使用定向波束信號分析的粒子大小的自適應(yīng)掃描的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用定向波束信號分析的粒子大小的自適應(yīng)掃描。提供了用于掃描顯微鏡的系統(tǒng)和方法以快速形成區(qū)域的部分圖像。該方法包括執(zhí)行區(qū)域的初始掃描以及使用初始掃描來識別表示在區(qū)域中的感興趣的特征的區(qū)。然后，該方法執(zhí)行表示感興趣的結(jié)構(gòu)的區(qū)的附加自適應(yīng)掃描。這樣的掃描通過執(zhí)行與特征邊緣交叉的局部掃描圖案并指引局部掃描圖案跟隨特征邊緣來使掃描波束的路徑適合于跟隨感興趣的特征的邊緣。
【專利說明】
使用定向波束信號分析的粒子大小的自適應(yīng)掃描
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]下面涉及用于沿著相對大的樣品指引帶電粒子或電子掃描波束并沿著感興趣的特征的輪廓自適應(yīng)地指引掃描波束的方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在最近的一個世紀(jì)上，帶電粒子顯微鏡(CPM)的發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致在遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可在光學(xué)顯微鏡中實現(xiàn)的放大率下的自然現(xiàn)象的觀察。基本電子顯微鏡已經(jīng)發(fā)展成幾種類別的設(shè)備例如透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和掃描透射電子顯微鏡(STEM)，并且也發(fā)展成組合顯微鏡與“機(jī)器加工”聚焦離子束(FIB)的各種亞種，例如所謂的“雙波束”工具(例如FIB-SEM)，其允許例如支持性活動，例如離子束銑削或離子束誘導(dǎo)沉積(IBID)。
[0003]在SEM的操作中，由掃描電子束對樣品的照射引起例如以次級電子、反向散射電子、X射線和光致發(fā)光(紅外、可見和/或紫外光子)的形式的來自樣品的“輔助”輻射的發(fā)射。這樣的發(fā)射可接著單獨地或組合地被檢測到并在掃描過程的進(jìn)程上累積以創(chuàng)建圖像。
[0004]作為對使用電子作為照射束的替換，帶電粒子顯微鏡也可使用其它種類的帶電粒子。在這個方面中，短語“帶電粒子”應(yīng)廣泛地被解釋為包括電子、正離子(例如Ga和He離子)、負(fù)離子、質(zhì)子和正電子。
[0005]—般，掃描型CPM顯微鏡將至少包括下列部件:
-輻射源，例如肖特基電子源或離子槍。
[0006]部件的聚焦鏡筒，其通過執(zhí)行某些操作例如聚焦、像差緩解、剪切(使用孔)或濾波來操縱來自源的輻射束。該鏡筒將通常包括一個或多個帶電粒子透鏡，并且也可包括其它類型的粒子-光學(xué)部件。該鏡筒常常包括使用場來使輸出波束偏轉(zhuǎn)以執(zhí)行跨越正被研究的樣品的掃描運動的偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)。
[0007]樣品支架，在研究下的樣品或工件被保持和定位(例如傾斜、旋轉(zhuǎn))在所述樣品支架上。如果期望，這個支架也可以是可移動的，以實現(xiàn)波束相對于樣品的相對運動以幫助掃描。通常，這樣的樣品支架將連接到定位系統(tǒng)，例如機(jī)械臺。
[0008]檢測器，其本質(zhì)上可以是單一的或復(fù)合的或分布式的，并其可根據(jù)被檢測的輻射來采取許多不同的形式。電子檢測器的示例包括閃爍器-光電倍增管組合(被稱為“埃弗哈特-薩恩利(Everhart Thornley)”檢測器)和固態(tài)檢測器，其包括固態(tài)光電倍增管、光電二極管、CMOS檢測器和CCD檢測器。光子檢測器可檢測陰極射線發(fā)光、當(dāng)電子撞擊樣本時發(fā)射的光、和X射線，并可包括光伏電池、光電倍增管(管子和固態(tài)兩者)和其它固態(tài)檢測器。
[0009]雖然各種形式的掃描顯微鏡方法在幾十年來已經(jīng)是已知的，基于掃描的成像傾向于相對慢和冗長乏味的過程，并因此已經(jīng)被限制到研究非常小的樣品或其部分，例如在CPM中的數(shù)十納米和在共焦顯微鏡中的數(shù)十微米的典型尺度上。然而在使用CPM的許多技術(shù)領(lǐng)域中，存在維持通過這些技術(shù)提供的分辨率但將成像區(qū)域擴(kuò)大幾個數(shù)量級的增加的需要。此外，在近年來，已經(jīng)存在使SEM技術(shù)適應(yīng)于高吞吐量應(yīng)用例如高吞吐量DNA定序、高速生物樣本掃描(組織的檢查)和自然資源樣本的高速分析(核心樣本的檢查)的增加的需要。
[0010]當(dāng)使輻射敏感樣品例如生物樣品、低溫樣品等成像時，目前掃描顯微鏡方法技術(shù)的的另一問題可能出現(xiàn)。在這種情況下的問題是，使用高能波束(特別是帶電粒子束)照射這樣的樣品的動作傾向于通過引起分子重排或突變、融化或干燥而損壞樣品。為了減輕這個效應(yīng)，一些現(xiàn)有的系統(tǒng)減小強(qiáng)度或增加照射束的掃描速度。然而，這樣的措施通常導(dǎo)致信噪比(SNR)的不希望有的降低。
[0011]此外，由掃描電子顯微鏡(SEM)/聚焦離子束(FIB)雙波束設(shè)備形成3D體積的高分辨率數(shù)字掃描是在生物和自然資源開發(fā)的領(lǐng)域中有用的工具。在這種技術(shù)中，F(xiàn)IB反復(fù)地移除待成像的體積的薄層，使用于SEM的表面反復(fù)地暴露于圖像。該過程可收集極大數(shù)量的數(shù)據(jù)，一般在十億像素范圍內(nèi)。這樣的收集一般是緩慢的過程，花費數(shù)目在4到60小時之間，這限制了設(shè)備的有用的吞吐量和它在多樣本需要被快速成像的情況下的有用性。使用感興趣的物體/粒子的稀疏填充來掃描大圖像場因此是在上面討論的領(lǐng)域中的任何一個中的相當(dāng)?shù)托У倪^程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]提供了使用帶電粒子顯微鏡掃描波束來自適應(yīng)地跟蹤或跟隨感興趣的粒子或特征的輪廓的系統(tǒng)和方法。該方法包括執(zhí)行區(qū)域的初始掃描圖案以及使用初始掃描來識別表示在區(qū)域中的感興趣的特征的區(qū)。接下來，該方法執(zhí)行對表示感興趣的結(jié)構(gòu)或特征的區(qū)的附加自適應(yīng)局部掃描。這樣的掃描通過執(zhí)行與特征邊緣交叉的局部掃描圖案并基于檢測器輸出的分析指引局部掃描圖案跟隨特征邊緣來使掃描波束的路徑適合于跟隨感興趣的特征的邊緣。為了這么做，優(yōu)選版本通過分析在運動期間記錄的檢測器信號、計算所要求的方向并隨后在正確方向上驅(qū)動波束來利用掃描波束沿著粒子的邊緣的反復(fù)的圓形運動。典型掃描圓尺寸小至波束直徑的二到十倍，但可以大得多。多圓形掃描可改進(jìn)SNR。
[0013]當(dāng)僅各個粒子的大小或構(gòu)造是必需的時，捕獲特征的輪廓而不使用波束掃描整個特征是足夠的。這可幫助最小化從波束到敏感樣本的損壞。此外，本發(fā)明提供記錄形狀的方式，其可以對指引進(jìn)一步的分析是有用的，極大地加速了在各種領(lǐng)域中的期望分析領(lǐng)悟。例如，形狀數(shù)據(jù)的分析可提供矩心，并因此也將波束置于粒子的中心中以完成化學(xué)分析。此夕卜，形狀可識別其中操作員期望全部或更全面的波束掃描的特征。
