CN116631831B - 磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜。该***包括；聚焦组件包括第一物镜和第二物镜；偏转组件包括电磁偏转件和第一静电偏转件，电磁偏转件位于第二物镜的中心孔内，低于第一物镜的极靴口，且高于第二物镜的极靴口，第一静电偏转件位于第二物镜的极靴口，第一物镜、第二物镜、电磁偏转件和第一静电偏转件均沿入射电子束的主轴同轴设置；控制组件用于调控电磁偏转件的激励信号进行第一视场范围扫描偏转；或者调控第一静电偏转件的激励信号进行第二视场范围扫描偏转；第一视场范围对应的最大视场大于第二视场范围对应的最大视场。该***能够兼容大视场扫描和高速高分辨力成像，适用于不同使用场景需求。

Description

磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜技术领域，尤其涉及磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜。

背景技术

扫描电子显微镜（扫描电镜）是一种高端的电子光学仪器，其利用聚焦的高能入射电子束来扫描轰击样品，通过入射电子束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的，因此，扫描电镜也被称为“微观相机”。

目前，我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口。现有技术的扫描电子显微镜内的扫描偏转***一般采用纯静电偏转***或纯电磁偏转***。纯静电偏转***可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量，然而其缺点在于难以实现较大视场的扫描，同时对电路纹波等指标非常敏感，抗干扰能力较差；纯电磁偏转***偏转能力强，可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强，缺点是扫描速度较慢，无法实现高速扫描，同时由于扫描偏转***制造精度的限制，纯电磁偏转***的偏转场相对纯静电偏转***的偏转场而言不够均匀，可能会引入额外的像差。

然而，在一些场合下，需要扫描电子显微镜既能满足大视场扫描的要求，也能满足高速高分辨力成像的性能要求，因此，本申请人通过正向研发提供了磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜。

发明内容

为了解决现有技术的扫描电子显微镜难以兼容大视场扫描和高速高分辨力成像的技术问题，本发明提供了磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜。

第一方面，本发明提供了磁电复合式扫描偏转聚焦***，包括：

聚焦组件，包括第一物镜和第二物镜；

偏转组件，包括电磁偏转件和第一静电偏转件，所述电磁偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，低于所述第一物镜的极靴口，且高于所述第二物镜的极靴口，所述第一静电偏转件位于所述第二物镜的极靴口，所述第一物镜、所述第二物镜、所述电磁偏转件和所述第一静电偏转件均沿所述入射电子束的主轴同轴设置；

控制组件，用于调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品时进行第一视场范围扫描偏转；或者，调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品时进行第二视场范围扫描偏转；所述第一视场范围对应的最大视场大于所述第二视场范围对应的最大视场。

可选地，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

可选地，所述第一物镜位于所述第二物镜的上方。

可选地，所述第一物镜设置在所述第二物镜的中心孔内。

可选地，所述偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；

所述控制组件还用于调控所述第二静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于待测样品的表面进行第三视场范围扫描偏转；

其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

可选地，所述聚焦组件还包括聚光镜；

所述聚光镜设置在所述第一物镜上方。

第二方面，本发明还提供了磁电复合式扫描偏转聚焦***的控制方法，适用于如第一方面中任一项所述磁电复合式扫描偏转聚焦***，所述控制方法包括：

基于控制指令调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件偏转形成镜后单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第一视场范围扫描偏转；

或者，基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件偏转形成镜内单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第二视场范围扫描偏转。

可选地，所述磁电复合式扫描偏转聚焦***的偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；

所述控制方法还包括：

基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第三视场范围扫描偏转；

其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

可选地，所述控制方法还包括：

基于控制指令调控电磁偏转件的激励信号，确定第一视场范围达到第一阈值，关闭所述电磁偏转件以及第一物镜，向第二静电偏转件提供所述第一阈值对应视场的激励信号并在第三视场范围内进行偏转扫描；

