專利名稱：電子源、以及包括這種電子源的帶電粒子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于在帶電粒子設(shè)備中使用的電子源，在該電子源中，可從受到電勢(shì)、熱激勵(lì)和光子激勵(lì)中的至少一個(gè)的電極提取電子束。
本發(fā)明還涉及粒子光學(xué)設(shè)備，它包括電子源、承載對(duì)象的支架、以及用于將電子束從電子源引導(dǎo)到對(duì)象上的部件。
背景技術(shù)：
電子源傳統(tǒng)上用于各種型式帶電粒子設(shè)備，比如電子顯微鏡、電子束平版印刷設(shè)備(直接寫入或者投射式)、(醫(yī)學(xué)的)診斷設(shè)備電子輔助沉積設(shè)備等等。根據(jù)所涉及的應(yīng)用，電子源一般要求達(dá)到某些特定的規(guī)范，例如有關(guān)通量密度、發(fā)射穩(wěn)定性、電子束的方向性、電子能量和能量擴(kuò)展(色度)。在色度方面，特別是電子顯微鏡檢術(shù)方面，例如，在掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)兩者中的能量分辨光譜學(xué)的能量分辨率，以及空間分辨率，將受到采用的電子源的能量擴(kuò)展的限制。類似的，在電子束平版印刷術(shù)工具中，過度的色度將顯著地限制能夠在半導(dǎo)體襯底上令人滿意地成像/寫入的最小譜線寬度。
在采用肖特基發(fā)射極的傳統(tǒng)源的情況下(即熱輔助場(chǎng)發(fā)射源)，能量擴(kuò)展度δE一般大約為0.8eV。另一方面，冷場(chǎng)發(fā)射槍(CFEG)的能量擴(kuò)展度一般較低-一般大約為0.3eV-但是CFEG常常具有不能令人滿意的發(fā)射穩(wěn)定性，這一點(diǎn)往往使它們?cè)谠S多應(yīng)用中不適合用作電子源。例如在實(shí)際中可用于電子顯微鏡檢術(shù)的具有較低能量擴(kuò)展度的電子源在當(dāng)今不存在。在嘗試減輕電子源中能量擴(kuò)展度效應(yīng)時(shí)，可能會(huì)設(shè)想利用能量濾波器(單色儀)或者色差校正器，兩者本身都是已知的(能量濾波器扇出可用能譜，然后僅僅允許它的一部分透過選擇器；校正器利用例如八極和/或六極鏡頭，以建立用于帶電粒子中負(fù)光焦度透鏡元件，相當(dāng)于消色差雙合透鏡)。但是，這種選擇一般涉及利用相當(dāng)復(fù)雜和昂貴的設(shè)備，并且因此非常不吸引人。另外，能量濾波器會(huì)非常浪費(fèi)可用電子通量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是緩和這些問題。更具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)具有降低的能量擴(kuò)展度的新穎電子源。具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是，這樣一個(gè)源適合用于例如電子顯微鏡或者電子束平版印刷設(shè)備中。
這些和其它目的在根據(jù)本發(fā)明的電子源中實(shí)現(xiàn)，其特征在于，至少部分電極包括具有量化為分立能級(jí)的傳導(dǎo)帶的半導(dǎo)體材料。
支持本發(fā)明的基本途徑是在電極中/上結(jié)合一種半導(dǎo)體材料，該半導(dǎo)體材料對(duì)于傳導(dǎo)帶中的電子具有一組量化的能級(jí)。有利的是，這些能級(jí)具有小的寬度(例如幾十毫電子伏特(meV)左右的半高寬(FWHM))，并且以至少kT的間隔相互分離(能量)，其中k是玻耳茲曼常數(shù)，而T是所述材料的絕對(duì)溫度(這種分離有助于阻止環(huán)境溫度下多于一個(gè)能級(jí)的填充，并因此有助于阻止散射和干涉效應(yīng))。當(dāng)這些能級(jí)中的至少一些填充時(shí)，并且(例如)施加相對(duì)強(qiáng)的電場(chǎng)時(shí)，發(fā)生電子發(fā)射(到真空)，并且能獲得能量擴(kuò)展度比傳統(tǒng)的CFEG較低的電子束。