电子束诱导等离子体（eBIP）在检验、测试、调试及表面改质中的应用制造技术

利用电子束诱导等离子体来与所关注装置建立非机械电接触。此种等离子体源可被称为大气等离子体源且可用以提供具有极细直径及可控特性的等离子体柱。所述等离子体柱横穿通入大气中的等离子体源与所关注装置之间的大气空间，且用作通向所关注装置的电路径，以便可从装置收集特性电信号。另外，通过控制流动至所述等离子体柱中的气体，可使用所述探测体来进行表面改质、蚀刻及沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子束诱导等离子体(eBIP)在检验、测试、调试及表面改质中的应用相关申请交叉参考本申请主张2014年9月17日提出申请的第62/051,871号美国临时专利申请的优先权利，所述美国临时专利申请主张2013年10月3日提出申请的第61/886,625号美国临时专利申请的优先权利，并且也与2012年7月10日提出申请的名称为“利用电子束诱导等离子体探测体对电子装置进行电检验(ELECTRICALINSPECTIONOFELECTRONICDEVICESUSINGELECTRON-BEAMINDUCEDPLASMAPROBES)”的第W02013/012616号PCT专利申请有关，这两个专利申请的内容均以引用方式全文并入本文中。
本专利技术的各种实施例大体来说涉及对电子装置的非机械接触式探测、以及对装置及组织的表面改质。具体来说，各种实施例涉及电子束诱导等离子体探测体在计量学及表面改质中的应用。
技术介绍
在不必建立机械接触的情况下在已图案化结构上测量及施加电压及电流的能力对于半导体装置及平板显示器(例如，液晶显示器及有机发光二极管(OLED)显示器、背板、及印刷电路板)的功能(电)测试来说较重要，这是因为非机械接触式探测会将对受测试装置/面板的损坏可能性最小化并且也有益于提高测试处理量(testingthroughput)。PhotonDynamics’，奥宝公司(Orbotechcompany)的Voltage光学系统(VIOS)，采用电光换能器将受测试装置上的电场转变成由光学传感器捕获的光学信息。其他技术通过次级电子来提供对受测试装置上电压的间接测量，且需要将装置放置在真空中。这些方法主要是面向电压测量，且仍需要对装置外围上的垫进行机械接触以驱动用于进行检验的信号。随着对例如OLED等新一类电流驱动型装置的开发，出现了对非机械探测体的需要。与例如传统LCD等电压驱动型装置形成对比，在阵列制作后测试基于OLED的平板显示器的优选方式是以非破坏性方式使电流穿过未经密封像素电极，尤其是在其中单元保持电容较小的那些OLED架构中。近来，出现了一类不同的基于导电等离子体的检验方法。支持这些方法的主要概念是：定向性等离子体可充当非机械接触式探测体，所述等离子体除固定离子外还含有移动的次级电子。在过去已提出了数种此类“等离子体探测”方法。这些方法大致可被划分成两类：一类是基于高强度激光诱导电离，其在高电离阈值情况下会呈现出使受测试装置受到激光诱导损坏的可能风险；且另一类是基于高压电晕放电，其中已电离物质具有宽范围的散射角(几乎没有定向性控制)且也会呈现出尤其与电弧形成有关的损坏风险。已使用利用膜片及差动泵激式孔径的电子束成像系统来使电子束传播至气体环境中，以在扫描电子显微镜(SEM)中对活体样品/湿样品进行电子束表征、或者在活体样本上进行X射线衍射。在半导体制造中所使用的目前技术水平的基于电子束的检验及对齐系统主要依赖于真空中的次级电子(SE)及/或经反向散射电子(BSE)成像。此种技术涉及大型真空围封罩及复杂电子光学器件，从而使得系统成本较高、工厂占用面积较大且可能影响处理量。在半导体制造中所使用的电子束应用的实例包括：使用SE进行电压衬度测量以检验通路短路(在IC制作过程中的一些过程步骤处)、高纵横比特征(例如，深沟槽及穿硅通路(TSV))成像、以及用经反向散射电子进行样本对齐。在先前提出申请的第W02013/012616号PCT专利申请中，描述了一种用于测试平板显示器的大气等离子体探测体。进一步的工作已开发出了本文中将详述的额外应用，这些应用可使用相同或类似的等离子体探测体。
