專利名稱：掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于樣品成像的掃描方法，例如使用帶電粒子的樣品成像。
背景技術(shù)：
樣品可暴露于帶電粒子以用于多種應(yīng)用，包括樣品成像。在一些實施例中，樣品的成像包括視場的光柵掃描(raster scanning)，以獲得視場中包含的樣品部分的圖像。當(dāng)用戶需要觀看樣品的不同部分時，系統(tǒng)修改視場并且進(jìn)行新視場中包含的新區(qū)的光柵掃描。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了用于掃描樣品并且獲得樣品表面圖像的方法。該方法涉及獲得并結(jié)合樣品的慢掃描圖像，并且將圖像提供給用戶。在一些實施例中，用戶可搖攝和縮放存儲的圖像以觀看樣品的不同部分(例如，對比于移動鏡臺和獲得關(guān)注區(qū)域的新圖像)。當(dāng)用戶在存儲圖像內(nèi)搖攝和縮放時，存儲的圖像在用戶界面上移動，好像鏡臺和樣品正在移動。在一些方面中，系統(tǒng)預(yù)先地獲得和存儲樣品的用戶目前觀看的圖像中區(qū)域圖像之外區(qū)域的圖像。如果用戶期望觀看獲得圖像的樣品部分，系統(tǒng)可隨后取回和提供這些獲得的圖像給用戶。為了將新獲取圖像提供給用戶，系統(tǒng)將新獲取圖像和先前圖像結(jié)合。在一些方面中，掃描樣品的方法和系統(tǒng)可包括識別用戶的移動先前存儲的圖像的意圖(例如，基于用戶輸入)，并且經(jīng)由慢掃描來掃描在識別的方向上與存儲圖像的邊緣相鄰的樣品的部分(例如帶)。新獲取的圖像與先前獲取的圖像結(jié)合。在一些方面中，一種方法包括將樣品的第一部分暴露于帶電粒子束，以產(chǎn)生該樣品的該第一部分的第一圖像；以及在控制系統(tǒng)接收關(guān)于方向的輸入。該方法還包括確定在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分是否已經(jīng)先前被暴露以產(chǎn)生該第二部分的圖像。該方法還包括如果該第二部分已經(jīng)在先前被暴露，則從存儲器取回該第二部分的圖像；以及如果該第二部分沒有在先前被暴露，則將在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生第二圖像。該方法還包括將該第一圖像的至少一部分與該第二圖像或者該第二部分的取回圖像結(jié)合以產(chǎn)生第三圖像；以及在用戶界面上顯示該第三圖像。實施例可包括以下的一個或更多個。將該樣品的該第一部分暴露于該帶電粒子束以產(chǎn)生該第一圖像包括采用慢掃描技術(shù)；以及將該樣品的該第二部分暴露于該帶電粒子束以產(chǎn)生該第二圖像包括采用慢掃描技術(shù)。該第二圖像包括比該第一圖像更少的像素數(shù)。該樣品的該第二部分包括比該樣品的該第一部分更小的面積。關(guān)于方向的輸入可包括移動方向的表示和移動速度的表示。該方法還可以包括基于移動速度的表示，確定該樣品的暴露于該粒子束的該第二部分的尺寸；以及基于移動方向，確定該樣品的暴露于該粒子束的該第二部分的位置。結(jié)合該第一圖像和該第二圖像的至少一部分以產(chǎn)生第三圖像可包括結(jié)合比整個的第一圖像小的子區(qū)域和該第二圖像的至少一部分。接收該關(guān)于方向的輸入可包括在用戶界面上顯示該第一圖像；以及響應(yīng)用戶輸入，在該用戶界面上移動該第一圖像。在該用戶界面上移動該第一圖像可包括移動該第一圖像，而不移動該樣品。暴露在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分可包括暴露該第二部分以產(chǎn)生低分辨率圖像；以及隨后暴露該第二部分以產(chǎn)生高分辨率圖像。該方法還可包括如果該第二部分已經(jīng)在先前暴露，則確定該第二部分的取回圖像的分辨率。結(jié)合該第一圖像的至少一部分與該第二部分的取回圖像以產(chǎn)生第三圖像包括集聚從該第二部分的取回圖像的圖像數(shù)據(jù)以匹配該第一圖像的分辨率。結(jié)合該第一圖像的至少一部分與該第二部分的取回圖像以產(chǎn)生第三圖像可包括內(nèi)插從該第二部分的取回圖像的圖像數(shù)據(jù)以匹配該第一圖像的分辨率。在一些方面中，一種方法包括將樣品暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生該樣品的第一部分的第一圖像；以及將在多個方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的多個部分暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生一組相鄰圖像。該方法還包括在控制系統(tǒng)接收關(guān)于方向的輸入；結(jié)合該第一圖像的至少一部分和該相鄰圖像的一個或者更多個圖像的至少一部分以產(chǎn)生第三圖像；以及在用戶界面上顯示該第三圖像。在一些方面中，一種方法包括在與離子顯微鏡有關(guān)的用戶界面上顯示樣品的第一部分的第一圖像，該第一圖像包括通過將該樣品的該第一部分暴露于帶電粒子束而產(chǎn)生的圖像。該方法還包括在該用戶界面上顯示該樣品的第二部分的第二圖像，該樣品的第二部分包括沒有包含在該第一部分中的未重疊區(qū)域以及包含在該第一部分中的重疊區(qū)域；該第二圖像包括通過將該樣品的未重疊區(qū)域暴露于帶電粒子束、但沒有將該重疊區(qū)域暴露于帶電粒子束而產(chǎn)生的圖像。在一些方面中，一種方法包括在用戶界面上以第一倍率顯示樣品的第一部分的慢掃描圖像；從用戶接收輸入，該輸入表示期望以第二倍率水平觀看的該樣品的第二部分， 該第二倍率水平不同于該第一倍率水平；以及確定該第二部分是否已經(jīng)在先前被暴露從而以第二倍率水平產(chǎn)生該第二部分的圖像。該方法還包括如果該第二部分已經(jīng)以該第二倍率水平在先前被暴露，則從存儲器取回該第二部分的圖像；以及如果該第二部分沒有以該第二倍率水平在先前被暴露，則采用慢掃描技術(shù)以該第二倍率掃描該樣品的該第二部分， 在該用戶界面上顯示該樣品的該第二部分的該慢掃描圖像。在一些實施例中，該第二部分可以是第一部分的子區(qū)域，并且該第二倍率是比第一倍率水平更高的倍率水平。在一些方面中，一種方法包括將樣品的第一部分暴露于帶電粒子束，以第一倍率水平產(chǎn)生該樣品的該第一部分的第一圖像；從用戶接收該第一圖像中一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)；以及將確認(rèn)的關(guān)注區(qū)域暴露于帶電粒子束，以第二倍率水平產(chǎn)生該區(qū)域的圖像，該第二倍率水平大于該第一倍率水平。在以下附圖和說明中闡述一個或更多實施例的細(xì)節(jié)。從說明書、附圖以及權(quán)利要求書中其它特征和優(yōu)點是明顯的。


圖1為顯微鏡系統(tǒng)的圖示。圖2A和2B為現(xiàn)有技術(shù)的掃描過程的圖示。圖3A、3B以及3C為掃描過程的圖示。
圖4為用于獲得樣品圖像的過程的流程圖。圖5A、5B、5C以及5D是示例性圖像獲取過程的圖示。圖6A和6B為示例性圖像獲取過程的圖示。圖7A和7B為示例性圖像獲取過程的圖示。圖8為圖像獲取過程的導(dǎo)航方法的流程圖。圖9A-9D為示例性導(dǎo)航和圖像獲取過程的圖示。圖10為圖像獲取過程的流程圖。圖11為基于用戶輸入的關(guān)注區(qū)域的圖像獲取過程的流程圖。圖12A和12B為用戶界面的圖示。圖13和14為示例性離子顯微鏡的圖示。在各個附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的元件。
