[发明专利]一种扫描粒子束显微镜系统及聚焦控制方法

权利要求书

1.一种扫描粒子束显微镜系统，其特征在于，包括：扫描粒子束显微镜及控制所述扫描粒子束显微镜工作距离的聚焦控制系统；其中，

所述聚焦控制系统包括：

两个照明成像装置，对称位于所述扫描粒子束显微镜的真空腔室上方、以及扫描粒子束显微镜的带电粒子光学镜筒侧面，用于产生照明光束、以及传输从样品表面反射的携带聚焦图像的光束；所述样品位于所述真空腔室内；

两个反射装置，对称位于所述真空腔室内部，用于将对应的照明成像装置产生的照明光束反射到所述样品表面、以及将所述样品表面反射的携带聚焦图像的光束反射到所述探测装置；

两个探测装置，对称位于所述两个照明成像装置的上方，用于接收从所述样品表面反射的携带聚焦图像的光束，并探测所述光束携带的聚焦图像；

聚焦控制装置，用于对所述聚焦图像进行处理，获得所述样品的距离属性，并根据所述距离属性调节所述样品的位置参数，用以控制所述扫描粒子束显微镜的工作距离。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描粒子束显微镜包括：用于产生带电粒子束的带电粒子源、用于聚焦、偏转所述带电粒子束的带电粒子光学镜筒、及与所述带电粒子光学镜筒连接的真空腔室。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明成像装置包括：

光源，用于产生照明光束；

光栅，用于形成至少一种形状的光栅图案；

棱镜，用于引导所述照明光束将所述光栅图案投射至成像透镜；

所述成像透镜，用于引导所述照明光束经反射装置反射后，将所述光栅图案聚焦至所述样品表面。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述成像透镜，还用于引导所述携带聚焦图像的光束投射至所述探测装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述真空腔室顶部设置有与所述两个照明成像装置分别对应的两个真空窗，所述真空窗用于使所述照明光束进入所述真空腔室、以及使所述携带聚焦图像的光束透过所述真空腔室。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述成像透镜至少包括一个远心透镜系统，用于引导所述照明光束将所述光栅图案缩倍聚焦至所述样品表面、以及引导所述携带聚焦图像的光束放大聚焦至所述探测装置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚焦控制装置包括：

处理器，用于对不同距离的样品聚焦图像进行处理，获得所述样品的距离变化量；所述距离为样品至所述扫描粒子束显微镜之间的距离；

位置调整组件，用于根据所述距离变化量调节所述样品的位置参数。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述位置调整组件包括至少三个压电陶瓷马达。

9.一种聚焦控制方法，应用于扫描粒子束显微镜系统，所述系统产生具有对称位置关系的两束照明光束，其特征在于，包括：

携带有光栅图案的两束照明光束分别被缩倍聚焦到样品表面，经所述样品表面反射后，分别被放大聚焦成像；

分别探测所述被聚焦的光栅图像；

基于所述聚焦图像获得所述样品的距离属性，并根据所述距离属性调节所述样品的位置参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述照明光束经光栅入射至棱镜后，将所述光栅图案投射至成像透镜；

所述照明光束经所述成像透镜及反射装置后，将所述光栅图案缩倍聚焦至所述样品表面；

从所述样品表面反射的所述聚焦图像被反射装置反射经成像透镜后，被放大聚焦成像。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，从照明成像系统出射所述携带聚焦图像的光束，投射至探测装置，以使所述探测装置探测所述光束携带的聚焦图像。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述聚焦图像获得所述样品的距离属性，并根据所述距离属性调节所述样品的位置参数，包括：

对不同距离的样品聚焦图像进行处理，获得所述样品的距离变化量；所述距离为样品至所述扫描粒子束显微镜之间的距离；

根据所述距离变化量调节所述样品的位置参数。