專利名稱：用于觀察特征的自動化片狀銑削的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于納米技術(shù)的帶電粒子束成像，并且更具體來說涉及一種用于自動地定位樣品中的特征以便進行片狀銑削(slice milling)和觀察的方法。
背景技術(shù)：
電子顯微術(shù)提供了在高分辨率下研究3D中的材料構(gòu)造的機會。例如在生物科學的領(lǐng)域中，電子顯微術(shù)允許觀測疾病的分子機制、柔性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象以及各種單獨的病毒和蛋白質(zhì)在其自然生物情境中的行為。與電子顯微術(shù)一起采用來分析生物材料的一種技術(shù)例如是所謂的Slice-and-View (在下文中稱作“切削和觀察(slice and view)”)。 這種技術(shù)通常利用雙束系統(tǒng)來執(zhí)行，即組合聚焦離子束(FIB)與掃描電子顯微鏡(SEM)的系統(tǒng)，比如商業(yè)上可以從FEI公司(本發(fā)明的受讓人)買到的DualBeanf (下文中稱作“雙束 (dual beam)”)儀器。在所述切削和觀察技術(shù)中，F(xiàn)IB以高精度切割以及切削樣品從而顯露出其3D內(nèi)部結(jié)構(gòu)或特征。FIB通常暴露出與具有待觀察的隱藏特征的樣品材料的表面(surface)的頂部垂直的截面或面(face)。由于SEM射束軸通常相對于FIB射束軸成銳角，因此優(yōu)選地去除所述面前方的一部分所述樣品，從而使得SEM射束可以接近以便對該面進行成像。在通過SEM獲得所述面的圖像之后，可以利用FIB去除該面處的另一層基底，顯露出所述特征的新的更深的面，并且從而顯露出所述特征的更深的截面。由于只有處在所述面的極(very) 表面處的特征部分對于SEM來說才是可見的，因此通過順序重復切割和成像或者切削和觀察，提供把所切削的樣品重建成所述特征的3D表示所需要的數(shù)據(jù)。所述3D結(jié)構(gòu)隨后被用于分析所述特征。如果處理樣品的一大部分，那么通過切削和觀察進程對所述樣品的處理可能會花費很長時間。這一點即使在所感興趣的特征相對于所述樣品相對小的情況下也是成立的， 因為通常不會以用于把FIB和SEM的射束引導到包含所述特征的樣品的緊接區(qū)域的足夠高的精度知曉所述特征的位置。因此，對懷疑具有所述特征的樣品的一大部分進行處理以便定位該特征。利用SEM的典型最大視場是大約150微米，對這樣尺寸的區(qū)域進行片狀銑削和成像可能需要投入大量時間，特別地對于SEM上的高分辨率設(shè)定尤其如此?？商鎿Q地，可以對所述區(qū)域的許多較小部分成像，但是這樣做會生成大量圖像數(shù)據(jù)，并且通常需要把所得到的圖像縫合在一起以形成更大的復合圖像。這樣的處理當前能夠持續(xù)從幾小時到幾天的任何時間。在現(xiàn)有技術(shù)方法中，對于所述切削和觀察進程的每一次迭代已經(jīng)需要處理相對較大的部分，因為還沒有精確地預(yù)測出所述特征在樣品中的形狀或方向。這一問題對于通過樣品具有長而蜿蜒的形狀的某些特征來說尤其嚴重，比如血管或神經(jīng)就是這種情況。為了節(jié)省時間，片狀銑削對于觀察感興趣的特征所必需的相對較少量的基底材料將是更加高效。此外，對包含所述特征的相對較小的基底部分進行成像也將是更加高效。

發(fā)明內(nèi)容
在這里提供一種利用切削和觀察技術(shù)來處理特征的方法和設(shè)備的各實施例，其與現(xiàn)有技術(shù)方法相比執(zhí)行起來所需要的時間較少，并且因此更加高效。本發(fā)明包括一種用于片狀銑削前進進入樣品截面壁的面中的多個順序切口(cut) 的方法和設(shè)備，其中通過去除顯露出特征并對其進行成像所必需的最少量樣品材料來形成所述切口。某些實施例包括在所述切削和觀察過程的每一次迭代之后(也就是說隨著每一次切削顯露出當特征延伸通過樣品時該特征的位置改變)自動確定是否要改變特定射束參數(shù)。為此目的，使用機器視覺來跟蹤及檢測所述特征的質(zhì)心及其邊緣，以便提供圍繞所述特征的邊界框，所述邊界框有助于確定在其對樣品進行處理時是否要改變射束參數(shù)以及改變程度。某些實施例允許自動確定一項特征從一個切削面到下一個切削面是否分開或是否出現(xiàn)分支以及要跟蹤哪一個分支。此外，某些實施例自動去除阻礙SEM射束具有到達經(jīng)片狀銑削的面的直接視線的樣品材料。前面相當廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點以便遵循本發(fā)明的詳細描述被更好地理解。下面將描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當認識到，可以很容易地利用所公開的概念和具體實施例以作為修改或設(shè)計用于實施與本發(fā)明相同的目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當認識到，這樣的等效構(gòu)造不偏離如在所附權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更加透徹地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在將參照結(jié)合附圖所得到的以下描述， 其中
圖IA示出了具有所感興趣的特征的樣品的透視圖，其中所述特征通過樣品具有非線性路徑；
圖IB示出了從圖IA的線“1B”看去的所述樣品；
圖2示出了具有所感興趣的特征的樣品的透視圖，其中所述特征通過樣品具有非線性路徑，所述樣品標有參考位置以供后面討論；
圖3A到3G示出了圖2的樣品的各種截面視圖4A示出了將垂直于通過樣品具有非線性路徑的所感興趣的特征的縱向截面進行的切削的一個實例；
圖4B示出了將要沿著通過樣品具有非線性路徑的所感興趣的特征的所述路徑彼此平行地進行的切削的一個實例；
圖5A示出了 FIB射束和SEM射束關(guān)于妨礙通過SEM對特征進行成像的所述樣品的阻礙區(qū)域的關(guān)系；
圖5B示出了所述樣品的阻礙部分被去除以便允許通過SEM對特征進行成像； 圖6是示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的步驟的流程圖，其中平行四邊形“A”導向圖7 ； 圖7是示出了圖6的附加步驟的流程圖，其跟隨在圖6的平行四邊形“A”之后；以及圖8示出了被用來實施本發(fā)明的典型的雙束系統(tǒng)。
