CN107667411A - 用于在电光系统中提供清洁环境的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种电子源的电子提取器,其能够从接近于所述提取器的空腔吸收污染物材料。所述电子提取器包含主体。所述电子提取器的所述主体由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成。所述一或多种不可蒸发吸气剂材料吸收容纳于接近于所述电子提取器的所述主体的区域内的一或多种污染物。所述电子提取器的所述主体进一步经配置以从接近于所述电子提取器的所述主体定位的一或多个发射器提取电子。
Description
相关申请案的交叉参考
本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张2015年5月27日申请的标题为“由不可蒸发吸气剂材料构成的微型粒子光学元件(MINIATURE PARTICLE OPTICAL ELEMENTS COMPRISEDOF NON-EVAPORABLE GETTER MATERIALS)”的序列号为62/166,691的美国临时申请案的权益且构成所述美国临时申请案的正式(非临时)专利申请案,所述美国申请案的发明者为威廉乔治舒尔茨(William George Schultz)、希尔达多里奥斯德尔珈朵(Gildardo RiosDelgado)及加里艾伦罗斯(Garry Allen Rose),所述美国申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及电光系统,且更具体来说,涉及配备有不可蒸发吸气剂材料的电光系统,其用于从所述电光系统移除污染物且局部减少难以泵抽的区域中的反应性气体的部分压力。
背景技术
当电光装置大小变得越来越小时,在给定电光系统内实施受控真空环境变得更困难。一种此电光系统是“微型”电光系统,借此所述电光系统中的一或多个组件(例如电子源或电光柱组件)显著压缩且紧密定位在一起。此外,在微型电光系统的情况下,所述系统内的有限间隙空间限制传统真空技术的使用。例如,微型电光系统通常在电子发射器(例如,碳纳米管管道发射器)与电子源的对应提取器之间具有有限的间隙空间(通常为约数微米),从而难以控制靠近电子发射器及提取器的区域内的真空环境。提供系统及方法(其提供对此类电光系统的真空环境的改进的控制)将是有利的。
发明内容
根据本发明的一或多个说明性实施例,揭示一种具有被动污染物移除能力的电光设备。在一个说明性实施例中,所述设备包含电子源。在另一说明性实施例中,所述设备包含电光柱,所述电光柱包含经配置以将电子束引导到样本上的一组电光元件。在另一说明性实施例中,所述设备包含经配置以检测从所述样本的表面发出的电子信号的检测器组合件。在一个说明性实施例中,电子源、电光柱或检测器组合件中的至少一者包含从不可蒸发吸气剂材料形成的电光元件。在另一说明性实施例中,所述不可蒸发吸气剂材料吸收定位于电子源、电光柱或检测器组合件中的至少一者的空腔内的一或多种污染物。
根据本发明的一或多个说明性实施例,揭示一种用于吸收污染物的电子提取器。在一个说明性实施例中,所述设备包含主体。在一个说明性实施例中,所述电子提取器的所述主体由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成。在一个说明性实施例中,所述一或多种不可蒸发吸气剂材料吸收容纳于接近于所述电子提取器的所述主体的区域内的一或多种污染物。在另一说明性实施例中,所述电子提取器的所述主体进一步经配置以从接近于所述电子提取器的所述主体定位的一或多个发射器提取电子。
应了解,以上【发明内容】及以下【实施方式】两者仅为示范性及解释性的且不一定如所主张地限制本发明。并入且构成说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与【发明内容】一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考附图可更佳地理解本发明的许多优点,在附图中:
图1A是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电子提取器的电光系统的高级示意性说明。
图1B是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电子提取器的电子束源的高级示意性说明。