具體實施例方式參照圖1，其示出用于獲得樣品180的一個或更多個圖像的顯微鏡系統(tǒng)100。顯微鏡系統(tǒng)100產(chǎn)生離子束并且檢測由于樣品180暴露于離子束而離開樣品180的粒子，以獲得樣品180的一個或者更多個圖像。各種掃描程序可用于獲得樣品180的圖像。在描述這些掃描程序之前，將討論系統(tǒng)100的某些部件的概況。圖1示出氣體場離子顯微鏡系統(tǒng)100的示意圖，系統(tǒng)100包括離子束發(fā)生器120、 樣品操縱器140、前側(cè)檢測器150、后側(cè)檢測器160以及電子控制系統(tǒng)170(例如，電子處理器，諸如計算機)，電子控制系統(tǒng)170經(jīng)由通信線而電性連接到系統(tǒng)100的各個部件?？傮w而言，氣體場離子顯微鏡是采用氣體場離子源來產(chǎn)生可以用于樣品分析(例如成像)的離子的顯微鏡。樣品180設(shè)置在離子束發(fā)生器120以及檢測器150、160之間的樣品操縱器 140中/上。在使用期間，離子束122指向樣品180的表面181，并且通過檢測器150和/ 或160測量由離子束122與樣品180的反應(yīng)產(chǎn)生的粒子194。顯微鏡系統(tǒng)100的操作典型地經(jīng)由電子控制系統(tǒng)170來控制。例如，電子控制系統(tǒng)170可構(gòu)造為將樣品操縱器140設(shè)置為產(chǎn)生樣品180的關(guān)注特定區(qū)域的圖像。可選地， 可手動控制一個或者更多個參數(shù)(例如，經(jīng)由與電子控制系統(tǒng)170整合的用戶界面)。典型地，電子控制系統(tǒng)170包括用戶界面，該用戶界面的特點在于顯示器或其它種類的輸出裝置、輸入裝置以及存儲介質(zhì)?？傮w而言，檢測器150、160測量的信息用于確定關(guān)于樣品180的信息。典型地，這個信息通過獲得樣品180的一個或者更多個圖像來確定。通過在表面181上光柵掃描離子束122，以分離的步驟獲得關(guān)于樣品180的逐個像素信息?？傮w而言，通過這種光柵掃描離子束122獲得的圖像的保真度與時間長度相關(guān)聯(lián)，利用該時間長度來掃描圖像的特定像素有關(guān)的表面部分。例如，如果迅速地掃描像素，則由離子束122與樣品180的反應(yīng)產(chǎn)生的粒子數(shù)被限制，從而降低為像素通過檢測器獲得的信息的保真度。隨著掃描與像素有關(guān)的表面部分的時間長度增加，由離子束122與樣品180反應(yīng)產(chǎn)生的粒子數(shù)增加。由于粒子數(shù)增加，像素的保真度也增加。在一些示例中，為特定像素獲得的信息保真度被認(rèn)為根據(jù)#關(guān)系與成像像素的時間長度相關(guān)聯(lián)，其中N為像素的停留時間(例如，掃描像素的時間長短)。 例如，通過以因子100增加像素停留時間，將以因子10增加保真度(例如，以因子10減少噪聲)。不同保真度的圖像可通過修改像素停留時間來獲得。圖像的兩個示例性類型為 “快掃描”和“慢掃描”圖像?！翱鞉呙琛眻D像以相對短的時間長度提供低保真度圖像。獲得一幀的快掃描圖像的示例性時間長度可從大約1/100秒每幀至大約10秒每幀(例如，從大約1/50秒每幀至大約5秒每幀，從大約1/25秒每幀至大約1秒每幀，從大約1/20秒每幀至大約1/5秒每幀，大約1/20秒每幀)。因此，快速掃描圖像的優(yōu)點在于可迅速地提供圖像。相比之下，“慢掃描,像提供比快掃描圖像更高保真度的圖像，但是獲得慢掃描圖像所需的時間長度比獲得類似尺寸的快掃描圖像的時間長度增加。例如，獲得一幀慢掃描圖像所需的時間長度可以從大約30秒每幀至大約10分鐘每幀(從大約30秒每幀至大約7分鐘每幀，從大約1分鐘每幀至大約5分鐘每幀，從大約1分鐘每幀至大約3分鐘每幀，從大約30秒每幀至大約1分鐘每幀，大約1分鐘每幀)。由于用于獲得慢掃描圖像的像素停留時間增加，因此慢掃描圖像提供比快掃描圖像更高保真度的優(yōu)點。各種掃描方法可基于快掃描和/或慢掃描技術(shù)?？傮w而言，快掃描提供比慢掃描更低質(zhì)量(例如更低保真度)的圖像，但是提供相對較短獲取時間的優(yōu)點。相比之下，慢掃描提供產(chǎn)生更高質(zhì)量(例如更高保真度)圖像的優(yōu)點，但是比快掃描花費更多的時間來產(chǎn)生。由此，在圖像的保真度和產(chǎn)生圖像所需的時間長短之間存在權(quán)衡的關(guān)系。圖2A和2B示出通過在連續(xù)光柵掃描的場中機械地移動樣品而獲得和顯示樣品圖像的現(xiàn)有技術(shù)方法(這里稱為連續(xù)光柵掃描方法)。隨著用戶移動樣品來觀看樣品的不同部分，連續(xù)光柵掃描方法采用快速掃描技術(shù)而快速地更新提供給用戶的圖像。更具體地，在連續(xù)光柵掃描方法中，顯微鏡系統(tǒng)100在樣品180的表面上光柵掃描離子束122，以獲得關(guān)于樣品180的逐個像素信息。在觀看快掃描圖像時，用戶可移動樣品來觀看樣品的不同部分。當(dāng)用戶移動樣品時，顯微鏡系統(tǒng)100通過掃描整個區(qū)域以產(chǎn)生新區(qū)域的新快掃描圖像。例如，在圖2A中，該系統(tǒng)采用連續(xù)光柵掃描方法進(jìn)行樣品200的區(qū)域202的光柵基掃描。這個快掃描圖像顯示給用戶。在圖2B中，用戶已經(jīng)將樣品向左移動來觀看樣品的區(qū)域206，該區(qū)域206位于先前成像的區(qū)域202的右邊。由于用戶移動樣品200，因此將要成像的區(qū)域的位置偏移，但是區(qū)域的尺寸保持相同(例如，樣品的相同尺寸區(qū)域?qū)⒈粧呙璨⑶绎@示給用戶)。為了產(chǎn)生新區(qū)域206的圖像，顯微鏡系統(tǒng)100通過在表面上光柵掃描離子束而進(jìn)行快掃描，以獲得新區(qū)域206中關(guān)于樣品200的逐個像素信息。由于關(guān)注的新區(qū)域206與先前區(qū)域202重疊，因此樣品的一部分208被重新掃描而產(chǎn)生區(qū)域206的圖像。采用快掃描技術(shù)先前掃描的樣品的重掃描部分具有各種缺點。在一些示例中，由于隨著用戶移動樣品，采用快掃描技術(shù)來獲得樣品的圖像，因此獲取的圖像的分辨率可能低于用戶所需。獲得的圖像可能具有噪聲(例如具有低保真度)，這是因為為了隨著樣品移動而提供圖像的快速更新，當(dāng)該系統(tǒng)以很少或沒有噪聲過濾而快速重掃描相同的區(qū)域(例如與相鄰區(qū)域和/或用戶先前觀看的區(qū)域重疊的區(qū)域)時，該方法犧牲了圖像保真度。如果用戶需要觀看更高保真度的圖像，則用戶犧牲圖像獲取速度，這是因為觀看樣品的新區(qū)域時更新時間增加，這是由于以較慢的獲取速度掃描整個新區(qū)域。而這樣降低的獲取速度限制了用戶移動樣品并且及時觀看樣品的不同部分的能力。在一些其它示例中，樣品的相同部分的重掃描增加了由離子束對樣品的離子曝光，并且有可能損壞樣品。例如，連續(xù)光柵掃描技術(shù)可在操作者實時搜索關(guān)注的區(qū)域時導(dǎo)致各種類型的樣品損壞。在一些另外示例中，由于移動樣品來獲得新圖像，因此連續(xù)光柵掃描方法可能需要復(fù)雜的鏡臺設(shè)計和控制系統(tǒng)，以在所有倍率下提供樣品的平滑運動。這種復(fù)雜的鏡臺設(shè)計可導(dǎo)致設(shè)計限制，其犧牲了強度和備選運動技術(shù)。圖3A-3C示出獲得和顯示樣品的圖像的方法，其中當(dāng)用戶觀看樣品的不同部分時先前掃描過的樣品部分沒有被重掃描。如圖3A所示，用戶可指定樣品210的區(qū)域212，并且顯微鏡系統(tǒng)100通過在表面上光柵掃描離子束來進(jìn)行區(qū)域212的掃描，以獲得指定區(qū)域 212中的逐個像素信息。相比于圖2A-2B中所述的方法，取代進(jìn)行區(qū)域212的快掃描，系統(tǒng) 100進(jìn)行區(qū)域212的慢掃描，從而產(chǎn)生更高保真度的圖像。用戶可縮放和搖攝樣品的圖像， 以更為詳細(xì)地觀看圖像的部分。