供液腔體和非均勻排孔相結合的液體輸送方案，在觀測區域內形成大范圍同方向的強液流，從而有效抑制被污染液體進入觀測區域。同時，通過設置液體的吸收及補償通道，將隨基底運動的污染液體在觀測區域外圍直接吸收，從而進一步保障觀測區液體均一穩定且消除了物鏡的二次污染，可實現長期持續的可靠觀測，尤其適用于需要基底高速運動的顯微觀測系統。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術是涉及浸入式顯微系統中的縫隙流動態維持裝置，特別是涉及一種用于浸入式顯微鏡(Immersion Microscope)的縫隙流動態維持裝置。
技術介紹
: 在半導體等行業，對于細微電子器件的故障解析和可靠性評價是確保成品率的關鍵。通常采用的方式是將電子器件作為試樣，在顯微鏡下進行觀測，以確定是否存在影響器件正常工作的缺陷或雜質。然而，伴隨著電子器件的特征線寬向著32納米以下不斷縮小，以及基底(如半導體硅片)尺寸的不斷增大，傳統觀測方式的技術成本在迅速上升。浸入式顯微鏡系統，通過在物鏡前端和基底(如硅片或液晶基板等)之間的薄層縫隙中填充純水等液體，以提高該區域介質的折射率，從而間接增大物鏡的數值孔徑(NA)，獲得了更高的觀測分辨率(例如參見中國專利200680039343.2)。由于浸入式方式主要涉及物鏡前端和基底之間的區域，對原有光路系統影響小，因此很好的繼承了已有技術，在提高觀測分辨率的同時具備了良好的經濟性。目前浸入式顯微鏡系統主要通過間斷供液的方案(如參見美國專利US2005179997A1和日本專利JP2010026218A)，將液體輸送到基底上方和物鏡間的局部區域內。間斷供液采用一次觀測對應一次供液的模式，即在開始觀測前輸入一定容量液體到待觀測表面，完成該次觀測后則通過回收管路將液體抽離，在觀測過程中液體不更新。間斷供液方案具有形式簡單和易于實現等優點，然而該方案存在明顯不足。首先是污染物易累積，觀測可靠性有待提高。由于液體不流動，伴隨著觀測的進行，基底表層和流場外圍的污染物向觀測區域和物鏡下表面不斷的擴散并累積，這將引起微納觀測的成像失真。其次是檢測效率低，由于間斷性供液模式難以實現連續性的檢測，因此對較大面積的基底(如12英寸硅片)進行全面檢測時需花費大量的時間，這使得其越來越難以滿足待測基底尺度不斷增大這一發展趨勢的要求。結合液體的流動更新和基底的快速運動，可大幅提升檢測的效率。一方面通過進出口壓差驅動液體流動帶走污染物、提高觀測區域的均一性(例如參見中國專利201210036522.8);另一方面通過基底的實時快速運動，實現不同區域連續性的觀測。基底的快速運動提高了檢測的效率，卻加大液體的污染并降低觀測可靠性，主要體現在: I)基底運動引發污染物回流，影響觀測質量。在粘性力作用下，運動的基底將帶動液體形成剪切流動，其與供液驅動的壓差流方向相反時，液體內部將不可避免的發生回流，即離開觀測區域的帶污染物液體再次或多次進入該區域，從而嚴重影響觀測質量。填充在物鏡和基底之間的液體實質上起到的是投影物鏡的作用，對其均一性有著極高的要求。然而基底待觀測表面及其外圍常存在著一定程度的污染，伴隨著對不同位置的連續性觀測，液體極易被污染，若發生回流，將破壞觀測區液體的均一性，并惡化觀測質量。2)基底運動引發的回流易導致污染沉積，由此造成持續的觀測失真。污染物在經過回流之后，更加接近于物鏡下表面，更易吸附在物鏡表面，將造成長期的危害。在觀測之后增加物鏡清洗工序(如參見日本專利JP2007065257A)將有助于獲得潔凈的物鏡表面，但卻因此降低了工作效率，間接增加了觀測的成本。
技術實現思路
: 本專利技術的目的是提供一種用于浸入式顯微鏡的縫隙流動態維持裝置，在基底和物鏡的末端元件之間實時更新液體的同時，通過非均勻供液和回流液體的吸收及補償設計，以獲得動態穩定的均勻流場。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下: 在透鏡組和基底之間設置的縫隙流動態維持裝置；所述的縫隙流動態維持裝置中心開有柱狀的觀測腔， 1)垂直于基底向外，一側依次開有: 注液排孔陣列，為2 6組弧度取60 150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是0.1 2mm ； 注液腔，為弧度取60 150°環形柱狀腔體； 注液端吸液排孔，為I 3組弧度取60 130°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.1 L 5mm ； 2)垂直于基底向外，另一側依次開有: 回收排孔陣列，為2 6組弧度取60 150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是0.1 2mm ； 回收腔，為弧度取60 150°環形柱狀腔體； 回收端補液排孔，為廣3組弧度取60 130°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.05^0.8mm ； 過縫隙流控制裝置中心、垂直于基底的截面上，注液腔及注液排孔陣列與基底的夾角均為α角且大小范圍是1(Γ90°，回收腔及回收排孔陣列與基底的夾角均為β角且大小范圍是10 90°。