基于电镜景深的样品台调平方法、装置和扫描电镜系统与流程

本发明实施例涉及样品台调平，尤其涉及一种基于电镜景深的样品台调平方法、装置和扫描电镜系统。

背景技术：

1、扫描电镜的主要功能是观察样品表面微观形貌和分析样品元素或结构。扫描电镜需要通过物镜将发散的电子束聚焦并通过偏转模组将电子束偏转，使得焦点落于设置在样品台上的样品上，并在样品上扫描以获得扫描位点的图像。

2、大部分的扫描电镜的样品台仅具有三轴位移功能，为了使样品台的平面角度与扫描电镜电子束流发生及控制系统相匹配，在生产装配阶段需要反复调试，且仅具有三轴位移功能的扫描电镜在使用过程中对于样品的厚度均匀性有所要求；因此，在扫描电镜中应用具有平面角度调节功能的样品台，无论是在生产阶段、还是在使用过程中，都可以使扫描电镜产品具有更大的灵活性。

3、对于具有平面角度调节功能的样品台，目前的调平方法是基于激光测距来实现的，上述方式存在的不足在于：增加了系统的复杂性，且激光测距系统与电子束流发生及控制系统也需要相匹配，增加了调试的工作量。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于电镜景深的样品台调平方法、装置和扫描电镜系统，以在保证系统的简洁性的同时，降低样品台的水平调节难度，减少调试的工作量。

2、根据本发明的一方面，提供了一种基于景深的扫描电镜样品台调平方法，所述样品台的顶面或顶面上包括不在同一直线上的第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点；所述样品台的底面设置有与每一调节位点对应的高度调节件，以调节每一调节位点的高度；所述基于景深的扫描电镜样品台调平方法包括：

3、确定扫描电镜的电子束流发生及控制系统参数；

4、控制样品台平移，使扫描电镜的电子束流朝向所述样品台的第一扫描位点，并调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得所述第一扫描位点清晰度高于第一预设值的图像；

5、再次控制样品台平移，使电子束流朝向所述样品台的第二扫描位点，并在保持所述第一扫描位点的高度不变的情况下调节所述第一调节位点、所述第二调节位点和所述第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得第二扫描位点清晰度高于第一预设值的图像；

6、再次控制样品台平移，使电子束流朝向所述样品台的第三扫描位点，并在保持所述第一扫描位点和所述第二扫描位点的高度不变的情况下调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得第三扫描位点清晰度高于第一预设值的图像；其中，所述第一扫描位点、第二扫描位点和第三扫描位点不在同一直线上。

7、可选的，所述第一扫描位点位于所述第一调节位点的中心处；所述第二扫描位点位于所述第二调节位点的中心处；所述第三扫描位点位于所述第三调节位点的中心处。

8、可选的，控制样品台平移，使电子束流分别朝向所述样品台的第一扫描位点、第二扫描位点和第三扫描位点之前，还包括：确定第一调节位点的中心位置、第二调节位点的中心位置和第三调节位点的中心位置；所述确定第一调节位点的中心位置、第二调节位点的中心位置和第三调节位点的中心位置，包括：

9、控制样品台平移，使电子束流朝向第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中一待确定调节位点的附近区域，并调节所述待确定调节位点的高度，以通过所述扫描电镜获得清晰度高于第二预设值的参考扫描位点的第一图像；

10、将第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中除所述待确定调节位点以外的两个调节位点分别作为第一辅助调节位点和第二辅助调节位点，按照第一预设调节幅度调节所述第一辅助调节位点的高度，以通过所述扫描电镜获得所述参考扫描位点的第二图像；

11、若所述参考扫描位点的第二图像相对于第一图像的清晰度变化幅度大于或等于设定阈值，则确定所述参考扫描位点相对于所述第一辅助调节位点的第一移动方向，并在按照所述第一移动方向移动过程中按照所述第一预设调节幅度上下调节所述第一辅助调节位点的高度，以根据在上下调节过程中所述参考扫描位点的清晰度变化幅度确定所述参考扫描位点在所述第一移动方向上移动的目标距离；

12、若所述参考扫描位点的第二图像相对于第一图像的清晰度变化幅度小于设定阈值，则保持所述参考扫描位点在所述第一移动方向上不动；

13、按照第二预设调节幅度调节所述第二辅助调节位点的高度，以通过所述扫描电镜获得所述参考扫描位点的第三图像；

14、若所述参考扫描位点的第三图像相对于第一图像或者在将所述参考扫描位点在所述第一移动方向上移动目标距离后的扫描图像的清晰度变化幅度大于或等于设定阈值，则确定所述参考扫描位点相对于所述第二辅助调节位点的第二移动方向，并在按照所述第二移动方向移动过程中按照所述第二预设调节幅度上下调节所述第二辅助调节位点的高度，以根据在上下调节过程中所述参考扫描位点的清晰度变化幅度确定所述参考扫描位点在所述第二移动方向上移动的目标距离；