當(dāng)用戶移動樣品的圖像時，樣品本身沒有移動，并且先前的圖像區(qū)域沒有被重掃描。當(dāng)用戶移動圖像時，該系統(tǒng)在與目前觀看的并且由用戶操縱的圖像的相鄰的區(qū)域中獲得圖像的附加條。圖像的這些附加條被添加到先前獲取圖像的側(cè)邊。例如，在圖:3B中，用戶將樣品的圖像向左移動，以觀看在區(qū)域212右邊的樣品區(qū)域 216。取代掃描整個區(qū)域216 (其包括重掃描部分215，其被包括區(qū)域212和區(qū)域216 二者)， 顯微鏡系統(tǒng)100僅對新區(qū)域216的先前沒有成像的部分214進(jìn)行慢掃描。因為只有樣品的先前沒有成像的部分214被掃描，所以可采用慢掃描，而不會顯著增加觀看區(qū)域216的圖像的總時間，該總時間的所需要的時間量是整個區(qū)域216的快掃描所會采取的在上述連續(xù)光柵掃描示例中所需的。一旦新區(qū)域214已經(jīng)被掃描，系統(tǒng)100將部分214的圖像與區(qū)域212 的先前顯示圖像的子部分218結(jié)合，從而產(chǎn)生新區(qū)域216的圖像。由于區(qū)域216的圖像與先前區(qū)域212重疊，并且重疊部分218沒有重掃描以產(chǎn)生區(qū)域216的圖像，因此上述連續(xù)光柵掃描技術(shù)的許多缺點可減少或消除。例如，可顯示更高保真度的圖像(由于采用慢掃描技術(shù))，同時因為當(dāng)用戶觀看樣品的不同部分時掃描較少區(qū)域，所以仍然提供為用戶提供的圖像的快速更新。該方法也能夠減少樣品帶電，這是因為在特定倍率水平下樣品上的任何區(qū)域都只進(jìn)行單次掃描。圖4示出示例性過程240的流程圖，示例性過程240用于獲得樣品的圖像，而不重掃描樣品的先前成像部分。系統(tǒng)100獲得樣品的第一部分的圖像042)。樣品的第一部分的圖像采用慢掃描技術(shù)來獲取，其中在樣品的表面上光柵掃描離子束以獲得關(guān)于樣品的信息。獲得樣品的該部分的慢掃描圖像所需的時間長度可從大約30秒每幀至大約10分鐘每幀(從大約30秒每幀至大約7分鐘每幀，從大約1分鐘每幀至大約5分鐘每幀，從大約1 分鐘每幀至大約3分鐘每幀，從大約30秒每幀至大約1分鐘每幀，大約1分鐘每幀)。一旦獲得了慢掃描圖像，則將圖像顯示給用戶043)。例如，該圖像可顯示在該系統(tǒng)有關(guān)的計算機的用戶界面上。用戶可縮放圖像以觀看不同水平的倍率下的圖像部分。用戶也可以搖攝 (例如左移、右移、上移和/或下移)圖像以觀看獲取圖像的不同部分。當(dāng)用戶搖攝和縮放時，僅獲取的圖像在用戶界面上移動。樣品本身沒有移動，并且隨著用戶觀看的部分改變， 樣品沒有被重掃描。在任何給定水平的倍率下，樣品的每個部分只進(jìn)行單次掃描。由于初始獲取的圖像包括關(guān)于樣品的限定部分的信息，因此用戶常常期望觀看初始圖像中沒有包括的樣品的區(qū)域。該系統(tǒng)采用掃描算法以基于用戶的移動和/或用戶的不移動，搶先掃描樣品的附加部分。通過在用戶期望觀看樣品的該部分圖像之前掃描樣品的區(qū)域，該系統(tǒng)可在用戶要求觀看該圖像時從存儲器快速地訪問預(yù)獲取的圖像并且顯示該圖像。
更具體地，該系統(tǒng)確定是否用戶正在搖攝圖像044)。如果用戶正在搖攝該圖像， 則該系統(tǒng)確定圖像的移動方向048)。基于確定的移動方向，該系統(tǒng)確定先前是否已經(jīng)獲得與先前獲取并且顯示的圖像相鄰的圖像049)。如果先前沒有獲得該圖像，該系統(tǒng)沿著移動方向獲得與先前獲取圖像相鄰的樣品的部分圖像(250)。新獲取圖像的區(qū)域尺寸可不同于初始獲取圖像的尺寸。通過獲取更小圖像，該系統(tǒng)可更快地獲得和顯示圖像，同時仍然提供慢掃描圖像的保真度。例如，第一圖像的面積與第二圖像的面積之比可以從大約20 1至大約3 1(例如從大約15 1至大約5 1， 10 1至大約5 1,5 1至大約3 1)。類似地，第一圖像中像素數(shù)與第二圖像中像素數(shù)之比可從大約20 1至大約3 1(例如從大約15 1至大約5 1,10 1至大約 5 1,5 1 至大約 3:1)。在一些實施例中，獲得圖像的區(qū)域尺寸基于用戶的移動速度而改變。例如，如果用戶在先前獲取的圖像上快速搖攝，則較小圖像可被獲取，從而可更快地獲得圖像，而如果用戶緩慢移動先前獲取的圖像，則系統(tǒng)可獲取較大圖像。在與先前獲取的圖像相鄰的區(qū)域中獲取新圖像之后，該系統(tǒng)將新獲取的圖像與先前獲取的圖像結(jié)合052)，并且將關(guān)注的區(qū)域顯示給用戶OM)。關(guān)注的區(qū)域可包括新獲取的圖像的部分或者可僅包括先前獲取的圖像的部分。盡管新獲取的圖像可以不立即顯示， 但是基于移動的方向掃描與當(dāng)前圖像相鄰的區(qū)域提供的優(yōu)點為獲取用戶可能在以后的時間點期望觀看的樣品部分的圖像。如果系統(tǒng)確定了與先前已經(jīng)獲得并且顯示的圖像相鄰的區(qū)域的圖像049)，則該系統(tǒng)獲取先前產(chǎn)生的圖像051)。為了給用戶提供圖像，該系統(tǒng)將沿著移動方向與先前獲取并且顯示的圖像相鄰的區(qū)域的圖像和先前顯示的圖像結(jié)合053)并且將關(guān)注的區(qū)域顯示給用戶(254)。圖5A-5D示出基于用戶的移動方向獲取并且顯示圖像的示例。如圖5A所示，該系統(tǒng)產(chǎn)生區(qū)域沈0的慢掃描。用戶可進(jìn)行縮放以觀看區(qū)域沈0的圖像的部分。如圖5A所示， 用戶放大區(qū)域沈加并，且區(qū)域沈0的圖像在區(qū)域沈加中的部分以放大尺寸顯示。隨著用戶移動顯示的部分，只有圖像移動，并且系統(tǒng)不移動鏡臺或者樣品。例如，用戶可將關(guān)注的區(qū)域向右移動(如箭頭264所示)。如圖5B所示，該系統(tǒng)不重掃描樣品以顯示關(guān)注的新區(qū)域，而是偏移區(qū)域260的圖像以顯示先前獲取的圖像的不同部分。基于確定的移動方向，系統(tǒng)掃描在移動方向與區(qū)域260相鄰的樣品新區(qū)域266 (如箭頭264所示)。一旦系統(tǒng)完成了區(qū)域沈6的慢掃描，區(qū)域沈6的圖像與區(qū)域沈0的先前圖像對準(zhǔn)并且結(jié)合。如果用戶只以較小的距離向右移動區(qū)域沈0的圖像，則包括區(qū)域260和沈6的圖像的結(jié)合圖像顯示給用戶的部分可能僅包括初始圖像260的一部分(例如，如圖5C所示)。然而，如圖5D所示，一旦用戶移到區(qū)域沈0的外側(cè)，則系統(tǒng)顯示圖像262c，圖像包括區(qū)域260的初始圖像的一部分270a和區(qū)域沈6的新獲得圖像的一部分270b。為了顯示關(guān)注的區(qū)域^2c， 區(qū)域包括第一圖像的一部分270a和第二圖像的一部分270b，系統(tǒng)不重掃描整個區(qū)域 ^2c。然而，該系統(tǒng)結(jié)合來自區(qū)域260和沈6的分別獲取圖像的兩個區(qū)域270a和270b，并且將結(jié)合的圖像顯示給用戶。重新參照圖4，除了當(dāng)用戶正在搖攝時，基于移動方向獲得樣品各部分的圖像之外，該系統(tǒng)也可以在用戶沒有搖攝該圖像時獲取樣品部分的附加圖像。例如，如果系統(tǒng)確定了用戶沒有搖攝圖像044)，則系統(tǒng)可收集與先前獲取的圖像相鄰的(多個)區(qū)域中的一個或者更多個圖像046)。這些圖像可存儲在計算機的存儲器中，并且之后如果用戶搖攝樣品的包含在獲取圖像中的部分，則重新獲取這些圖像。在用戶導(dǎo)航到樣品的與圖像相關(guān)的部分之前，預(yù)先獲取圖像可提供的優(yōu)點為，當(dāng)用戶導(dǎo)航到該區(qū)域時可更快速地顯示圖像。參照圖6A和6B，圖6A和6B示出圖像獲取過程的示例，其中系統(tǒng)100獲取樣品的先前獲取圖像周圍的部分的圖像。