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種方案能在一定條件下在所謂的毫微線中實(shí)現(xiàn)，該毫微線由適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料組成。毫微線是一段一般包括有限數(shù)量的原子(例如大約1012個(gè)原子)的晶體材料。它的直徑一般大約為10-100nm，取決于用于其生產(chǎn)中的催化劑(例如金)的尺寸。另一方面，它的長(zhǎng)度一般可隨其生產(chǎn)中采用的生長(zhǎng)時(shí)間而設(shè)置，從幾個(gè)μm到幾百個(gè)μm(通過長(zhǎng)度一般為約10-15μm的實(shí)際毫微線)。因此，毫微線基本上可被認(rèn)為是一維晶體，由此它們能顯示與本發(fā)明相關(guān)的依賴于尺寸的量子效應(yīng)。在例如Nature409(2001年1月)第66-69頁的Duan等人的文章中對(duì)毫微線的生長(zhǎng)以及后續(xù)的研究進(jìn)行了描述(它不涉及電子發(fā)射源)。注意，術(shù)語毫微線不應(yīng)與術(shù)語毫微管混淆，毫微管指的是凹的縱長(zhǎng)構(gòu)造，并且表示不同的物理特性；在例如Applied Physics Letters 80，No.12(2002年3月)第2225-2227頁的Yenilmeg等人的文章中對(duì)碳毫微管進(jìn)行了描述。
上述量化效應(yīng)因此導(dǎo)致從連續(xù)到分立能級(jí)的狀態(tài)密度改變。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在半導(dǎo)體毫微線中，這些級(jí)之間的能差取決于毫微線的半徑和線中的有效電子質(zhì)量m*等因素。實(shí)踐中(為了方便制造、處理、以及隨后將毫微線附著到肉眼可見的電極)，一般偏好相對(duì)大的半徑；因此要求相對(duì)小的有效電子質(zhì)量m*。
發(fā)明人進(jìn)行各種研究來確定用于本發(fā)明的特別適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料。更具體地說，毫微線中能級(jí)在徑向的量化通過解半徑為R并具有無窮大長(zhǎng)度的圓柱體的薛定諤方程來計(jì)算，并假定無窮大范圍的電位。能級(jí)的值是限制面εm，n中能量的本征值，由普朗克常數(shù)h、材料的有效電子質(zhì)量m*、以及m，nth貝塞耳函數(shù)Jm，n的解確定。

其中解Jm，n由下表給出

表1舉例來說，在有效質(zhì)量比為50并且半徑為20nm時(shí)，此模型給出第一級(jí)為28meV的能量，并且第二級(jí)為70meV(參見圖3)(有效質(zhì)量比是自由電子的質(zhì)量me與所討論的材料中電子的有效質(zhì)量m*之比)。此模型的真實(shí)性進(jìn)一步通過執(zhí)行考慮位壘的有限特性的數(shù)值計(jì)算來確認(rèn)。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，論述的半導(dǎo)體材料包括從包括InAs和GaInAs的組中選出的物質(zhì)。在InAs的情況下，發(fā)明人觀察到第一和第二量化級(jí)之間相對(duì)大的能差ΔE。此外，InAs具有其它良好的電子參數(shù)，比如比較高的電子遷移率和低的本征電阻率。此外，InAs與例如鎢電極電阻接觸，并且具有相對(duì)小的帶隙(大約0.35eV)；因此，在材料接觸時(shí)電子已經(jīng)在傳導(dǎo)帶中了。這些良好的特性能通過在InAs中結(jié)合(小量的)Ga而進(jìn)一步細(xì)調(diào)。InAs中(例如)大約1-4％的Ga的存在還可以便于毫微線的生長(zhǎng)。