所述的注液排孔陣列，為同心圓的環形結構，同一圓環位置上的孔徑相等，注液排孔陣列的孔徑隨圓環半徑的增大而增大。所述的回收排孔陣列，為同心圓的環形結構，同一圓環位置上的孔徑相等，回收排孔陣列的孔徑隨圓環半徑的增大而增大。所述的注液排孔陣列和回收排孔陣列的下表面距離縫隙流動態維持裝置下表面0.5 5mm。所述的注液排孔陣列孔徑為注液端吸液排孔孔徑的1.5^2倍。所述的回收排孔陣列孔徑為回收端補液排孔孔徑的2 3倍。垂直于基底、注液腔及回收腔的中心連線，沿法向中線向外，開有側端面吸液排孔，為廣3組弧度取30 80°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.05 lmm。本專利技術具有的有益效果是: I)液體持續更新，具備了高質量的長期觀測能力。通過液體流動實時更新，有助于液體保持潔凈。相比于間斷供液方式，可有效提高長時間觀測下的觀測質量。2)通過獨特的供液回收結構設計，獲得具有強抗回流能力的觀測區流場。通過供液腔體和非均勻排孔相結合的液體輸送方案，在觀測區域內形成大范圍同方向的強液流，從而有效抑制回流對觀測區域液流的干擾。3)利用吸收及補償通道實時排走回流液體，從源頭上抑制回流，流動均一性好、觀測質量高。由于液體存在粘性，基底運動將牽拉液體形成剪切流動，其與供液流動耦合后將導致無法避免的液體回流。通過在觀測區外圍設置回流液體的吸收及補償通道，形成屏障避免被污染的液體回流到觀測區，因此液體均一穩定且消除了物鏡的二次污染，可實現長期持續的可靠觀測。附圖說明: 圖1是本專利技術與透鏡組相裝配的簡化示意 圖2是本專利技術的仰視 圖3是本專利技術的P-P剖面視 圖4是表征基底向回收端方向運動時的液體更新原理； 圖5是表征基底向注液端方向運動時的液體更新原理； 圖6是表征基底向注液端方向運動時的外圍回流液體吸收； 圖7是表征基底沿法向中線方向運動時的回流液體吸收； 圖中:1、浸入式顯微鏡，2、透鏡組，3、縫隙流動態維持裝置，4、基底，5、目鏡，6、觀測腔，7A、注液腔，7B、注液排孔陣列，7C、回收端補液排孔，8A、回收腔，8B、回收排孔陣列，8C、注液端吸液排孔，8D、側端面吸液排孔，9、縫隙流，10、基底運動方向，11A、入口液流，11B、觀測中心液流，11C、出口液流，12、注液端補償液流，13、回收端液體回流，14A、注液端液體回流，14B、注液端液體對流，15、回收端液體對流，16、徑向中線，17、法向中線，18、流速分布，19、側面液流，20、排孔液流。 具體實施方式: 下面結合附圖和實施例，說明本專利技術的具體實施方式。圖1示意性地表示了本專利技術實施方案的縫隙流動態維持裝置與透鏡組的裝配，在透鏡組2和基底4之間設置的縫隙流動態維持裝置3，可在浸入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種縫隙流動態維持裝置，在透鏡組（2）和基底（4）之間設置的縫隙流動態維持裝置（3）；其特征在于：所述的縫隙流動態維持裝置（3）中心開有柱狀的觀測腔（6），1）垂直于基底（4）向外，一側依次開有：注液排孔陣列（7B），為2～6組弧度取60～150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是0.1~2mm；注液腔（7A），為弧度取60～150°環形柱狀腔體；2）垂直于基底（4）向外，另一側依次開有：回收排孔陣列（8B），為2～6組弧度取60～150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是0.1~2mm；回收腔（8A），為弧度取60～150°環形柱狀腔體；過縫隙流控制裝置（3）中心、垂直于基底（4）的截面上，注液腔（7A）及注液排孔陣列（7B）與基底（4）的夾角均為α角且大小范圍是10~90°，回收腔（8A）及回收排孔陣列（8B）與基底（4）的夾角均為β角且大小范圍是10~90°。2.?