图1C是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电子提取器的电光系统的高级示意性说明。
图1D是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电子提取器的电光系统的高级示意性说明。
图1E是根据本发明的一或多个实施例的配备有用于经由电阻加热而活化电子提取器的不可蒸发吸气剂材料的电阻加热装置的电子提取器的高级示意性说明。
图1F是根据本发明的一或多个实施例的配备有用于经由电感加热而活化电子提取器的不可蒸发吸气剂材料的电感线圈的电子提取器的高级示意性说明。
图1G是根据本发明的一或多个实施例的配备有用于经由光吸收而活化电子提取器的不可蒸发吸气剂材料的光源的电子提取器的高级示意性说明。
图1H是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电光柱的一组偏转器的电光系统的高级示意性说明。
图1I是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的像散补偿器的电光系统的高级示意性说明。
图1J是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电流或射束限制孔的电光系统的高级示意性说明。
图1K是根据本发明的一或多个实施例的包含由不可蒸发吸气剂材料形成的软电子提取器的电光系统的高级示意性说明。
图1L是根据本发明的一或多个实施例的包含柱外检测器组合件的电光系统的高级示意性说明,所述柱外检测器组合件包含由不可蒸发吸气剂材料形成的一或多个组件。
图1M是根据本发明的一或多个实施例的包含柱内检测器组合件的电光系统的高级示意性说明,所述柱内检测器组合件包含由不可蒸发吸气剂材料形成的一或多个组件。
图2是根据本发明的一或多个实施例的说明形成不可蒸发吸气剂元件的方法的过程流程图。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中说明的所揭示的主题。
大体上参考图1A到2,根据本发明描述一种包含由不可蒸发吸气剂材料形成的一或多个电光元件的电光系统及其形成方法。
已发现,在电光系统内部可产生大量污染物,例如(但不限于)挥发性有机化合物、水及/或其它污染物。在电光系统(例如微型电光系统)内产生的污染物可显著促成所述电光系统的发射不稳定性。此外,在微型电光系统的情况下,所述系统内的有限间隙空间限制经由常规方法(例如一或多种真空技术)移除污染物。
本发明的实施例涉及通过实施不可蒸发吸气剂(NEG)材料以制造紧邻所涉及的真空环境的电光系统的组件来改进高亮度粒子光学源及系统的稳定性。由不可蒸发吸气剂材料形成的电光系统的组件可用于被动地吸取(经由化学吸收及/或吸收)真空环境内的一或多种气体污染物。另外,不可蒸发吸气剂材料还可用于减少难以使用常规泵抽方法泵抽的电光系统的区域中的反应性气体的部分压力。额外实施例涉及形成具有不可蒸发吸气剂材料的电光系统的额外离散组件。
为了本发明的目的,“吸气剂材料”被认为是能够吸收一或多种所选择的污染物的材料且“吸气剂元件”是由所述所选择的吸气剂材料形成的电光系统的组件。此外,术语“不可蒸发吸气剂材料”解译为意味着当暴露于真空环境时不易蒸发的吸气剂材料。
本发明的额外实施例涉及通过由不可蒸发吸气剂材料形成电光系统中的一或多个组件而在电光系统内提供清洁环境,例如(但不限于)电子源的组件或电光柱中的一或多个电光元件。此类组件可包含电光系统中的一或多个电光元件。为了本发明的目的,不可蒸发吸气剂元件解译为意味着由不可蒸发吸气剂材料形成的电光元件。在这方面,本发明的不可蒸发吸气剂元件至少发挥以下功能:ⅰ)作为系统的电光元件而操作;且ⅱ)作为泵抽组件以消除或减少所述系统内的污染物而操作。
本发明的实施例在微型电光系统的上下文中极其有用,这是因为与经由传统方法将气体及气体污染物从微型电光系统移除相关联的困难性及微型电光系统的提高的清洁度要求。微型电光系统归因于一或多个次毫米、微米大小(或更小)的电光元件而如此特性化。