論述的半導(dǎo)體材料還可以包括其它物質(zhì)，比如，GaAs、CdSe、GaN、GaP和InP。各種其它的例如III-V族和/或II-VI族的半導(dǎo)體物質(zhì)也是適合的。如果期望，所選物質(zhì)的毫微線中相對(duì)小的AE值的效應(yīng)可通過降低毫微線的半徑R來調(diào)節(jié)。在采用的材料中，少量的N摻雜能具有降低場(chǎng)穿透的有利效果，場(chǎng)穿透是所謂的能帶彎曲所引起的，并導(dǎo)致傳導(dǎo)帶中一些較低能極的電子填充-一種還可以通過熱激勵(lì)(例如用電絲加熱)或者光子激勵(lì)(例如用激光照射)實(shí)現(xiàn)的效應(yīng)。但是，過多的摻雜能通過引起更高的能帶的增殖而導(dǎo)致獲得的能量擴(kuò)展度δE的提高，這是不希望的。
發(fā)明人在具有錐形末端(諸如傳統(tǒng)上用于電子顯微鏡、AFM(原子力顯微鏡)、STM(掃描隧道顯微鏡)等等的細(xì)絲尖)的電極(例如包括摻雜的Si、諸如鎢或者金等金屬)上提供了適當(dāng)?shù)牟牧虾统叽绲母鱾€(gè)半導(dǎo)體毫微線(例如InAs或者GaInAs，半徑R為20-25nm并且長(zhǎng)度L為10-15μm)，從而產(chǎn)生點(diǎn)電子源；作為細(xì)絲尖的替代，還可用在例如電極的類似刀的邊緣上安裝毫微線。當(dāng)這種電子源進(jìn)行它們的發(fā)射特性測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們具有格外低的能量擴(kuò)展度δE(在下面的對(duì)照實(shí)例中更詳細(xì)地闡明)。此外，可以看出，它們?cè)诘徒油妷合?與采用的毫微線的大縱橫比相當(dāng))發(fā)射電子。如果在使用之前清潔毫微線的表面(例如在真空中加熱)，那么觀察到發(fā)射電流隨時(shí)間是穩(wěn)定的(參見例如圖6)。另一優(yōu)點(diǎn)是發(fā)出的電子限制在相對(duì)狹窄的、圓形束中(圖6中最右邊插入的)。這一點(diǎn)對(duì)于例如電子顯微鏡中的應(yīng)用來說是有吸引力的特性。
可以代替在電極上安裝具有錐形末端的半導(dǎo)體毫微線的，還可以考慮將其安裝在一個(gè)基本上扁平的電極表面。常?？稍谶@種方案中實(shí)現(xiàn)較低電場(chǎng)，例如可以通過適當(dāng)?shù)墓庾蛹?lì)(例如激光注入)和/或熱激勵(lì)(加熱電極)補(bǔ)償。
盡管上述結(jié)果是在單個(gè)的半導(dǎo)體毫微線的情況下獲得的，但在一束半導(dǎo)體毫微線的情況下可以獲得類似結(jié)果，其中一個(gè)毫微線向外突出超過其它毫微線、或者也可以在相對(duì)大量的半導(dǎo)體毫微線并列以陣列形式布置在電極上的矩陣源的情況下獲得(因此給出比單個(gè)毫微線顯著增大的電流/密度)。
存在如上所述用于本發(fā)明中的半導(dǎo)體毫微線提供給電極的各種方式。單獨(dú)生長(zhǎng)的毫微線可以例如通過借助于電子(或者光學(xué)的)顯微鏡和精密控制器來將其附著到電極上；因此，在這種情況下，附著毫微線到電極可以經(jīng)過Wan De Waals力進(jìn)行，或者借助于例如碳條的導(dǎo)電粘合劑?；蛘?，毫微線能就地在所討論的電極上生長(zhǎng)，而在這樣情況下，采用的催化劑必須事前存在于電極上。另一備選方案是將電極浸入在懸掛毫微線的液體中；在這種情況下，(疏水的)毫微線將容易地將其自身附著到電極的表面(再經(jīng)Wan De Waals力)。當(dāng)毫微線安裝在具有橫軸Ztip的尖上時(shí)，前者最好定向?yàn)槭顾约旱臋M軸Znanowire基本上與Ztip平行。在反復(fù)試驗(yàn)中，發(fā)明人一致地實(shí)現(xiàn)這種大約5-10°內(nèi)的平行。諸如本文所述的技術(shù)在技術(shù)文獻(xiàn)的各種出版物中都有描述，并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。