圖6A示出樣品觀0，對于樣品觀0，該樣品的部分觀2的圖像已經(jīng)預(yù)先獲取和存儲。在沒有關(guān)于方向的輸入時(例如，如果用戶沒有提供任何輸入和/或當(dāng)用戶在關(guān)注的區(qū)域上進(jìn)行縮放而沒有對關(guān)注的區(qū)域進(jìn)行搖攝時)，系統(tǒng)100獲取并存儲一個或者更多個圖像，該圖像與先前獲取圖像的部分282相鄰的樣品部分有關(guān)。例如， 系統(tǒng)可獲取在先前獲取部分282周圍的一個或者更多個周圍區(qū)域觀4、觀6、觀8、四0、四2、 294,296以及298中的樣品圖像。盡管所述區(qū)域示出為邊緣區(qū)域(例如，從先前獲取圖像的邊緣延伸的區(qū)域)和角部區(qū)域(例如僅在單個角部與初始區(qū)域接觸的區(qū)域)，但是可以采用其它圖像形狀。在一些實施例中，如圖7A和7B所示，基于用戶的移動速度，可改變區(qū)域的尺寸，對該區(qū)域獲得的圖像將與相鄰區(qū)域的在先圖像結(jié)合。如果用戶在圖像上快速地?fù)u攝，則樣品的較小帶的圖像可被獲取，從而可更迅速地獲得圖像，然而，如果用戶緩慢地移動，則系統(tǒng)可獲取樣品的較大帶的圖像。如圖7A所示，系統(tǒng)100已經(jīng)獲取了三個圖像302、306以及 310，或者樣品上圖像300右邊的區(qū)域。區(qū)域302、306以及310的寬度304、308、312可分別不同。不管系統(tǒng)100獲取圖像的區(qū)域尺寸怎樣，獲取的圖像被結(jié)合以產(chǎn)生樣品的較大部分的圖像314。全局導(dǎo)航盡管在上述的實施例中，用于掃描樣品的部分并且結(jié)合以單一倍率水平獲得的圖像的方法，但是在一些實施例中，掃描和圖像獲取方法可包括以多個倍率水平獲取圖像。在一些實施例中，基于用戶關(guān)于預(yù)先獲取圖像的移動，系統(tǒng)100預(yù)先以更高倍率水平獲取圖像，該更高倍率水平高于用戶目前觀看的圖像的倍率水平。總體而言，為了減少產(chǎn)生更高倍率圖像的樣品的總面積量，期望允許用戶在以第一倍率水平下獲取的圖像上導(dǎo)航，并且在用戶可能關(guān)注的區(qū)域中獲取更高放大水平的圖像。以更高倍率水平預(yù)先獲取圖像提供的優(yōu)點在于使更高倍率圖像為可獲得的(例如，存儲在存儲器中)，所以當(dāng)用戶在以較低倍率水平獲取的圖像上放大該區(qū)域時可迅速地顯示該圖像。參照圖8，其示出用于全局導(dǎo)航的過程330，該過程330包括搖攝存儲的圖像，并且預(yù)先以更高倍率水平獲取附加圖像。首先，系統(tǒng)緩慢掃描，采取低分辨率樣品的圖像，并且將高保真度圖像提供給用戶(332)。系統(tǒng)使用戶能夠沿著關(guān)注的方向在用戶界面(例如計算機屏幕上)搖攝存儲的圖像(334)。隨著用戶搖攝，存儲的畫面在屏幕上移動，好像鏡臺正在移動。例如，用戶可采用鼠標(biāo)、操縱桿、觸摸屏或其它輸入裝置而在屏幕上移動圖像。系統(tǒng)將圖像劃分成多個區(qū)域(例如區(qū)域的二分、四分、六分、平鋪陣列等等)，并且基于用戶的圖像移動來確定關(guān)注的區(qū)域(336)。例如，如果將圖像劃分成四分，則系統(tǒng)基于用戶的圖像移動來確定關(guān)注的方向，并且選擇四分之一區(qū)作為關(guān)注區(qū)域。系統(tǒng)獲得確認(rèn)為關(guān)注區(qū)域的區(qū)域的慢掃描圖像(338)。這個圖像是處于比先前觀看的圖像更高的倍率水平，從而允許用戶在圖像上更大程序地放大，而沒有將圖像變得像素化。系統(tǒng)使用戶能夠沿著關(guān)注的方向在用戶界面上搖攝存儲的圖像(340)。更高的倍率水平使操作者可立刻放大更詳細(xì)的圖像。 類似于上述劃分，系統(tǒng)將新獲取的圖像劃分為多個區(qū)域(例如，區(qū)域的二分、四分、六分、平鋪陣列等等)，并且基于用戶的圖像移動來確定關(guān)注的區(qū)域(342)。關(guān)注的區(qū)域可以是用戶可能想要觀看樣品的特定部分的更高分辨率(例如更高倍率)圖像的區(qū)域，或者與當(dāng)前區(qū)域相鄰的區(qū)域，在相鄰的區(qū)域，該用戶可能期望觀看與目前觀看的圖像分辨率相同、但是樣品的不同部分的圖像。在系統(tǒng)確定了關(guān)注區(qū)域之后，系統(tǒng)獲得關(guān)注區(qū)域的圖像(344)。例如，如果用戶放大圖像內(nèi)的特定位置，則與用戶放大的該位置有關(guān)的區(qū)域被選擇為關(guān)注區(qū)域，并且系統(tǒng)以更高的倍率水平掃描該區(qū)域。另一方面，如果用戶繼續(xù)搖攝存儲的圖像并且靠近圖像的邊緣，則以與用戶目前觀看的相同倍率水平的相鄰區(qū)域被選擇為關(guān)注區(qū)域，而獲得與第一圖像相鄰的區(qū)域中以目前觀看的倍率水平的另一個圖像。這個過程隨著操作者移動而重復(fù)，并且縮放到所需的位置。在上述過程中，操作者沒有看到在屏幕上移動的鏡臺的實況圖像(live image) 0 然而，操作者觀看先前獲取的圖像。上述全局導(dǎo)航過程中，系統(tǒng)確定是否以更高倍率水平進(jìn)行子區(qū)域的掃描，或者以與目前觀看的圖像相同的倍率水平進(jìn)行相鄰區(qū)域的掃描，上述全局導(dǎo)航過程被認(rèn)為提供各種優(yōu)點。例如，由于僅在由系統(tǒng)確認(rèn)為操作者可能關(guān)注的區(qū)域中獲得更高倍率的圖像，因此掃描樣品花費的總時間量減少。下面關(guān)于圖9A-9D描述作為基于四分的全局導(dǎo)航過程330的示例。圖9A示出樣品的區(qū)域350，對于區(qū)域350已經(jīng)獲得低倍率水平的慢掃描圖像。操作者首先觀看區(qū)域350 的慢掃描。經(jīng)過操縱桿或其它輸入裝置，操作者移動存儲的畫面，而不是鏡臺來觀看圖像的各個部分。在這個示例中，將圖像分成四個四等分區(qū)35加-352(1，并且系統(tǒng)確定操作者的移動方向以選擇關(guān)注區(qū)域。例如，如果操作者將圖像顯示在用戶界面上的部分移動到X+，Y+ 四等分區(qū)(例如四等分區(qū)352b)中，則將四等分區(qū)352b選擇為關(guān)注區(qū)域?；谶@樣確定的關(guān)注區(qū)域，系統(tǒng)自動掃描區(qū)域352b以獲得該區(qū)域的更高倍率水平的圖像，用于以后縮放的表達(dá)(圖9B)。如果用戶在圖像350上放大到需要更高倍率圖像的程度，以在用戶界面上提供非像素化的圖像，則系統(tǒng)將從顯示圖像350的一部分的放大圖像切換為顯示以更高倍率水平獲得的圖像352b的一部分。確定關(guān)注區(qū)域和以更高倍率掃描關(guān)注區(qū)域的這個過程重復(fù)，直到獲得所期望的倍率水平。更具體地，操作者觀看區(qū)域352b的慢掃描，并且移動存儲的畫面。圖像352b被分成四個四等分區(qū)35^-3Md，并且操作者將圖像移動到X-，Y-等分區(qū)(例如，等分區(qū)35 )。通過移動畫面，系統(tǒng)檢測所期望的關(guān)注方向，并且自動掃描區(qū)域35 ，以獲取區(qū)域的更高倍率水平的圖像，用于以后的縮放表達(dá)(圖9C)。再次，如果用戶在區(qū)域352b的圖像的一部分上放大到達(dá)足夠大的程度，則系統(tǒng)將從顯示區(qū)域352b的圖像切換到顯示區(qū)域35 的更高倍率圖像。操作者觀看區(qū)域35 的慢掃描，并且移動存儲的畫面。圖像35 被分成四個四等分區(qū)356a-356d，并且操作者將圖像移動到X+，Y+四等分區(qū)(例如，四等分區(qū)356b)。通過移動畫面，系統(tǒng)檢測所期望的關(guān)注方向，并且自動掃描區(qū)域356b，以獲取區(qū)域的更高倍率水平的圖像，用于以后的縮放表達(dá)(圖9D)。由于關(guān)注區(qū)域的確定以及基于操作者對存儲圖像的移動以更高倍率水平掃描，因此僅取得四個畫面來定位關(guān)注區(qū)域，并且提供該區(qū)域的高倍率圖像，并且它們?nèi)歉弑Ｕ娴牡驮肼晥D像。不同于進(jìn)行浪費的重掃描的以上圖2A和2B中所述的光柵基掃描，在本示例中以任意倍率水平僅單