[0014]也提供帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其被編程來分析檢測器輸出以指引自適應(yīng)掃描過程。系統(tǒng)可包括耦合到檢測器以控制跟蹤特征邊緣的一系列局部掃描圖案的自適應(yīng)掃描控制電路。這樣的電路還可包括用于確定來自檢測器信號的相位信息的分析論，從而提供對該過程的反饋，隨后的局部掃描圖案通過該反饋被指引。這樣的自適應(yīng)分析也可由專門編程的處理器完成。
[0015]前述內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點，以便下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述可被更好地理解。將在下文中描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，所公開的概念和特定實施例可容易作為用于修改或設(shè)計用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)而被利用。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員也應(yīng)認(rèn)識到，這樣的等效構(gòu)造不脫離如在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0016]為了更徹底地理解本公開及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖理解的下面的描述。
[0017]圖1示出在環(huán)氧樹脂中設(shè)置的待檢查的樣品的示例樣本工件。
[0018]圖2示出根據(jù)一個或多個實施例的具有X射線檢測器的掃描電子束系統(tǒng)。
[0019]圖3是用于通過跟隨目標(biāo)特征或粒子的輪廓或邊緣來定位樣本上的樣品并使該樣品自適應(yīng)地成像的過程的流程圖。
[0020]圖4是示出進(jìn)行圖3的過程的局部掃描的一個示例版本的詳細(xì)步驟的過程的流程圖。
[0021]圖5A-C是根據(jù)其它實施例的分析局部波束掃描結(jié)果的一些示例替換過程的流程圖。
[0022]圖6-7是示出沿著特征邊界的局部波束掃描的示例情形的圖解和檢測器輸出曲線圖的序列。
[0023]圖8是示出在特征邊界周圍的局部掃描的完成的序列的圖解。
[0024]圖9-10是示出根據(jù)其它實施例的局部掃描波束移動的替換形狀的圖解。
[0025]圖11是示出根據(jù)一個示例實施例的控制局部掃描波束控制電路的電路圖。
[0026]圖12是示出根據(jù)一個示例實施例的局部掃描檢測器輸出分析電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0027]在下面的附圖和描述中，相似的參考數(shù)字可以在本文所公開的不同實施例中指代相似的部件。附圖并不必然按比例。本發(fā)明的某些特征可按比例地放大示出或以稍微概略的形式示出，且常規(guī)元件的一些細(xì)節(jié)為了清楚而被省略。本發(fā)明容許不同形式的實施例。雖然特定的實施例被詳細(xì)描述并在附圖中示出，本公開并不意圖將本發(fā)明限制到本文中的實施例。在本文中討論的不同特征可分開地或以任何適當(dāng)?shù)慕M合被使用以產(chǎn)生期望結(jié)果。
[0028]在下面的討論中和在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放方式被使用，且因此應(yīng)被解釋為意指“包括但不限于……”。就任何術(shù)語在本說明書中未專門限定來說，意圖是該術(shù)語應(yīng)被給予它的平常和普通的意義。此外，術(shù)語“和/或”的使用在本文應(yīng)被解釋為“包含性”或，且不是“排他性”或。例如，在本文使用的短語“A和/或B”將意指“A、B或A和B”。作為另一示例，在本文使用的短語“A、B和/或C將意指“A、B、C或其任何組合”。此外，每當(dāng)術(shù)語“自動的”、“自動化的”或類似術(shù)語在本文被使用時，那些術(shù)語將被理解為包括自動或自動化過程或步驟的手動發(fā)起。仍然進(jìn)一步地，術(shù)語“樣品”在本文將用于傳達(dá)單數(shù)和復(fù)數(shù)意義，除了在這樣的使用將與上下文沖突的地方和在單數(shù)情況分開地由本公開處理的情況下。例如，其中“使用波束掃描樣品”的實施例意在傳達(dá)其中“使用波束掃描一個樣品”的實施例以及其中“使用波束掃描多個樣品”的實施例。
[0029]圖1示出示例工件，其包括在環(huán)氧樹脂中設(shè)置的樣本樣品以在掃描中被檢查。所描繪的樣本100具有嵌在環(huán)氧樹脂基體104中的特征102。在這個示例中，特征102是來自礦井或鉆井的礦物樣本的顆粒，但其它類型的樣品可在有或沒有環(huán)氧樹脂基體的情況下被檢查，例如生命科學(xué)(生物或DNA型樣本)、自然資源、材料科學(xué)和半導(dǎo)體，僅舉幾個示例。使用在上面描述的用來檢查樣品的各種類型的帶電粒子顯微鏡方法或在本文沒有討論的最新發(fā)展的帶電粒子顯微鏡方法的幾乎任何領(lǐng)域可受益于如在本文闡述的發(fā)明。此外，本文所述的技術(shù)可進(jìn)一步與使用離子束來磨掉層(一般地或被指引僅在特定的特征附近)的FIB-SEM型系統(tǒng)一起使用，以創(chuàng)建3D數(shù)據(jù)掃描而不是單層掃描。其它實施例使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來切掉樣本的部分或?qū)?，以在切掉部分上或在剩余樣本上進(jìn)行如本文闡述的掃描。例如，一個版本使用用薄樣切片機(jī)進(jìn)行切片的連續(xù)塊面，并在每個切片由薄樣切片機(jī)移除之后如本文描述掃描樣本。另一版本使用薄樣切片機(jī)或其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來切掉層，并接著如本文描述掃描那個層。
[0030]圖2示出具有二次電子檢測器1174、x射線檢測器1140和反向散射電子檢測器1142、優(yōu)選地分段娃漂移檢測器的掃描電子束系統(tǒng)1100。掃描電子束系統(tǒng)1100適合于實踐本發(fā)明的一些實施例。本發(fā)明可在任何掃描波束系統(tǒng)中提供益處。其它實施例可使用其它掃描設(shè)備，例如掃描透射電子顯微鏡(STEM)、聚焦離子束系統(tǒng)(FIB)及其組合，例如包括電子束鏡筒和離子束鏡筒的“雙波束”系統(tǒng)。系統(tǒng)1100包括掃描電子顯微鏡1141連同電源和控制單元1145。在操作中，通過在陰極1153和陽極(未示出)之間施加電壓來從陰極1153發(fā)射電子束1132。電子束1132借助于聚光透鏡1154和物鏡1158聚焦到細(xì)的斑點。電子束1132借助于偏轉(zhuǎn)線圈或偏轉(zhuǎn)板1156和1160( “偏轉(zhuǎn)器”)被二維地掃描在樣品上。偏轉(zhuǎn)線圈或板可使波束沿著X軸并沿著y軸偏轉(zhuǎn)，使得波束可沿著樣本表面在簡單或復(fù)雜圖案中被掃描，例如光柵掃描、蛇形掃描或希爾伯特(Hi Ibert)掃描。偏轉(zhuǎn)器1156和1160可以是磁性的或靜電的。聚光透鏡1154、物鏡1158和偏轉(zhuǎn)器1156和1160的操作在系統(tǒng)控制器1133的指導(dǎo)下由電源和控制單元1145控制。在這個實施例中，系統(tǒng)1100還包括自適應(yīng)波束控制電路1106，其根據(jù)下面進(jìn)一步描述的技術(shù)在局部掃描圖案期間對偏轉(zhuǎn)器1156和1160執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。雖然控制電路1106被示為連接到控制單元1145，它可進(jìn)一步連接到處理器1120或數(shù)字信號處理器(DSP)以執(zhí)行如下所討論的某些計算和反饋控制功能。
