专利名称：微柱捕获器及捕获器光圈和电子发射源的校准方法
技术领域：
本发明涉及电子束微柱(micro-column)，特别是涉及微柱捕获器(extractor)及捕获器光圈和电子发射源的校准(aligning)方法，具体地说涉及利用电子发射源发射的电子束，比较容易地校准微米量级的捕获器光圈和从微柱电子发射源探针(tip)发射的电子的捕获器及它们的校准方法。
本发明涉及通过直接探测电子发射源发射的电子束中的电子，确定发射源及电子束探测器的相对位置，进而确定被测物体的相对位置的测量系统。
本发明还涉及通过上述探测电子束，确定被测物体位置并进行校准的方法，具体地说电子束探测器探测电子发射源发射的电子束，确认被测物体的相对位置，进而更有效地进行一般校准，并能进行自动校准。
背景技术：
基于微米大小电子透镜部件的电子束微柱和校准原理，二十世纪80年代后期出现了用于扫描透射显微镜(STM)或远程位置微调节器的电子发射源。电子束微柱具有体积小、成本低的优点，可以产生集中的电子束，不仅能够改善电子束电流，还能实现高分辨率，所以广泛应用于电子束平板印刷和电子显微镜等领域。
微柱使用的校准方法是利用准确的X-Y-Z远程位置调节器来控制很尖的探针、使用微柱时电子发射源探针的位置，利用探针发射的电子来控制并测定探针位置，其作用与STM类似。
图1是电子发射源110和电子光学柱120的分解结构示意图。电子发射源110包括由单晶钨、碳化铪或金刚石制成的电子发射源探针112，或者包括Zr/O/W schottky电子发射源探针112。电子发射源的探针112安装在小型3轴远程位置微调节器114上。远程位置微调节器114分别沿X-Y-Z方向，具有数纳米至1mm以上的移动范围。远程位置微调节器114用于校准电子光学柱120和电子发射源探针112。小型3轴远程位置微调节器114的尺寸一般约为2×2×1.1cm。
电子光学柱120一般由包含具有分别数微米至数百微米直径的电极128和捕获器124的电子透镜122及电子控制部件组成。捕获电极124由具有几微米孔径的数微米至数百微米厚的硅(Si)膜或金属膜制成。为实现最佳工作状态，电子发射源探针112需要与捕获器光圈126靠得非常近，并精确校准。
捕获器124与电子发射源110接近的时候，校准电子发射源探针112和捕获器光圈126是非常困难的。这个问题随着捕获器光圈126的尺寸和整个电子光学柱尺寸的变化将变得更加突出。为了得到良好的校准状态，STM型X-Y远程位置调节器主要是在真空状态下将探针伸到捕获器电极上面。但是这种接近方法，不能准确确定电子发射源探针的位置，需要耗费大量的时间。
所以急需能够方便、准确地校准捕获器光圈和电子发射源的方法。以此为背景，曾经有人提案过国际申请号为PCT/US1999/25430的校准方法，这种方法使用4个V型槽，在真空外可以实现比较精确的校准，但是如果需要在真空内实现校准，就需要其它辅助装置。
此外，如果长时间使用电子柱，电子发射源和捕获器光圈的校准将会发生变化，但是想要探测这种变化是非常困难的。
此外，对于像微柱一样，需要测量和/或校准的部件很小且要求精度较高时，就需要反复进行测量和/或校准。这就需要投入大量的费用和时间进行部件的测量及/或校准。此外，使用过程中确定组装状态并保持这个状态是很难的。
发明内容
本发明为解决上述问题而提出，目的是通过捕获器直接探测电子发射源发射的电子束位置，更加方便地校准微柱捕获器光圈和电子发射源，进而实现自动校准，即使长时间使用电子柱也能够很容易地保证准确的校准。
本发明目的还在于，提供利用微柱发射的电子束及其探测原理，即直接探测电子发射源发射的电子束，更加容易地对被测物体进行测量或校准的测量系统及测量方法。
本发明的目的还在于利用探测到的数据，确定电子发射源和电子束探测器的相对位置，提供更加简便的部件校准方法，甚至自动校准方法。
