电子源、制备方法、芯片检测设备及芯片光刻设备与流程

本技术实施例涉及场致电子发射领域，更具体地涉及电子源、制备方法、芯片检测设备及芯片光刻设备。

背景技术：

1、电子源(electron source)是产生、加速及会聚高能量电子的装置。通电时电子源的阴极可以产生大量的电子。在电场作用下，电子加速向电子源的阳极方向移动，因此获得具有较高动能的电子。电子源广泛应用于显示器件、x射线源(x-ray source)、电子显微镜(electron microscope)及电子束光刻(electron beam lithography，ebl)等电子束应用设备。

2、电子源采用阴极发射电子。在阴极发射电子的过程中，阴极发射的具有较高动能电子与环境中的气体分子发生碰撞，使气体分子离化形成具有较高动能离子。具有较高动能离子在运动的过程中可能与电子源的阴极发生碰撞，导致阴极形貌改变，使得发射电极的场增强系数增大，使得发射电极发射电子的难度增加。进一步的，气体分子吸附在阴极表面，影响阴极电子的发射，使得电子源的稳定性下降。

3、为了提升电子源的稳定性，一些现有技术提出了一种模组形式的电子源，实现方式是将电子源安装于一个提供真空环境的腔体结构中，以降低电子源发射的电子与气体分子碰撞的概率。通常，腔体用于容纳电子源，因此，腔体的体积较大，腔体与电子源无法采用统一的制作工艺制得，并且需要提供对应的机械臂进行安装。因此，现有技术提出的模组形式的电子源的制备工艺复杂，不适合量化生产。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种电子源、制备方法、芯片检测设备及芯片光刻设备。

2、本技术实施例第一方面提供一种电子源，包括：衬底层；绝缘介质层，绝缘介质层设置于衬底层上，绝缘介质层设置有开槽；发射电极，设置在开槽内，并与衬底层电接触；提取电极，提取电极设置于绝缘介质层上，用于使发射电极发射电子；第一膜层，第一膜层覆盖于提取电极上，第一膜层、开槽及衬底层形成微腔；第一膜层的孔径大于或等于电子粒径，第一膜层的孔径小于气体分子的粒径，微腔内的压强小于预设值。

3、本实现方式提供的电子源包括：衬底层；设置于衬底层上的绝缘介质层；设置在绝缘介质层开槽内并与衬底层电接触的发射电极；设置于绝缘介质层上的提取电极；覆盖于提取电极上的第一膜层。第一膜层、开槽及衬底层围设形成微腔。第一膜层的孔径大于或等于电子粒径且小于气体分子的粒径，微腔内较少的气体分子时有利于降低发射电极发射的电子与气体分子撞击形成的离子数量，减少离子对发射电极形貌的改变，有利于降低形貌的改变对电子发射过程的影响。吸附在发射电极表面的气体分子数量减小，电子源的稳定性提升。此外，该电子源的结构简单，并且组成电子源的所有部件可以采用芯片级的制作工艺即可完成，适合量化生产。

4、结合第一方面的第一种实现方式，第一膜层包括导电膜层。

5、本实现方式中，在电子发射的过程中，导电膜层可以利用自身的导电性能将其表面的电子导出，因此可以降低聚集在导电膜层上的电子对电子发射过程的影响。进一步的，导电膜层可以起到优化提取电极与发射电极之间电场分布的作用，可以减少电子的散射角，使得发射电极发射的电子具有较好的准直性。

6、结合第一方面的第二种实现方式，第一膜层还包括与导电膜层堆叠设置的支撑膜层；导电膜层堆叠在临近提取电极的一侧，并与提取电极电接触，支撑膜层的刚度大于导电膜层的刚度。

7、本实现方式中，导电膜层可以利用自身的导电性能将其表面的电子及支撑膜层的电子导出，因此可以降低聚集在第一膜层上的电子对电子发射过程的影响。进一步的，导电膜层可以起到优化提取电极与发射电极之间电场分布的作用，可以减少电子的散射角，使得发射电极发射的电子具有较好的准直性。进一步的，由于支撑膜层的刚度大于导电膜层的刚度，与导电膜层相比较，本实现方式提供的第一膜层的稳定性较好。

