用于通過離子銑處理試樣的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和軟件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了離子束銑削或機(jī)械加工的方法、裝置、系統(tǒng)和軟件。該裝置包括一個試樣支架、一個工作臺、一個或多個離子源、可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置和成像裝置。試樣夾具被配置為在一個固定的位置，在銑削或加工夾持試樣。該工作臺被配置為能夠在三個正交的線性方向和一個角方向上改變試樣夾具的固定位置?？尚D(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，配置為從任何一個或多個離子源的任何一個或多個離子源的任何角度向上向預(yù)定位置處發(fā)射一個離子束，當(dāng)該工作臺的角方向?yàn)?°方向時，該軸與水平面是正交的。該成像裝置被構(gòu)造成能夠產(chǎn)生包括預(yù)定位置的試樣的圖像，從而實(shí)現(xiàn)銑削或機(jī)械加工過程的實(shí)時監(jiān)控。
【專利說明】用于通過離子銑處理試樣的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和軟件 相關(guān)申請
[0001 ] 本申請要求了2014年3月9日提交的美國臨時申請61/950,109和2015年3月9日提 交的美國專利申請14/642,138的優(yōu)先權(quán)，其通過引用的方式并入文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明通常關(guān)于具有或不具有激光束輔助的離子銑(例如，通過離子銑的在原子 分辨率處理試樣的表面或3D)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于離子銑試樣的方法、裝 置、系統(tǒng)和軟件，改試樣用于半導(dǎo)體、材料科學(xué)、納米技術(shù)和生命科學(xué)和其他領(lǐng)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 現(xiàn)有的半導(dǎo)體和集成電路計量中的去層方法和失效分析包括使用通用機(jī)器或RIE (反應(yīng)離子刻蝕)拋光進(jìn)行艱苦的，重復(fù)的，和可以說是盲目的拋光步驟，并在這些步驟間伴 隨著詳細(xì)的掃描電鏡檢查。用于具有先進(jìn)最小線寬的單一樣品的平均時間是大約8-12小 時，意味著大多數(shù)機(jī)器可以處理1個樣品/天。
[0004] 各種離子束機(jī)械加工適用于不同的最終結(jié)果。例如，聚焦離子束可以用于橫向截 開樣品和/或在納米精度銑樣品的一個區(qū)域?？祀x子束(FIB)中的束流傾向于在0.001-10nA 的范圍內(nèi)。FIB提供了高精度束和卓越的目標(biāo)校準(zhǔn)能力。等離子體快離子束(PFIB)能夠用于 普通的銑削，并適用于較寬范圍的條件。例如，PFIB能夠使用具有l(wèi)-1000nA范圍的束流銑削 大約為5-500M1 2的樣品區(qū)域。因此，PFIB的濺射率相對較高。然而，因?yàn)樵谔幚硐嗤瑯悠返?不同材料時，受限于取得納米級的粗糙度和平面度，F(xiàn)IB和PFIB技術(shù)通常不足以用于微機(jī)械 加工用途的平面去層化。
[0005] 寬離子束(BIB)技術(shù)能用于在毫米級精度平面拋光和/或銑削樣品區(qū)域。BIB的束 流傾向于在范圍1000-20，000nA。然而，BIB通常缺少實(shí)時控制和具體定點(diǎn)（例如，目標(biāo)校準(zhǔn) 和束精度)能力。更廣泛的，普通拋光和RIE效率低下的，非具體定點(diǎn)的，并通常需要間歇的 用外部顯微鏡觀察來確定其進(jìn)程。
[0006] 對于發(fā)明人來說現(xiàn)有技術(shù)中沒有提供晶圓級的具體定點(diǎn)平面去層方案。因此，在 半導(dǎo)體和/或集成電路計量和/或失效分析中通常缺少有效的，可控的和可靠的具體定點(diǎn)去 層技術(shù)和工具用于先進(jìn)的45-10nm節(jié)點(diǎn)。這樣的技術(shù)和/或工具被感到有需求。
[0007] 本"技術(shù)背景"部分僅用于提供背景信息。"技術(shù)背景"的陳述并不意味著本"技術(shù) 背景"部分的主旨向本發(fā)明承認(rèn)了現(xiàn)有技術(shù)，并且本"技術(shù)背景"的任何部分，包括本"技術(shù) 背景"本身，都不能用于向本發(fā)明承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于微機(jī)械加工。去層化，預(yù)處理和/或清潔樣品的方法、設(shè)備、系 統(tǒng)和軟件。該設(shè)備或系統(tǒng)通常包括試樣夾具，工作臺，一或多個離子源，可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué) 裝置和成像裝置。所述試樣夾具通常用于在固定位置夾持試樣或樣品。所述工作臺通常用 于在三正交線方向和角方向上改變試樣夾具的固定位置。所述可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置通常 用于把離子束從任何離子源在相對于平面的任意角度對準(zhǔn)朝向試樣上的預(yù)定位置，當(dāng)工作 臺的角度（即，角度方向）為0°時，該平面正交于所述工作臺的水平面。所述成像裝置通常用 于產(chǎn)生試樣的圖片，其包括預(yù)定位置。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述工作臺包括第一結(jié)構(gòu)用于在側(cè)向移動試樣夾具，第二結(jié)構(gòu) 用于在縱向移動試樣夾具，第三結(jié)構(gòu)用于在垂直方向移動試樣夾具，和第四結(jié)構(gòu)用于在角 度方向移動試樣夾具。所述角度方向可以由平面上的軸線所限定，該平面由側(cè)向和縱向所 限定。在某些實(shí)施例中，試樣夾具(其可能執(zhí)行或控制試樣的階段位置)可以具有多于4個自 由度。
[0010] 當(dāng)時設(shè)備或系統(tǒng)包括多于一個離子源時，所述離子源包括第一離子源和與第一離 子源不同的第二離子源。例如，第一離子源可以是惰性氣體離子源，且第二離子源是組3、組 4或組5離子源(其中組3、組4和組5指代元素周期表中的組3、4、5)?？商鎿Q的或追加的，第一 離子源可以包括等離子體離子源(例如，雙等離子管），第二離子源可以包括液態(tài)金屬或氣 體簇離子源。
[0011] 在不同實(shí)施例中，所述離子光學(xué)裝置包括（i)第一離子路徑用于指引或引導(dǎo)離子 束位于相對于試樣暴露表面的第一角度，和（ii)第二離子路徑用于指引或引導(dǎo)離子束位于 相對于試樣暴露表面的第二角度，其中第一和第二角度至少相差10°。通常，每個第一和第 二離子路徑將離子束聚焦到試樣上的相同(預(yù)定的）區(qū)域。離子光學(xué)裝置還包括第一匹配透 鏡用于從離子源聚焦離子束，雙向偏轉(zhuǎn)器用于指引離子束到第一離子路徑或第二離子路 徑，第一偏轉(zhuǎn)器修正離子束的方向（即，作為接收自離子源），和/或離子流的監(jiān)視器用于確 定離子束中的離子流。第一離子路徑包括束象散矯正裝置，物鏡，和束掃描板或束掃描電 極，第二離子束路徑包括第二匹配透鏡，第二束偏轉(zhuǎn)器，一或多個束整形透鏡和四極束校準(zhǔn) 器。所述設(shè)備還包括馬達(dá)用于旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置。
[0012] 所述設(shè)備的一個應(yīng)用中，離子源和成像裝置位于試樣夾具和工作臺的對側(cè)?？商?換地，所述離子源和成像裝置也可以位于試樣夾具和工作臺的相同一側(cè)。
[0013] 所述設(shè)備中，成像裝置可以包括光學(xué)相機(jī)，顯微鏡（即，光學(xué)顯微鏡，金相顯微鏡， 激光顯微鏡或電子顯微鏡），和/或熱成像裝置。所述設(shè)備還可以包括激光器，用于以預(yù)定計 量的輻射量輻射預(yù)定位置和/或干涉儀用于確定在預(yù)定位置在試樣中的離子銑深度。
[0014] 所述使用方法通常包括用離子源產(chǎn)生離子束，用可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置聚焦離子 束，指引離子束沿可旋轉(zhuǎn)光學(xué)裝置中兩個路徑中的任何一個向著在固定的試樣夾具中的試 樣上的預(yù)定位置，并產(chǎn)生所述試樣的圖像，其包括在預(yù)定位置使用成像裝置。所述的兩個路 徑相對于試樣的暴露面的夾角相差至少10°。所述離子束可以由若干離子源中的任何一個 產(chǎn)生，所述離子源可操作的連接或可連接至可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置。
[0015] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述方法還包括在產(chǎn)生離子束前，水平旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)的離子 光學(xué)裝置。此外地或可替換地，所述方法還包括，在產(chǎn)生離子束前在三正交線性方向和/或 角度方向上改變固定的試樣夾具位置。在改變固定的試樣夾具位置錢，所述方法可以還包 括將試樣固定在固定的試樣夾具中。
[0016] 在一些實(shí)施例中，本發(fā)明包括軟件（即，非暫時性的計算機(jī)可讀的媒介含有記載的 或編譯的指令），當(dāng)被用于運(yùn)行軟件的信號處理裝置運(yùn)行時，其用于執(zhí)行在此討論的全部方 法中的一部分。例如，本發(fā)明可以關(guān)于非暫時性的計算機(jī)可讀媒介，包括在其上一套編碼指 令，用以在三線性方向和/或角度方向上改變固定的試樣夾具的位置，水平旋轉(zhuǎn)所述可旋轉(zhuǎn) 離子光學(xué)裝置，選擇兩個路徑中的一個用于聚焦，和指引離子束向試樣上預(yù)定的位置，用離 子源產(chǎn)生離子束，聚焦離子束至試樣上的預(yù)定位置，和產(chǎn)生試樣的圖像，包括在預(yù)定位置使 用成像裝置。在一些實(shí)施例中，所述可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置用于指引離子束沿兩路徑中的一 個向所述試樣上的預(yù)定位置。所述兩個路徑關(guān)于試樣暴露表面的夾角差不小于10°。在進(jìn)一 步的實(shí)施例中，所述計算機(jī)可讀媒介中的所述指令還可以用于從若干離子源中選擇一個用 于產(chǎn)生離子束。
