[go: up one dir, main page]

CN109300759A - 低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法 - Google Patents

低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109300759A
CN109300759A CN201811250972.0A CN201811250972A CN109300759A CN 109300759 A CN109300759 A CN 109300759A CN 201811250972 A CN201811250972 A CN 201811250972A CN 109300759 A CN109300759 A CN 109300759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
electrons
lens
sample
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811250972.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109300759B (zh
Inventor
李帅
何伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Borui Strontium Electron Beam Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Spotlight Technology (beijing) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spotlight Technology (beijing) Co Ltd filed Critical Spotlight Technology (beijing) Co Ltd
Publication of CN109300759A publication Critical patent/CN109300759A/zh
Priority to SG11202104028YA priority Critical patent/SG11202104028YA/en
Priority to EP19876263.5A priority patent/EP3782182A4/en
Priority to JP2021520270A priority patent/JP2021528833A/ja
Priority to PCT/CN2019/100871 priority patent/WO2020082861A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN109300759B publication Critical patent/CN109300759B/zh
Priority to IL278852A priority patent/IL278852A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/203—Measuring back scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/14—Lenses magnetic
    • H01J37/141—Electromagnetic lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/145—Combinations of electrostatic and magnetic lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H01J37/1475—Scanning means magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H01J37/1477—Scanning means electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/263—Contrast, resolution or power of penetration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/418—Imaging electron microscope
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/047—Changing particle velocity
    • H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/047—Changing particle velocity
    • H01J2237/0475—Changing particle velocity decelerating
    • H01J2237/04756—Changing particle velocity decelerating with electrostatic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/103—Lenses characterised by lens type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/12—Lenses electrostatic
    • H01J2237/121—Lenses electrostatic characterised by shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/151—Electrostatic means
    • H01J2237/1516—Multipoles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2446—Position sensitive detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/24475—Scattered electron detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2448—Secondary particle detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2449—Detector devices with moving charges in electric or magnetic fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/24495—Signal processing, e.g. mixing of two or more signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2803—Scanning microscopes characterised by the imaging method
    • H01J2237/2804—Scattered primary beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2803—Scanning microscopes characterised by the imaging method
    • H01J2237/2806—Secondary charged particle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低能扫描电子显微镜系统，包括：电子源，用于产生电子束；电子加速结构，用于增加所述电子束的运动速度；复合物镜，用于对经所述电子加速结构加速的电子束进行汇聚；偏转装置，用于改变所述电子束的运动方向；探测装置，包括用于接收电子束作用于样品上产生的二次电子和背散射电子的第一子探测装置、用于接收所述背散射电子的第二子探测装置、以及用于改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向的控制装置；电透镜，包括第二子探测装置、样品台和控制电极，用于减小所述电子束的运动速度，并改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向。本发明还公开了扫描电子显微镜物镜系统及样品探测方法。