在以下美国专利中大体上描述吸气剂材料的使用:1999年5月11日发布的第5,903,098号美国专利、2003年1月14日发布的第6,507,146号美国专利、2003年4月8日发布的第6,545,396号美国专利、2005年7月12日发布的第6,917,156号美国专利、及2009年6月23日发布的第7,550,913号美国专利及1996年9月10日发表的第0,736,891B1号EPO专利申请案,所述专利中的每一者以全文引用的方式并入本文中。在1992年9月22日发布的第5,150,001号美国专利中大体上描述烧结吸气剂在扫描电子显微镜中的使用,所述案以全文引用的方式并入本文中。在以下专利中大体上描述吸气剂材料在电子发射器中的使用:2002年10月5日发布的第6,465,954号美国专利、2004年5月25日发布的第6,741,017号美国专利及2008年2月21日发表的第2008/0042547号美国专利公开案,所述专利中的每一者以全文引用的方式并入本文中。在2009年10月27日发布的第7,608,824号美国专利中大体上描述吸气剂材料在碳纳米结构场发射器中的使用,所述专利以全文引用的方式并入本文中。在2003年1月2日发表的第2003/0002627号美国专利申请公开案中大体描述吸气剂材料在冷发射器x射线管中的使用,所述公开案以全文引用的方式并入本文中。
在以下专利中大体上描述吸气剂材料在场发射显示器中的使用:1993年6月29日发布的第5,223,766号美国专利、1998年8月4日发布的第5,789,859号美国专利、1999年12月10日发布的第5,583,393号美国专利、2000年10月3日发布的第6,127,777号美国专利、2010年6月29日发布的第7,745,995号美国专利及2014年7月1日发布的第8,766,542号美国专利,所述专利中的每一者以全文引用的方式并入本文中。
图1A说明根据本发明的一或多个实施例的电光系统100。在一个实施例中,电光系统100是微型电光系统。在另一实施例中,电光系统100是微型扫描电子显微镜(SEM)系统。尽管本发明主要着重于与微型SEM系统相关联的电光布置,但在本文中应注意,此不表示对本发明的范围的限制且仅以说明性目的提供。在本文中应预期,通过本发明描述的实施例可延伸到所属领域中已知的任何电光系统配置。
在一个实施例中,系统100包含电子束源102。在另一实施例中,系统100包含用于将电子束104引导及/或聚焦到样本110上的电光柱106。在另一实施例中,系统100包含用于检测从样本110的表面发射或散射的一或多个电子信号124的电子检测器组合件126。如本文中先前所提及,电子源102、电光柱106及/或检测器组合件126中的一或多个组件由不可蒸发吸气剂材料形成。
电子束源102可包含适合于产生一或多个电子束104的任何电子束源。在一个实施例中,电子束源102包含一或多个电子发射器108。举例来说,一或多个电子发射器108可包含单个电子发射器。举另一实例,一或多个电子发射器108可包含多个电子发射器。一或多个电子发射器108可包含电子发射领域中已知的任何电子发射器。举例来说,一或多个发射器108可包含(但不限于)一或多个场发射枪(FEG)。举另一实例,所述一或多个场发射枪可包含(但不限于)碳纳米管发射器、纳米结构碳膜发射器、穆勒(Muller)型发射器、Spindt型发射器或肖特基(Schottky)型发射器。
在另一实施例中,电子束源102包含一或多个提取器118(或提取器电极)。在操作期间,一或多个提取器118从一或多个电子发射器108提取电子束104的至少一部分且将所述电子束传输到电光柱106,电光柱106又将所述束引导到安置于样本载台112上的样本110。
电子束源102中的一或多个提取器118可包含所属领域中已知的任何电子束提取器配置。举例来说,电子束提取器118可包含平面式提取器。举另一实例,电子束提取器118可包含非平面式提取器。在2013年8月20日发布的第8,513,619号美国专利中大体上描述平面式及非平面式提取器在电子束源中的使用,所述专利以全文引用的方式并入本文中。
图1B说明根据本发明的一或多个实施例的电子束源102的横截面图。在一个实施例中,如图1B中所展示,电子束源102的提取器118是非平面式提取器118。
在一个实施例中,非平面式提取器118包含外半径130。在另一实施例中,提取器118包含弧形部分134。举例来说,弧形部分134的内部曲线可形成到发射器区域136中的提取器开口138的开口表面。在另一实施例中,提取器118包含弧形部分134与外半径130之间的外倾斜表面132。例如,外倾斜表面132可从弧形部分134向下倾斜到外半径130。此配置在本文中可被称为“火山形”提取器。在另一实施例中,提取器118可呈现圆锥形状。