为实现上述目的，本发明涉及的微柱中使用的捕获器包括能够使电子发射源发射的电子束中的电子形成电流的多个探测区域；由截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体形成，并分割上述探测区域的绝缘部。
本发明涉及的微柱的捕获器光圈和电子发射源的校准方法包括所述捕获器的各探测区域探测所述电子发射源发射的电子束的步骤；确认探测到的探测区域的位置及入射的电流量的步骤；根据确认的探测区域的位置及入射的电流量来计算捕获器光圈和电子发射源之间相对位置的步骤；根据计算的数据来移动所述电子发射源或所述捕获器，或者同时移动所述电子发射源和所述捕获器的步骤。
本发明利用了即使电子发射源发射的电子束没有准确与捕获器光圈校准，仍有部分电子会射入捕获器的事实，同时利用了电子束也可以像电流一样探测电子的流动和流量的原理。由捕获器直接探测上述发射的电子束，并利用探测的数据通过远程位置调节器等装置对电子发射源和捕获器光圈进行校准。为此，需要在捕获器上形成能够准确确认探测到电子束的位置和入射电子量(例如测量电流量)的探测部，本发明为能够探测电子发射源发射的电子束，对探测部进行分区，由与电子发射源方向相对的金属板或p-n结(junction)层制成，大小为微米量级。只要对此区域进行精细的分区，就可以准确确认电子束入射的位置。利用这个原理，还可以对电子发射源和捕获器光圈进行自动校准。
根据上述原理，本发明涉及的利用电子束的位置探测系统包括电子发射源；具有多个探测区域和绝缘部的电子束探测器，其中通过所述多个探测区域能够传导电子发射源发射的电子束的电子，所述绝缘部包括截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体，并且所述绝缘部分割所述多个探测区域；传导入射到各探测区域中的电子的连接部；通过连接部与各探测区域相连，测量各探测区域探测到的电子束量的探测部。
本发明涉及的利用电子束探测的位置测量方法包括将电子发射源提供给被测对象的第一侧的步骤；并将能够探测发射的电子束的电子束探测器提供给被测对象的第二侧的步骤，所述电子束探测器包含能够传导电子发射源发射的电子束的多个探测区域及截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体形成并分割探测区域的绝缘部；各探测区域探测上述电子发射源发射的电子的步骤；在上述电子束探测器确认探测到的电子在各探测区域的位置，并测量入射到各探测区域中电子束量的步骤；利用探测到的电子在各探测区域的位置及各电子入射量的测量数据来计算第一侧和第2方相对位置的步骤。
本发明涉及的利用电子束探测的校准方法，包括将电子发射源提供给校准对象的第一侧的步骤；并将能够探测发射的电子束的电子束探测器提供给校准对象的第二侧的步骤，所述电子束探测器包含能够传导电子发射源发射的电子束的多个探测区域及截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体形成并分割探测区域的绝缘部；各探测区域探测上述电子发射源发射的电子的步骤；在上述电子束探测器确认探测到电子的各探测区域的位置，并测量入射到各探测区域中电子束量的步骤；利用探测到电子的各探测区域的位置及各电子入射量的测量数据计算第一侧和第二侧相对位置的步骤；根据确认的相对位置，移动第一侧或第二侧，或者同时移动第一侧及第二侧的步骤。
本发明涉及的利用电子束探测的探测系统及方法，直接采用了前面说明的捕获器及利用捕获器校准的原理，通过电子束探测器的探测区域探测到的电子束位置和入射到各探测区域的电流量确认电子发射源和电子束探测器之间的相对位置。