技术实现思路
包含以下概要是为了提供对本专利技术一些方面及特征的基本理解。此概要并非是对本专利技术的宽泛概述，且因此，其并非旨在具体识别本专利技术的关键或紧要元素或划定本专利技术的范围。此概要的唯一目的是以简化形式呈现出本专利技术的一些概念来作为下文所呈现更详细说明的前序。各种所公开实施例利用电子束诱导等离子体(eBIP)来与所关注装置建立非机械电接触。此种等离子体源可被称为大气等离子体源且可用以提供具有极细直径及可控特性的等离子体柱。所述等离子体柱横穿通入大气(膜片或针孔)中的等离子体源与所关注装置之间的大气空间，且用作通向所关注装置的电路径，以便可从装置收集特性电信号。另外，通过控制流动至所述等离子体柱中的气体，可使用所述探测体来进行表面改质、蚀刻及沉积。在各种所公开实施例中，电子束及所产生等离子体用于多个功能。举例来说，所述电子束既用于产生及维持等离子体又用于刺激所关注样本，例如，在样本内部产生电子-电洞对。随后，使用由驱动电子束维持的导电等离子体将电信号传递至外部测量设备，由此为因电子束刺激所产生的电流量提供传感器。利用此种方法，原位进行刺激及感测，即，在产生电流的确切点处收集所述电流，从而形成闭环操作。根据所公开方面，提供一种大气等离子体设备，其包括：真空围封罩，在其第一侧处具有孔口；电子源，定位于所述真空围封罩内部且具有电子提取开口；提取器，定位于所述提取开口附近且用以从所述电子源提取电子，以形成电子束并引导所述电子束穿过所述孔口，其中所述电子束被配置成具有比所述孔口的直径小的直径；孔径板，被定位成覆盖所述孔口，所述孔径板是导电的且其上附装有导线，且其中所述孔径板具有直径比所述电子束的所述直径小的孔径，使得所述孔径板在所述电子束穿过所述孔径时减小所述电子束的所述直径；且其中所述电子束用以在其离开所述孔径时将大气电离，以维持等离子体柱。根据其他方面，提供一种用于对样本执行电压衬度成像的方法，其包括：在真空围封罩中从电子源提取电子束；将所述电子束从所述真空围封罩传送至邻近环境气体中，以由此将所述电子束周围的气体分子电离，从而产生已电离物质柱；使所述电子束在样本的所选区域上进行扫描，所述样本被定位成与所述电子束进入至气体环境中的进入点相对；跨越等离子体施加电压电位，以驱动从所述样本至拾取电极的电子电流；测量在所述拾取电极与所述样本之间流动的电子电流量；以及利用在所述所选区域上的每一位置处测量的所述电子电流量来产生图像，并在监视器上显示所述图像。所述方法可进一步包括如下步骤：利用所述图像或所测量电流检测所述样本中的缺陷。根据其他所公开方面，提供一种用于利用电子束诱导等离子体探测体来执行维度对齐的方法，其包括：在真空围封罩中从电子源提取电子束；将所述电子束从所述真空围封罩传送至邻近气体环境中，以由此将所述电子束周围的气体分子电离，从而产生已电离物质柱，由此界定等离子体探测体；使所述等离子体探测体在样本的所选区域上进行扫描，所述样本被定位成与所述电子束进入至所述气体环境中的进入点相对；跨越等离子体施加电压电位，以驱动从所述样本至拾取电极的电子电流；测量在所述拾取电极与所述样本之间流动的电子电流量；以及利用所述电子电流的测量值来确定所述等离子体探测体的垂直对齐。所述方法可进一步包括：测量从所述样本散射的经反向散射电子；以及利用经反向散射电子的测量值来确定所述等离子体探测体的横向对齐，由此提供三维对齐。在一些方面中，使用所述对齐来执行LED、OLED或LCD阵列测试。根据又一些方面，提供一种用于利用电子束诱导等离子体探测体来检验样本的材料组成分布的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气等离子体设备，包括：真空围封罩，在其第一侧处具有孔口；电子源，定位于所述真空围封罩内部且具有电子提取开口；提取器，定位于所述提取开口附近且用以从所述电子源提取电子，以形成电子束并引导所述电子束穿过所述孔口，其中所述电子束被配置成具有比所述孔口的直径小的直径；孔径板，被定位成覆盖所述孔口，所述孔径板是导电的且其上附装有导线，且其中所述孔径板具有直径比所述电子束的所述直径小的孔径，使得所述孔径板在所述电子束穿过所述孔径时减小所述电子束的所述直径；以及其中所述电子束用以在其离开所述孔径时将大气电离，以维持等离子体柱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 US 62/051,8711.