在本文中应注意,本发明的范围不限于图1B中描绘的配置,所述配置仅以说明性目的提供。确切来说,提取器118的形状可呈现所属领域中已知或在本发明中描述的任何非平面式或平面式配置。
在另一实施例中,提取器开口138导致一或多个会聚部分140。举例来说,会聚部分140可促进提取器开口138与开口狭槽144之间的过渡。在这方面,会聚部分140导致可控制电子束104的发散及/或电流的射束界定孔142。在另一实施例中,射束界定孔142导致开口狭槽144。举例来说,提取器开口138的宽度可比开口狭槽144的宽度更大。在另一实施例中,电子束104穿过孔142且到发射空腔146。
另外,在此配置中,大部分电子束104可在会聚部分140的表面上终止。举例来说,来自发射器108的高达90%的电子束104可在一或多个会聚部分140处终止。因此,如果无缓解,那么照射在提取器118的表面上的电子将持续引起污染物的脱附。
在一个实施例中,一或多个提取器118由一或多种吸气剂材料形成。举例来说,一或多个提取器118可由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成。应注意,通过由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成一或多个提取器118,可通过连续化学吸收靠近电子源102的组件的气体污染物而改进发射器108(例如,CNT发射器)的稳定性。例如,通过由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成的提取器118提供的连续泵抽可用于化学吸收电子源102的阴极处或靠近所述阴极的气体污染物,所述阴极通常远离电光系统100的主要泵抽系统。在这方面,提取器118的吸气剂材料用作为具有中性线的极高立体收集角及电光系统100中最关键的环境中的一者中的带电荷的离子种类的小泵。
此外,提取器118的几何形状(例如(但不限于)图1B中展示的提取器几何形状)独立于用于形成提取器118的材料而建立为在发射器108处的场发射所必需的场。
一或多个吸气剂材料可包含适合于吸收一或多个目标污染物的任何材料。例如,一或多个吸气剂材料可经选择以用于化学吸收存在于电光系统100内的污染物中的一或多者,例如(但不限于)H2、H2O、CO、CO2、O2、N2、NO、NO2及类似者。在本文中应注意,一或多种污染物可与一或多个提取器118的一或多种吸气剂材料反应以形成反应产物,例如(但不限于)非反应性金属氧化物、碳化物及/或氮化物。在这方面,由于吸气剂材料持续暴露于污染物材料中,所以所述吸气剂材料与所述污染物材料发生化学反应且形成非反应性化合物,此导致吸取且吸存污染物材料。
在一个实施例中,用于形成一或多个提取器118的不可蒸发吸气剂材料包含(但不限于)锆、钒、钴、铝、钌、钍、铁、钼或硼中的至少一者。在另一实施例中,不可蒸发吸气剂材料包含锆、钒、钴、铝、钌、钍、铁、钼或硼中的一或多者的化合物、混合物或合金。
举例来说,不可蒸发吸气剂材料可包含(但不限于)锆合金。例如,所述不可蒸发吸气剂材料可包含(但不限于)含有至少锆及钛的合金。在另一例子中,所述不可蒸发吸气剂材料可包含(但不限于)含有至少锆及钒的合金,例如(但不限于)St 707(70%锆、24.6%钒及剩余部分是铁的合金)。在另一例子中,所述不可蒸发吸气剂材料可包含(但不限于)含有至少锆及钴的合金,例如(但不限于)St 787(80.8%锆、14.2%钴及混合稀土)。在另一例子中,所述不可蒸发吸气剂材料可包含(但不限于)至少锆及铝的合金,例如(但不限于)St101(84%锆及16%铝)。
应进一步注意,提取器118可由所选择的不可蒸发吸气剂材料形成以将用于吸取的特定气体污染物种类作为目标。以下表I提供实例吸气剂材料及吸气剂材料可有效吸取的对应一或多种气体种类的列表。
表I
应注意,在表I中提供的所列的吸气剂材料不希望成为对本发明的范围的限制且仅出于说明目的提供。应进一步注意,许多吸气剂反应可归纳为如下:
(1)2GM+O2→2GMO
(2)2GM+N2→2GMN
(3)2GM+CO→GMC+GMO
(4)2GM+CO2→CO+2GMO→GMC+GMO
(5)GM+H2O→H+GMO→GMO+H(块状)
(6)GM+H2→GMH+H(块状)