确定所述第三视场范围达到第二阈值，关闭所述第二静电偏转件，向第一静电偏转件提供所述第二阈值对应视场的激励信号并在第二视场内进行偏转扫描；

其中，所述第一阈值位于所述第一视场范围与所述第三视场范围的交叠区域内，所述第二阈值位于所述第三视场范围与所述第二视场范围的交叠区域内。

第三方面，本发明还提供了扫描电子显微镜，包括如第一方面中任一项所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，还包括电子光学镜筒、电子源以及样品台；所述聚焦组件、所述偏转组件通过相应的安装件固定在所述电子光学镜筒的筒壁上；所述电子源设置在所述电子光学镜筒顶部，用于发射所述入射电子束，所述样品台设置在所述物镜下方，用于放置所述待测样品；

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。

本发明提供了扫描电子显微镜、磁电复合式扫描偏转聚焦***及其控制方法。相比于现有的扫描偏转聚焦***，本发明提供的磁电复合式扫描偏转聚焦***可以在需要对待测样品表面进行大范围的观察时，使用电磁偏转件以及第一物镜在较大的第一视场范围下对待测样品进行扫描探测，在需要对待测样品表面进行高精度的观察时，使用第一静电偏转件以及第二物镜对待测样品进行扫描探测，获得分辨率较高的扫描图像。其中，本发明的磁电复合式扫描偏转聚焦***采用静电偏转组件时，可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量；本发明的磁电复合式扫描偏转聚焦***采用电磁偏转件时，偏转能力强，可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强。即本发明可以基于不同的偏转件和物镜进行不同视场、不同分辨率以及不同扫描速度的扫描探测，充分利用了两种偏转类型的优点，弥补两者的不足，通过磁电复合式偏转方式，兼容了大视场扫描和高速高分辨力成像，能够满足不同的使用场景需求

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁电复合式扫描偏转聚焦***结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种静电偏转件结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电磁偏转件结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；

图8为本发明实施例提供的一种视场区域示意图。

附图标记

10、入射电子束；11、聚焦组件；12、偏转组件；13、待测样品；14、电子源；111、第一物镜；112、第二物镜；113、聚光镜；121、电磁偏转件；122、第一静电偏转件；123、第二静电偏转件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本发明实施例提供的磁电复合式扫描偏转聚焦***、方法及扫描电子显微镜进行示例性说明。

图1为本发明实施例提供的一种磁电复合式扫描偏转聚焦***结构示意图；该装置包括：聚焦组件11，包括第一物镜111和第二物镜112；偏转组件12，包括电磁偏转件121和第一静电偏转件122，电磁偏转件121位于第二物镜112的中心孔内，低于第一物镜111的极靴口，且高于第二物镜112的极靴口，第一静电偏转件122位于第二物镜112的极靴口，第一物镜111、第二物镜112、电磁偏转件、第一静电偏转件均沿入射电子束的主轴同轴设置。第一物镜111和第二物镜112均可以是静电透镜或电磁透镜，在此不作限定。在一些实施例中，第一物镜111和第二物镜112可以是非浸没式透镜，也可以是半浸没式透镜，也可以是全浸没式透镜，在此不作限定。

控制组件，用于调控电磁偏转件121的激励信号，以使入射电子束经过第一物镜111 的会聚，经电磁偏转件121的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品13时进行第一视场范围扫描偏转；或者，调控第一静电偏转件122的激励信号，以使入射电子束经过第二物镜112的会聚，经第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品13时进行第二视场范围扫描偏转；第一视场范围对应的最大视场大于第二视场范围对应的最大视场。

示例性地，控制组件可以是能够实现控制功能的任意功能性器件，例如控制器等等，控制组件可以基于外界发送的控制指令对聚焦组件11中的第一物镜111和第二物镜112，以及对偏转组件12中的电磁偏转件121和第一静电偏转件122进行控制，也可以基于获取到的某些信号进行自动控制，在此不作过多限定。