15、若所述参考扫描位点的第三图像相对于第一图像或者在将所述参考扫描位点在所述第一移动方向上移动目标距离后的扫描图像的清晰度变化幅度小于设定阈值，则保持所述参考扫描位点在所述第二移动方向上不动，

16、将所述参考扫描位点的最终位置确定为所述待确定调节位点的中心位置。

17、可选的，确定所述参考扫描位点相对于所述第一辅助调节位点的第一移动方向，包括：

18、计算所述参考扫描位点的第二图像相对于第一图像的清晰度变化幅度绝对值c11，并控制样品台平移，使所述参考扫描位点向第一方向移动预设距离；其中，所述第一方向为参考扫描位点朝向所述第一辅助调节点的方向，或者为参考扫描位点背向所述第一辅助调节点的方向；

19、控制所述第一辅助调节位点按照所述第一预设调节幅度进行复位，并通过扫描电镜获取参考扫描位点的第一中间图像；

20、计算所述参考扫描位点的第一中间图像相对于所述第二图像的清晰度变化幅度绝对值c12；

21、若清晰度变化幅度绝对值c12大于清晰度变化幅度绝对值c11，则确定所述第一移动方向为所述第一方向的反方向；若清晰度变化幅度绝对值c12小于清晰度变化幅度绝对值c11，则确定所述第一移动方向为所述第一方向；

22、在按照所述第一移动方向移动过程中按照所述第一预设调节幅度上下调节所述第一辅助调节位点的高度，以根据在上下调节过程中所述参考扫描位点的清晰度变化幅度确定所述参考扫描位点在所述第一移动方向上移动的目标距离，包括：

23、在所述第一移动方向上，按照预设步进调节参考扫描位点的距离；并按照所述第一预设调节幅度调节所述第一辅助调节位点的高度后，计算参考扫描位点对应图像的当前的清晰度变化幅度；

24、判断当前的清晰度变化幅度是否小于设定阈值；若小于，则确定所述参考扫描位点当前的总移动距离为在所述第一移动方向上移动的目标距离；若大于或等于，

25、则继续在所述第一移动方向上按照预设步进调节参考扫描位点的距离，并按照所述第一预设调节幅度复位所述第一辅助调节位点的高度，以及计算参考扫描位点对应图像的当前的清晰度变化幅度；

26、判断当前的清晰度变化幅度是否小于设定阈值，若小于，则确定所述参考扫描位点当前的总移动距离为在所述第一移动方向上移动的目标距离；若大于或等于，

27、则返回执行上述步骤，直至参考扫描位点对应图像的清晰度变化幅度小于设定阈值。

28、可选的，确定所述参考扫描位点相对于所述第二辅助调节位点的第二移动方向，包括：

29、计算所述参考扫描位点的第三图像相对于第一图像或者相对于在将所述参考扫描位点在所述第一移动方向上移动目标距离后的扫描图像的清晰度变化幅度c22，并控制样品台平移，使所述参考扫描位点向第二方向移动预设距离；其中，所述第二方向为参考扫描位点朝向所述第二辅助调节点的方向，或者为参考扫描位点背向所述第二辅助调节点的方向；

30、控制所述第二辅助调节位点按照所述第二预设调节幅度进行复位，并通过扫描电镜获取参考扫描位点的第二中间图像；

31、计算所述参考扫描位点的第二中间图像相对于所述第三图像的清晰度变化幅度绝对值c22；

32、若清晰度变化幅度绝对值c22大于清晰度变化幅度绝对值c21，则确定所述第二移动方向为所述第二方向的反方向；若清晰度变化幅度绝对值c22小于清晰度变化幅度绝对值c21，则确定所述第二移动方向为所述第二方向；

33、在按照所述第二移动方向移动过程中按照所述第二预设调节幅度上下调节所述第二辅助调节位点的高度，以根据在上下调节过程中所述参考扫描位点的清晰度变化幅度确定所述参考扫描位点在所述第二移动方向上移动的目标距离，包括：

34、在所述第二移动方向上，按照预设步进调节参考扫描位点的距离，按照所述第二预设调节幅度调节所述第二辅助调节位点的高度后，计算参考扫描位点对应图像的当前的清晰度变化幅度；

