CN116313710A - 一种聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质 - Google Patents

一种聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质 Download PDF

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张韩
李杨
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Abstract

本申请实施例提供了一种聚焦控制方法，包括：基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。本申请实施例还提供了实现所述方法的装置、扫描电子显微镜和存储介质。

Description

一种聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质
技术领域
本申请涉及电子显微镜技术领域，尤其涉及一种聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质。
背景技术
目前市场上高端的场发射扫描电子显微镜大多数都具备大面积区域自动化拍摄功能，一款好的扫描电子显微镜在拍摄大面积样品时，需要能自动进行聚焦、象散等调图操作，期望能在拍摄的大面积区域都能获得清晰的图像。
但是，目前大面积区域自动化拍摄只能选择单一的调聚焦和象散的方式。单一的调聚焦和象散的方式是根据不同类型的样品确定的，对于大面积区域样品，该方式无法照顾到的样品的全部，往往有部分区域无法调试清晰，图片模糊不清，只能后续进行人为的重拍工作。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质，使得在大面积区域扫描成像时可获得整个区域清晰的图像，减少重拍工作。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供了一种聚焦控制方法，所述方法包括：
基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
本申请实施例中，所述待测样品表面的特征信息包括但不限于以下一种或多种：
高度；
相邻区域之间的高度差；
表面的粗糙程度；
所包含的样品特征的数量；
可承受的电子束辐照的程度。
本申请实施例中，所述基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域，包括：
分析所述已选定的感兴趣区域表面的特征信息；
将所述感兴趣区域内特征信息均满足相同阈值的部分区域划分在同一个子区域内；其中，
所述子区域为：感兴趣区域内连续的一部分区域。
本申请实施例中，所述为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，包括：
确定每个子区域的特征信息；
基于所述特征信息分别为每个子区域配置对应的聚焦方式和调节象散的方式。
本申请实施例中，所述聚焦方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动聚焦I Focus；
自动聚焦AF；
所述调节象散的方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动调象散I StigXY；
自动调象散ASC。
本申请实施例中，在所述感兴趣区域划分为第一子区域和第二子区域两个子区域的情况下，所述基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，包括：
对于所述感兴趣区域从预设的第一行开始逐行进行拍摄，确定拍摄的区域为第一子区域的情况下，调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；确定拍摄的区域为第二子区域的情况下，调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄。
本申请实施例还提供了一种聚焦控制装置，所述装置应用于扫描电子显微镜，包括：
区域划分单元，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
配置单元，用于为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
图像获取单元，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
本申请实施例还提供了一种扫描电子显微镜，包括：
第一处理器，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
图像处理器，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
本申请实施例还提供了一种扫描电子显微镜，包括：第一处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的第一存储器，
其中，所述第一处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本申请实施例提供的聚焦控制方法、装置、扫描电子显微镜和存储介质，基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。本申请实施例基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为多个子区域，并为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，使得在大面积区域扫描成像时能满足不同特征区域的拍摄需求，从而使整个区域都能获得聚焦清晰的图像，从而减少后期重新拍摄的工作。
附图说明
图1为本申请实施例所述聚焦控制方法结构示意图；
图2为本申请实施例所述4*4图片重叠拼接示意图；
图3为本申请实施例所述感兴趣区域划分结构示意图；
图4为本申请实施例所述聚焦控制装置结构示意图；
图5为本申请实施例所述扫描电子显微镜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
本申请实施例提供了一种聚焦控制方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
步骤102：为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
步骤103：基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
实际应用时，本申请实施例可基于样品分析需求在样品上选取感兴趣区域(ROI)，该区域也可称为大面积区域，即为需要整体拍摄观察的区域。
可知，大面积区域自动化拍摄是在大区域以极高的分辨率(小区域和高像素分辨率)对整个感兴趣区域(ROI)进行自动化扫描成像，获得整个感兴趣区域(ROI)超高分辨率的全景拼图。所述全景拼图是由数张小区域、高像素分辨率图片拼接而成，在拍摄时可设置图片之间的重叠区域大小(重叠区域包括X方向，Y方向，重叠区域大小默认为15％，即为图片面积的15％，如像素为8192*8192、像素大小为4nm的图片，其重叠区域宽度为1228.8个像素，换算成长度单位为4.9152um)，后续基于每张图片之间的重叠区域内特征进行拼接缝合。(图2所示为4*4图片重叠拼接示意图)。
本申请实施例中，所述待测样品表面的特征信息包括但不限于以下一种或多种：
高度；
相邻区域之间的高度差；
表面的粗糙程度；
所包含的样品特征的数量；
可承受的电子束辐照的程度。
