扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法技术方案

本公开实施例提供一种扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法，其中，物镜系统包括磁透镜、第一偏转装置、探测装置、第二偏转装置以及样品台；其中：磁透镜包括主体部分和导磁极靴；第一偏转装置，位于主体部分的内壁与电子束的光轴之间，用于改变入射电子束的运动方向；探测装置，位于第一偏转装置和第二偏转装置之间，用于接收电子束作用于样品台上的待测样品产生的信号电子；第二偏转装置，位于主体部分与导磁极靴之间，用于改变电子束的运动方向；探测装置、第二偏转装置、导磁极靴和样品台形成电透镜；电透镜和磁透镜形成复合物镜，用于汇聚电子束。于汇聚电子束。于汇聚电子束。

【技术实现步骤摘要】
扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法


[0001]本公开涉及扫描电子显微镜
，涉及但不限于一种扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法。

技术介绍

[0002]扫描电子显微镜由于具备比光学显微镜更高的分辨率，因此广泛应用于各个需要精细观测物质结构的领域，这些领域包括半导体、生物医学、材料等。由于扫描电子显微镜大部分使用磁透镜对电子束聚焦，而且磁透镜的磁场在待测样品处不为零，即浸没式物镜，因此在观察磁性或具有铁磁性质的材料时，覆盖在待测样品上的磁场受到磁性待测样品的干扰，无法获得清晰的图像，从而会产生诸多不便。

