磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜技术方案

本发明专利技术涉及磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜。该系统包括；聚焦组件包括第一物镜和第二物镜；偏转组件包括电磁偏转件和第一静电偏转件，电磁偏转件位于第二物镜的中心孔内，低于第一物镜的极靴口，且高于第二物镜的极靴口，第一静电偏转件位于第二物镜的极靴口，第一物镜、第二物镜、电磁偏转件和第一静电偏转件均沿入射电子束的主轴同轴设置；控制组件用于调控电磁偏转件的激励信号进行第一视场范围扫描偏转；或者调控第一静电偏转件的激励信号进行第二视场范围扫描偏转；第一视场范围对应的最大视场大于第二视场范围对应的最大视场。该系统能够兼容大视场扫描和高速高分辨力成像，适用于不同使用场景需求。适用于不同使用场景需求。适用于不同使用场景需求。

【技术实现步骤摘要】
磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜


[0001]本专利技术涉及扫描电子显微镜
，尤其涉及磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜。

技术介绍

[0002]扫描电子显微镜（扫描电镜）是一种高端的电子光学仪器，其利用聚焦的高能入射电子束来扫描轰击样品，通过入射电子束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的，因此，扫描电镜也被称为“微观相机”。
[0003]目前，我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口。现有技术的扫描电子显微镜内的扫描偏转系统一般采用纯静电偏转系统或纯电磁偏转系统。纯静电偏转系统可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量，然而其缺点在于难以实现较大视场的扫描，同时对电路纹波等指标非常敏感，抗干扰能力较差；纯电磁偏转系统偏转能力强，可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强，缺点是扫描速度较慢，无法实现高速扫描，同时由于扫描偏转系统制造精度的限制，纯电磁偏转系统的偏转场相对纯静电偏转系统的偏转场而言不够均匀，可能会引入额外的像差。
[0004]然而，在一些场合下，需要扫描电子显微镜既能满足大视场扫描的要求，也能满足高速高分辨力成像的性能要求，因此，本申请人通过正向研发提供了磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的扫描电子显微镜难以兼容大视场扫描和高速高分辨力成像的技术问题，本专利技术提供了磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜。
[0006]第一方面，本专利技术提供了磁电复合式扫描偏转聚焦系统，包括：聚焦组件，包括第一物镜和第二物镜；偏转组件，包括电磁偏转件和第一静电偏转件，所述电磁偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，低于所述第一物镜的极靴口，且高于所述第二物镜的极靴口，所述第一静电偏转件位于所述第二物镜的极靴口，所述第一物镜、所述第二物镜、所述电磁偏转件和所述第一静电偏转件均沿所述入射电子束的主轴同轴设置；控制组件，用于调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品时进行第一视场范围扫描偏转；或者，调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品时进行第二视场范围扫描偏转；所述第一视场范围对应的最大视场大于所述第二视场范围对应的最大视场。
[0007]可选地，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视
场。
[0008]可选地，所述第一物镜位于所述第二物镜的上方。
[0009]可选地，所述第一物镜设置在所述第二物镜的中心孔内。
[0010]可选地，所述偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；所述控制组件还用于调控所述第二静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前
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镜内双偏转，作用于待测样品的表面进行第三视场范围扫描偏转；其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。
[0011]可选地，所述聚焦组件还包括聚光镜；所述聚光镜设置在所述第一物镜上方。
[0012]第二方面，本专利技术还提供了磁电复合式扫描偏转聚焦系统的控制方法，适用于如第一方面中任一项所述磁电复合式扫描偏转聚焦系统，所述控制方法包括：基于控制指令调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件偏转形成镜后单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第一视场范围扫描偏转；或者，基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件偏转形成镜内单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第二视场范围扫描偏转。
[0013]可选地，所述磁电复合式扫描偏转聚焦系统的偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；所述控制方法还包括：基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前