[0031]系統(tǒng)控制器1133指引掃描電子束系統(tǒng)1100的各種部分的操作。真空室1110在真空控制器1134的控制下使用離子栗1168和機(jī)械栗送系統(tǒng)1169被排空。電子束1132可聚焦到樣本1102上，樣本1102在下部真空室1110內(nèi)的可移動X-Y-Z臺1104上。當(dāng)在電子束中的電子沖擊樣本1102時，樣本釋放出低能二次電子、反向散射電子和X射線，其能量與樣本中的元素相關(guān)。二次電子和/或反向散射電子由二次電子檢測器1174和/或反向散射電子檢測器1142檢測。圖像在顯示器1144上形成，其中圖像的每個像素的灰度級對應(yīng)于當(dāng)波束被定位于樣本表面上的對應(yīng)位置處時檢測到的二次電子電流或反向散射電子電流。術(shù)語“圖像”不限于顯示在屏幕上的某個東西一一“圖像”可以是存儲在存儲器中和/或在向人顯示或不顯示圖像的情況下由計算機(jī)分析的電子表示。具有樣本的元素成分所固有的能量的X射線1172也在電子束入射區(qū)附近產(chǎn)生。所發(fā)射的X射線由X射線檢測器1140、優(yōu)選地硅漂移檢測器類型的能量分散檢測器收集，雖然可使用生成具有與檢測到的X射線的能量成比例的振幅的信號的其它類型的檢測器。
[0032]來自檢測器1140或1142的輸出由處理器1120放大并分類，所述處理器1120可包括例如微處理器、微控制器、DSP、可編程門陣列或任何其它數(shù)字或模擬電路。當(dāng)檢測到X射線時，處理器1120將在指定的時間段期間、在選定能量和能量分辨率和優(yōu)選地在每通道10-20電子伏特(eV)之間的通道寬度(能量范圍)下檢測到的總數(shù)量的X射線分類。頻譜與已知頻譜比較以確定點的成分，并可用于創(chuàng)建成分地圖。處理器1120可包括計算機(jī)處理器、可編程門陣列或其它數(shù)字或模擬處理裝置;操作員接口裝置(例如鍵盤或計算機(jī)鼠標(biāo))；用于存儲數(shù)據(jù)和可執(zhí)行指令的程序存儲器1122;用于數(shù)據(jù)輸入和輸出的接口裝置、體現(xiàn)在可執(zhí)行計算機(jī)程序代碼中的可執(zhí)行軟件指令；以及用于顯示從作為視頻電路1192的檢測器中的一個或多個得出的圖像的顯示器1144。程序存儲器1122包括用于在如下面進(jìn)一步描述的各種實施例中指引自適應(yīng)局部掃描的自適應(yīng)波束控制編程1123和自適應(yīng)波束分析編程1124。此夕卜，雖然這樣的編程和功能在這個實施例中示出為駐留在處理器1120處，這不是限制性的，且系統(tǒng)控制器1133或?qū)Ｓ米赃m應(yīng)掃描控制器例如DSP可被添加到一些版本。無論什么控制器用于本文所述的自適應(yīng)技術(shù)，它都應(yīng)從檢測器1140和/或1142(或在其它實施例中使用的另一類型的檢測器)接收輸出并操作地被連接以指引自適應(yīng)波束控制電路1106的操作。其它版本可包括專用DSP或在自適應(yīng)波束控制電路1106中的數(shù)學(xué)協(xié)處理器、處理器1120或系統(tǒng)控制器1133，以保持并執(zhí)行自適應(yīng)波束控制編程1123和自適應(yīng)波束分析編程1124?？筛鶕?jù)例如在自適應(yīng)波束控制電路1106和處理器或控制器之間的功能的特定分布、分析所需的數(shù)據(jù)的量、各種系統(tǒng)總線的吞吐量和計算的速度來選擇這樣的處理能力的設(shè)計。
[0033]處理器1120可以是標(biāo)準(zhǔn)實驗室個人計算機(jī)的一部分，且一般耦合到至少一些形式的計算機(jī)可讀介質(zhì)。包括易失性和非易失性介質(zhì)、可移動和不可移動介質(zhì)的計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由處理器1120訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而不是限制，計算機(jī)可讀介質(zhì)包括計算機(jī)存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。計算機(jī)存儲介質(zhì)包括在任何方法或技術(shù)中實現(xiàn)的用于存儲信息例如計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)的易失性和非易失性、可移動和不可移動介質(zhì)。例如，計算機(jī)存儲介質(zhì)包括RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其它存儲器技術(shù)、CD-R0M、數(shù)字通用盤(DVD)或其它光盤存儲裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲設(shè)備或可用于存儲期望信息并可由處理器1120訪問的任何其它介質(zhì)。
[0034]程序存儲器1122可包括可移動和/或不可移動、易失性和/或非易失性存儲器的形式的計算機(jī)存儲介質(zhì)，并可提供計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其它數(shù)據(jù)的存儲裝置。通常，處理器1120借助于在不同的時間存儲在計算機(jī)的各種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中的指令來被編程。程序和操作系統(tǒng)一般是分布式的，例如CD-ROM或經(jīng)由USB拇指驅(qū)動或互聯(lián)網(wǎng)下載。從那里，它們被安裝或裝載到計算機(jī)的輔助存儲器內(nèi)。在執(zhí)行時，它們至少部分地被裝載到處理器的主電子存儲器內(nèi)。當(dāng)這樣的介質(zhì)包含用于結(jié)合微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)下面所述的步驟的指令或程序時，本文所述的本發(fā)明包括這些和其它各種類型的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。當(dāng)根據(jù)本文所述的方法和技術(shù)被編程時，本發(fā)明還包括計算機(jī)本身。二次電子圖像、反向散射電子圖像或從掃描獲得的其它檢測器數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)存儲器1125的一部分中，并連同分析數(shù)據(jù)點例如下面所述的矢量和交叉位置一起被保存到較高容量存儲器用于分析或長期存儲。
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的用于通過跟隨目標(biāo)特征或粒子的輪廓或邊緣來定位在樣本上的樣品并使該樣品自適應(yīng)地成像的過程300的流程圖。例如當(dāng)只需要各個粒子或特征的大小或構(gòu)造時，所描繪的過程可以是有用的。該過程使記錄特征的形狀而沒有對整個特征區(qū)域的掃描成為可能。從這，計算可提供表征數(shù)據(jù)例如矩心并因此也導(dǎo)致進(jìn)一步的分析，例如將波束放置在粒子的中心中的掃描以完成進(jìn)一步的分析，例如能量分散X射線頻譜學(xué)以確定目標(biāo)特征的礦物含量。應(yīng)理解，在本文關(guān)于流程圖所述的過程步驟可由自適應(yīng)波束控制編程代碼1123和自適應(yīng)波束分析編程代碼1124與自適應(yīng)波束控制電路1106或在如上所討論的多種帶電粒子顯微鏡架構(gòu)中的類似地編程和構(gòu)造的部件合作實現(xiàn)。
