电子束机械力测量系统、电子束机械力测量方法及电子束机械力仿真方法

本申请属于微纳光电子学领域，涉及一种电子束机械力测量技术，特别是涉及一种电子束机械力测量系统、电子束机械力测量方法及电子束机械力仿真方法。

背景技术：

1、电子束作为一种高能粒子束，应用于电子束刻蚀、电子束诱导沉积、sem（scanningelectron microscopy，扫描电子显微镜技术）或esem（environmental scanning electronmicroscopy，环境扫描电子显微镜技术）中，能够对靶材进行高精度的微纳结构加工或微观形貌分析。进一步地，分析电子束入射至靶材后，对靶材的作用过程，有利于实现更高精度的微纳结构加工或微观形貌分析。

2、其中，电子束入射靶材所产生的机械力冲击，会使得靶材发生漂移、褶皱，甚至影响靶材的微观形貌特征。基于此，获取电子束入射靶材后的机械力及其变化情况，以辅助修正靶材受电子束机械力影响而导致的空间位置以及形貌特征上的偏差，有利于进一步提升微纳结构加工以及微观形貌分析的精度。然而，由于电子质量极小，电子束入射靶材所产生机械力微弱，加之电子束运动过程中，电子的运动轨迹复杂，导致机械力的量化难度极高，难以准确获取电子束所产生的机械力并捕捉其变化过程，进而导致无法对电子束的机械力情况进行准确分析。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种电子束机械力测量系统、电子束机械力测量方法及电子束机械力仿真方法，用于解决现有技术中未能获取电子束机械力情况，从而使得电子束的加工应用存在误差的问题。

2、第一方面，本申请提供一种电子束机械力测量系统，所述电子束机械力测量系统设置于密封室内，用于对电子束发射装置输出的待测电子束进行机械力测量，于所述待测电子束的输出方向上依次设置有微弱力测量装置、固定装置和冷却装置；

3、所述微弱力测量装置用于接收所述待测电子束并获取所述待测电子束的机械力；所述微弱力测量装置包括三维微螺旋弹簧结构、光纤、激光源和信号分析单元；所述三维微螺旋弹簧结构一侧与所述光纤固定连接，另一侧设置有正对所述待测电子束接收端板；所述光纤远离所述三维微螺旋弹簧结构的一端分别连接所述激光源和所述信号分析单元；

4、所述固定装置一端固定连接所述微弱力测量装置，另一端与所述冷台固定连接，用于固定所述微弱力测量装置；

5、所述冷却装置一侧与所述固定装置相接触，用于对所述微弱力测量装置进行降温。

6、于本申请的一实施例中，所述接收端板接收所述待测电子束的一侧设置有导热膜。

7、于本申请的一实施例中，所述导热膜为银膜。

8、于本申请的一实施例中，所述固定装置包括金属支架；所述金属支架一端与所述三维微螺旋弹簧结构固定接触，另一端与所述冷却装置相接触。

9、于本申请的一实施例中，所述冷却装置包括水冷单元。

10、于本申请的一实施例中，所述冷却装置包括帕尔贴单元。

11、于本申请的一实施例中，还包括气体输入管道。

12、第二方面，本申请提供一种电子束机械力测量方法，包括：

13、对密封室进行预处理，以使所述密封室内达到预设的测量条件；并对所述电子束发射装置和微弱力测量装置进行预校准后，关闭所述电子束发射装置；

14、于预设的稳定时间后，重新打开所述电子束发射装置，以基于各预设的电子束能量发射对应的电子束，并通过所述微弱力测量装置获取各所述电子束对应的机械力情况并进行记录；

15、基于各所述电子束能量以及对应的机械力情况，获取电子束机械力关系。

16、于本申请的一实施例中，所述对密封室进行预处理，以使所述密封室内达到预设的测量条件，包括：

17、对所述密封室进行降温冷却，以达到预设的测量温度范围；

18、对所述密封室进行抽真空，并于抽真空后通入低压气体，以达到预设的工作气压范围。

19、第三方面，本申请提供一种电子束机械力仿真方法，包括：

20、构建预设电子束能量的电子束和被击打表面，并通过蒙特卡洛方法，获取所述电子束轰击所述被击打表面后各电子的轨迹；

21、基于所述电子束中各所述电子的轨迹，获取所述电子束的背散射透射情况；所述背散射透射情况包括所述电子束的背散射比例和背散射角度，以及透射比例和透射角度比例；

22、基于所述背散射透射情况，获取机械力比例因子；并基于所述电子束能量，获取所述电子束的出射机械力；基于所述出射机械力和所述机械力比例因子，获取所述电子束的机械力。

23、如上所述，本申请提供一种电子束机械力测量系统、电子束机械力测量方法及电子束机械力仿真方法，通过微弱力测量装置实现对电子束机械力的精准获取，同时，为了避免电子束轰击产生的热量熔毁微弱力测量装置，还通过冷却装置对微弱力测量装置进行降温，从而延长电子束机械力测量系统的使用寿命，实现长时间稳定地电子束机械力测量。

1.一种电子束机械力测量系统，所述电子束机械力测量系统设置于密封室内，用于对电子束发射装置输出的待测电子束进行机械力测量，其特征在于，于所述待测电子束的输出方向上依次设置有微弱力测量装置、固定装置和冷却装置；

2.根据权利要求1所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，所述接收端板接收所述待测电子束的一侧设置有导热膜。

3.根据权利要求2所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，所述导热膜为银膜。

4.根据权利要求1所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，所述固定装置包括金属支架；所述金属支架一端与所述三维微螺旋弹簧结构固定接触，另一端与所述冷却装置相接触。

5.根据权利要求1所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，所述冷却装置包括水冷单元。

6.根据权利要求1所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，所述冷却装置包括帕尔贴单元。

7.根据权利要求1所述的电子束机械力测量系统，其特征在于，还包括气体输入管道。

8.一种电子束机械力测量方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的电子束机械力测量方法，其特征在于，所述对密封室进行预处理，以使所述密封室内达到预设的测量条件，包括：

10.一种电子束机械力仿真方法，其特征在于，包括：