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用于切片与查看样本成像的方法和设备技术

技术编号:15343698 阅读:121 留言:0更新日期:2017-05-17 00:31
用于用双射束系统进行样本的切片与查看处理的方法、设备以及系统。所述切片与查看处理包括使在样本表面中形成的沟槽的垂直壁暴露;通过在壁相对于询问射束处于第一取向的同时用该射束询问壁来捕捉壁的第一图像;通过在壁相对于射束处于第二取向的同时用射束询问壁来捕捉壁的第二图像,其中,壁上的表面点与参考点之间的在第一图像中的第一距离不同于参考点与表面点之间的在第二图像中的第二距离;使用第一距离和第二距离来确定所述表面点的标高;以及使用所述标高向壁的形貌拟合曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于切片与查看样本成像的方法和设备
本专利技术涉及用于使用射束(诸如带电粒子束)在二维和三维中对样本成像的方法、设备以及系统。
技术介绍
电子显微术提供了用于以高分辨率在3D中研究大范围的生物和无机试样的超微结构的机会。例如,在生物科学领域中,电子显微术允许观察疾病的分子机制、柔性蛋白质结构的构象以及个体病毒和蛋白质在其自然生物背景中的性质。作为另一示例,电子显微术通过允许在电、光以及微机械系统中检测和表征纳米级缺陷而在半导体和电子装置的制造中起到重要的质量控制作用,纳米级缺陷可能影响此类产品的性能。缺陷可以包括在制造期间被嵌入产品中的污染物颗粒或制造缺陷,诸如在意图相互电分离的两个紧密间隔的导体之间产生短路的桥。与电子显微术一起采用以执行此类研究的一个技术称为Slice-and-View™(在下文中为“切片与查看”)。这种技术通常是用双射束系统(亦即一种将聚焦离子束(FIB)装置与扫描电子显微镜(SEM)(诸如可从本专利技术的受让人FEI公司处商业上获得的DualBeam®仪器)相组合的系统)执行的。在切片与查看技术中,如图1所图示出的,聚焦离子束以高精度将样本切割并切片以显露出其3D内部结构或特征。通常,聚焦离子束切口暴露垂直于具有要查看的隐藏特征的样本材料的表面顶部的截面或面。由于SEM射束轴线通常相对于聚焦离子束切口轴线成锐角,所以优选地去除在该面的前面的样本的一部分,使得SEM射束可以接近该面以对其成像。在用SEM获得该面的图像之后,可以使用聚焦离子束切口来去除该面处的另一层基板,从而显露出新的更深的面和因此的特征的更深截面。由于只有在面的真正表面处的特征部分对SEM可见,所以切割和成像或切片和查看的连续重复提供了将切片样本重构成特征的3D表示所需的数据。然后使用3D结构来分析该特征。在切片期间,可能随着聚焦离子束穿过样本而发生被暴露的表面的形貌中的变化。在某些情况下,暴露面可以具有可归因于用通俗语称为“帘幕”效应(curtainingeffect)的现象(其在图2A和2B中示意性地图示出)的表面形态。当样本210包含非均质结构和/或构成时,聚焦离子束215从FIB柱220去除材料的速率可以随着聚焦离子束215在箭头240的方向上跨面230执行直线铣削225而局部地变化。结果,被聚焦离子束暴露的样本表面具有起波纹的面或帘幕。材料去除速率的局部增加可以形成凹的帘幕,诸如帘幕伪像245A、245B和245C,其伸入到被暴露的面中。材料去除速率的局部减小可以形成凸的帘幕,诸如帘幕伪像250,其从被暴露的面伸出。用于从切片与查看成像进行3D重构的软件算法一般地假设被SEM成像的每个切片的表面是平坦的。申请人已经发现帘幕及其它伪像的存在产生形貌变化意味着表面不是平坦的,并且此缺少平坦性显现为由暴露表面的图像形成的3D表示中的噪声(例如,降低的分辨率)。因此,申请人已经发现存在对在样本的切片与查看成像期间考虑由SEM询问的表面的形貌中的变化(诸如由帘幕效应引起的形貌变化)以便改善从其生成的3D表示的分辨率的方法、设备以及系统的需要。
技术实现思路
在本公开的某些实施例中,提供了一种通过用双射束系统切片与查看处理来处理样本的方法,包括:通过使用蚀刻射束从样本去除材料的第一切片来使在样本的表面中形成的沟槽的垂直壁暴露;通过在垂直壁相对于询问射束处于第一取向的同时用询问射束询问垂直壁来捕捉垂直壁的第一图像;将垂直壁相对于询问射束重定向;通过在垂直壁相对于询问射束处于第二取向的同时用询问射束询问垂直壁来捕捉垂直壁的第二图像,其中,垂直壁上的表面点与参考点之间的在第一图像中的第一距离不同于参考点与表面点之间的在第二图像中的第二距离;使用第一距离和第二距离来确定表面点的标高;以及使用所述标高向垂直壁的形貌拟合曲线。