[0036]假設(shè)樣本工件例如圖1所示的樣本工件例如被裝載到掃描設(shè)備內(nèi)，所描繪的過程300在塊301開始，其中它指引在工件之上的初始掃描路徑上的帶電粒子束，同時檢測由于波束從工件發(fā)出的二次粒子，例如二次電子或反向散射電子。初始掃描路徑可采取多個形式，例如光柵、柵格、大蛇形、嵌套的一組小蛇形圖案或被選擇來以低細(xì)節(jié)或低分辨率覆蓋掃描的工作區(qū)域的其它重復(fù)的圖案。與工件的期望最高分辨率掃描比較，這個初始掃描可使用相對大的波束寬度或使用相對遠(yuǎn)地間隔開的窄波束寬度?？墒褂闷渌愋偷膾呙鑸D案，例如由連續(xù)分形曲線例如希爾伯特或摩爾(Moore)曲線限定的掃描圖案。優(yōu)選地，如果這樣的曲線或圖案被使用，則它們的參數(shù)被設(shè)置為對于初始掃描不填充掃描的整個平面。也就是說，一般在初始掃描處將使用不填充整個平面或填充平面但具有比稍后在該過程中進(jìn)行的局部掃描低得多的分辨率(具有較低像素密度的較大像素)掃描的掃描圖案。在一些版本中，可使用一個波束或掃描技術(shù)來進(jìn)行初始掃描，并使用另一個波束或掃描技術(shù)來進(jìn)行局部掃描。本實施例對這兩個掃描使用相同的波束類型。
[0037]在塊302，該過程以識別局部特征的邊緣的方式定位在初始掃描數(shù)據(jù)中的性質(zhì)改變的地方的點。這一般是低到高或高到低過渡點。例如，在二次電子或反向散射電子圖像中，過渡可對應(yīng)于在灰度級中的變化。使用X射線，過渡可對應(yīng)于在檢測到的X射線的數(shù)量中的變化或在指示成分中的變化的X射線能量中的變化?；谧R別的點，該過程在塊304在與特征的邊緣交叉的局部彎曲掃描圖案中指引粒子束。局部彎曲掃描圖案可采取如下面進(jìn)一步描述的不同的形式，但優(yōu)選地被設(shè)計成在圖案的每個弧或曲線期間與特征的邊緣交叉至少兩次。圖案可跨越同一區(qū)域中重復(fù)以改進(jìn)在所得到的數(shù)據(jù)中的信噪比特性。在塊306，該過程分析所得到的掃描數(shù)據(jù)以確定局部曲線掃描圖案如何與特征的邊緣交叉的某些期望特性。這樣的分析可采取下面的幾種形式，但通常確定在圖案的弧或曲線中特征的邊緣相交的地方。該分析優(yōu)選地由自適應(yīng)波束控制分析編程1124(圖2)執(zhí)行。然而在一些情況下，可在自適應(yīng)波束控制電路1106的內(nèi)部使用模擬控制電路以執(zhí)行所涉及的分析中的一些或所有。
[0038]接下來，在塊308，該過程確定局部掃描是否已經(jīng)完成目標(biāo)特征的外邊緣的圓周。這可以以如下面進(jìn)一步描述的多種方式執(zhí)行，但通常確定目前的局部掃描圖案是否與目前特征的第一局部掃描圖案重疊。如果是，則目標(biāo)特征已經(jīng)被環(huán)航(circumnavigate)，且整個特征的掃描數(shù)據(jù)在塊312被保存，所以該過程可在塊314繼續(xù)前進(jìn)到在初始掃描中找到的下一目標(biāo)特征。
[0039]如果圓周在塊308還沒有完成，則該過程轉(zhuǎn)到塊310，其中它基于目前圖案與特征邊緣的交叉的特性來識別新點以開始下一局部掃描圖案，其被計算或選擇成在以前未掃描的方向上沿著特征邊緣將下一掃描移動得更遠(yuǎn)。這樣的點可以以如下面進(jìn)一步描述的幾種方式被確定，但通常涉及識別或計算在特征邊緣附近或上沿著特征的圓周更遠(yuǎn)的點。使用在塊310確定的點，該過程返回到塊304以基于新的識別的點來開始新局部掃描圖案。如可從本公開理解的，這樣的過程提供沿著特征的圓周指引波束的方式，從而用比特征的完全掃描少得多的波束活動來確定特征的大小、形狀和邊界。在各種實施例中，過程300可以是較大的分析過程的部分，其中所識別的特征進(jìn)一步被完全地掃描，或者大小、形狀和邊界被手動或自動地分析以基于操作員所需的數(shù)據(jù)來選擇特征以完全地掃描。
[0040]圖4是示出用于在特征的邊緣在步驟302中被識別之后進(jìn)行過程300的局部掃描的根據(jù)一個實施例的詳細(xì)步驟的過程400的流程圖。這個示例過程使用如所述沿著特征的邊緣移動的圓形波束路徑。然而，這不是限制性的，且可使用波束路徑的其它形狀連同確定波束路徑與特征邊緣的交叉的其它方法。在圖6-8中用圖表表示進(jìn)一步描繪在這里所述的過程。圖6示出波束路徑606相對于特征603的放大邊緣的圖解視圖和掃描檢測器強(qiáng)度相對于路徑的曲線圖602。參考圖4和6-8，該過程在塊402基于從過程開始(對于第一局部掃描)或從前一掃描圖案提供的點開始個別的局部掃描圖案。在圖6中被標(biāo)記為O的第一局部掃描的過程開始點被選擇為在特征603的邊界605附近，但優(yōu)選地不直接在邊界上，如在圖6中的波束路徑606的圖解601中示出的。例如，可通過在從初始掃描結(jié)果(塊302，圖3)識別的特征邊緣點外部移動隨機(jī)距離或預(yù)先確定距離來選擇開始點O以開始局部掃描過程。其它版本可提供在特征邊界605內(nèi)部的開始點，其再次從邊緣移動了某個選定距離。
[0041]從開始點，該過程轉(zhuǎn)到塊404，其中它在具有被適當(dāng)?shù)剡x擇為大于波束直徑例如2x至IJlOx或甚至更大的直徑的圓(例如示例局部掃描路徑)中指引波束，該示例局部掃描路徑在這個版本中是圓形波束路徑606。圓被定中心在邊界605上或附近，如在步驟302中估計的。圓的旋轉(zhuǎn)可以是任一方向，在示例路徑中它被示為跨越在被標(biāo)記為零的點處開始的曲線的逆時針方向。也可基于在樣本工件中預(yù)測或找到的特征的預(yù)期大小來選擇直徑。例如，如果大特征被預(yù)測為波束寬度的大約許多千倍，則圓直徑可被選定為大于1x波束直徑，以便更快地橫越目標(biāo)特征的邊緣，同時通過選擇比預(yù)期輪廓可能是的大得多的圓大小而不失去特征的輪廓。此外，可由通過波束偏轉(zhuǎn)電路被允許的最大頻率連同期望或可達(dá)到的波束移動速度來限制(在范圍的小端上)圓的直徑，所述最大頻率在寫入的時間處一般在MHz范圍內(nèi)。例如，在塊404指引圓形波束之后，該過程可在塊406重復(fù)圓以改進(jìn)掃描的信噪比。掃描檢測器在圓期間是活動的，其中數(shù)據(jù)被記錄，且示例檢測器輸出針對圓形掃描路徑606在曲線圖602中被示出。注意，曲線圖602被理想化以示出高和低，但實際信號將包含由于材料變化而導(dǎo)致的更無規(guī)律的數(shù)據(jù)、所涉及的邊界的斜率、波束輪廓和噪聲。
[0042]接下來，在塊408，該過程分析局部掃描結(jié)果(檢測器輸出連同其已知的路徑)以確定掃描路徑與特征的邊界交叉的地方的特性。可通過數(shù)字信號處理或模擬電路(或其混合)來進(jìn)行在塊408(其分成塊410、412和414中的細(xì)節(jié))下的掃描結(jié)果的分析，其具有通過找到所描繪的角度Φ I和/或Φ 2中的至少一個來表征特征的邊緣的目的，從所描繪的角度Φ I和/或Φ 2可確定垂直于邊緣的矢量和因此邊緣相對于掃描坐標(biāo)系的角度，使得邊界可被跟隨。在塊410，該過程定位波束從特征603外部的區(qū)域604到內(nèi)部在交叉點A(從圓原點的矢量VI，在角度Φ I處)處的橫越或交叉;其橫越引起如也在角度Φ I下在曲線圖上觀察到的低到高過渡。當(dāng)然，根據(jù)所分析的樣本材料的類型，周圍介質(zhì)或特征、波束和檢測器技術(shù)以及樣本固定介質(zhì)，特征603的內(nèi)部可引起更低的檢測器輸出而不是更高的檢測器輸出。在這個示例中，特征603比周圍區(qū)域604弓I起更高的輸出。