一种大气等离子体设备，包括：真空围封罩，在其第一侧处具有孔口；电子源，定位于所述真空围封罩内部且具有电子提取开口；提取器，定位于所述提取开口附近且用以从所述电子源提取电子，以形成电子束并引导所述电子束穿过所述孔口，其中所述电子束被配置成具有比所述孔口的直径小的直径；孔径板，被定位成覆盖所述孔口，所述孔径板是导电的且其上附装有导线，且其中所述孔径板具有直径比所述电子束的所述直径小的孔径，使得所述孔径板在所述电子束穿过所述孔径时减小所述电子束的所述直径；以及其中所述电子束用以在其离开所述孔径时将大气电离，以维持等离子体柱。2.如权利要求1所述的大气等离子体设备，进一步包括电绝缘部件，所述电绝缘部件用以将所述孔径板与所述真空围封罩电隔离。3.如权利要求1所述的大气等离子体设备，进一步包括定位于所述孔径板与所述真空围封罩的所述第一侧之间的膜片。4.如权利要求1所述的大气等离子体设备，进一步包括差动泵激室，所述差动泵激室附装至所述真空围封罩的所述第一侧，且其中所述孔径板附装至所述差动泵激室的下部分。5.如权利要求1所述的大气等离子体设备，其中所述孔径板包括多个电隔离区段，每一所述电隔离区段耦合至各自的导线。6.如权利要求1所述的大气等离子体设备，进一步包括位于所述真空围封罩内部的静电透镜。7.一种用于对样本执行电压衬度成像的方法，包括：在真空围封罩中从电子源提取电子束；将所述电子束从所述真空围封罩传送至邻近环境气体中，以由此将所述电子束周围的气体分子电离，从而产生已电离物质柱；使所述电子束在样本的所选区域上进行扫描，所述样本被定位成与所述电子束进入至所述气体环境中的进入点相对；跨越所述等离子体施加电压电位，以驱动从所述样本至拾取电极的电子电流；测量在所述拾取电极与所述样本之间流动的电子电流量；利用在所述所选区域上的每一位置处测量的所述电子电流量来产生图像，并在监视器上显示所述图像。8.一种用于利用电子束诱导等离子体探测体来执行三维对齐的方法，包括：在真空围封罩中从电子源提取电子束；将所述电子束从所述真空围封罩传送至邻近气体环境中，以由此将所述电子束周围的气体分子电离，从而产生已电离物质柱，所述已电离物质柱界定等离子体探测体；使所述等离子体探测体在样本的所选区域上进行扫描，所述样本被定位成与所述电子束进入至所述气体环境中的进入点相对；跨越所述等离子体施加电压电位，以驱动从所述样本至拾取电极的电子电流；测量在所述拾取电极与所述样本之间流动的电子电流量；测量从所述样本散射的经反向散射电子；利用经反向散射电子的测量值来确定所述等离子体探测体的横向对齐；利用所述电子电流的测量值来确定所述等离子体探测体的垂直对齐。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括利用先前知晓的所述样本的材料组成及形貌中的至少一个来进行更准确对齐。10.如权利要求8所述的方法，其中利用电子束诱导等离子体探测体进行的三维对齐结合基于电子束诱导等离子体探测体的加工或测量应用而用作对齐能力。11.如权利要求8所述的方法，其中利用电子束诱导等离子体探测体进行的三维对齐结合利用电压成像光学系统进行的LCD阵列测试而用作对齐能力。12.如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼德尔·萨利赫，恩里克·斯特林，丹尼尔·托伊特，阿里·格雷泽，罗恩·勒温格，斯里拉姆·克里什娜斯瓦米，
申请(专利权)人：奥宝科技股份有限公司，烽腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL