[发明专利]用于观察特征的自动化片状铣削

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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^TM（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（本发明的受让人）买到的DualBeam^?（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。

发明内容

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。

本发明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发明的特征和技术优点以便遵循本发明的详细描述被更好地理解。下面将描述本发明的附加特征和优点。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发明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发明的精神和范围。

附图说明

为了更加透彻地理解本发明及其优点，现在将参照结合附图所得到的以下描述，其中：

图1A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；