在本公开的某些实施例中,提供了一种用于使用双带电粒子束来观察特征的设备,包括聚焦离子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导聚焦离子束;电子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导电子束;一个或多个处理器;以及计算机可读存储介质,其被耦合到所述一个或多个处理器中的至少一个。该计算机可读存储介质包括第一可执行指令和第二可执行指令。所述第一可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器引导聚焦离子束以在基板的表面中铣削沟槽,该沟槽使具有要观察特征的周围的区域的垂直壁暴露。所述第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器在电子束柱相对于电子束柱的纵轴保持在第一入射角的同时引导电子束捕捉垂直壁的第一电子束图像;将纵轴与垂直壁之间的入射角从第一入射角变成第二入射角;在电子束柱保持在第二入射角的同时引导电子束捕捉该壁的第二电子束图像;以及基于第一电子束图像与第二电子束图像之间的差来近似垂直壁的形貌。在所述设备的实施例中,垂直壁的形貌的近似包括使用第一电子束图像和第二电子束图像中的垂直壁上的多个点相对于第一电子束图像和第二电子束图像中的参考点的位置来计算用于所述多个点的三维坐标。在所述设备的实施例中,垂直壁的形貌的近似包括向近似垂直壁的形貌的三维坐标拟合曲线。在所述设备的实施例中,基于第一电子束图像与第二电子束图像之间的差来近似垂直壁的形貌包括在第一电子束图像中测量垂直壁上的多个点与垂直壁上的一个或多个参考点之间的第一距离;以及在第二电子束图像中测量所述多个点与所述一个或多个参考点之间的第二距离。在所述设备的实施例中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器通过引导载物台的旋转来改变纵轴与垂直壁之间的入射角。在所述设备的实施例中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器通过引导电子束柱的重定位来改变纵轴与垂直壁之间的入射角。在所述设备的实施例中,所述设备包括第三可执行指令,其在被执行时促使所述一个或多个处理器引导聚焦离子束以从位于垂直壁后面的材料体积连续地去除多个切片,其中,所述材料体积包括要观察的特征,并且连续地去除所述多个切片使多个附加垂直壁连续地暴露;以及针对所述多个附加垂直壁中的每个垂直壁实行第二可执行指令。在实施例中,所述设备包括第三可执行指令和第四可执行指令,所述第四可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器使用所述垂直壁和所述多个附加垂直壁的形貌的近似来构造要观察的特征的三维图像。在本公开的某些实施例中,提供了一种用于对具有要观察的特征的一定体积的样本进行切片与查看处理的粒子束系统。所述粒子束系统包括蚀刻射束柱,其被配置成发射蚀刻射束;询问射束柱,其被配置成发射询问射束;一个或多个处理器;以及计算机可读存储介质,其被耦合到所述一个或多个处理器中的至少一个。该计算机可读存储介质包括可执行指令,其在被执行时促使所述一个或多个处理器引导蚀刻射束跨所述体积的厚度连续地去除样本切片,每个切片的去除使样本的表面暴露,并且针对被暴露的每个表面:在保持询问射束柱的纵轴与暴露表面之间的第一入射角的同时引导询问射束捕捉暴露表面的第一图像并在保持所述纵轴与所述暴露表面之间的第二入射角的同时捕捉所述暴露表面的第二图像,以及记录第一图像中的点对的第一位置和第二图像中的点对的第二位置,其中,所述点对中的每一个包括所述暴露表面上的点和参考点。前文已相当宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优点以便可以更好地理解随后的本专利技术的详细描述。在本文档来自技高网
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用于切片与查看样本成像的方法和设备

【技术保护点】
