本发明专利技术公开了一种缝隙流稳定性控制装置，其特征在于，缝隙流稳定性控制装置是在透镜组和基底之间设置的装置，通过在注液腔下方设置导流槽阵列，回收腔两端和外侧设置回外收阻尼排孔，有助于维持观测区域稳定可靠的液体连续更新状态。注液腔输入的液体在导流槽阵列引导下，形成均匀指向回收腔的射流，液体流动均匀稳定。在基底运动工况下，内回收阻尼排孔起到了辅助回收的作用，而外回收阻尼排孔实时吸收可能泄漏的液滴，由此形成了多层的液体回收屏障。此外，由于本装置流场外围不需要采用密封，在简化系统的同时，避免了外加能量对流场边界的冲击，系统的稳定性和可靠性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是涉及浸入式显微系统中的缝隙流稳定性控制装置，特别是涉及一种用于浸入式显微镜(Immersion Microscope)的缝隙流稳定性控制装置。
技术介绍
在半导体等行业，对于细微电子器件的故障解析和可靠性评价是确保成品率的关键。通常采用的方式是将电子器件作为试样，在显微镜下进行观测，以确定是否存在影响器件正常工作的缺陷或杂质。然而，伴随着电子器件的特征线宽向着32纳米以下不断缩小， 以及基底(如半导体硅片)尺寸的不断增大，传统观测方式的技术成本在迅速上升。浸入式显微镜系统，通过在物镜前端和基底(如硅片或液晶基板等)之间的缝隙中填充纯水等液体，提高该区域介质的折射率，从而间接增大物镜的数值孔径(NA)，获得了更高的观测分辨率(例如参见中国专利200680039343. 2)。由于浸入式方式主要涉及物镜前端和基底之间的区域，对于原有光路系统影响小，因此很好的继承了已有技术，在提高观测分辨率的同时具备了良好的经济性。目前浸入式显微镜系统主要通过间断供液的方案(如参见美国专利 US2005179997A1和日本专利JP2010026218A)，将液体输送到基底上方和物镜前端的局部区域内。间断供液采用一次观测对应一次供液的模式，即在开始观测前输入一定容量液体到待观测的表面，完成该次观测后则通过回收管路将液体抽离，在观测过程中液体不更新。 间断供液方案具有形式简单和易于实现等优点，但存在以下一些问题，主要表现为1)间断供液模式易导致污染累积，工作效率低。在微纳观测过程中，填充在物镜和基底之间的液体，实质上成为了光路的一部分，起到了物镜的作用，因此需要具备高度的洁净性。然而，由于液体不流动，伴随着观测的进行，基底表层和流场外围的污染将向观测区域不断的扩散并累积，液体质量面临恶化；尤其对于长时间观测工况而言，甚至由此滋生细菌。这将改变液体性质，并引起微纳观测的成像失真。在这种情况下，观测之后增加物镜清洗工序(如参见日本专利JP2007065257A)通常是必要的，这将有助于获得洁净的物镜表面以避免污染物镜对下次观测的影响，但却因此降低了工作效率，并间接增加了观测成本。2)目前所采用的供液回收结构，在液体连续更新工况下的稳定性和可靠性不足。 目前浸入式显微系统主要采用矩形的注液和回收槽道(如参见日本专利JP2007316233A)， 液体在一定压力下经注液槽道输入到观测区域，完成观测后经回收槽道抽离。虽然通过液体流动更新可有效带走观测区域的污染物，提高液体的洁净度；然而基于现有供液结构，直接将间断供液模式改为连续供液是不合适的。因为一定压力驱动下的连续供液模式，将在流场边界形成了持续的迫使液体向外泄漏的内驱力，目前设计通常缺乏有效对抗迫使液体向外溢出的正压力，这将导致液体泄漏。泄漏的液体在基底表面干燥后，易形成水渍甚至缺陷，严重影响基底的品质。3)在液体外围施加密封能量有助于抑制液体的泄漏，却成为流场不稳定的主要来源。在观测液体外围施加密封气幕或密封液体(如水银和磁流体等)，将促使液体形成趋向观测中心的内聚力，避免液体的向外泄漏。然而，外加能量的方式，在抑制边界液体向外泄漏的同时，也加剧了边界的不稳定性。尤其在基底从已观测区域快速运动到下一个观测区域的工况下，若缺乏有效控制，气体密封方式易导致气泡卷吸进流场，而液体密封方式则可能导致密封液体被牵拉进观测区域中并干扰观测。