根據權利要求1所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述縫隙流動態維持裝置（3）的注液腔（7A）外側還設有注液端吸液排孔（8C），為1～3組弧度取60～130°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.1~1.5mm。3.?根據權利要求1或2所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述縫隙流動態維持裝置（3）的回收腔（8A）外側還設有回收端補液排孔（7C），為1~3組弧度取60～130°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.05~0.8mm。4.?根據權利要求3所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述的注液排孔陣列（7B），為同心圓的環形結構，同一圓環位置上的孔徑相等，注液排孔陣列（7B）的孔徑隨圓環半徑的增大而增大。5?根據權利要求4所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述的回收排孔陣列（8B），為同心圓的環形結構，同一圓環位置上的孔徑相等，回收排孔陣列（8B）的孔徑隨圓環半徑的增大而增大。6.?根據權利要求5所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述的注液排孔陣列（7B）和回收排孔陣列（8B）的下表面距離縫隙流動態維持裝置（3）下表面0.5~5mm。7.?根據權利要求6所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述的注液排孔陣列（7B）孔徑為注液端吸液排孔（8C）孔徑的1.5~2倍。8.?根據權利要求7所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：所述的回收排孔陣列（8B）孔徑為回收端補液排孔（7C）孔徑的2~3倍。9.?根據權利要求8所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于：垂直于基底（4）、注液腔（7A）及回收腔（8A）的中心連線，沿法向中線（17）向外，開有側端面吸液排孔（8D），為1~3組弧度取30～80°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.05~1mm。...
【技術特征摘要】
1.一種縫隙流動態維持裝置，在透鏡組(2)和基底(4)之間設置的縫隙流動態維持裝置(3);其特征在于:所述的縫隙流動態維持裝置(3)中心開有柱狀的觀測腔(6)， 1)垂直于基底(4)向外,一側依次開有: 注液排孔陣列(7B)，為2 6組弧度取60 150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是.0.1 2mm ； 注液腔(7A)，為弧 度取60 150°環形柱狀腔體； 2)垂直于基底(4)向外，另一側依次開有: 回收排孔陣列(8B)，為2 6組弧度取60 150°環形柱狀排孔陣列，其孔徑范圍是.0.1 2mm ； 回收腔(8A)，為弧度取60 150°環形柱狀腔體； 過縫隙流控制裝置(3)中心、垂直于基底(4)的截面上，注液腔(7A)及注液排孔陣列(7B)與基底(4)的夾角均為α角且大小范圍是1(Γ90°，回收腔(8Α)及回收排孔陣列(8Β)與基底(4)的夾角均為β角且大小范圍是1(Γ90°。2.根據權利要求1所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于:所述縫隙流動態維持裝置(3)的注液腔(7Α)外側還設有注液端吸液排孔(SC)，為I 3組弧度取60 130°的環形圓柱排孔陣列，其孔徑范圍是0.Γ1.5mm。3.根據權利要求1或2所述的一種用于浸入式顯微鏡中的縫隙流動態維持裝置，其特征在于:所述縫隙流動態維持裝置(3)的回收腔(8A)外側還設有 回收端補液排孔(7C)，為廣3組弧度取60...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳暉，陳淑梅，杜恒，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
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