入射电子束可以是电子源14发出的对于待测样品13进行扫描的入射电子束流，入射电子束作用在待测样品13的表面之后可以产生背散射电子、二次电子、俄歇电子、特征X射线、连续X射线、荧光射线等等，可以基于收集到的背散射电子、二次电子等对待测样品13探测，获取待测样品13表面的图像（以背散射电子、二次电子为例说明），本发明实施例主要针对入射电子束从电子源14到达待测样品13表面的过程进行改进，因此不再对基于背散射电子和/或二次电子等等获取待测样品13表面的图像的过程做出过多赘述。

在一些实施例中，偏转组件12可以包括电磁偏转件和静电偏转件两种类型的偏转，其中静电偏转件组成的磁电复合式扫描偏转聚焦***可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量，其缺点在于难以实现较大视场的扫描，同时对电路纹波等指标非常敏感，抗干扰能力较差；电磁偏转件组成的磁电复合式扫描偏转聚焦***偏转能力强，可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强，缺点是扫描速度较慢，无法实现高速扫描，同时像差相对于纯静电偏转***较大。而本申请充分利用了两种偏转类型的优点，弥补两者的不足，即本申请通过磁电复合式偏转方式，兼容了大视场扫描和高速高分辨力成像，能够满足不同的使用场景需求。

在一些实施例中，可以设置第一物镜111位于第二物镜112的上方。也即是第二物镜112与待测样品13之间的距离可以小于第一物镜111与待测样品13之间的距离，即第二物镜112可以更靠近待测样品13，第二物镜112能够实现的最大分辨率可以大于第一物镜111能够实现的最大分辨率。

第一物镜111可以用于配合电磁偏转件121实现第一视场范围扫描，第二物镜112可以用于配合第一静电偏转件122实现第二视场范围扫描，在一些实施例中，第一物镜111和第二物镜112可以择一使用。

在一些实施例中，聚焦组件11还可以包括聚光镜113，该聚光镜113可以设置在第一物镜111上方，聚光镜113可以用于对入射电子束进行初步会聚。

图2为本发明实施例的提供又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***结构示意图；在一些实施例中，第一物镜111设置在第二物镜112的中心孔内。示例性地，第一物镜111的顶端与待测样品13之间的距离可以小于或等于第二物镜112的顶端与待测样品13之间的距离；其中，第一物镜111和/或第二物镜112的顶端为远离待测样品13的一端。示例性地，第一物镜111和第二物镜112也可以设置为其他类型的相对位置关系，第一物镜111和第二物镜112可以在设置为其他相对位置的前提下满足对应的会聚需求，如图2所示，第一物镜111可以设置在第二物镜112内部。基于上述设置方案，在第一物镜111和第二物镜112均能够满足对应使用场景的需求的前提下，由于第一物镜111和第二物镜112在沿入射电子束10的传播方向上占用了更少的空间，因此例如上述实施例中的聚光镜113和电子源14可以设置在于待测样品13距离更近的位置，从而实现缩小磁电复合式扫描偏转聚焦***的整体体积，又由于电子源14与待测样品13之间的距离更近，入射电子束10传播距离更小从而损耗更小，因此可以获得更佳的扫描效果。