技术实现思路

[0003]本公开实施例提供一种扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法。
[0004]第一方面，本公开实施例提供一种扫描电子显微镜物镜系统，包括：磁透镜、第一偏转装置、探测装置、第二偏转装置以及样品台；其中：所述磁透镜包括主体部分和导磁极靴；所述第一偏转装置，位于所述主体部分的内壁与电子束的光轴之间，用于改变入射电子束的运动方向；所述探测装置，位于所述第一偏转装置和所述第二偏转装置之间，用于接收电子束作用于所述样品台上的待测样品产生的信号电子；所述第二偏转装置，位于所述主体部分与所述导磁极靴之间，用于改变所述电子束的运动方向；所述探测装置、所述第二偏转装置、所述导磁极靴和所述样品台形成电透镜；所述电透镜和所述磁透镜形成复合物镜，用于汇聚所述电子束。
[0005]在一些实施例中，所述导磁极靴的开口朝向所述待测样品，且所述导磁极靴的末端的延伸方向为水平方向，与所述主体部分的导磁壳体的末端的延伸方向相同。
[0006]在一些实施例中，所述磁透镜的磁场强度最大值位于所述主体部分的导磁壳体的开口与所述导磁极靴的开口之间；所述磁透镜的磁场在所述待测样品的位置处磁场强度为0。
[0007]在一些实施例中，所述导磁极靴的电压V1与所述样品台的电压V2关系为：V2‑
5千伏(kV)≤V1≤V2+5kV，所述样品台的电压V2的范围为
‑
15kV至0kV；所述导磁壳体的电压为0kV。
[0008]在一些实施例中，所述导磁极靴中心孔直径、所述第二偏转装置中心孔直径和所述探测装置中心孔直径依次减小。
[0009]在一些实施例中，所述物镜系统还包括：第一隔离结构，用于隔离所述主体部分和所述导磁极靴；和/或，第二隔离结构，用于隔离所述第二偏转装置、所述探测装置和所述主体部分。
[0010]第二方面，本公开实施例提供一种扫描聚焦方法，包括：入射的电子束在通过扫描电子显微镜物镜系统的中心轴线时，经复合物镜系统对所述电子束进行汇聚，并通过对第一偏转装置和第二偏转装置施加的电压改变所述电子束的运动方向，得到作用于样品台上
的待测样品的电子束；其中，所述复合物镜包括磁透镜和电透镜；所述电透镜从上至下依次包括探测装置、所述第二偏转装置、所述磁透镜的导磁极靴和所述样品台。
[0011]在一些实施例中，对所述第一偏转装置和所述第二偏转装置施加的电压为以下之一：对所述第一偏转装置和所述第二偏转装置施加的电压为交变电压；对所述第一偏转装置施加的电压为交变电压，对所述第二偏转装置施加的电压为恒定电压；其中，所述恒定电压的电压范围值为
‑
5kV至5kV；对所述第一偏转装置施加的电压为交变电压，对所述第二偏转装置施加的电压为为一恒定电压与一恒定偏转电压的叠加电压。
[0012]在一些实施例中，所述方法还包括：在所述电透镜对电子束作用于所述待测样品产生的信号电子，进行反向加速并改变所述信号电子的运动方向后，通过探测装置接收所述信号电子。
[0013]本公开实施例中，首先，通过在磁透镜中设置导磁极靴来改变磁透镜的磁场分布，从而使待测样品的位置的磁场强度为0，即物镜系统是非浸没式的，这样的扫描电子显微镜物镜系统不仅可以观察非磁性待测样品，也可以观察磁性待测样品，并且均能够获得高质量的图像；其次，在磁透镜的主体部分的内壁与电子束的光轴之间设置第一偏转装置，在主体部分和导磁极靴之间设置第二偏转装置，探测装置、第二偏转装置、导磁极靴和样品台形成电透镜，电透镜和磁透镜形成复合物镜，这样复合物镜对入射的电子束进行聚焦汇聚，电透镜对汇聚的电子束进行减速，减速后的电子束在第二偏转装和第二偏转装置产生的偏转场作用下，在待测样品上扫描以产生信号电子，探测装置收集该信号电子。
附图说明
[0014]在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
[0015]图1为本公开实施例提供的一种扫描电子显微镜物镜系统的组成示意图；
[0016]图2为本公开实施例一种扫描电子显微镜物镜系统中电场和磁场分布示意图；
[0017]图3为本公开实施例提供的一种第二偏转装置形状示意图；
[0018]图4为本公开实施例提供的另一种第二偏转装置形状示意图；
[0019]图5为本公开实施例提供的一种电透镜各部分电压情况示意图；
[0020]图6为本公开实施例提供的一种导磁极靴中心孔、第二偏转装置中心孔和探测装置中心孔大小关系示意图；
[0021]图7为本公开实施例提供的一种扫描聚焦方法的实现流程示意图；
[0022]图8为本公开实施例提供的第一种扫描聚焦方法示意图；
[0023]图9为本专利技术实施例提供的第二种扫描聚焦方法示意图；
[0024]图10为本专利技术实施例提供的第三种扫描聚焦方法示意图。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能
够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
[0027]在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0028]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描电子显微镜物镜系统，其特征在于，包括磁透镜、第一偏转装置、探测装置、第二偏转装置以及样品台；其中：所述磁透镜包括主体部分和导磁极靴；所述第一偏转装置，位于所述主体部分的内壁与电子束的光轴之间，用于改变入射电子束的运动方向；所述探测装置，位于所述第一偏转装置和所述第二偏转装置之间，用于接收电子束作用于所述样品台上的待测样品产生的信号电子；所述第二偏转装置，位于所述主体部分与所述导磁极靴之间，用于改变所述电子束的运动方向；所述探测装置、所述第二偏转装置、所述导磁极靴和所述样品台形成电透镜；所述电透镜和所述磁透镜形成复合物镜，用于汇聚所述电子束。2.根据权利要求1所述的物镜系统，其特征在于，所述导磁极靴的开口朝向所述待测样品，且所述导磁极靴的末端的延伸方向为水平方向，与所述主体部分的导磁壳体的末端的延伸方向相同。3.根据权利要求1所述的物镜系统，其特征在于，所述磁透镜的磁场强度最大值位于所述主体部分的导磁壳体的开口与所述导磁极靴的开口之间；所述磁透镜的磁场在所述待测样品的位置处磁场强度为0。4.根据权利要求2或3所述的物镜系统，其特征在于，所述导磁极靴的电压V1与所述样品台的电压V2关系为：V2‑
5kV≤V1≤V2+5kV，所述样品台的电压V2的范围为
‑
15kV至0kV；所述导磁壳体的电压为0kV。5.根据权利要求1至3任一项所述的物镜系统，其特征在于，所述导磁极靴中心孔直径、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：