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用于浸入式显微镜的缝隙流稳定性控制装置，在基底和物镜的末端元件之间实时更新液体的同时，通过供液回收优化以获得稳定可靠的流场和液体边界，并避免外加密封能量对流场的干扰。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下本专利技术缝隙流稳定性控制装置，在透镜组和基底之间设置的缝隙流稳定性控制装置； 其特征在于，所述的缝隙流稳定性控制装置包括中心开有柱状观测腔的主体结构和挡板； 其中所述主体结构的一侧依次开有垂直于基底的注液腔，为弧度取30 150°的环形圆柱腔体；注液腔与观测腔之间的下方环状表面上，开有由5 30个柱状凹槽组成的导流槽阵列，两侧端点与观测腔中心形成的导流槽阵列弧度〃为30 150° ；所述主体结构的另一侧依次开有垂直于基底的回收腔，为弧度取30 150°的环形圆柱腔体；回收腔的环形边界两端开有2个内回收阻尼排孔，为弧度取15 90°的环形排孔阵列，内回收阻尼排孔的内径和外径与回收腔相同；回收腔外侧开有外回收阻尼排孔，为弧度取30 210°的环形排孔阵列；注液腔与内回收阻尼排孔和外回收阻尼排孔不连通； 导流槽阵列与内回收阻尼排孔和外回收阻尼排孔不连通； 2)挡板:为弧度取30 160°的环形片状结构，挡板的弧度不小于导流槽阵列的弧度； 所述的主体结构与设置在导流槽阵列下方的挡板之间为平面结合。 导流槽阵列的槽口方向指向回收腔。导流槽阵列的槽口与对称面Q-Q截面距离越大，槽口延长线与回收腔的交点位置与对称面的距离越大。内回收阻尼排孔和外回收阻尼排孔的孔径为0. 1 2mm。导流槽阵列的导流槽深度为0. 2 3mm。 本专利技术具有的有益效果是1)液体的连续流动更新，为系统长效稳定的工作创造了有利条件。液体的流动更新，将实时带走流场内的污染物，使得液体保持高度洁净以提高观测质量。液体更新可阻隔污染物向物镜表面的扩散和沉积，有效提高物镜的洁净度，由此大幅减少物镜清洗次数并提高工作效率。 2)优化的供液回收结构有助于形成稳定的流动更新形态，增强了液体连续更新下的稳定性。注液腔输入的液体在导流槽阵列的引导下，形成均勻指向回收腔的液流，流动稳定性好。液体的有效回收则通过三组结构共同保证。基底静止时，绝大多数液体由回收腔排走；伴随基底运动，内回收阻尼排孔起到了辅助回收的作用；而对于极端工况，外回收阻尼排孔将吸收可能泄漏的液滴并实施干燥。3)流场外围不需要采用密封，避免了外加能量对流场边界的冲击，系统的稳定性和可靠性好。向内注入的射流供液模式，带动注液腔附近的液体向流场中心流动，补偿了该区域因注液正压力而形成向外泄漏的内驱力；因此在流场外围不必施加密封，这不仅简化了系统，也避免因外加能量而带来的一系列不利影响。附图说明图1是本专利技术与透镜组相装配的简化示意图。图2是本专利技术的P-P剖面视图。图3是图2的Q-Q剖面视图。图4是本专利技术第一实施例的供液回收结构。图5表征基底由中心向注液腔方向运动时的流动形态(第一实施例)。图6表征基底沿垂直供液回收结构方向运动时的流动形态(第一实施例)。图7是本专利技术第二实施例的供液回收结构。图8表征基底由中心向注液腔方向运动时的流动形态(第二实施例)。图9表征基底沿垂直供液回收结构方向运动时的流动形态(第二实施例)。图中1、浸入式显微镜，2、透镜组，3、缝隙流稳定性控制装置，4、基底，5、目镜，6A、主体结构，6B、挡板，7、观测腔，8A、注液腔，8B、导流槽阵列，9A、回收腔，9B、内回收阻尼排孔，9C、 外回收阻尼排孔，10、缝隙流场，11、液体流速方向，12、基底运动方向，13A、注液腔，i;3B、导流槽阵列，14A、回收腔，14B、内回收阻尼排孔，14C、外回收阻尼排孔，15、液体流速方向，16、 基底运动方向。具体实施例方式下面结合附图和实施例，说明本专利技术的具体实施方式。图1示意性地本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，杜恒，陈淑梅，陈传铭，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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