12次掃描樣品的每個部分。盡管在上述示例中，系統(tǒng)基于用戶對先前獲取圖像的移動來獲得關(guān)注區(qū)域的更高倍率圖像，但是在某些示例中，系統(tǒng)也可以在沒有操作者輸入的情況下獲得附加更高倍率圖像。圖10示出過程360的流程圖，其用于獲得和存儲樣品的各倍率水平的圖像。系統(tǒng)以第一倍率水平獲得樣品的一部分的圖像(362)。系統(tǒng)確定操作者是否正在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放(364)。如果操作者正在主動地?fù)u攝或縮放，則系統(tǒng)根據(jù)基于操作者的移動進(jìn)行的關(guān)注區(qū)域的主動確定來獲得附加圖像(366)(例如，采用上述的一種或更多方法)。這些圖像可以是相同倍率水平、但是在樣品的不同位置的附加圖像，或者可以是樣品的一部分的更高倍率水平的圖像。如果操作者沒有在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放(例如，沒有來自操作者的輸入)，則系統(tǒng)以更高倍率水平獲得樣品的一部分的圖像(368)。在已經(jīng)獲得圖像之后，系統(tǒng)確定是否已經(jīng)以該倍率水平獲得樣品的所有部分的圖像(370)。如果沒有，系統(tǒng)再次確定操作者是否在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放(371)。如果操作者在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放，則系統(tǒng)根據(jù)基于操作者的移動進(jìn)行的關(guān)注區(qū)域的主動確定來收集附加圖像(373)。如果操作者沒有在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放，則系統(tǒng)以當(dāng)前倍率水平獲得樣品的另一部分的圖像(372)。 確定是否已經(jīng)獲得所有圖像(370)以及收集該倍率水平的附加圖像繼續(xù)進(jìn)行，直到操作者在存儲的圖像內(nèi)主動地移動或者縮放、或者對于該倍率水平已經(jīng)收集所有的圖像。當(dāng)系統(tǒng)確定對于特定倍率水平已經(jīng)收集所有圖像時，系統(tǒng)確定是否存在可收集圖像的更高倍率水平(374)。如果沒有更高倍率水平，系統(tǒng)結(jié)束圖像獲取過程(376)。此時，用戶可能期望觀看的所有圖像已經(jīng)預(yù)先獲得，并且存儲在存儲器中。當(dāng)用戶觀看圖像時，用戶將僅觀看存儲的圖像信息。如果存在更高倍率水平，系統(tǒng)返回以獲得下一個倍率水平的圖像(368)并且該過程繼續(xù)進(jìn)行，直到已經(jīng)收集所有圖像。用戶確認(rèn)的關(guān)注區(qū)域盡管在以上的一些示例中，系統(tǒng)基于用戶對存儲圖像的移動確定獲得樣品的附加圖像的區(qū)域，但是在一些實施例中，用戶可選擇關(guān)注區(qū)域并且系統(tǒng)可基于用戶的選定區(qū)域來收集附加的更高倍率圖像。參照圖11，其示出過程400，其用于掃描樣品的部分，并且基于操作者對一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)來提供樣品的一部分的高分辨率圖像。系統(tǒng)以第一倍率水平進(jìn)行樣品的慢掃描002)。這個倍率水平可以是這樣的倍率水平，其足以允許操作者觀看樣品的大部分，同時為操作者提供足夠高分辨率水平以確認(rèn)關(guān)注區(qū)域。系統(tǒng)從操作者接收在存儲圖像中確認(rèn)一個或更多關(guān)注區(qū)域的輸入004)。例如，用戶可通過采用操縱桿、鼠標(biāo)或觸摸屏來標(biāo)記一個或更多區(qū)域來輸入關(guān)注區(qū)域。系統(tǒng)可選擇地接收所期望的倍率水平的附加用戶輸入，以該倍率水平應(yīng)獲得確認(rèn)區(qū)域的圖像006)。系統(tǒng)然后以用戶選擇的倍率水平獲得確認(rèn)區(qū)域的更高倍率圖像G08)。在獲取圖像之后，系統(tǒng)使操作者能夠移動圖像以及縮小和放大獲得的圖像(410)。允許操作者確認(rèn)關(guān)注區(qū)域可提供各種優(yōu)點。例如，如果用戶選擇許多關(guān)注區(qū)域，則用戶可離開系統(tǒng)并進(jìn)行其它任務(wù)，同時進(jìn)行獲得更高倍率圖像的耗時過程。相比之下，在上述現(xiàn)有技術(shù)的方法中，由于操作者隨著系統(tǒng)掃描樣品而觀看實時圖像，因此用戶不得不在獲得每個圖像的同時等待。顯示顯示獲取圖像的各種方法都是可行的。在一些示例中，系統(tǒng)顯示圖像，并且用戶可在圖像內(nèi)主動地?fù)u攝或縮放。如果用戶搖攝到尚未獲取圖像的樣品區(qū)域，則對于尚沒有獲得圖像的樣品部分，系統(tǒng)可在用戶界面上設(shè)置空間保持器(例如，空白區(qū)域、陰影區(qū)域和/ 或較低倍率水平的圖像)。當(dāng)系統(tǒng)完成這些區(qū)域的慢掃描時，將圖像添加到用戶界面，用于操作者觀看。例如，圖12A示出樣品的一部分的圖像420。如果用戶移動圖像來觀看圖像420 的右上側(cè)的樣品部分時，系統(tǒng)可在用戶界面上顯示空白空間424，同時產(chǎn)生附加區(qū)域的圖像。如果該圖像在先前已經(jīng)獲得，則系統(tǒng)取回存儲的圖像，并且以存儲的圖像填補空白空間 424。如果與空白空間4M有關(guān)的區(qū)域的圖像在先前沒有獲取，則系統(tǒng)可完成與空白空間 424有關(guān)的慢掃描(而非先前已經(jīng)獲取圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域42 ，并且將新完成的掃描與先前獲取的圖像一起顯示給用戶。如上所述，在一些實施例中，如果先前已經(jīng)獲得圖像，則系統(tǒng)取回存儲的圖像，并且以存儲圖像填補空白空間。在一些實施例中，該區(qū)域的圖像可先前獲得，但是以不同的分辨率。如果先前成像的部分以不同的分辨率成像，則來自圖像的圖像數(shù)據(jù)可被集聚(如果以較高分辨率先前顯露圖像)或者內(nèi)插(如果以較低分辨率先前顯露圖像)。例如，如果操作者通過指定圖像的中心(例如，χ軸上的1. 3256cm, y軸上的 2. 1928cm)、30微米X30微米的視場以及IOM像素X 1024像素的圖像分辨率來選擇成像的所期望區(qū)域，則每個像素的尺寸可為30nmX30nm。如果計算機系統(tǒng)確定該區(qū)域的一部分已經(jīng)顯露，但是以較高分辨率-例如像素尺寸為15nmX 15nm,則較高分辨率圖像被“集聚”， 從而四個較高分辨率像素合并而產(chǎn)生所期望分辨率的單個像素。在另一個示例中，如果計算機系統(tǒng)確定該區(qū)域的部分已經(jīng)顯露，但是以較低分辨率，例如像素尺寸為IOOnmX IOOnm, 則較低分辨率數(shù)據(jù)被內(nèi)插，從而從先前獲得的低分辨率圖像數(shù)據(jù)估計中間值的圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，系統(tǒng)可限制用戶可移動圖像的速度，從而系統(tǒng)將具有時間而在用戶將圖像移動到系統(tǒng)需要顯示這些部分的范圍之前，在與先前獲取的圖像相鄰的樣品區(qū)域中獲取圖像。