具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，一種利用切削和觀察技術(shù)來處理樣品的方法和設(shè)備包括在樣品的切片圖像中自動定位及測量所感興趣的特征；預(yù)測所述特征在后續(xù)切片中的位置；以及確定在后續(xù)的切削和觀察迭代中包括所述特征的將要切削及成像的區(qū)域尺寸。 在確定了將要切削及成像的區(qū)域之后，從前一次迭代調(diào)節(jié)FIB和SEM以便在后續(xù)迭代中處理所確定的區(qū)域。通過僅僅切削和觀察對于收集有關(guān)感興趣的特征的期望信息所必需的區(qū)域尺寸，與利用現(xiàn)有技術(shù)方法的通?？赡艿那闆r相比，本發(fā)明允許切削和觀察相對較小的樣品區(qū)域。因此，能夠更快地處理樣品。確定將要銑削的樣品材料的尺寸和形狀包括觀察從所述技術(shù)的每一次迭代成像的所述特征的尺寸和形狀。因此，即使相對于所述特征的前一圖像，特征的尺寸改變或者所述特征實際上朝向或遠離樣品的另一側(cè)改變方位或位置的情況下，也隨著所述技術(shù)的每一次迭代調(diào)節(jié)FIB和SEM以處理所述特征。這里所使用的術(shù)語“銑削” 一般意味著去除材料，并且術(shù)語“切削”或“片狀銑削” 意味著以切片的形狀去除材料。術(shù)語“切片”在這里被用作名詞時意味著在執(zhí)行片狀銑削去除材料以暴露出表面之后所能看到的該表面。通過FIB銑削處理產(chǎn)生的銑削切片通常處在20nm — IOOnm之間，但是取決于應(yīng)用可以高達500nm。但是，切片厚度優(yōu)選地處在大約 30nm和大約60nm之間，更加優(yōu)選的是處在大約35nm和大約45nm之間，并且最為優(yōu)選的是處在大約35nm和大約40nm之間。在一個實施例中，申請人發(fā)現(xiàn)大約38nm的切片厚度足以捕獲相對小的特征的圖像，同時仍然提供具有良好對比度的圖像。還優(yōu)選的是，取決于視場的尺寸，每一個切片在圖像中的厚度是一個或兩個像素。優(yōu)選地通過“線銑削”而不是“體銑削”來產(chǎn)生所述切片，也就是說通過實質(zhì)上銑削一維線而不是矩形來產(chǎn)生所述切片。在X 或Y維上(即寬度和高度)處于IOMffl — IOOMffl之間的切片是優(yōu)選的。該區(qū)域可以被表示為樣品圖像上的“限位框”。這里使用的“圖像”例如意味著在顯示器單元上或者在諸如紙張的一次性介質(zhì)上顯示的圖像以及其在計算機存儲器中的表示。對于所有的切削和準備步驟，用于優(yōu)選實施例的FIB操作電流在大約30kV的電壓下處于IOOpA - InA之間，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，射束直徑和射束電流通常是特定于系統(tǒng)的。還可以結(jié)合FIB或SEM過程使用射束化學。對于利用FIB的銑削，選擇性碳蝕刻或絕緣體增強蝕刻可能是優(yōu)選的。對于表面保存，在銑削步驟期間可以在期望保護的區(qū)域上施加鉬、碳或鎢。SEM電子束通常操作在5kV的電壓下并且可以優(yōu)選地使用通過透鏡 (through-the-lens)檢測器。應(yīng)當認識到，如前面描述的FIB的情況那樣，SEM的操作參數(shù)根據(jù)所成像的材料而變化，并且應(yīng)當對于每一次使用進行優(yōu)化而無需過度實驗。舉例來說， SEM射束電壓被優(yōu)選地設(shè)定在從500V到高達30kV的任何數(shù)值。雖然利用本發(fā)明最為有利地觀測的對象通常是生物結(jié)構(gòu)(例如神經(jīng)、血管、細胞結(jié)構(gòu)等等)，但是應(yīng)當理解的是，本發(fā)明不限于這些材料，并且可以包括諸如金屬、催化劑、聚合物以及半導體電路之類的其他材料。圖IA和IB的所感興趣的特征10示出了生物結(jié)構(gòu)， 其具有通過樣品12的不均勻形狀，并且可能還具有分支部件14。在精度和自動化方面優(yōu)選的是通過由機器視覺收集的信息來確定將要銑削的區(qū)域的尺寸和形狀。機器視覺在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。在機器視覺中，使用計算機來處理通常從 SEM圖像獲得的圖像信息，以便確定特征的物理屬性，比如特征的邊緣、尺寸和質(zhì)心。用于機器視覺的軟件例如可以包括來自Cognex Corporation (Nantick，MA)的Cognex VisionPro 軟件。典型的機器視覺軟件操作用于根據(jù)諸如平均灰度級、對比度和紋理之類的圖像屬性來識別樣品區(qū)域中的特征。舉例來說，可以為圖像中的每一個像素給出指定的值(比如單一數(shù)字)，其代表該像素關(guān)于周圍像素的紋理質(zhì)量。所感興趣的特征通常具有不同于在其中對所述特征進行成像的周圍樣品的圖像屬性(比如紋理)。因此，可以把所感興趣的特征識別為其平均紋理處在不同于周圍圖像的特定值參數(shù)內(nèi)的像素組。所述機器視覺軟件優(yōu)選地在每一個所成像的樣品切片中自動定位及測量所感興趣的特征。圖3A — 3G示出了在樣品M 內(nèi)的各個深度處取得的圖2的特征20和分支22的不同切片。一旦定位了所述特征并且獲得測量，計算機軟件就基于這些測量預(yù)測將在切削和觀察過程的下一次迭代中銑削切片的區(qū)域的尺寸。舉例來說，如圖3A中所示的特征30看起來理想地為圓形，這暗示著該特征在下一個切片中的方位將處于與特征30相同的位置。 在這種情況下，如果沒有顯露出特征形狀和尺寸的改變，切削和觀察過程將通過在直線方向上繼續(xù)深入樣品來跟隨特征結(jié)構(gòu)。在確定將在后續(xù)片狀銑削步驟中銑削的區(qū)域時，首先確定所成像的特征與該特征的先前成像的切片相比是否改變了尺寸或形狀，這可能表明對于后續(xù)切片來說特征方位的改變。舉例來說，管狀形狀的特征偏離正常軸向截面傾向于表明在后續(xù)切片中該特征的方位與前一個切片相比可能改變。如果表明了這樣的改變，則將對FIB射束和SEM射束進行調(diào)節(jié)以便在所述特征改變尺寸、形狀或位置時“跟隨”該特征。