以影像辨識為基礎(chǔ)的燒蝕圖案位置收回的制作方法
【專利說明】以影像辨識為基礎(chǔ)的燒蝕圖案位置收回
[0001]相關(guān)申請案
[0002]本發(fā)明主張于2013年3月15日提申的美國臨時專利申請案第61/792，016號的權(quán)益，其揭露內(nèi)容藉由參考方式并入于此。
【背景技術(shù)】
[0003]例如質(zhì)譜儀(massspectrometry,MS)系統(tǒng)、光學(xué)發(fā)射光譜儀(optical emiss1nspectrometry，0ES)系統(tǒng)和類似者的分析系統(tǒng)可以用來分析例如固態(tài)晶體的革El材的組成。經(jīng)常而言，靶材的樣品是以氣溶膠的形式提供給此種分析系統(tǒng)。氣溶膠的典型制造方式如下:將靶材安排于樣品腔室中、將載體氣流引入樣品腔室里、以顆粒的形式射出部分的靶材。射出舉例而言可以藉由來自雷射的一或更多個雷射脈波而雷射燒蝕部分的靶材而為之，以產(chǎn)生懸浮在載體氣體里而包含從靶材所射出或另外產(chǎn)生的顆粒和/或氣體的煙云。之后，射出的顆粒典型由流動的載體氣體所攜載，并且經(jīng)由樣品運輸管道而輸送到分析系統(tǒng)。這些分析系統(tǒng)進(jìn)行的應(yīng)用包括雷射燒蝕感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜儀(laser ablat1ninductively coupled plasma mass spectrometry，LA-1CP-MS)和雷射燒蝕感應(yīng)親合電楽光學(xué)發(fā)身才光譜儀(laser ablat1n inductively coupled plasma optical emiss1nspectrometry, LA-1CP-OES)0
[0004]分析性雷射燒蝕應(yīng)用須要于實驗進(jìn)行期間重復(fù)移動XY或XYZ定位系統(tǒng)，該些實驗進(jìn)行于掃描放置過程之后，該掃描放置過程則設(shè)定了實驗進(jìn)行期間所要重復(fù)的移動。分析性雷射燒蝕系統(tǒng)的一個范例性用途是用于確定鋯石晶粒年代。鋯石晶體將鈾和釷原子并入晶體結(jié)構(gòu)里，并且于形成晶體期間強烈排斥鉛。因此，任何存在于鋯石晶體中的鉛乃假定是來自放射衰變。因此，如果決定了鋯石晶體的組成，則晶體的年齡可以藉由計算要在晶體中經(jīng)由放射衰變來產(chǎn)生鈾對鉛的比例所會花的時間量而決定。
[0005]用于確定年代的鋯石晶粒經(jīng)常具有極小的尺度，舉例而言，單一晶粒的尺寸范圍可以在跨越晶粒輪廓的數(shù)點而從20微米到200微米。晶體里可以存在著看不見的結(jié)構(gòu)，其可以使用掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光熒光儀(XRF)或其他類似的工具來成像。這些看不見的結(jié)構(gòu)可以使晶粒的多個區(qū)域?qū)τ谔囟ǖ姆治隼咨錈g用途而言不是理想的。為了這些緣故，在用于確定鋯石晶體年代和類似用途的鋯石晶粒上所想要的靶可以是很小，因此這些用途須要以極高的精確度來燒蝕晶粒的表面，因而需要高精確度的臺座移動。
[0006]于典型的鋯石晶粒時效用途期間，可以制備的范例性樣品載片在差不多50毫米乘以50毫米的面積中包含差不多20-200+個晶粒。晶粒可以自動或由使用者來放置在載片上。晶粒可以采隨機安排或規(guī)則圖案(例如成行列)來放置。此外，晶?？梢愿鶕?jù)要一起分析的成組晶粒來放置。在放置之后，晶?？杉右攒囅鞫c在樣品載片上的其他晶粒實質(zhì)相同的平面上具有平坦的表面。