本發(fā)明及其附屬的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)說明性實(shí)例、實(shí)施例以及附圖進(jìn)行描述，其中圖1涉及現(xiàn)有技術(shù)方案，并且給出了電位曲線圖Upot，作為通過金屬和周圍的真空環(huán)境之間的界面的位置x的函數(shù)。
圖2是兩種溫度下從圖1所屬的金屬發(fā)射到真空中的電子的理論電流密度對(duì)能量的曲線圖；圖3顯示在半導(dǎo)體毫微線適用于根據(jù)本發(fā)明的電子源的實(shí)施例中時(shí)計(jì)算的作為能量的函數(shù)的狀態(tài)密度；圖4是由不同的半導(dǎo)體材料組成的毫微線中第一和第二量化的電子級(jí)之間能差的圖形解釋；圖5顯示在InAs毫微線適用于根據(jù)本發(fā)明的電子源的實(shí)施例中的情況下不同溫度T下的能譜；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的例示性的特定實(shí)施例的發(fā)射性能。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的電子源的一部分的SEM圖片。
圖8再現(xiàn)采用根據(jù)本發(fā)明的電子源的粒子光學(xué)設(shè)備的正視圖；圖9A、圖9B、圖9C顯示用電子束照射的半導(dǎo)體晶片。
在圖中，對(duì)應(yīng)元件用對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式
在0K溫度下的金屬具有連續(xù)的電子能級(jí)，填充直到費(fèi)米能級(jí)Ef。費(fèi)米能級(jí)和真空中的電子之間的能差是所謂的材料的功函數(shù)Φ。當(dāng)電場(chǎng)F施加在金屬表面上時(shí)，電子在發(fā)散到真空中時(shí)受到某一寬度的勢(shì)壘。對(duì)于強(qiáng)電場(chǎng)F(例如3-7×109V/m)，這個(gè)寬度變得小到足以允許使電子隧穿勢(shì)壘。這種情形在圖1中示出，圖1是電位能量Upot作為通過金屬(M)/真空(V)界面的位置x的函數(shù)。在圖中，BP表示勢(shì)壘電位，EP表示在存在電場(chǎng)F時(shí)的有效電位，EB表示越過勢(shì)壘的發(fā)射，以及TB表示隧穿勢(shì)壘。
所需的F值比一般能在平面電極之間獲得的大得多(在這樣情況下，存在大約5×107V/m的實(shí)際極限，以避免擊穿)。因此，采用了具有錐形末端、比如邊緣或者鋒利的尖的電極。在這樣一個(gè)電極的情況下，發(fā)生場(chǎng)增強(qiáng)，并且F可以用F＝V/(5r)的關(guān)系式近似計(jì)算，其中V是提取電壓并且r是所述末端的曲率半徑。因此，例如具有r＝50nm的發(fā)射器尖要求大約1.3kV的提取電壓來實(shí)現(xiàn)發(fā)射。
發(fā)射電子的理論能量分布如圖2所示，其中橫軸表示相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)E＝的能量不足額/剩余E(單位為eV)。大多數(shù)發(fā)射的電子具有能量Ef(即E＝0)。隧穿概率隨著能量的降低按指數(shù)規(guī)律地降低，并且因此，發(fā)射的電流密度J(以任意單位繪圖(a.u.))是E的冪函數(shù)-因此解釋了能譜的指數(shù)形狀[實(shí)線曲線]。在更高的溫度T下，Ef之上的能級(jí)也將填滿；在這種情況下得到的能譜(具體地說T＝300K)也顯示在圖2中“虛線曲線”。
所述能譜中的能量擴(kuò)展度，用半高寬(FWHM)量化，在T＝300K時(shí)大約為0.22eV。在實(shí)際金屬中，這個(gè)值由于例如庫倫相互作用的原因?qū)?huì)增加，并且將得到大約0.3eV的值。
實(shí)施例1發(fā)明人在無窮大圓的電位阱的近似下對(duì)半導(dǎo)體毫微線公式化并且求解薛定諤方程。圖3顯示了獲得的半徑為20nm并且有效質(zhì)量比為50的毫微線的狀態(tài)密度(DOS)的實(shí)例，其中能量E(eV)沿橫軸繪制。DOS的量化清晰可見。