(7)GM+CxHy→GMC+H(块状)
(8)GM+惰性气体(He,Ne,Ar,Kr,Xe)→无反应
其中GM表示给定吸气剂材料。
在另一实施例中,提取器118可由两种或多于两种不可蒸发吸气剂材料形成以将两种或多于两种特定气体污染物种类作为目标。
提取器118可使用所属领域中已知的任何形成方法由所选定吸气剂材料形成。在一个实施例中,提取器118可经由一或多个机械过程形成。举例来说,提取器118可从一或多个机械过程形成,包含(但不限于)车床过程、研磨过程或钻孔过程。在这方面,可供应吸气剂材料的块状固体体积且可将一或多个机械过程应用于吸气剂材料的体积以实现具有所要形状/大小的提取器118。
在另一实施例中,提取器118可经由一或多个浇铸过程形成。举例来说,可供应吸气剂材料的熔融形式或吸气剂材料的前体且将其倒入提取器118的模具中。在另一实施例中,提取器118可经由一或多个挤压过程形成。举例来说,吸气剂材料的固体积体可经供应且通过挤压机挤压而实现具有所要形状/大小的提取器118。
在另一实施例中,提取器118可经由一或多个粉末冶金过程形成,例如(但不限于)烧结过程。在这方面,可供应粉末吸气剂材料的体积且可应用一或多个烧结过程以实现具有所要形状/大小的提取器118。
在另一实施例中,提取器118可经由一或多个光学过程形成,例如(但不限于)激光烧蚀。在这方面,可供应吸气剂材料的块状体积且可将一或多个激光烧蚀过程应用到吸气剂材料的体积以实现具有所要形状/大小的提取器118。
在另一实施例中,提取器118可经由一或多个增材制造过程形成。举例来说,可经由三维印刷过程制造提取器118。在这方面,可供应吸气剂材料且3-D印刷工具可用于形成提取器118。在另一实施例中,可应用选择性激光烧结过程以形成提取器118。在1986年10月17日申请的第4,863,538号美国专利中大体上描述用于三维印刷材料的选择性激光烧结,所述专利以全文引用的方式并入本文中。
在另一实施例中,提取器118可经由一或多个膜形成过程形成。举例来说,如图1C中所展示,不可蒸发吸气剂材料的一或多个表面层147可沉积于衬底149的表面上以形成提取器118。所属领域中已知的任何膜沉积过程可用于形成一或多个层147。举例来说,一或多个表面层147可使用方法中的一或多者沉积于衬底149上,所述方法包含(但不限于)溅镀、电阻蒸镀、电子束蒸镀、气相沉积、原子层沉积、电镀、丝网印刷、溶液浇铸或所属领域中已知的任何其它适合的沉积技术。衬底149可包含所属领域中已知的任何衬底。举例来说,如本文所进一步讨论,所述衬底可包含(但不限于)对辐射的所选择的波长(或波长范围)透明的衬底。例如,衬底149可包含对1064nm光透明的硅衬底。
在另一实施例中,如图1D中所展示,可在形成提取器118期间控制提取器118的主体的多孔性。应注意,给定提取器118的吸取能力取决于提取器118的多孔性。在这方面,增加的多孔性在提取器118的体积内提供增加的表面积(用于吸收污染物)。相比之下,增加的多孔性还降低提取器118的整体块状体积,借此减少提取器“固持”或容纳所吸收的污染物的能力。因此,提取器118可经形成具有所选择的多孔性或经形成在所选择的多孔性范围内,此用于使一或多个污染物的吸取最大化(或至少建立所选择的水平之上的吸取)。举例来说,提取器118可经形成具有提取器118的理论密度的0.05到0.95的多孔性。例如,提取器118可经形成具有提取器118的理论密度的0.2到0.8的多孔性。
在本文中应注意,以上描述的任何数目种制造技术可经实施以控制多孔性。在一个实施例中,使用细孔形成步骤的烧结过程可经实施以控制提取器118的多孔性。举例来说,细孔形成材料(例如,聚乙烯球)可增加到粉末状不可蒸发吸气剂材料的体积中且与所述体积混合。接着,所述混合物可经历烧结过程以在所要压力下达到所要烧结温度。在另一实施例中,在烧结过程的热处理期间,细孔形成材料经燃烧离开提取器,从而留下具有所要数目及大小的一组细孔150。在另一实施例中,可通过增材制造技术(例如(但不限于)三维印刷或激光烧结)精确地控制提取器118的多孔性。在这方面,增材制造过程可用于控制提取器118内的细孔(或空隙)150的大小、数目及位置。在这方面,增材制造过程可在提取器118的体积内形成吸气剂材料的规则或不规则图案。