為了進一步說明這一點，如果諸如血管或神經(jīng)之類的管狀特征的圖像被示為圓形，則可能的情況是截面在該切片中與所述特征的縱軸基本上垂直，并且所述特征有可能至少在即刻與切割(切削)面的平面垂直地通過樣品延伸。示出基本上呈圓形或環(huán)狀特征的后續(xù)圖像將用來證實這一確定。但是如果后面圖像示出呈橢圓形的特征，這將暗示著所述特征不差垂直于切削面延伸，而是延伸到可以通過所述橢圓的定向確定的方向。舉例來說，圖;3B的所成像的切片示出特征31的形狀與特征30相比略微呈橢圓形。在這里，在圖3A和;3B的切片之間的某點處，確定了特征形狀在改變，從而表明所述特征的位置在繼續(xù)的處理中會發(fā)生后續(xù)改變。特征31表明該特征正在朝向樣品的左側(cè)(如頁面上所示)改變方位。圖3C證實所述特征的方位已經(jīng)遠朝左改變了。此外，特征32的高度呈橢圓的形狀也將用來表明在要進行的后續(xù)切削中的更大位置改變，特征31的僅僅略微呈橢圓的形狀也是如此。在這里可以預(yù)測出應(yīng)當更加朝左執(zhí)行后續(xù)切削。圖3D示出了更加朝左的特征33，從而證實了圖3C的預(yù)測。但是特征33示出較少橢圓形的形狀，從而表明所述特征正在“轉(zhuǎn)直(straightening out)”。圖3E示出了靠近樣品M末端的特征34。注意到所述特征從圖3A開始到圖3E的位置改變。在本發(fā)明的至少一個實施例中，可能希望跟隨結(jié)構(gòu)的分支?？梢匀鐖D3F的切片中所示對分支進行成像和定位，其中特征35是主結(jié)構(gòu)，并且36是分支。如果跟隨分支36，則其被示為在圖3G中所示的結(jié)構(gòu)37處達到頂點。優(yōu)選的是為圖像上的該區(qū)域指定代表性“限位框”，其在圖3A - 3G中被示為圍繞每一個特征的實線框。所述限位框包括所感興趣的特征以及圍繞該特征周界的區(qū)域。圍繞所述特征周界的區(qū)域被包括在內(nèi)以進行銑削，以便在后續(xù)將要執(zhí)行的切削中考慮到對于所述特征的位置、尺寸和形狀的預(yù)測中的誤差余量，并且為機器視覺提供足夠的樣品區(qū)域以便把所感興趣的特征與周圍樣品材料進行比較。圖3A — 3G當中的每一幅內(nèi)的限位框比起代表將在典型的現(xiàn)有技術(shù)方法中銑削的區(qū)域的虛線框要小很多。前面的示例的實施例包括片狀銑削(及成像)平行切片，正如圖4B中所示出的那樣。但是，其他實施例可以包括沿著通過對特征的機器視覺測量而確定的該特征的軸向中心垂直進行片狀銑削(及成像)。也就是說，隨著所成像的特征開始示出橢圓結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地移動FIB和SEM (或者具有樣品的臺架)以便保持射束垂直處理沿著結(jié)構(gòu)體的軸向切片，正如圖4A中所示出的那樣。換句話說，在至少一些實施例中可能優(yōu)選的是通過移動樣品來對新區(qū)域進行成像，而不是像圖4B中所做的那樣改變與該功能(function)相關(guān)聯(lián)的射束參數(shù)。 例如可以通過移動臺架或其他設(shè)備來移動樣品，從而關(guān)于射束移動樣品。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，圖4A中所示的實施例通過關(guān)于射束重新定位樣品而允許跟蹤移出射束的最大視場的特征。由于本發(fā)明允許跟隨樣品中的特征并且與現(xiàn)有技術(shù)方法相比銑削較少基底材料， 因此由于典型雙束系統(tǒng)的定向，未被銑削的基底材料可能會妨礙獲得切削面的不受阻擋的圖像。FIB的離子束柱通常被定向成樣品表面的法向或者離法向幾度，而SEM的電子束通常被定向成關(guān)于所述離子束柱成大約52度。隨著通過進一步切削樣品而繼續(xù)對所述樣品進行處理，特征的顯著位置改變可能會把所述特征置于樣品材料的阻礙的后方，從而妨礙SEM 射束直接接近。為了解決這一問題，本發(fā)明的各實施例允許清除樣品材料的阻礙零料。如圖5A中所示，SEM 50的射束56無法撞擊在特征58的部分M上。在這里，F(xiàn)IB 52被引導成清除樣品59的阻礙57。圖5B示出了去除阻礙47的樣品59，以及具有到達特征58的部分M的直接視線的SEM射束56。優(yōu)選地可以利用更快但是精確度較低的銑削進程來執(zhí)行所述清除過程，從而快速地去除阻礙的樣品材料。在該粗略銑削過程中，取決于所述阻礙的尺寸及其材料成分，F(xiàn)IB 操作參數(shù)優(yōu)選地處于21nA - 6. 5nA之間。在利用更快的銑削進程來銑削所述零料的過程中可能出現(xiàn)的一個問題是再沉積。 也就是說所述零料材料的粒子可能會再沉積在將要成像的特征的面上，從而在對具有再沉積的材料的面進行成像的情況下可能會導致不合期望的圖像分辨率。在這里，在對該面進行成像之前可以執(zhí)行清潔步驟。所述清潔步驟優(yōu)選地包括把比用來清除所述零料材料的離子束的質(zhì)量更高的質(zhì)量的射束導向所述面。取決于特征尺寸和材料，用于清潔步驟的FIB 電流設(shè)定優(yōu)選地處于2. 8nA - 500pA之間?？商鎿Q地，可以預(yù)先確定后續(xù)片狀銑削進程將導致SEM與新的面之間的樣品材料阻礙。在這種情況下可以在銑削后續(xù)新的面之前預(yù)防性地清除所述樣品材料阻礙(或零料)，從而防止執(zhí)行單獨的清潔步驟。圖6和7 (其中圖6的平行四邊形“A”導向圖7)是示出了根據(jù)本發(fā)明的各實施例的一種方法的優(yōu)選步驟的流程圖。如圖中所示的優(yōu)選實施例的步驟廣泛地包括切削和成像步驟、利用機器視覺定位所感興趣的特征、在所得到的圖像中評估及測量所述特征以及根據(jù)所述評估步驟的結(jié)果調(diào)節(jié)所述雙束系統(tǒng)以用于繼續(xù)處理。在操作中，把樣品加載到成像系統(tǒng)中，所述成像系統(tǒng)比如來自FEI公司的DA-300 缺陷分析器(Defect Analyzer)或 Helios NanoLab 400 雙束(DualBeam)工具。在步驟 602中，在垂直于樣品的上表面的樣品中切割出切片，從而產(chǎn)生銑削面區(qū)域。如果這是第一次切削到樣品中則其是初始切削，并且與后續(xù)切削的可能的不同之處在于，可能無法以所期望的確定度水平知曉所感興趣的特征的位置。