在一些场景中，本发明实施例中的静电偏转件可以由若干个互不相连的金属电极组成。本发明实施例中的静电偏转件可以由若干互不相连的金属片构成电极，金属片的材质可以是铍铜、钛、钼以及无磁不锈钢等等。上述材料具有导电率高、机械加工性能好、适合真空、无磁性以及化学性质稳定的特点。本发明实施例中的静电偏转件的电极数量可以是大于2的偶数片，例如4、8、12、20极偏转。本发明实施例中静电偏转件中的电极片高度可以相等，内表面分布在空间中的同一个圆柱面上，可以采取将加工好的圆柱面零件进行切割的方法来获得上述电极片。静电偏转件的偏转灵敏度与圆柱面的尺寸有关，圆柱的高度越高，直径越小，则偏转灵敏度越高，本发明实施例可以根据需要的偏转灵敏度来对静电偏转件尺寸进行设计。本发明实施例中的电极片之间的间隙宽度为0.2-2mm。图3为本发明实施例提供的一种静电偏转件结构示意图；该静电偏转件可以由同一个圆柱体上的互不相连的12个金属极片21-32构成。12个金属极片21-32可以分为中心对称的4组，通过在金属极片21-32上施加适当的电压，该静电偏转件的内部可以产生符合要求的二极静电偏转场。本发明实施例中的电磁偏转件可以由若干个电磁线圈构成磁极，电磁线圈在空间中关于中心轴线对称分布。电磁偏转的磁极数量可以是4极、8极或12极。电磁线圈可以由漆包线缠绕而成。电磁线圈可以缠绕在由软磁材料构成的磁芯上以获得更强的磁场。采用软磁材料构成的磁路会获得质量更高的磁场。本发明实施例中的电磁偏转件可以是以下结构中的一种：1、鞍形结构：其特点是利用与轴平行的导线组产生磁场，利用圆弧形导线连接平行导线组构成回路；上述结构可以使鞍形线圈可以整体嵌套在一个圆柱筒上，在同样的空间范围内实现更密集的线圈绕组；同时，该圆柱筒可以是软磁材料，可以有效地增加磁场。2、环形结构：其特点是四个封闭的矩形导线环，分别对称的分布在四个象限内，主要由轴向导线组产生磁场。3、矩形结构：其可以由一对矩形导线组成，其中一部分与轴线方向平行，一部分与偏转场方向垂直。无论是鞍形线圈还是环形线圈，当线圈单元的半张角时，偏转场的高阶（六极场分量）为0，整体偏转场比较接近于纯二极场，因此可以在较大范围内保证偏转场的均匀性。图4为本发明实施例提供的电磁偏转件结构示意图；该电磁偏转件可以由四组轴对称的线圈33-36和对应的线架37-40构成。通过对线圈33-36施加适当的电流，该电磁偏转件的内部可以产生符合要求的二极电磁偏转场。

图5为本发明实施例提供的一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；参阅图5，在一些场景中使用者可能需要获取较大视场下的待测样品13的表面的图像。在此场景下，入射电子束10可以由电子源14朝向待测样品13的方向发出，入射电子束10首先穿过聚光镜113，被聚光镜113初步会聚形成近似平行或较为收敛的入射电子束10，之后分别穿过第一物镜111和电磁偏转件121，控制组件可以控制第一物镜111对入射电子束10进行聚焦，以及调控电磁偏转件121的激励信号对入射电子束10进行偏转，使得入射电子束10轰击在待测样品13的目标位置对待测样品13进行偏转扫描，此时电磁偏转件121基于控制组件对入射电子束10形成的偏转作用从而使得入射电子束10能够作用在待测样品13表面的范围即可以是第一视场范围。此工作模式下，磁电复合式扫描偏转聚焦***相当于镜后单偏转，接受角小，偏转位置中心较高，可以实现最大的成像视场和最大的景深。与待测样品13之间距离较远的电磁偏转件121能够实现较大视场的偏转扫描，而在第一视场范围的使用环境下一般不需要较高的分辨率，因此在此场景下，本发明实施例提供的磁电复合式扫描偏转聚焦***可以实现较大视场的扫描，抗干扰能力较强，满足使用者对于大视场的使用需求。其中，对电磁偏转件121施加的激励信号值越大，电磁偏转件121的偏转能力越强，能够实现的扫描视场越大。需要说明的是，在此工作模式下，虽然图3中示意出了第二物镜112、第一静电偏转件122等器件，但其在此工作模式下其并不发挥作用，其不会对入射电子束10产生影响。