[0017] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有方法，允許在芯片和晶圓級，納米級深度分辨率，提高的速度 (即，數(shù)量級）上平面具體定點(diǎn)去層，實(shí)時處理控制，端點(diǎn)檢測和自動化，并能夠整合現(xiàn)有的 分析技術(shù)。本設(shè)備和/或系統(tǒng)的應(yīng)用跨度范圍從聚焦離子束(FIB)到寬離子束(BIB)，并允許 原位離子束銑削和成像。本微機(jī)械加工設(shè)備、系統(tǒng)和方法提供了便捷的平臺用于失效分析 和三維記錄用于從微電子，到材料科學(xué)（即，當(dāng)與其他分析工具并用時的逐層材料分析，或 化學(xué)成分和污染分析），到聲明科學(xué)。本設(shè)備和系統(tǒng)適合于開放概念的模塊設(shè)計，和用于獨(dú) 立儀器或可集成到現(xiàn)有的掃描電子顯微鏡，F(xiàn)IB，質(zhì)譜儀，拉曼光譜儀和其他分析工具。
[0018] 本系統(tǒng)和/或設(shè)備的其他功能和應(yīng)用中，其可以在此涉及作為"通用離子束(UIB)" 機(jī)加工系統(tǒng)，設(shè)計用于具體定點(diǎn)平面拋光和微機(jī)械加工。該創(chuàng)造性過程是優(yōu)化用于原位去 層，用于掃描電子顯微鏡(SEM)和隧穿電子顯微鏡(TEM)和/或后-FIB最終清潔的樣品制備。 例如，濺模，非晶化，和其他離子誘導(dǎo)偽影（即，通過鎵或其他相對的重離子)可以最小化或 去除。本系統(tǒng)、設(shè)備和方法還可以提供卓越的處理精度。例如，所述處理(包括端點(diǎn)監(jiān)視），能 夠由高分辨率/高靈敏度成像和/或分析光學(xué)或電學(xué)信號控制（即，用于表面分析)提供。這 些成像和/或分析光/電信號控制技術(shù)的例子包括干涉，光譜反射，電子背散射、質(zhì)譜、光電 子能譜、俄歇能譜、等。本系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供相對高的流率。例如，每8-12小時進(jìn)行4-10TEM/STEM取樣（即，故障分析實(shí)驗(yàn)典型工作的轉(zhuǎn)變)能實(shí)驗(yàn)本發(fā)明處理。本系統(tǒng)、設(shè)備和方 法適用于多種應(yīng)用和樣品制備模式。處理精度的自動化控制，指令和終止也能夠通過本系 統(tǒng)、設(shè)備和方法獲得。
[0019] 本離子銑的主要特征包括相對于固定的樣品的實(shí)質(zhì)上無限制地束定位和操縱，其 允許在實(shí)質(zhì)上全部離子銑過程中進(jìn)行實(shí)時處理控制（由固定的樣品所允許），高指令平面銑 肖IJ (由在此的方位角和可操作性所允許），濺射速率控制（由可變的離子束入射角所允許）， 和從聚焦(幾十納米)到寬（毫米范圍）束尺寸的寬范圍，由束光學(xué)器件所允許。本設(shè)備的所 述設(shè)計和/或結(jié)構(gòu)允許在單一機(jī)器中使用可交換的離子源的聯(lián)合，用于選擇最佳離子應(yīng)用 于特定銑削應(yīng)用（即，液態(tài)金屬離子能夠用于高精度FIB，氙或氬離子束能夠用于高流量束， 或一或多個簇氣體離子束能夠用于提供原子水平的樣品表面光潔）。
[0020] 本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合下述各個實(shí)施例來簡易說明。
【附圖說明】
[0021] 圖1A-1B顯示在固定的樣品上的典型可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)中的組件，包括一或多個 在相對于樣品夾具x_y平面有預(yù)定角度的離子束，和成像或分析儀器。
[0022]圖2A是濺射(銑削)量作為束角度的函數(shù)圖表。
[0023] 圖2B-D顯示典型在固定的樣品上的典型可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)中的組件，包括一或多 個離子束排列，各束在相對于樣品夾具x-y平面的預(yù)定角度，和成像或分析儀器。
[0024] 圖3A-3D圖示了用于典型的可旋轉(zhuǎn)的單向的和雙向的離子光學(xué)系統(tǒng)的組件，其具 有一或多個頂置的相應(yīng)于本發(fā)明的離子源。
[0025]圖3E顯示了可旋轉(zhuǎn)的離子束光學(xué)裝置用于單向，雙束離子光學(xué)系統(tǒng)，其具有多個 頂置的相應(yīng)于本發(fā)明的離子源。
[0026] 圖4A-4D圖示了典型的可旋轉(zhuǎn)的單向和雙向離子光學(xué)系統(tǒng)，其具有一或多個底置 的相應(yīng)于本發(fā)明的離子源。
[0027] 圖5A-5C圖示了典型的可以旋轉(zhuǎn)的雙向離子光學(xué)系統(tǒng)，包含有相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施 例的環(huán)形靜電聚光器。
[0028] 圖6A和6B圖示了用于可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)的典型離子束注射機(jī)構(gòu)，包括相應(yīng)于本 發(fā)明實(shí)施例的環(huán)形靜電聚光器。
[0029]圖7A-D分別顯示了與本發(fā)明一或多個實(shí)施例相適應(yīng)的典型設(shè)備/系統(tǒng)的頂部配置 的布局，殼外/外殼和橫截面。
[0030] 圖8A圖示了與本發(fā)明一或多個實(shí)施例相適應(yīng)的典型的樣品夾具和工作臺/操作 器。
[0031] 圖8B圖示了典型的，實(shí)質(zhì)上完整的系統(tǒng)/設(shè)備，其具有與本發(fā)明一或多個實(shí)施例相 適應(yīng)的典型的可替換的工作臺/操作器。
[0032] 圖9圖示了可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置典型的底部配置，其具有與本發(fā)明一或多個實(shí)施 例相適應(yīng)的兩個離子束軌道和一或多個離子源。
[0033] 圖10圖示了可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置的可替換的典型的底部配置，其具有與本發(fā)明一 或多個實(shí)施例相適應(yīng)的兩個離子束軌道和兩個可互換離子源。
[0034]圖11圖示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的另一個可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置的可替 換的典型底部配置和固定的離子源。
[0035]圖12A圖示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的圖8A中的典型系統(tǒng)和/或設(shè)備，其配 置用于普通離子銑(例如，90°配置或設(shè)置）。
[0036]圖12B顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的圖8和12A中的典型系統(tǒng)和/或設(shè)備 中的樣品夾具/工作臺的細(xì)節(jié)。
[0037]圖13A-B分別顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個樣品大面積去層的實(shí)施例，使用高角 度離子光學(xué)裝置的侵蝕銑削和使用低角度離子光學(xué)裝置的柔和的銑削。
[0038]圖14圖示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的使用高角度離子光學(xué)裝置的侵蝕銑 削用于削薄晶元背側(cè)。
[0039] 圖15A-B分別顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的使用可翻轉(zhuǎn)樣品夾具前后側(cè) 銑削用于制備用于透射電子顯微鏡(TEM)的樣品。
[0040] 圖16A-B分別顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的低網(wǎng)格掃描電鏡樣品制備用 于掃描透射電子顯微鏡(STEM)成像，其通過由前至后順序銑削樣品形成TEM厚度。
[0041]圖16C顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的晶元或段，其具有多具體定點(diǎn)低網(wǎng) 格電子透明層。
[0042]圖17是受到多重去層后樣品的照片。
[0043] 圖18是相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的具有其他工具的不同典型本設(shè)備聯(lián)合的示意圖。
[0044] 圖19是流程圖，顯示了相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的樣品制備和/或成像的典型方法 [0045]圖20結(jié)構(gòu)圖，用于相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的典型的處理控制。 具體實(shí)施例
[0046]本發(fā)明的各種實(shí)施例都會有詳細(xì)的參照。參照的例證會在附圖中得到闡釋。本發(fā) 明會用隨后的實(shí)施例說明，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例的說明。相反的，本發(fā)明還意欲涵 蓋，可能包括在由附加權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的主旨和值域內(nèi)的備選方案，修訂條款和等 同個例。而且，在下文對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，指定了很多特殊細(xì)節(jié)，以便對本發(fā)明的透徹 理解。但是，對于一個所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，本發(fā)明沒有這些特殊細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn) 的事實(shí)是顯而易見的。在其他實(shí)例中，都沒有詳盡說明公認(rèn)的方法，程序，部件和電路，以避 免本公開的各方面變得含糊不清。
[0047]隨后的一部分詳細(xì)說明需要用到過程，程序，邏輯塊，功能塊，處理，和其他代碼上 的操作符號來表示，數(shù)據(jù)位，或計算機(jī)，處理器，控制器和/或存儲器中的數(shù)據(jù)流方面的術(shù) 語。數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員通常用這些說明和表述來把他們工作的實(shí)質(zhì)有效地傳達(dá) 給所屬技術(shù)領(lǐng)域的其他專業(yè)人員。此處的，過程，程序，邏輯塊，功能，方法等等通常都視為 導(dǎo)向期望的和/或預(yù)期的結(jié)果的步驟或指令中的繼發(fā)事件。步驟通常包括物理數(shù)量的物理 操作。雖然未必，但這些數(shù)量通常以在計算機(jī)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的電子，磁力，光，或存儲 的，轉(zhuǎn)移的，組合的，對照的量子信號及其他被操控的形式表現(xiàn)。對一般用途而言，事實(shí)證 明，參考這些信號，如位，流，值，要素，符號，特征，項，數(shù)字或類似的事物，和它們在計算機(jī) 程序或軟件中的表現(xiàn)形式，如代碼僅是為了方便這類說明和表述。