这种由电子束探测器直接探测发射的电子束并利用此探测数据的原理与前面说明的电子束微柱使用的技术原理相同，而且更加精密。根据本发明，如果通过电子束微柱的远程位置调节器等装置来校准电子发射源和电子束探测器的相对位置，电子束探测系统不仅能够确认位置，还能进行更加精密的位置控制。
图1是以往使用的微柱的分解结构示意图。
图2是本发明涉及的自动校准方法(automatic alignment method)流程图。
图3是本发明一个实施方式涉及的微柱捕获器的平面结构示意图。
图4是图3所示实施方式的剖面结构示意图。
图5是图3所示的电子发射源发射的电子射入捕获器的简略平面示意图。
图6是本发明另一个实施方式涉及的微柱捕获器的剖面结构示意图。
图7是本发明涉及的电子束探测器的平面结构示意图。
图8是图7所示实施方式的剖面结构示意图。
图9是图7所示实施方式中的电子束射入的平面示意图。
图10是图7所示实施方式的一种变例的剖面结构示意图。
图11是图7所示实施方式的另一种变例的剖面结构示意图。
具体实施例方式
参照附图对本发明进行详细说明如下。
附图所示为本发明实施方式，并非为了限定发明范围，附图中相同的编号代表类似的部件。
如图2至图4所示，图2是本发明涉及的自动校准捕获器光圈和电子发射源的流程图，按顺序给出了实现本发明校准的各个步骤。图3是本发明实施方式涉及的微柱捕获器的平面结构示意图，图4是图3中涉及的实施方式的剖面结构示意图。捕获器210包括位于其中心的捕获器光圈211、被以捕获器光圈211为中心的呈直角的4个由绝缘体或低掺杂半导体形成的绝缘部213分为4个区域的探测区域212。每个探测区域212与对应的探测器230通过导线220相连。探测区域212的底部由例如低掺杂的硅等低掺杂的半导体层215组成。探测区域212包括导电性好的金属等导体层或高掺杂的硅等半导体层。本实施方式中以导线220作为连接部，其作用只是将入射到探测区域212的电子束中的电子输送到探测器230。探测器230确认连接部发送来的电流并测量电流量，可以使用电流表。绝缘部213位于各探测区域212之间，主要是截断或减少各探测区域212之间的电子流动。绝缘部213的宽度取决于电子发射源110发射的电子束的直径等因素。即使电子束入射到绝缘部213，在与绝缘部213相邻的探测区域212中也能在一定程度上探测到散射的电子束，并能通过相应的探测器230确认，所以绝缘部213的宽度能够使相邻的探测区域212确认电子束的存在即可，因此绝缘部213的宽度根据使用系统的电子发射源110和需要校准的对象不同而有所不同。但是一般都将绝缘部213的宽度定得尽可能小，原因是绝缘部213通过电子束被充电(charging)后在某个瞬间可能会放电(discharging)。因此，形成绝缘部213的材料也是选取不容易被电子束充电的低掺杂的硅等半导体材料。所选材料不同时，宽度也会有所不同，一般取能够截断或减少探测区域212之间电子流动的最小宽度。因此，一般可以用已知的低掺杂的硅等半导体材料组成绝缘部213。
图5给出了电子发射源110发射的电子束入射到图3所示的捕获器210中的状态。参照图5，对本发明涉及的捕获器210进行说明如下电子发射源110发射的电子束入射到捕获器210的左上方探测区域212a。左上方探测区域212a对应的探测器230a探测到电流并测量电流量。这样就能知道电子束入射到哪个探测区域212以及入射量是多少。如果电子束同时入射上方左右两个探测区域212a、212b，探测器230a、230b将分别探测到电流并记录电流量。如果电子束入射到捕获器光圈211的中心附近，探测区域212a、212b、212c、212d分别对应的探测器230a、230b、230c、230d将分别探测到电流并记录电流量。