實(shí)施例2圖4給出了半徑為25nm并且由不同材料M構(gòu)成的半導(dǎo)體毫微線的第一和第二量化的電子級(jí)之間的能差ΔE(單位為meV)?？梢钥闯?，盡管存在各種其它材料顯示出ΔE的實(shí)質(zhì)值，但測(cè)試材料之中最大的這種能差出現(xiàn)在InAs上。
實(shí)施例3
發(fā)明人從InAs毫微線建立電子隧道行為的模型，計(jì)算InAs中分立的電子能級(jí)是如何裝填的，并且作為發(fā)射電子的能量的函數(shù)確定隧道效應(yīng)電流。這個(gè)工作的結(jié)果顯示在圖5和表2中，它涉及僅僅假定一個(gè)能級(jí)被填充的情況。
圖5給出InAs毫微線在不同溫度T下的能譜，施加的電場(chǎng)F＝5.5V/nm。縱軸刻度為任意單位(a.u.)，而橫軸表示沿毫微線的橫向(發(fā)射)軸測(cè)量的電子能量(Ez，單位為eV)。毫微線半徑是R＝35nm，并且費(fèi)米能量是Ef＝20meV。注意，在所有的能譜中，半寬度(顯著地)小于0.3eV(一般可利用CFEG獲得的值)。
表2給出不同溫度T下的FWHM(單位meV)的值，并且為兩個(gè)不同的施加電場(chǎng)F的值(單位V/nm)。注意，所有的FWHM值(顯著地)小于0.3eV(一般可利用CFEG獲得的值)。

表2實(shí)施例4圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的電子源的特定實(shí)施例的發(fā)射性能，并且作為經(jīng)過的時(shí)間t(單位分鐘)的函數(shù)給出了發(fā)射電流J(單位nA)。圖的左手部分(直到大約55分鐘的經(jīng)過時(shí)間)顯示相當(dāng)不穩(wěn)定的發(fā)射性能，這是由于采用的毫微線表面上分子的吸附層的存在引起的(這些分子干擾本發(fā)明使用的隧道效應(yīng))。通過在真空中加熱對(duì)毫微線進(jìn)行處理，以便除掉這些分子，在這之后，觀察到更恒定的發(fā)射性能(圖的中部和右手部分)。這種熱處理的有效性受到它的持續(xù)時(shí)間和采用的溫度的影響；圖的左手部分中引用的值表示發(fā)明人進(jìn)行觀測(cè)的各種溫度。注意，在約145分鐘和180分鐘附近可以看見的臺(tái)階，是由于提供電勢(shì)給采用的電極的電壓電源中的波動(dòng)引起的。
圖中的插畫顯示沿采用的毫微線的橫軸觀察的發(fā)射圖樣。左邊的插畫對(duì)應(yīng)于清潔之前的情況，并且顯示了幾個(gè)“熱點(diǎn)”，它們以不穩(wěn)定的方式隨時(shí)間移動(dòng)位置。右側(cè)的插畫顯示清潔之后的情況，具有單個(gè)穩(wěn)定的源。
實(shí)施例5發(fā)明人能夠利用例如下列技術(shù)制造適用于根據(jù)本發(fā)明的電子源中的半導(dǎo)體毫微線。提供由毫微線的候選材料構(gòu)成的靶(比如，例如InAs、InGaAs、GaP、GaAs或者InP)。如果期望，這個(gè)靶被摻雜。
配置在其上生長(zhǎng)所需毫微線的襯底，襯底例如包括金屬(比如Au、Ag、Pt、W等)、或者半導(dǎo)體物質(zhì)(比如Si、SiO2、InP、InAs等等)。在金屬的情況下，厚度例如為0.2-10nm的金屬膜配置在非金屬的襯底(比如硅)上。
用諸如波長(zhǎng)為193nm，脈沖頻率為1-10Hz并且脈沖能量為每脈沖30-200J的準(zhǔn)分子激光器的激光器照射靶。典型的生長(zhǎng)時(shí)期涉及利用例如2000-20000個(gè)脈沖。
生長(zhǎng)在首先被抽空到大約10-7毫巴壓力下的真空室中執(zhí)行。然后提供大約100-200毫巴的Ar作為背景氣(如果期望，也包含H2來調(diào)節(jié)氧化)。使背景氣以大約100-300sccm/s流過室。室溫度保持在600-900℃范圍中的某個(gè)值，并且襯底的溫度保持在400-800℃范圍中的某個(gè)值。