[0048]無論如何，我們都應(yīng)該記住所有這些及類似的術(shù)語都與適當(dāng)?shù)奈锢砹亢?或信號 有關(guān)，并且它們僅僅是適用于這些量和/或信號的符號而已。除非有特別說明和/或否則就 如下所述一樣顯而易見，用貫穿本申請的論述術(shù)語諸如"處理" "操作"，"計算"，"判定"，"轉(zhuǎn) 換"，"顯示"或者諸如此類的涉及電腦或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的動作或步驟，或類似裝置(如，電 氣，光學(xué)或量子計算，處理裝置或電路)來處理和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)表示物理量(如，電子)都是允許 的。這類術(shù)語涉及，在電路，系統(tǒng)或構(gòu)造（比如，寄存器，存儲器，其他這樣的信息存儲，傳輸 或顯示裝置等等）的部件值域內(nèi)，把物理量處理或轉(zhuǎn)換成在相同或者不同系統(tǒng)或構(gòu)造的其 他部件值域中類似的物理量。
[0049]此外，除非有特別說明，為方便起見，術(shù)語"試樣"和"樣品"在文中都可交替使用， 相互包涵。并且，為了方便起見，術(shù)語"數(shù)據(jù)"，"數(shù)據(jù)流"，"波形"和"信息"可以交替使用，同 樣適用于術(shù)語"連接至"，"耦合于"，"耦合至"和"通訊于"（其中各個參照直接或間接連接， 耦合和通訊），但是這些術(shù)語也通常賦予其本領(lǐng)域公知的含義。
[0050]所述系統(tǒng)和/或架構(gòu)的中心特征是在固定樣品上的多方向上的束操縱。所述系統(tǒng) 和/或架構(gòu)允許實(shí)質(zhì)性在樣品上無限制的束定位和操縱，并且允許加工區(qū)域的原位連續(xù)離 子銑和成像，并真正實(shí)時控制過程質(zhì)量和終止。在一些實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括以下裝置的聯(lián) 合體，具有旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置的離子源，用于樣品觀測的光學(xué)顯微鏡(和此類的實(shí)時過程控 制），用于樣品操縱的高精度納米定位操作器，和/或優(yōu)化的氣閘用于快速樣品裝載和真空 準(zhǔn)備。
[0051] 所述樣品能夠全局和同時的為離子銑和成像所接入。盡管所述操作性能夠有更少 的自由度或更多的自由度，四自由度X-Y-Z-斜度操作器(例如，工作臺）允許精確的目標(biāo)校 準(zhǔn)和束定位。所述離子銑過程由所述設(shè)備控制，并受助于基于各應(yīng)用的可控離子束形狀寬 泛的選擇范圍。所述系統(tǒng)/設(shè)備設(shè)計允許復(fù)雜的定制和過程附加裝置。
[0052] 本設(shè)備是在真空環(huán)境中的技術(shù)系統(tǒng)，其包含（1)靜態(tài)或固定的試樣，裝載在系統(tǒng)中 并由操作器定位，（2)至少一個離子源，（3)機(jī)械的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，其形成和指引離子 束在一些可控的入射角朝向試樣，并能夠圍繞試樣上的關(guān)注區(qū)域旋轉(zhuǎn)所述的束，（4)可選擇 的激光干涉儀，其能夠控制過程和影響從試樣表面關(guān)注局域的材料消除速率，（5)可選的激 光束，其輻射所述試樣表面的關(guān)注區(qū)域，同時有離子束提高離子銑的選擇性和增加濺射速 率，和(6)-或多個成像裝置，當(dāng)定位試樣上關(guān)注區(qū)域時和在銑削/拋光過程中用于可視化 控制。本發(fā)明，在其各個方面，將結(jié)合實(shí)施例予以詳細(xì)說明。 用于可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)的典型組件
[0053]圖1A-1B顯示了在固定的樣品上的典型可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)中的組件，包括一或多 個離子束，相對于樣品夾具的x-y平面成預(yù)定的角度和成像或分析儀器(例如，用于表面特 性描述的）。圖1A的所述可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)100是單向的，單一束系統(tǒng)，其包括精確的樣品平 臺104,其具有至少四個自由度(例如，X，Y，Z和斜度角），用于夾持和定位樣品，目標(biāo)或試樣 102,精確的可旋轉(zhuǎn)聚焦離子束(FIB)106用于機(jī)加工目的（例如，精確的橫截面剖切，切割， 鉆孔等等），和表面成像或分析檢測裝置108。所述成像或分析檢測裝置108可以包括光學(xué)顯 微鏡，激光共聚焦顯微鏡，激光掃描顯微鏡(LSM)，質(zhì)譜分析儀，或其他表面敏感的分析儀 器。
[0054]精確的可旋轉(zhuǎn)FIB106運(yùn)至有效(快速）的離子銑入射角a，其范圍在關(guān)于普通表面 (例如，精確樣品平臺104或當(dāng)傾角為0°時的試樣102的最頂端水平表面)成0°-70°。所述可 旋轉(zhuǎn)的FIB106能夠繞系統(tǒng)100的主旋轉(zhuǎn)軸線112旋轉(zhuǎn)360°。
[0055]所述精確樣品平臺104能夠在三正交方向（即，如果圖1A所示的沿x，y和z軸）內(nèi)任 意移動試樣102和當(dāng)離子銑時夾持所述102在一個固定的或靜止的位置。在靜止位置夾持試 樣102的樣品平臺104的優(yōu)點(diǎn)包括真實(shí)時控制(例如，使用表面成像或分析檢測裝置108)。可 旋轉(zhuǎn)離子束106和相聯(lián)系的光學(xué)裝置（圖中未示出）的優(yōu)點(diǎn)包括樣品102表面卓越的均勻度， 平面度和粗糙度，和集成離子束106于各成像和表面敏感度分析儀器(例如，表面成像或分 析檢測裝置108)。
[0056]圖1B顯示了雙向的，雙束可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)100 '，其包括精確的樣品平臺104，用 于夾持和定位試樣102,第一和第二精確可旋轉(zhuǎn)FIB106a-b用于機(jī)加工目的和表面成像或分 析檢測裝置108。所述樣品平臺104和成像或分析檢測裝置108可以與圖1A所示的相同。 [0057] 離子束106a_b能夠獨(dú)立地從不同離子源輸運(yùn)，或從不同方向使用不同離子光束運(yùn) 輸裝置通過切換或改變束方向（例如，通過繞軸線112旋轉(zhuǎn)束106a和/或束106b和/或傾斜樣 品平臺104)輸運(yùn)。具有束切換功能的多束引導(dǎo)(偏轉(zhuǎn)器，圖1A-B中未示出）通過不同的離子 束（例如，使用化學(xué)惰性離子，例如Ar +，Xe+等；化學(xué)活性原子和分子離子，例如〇2+，SF" cr，F(xiàn)，r，等;簇離子等)允許樣品102加工的普遍性，使得其最適用于在單一設(shè)備中用 于給定的應(yīng)用。
[0058]圖2A是一個圖表顯示了濺射(銑削）量作為束角度的函數(shù)。通常，小入射余角允許 通過離子銑進(jìn)行拋光。通常，隨著角度從小（例如，10°或更小）到大(例如，60-70°)的增加， 在離子銑過程中消除材料的量也在增加。從大約70°到大約90°，銑削量下降顯著，但焦點(diǎn)可 以得到改進(jìn)。
[0059] 圖2B顯示了單向，雙束可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)120,其包括精確樣品平臺104,其用于夾 持和定位所述試樣102,精確可旋轉(zhuǎn)FIB106,可旋轉(zhuǎn)掠離子束(GIB) 110,和表面成像或分析 檢測裝置108。所述樣品平臺104,精確可旋轉(zhuǎn)FIB106和成像或分析裝置108可以與圖1A所示 相同。掠離子束(GIB)llO提供了表面機(jī)加工功能(例如，拋光，柔和銑削等等）。所述GIB110 在掠過方向上輸運(yùn)，該方向在很多實(shí)施中與樣品平臺104或試樣處于0°時的水平表面相參 照的夾角為<1〇°。入射角0可以是相對于樣品平臺104設(shè)置在0°下的普通平面，其角度范圍 在75°-90°。
[0060] 在一些實(shí)施例總，離子束106和110能夠從不同的離子源獨(dú)立的輸送?？商鎿Q地，離 子束106和110能夠通過切換離子束路徑分別和/或獨(dú)立地輸送。多束導(dǎo)向（或?qū)Я靼?，未?出）具有束切換功能，利用不同的離子束允許樣品處理的普遍性，一或多個可以最適于在設(shè) 備120中的給定應(yīng)用（例如，化學(xué)惰性離子，比如Ar，Xe等等，如此所述的化學(xué)活性原子和分 子離子，簇離子等等）。
[0061 ]圖2c顯示了雙向，雙束可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)120'，其包括精確樣品平臺104,用于夾 持和定位試樣102,精確可旋轉(zhuǎn)FIB106a-b，可旋轉(zhuǎn)GIB110a-b和表面成像和分析檢測裝置 108。所述樣品平臺104和成像或分析檢測裝置108可以與圖1A所示相同，且精確可旋轉(zhuǎn) FIB106a-b和可旋轉(zhuǎn)GIB110a-b可以與圖2B中的離子束106和110相同。盡管圖2C中的入射角 a和與兩個方向（即，分別從可旋轉(zhuǎn)FIB106a_b和可旋轉(zhuǎn)GIB110a-b)分別相同，可旋轉(zhuǎn) FIB106a和106b的角度a可以是不同的，可旋轉(zhuǎn)GIBllOa和110b的角度0可以是不同的。
[0062]掠離子束（GIB) 110a-b提供了表面機(jī)加工功能（例如，拋光，柔和銑削等）。所述 GIB110a-b沿掠過方向（例如擦過)輸運(yùn)，該方向在很多實(shí)施中與樣品平臺104或試樣處于0° 時的水平表面相參照的夾角為<1〇°。入射角0是與樣品平臺104設(shè)置在0°下的普通平面的 夾具，其角度范圍在75°-90°。
[0063]圖2D顯示了多方向，雙束可旋轉(zhuǎn)離子系統(tǒng)120"，其包括精確樣品平臺104,其用于 夾持和定位所述試樣102,精確可旋轉(zhuǎn)FIB106a-c，可旋轉(zhuǎn)掠離子束(GIB)llOa-c，和表面成 像或分析檢測裝置108。所述樣品平臺104和成像或分析裝置108a-c可以與圖1A所示相同， 精確可旋轉(zhuǎn)FIB106a-c，和可旋轉(zhuǎn)GIB110a-c可以與圖2B中的離子束160和110相同。每對 106a/l 10a，106b/l 10b和106c/l 10c精確可旋轉(zhuǎn)FIB和GIB可以繞軸線112旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度 可以是固定的或相互間是可變的，并且相對于0°參考角發(fā)生變化(其可以任意定義）。 典型的"頂側(cè)"可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)
