专利名称：利用激光衍射图校准部件的微孔的方法及利用该方法的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用激光衍射图(diffractionpattern)校准微孔的方 法，更具体地涉及一种用于在微电子束设备中将诸如电子透镜的部件的 孔(类似于非常小的各种针孔)精确校准在公共轴线上的方法和系统， 所述微电子束设备中的多个四边形或圆形膜片的中央具有细孔，从而通 过分析由穿过这些孔的激光束产生的干涉条纹而将所述膜片多层校准。
背景技术：
传统上，微电子束设备中的电子透镜(其中在厚度为几微米的膜片 的中央处形成几微米至几百微米的圆孔)已多层校准。对于该校准，使 用诸如高功率光学显微镜或校准器的设备。
然而，该方法有一个问题，即校准精度由显微镜或校准器的分辨 率确定，难以检验最终的校准，并且要使用昂贵的设备。
为了解决该问题，申请人已经找到一种利用激光器校准孔的方法， 其中所述孔形成在多个部件处，并且利用穿过这些孔的激光束所产生的 衍射图来垂直校准这些孔。该方法已经向韩国知识产权局提出申请并已 如期给予专利申请号2001-0040196。通过该现有方法，可以利用基于波 动光学、精确的线性台等而在等相激光束穿过特定形状的孔时产生的衍 射图，基于相对简单的技术多层校准具有细孔的膜片。
然而，现有方法存在一个缺点，即因为通过穿过孔的典型激光束 产生的衍射图来校准各种尺寸的孔，所以当孔的尺寸很小时精度降低。 另外，当各个部件设有多个孔时，即当微型柱的各个透镜是诸如晶片型 (wafer type)的多层类型时，各个部件的孔应当垂直校准。在这种情况 下，当校准一列孔然后校准另一列孔时，先前已校准的孔由于振动等而 偏离公共轴线。结果，存在应再次校准先前已校准的孔的问题。此外，
现有的利用激光束衍射图的校准方法在待校准的透镜孔的尺寸与激光束 的截面尺寸相似并且这些孔彼此类似时没有特别的问题，但是在待校准 的透镜孔各种各样(即，彼此不同)时存在不能准确产生衍射图从而不 能进行精确校准的问题。
此外，对于衍射图的分析来说，可能难以通过裸眼或CCD (电荷耦 合装置)照相机的可视化分析来进行精确分析。这是因为难以消除个体 间的视觉差别或对图案的主观判断，从而对精确校准而言可能会产生误
此外，该方法存在一个问题，即因为在大批量生产时需要读取时 间，所以难以进行高效生产
发明内容
技术问题
本发明的一个目的在于提供一种用于校准透镜等的孔的方法和系 统，其中根据透镜等的孔的尺寸聚焦激光束，从而以更加准确的方式更 加会聚地产生衍射图。
本发明的另一目的在于提供一种用于校准多个透镜等的孔的方法和 系统，其中校准两个或更多个孔，从而将其它孔一起校准。
本发明的又一目的在于提供一种以与通过裸眼或CCD照相机相比 更加简单的方式分析衍射图的方法，以及一种用于校准孔的方法。
技术方案
一种根据本发明的用于利用至少一个激光器来校准微孔的方法，该 方法包括以下步骤
将多个部件中的具有一个或多个孔的一个部件(以下称为"第一部 件")固定在第一台上，从而使激光束能穿过所述孔；
使所述激光束聚焦在所述第一部件的所述孔上；
利用所述激光束对所述第一部件的所述孔进行一次校准，从而使聚 焦的激光束能穿过所述第一部件的所述孔，以根据所述第一部件的所述 孔的形状而在屏幕或图像传感器上产生第一精确衍射图，所述屏幕或图
像传感器与所述第一部件隔开预定距离；以及
将所述多个部件中的具有一个以上的孔的另一部件(以下称为"第 二部件")布置在所述第一部件的上方或下方，并利用第二台通过所述激 光汆对所述第二部件的所述孔进行二次校准，从而使所述激光束能穿过 所述第二部件的所述孔，以根据所述第二部件的所述孔的形状在所述屏 幕上产生第二精确衍射图。
另外， 一种根据本发明的用于校准多个部件的方法，其中每个部件 均形成有至少一个基准孔，该方法的特征在于，通过用于校准部件的微 孔的方法校准所述多个部件。
此外， 一种根据本发明的用于校准多个部件的孔的系统，该系统包
括
至少一个激光器；至少一个聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将从所述 激光器发射并分光的光束聚焦；第一台，该第一台用于可调整地固定所 述多个部件中的一个部件(以下称为"第一部件")，从而使被所述聚焦
透镜聚焦的激光束穿过所述第一部件的用于校准的孔；第二台，该第二
台用于可调整地固定所述多个部件中的另一部件(以下称为"第二部 件")，从而使穿过所述第一部件的所述孔的激光束穿过所述第二部件的
