本發(fā)明涉及掃描電鏡維修領(lǐng)域，尤其涉及一種電子槍的預(yù)檢系統(tǒng)及預(yù)檢方法。

背景技術(shù)：

1、電子束掃描測量儀是半導(dǎo)體制造業(yè)的核心量測設(shè)備，通過高壓電源控制電子槍發(fā)射出高能電子束，然后通過偏轉(zhuǎn)線圈和匯聚線圈控制電子束轟擊試樣表面，探測激發(fā)出的二次電子獲得試樣表面的圖像信息，從而以清晰的表面圖像信息為基礎(chǔ)，高精度的測量試樣的關(guān)鍵尺寸。電子槍陰極燈絲在工作過程中會產(chǎn)生損耗，需定期更換。由于機械加工、組裝等誤差，電子槍燈絲更換會帶來電子束流的中心(發(fā)射軸)與各級光闌的中心軸線(光軸)偏離的情況，導(dǎo)致像散增大，圖像的分辨力和信噪比降低，嚴(yán)重時電子束無法通過光闌到達(dá)樣品，使得電鏡無法成像。因此，在更換電子槍陰極燈絲后，需要進(jìn)行電子槍的陰極燈絲發(fā)射出來的電子束流與電子光學(xué)系統(tǒng)的中心軸線的重合調(diào)整工作，簡稱對齊或合軸。

2、目前電子槍陰極燈絲的更換往往采用現(xiàn)場更換的方式，需要在現(xiàn)場將舊燈絲拆出，在此過程中，必需破壞真空腔的真空，安裝新燈絲后，再建立高真空并進(jìn)行電子槍發(fā)射軸對齊。然而，為保證電鏡的電子光學(xué)系統(tǒng)能正常穩(wěn)定的工作，電子槍和鏡筒內(nèi)部需要超高的真空度，建立超高真空度操作復(fù)雜且耗時長，而且，由于掃描電鏡的測量原理(倍率上千)使得對齊光斑難以找到，導(dǎo)致現(xiàn)場對齊十分困難。此外，燈絲具有高精密、高潔凈特點和要求，加工、運輸、安裝過程中極易出現(xiàn)損壞、污染等現(xiàn)象，現(xiàn)場更換后再發(fā)現(xiàn)燈絲不良，只能重復(fù)上述的更換過程，耗費大量的時間和人力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種電子槍的預(yù)檢系統(tǒng)及預(yù)檢方法，以提高電鏡設(shè)備的維修效率，降低維修難度，減少停機時間。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種電子槍的預(yù)檢系統(tǒng)，包括：偏轉(zhuǎn)鏡筒、測量鏡筒和控制模塊；

3、測量鏡筒位于偏轉(zhuǎn)鏡筒的正下方，偏轉(zhuǎn)鏡筒和測量鏡筒分別與控制模塊電連接；測量鏡筒包括光闌和電子束收集裝置，光闌的中心具有透光孔，電子束收集裝置位于光闌的正下方；

4、預(yù)檢時，待檢測電子槍鏡筒安裝于偏轉(zhuǎn)鏡筒的正上方，控制模塊與電子槍鏡筒電連接；電子槍鏡筒包括電子槍；

5、控制模塊用于控制電子槍發(fā)射電子束，以及用于通過偏轉(zhuǎn)鏡筒控制電子束在第一方向和第二方向上偏轉(zhuǎn)，以使電子束對第一掃描范圍進(jìn)行逐點掃描；第一方向和第二方向正交且均平行于光闌所在平面；電子槍的位置同時是電子束在第一方向上的偏轉(zhuǎn)范圍的中心以及電子束在第二方向上的偏轉(zhuǎn)范圍的中心；

6、電子束收集裝置用于采集電子束在掃描過程中的每個掃描點對應(yīng)的電流值，并將電流值發(fā)送至控制模塊；

7、控制模塊還用于基于電流值生成灰度圖像，并根據(jù)灰度圖像中亮斑的位置調(diào)整電子槍的位置，直至亮斑的中心與圖像中心重合，使電子槍的發(fā)射軸與光學(xué)光軸重合；亮斑對應(yīng)透光孔的成像區(qū)域。

8、可選地，偏轉(zhuǎn)鏡筒包括第一偏轉(zhuǎn)線圈和第二偏轉(zhuǎn)線圈；控制模塊用于通過控制第一偏轉(zhuǎn)線圈的電流，控制電子束在第一方向上的偏轉(zhuǎn)范圍；控制模塊還用于通過控制第二偏轉(zhuǎn)線圈的電流，控制電子束在第二方向上的偏轉(zhuǎn)范圍。

9、可選地，控制模塊包括控制器、驅(qū)動控制電路、偏轉(zhuǎn)控制電路以及測量電路；

10、驅(qū)動控制電路連接于電子槍鏡筒和控制器之間；

11、偏轉(zhuǎn)控制電路連接于偏轉(zhuǎn)鏡筒和控制器之間；

12、測量電路連接于測量鏡筒和控制器之間。

13、可選地，預(yù)檢系統(tǒng)還包括人機交互模塊，人機交互模塊與控制器電連接。

14、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種電子槍的預(yù)檢方法，采用本發(fā)明任一實施例提供的預(yù)檢系統(tǒng)執(zhí)行，預(yù)檢方法包括：