[0064]圖3A-3D圖示指明了對應(yīng)于本發(fā)明的典型的可旋轉(zhuǎn)單向和雙向離子光學(xué)裝置200-200'"。用于光學(xué)系統(tǒng)200-200"'的通常組件包括精確的樣品平臺204,表面成像或分析檢測 裝置208,和離子束限定開口 230。不可旋轉(zhuǎn)的組件用虛線表示。所述精確樣品平臺204可以 在三正交方向（即，沿x，y和z軸，如圖3A所示）上任意移動試樣202,和在離子銑過程中夾持 試樣202于固定或靜止位置。所述表面成像或分析檢測裝置208能夠是或包含，即光學(xué)顯微 鏡，激光共聚焦顯微鏡，激光掃描顯微鏡(LSM)，電子顯微鏡，質(zhì)譜分析儀，或其他用于分析 試樣202表面的分析儀器。所述固定的離子束限定開口 230設(shè)置在系統(tǒng)200-200"'主旋轉(zhuǎn)軸 上和/或圍繞其設(shè)置，并為從離子源來的離子束在系統(tǒng)200-200" '的旋轉(zhuǎn)平臺上提供共軸的 入口。
[0065]圖3A顯示了相應(yīng)于本發(fā)明一或多個實(shí)施例的設(shè)備200的兩個視圖，其提供了使用 第一離子束路徑240高角度(主動銑削）離子光學(xué)裝置和是有第二離子束路徑242的低角度 (柔和銑削）離子光學(xué)裝置。所述設(shè)備200還包括離子源212,離子束導(dǎo)流板214,離子光學(xué)匹 配部件216,雙向離子束導(dǎo)向218,精確聚焦離子束(FIB)模組或部件224,離子光學(xué)匹配部件 220,離子束導(dǎo)流板222。所述離子源212可以是適用于離子銑，表面機(jī)加工或其他離子束用 途的任何種類的離子源。所述離子束導(dǎo)流板214可以具有一或多個束導(dǎo)向切換功能。所述離 子光學(xué)匹配部件216可以包括匹配透鏡或一或多個束修正電極。所述精確聚焦離子束(FIB) 模組或部件224在樣品202表面上提供最終離子束206聚焦，形狀修正離子束206，定位離子 束206,和在試樣102表面上掃描離子束206。所述離子光學(xué)匹配部件220可以包括匹配透鏡 或束修正電極。所述離子束導(dǎo)流板222沿掠過方向?qū)蛩鲭x子束210。
[0066]離子束路徑240或242的選擇是基于依靠濺射量的角度(看圖2A)。例如，束軌跡的 高入射角（例如，>30°和更優(yōu)選的，從45°到80°左右，看離子束206，其在一個例子中是精確 聚焦離子束[FIB])是選擇用于主動銑削或切割，而束軌跡的入射余角（例如〈30°，和更優(yōu)選 的< 10°，但>0°，看離子束210,其在不同實(shí)施例中能夠是用于表面機(jī)加工的掠離子束 [GIB])選擇用于柔和銑削或拋光。
[0067]所述雙向離子束導(dǎo)向218是配置用于改變方向或切換離子束至第一路徑240(例 如，用于快速銑削）或第二路徑242(例如，掠銑）中的一個。使用靜電或磁場的不同的控制機(jī) 構(gòu)和方法用于改變離子束的方向（例如，束偏移）。各種配置可以應(yīng)用(例如，圓柱形、球形或 環(huán)形聚光器導(dǎo)流板、雙偏轉(zhuǎn)板簡單的靜電系統(tǒng)，多電極偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)等）。球形和環(huán)形導(dǎo)流板提 供通過他們的離子束的柱頭聚焦，和優(yōu)選的在系統(tǒng)中用于形成FIB。
[0068]例如，圖3A和3C中的所述雙向離子束導(dǎo)向218可以是雙向球形導(dǎo)流板(看圖3E的所 述可旋轉(zhuǎn)離子束光學(xué)裝置）。所述雙向球形導(dǎo)流板218可以包括135°球形導(dǎo)流板（或聚光 器），在兩個電絕緣部分(90°導(dǎo)流板281-1/218-2,和45度導(dǎo)流板219-1/219-2)之間由一個 狹窄的縫隙斷開。所述90°導(dǎo)流板包括外球形部分218-1和內(nèi)球形部分218-2,和所述45°導(dǎo) 流板包括外球形部分219-1和內(nèi)球形部分219-2。部分219-2具有出口通道，用于引導(dǎo)離子束 210沿正交方向進(jìn)入第二離子束路徑242。所述束方向能通過切換電極219-1和219-2的電壓 來改變。對于所述束退出至第一離子束路徑240(例如，在135°或FIB方向上），所述電極219-1電連接(例如短接)至電極218-1，并且電極219-2電連接(例如短接)至電極218-2。對于束 退出至第二離子束路徑242(例如，在正交或GIB方向上），所述電極219-1和219-2從電極 218-1和218-2電斷開連接，并且接地(V = 0)。
[0069]圖3A中的所述設(shè)備200能夠在此提供寬范圍的銑削率(例如從~lnm/min到~20y m/min)。主動銑削能夠使用離子束206沿第一離子束路徑240所實(shí)施。所述樣品材料消除速 率在主動銑削期間能夠從O.l-lOOwn/min或在此的任何值或任何范圍值（例如0.3-20M/ min)。柔和銑削能夠使用從第二離子束路徑242來的離子束201來實(shí)施。所述樣品材料消除 速率在柔和銑削期間能夠從〇. 1-lOOOnm/min或在此的任何值或任何范圍值(例如l-300nm/ min)。在其他例子中，離子束光學(xué)裝置到樣品202表面的工作距離能夠從l-100mm或在此的 任何值或任何范圍值(例如在離子銑期間的l〇mm)
[0070] 圖3A中的所述設(shè)備200包括單一離子源212。與本發(fā)明的一個實(shí)施例相適應(yīng)，所述 離子源212可以包括離子光學(xué)裝置子系統(tǒng)，用于形成離子束，其注入可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置系 統(tǒng)。所述離子源212可以產(chǎn)生原子，多原子或簇離子，其具有的能級范圍在0.1-50keV，和電 流范圍在1 OpA-1 OOyA，以便用于在離子銑削中使用。
[0071] 所述設(shè)備200中的所述光學(xué)裝置包括可變化的開口 230,其提供逐步增加或減少 (衰減)的離子束流，注入到所述可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置系統(tǒng)，所述90°球形離子束導(dǎo)流板214， 第一匹配透鏡216,和雙向球形導(dǎo)流板218,其使離子束偏向至第一離子束路徑(例如，F(xiàn)IB模 塊)或第二離子束路徑242中的一個，施加在試樣202上(例如，半導(dǎo)體晶元和/或集成電路）。 參考圖3E，所述FIB模塊224可以包括束消象散器，物鏡254和束掃描平板256。所述第二離子 束路徑242通過第二匹配透鏡220,掠束導(dǎo)流板222和四極束壓縮機(jī)/校準(zhǔn)器226。所述掠束導(dǎo) 流板222是所述束以一角度(90°-a)偏向，其中a是所述束在平板試樣或樣品202處于0°的一 個平面上的入射角，如圖3A所示。所述光學(xué)裝置還包括可選的束流監(jiān)視器250。
[0072] 離子束成形的例子包括圓或環(huán)形的束，其對于拋光應(yīng)用特別適用，和橢圓形束，其 對于切割應(yīng)用特別適用。從第一離子束路徑240和第二離子束路徑242輸出的所述束206和 210的直徑分別可以從大約2wii到大約10mm，或在此的任何值或范圍值(例如，從大約1 Oym到 大約2mm)，盡管所述離子束的最小直徑可以依賴于離子源或離子源類型（例如，20-30nm束 直徑可以使用液態(tài)金屬離子源獲得）。從第一或第二離子束路徑240或242輸出的所述橢圓 束206或210的長短軸比率可以多達(dá)大約1:20(例如，多達(dá)大約1:10)。
[0073]所述系統(tǒng)200中的所述可旋轉(zhuǎn)光學(xué)裝置因此提供了專用的多束206和210(例如，從 第一路徑240或第二路徑242中的一個），其可以從實(shí)質(zhì)上任何的方向。束210可以沿第二路 徑242指向第一角度(>0°至大約20°)，或束206可以沿第一路徑240指向第二角度(從30°至 大約60° )。例如，第一和第一角度可以是大約6°和大約45°，如圖3A和3E所示，或在此給出的 任何值或范圍內(nèi)的值。正如將在此后所討論的，本設(shè)備通過可變化的離子束角度允許束的 導(dǎo)向。
[0074]圖3B顯示了雙向雙束設(shè)備200'的示意圖，其包括通常部件如上所述，加上離子源 212,雙路離子束導(dǎo)流板214'，第一和第二離子光學(xué)匹配組件216a-b，第一和第二雙向離子 束導(dǎo)向218a-b，第一和第二FIB模塊或組件224a-b，第一和第二離子光學(xué)匹配組件220a-b和 第一和第二離子束導(dǎo)流板222a-b。所述離子源212的描述可以參考圖3A的系統(tǒng)200,和第一 和第二離子光學(xué)匹配組件216a-b，第一和第二雙向離子束導(dǎo)向218a-b，第一和第二FIB模塊 或組件224a-b，第一和第二離子光學(xué)匹配組件220a-b和第一和第二離子束導(dǎo)流板222a-b的 描述可以分別參考圖3A中的離子束導(dǎo)流板214,離子光學(xué)裝置匹配組件216，F(xiàn)IB模塊或組件 224和離子光學(xué)裝置匹配組件220，離子束導(dǎo)流板222。
[0075]來自離子源212的所述離子束可以在兩個分別的和/或獨(dú)立的路徑間由離子導(dǎo)流 板214'所切換。該交替束指向朝向第一雙向離子束導(dǎo)向218a或第二雙向離子束導(dǎo)向218b中 的一個。所述離子束的方向能夠在第一和第二雙向離子束導(dǎo)向218a-b之間以實(shí)質(zhì)上任何期 望的速率(例如，大約秒或分幀，低至毫秒、微秒甚至納秒)切換。所述雙向雙束設(shè)備200 '允 許用于實(shí)質(zhì)上分別從兩個相對的方向上(例如，使用離子束240a和240b，或者離子束242a和 242b)均勻銑削或機(jī)加工試樣202上的區(qū)域。