35、判断当前的清晰度变化幅度是否小于设定阈值；若小于，则确定所述参考扫描位点当前的总移动距离为在所述第二移动方向上移动的目标距离；若大于或等于，

36、则继续在所述第二移动方向上按照预设步进调节参考扫描位点的距离，并按照所述第二预设调节幅度复位所述第二辅助调节位点的高度，以及计算参考扫描位点对应图像的当前的清晰度变化幅度；

37、判断当前的清晰度变化幅度是否小于设定阈值，若小于，则确定所述参考扫描位点当前的总移动距离为在所述第二移动方向上移动的目标距离；若大于或等于，

38、则返回执行上述步骤，直至参考扫描位点对应图像的清晰度变化幅度小于设定阈值。

39、可选的，控制样品台平移，使电子束流朝向所述样品台的第一扫描位点，并调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得所述第一扫描位点清晰度高于第一预设值的图像，包括：

40、控制样品台平移，使电子束流朝向第一调节位点中心处，调节第一调节位点，使电子束的偏转半径r内的图像的清晰度均高于第一预设值；

41、控制样品台平移，使电子束流朝向所述样品台的第二扫描位点，并调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得所述第二扫描位点清晰度高于第一预设值的图像，包括：

42、控制样品台平移，使电子束流朝向第二调节位点中心处，调节第二调节位点，使电子束的偏转半径r内的图像的清晰度均高于第一预设值；

43、控制样品台平移，使电子束流朝向所述样品台的第三扫描位点，并调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使所述扫描电镜获得所述第三扫描位点清晰度高于第一预设值的图像，包括：

44、控制样品台平移，使电子束流朝向第三调节位点中心处，调节第三调节位点，使电子束的偏转半径r内的图像的清晰度均高于第一预设值。

45、可选的，基于景深的扫描电镜样品台调平方法还包括：

46、调节扫描电镜的焦距为正常工作的最大值以及对焦距离为正常工作的最小值后，确定电子束的偏转半径r；其中，所述偏转半径满足在无偏转的聚焦位点a处于前景深的临界位置，偏转时聚焦位点b处于后景深的临界位置。

47、可选的，确定电子束的偏转半径r，包括：

48、控制电子束无偏转朝向聚焦位点a；其中聚焦位点a为所述样品台中的任一位置；

49、通过三轴平移组件自下而上调节调节样品台高度，直至图像由模糊变清晰，又由清晰变模糊时，确定样品台高度并保持不变；或者，自上而下调节调节样品台高度，直至图像由模糊变清晰时，确定样品台高度并保持不变；

50、通过偏转透镜偏转电子束直至图像由清晰变模糊，确定此时半径为电子束的偏转半径r。

51、根据本发明的另一方面，提供了一种基于景深的扫描电镜样品台调平装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行的情况下，实现本发明任一实施例所述的基于景深的扫描电镜样品台调平方法的步骤。

52、根据本发明的另一方面，提供了一种扫描电镜系统，包括扫描电镜、样品台结构和本发明任一实施例所述的基于景深的扫描电镜样品台调平装置；所述扫描电镜包括电子源、物镜和偏转模组，所述电子源用于发出电子束，所述偏转模组用于偏转所述电子束，所述物镜用于汇聚所述电子束；所述样品台结构包括样品台和位于所述样品台下方的三轴平移组件；其中，所述样品台的顶面或顶面上包括不在同一直线上的第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点；所述样品台的底面设置有与每一调节位点对应的高度调节件，以调节每一调节位点的高度。

53、有益效果：本发明实施例提供了一种基于电镜景深的样品台调平方法、装置和扫描电镜系统，其中基于电镜景深的样品台调平方法包括：通过多次控制样品台平移，使电子束流分别朝向样品台不在同一直线上的第一扫描位点、第二扫描位点和第三扫描位点，并在每次对扫描位点扫描时调节第一调节位点、第二调节位点和第三调节位点中至少一个的高度，使扫描电镜获得清晰度高于预设值的图像。且在调节调节位点高度的过程中需要保证已调节好的调节位点的高度不变。在电子束流发生及控制系统参数确定的情况下，扫描电镜获得清晰的图像时，对焦距离是确定的，通过三点可以确定一个面，三个扫描位点的对焦距离相同，由此可以判断样品台已调平。本发明实施例提供的技术方案，以景深作为判断依据，可以实现样品台的水平调节，相对于现有技术中基于激光测距来实现样品台调平的方式，无需而外增加部件，在保证系统的简洁性的同时，降低样品台的水平调节难度，从而减少调试的工作量。

54、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。