如果預(yù)先確定在初始切削之前將無法精確地確定所感興趣的特征在初始圖像中的位置，則優(yōu)選的是執(zhí)行較大的初始切削以便在所得到的該區(qū)域的圖像中定位所感興趣的特征。如果將以高度確定度水平知曉所感興趣的特征的位置，則可以進行相對較小的切削以節(jié)省時間。通過跟隨導向圖7的圖6的平行四邊形“A”，在步驟702中確定是否存在對切削面進行成像的SEM的自由且暢通路徑。如果沒有自由路徑，正如在初始切削之后或者在如下所述的進一步處理之后所常見的那樣，則在步驟706中清除阻礙。如前所述，清除阻礙可能會導致樣品材料再沉積到剛剛切割的面上。在這種情況下，在步驟708中重新顯露出所述面?？商鎿Q地，可以在形成初始面之前優(yōu)先去除被預(yù)先確定為對于SEM是阻礙的一部分樣品材料。如果存在到切削面的SEM的自由路徑，則步驟704把所述處理返回到圖6的步驟 608。在產(chǎn)生面并且去除對于SEM的任何阻礙之后，隨后可以在步驟604中通過SEM獲得切削區(qū)域的圖像。在步驟606中，對所述圖像進行評估以便定位及測量所感興趣的特征。 所述評估步驟優(yōu)選地包括由在與機器視覺相關(guān)聯(lián)的計算機上操作的軟件或其他程序來評估所述圖像，或者它可以由操作人員來進行評估。但是優(yōu)選的是將評估計算機化，從而可以將評估自動化以便快速地評估(例如定位及測量)在切削和觀察過程的每一圖像中的特征。 如前所述，定位及測量特征的優(yōu)選方式包括邊緣檢測與質(zhì)心檢測的對比度比較。如果人工執(zhí)行的話，例如可以由操作員利用計算機鼠標、指示筆或等效裝置在計算機圖像或顯示器上標示質(zhì)心。在對圖像進行評估之后，在步驟608中確定是否應(yīng)當繼續(xù)切削。為了通過這種技術(shù)重建特征的3D圖像，取決于所述特征的尺寸或所期望的3D細節(jié)，希望獲得許多圖像。這一步驟允許在其對樣品中的特征進行處理時對所述切削和觀察技術(shù)的迭代進行計數(shù)。所述過程可以繼續(xù)直到已經(jīng)執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)的切削為止，或者其可以在某一觸發(fā)事件下或者在這樣許多次迭代之后要求其他輸入，而不僅僅是進行計數(shù)來確定是否應(yīng)當繼續(xù)處理。在任一種情況下，如果確定所述重復迭代切削過程已經(jīng)結(jié)束，則流程遵循“否”路徑以便在步驟612中分析圖像結(jié)果。在該步驟中，通常對圖像進行處理以便把所述特征重建成3D圖像。隨后通常由人工操作員對所述3D圖像進行分析。用于3-D構(gòu)建的軟件例如可以優(yōu)選地包括來自Visage Imaging, Inc. (San Diego，CA)的Amira三維成像軟件或者來自VSG， Visualization Sciences Group, Inc. (Burlington, MA)的 Avizo 三維可視化軟件。如果確定重復迭代切削過程應(yīng)當繼續(xù)，則流程遵循“是”路徑到步驟610。在步驟610中，對特征圖像和來自評估步驟606的信息進行分析，以便是否對于后續(xù)的切削和觀察步驟602和604改變系統(tǒng)或射束、參數(shù)。為此目的，包含所述特征的限位框是有用的。優(yōu)選地，在這些步驟的先前迭代的評估步驟606中或者在前一個調(diào)節(jié)步驟610 中(即如果這不是在該過程中初始執(zhí)行該步驟)為圖像指定所述限位框。如前所述，圍繞所述特征的限位框優(yōu)選地延伸超出所述特征的邊緣某一標稱數(shù)量，以便考慮到在下一圖像中生長的特征的可能性。所述限位框的尺寸和位置改變表明要在所述切削和觀察過程的后續(xù)迭代中射束參數(shù)及其被引導到的位置的改變。也就是說，關(guān)于所述限位框維度的改變，對于后面的切削和觀察迭代改變將要切削和觀察的區(qū)域的X和Y維度。舉例來說，如果特征尺寸和形狀顯著改變，則調(diào)節(jié)限位框維度并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)射束，以便切削和觀察下一個面。如果特征維度減小，則調(diào)節(jié)(在X和Y維度當中的一個或更多維度中減小)限位框維度，從而調(diào)節(jié)FIB以便進行更小區(qū)域的切削，因此需要較少時間來進行切削和觀察。如果限位框尺寸增大，則射束將切削和觀察更大的基底區(qū)域。在任一種情況下，對射束進行調(diào)節(jié)以便切削和觀察包括所感興趣的特征以及圍繞該特征的最小區(qū)域在內(nèi)的基底區(qū)域。為此目的，優(yōu)選的是限位框的寬度(X維度)小于所感興趣的特征的寬度(X維度)的300%，更加優(yōu)選的是限位框的寬度小于所感興趣的特征的寬度的200%，并且甚至更優(yōu)選的是限位框的寬度小于所感興趣的特征的寬度的150%。并且如果特征方位或位置關(guān)于該特征的前一圖像改變，則相應(yīng)地把射束引導到該位置中。此外還優(yōu)選的是，作為對將要被片狀銑削的區(qū)域進行調(diào)節(jié)的替代或除其之外，可以關(guān)于射束重新定位樣品，正如前面關(guān)于圖4A中所示的實施例所描述的那樣。在調(diào)節(jié)了(如果需要的話)將要銑削及成像的樣品位置和區(qū)域之后，或者在重新定位樣品之后，處理流程回到步驟602以重復迭代所述過程。但是在繼續(xù)到步驟602之前，優(yōu)選的是確定繼續(xù)下一次切削是否將導致阻礙利用SEM的成像。在這里，處理流程通過平行四邊形“A”并且遵循圖7的各步驟，正如前面所討論的那樣。在圖8中示出了一種用于執(zhí)行前面描述的方法的優(yōu)選實施例的優(yōu)選設(shè)備，圖中示出了典型的雙束系統(tǒng)810，其具有垂直安裝的SEM柱和被安裝成與垂直方向近似成52度角的聚焦離子束(FIB)柱。這樣的雙束系統(tǒng)商業(yè)上例如可以從作為本申請的受讓人的FEI公司(Hi 11 sboro,Oregon)買到。雖然在下面提供了適當硬件的一個例子，但是本發(fā)明不限于用任何特定類型的硬件來實施。向雙束系統(tǒng)810提供掃描電子顯微鏡841以及電源和控制單元845。