[0076]圖3C顯示了本發(fā)明一或多個實(shí)施例的具有兩個離子束軌跡240和242和多離子源 212a-c的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置"頂側(cè)"配置200"。圖3C所示的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置中的所述 離子源212a，212b和212c能夠是幾乎任何已知的或現(xiàn)有的離子源（例如，液態(tài)金屬離子源 (LMIG)212a，惰性氣體等離子離子源212b，簇或分子離子源212c，等等）。來自不同離子源 212a，212b和212c的不同離子能夠引入或指入可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，其具有多束導(dǎo)向或?qū)?流板232?？商鎿Q地，來自所述不同離子源212a，212b和212c的不同離子能夠引入或指入可 旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，其具有兩個串聯(lián)的兩路束合并器。所述多束、單向系統(tǒng)200"還包括離子 光學(xué)裝置匹配組件234,其中不同實(shí)施例可以是或包括匹配透鏡或兩個或更多束修正電極。 [0077]所述多束導(dǎo)向（或?qū)Я靼?232提供了在各離子源212a，212b和212c之間的束切換 功能。在此有多種不同的組件和方法可用于多向注入離子束至單一離子束線路，如圖3C所 示。例如，靜電或磁場可以用于多束導(dǎo)向或?qū)Я靼?32將源自所述離子源212a，212b和212c 中的一個引至離子束，其使以如上所述的與雙向離子束導(dǎo)向218所類似的方式。典型地，在 時間內(nèi)一個給定的時刻僅有一個離子束是由離子源212a，212b和212c所發(fā)射。
[0078]例如，所述多束導(dǎo)向或?qū)Я靼?32可以是或包括三向（三路)靜電導(dǎo)流板，其包括兩 個對稱連接的90°球體部分(看圖3E的可旋轉(zhuǎn)離子束光學(xué)裝置）。所述多束導(dǎo)向或?qū)Я靼?32 在其上半部具有一個普通外部電極232a，和兩個內(nèi)部球形部分232b和232c。在所述導(dǎo)向或 導(dǎo)流板232上半部的普通電極232a具有入口或通道用于以直線或線性方向注入離子束。束 切換可以由切換電極232a-c直接的電壓來實(shí)現(xiàn)。例如，注入一個直線束（例如，來自離子源 212a的離子束），所有的電極都保持在接地(￥^^。= (^)。注入來自離子源21213的離子束， 普通電極232保持在預(yù)定的電壓Va，電極232b保持在預(yù)定的電壓V b，電極232c電連接(例如短 接)至普通電極232a。注入來自離子源212c的離子束，所述普通電極232a保留在相同的電壓 Va，電極232b電連接(例如短接)至普通電極232a，電極232在預(yù)定的電壓V。。
[0079]圖3D顯示了雙向多束設(shè)備200"'，其包括普通組件如上所述，加上圖3c的離子源 212a-c，圖3B的所述雙路離子束導(dǎo)流板214'，第一和第二離子光學(xué)匹配組件216a-b，第一和 第二雙向離子束導(dǎo)向218a-b，第一和第二FIB模組或組件224a-b，第一和第二離子光學(xué)匹配 組件220a-b，和第一和第二離子束導(dǎo)流板222a-b，如圖3B所述。
[0080]合并高、低角度的離子光學(xué)裝置(例如，第一和第二離子束路徑240和242)的優(yōu)點(diǎn) 包括在一個單一裝置或設(shè)備中提供高角度光學(xué)裝置（例如使用原子第一路徑240的精確 FIB)用于機(jī)加工樣品202(例如，精確橫截面切割，切割，鉆孔等等)和低角度束(例如原子第 二路徑242的GIB)和光學(xué)裝置用于表面機(jī)加工應(yīng)用(例如，拋光，柔和銑削等等）。 典型的"底側(cè)"可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)
[00811圖4A-4D圖示了相應(yīng)于本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)單向和雙向離子光學(xué)裝置系統(tǒng)300-300'"， 其具有一或多個底部安裝的離子源。光學(xué)裝置系統(tǒng)300-300'"的普通組件包括精確樣品平 臺304,表面成像或分析裝置308,和離子束限定開口 330。所述精確樣品平臺304,表面成像 或分析裝置308,和離子束限定開口 330與圖3A-D中限定的精確樣品平臺204,表面成像或分 析裝置208,和離子束限定開口230相同或?qū)嵸|(zhì)上相同。不可旋轉(zhuǎn)的組件由虛線所表示。光學(xué) 裝置系統(tǒng)300-300'"的所述離子束光學(xué)裝置可以繞主軸328旋轉(zhuǎn)。
[0082]圖4A顯示了單向、雙束設(shè)備300,其提供使用第一離子束路徑340的高角度(主動銑 肖IJ)離子光學(xué)裝置和，使用第二離子束路徑342的低角度(柔和銑削）離子光學(xué)裝置，相似與 或相同于圖3A的第一和第二離子束路徑240和242。所述設(shè)備300還包括離子源312,離子光 學(xué)匹配組件316,雙向離子束導(dǎo)向318,掠離子束(GIB)模組或組件326,離子光學(xué)匹配組件 320,離子束導(dǎo)流板322和精確聚焦離子束(FIB)模組或組件324。所述離子源312能夠是任何 種類的離子源，其適用于離子銑削，表面機(jī)加工，或離子束的其他用途。所述離子光學(xué)匹配 組件316可以包括匹配透鏡或一或多個束矯正電極。所述離子光學(xué)匹配組件320可以包括匹 配透鏡或一或多個束矯正電極。所述精確聚焦離子束(FIB)模組或組件324提供了離子束 306的最終聚焦，成像矯正和掃描和在樣品302表面上的束定位。
[0083]在圖4A的所述設(shè)備300中，雙向離子束導(dǎo)向318在快速銑削（路徑340)和柔和銑削 (路徑342)方向之間改變方向或切換離子束。作為結(jié)果，所述雙向離子束導(dǎo)向318包括內(nèi)部 電極或內(nèi)部球形部分其知道離子束朝向掠離子束(GIB)模組或組件326基于應(yīng)用適當(dāng)?shù)碾?壓。GIB310被雙向離子束導(dǎo)向318改變方向的角度大于90°但小于120° (優(yōu)選的小于等于 100°)。在一例子中，所述雙向離子束導(dǎo)向318和/或GIB模組或組件326提供掠離子束310的 最終聚焦、束成形，控制和/或定位。所述雙向離子束導(dǎo)向318還包括外層或外部電極或內(nèi)部 球形部分，其基于應(yīng)用合適的電壓指向所述離子束朝向FIB模組或組件324。
[0084]所述離子束導(dǎo)流板322引導(dǎo)離子束340至FIB方向。FIB306被所述離子束導(dǎo)流板322 引導(dǎo)的角度是從120°到150° (優(yōu)選的從125°到140°)。在圖4A的所述設(shè)備300中，所述離子源 312可以永久的連接至離子束光學(xué)裝置，和可繞離子束光學(xué)裝置（例如，離子束限定開口 330,離子光學(xué)匹配組件316,雙向離子束導(dǎo)向318，F(xiàn)IB模組或組件324,離子光學(xué)匹配組件 320和離子束導(dǎo)流板322)旋轉(zhuǎn)。
[0085]圖4B顯示了單向，底側(cè)安裝的雙束設(shè)備300'，其中所述離子源312安裝在精確樣品 平臺304以下，并且與主旋轉(zhuǎn)軸328對齊，并且不隨著離子束光學(xué)裝置旋轉(zhuǎn)。所述設(shè)備300'還 包括離子束導(dǎo)流板314和雙向離子束導(dǎo)向318'。所述離子束導(dǎo)流板314以90°改變離子束方 向。所述雙向離子束導(dǎo)向318 '包括底部，其以90°改變離子束，和上部，其包括內(nèi)部和外部球 形部分或電極，類似于或相同于圖4A的雙向離子束導(dǎo)向318中的這些部分。所述固定離子束 限定開口 330設(shè)置在主軸328上或與其對齊。所述離子束限定開口 330提供了在所述設(shè)備或 系統(tǒng)300'的可旋轉(zhuǎn)平臺中的離子束同軸入口。
[0086]圖4C顯示了雙向底側(cè)安裝雙束設(shè)備300"，其中離子源312安裝在精確樣品平臺304 以下，并且與主旋轉(zhuǎn)軸328對齊，并且不隨著離子束光學(xué)裝置旋轉(zhuǎn)。所述設(shè)備300"還包括離 子束導(dǎo)流板314'和雙向離子束導(dǎo)向318a'-b'。所述離子束導(dǎo)流板314'在兩個獨(dú)立或單獨(dú)方 向（例如，相對的）之間切換源自離子源312的所述離子束的路徑，用于形成離子束340a-b或 342a_b，依賴于離子束導(dǎo)向318a'-b'指向離子束的方向。所述雙向離子束導(dǎo)向318a'和 318b'相同或?qū)嵸|(zhì)上相同于圖4B的所述雙向離子束導(dǎo)向318'，并且離子束限定開口 330相同 或?qū)嵸|(zhì)上相同于圖4B。所述離子源312,離子匹配組件316a-b，GIB模組或組件326a-b，離子 光學(xué)匹配組件320a-b，離子束導(dǎo)流板322a-b，和FIB模組或組件324a-b與圖4A和4B中的所述 設(shè)備或系統(tǒng)300-300'相同或?qū)嵸|(zhì)上相同。
[0087]圖4D顯示了雙向、底側(cè)安裝雙束設(shè)備300" '，類似于圖4C的所述設(shè)備300"，包括多 個離子源312a-c，其位于精確樣品平臺304以下。所述離子源312a，312b和312c相互之間不 相同，并且是獨(dú)立的液態(tài)金屬離子源(LMIS)，等離子體離子源，惰性氣體離子源，堿金屬離 子源，氣體簇離子源(GCIS)等等。所述設(shè)備300"還包括多束導(dǎo)向（或?qū)Я靼?332,其具有一 或多束切換功能和離子光學(xué)匹配組件334。所述離子光學(xué)匹配組件334能包括或是匹配透鏡 或一個活多個束修正電極。所述離子束限定開口 330,多束導(dǎo)向332,和離子光學(xué)匹配組件 334與主旋轉(zhuǎn)軸328對齊。所述離子源312a，312b和312c，離子束限定開口 330,多束導(dǎo)向332 和離子光學(xué)匹配組件334不隨著離子束光學(xué)裝置旋轉(zhuǎn)。 用于可旋轉(zhuǎn)離子束系統(tǒng)的典型離子束導(dǎo)流板機(jī)構(gòu)
[0088]圖5A-5C圖示了相應(yīng)于本發(fā)明嗎實(shí)施例的典型可旋轉(zhuǎn)的、有軌的、雙向離子光學(xué)系 統(tǒng)400,包括球形，圓形或環(huán)形靜電聚光器。離子源412(如文中其他部分所述)注入或發(fā)射離 子束436到離子光學(xué)匹配組件434,其可以包括一或多個匹配透鏡和/或束矯正電極，和其可 以實(shí)質(zhì)上相同于離子光學(xué)匹配組件334(圖4D)或234(圖3D)。所述離子束于是通過離子束導(dǎo) 流板430 (圖5B)在兩個路徑相反的方向之間切換（例如，順時針方向束旋轉(zhuǎn)[看左側(cè)離子束 442]和逆時針方式束旋轉(zhuǎn)[看右側(cè)離子束444]，）。所述離子束限定開口 430提供同軸入口用 于離子束436進(jìn)入系統(tǒng)400的轉(zhuǎn)動平臺。
[0089]所述靜電聚光器引導(dǎo)左側(cè)和右側(cè)離子束442和444朝向?qū)?yīng)的左側(cè)離子束導(dǎo)流板 448和右側(cè)離子束導(dǎo)流板(未示出）。所述離子束導(dǎo)流板引導(dǎo)或?qū)螂x子束正交的從靜電光 聚集器退出。靜態(tài)表面成像或分析檢測裝置408(例如，光學(xué)金相顯微鏡，激光顯微鏡，電子 顯微鏡，質(zhì)譜儀，或其他表面分析儀器)可以安裝在靜電光聚集器內(nèi)部，其還包括內(nèi)部電極 438,外部電極440,上平板452和可旋轉(zhuǎn)平臺450,用于安裝和/或組裝可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng) 的組件。所述內(nèi)部和外部電極438和440,具有預(yù)定的電壓，提供離子束的軌道運(yùn)行(例如，相 對于主軸428的旋轉(zhuǎn);看圖5B-C)。
