本发明专利技术提供用于观察特征的自动化片状铣削。提供一种利用带电粒子束系统执行切削和观察技术的方法和设备。通过机器视觉定位样品图像中的感兴趣的特征，并且至少部分地通过分析由所述机器视觉收集的数据来确定将在后续切削和观察迭代中铣削及成像的区域。所确定的铣削区域可以被表示成围绕特征的限位框，其维度可以根据所述分析步骤而改变。于是，在双束系统中，相应地调节FIB以便在后续切削和观察迭代中切削和铣削出新的面，并且SEM对所述新的面进行成像。由于本发明专利技术精确地定位所述特征并且确定将要铣削及成像的区域的适当尺寸，因此就通过防止对不包含所感兴趣的特征的基底进行不必要的铣削而提高了效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及用于纳米技术的带电粒子束成像，并且更具体来说涉及一种用于自动地定位样品中的特征以便进行片状铣削(slice milling)和观察的方法。
技术介绍
电子显微术提供了在高分辨率下研究3D中的材料构造的机会。例如在生物科学的领域中，电子显微术允许观测疾病的分子机制、柔性蛋白质结构的构象以及各种单独的病毒和蛋白质在其自然生物情境中的行为。与电子显微术一起采用来分析生物材料的一种技术例如是所谓的Slice-and-View (在下文中称作“切削和观察(slice and view)”)。 这种技术通常利用双束系统来执行，即组合聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)的系统，比如商业上可以从FEI公司(本专利技术的受让人)买到的DualBeanf (下文中称作“双束 (dual beam)”)仪器。在所述切削和观察技术中，FIB以高精度切割以及切削样品从而显露出其3D内部结构或特征。FIB通常暴露出与具有待观察的隐藏特征的样品材料的表面(surface)的顶部垂直的截面或面(face)。由于SEM射束轴通常相对于FIB射束轴成锐角，因此优选地去除所述面前方的一部分所述样品，从而使得SEM射束可以接近以便对该面进行成像。在通过SEM获得所述面的图像之后，可以利用FIB去除该面处的另一层基底，显露出所述特征的新的更深的面，并且从而显露出所述特征的更深的截面。由于只有处在所述面的极(very) 表面处的特征部分对于SEM来说才是可见的，因此通过顺序重复切割和成像或者切削和观察，提供把所切削的样品重建成所述特征的3D表示所需要的数据。所述3D结构随后被用于分析所述特征。如果处理样品的一大部分，那么通过切削和观察进程对所述样品的处理可能会花费很长时间。这一点即使在所感兴趣的特征相对于所述样品相对小的情况下也是成立的， 因为通常不会以用于把FIB和SEM的射束引导到包含所述特征的样品的紧接区域的足够高的精度知晓所述特征的位置。因此，对怀疑具有所述特征的样品的一大部分进行处理以便定位该特征。利用SEM的典型最大视场是大约150微米，对这样尺寸的区域进行片状铣削和成像可能需要投入大量时间，特别地对于SEM上的高分辨率设定尤其如此。可替换地，可以对所述区域的许多较小部分成像，但是这样做会生成大量图像数据，并且通常需要把所得到的图像缝合在一起以形成更大的复合图像。这样的处理当前能够持续从几小时到几天的任何时间。在现有技术方法中，对于所述切削和观察进程的每一次迭代已经需要处理相对较大的部分，因为还没有精确地预测出所述特征在样品中的形状或方向。这一问题对于通过样品具有长而蜿蜒的形状的某些特征来说尤其严重，比如血管或神经就是这种情况。为了节省时间，片状铣削对于观察感兴趣的特征所必需的相对较少量的基底材料将是更加高效。此外，对包含所述特征的相对较小的基底部分进行成像也将是更加高效。
技术实现思路
在这里提供一种利用切削和观察技术来处理特征的方法和设备的各实施例，其与现有技术方法相比执行起来所需要的时间较少，并且因此更加高效。本专利技术包括一种用于片状铣削前进进入样品截面壁的面中的多个顺序切口(cut) 的方法和设备，其中通过去除显露出特征并对其进行成像所必需的最少量样品材料来形成所述切口。某些实施例包括在所述切削和观察过程的每一次迭代之后(也就是说随着每一次切削显露出当特征延伸通过样品时该特征的位置改变)自动确定是否要改变特定射束参数。为此目的，使用机器视觉来跟踪及检测所述特征的质心及其边缘，以便提供围绕所述特征的边界框，所述边界框有助于确定在其对样品进行处理时是否要改变射束参数以及改变程度。某些实施例允许自动确定一项特征从一个切削面到下一个切削面是否分开或是否出现分支以及要跟踪哪一个分支。此外，某些实施例自动去除阻碍SEM射束具有到达经片状铣削的面的直接视线的样品材料。