[0043]此外，如對于這個示例情形在檢測器輸出曲線圖602中所示的，波束路徑606與特征邊緣605在點B(矢量V2，在曲線圖上的角度Φ 2)處的交叉引起從高到低的檢測器電平過渡。注意在這個版本中，相對于不是圓形局部掃描路徑的開始點的原點來測量矢量角度。然而，這不是限制性的，且可如所期望的從在曲線圖601上描繪的傳統(tǒng)分析原點改變計算參考點。在曲線圖602上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)注為在波束路徑開始點O處的零弧度。所要求的內(nèi)容是圓形波束路徑606正與目標(biāo)特征或粒子603的邊緣605相交。在具有以這樣的方式相交的已知圓形波束路徑的情況下，與信號平均值比較，人們可尋找在曲線圖上描繪的檢測器輸出信號的過渡，從而到過渡的時間為止產(chǎn)生圓形波束路徑606的旋轉(zhuǎn)角度Φ I和/或Φ 2。
[0044]如果期望，在被示為虛線可選塊的過程塊412，可確定矢量Φ I和Φ2兩者，該過程在塊412從矢量Φ I和Φ 2兩者確定或計算垂直于特征邊緣的矢量:所描繪的矢量(Φ I +Φ2)/2。這個矢量數(shù)據(jù)可與掃描數(shù)據(jù)一起被保存以為每個局部掃描提供特征邊緣的角度。接下來，在塊414，在已經(jīng)找到角度Φ I的情況下，該過程計算(基于已知的圓原點和半徑)將使圓中心放置在位置A的波束位移矢量，其在圖7中被描繪為對于隨后的局部掃描的配置。也就是說，該過程可在塊420使用位置A以沿著特征603的邊緣移動局部掃描。在移動到下一局部掃描之前，該過程在塊416確定目前目標(biāo)特征的環(huán)航是否已經(jīng)完成，且如果是，則結(jié)束對于目前特征的局部掃描。優(yōu)選地，通過檢查在波束位移矢量的末端處的點A是否在開始點的一個圓形掃描半徑內(nèi)來做出這樣的確定。重復(fù)如在圖4流程圖中示出的局部掃描塊將使圓中心沿著粒子的輪廓的邊移動，其中暗區(qū)域?qū)⒖偸窃谧笫謧?cè)上。
[0045]參考圖7，使用來自前一掃描的點A作為掃描圓的中心來執(zhí)行隨后的局部掃描。Vl然后被選擇為波束位移矢量以在塊414在下一步驟中使用，圓中心將向下移動到點C，且特征的暗區(qū)域603將總是在局部圓形掃描606的右手側(cè)上(參考附圖中的右邊和左邊)。
[0046]與只移動到在塊414計算的波束位移矢量的末端相比，一些實施例使用法向矢量((Φ1+Φ2)/2)沿著邊緣605將隨后的局部掃描移動得更遠(yuǎn)。在這樣的版本中，可使用可選的塊422，其以所確定的波束位移矢量開始并添加平行于特征邊緣的所確定的距離。在這個優(yōu)選的示例中，所添加的距離是一個圓形掃描半徑。在任一期望方向上更遠(yuǎn)地沿著邊緣的因此計算的新點然后用作回來在塊402的隨后的局部掃描的開始點。例如，該過程在塊420和422可計算或識別邊緣平滑度的某個測量或度量，且在這樣的數(shù)據(jù)當(dāng)前指示邊緣是平滑的條件下，開始點可能比位置A移動得更遠(yuǎn)。在這樣的實施例中，塊422可將多至圓直徑加到所計算的波束位移矢量422。一些版本可以只包括兩個模式:添加圓直徑的平滑邊緣模式和只添加圓半徑的粗糙邊緣模式，而其它版本可基于平滑度測量或度量來改變在半徑和直徑之間的添加的量。
[0047]通過在這個過程期間記錄所有坐標(biāo)，可能重新構(gòu)造粒子的形狀。通過標(biāo)記數(shù)據(jù)來執(zhí)行該過程。如圖8所示，該過程提供選定目標(biāo)特征的環(huán)航，但不要求對整個特征的詳細(xì)掃描。替代地，多個局部掃描及其各種坐標(biāo)和所計算的法向矢量提供足夠的數(shù)據(jù)來表征目標(biāo)特征的大小、輪廓和拓?fù)?，并可通過每個局部圓形掃描的所保存的檢測器輸出數(shù)據(jù)來進(jìn)一步提供足夠的掃描數(shù)據(jù)以提供表征所述特征所需的期望分析領(lǐng)悟。如可理解的，本文所述的過程可提供使用比掃描特征的每個點的過程少得多的波束掃描在操作員所需的程度上來表征特征的能力。例如，在一些版本中，局部掃描圖案如上所述表征特征的邊緣，同時掃描少于將被要求來掃描整個特征的點的總數(shù)的20%。其它版本當(dāng)然可以通過使用特征的矩心進(jìn)行進(jìn)一步的掃描或通過使用這樣產(chǎn)生的表征數(shù)據(jù)執(zhí)行特征的全部或選定部分的詳細(xì)掃描來繼續(xù)進(jìn)行這個過程。在高度可預(yù)測的快圓形掃描期間，沿著粒子的輪廓生成兩倍圓半徑的小帶的圖像數(shù)據(jù)是容易可能的。在圖8中示出的步進(jìn)大小被選擇為圓的一個半徑，然而如上面討論的，這不是限制性的，且可根據(jù)在粒子的邊緣周圍的區(qū)域中的分辨率要求來選擇更小或更大的步長。
[0048]圖5A-C是根據(jù)其它實施例的分析局部波束掃描結(jié)果的一些示例替換過程的流程圖。如在圖5Α中找到的，用于分析局部掃描結(jié)果以確定交叉特性的塊408的替換過程可包括如在塊500示出的針對系列局部掃描結(jié)果在檢測器輸出信號上應(yīng)用模擬信號分析技術(shù)，例如同步檢測。這樣的已知技術(shù)可用于檢測信號的高部分的相位，從而產(chǎn)生(Φ I +Φ2)/2的相位，并從而給出從圓形波束路徑606原點中心到粒子邊緣605的最短路徑。也可從這樣的技術(shù)基于矢量輸出來產(chǎn)生正交于這樣的矢量的邊緣方向。此外，可使用如本領(lǐng)域中已知的模擬電路或數(shù)字信號處理來進(jìn)行這樣的技術(shù)。接下來，該過程在塊501對轉(zhuǎn)到波束偏轉(zhuǎn)器的控制信號進(jìn)行相位調(diào)整以使隨后的局部掃描圖案606與特征邊緣605對準(zhǔn)。
[0049]圖5Β示出用于分析局部波束掃描結(jié)果的另一示例過程。在這個版本中，在塊502，使用快速傅立葉分析來處理檢測器輸出以確定信號的相位、振幅和占空比。應(yīng)注意，例如當(dāng)圓被定中心在邊緣上時，占空比單獨地可用作圓中心離特征邊緣605多遠(yuǎn)的相當(dāng)準(zhǔn)確的指示，占空比將是大約50%。從這個數(shù)據(jù)，該過程在塊504計算矢量Φ I和Φ 2，其產(chǎn)生所要求的數(shù)據(jù)以對局部掃描圖案控制信號進(jìn)行相位調(diào)整(塊504)，如上面討論的。例如，所描述的計算可由例如處理器1120做出。在一些實現(xiàn)中，圖2的處理器1120可以是片上系統(tǒng)(SoC)或包括數(shù)字信號處理器(DSP)以幫助做出這樣的計算的處理模塊。
[0050]圖5C示出用于分析情形的示例過程的流程圖，其中掃描遭遇重疊特征603，其可以是重疊粒子或其它類型的特征，這取決于研究的領(lǐng)域。在一些情況下，重疊特征可看起來這樣類似，使得它們后面是作為單個特征的掃描，而在其它情況中，檢測器輸出振幅可反映變化，其允許對重疊特征的檢測。為了處理這樣的情形，在圖5C中，過程在塊522開始，其中它檢測到數(shù)據(jù)指示在區(qū)域603內(nèi)部的當(dāng)前特征的振幅的變化。作為響應(yīng)，過程轉(zhuǎn)到步驟524，其中它可進(jìn)一步分析所獲取的數(shù)據(jù)或進(jìn)一步獲取周圍的數(shù)據(jù)以確定與第二特征的重疊存在，第二特征在它的內(nèi)部引起不同振幅的信號。例如，這個步驟可確定輸出信號有具有不同的振幅水平的三個區(qū)?；蛘?，這個步驟可沿著區(qū)604的邊緣將波束移動得更遠(yuǎn)以通過確認(rèn)內(nèi)部振幅測量一致地改變來確認(rèn)第二特征存在。也可在塊524使用其它技術(shù)來確定第二重疊特征的存在。如果沒有一個存在，則該過程繼續(xù)正常掃描。如果第二重疊特征存在，則該過程在步驟526通過設(shè)置新振幅條件來跟隨原始特征以跟隨當(dāng)前特征的邊緣，其中第二特征的振幅代替外部振幅用于根據(jù)本文的技術(shù)來確定交叉特性。新外部振幅(在第二特征內(nèi)部的振幅)可以在一些情況下比在被橫越的特征內(nèi)部的振幅更高或更低。通過使用這些新振幅特性，該過程在步驟528繼續(xù)在目前特征周圍的掃描，直到通過檢測與在步驟524的條件類似的條件來檢測到重疊部分被橫越為止，該條件是外部振幅再次被到達(dá)或與步驟524類似的分析確定重疊特征的邊界存在。當(dāng)這樣檢測時，該過程在步驟528重置外部的振幅用于在分析交叉特性時使用，并完成當(dāng)前粒子的掃描。優(yōu)選地，該過程將標(biāo)記重疊交叉點，例如在步驟524和528檢測到的那些交叉點。接下來在530，該過程可通過使用掃描數(shù)據(jù)和任一檢測點的位置來開始第二特征的新掃描以成為在遠(yuǎn)離第一特征的方向上沿著第二特征的邊緣的掃描。如果多于一個附加的特征與正被掃描的特征重疊，則過程步驟522和528當(dāng)然可重復(fù)多于一次，同時環(huán)航特定的特征。