[0090] 所述離子源412,離子光學(xué)匹配組件434和離子束導(dǎo)流板414是固定的，作為結(jié)果， 所述外部電極440,內(nèi)部電極438和上平板452也是固定的?？商鎿Q地，所述外部電極438和上 平板452能夠繞平板450旋轉(zhuǎn)。所述平板450和離子束導(dǎo)流板(例如448)能夠選擇最大值接近 180° (所述離子束導(dǎo)流板414作為旋轉(zhuǎn)終點(diǎn)）。機(jī)械和電子解耦允許平臺450旋轉(zhuǎn)并保持內(nèi)部 和外部電極438和440固定是本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
[0091] 所述離子束從光聚集器中退出并進(jìn)入離子光學(xué)匹配組件416,其能夠是或包括匹 配透鏡，或一或多個束矯正電極，如文中所述。所述離子束于是被對應(yīng)的雙向離子束導(dǎo)向 418a-b指向至FIB模組424a-b或GIB模組426a-b中的一個。所述離子束指向所述GIB模組 426a-b還經(jīng)過離子束導(dǎo)流板422，其在掠過方向上引導(dǎo)所述離子束。所述光學(xué)裝置還包括離 子光學(xué)匹配組件420(圖5C)，其可以是或包括匹配透鏡或一或多個束矯正電極。
[0092]如上所述，所述FIB模組或組件424a-b能夠提供離子束406(圖5C)在樣品、目標(biāo)或 試樣402表面上的最終聚焦，束成形和/或矯正和定位，還可以提供離子束(FIB)406(例如， 用于快速銑削或切割等等）的光柵或掃描。GIB模組或組件426a-b能夠提供掠離子束410用 于樣品、目標(biāo)或試樣402表面的機(jī)加工（例如拋光、柔和銑削，掠銑等）的最終聚焦，束成形 和/或矯正和定位。所述樣品、目標(biāo)或試樣402通過樣品平臺404上夾持在某位置，所述平臺 能夠相對于X，Y，Z和傾角坐標(biāo)精確定位和夾持樣品、目標(biāo)、或試樣402、
[0093]圖6A和6B圖示了本發(fā)明實(shí)施例的用于可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)的交流離子束注入機(jī) 構(gòu)，包括球形、環(huán)形或圓形靜電光聚集器。例如，圖6A顯示了有軌可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)500， 期具有單一離子束輸入機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng)500包括離子源512(如在此所述的），離子束注入導(dǎo) 向536,靜電光聚集器，其具有球形、圓形或環(huán)形內(nèi)部和外部電極538和540,離子束導(dǎo)流板 546和可旋轉(zhuǎn)平臺550,用于安裝和/或組裝在此所述的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)組件。所述內(nèi)部 和外部電極538和540,具有預(yù)定的電壓，提供離子束560做軌道運(yùn)動（例如，相對于主軸528 旋轉(zhuǎn)）。所述離子束導(dǎo)流板546導(dǎo)向或引導(dǎo)所述離子束560在可旋轉(zhuǎn)平臺550的正交退出點(diǎn) 548正交退出所述靜電光聚集器。所述有軌可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)500能夠相對于0°參考點(diǎn) (例如，點(diǎn)或位置，在所述離子束退出口562)旋轉(zhuǎn)離子束光學(xué)裝置最多接近至360° (例如，在 一個實(shí)施例中最多只大約330°)。
[0094]圖6B顯示了有軌可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)500'，其魚油雙離子束注入機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng) 500'包括第一和第二離子源512a和512b(如在此所述的，其可以是相同的或不同的），其產(chǎn) 生或發(fā)射左側(cè)離子束542和右側(cè)離子束544。所述系統(tǒng)500'運(yùn)行實(shí)質(zhì)上相同于圖6A的有軌可 旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)系統(tǒng)500,除了離子束光學(xué)裝置能夠相對于0°參考點(diǎn)（例如，點(diǎn)或位置，在所述 離子束退出口562a和562b)旋轉(zhuǎn)離子束光學(xué)裝置最多接近至180° (例如，在一個實(shí)施例中最 多只大約150°)。 典型的可旋轉(zhuǎn)離子束單元
[0095]圖7A-D分別顯示了相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例典型的相互作用的設(shè)備/系統(tǒng)200的上部 結(jié)構(gòu)的布局、外部/殼體和橫截面。圖7C是圖7A的所述設(shè)備/系統(tǒng)200的沿A-A線的橫截面圖， 圖7D是所述設(shè)備/系統(tǒng)200的沿B-B線的橫截面圖。所述集成束單元（IBU)200包括離子源 210，多自由度操作器(未示出），可旋轉(zhuǎn)光學(xué)裝220，電機(jī)225，真空腔250，干涉儀260，一或多 個端點(diǎn)探測器和若干可選組件，包括激光器270。所述電機(jī)225旋轉(zhuǎn)所述光學(xué)裝置220,例如 通過驅(qū)動連接至可旋轉(zhuǎn)光學(xué)裝置的（例如，在其最上方)輪子或盤片227。所述端點(diǎn)探測器可 以包括可視的或紅外光顯微鏡280,熱視覺裝置282或其他設(shè)備（例如光學(xué)反射計），用于確 定一或多個銑削操縱是否滿足端點(diǎn)的條件。所述集成束單元(IBU)200可以還包括氣體注入 系統(tǒng)(未示出）和等離子體源(未示出，但其可以使用一或多個源自氣體注入系統(tǒng)的氣體擊 出等咼子體）。
[0096] 所述腔250可以是可操作連接到一個能夠創(chuàng)造一個相對高真空(例如，<l(T4T〇rr，〈 10_6Torr，或者<10_4Torr的任何值，例如<5xlO_6Torr)的真空系統(tǒng)。例如，所述室250可以可 操作地連接到渦輪分子和/或旋轉(zhuǎn)栗，高、低真空計(測量內(nèi)室250的壓力），分配閥，和一個 負(fù)載鎖定單元(見，例如，圖12A)。多氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以提供一種或多種氣體(如氬氣，Xe或 Ar-Xe混合)到室250和/或離子源210。所述設(shè)備/系統(tǒng)200可以進(jìn)一步包括氣體注入系統(tǒng)。真 空栗和/或系統(tǒng)可以進(jìn)一步配備液氮冷平臺用于捕獲潛在的污染物和/或反應(yīng)物用于束敏 感材料。所述設(shè)備/系統(tǒng)200還包括一個可操作的防護(hù)掩膜，用于保護(hù)樣品的區(qū)域不能被銑 肖IJ，和允許銑削不受掩膜保護(hù)的試樣區(qū)域，和/或深度探查器(例如，包括干涉儀)其測量孔 的深度，通過銑削操作形成切口或開口（例如，過程質(zhì)量控制和/或端點(diǎn)檢測）。深度探查器 可能是固定的（例如，包括干涉儀和一個合適的傳感器)或掃描。銑削過程的附加組件可以 包括反應(yīng)氣體輔助離子刻蝕(RIE)或等離子清洗(未顯示）。
[0097]在本儀器或系統(tǒng)中銑削過程中的端點(diǎn)檢測可以使用集成光學(xué)成像裝置監(jiān)測。光學(xué) 成像裝置可包括一個熱視覺裝置282。另外，光學(xué)成像裝置可包括可見光顯微鏡280。在任何 情況下，該室250可包含進(jìn)一步光學(xué)裝置255用于反射，對準(zhǔn)和/或聚焦光到或來自顯微鏡 280，熱視覺裝置282，激光270，和/或干涉儀260?？偟膩碚f，在本裝置中的端點(diǎn)檢測可包括 以下一個或多個：（1)從成像裝置獲取關(guān)注的圖像；（2)用顯微鏡測量銑削深度(例如，通過 測量離焦的量或度）；和(3)通過干涉測量銑削深度。
[0098]圖8A圖示了相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部組件300,包括在系統(tǒng)腔內(nèi)的典型的樣品 夾具310和工作臺/操作器320。如圖所示，工作臺/操作器320具有四個自由度，用于束342的 精確目標(biāo)對準(zhǔn)和定位。因此，工作臺/操作器320可以包括一個x平臺322,用于左右移動樣品 夾具310,一個y平臺324用于前后移動樣品夾具310, 一個z平臺326用于上下（垂直)移動樣 品夾具310,和一個傾斜平臺328用于相對基座325的x-y(如水平)平面有角度地傾斜或旋轉(zhuǎn) 樣品夾具310,其中工作臺/操作器320的各平臺安裝在基座325上。所述x平臺322和y平臺 324及其相關(guān)的功能是可以互換的（例如，的x平臺322可將樣品夾具310向前和向后移動，和 y平臺324可以把樣品夾具310左右移動，或"322"可以指定y平臺等）。
[0099]工作臺/操作器320還包括一個或多個電機(jī)和/或執(zhí)行機(jī)構(gòu)（未顯示），用于在的指 示方向移動所述的x-，y-，z-和傾斜平臺322，324，326和328。對每個平臺的電機(jī)和/或執(zhí)行 機(jī)構(gòu)包括壓電電機(jī)，和驅(qū)動x-，y-，z-和傾斜平臺322，324，326和328移動的機(jī)構(gòu)，可能包括， 例如，齒輪齒條式直線驅(qū)動器，液壓活塞或缸等。工作臺/操作器320中x-，y-，z-平臺的定位 精度可以在± 1虛(例如，±0.5mi，±0.2mi，或在± lyM任何其他值）。
[0100] 所述傾斜平臺328可以旋轉(zhuǎn)樣品夾具310到90°-e角度，其中e角是當(dāng)傾斜平臺328 在0°角時，離子束322從第二離子束路徑345相對于基座325或樣品夾具310或z-平臺326出 現(xiàn)的角度。在某些實(shí)施例中，傾斜平臺328可在從45°至約85° (例如，在該范圍內(nèi)的50°、60° 或任何其它角度）范圍中以最大角度旋轉(zhuǎn)樣品夾具328。用于傾斜平臺328的電機(jī)可以從 10° /秒到45° /秒中最大的角速度移動(例如，20° /秒，或任何其他值在這樣的范圍內(nèi)）。