图6是图3所示实施方式的另一种变例，探测区域相比图3所示实施方式的探测区域分得更细，并且包括p-n结的各探测区域212比一般导体更加容易确认电流及电流量。在图6中，捕获器310使用了由编号为312的p型半导体物质、编号为314的n型半导体物质、以及编号为313的扩散部(diffusion)组成的典型的p-n结，与各p-n结对应的探测器330仍然通过导线320连接。每个p-n结通过绝缘部315分隔。
本发明涉及的捕获器光圈211和电子发射源110校准方法，无论使用哪种捕获器210、310，其原理都十分相似，可以通过图2及图3-5所示的实施方式说明如下。
对于本发明涉及的捕获器光圈211和电子发射源110的校准方法，参照图2的流程图及图5，电子发射源110发射的电子在左上方探测区域212a被探测到。于是探测器230a确认电流并记录电流量。如果通过移动捕获器210进行校准，则将捕获器210向左侧和上方移动一定距离。如果电子发射源110和捕获器光圈211仍没有准确校准，在同一个和/或其它探测区域212将会探测到电子。如果在同一个探测区域探测到电子，则捕获器继续移动一定距离，然后重复此过程。如果在其它探测区域探测到电子，则向相反方向，以小于先前的移动距离移动捕获器。例如，右下方探测区域探测到电子，则向右侧和下方移动捕获器，移动的距离分别小于先前各方向移动的距离。重复此过程，则电子发射源110发射的电子束终将以横向或纵向的某个绝缘部213为中心分布或穿过捕获器光圈211的中心。如果电子发射源110发射的电子束在横向或纵向被包括绝缘部213在内的多个探测区域212a、212b同时探测到，则将捕获器210沿捕获器光圈211的中心轴的纵向向上移动，使电子发射源110能够位于捕获器光圈211的中心。通过该移动，如果在捕获器210的反方向包括绝缘部213在内的多个探测区域212c、212d探测到电子，则再向反方向以小于先前移动的距离移动捕获器210。继续重复此过程，就能校准捕获器光圈211的中心与电子发射源110。虽然上面只用移动捕获器210的方法进行了说明，但由于我们关心的是捕获器210和电子发射源110的相对位置，所以移动电子发射源110或同时沿规定方向以规定距离移动捕获器210和电子发射源110，也能达到同样的目的。通过反复上述过程，捕获器光圈211和电子发射源110将位于同一轴线上。此后，为调整捕获器光圈211和电子发射源110之间的高度间隔，只需上下移动捕获器210和/或电子发射源110，这可以通过下面叙述的确认电子发射源110和捕获器光圈211的校准状态的方法实现。
确认电子发射源110和捕获器光圈211是否校准，根据电子束直径和捕获器光圈大小不同，其方法而有所不同。如果捕获器光圈211比电子束直径大很多，那么在各探测区域212将无法探测到电子流动，但是由于一般电子发射源发射的电子，其分布分散，所以捕获器210的各探测区域212探测到的电子流动将是均一的。即，各探测器230探测到的电流量将相同，或电流量之差在允许范围之内。由此可以判定电子发射源110和捕获器光圈211将位于同一轴线上。在此基础上确认各探测器230的电流量，就能确认捕获器光圈211和电子发射源110之间的距离。原因在于，电子束中的电子呈放射状发射，在电子束一定的情况下，根据捕获器光圈211和电子发射源110之间的距离不同，探测器230探测到的电流量也将不同。所以只要预先测好电流量相关数据，就能够确认间距。即，如果探测器230探测到的电流量小于基准值，只需减小距离，相反则加大距离。
如果电子发射源110和捕获器光圈211没有校准，只需重复进行从捕获器210检测电子发射源110发射的电子束的步骤到确认电子发射源110和捕获器光圈211校准状态的步骤，即可自动完成电子发射源110和捕获器光圈211的校准。