通過限制移動速度，在一些實施例，操作者將總是觀看圖像并且不會看到上述的空白空間。計算機系統(tǒng)和處理器盡管在上述實施例中，掃描方法被描述為用以采用離子顯微鏡來獲得圖像，但是類似方法可用于其它類型的顯微鏡系統(tǒng)。例如，這里描述的方法可用于掃描電子顯微鏡 (SEM)系統(tǒng)、掃描透射電子顯微鏡(STEM)系統(tǒng)、掃描探針顯微鏡(SPM)系統(tǒng)、激光掃描顯微鏡(LSM)系統(tǒng)等。與這里描述的顯微鏡系統(tǒng)和掃描方法有關(guān)的處理器和計算機系統(tǒng)可以實施為數(shù)字電子電路或者計算機硬件、固件、軟件、網(wǎng)絡(luò)使能的應(yīng)用程序、或其結(jié)合。用于表示信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如獲得的圖像、用戶輸入)可存儲在存儲器中或者永久存儲器重。本發(fā)明的設(shè)備可以實施為計算程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品有形地實施為由可編程處理器執(zhí)行的計算機可讀存儲裝置中，并且方法動作可通過可編程處理器執(zhí)行指令程序來進(jìn)行，以通過在輸入數(shù)據(jù)上運算和產(chǎn)生輸出來實現(xiàn)本發(fā)明的功能。掃描方法可有利地以一個或更多計算機程序?qū)嵤?，該計算機程序可在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行，該可編程系統(tǒng)包括至少一個可編程處理器，其耦接為從數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和指令以及將數(shù)據(jù)和指令發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；至少一個輸入裝置；以及至少一個輸出裝置。每個計算機程序可以實施為高級程序或者對象取向的編程語言，或者按需要實施為匯編或者機器語言實施，并且在任何情況下該語言可以是鏡編譯或者解釋的語言。舉例來說，適當(dāng)?shù)奶幚砥靼ㄍㄓ煤吞厥庥猛镜奈⑻幚砥鳌？傮w而言，處理器將從只讀存儲器和/或隨機存取存儲器接收指令和數(shù)據(jù)。通常，計算機包括用于存儲數(shù)據(jù)文件的一個或更多批量存儲裝置，這樣的裝置包括諸如內(nèi)部硬盤和可移除盤的磁盤、磁光盤以及光盤。適于有形實施計算機程序指令和數(shù)據(jù)的存儲裝置包括任何形式的非易失性存儲器，舉例來說，其包括半導(dǎo)體存儲裝置，諸如EPROM、EEPROM以及閃存裝置； 磁盤，諸如內(nèi)部硬盤以及可移除盤；磁光盤；以及⑶-ROM盤。任何上述裝置可由ASIC(特定應(yīng)用的集成電路)補充或者結(jié)合在ASIC中。離子顯微鏡這個部分公開了用于產(chǎn)生離子束以及檢測由于將樣品暴露在離子束下而離開關(guān)注樣品的粒子(包括二次電子)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法可用于例如采用這里公開的一種或更多掃描技術(shù)來獲得樣品的一個或更多圖像。典型地，這種離子束產(chǎn)生在多用途顯微鏡系統(tǒng)中。采用氣體場離子源來產(chǎn)生可用于樣品分析(例如，成像)的離子的顯微鏡系統(tǒng)被稱為氣體場離子顯微鏡。氣體場離子顯微鏡是包括導(dǎo)電尖端(典型地具有10或更少原子的頂端)的裝置，該尖端可用于將中性氣體核素離子化以產(chǎn)生離子(例如離子束的形式)，其通過將中性氣體核素置于導(dǎo)電尖端的附近(例如，在大約四至五埃的距離內(nèi))，同時將高正電勢(例如，相對于提取器的一個kV 或更高(參見下面的討論)施加到導(dǎo)電尖端的頂端?？蛇x地，如這里所述的涂層可提供在尖端上。圖13示出氣場離子顯微鏡系統(tǒng)500的示意圖，系統(tǒng)500包括氣體源510、氣體場離子源520、離子光學(xué)部件530、樣品操縱器M0、前側(cè)檢測器550、后側(cè)檢測器560、以及電子控制系統(tǒng)570(例如，電子處理器，諸如計算機)，電子控制系統(tǒng)570經(jīng)由通信線572a-572f而電性連接到系統(tǒng)500的各個部件。樣品580設(shè)置在離子光學(xué)部件530以及檢測器550、560 之間的樣品操縱器MO中/上。在使用期間，離子束592經(jīng)過離子光學(xué)部件530指向樣品 580的表面581，并且通過檢測器550和/或560測量由離子束592與樣品580的反應(yīng)產(chǎn)生的粒子594?？傮w而言，期望通過將系統(tǒng)排空而減少某些不需要的化學(xué)核素的存在。典型地，系統(tǒng)500的不同部件保持在不同的背景壓力下。例如，氣體場離子源520可保持在大約10, 托的壓力下。在將氣體引入氣體場離子源520中時，背景壓力升高達(dá)到大約10_5托。在將氣體引入氣體場離子源520之前，離子光學(xué)部件530保持在大約10_8托的背景壓力下。在將氣體引入時，離子光學(xué)部件530中的背景壓力典型地增加到大約10_7托。樣品580設(shè)置在腔室中，該腔室典型地保持在大約10_6托的背景壓力下。這個壓力不會由于氣體場離子源520中氣體的存在或者沒有而顯著改變。如圖14所示，氣體源510構(gòu)造為將一種或更多氣體582供應(yīng)到氣體場離子源520。 總體而言，氣體源510可構(gòu)造為以各種純度、流速、壓力以及溫度供應(yīng)氣體。通常，由氣體源 510供應(yīng)的至少一種氣體是惰性氣體(氦(He))、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe))，并且
15惰性氣體的離子期望是離子束592中的主要成分。總體而言，如在樣品580的表面581上測量的，隨著系統(tǒng)500中惰性氣體的壓力增加，離子束592中的離子流單調(diào)增加。在某些實施例中，這個關(guān)系可描述為指數(shù)關(guān)系，其中對于特定的惰性氣體壓力范圍，該流通常與氣體壓力成比例地增加。在操作期間，在尖端頂端附近，惰性氣體的壓力典型地為10_2托或更小 (例如，10_3托或更小、10_4托或更小)，和/或10_7托或更大(例如，10_6托或更大、10_5托或更大)。通常，期望采用相對較高純度的氣體(例如，減少系統(tǒng)中不期望的化學(xué)核素的存在)?？蛇x地，氣體源510可供應(yīng)除了惰性氣體之外的一種或更多氣體。如下面更詳細(xì)討論的，這種氣體的示例為氮。典型地，盡管附加氣體可以高于惰性氣體中雜質(zhì)水平之上的水平存在，但是附加氣體仍然構(gòu)成由氣體源510引入的總氣體混合物的次要成分。作為示例，在實施例中He氣和Ne氣被氣體源510引入到氣體場離子源520中，總氣體混合物可包括20%或更少(例如，15%或更少、12%或更少)的Ne，和/或或更多(例如，3%或更多，8%或更多)的Ne。例如，在實施例中He氣和Ne氣被氣體源510引入，總氣體混合物可包括5%至15% (例如，8%至12%，9%至11% )的Ne。作為另一個示例，在實施例中He 氣和氮氣被氣體源510引入，總氣體混合物可包括或更少(例如，0. 5%或更少、0. 1% 或更少)的氮，和/或0.01%或更多(例如，0.05%或根多)的氮。例如，在實施例中He 氣和氮氣被氣體源510引入，總氣體混合物可包括0.01%至(例如，0.05%至0.5%， 0. 08%至0. 12% )的氮。在一些實施例中，附加氣體在進(jìn)入系統(tǒng)500之前與惰性氣體混合 (例如，經(jīng)由氣體集流腔(manifold)的使用，其混合氣體，然后將混合物經(jīng)過單個入口運送到系統(tǒng)500中)。