Description

低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测 方法
技术领域
本发明涉及扫描电子显微镜技术，尤其涉及一种低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法。
背景技术
扫描电子显微镜广泛应用于观察样品在微米或纳米尺寸范围的特征；在观察生物样品或半导体样品等非金属样品时，低落点能量(能量小于3keV)扫描电子显微镜由于能够减少对样品的损伤和电荷效应而广泛应用。
一方面，低落点能量条件下，探测的样品多为非导电材料，为了防止荷电效应或损伤样品，入射的扫描电子束束流通常很小，只有几百pA甚至几pA，因此从样品激发的信号电子很少；为了保证成像质量，探测器需要尽可能多的收集信号电子，并且信号电子收集效率影响成像速度，即信号电子收集效率影响扫描电子显微镜通量；因此，提高信号电子的收集效率是至关重要的。
另一方面，入射电子束在样品上激发产生的信号电子中，能量小于50eV的为二次电子(Secondary Electrons，SE)，能量接近入射电子的为背散射电子(Back-scatterElectrons，BSE)。二次电子能够表征样品的形貌特征，背散射电子由于与被观察材料的原子序数有关更多的表征样品的材料信息，相对于样品面小角度发射的背散射电子受到了样品表面起伏的影响，也会反映出样品表面形貌的信息。因此，不同类别的信号电子、不同角度出射的背散射电子反映不同的样品信息。尤其对于生物样品，由于被重金属染色，使得纯的背散射电子图像更有助于表征样品的结构。因此，通过分别探测二次电子和背散射电子，能够形成更好衬度的图像，有助于区别样品结构。
目前，在低落点能量条件下，尚不存在同时满足分辨率高、信号电子收集效率达到100％或接近100％、能够灵活探测不同发射角度的背散射电子、并能够灵活的控制接收的信号电子的类别等要求的扫描电子显微镜。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法，在保持低能扫描电子显微镜系统高分辨率的同时，提高信号电子的收集效率，灵活的控制接收的信号电子的类别。
本发明实施例提供一种低能扫描电子显微镜系统，包括：第一电子源、电子加速结构、第一偏转装置、第一探测装置，以及由磁透镜和电透镜构成的复合物镜；其中，
所述第一电子源，用于产生电子束；
所述电子加速结构，用于增加所述电子束的运动速度；
所述复合物镜，用于对经所述电子加速结构加速的电子束进行汇聚；
所述第一偏转装置，位于所述磁透镜的内壁与所述电子束的光轴之间，用于改变经所述电子加速结构加速的电子束的运动方向；
所述第一探测装置，包括用于接收电子束作用于样品上产生的二次电子和背散射电子的第一子探测装置、用于接收所述背散射电子的第二子探测装置、以及用于改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向的控制装置；
所述电透镜，包括第二子探测装置、样品台和控制电极，用于减小所述电子束的运动速度，并改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向。
上述方案中，所述电子加速结构为一阳极。
上述方案中，所述电子加速结构包括阳极和高压管，所述高压管，分别与所述阳极、所述第二子探测装置连接。
上述方案中，还包括：电子束调节装置，用于改变经所述加速结构后的电子束的特征。
上述方案中，所述电子束调节装置包括：汇聚装置和/或光阑；其中
所述汇聚装置，用于对经所述电子加速结构加速后的电子束进行汇聚。
所述光阑，用于对电子束进行过滤，所述光阑的中心位于所述光轴。
上述方案中，所述第一子探测装置，位于所述阳极与所述磁透镜之间，靠近所述磁透镜方向；
所述第二子探测装置，位于所述磁透镜的下方，靠近所述磁透镜的极靴。
上述方案中，所述第一子探测装置，位于所述阳极与所述磁透镜之间，靠近所述磁透镜方向；
所述第二子探测装置，位于所述磁透镜的下方，与所述高压管的下端面相连。
上述方案中，所述控制装置包括：多极电偏转器和多极磁偏转器。
上述方案中，所述磁透镜为电流线圈激励的浸没式磁透镜，所述磁透镜的极靴开口方向朝向所述样品。
上述方案中，所述第一子探测装置的中心孔直径不大于1毫米。
上述方案中，所述第二子探测装置的中心孔直径小于所述控制电极的中心孔直径。
上述方案中，所述第一电子源的电压值V1＜-5kV，所述阳极的电压值为零。
上述方案中，所述第二子探测装置处于地电位，所述样品台的电压值为V2，V1＜V2＜-5kV，所述控制电极的电压值V3支持调节，V3≤0kV。
上述方案中，所述第一电子源的电压值V1＜0kV，所述阳极的电压值与所述高压管的电压值均为V4，V4＞+5kV。
上述方案中，所述第二子探测装置电压值为V4，所述样品台的电压值为V2，V1＜V2≤0kV，所述控制电极的电压值V3支持调节，V3≤V4。
上述方案中，在所述控制电极的电压值V3，大于构成所述电透镜的第二子探测装置的电压值、并且小于构成所述电透镜的样品台的电压值V2时，
所述第一子探测装置，具体用于接收二次电子以及出射方向相对于样品表面的角度大于第一阈值的背散射电子；
所述第二子探测装置，具体用于接收出射方向相对于样品表面的角度小于第一阈值的背散射电子。
上述方案中，所述控制电透镜中控制电极的电压值V3比所述样品台的电压值V2至少小于50V时，
所述第一子探测装置，具体用于仅接收出射方向相对于样品表面的角度大于第一阈值的背散射电子；
所述第二子探测装置，具体用于仅接收出射方向相对于样品表面的角度小于第一阈值的背散射电子。
上述方案中，还包括：
信号处理装置，与所述第一子探测装置和/或第二子探测装置连接，用于对所述第一子探测装置基于接收的二次电子和/或背散射电子产生的第一信号进行处理；
和/或用于对所述第二子探测装置基于接收的背散射电子产生的第二信号进行处理。
上述方案中，所述信号处理装置包括：
信号放大子装置，用于对所述第一信号，和/或所述第二信号进行放大；
信号处理子装置，用于对经放大后的第一信号和/或第二信号进行处理。
上述方案中，所述信号处理装置还包括：
信号合成子装置，用于对经所述信号处理子装置处理后的第一信号和经所述信号处理子装置处理后的第二信号进行合成处理，形成复合图像。
本发明实施例还提供一种样品探测方法，包括：第一电子源产生的电子束经电子加速结构后，增加运动速度；
经所述电子加速结构加速的电子束，经复合物镜汇聚、电透镜减速、及第一偏转装置改变运动方向后作用于样品上，产生二次电子和背散射电子；所述复合物镜包括电透镜和磁透镜；
所述二次电子和所述背散射电子在所述电透镜及控制装置的作用下，改变运动方向，以被第一探测装置接收。
上述方案中，所述二次电子和所述背散射电子在所述电透镜及控制装置的作用下，改变运动方向，以被第一探测装置接收，包括：
控制所述控制电透镜中控制电极的电压值V3，大于构成所述电透镜的第二子探测装置的电压值、并且小于构成所述电透镜的样品台的电压值V2；
在所述控制装置产生的电场及磁场作用下，二次电子以及出射方向相对于样品表面的角度大于第一阈值的背散射电子，被第一探测装置中的第一子探测装置接收；
出射方向相对于样品表面的角度小于第一阈值的背散射电子，被第一探测装置中的第二子探测装置接收。
上述方案中，所述控制电透镜中控制电极的电压值V3比所述样品台的电压值V2至少小于50V时，
在所述控制装置产生的电场及磁场作用下，出射方向相对于样品表面的角度大于第一阈值的背散射电子，全部被第一探测装置中的第一子探测装置接收；
出射方向相对于样品表面的角度小于第一阈值的背散射电子，全部被第一探测装置中的第二子探测装置接收；
二次电子运动至所述样品表面，不被所述第一子探测装置和所述第二子探测装置接收。
上述方案中，所述方法还包括：
对所述第一子探测装置基于接收的二次电子和/或背散射电子产生的第一信号进行处理；
和/或对所述第二子探测装置基于接收的背散射电子产生的第二信号进行处理。
上述方案中，所述方法还包括：
对所述第一信号，和/或所述第二信号进行放大；
对经放大后的第一信号和/或第二信号进行处理后输出，形成第一图像和/或第二图像。
上述方案中，对所述第一图像和所述第二图像进行合成处理，形成复合图像。
本发明实施例中，通过控制第一电子源、电子加速结构、第二子探测装置、控制电极及样品台的电压，使得电子束到达样品的落点能量小于5keV；由电透镜和磁透镜构成的复合物镜提高了扫描电子显微镜系统的分辨率；通过电透镜与控制装置的协同作用，使得对信号电子的收集效率接近或达到100％；并且，通过调节控制电极的电压值，可灵活的控制接收的信号电子的类别和特定角度出射的背散射电子。
附图说明
图1是本发明实施例一低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图；
图2为本发明实施例一探测器接收信号电子的示意图；
图3a为本发明实施例一电透镜场示意图一；
图3b为本发明实施例一电透镜场示意图二；
图4为本发明实施例二低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图；
图5a为本发明实施例三低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图一；
图5b为本发明实施例三低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图二；
图6为本发明实施例四低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图；
图7为本发明实施例四探测器接收信号电子的示意图；
图8a为本发明实施例四电透镜场示意图一；
图8b为本发明实施例四电透镜场示意图二；
图9为本发明实施例五低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图；
图10a为本发明实施例六低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图一；
图10b为本发明实施例六低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图二；
图11为本发明实施例七低能扫描电子显微镜系统的组成结构示意图；
图12为本发明实施例八一种样品探测方法的处理流程示意图；
图13为本发明实施例九一种样品探测方法的处理流程示意图；
图14是本发明实施例十扫描电子显微镜物镜系统的组成结构示意图；
图15a为本发明实施例偏转控制电极的一个结构示意图；
图15b为本发明实施例偏转控制电极的另一个结构示意图；
图16a为本发明实施例一种第一子探测器的结构及探测区域示意图；
图16b为本发明实施例另一个第一子探测器的结构及探测区域示意图；
图16c为本发明实施例再一种第一子探测器的结构及探测区域示意图；
图17为本发明实施例十一扫描电子显微镜物镜系统的组成结构示意图；
图18为本发明实施例十二扫描电子显微镜物镜系统的组成结构示意图；
图19为本发明实施例十三扫描电子显微镜物镜系统的组成结构示意图；
图20为本发明实施例十四扫描电子显微镜物镜系统的组成结构示意图；
图21为本发明实施例样品探测方法的处理流程示意图；
图22a为本发明实施例MORRIL的扫描示意图一；
图22b为本发明实施例SORRIL的扫描示意图一；
图23a为本发明实施例MORRIL的扫描示意图二；
图23b为本发明实施例SORRIL的扫描示意图二；
图24a为本发明实施例对大扫描场中心位置产生的信号电子进行探测的示意图；
图24b为本发明实施例对大扫描场边缘产生的信号电子进行探测的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
对本发明进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
1)空间电荷效应，电子光学系统中，由于电子之间具有库伦作用力而造成电子束的“膨胀”，增加电子束成像系统的像差的现象；尤其在电子束形成交叉束斑时，电子在交叉束斑处的密度极大，电子之间的相互距离很小，由于库伦力与电子间的距离的平方成反比，因此，较大的库仑力会导致电子束的聚焦束斑扩大。
2)初始电子束，由第一电子源产生的、到达样品之间的电子束为初始电子束。
3)信号电子，电子束作用到样品上产生的电子，包括：二次电子和背散射电子。
4)光轴，电子束的光学中心轴。
5)发射角度，是指信号电子的出射方向与样品表面之间的夹角。
需要说明的是，在本发明的附图中，信号电子在磁场的作用下，沿光轴旋转的运动轨迹没有被标示出来，仅标示信号电子在光轴所在子午面上的轨迹。
相关技术中，在低落点能量条件下，单一磁透镜或单一电透镜的像差明显增加，由于电透镜能够部分补偿磁透镜的像差，因此，提供一种扫描电子显微镜，使用电透镜和磁透镜组成的复合物镜，以减小像差，进而提高扫描电子显微镜的分辨率。在一可选实施例中，扫描电子显微镜具有高压管结构，物镜中的高压管作为电透镜的一个电极，第一电子源出射的初始电子束在高压管中能够维持较高的速度，并在接近样品时，受到高压管和样品组成的电透镜的影响而减小速度。在高压管和样品之间的另一个可选电极作为电透镜的中间级，电透镜产生的电场和磁透镜产生的磁场重叠或相连，使得低落点能量下，电透镜和磁透镜构成的复合物镜能够提高扫描电子显微镜的分辨率，提高扫描电子显微镜的性能。
相关技术中，为提高扫描电子显微镜的分辨率，提供一种扫描电子显微镜，利用磁透镜极靴作为电透镜的一个电极，在样品上施加负电压，以在样品和磁透镜之间形成减速电场，使得第一电子源出射的初始电子束在磁透镜和样品之间被减速。在磁透镜和样品之间的另一个可选电极作为电透镜的中间级。在该扫描电子显微镜中，在物镜上方放置一镜中探测器，该镜中探测器也称为in-column探测器。相比于传统的镜外探测器，由于镜中探测器不占据物镜和样品之间的空间，因此物镜的工作距离可以尽可能的小，从而使扫描电子显微镜能够保持较高的分辨率。
并且，从样品激发的二次电子被复合物镜中的静电场吸引，形成一个交叉斑，通过物镜被镜中探测器收集。由于二次电子能量很低，小于50eV甚至5eV，因此，几乎所有的二次电子都能被镜中探测器收集，仅有少数电子通过镜中探测器的中心孔而未被收集，提高了二次电子的收集效率。但是，由于背散射电子能量较高，不容易被电透镜吸引，出射方向相对于样品面的发射角小的背散射电子，不能被镜中探测器收集，入射到物镜内表面或物镜之外，因此，镜中探测器对于背散射电子的探测效率很低。