[0101] 樣品夾具310是工作臺/操作器的320的z-平臺（垂直平臺）326上的一部分或貼在 其上，但它可以替代不同的平臺（例如，x-平臺322或y-平臺324)的一部分或貼在其上，同 時，各平臺不一定按顯示的順序，和z-平臺326可定位在x-和y-平臺322和324下方，用于上 下升降x-和y-平臺322和324(假設(shè)樣品夾具310部分或貼上x-和y-平臺322和324中的至少 一個）。樣品夾具310可夾持具有最大尺寸或最大直徑為300毫米X 300毫米X 100毫米的樣 品（例如，150毫米X 150毫米X 50毫米，60毫米X 60毫米X 20毫米，或任何其他尺寸在這樣 的范圍內(nèi)）。
[0102] 在使用離子束342的處理過程中，樣品夾具310夾持樣品330。一般情況下，當(dāng)樣品 330中的被加工區(qū)域335由離子束342照射時，樣品夾具310保持靜止。
[0103] 組件300還包括離子束光學(xué)裝置(表現(xiàn)為第一和二離子束路徑340和345)。因?yàn)閮?個路徑340和345和工作臺/操作器320的傾斜平臺328,離子束光學(xué)裝置在高、低角度件操 縱。如這里所述，離子束光學(xué)裝置也能夠繞軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線由z-平臺326運(yùn)動路徑，該成像 系統(tǒng)350光路，或其他參考線和/或平面定義，當(dāng)傾斜平臺328位于0°角時，前述平面與樣品 夾具31〇、 z-平臺328或基座325中的一個平面正交。
[0104]圖8B圖示了相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例的典型的、實(shí)質(zhì)上完整的系統(tǒng)/設(shè)備750,其具有 典型的可替換的工作臺/操縱器760。圖8B的設(shè)備750包括圖7A-D的集成的束單元（IBU)600， 工作臺/操縱器760、和外柜770。工作臺/操縱器760操縱安裝在其最上面表面的樣品夾具 780。工作臺/操縱器760在三個正交方向的各向上(例如，使用x-，y-和z-電極和/或執(zhí)行器） 移動，可以繞一個由X-和Y-線方向定義的軸線傾斜。另外，X和Y-電機(jī)和/或執(zhí)行器可以用一 個單一的電機(jī)和/或執(zhí)行器所取代，所述電機(jī)和/或執(zhí)行器在X-Y平面內(nèi)（即繞Z軸)旋轉(zhuǎn)樣品 夾具，但這樣的布置可能會限制樣品夾具沿X軸和Y軸移向目標(biāo)區(qū)域的能力。該工作臺/操縱 器760被安裝在和/或定位在外部機(jī)柜的上、下壁/表面之間。某種程度上，所述工作臺/操縱 器760可密封安裝或貼在外柜770上壁的下部或外表面，用于允許在腔650內(nèi)制造或形成真 空。
[0105]所述電機(jī)通過驅(qū)動具有齒輪/輪機(jī)構(gòu)629的輪子或盤片620旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置620。 設(shè)備750中與其他圖中具有相同的標(biāo)示的其他組件，與其他圖中相應(yīng)的組件相同或?qū)嵸|(zhì)上 相同。 可替換的典型系統(tǒng)/設(shè)備
[0106]圖9圖示了按照本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的具有雙離子束軌跡和一個或多個離 子源的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置的典型的下行配置。所述設(shè)備800包括離子源810、離子光學(xué)裝 置820、工作臺/操縱器830、腔殼體850和成像裝置860。所述離子光學(xué)裝置820包括第一和第 二離子束路徑822和824,類似于其他的實(shí)施例/圖中的第一和第二離子束路徑。光學(xué)成像裝 置860可以包括一個集成的掃描激光或電子顯微鏡（如集成的SEM或LSM)或光學(xué)金相顯微 鏡，能夠配備有如照相機(jī)的成像裝置和用于端點(diǎn)檢測中的任何一個。
[0107] 在設(shè)備800的配置中，離子源830低于工作臺/操縱器810,光學(xué)成像器件860高于工 作臺/操縱器830。第一和第二離子束路徑824和822高于工作臺/操縱器830,但一般的離子 光學(xué)裝置(未示出）的普通組件橫向相鄰于工作臺/操縱器830。這樣的配置允許光學(xué)成像裝 置860被直接定位在樣品840的關(guān)注區(qū)域上。在一個實(shí)施例中，離子源810隨離子光學(xué)裝置旋 轉(zhuǎn)820 〇
[0108] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的可替換的典型設(shè)備800'的下部配 置，其具有兩個離子束軌跡822和824和兩個可互換的離子源810和812。離子光學(xué)裝置和圖 10中設(shè)備的離子源可以如本文所述的其他設(shè)備和/或系統(tǒng)，并且基本上如圖9所述，除了在 可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置820和離子源810和812之間的連接必須是可斷開和重新連接的，使 離子源能夠根據(jù)需要和/或期望變化。其結(jié)果是，當(dāng)時從離子光學(xué)裝置820斷開時，離子源 810和812可以獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
[0109] 圖11圖示了進(jìn)一步替換的典型的的可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置820的下部配置和固定離 子源810。所述設(shè)備800"包括離子源810,離子光學(xué)裝置820、工作臺/操縱器830,腔外殼850 和光學(xué)成像裝置860。離子光學(xué)裝置820包括第一和第二離子束路徑822和824，其近似于或 相同于在其它實(shí)施例中第一和第二離子束路徑。然而，離子源810集中在工作臺/操縱器830 下面、和離子光學(xué)裝置82(T包括90°束導(dǎo)流板824,其集中在工作臺/操縱器的830下面，和在 90°束導(dǎo)流板824和大于90°束導(dǎo)流板828之間的第一匹配透鏡826。該設(shè)備800〃還包括在90° 束導(dǎo)流板824和工作臺/操縱器830之間的束流監(jiān)測器(未示出）。第二匹配透鏡842也可在圖 6-7的實(shí)施例中出現(xiàn)。
[0110] 圖12A圖示了圖8A中的典型的系統(tǒng)和/或設(shè)備700,其處于正常離子銑配置（即，所 述樣品與第一離子束路徑524出現(xiàn)的離子束成90°角）。氣閘900,其用于在真空腔中加載和 卸載的試樣，所述氣閘900可操作地連接到該腔的壁。除了 "傳統(tǒng)的"離子銑削，該系統(tǒng)/設(shè)備 可用于其他功能和/或過程(例如，用于制造深溝槽或切斷，用于各向異性蝕刻，用于布置晶 界等）。圖12B圖顯示了圖8A的樣品夾具和工作臺700在正常離子銑削的更詳細(xì)的配置。因 此，在本設(shè)備中應(yīng)用的一個例子，該設(shè)備可用于正常的離子銑削（例如，樣品中加工深槽或 切斷，各向異性刻蝕樣品，確定或布置樣品的晶界等）。正常的離子銑削一般在90°配置下進(jìn) 行（即，來自第一離子束路徑740的在離子束742在90°角照射所述樣品730)。成像系統(tǒng)750可 用于監(jiān)測的正常銑削操作的端點(diǎn)。 典型的應(yīng)用
[0111]可由本設(shè)備執(zhí)行的技術(shù)方法和/或應(yīng)用包括： 1. 用離子束對一個靜態(tài)固定試樣處理，該離子束具有選定的入射角度、能量、掃描范圍 和尺寸，以及圍繞關(guān)注區(qū)域旋轉(zhuǎn)，其中的關(guān)注區(qū)域和離子束旋轉(zhuǎn)軸同軸。這導(dǎo)致了可控的， 平面去除關(guān)注區(qū)域中的材料，以暴露在試樣中的目標(biāo)特征。 2. 用離子束對一個靜態(tài)固定試樣處理，該離子束具有選定的入射角度、能量、掃描范圍 和尺寸，以及圍繞具有使用激光干涉儀控制深度的關(guān)注旋轉(zhuǎn)。這允許實(shí)時控制從樣品中除 去材料到一個預(yù)定的深度，以及能夠檢測到的處理端點(diǎn)的能力。 3. 用離子束對一個靜態(tài)固定試樣處理，該離子束具有選定的入射角度、能量、掃描范圍 和尺寸，以及圍繞關(guān)注旋轉(zhuǎn)，該關(guān)注具有同步激光束以選定能量(或劑量)和用于激活試樣 表面原子的波長來輻射關(guān)注區(qū)域。這允許增加去除率和控制的銑削過程的選擇性。例如，激 光具有由金屬吸收的發(fā)射波長，而不是由周圍的電介質(zhì)，其能夠用于選擇性加熱的金屬，從 而通過離子銑更選擇性地消除金屬。 4. 用離子束對一個靜態(tài)固定試樣處理，該離子束具有選定的入射角度、能量、掃描范圍 和尺寸，以及圍繞關(guān)注旋轉(zhuǎn)，使其能夠同步的被一或多個成像裝置觀測，所述成像裝置預(yù)先 對準(zhǔn)相同的焦點(diǎn)和與離子光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)軸同軸。優(yōu)選的，光學(xué)裝置包括高分辨光學(xué)顯微 鏡和熱視覺器件。例如，可以利用光學(xué)顯微鏡來調(diào)整與離子光學(xué)裝置旋轉(zhuǎn)軸線與試樣的關(guān) 注區(qū)域，在銑削過程中觀察關(guān)注區(qū)域。熱視覺裝置可用于（1)通過識別離子束的熱跡，將離 子束定位至試樣表面上同軸于離子光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線，（2)通過識別激光束的熱跡將激 光束定位至照射到試樣表面上同軸于離子光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線，以及/或(3)在關(guān)注區(qū)域內(nèi) 控制試樣的溫度。 5. 用離子束對交替處理靜態(tài)固定試樣(例如半導(dǎo)體晶元)的前側(cè)和后側(cè)，該離子束具有 選定的入射角度、能量、掃描范圍和尺寸，以及圍繞關(guān)注區(qū)域旋轉(zhuǎn)。在一個掠角，和所述離子 光學(xué)裝置繞關(guān)注區(qū)域旋轉(zhuǎn)，所述前側(cè)能夠處理至預(yù)設(shè)深度或直到目標(biāo)特征被暴露。所述試 樣前端和背面處理之間的過渡是通過樣品（例如，晶片）翻轉(zhuǎn)完成的。所述背面處理可以通 過同時結(jié)合進(jìn)行激光束照射和在一個高入射角(這是預(yù)期增加的研磨速度)和圍繞關(guān)注區(qū) 域旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置到預(yù)先設(shè)定的深度或直到目標(biāo)特征曝光的離子銑削來完成的。這允 許在一個單一試樣或晶元內(nèi)不使用重復(fù)的晶片樣品提取物的制備一或多個計劃視圖STEM 樣品。
