技术特征：
1.一种光调制电子源，其包括：
场发射器阴极，其包含：硅衬底，其具有相对的第一表面及第二表面；及发射器突出部，其具有一体地连接到所述硅衬底的基底、从所述第一表面延伸的主体部分及安置于所述主体部分的远端处的发射尖端；
电极，其邻近于所述场发射器阴极固定地定位且经配置以产生电场，所述电场将所述硅衬底中的自由电子吸引朝向所述发射尖端；
光子束源，其经配置以产生包含具有短于约1μm的波长的光子的光子束，且经配置以将所述光子束引导到所述发射器突出部上，使得所述光子的至少一些由所述场发射器阴极吸收；及
控制电路，其经配置以通过控制从所述光子束源传输且由所述场发射器阴极接收的所述光子束的强度而调制包含从所述发射尖端发射的电子的电子束的发射电流。
2.根据权利要求1所述的电子源，其进一步包括电介质层，所述电介质层邻近于所述场发射器突出部安置于所述第一表面上，
其中所述电极包括安置于所述电介质层上的提取器，使得所述电介质层安置于所述提取器与所述衬底之间，
其中所述电介质层的厚度小于所述第一表面上方的所述发射尖端的高度，
其中所述第一表面上方的所述提取器的标称高度约为所述发射尖端的所述高度的约±300nm，及
其中所述提取器相对于所述场发射器阴极维持于约30V与200V之间的正电压，其中所述发射尖端具有1nm到50nm的范围中的横向尺寸，
其中所述电子源进一步包括抗氧化涂层，所述抗氧化涂层经安置于所述硅衬底上，使得其完全连续覆盖所述发射尖端，及
其中所述抗氧化涂层包括硼、硼化物及碳化物中的一者且具有1nm与10nm之间的厚度。
3.根据权利要求1所述的电子源，其进一步包括电介质层，所述电介质层邻近于所述场发射器突出部安置于所述第一表面上，其中所述电极包括：提取器，其安置于所述电介质层上且相对于所述场发射器阴极维持于约30V与200V之间的正电压；及阳极，其安置在距所述发射尖端至少1mm的偏移距离处，且相对于所述场发射器阴极维持于至少500V的正电压。
4.根据权利要求1所述的电子源，其中所述光子束源包括光源，所述光源经配置以产生具有在从250nm到700nm的范围内的波长的所述光子。
5.根据权利要求4所述的电子源，其中所述光子束源进一步包括安置于所述光源与所述场发射器阴极之间的所述光子束的路径中的聚焦设备及光调制装置中的至少一者。
6.根据权利要求5所述的电子源，其中所述聚焦设备包括经配置以将所述光子束引导通过形成于所述电极中的孔隙的至少一个镜。
7.根据权利要求5所述的电子源，其中所述控制电路经配置以通过控制所述光源及所述光调制装置中的至少一者而控制所述光子束的所述强度。
8.根据权利要求7所述的电子源，其进一步包括经配置以测量所述电子束的所述发射电流且产生对应发射电流测量值的至少一个监测器，
其中所述控制电路经进一步配置以根据所述发射电流测量值产生控制信号，及其中所述光源及所述光调制装置中的至少一者由所述控制信号控制。
9.根据权利要求1所述的电子源，其中所述控制电路经配置以控制所述光子束源，使得所述光子束在第一时间段期间以第一强度产生且在第二时间段期间以第二强度产生，所述第二强度高于所述第一强度。
10.根据权利要求9所述的电子源，
其中所述硅衬底包括p型掺杂硅，及
其中所述电极包括阳极，所述阳极经配置以在所述发射尖端处产生电场，使得所述场发射器阴极的电位障壁维持于高于所述发射尖端处的所述场发射器阴极的费米能级，及
其中所述控制电路经配置以控制所述光子束源，使得所述光子束的所述第一强度最小化，借此在所述第一时间段期间最小化从发射尖端的电子发射，且使得在所述第二时间段期间所述第二强度大体上高于所述第一强度，其中足够数目个所述光子由所述场发射器阴极吸收以产生从所述发射尖端的所述电子束的光子辅助场发射。
11.根据权利要求1所述的电子源，其中所述场发射器阴极包括多个场发射器突出部，其一体地连接到所述硅衬底的所述第一表面且以二维周期性图案布置。
12.一种用于调制从硅型场发射器阴极发射的电子束的方法，所述方法包括：