相关技术中，为提高背散射电子的探测效率，还提供一个可选实施例，包括：在高压管接近样品的一端放置用于收集小角度发射的背散射电子的背散射电子探测器，并作为电透镜的一个电极；背散射电子探测器收集发射角度小的纯的背散射电子信号；所有的二次电子和大角度发射的背散射电子穿过背散射电子探测器的中心孔，被放置在物镜上方的镜中探测器探测。相关技术中，还提供另一个可选实施例，包括：将背散射电子探测器放置在高压管中，用来收集小角度发射的背散射电子，二次电子被吸引通过背散射电子探测器的中心孔，被放置在物镜上方的二次电子探测器探测，或者将背散射电子探测器放置在磁透镜中，且位于二次电子探测器的下方。上述实施例所涉及的角度是指背散射电子的出射方向相对于样品表面的角度。
但是，上述实施方式中至少存在如下比较明显的技术问题，在低落点能量条件下，要求扫描电子显微镜具有较高的通量，及较高的二次电子和背散射电子探测效率；而上述实施方式中，背散射电子束由初始电子束在样品表面激发后，直接入射至物镜外的背散射电子探测器上；由于低落点能量下，背散射电子的能量低至小于3keV，使得入射到背散射电子探测器上的背散射电子激发的信号较弱，背散射电子探测器的增益较小。或者，背散射电子被电场加速后入射至背散射电子探测器上时，由于部分二次电子和背散射电子从最上方探测器的中心孔逃离，降低了二次电子和背散射电子的探测率。另外，由于不同发射角度的背散射电子能够表征样品不同维度的信息，出射角度相对样品表面的角度小的背散射电子能够表征样品的形貌信息，出射角度相对样品表面的角度大的背散射电子能够表征样品的材料信息。对于给定的落点能量，由于电场的强度、磁场的强度、以及背散射电子探测器的位置是固定的，因此，无法通过改变背散射电子的运功路径，来实现背散射电子探测器对特定发射角度的背散射电子的探测。
在又一可选实施方式中，背散射电子探测器具有几个环形的探测通道，用于区分不同发射角度的背散射电子。但是，具有该结构的背散射电子探测器相对复杂，选择性的收集不同落点能量、不同发射角度的背散射电子的灵活性差。
实施例一
针对上述问题，本发明实施例一提供一种低能扫描电子显微镜系统，扫描电子显微镜系统的组成结构，如图1所示，包括：第一电子源101、电子加速结构、由磁透镜107和电透镜10构成的复合物镜11、第一偏转装置106、以及第一探测装置105；其中，所述第一电子源101，用于产生电子束；在一可选实施方式中，所述第一电子源为场致发射的第一电子源，如热场发射的第一电子源、或冷场发射的第一电子源，与钨丝和六硼化镧材料制作的热发射源相比，具有更好的电流密度和亮度，并且具有更小的虚源，能够减小电子束聚焦于样品上产生束斑的大小，提高扫描电子显微镜系统探测样品的分辨率。
所述电子加速结构为阳极102，沿着电子束发射方向，位于所述第一电子源101的下方，用于形成一电场，增加所述电子束的运动速度。相关技术中，扫描电子显微镜的阳极和第一电子源之间，通常包括至少一个吸取极；本发明实施例中，所述第一电子源101产生的电子束直接经阳极场致发射，并控制所述阳极102与所述第一电子源101的发射尖的距离尽可能小，有助于减小电子束的能散，进而减小空间电荷效应对第一电子源101发射的电子束的影响。本发明实施例中，电子束通过阳极加速后，在进入复合物镜11形成的聚焦场附近，均能够保持较高的能量，也减小了空间电荷效应对第一电子源101发射的电子束的影响。
本发明实施例中，所述第一电子源101的电压值V1＜-5kV，V1的典型值为-10kV；所述阳极102接地，电压值为零，所述第一电子源101产生的电子束经过阳极102之后，运动速度会增加。
所述复合物镜11包括磁透镜107和电透镜10，用于对经所述电子加速结构加速的电子束进行汇聚。
所述第一偏转装置106，位于所述磁透镜107内壁与所述电子束的光轴110之间，用于改变入射到所述样品前的电子束的运动方向。所述第一偏转装置106至少包括：第一偏转器106a和第二偏转器106b，也可以有更多的偏转器参与进来进行初始电子的扫描。第一偏转器106a、第二偏转器106b均可以是磁偏转器或电偏转器；第一偏转器106a和第二偏转器106b位于磁透镜内侧，第一偏转器106a和第二偏转器106b配合作用，并且靠近磁透镜场，有助于降低大扫描场时扫描场边沿的像差。第一偏转器106a和第二偏转器106b通常为多极的磁偏转器或电偏转器，例如4极、8极、12极、16极等，能够产生任意偏转方向的扫描场。本发明实施例中，由于阳极102到背散射电子探测器105b的电子束路径上的元件均接地，因此优选静电偏转器，静电偏转器相比于磁偏转器速度更快，更有利于实现高速的电子束扫描，有助于提高电子束显微镜的成像速度。
所述第一探测装置105，包括用于接收初始电子束作用于样品上产生的二次电子和背散射电子的第一子探测装置105a、用于接收所述背散射电子的第二子探测装置105b、以及用于改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向的控制装置105c。
在一可选实施例中，所述第一子探测装置105a为中心探测器，位于所述磁透镜107的上方。所述第二子探测装置105b为背散射电子探测器，位于所述磁透镜107的下方，并紧贴所述磁透镜107的极靴。
所述中心探测器105a和背散射电子探测器105b是带有中心孔的圆形探测器，均可以是半导体探测器、雪崩式探测器或闪烁体和光导管组成的探测器。背散射电子探测器105b的厚度较薄，被控制在2mm甚至1mm以下，以避免过多的占用所述磁透镜107和样品台109之间的空间，保证物镜和样品之间的工作距离较小从而保证较高的分辨率；所述中心探测器105a中心孔直径Φ2≤1mm，以提高信号电子的接收效率。
在一可选实施例中，所述控制装置105c，位于第一子探测装置105a的下方，第二子探测装置105b的上方。所述控制装置105c由电偏转器和磁偏转器构成，电偏转器和磁偏转器产生复合的电磁场；其中，电场强度的大小和方向、磁场强度的大小和方向均与初始电子束的速度有关。在一优选实施方式中，所述控制装置105c的功能可由韦恩分析器实现。
控制装置105c中的电偏转器产生一电场，初始电子受到的电场力为：
Fe＝qE (1)；
其中，q为带电粒子的带电量，E为电场强度。
同时，控制装置105c中的磁偏转器产生一个垂直于电场强度的磁场，初始电子受到的洛伦兹力为：
Fm＝qvⅹB (2)；
其中，B为磁感应强度，v为带电粒子的速度。
对于初始电子束，电子束在受到电场力Fe作用的同时，还受到一个相反方向的Fm磁场力的作用，电场力与磁场力的作用力平衡，不对初始电子造成偏转。
对于初始电子束作用到样品上产生的信号电子，经过韦恩分析器时，由于洛伦兹力与电子的移动方向有关，电场力与电子的移动方向无关，因此，信号电子的入射方向变得相反，此时洛伦兹力Fm与电场力Fe变为相同的方向，信号电子受到二者合力的作用向电场力的方向偏转。
在一可选实施方式中，韦恩分析器中的电偏转器为包含有多个静电极的多极型结构，韦恩分析器中的磁偏转器为包含有多个磁极的多极型结构；例如4极、8极、12极、16极等，如此，能够产生沿光轴360度旋转分布的任意方向的平衡的电场和磁场，进而控制信号电子沿光轴360度旋转的任意方向进行偏转。
本发明实施例中，所述复合物镜11包括：磁透镜107、电透镜10；其中，所述磁透镜107优选为电流线圈激励的浸没式磁透镜，由导线绕成激励线圈外部有磁性材料制成的壳体，所述磁透镜107的开口处即为磁透镜的极靴，极靴的开口方向朝向样品，样品面位于所述磁透镜107的Z向磁场的最强处附近。相关技术中。非浸没式磁透镜极的靴开口处，朝向电子束的光轴110方向，并且磁透镜的聚焦场距离样品面较远。因此，本发明实施例中浸没式磁透镜107的成像像差，相比较相关技术中的非浸没式磁透镜的成像像差更小，提高扫描电子显微镜系统的分辨率。
本发明实施例中，所述电透镜10由第二子探测装置105b、样品台109和控制电极108构成。
在一可选实施方式中，所述第二子探测装置105b为背散射电子探测器，位于所述磁透镜107的下方，并紧贴所述磁透镜107的极靴。所述控制电极108带有中心孔，所述控制电极108位于所述第二子探测装置105b和所述样品台109之间。
在一可选实施方式中，所述电透镜10为一个减速的阴极透镜，用于减小经阳极加速后的电子束的运动速度，以及控制信号电子的运动路径；所述第二子探测装置105b处于地电位，即第二子探测装置105b的电压值为零，电子束从阳极102到第二子探测装置105b所经过的路径的电压值均为地电位；样品台109的电压值V2为V1＜V2＜-5kV，样品放置在样品台109上后，具有与样品台109相同或相近的电压值。所述控制电极108的电压值V3可调节，控制电极108的电压值V3≤0kV。通过调节控制电极108的电压值，调整减速电透镜场的分布，从而影响初始电子束的聚焦情况，以及初始电子束作用于样品上产生的信号电子的轨迹。因此，带第一电子源101产生的电子束经阳极102加速后，被所述电透镜10减速聚焦至样品，所述样品放置于样品台。可以为半导体样品、导体样品、不导电样品等。同时，电透镜10可以补偿磁透镜107的部分像差，提高扫描电子显微镜的分辨率。
本发明实施例中，初始电子束在样品上激发产生的信号电子包括二次电子和背散射电子，在磁透镜107的磁场和电透镜10的电场作用下，二次电子和背散射电子的轨迹都会受到影响。在磁透镜107的磁场和电场的共同作用下，原本直线发出的背散射电子受到沿指向光轴110方向(r向)的作用力，在从样品面发出到被背散射电子的运动轨迹逐渐靠近光轴110。
在特定落点能量条件下，即样品上电位V2确定情况下，控制电极上电压V3设置为特定值时，背散射电子从样品面发出到被第一探测装置接收之间，背散射电子的运动路径不存在交叉点；除非在非常低(小于50eV)的落点能量时候，背散射电子能量和二次电子能量特别接近，由于受到电磁场的作用，背散射电子的轨迹会形成交叉点而穿过背散射电子探测器的中心孔。在电磁场的强烈作用下，由于二次电子能量过小(小于50eV)，使得二次电子刚从样品表面发出，其运动轨迹便在样品与背散射电子探测器之间，或背散射电子探测器孔附近形成交叉点。在背散射电子探测器中心孔直径Φ1的值在特定范围内时，二次电子能够全部从背散射电子探测器中心孔穿过而不被探测，甚至接近样品表面平行发出的二次电子都会受电磁场作用穿过背散射电子中心孔而被探测到。此时，发射角度小的背散射电子，由于受到朝向光轴110的力而向光轴110中心汇聚；在合适的物镜场条件下，即使发射角度接近于零的背散射电子也能被背散射电子探测器105b探测。另外，发射角度大的背散射电子，即靠近光轴110发出的背散射电子，会穿过背散射电子探测器105b的中心孔，被中心探测器105a探测到。背散射电子探测器105b的中心孔Φ1被设置在数个mm的量级。初始电子束作用于样品表面产生的信号电子，被电透镜10加速并经过韦恩分析器105c的偏转后被探测器105探测；其中，信号电子的一部分直接被105b探测，另一部分被105a探测，二次电子能够完全穿过背散射电子探测器105b的中心孔。
以控制装置105c为韦恩分析器为例，在韦恩分析器105c关闭的情况下，如图2所示，信号电子在被电透镜10加速后，其中，发射角度小的背散射电子完全被背散射电子探测器105b探测；在中心探测器105a的中心孔很小的情况下，几乎所有的二次电子和发射角度大的背散射电子均能够被中心探测器105a探测，仅有少数的二次电子穿过中心探测器105a的中心孔而不能够被探测器105接收。
本发明实施例中，在韦恩分析器105c打开的情况下，如图1所示，在韦恩分析器105c产生的电场和磁场合适的情况下，信号电子在被电透镜10加速后，其中，发射角度小的背散射电子完全被背散射电子探测器105b探测，所有的二次电子和发射角度大的背散射电子均被中心探测器105a探测。此时，在韦恩分析器105c的辅助下，第一探测装置105的探测效率提高至约100％。一方面，由于低落点能量扫描电子显微镜系统中，信号电子的收集效率直接决定了扫描电子显微镜系统的速度。另一方面，通常低落点能量扫描电子束显微镜观察的样品是半导体或有机材料等不良导体，其信号电子的产额相较于良导体差距很大，因此尽可能多的收集信号电子有利于提高电子显微镜的成像速度。再一方面，二次电子和背散射电子都受到电透镜10产生的额外加速场的作用，使得二次电子和背散射电子能量提高约V2电子伏，会在探测器上产生更高的信号增益，有助于提高低落点能量条件下的电子束成像速度。
由于所述控制电极108的电压值V3是支持调节的，即控制电极108的电压值V3的大小可根据需要灵活调节；因此通过对控制电极108电压的调节可以灵活的调节电透镜10的场，从而控制背散射电子和二次电子的运动轨迹。如图3a所示，控制电极108电压值V3在背散射电子探测器电压值和样品台109电压值V2之间调节时，能够在样品台109与背散射电子探测器105b之间形成一静电透镜场，本发明实施例中电透镜场的等势线如图3a中13所示，静电透镜场与物镜的磁场共同对信号电子进行作用；此时，二次电子形成交叉斑完全穿过背散射电子探测器105b的中心孔，出射角度大的背散射电子也穿过背散射电子探测器中心孔105b，并在韦恩分析器105c的作用下，被中心探测器105a探测。出射角度小的背散射电子在电透镜10的作用下，被背散射电子探测器105b探测。并且，由于控制电极108的电压可以连续变化，因此，可以精确的控制在特定角度范围出射的背散射电子被探测器105b探测，而使出射角度大于特定值的背散射电子穿过探测器105b探测的中心孔，被105a探测器捕获。
由于不同角度发出的背散射电子所携带的材料信息有所区别，发射角度小的背散射电子受到了样品表面起伏的影响，能够表征样品表面形貌的信息；发射角度大的(接近90°)背散射电子，即靠近光轴110的背散射电子能够表征样品材料的信息。因此通过对控制电极108电压值的调整，能够控制发射角度在特定值内的背散射电子被探测器105b探测，进而决定背散射电子探测器105b获得的背散射电子图像更能够表征样品的材料信息，还是更能够表征样品表面形貌的信息。另外，由于样品本身的差异，初始电子束作用于样品后产生的背散射电子的发射角度也有不同，可通过灵活的选择探测背散射电子而获得最佳的背散射电子对比度图像。因此，通过控制电极108可灵活的控制复合物镜11中电透镜的电场，也可以灵活的选择要探测的信号电子的类型和分布角度；使用一个背散射电子探测器105b即可选择捕获特定角度范围内发出的背散射电子，与相关技术中将背散射电子探测器分成带有数个探测通道的环带相比，更能够适应于选择捕获不同角度范围内背散射电子的要求，降低了探测器的复杂度。
