【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子显微镜与聚焦离子束领域，具体地，涉及一种冷场电子源的清洁方法及清洁系统。
技术介绍
1、随着科学研究和工业研发的进一步深入，对于扫描电子显微镜、电子束光刻机等电子设备中的电子源的亮度和质量的要求提出了进一步的要求，冷场电子源具有电子束高度集中、发射角小、空间和能量分辨率高的优点，已经被提出用作上述设备中的电子源。
2、冷场电子源的工作原理是基于量子力学的隧穿效应，在电子源的尖锐的金属尖端上施加足够大的电压，电子隧穿过尖端表面的势阱，并被发射出去。虽然冷场电子源产生的电子束亮度高、能量分布窄，但是对尖端表面的清洁度要求很高，尖端表面吸附的污染物容易阻碍电子的发射，影响发射效率，因此，冷场电子源需要定期进行表面清洁。
3、目前主要通过烧洗法清洁冷场电子源的表面，具体的方法为使用强烈的电流脉冲，将电子源尖端加热到极高的温度，使尖端表面的污染物迅速蒸发。然而进行烧洗清洁时，容易导致电子源尖端的形状和表面结构发生变化，降低电子源发射电流的稳定性，导致电子源针尖的使用寿命缩短。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的冷场电子源的清洁方法使得电子源形状和表面结构变化，电子源的寿命有限的缺陷，提供冷场电子源的清洁方法及清洁系统，该清洁方法不会损伤电子源针尖，电子源的寿命长。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种冷场电子源的清洁方法，所述方法包括：
3、使激光引导照射至电子源的针尖上，使吸附在所述针尖上
4、实时测量所述电子源的针尖温度，所述针尖温度超过预设的阈值时，调低所述激光的功率密度至所述针尖温度不大于所述预设的阈值；
5、使用ccd相机实时监测所述激光在所述电子源的针尖上的聚焦情况，所述激光未聚焦在所述针尖上时，调节用于引导照射所述激光的光路组件，使得所述激光聚焦在所述针尖上，所述ccd相机位于所述针尖远离所述聚焦所用透镜的一侧。
6、在一些优选实施方式中，所述激光在照射到所述ccd相机上的过程中，所述激光未被障碍物遮挡时，所述ccd相机上的成像为第一激光斑图像，所述激光被障碍物遮挡时，所述ccd相机上的成像为第二激光斑图像，所述聚焦情况的监测方法为：所述激光聚焦在所述针尖上时，相比所述第一激光斑图像，所述第二激光斑图像缺失的部分包括与所述针尖的形状相对应的形状，同时，所述第一激光斑图像具有边缘部和中部，缺失的与所述针尖的形状相对应的形状位于所述第一激光斑图像的中部。
7、在一些优选实施方式中，所述激光的波长为250nm~370nm，单个脉冲持续时间为1ns~5ns，总脉冲数为300个~700个，功率密度为2.5mw/cm2~7.5mw/cm2。
8、优选地，所述激光的总脉冲数为400个~600个，单个脉冲持续时间为1ns~3ns；所述针尖为锥形钨时，所述激光的波长为340nm~370nm，功率密度为6.5mw/cm2~7.5mw/cm2，所述针尖为六硼化镧纳米线时，所述激光的波长为250nm~280nm，功率密度为2.5mw/cm2~3.5mw/cm2。
9、在一些优选实施方式中，实时检测经过所述准直的所述激光的激光参数，所述激光参数超出预设范围时，调整所述准直所用准直透镜的位置，所述激光参数包括光束发散角、束宽度和光束质量因子m2中的一种或多种。
10、在一些优选实施方式中，所述引导照射还包括所述准直和所述聚焦之间的反射；
11、所述激光未聚焦在所述针尖上时，调节所述准直所用准直透镜的位置和/或所述反射所用反射镜的角度和/或所述聚焦所用透镜的位置。
12、在一些优选实施方式中，所述聚焦包括使激光依次透过凸透镜和平凸柱面透镜。
13、第二方面，本专利技术提供用于第一方面所述的冷场电子源的清洁方法的清洁系统，所述系统包括：
14、光路组件，其包括依次设置的激光器和沿激光光路方向依次设置的电光调制器、准直透镜和聚焦透镜，所述电光调制器调整所述激光器发出的激光的功率密度，所述聚焦透镜位于电子源的针尖的一侧；
15、ccd相机，其位于所述针尖远离所述聚焦透镜的一侧，所述ccd相机监测激光在所述针尖上的聚焦情况；
16、红外热像仪，所述红外热像仪测量所述针尖的温度。
17、在一些优选实施方式中，所述光路组件还包括光束质量分析器，沿激光光路方向，所述光束质量分析器位于所述准直透镜和所述聚焦透镜之间，所述光束质量分析器用于检测经过准直的激光的激光参数。
18、在一些优选实施方式中，所述光路组件还包括反射镜，沿激光光路方向，所述反射镜位于所述准直透镜和所述聚焦透镜之间，所述反射镜至少包括第一反射镜和第二反射镜，所述激光器、电光调制器、准直透镜和第一反射镜位于冷场电子源所属扫描电镜或电子束光刻机的防振平台上，所述第二反射镜靠近所述聚焦透镜设置。
19、在一些优选实施方式中，所述聚焦透镜包括依次设置的凸透镜和平凸柱面透镜，所述平凸柱面透镜靠近所述电子源的针尖设置。
20、本专利技术的冷场电子源的清洁方法，将激光引导照射到真空腔中电子源的针尖上，使得被吸附在电子源的针尖表面的污染物吸收激光的光子能量，获得足够的光子能量后发生光致解吸，污染物从针尖表面脱离，能够在较低的温度下清洁电子源。本专利技术的清洁方法，无需将电子源的针尖加热到高温解吸所需的1000k以上的温度，能够避免高温导致的电子源尖端的形状和表面结构的变化，保证电子源发射电流的稳定性，增加电子源的寿命，同时无需进行烧洗的加热到冷却的过程，清洁时间短。