通過在陰極 852與陽極邪4之間施加電壓從陰極852發(fā)射電子束843。借助于聚光透鏡856和物鏡858 把電子束843聚焦到精確的光點上。借助于偏轉(zhuǎn)線圈860，電子束843被二維地掃描在所述樣本上。聚光透鏡856、物鏡858和偏轉(zhuǎn)線圈860的操作由電源和控制單元845控制。電子束843可以被聚焦到基底822上，所述基底822位于較低腔室826內(nèi)的可移動X-Y臺架825上。當所述電子束中的電子撞擊基底822時，發(fā)射次級電子。這些次級電子被次級電子檢測器840檢測到，如下面所討論的。位于TEM樣品固定器擬4和臺架825 下方的STEM檢測器862可以收集通過安裝在TEM樣品固定器上的樣品透射的電子，如上面所討論的。雙束系統(tǒng)810還包括聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)811，其包括具有上頸部812的抽空腔室，其中放置了離子源814以及包括提取器電極和靜電光學系統(tǒng)的聚焦柱816。聚焦柱 816的軸從所述電子柱的軸傾斜52度。離子柱812包括離子源814、提取電極815、聚焦元件817、偏轉(zhuǎn)元件820和聚焦離子束818。離子束818從離子源814穿過柱816并且在820 處示意性地標示出的靜電偏轉(zhuǎn)裝置之間朝向基底822，所述基底例如包括定位于較低腔室 826內(nèi)的可移動X-Y臺架825上的半導體器件。臺架825還可以支撐一個或更多TEM樣品固定器824，從而可以從所述半導體器件中提取出樣品并將其移到TEM樣品固定器。臺架825可以優(yōu)選地在水平平面(X和Y軸)中移動以及垂直地(Z軸)移動。臺架825還可以圍繞Z軸傾斜近似六十(60)度并旋轉(zhuǎn)。在某些實施例中，可以使用單獨的TEM樣品臺架(未示出)。這樣的TEM樣品臺架也將優(yōu)選地可以在X、Y和Z軸上移動。打開門861以便把基底822插入到X-Y臺架825上，并且如果使用內(nèi)部供氣儲存器的話還為之服務(wù)。所述門被聯(lián)鎖，從而如果所述系統(tǒng)處于真空中則無法打開它。采用離子泵828來抽空頸部812。在真空控制器832的控制下利用渦輪分子和機械泵浦系統(tǒng)830來抽空腔室826。所述真空系統(tǒng)在腔室826內(nèi)提供近似處于1χ10_5帕斯卡和7xl0_2帕斯卡之間的真空。如果使用蝕刻輔助、蝕刻阻滯氣體或沉積前驅(qū)氣體，則腔室背景壓力可能通常升高到大約1. 33χ10_3帕斯卡。所述高壓電源為離子束聚焦柱816聚焦中的電極提供適當?shù)募铀匐妷?，以用于激勵和聚焦離子束818。當所述離子束撞擊基底822時，材料從樣品上噴濺出來(即物理地射出)?？商鎿Q地，離子束818可以分解前驅(qū)氣體以便沉積材料。高壓電源834連接到液體金屬離子源814以及離子束聚焦柱816中的適當電極， 從而形成近似IkeV到60keV的離子束818并且將其導向樣品。根據(jù)由模式發(fā)生器838提供的規(guī)定模式進行操作的偏轉(zhuǎn)控制器和放大器836耦合到偏轉(zhuǎn)板820，從而可以按照人工或自動方式控制離子束818以便在基底822的上表面上描繪出相應(yīng)的模式。在某些系統(tǒng)中， 所述偏轉(zhuǎn)板被放置在最終透鏡之前，正如本領(lǐng)域內(nèi)所公知的那樣。離子束聚焦柱816內(nèi)的射束消隱電極(未示出)在消隱控制器(未示出)向所述消隱電極施加消隱電壓時使得離子束818撞擊到消隱孔徑(未示出)上而不是撞擊到基底822上。液體金屬離子源814通常提供鎵的金屬離子束。所述源通常能夠在基底822處被聚焦成亞十分之一微米寬的射束，以用于通過離子銑削、增強蝕刻、材料沉積對基底822進行修改，或者用于對基底822進行成像的目的。被用于檢測次級離子或電子發(fā)射的帶電粒子檢測器840(比如Everhart Thornley 或多通道板)連接到視頻電路842，所述視頻電路842為視頻監(jiān)視器844提供驅(qū)動信號并且接收來自系統(tǒng)控制器819的偏轉(zhuǎn)信號。帶電粒子檢測器840在較低腔室826內(nèi)的位置在不同實施例中可以發(fā)生變化。舉例來說，帶電粒子檢測器840可以與離子束同軸并且包括允許離子束穿過的孔。在其他實施例中，可以通過最終透鏡收集次級粒子并且隨后將其偏離軸以用于收集。微操作器847 (比如來自 Omniprobe, Inc. (Dallas，iTexas)的 AutoProbe200 或者來自 Kleindiek Nanotechnik (Reutlingen, Germany)的 Model MM3A)可以在所述真空腔室內(nèi)精確地移動對象。微操作器847可以包括位于真空腔室外部的精密電動機848，其提供對位于真空腔室內(nèi)的部分849的X、Y、Z和θ (theta)控制。微操作器847可以裝配不同的末端執(zhí)行器以用于操作小的對象。在這里描述的實施例中，所述末端執(zhí)行器是細探針 850。氣體遞送系統(tǒng)846延伸到較低腔室擬6中以用于引入氣態(tài)蒸汽并且將其導向基底 822。授予Casella等人的標題為"Gas Delivery Systems for Particle Beam Processing (用于粒子束處理的氣體遞送系統(tǒng))”的美國專利號5，851，413被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其描述了一種適當?shù)臍怏w遞送系統(tǒng)846。在授予Rasmussen的標題為“feis Injection System (氣體注入系統(tǒng))”的美國專利號5，435，850中描述了另一種氣體遞送系統(tǒng)，其也被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。舉例來說，可以遞送碘以便增強蝕刻，或者可以遞送金屬有機化合物以便沉積金屬。