用于校准的孔；以及至少一个屏幕或图像传感器，穿过所述第二部件的 所述孔的激光束投射在所述屏幕或图像传感器上。
利用激光束进行校准的基本原理与韩国专利申请No.2001-0040196 的教导相同，因而通过引用将其结合于此。
如图1所示，用于利用激光束校准微孔的本发明利用了干涉原理。 具体地说，由穿过第一膜片ml的第一微孔a的光产生的干涉条纹在从中 央到第m个相消干涉条纹的各个距离ym处借助于相长干涉而变亮。从而， 当利用CCD图像传感器或屏幕测量干涉条纹时，在连接到图像传感器或 屏幕的监视器(未示出)的屏幕上观察时，可以找出由精确的相长干涉
和相消干涉产生的干涉条纹的位置。如图1所示，通过以下等式给出ym:
ym=S/aXmXX，其中a是孔的直径，s是目标膜片与屏幕之间的距离，m 是自然数，其表示发生多少次相消干涉，X是激光的波长，其作为光源波 长。
在该状态下，将具有用于光学校准的微孔b的第二膜片m2插设在
具有微孔a的第一膜片ml与屏幕(CCD)之间，并与CCD隔开距离s。 在该情况下，当微孔的校准不精确时，在对应于m=0的最亮位置处发生 变化。另外，与用于光学校准的微孔类似，将第一和第二微透镜校准在 直线上。从而可以将多个膜片校准在直线上。
另外，当预先得到激光波长以及膜片与CCD传感器之间的确切距离 时，可以从在监视器上测得的干涉条纹的位置ym相对于各个膜片计算出 电子透镜的确切直径。
有益效果
如上所述，根据本发明的用于通过聚焦激光束来校准微孔的方法和 系统可在短时间内容易地校准所述微孔。
根据本发明的用于校准微孔的方法和系统可在短时间内容易地校准 具有多个微孔的部件。
图1是示出本发明的基本原理的示意图。 图2示意性地示出用于应用本发明的设备的构造。 图3示意性地示出根据本发明校准孔的示例。 图4是作为根据本发明另一实施例的用于检查激光衍射图的检测器 的顶视图。
图5示意性地示出利用图4的检测器校准孔的示例。
具体实施例方式
下文将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。 图2示意性地示出用于应用本发明的设备的构造。从激光器20发射 的光束21被分光器30分成两个光束22和23。在图2中，第一光束22 在路径不变的情况下传播，但第二光束23被镜40反射而朝着部件1和2 的其它孔传播。第一光束22和第二光束23分别通过聚焦透镜60和60a
聚焦，穿过第一部件1和第二部件2的校准孔，并且投射在屏幕10上。
通过台80而沿着X-Y-e方向移动第一部件1的孔，使其被调整成通过第
一和第二聚焦光束将衍射图投射在屏幕10上。在第一部件1的孔被校准 后，包括卡盘和透镜支撑件71的台70固定并调整第二部件2，从而沿着 X—Y-Z-e方向调整第二部件2的校准孔，使得穿过第一部件1的孔的激光 束穿过第二部件2的孔，以将衍射图投射在屏幕上。聚焦透镜60和60a 分别被XYZ台50和50a固定，并将光束22和23聚焦在第一部件的校 准孔上。从而通过台50和50a对该聚焦进行可变调整。这些台可以根据 校准孔的尺寸或距离调整聚焦。
图3是示出根据本发明对三个层叠部件中的每个部件的两个孔进行 校准的示例的概念图。在图3中，虽然示出了两个激光器，但在如图2 中那样使用分光器时可以使用单个激光器。与各个层叠部件的孔数成比 例地设置聚焦透镜。被聚焦透镜聚焦的激光束分别穿过三个层叠部件的 孔，从而在屏幕上产生衍射图。
图2和图3示出了通过两个激光束校准两列孔的示例。可另选的是， 在图2中，可通过分光器将一个激光束分成三个或更多的光束，或者可 如图3中那样使用多个激光器。从而可同时校准更多的孔。如果校准部 件均设有一个孔，则可以在不用分光器的情况下使用激光器。
在图3中，部件的孔可以不彼此相等。优选的是，首先校准具有最 小孔的部件，然后在其上校准其它部件。如果指定校准顺序，则首先校 准具有最小孔的最外面的部件，并将其用作校准基准。此外，可通过借 助于台等调整聚焦透镜来改变聚焦距离。从而如果中间部件的孔最小， 就基于中间孔进行聚焦，然后进行调整。根据本发明，聚焦旨在尽可能 地使激光束穿过部件的孔，也就是能够使最大的激光束穿过所有校准孔。 当根据情况改变聚焦时，可以更加精确地进行校准。为了改变该聚焦， 可以安装用于各种聚焦透镜的自动交换器并使其自动化，或者用于聚焦 透镜的台可自动调整。从而可迅速地进行校准。
另外，根据本发明，各个部件的孔为两个或更多个。例如，微型柱 的透镜制成为类似晶片型的多层类型，从而各个透镜层具有多个孔。当