本发明实施例中，当控制电极108电压值V3相比于样品台109电压值V2小至少50V时，静电场分布发生变化如图3b所示，形成一个在控制电极108和样品台109之间的对电子向下力的电场，14为该实施例下电场等势线；二次电子被向下电场压制不能向上，返回到样品上；背散射电子受r方向向外的力；因此，发射角度小的背散射电子也可以被背散射电子探测器105b探测，更大发射角度的背散射电子被中心探测器105a探测，中心探测器105a和背散射电子探测器105b获取的是不同出射角度的纯的背散射电子，不存在二次电子。
因此，通过控制电极108灵活的控制电透镜10的电场，也可以灵活的选择中心探测器105a探测到电子的类型，进而选择探测单独的背散射电子、或者探测包含背散射电子和二次电子的信号电子。与相关技术中在中心探测器前面增加带有可调滤网用于获得纯背散射电子信息相比，本发明实施例降低了第一探测装置的复杂度。
综上，通过调节控制电极108，能够选择探测不同出射角度的背散射电子、单独的背散射电子、或背散射电子和二次电子混合信息、或单独的二次电子，从而提高了低落点能量条件下探测信号电子的灵活性。
可以看出，本发明实施例中，第一电子源101产生的电子束聚焦到样品上形成一个聚焦点或交叉束斑，在第一电子源101和样品109之间的路径上，没有产生其他的聚焦点或交叉束斑；电子束从经过阳极102到接近复合物镜的透镜场前，电子束均保持一个较高的能量；如果第一电子源101的电压V1的值为-10kV，初始电子在接近符合物镜场前的光学路径上均保持10keV的能量，并且未形成其他的聚焦点或交叉斑，如此，有效地减小了空间电荷效应对光学系统的影响。
实施例二
本发明实施例二所提供的低能扫描电子显微镜系统与本发明实施例一所提供的扫描电子显微镜系统相似，不同之处在于，本发明实施例二提供的扫描电子显微镜系统的组成结构，还包括电子束调节装置，沿光轴110方向设置于阳极102的下方，用于改变经阳极102后的电子束的特征；所述电子束的特征至少包括：电子束的束流密度和电子束的直径。
在一可选实施方式中，如图4所示，所述电子束调节装置为汇聚装置103，沿着初始电子束的出射方向设置于阳极102的下方，用于对被阳极加速的电子束进行汇聚，即改变电子束的发射张角，进而控制电子束到达样品的束流密度，并且电子束经过汇聚装置103后不形成交叉斑。
在一优选实施方式中，汇聚装置103为电激励的磁透镜，汇聚装置103的聚焦磁场可以连续调节。
实施例三
本发明实施例三所提供的低能扫描电子显微镜系统与本发明实施例一、实施例二所提供的低能扫描电子显微镜系统相似。不同之处在于，本发明实施例三提供的低能扫描电子显微镜系统的组成结构，如图5a所示，与本发明实施例一提供的低能扫描电子显微镜系统相比，电子束调节装置为光阑104，所述光阑104沿光轴方向位于所述阳极的下方，用于对经过阳极102的电子束进行过滤。
或本发明实施例三提供的低能扫描电子显微镜系统的组成结构，如图5b所示，与本发明实施例二提供的低能扫描电子显微镜系统相比，电子束调节装置还包括光阑104，沿光轴方向，位于所述汇聚装置103的下方，用于对经过汇聚装置103的电子束进行过滤，第一电子源101产生的电子束经阳极102、汇聚装置103和光阑104后，沿着光轴110向下运动。
实施例四
本发明实施例四提供的低能扫描电子显微镜系统，与本发明实施例一提供的低能扫描电子显微镜系统相似，如图6所示，不同之处在于，本发明实施例四所示的低能扫描电子显微镜系统的电子加速结构包括：阳极102和高压管401；
本发明实施例中，由于阳极102到背散射电子探测器105b的这一路径中，电子束在高压管中保持高速，高压管上施加了电压值为V4的高压，所以第一偏转装置106优选使用磁偏转器。
本发明实施例中，电子加速结构由阳极102和高压管401构成，高压管401分别与阳极102和第二子探测装置105b连接，第一电子源101的电压值V1<0kV，阳极102的电压值与高压管401的电压值均为V4，V4>+5kV；电透镜10为一个减速的阴极透镜，用于减小经阳极加速后的电子束的运动速度，以及控制信号电子的运动路径；所述第二子探测装置105b的电压值为V4，电子束从阳极102到第二子探测装置105b所经过的路径的电压值均为V4；样品台109的电压值V2为V1<V2≤0kV，样品放置在样品台109上后，具有与样品台109相同或相近的电压值。所述控制电极108的电压值V3可调节，控制电极108的电压值V3≤V4。通过调节控制电极108的电压值，调整减速电透镜场的分布，从而影响初始电子束的聚焦情况，以及初始电子束作用于样品上产生的信号电子的轨迹。
以控制装置105c为韦恩分析器为例，在韦恩分析器105c关闭的情况下，如图7所示，信号电子在被电透镜10加速后，其中，出射角度小的背散射电子完全被背散射电子探测器105b探测；在中心探测器105a的中心孔很小的情况下，几乎所有的二次电子和出射角度大的背散射电子被中心探测器105a探测，仅有少数的二次电子穿过中心探测器105a的中心孔而不被探测。在韦恩分析器105c打开的情况下，如图6所示，在韦恩分析器105c产生的电场和磁场合适的情况下，信号电子在被电透镜10加速后，其中，出射角度小的背散射电子完全被背散射电子探测器105b探测；所有的二次电子和出射角度大的背散射电子被中心探测器105a探测。因此，分析器105c将探测效率提高至约100％。低能扫描电子束显微镜中，信号电子的收集效率直接决定了扫描电子显微镜的速度，并且通常低能扫描电子束显微镜观察的样品是半导体或有机材料不良导体，其信号电子产额相较于良导体差距很大，因此尽可能收集信号电子有利于提高电子显微镜的成像速度。另外，二次电子和背散射电子都受到一个阴极电透镜的额外加速场的作用，这个加速场会使得二次电子和背散射电子提高约V2电子伏，会在探测器上产生更高的信号增益，有助于提高低能条件下的电子束成像速度。
由于所述控制电极108的电压值V3是支持调节的，即控制电极108的电压值V3的大小可以调节，因此通过对控制电极108电压的调节可以灵活的调节电透镜10的场，从而控制背散射电子和二次电子的运动轨迹。如图8a所示，控制电极108电压值V3在背散射电子探测器电压值V4和样品台109电压值V2之间调节时，能够在样品台109与背散射电子探测器105b之间形成一静电透镜场，本发明实施例中电透镜场的等势线如图8a中21所示，静电透镜场与物镜的磁场共同对信号电子进行作用；此时，二次电子形成交叉斑完全穿过背散射电子探测器105b的中心孔，出射角度大的背散射电子也穿过背散射电子探测器中心孔105b，并在韦恩分析器105c的作用下，被中心探测器105a探测。出射角度小的背散射电子在电透镜10的作用下，被背散射电子探测器105b探测。并且，由于控制电极108的电压可以连续变化，因此，可以精确的控制在特定角度范围出射的背散射电子被探测器105b探测，而使出射角度大于特定值的背散射电子穿过探测器105b的中心孔，被105a探测器捕获。
由于不同角度发出的背散射电子所携带的材料信息有所区别，发射角度小的背散射电子受到了样品表面起伏的影响，能够表征样品表面形貌的信息；发射角度大的(接近90°)背散射电子，即靠近光轴的背散射电子能够表征样品材料的信息。因此通过对控制电极108电压值的调整，能够控制发射角度在特定值内的背散射电子被探测器105b探测，进而决定背散射电子探测器105b获得的背散射电子图像更能够表征样品的材料信息，还是更能够表征样品表面形貌的信息。另外，由于样品本身的差异，初始电子束作用于样品后产生的背散射电子的发射角度也有不同，可通过灵活的选择探测背散射电子而获得最佳的背散射电子对比度图像。因此，通过控制电极108可灵活的控制复合物镜11中电透镜的电场，也可以灵活的选择要探测的信号电子的类型和分布角度；使用一个背散射电子探测器105b即可选择捕获选择角度范围内发出的背散射电子，与相关技术中将背散射电子探测器分成带有数个探测通道的环带相比，更能够适应于选择捕获不同角度范围内背散射电子的要求，降低了探测器的复杂度。
本发明实施例中，当控制电极108电压值V3相比于样品台109电压值V2小至少50V时，静电场分布发生变化如图8b所示，形成一个在控制电极108和样品台109之间的对电子向下力的电场，22为该实施例下电场等势线；二次电子被向下电场压制不能向上，返回到样品上；背散射电子受r方向向外的力；因此，发射角度小的背散射电子也可以被背散射电子探测器105b探测，更大发射角度的背散射电子被中心探测器105a探测，中心探测器105a和背散射电子探测器105b获取的是不同出射角度的纯的背散射电子，不存在二次电子。
因此，通过控制电极108灵活的控制电透镜10的电场，也可以灵活的选择中心探测器105a探测到电子的类型，进而选择探测单独的背散射电子、或者探测包含背散射电子和二次电子的信号电子。与相关技术中在中心探测器前面增加带有可调滤网用于获得纯背散射电子信息相比，本发明实施例降低了第一探测装置的复杂度。
综上，通过调节控制电极108，能够选择探测不同出射角度的背散射电子、单独的背散射电子、或背散射电子和二次电子混合信息、或单独的二次电子，从而提高了低落点能量条件下探测信号电子的灵活性。
实施例五
本发明实施例五所提供的低能扫描电子显微镜系统与本发明实施例四所提供的低能扫描电子显微镜系统相似，不同之处在于，本发明实施例五提供的低能扫描电子显微镜系统的组成结构，还包括电子束调节装置，沿光轴方向设置于阳极102的下方，用于改变经阳极102后的电子束的特征；所述电子束的特征至少包括：电子束的束流密度和电子束的直径。
在一可选实施方式中，如图9所示，所述电子束调节装置为汇聚装置103，沿着初始电子束的出射方向设置于阳极102的下方，用于对被阳极加速的电子束进行汇聚，即改变电子束的发射张角，进而控制电子束到达样品的束流密度的作用，并且电子束经过汇聚装置103后不形成交叉斑。
在一优选实施方式中，汇聚装置103为电激励的磁透镜，汇聚装置103的聚焦磁场可以连续调节。
实施例六
本发明实施例六所提供的低能扫描电子显微镜系统与本发明实施例四、实施例五所提供的低能扫描电子显微镜系统相似。不同之处在于，本发明实施例六提供的低能扫描电子显微镜系统的组成结构，如图10a所示，与本发明实施例四提供的低能扫描电子显微镜系统相比，电子束调节装置为光阑104，所述光阑104沿光轴方向位于所述阳极的下方，用于对经过阳极102的电子束进行过滤。
或本发明实施例六提供的低能扫描电子显微镜系统的组成结构，如图10b所示，与本发明实施例五提供的低能扫描电子显微镜系统相比，电子束调节装置还包括光阑104，沿光轴方向，位于所述汇聚透镜103的下方，用于对经过汇聚透镜103的电子束进行过滤，第一电子源101产生的电子束经阳极102、汇聚透镜103和光阑104后，沿着光轴110向下运动。
实施例七
基于上述实施例一至实施例六，本发明实施例七提供的低能扫描电子显微镜系统，如图11所示，还包括信号处理装置30，与所述第一子探测装置和/或第二子探测装置连接，用于对所述第一子探测装置基于接收的二次电子和/或背散射电子产生的第一信号进行处理；和/或用于对所述第二子探测装置基于接收的背散射电子产生的第二信号进行处理。
在一可选实施方式中，所述信号处理装置包括：信号放大子装置和信号处理子装置；其中，
信号放大子装置，包括：第一信号放大子装置300a，用于对所述第一信号进行放大；和/或第二信号放大子装置300b，用于对所述第二信号进行放大；
信号处理子装置，包括：第一信号处理子装置301a，用于对经放大后的第一信号进行处理后输出，形成第一图像；和/或第二信号处理子装置301b，用于对经放大后的第二信号进行处理后输出，形成第二图像。
在一可选实施方式中，所述信号处理装置还包括：信号合成子装置，用于对经所述信号处理子装置处理后的第一信号和经所述信号处理子装置处理后的第二信号进行合成处理，形成复合图像。
本发明实施例中，可以分别对第一子探测装置输出的信号和第二子探测装置输出的信号进行放大、处理操作，分别产生有针对性探测的二次电子图像或背散射电子图像。也可以利用信号合成子装置302对处理后的第一子探测装置输出的第一信号和处理后的第二子探测装置输出的第二信号进行合成，得到一幅收集率为100％或接近100％的合成图像。
实施例八
基于上述实施例一至实施例七所述的低能扫描电子显微镜系统，本发明实施例八还提供一种样品探测方法，所述样品探测方法的处理流程，如图12所示，包括以下步骤：
步骤S101，第一电子源产生的电子束经电子加速结构后，增加运动速度。
在一可选实施方式中，所述电子加速结构为一阳极，所述第一电子源的电压值V1<-5kV，阳极接地。
在另一可选实施方式中，所述电子加速结构包括：阳极和高压管，第一电子源电压值V1<0kV，阳极电压值V4为V4>+5kV，高压管电压值为V4。
所述第一电子源产生的电子束被所述电子加速结构加速后能量保持大于5keV，典型值为10keV，沿光轴向下运动；向下运动的高能电子束通过汇聚透镜被汇聚，但不形成交叉斑，并通过光阑，两者对电子束的束流大小和束斑直径进行了调整。
步骤S102，经所述电子加速结构加速的电子束，经复合物镜汇聚、电透镜减速、及第一偏转装置改变运动方向后作用于样品上，产生二次电子和背散射电子。
在一优选实施方式中，运动速度增加的电子束经复合物镜汇聚、电透镜减速以及第一偏转装置偏转后在样品表面扫描，产生二次电子和背散射电子。其中，复合物镜包括：磁透镜和电透镜；所述磁透镜优选为电流线圈激励的浸没式磁透镜，由导线绕成激励线圈外部有磁性材料制成的壳体，所述磁透镜的开口处即为磁透镜的极靴，极靴的开口方向朝向样品，样品面位于所述磁透镜的Z向磁场的最强处附近。相关技术中。非浸没式磁透镜极的靴开口处，朝向电子束的光轴方向，并且磁透镜的聚焦场距离样品面较远。因此，本发明实施例中浸没式磁透镜的成像像差，相比较相关技术中的非浸没式磁透镜的成像像差更小，提高扫描电子显微镜系统的分辨率。
在一可选实施方式中，所述电透镜中背散射电子探测器处于地电位，所述样品台的电压值为V2，V1<V2<-5kV，所述控制电极的电压值V3可调，大小为V3≤0kV；从阳极至背散射电子探测器电子束所经路径均为地电位。
在另一可选实施方式中，所述电透镜中背散射电子探测器处于V4电位；样品台的电压值为V1<V2≤0kV；控制电极的电压值V3可调，为V3≤V4。
所述复合物镜中磁透镜产生的聚焦磁场和电透镜产生减速电场形成一复合聚焦场，沿光轴向下运动的高能电子束经过复合聚焦场被汇聚，同时汇聚电子束被所述减速电场减速至能量小于等于5keV聚焦照射到待测样品；低能聚焦电子束在偏转器产生的偏转场作用下，在样品上扫描，产生信号电子，包括二次电子和背散射电子。