图6为本发明实施例提供的又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；参阅图6，在一些使用场景中使用者可能需要高分辨率下的待测样品13的表面的图像，即对于视场大小要求不高，但是需要清晰度较高的图像。在此场景下，入射电子束10可以由电子源14朝向待测样品13的方向发出，入射电子束10首先穿过聚光镜113，被聚光镜初步会聚形成近似平行或较为收敛的入射电子束10，之后分别穿过第二物镜112和第一静电偏转件122，控制组件可以控制第二物镜112对入射电子束10进行聚焦，以及调控第一静电偏转件122的激励信号对入射电子束10进行偏转，使得入射电子束10轰击在待测样品13的目标位置对待测样品13进行偏转扫描，此时第一静电偏转件122基于控制组件对入射电子束10形成的偏转作用从而使得入射电子束10能够作用在待测样品13表面的范围即可以是第二视场范围。磁电复合式扫描偏转聚焦***整体相当于镜内单偏转。此时图像整体的分辨力最优，成像速度最快，成像视场比较小。与待测样品13之间距离较近的第一静电偏转件122能够实现高分辨率的偏转扫描，在第二视场范围的使用环境下一般不需要较大的视场，而是需要高分辨率的图像，在此场景下，本发明实施例提供的扫描聚焦偏转装置可以实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量，满足使用者对于高分辨率的需求。其中，对第一静电偏转件122施加的激励信号可以是电压，电压越大，第一静电偏转件122的偏转能力越强，能够实现的扫描视场越大。在一些场景中，偏转件能够实现的最大的扫描视场可以由偏转件与待测样品13之间的距离决定，偏转件与待测样品13之间的距离越大，偏转件能够实现的最大的扫描视场越大。在一些场景中，相比于电磁偏转件，静电偏转件实现相同扫描视场大小的实现难度更大；例如静电偏转件实现几百微米级的扫描视场需要几百伏特的电压，这对于静电偏转件的控制组件和制造过程中的工艺都有着很高的要求。而为了实现同样的视场大小，电磁偏转件可能需要1A以下的电流，对于控制模块以及其本身的制造要求较低。另一方面，由于静电偏转件的偏转灵敏度与入射电子束的加速电压（即用于发射入射电子束的电子源的电压）成反比，而电磁偏转件的偏转灵敏度与入射电子束加速电压的平方根成反比，因此在入射电子束的能量较高时，电子磁偏转件的偏转能力有进一步的加强，可以更为容易地实现更大视场的扫描。

图7为本发明实施例提供的又一种磁电复合式扫描偏转聚焦***应用场景示意图；同时参阅图1和图7，在一些实施例中，偏转组件12还包括第二静电偏转件123；第二静电偏转件123位于第二物镜112的中心孔内，高于电磁偏转件121，且低于第一物镜111；控制组件用于调控第一静电偏转件122以及第二静电偏转件123的激励信号，以使入射电子束10经过第二物镜112的会聚，经第一静电偏转件122、第二静电偏转件123的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于待测样品13的表面进行第三视场范围扫描偏转。

示例性地，对于获取到的扫描图像来说，分辨力需要和视场大小与扫描图像解析度相匹配，一般有

其中，代表束斑大小，由物镜、偏转件等电子光学元件的性质决定，用于表征分辨率；/>代表视场大小，与放大倍率M存在对应关系；/>代表图像解析度，由设计人员指定，一般最大为24000。分辨率和放大倍数之间的关系需要满足经验公式的约束。简单而言，在一些场景中，即需要一定视场大小的扫描图像，又需要当前视场大小的扫描图像保持一定的分辨率，以使得扫描图像足够清晰。对于一些场景而言，由于入射电子束10的偏转可能使得磁电复合式扫描偏转聚焦***存在一定的像差，使得扫描图像不够清晰。基于此问题，本发明实施例可以通过第二静电偏转件123对入射电子束10进行偏转，入射电子束10经过第二静电偏转件123的补偿偏转可以穿过第二物镜112的中心，使得扫描图像更加清晰。具体地，电子源14发出的入射电子束10首先经过聚光镜113的初步会聚，之后再经过第二静电偏转件123、第一静电偏转件122和第二物镜112，入射电子束10经过第二静电偏转件123的偏转作用后可以通过第二物镜112的中心以达到更加的扫描效果，入射电子束10经过第二物镜112的会聚和第二静电偏转件123的偏转，作用在待测样品13的表面对待测样品13进行扫描，此时入射电子束10能够实现的扫描范围即为第三视场范围。其中，第一视场范围对应的最小视场小于第三视场范围对应的最大视场，第三视场范围对应的最小视场小于第二视场范围对应的最大视场。