这些透镜应被校准时，或者当各个待校准部件具有多个用于校准的基准 孔时，可以通过基于三个或更多个孔的校准而更加精确地校准透镜或部 件。在这种情况下，虽然各个衍射图存在某种程度的诸如变形的偏移或 偏转，但当该偏转不变时，以及当可通过另一部分补偿各个公共轴线时， 可以通过分析衍射图来完成校准。当微型柱的透镜中的一些孔被偏转时， 可以通过控制偏转器而容易地在某种程度上补偿偏离各个公共轴线的偏 转。在应该补偿偏转时，有利的是校准三个孔，因为校准两个孔导致校 准不精确。特别的是，尽管两个孔具有不同的偏转，但是当基于两个孔 确定偏转时，可能不容易补偿偏转。相比之下，当基于三个或更多的孔 确定偏转时，会以更加精确的方式确定偏转。在这种情况下，优选广泛 地分布用于校准的孔。
另外，可以存储屏幕上产生的衍射图。在这种情况下，通过连接到 屏幕的监视器等监控衍射图，并将衍射图存储在连接到监视器内部或外 部的记录器中。作为所存储的衍射图的使用方法的示例，对比预设或存 储的衍射图以确定校准程度，从而自动调整和校准用于校准部件的台等。 由此可以自动校准部件。
另外，部件的孔具有诸如圆形、多边形、椭圆形等等的各种形状， 并且能够产生衍射图，所有孔都可根据本发明进行校准。
已经关于具体实施例描述了本发明，但本发明不限于具体实施例。
在图2和图3中，仅使用一个激光器，并使用分光器30和镜40。 激光束可被分光器30分光成两个或更多个。当使用两个或更多个分光器
时，激光束可被分光成更多个以同时校准两个或更多个孔。然而，当使 用两个激光器或者使用光纤时，不需要分光器和镜，或者可使用单独的 分光器来分离光纤。换言之，在本发明中为了使用两个或更多个激光束， 可以使用各种方法。本领域的技术人员可以以各种方式修改或变更使用 与所需激光束数量相同的激光器的示例，或者将激光束分光使用的示例。
图4是示出作为根据本发明另一实施例的用于检査激光衍射图的检 测器的顶视图，该检测器用于更加方便地确定衍射图的形状。.
图4的检测器能够将照射的激光束的量转化成诸如电压或电流的另
一量。作为典型示例，设有光电二极管，其可将光量转化成电压或电流
本发明基于这样的原理，即，当在孔之间进行精确校准时，产生同 心圆形状的激光束衍射图。换言之，本发明适于更加方便地确定提供给 检测器的衍射图的形状，而不是通过屏幕检验衍射图的形状。
从而，圓4的检测器200具有x轴边界线220a和y轴边界线220b， 它们基于在中央的待校准孔210 (例如透镜孔)划分整个区域，并通过x 轴边界线220a和y轴边界线220b划分出四个区域231 、 232、 233和234。 当穿过待校准孔的激光束位于检测器200的中央而产生由完整的同心圆 构成的衍射图时，可以对于各个区域以相同方式测量电流值或电压值。 因此，当待校准部件的孔未校准时，不会产生完整的同心圆。结果，电 流值或电压值根据各个区域而不同。在这种情况下，通过利用不同的值 定位并再次校准待校准的孔。为了校准待校准部件，可以以各种方式使 用相对于各个区域测得的值。例如，所述值适于彼此相等，或者对于各 个区域来说，这些值之间没有差别。
为了使用图4的检测器，优选在预先校准之后使用激光束和检测器。 并且在图4的检测器的中央形成孔210，但这不是必需的。换言之，只要 可精确获得相对于各个区域的数据即可。可以通过由与检测器相对应的 放大器或控制器(根据所选的检测器确定)照射的光束量来分析照射在 检测器的区域231、 232、 233和234上的激光束图案。
图5示意性地示出利用图4的检测器校准孔的示例。激光束390穿 过待校准的部件310而在检测器320上产生一次图案351,然后激光束 390穿过检测器的孔321而又在屏幕360上产生二次图案361 。
在图4和图5中，当仅通过检测器检査一次图案时，检测器的孔210 或321不是必需的。然而，当应另外检验穿过检测器的二次图案时，形 成与待校准部件的孔类似的孔以观察二次图案。在这种情况下，可调整 并检验检测器与激光束之间的校准。换言之，当在操作期间检测器的位 置发生变化从而激光束的路径出现问题时，可以通过二次图案容易地发 现该问题。另外，在初始化检测器与激光器之间的校准时，可以容易地
进行校准。此外，可以检查孔中是否存在任何异物，以及孔的结构是否 不同。
工业应用性
通过根据本发明的用于利用激光器校准部件的孔的方法和系统，可 以以精确且快速的方式校准部件的孔。
权利要求