在另一实施例中,由NEG材料形成的提取器118是可活化的。如本文中先前所提及,提取器118从发射区域136及发射空腔146被动地化学吸收一或多种反应性污染物。提取器118的被动吸收可持续数月。此外,反应性污染物的化学吸收可能是可逆的。举例来说,提取器118可经加热以使得存储于提取器118的体积中的污染物材料化学脱附。在这方面,为了活化已归因于吸取而减少吸收容量的提取器118,可通过使用一或多种方法加热提取器118而执行活化过程。此外,加热提取器118使得一或多种污染物(或污染物的化合物)与提取器118脱附,从而允许当系统100不在操作中时接着由系统100将提取器118除气。举例来说,可应用加热过程以在所选择的时间段(0.1小时到24小时)内将提取器加热到200℃与800℃之间的温度。在本文中应注意,在一些操作设置中,一旦提取器118的不可蒸发吸气剂材料经活化,那么系统100可经历压力的临时增加,这是因为用化学方法吸收的种类从不可蒸发吸气剂材料放出。接着,所放出的种类可经由传统泵抽方法泵抽出系统100的真空系统。此外,当提取器118的经冷却的不可蒸发吸气剂材料已经冷却时,那么所述吸气剂材料开始将气体及污染物从系统100的真空系统移除。
应注意,可将任何加热过程施加到提取器118以活化提取器118。在一个实施例中,可施加电阻加热过程以活化提取器118。举例来说,如图1E中所展示,一或多个电阻加热装置156(例如,电阻加热线圈)可安置于提取器118内或其上且用于选择性地加热提取器118。在另一实施例中,控制电路158可用于通过控制流动通过电阻加热装置156的电流而控制所述装置的操作状态(例如,ON/OFF状态或温度)。此外,一或多个电阻加热装置可用于在真空中活化提取器118,从而消除将提取器118从系统100移除的需要。
在另一实施例中,在提取器118中的一或多个不可蒸发吸气剂材料是金属的情况下,可应用电感加热过程以活化提取器118。举例来说,如图1F中所展示,一或多个电感线圈161可电感耦合到提取器118的金属不可蒸发吸气剂材料,借此接着将能量经由(若干)磁场163传递到金属不可蒸发材料以加热所述一或多个不可蒸发吸气剂材料。在另一实施例中,控制电路159可用于通过控制流动通过装置的电流而控制电感线圈161的操作状态(例如,ON/OFF状态或磁通量)。此外,电感加热过程可用于在真空中活化提取器118,从而再次消除将提取器118从系统100移除的需要。应注意,电感线圈161的布置不希望成为对本发明的限制且仅以说明性目的提供。应认识到,可在系统100中实施与提取器118布置成任何几何关系的任何一或多个电感线圈。另外,一或多个电感线圈161可电感耦合到系统100的多个NEG电光元件。
在另一实施例中,可光学加热提取器118。举例来说,如图1G中所展示,在不可蒸发吸气剂材料是沉积于衬底上的膜层的情况下,衬底149可经选定使得其对由光源151发射的光的所选择的波长或波长范围是透明的。例如,所述衬底可包含(但不限于)对1064nm的光是透明的硅衬底。在此实施例中,1064nm光的射束可穿过衬底149且加热沉积于下伏硅衬底149上(或周围)的不可蒸发吸气剂材料。此外,光学加热可用于在真空中活化提取器118,从而再次消除将提取器118从系统100移除的需要。在本文中应注意,此类活化实例不应解译为限制本发明的范围且仅出于说明性目的提供。
在另一实施例中,可将加热过程应用到系统100的真空的外部的提取器118。举例来说,可利用烘箱应用加热过程以活化提取器118。在这方面,提取器118可从系统100移除且使用烘箱经热处理。一旦热处理完成,那么提取器118可返回到系统100。
尽管本发明已着重于在电子源102的提取器118的上下文中实施一或多个不可蒸发吸气剂材料,但此不应解译为对本发明的范围的限制。确切来说,关于提取器118的以上描述仅出于说明性目的提供。在本文中应预期,以上描述的原理也可延伸到系统100的电光柱106及/或检测器组合件126中的一或多个组件。
图1F说明根据本发明的一或多个实施例的配备有由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成的一或多个电光元件的电光柱106。
在一个实施例中,如图1H中所展示,电光柱106包含一或多个射束偏转器元件120。一或多个射束偏转器元件120(例如,四极偏转器或八极偏转器)可由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成。应注意,可通过任何方法且利用本文中先前描述的任何不可蒸发吸气剂材料形成一或多个偏转器元件120。