實(shí)施例6圖7是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的電子源的一部分的SEM圖片。圖片顯示末端已經(jīng)以電阻方式附上了N摻雜的InAs毫微線(中央)的基本上圓錐形的點(diǎn)狀鎢尖電極(右方)。所述毫微線的半徑大約為30nm，并且其長(zhǎng)度大約為2μm(其中僅僅部分突出超過尖電極)。當(dāng)大約1.5kV的電勢(shì)施加到鎢電極下(在300k的溫度下)時(shí)，從毫微線突出的末端發(fā)生非常低能量擴(kuò)展度δE的電子發(fā)射(即遠(yuǎn)離鎢尖)實(shí)施例7圖8顯示電子顯微鏡形式的粒子光學(xué)設(shè)備。設(shè)備包括電子源1、光束校直系統(tǒng)3以及束光闌4、聚光透鏡6、物鏡8、射束掃描系統(tǒng)10、具有樣本夾13的對(duì)象空間11、衍射透鏡12、中間透鏡14、聚光透鏡16以及電子探測(cè)器18。物鏡8、中間透鏡14和聚光透鏡16一起構(gòu)成成像透鏡系統(tǒng)。這些元件裝入在具有用于電子源、觀察窗7和抽真空裝置17的供電導(dǎo)線2的外殼中。用于物鏡8的勵(lì)磁線圈連接到控制部件15，配置為控制成像透鏡系統(tǒng)的激勵(lì)。電子顯微鏡還包括具有電子探測(cè)器18、圖像處理單元5和用于觀察形成的像的視頻顯示9的記錄裝置。
圖8給出的特定設(shè)備是TEM。TEM的典型加速電壓為300kV，而SEM的典型加速電壓為30kV。TEM的這個(gè)更高的加速電壓是必需的，以便確保電子束中的電子至少部分地照射穿過試驗(yàn)的對(duì)象。為此，同樣必需的是利用TEM實(shí)驗(yàn)的對(duì)象具有某一最大的厚度，通常大約為100nm。SEM或者TEM的混合替代是能透射的掃描電子顯微鏡(TSEM)，其中，在SEM環(huán)境下(特征為相對(duì)低的加速電壓)，在樣本夾13上的樣本的下方配置電子檢測(cè)板，該板允許獲得樣本的成像。在此方案中，使用的是如下的事實(shí)在輻射穿過樣本期間電子引起的偏轉(zhuǎn)度取決于電子在照射期間穿過的單元的質(zhì)量。由此建立的對(duì)比機(jī)構(gòu)產(chǎn)生樣本的圖像。
圖8中的設(shè)備采用根據(jù)本發(fā)明的電子源1，例如如上在實(shí)施例6中所述的。
實(shí)施例8圖9A、圖9B、圖9C顯示用電子束照射的半導(dǎo)體晶片。在用于制造裝置98的方法中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)電子源用于電子束平版印刷設(shè)備中。裝置可以是諸如集成電路或者液晶顯示裝置的電氣裝置。
在方法的實(shí)施例中，提供諸如半導(dǎo)體晶片100的襯底99，例如單晶硅晶片、絕緣體晶片或者GaAs晶片上的硅。襯底99可以是預(yù)制造的集成電路并且可包括其它材料的形成了圖案和/或未形成圖案的層101，比如絕緣體，如二氧化硅，或者導(dǎo)電體、例如銅。襯底99具有抗蝕層102，它具有可由電子沖擊改變的可溶性?？梢允褂糜糜陔娮邮桨嬗∷⑿g(shù)的抗蝕層。用從根據(jù)本發(fā)明的電子源提取的電子104沖擊抗蝕層102。利用可以具有幾個(gè)并行操作地根據(jù)本發(fā)明的電子源的電子束平版印刷設(shè)備，抗蝕層102的可溶性局部改變。因此，由此獲得抗蝕層生長(zhǎng)從而暴露襯底99的一部分103，同時(shí)襯底99的剩余部分仍然由抗蝕層102的剩余部分102’覆蓋。由此獲得的形成了圖案的抗蝕層102’用作諸如濕蝕刻或者干蝕刻過程的材料去除處理中的掩模，即掩模102’所暴露的襯底99的材料被去除。以這種方式形成襯底99的圖案。在襯底包括兩層或更多層的情況下，僅僅上層101、即靠近抗蝕層的層以這種方式形成圖案，得到形成了圖案的層101’。這樣，可以使用選擇蝕刻法。
權(quán)利要求
1.一種電子源，適用于帶電粒子設(shè)備中，在該電子源中，從經(jīng)受電勢(shì)、熱激勵(lì)和光子激勵(lì)中的至少一種的電極提取電子束，其特征在于，至少一部分所述電極包括具有量化為分立能級(jí)的傳導(dǎo)帶的半導(dǎo)體材料。