在某些實施例中，附加氣體在進(jìn)入系統(tǒng)500之前沒有與惰性氣體混合(例如，分離的入口被用于將每種氣體輸入到系統(tǒng)500中，但是分離的入口充分密閉，從而各氣體在與氣體場離子源520中的任何元素反應(yīng)之前混合)。氣體場離子源520構(gòu)造為從氣體源510接收一種或更多種氣體582，并且從氣體 582產(chǎn)生氣體離子。氣體場離子源520包括具有尖端頂部587的導(dǎo)電物體586、提取器590 以及可選的抑制器588。導(dǎo)電物體586 —般構(gòu)造為如上所述。在使用期間，物體586被相對于提取器590正向偏置(例如，近似20kV)，提取器 590被相對于外部的地負(fù)向偏置或正向偏置(例如，從_20kV至+50kV)，并且可選抑制器 588被相對于物品586正向或者負(fù)向偏置(例如，從_5kV至+5kV)。因為物體586由導(dǎo)電材料形成，所以物體586在頂部587的電場從尖端頂部587的表面指向外。由于物體586 的形狀，因此電場在尖端頂部587的附近最強。物體586的電場強度可調(diào)整，例如，通過改變施加到物體586上的正電壓。通過這種構(gòu)造，由氣體源510供應(yīng)的非離子化氣體原子582 被離子化，并且在頂部587的附近成為帶正電的離子。帶正電的離子同時被帶正電的物體 586排斥并且被帶負(fù)電的提取器590吸引，從而帶正電的離子作為離子束592從物體586被導(dǎo)引至離子光學(xué)部件530。抑制器588協(xié)助控制物體586與提取器590之間的總電場，因此協(xié)助控制帶正電離子從物體586到離子光學(xué)部件530的軌跡?？傮w而言，物體586與提取器590之間的總電場可調(diào)整以控制帶正電離子在頂部587產(chǎn)生的速率，以及帶正電的離子從物體586運輸?shù)诫x子光學(xué)部件530的效率。作為示例，而不希望被理論限定，可以認(rèn)為He離子的產(chǎn)生如下。氣體場離子源520 構(gòu)造為使得物體586在頂部587附近的電場超過未離子化He氣體原子582的離子化電場，并且物體586保持在相對較低的溫度下。當(dāng)未離子化He氣體原子582接近于頂部587時， He原子可被尖端的電場極化，從而在He原子582與頂部587之間產(chǎn)生弱吸引力。因此，He 原子582可接觸尖端頂部587，并且保持束縛(物理吸附)于其上達(dá)一定時間，在頂部587 的附近，電場足夠高以將吸附到頂部587上的He原子582離子化，從而產(chǎn)生帶正電的He離子(例如，離子束的形式)?？傮w而言，離子光學(xué)部件530構(gòu)造為將離子束592導(dǎo)引到樣品580的表面581上。 例如，離子光學(xué)部件530可聚焦、準(zhǔn)直、偏轉(zhuǎn)、加速、和/或減速離子束592中的離子。離子光學(xué)部件530也可以允許離子束592中只有一部分離子通過離子光學(xué)部件530。通常，離子光學(xué)部件530包括構(gòu)造所期望的各種靜電和其它離子光學(xué)部件。通過操縱離子光學(xué)部件 530中一個或更多部件(例如，靜電偏轉(zhuǎn)器)的電場強度，He離子束592可掃描過樣品580 的表面581。例如，離子光學(xué)部件530可包括沿著兩個正交方向偏轉(zhuǎn)離子束592的兩個偏轉(zhuǎn)器。所述偏轉(zhuǎn)器可具有改變的電場強度，從而使離子束592在表面581的區(qū)域上光柵掃描。當(dāng)離子束592撞擊到樣品580上時，可產(chǎn)生各種不同類型的粒子594。這些粒子例如包括二次電子、俄歇(Auger)電子、二次離子、二次中性粒子、初級中性粒子、散射離子以及光子(例如，X射線光子JR光子、可見光光子、UV光子)。檢測器550和560設(shè)置且構(gòu)造為每一個測量由He離子束592于樣品580之間的反應(yīng)產(chǎn)生的一種或更多不同類型的粒子。 如圖13所示，檢測器550設(shè)置為檢測主要來源于樣品580的表面581的粒子594，并且檢測器560設(shè)置為檢測主要從樣品580的表面583射出的粒子594 (透射的粒子)。如下面更為詳細(xì)描述的，總體而言，檢測器的任何數(shù)量和構(gòu)造都可用于這里公開的顯微鏡系統(tǒng)中。在一些實施例中，采用多個檢測器，并且該多個檢測器中的某些構(gòu)造為測量不同類型的粒子。在某些實施例中，檢測器構(gòu)造為提供關(guān)于相同類型粒子(例如，粒子的能量、給定粒子的角度分布、給定粒子的豐度的不同信息?？蛇x地，可采用這些檢測器配置的組合?？傮w而言，由檢測器測量的信息用于確定關(guān)于樣品580的信息。典型地，這個信息通過獲得樣品580的一個或更多圖像而獲得。通過在表面581上光柵掃描離子束592，以分離的步驟獲得關(guān)于樣品580的逐個像素信息。顯微鏡系統(tǒng)500的操作典型地經(jīng)由電子控制系統(tǒng)570來控制。例如，電子控制系統(tǒng)570可構(gòu)造為控制由氣體源510供應(yīng)的氣體、物體586的溫度、物體586的電勢、提取器 590的電勢、抑制器588的電勢、離子光學(xué)部件530的元件的設(shè)置、樣品操縱器540的位置和 /或檢測器550和560的位置和設(shè)置?？蛇x地，這些參數(shù)的一個或更多個可手動控制(例如，經(jīng)由與電子控制系統(tǒng)570集成的用戶界面)。附加地或者替換地，電子控制系統(tǒng)570可用于(例如，經(jīng)由電子處理器，諸如計算機)分析由檢測器550和560收集的信息，并且提供關(guān)于樣品580的信息(例如，形貌信息、材料構(gòu)成信息、晶體信息、電壓對比度信息、光學(xué)特性信息、磁信息)，其可選地具有圖像、圖形、表格、數(shù)據(jù)表等形式。典型地，電子控制系統(tǒng) 570包括用戶界面，其包括顯示器或者其它類型的輸出裝置、輸入裝置以及存儲介質(zhì)。電子控制系統(tǒng)570也可以構(gòu)造為實施這里公開的脈沖計數(shù)技術(shù)。例如，電子控制系統(tǒng)570可構(gòu)造為設(shè)置閾值水平(例如，在檢測器550和/或560中，以比較器設(shè)置或者其它硬件裝置設(shè)置的形式，或者在電子控制系統(tǒng)中作為軟件濾波器)。電子控制系統(tǒng)570也可以構(gòu)造為計數(shù)由檢測器550和/或560測量的信號中的脈沖，并且基于計數(shù)的脈沖來確定像素密度值。
17
在一些實施例中，系統(tǒng)500可用于半導(dǎo)體制造中，以在半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造期間或者在半導(dǎo)體產(chǎn)品制造結(jié)束時確定樣品的表面和/或表面區(qū)域的信息，和/或在半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造期間引起化學(xué)反應(yīng)(例如，離子束引起的化學(xué)反應(yīng)，諸如離子束引起的沉積)發(fā)生。 這些使用的示例包括無掩模光刻、氣體協(xié)助的化學(xué)反應(yīng)、濺射、空隙檢測、重疊偏移對準(zhǔn)、臨界尺寸度量、線邊緣粗糙度、線邊緣厚度、電路編輯、掩模修復(fù)、缺陷檢查、缺陷細(xì)檢和/或電路測試。在某些實施例中，系統(tǒng)500用于識別和檢查各種裝置和材料中的金屬侵蝕。在一些實施例中，系統(tǒng)500用于檢測用于磁存儲裝置(諸如硬盤)的讀/寫頭中的缺陷。在某些實施例中，系統(tǒng)500用于確定關(guān)于生物樣品(以非破壞性方式)的元素和/或化學(xué)成分信息。