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镜内双偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第三视场范围扫描偏转；其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。
[0014]可选地，所述控制方法还包括：基于控制指令调控电磁偏转件的激励信号，确定第一视场范围达到第一阈值，关闭所述电磁偏转件以及第一物镜，向第二静电偏转件提供所述第一阈值对应视场的激励信号并在第三视场范围内进行偏转扫描；确定所述第三视场范围达到第二阈值，关闭所述第二静电偏转件，向第一静电偏转件提供所述第二阈值对应视场的激励信号并在第二视场内进行偏转扫描；其中，所述第一阈值位于所述第一视场范围与所述第三视场范围的交叠区域内，所述第二阈值位于所述第三视场范围与所述第二视场范围的交叠区域内。
[0015]第三方面，本专利技术还提供了扫描电子显微镜，包括如第一方面中任一项所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，还包括电子光学镜筒、电子源以及样品台；所述聚焦组件、所述偏转组件通过相应的安装件固定在所述电子光学镜筒的筒壁上；所述电子源设置在所述电子光学镜筒顶部，用于发射所述入射电子束，所述样品台设置在所述物镜下方，用于放置所述待测样品；所述样品台上设置有多个用于放置不同所述待测样品的钉台，所述样品台底部设有高精度五轴机构，用于驱动所述样品台在五轴的任意坐标系下在预定距离范围内移动。
[0016]本专利技术提供了扫描电子显微镜、磁电复合式扫描偏转聚焦系统及其控制方法。相比于现有的扫描偏转聚焦系统，本专利技术提供的磁电复合式扫描偏转聚焦系统可以在需要对待测样品表面进行大范围的观察时，使用电磁偏转件以及第一物镜在较大的第一视场范围下对待测样品进行扫描探测，在需要对待测样品表面进行高精度的观察时，使用第一静电偏转件以及第二物镜对待测样品进行扫描探测，获得分辨率较高的扫描图像。其中，本专利技术的磁电复合式扫描偏转聚焦系统采用静电偏转组件时，可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量；本专利技术的磁电复合式扫描偏转聚焦系统采用电磁偏转件时，偏转能力强，可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强。即本专利技术可以基于不同的偏转件和物镜进行不同视场、不同分辨率以及不同扫描速度的扫描探测，充分利用了两种偏转类型的优点，弥补两者的不足，通过磁电复合式偏转方式，兼容了大视场扫描和高速高分辨力成像，能够满足不同的使用场景需求
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，包括：聚焦组件，包括第一物镜和第二物镜；偏转组件，包括电磁偏转件和第一静电偏转件，所述电磁偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，低于所述第一物镜的极靴口，且高于所述第二物镜的极靴口，所述第一静电偏转件位于所述第二物镜的极靴口，所述第一物镜、所述第二物镜、所述电磁偏转件和所述第一静电偏转件均沿入射电子束的主轴同轴设置；控制组件，用于调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品时进行第一视场范围扫描偏转；或者，调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品时进行第二视场范围扫描偏转；所述第一视场范围对应的最大视场大于所述第二视场范围对应的最大视场。2.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。3.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，所述第一物镜位于所述第二物镜的上方。4.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，所述第一物镜设置在所述第二物镜的中心孔内。5.根据权利要求3或4所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，所述偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；所述控制组件还用于调控所述第一静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，以及所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前
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镜内双偏转，作用于待测样品的表面进行第三视场范围扫描偏转；其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。6.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦系统，其特征在于，所述聚焦组件还包括聚光镜；所述聚光镜设置在所述第一物镜上方。7.磁电复合式扫描偏转聚焦系统的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1
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6中任一项所述磁电复合式扫描偏转聚焦系统，所述控制方法包括：基于控制指令调控所述电磁偏转件的激励信号，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨润潇，杨思源，李成宇，李晓昂，王志斌，
申请(专利权)人：北京惠然肯来科技中心有限合伙，
类型：发明
国别省市：