8、结合第一方面的第三种实现方式，第一膜层包括两层导电膜层以及堆叠设置于两层导电膜层中间的支撑膜层，两层导电膜层电连接；支撑膜层的刚度大于导电膜层的刚度。

9、本实现方式提供的第一膜层具有较大面积的导电膜层，相应的，第一膜层具有较大面积的导电膜层用于电子的导出。

10、结合第一方面的第四种实现方式，导电膜层采用石墨烯。

11、结合第一方面的第五种实现方式，支撑膜层采用bn、sinx中的一种或两种混合。

12、结合第一方面的第六种实现方式，第一膜层的面积小于或等于提取电极的面积，第一膜层的面积大于开槽靠近第一膜层的开口的面积。

13、本实现方式中，第一膜层的面积小于或等于提取电极的面积，有利于微腔内气体排出，可以简化电子源的制备过程。

14、结合第一方面的第七种实现方式，还包括第二膜层，第二膜层覆盖于发射电极表面，覆盖有第二膜层的发射电极的驱动电压，和/或第二膜层的硬度大于发射电极的硬度。

15、本实现方式中，第二膜层覆盖于发射电极表面，第二膜层的硬度大于发射电极的硬度。与不采用第二膜层的电子源比较，本实现方式第二膜层的硬度较大，相应的，第二膜层的抗离子轰击性能较好，相应的电子源的寿命较长。

16、本实现方式中，第二膜层覆盖于发射电极表面，电子可以通过发射电极传递至第二膜层，并在第二膜层射出。由于，覆盖有第二膜层的发射电极的驱动电压小于发射电极的驱动电压，因此，与不采用第二膜层的电子源比较，本实现方式提供的电子源容易发射电子。

17、结合第一方面的第八种实现方式，第二膜层采用aln、lab6、tin、y2o3、类金刚石中的一种或几种混合。

18、结合第一方面的第九种实现方式，电子源包括至少一个发射电极。

19、本技术实施例第二方面提供一种制备方法，用于制备本技术实施例提供的电子源，包括；在衬底层上形成绝缘介质层、发射电极及提取电极，绝缘介质层位于衬底层上，提取电极位于绝缘介质层上；绝缘介质层设置有开槽，发射电极位于开槽内与衬底层电接触；形成覆盖提取电极的第一膜层，第一膜层、开槽及衬底层形成微腔。

20、结合第二方面的第一种实现方式，在提取电极上形成第一膜层的步骤包括：将第一膜层转移至提取电极上；降低环境压强至第一压强，以将微腔中的气体通过第一膜层与提取电极之间的缝隙排出。

21、结合第二方面的第二种实现方式，方法还包括：提升环境压强至第二压强，以将第一膜层与提取电极之间的缝隙闭合，其中，第二压强大于第一压强。

22、结合第二方面的第三种实现方式，第二压强与第一压强的比值大于10。

23、结合第二方面的第四种实现方式，在提取电极上形成第一膜层的步骤之前方法还包括：

24、在发射电极表面形成第二膜层，覆盖有第二膜层的发射电极的驱动电压小于发射电极的驱动电压，和/或第二膜层的硬度大于发射电极的硬度。

25、其中，第二方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

26、本技术实施例第三方面提供一种芯片光刻设备，包括本技术实施例提供的电子源，以及用于将电子从电子电子源引导到目标对象上的偏转器。

27、其中，第三方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

28、本技术实施例第四方面提供一种芯片检测设备，包括本技术实施例提供的电子源，以及用于将电子从电子电子源引导到目标对象上的偏转器，和探测器，探测器用于探测出射电子，出射电子包括入射至目标对象后的透射电子，或散射电子，或二次电子。

29、其中，第四方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

30、本技术实施例第五方面还提供一种包括一条或多条指令的计算机程序产品，该一条或多条指令可以由处理器执行以完成第二方面提供的控制方法。

31、其中，第五方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可以参见上述第二方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

32、本技术实施例第六方面还提供了一种芯片系统，芯片系统包括处理器和存储器；存储器用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行第二方面提供的控制方法。

33、其中，第六方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可以参见上述第二方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。