一種納米步進(jìn)樣品掃描計(jì)量型掃描電子顯微鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掃描電子顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米步進(jìn)樣品掃描計(jì)量型掃描電子顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描電子顯微鏡(SEM)作為一種有效的顯微結(jié)構(gòu)分析工具，可以對(duì)各種材料進(jìn)行多種形式的表面的觀察與分析。掃面電子顯微鏡的特點(diǎn)是:能夠直接觀察樣品的表面的結(jié)構(gòu)；景深大，圖像富有立體感；圖像的放大范圍廣，分辨率也比較高；在觀察形貌的同時(shí)，還可利用從樣品發(fā)出的其他信號(hào)作微區(qū)成分分析，用來(lái)觀察樣品的各種形貌特征。
[0003]掃描電子顯微鏡通常利用聚焦電子束在樣品表面逐點(diǎn)掃描，與樣品相互作用產(chǎn)生二次電子、背散射電子等。其中二次電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說(shuō)與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級(jí)電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，顯示出與電子束同步的掃描圖像，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。
[0004]由于常規(guī)的掃描電子顯微鏡使用線圈控制電子束的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)掃描得到圖像，因此掃描電子顯微鏡圖像的放大倍率和圖像畸變受到線圈的電流影像影響，而且往往無(wú)法預(yù)測(cè)和控制，使得掃描電子顯微鏡測(cè)量不確定度評(píng)定難以進(jìn)行。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⑵錅y(cè)量值直接溯源到米定義國(guó)家基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的電子顯微鏡。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種納米步進(jìn)樣品掃描計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，包括高速納米位移掃
[0009]描臺(tái)、二維激光干涉儀和超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái):
[0010]所述超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)固定所述高速納米位移掃描臺(tái)，所述高速納米位移掃描臺(tái)上設(shè)置樣品臺(tái)和電鏡電子槍的極靴；
[0011]所述二維激光干涉儀包括兩個(gè)干涉儀，干涉儀分別位于測(cè)量樣品在X方向和Y方向的位置，干涉儀的光源通過(guò)光纖從激光器引入，穿過(guò)玻璃窗的真空窗口片，在電鏡內(nèi)分成兩束，分別入射到兩個(gè)干涉鏡；
[0012]電子顯微鏡的電子槍發(fā)射電子束到樣品表面，產(chǎn)生的二次電子被電鏡接收器接收，尚速納米臺(tái)驅(qū)動(dòng)樣品尚速掃描；
[0013]所述超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)做掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)出射干涉光經(jīng)真空窗入射到光電探測(cè)器作為位移臺(tái)X軸位移數(shù)據(jù)信號(hào)；另一束干涉光經(jīng)平面反射鏡反射后入射靠近艙門的干涉儀，出射干涉光由另一個(gè)探測(cè)器接收作為位移臺(tái)Y軸位移數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0014]所述X、Y軸位移數(shù)據(jù)配合電鏡采集樣品表面由電子束激發(fā)的二次電子信號(hào)，得到經(jīng)過(guò)激光干涉儀溯源的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0015]所述的計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，所述二維激光干涉儀包括激光束入射光纖、通孔法蘭、真空窗口片、立方體分光鏡、彈性鉸鏈、平面反射鏡、接收器、干涉儀和L型二維反射鏡。
[0016]所述的計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，所述無(wú)線圈的超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)通過(guò)第一銜接板連接所述高速納米位移掃描臺(tái)，所述高速納米位移掃描臺(tái)通過(guò)第二銜接板連接可微調(diào)樣品臺(tái)，所述可微調(diào)樣品臺(tái)上設(shè)置被測(cè)樣品和電鏡電子槍的極靴。
[0017]所述的計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，所述彈性鉸鏈的自然諧振頻率能夠高于200Hz ο
[0018]所述的計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，L形二維反射鏡材料為微晶玻璃。
[0019]所述的計(jì)量型掃描電子顯微鏡，其中，所述干涉儀為2倍程光路，干涉信號(hào)的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)于158nm，一個(gè)周期的干涉信號(hào)經(jīng)過(guò)電路1024或者2048細(xì)分，分辨力為0.15nm或者 0.075nm。
[0020]本發(fā)明提供了一種能夠?qū)⑵錅y(cè)量值直接溯源到米定義國(guó)家基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置，其測(cè)量方法是直接在掃描電鏡的樣品臺(tái)上連接激光干涉儀，通過(guò)同步測(cè)量樣品的位移和樣品的二次電子或背散射電子的信號(hào)來(lái)測(cè)量樣品上的待測(cè)長(zhǎng)度，測(cè)量值可直接溯源至米定義國(guó)際單位，這是一種絕對(duì)測(cè)量方法，與常規(guī)的掃描電鏡的最大區(qū)別是不使用電子束掃描，電鏡的電子束斑在成像測(cè)量時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，測(cè)量圖像通過(guò)承載著被測(cè)樣品的高速位移臺(tái)的掃描運(yùn)動(dòng)得到。使用激光干涉儀對(duì)位移臺(tái)的位移進(jìn)行測(cè)量，激光干涉儀的測(cè)量鏡固結(jié)在位移臺(tái)上，這樣激光干涉儀所測(cè)量得到的位移臺(tái)的位移能夠直接溯源到激光波長(zhǎng)及米定義SI單位，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量型掃描電鏡測(cè)量值的量值溯源。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明納米步進(jìn)樣品掃描計(jì)量型掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明干涉儀測(cè)量光路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]本發(fā)明提供的一種納米步進(jìn)樣品掃描計(jì)量型掃描電子顯微鏡包括高速納米位移掃描臺(tái)、二維激光干涉儀和超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)，所述超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)不包括控制電子束偏轉(zhuǎn)的線圈。為減小電子束漂移對(duì)測(cè)量的影響，所述超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)采用在負(fù)載0.5kg時(shí)自然諧振頻率能夠達(dá)到200Hz以上的彈性鉸鏈系統(tǒng)的納米位移掃描臺(tái)。本發(fā)明用二維激光干涉儀用于測(cè)量樣品臺(tái)的位置，兩個(gè)方向的激光光束與電鏡電子束交與一點(diǎn)，減小測(cè)量阿貝誤差，干涉儀位于電鏡內(nèi)部，激光通過(guò)光纖引入，在電鏡內(nèi)部分光。二維激光干涉儀的測(cè)量反射鏡固定在樣品臺(tái)24上，隨著樣品掃描移動(dòng)。
[0025]所述二維激光干涉儀，如圖1和圖2所示，包括激光束入射光纖10、通孔法蘭11，真空窗口片17，立方體分光鏡12，彈性鉸鏈13，平面反射鏡14，接收器16，干涉儀15和L型二維反射鏡25。
[0026]所述無(wú)線圈的超聲電機(jī)粗調(diào)位移臺(tái)20，如圖1所示，通過(guò)第一銜接板21連接所述高速納米位移掃描臺(tái)22，所述高速納米位移掃描臺(tái)22通過(guò)第二銜接板23連接可微調(diào)樣品臺(tái)24，所述可微調(diào)樣品臺(tái)24上設(shè)置被測(cè)樣品26和電鏡電子槍的極靴27，這些構(gòu)成的樣品臺(tái)粗調(diào)定位結(jié)構(gòu)。
[0027]所述二維激光干涉儀的激光干涉測(cè)量光路，如圖2所示，包括兩