一种用于使用双带电粒子束来观察特征的设备,包括:聚焦离子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导聚焦离子束;电子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导电子束;一个或多个处理器;以及计算机可读存储介质,其被耦合到所述一个或多个处理器中的至少一个,所述计算机可读存储介质包括第一可执行指令和第二可执行指令,其中,第一可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器引导聚焦离子束以在基板的表面中铣削沟槽,所述沟槽使在要观察特征周围具有一定面积的垂直壁暴露,并且其中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器:在电子束柱相对于所述电子束柱的纵轴保持在第一入射角的同时引导电子束捕捉所述垂直壁的第一电子束图像;将所述纵轴与所述垂直壁之间的入射角从第一入射角变成第二入射角;在电子束柱保持在第二入射角的同时引导电子束捕捉所述壁的第二电子束图像;以及基于第一电子束图像与第二电子束图像之间的差来近似所述垂直壁的形貌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用双带电粒子束来观察特征的设备,包括:聚焦离子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导聚焦离子束;电子束柱,其被配置成生成、聚焦并引导电子束;一个或多个处理器;以及计算机可读存储介质,其被耦合到所述一个或多个处理器中的至少一个,所述计算机可读存储介质包括第一可执行指令和第二可执行指令,其中,第一可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器引导聚焦离子束以在基板的表面中铣削沟槽,所述沟槽使在要观察特征周围具有一定面积的垂直壁暴露,并且其中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器:在电子束柱相对于所述电子束柱的纵轴保持在第一入射角的同时引导电子束捕捉所述垂直壁的第一电子束图像;将所述纵轴与所述垂直壁之间的入射角从第一入射角变成第二入射角;在电子束柱保持在第二入射角的同时引导电子束捕捉所述壁的第二电子束图像;以及基于第一电子束图像与第二电子束图像之间的差来近似所述垂直壁的形貌。2.权利要求1的设备,其中,所述垂直壁的形貌的近似包括使用第一电子束图像和第二电子束图像中的所述垂直壁上的多个点相对于第一电子束图像和第二电子束图像中的参考点的位置来计算用于所述多个点的三维坐标。3.权利要求2的设备,其中,所述垂直壁的形貌的近似包括向近似垂直壁的形貌的三维坐标拟合曲线。4.权利要求1的设备,其中,基于第一电子束图像与第二电子束图像之间的差来近似垂直壁的形貌包括:在第一电子束图像中测量垂直壁上的多个点与垂直壁上的一个或多个参考点之间的第一距离;以及在第二电子束图像中测量所述多个点与所述一个或多个参考点之间的第二距离。5.权利要求1的设备,其中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器通过引导载物台的旋转来改变所述纵轴与所述垂直壁之间的入射角。6.权利要求1的设备,其中,第二可执行指令在被执行时促使所述一个或多个处理器通过引导电子束柱的重定位来改变所述纵轴与所述垂直壁之间的入射角。7.权利要求1的设备,还包括第三可执行指令,其在被执行时促使所述一个或多个处理器:引导聚焦离子束以连续地从位于垂直壁后面的材料体积去除多个切片,其中,所述材料体积包括要观察的特征,并且连续地去除所述多个切片连续地使多个附加垂直壁暴露;以及针对所述多个附加垂直壁中的每个垂直壁执行第二可执行指令。8.权利要求7的设备,还包括第四可执行指令,其在被执行时促使所述一个或多个处理器使用所述垂直壁和所述多个附加垂直壁的形貌的近似来构造要观察的特征的三维图像。9.一种用双射束系统通过切片与查看处理来处理样本的方法,包括:通过使用蚀刻射束从样本去除材料的第一切片来使在样本的表面中形成的沟槽的垂直壁暴露;通过在所述垂直壁相对于询问射束处于第一取向的同时用询问射束询问所述垂直壁来捕捉所述垂直壁的第一图像;将所述垂直壁相对于所述询问射束重定向;通过在所述垂直壁相对于所述询问射束处于第二取向的同时用询问射束询问所述垂直壁来捕捉所述垂直壁的第二图像,其中,所述垂直壁上的表面点与参考点之间的在第一图像中的第一距离不同于所述表面点与所述参考点之间的在第二图像中的第二距离;使用第一距离和第二距离来确定所述表面点的标高;以及使用所述标高向所述垂直壁的形貌拟合曲线。10.权利要求9的方法,其中,向垂直壁的形貌拟合曲线包括生成用于所述表面点的三维坐标,其中,所述三维坐标包括用于所述表面点中的每一个的垂直位置、水平位置以及标高。11.权利要求10的方法,其中,向垂直壁的形貌拟合曲线包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:V布罗登
申请(专利权)人:FEI公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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