步骤S103，所述二次电子和所述背散射电子在所述电透镜及控制装置的作用下，改变运动方向，以被第一探测装置接收。
在一可选实施方式中，第一探测装置包括背散射电子探测器和中心探测器，从样品返回的信号电子被电透镜的电场加速，所述控制装置的电压值V3是可连续变化的，当控制装置的电压值V3在背散射电子探测器电压值和样品台电压值V2之间调节时，二次电子和出射角度大于第一阈值的背散射电子被中心探测器探测，出射角度小于第一阈值的背散射电子被背散射电子探测器探测；当控制电极的电压值V3相比样品台电压值V2小至少50V时，二次电子被压制回样品，出射角度大于第一阈值的背散射电子被中心探测器探测，出射角度小于第一阈值的背散射电子被背散射电子探测器探测。这里，第一阈值与背散射电子探测器的位置等属性有关。
在一可选实施方式中，在所述控制装置为韦恩分析器时，通过调节韦恩分析器产生的电场和磁场的强度，提高中心探测器对二次电子和/或背散射电子的收集效率。
综上，通过调节控制装置的电压值，可以选择探测不同出射角度的背散射电子信息、纯背散射电子信息、背散射电子和二次电子混合信息和纯的二次电子信息。
实施例九
本发明实施例九提供的样品探测方法，如图13所示，与实施例八提供的样品探测方法相似，不同之处在于，在执行步骤S103之后，还包括：
步骤S104，对中心探测器和/或背散射电子探测器接收的信号电子产生的信号进行处理。
本发明实施例中，可以分别对中心探测器接收的信号电子产生的信号，及背散射电子探测器接收的信号电子产生的信号进行放大、处理操作，产生两个有针对性的二次电子图像或背散射电子图像。也可以对背散射电子探测器中的信号和中心探测器中的信号进行处理后，进行合成，得到一幅收集率为100％或接近100％的图像。
实施例十
本发明实施例十提供一种扫描电子显微镜物镜系统，扫描电子显微镜物镜系统的组成结构，如图14所示，包括：磁透镜401、第二偏转装置402、偏转控制电极403，待测样品407以及由第一子探测器404和第二子探测器405构成的第二探测装置。
本发明实施例中，所述磁透镜401为浸没式电流激励的磁透镜，其环状极靴开口方向朝向待测样品407；所述磁透镜401的中心轴线上的磁场最强处位于所述待测样品表面附近，以形成浸没式的磁透镜。
本发明实施例中，所述第二偏转装置402，位于所述磁透镜401内部；所述第二偏转装置402包括至少一个子偏转器。
当所述第二偏转装置402包括多个子偏转器时，所述多个子偏转器可以全部是电偏转器、或全部是磁偏转器、或电偏转器与磁偏转器的组合。
当所述第二偏转装置402包括的多个子偏转器为电偏转器与磁偏转器的组合时，不对所述电偏转器和所述磁偏转器的数量进行限定。举例来说，当所述第二偏转装置402包括4个子偏转器时，一种实施例为所述电偏转器的数量为1个，所述磁偏转器的数量为3个；另一种实施例为所述电偏转器的数量为2个，所述磁偏转器的数量为2个；再一种实施例为所述电偏转器的数量为3个，所述磁偏转器的数量为1个；又一种实施例为所述电偏转器的数量为0个，所述磁偏转器的数量为4个；或者所述电偏转器的数量为4个，所述磁偏转器的数量为0个。
本发明实施例中，所述第二偏转装置402的形状为圆柱形，当所述第二偏转装置402包括多个子偏转器时，所述多个子偏转器沿所述磁透镜401的轴线方向由上到下顺序排列。并且，当所述多个子偏转器为电偏转器与磁偏转器的组合时，不对所述电偏转器和所述磁偏转器的位置进行限定。举例来说，当所述第二偏转装置402包括4个子偏转器时，一种实施例为沿所述磁透镜401的轴线方向由上到下依次设置有电偏转器、电偏转器、磁偏转器、磁偏转器；另一种实施例为沿所述磁透镜401的轴线方向由上到下依次设置有电偏转器、磁偏转器、电偏转器、磁偏转器；再一种实施例为沿所述磁透镜401的轴线方向由上到下依次设置有磁偏转器、磁偏转器、电偏转器、电偏转器。当然，多个子偏转器的类型和位置具有多种组合方式，这里不详细举例说明。
本发明实施例中，所述偏转控制电极403由非磁性的良导体材料制成，所述偏转控制电极403位于所述磁透镜401的下方，所述待测样品407的上方。
本发明实施例中，所述偏转控制电极403包括：第一中心孔和多个偏转控制子电极；所述多个偏转控制子电极以所述第一中心孔为中心，分布在所述第一中心孔的周围。因此，所述偏转控制电极403的结构为分瓣结构。
以所述偏转控制电极403为八瓣结构为例，所述偏转控制电极403的一个结构示意图，如图15a所示，八个偏转控制子电极对应的电势分别为：Vy+aVx，aVy+Vx，-aVy+Vx，-Vy+aVx，-Vy-aVx，-aVy-Vx，aVy-Vx，Vy-aVx；其中，a为电压比例因子Vy为电压的y方向分量，Vx为电压的x方向分量。
以所述偏转控制电极403为十二瓣结构为例，所述偏转控制电极403的另一个结构示意图，如图15b所示，十二个偏转控制子电极对应的电势分别为：Vy，Vx，Vy，Vx，-Vy，-Vx，-Vy，-Vx，-Vy，-Vx，Vy，-Vx。其中，Vy为电压的y方向分量，Vx为电压的x方向分量。本发明实施例中，所述偏转控制电极403通过供电系统施加一恒定电压V3，形成一固定电势。同时，所述偏转控制电极403还通过供电系统施加一交变电压V4，以使所述偏转控制电极403作为一子偏转器，对入射至所述待测样品的初始电子束进行偏转，以及对所述初始电子束入射中所述待测样品形成的信号电子进行偏转。
本发明实施例中，所述第一子探测器404的功能可由背散射电子探测器实现，所述第二子探测器405的功能可由中心探测器实现。这里，所述第一子探测器404和所述第二子探测器405是具有中心孔的圆形半导体探测器、雪崩式探测器或由闪烁体和光导管组成的探测器。
本发明实施例中，所述第一子探测器404具有第二中心孔，所述第二中心孔的直径小于所述偏转控制电极403中的第一中心孔的直径。在一优选实施例中，所述第一子探测器404的第二中心孔的直径为毫米量级，如第二中心孔的直径小于等于5mm。
本发明实施例中，所述第一子探测器404包括至少一个第一子探测组件，每个第一子探测组件，用于将获取的相应区域的信号电子对应的信号发送至所述扫描电子显微镜物镜系统外部的图像处理装置，以实现对相应区域的信号进行成像。所述第一子探测器404是由半导体材料构成的，当所述第一子探测器404具有多个第一子探测组件时，多个第一子探测组件以所述第二中心孔为中心，分布在所述第二中心孔的周围；并且，多个第一子探测组件之间是相互绝缘的，每个第一子探测组件用于接收自身对应的区域的信号电子。基于所述第一子探测器404的结构，可以理解为，所述第一子探测器404的探测区域根据多个第一子探测组件的分布划分为多个子探测区域。
在一实施例中，一种第一子探测器404的结构及探测区域示意图，如图16a所示，所述第一子探测器404的探测区域由以所述第二中心孔为中心的四个扇形的子探测区域B1、B2、B3和B4构成。四个子探测区域接收到的电子信号分别记为S1、S2、S3和S4；上述四个电子信号表征不同方位产生的背散射电子信号；上述四个电子信号分别与单独的图像处理装置或图像处理通道连接，形成独立的四幅图像；上述四个电子信号也可以相互进行运算处理后形成一个综合信号，再输出至图像处理装置进行输出；所述运算处理包括但不限于加和、作差等运算。
在另一实施例中，另一种第一子探测器404的结构及探测区域示意图，如图15b所示，所述第一子探测器404的探测区域由以所述第二中心孔为中心的两个环形的子探测区域A和子探测区域B构成，两个子探测区域接收到的电子信号分别记为S1和S2；上述两个电子信号表征不同角度产生的背散射电子信号。
在另一实施例中，再一种第一子探测器404的结构及探测区域示意图，如图16c所示，所述第一子探测器404的探测区域由以所述第二中心孔为中心的环形的子探测区域和扇形子探测区域构成；可以理解为图16b所示的两个环形的子探测区域有被划分为四个扇形区域，形成A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4八个子探测区域。八个子探测区域接收到的电子信号分别记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8；上述八个电子信号表征不同方位产生的背散射电子信号；上述八个电子信号分别与单独的图像处理装置或图像处理通道连接，形成独立的八幅图像；上述八个电子信号也可以相互进行运算处理后形成一个综合信号，再输出至图像处理装置进行输出；所述运算处理包括但不限于加和、作差等运算。
本发明实施例中，所述磁透镜401被供电系统施加电压，即供电系统对所述磁透镜401的激励线圈供电，使所述磁透镜401产生一稳恒磁场。所述第一子探测器404、所述偏转控制电极403和所述待测样品407的电势均由供电系统提供；其中，所述待测样品407可放置于样品台上，供电系统通过对样品台供电实现对所述待测样品407供电。
在一实施例中，所述第一子探测器404的电压值为0V，所述待测样品407的电压值V2的范围为-30kV≤V2≤-5kV；其中，所述偏转控制电极403的电压包括恒定电压V3和可变电压V4，V2≤V3≤0。
基于上述对所述第一子探测器404、所述偏转控制电极403以及所述待测样品407的电势的控制，使得所述第一子探测器404、所述偏转控制电极403和所述待测样品407共同构成一减速静电透镜场，所述减速静电透镜场在光学轴线上的电势分布，如图14所示的408中U(z)所示；所述磁透镜401的磁场在光学轴线上的分布，如图14所示的408中B(z)所示，B(z)的最大值位于所述待测样品407表面附近。所述偏转控制电极403在可变电势V4的控制下形成一扫描电场，如图14所示的408中D(z)所示。
这里，所述减速静电透镜场与所述磁透镜401产生的浸没式磁场共同构成一复合式浸没减速吸收透镜场；所述复合式浸没减速吸收透镜场的作用主要包括三方面：第一方面，能够对入射至所述待测样品407的初始电子束进行聚焦，以使所述初始电子束聚焦至所述待测样品407的表面；第二方面，能够对入射至所述待测样品407的初始电子束进行减速，从而使所述初始电子束以较低的能量落到所述待测样品上，减小非导电样品的电荷效应；第三方面，对所述待测样品407表面产生的信号电子(包括背散射电子和二次电子)进行加速，以提高所述第一子探测器404和所述第二子探测器405对所述信号电子的收集效率。
所述复合式浸没减速吸收透镜场与所述第二偏转装置402和偏转控制电极403的扫描电场相互耦合，共同形成一摇摆式浸没减速吸收物镜扫描方式或一平移式浸没减速吸收物镜扫描方式。上述两种扫描方式均能够减小大场扫描时的轴外像差和偏转像差，从而实现百微米级大场高分辨率扫描成像。
实施例十一
本发明实施例十一所提供的扫描电子显微镜物镜系统与本发明实施例十所提供的扫描电子显微镜物镜系统相似，不同之处在于，本发明实施例十一提供的扫描电子显微镜物镜系统的组成结构，如图17所示，还包括第二电子源201和阳极202；其中，所述第二电子源201为热发射第二电子源或场发射第二电子源；所述第二电子源201发射一初始电子束，所述初始电子束沿光学轴线203向下运动，经本发明实施例二所述的扫描电子显微镜物镜系统后，在所述待测样品107表面进行聚焦成像。
本发明实施例中，所述第二偏转装置包括：子偏转器402a和子偏转器402d。
本发明实施例中，由供电系统406为所述扫描电子显微镜物镜系统提供电能，使得所述第二电子源201的电压值为V1，V1的范围为-30kV≤V1≤-5kV；所述阳极202、所述第二子探测器405和所述第一子探测器404均为地势，即电压值为0V；所述待测样品407的电压值V2的范围为-30kV≤V2≤-5kV；其中，所述偏转控制电极403的电压包括恒定电压V3和可变电压V4，V2≤V3≤0。
实施例十二
本发明实施例十二所提供的扫描电子显微镜物镜系统与本发明实施例十一所提供的扫描电子显微镜物镜系统相似。不同之处在于，本发明实施例十二提供的扫描电子显微镜物镜系统的组成结构，如图18所示，与本发明实施例十一提供的扫描电子显微镜物镜系统相比，所述第二偏转装置402沿光轴403的方向由上到下依次包括：子偏转器402a、子偏转器402b、子偏转器402c、子偏转器402d。
实施例十三
本发明实施例十三提供的扫描电子显微镜物镜系统，与本发明实施例十一提供的扫描电子显微镜物镜系统相似，不同之处在于，本发明实施例十三所示的扫描电子显微镜物镜系统的组成结构，如图19所示，还包括高压管503，所述高压管503的一个组成部分为阳极503a，所述高压管503的下端503b与第一子探测器404绝缘。
本发明实施例中，所述第二偏转装置包括：子偏转器502a和子偏转器502d；并且，子偏转器502a和子偏转器502d均为磁偏转器。
本发明实施例中，由供电系统406为所述扫描电子显微镜物镜系统提供电能，使得所述第二电子源201的电压值为V1，V1的范围为-15kV≤V1≤0kV；所述阳极502a、所述第二子探测器405和所述第一子探测器404的电压值均为V5，V5的范围为5kV≤V5≤30kV；所述待测样品407为地势，即所述待测样品的电压值为0V；所述偏转控制电极403的电压包括恒定电压V3和可变电压V4，0≤V3≤V5。
实施例十四
本发明实施例五所提供的扫描电子显微镜物镜系统与本发明实施例十三所提供的扫描电子显微镜物镜系统相似。不同之处在于，本发明实施例十四提供的扫描电子显微镜物镜系统的组成结构，如图20所示，与本发明实施例十四提供的扫描电子显微镜物镜系统相比，所述第二偏转装置沿光轴203的方向由上到下依次包括：子偏转器502a、子偏转器502b、子偏转器502c、子偏转器502d；并且，子偏转器502a、子偏转器502b、子偏转器502c、子偏转器502d均为磁偏转器。
实施例十五
基于上述实施例十至实施例十四所述的扫描电子显微镜物镜系统，本发明实施例十五还提供一种样品探测方法，所述样品探测方法的处理流程，如图21所示，包括以下步骤：
步骤S201，初始电子束经复合式浸没减速透镜场的作用，以及经所述扫描电子显微镜物镜系统中第二偏转装置及偏转控制电极进行偏转后，入射至所述待测样品表面产生信号电子。
在一实施例中，所述扫描电子显微镜物镜系统中用于接收背散射电子的第一子探测器、偏转控制电极和待测样品形成减速静电透镜场，所述减速静电透镜场与所述扫描电子显微镜物镜系统中的磁透镜产生的磁场重叠于所述待测样品附近的区域形成复合式浸没减速透镜场605。
以第二偏转装置包括602a和602d两个子偏转器为例，如图22a和图22b所述第二电子源401发射出的初始电子首先经过子偏转器602a偏转为远离光学轴线410的运动，如图22a和图22b中603所示；之后，再经过子偏转器602d。
