[發(fā)明專利]用于觀察特征的自動化片狀銑削

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110078266.4
• 申請日: 2011-03-30
• 公開（公告）號: CN102207472A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.坦納
• 申請（專利權(quán)）人: FEI公司
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;蔣駿

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(jìn)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(jī)會。例如在生物科學(xué)的領(lǐng)域中，電子顯微術(shù)允許觀測疾病的分子機(jī)制、柔性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象以及各種單獨(dú)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^TM（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DualBeam^?（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(jìn)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(fù)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(jìn)程對所述樣品的處理可能會花費(fèi)很長時(shí)間。這一點(diǎn)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?yàn)橥ǔ２粫杂糜诎袴IB和SEM的射束引導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行片狀銑削和成像可能需要投入大量時(shí)間，特別地對于SEM上的高分辨率設(shè)定尤其如此。可替換地，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(fù)合圖像。這樣的處理當(dāng)前能夠持續(xù)從幾小時(shí)到幾天的任何時(shí)間。

在現(xiàn)有技術(shù)方法中，對于所述切削和觀察進(jìn)程的每一次迭代已經(jīng)需要處理相對較大的部分，因?yàn)檫€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(yán)重，比如血管或神經(jīng)就是這種情況。

為了節(jié)省時(shí)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(jìn)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(shí)施例，其與現(xiàn)有技術(shù)方法相比執(zhí)行起來所需要的時(shí)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(jìn)進(jìn)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(jìn)行成像所必需的最少量樣品材料來形成所述切口。某些實(shí)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(dāng)特征延伸通過樣品時(shí)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(jī)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(jìn)行處理時(shí)是否要改變射束參數(shù)以及改變程度。某些實(shí)施例允許自動確定一項(xiàng)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(shí)施例自動去除阻礙SEM射束具有到達(dá)經(jīng)片狀銑削的面的直接視線的樣品材料。

前面相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便遵循本發(fā)明的詳細(xì)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(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以很容易地利用所公開的概念和具體實(shí)施例以作為修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)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(dāng)認(rèn)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。

附圖說明

為了更加透徹地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將參照結(jié)合附圖所得到的以下描述，其中：

圖1A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；