偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜技术方案

本发明专利技术涉及一种偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜。该偏转探测系统包括：物镜、偏转器组件、多组探测器组件以及样品台，入射电子束通过物镜汇聚后，作用在待测样品上产生不同的电子和/或射线的散射信号；偏转器组件设在物镜内，用于使不同的散射信号以不同角度方向偏转；多组所述探测器组件均设于物镜上方，分别用于接收相应偏转角度方向的散射信号；样品台用于放置待测样品。基于上述方案，本发明专利技术提供的偏转探测系统可以基于各种不同类型、不同电子能量的散射信号对待测样品进行探测，可以应用于各种不同的使用模式，应用范围更广。应用范围更广。应用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
偏转探测系统、探测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
，尤其涉及一种偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜。

技术介绍

[0002]扫描电子显微镜是一种常用的显微分析仪器，通常入射电子束通过扫描电镜的物镜聚焦到样品上，产生一个微小束斑，在该微区内入射电子束激发产生二次电子(SE)，背散射电子(BSE)和X射线等信息，进而可通过探测器对样品表面的形貌进行观察以及对材料成分进行分析。
[0003]目前应用于扫描电子显微镜镜筒内的探测系统一般采用两个或多个同轴探测器，配合物镜、加速管等，使不同能量信号电子在不同点汇聚并在不同高度收集。且该方式的缺点是只使用多个同轴探测器被动收集，受电子能量限制，使用模式单一，导致设备应用范围受限。因此，本申请人在大量研究技术上自主研发了一种偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的同轴探测器使用模式单一问题，本专利技术提供了一种偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种偏转探测系统，包括：物镜、偏转器组件、多组探测器组件以及样品台，入射电子束通过所述物镜汇聚后，作用在待测样品上，产生不同的电子和/或射线的散射信号；所述偏转器组件设在所述物镜内，用于使不同的所述散射信号以不同角度方向偏转；多组所述探测器组件均设于所述物镜上方，分别用于接收相应偏转角度方向的所述散射信号；所述样品台用于放置待测样品。
[0006]可选地，所述散射信号包括二次电子信号和背散射电子信号，所述偏转器组件使所述二次电子信号的偏转角度大于所述背散射电子信号的偏转角度，所述探测器组件至少包括二次电子探测器组件和背散射电子探测器组件，所述二次电子探测器组件设于所述背散射电子探测器组件与所述物镜之间。
[0007]可选地，所述样品台还用于施加反向电压，以形成反向电场使所述入射电子束减速，以及用于加速并汇聚所述二次电子信号和所述背散射电子信号。
[0008]可选地，所述偏转器组件采用维恩过滤器，所述维恩过滤器与所述物镜同轴安装，所述维恩过滤器用于使所述二次电子信号和背散射电子信号偏转。
[0009]可选地，所述背散射电子探测器组件包括背散射电子探测器和收集支持件，均用于接收所
述背散射电子信号；所述背散射电子探测器与所述物镜同轴，所述收集支持件设置于所述背散射电子探测器的外围，用于固定所述背散射电子探测器。
[0010]可选地，所述背散射电子探测器为半导体探测器，所述半导体探测器设有使所述入射电子束通过的第一通孔，所述第一通孔与所述物镜同轴，所述半导体探测器面向偏转的所述背散射电子信号传输路径的区域为信号探测区。
[0011]可选地，所述二次电子探测器组件包括反射件和二次电子探测器，所述反射件包括安装主体和反射板，所述二次电子探测器低于所述反射板一侧设置，所述安装主体的轴向设有第二通孔，所述入射电子束和所述背散射电子信号通过所述第二通孔传输，所述安装主体的侧壁设有使所述二次电子信号通过的第三通孔，所述反射板设在所述安装主体的侧壁上，且高于所述第三通孔，所述反射板用于将偏转的所述二次电子信号转换成小于或等于50eV的低能二次电子信号，并被所述二次电子探测器接收。
[0012]可选地，所述二次电子探测器采用加栅网加高压的闪烁体探测器，所述二次电子信号与所述闪烁体探测器位于所述反射板的同一侧，所述闪烁体探测器基于自身的加栅网加高压与所述反射板形成的静电场吸附所述低能二次电子信号。
[0013]可选地，所述反射板与所述二次电子信号的偏转方向呈预定角度设置，且所述反射板的反射面同时朝向所述二次电子信号的偏转方向以及所述栅网。