在一实施例中，如图22a所示。所述偏转控制电极403被供电系统施加一扫描电压后，产生一扫描电场，所述扫描电场与子偏转器602d产生的扫描电场共同与所述复合式浸没减速透镜场605耦合，使得复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生平移，不再与扫描电子显微镜物镜系统的中心轴线410重合，从而形成一平移式浸没减速吸收物镜系统(Moving Objective Retarding Receiving Immersion Lens，MORRIL)。由于复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生移动，使得扫描电子显微镜物镜系统在进行大场扫描时具有小的轴外像差和偏转像差，能够使得大场边缘与中心具有较高分辨率。图22a中的607示意了初始电子束在子偏转器602a、子偏转器602d和偏转控制电极403的共同控制下进行的光栅式大场扫描，其中，607a为扫描场的中心点，607b为扫描场边缘的任意一点。
在另一实施例中，如图22b所示。所述偏转控制电极403被供电系统施加一扫描电压后，产生一扫描电场，所述扫描电场与子偏转器602d产生的扫描电场共同与所述复合式浸没减速透镜场605耦合，采用与图22a中不同的耦合方式，使得复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生摇摆，不再与扫描电子显微镜物镜系统的中心轴线410平行，从而形成一摇摆式浸没减速吸收物镜系统(Swing Objective Retarding Receiving ImmersionLens，SORRIL)。由于复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生摇摆，使得扫描电子显微镜物镜系统在进行大场扫描时具有小的轴外像差和偏转像差，能够使得大场边缘与中心具有较高分辨率。图22a中的607示意了初始电子束在子偏转器602a、子偏转器602d和偏转控制电极403的共同控制下进行的光栅式大场扫描，其中，607a为扫描场的中心点，607b为扫描场边缘的任意一点。
以第二偏转装置包括602a、602b、4602c和602d四个子偏转器为例，如图23a和图23b所述第二电子源401发射出的初始电子首先经过子偏转器602a、602b、602c后偏转为远离光学轴线410的运动，如图23a和图23b中603所示；之后，再经过子偏转器602d。
在一实施例中，如图23a所示。所述偏转控制电极403被供电系统施加一扫描电压后，产生一扫描电场，所述扫描电场与子偏转器602d产生的扫描电场共同与所述复合式浸没减速透镜场605耦合，使得复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生平移，不再与扫描电子显微镜物镜系统的中心轴线410重合，从而形成一MORRIL。由于复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生移动，使得扫描电子显微镜物镜系统在进行大场扫描时具有小的轴外像差和偏转像差，能够使得大场边缘与中心具有较高分辨率。图23a中的507示意了初始电子束在子偏转器602a、602b、602c、602d和偏转控制电极403的共同控制下进行的光栅式大场扫描，其中，507a为扫描场的中心点，507b为扫描场边缘的任意一点。
在另一实施例中，如图23b所示。所述偏转控制电极403被供电系统施加一扫描电压后，产生一扫描电场，所述扫描电场与子偏转器602d产生的扫描电场共同与所述复合式浸没减速透镜场605耦合，采用与图23a中不同的耦合方式，使得复合式浸没减速透镜场的中心轴线606发生摇摆，不再与扫描电子显微镜物镜系统的中心轴线410重合，从而形成一SORRIL。由于复合式浸没减速透镜场的中心轴线406发生摇摆，使得扫描电子显微镜物镜系统在进行大场扫描时具有小的轴外像差和偏转像差，能够使得大场边缘与中心具有较高分辨率。图23b中的507示意了初始电子束在子偏转器602a、602b、602c、602d和偏转控制电极403的共同控制下进行的光栅式大场扫描，其中，507a为扫描场的中心点，507b为扫描场边缘的任意一点。
需要说明的是，与第二偏转装置中包括2个子偏转器相比，第二偏转装置中包括4个子偏转器时，对大场扫描的方法为对扫描场进行分块扫描，首先由子偏转器602a、602d和偏转控制电极403形成的偏转场将初始电子束偏转至每一小块区域(例如507中左上角的一个小块区域507b)的起始位置，然后由子偏转器602b和602c对每一块区域进行快速的扫描，然后由子偏转器602a、602d和偏转控制电极403形成的偏转场将初始电子束偏转至下一个小块区域的起始位置，然后由子偏转器602b和602c对这一小块区域进行快速的扫描，依次类推，最终形成一个大的扫描场507。
步骤S202，控制所述偏转控制电极的电压值，以使所述信号电子被第一子探测器和第二子探测器接收。
本发明实施例中，在一实施方式中，控制所述样品的电压为V2，0≤V2≤-5kV，控制所述第一子探测器的电压值为0V，以及控制所述第三电压的电压值V3为恒定电压，V2≤V3≤0。
在另一实施方式中，控制所述样品的电压为V2为0，控制所述第一子探测器的电压值为V5，5kV＜V5≤30kV，以及控制所述第三电压的电压值V3为恒定电压，0＜V3≤V5。
对大扫描场中心位置产生的信号电子(二次电子和背散射电子)进行探测的示意图，如图24a所示。此种情形对应于图22a和图22b中的扫描场中心点607a及附近产生信号电子的探测情形，也对应于图23a和图23b中对中心小块区域507a扫描时产生信号电子的探测情形。如图24a所示，此时样品发出的背散射电子801没有汇聚，发散式的被所述第一子探测器404接收，二次电子802则被复合式浸没减速吸收透镜场汇聚，通过第一子探测器404的中心孔803继续向上运动，最后被第二子探测器405接收。本发明实施例中，通过调节施加在所述偏转控制电极403上的电势V3和V4，以及样品上的电势V2对所述背散射电子801及二次电子802的轨迹进行调节，使其在不同的条件下均能很好的被相应的探测器接收。
对大扫描场边缘产生的信号电子进行探测的示意图，如图24b所示。此种情形对应于图22a和图22b中的扫描场边缘点607b及附近产生信号电子的探测情形，也对应于图23a和图23b中对扫描场边缘小块区域507b扫描时产生信号电子的探测情形。本发明实施例中，通过调节施加在所述偏转控制电极403上的电势V3和V4，以及样品上的电势V2对所述背散射电子801及二次电子802的轨迹进行调节，使得在扫描场边缘产生的背散射电子和二次电子也能很好得被相应的探测器接收。
综上，通过调节控制装置的电压值，可以对大扫描场中心及边缘产生的信号电子都能够进行高效的探测。
以上所述，仅为本发明的具体实施模式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低能扫描电子显微镜系统，其特征在于，包括：第一电子源、电子加速结构、第一偏转装置、第一探测装置，以及由磁透镜和电透镜构成的复合物镜；其中，
所述第一电子源，用于产生电子束；
所述电子加速结构，用于增加所述电子束的运动速度；
所述复合物镜，用于对经所述电子加速结构加速的电子束进行汇聚；
所述第一偏转装置，位于所述磁透镜的内壁与所述电子束的光轴之间，用于改变经所述电子加速结构加速的电子束的运动方向；
所述第一探测装置，包括用于接收电子束作用于样品上产生的二次电子和背散射电子的第一子探测装置、用于接收所述背散射电子的第二子探测装置、以及用于改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向的控制装置；
所述电透镜，包括第二子探测装置、样品台和控制电极，用于减小所述电子束的运动速度，并改变所述二次电子和所述背散射电子的运动方向。
2.如权利要求1所述的低能扫描电子显微镜系统，其特征在于，所述第二子探测装置处于地电位，所述样品台的电压值为V2，V1＜V2＜-5kV，所述控制电极的电压值V3支持调节，V3≤0kV。
3.如权利要求1所述的低能扫描电子显微镜系统，其特征在于，所述第二子探测装置电压值为V4，所述样品台的电压值为V2，V1＜V2≤0kV，所述控制电极的电压值V3支持调节，V3≤V4。
4.一种样品探测方法，其特征在于，所述方法包括：
第一电子源产生的电子束经电子加速结构后，增加运动速度；
经所述电子加速结构加速的电子束，经复合物镜汇聚、电透镜减速、及第一偏转装置改变运动方向后作用于样品上，产生二次电子和背散射电子；所述复合物镜包括电透镜和磁透镜；
所述二次电子和所述背散射电子在所述电透镜及控制装置的作用下，改变运动方向，以被第一探测装置接收。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述二次电子和所述背散射电子在所述电透镜及控制装置的作用下，改变运动方向，以被第一探测装置接收，包括：
控制所述控制电透镜中控制电极的电压值V3，大于构成所述电透镜的第二子探测装置的电压值、并且小于构成所述电透镜的样品台的电压值V2；
在所述控制装置产生的电场及磁场作用下，二次电子以及出射方向相对于样品表面的角度大于第一阈值的背散射电子，被第一探测装置中的第一子探测装置接收；
出射方向相对于样品表面的角度小于第一阈值的背散射电子，被第一探测装置中的第二子探测装置接收。
6.一种扫描电子显微镜物镜系统，其特征在于，包括：磁透镜、第二偏转装置、偏转控制电极、待测样品以及第二探测装置；其中，
所述磁透镜的极靴方向朝向所述待测样品；
所述第二偏转装置，位于所述磁透镜内部，包括至少一个子偏转器；
所述偏转控制电极，位于所述第二探测装置与所述待测样品之间，用于改变作用于所述待测样品上的初始电子束的方向，以及改变所述初始电子束作用于所述待测样品产生的信号电子的方向；
所述第二探测装置，包括用于接收所述信号电子中的背散射电子的第一子探测器，和用于接收所述信号电子中的二次电子的第二子探测器。
7.如权利要求6所述的扫描电子显微镜物镜系统，其特征在于，所述偏转控制电极包括：第一中心孔和多个偏转控制子电极；
所述多个偏转控制子电极以所述第一中心孔为中心，分布在所述第一中心孔周围。
8.如权利要求6所述的扫描电子显微镜物镜系统，其特征在于，
所述样品台的第二电压值为V2，-30kV≤V2≤-5kV；
所述第一子探测器的电压值为0V，所述偏转控制电极具有第三电压和第四电压；
所述第三电压的电压值V3为恒定电压，V2≤V3≤0；
所述第四电压的电压值V4为交变电压。
9.一种样品探测方法，应用于扫描电子显微镜物镜系统，其特征在于，所述扫描电子显微镜物镜系统中用于接收背散射电子的第一子探测器、偏转控制电极和待测样品形成减速静电透镜场，所述减速静电透镜场与所述扫描电子显微镜物镜系统中的磁透镜产生的磁场重叠于所述待测样品附近的区域形成复合式浸没减速透镜场；所述方法包括：
初始电子束经复合式浸没减速透镜场的作用，以及经所述扫描电子显微镜物镜系统中第二偏转装置及偏转控制电极进行偏转后，入射至所述待测样品表面产生信号电子；
控制所述偏转控制电极的电压值，以使所述信号电子被所述第一子探测器和所述扫描电子显微镜物镜系统中的第二子探测器接收。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述第二偏转装置的电压及所述偏转控制电极的电压，使所述第二偏转装置与所述偏转控制电极形成的偏转场与所述复合式浸没减速透镜场耦合，实现对所述待测样品的平移式浸没减速吸收物镜扫描或对所述待测样品的摇摆式浸没减速吸收物镜扫描。
CN201811250972.0A 2017-11-21 2018-10-25 低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法 Active CN109300759B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG11202104028YA SG11202104028YA (en) 2017-11-21 2019-08-15 Low-energy scanning electron microscope system, scanning electron microscope system, and specimen detection method
EP19876263.5A EP3782182A4 (en) 2017-11-21 2019-08-15 LOW ENERGY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE, SCANNING ELECTRON MICROSCOPE SYSTEM AND METHOD OF SAMPLE DETECTION
JP2021520270A JP2021528833A (ja) 2017-11-21 2019-08-15 低エネルギー走査型電子顕微鏡システム、走査型電子顕微鏡システム及び試料検知方法
PCT/CN2019/100871 WO2020082861A1 (en) 2017-11-21 2019-08-15 Low-energy scanning electron microscope system, scanning electron microscope system, and specimen detection method
IL278852A IL278852A (en) 2017-11-21 2020-11-19 Low-energy scanning electron microscope system, scanning electron microscope system, and specimen detection method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711168539 2017-11-21
CN2017111685398 2017-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109300759A true CN109300759A (zh) 2019-02-01
CN109300759B CN109300759B (zh) 2020-07-31