系統(tǒng)控制器819控制雙束系統(tǒng)810的各部件的操作。通過系統(tǒng)控制器819，用戶可以通過輸入到傳統(tǒng)用戶界面(未示出)中的命令以期望的方式導致離子束818或電子束843 被掃描。可替換地，系統(tǒng)控制器819可以根據(jù)存儲在存儲器821中的編程指令來控制雙束系統(tǒng)810。在某些實施例中，雙束系統(tǒng)810合并如前所述的圖像識別軟件或機器視覺。實驗實例。用于在典型的生物樣品上執(zhí)行本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的優(yōu)選FIB參數(shù)的實例包括設(shè)定在21nA的粗略銑削射束電流、設(shè)定在2. SnA的清潔銑削電流、設(shè)定在460pA的片狀銑削電流。優(yōu)選的SEM參數(shù)包括IkV的射束加速電壓和170pA的電流。在利用這些系統(tǒng)設(shè)定所執(zhí)行的實驗期間，以經(jīng)過數(shù)字反轉(zhuǎn)的對比度和亮度值以及 25ΜΠ1的圖像水平場寬(HFW)收集反向散射電子(BSE)圖像。切片厚度為30nm，并且對于6 — 8小時的完成時間處理200 - 300個切片。雖然已經(jīng)關(guān)于圖8的包括離子束柱811和電子束柱841的雙束系統(tǒng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，本發(fā)明也可以替換地在具有傾斜柱或工作臺架組件的單束系統(tǒng)中被具體化，比如在2000年3月21日授予Charles J. Libby等人美國專利號 6，039，000中公開的粒子束系統(tǒng)，該專利被通過參考整體合并到本申請中。也就是說，可以根據(jù)本發(fā)明的實施例使用包括工作臺架組件和單一粒子束源的用于與工件進行交互的粒子束系統(tǒng)和方法。在這樣的實施例中，所述工作臺架組件被適配成用于a)支撐工件；b)沿著第一軸平移；c)沿著垂直于第一軸的第二軸平移；以及d)圍繞垂直于第一軸和第二軸二者的第三軸旋轉(zhuǎn)。所述工作臺架組件具有基本上平行于第三軸的工作臺架軸。用于與工件進行交互的粒子束源由所述工作臺架組件支撐。所述粒子束源具有粒子束軸。在一個實施例中，第一粒子束源被定向成使得第一粒子束軸與第三軸形成一定角度。在另一個實施例中，所述粒子束源可以從其中第一粒子束軸基本上平行于第三軸的第一位置傾斜到其中第一粒子束軸與第三軸形成一定角度的第二位置。因此，所述粒子束系統(tǒng)可以在不使工作臺架軸偏移第三軸的情況下蝕刻工件的垂直截面并對其進行成像。按照這樣的方式，本發(fā)明可以在單束系統(tǒng)中被具體化。舉例來說，可以使用聚焦離子束來銑削第一切片，并且隨后可以關(guān)于支持基底的工作臺架傾斜離子束柱。在銑削了第一切片之后，同一離子束柱可以用于在不同角度下引導聚焦離子束以便形成第一切片的圖像。可替換地，在銑削了第一切片之后，可以關(guān)于離子束柱傾斜支持基底的工作臺架，并且可以使用同一離子束柱在不同角度下引導聚焦離子束以形成第一切片的圖像。本發(fā)明的一個實施例包括一種利用帶電粒子束系統(tǒng)觀測特征的方法。所述方法包括把帶電粒子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要被觀測的特征的一部分。所述方法還包括把帶電粒子束導向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的射束圖像。所述方法還包括對所述特征的射束圖像進行分析，以便確定用來暴露出該特征的附加部分的后續(xù)銑削操作的尺寸和方位。所述方法還包括把帶電粒子束導向基底以便通過執(zhí)行所述后續(xù)銑削操作在所述基底中銑削第二切片，其中所述后續(xù)銑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/或者所述后續(xù)銑削操作在垂直于離子束的方向上產(chǎn)生偏移第一切片的第二切片。在某些實施例中，所述帶電粒子束包括聚焦離子束。在其他實施例中，所述帶電粒子束包括電子束。并且在其他實施例中使用雙束系統(tǒng)，其中通過把第一帶電粒子束導向基底來銑削第一切片，并且其中通過把第二帶電粒子束導向基底來形成第一切片的射束圖像。在又一個實施例中，第一帶電粒子束是聚焦離子束，并且第二帶電粒子束是電子束。在某些實施例中，對特征的射束圖像進行分析包括確定相對于周圍基底材料的對比度、灰度級、邊緣邊界和/或紋理。在某些實施例中，所述方法還包括基于對特征的射束圖像的分析來調(diào)節(jié)基底的方位或定向。此外，把帶電粒子束導向基底以執(zhí)行后續(xù)銑削操作包括進行銑削以暴露出垂直于所述特征的縱軸的截面。在某些實施例中，所述方法還包括確定是否存在阻擋到達第二切片區(qū)域的射束路徑的阻礙，并且響應(yīng)于確定存在阻礙而銑削掉所述阻礙。在某些實施例中，所述方法還包括銑削第一切片或第二切片以便去除再沉積的基底材料。在某些實施例中，對特征的射束圖像進行分析以確定后續(xù)銑削操作的步驟包括 基于感興趣的特征的所測量和/或記錄的位置和/或維度，預(yù)測感興趣的特征在后續(xù)切削和觀察迭代中的位置和/或維度。所述分析步驟還包括確定針對后續(xù)迭代應(yīng)當對帶電粒子束參數(shù)系統(tǒng)進行何種調(diào)節(jié)(如果要調(diào)節(jié)的話)，以及/或者確定針對后續(xù)迭代應(yīng)當對關(guān)于射束的樣品方位進行何種調(diào)節(jié)(如果要調(diào)節(jié)的話)。所述分析步驟還包括根據(jù)所述確定步驟，調(diào)節(jié)帶電粒子束參數(shù)并且/或者調(diào)節(jié)樣品方位，以便根據(jù)所預(yù)測的位置和/或維度來執(zhí)行后續(xù)的切削和觀察迭代。所述分析步驟還包括執(zhí)行后續(xù)的切削和觀察迭代?？梢灾貜偷貓?zhí)行前面的各步驟，直到遇到觸發(fā)事件為止。在某些實施例中，在沒有人工干預(yù)的情況下自動執(zhí)行所述各步驟。在某些實施例中，至少定位所述特征的步驟包括通過使用機器視覺來自動定位所述特征，并且通過在計算機上操作的軟件來自動執(zhí)行至少所述測量、預(yù)測和確定步驟。在某些實施例中，所述方法還包括確定在電子束與切割面之間是否存在用于對所述切割面進行成像的暢通路徑或者是否將在后續(xù)切削迭代中存在用于對所述切割面進行成像的暢通路徑，并且如果確定不存在暢通路徑，則利用雙束系統(tǒng)的聚焦離子束產(chǎn)生暢通路徑。在某些實施例中，所述方法還包括清潔步驟，其用來去除由于利用FIB產(chǎn)生暢通路徑的所述步驟而再沉積在所述切割面上的材料。