本申请实施例中，所述基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域，包括：
分析所述已选定的感兴趣区域表面的特征信息；
将所述感兴趣区域内特征信息均满足相同阈值的部分区域划分在同一个子区域内；其中，
所述子区域为：感兴趣区域内连续的一部分区域。
实际应用时，如图3所示，本申请实施例选定区域①为感兴趣区域，从图3可以看出该区域包括三种不同特征信息的子区域，子区域②方框内样品表面高低起伏(粗糙程度较大)，与***相邻区域样品之间存在高度差；子区域③方框内样品较为平整(粗糙程度很小，比较光滑)，但整体与***相邻区域样品之间存在高度差。因此，本申请实施例可将感兴趣区域①划分为三个子区域，分别为：子区域②、子区域③，以及感兴趣区域①中除去子区域②和子区域③剩下的部分区域。
本申请实施例中，所述为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，包括：
确定每个子区域的特征信息；
基于所述特征信息分别为每个子区域配置对应的聚焦方式和调节象散的方式。
这里，对应图3所示三个子区域，可为子区域②选择配置的聚焦方式为IFocus，调节象散的方式为I StigXY；为子区域③选择配置的聚焦方式为I Focus，调节象散的方式为I StigXY；为感兴趣区域①中除去子区域②和子区域③剩下的部分区域选择配置的聚焦方式为AF，调节象散的方式为ASC。
本申请实施例中，所述聚焦方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动聚焦I Focus；
自动聚焦AF；
所述调节象散的方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动调象散I StigXY；
自动调象散ASC。
本申请实施例中，所述桩点插值法手动聚焦I Focus需要操作人员在感兴趣区域(ROI)中***4*4个(数量可根据ROI大小进行增减)手动聚焦好的点，通过算法计算后将相应的聚焦和象散数值应用到每一张图片中，后续拍摄过程中每一张图片的拍摄都无需再进行聚焦操作；该方法适用于样品特征少、和/或有少许高度差、和/或不耐电子束辐照的样品。
所述桩点插值法手动调象散I StigXY需要操作人员在感兴趣区域(ROI)中***手动调节好象散的点，算法计算后将相应的聚焦和象散数值应用到每一张图片中；该方法适用于样品特征少、和/或有少许高度差、和/或不耐电子束辐照的样品。
所述自动聚焦AF根据实时采集到的图像特征进行特征自动识别，找到清晰的聚焦点，操作人员可设置每5张图聚焦一次(聚焦次数可根据拍摄效果调整)；该方法适用于特征多，表面平整的样品。
所述自动调象散ASC根据实时采集到的图像特征进行特征自动识别，找到清晰的调象散数值，操作人员可设置每5张图调象散一次(调象散次数可根据拍摄效果调整)；该方法适用于特征多，表面平整的样品。
本申请实施例中，在所述感兴趣区域划分为第一子区域和第二子区域两个子区域的情况下，所述基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，包括：
对于所述感兴趣区域从预设的第一行开始逐行进行拍摄，确定拍摄的区域为第一子区域的情况下，调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；确定拍摄的区域为第二子区域的情况下，调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄。
本申请实施例实际应用时，在确定样品图像的存储路径后，可开始自动大面积拍摄操作，对所述感兴趣区域进行逐行拍摄，在拍摄过程中对被拍摄区域进行识别，如果被拍摄区域为第一子区域，则自动调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；如果被拍摄区域为第二子区域，则自动调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄，最终获得整个感兴趣区域的样品图像。
本申请实施例基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为多个子区域，并为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，使得在大面积区域扫描成像时能满足不同特征区域的拍摄需求，从而使整个区域都能获得聚焦清晰的图像，从而减少后期重新拍摄的工作。
实施例二
为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种聚焦控制装置，如图4所示，所述装置应用于扫描电子显微镜，包括：
区域划分单元401，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
配置单元402，用于为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
图像获取单元403，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
本申请实施例中，所述待测样品表面的特征信息包括但不限于以下一种或多种：
高度；
相邻区域之间的高度差；
表面的粗糙程度；
所包含的样品特征的数量；
可承受的电子束辐照的程度。
本申请实施例中，所述区域划分单元401基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域，包括：
分析所述已选定的感兴趣区域表面的特征信息；
将所述感兴趣区域内特征信息均满足相同阈值的部分区域划分在同一个子区域内；其中，
所述子区域为：感兴趣区域内连续的一部分区域。
本申请实施例中，所述配置单元402为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，包括：
确定每个子区域的特征信息；
基于所述特征信息分别为每个子区域配置对应的聚焦方式和调节象散的方式。
本申请实施例中，所述聚焦方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动聚焦I Focus；
自动聚焦AF；
所述调节象散的方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动调象散I StigXY；
自动调象散ASC。
本申请实施例中，在所述感兴趣区域划分为第一子区域和第二子区域两个子区域的情况下，所述图像获取单元403基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，包括：
对于所述感兴趣区域从预设的第一行开始逐行进行拍摄，确定拍摄的区域为第一子区域的情况下，调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；确定拍摄的区域为第二子区域的情况下，调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄。
实际应用时，所述区域划分单元401和配置单元402可由聚焦控制装置中的处理器实现；所述图像获取单元403可由聚焦控制装置中的成像设备实现。
实施例三
为了实现本申请实施例的方法，基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种扫描电子显微镜，如图5所示，该扫描电子显微镜500包括：
图像处理器501，能够实现样品图像的获取和/或处理等操作；
第一处理器502，与所述图像处理器501连接，以实现与图像处理器和/或扫描电子显微镜中其他模块进行信息交互，用于运行计算机程序时，执行上述扫描电子显微镜的一个或多个技术方案提供的方法；
第一存储器503，所述计算机程序存储在所述第一存储器503上。