Family

ID=62661411

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810134652.2A Withdrawn CN108231511A (zh) 2017-11-21 2018-02-09 一种扫描电子显微镜物镜系统及样品探测方法
CN201880072566.1A Pending CN111837214A (zh) 2017-11-21 2018-05-02 一种扫描电子显微镜物镜系统及样品探测方法
CN201811250972.0A Active CN109300759B (zh) 2017-11-21 2018-10-25 低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810134652.2A Withdrawn CN108231511A (zh) 2017-11-21 2018-02-09 一种扫描电子显微镜物镜系统及样品探测方法
CN201880072566.1A Pending CN111837214A (zh) 2017-11-21 2018-05-02 一种扫描电子显微镜物镜系统及样品探测方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10777382B2 (zh)
EP (1) EP3782182A4 (zh)
JP (1) JP2021528833A (zh)
CN (3) CN108231511A (zh)
IL (1) IL278852A (zh)
SG (1) SG11202104028YA (zh)
WO (3) WO2019100600A1 (zh)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110376229A (zh) * 2019-06-12 2019-10-25 聚束科技（北京）有限公司 具备复合式探测系统的扫描电子显微镜和样品探测方法
WO2020082861A1 (en) * 2017-11-21 2020-04-30 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Low-energy scanning electron microscope system, scanning electron microscope system, and specimen detection method
CN111722391A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 苏州溢博伦光电仪器有限公司 一种三维头戴式显微镜
CN112071732A (zh) * 2020-07-28 2020-12-11 西安交通大学 一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法
CN114002251A (zh) * 2021-09-24 2022-02-01 中国航发北京航空材料研究院 一种纳米级双层材料基于扫描电镜的表征方法
CN114167683A (zh) * 2020-09-11 2022-03-11 铠侠股份有限公司 电子束装置及图像获取方法
CN114256043A (zh) * 2020-12-02 2022-03-29 聚束科技（北京）有限公司 一种电子束系统
CN115497790A (zh) * 2022-09-14 2022-12-20 国仪量子(合肥)技术有限公司 热发射电子源、扫描电镜、栅极调节方法、装置和介质
CN115516597A (zh) * 2020-05-19 2022-12-23 Ict半导体集成电路测试有限公司 用于检查和/或成像样品的带电粒子束装置和方法
CN115714080A (zh) * 2023-01-10 2023-02-24 苏州矽视科技有限公司 一种扫描电子束成像设备及成像方法
CN115863128A (zh) * 2023-02-06 2023-03-28 广东省科学院半导体研究所 用于关键尺寸量测装置的聚焦偏转模块及电子束光柱体
CN115938899A (zh) * 2021-08-23 2023-04-07 纽富来科技股份有限公司 多带电粒子束描绘方法以及多带电粒子束描绘装置
JP2023520252A (ja) * 2020-05-19 2023-05-16 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー サンプルを検査および／またはイメージングするための荷電粒子ビーム装置および方法
CN116631830A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
CN116631831A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜
CN116646229A (zh) * 2023-07-20 2023-08-25 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 带电粒子探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
TWI840768B (zh) * 2021-04-13 2024-05-01 日商紐富來科技股份有限公司 帶電粒子束描圖裝置
CN118098914A (zh) * 2024-04-23 2024-05-28 国仪量子技术(合肥)股份有限公司 电子探测装置和扫描电镜
US12224153B2 (en) 2020-12-02 2025-02-11 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Electron microscope
US12261016B1 (en) 2024-04-23 2025-03-25 Ciqtek Co., Ltd. Electron detection device and scanning electron microscope

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109799734B (zh) * 2018-11-27 2020-08-21 深圳和而泰小家电智能科技有限公司 摇摆控制方法、电动摇摆装置及存储介质
CN110660633B (zh) 2019-08-28 2022-03-25 中科晶源微电子技术（北京）有限公司 维恩过滤器和带电粒子束成像设备
CN111048381A (zh) * 2019-11-29 2020-04-21 清华大学 一种束流扫描多焦点脉冲x射线光管及ct设备
US11335608B2 (en) 2020-04-15 2022-05-17 Kla Corporation Electron beam system for inspection and review of 3D devices
CN113675060A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 聚束科技（北京）有限公司 一种扫描电子显微镜
CN113758955A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 宸鸿科技(厦门)有限公司 利用扫描式电子显微镜观测表面不含导电层的样品的方法
CN111711750B (zh) * 2020-06-05 2023-11-07 腾讯科技（深圳）有限公司 基于人工智能的图像处理方法、装置、设备及介质
WO2022064628A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 株式会社日立ハイテク 電子顕微鏡
CN116635750A (zh) * 2020-12-23 2023-08-22 Asml荷兰有限公司 单体式检测器
CN114284124A (zh) * 2021-02-02 2022-04-05 湖州超群电子科技有限公司 一种电子束辐照增强装置及其使用方法
CN113035675A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 中国科学院生物物理研究所 带电粒子束设备
US11626267B2 (en) * 2021-04-28 2023-04-11 Applied Materials Israel Ltd. Back-scatter electrons (BSE) imaging with a SEM in tilted mode using cap bias voltage
JP2022185769A (ja) * 2021-06-03 2022-12-15 日本電子株式会社 走査型電子顕微鏡、及び、走査型電子顕微鏡を用いた画像生成方法
TWI784569B (zh) * 2021-06-11 2022-11-21 中國鋼鐵股份有限公司 顯微鏡試片之製備方法及檢測方法
CN113471042B (zh) * 2021-07-01 2024-03-08 中科晶源微电子技术（北京）有限公司 扫描电子显微镜装置和电子束检测设备
CN113471041B (zh) * 2021-07-01 2024-03-08 中科晶源微电子技术（北京）有限公司 扫描电子显微镜装置和电子束检测设备
CN216161686U (zh) * 2021-09-03 2022-04-01 聚束科技（北京）有限公司 一种电子显微镜
TWI842136B (zh) * 2021-10-28 2024-05-11 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司 提供拓樸資訊的高解析度低能量電子顯微鏡與光罩檢查方法
CN115188650B (zh) * 2022-05-31 2025-12-19 惠然科技有限公司 半导体电子探测装置及扫描电子显微镜
CN115732298A (zh) * 2022-11-23 2023-03-03 国仪量子(合肥)技术有限公司 扫描电子显微镜
CN116246923B (zh) * 2022-12-30 2023-11-14 广东省科学院半导体研究所 电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体
CN116190184A (zh) * 2023-01-18 2023-05-30 聚束科技（北京）有限公司 扫描电子显微镜物镜系统和扫描聚焦方法
DE102023112074B4 (de) * 2023-05-09 2024-11-28 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlsystems und Computerprogrammprodukt
US20240387140A1 (en) * 2023-05-16 2024-11-21 Applied Materials Israel Ltd. Multiple electron beam optics
CN116465918A (zh) * 2023-06-19 2023-07-21 华研芯测半导体(苏州)有限公司 一种扫描电子显微镜探测器及探测方法
WO2025083793A1 (ja) * 2023-10-18 2025-04-24 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
CN117630073B (zh) * 2023-12-07 2024-12-20 屹东光学技术(苏州)有限公司 扫描电子显微镜镜筒内二次电子探测方法及系统
CN120388877B (zh) * 2025-06-30 2025-11-21 深圳中科飞测科技股份有限公司 电子探测装置、方法及电子显微镜

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042029A (zh) * 1988-10-14 1990-05-09 电子扫描公司 在气态环境中使用的改进型电子探测器
JP2000164167A (ja) * 1998-11-19 2000-06-16 Schlumberger Technol Inc 荷電粒子の二重モ―ド検知
EP1435640A2 (en) * 2003-01-06 2004-07-07 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam writing equipment and method
US20040245465A1 (en) * 2003-01-16 2004-12-09 Steigerwald Michael D.G. Electron-beam device and detector system
CN1630926A (zh) * 2000-02-25 2005-06-22 汉民微测科技股份有限公司 回转减速浸没式物镜电子光学聚焦,偏转和信号的收集系统及方法
CN101388317A (zh) * 2008-03-21 2009-03-18 北京威孚物理科技有限公司 扫描电子显微镜
CN101996839A (zh) * 2009-07-24 2011-03-30 卡尔蔡司Nts有限责任公司 粒子束装置、光阑组件及在粒子束装置中改变束流的方法
US20140077079A1 (en) * 2012-07-18 2014-03-20 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam irradiation apparatus
CN103839743A (zh) * 2012-11-27 2014-06-04 Fei公司 采样样本和显示获得的信息的方法
CN104897700A (zh) * 2015-06-10 2015-09-09 北京工业大学 在扫描电镜中对纳米液体样品的透射散射成像装置及方法
US20160217968A1 (en) * 2015-01-26 2016-07-28 Hermes-Microvision, Inc. Objective Lens System for Fast Scanning Large FOV
CN106920723A (zh) * 2017-03-06 2017-07-04 聚束科技（北京）有限公司 一种扫描聚焦系统及电子束控制方法
CN207425790U (zh) * 2017-11-21 2018-05-29 聚束科技（北京）有限公司 一种低能扫描电子显微镜系统

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675524A (en) 1985-03-11 1987-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Scanning particle microscope with diminished boersch effect
ATE91822T1 (de) 1986-04-24 1993-08-15 Integrated Circuit Testing Elektrostatisch-magnetische-linse fuer korpuskularstrahlgeraete.
DE3766092D1 (de) 1986-12-12 1990-12-13 Integrated Circuit Testing Detektoranordnung mit einem detektorobjektiv fuer korpuskularstrahlgeraete.
US4926054A (en) 1988-03-17 1990-05-15 Ict Integrated Circuit Testing Gesellschaft Fur Halbleiterpruftechnik Mbh Objective lens for focusing charged particles in an electron microscope
US4963823A (en) * 1988-06-27 1990-10-16 Siemens Aktiengesellschaft Electron beam measuring instrument
US5146090A (en) 1990-06-11 1992-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Particle beam apparatus having an immersion lens arranged in an intermediate image of the beam
US5780859A (en) * 1996-02-16 1998-07-14 Act Advanced Circuit Testing Gesellschaft Electrostatic-magnetic lens arrangement
DE19732093B4 (de) * 1997-07-25 2008-09-25 Carl Zeiss Nts Gmbh Korpuskularstrahlgerät
DE59712097D1 (de) * 1997-09-29 2004-12-30 Advantest Corp Elektronenstrahl-Linse
DE19828476A1 (de) 1998-06-26 1999-12-30 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Teilchenstrahlgerät
EP1022766B1 (en) 1998-11-30 2004-02-04 Advantest Corporation Particle beam apparatus
US6642520B2 (en) 1999-04-13 2003-11-04 Kabushiki Kaisha Topcon Scanning electron microscope
US6960766B2 (en) * 2000-02-25 2005-11-01 Hermes-Microvision, Inc. Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method
JP2003068241A (ja) 2000-11-08 2003-03-07 Seiko Instruments Inc 走査型電子線装置
CN100565774C (zh) * 2002-03-21 2009-12-02 汉民微测科技股份有限公司 回转减速浸没式物镜电子光学聚焦、偏转和信号的收集方法
US6674075B2 (en) * 2002-05-13 2004-01-06 Applied Materials, Inc. Charged particle beam apparatus and method for inspecting samples
DE10233002B4 (de) 2002-07-19 2006-05-04 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Objektivlinse für ein Elektronenmikroskopiesystem und Elektronenmikroskopiesystem
US6825475B2 (en) * 2002-09-19 2004-11-30 Applied Materials Israel, Ltd. Deflection method and system for use in a charged particle beam column
DE10331137B4 (de) * 2003-07-09 2008-04-30 Carl Zeiss Nts Gmbh Detektorsystem für ein Rasterelektronenmikroskop und Rasterelektronenmikroskop mit einem entsprechenden Detektorsystem
AU2003284339A1 (en) * 2003-07-30 2005-03-07 Applied Materials Israel, Ltd. Scanning electron microscope having multiple detectors and a method for multiple detector based imaging
DE602004031817D1 (de) * 2004-01-21 2011-04-28 Integrated Circuit Testing Strahlenoptische Komponente mit einer teilchenoptischen Linse
US7141791B2 (en) * 2004-09-07 2006-11-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and method for E-beam dark field imaging
US7067807B2 (en) * 2004-09-08 2006-06-27 Applied Materials, Israel, Ltd. Charged particle beam column and method of its operation
US7233008B1 (en) * 2005-03-14 2007-06-19 Applied Materials, Israel, Ltd. Multiple electrode lens arrangement and a method for inspecting an object
JP5004318B2 (ja) 2005-06-15 2012-08-22 株式会社アルバック イオン注入装置
US7348566B2 (en) 2006-02-28 2008-03-25 International Business Machines Corporation Aberration-correcting cathode lens microscopy instrument
JP4790511B2 (ja) * 2006-06-21 2011-10-12 日本電子株式会社 荷電粒子ビーム装置
DE102006043895B9 (de) * 2006-09-19 2012-02-09 Carl Zeiss Nts Gmbh Elektronenmikroskop zum Inspizieren und Bearbeiten eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen
US7825386B2 (en) * 2006-10-25 2010-11-02 Hermes-Microvision, Inc. System and method for a charged particle beam
JP5054990B2 (ja) 2007-01-30 2012-10-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査形電子顕微鏡
DE102007010873B4 (de) * 2007-03-06 2009-07-30 Carl Zeiss Nts Gmbh Objektivlinse
EP2019414B1 (en) * 2007-07-27 2010-06-30 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Magnetic lens assembly
CN101971091B (zh) * 2008-02-28 2013-06-19 卡尔蔡司Sms有限责任公司 具有微型化结构的物体的加工方法
US7759653B2 (en) 2008-05-30 2010-07-20 Hermes Microvision, Inc. Electron beam apparatus
US7960697B2 (en) 2008-10-23 2011-06-14 Hermes-Microvision, Inc. Electron beam apparatus
WO2011055520A1 (ja) * 2009-11-06 2011-05-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
JP5553154B2 (ja) * 2010-05-21 2014-07-16 国立大学法人 東京大学 多分割ｓｔｅｍ検出器の調整方法
US8319192B2 (en) 2010-08-24 2012-11-27 Hermes Microvision Inc. Charged particle apparatus
EP2518755B1 (en) 2011-04-26 2014-10-15 FEI Company In-column detector for particle-optical column
JP2013033671A (ja) * 2011-08-03 2013-02-14 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP5860642B2 (ja) 2011-09-07 2016-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
EP2629317B1 (en) * 2012-02-20 2015-01-28 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam device with dynamic focus and method of operating thereof
DE102012215945A1 (de) 2012-09-07 2014-03-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlgerät und Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts
EP2706554B1 (en) 2012-09-10 2016-05-25 Fei Company Method of using a compound particle-optical lens
US8907281B2 (en) 2012-11-19 2014-12-09 Hermes Microvision Inc. System and method for controlling charge-up in an electron beam apparatus
EP2801997B1 (en) * 2013-05-06 2016-03-09 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Electron beam wafer inspection system and method for operation thereof
JP6340216B2 (ja) 2014-03-07 2018-06-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
US9767986B2 (en) 2014-08-29 2017-09-19 Kla-Tencor Corporation Scanning electron microscope and methods of inspecting and reviewing samples
US9583306B2 (en) 2014-12-09 2017-02-28 Hermes Microvision Inc. Swing objective lens
US9842724B2 (en) * 2015-02-03 2017-12-12 Kla-Tencor Corporation Method and system for imaging of a photomask through a pellicle
DE102015210893B4 (de) * 2015-06-15 2019-05-09 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie geladener Teilchen und Teilchenstrahlgerät mit einer Analyseeinrichtung
DE102015210941B9 (de) * 2015-06-15 2019-09-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlgerät und Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts
US10103004B2 (en) * 2015-07-02 2018-10-16 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH System and method for imaging a secondary charged particle beam with adaptive secondary charged particle optics
US9601303B2 (en) 2015-08-12 2017-03-21 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam device and method for inspecting and/or imaging a sample
US9620331B1 (en) * 2015-11-19 2017-04-11 Carl Zeiss Microscopy Ltd. Method for analyzing an object and charged particle beam device for carrying out the method
US10515778B2 (en) * 2016-03-16 2019-12-24 Ngr Inc. Secondary particle detection system of scanning electron microscope
EP3236486A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-25 Carl Zeiss Microscopy GmbH Method for generating a composite image of an object and particle beam device for carrying out the method
JP6727024B2 (ja) * 2016-04-28 2020-07-22 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
US10103002B1 (en) * 2016-05-20 2018-10-16 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Method for generating an image of an object and particle beam device for carrying out the method
DE102017203553A1 (de) * 2017-03-04 2018-09-06 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Objektpräparationseinrichtung und Teilchenstrahlgerät mit einer Objektpräparationseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb des Teilchenstrahlgeräts
WO2019100600A1 (en) 2017-11-21 2019-05-31 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Low voltage scanning electron microscope and method for specimen observation
CN208256614U (zh) * 2018-02-09 2018-12-18 聚束科技（北京）有限公司 一种扫描电子显微镜物镜系统
CN121460464A (zh) * 2018-08-28 2026-02-03 Asml荷兰有限公司 时间相关缺陷检查装置
US10658152B1 (en) * 2018-10-04 2020-05-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Method for controlling a particle beam device and particle beam device for carrying out the method
US20200333271A1 (en) * 2019-05-06 2020-10-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Method for controlling a unit of a particle beam device and particle beam device for carrying out the method