[0007]在制備了樣品載片之后，將它加載分析性雷射燒蝕裝置的樣品腔室里，并且進(jìn)行掃描放置過程。操作員將圖案掃描(也稱為套迭)放置在樣品載片上。這可以使用軟件來做以進(jìn)行圖案形狀的虛擬套迭。于此過程期間，要被雷射所射中的一系列掃描或孔洞的位置設(shè)定于精確位置，舉例而言是在個別晶粒的車削面上的特定位置。這些設(shè)定的位置稱為所要的雷射位置。一旦掃描放置過程完成，則開始進(jìn)行實驗，其中移動控制系統(tǒng)執(zhí)行由掃描放置過程所決定的一系列移動以在所要的雷射位置、以想要的時間和順序來燒蝕每個晶粒。
[0008]以作為實驗設(shè)定的一部分而言，參考材料空白物經(jīng)常放置在雷射燒蝕設(shè)備的樣品腔室中，例如離開主要實驗區(qū)域的一側(cè)。參考空白物具有已知的組成。系統(tǒng)可以設(shè)定成分析多組鋯石晶粒，并且在諸組鋯石晶粒之間，則將系統(tǒng)程序化以對參考空白材料取樣。以此方式，舉例而言在ICP-MS所測量到的分析飄移可以針對給定的參考物的已知和可重復(fù)的材料濃度來修正。
[0009]于掃描放置過程期間，一列所要的雷射位置儲存成XY或XYZ臺座坐標(biāo)。于實驗進(jìn)行期間，對于每個所要的雷射位置，樣品根據(jù)儲存的坐標(biāo)位置而藉由移動控制系統(tǒng)來相對于雷射做移動。
[0010]于實驗進(jìn)行期間，移動控制系統(tǒng)將針對一組樣品的鋯石晶粒上的每個遞增設(shè)定的所要的雷射位置而使樣品載片相對于雷射做移動，再移動到參考空白物，然后回到下一組的晶粒。以在具有所要雷射位置的晶粒之間或到參考空白物的每個大移動而言，可能出現(xiàn)雙向的可重復(fù)性誤差而使樣品載片相對于雷射束的位置而偏移。大的30毫米移動可以招致累積的雙向可重復(fù)性或正確度誤差，其將使雷射聚焦位置偏移于晶粒上的所要的雷射位置。如果累積了可重復(fù)性誤差，則相對于樣品來放置燒蝕圖案的精確度將被要射中雷射的時間所降低。于某些情形，雷射將射中所不要的位置，包括全然未射中具有所要雷射位置的晶粒。這是不想要的，因為雷射射中在不要的位置將扭曲或破壞該次實驗的數(shù)據(jù)。
[0011]由于同一實驗進(jìn)行期間時常對大量的鋯石晶體取樣，例如20到200+個晶粒，故對于操作員而言，于實驗進(jìn)行期間監(jiān)視設(shè)備并且修正雷射束在樣品上的不良的系統(tǒng)層級正確度是令人不悅的費時。
[0012]用于XYZ定位系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)包括移動控制拓樸，例如開路和閉路二種。開路設(shè)計可以是基于步進(jìn)馬達(dá)，并且經(jīng)由線性馬達(dá)或?qū)菪?qū)動型機制而使臺座移動精確量，舉例而言為真實完全步進(jìn)范圍的分?jǐn)?shù)。每一步可以是在1-2微米的XY移動的等級，而微步進(jìn)化則加入了每一完整步除以2、4、8、16或32個微步。以此方式，有可能嘗試以極尚的分辨率來定位，而僅受限于臺座機制的機械耦合。閉路則對此增加了回饋機制和控制器拓樸，其嘗試減少要求位置一真實位置的誤差，直到誤差為零或極小為止。