21、本专利技术中，实时测量电子源的针尖温度，当偶尔针尖温度超过预设的阈值时，调低激光的功率密度，能够防止针尖因过热而损伤，增加电子源寿命；通过ccd相机实时监测激光在电子源的针尖上的聚焦情况，激光未聚焦在针尖上时，调节用于引导照射激光的光路组件，能够保证激光准确聚焦在针尖上，保证清洁过程的有效性和清洗效果的稳定性。
22、本专利技术的冷场电子源的清洁系统，在用于清洁冷场电子源时，能够避免损伤电子源，保证电子源发射电流的稳定性，电子源的寿命长，清洁时间短。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种冷场电子源的清洁方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述激光在照射到所述CCD相机（5）上的过程中，所述激光未被障碍物遮挡时，所述CCD相机（5）上的成像为第一激光斑图像，所述激光被障碍物遮挡时，所述CCD相机（5）上的成像为第二激光斑图像，所述聚焦情况的监测方法为：所述激光聚焦在所述针尖（9）上时，相比所述第一激光斑图像，所述第二激光斑图像缺失的部分包括与所述针尖（9）的形状相对应的形状，同时，所述第一激光斑图像具有边缘部和中部，缺失的与所述针尖（9）的形状相对应的形状位于所述第一激光斑图像的中部。
3.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述激光的波长为250nm~370nm，单个脉冲持续时间为1ns~5ns，总脉冲数为300个~700个，功率密度为2.5MW/cm2~7.5MW/cm2。
4.根据权利要求3所述的清洁方法，其特征在于，所述激光的总脉冲数为400个~600个，单个脉冲持续时间为1ns~3ns；
5.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，实时检测经过所述
6.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述引导照射还包括所述准直和所述聚焦之间的反射；
7.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述聚焦包括使激光依次透过凸透镜（401）和平凸柱面透镜（402）。
8.用于权利要求1-7任一项所述的冷场电子源的清洁方法的清洁系统，其特征在于，所述系统包括：
9.根据权利要求8所述的清洁系统，其特征在于，所述光路组件还包括光束质量分析器（6），沿激光光路方向，所述光束质量分析器（6）位于所述准直透镜（3）和所述聚焦透镜（4）之间，所述光束质量分析器（6）用于检测经过准直的激光的激光参数。
10.根据权利要求8所述的清洁系统，其特征在于，所述光路组件还包括反射镜，沿激光光路方向，所述反射镜位于所述准直透镜（3）和所述聚焦透镜（4）之间，所述反射镜至少包括第一反射镜（7）和第二反射镜（8），所述激光器（1）、电光调制器（2）、准直透镜（3）和第一反射镜（7）位于冷场电子源所属扫描电镜或电子束光刻机的防振平台上，所述第二反射镜（8）靠近所述聚焦透镜（4）设置。
11.根据权利要求8所述的清洁系统，其特征在于，所述聚焦透镜（4）包括依次设置的凸透镜（401）和平凸柱面透镜（402），所述平凸柱面透镜（402）靠近所述电子源的针尖（9）设置。
...【技术特征摘要】
1.一种冷场电子源的清洁方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述激光在照射到所述ccd相机（5）上的过程中，所述激光未被障碍物遮挡时，所述ccd相机（5）上的成像为第一激光斑图像，所述激光被障碍物遮挡时，所述ccd相机（5）上的成像为第二激光斑图像，所述聚焦情况的监测方法为：所述激光聚焦在所述针尖（9）上时，相比所述第一激光斑图像，所述第二激光斑图像缺失的部分包括与所述针尖（9）的形状相对应的形状，同时，所述第一激光斑图像具有边缘部和中部，缺失的与所述针尖（9）的形状相对应的形状位于所述第一激光斑图像的中部。
3.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述激光的波长为250nm~370nm，单个脉冲持续时间为1ns~5ns，总脉冲数为300个~700个，功率密度为2.5mw/cm2~7.5mw/cm2。
4.根据权利要求3所述的清洁方法，其特征在于，所述激光的总脉冲数为400个~600个，单个脉冲持续时间为1ns~3ns；
5.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，实时检测经过所述准直的所述激光的激光参数，所述激光参数超出预设范围时，调整准直所用准直透镜（3）的位置，所述激光参数包括光束发散角、束宽度和光束质量因子m2中的一种或多种。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：方小伟，郑哲，
申请(专利权)人：合肥国镜仪器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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