在所述场发射器阴极的发射尖端处产生电场，使得在所述发射尖端处的导带维持于高于所述场发射器阴极的费米能级；及
控制光子束源，所述光子束源经配置以产生包含具有短于约1μm的波长的光子的光子束且经配置以将所述光子束引导朝向所述场发射器阴极，
其中控制所述光子束源包含在第一时间段期间以第一强度产生所述光子束，且在第二时间段期间以第二强度产生所述光子束，所述第二强度大体上高于所述第一强度，使得在所述第一时间段期间，从发射尖端的电子发射最小化，且使得在所述第二时间段期间，足够数目个所述光子由所述场发射器阴极吸收以在所述导带中产生光电子，借此产生从所述发射尖端的所述电子束的光子辅助场发射。
13.根据权利要求12所述的方法，其中产生所述光子束包括产生具有在从250nm到700nm的范围内的波长的所述光子。
14.根据权利要求12所述的方法，其中控制所述光子束包括控制光源及光调制中的至少一者。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括测量所述电子束的所述发射电流及产生对应发射电流测量值，其中控制所述光源及所述光调制装置中的至少一者包括根据所述发射电流测量值产生控制信号，及将所述控制信号传输到所述光源及所述光调制装置中的一者。
16.一种包含经配置以产生一次电子束的电子源的装置，其中所述电子源包括：
场发射器阴极，其包含：硅衬底，其具有相对的第一表面及第二表面；及发射器突出部，其具有一体地连接到所述硅衬底的基底、从所述第一表面延伸的主体部分及安置于所述主体部分的远端处的发射尖端；
电极，其具有孔隙且相对于所述场发射器阴极维持于正电压，所述电极经配置使得从所述发射尖端发射的电子形成通过所述孔隙的电子束；
光子束源，其经配置以产生包含具有短于约1μm的波长的光子，且经引导到所述发射器突出部上，使得所述光子的至少一些由所述场发射器阴极吸收的光子束；及
控制电路，其经配置以通过控制从所述光子束源传输且由所述场发射器阴极接收的所述光子束的强度而调制所述电子的发射电流，
其中所述装置进一步包括经配置以将所述一次电子束引导到样本的电子光学器件。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置是扫描电子显微镜(SEM)，其中所述电子光学器件经配置以缩小所述一次电子束且将其聚焦到所述样本上，且其中所述装置进一步包括用于检测来自所述样本的反向散射电子及二次电子中的至少一者的检测器。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置是电子束光刻系统，其中所述电子光学器件经配置以缩小所述一次电子束且将其聚焦到所述样本上。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置是X射线源，且其中所述电子光学器件经配置以将所述一次电子束引导到阳极。
技术总结
一种光调制电子源利用光子束源来调制从硅基场发射器发射的电子束的发射电流。所述场发射器的阴极包含突出部，所述突出部经制造于硅衬底上且具有由涂层覆盖的发射尖端。提取器产生电场，所述电场将自由电子吸引朝向所述发射尖端以用于作为所述电子束的部分发射。所述光子束源产生包含具有大于硅的能带隙的能量的光子的光子束，且包含将所述光子束引导到所述发射尖端上的光学器件，其中每一经吸收的光子产生光电子，所述光电子与所述自由电子组合以增强所述电子束的发射电流。控制器通过控制施加到所述发射尖端的所述光子束的强度而调制所述发射电流。监测器测量所述电子束且提供反馈到所述控制器。
技术研发人员：E·加西亚贝里奥斯;J·约瑟夫·阿姆斯特朗;银英·肖-李;J·费尔登;勇-霍·亚历克斯·庄;
受保护的技术使用者：科磊股份有限公司;
技术研发日：2020.09.18
技术公布日：2022.04.12
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