微柱捕获器及捕获器光圈和电子发射源的校准方法技术

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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子束微柱(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。本专利技术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。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术目的还在于，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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩燮，安承濬，金大旭，
申请(专利权)人：电子线技术院株式会社，
类型：发明
国别省市：