這些解決方案所具有的缺點在于需要比較昂貴的臺座和控制器，并且實施上是復(fù)雜的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明在此舉例所述的具體態(tài)樣大致關(guān)于:儲存所要的雷射位置的XYZ臺座坐標(biāo)以及于掃描放置過程期間所放置的燒蝕圖案的核心影像；并且比較核心影像與相機或顯微鏡的目前視野的目前影像，后者包括會射中雷射的所在位置。這比較是用于實驗進(jìn)行期間以修正任何累積誤差。尤其，本發(fā)明的具體態(tài)樣關(guān)于基于軟件的影像辨識的設(shè)備和方法，其修正將樣品相對于確定鋯石晶粒年代的分析系統(tǒng)的雷射來定位的開路系統(tǒng)中的誤差。
[0014]—種于雷射燒蝕程序期間將雷射定位在支持表面上的樣品的晶粒上的方法，包括:
[0015]于掃描放置過程期間設(shè)定樣品的燒蝕圖案，包括:
[0016]以移動控制系統(tǒng)來將該樣品相對于雷射而定位到該樣品上的多個所要的雷射位置，
[0017]儲存每個所要的雷射位置的位置坐標(biāo)，以及
[0018]儲存至少一該所要的雷射位置的核心影像；以及
[0019]開始實驗，包括:
[0020]基于以儲存的核心影像所選擇的某一該所要的雷射位置的該些儲存坐標(biāo)，而相對于該樣品來將該雷射定位到目前位置，
[0021 ] 比較該目前位置的目前影像與該所要的雷射的該儲存的核心影像，
[0022]基于該比較而決定位置誤差，
[0023]如果該位置誤差不是在可接受度的窗口里，則以該移動控制系統(tǒng)而基于該位置誤差來施加相對于該樣品的該雷射的補償移動，以修正該位置誤差并且重復(fù)該些比較和決定的步驟，以及
[0024]如果該位置誤差是在該可接受度的窗口里，則將雷射束射在該所要的雷射位置上。
【附圖說明】
[0025]圖1是雷射燒蝕設(shè)備的截面圖；
[0026]圖2示范包含鋯石晶粒的樣品載片；
[0027]圖3是流程圖；
[0028]圖4A-C示范于掃描放置和實驗進(jìn)行步驟期間的相機或顯微鏡的視野。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明以下的敘述將典型參考特定結(jié)構(gòu)的具體態(tài)樣和方法。要了解不打算將本發(fā)明限制于特定揭示的具體態(tài)樣和方法，而是本發(fā)明可以使用其他的特色、組件、方法和具體態(tài)樣來實施。描述了較佳的具體態(tài)樣以示范本發(fā)明，而不是要限制其范圍，該范圍是由權(quán)利要求所界定。此技藝中具一般技術(shù)者將辨識出對于以下敘述的各式各樣的等同變化。多樣的具體態(tài)樣中的相同組件是以相同的參考數(shù)字所共同指稱。
[0030]圖1示范雷射燒蝕設(shè)備100的截面圖。雷射燒蝕設(shè)備100包括雷射101、相對于雷射101而固定的相機或顯微鏡102、樣品腔室103、控制樣品腔室103相對于雷射101和相機或顯微鏡102的移動的移動控制系統(tǒng)104。為了開始分析，樣品載片105放置在樣品腔室103里。樣品腔室包括入口導(dǎo)管106以允許載體氣體流入，并且包括樣品運輸導(dǎo)管107以允許載體氣體離開。在樣品腔室103里的是參考空白物108，其可以分離或整合于樣品載片105。
[0031]圖2示范樣品載片105以及載片的部分表面的放大圖201。在樣品載片105的表面上有多個鋯石晶粒202。于具體態(tài)樣，每個晶體車削成具有平坦的表面204。
[0032]本發(fā)明的具體態(tài)樣包括基于軟件的影像辨識，以修正在實驗進(jìn)行期間傾向于使樣品相對于雷射束而偏移的