[發明專利]一種掃描粒子束顯微鏡系統及聚焦控制方法

在審

• 申請號: 201710594997.1
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107329246A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 李帥;何偉;王瑞平
• 申請（專利權）人: 聚束科技（北京）有限公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 張穎玲,李梅香

1.一種掃描粒子束顯微鏡系統，其特征在于，包括：掃描粒子束顯微鏡及控制所述掃描粒子束顯微鏡工作距離的聚焦控制系統；其中，

所述聚焦控制系統包括：

兩個照明成像裝置，對稱位于所述掃描粒子束顯微鏡的真空腔室上方、以及掃描粒子束顯微鏡的帶電粒子光學鏡筒側面，用于產生照明光束、以及傳輸從樣品表面反射的攜帶聚焦圖像的光束；所述樣品位于所述真空腔室內；

兩個反射裝置，對稱位于所述真空腔室內部，用于將對應的照明成像裝置產生的照明光束反射到所述樣品表面、以及將所述樣品表面反射的攜帶聚焦圖像的光束反射到所述探測裝置；

兩個探測裝置，對稱位于所述兩個照明成像裝置的上方，用于接收從所述樣品表面反射的攜帶聚焦圖像的光束，并探測所述光束攜帶的聚焦圖像；

聚焦控制裝置，用于對所述聚焦圖像進行處理，獲得所述樣品的距離屬性，并根據所述距離屬性調節所述樣品的位置參數，用以控制所述掃描粒子束顯微鏡的工作距離。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述掃描粒子束顯微鏡包括：用于產生帶電粒子束的帶電粒子源、用于聚焦、偏轉所述帶電粒子束的帶電粒子光學鏡筒、及與所述帶電粒子光學鏡筒連接的真空腔室。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述照明成像裝置包括：

光源，用于產生照明光束；

光柵，用于形成至少一種形狀的光柵圖案；

棱鏡，用于引導所述照明光束將所述光柵圖案投射至成像透鏡；

所述成像透鏡，用于引導所述照明光束經反射裝置反射后，將所述光柵圖案聚焦至所述樣品表面。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述成像透鏡，還用于引導所述攜帶聚焦圖像的光束投射至所述探測裝置。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述真空腔室頂部設置有與所述兩個照明成像裝置分別對應的兩個真空窗，所述真空窗用于使所述照明光束進入所述真空腔室、以及使所述攜帶聚焦圖像的光束透過所述真空腔室。

6.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述成像透鏡至少包括一個遠心透鏡系統，用于引導所述照明光束將所述光柵圖案縮倍聚焦至所述樣品表面、以及引導所述攜帶聚焦圖像的光束放大聚焦至所述探測裝置。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述聚焦控制裝置包括：

處理器，用于對不同距離的樣品聚焦圖像進行處理，獲得所述樣品的距離變化量；所述距離為樣品至所述掃描粒子束顯微鏡之間的距離；

位置調整組件，用于根據所述距離變化量調節所述樣品的位置參數。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述位置調整組件包括至少三個壓電陶瓷馬達。

9.一種聚焦控制方法，應用于掃描粒子束顯微鏡系統，所述系統產生具有對稱位置關系的兩束照明光束，其特征在于，包括：

攜帶有光柵圖案的兩束照明光束分別被縮倍聚焦到樣品表面，經所述樣品表面反射后，分別被放大聚焦成像；

分別探測所述被聚焦的光柵圖像；

基于所述聚焦圖像獲得所述樣品的距離屬性，并根據所述距離屬性調節所述樣品的位置參數。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述照明光束經光柵入射至棱鏡后，將所述光柵圖案投射至成像透鏡；

所述照明光束經所述成像透鏡及反射裝置后，將所述光柵圖案縮倍聚焦至所述樣品表面；

從所述樣品表面反射的所述聚焦圖像被反射裝置反射經成像透鏡后，被放大聚焦成像。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，從照明成像系統出射所述攜帶聚焦圖像的光束，投射至探測裝置，以使所述探測裝置探測所述光束攜帶的聚焦圖像。

12.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述聚焦圖像獲得所述樣品的距離屬性，并根據所述距離屬性調節所述樣品的位置參數，包括：

對不同距離的樣品聚焦圖像進行處理，獲得所述樣品的距離變化量；所述距離為樣品至所述掃描粒子束顯微鏡之間的距離；

根據所述距離變化量調節所述樣品的位置參數。