在一些实施例中，第一视场范围对应的最小视场小于第二视场范围对应的最大视场，以使第一视场范围和第二视场范围形成交叠区域。

在一些实施例中，若本发明实施例仅用于实现第一视场范围和第二视场范围的扫描，则第一视场范围和第二视场范围可以存在交叠区域。若本发明实施例应用于能够实现第一视场范围、第二视场范围和第三视场范围，则第一视场范围和第三视场范围可以存在交叠区域，第三视场范围和第二视场范围可以存在交叠区域。图8为本发明实施例提供的一种视场区域示意图，以第一视场范围和第三视场范围存在交叠区域，第三视场范围和第二视场范围存在交叠区域为例，边界82至中心对应的区域可以是第二视场范围，边界81至边界84对应的区域可以是第三视场范围，边界83至边界85对应的区域可以是第一视场范围。在采用上述方案的前提下，使用者可以实现从第一视场范围到第三视场范围到第二视场范围之间的切换，即在不同视场下实现对于待测样品13的扫描，并且由于基于不同的视场采用了不同的扫描策略、通过不同的器件进行扫描，因此可以实现在较大视场的同时保证抗干扰能力较强，或者在实现较小视场的同时实现较快的扫描速度及高分辨力模式下较优的图像质量。即可以使得本发明实施例提供的磁电复合式扫描偏转聚焦***适用于各种使用场景。

本发明实施例还提供了磁电复合式扫描偏转聚焦***的控制方法，该控制方法适用于如上述磁电复合式扫描偏转聚焦***实施例中任一项磁电复合式扫描偏转聚焦***，该控制方法包括：

基于控制指令调控电磁偏转件121的激励信号，以使入射电子束10会经过第一物镜111的会聚，经电磁偏转件121的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品13的表面进行第一视场范围扫描偏转；

或者，基于控制指令调控第一静电偏转件122的激励信号，以使入射电子束10经过第二物镜112的会聚，经第一静电偏转件122的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品13的表面进行第二视场范围扫描偏转。

示例性地，上述磁电复合式扫描偏转聚焦***的控制方法适用于如上述磁电复合式扫描偏转聚焦***实施例中任一项磁电复合式扫描偏转聚焦***，其实质上包括上述磁电复合式扫描偏转聚焦***实施例中任一项磁电复合式扫描偏转聚焦***的技术特征，因此也可以实现与上述磁电复合式扫描偏转聚焦***实施例相同或至少类似的技术效果，在此不再赘述。

在一些实施例中，磁电复合式扫描偏转聚焦***的偏转组件12还包括第二静电偏转件123；第二静电偏转件123位于第二物镜112的中心孔内，高于电磁偏转件121，且低于第一物镜111；

该控制方法还包括：

基于控制指令调控第一静电偏转件122以及第二静电偏转件123的激励信号，以使入射电子束10经过第二物镜112的会聚，经第一静电偏转件122、第二静电偏转件123的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于待测样品13的表面进行第三视场范围扫描偏转；

其中，第一视场范围对应的最小视场小于第三视场范围对应的最大视场，第三视场范围对应的最小视场小于第二视场范围对应的最大视场。

示例性地，上述实施例中的磁电复合式扫描偏转聚焦***的控制方法与上述图7对应的实施例相对应，其具备与上述图7对应的实施例相同的技术特征，因此也可以实现与图7对应的实施例相同或至少类似的技术效果，在此不再赘述。

在一些实施例中，控制方法还包括：

基于控制指令调控电磁偏转件的激励信号，确定第一视场范围达到第一阈值，关闭电磁偏转件以及第一物镜，向第一静电偏转件、第二静电偏转件提供第一阈值对应视场的激励信号并在第三视场范围内进行偏转扫描；