前面相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点以便遵循本专利技术的详细描述被更好地理解。下面将描述本专利技术的附加特征和优点。本领域技术人员应当认识到，可以很容易地利用所公开的概念和具体实施例以作为修改或设计用于实施与本专利技术相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这样的等效构造不偏离如在所附权利要求书中所阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更加透彻地理解本专利技术及其优点，现在将参照结合附图所得到的以下描述， 其中图IA示出了具有所感兴趣的特征的样品的透视图，其中所述特征通过样品具有非线性路径；图IB示出了从图IA的线“1B”看去的所述样品；图2示出了具有所感兴趣的特征的样品的透视图，其中所述特征通过样品具有非线性路径，所述样品标有参考位置以供后面讨论；图3A到3G示出了图2的样品的各种截面视图4A示出了将垂直于通过样品具有非线性路径的所感兴趣的特征的纵向截面进行的切削的一个实例；图4B示出了将要沿着通过样品具有非线性路径的所感兴趣的特征的所述路径彼此平行地进行的切削的一个实例；图5A示出了 FIB射束和SEM射束关于妨碍通过SEM对特征进行成像的所述样品的阻碍区域的关系；图5B示出了所述样品的阻碍部分被去除以便允许通过SEM对特征进行成像； 图6是示出了本专利技术的优选实施例的步骤的流程图，其中平行四边形“A”导向图7 ； 图7是示出了图6的附加步骤的流程图，其跟随在图6的平行四边形“A”之后；以及图8示出了被用来实施本专利技术的典型的双束系统。具体实施方式根据本专利技术的优选实施例，一种利用切削和观察技术来处理样品的方法和设备包括在样品的切片图像中自动定位及测量所感兴趣的特征；预测所述特征在后续切片中的位置；以及确定在后续的切削和观察迭代中包括所述特征的将要切削及成像的区域尺寸。 在确定了将要切削及成像的区域之后，从前一次迭代调节FIB和SEM以便在后续迭代中处理所确定的区域。通过仅仅切削和观察对于收集有关感兴趣的特征的期望信息所必需的区域尺寸，与利用现有技术方法的通常可能的情况相比，本专利技术允许切削和观察相对较小的样品区域。因此，能够更快地处理样品。确定将要铣削的样品材料的尺寸和形状包括观察从所述技术的每一次迭代成像的所述特征的尺寸和形状。因此，即使相对于所述特征的前一图像，特征的尺寸改变或者所述特征实际上朝向或远离样品的另一侧改变方位或位置的情况下，也随着所述技术的每一次迭代调节FIB和SEM以处理所述特征。这里所使用的术语“铣削” 一般意味着去除材料，并且术语“切削”或“片状铣削” 意味着以切片的形状去除材料。术语“切片”在这里被用作名词时意味着在执行片状铣削去除材料以暴露出表面之后所能看到的该表面。通过FIB铣削处理产生的铣削切片通常处在20nm — IOOnm之间，但是取决于应用可以高达500nm。但是，切片厚度优选地处在大约 30nm和大约60nm之间，更加优选的是处在大约35nm和大约45nm之间，并且最为优选的是处在大约35nm和大约40nm之间。在一个实施例中，申请人发现大约38nm的切片厚度足以捕获相对小的特征的图像，同时仍然提供具有良好对比度的图像。还优选的是，取决于视场的尺寸，每一个切片在图像中的厚度是一个或两个像素。优选地通过“线铣削”而不是“体铣削”来产生所述切片，也就是说通过实质上铣削一维线而不是矩形来产生所述切片。在X本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种利用带电粒子束系统观测特征的方法，其包括：把带电粒子束导向基底以便在所述基底中铣削第一切片，所述第一切片暴露出将要观测的特征的部分；把带电粒子束导向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的射束图像；其特征在于，所述方法还包括：对所述特征的射束图像进行分析，以便确定用以暴露出所述特征的附加部分的后续铣削操作的尺寸和方位；以及把带电粒子束导向基底以便通过执行所述后续铣削操作在所述基底中铣削第二切片，所述后续铣削操作所暴露出的第二切片具有不同于第一切片的尺寸或定向的尺寸或定向，以及／或者所述后续铣削操作在垂直于离子束的方向上产生偏移第一切片的第二切片。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R坦纳，
申请(专利权)人：R坦纳，
类型：发明
国别省市：US
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