2.如權(quán)利要求1所述的電子源，其中所述能級(jí)通過至少kT的間隔相互分離，其中k是玻耳茲曼常數(shù)而T是所述材料的絕對(duì)溫度。
3.一種電子源，適用于帶電粒子設(shè)備中，在該電子源中，從經(jīng)受電勢(shì)、熱激勵(lì)和光子激勵(lì)中的至少一種的電極提取電子束，其特征在于，所述電極包括至少一個(gè)毫微線，該毫微線由半導(dǎo)體材料構(gòu)成并且附著到肉眼可見的支撐架上。
4.如權(quán)利要求3所述的電子源，其中所述毫微線與所述支架形成電阻性接觸。
5.一種電子源，適用于帶電粒子設(shè)備中，在該電子源中，從經(jīng)受電勢(shì)、熱激勵(lì)和光子激勵(lì)中的至少一種的電極提取電子束，其特征在于，所述源包括能夠發(fā)射電子束的半導(dǎo)體材料，其中在300K的溫度下，能量擴(kuò)展度最大到0.2eV。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的電子源，其中所述半導(dǎo)體材料包括從包括InAs和GaInAs的組中選擇的物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的電子源，其中所述半導(dǎo)體材料是N摻雜的。
8.如以上任一權(quán)利要求所述的電子源，其中所述電極包括具有錐形末端的部分，并且所述半導(dǎo)體材料配置在所述末端上。
9.一種粒子光學(xué)設(shè)備，包括電子源、承載對(duì)象的支架、以及用于將電子束從所述電子源引導(dǎo)到所述對(duì)象的部件，其特征在于，所述電子源是根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的源。
10.如權(quán)利要求9所述的粒子光學(xué)設(shè)備，其中除了所述電子束之外，所述設(shè)備還包括用于制造至少一個(gè)其它帶電粒子束的部件。
11.如權(quán)利要求9或10所述的粒子光學(xué)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備從包括掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、傳導(dǎo)式掃描電子顯微鏡、掃描透射電子顯微鏡、以及電子束平版印刷設(shè)備的組中選出。
12.一種用于制造裝置(98)的方法，包括如下步驟-提供用抗蝕層(102)涂覆的襯底(99)，該抗蝕層(102)具有可用電子沖擊改變的可溶性，-用來自電子源的電子沖擊所述抗蝕層(102)，-在沖擊步驟之后顯影抗蝕層(102)，從而暴露所述襯底(99)的一部分(103)，同時(shí)所述襯底(99)的剩余部分保持由所述抗蝕層的剩余部分(102’)覆蓋，并且對(duì)所述襯底(99)的暴露部分(103)進(jìn)行材料去除處理，同時(shí)所述抗蝕層的剩余部分(102’)用作掩模，其特征在于，-所述電子源為如權(quán)利要求1-8中的任何一項(xiàng)所述的類型。
全文摘要
本發(fā)明提供適于用在帶電粒子設(shè)備中的電子源，在該電子源中，可從受到電勢(shì)、熱激勵(lì)和光子激勵(lì)中的至少一個(gè)的電極提取電子束，由此至少部分電極包括量化為分立能級(jí)的傳導(dǎo)帶的半導(dǎo)體材料。這種電子源具有相對(duì)低的能量擴(kuò)展度，通常比冷場(chǎng)致發(fā)射槍(CFEG)的能量擴(kuò)展度小得多。所述半導(dǎo)體材料可例如包括半導(dǎo)體毫微線。用于這種毫微線的適當(dāng)半導(dǎo)體材料的實(shí)例包括InAs和GaInAs。
文檔編號(hào)H01J37/26GK1808683SQ20051010893
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者N·德榮格, E·P·A·M·巴克斯, L·F·菲納, A·M·卡沃薩 申請(qǐng)人:Fei公司, 皇家飛利浦電子股份有限公司