快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜的制作方法

本发明涉及扫描电子显微镜，尤其涉及快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

背景技术：

1、扫描电子显微镜也被称为“微观相机”，是利用聚焦入射电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的一种常用的显微分析仪器，可用于在纳米至亚纳米级别的材料科学、纳米科技、医疗诊断等多个领域的研究与应用。

2、现有的扫描电镜或半导体检测设备常使用电磁透镜作为会聚物镜对入射电子束进行汇聚，使入射电子束最小束斑作用在样品平面进行观察。但因电磁透镜的磁轭软磁材料存在磁滞现象会导致响应速度较慢。若使用静电透镜虽然响应速度较快，但对于高能入射电子束来说存在耐压问题，结构设计难度较大。在一些场景中，由于待测样品较轻，扫描电子显微镜的探测系统中形成的静电场可能导致待测样品漂浮、移动，进而导致扫描电子显微镜的探测质量低。基于此，本申请人正向开发了一种快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

技术实现思路

1、为了解决现有技术方案中采用电磁透镜的聚焦系统在会聚电子束存在响应速度慢，若使用静电透镜的物镜时，在探测较轻待测样品容易导致待测样品漂浮、移动，进而导致探测质量低的问题，本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

2、第一方面，本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置，包括：

3、第一电磁透镜，用于对入射电子束进行聚焦；

4、样品台，用于放置待测样品；

5、第一电极，位于所述第一电磁透镜与所述样品台之间，所述第一电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第一电极孔；

6、控制组件，用于向所述第一电极提供电信号，以对所述入射电子束进行偏转，以及使所述第一电极和所述样品台之间形成的电场对所述第一电磁透镜和所述样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。

7、可选地，所述第一电磁透镜包括内极靴和外极靴，所述第一电极孔在所述样品台上的投影范围落在所述外极靴和/或所述内极靴的极靴口在所述样品台上的投影范围内。

8、可选地，所述第一电极设置于所述外极靴与所述样品台之间；所述第一电极在所述样品台上的投影长度大于或等于所述外极靴在所述样品台上的投影长度，且所述外极靴的外边缘在所述样品台上的投影范围落在所述第一电极的外边缘在所述样品台上的投影范围之内。

9、可选地，所述第一电极包括第一部分；所述第一部分围绕形成所述第一电极孔，所述第一部分平行于所述样品台。

10、可选地，所述第一电极还包括第二部分；所述第二部分环绕所述第一部分设置，所述第二部分位于所述外极靴的外侧，且平行于所述外极靴。

11、可选地，所述第一电极还包括第三部分；所述第三部分位于所述第一部分临近所述第一电极孔的侧边，且延伸至所述内极靴和所述外极靴之间的空间内。

12、可选地，还包括第二电极，所述第二电极位于所述第一电极的上方；所述第二电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第二电极孔；所述第二电极接地且与所述外极靴的极靴口平齐。

13、可选地，所述第一电极的位置高于所述外极靴的最低位置，或者所述第一电极的位置与所述外极靴的最低位置齐平。

14、可选地，所述第一电极设有外极靴穿透孔；所述外极靴的末端低于所述第一电极的部分通过所述外极靴穿透孔穿入所述第一电极。

15、第二方面，本公开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快速聚焦扫描偏转装置，还包括沿入射电子束的方向依次同轴设置的热场发射电子源、加速阳极和第二电磁透镜；所述热场发射电子源用于发射所述入射电子束；所述加速阳极用于加速所述入射电子束；所述第二电磁透镜用于会聚所述入射电子束；所述第一电磁透镜内部设置有至少一组偏转件，用于对所述入射电子束进行偏转；所述第二电磁透镜位于所述第一电磁透镜的上方或其内部；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。

16、本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜，该快速聚焦扫描偏转装置包括第一电磁透镜、样品台、第一电极以及控制组件，其中，第一电极位于第一电磁透镜与样品台之间，第一电极包括与第一电磁透镜同轴的第一电极孔。入射电子束经过第一电磁透镜进行会聚，而后经过第一电极，通过控制组件调整第一电极上施加的电压，进而可以使入射电子束的速度达到快速聚焦的效果，相比于通过电磁透镜的方式聚焦，设置第一电极，由于不存在磁滞效应，因此聚焦效率更高，对入射电子束经第一电磁透镜后的聚焦效果进行快速补偿聚焦。控制组件还可以通过向第一电极提供电信号，使第一电极和样品台之间形成的电场对第一电磁透镜和样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场，该匀强电场不会因待测样品较轻而导致待测样品漂浮、移动，进而解决了探测质量低的问题。

技术特征：

1.快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电磁透镜包括内极靴和外极靴，所述第一电极孔在所述样品台上的投影范围落在所述外极靴和/或所述内极靴的极靴口在所述样品台上的投影范围内。

3.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极设置于所述外极靴与所述样品台之间；所述第一电极在所述样品台上的投影长度大于或等于所述外极靴在所述样品台上的投影长度，且所述外极靴的外边缘在所述样品台上的投影范围落在所述第一电极的外边缘在所述样品台上的投影范围之内。

4.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极包括第一部分；所述第一部分围绕形成所述第一电极孔，所述第一部分平行于所述样品台。

5.根据权利要求4所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极还包括第二部分；所述第二部分环绕所述第一部分设置，所述第二部分位于所述外极靴的外侧，且平行于所述外极靴。

6.根据权利要求4所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极还包括第三部分；所述第三部分位于所述第一部分临近所述第一电极孔的侧边，且延伸至所述内极靴和所述外极靴之间的空间内。

7.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，还包括第二电极，所述第二电极位于所述第一电极的上方；所述第二电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第二电极孔；所述第二电极接地且与所述外极靴的极靴口平齐。

8.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极的位置高于所述外极靴的最低位置，或者所述第一电极的位置与所述外极靴的最低位置齐平。

9.根据权利要求8所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极设有外极靴穿透孔；所述外极靴的末端低于所述第一电极的部分通过所述外极靴穿透孔穿入所述第一电极。

10.扫描电子显微镜，其特征在于，所述扫描电子显微镜包括如权利要求1-9任一项所述的快速聚焦扫描偏转装置，还包括沿入射电子束的方向依次同轴设置的热场发射电子源、加速阳极和第二电磁透镜；所述热场发射电子源用于发射所述入射电子束；所述加速阳极用于加速所述入射电子束；所述第二电磁透镜用于会聚所述入射电子束；所述第一电磁透镜内部设置有至少一组偏转件，用于对所述入射电子束进行偏转；所述第二电磁透镜位于所述第一电磁透镜的上方或其内部；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。

技术总结
本发明涉及一种快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜，该快速聚焦扫描偏转装置包括：第一电磁透镜，用于对入射电子束进行聚焦；样品台，用于放置待测样品；第一电极，位于第一电磁透镜与样品台之间，第一电极包括与第一电磁透镜同轴的第一电极孔；控制组件，用于向第一电极提供电信号，以对入射电子束进行偏转，以及使第一电极和样品台之间形成的电场对第一电磁透镜和样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。基于上述方案，本发明可以对入射电子束进行快速补偿聚焦，此外还可以通过控制组件对第一电极提供电信号形成匀强电场，因此不会由于待测样品较轻而导致待测样品漂浮、移动，进而避免了影响对于待测样品的探测。

技术研发人员：李成宇,杨思源,李晓昂,杨润潇,王志斌
受保护的技术使用者：北京惠然肯来科技中心（有限合伙）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14