具体地，所述第一处理器502，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
所述图像处理器501，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
本申请实施例中，所述待测样品表面的特征信息包括但不限于以下一种或多种：
高度；
相邻区域之间的高度差；
表面的粗糙程度；
所包含的样品特征的数量；
可承受的电子束辐照的程度。
本申请实施例中，所述第一处理器502基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域，包括：
分析所述已选定的感兴趣区域表面的特征信息；
将所述感兴趣区域内特征信息均满足相同阈值的部分区域划分在同一个子区域内；其中，
所述子区域为：感兴趣区域内连续的一部分区域。
本申请实施例中，所述第一处理器502为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，包括：
确定每个子区域的特征信息；
基于所述特征信息分别为每个子区域配置对应的聚焦方式和调节象散的方式。
本申请实施例中，所述聚焦方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动聚焦I Focus；
自动聚焦AF；
所述调节象散的方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动调象散I StigXY；
自动调象散ASC。
本申请实施例中，在所述感兴趣区域划分为第一子区域和第二子区域两个子区域的情况下，所述图像处理器501基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，包括：
对于所述感兴趣区域从预设的第一行开始逐行进行拍摄，确定拍摄的区域为第一子区域的情况下，调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；确定拍摄的区域为第二子区域的情况下，调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄。
需要说明的是：所述图像处理器501和第一处理器502的具体处理过程可参照上述方法理解，这里不再赘述。
当然，实际应用时，扫描电子显微镜500中的各个组件通过总线***504耦合在一起。可理解，总线***504用于实现这些组件之间的连接通信。总线***504除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线***504。
本申请实施例中的第一存储器503用于存储各种类型的数据以支持扫描电子显微镜500的操作。这些数据的示例包括：用于在扫描电子显微镜500上操作的任何计算机程序。
上述本申请实施例揭示的方法可以应用于所述第一处理器502中，或者由所述第一处理器502实现。所述第一处理器502可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过所述第一处理器502中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的第一处理器502可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。所述第一处理器502可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于第一存储器503，所述第一处理器502读取第一存储器503中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，扫描电子显微镜500可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable LogicDevice)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或者其他电子元件实现，用于执行前述方法。
在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的第一存储器503，上述计算机程序可由扫描电子显微镜500的第一处理器502执行，以完成前述扫描电子显微镜方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚焦控制方法，其特征在于，所述方法包括：
基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测样品表面的特征信息包括但不限于以下一种或多种：
高度；
相邻区域之间的高度差；
表面的粗糙程度；
所包含的样品特征的数量；
可承受的电子束辐照的程度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域，包括：
分析所述已选定的感兴趣区域表面的特征信息；
将所述感兴趣区域内特征信息均满足相同阈值的部分区域划分在同一个子区域内；其中，
所述子区域为：感兴趣区域内连续的一部分区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式，包括：
确定每个子区域的特征信息；
基于所述特征信息分别为每个子区域配置对应的聚焦方式和调节象散的方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚焦方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动聚焦IFocus；
自动聚焦AF；
所述调节象散的方式包括但不限于以下一种或多种：
桩点插值法手动调象散I StigXY；
自动调象散ASC。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述感兴趣区域划分为第一子区域和第二子区域两个子区域的情况下，所述基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，包括：
对于所述感兴趣区域从预设的第一行开始逐行进行拍摄，确定拍摄的区域为第一子区域的情况下，调用所述第一子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄；确定拍摄的区域为第二子区域的情况下，调用所述第二子区域对应的聚焦方式和调节象散的方式进行拍摄。
7.一种聚焦控制装置，其特征在于，所述装置应用于扫描电子显微镜，包括：
区域划分单元，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；
配置单元，用于为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
图像获取单元，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
8.一种扫描电子显微镜，其特征在于，包括：
第一处理器，用于基于待测样品表面的特征信息将已选定的感兴趣区域划分为至少两个子区域；为每个子区域分别配置对应的聚焦和调节象散的方式；
图像处理器，用于基于所述聚焦和调节象散的方式对所述感兴趣区域整体进行逐行拍摄，获得相应图像。
9.一种扫描电子显微镜，其特征在于，包括：第一处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的第一存储器，
其中，所述第一处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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