1.一种用于校准多个部件的孔的方法，该方法包括以下步骤将所述多个部件中的具有一个以上的孔的以下称为“第一部件”的一个部件固定在第一台上，从而使至少一个激光器的光束能穿过所述孔；将所述激光束聚焦在所述第一部件的所述孔上；利用所述激光束对所述第一部件的所述孔进行一次校准，从而使聚焦的激光束能穿过所述第一部件的所述孔，以根据所述第一部件的所述孔的形状在屏幕或图像传感器上产生第一精确衍射图，所述屏幕或图像传感器与所述第一部件隔开预定距离；以及将所述多个部件中的具有一个以上的孔的以下称为“第二部件”的另一部件布置在所述第一部件的上方或下方，并利用第二台通过所述激光束对所述第二部件的所述孔进行二次校准，从而使所述激光束能穿过所述第二部件的所述孔，以根据所述第二部件的所述孔的形状在所述屏幕上产生第二精确衍射图。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述二次校准步骤 之后，通过重复与所述二次校准步骤相同的步骤并重复与待另外校准的 其它部件的数量相同的次数而校准所述其它部件。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一部件和第二部件中的每一个的至少两个孔通过重复所述步骤或同时被校准。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过利 用至少一个激光束检测器分析所述屏幕上的衍射图的形状校准来确定部 件的所述孔的校准。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，该方法 还包括以下步骤利用电荷耦合装置、监视器和记录器感测并记录所述 第一部件的所述第一衍射图，并将除了所述第一部件之外的所述多个部 件的其它衍射图与先前记录的所述第一部件的衍射图进行比较。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，该方法 还包括以下步骤将所述激光器与所述多个部件中的每一部件之间的距 离预设为预定距离，并根据各个衍射图的干涉条纹的位置检验各个校准 部件的孔的尺寸。
7. —种用于校准多个部件的方法，所述多个部件中的每一部件均形 成有至少一个基准孔，该方法的特征在于，通过根据权利要求1至6中 任一项所述的方法校准所述多个部件。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基准孔为两个。
9. 一种用于校准多个部件的孔的系统，该系统包括 至少一个激光器；至少一个聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将从所述激光器发射并分光的光束聚焦；第一台，该第一台用于可调整地固定所述多个部件中的以下称为"第 一部件"的一个部件，从而使被所述聚焦透镜聚焦的激光束穿过所述第 一部件的用于校准的孔；第二台，该第二台用于可调整地固定所述多个部件中的以下称为"第 二部件"的另一部件，从而使穿过所述第一部件的所述孔的激光束穿过 所述第二部件的用于校准的孔；以及至少一个屏幕或图像传感器，穿过所述第二部件的所述孔的激光束 投射在所述屏幕或图像传感器上。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统还包括-至少一个分光器，所述分光器用于按照所述多个部件中每个部件的孔的数量对从所述激光器发出的光束进行分光，并且所述聚焦透镜用于 按照分光光束的数量将由所述分光器分光的光束聚焦，其中，所述第一台和所述第二台被调整为允许所述分光光束穿过用 于校准的孔。
11. 根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，该系统还包括 数量与需要校准的部件对应的所述台，其中三个或更多个部件的所述孔 被校准。
12. 根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述 图像传感器用作激光束检测器，以通过分析所述衍射图的形状来确定部 件的所述孔的校准。
全文摘要
本发明提供了一种利用激光衍射图校准部件的微孔的方法及利用该方法的系统。提供的方法用于利用激光器校准孔。通过利用所述激光器的光束产生衍射图而垂直校准所述孔。
文档编号G01B11/27GK101103247SQ200580031578
公开日2008年1月9日 申请日期2005年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者安承濬, 张元權, 金大旭, 金浩燮 申请人:电子线技术院株式会社