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042029A (zh) * 1988-10-14 1990-05-09 电子扫描公司 在气态环境中使用的改进型电子探测器
JP2000164167A (ja) * 1998-11-19 2000-06-16 Schlumberger Technol Inc 荷電粒子の二重モ―ド検知
CN1630926A (zh) * 2000-02-25 2005-06-22 汉民微测科技股份有限公司 回转减速浸没式物镜电子光学聚焦,偏转和信号的收集系统及方法
EP1435640A2 (en) * 2003-01-06 2004-07-07 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam writing equipment and method
US20040245465A1 (en) * 2003-01-16 2004-12-09 Steigerwald Michael D.G. Electron-beam device and detector system
CN101388317A (zh) * 2008-03-21 2009-03-18 北京威孚物理科技有限公司 扫描电子显微镜
CN101996839A (zh) * 2009-07-24 2011-03-30 卡尔蔡司Nts有限责任公司 粒子束装置、光阑组件及在粒子束装置中改变束流的方法
US20140077079A1 (en) * 2012-07-18 2014-03-20 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam irradiation apparatus
CN103839743A (zh) * 2012-11-27 2014-06-04 Fei公司 采样样本和显示获得的信息的方法
US20160217968A1 (en) * 2015-01-26 2016-07-28 Hermes-Microvision, Inc. Objective Lens System for Fast Scanning Large FOV
CN104897700A (zh) * 2015-06-10 2015-09-09 北京工业大学 在扫描电镜中对纳米液体样品的透射散射成像装置及方法
CN106920723A (zh) * 2017-03-06 2017-07-04 聚束科技（北京）有限公司 一种扫描聚焦系统及电子束控制方法
CN207425790U (zh) * 2017-11-21 2018-05-29 聚束科技（北京）有限公司 一种低能扫描电子显微镜系统

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3782182A4 (en) * 2017-11-21 2021-06-09 Focus-eBeam Technology (Beijing) Co., Ltd. LOW ENERGY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE, SCANNING ELECTRON MICROSCOPE SYSTEM AND METHOD OF SAMPLE DETECTION
WO2020082861A1 (en) * 2017-11-21 2020-04-30 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Low-energy scanning electron microscope system, scanning electron microscope system, and specimen detection method
US11075056B2 (en) 2017-11-21 2021-07-27 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Scanning electron microscope objective lens system and method for specimen observation
CN111722391A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 苏州溢博伦光电仪器有限公司 一种三维头戴式显微镜
CN110376229A (zh) * 2019-06-12 2019-10-25 聚束科技（北京）有限公司 具备复合式探测系统的扫描电子显微镜和样品探测方法
US11145487B2 (en) 2019-06-12 2021-10-12 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Scanning electron microscope with composite detection system and specimen detection method
JP7505032B2 (ja) 2020-05-19 2024-06-24 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー サンプルを検査および／またはイメージングするための荷電粒子ビーム装置および方法
TWI796667B (zh) * 2020-05-19 2023-03-21 德商Ｉｃｔ積體電路測試股份有限公司 用於檢查及/或成像樣品的帶電粒子束裝置及方法
JP7485791B2 (ja) 2020-05-19 2024-05-16 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー サンプルを検査および／またはイメージングするための荷電粒子ビーム装置および方法
JP2023527280A (ja) * 2020-05-19 2023-06-28 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー サンプルを検査および／またはイメージングするための荷電粒子ビーム装置および方法
CN115516597A (zh) * 2020-05-19 2022-12-23 Ict半导体集成电路测试有限公司 用于检查和/或成像样品的带电粒子束装置和方法
JP2023520252A (ja) * 2020-05-19 2023-05-16 アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー サンプルを検査および／またはイメージングするための荷電粒子ビーム装置および方法
CN112071732A (zh) * 2020-07-28 2020-12-11 西安交通大学 一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法
CN112071732B (zh) * 2020-07-28 2021-11-19 西安交通大学 一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法
CN114167683A (zh) * 2020-09-11 2022-03-11 铠侠股份有限公司 电子束装置及图像获取方法
CN114167683B (zh) * 2020-09-11 2025-10-28 铠侠股份有限公司 电子束装置及图像获取方法
CN114256043B (zh) * 2020-12-02 2024-04-05 聚束科技（北京）有限公司 一种电子束系统
US12315694B2 (en) 2020-12-02 2025-05-27 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Electron beam system
US12224153B2 (en) 2020-12-02 2025-02-11 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Electron microscope
CN114256043A (zh) * 2020-12-02 2022-03-29 聚束科技（北京）有限公司 一种电子束系统
US12009175B2 (en) 2021-04-13 2024-06-11 Nuflare Technology, Inc. Charged particle beam writing apparatus
TWI840768B (zh) * 2021-04-13 2024-05-01 日商紐富來科技股份有限公司 帶電粒子束描圖裝置
CN115938899A (zh) * 2021-08-23 2023-04-07 纽富来科技股份有限公司 多带电粒子束描绘方法以及多带电粒子束描绘装置
CN114002251A (zh) * 2021-09-24 2022-02-01 中国航发北京航空材料研究院 一种纳米级双层材料基于扫描电镜的表征方法
CN114002251B (zh) * 2021-09-24 2024-04-09 中国航发北京航空材料研究院 一种纳米级双层材料基于扫描电镜的表征方法
CN115497790A (zh) * 2022-09-14 2022-12-20 国仪量子(合肥)技术有限公司 热发射电子源、扫描电镜、栅极调节方法、装置和介质
CN115714080A (zh) * 2023-01-10 2023-02-24 苏州矽视科技有限公司 一种扫描电子束成像设备及成像方法
CN115863128A (zh) * 2023-02-06 2023-03-28 广东省科学院半导体研究所 用于关键尺寸量测装置的聚焦偏转模块及电子束光柱体
CN116631830A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
CN116646229A (zh) * 2023-07-20 2023-08-25 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 带电粒子探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
CN116631831A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜
CN116646229B (zh) * 2023-07-20 2023-11-03 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 带电粒子探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
CN116631830B (zh) * 2023-07-20 2023-10-27 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 偏转探测系统、探测方法及扫描电子显微镜
CN116631831B (zh) * 2023-07-20 2023-09-22 北京惠然肯来科技中心(有限合伙) 磁电复合式扫描偏转聚焦系统、方法及扫描电子显微镜
CN118098914A (zh) * 2024-04-23 2024-05-28 国仪量子技术(合肥)股份有限公司 电子探测装置和扫描电镜
US12261016B1 (en) 2024-04-23 2025-03-25 Ciqtek Co., Ltd. Electron detection device and scanning electron microscope

Also Published As

Publication number Publication date
US11075056B2 (en) 2021-07-27
CN108231511A (zh) 2018-06-29
EP3782182A4 (en) 2021-06-09
WO2019100600A1 (en) 2019-05-31
US20210110994A1 (en) 2021-04-15
EP3782182A1 (en) 2021-02-24
WO2019100663A1 (en) 2019-05-31
SG11202104028YA (en) 2021-05-28
JP2021528833A (ja) 2021-10-21
CN111837214A (zh) 2020-10-27
IL278852A (en) 2021-01-31
WO2020082861A1 (en) 2020-04-30
CN109300759B (zh) 2020-07-31
US10777382B2 (en) 2020-09-15
US20200234914A1 (en) 2020-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109300759B (zh) 低能扫描电子显微镜系统、扫描电子显微镜系统及样品探测方法
CN207425790U (zh) 一种低能扫描电子显微镜系统
US6392231B1 (en) Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method
US6043491A (en) Scanning electron microscope
JP4215282B2 (ja) 静電対物レンズ及び電気走査装置を装備したｓｅｍ
EP1045425B1 (en) Charged particle beam column with chromatic aberration compensation
US7960697B2 (en) Electron beam apparatus
JP3268583B2 (ja) 粒子線装置
US6501077B1 (en) Scanning electron microscope
US6960766B2 (en) Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method
JPH11148905A (ja) 電子ビーム検査方法及びその装置
JPS63146336A (ja) 粒子線測定装置のスペクトロメータ対物レンズ
JP2006278329A (ja) 高空間分解能および多視点結像用の荷電粒子ビーム装置
TW201503210A (zh) 電子束晶圓檢查系統及其操作方法
CN208256614U (zh) 一种扫描电子显微镜物镜系统
WO2015183734A1 (en) Electron beam imaging with dual wien-filter monochromator
US6580074B1 (en) Charged particle beam emitting device
US20020109089A1 (en) SEM provided with an adjustable final electrode in the electrostatic objective
JP2005521215A (ja) スインギング対物減速浸漬レンズの電子光学的集束、偏向、信号収集システムと方法
JP4790511B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置
JPH09219170A (ja) 走査型電子顕微鏡の２次電子検出装置
CN222507528U (zh) 一种扫描电子显微镜
JPH10199460A (ja) 集束イオンビーム装置
JPH09251846A (ja) 走査型荷電粒子線装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20250127

Address after: 1st and 5th floors, Building 20, Chuange Huigu, 777 Zhongguan West Road, Zhuangshi Street, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province 315000

Patentee after: Ningbo Borui Strontium Electron Beam Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: Unit 8101-A, Building 3, No. 3 Yongchang North Road, Daxing District Economic and Technological Development Zone, Beijing, 100176

Patentee before: FOCUS-EBEAM TECHNOLOGY (BEIJING) Co.,Ltd.

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right