在一些實施例中，系統(tǒng)500用于確定關(guān)于治療制劑(例如小分子藥劑)的晶體信肩、ο其它實施例在隨附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括將樣品的第一部分暴露于帶電粒子束，以產(chǎn)生該樣品的該第一部分的第一圖像； 在控制系統(tǒng)接收關(guān)于方向的輸入；確定在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分是否已經(jīng)先前被暴露以產(chǎn)生該第二部分的圖像；如果該第二部分已經(jīng)在先前被暴露，則從存儲器取回該第二部分的圖像；以及如果該第二部分沒有在先前被暴露，則將在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生第二圖像；將該第一圖像的至少一部分與該第二圖像或者該第二部分的取回圖像結(jié)合以產(chǎn)生第三圖像；以及在用戶界面上顯示該第三圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述將該樣品的該第一部分暴露于該帶電粒子束以產(chǎn)生該第一圖像包括采用慢掃描技術(shù)；以及所述將該樣品的該第二部分暴露于該帶電粒子束以產(chǎn)生該第二圖像包括采用慢掃描技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第二圖像包括比該第一圖像更少的像素數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該樣品的該第二部分包括比該樣品的該第一部分更小的面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該關(guān)于方向的輸入包括移動方向的表示和移動速度的表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括基于所述移動速度的表示，確定該樣品的暴露于該粒子束的該第二部分的尺寸；以及基于所述移動方向，確定該樣品的暴露于該粒子束的該第二部分的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中結(jié)合該第一圖像和該第二圖像的至少一部分以產(chǎn)生第三圖像包括結(jié)合比整個的第一圖像小的子區(qū)域和該第二圖像的至少一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中接收該關(guān)于方向的輸入包括 在用戶界面上顯示該第一圖像；響應(yīng)用戶輸入，在該用戶界面上移動該第一圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在該用戶界面上移動該第一圖像包括移動該第一圖像，而不移動該樣品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中暴露在基于該關(guān)于方向的輸入的方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的第二部分包括暴露該第二部分以產(chǎn)生低分辨率圖像；以及隨后暴露該第二部分以產(chǎn)生高分辨率圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中如果該第二部分已經(jīng)在先前被暴露，則該方法還包括確定該第二部分的取回圖像的分辨率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中結(jié)合該第一圖像的至少一部分與該第二部分的取回圖像以產(chǎn)生第三圖像包括集聚從該第二部分的取回圖像的圖像數(shù)據(jù)以匹配該第一圖像的分辨率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中結(jié)合該第一圖像的至少一部分與該第二部分的取回圖像以產(chǎn)生第三圖像包括內(nèi)插從該第二部分的取回圖像的圖像數(shù)據(jù)以匹配該第一圖像的分辨率。
14.一種方法，包括將樣品暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生該樣品的第一部分的第一圖像；將在多個方向上與該樣品的該第一部分相鄰的該樣品的多個部分暴露于帶電粒子束以產(chǎn)生一組相鄰圖像；在控制系統(tǒng)接收關(guān)于方向的輸入；結(jié)合該第一圖像的至少一部分和該相鄰圖像的一個或者更多個圖像的至少一部分以產(chǎn)生第三圖像；以及在用戶界面上顯示該第三圖像。
15.一種方法，包括在與粒子束系統(tǒng)有關(guān)的用戶界面上顯示樣品的第一部分的第一圖像，該第一圖像包括通過將該樣品的該第一部分暴露于帶電粒子束而產(chǎn)生的圖像；在該用戶界面上顯示該樣品的第二部分的第二圖像，該樣品的第二部分包括沒有包含在該第一部分中的未重疊區(qū)域以及包含在該第一部分中的重疊區(qū)域；該第二圖像包括通過將該樣品的未重疊區(qū)域暴露于帶電粒子束、但沒有將該重疊區(qū)域暴露于帶電粒子束而產(chǎn)生的圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中該粒子束系統(tǒng)包括離子顯微鏡。
17.一種方法，包括在用戶界面上以第一倍率顯示樣品的第一部分的慢掃描圖像；接收表示期望以第二倍率水平觀看的該樣品的第二部分的輸入，該第二倍率水平不同于該第一倍率水平；確定該第二部分是否已經(jīng)在先前被暴露，以第二倍率水平產(chǎn)生該第二部分的圖像；如果該第二部分已經(jīng)以該第二倍率水平在先前被暴露，則從存儲器取回該第二部分的圖像；以及如果該第二部分沒有以該第二倍率水平在先前被暴露，則采用慢掃描技術(shù)以該第二倍率掃描該樣品的該第二部分，在該用戶界面上顯示該樣品的該第二部分的該慢掃描圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該輸入包括來自用戶的輸入。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該輸入包括指令程序的輸入。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該第二部分包括該第一部分的子區(qū)域，并且該第二倍率是比該第一倍率水平更高的倍率水平。
21.一種方法，包括將樣品的第一部分暴露于帶電粒子束，以第一倍率水平產(chǎn)生該樣品的該第一部分的第一圖像；接收該第一圖像中一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)；以及將確認(rèn)的關(guān)注區(qū)域暴露于帶電粒子束，以第二倍率水平產(chǎn)生該區(qū)域的圖像，該第二倍率水平大于該第一倍率水平。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中接收一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)包括從用戶接收一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中接收一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)包括從指令程序接收一個或更多關(guān)注區(qū)域的確認(rèn)。
全文摘要
總體而言，在一個方面，本公開涉及用于樣品成像的方法和系統(tǒng)，例如使用帶電粒子的樣品成像。
文檔編號H01J37/28GK102439684SQ201080022141
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者B.W.沃德 申請人:卡爾蔡司Nts有限責(zé)任公司