在另一实施例中,如图1I中所展示,电光柱106包含一或多个像散补偿器166或像散校正装置。可通过本文中先前描述的任何方法且利用任何不可蒸发吸气剂材料形成一或多个像散补偿器。
在另一实施例中,如图1J中所展示,电光柱106包含一或多个电流或射束限制孔168。在一个实施例中,一或多个电流或射束限制孔168可由包含用于电子束104的通过中的一或多个洞的碟形状或箔形状组成。所述洞可具有所属领域中已知的任何形状。举例来说,所述洞可为圆形、方形、矩形或用于将经塑形的光点投影到样本110上的任何其它形状。可通过任何方法且利用本文中先前描述的任何不可蒸发吸气剂材料形成一或多个电流或射束限制孔。
在另一实施例中,如图1K中所展示,电光柱106包含软电子提取器170(或韦乃特(Wehnelt)电极)。应注意,软电子提取器170可面对样本表面。例如,在半导体制造的情况下,样本表面可由裸露的或经抗蚀剂涂覆的半导体晶片组成。应进一步注意,经抗蚀剂涂覆的半导体晶片可充当重要污染物源。在本文中应认识到,按此放置的主动泵抽元件(例如由不可蒸发吸气剂材料形成的软电子提取器170)将用于减少面对返回射束路径124的表面的污染物。可通过任何方法且利用本文中先前描述的任何不可蒸发吸气剂材料形成一或多个软电子提取器。
应进一步注意,电光柱106的一组电光元件可包含所属领域中已知的适合于将电子束104聚焦及/或引导到样本110的所选择的部分上的任何额外电光元件。在一个实施例中,所述组电光元件包含一或多个电光透镜。举例来说,所述组电光元件可包含一或多个聚光透镜114。举另一实例,所述组电光元件包含一或多个物镜116。一或多个聚光透镜及一或多个物镜可包含能够塑形电子束104的电光器件的领域中已知的任何透镜技术。
电子检测器组合件126包含能够检测从样本110发出的电子124(例如,次级电子及/或经反向散射电子)的领域中已知的任何检测器技术。举例来说,次级电子检测器可包含收集由样本110的表面发射的次级电子124的电子收集器。此外,电子检测器组合件126可包含用于检测次级电子124的检测器。例如,电子检测器组合件126可包含(但不限于)Everhart-Thornley检测器。举另一实例,检测器元件可包含(但不限于)闪烁元件及PMT检测器。在另一实施例中,检测器组合件126可包含微通道板(MCP)、PIN或p-n结检测器中的一或多者,例如二极管或二极管阵列或一或多个雪崩光二极管(APD)。在一个实施例中,检测器组合件126中的一或多个部分可包含一或多个不可蒸发吸气剂材料。例如,如图1L中所展示,检测器组合件126的外壳可以不可蒸发吸气剂材料172涂覆或由其形成。
图1M说明根据本发明的一或多个实施例的柱内电子检测器配置。在一个实施例中,电子检测器126定位于电光柱106内(或下)。在此实例中,可使用微通道板(MCP)、PIN或p-n结检测器中的一或多者(例如二极管或二极管阵列或一或多个雪崩光二极管(APD))收集且成像经反向散射及/或次级电子124。在一个实施例中,柱内电子检测器组合件126中的一或多个组件(如图1M中所展示)由不可蒸发吸气剂材料涂覆而成或形成。例如,可通过由不可蒸发吸气剂材料形成的圆柱壁174包围检测器组合件126的检测器区域。
可通过任何方法且利用本文中先前描述的任何不可蒸发吸气剂材料形成电子检测器组合件126中的一或多个组件。
图2说明根据本发明的一或多个实施例的描绘用于由不可蒸发吸气剂组件形成电光元件的方法200的过程流程图。在本文中应注意,本文中先前描述的各种实施例、组件及架构应解译为延伸到图2的方法200。
在步骤202中,提供不可蒸发吸气剂材料或所述不可蒸发吸气剂材料的前体。在一个实施例中,不可蒸发吸气剂材料包含(但不限于)锆、钒、钴、铝、钌、钍、铁、钼或硼中的至少一者。在另一实施例中,不可蒸发吸气剂元件由不导电材料形成。在另一实施例中,不可蒸发吸气剂元件由导电材料形成。
在第二步骤204中,电光元件由不可蒸发吸气剂材料或所述不可蒸发吸气剂材料的前体形成。可通过所属领域中已知的任何制造过程形成不可蒸发吸气剂元件,例如(但不限于)一或多个机械过程、一或多个粉末冶金过程、一或多个浇铸过程、一或多个挤压过程、一或多个光学过程、一或多个增材制造过程及类似者。
在另一实施例中,由不可蒸发吸气剂材料形成的电光元件包含电子源102中的一或多个电光元件。举例来说,电子源102中的一或多个电光元件可包含(但不限于)一或多个提取器118。