确定第三视场范围达到第二阈值，关闭第二静电偏转件，向第一静电偏转件提供第二阈值对应视场的激励信号并在第二视场内进行偏转扫描；

其中，第一阈值位于第一视场范围与第三视场范围的交叠区域内，第二阈值位于第三视场范围与第二视场范围的交叠区域内。

示例性地，例如当前对第一静电偏转件122施加可变电压（激励信号）并且控制第二物镜112启动，随着对于第一静电偏转件122施加的电压越大，当前视场越大。当当前视场大小达到第一阈值后可以不再对第一静电偏转件122施加激励信号，并且立即对第二静电偏转件123（或者同时对第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）施加特定的激励信号，使得入射电子束10在第二静电偏转件123（或者第二静电偏转件123和第二静电偏转件124）的作用下实现与当前视场大小相同且分辨率相同（或至少接近）的图像，以图8中的实施例为例，当基于控制指令调控第一静电偏转件122的激励信号以进行第二视场范围偏转扫描时，对应的视场范围可以是图8中对应的82至图中心的区域，对第一静电偏转件施加的激励信号越大，能够实现的视场范围越大，且最大可以达到图8中的82，第一阈值可以是82与81之间对应的区域，当达到当前视场达到第一阈值后，可以同时对第一静电偏转件122和第二静电偏转件123施加第一阈值对应视场的激励信号，以在81与83之间的区域，即在中间视场内进行偏转扫描。在一些场景中还可以以对第一静电偏转件122施加的电压作为切换偏转件的标的条件，例如当对第一静电偏转件122施加的电压达到第一电压阈值时，关闭第一静电偏转件122并且立即对第二静电偏转件123（或者同时对第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）施加特定的激励信号，使得入射电子束10在第二静电偏转件123（或者第二静电偏转件123和第二静电偏转件124）的作用下实现与当前视场大小相同且分辨率相同（或至少接近）的图像。

在对第二静电偏转件123（或者第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）施加激励信号后可以获得比第二视场范围更大的视场，可以继续增大对第二静电偏转件123（或者第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）施加激励信号的激励值，当当前视场达到第二阈值后可以不再对第二静电偏转件123（或者同时对第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）施加激励信号，控制第二静电偏转件123（或者同时对第二静电偏转件123、第二静电偏转件124）关闭、控制第二物镜112关闭并且立即对电磁偏转件121施加特定的激励信号，以及控制第一物镜111启动，使得入射电子束10在第二静电偏转件123（或者第二静电偏转件123和第二静电偏转件124）和第一物镜111的作用下实现与当前视场大小相同且分辨率相同（或至少接近）的图像。在此之后可以继续调控电磁偏转件121以获得更大的视场。通过上述方法，本发明实施例可以实现多个视场之间的切换，由于不同的控制方法可以获得不同视场大小的图像，因此使用者可以获得较第一视场范围的图像。

本发明实施例还提供了扫描电子显微镜，包括如上述扫磁电复合式扫描偏转聚焦***实施例中任一项的磁电复合式扫描偏转聚焦***，还包括电子光学镜筒、电子源以及样品台；聚焦组件、偏转组件通过相应的安装件固定在电子光学镜筒的筒壁上；电子源设置在电子光学镜筒顶部，用于向朝向聚焦组件、偏转组件、样品台的方向发射入射电子束；样品台设置在物镜下方，用于放置待测样品；