[0014]第二方面，本专利技术还提供了探测方法，所述探测方法适用于如第一方面所述的偏转探测系统；所述探测方法包括：确定待测模式对应的反向电压，并在所述样品台上施加所述反向电压，使所述样品台与所述物镜之间形成反向电场；控制所述入射电子束到达所述物镜经汇聚后作用于所述待测样品产生所述二次电子信号和所述背散射电子信号；控制所述物镜和所述反向电压，使所述二次电子信号和所述背散射电子信号在所述反向电场的加速汇聚作用下，在所述物镜内不同位置汇聚，并经所述偏转器组件的偏转后穿出所述物镜外，所述二次电子信号的偏转角度大于所述背散射电子信号的偏转角度；所述背散射电子信号在所述物镜外穿过所述安装主体的第二通孔后被背散射电子探测器组件接收，所述二次电子信号在所述物镜外穿过所述安装主体的第三通孔后作用在所述反射板的反射面上，转换成小于或等于50eV的低能二次电子信号，所述低能二次电子信号在加栅网加高压的所述闪烁体探测器与所述反射件的反射板形成的静电场的作用下被所述闪烁体探测器接收。
[0015]第三方面，本专利技术还提供了扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括如第一方面任一项所述的偏转探测系统，以及电子光学镜筒，所述探测器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，所述物镜设置在所述电子光学镜筒的底部；所述物镜下方设置所述样品台，所述样品台可施加的反向电压为0~10kV；所述样品台上设有多个用于放置不同待测样品的钉台，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；还包括设在所述电子光学镜筒顶部的肖特基热场发射型电子枪，用于产生所述入射电子束。
[0016]综上，本专利技术提供了一种偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜。基于前述方案，本专利技术提供的偏转探测系统在对待测样品进行探测时，可以通过物镜和偏转器组件的作用使得入射电子束作用在待测样品表面产生的散射信号产生不同程度的偏转，不同类型的散射信号分别以不同的角度偏转到不同的位置，进而被设置在对应位置处的探测器组件接收到，即本专利技术提供的偏转探测系统可以基于各种不同类型、不同电子能量的散射信号对待测样品进行探测。进而，由于可以接收不同类型、不同电子能量的散射信号以对待测样品进行探测，因此本专利技术提供的偏转探测系统可以应用于各种不同的使用模式，应用范围更广。此外，本申请扫描电子显微镜的相关元器件位置设置合理，结构紧凑，易于加工调试。
附图说明
[0017]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种偏转探测系统结构示意图。
[0020]附图标记11、物镜；12、偏转器组件；13、背散射电子探测器组件；14、二次电子探测器组件；15、样品台；16、镜筒；17、电子源；100、入射电子束；200、背散射电子信号；300、二次电子信号；400、低能二次电子信号；131、背散射电子探测器；13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.偏转探测系统，其特征在于，包括：物镜、偏转器组件、多组探测器组件以及样品台，入射电子束通过所述物镜汇聚后，作用在待测样品上产生不同的电子和/或射线的散射信号；所述偏转器组件设在所述物镜内，用于使不同的所述散射信号以不同角度方向偏转；多组所述探测器组件均设于所述物镜上方，分别用于接收相应偏转角度方向的所述散射信号；所述样品台用于放置待测样品。2.根据权利要求1所述的偏转探测系统，其特征在于，所述散射信号包括二次电子信号和背散射电子信号，所述偏转器组件使所述二次电子信号的偏转角度大于所述背散射电子信号的偏转角度，所述探测器组件至少包括二次电子探测器组件和背散射电子探测器组件，所述二次电子探测器组件设于所述背散射电子探测器组件与所述物镜之间。3.根据权利要求2所述的偏转探测系统，其特征在于，所述样品台还用于施加反向电压，以形成反向电场使所述入射电子束减速，以及用于加速并汇聚所述二次电子信号和所述背散射电子信号。4.根据权利要求3所述的偏转探测系统，其特征在于，所述偏转器组件采用维恩过滤器，所述维恩过滤器与所述物镜同轴安装，所述维恩过滤器用于使所述二次电子信号和背散射电子信号偏转。5.根据权利要求2或4所述的偏转探测系统，其特征在于，所述背散射电子探测器组件包括背散射电子探测器和收集支持件，均用于接收所述背散射电子信号；所述背散射电子探测器与所述物镜同轴，所述收集支持件设置于所述背散射电子探测器的外围，用于固定所述背散射电子探测器。6.根据权利要求5所述的偏转探测系统，其特征在于，所述背散射电子探测器为半导体探测器，所述半导体探测器设有使所述入射电子束通过的第一通孔，所述第一通孔与所述物镜同轴，所述半导体探测器面向偏转的所述背散射电子信号传输路径的区域为信号探测区。7.根据权利要求4所述的偏转探测系统，其特征在于，所述二次电子探测器组件包括反射件和二次电子探测器，所述反射件包括安装主体和反射板，所述二次电子探测器低于所述反射板一侧设置，所述安装主体的轴向设有第二通孔，所述入射电子束和所述背散射电子信号通过所述第二通孔传输，所述安装主体的侧壁设有使所述二次电子信号通过的第三通孔，所述反射板设在所述安装主体的侧壁上，且高于所述第三通孔，所述反射板用于将偏转的所述二次电子信号转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓昂，李成宇，杨思源，王志斌，杨润潇，
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：