在本实施方式中，探测区域212的划分越细，电子发射源110和捕获器光圈211之间相对距离的数据就越准确，所需校准时间也会大幅缩短。即，利用根据探测区域212记录的电子射入量而得到的相对坐标数据，可以一次完成水平及竖直方向的校准。
此外，可以用金属薄膜下方设置半导体电路的方法来代替各探测区域212对应的探测器230，更加简便地确认哪个探测区域探测到电子。即，只要捕获器210包含能够探测电子流动的各种装置，就可以使用上述方法。
此外，上述捕获器210、310在附图中虽然呈矩形，也可以根据需要制成圆形等其它形状。
上述电子发射源和捕获器光圈的校准方法及各种捕获器只不过是具体实施方式
之一。在上述说明中，第一个实施方式涉及的捕获器探测区域虽然分成4个区域，也可以分成更多的区域。此外，根据各区域探测到的电子束位置，移动捕获器的距离，也是单纯的反复操作，尽管操作者可以事先设置充足的距离进行移动，也可以通过计算机程序进行控制移动距离，减少各步骤的重复次数。第二个实施方式涉及的捕获器，为了确认电子入射的位置，采用了测量电流量的方法或利用p-n结的原理，相比前面的实施方式缩短了校准时间。如上所述，捕获器探测电子发射源发射的电子束的方法有利用p-n结原理来探测电子或探测电子入射，一般是由测量电流或利用p-n结的原理来实现，本领域技术人员可以依据本发明的详细说明提出多种实施方式。这些方法同样适用于电子柱。虽然本领域技术人员可以以多种形式组成捕获器，但是自动校准电子发射源和捕获器光圈的方法将由本发明涉及的技术思想体现。
图7-9及图11与图3至图6几乎相同。只不过与捕获器不同，中央的捕获器光圈211不是必需的，所以没有图示。
参照图7及图8，图7是本发明一个实施方式的电子束探测器的平面结构示意图，图8是图7所示实施方式的剖面结构示意图。图7及图8与前面的图3及图4的结构对应，即，电子束探测器10与捕获器210对应，4个探测区域11与探测区域212对应，绝缘部12与绝缘部213对应，导线17与导线220对应。因为电子束探测器10的中心不需要通过电子束，所以在中心位置没有光圈。除捕获器光圈211以外，其结构完全可以与图3及图4所示结构相同。因此，对探测区域11、导线17、探测器19、绝缘部12的说明适用于图3及图4的说明，因此不再赘述。至于绝缘部12的放电，由于是瞬间行为，即使忽略探测器19探测的瞬间电流量变化，也不会有什么问题。
图9是表示图7中电子发射源(没有图示)发射的电子束入射到电子束探测器10的状态，几乎与图5相同。本发明涉及的电子束探测器系统可以参照图9进行说明，这同样与图5中进行的说明相同，这里也不再赘述。图9中没有给出电子发射源，电子发射源可以使用一般的电子枪。如图9所示，电子发射源只要能够发射一定的圆锥形电子束即可，但是为了超小型、超精密的位置确认和/或控制，一般都采用电子束微柱中使用的电子发射源。
图10是图7中实施方式的变例，为减小电子束探测器10的尺寸，探测区域11之间用绝缘部12分开。即，探测区域11之间与绝缘部一起连接，可以最小化本发明涉及的电子束探测器10的尺寸。此外，如图10所示形成捕获器的光圈，就可以制成如图10所示的结构。
图11是图7所示实施方式的另一种变例，与图6对应。探测区域比图7所示实施方式的探测区域分得更细，各探测区域11使用了比一般导体更容易确认电流及电流量的p-n结。
在图11中电子束探测器20使用了由编号为21的p型半导体物质、编号为23的n型半导体物质、编号为22的扩散部(diffusion)组成的典型的p-n结，与各p-n结对应的探测器29通过导线27连接。各p-n结之间由绝缘部25区分开。