[0051 ]圖11示出可用于生成圓形運動的示例自適應(yīng)波束控制電路1106。如所示，從控制器生成的)(掃描和Y掃描位置信號可通過將正弦和余弦疊加到它們來被修改，以產(chǎn)生如在圖6的實施例中所述的圓形局部掃描圖案。如果從控制器一直到在偏轉(zhuǎn)器處的板或線圈的輸出陣容的帶寬足夠高，則正弦和余弦變化可以數(shù)字地被加到對3描和Y掃描信號。這在模擬域中也是直接的，如在所描繪的電路中所示的，其中Acos( ω t)和Asin( ω t)由適當(dāng)?shù)恼袷幤麟娐樊a(chǎn)生并由加法器117加到X掃描和Y掃描信號。修改的信號然后通過驅(qū)動器/放大器118用于輸送到偏轉(zhuǎn)器板或線圈。另一替換的設(shè)計是將正弦和余弦擾動直接電容性耦合在放大器1118之后的線圈或板處，使得放大器的有限帶寬不對圓形掃描速度強(qiáng)加限制。
[0052]圖12描繪在一些實施例中可在自適應(yīng)波束控制電路1106中提供的相位檢測器電路121。相位檢測器電路121接收放大的掃描檢測器輸出并將它傳遞到兩個混合器123，用于與以前用于驅(qū)動偏轉(zhuǎn)器的對3描和Y掃描變化的相應(yīng)的正弦和余弦信號比較。結(jié)果是由濾波器125濾波的低通，且然后兩個所得到的信號的反正切由電路127計算以提供指引波束移動方向所需的信號，用于在連續(xù)局部掃描之間的移動。自然地，需要信號的正確相位校正來使移動與邊緣方向?qū)?zhǔn)。此外，雖然這個示例使用同步型相位檢測，但可使用其它控制電路，例如在波束檢測器輸出上的簡單占空比檢測器，其可被連接以導(dǎo)引繼續(xù)的局部掃描的方向來保持占空比接近50%。
[0053]現(xiàn)在參考圖9，以圖解形式示出特征603，其具有沿著特征的選定邊緣描繪的兩個交替的局部掃描波束路徑606。在這個版本中，重復(fù)的局部掃描圖案不是圓，而替代地采取正弦波的形狀，其當(dāng)波束X掃描和Y掃描位置信號在沿著特征606的邊緣的方向上移動時被加到波束X掃描和Y掃描位置信號。這樣的方案可能在某些應(yīng)用中是有益的，其中信噪比不要求重復(fù)圓或其它重復(fù)圖案以覆蓋局部掃描區(qū)域多于一次。使用上面討論的技術(shù)的變體沿著邊緣來導(dǎo)引局部掃描。對于這個方案，X掃描和Y掃描用于在所描繪的局部波形的中心下方的恒定運動，該局部波形然后通過所加的正弦波信號來振蕩。正弦波必須根據(jù)行進(jìn)方向分解成X和Y分量，這可根據(jù)本文所述的概念在硬件或軟件中完成。例如，可以確定檢測器輸出的高/低占空比，且波束移動的方向被調(diào)整以保持該占空比接近50%，并從而跟隨特征606的邊緣。在使用中，波形將跟隨特征的整個圓周以獲得關(guān)于特征形狀和輪廓線的期望數(shù)據(jù)。對于具有更復(fù)雜的形狀或變化的特征，可使用更高頻率的正弦波，例如左邊描繪的局部掃描圖案606。對于其中相對大的或平滑邊緣的特征被預(yù)期的情況，可使用較低頻率掃描圖案，例如下部描繪的局部波束掃描圖案。在也使用這種技術(shù)的情況下，知道圖案的每個正弦波的開始點的精確位置，與來自檢測器輸出的數(shù)據(jù)結(jié)合，可確定具有特征邊緣的局部波形的交叉點。正弦變化的振幅也可根據(jù)在工件中的預(yù)期特征特性而改變。注意在這個實施例中，局部波束掃描圖案優(yōu)選地連續(xù)地與在開始新局部掃描之前不消失(blank)的波束連接。然而，這不是限制性的，且波束可以被消失，同時移動到為開始隨后的局部掃描而確定的開始點(圖3中的塊304)。此外，注意，雖然在本文描述了圓形和正弦形局部掃描圖案，但這不是限制性的，且可使用其它適當(dāng)?shù)男螤睿鋬?yōu)選地設(shè)計成在每個局部掃描內(nèi)與特征邊緣交叉至少兩次，以提供提取關(guān)于特征邊緣的適當(dāng)信息(例如產(chǎn)生邊緣取向的法向矢量)的能力。
[0054]圖10示出在示例特征603上的圖解形式的另一替換的局部波束掃描波形。在這個實施例中，局部波束掃描圖案606是圓形的，但波束不被消失，同時從一個局部掃描移動到下一局部掃描。這產(chǎn)生連續(xù)波束，其中鏈接的波束路徑610連接相鄰的局部波束掃描圖案606。該過程可布置成使得鏈接的波束路徑610出現(xiàn)在如描繪的特征邊緣外部以最小化針對特征的波束暴露，或出現(xiàn)在內(nèi)部以當(dāng)局部掃描繼續(xù)進(jìn)行時最大化從特征提取的檢測器數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，鏈接的波束路徑610可以總是出現(xiàn)在同一相對側(cè)例如在圖10中左邊描繪的側(cè)上，以對每個局部掃描維持相同的取向。這樣的技術(shù)可以與各種形狀的局部掃描一起使用，且不限于如本文所述的圓，盡管圓由于計算如上討論的各種交叉特性的容易和速度而呈現(xiàn)一些優(yōu)點。
[0055]應(yīng)認(rèn)識到，可經(jīng)由計算機(jī)硬件或軟件或這兩者的組合來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例?？稍谑褂脴?biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)計算機(jī)程序中一一包括配置有計算機(jī)程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)一一來實現(xiàn)該方法，其中這樣配置的存儲介質(zhì)使計算機(jī)根據(jù)在本說明書中所述的方法和附圖以特定和預(yù)定義的方式操作。每個程序可以在高級程序或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中實現(xiàn)以與計算機(jī)系統(tǒng)通信。然而，如果期望，可以在匯編或機(jī)器語言中實現(xiàn)程序。在任何情況下，語言可以是編譯或解釋語言。而且，程序可在為那個目的編程的專用集成電路上運行。