在某些實施例中，確定應(yīng)當對射束參數(shù)或樣品方位進行何種調(diào)節(jié)(如果要調(diào)節(jié)的話)包括確定其寬度小于感興趣的特征的寬度的300%的將要片狀銑削的區(qū)域。在某些實施例中，所確定的將要片狀銑削的區(qū)域的寬度小于感興趣的特征的寬度的 200%。在某些實施例中，所確定的將要片狀銑削的區(qū)域的寬度小于感興趣的特征的寬度的 150%ο本發(fā)明的另一個實施例包括一種利用雙帶電粒子束觀測特征的設(shè)備，其包括用于生成、聚焦及引導離子束的離子束柱；用于生成、聚焦及引導電子束的電子束柱；以及用于控制所述電子束和離子束的操作的控制器。所述控制器包括存儲有計算機指令的存儲器。當所述控制器執(zhí)行所存儲的計算機指令時，其使得所述設(shè)備將離子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要觀測的特征的一部分。所述控制器還使得所述設(shè)備將電子束導向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的電子束圖像。所述控制器還使得所述設(shè)備分析所述特征的電子束圖像，以便確定用以暴露出該特征的附加部分的后續(xù)銑削操作的尺寸和方位。所述控制器還使得所述設(shè)備將離子束導向基底以便通過執(zhí)行所述后續(xù)銑削操作在所述基底中銑削第二切片，其中所述后續(xù)銑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，并且/或者所述后續(xù)銑削操作在垂直于離子束的方向上產(chǎn)生偏移第一切片的第二切片。在某些實施例中，用于分析特征的電子束圖像的所存儲的計算機指令包括用于確定所述特征相對于周圍基底材料的對比度、灰度級、邊緣邊界和/或紋理的所存儲的計算機指令。在某些實施例中，用于分析特征的電子束圖像的所存儲的計算機指令包括用于為所述特征的中心指定坐標值的所存儲的計算機指令。本發(fā)明的另一個實施例包括一種利用帶電粒子束觀測特征的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于生成、聚焦及引導帶電粒子束的帶電粒子束柱；用于支撐基底的工作臺架組件；以及用于控制所述帶電粒子束的操作的控制器。所述控制器包括計算機可讀存儲器，其包括用于使得所述設(shè)備執(zhí)行以下步驟的所存儲的計算機指令將帶電粒子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要觀測的特征的一部分；將帶電粒子束導向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的射束圖像；分析所述特征的射束圖像，以便確定用以暴露出該特征的附加部分的后續(xù)銑削操作的尺寸和方位；將帶電粒子束導向基底以便通過執(zhí)行所述后續(xù)銑削操作在所述基底中銑削第二切片，其中所述后續(xù)銑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，并且/或者所述后續(xù)銑削操作在垂直于離子束的方向上產(chǎn)生偏移第一切片的第二切片。在某些實施例中，可以通過關(guān)于帶電粒子束柱移動工作臺架組件來改變基底與帶電粒子束之間的角度。在其他實施例中，可以通過關(guān)于工作臺架組件移動離子束柱來改變基底與帶電粒子束之間的角度。雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的各實施例及其優(yōu)點，但是應(yīng)當理解的是，在不偏離如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在此處對其做出各種改變、替換和更改。舉例來說，雖然所提供的實例結(jié)合典型的切削和觀察進程示出了對于本發(fā)明的使用，但是這里描述的方法和設(shè)備的替換實現(xiàn)方式可以使用激光器來進行粗略銑削并且使用電子束化學來進行細的切削。此外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還考慮到，F(xiàn)IB與SEM之間的角度可以不是52度，比如可以是45—討度。此外，本申請的范圍不意圖限制到本說明書中描述的過程、機器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法以及步驟的具體實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容可以容易認識到，根據(jù)本發(fā)明可以利用執(zhí)行與這里描述的相應(yīng)實施例基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同的結(jié)果的當前已存在或者以后開發(fā)的過程、機器、制造、 物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟。相應(yīng)地，所附權(quán)利要求書意圖將這樣的過程、機器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用帶電粒子束系統(tǒng)觀測特征的方法，其包括把帶電粒子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要觀測的特征的部分；把帶電粒子束導向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的射束圖像；其特征在于，所述方法還包括對所述特征的射束圖像進行分析，以便確定用以暴露出所述特征的附加部分的后續(xù)銑削操作的尺寸和方位；以及把帶電粒子束導向基底以便通過執(zhí)行所述后續(xù)銑削操作在所述基底中銑削第二切片， 所述后續(xù)銑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/或者所述后續(xù)銑削操作在垂直于離子束的方向上產(chǎn)生偏移第一切片的第二切片。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述帶電粒子束包括聚焦離子束。