本发明涉及的利用电子束探测器10、20进行位置测定及控制或校准的方法，无论使用哪种电子束探测器10、20，其原理都非常类似。因而可以用图7及图8所示的实施方式进行说明，而且与图3及图4中说明相同或类似。下面的说明中，测量或校准对象及电子发射源都没有图示。实际使用过程中，电子发射源应该固定在测量或校准对象的第一侧，电子束探测器应该固定在第二侧。为方便说明被测物体的相对位置确认及校准方法，我们以第一侧为电子发射源，第二侧为电子束探测器的情形为例进行位置确认和校准。被测物体及本发明的电子发射源、电子束探测器的固定可以是永久固定也可以是临时固定。如果使用微柱技术，电子发射源及电子束探测器将会特别小，甚至可以达到微米水平，所以永久固定也会变得比较简单。当然，也可以使用夹具进行临时固定，但是为了连续的测量和校准，一般都采用粘接、螺钉、夹具等进行永久固定。
如图8所示，电子发射源发射的电子在左上方探测区域11a被探测到。探测器19a确认电流及电流量。据此，可以通过移动电子发射源和/或电子束探测器10进行电子发射源和电子束探测器10的校准，所述移动可以使用合适的位置移动器完成。如果使用微柱的远程距离调节器等位置移动器，可以进行超小型、超精密的位置移动。下面将以移动电子束探测器10的情形进行说明。这种情况下将电子束探测器10向左侧和上方移动一定距离。如果电子发射源110和电子束探测器10的中心还没有校准，那么在同一个和/或其它探测区域11仍将探测到电子。如果被同一个探测区域探测到，电子束探测器可以继续移动一定距离，然后重复此过程。如果被其它探测区域探测到，则以小于先前的移动距离向反方向移动电子束探测器。例如，在右下方探测区域11c探测到电子，则电子束探测器10将向右侧和下方移动。重复进行此过程，电子发射源110发射的电子束将在横向或纵向落到某个绝缘部12的中心位置，或落到电子束探测器10的中心。如果电子发射源110发射的电子束在横向或纵向被包括绝缘部12在内的多个探测区域11同时探测到，则将电子束探测器10沿电子束探测器10的中心的移动，使电子发射源110能够位于电子束探测器10的中心。
通过该移动，如果在电子束探测器10反方向的包括绝缘部12在内的多个探测区域11探测到电子，则再向反方向以小于先前移动距离移动电子束探测器10。继续反复此过程，就能校准电子束探测器10的中心与电子发射源110。虽然上面用移动电子束探测器10的方法进行说明，但由于我们关心的是电子束探测器10和电子发射源110的相对位置，所以移动电子发射源或同时沿规定方向以规定距离移动电子束探测器10和电子发射源110，也能达到同样的目的。通过反复上述方法，电子发射源将位于电子束探测器的中心位置。
确认电子发射源和电子束探测器10是否校准时，由于电子发射源发射的电子具有分散的分布，电子束探测器10的各探测区域11a、11b、11c、11d探测到的电子流动量是均一的。即，各探测器19a、19b、19c、19d测量的电流量相同或其差值在允许范围以内。这样就可以确认电子发射源和电子束探测器10的中心位于同一轴线上。
在此状态下，确认各探测器19记录的电流量时，可以确认电子束探测器10的中心和电子发射源之间的距离。当然，由于在本实施方式中探测区域11分为4个区域，确认距离可能会变得困难一些。但是只要电子束探测器10的各探测区域11分得足够细，由于一般来说电子束中电子以放射状分布，在电子束均一的情况下，根据电子束探测器10中心和电子发射源之间的距离不同，探测器19探测到的电流量及探测到的探测区域11的数量也会发生变化，同时各探测区域11中入射的电子量也会发生变化，所以只要预先确定电子束的特性，就可以对此进行确认。如果在电子束探测器中心形成一个洞，只用4个探测区域也能进行确认。原因在于各探测区域11测量的电流量根据电子束探测器10与电子发射源之间的距离不同，通过电子束探测器10中心孔的电子量也会不同，只要预先确定有关电流量的数据，足可以确定竖直间隔的校准状态。即，如果探测器230探测到的电流量小于基准值，只需减小距离，相反则加大距离。所以根据与高度相关的数据，可以通过上下移动电子束探测器10和/或电子发射源，调节电子束探测器10和电子发射源之间的高度间隔。