[0056]此外，可在與帶電粒子工具或其它成像設(shè)備、傳感器等分離、成一整體或通信的任何類型的計算平臺(包括但不限于個人計算機(jī)、微型計算機(jī)、主機(jī)、工作站、聯(lián)網(wǎng)或分布式計算環(huán)境、計算機(jī)平臺)中實現(xiàn)方法。可在被存儲為存儲介質(zhì)或設(shè)備(不管是可移除的還是與計算平臺成一整體，例如硬盤、光學(xué)讀和/或?qū)懘鎯橘|(zhì)、RAM、R0M等)上的存儲器的機(jī)器可讀代碼中實現(xiàn)本發(fā)明的方面，使得它由可編程計算機(jī)可讀取，用于在存儲介質(zhì)或設(shè)備由計算機(jī)讀取以執(zhí)行本文所述的程序時配置和操作計算機(jī)。而且，可通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)器可讀代碼或其部分。本文所述的發(fā)明包括這些和其它各種類型的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，當(dāng)這樣的介質(zhì)包含用于結(jié)合微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器來實現(xiàn)上面所述的步驟的指令或程序時。當(dāng)根據(jù)本文所述的方法和技術(shù)被編程時，本發(fā)明還包括計算機(jī)本身。
[0057]計算機(jī)程序可應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文所述的功能并從而變換輸入數(shù)據(jù)以生成輸出數(shù)據(jù)。輸出信息應(yīng)用于一個或多個輸出設(shè)備例如顯示監(jiān)視器。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所變換的數(shù)據(jù)表示物理和有形工件對象，包括在顯示器上產(chǎn)生物理和有形對象的特定的視覺描繪。
[0058]本發(fā)明的優(yōu)選實施例可利用粒子束裝置、能量束裝置或使用物理探針頂端以便使樣本成像的裝置。用于使樣本成像的這樣的波束或物理探針內(nèi)在地與樣本交互作用，導(dǎo)致某個程度的物理變換。此外，遍及本說明書，利用術(shù)語例如“計算”、“確定”、“測量”、“生成”、“檢測，，、“形成”、“重置”、“讀取”、“減去”、“檢測”、“比較”、“獲取”、“映射”、“記錄”、“變換”、“改變”等的討論也指代計算機(jī)系統(tǒng)、傳感器或類似的電子設(shè)備的動作和過程，這些計算機(jī)系統(tǒng)、傳感器或類似的電子設(shè)備將被表示為在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的物理量的數(shù)據(jù)操縱和變換成被類似地表示為在計算機(jī)系統(tǒng)或其它信息存儲、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。
[0059]本發(fā)明具有廣泛的可應(yīng)用性，并可提供如在上面的示例中所述和所示的許多益處。實施例將根據(jù)特定的應(yīng)用極大地變化，且不是每個實施例都將提供所有的益處并滿足由本發(fā)明可達(dá)到的所有目的。在市場上例如從FEI公司(本申請的受讓人)可得到適合于執(zhí)行本發(fā)明的一些實施例的粒子束系統(tǒng)。
[0060]可在任何功能組合或子組合和不僅僅在本文的實施例中所述的那些組合中使用本文所述的各種特征。因此，本公開應(yīng)被解釋為提供任何這樣的組合或子組合的書面描述。[0061 ]此外，每當(dāng)術(shù)語“自動的”、“自動化的”或類似術(shù)語在本文被使用時，那些術(shù)語將被理解為包括自動或自動化過程或步驟的手動發(fā)起。每當(dāng)使用計算機(jī)處理自動處理掃描或圖像時，應(yīng)理解，原始圖像數(shù)據(jù)可被處理而從不曾生成實際可觀看的圖像。在下面的討論中和在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包括”以開放方式被使用，且因此應(yīng)被解釋為意指“包括但不限于……”。
[0062]就任何術(shù)語在本說明書中未專門限定來說，意圖是該術(shù)語在其中它被使用的上下文中應(yīng)被給予它在本領(lǐng)域中的平常和普通的意義。附圖意在幫助理解本發(fā)明，并且除非另有指示，是不按比例繪制。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但應(yīng)理解，可做出各種變化、替代和變更，而不脫離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明。而且，本申請不意在受限于在說明書中描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法和步驟的特定實施例。
[0063]如本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開將容易認(rèn)識到的，可根據(jù)本發(fā)明來利用目前存在的或以后將發(fā)展的執(zhí)行基本上相同的功能或達(dá)到與本文所述的對應(yīng)實施例基本上相同的結(jié)果的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟。相應(yīng)地，權(quán)利要求意在包括這樣的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟。
[0064]在本發(fā)明的實施例中，呈現(xiàn)了使用帶電粒子束進(jìn)行掃描的方法，包括:
(a)在視場內(nèi)的初始掃描圖案中朝著工件指引帶電粒子束，同時響應(yīng)于帶電粒子束的撞擊而檢測從工件表面發(fā)出的二次粒子，二次粒子對應(yīng)于工件的性質(zhì)；
(b)確定沿著初始掃描圖案的在其處工件的性質(zhì)改變的點，以識別在工件中的特征的邊緣上的點；
(C)在局部掃描圖案中指引帶電粒子束，隨后的局部掃描圖案的開始點由在特征的邊緣上識別的點確定，隨后的局部掃描圖案在如由邊緣處的工件的性質(zhì)中的變化確定的一個或多個交叉點處與特征的邊緣交叉;以及
(d)在多個隨后的局部掃描圖案中指引帶電粒子束，其中隨后的局部掃描圖案的開始點基于一個或多個前面的局部掃描圖案與特征的邊緣的交叉點來確定，以便確定特征的邊緣的多個點以跟蹤特征的輪廓線。
[0065]在一些實施例中，在隨后的局部掃描圖案中指引帶電粒子束包括在彎曲掃描圖案中指引帶電粒子束。
[0066]在一些實施例中，在彎曲掃描圖案中指引帶電粒子束包括在圓中指引波束。
[0067]在一些實施例中，圓的半徑在兩倍波束直徑到十倍波束直徑之間。
[0068]在一些實施例中，波束在圓中被掃描多次以改進(jìn)信噪比。
[0069]在一些實施例中，確定隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定來自圓形掃描的中心和掃描與邊緣的交叉點之一的矢量的角度。
[0070]在一些實施例中，確定隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定垂直于特征邊緣的矢量以及選擇相對于前一局部掃描圖案平行于特征邊緣而移動的開始點。
[0071]在一些實施例中，確定沿著掃描圖案的掃描的特性改變至少預(yù)先確定量的地方的點包括確定沿著掃描圖案的二次電子或反向散射電子的數(shù)量改變預(yù)先確定量的地方的點。
[0072]在一些實施例中，相對于在特征的邊緣上的以前定位的點之一來確定隨后的局部掃描圖案的位置。
[0073]在一些實施例中，從隨后的局部掃描圖案確定檢測器信號的占空比，占空比指示掃描圖案在特征邊緣內(nèi)部多長以及它在特征邊緣外部多長。
[0074]在一些實施例中，被掃描來確定特征的輪廓線的點的總數(shù)小于掃描整個特征所要求的點的總數(shù)的20%。
[0075]在本發(fā)明的實施例中，呈現(xiàn)了用于觀察工件的帶電粒子束顯微鏡，其包括:
(a)帶電粒子的源； (b)用于使帶電粒子形成為波束的聚焦鏡筒；
(C)用于在指向工件處的圖案中掃描波束的偏轉(zhuǎn)器；
(d)用于響應(yīng)于帶電粒子束的撞擊而檢測從工件表面發(fā)出的粒子的檢測器，所檢測的粒子用于形成工件的至少部分圖像；