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，所述帶電粒子束包括電子束。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，通過把第一帶電粒子束導向基底來銑削第一切片，并且其中通過把第二帶電粒子束導向基底來形成第一切片的射束圖像。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，第一帶電粒子束包括聚焦離子束，并且第二帶電粒子束包括電子束。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，對所述特征的電子束圖像進行分析包括確定相對于周圍基底材料的對比度、灰度級、邊緣邊界和/或紋理。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括基于對所述特征的射束圖像的分析來調(diào)節(jié)基底的方位或定向，并且其中把帶電粒子束導向基底以執(zhí)行后續(xù)銑削操作包括進行銑削以暴露出垂直于所述特征的縱軸的截面。
8.權(quán)利要求1的方法，其還包括確定是否存在阻擋到達第二切片區(qū)域的帶電粒子束路徑的阻礙；以及響應(yīng)于確定存在阻礙而銑削掉所述阻礙。
9.權(quán)利要求1的方法，還包括銑削第一切片或第二切片以便去除再沉積的基底材料。
10.權(quán)利要求1的方法，其中，對所述特征的射束圖像進行分析以確定后續(xù)銑削操作包括基于感興趣的特征的所測量和/或記錄的位置和/或維度，預(yù)測感興趣的特征在后續(xù)切削和觀察迭代中的位置和/或維度；如果要調(diào)節(jié)的話則確定針對所述后續(xù)迭代應(yīng)當對帶電粒子束參數(shù)進行何種調(diào)節(jié)，以及 /或者如果要調(diào)節(jié)的話則確定針對所述后續(xù)迭代應(yīng)當對關(guān)于帶電粒子束的樣品方位進行何種調(diào)節(jié)；根據(jù)所述確定步驟，調(diào)節(jié)帶電粒子束參數(shù)以及/或者調(diào)節(jié)樣品方位，以便根據(jù)所預(yù)測的位置和/或維度來執(zhí)行后續(xù)的切削和觀察迭代；執(zhí)行后續(xù)的切削和觀察迭代；以及重復迭代地執(zhí)行前面的各步驟，直到遇到觸發(fā)事件為止。
11.權(quán)利要求1的方法，其中，在沒有人工干預(yù)的情況下自動執(zhí)行所述各步驟。
12.權(quán)利要求1的方法，其中，至少定位所述特征的步驟包括通過使用機器視覺來自動定位所述特征，并且通過在計算機上操作的軟件來自動執(zhí)行至少所述測量和預(yù)測和確定步驟。
13.權(quán)利要求1的方法，其中，如果要調(diào)節(jié)的話則確定應(yīng)當對射束參數(shù)或樣品方位進行何種調(diào)節(jié)包括確定其寬度小于感興趣的特征的寬度的300%的將要片狀銑削的區(qū)域。
14.權(quán)利要求13的方法，其中，所確定的將要片狀銑削的區(qū)域的寬度小于感興趣的特征的寬度的200%。
15.權(quán)利要求13的方法，其中，所確定的將要片狀銑削的區(qū)域的寬度小于感興趣的特征的寬度的150%。
16.一種利用帶電粒子束觀測特征的設(shè)備，其包括用于生成、聚焦及引導離子束的帶電粒子束柱；用于支撐基底的工作臺架組件；用于控制電子束和離子束的操作的控制器，所述控制器包括計算機可讀存儲器，其包括用于執(zhí)行以下內(nèi)容的所存儲的計算機指令將離子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要觀測的特征的部分；將帶電粒子束導向基底以便在所述基底中銑削第一切片，所述第一切片暴露出將要觀測的特征的部分；將帶電粒子束導向第一切片，以便形成所述特征的暴露部分的射束圖像；其特征在于，所述設(shè)備還包括用于執(zhí)行以下內(nèi)容的所存儲的計算機指令分析所述特征的射束圖像，以便確定用以暴露出所述特征的附加部分的后續(xù)銑削操作的尺寸和方位；以及將帶電粒子束導向基底以便通過執(zhí)行所述后續(xù)銑削操作在所述基底中銑削第二切片，所述后續(xù)銑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/或者所述后續(xù)銑削操作在垂直于離子束的方向上產(chǎn)生偏移第一切片的第二切片。
17.權(quán)利要求16的設(shè)備，其中，能夠通過關(guān)于帶電粒子束柱移動工作臺架組件和/或通過關(guān)于工作臺架組件移動帶電粒子束柱來改變基底與帶電粒子束之間的角度。
18.權(quán)利要求16的設(shè)備，其中，所述帶電粒子束包括聚焦離子束或電子束。
19.權(quán)利要求16的設(shè)備，其還包括第一帶電粒子束柱和第二帶電粒子束柱，其中通過利用第一帶電粒子束柱把第一帶電粒子束導向基底來銑削第一切片，并且其中通過利用第二帶電粒子束柱把第二帶電粒子束導向基底來形成第一切片的射束圖像。
20.權(quán)利要求19的設(shè)備，其中，第一帶電粒子束柱包括聚焦離子束柱，第一帶電粒子束包括聚焦離子束，第二帶電粒子束柱包括電子束柱，以及第二帶電粒子束包括電子束。
全文摘要
本發(fā)明提供用于觀察特征的自動化片狀銑削。提供一種利用帶電粒子束系統(tǒng)執(zhí)行切削和觀察技術(shù)的方法和設(shè)備。通過機器視覺定位樣品圖像中的感興趣的特征，并且至少部分地通過分析由所述機器視覺收集的數(shù)據(jù)來確定將在后續(xù)切削和觀察迭代中銑削及成像的區(qū)域。所確定的銑削區(qū)域可以被表示成圍繞特征的限位框，其維度可以根據(jù)所述分析步驟而改變。于是，在雙束系統(tǒng)中，相應(yīng)地調(diào)節(jié)FIB以便在后續(xù)切削和觀察迭代中切削和銑削出新的面，并且SEM對所述新的面進行成像。由于本發(fā)明精確地定位所述特征并且確定將要銑削及成像的區(qū)域的適當尺寸，因此就通過防止對不包含所感興趣的特征的基底進行不必要的銑削而提高了效率。
文檔編號G01N23/22GK102207472SQ20111007826
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者坦納 R. 申請人:Fei 公司