至于自动校准方法，是通过移动电子发射源和/或电子束发射器以后确认电子发射源和电子束探测器10的校准状态，如果没有校准，则利用电子发射源发射的电子束和电子束探测器10之间的位置数据，继续重复上述过程，这样就能自动完成电子发射源和电子束探测器10中心的校准。
通过上述校准方法，可以对被测物体进行X-Y-Z三轴校准或位置控制。本发明涉及的实施方式中探测区域划分得越细，关于电子发射源和电子束探测器之间相对位置的数据就越准确，不仅可以提高精度而且还能缩短时间。即，利用测量各探测区域确认的电子入射量得到的相对坐标数据，可以一次完成水平及竖直方向的校准。此外，电子束探测器的倾斜度发生变化时，各探测区域的电子入射量和电子束探测器探测到的探测区域数量也会发生变化，因此还可以调整倾斜度。
此外，可以用金属薄膜等下方设置半导体电路的方法来代替各探测区域11对应的探测器19，更加简便地确认哪个探测区域探测到电子。即，只要电子束探测器10包含能够感应电子流动的各种装置，就可以使用上述方法。
此外，在附图中上述电子束探测器10、20虽然呈矩形，也可以根据需要制成圆形等其它形状。
上述的利用电子发射源和电子束探测器的探测系统及探测方法、校准方法只不过是一种实施方式。本领域技术人员可以根据本发明的详细说明，提出多种实施方式。即，可以使用能够将探测区域探测的电子量准确地输送到探测器的其它材料，此外探测区域与探测器之间的连接也可以用接触式直接连接来替代导线连接，还可以转换成其它信号经过放大在探测部确认相对电流量等等。即，本发明涉及的系统及方法，可以根据本发明体现的技术思想，根据实际情况有多种变形结构和方法。上述说明中图7所示的实施方式中电子束探测器的探测区域分成了4个区域，但是根据本发明实施的具体情况，也可以分为更多个区域。而且，如果预先准备好与各探测区域探测到的位置和电流量相关的数据，可以利用这些数据更加容易地确定被测物体的相对位置及移动距离，还可以利用计算机程序计算出更加精密的相对位置和移动距离，进而在校准时能够更加准确地计算移动距离，减少重复次数。
工业实用性本发明涉及微柱的捕获器光圈和电子发射源的校准方法及捕获器。利用本发明涉及的新型捕获器可以自动完成捕获器光圈和电子发射源的校准。由于在以往校准方法基础上，不对捕获器光圈和电子发射源探针进行校准，而单纯地使电子发射源发射的电子束准确通过捕获器光圈，所以在微柱工作时，电子发射源探针发射的电子的中心轴能够准确地通过捕获器光圈的中心轴，可以最大化电子柱的效率，同时校准变成方便的自动方式，可以节减电子柱工作准备时间和使用费用。
此外，还能够探测到由于长时间使用电子柱而产生的电子发射源和捕获器光圈的校准变化，并进行准确校准。
利用本发明涉及的系统及方法，能够更加容易地确定被测物体的相对位置和/或校准。而且还能进行自动校准。此外，如果将本发明涉及的系统固定在被测物体上使用，可以实时地确定被测物体相对位置并进行控制，所以对于被测物体相对位置随时间变化的情形也能方便地进行控制。
虽然本发明限定在具体实施方式
进行了说明，这只不过是具体实例，并非限定发明范围，本发明范围在不超过权利要求书范围的前提下可以进行相应的修正和变形。
权利要求
1.一种微柱捕获器，其特征是，包括能够使电子发射源发射的电子束中的电子入射并且电传导的多个探测区域；由截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体形成，并分割上述探测区域的绝缘部。
2.如权利要求1所述的微柱捕获器，其特征是，所述探测区域由金属等导体或高掺杂半导体形成。
3.如权利要求1所述的微柱捕获器，其特征是，所述各探测区域包括p-n结。