(e)用于控制帶電粒子束顯微鏡的控制器；
(f)存儲用于指示控制器根據(jù)其它實施例來操作顯微鏡的計算機(jī)可讀指令的存儲器。
[0076]在一些實施例中，自適應(yīng)波束控制電路操作地耦合到偏轉(zhuǎn)器用于在局部掃描圖案中指引波束。
[0077]在一些實施例中，自適應(yīng)波束控制電路還包括可操作來分析來自檢測器的輸出信號的相位的相位分析電路。
[0078]在一些實施例中，在隨后的局部掃描圖案中指引帶電粒子束包括在彎曲掃描圖案中指引帶電粒子束。
[0079]在一些實施例中，在彎曲掃描圖案中指引帶電粒子束包括在圓中指引波束。
[0080]在一些實施例中，確定隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定來自圓形掃描的中心和掃描與邊緣的交叉點之一的矢量的角度。
[0081]在一些實施例中，確定隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定垂直于特征邊緣的矢量以及選擇相對于前一局部掃描圖案平行于特征邊緣而移動的開始點。
[0082]在一些實施例中，從隨后的局部掃描圖案確定檢測器信號的占空比，占空比指示掃描圖案在特征邊緣內(nèi)部多長以及它在特征邊緣外部多長。
[0083]在一些實施例中，用于指示控制器操作顯微鏡的可讀指令還包括用于重復(fù)局部掃描圖案直到局部掃描圖案已經(jīng)在特征的整個邊緣周圍被進(jìn)行的指令。
【主權(quán)項】
1.一種使用帶電粒子束進(jìn)行掃描的方法，包括: (a)在視場內(nèi)的初始掃描圖案中朝著工件指引帶電粒子束，同時響應(yīng)于所述帶電粒子束的撞擊而檢測從所述工件表面發(fā)出的二次粒子，所述二次粒子對應(yīng)于所述工件的性質(zhì)； (b)確定沿著所述初始掃描圖案的在其處所述工件的性質(zhì)改變的點，以識別在所述工件中的特征的邊緣上的點； (c)在局部掃描圖案中指引所述帶電粒子束，隨后的局部掃描圖案的開始點由在所述特征的所述邊緣上識別的點確定，所述隨后的局部掃描圖案在如由所述邊緣處的所述工件的性質(zhì)中的變化確定的一個或多個交叉點處與所述特征的所述邊緣交叉;以及 (d)在多個隨后的局部掃描圖案中指引所述帶電粒子束，其中所述隨后的局部掃描圖案的開始點基于一個或多個前面的局部掃描圖案與所述特征的所述邊緣的交叉點來確定，以便確定所述特征的所述邊緣的多個點以跟蹤所述特征的輪廓線。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在隨后的局部掃描圖案中指引所述帶電粒子束包括在彎曲掃描圖案中指引所述帶電粒子束。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在隨后的局部掃描圖案中指引所述帶電粒子束包括在圓中指引所述波束。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述圓的半徑在兩倍所述波束直徑到十倍所述波束直徑之間。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述波束在所述圓中被掃描多次以改進(jìn)信噪比。6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中確定所述隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定來自圓形掃描的中心和掃描與所述邊緣的所述交叉點之一的矢量的角度。7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中確定所述隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定垂直于所述特征邊緣的矢量以及選擇相對于前一局部掃描圖案平行于所述特征邊緣而移動的開始點。8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中確定沿著所述掃描圖案的所述掃描的特性改變至少預(yù)先確定量的地方的點包括確定沿著所述掃描圖案的二次電子或反向散射電子的數(shù)量改變預(yù)先確定量的地方的點。9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中相對于在所述特征的所述邊緣上的以前定位的點之一來確定所述隨后的局部掃描圖案的位置。10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括從所述隨后的局部掃描圖案確定檢測器信號的占空比，所述占空比指示所述掃描圖案在所述特征邊緣內(nèi)部多長以及它在所述特征邊緣外部多長。11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中被掃描來確定所述特征的輪廓線的點的總數(shù)小于掃描整個特征所要求的點的總數(shù)的20%。12.—種用于觀察工件的帶電粒子束顯微鏡，包括: (a)帶電粒子的源； (b)用于使帶電粒子形成為波束的聚焦鏡筒； (C)用于在指向所述工件處的圖案中掃描所述波束的偏轉(zhuǎn)器； (d)用于響應(yīng)于所述帶電粒子束的撞擊而檢測從所述工件表面發(fā)出的粒子的檢測器，所檢測的粒子用于形成所述工件的至少部分圖像； (e)用于控制所述帶電粒子束顯微鏡的控制器； (f)存儲用于指示所述控制器根據(jù)權(quán)利要求1來操作所述顯微鏡的計算機(jī)可讀指令的存儲器。13.如權(quán)利要求12所述的帶電粒子束顯微鏡，還包括操作地耦合到所述偏轉(zhuǎn)器的自適應(yīng)波束控制電路，用于在局部掃描圖案中指引所述波束。14.如權(quán)利要求13所述的帶電粒子束顯微鏡，其中所述自適應(yīng)波束控制電路還包括可操作來分析來自所述檢測器的輸出信號的相位的相位分析電路。15.如權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束顯微鏡，其中在隨后的局部掃描圖案中指引所述帶電粒子束包括在彎曲掃描圖案中指引所述帶電粒子束。16.如權(quán)利要求15所述的帶電粒子束顯微鏡，其中在彎曲掃描圖案中指引所述帶電粒子束包括在圓中指引所述波束。17.如權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束顯微鏡，其中確定所述隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定來自圓形掃描的中心和掃描與所述邊緣的所述交叉點之一的矢量的角度。18.如權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束顯微鏡，其中確定所述隨后的局部掃描圖案的開始點包括確定垂直于所述特征邊緣的矢量以及選擇相對于前一局部掃描圖案平行于所述特征邊緣而移動的開始點。19.如權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束顯微鏡，還包括從所述隨后的局部掃描圖案確定檢測器信號的占空比，所述占空比指示所述掃描圖案在所述特征邊緣內(nèi)部多長以及它在所述特征邊緣外部多長。20.如權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束顯微鏡，其中用于指示所述控制器操作所述顯微鏡的可讀指令還包括用于重復(fù)局部掃描圖案直到所述局部掃描圖案已經(jīng)在特征的整個邊緣周圍被進(jìn)行的指令。
【文檔編號】H01J37/29GK106098518SQ201610294324
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】C.S.庫伊曼, J.S.法伯
【申請人】Fei 公司