15、控制電子槍發(fā)射電子束；

16、通過偏轉(zhuǎn)鏡筒控制電子束在第一方向和第二方向上偏轉(zhuǎn)，以使電子束對第一掃描范圍進(jìn)行逐點掃描；第一方向和第二方向正交且均平行于光闌所在平面；電子槍的位置同時是電子束在第一方向上的偏轉(zhuǎn)范圍的中心以及電子束在第二方向上的偏轉(zhuǎn)范圍的中心；

17、接收電子束收集裝置采集的電子束在掃描過程中的每個掃描點對應(yīng)的電流值，并基于電流值生成灰度圖像，以及根據(jù)灰度圖像中亮斑的位置調(diào)整電子槍的位置，直至亮斑的中心與圖像中心重合，使電子槍的發(fā)射軸與光學(xué)光軸重合；亮斑對應(yīng)透光孔的成像區(qū)域。

18、可選地，偏轉(zhuǎn)鏡筒包括第一偏轉(zhuǎn)線圈和第二偏轉(zhuǎn)線圈；通過偏轉(zhuǎn)鏡筒控制電子束在第一方向和第二方向上偏轉(zhuǎn)，以使電子束對第一掃描范圍進(jìn)行逐點掃描，包括：

19、根據(jù)灰度圖像的預(yù)設(shè)像素值，確定第一偏轉(zhuǎn)線圈的第一掃描步數(shù)以及第二偏轉(zhuǎn)線圈的第二掃描步數(shù)；

20、根據(jù)灰度圖像的預(yù)設(shè)倍率值，計算第一偏轉(zhuǎn)線圈的第一最大電流以及第二偏轉(zhuǎn)線圈的第二最大電流；

21、根據(jù)第一最大電流確定第一電流范圍；其中，第一最大電流為xi1，第一電流范圍為-xi1～+xi1；xi1為正數(shù)；

22、根據(jù)第二最大電流確定第二電流范圍；其中，第二最大電流為yi1，第二電流范圍為-yi1～+yi1；yi1為正數(shù)；

23、根據(jù)第一電流范圍和第一掃描步數(shù)，計算第一偏轉(zhuǎn)線圈在第一方向上與各掃描點對應(yīng)的第一偏轉(zhuǎn)電流；

24、根據(jù)第二電流范圍和第二掃描步數(shù)，計算第二偏轉(zhuǎn)線圈在第二方向上與各掃描點對應(yīng)的第二偏轉(zhuǎn)電流；

25、根據(jù)各掃描點對應(yīng)的第一偏轉(zhuǎn)電流控制第一偏轉(zhuǎn)線圈的電流變化，同時根據(jù)各掃描點對應(yīng)的第二偏轉(zhuǎn)電流控制第二偏轉(zhuǎn)線圈的電流變化，以使電子束在第一掃描范圍內(nèi)進(jìn)行逐點掃描。

26、可選地，灰度圖像中，每一行的像素數(shù)量等于每一列的像素數(shù)量。

27、可選地，在預(yù)檢過程中，預(yù)設(shè)倍率值可變，且基于不同的預(yù)設(shè)倍率值得到的灰度圖像不同。

28、可選地，根據(jù)灰度圖像中亮斑的位置調(diào)整電子槍的位置，包括：

29、設(shè)置預(yù)設(shè)倍率值為第一倍率，得到第一灰度圖像；

30、判斷第一灰度圖像中是否存在亮斑；若否，則調(diào)整電子槍的位置，并再次判斷更新后的所述第一灰度圖像中是否存在亮斑；若是，則調(diào)整電子槍的位置，以使亮斑的中心朝靠近圖像中心的方向移動；

31、設(shè)置預(yù)設(shè)倍率值為第二倍率，得到第二灰度圖像，并調(diào)整電子槍的位置，直至亮斑的中心與圖像中心重合；

32、其中，第一倍率小于第二倍率。

33、可選地，預(yù)檢方法還包括：

34、在預(yù)設(shè)倍率值為第一倍率時，若更新后的第一灰度圖像中仍不存在亮斑，則判定電子槍故障；和/或，

35、在亮斑的中心與圖像中心重合之后，接收電子束收集裝置采集的電子束穿過透光孔的第一電流值，若第一電流值與標(biāo)準(zhǔn)電流值的差值大于預(yù)設(shè)閾值，則判定電子槍故障。

36、本發(fā)明實施例提供的預(yù)檢系統(tǒng)和預(yù)檢方法，可以完成對電子槍的發(fā)射軸對齊以及質(zhì)量檢測等預(yù)檢工作，在預(yù)檢完成之后，可以將電子槍鏡筒整體安裝到掃描設(shè)備中，如此，可以避免現(xiàn)場替換陰極燈絲的弊端(例如避免現(xiàn)場對齊操作復(fù)雜、耗時長以及對齊困難的問題，避免安裝不良品導(dǎo)致的大量時間浪費問題，避免陰極燈絲由于運輸和拆裝等工作造成的損壞問題)，此外，由于電子槍的發(fā)射軸已經(jīng)完成初步的對齊操作，因此，僅需要對現(xiàn)場掃描電鏡設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，可以避免大范圍尋找光斑，提高電鏡設(shè)備的維修效率，降低電鏡設(shè)備的維修難度，減少電鏡設(shè)備的停機時間。

37、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。