4.一种微柱的捕获器光圈和电子发射源的校准方法，其特征是，所述方法包括在上述权利要求1至3中任意一项所述的捕获器的各探测区域探测所述电子发射源发射的电子束的步骤；确认探测到电子的探测区域的位置及入射的电流量的步骤；根据确认的探测到电子的探测区域的位置及入射的电流量，计算所述捕获器光圈和电子发射源之间相对位置的步骤；根据计算的数据，移动所述电子发射源或所述捕获器，或同时移动所述电子发射源和所述捕获器的步骤。
5.如权利要求4所述的微柱的捕获器光圈和电子发射源的校准方法，其特征是所述方法还包括将所述计算步骤上计算的数据和事先计算的电子发射源和捕获器光圈的校准数据进行比较的步骤，如果所述电子发射源和所述捕获器光圈没有校准，则返回所述探测步骤重新开始，直到电子发射源和捕获器光圈完成校准，才结束校准过程。
6.一种利用电子束探测的位置探测系统，包括电子发射源；具有多个探测区域和绝缘部的电子束探测器，其中通过所述多个探测区域能够传导电子发射源发射的电子束的电子，绝缘部包括截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体，并且所述绝缘部分割所述多个探测区域；传导入射到所述各探测区域中的电子的连接部；通过所述连接部与所述各探测区域相连，测量所述各探测区域探测到的电子束量的探测部。
7.如权利要求6所述的利用电子束探测的位置探测系统，其特征是，所述探测区域包括金属等导体或高掺杂半导体。
8.如权利要求6所述的利用电子束探测的位置探测系统，其特征是，所述各探测区域包括p-n结。
9.一种利用电子束探测的位置探测方法，所述方法包括将电子发射源提供给被测对象的第一侧的步骤；将能够探测发射的电子束的电子束探测器提供给被测对象的第二侧的步骤，所述电子束探测器包含能够传导电子发射源发射的电子束的电子的多个探测区域，及包括能够截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体并分割所述各探测区域的绝缘部；探测各探测区域中由所述电子发射源发射的电子的步骤；在所述电子束探测器上确认探测到电子的探测区域的位置，并测量入射到各探测区域中的电子束量的步骤；和利用探测到电子的各探测区域的位置及各电子入射量的测量数据来计算第一侧和第二侧相对位置的步骤。
10.一种利用电子束探测的校准方法，所述方法包括将电子发射源提供给校准对象的第一侧的步骤；将能够探测发射的电子束的电子束探测器提供给校准对象的第二侧的步骤，所述电子束探测器包含能够传导所述电子发射源发射的电子束的电子的多个探测区域，及截断电流的绝缘体或减少电子流动的低掺杂半导体形成并分割所述探测区域的绝缘部；探测各探测区域中由所述电子发射源发射的电子的步骤；在所述电子束探测器上确认探测到电子的各探测区域的位置，并测量入射到各探测区域中电子束量的步骤；利用探测到电子的各探测区域的位置及电子入射量的测量数据来计算第一侧和第二侧相对位置的步骤；和根据确认的相对位置，移动上述第一侧或第二侧，或者同时移动第一侧及第二侧的步骤。
11.如权利要求10所述的利用电子束探测的校准方法，其特征是所述方法还包括将所述第一侧和第二侧的相对位置数据与预先设定的相对位置数据进行比较的步骤，如果所述电子发射源和电子束探测器没有校准，则从探测步骤重新开始，直到所述电子发射源和电子束探测器校准完毕，才结束校准过程。
全文摘要
本发明提供了一种微柱捕获器及捕获器光圈和电子发射源的校准方法。本发明还提供了一种利用所述校准原理的探测系统、探测方法和校准方法。
文档编号G03F7/20GK1754245SQ200380107967
公开日2006年3月29日 申请日期2003年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者金浩燮, 安承濬, 金大旭 申请人:电子线技术院株式会社