样品台上设置有多个用于放置不同待测样品的钉台，样品台底部设有高精度五轴机构，用于驱动样品台在五轴的任意坐标系下在预定距离范围内移动。

本发明实施例提供的扫描电子显微镜具备上述扫描聚焦偏转装置实施例中任一项的磁电复合式扫描偏转聚焦***中的技术特征，因此可以实现与上述扫描聚焦偏转装置实施例相同或至少类似的技术效果，在此不再赘述。除此之外，本发明实施例提供的扫描电子显微镜可以通过设置在样品台上的钉台放置待测样品，由于样品台底部设有高精度五轴机构，因此固定在样品台上的待测样品也可以经由样品台的移动而随之改变自身的位置，例如样品台可以在X轴-65mm~65mm的范围内移动，可以在Y轴-65mm~65mm的范围内移动，可以在Z轴0~65mm的范围内移动，还可以进行例如360°旋转，可以进行-10~70°摆动等等，其中，X轴、Y轴和Z轴相互垂直，且X轴和Y轴形成的平面垂直于入射电子束的光轴方向。从一个角度而言，基于上述设置也可以在入射电子束的偏转方向不变的前提下通过改变待测样品的位置改变扫描探测的位置，也即可以认为扩大了本发明实施例所提供的扫描电子显微镜的扫描视场范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，包括：

聚焦组件，包括第一物镜和第二物镜；

偏转组件，包括电磁偏转件和第一静电偏转件，所述电磁偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，低于所述第一物镜的极靴口，且高于所述第二物镜的极靴口，所述第一静电偏转件位于所述第二物镜的极靴口，所述第一物镜、所述第二物镜、所述电磁偏转件和所述第一静电偏转件均沿入射电子束的主轴同轴设置；

控制组件，用于调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件的偏转形成镜后单偏转，作用于待测样品时进行第一视场范围扫描偏转；或者，调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于待测样品时进行第二视场范围扫描偏转；所述第一视场范围对应的最大视场大于所述第二视场范围对应的最大视场。

2.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

3.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，所述第一物镜位于所述第二物镜的上方。

4.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，所述第一物镜设置在所述第二物镜的中心孔内。

5.根据权利要求3或4所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，所述偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；

所述控制组件还用于调控所述第一静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，以及所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于待测样品的表面进行第三视场范围扫描偏转；

其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

6.根据权利要求1所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，其特征在于，所述聚焦组件还包括聚光镜；

所述聚光镜设置在所述第一物镜上方。

7.磁电复合式扫描偏转聚焦***的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1-6中任一项所述磁电复合式扫描偏转聚焦***，所述控制方法包括：

基于控制指令调控所述电磁偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第一物镜的会聚，经所述电磁偏转件的偏转形成镜后单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第一视场范围扫描偏转；

或者，基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件的偏转形成镜内单偏转，作用于所述待测样品的表面进行所述第二视场范围扫描偏转。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述磁电复合式扫描偏转聚焦***的偏转组件还包括第二静电偏转件；所述第二静电偏转件位于所述第二物镜的中心孔内，高于所述电磁偏转件，且低于所述第一物镜；

所述控制方法还包括：

基于所述控制指令调控所述第一静电偏转件以及所述第二静电偏转件的激励信号，以使所述入射电子束经过所述第二物镜的会聚，经所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件的偏转形成镜前-镜内双偏转，作用于所述待测样品的表面进行第三视场范围扫描偏转；

其中，所述第一视场范围对应的最小视场小于所述第三视场范围对应的最大视场，所述第三视场范围对应的最小视场小于所述第二视场范围对应的最大视场。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

基于控制指令调控电磁偏转件的激励信号，确定第一视场范围达到第一阈值，关闭所述电磁偏转件以及第一物镜，向所述第一静电偏转件、所述第二静电偏转件提供所述第一阈值对应视场的激励信号并在第三视场范围内进行偏转扫描；

确定所述第三视场范围达到第二阈值，关闭所述第二静电偏转件，向所述第一静电偏转件提供所述第二阈值对应视场的激励信号并在第二视场内进行偏转扫描；

其中，所述第一阈值位于所述第三视场范围与所述第一视场范围的交叠区域内，所述第二阈值位于所述第三视场范围与所述第二视场范围的交叠区域内。

10.扫描电子显微镜，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的磁电复合式扫描偏转聚焦***，还包括电子光学镜筒、电子源以及样品台；所述聚焦组件、所述偏转组件通过相应的安装件固定在所述电子光学镜筒的筒壁上；所述电子源设置在所述电子光学镜筒顶部，用于发射所述入射电子束，所述样品台设置在所述物镜下方，用于放置所述待测样品；

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。