在另一实施例中,由不可蒸发吸气剂材料形成的电光元件包含电光柱106中的一或多个电光元件。举例来说,电光柱106的所述一或多个电光元件可包含(但不限于)偏转器、电流限制孔、像散补偿器、软提取器或类似者中的一或多者。
据信,将通过前述描述理解本发明及其伴随优点的许多者,且将明白可在不违背所揭示的主题或不牺牲其全部材料优点的情况下作出组件的形式、构造及布置的各种改变。所描述的形式仅为解释性的且以下所附权利要求书希望涵盖且包含此类改变。
Claims (23)
1.一种用于产生电子束的设备,其包括:
电子源;及
电光柱,其包含经配置以将所述电子束引导到样本上的一组电光元件;及
检测器组合件,其经配置以检测从所述样本的表面发出的电子信号,其中所述电子源、所述电光柱或所述检测器组合件中的至少一者包含由不可蒸发吸气剂材料形成的电光元件,其中所述不可蒸发吸气剂材料吸收定位于所述电子源、电光柱或所述检测器组合件中的至少一者的空腔内的一或多种污染物。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备是扫描电子显微镜系统。
3.根据权利要求2所述的设备,其中所述设备是微型扫描电子显微镜系统。
4.根据权利要求1所述的设备,其中所述一或多种污染物包含挥发性有机化合物或水蒸汽中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的设备,其中所述电子源包含电子发射器。
6.根据权利要求1所述的设备,其中所述电子源包含提取器。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述提取器包含所述不可蒸发吸气剂材料。
8.根据权利要求1所述的设备,其中偏转器、像散补偿器或软电子提取器中的至少一者包含所述不可蒸发吸气剂材料。
9.根据权利要求1所述的设备,其中所述不可蒸发吸气剂材料包含锆、钒、钴、铝、钌、钍、铁、钼或硼中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的设备,其中由不可蒸发吸气剂材料形成的所述电光元件具有所选择的多孔性水平或高于所述所选择的多孔性水平的多孔性。
11.根据权利要求1所述的设备,其中所述所选择的多孔性水平在所述电光元件的理论密度的0.05与0.95之间。
12.根据权利要求1所述的设备,其中由不可蒸发吸气剂材料形成的所述电光元件的吸收状态是可活化的。
13.根据权利要求12所述的设备,其中由不可蒸发吸气剂材料形成的所述电光元件的所述吸收状态可通过电阻加热过程、电感加热过程或光学加热过程中的至少一者活化。
14.一种用于吸收污染物的电子提取器,其包括:
主体,其中所述电子提取器的所述主体由一或多种不可蒸发吸气剂材料形成,其中所述一或多种不可蒸发吸气剂材料吸收容纳于接近于所述电子提取器的所述主体的区域内的一或多种污染物,
其中所述电子提取器的所述主体进一步经配置以从接近于所述电子提取器的所述主体定位的一或多个发射器提取电子。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述电子提取器包括:
开口;及
射束界定孔,其经配置以控制电子束中的电子的角度轨迹。
16.根据权利要求15所述的设备,其中所述电子提取器包括:
会聚部分,其位于所述开口与所述光束界定孔之间。
17.根据权利要求16所述的设备,其中所述电子提取器包括:
弧形部分,其位于所述开口与所述电子提取器的外边缘之间。
18.根据权利要求17所述的设备,其中所述电子提取器包括:
外倾斜表面,其位于所述弧形部分与所述电子提取器的外半径之间。
19.根据权利要求14所述的设备,其中所述电子提取器的所述主体由导电材料中的至少一者形成。
20.根据权利要求14所述的设备,其中所述电子提取器由不导电材料形成。
21.根据权利要求14所述的设备,其中所述电子提取器的吸收状态可通过真空中加热过程活化。
22.根据权利要求14所述的设备,其中经由机械过程、粉末冶金过程、浇铸过程、挤压过程、光学过程或增材制造过程中的至少一者形成所述电子提取器的所述主体。
23.一种用于形成充当污染物吸气剂的电光元件的方法,所述方法包括:
提供不可蒸发吸气剂材料;及
用所述提供的不可蒸发吸气剂材料形成电光元件。
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