[0112]因此，本裝置和方法的應(yīng)用包括： 1. 實(shí)時控制的離子拋光 2. 具體定點(diǎn)去層化： 2.1. 俄歇分析與深度剖析 2.2. 電子微探針，掃描探針顯微鏡 2.3. 三維圖像重建 3.SEM樣品的制備 3.1.切片(橫截面剖切） 3.2. 計劃視圖樣本 3.3. 后-FIB清洗(例如，在傳統(tǒng)的FIB后進(jìn)行清洗，在FIB中試樣經(jīng)常遭受介入的重離子 的損傷，例如Ga) 3.4. 無網(wǎng)格(Grid-less)型透明TEM樣品制備，其用于STEM模式中的SEM 3 ? 5 ? SEM樣品清洗(例如，原位） 4. TEM/STEM樣品制備 4.1. TEM 切片 4.2. TEM計劃視圖 4.3. 用于TEM的后-FIB最終削薄和清洗 5. 從大量物料或物件(例如，掀去法)中取出的樣本 6. 鉆微型孔 7. 多晶硅布置
[0113] 下面的例子說明本系統(tǒng)的各種應(yīng)用和方法。
[0114] 圖13A-B分別展示了本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例如何在一個單一的設(shè)備800在結(jié) 合使用高角度光學(xué)裝置840進(jìn)行的主動離子銑削和使用低角度離子光學(xué)裝置845進(jìn)行的柔 和離子銑削，可以使樣本810(例如，一個集成電路）的大區(qū)域815去層到預(yù)定深度。圖13A顯 示了在一個固定的樣品810上采用大角度離子光學(xué)裝置840主動銑削。圖13B顯示在在固定 樣本810上使用低角度離子光學(xué)裝置845進(jìn)行低角度柔和銑削。指定的處理區(qū)域?yàn)?15。使用 成像系統(tǒng)可以監(jiān)視該過程830。當(dāng)光學(xué)裝置圍繞著系統(tǒng)800的中心軸旋轉(zhuǎn)（圖13A-B中隨著光 線進(jìn)入成像系統(tǒng)830所定義）、在加工區(qū)域815的材料和/或結(jié)構(gòu)從所有或幾乎所有的方向上 均勻地銑削。在一個實(shí)施例中，本裝置去層和離子拋光面積>10wiiX IOwii的集成電路樣品 810。所述去層和離子拋光區(qū)域被清潔和聚焦。
[0115] 圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例，在可旋轉(zhuǎn)的離子束系統(tǒng)800使用高 角度離子光學(xué)裝置840主動銑削用于削薄半導(dǎo)體/集成電路晶片810背側(cè)。對于這樣的應(yīng)用 的目的包括元素和分子深度剖析與分析技術(shù)在納米尺度(如S頂S，Aug er，XPS和拉曼光譜）， 和樣品制備用于光電子和LVx顯微鏡(例如，在芯片級）。加工區(qū)815可能有一個尺寸（例如， 直徑)約l〇y米到幾毫米。使用本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置800的好處包括濺射坑優(yōu)越 的平整度和粗糙度(使用分析儀器與現(xiàn)有技術(shù)的深度相比），對樣本810的熱性能和電氣完 整性影響最小(例如，由于具體定點(diǎn)，非接觸式銑削）。同時用激光輻射所述加工區(qū)域815,該 激光具有能夠被基底吸收的發(fā)射波長，可以使基底加熱，提高銑削速度
[0116] 圖15A-B分別顯示前面和背面銑削樣品910,其使用可翻轉(zhuǎn)的樣品夾具920制備的 樣品910用于透射電子顯微鏡(TEM)，其使用本發(fā)明的一個或多個實(shí)施方式的可旋轉(zhuǎn)離子束 系統(tǒng)900中的低角度離子光學(xué)主軸945。在本例中的銑削能夠執(zhí)行用于制備計劃試圖（或俯 視圖）TEM樣品900.圖15A顯示使用低角度離子光學(xué)裝置945,在TEM樣品夾具920上的網(wǎng)格 (沒有編號)前方側(cè)銑削樣本910。成像系統(tǒng)930可以監(jiān)視進(jìn)程的進(jìn)程。在樣品910正面均勻地 從所有或幾乎所有方向，繞系統(tǒng)900的中心軸旋轉(zhuǎn)（由光進(jìn)入光學(xué)成像系統(tǒng)930定義)銑削 和/或拋光加工區(qū)域的材料和/或結(jié)構(gòu)。圖15B顯示在轉(zhuǎn)動或翻轉(zhuǎn)樣品夾具920 180°后，使用 低角度離子光學(xué)裝置945背側(cè)銑樣品910。所述光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)圍繞系統(tǒng)900的中心軸旋轉(zhuǎn)， 允許離子束銑削和/或拋光樣品910(在樣品910個正面加工區(qū)域的同一區(qū)域)前側(cè)和背側(cè)的 材料和/或結(jié)構(gòu)，其均勻地從所有或幾乎所有的方向。在圖15A-B中所示的例子，TEM樣品夾 具920可能是可翻轉(zhuǎn)的（或"滾動"），使離子束處理的正面和在同一位置的樣品910的背面。 在一個例子中，一個集成電路樣品中的大面積的STEM圖像OlOXlOwn)的制造采用先進(jìn)的 技術(shù)節(jié)點(diǎn)(例如，亞45納米或亞32納米)制備。
[0117] 圖16A-B分別顯示通過使用本法一或多個實(shí)施例的典型可旋轉(zhuǎn)離子束光學(xué)系統(tǒng) 800由前到后側(cè)銑削樣品810至TEM厚度，實(shí)現(xiàn)無網(wǎng)格SEM樣品制備用于STEM成像。不需要預(yù) 處理，一般是在樣品提取出大樣，或一個標(biāo)準(zhǔn)的TEM網(wǎng)格上放置一個預(yù)先削薄的樣品。圖16A 顯示使用高角度(例如，F(xiàn)IB)光學(xué)裝置840和低角度(如GIB)光學(xué)裝置845在無網(wǎng)格樣品810 中銑削加工區(qū)域815。一般而言，高角度光學(xué)840和低角度光學(xué)845是按順序操作，而不是同 時，但一些實(shí)施例中可用有高角度光學(xué)裝置840和低角度光學(xué)裝置845同時銑削的樣品810。 使用所述成像系統(tǒng)可以監(jiān)視該過程830。圖16B顯示背側(cè)銑STEM厚度之后翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)樣品夾 具82(T 180°形成無網(wǎng)格薄片815\在正面和背面銑削過程中，繞系統(tǒng)800(由光進(jìn)入光學(xué)成 像系統(tǒng)830所定義）的中心軸旋光學(xué)裝置，均勻地從所有或幾乎所有的方向銑削和/或拋光 加工區(qū)域815/815'的材料和/或結(jié)構(gòu)。
[0118] 圖16C顯示本發(fā)明的一個或多個實(shí)施方式的晶片或段，在此具有具體定點(diǎn)的無網(wǎng) 格電子透明薄片815a-c。因此，本系統(tǒng)和方法，可以制備獨(dú)特的具體定點(diǎn)的無網(wǎng)格STEM樣 品。樣品大小和觀測區(qū)域(例如，在STEM模式)的限制與掀去法技術(shù)相關(guān)，掀去法并未在本系 統(tǒng)和方法表述。例如，使用本系統(tǒng)和方法，結(jié)合前側(cè)和背側(cè)削薄的SEM樣品至TEM厚度可以在 比較大的區(qū)域(例如，>200ii平方米)進(jìn)行。最終，TEM薄片厚度低于10納米已實(shí)現(xiàn)。因此，前 側(cè)和背側(cè)銑SEM樣品到TEM厚度可以使用本設(shè)備和方法在STEM模式(無需TEM網(wǎng)格)進(jìn)行分析
[0119] 圖17a是一張照片，關(guān)于多站點(diǎn)去層的樣品。所示的樣品是在半導(dǎo)體集成電路中的 存儲器塊。右邊的圖像是左邊的圖像在最底去層點(diǎn)，放大2500倍的圖片。去層的點(diǎn)在左邊的 圖像(放大32X)從50到200微米的寬度。然而，可以利用現(xiàn)有的設(shè)備和方法對目標(biāo)區(qū)域去層， 可以從0.01毫米到10毫米之間，或任何值或值的范圍內(nèi)（例如，0.5至3毫米）。本發(fā)明的裝置 和方法也可用于樣品的目標(biāo)特定區(qū)域或區(qū)域。例如，目標(biāo)區(qū)域或區(qū)域可以使用在監(jiān)視器或 其他顯示器上的十字線預(yù)先對準(zhǔn)用于去層。
[0120] 在另一個例子中，對后FIB最終削薄TEM樣品和后FIB清洗由離子轟擊引起的損傷 和缺陷(如清FIB引入的損傷)進(jìn)行了研究。FIB目標(biāo)對齊，束定位于目標(biāo)。選定的目標(biāo)在高和 低的角度被銑削。使用與可旋轉(zhuǎn)光學(xué)裝置的中心軸線對準(zhǔn)的成像系統(tǒng)監(jiān)視處理過程。TEM樣 品（圖17b)制備如下：1)進(jìn)行離子照射(例如，具有旋轉(zhuǎn)的FIB，跟著是具有旋轉(zhuǎn)的GIB)在樣 品至引入損傷層和表面非晶化。2)在照射區(qū)域取得TEM切面。所述離子轟擊參數(shù)包括IkeV離 子束能級和7°入射角（即低角銑)持續(xù)時間為3分鐘。由FIB(即高角銑)得到的TEM樣品切面@ 1.6kV顯示約0.6nm的轉(zhuǎn)變（即非晶層厚度約為0.6nm)，和一層厚度約為1.3nm的含點(diǎn)缺陷。 因此，本發(fā)明使微不足道的表面非晶化，最小化損壞層的厚度，和/或優(yōu)越的TEM樣品晶格圖 像質(zhì)量。
[0121] 圖18是本發(fā)明實(shí)施例中的本發(fā)明裝置與其他工具的各種典型組合。例如，一個獨(dú) 立的光學(xué)系統(tǒng)1000可以安裝在一個小，耐振動(或阻尼）工作臺1010上。一個獨(dú)立的基于SEM 的系統(tǒng)可能包括本系統(tǒng)1000,其具有可旋轉(zhuǎn)的離子束光學(xué)裝置和掃描電子顯微鏡1020,其 中離子源1015是位于"底面"配置。本離子束系統(tǒng)1000可以集成有SEM1020和其他分析工具 1030,或晶片檢測系統(tǒng)1040。其他的組合和應(yīng)用是可以設(shè)想的，并被本發(fā)明所包含。 使用離子銑進(jìn)行樣品制備和/或處理的典型方法
[0122] 圖19是一個流程圖1100,顯示了按照本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的典型的制備 和/或處理方法。該方法反映了一種途徑，用于實(shí)時控制的微機(jī)械加工和應(yīng)用，在此用于樣 品分析，故障分析等，其在一個單一的設(shè)備中使用各種技術(shù)。
[0123] 在1110,關(guān)于樣品和目標(biāo)或關(guān)注區(qū)域的信息被收集。在一般情況下，這也是當(dāng)最終 目標(biāo)是預(yù)期時。選擇一個過程策略，選擇或確定目標(biāo)或預(yù)期的端點(diǎn)，并選擇或確定任何適用 的處理參數(shù)。
[0124] 在1120、執(zhí)行互動離子銑。在一般情況下，執(zhí)行離子銑削，該過程是被監(jiān)控的。離子 銑削可以包括用聚焦離子束(FIB)銑削或切割試樣，或用掠離子束(GIB)銑削或拋光試樣。 銑削過程可以通過實(shí)時可視化(例如，光學(xué)顯微鏡[在1150沿著或與成像]，熱成像等)進(jìn)行 監(jiān)控。監(jiān)控還可以通過在1140測量銑削過程(并且知道在加工條件下的銑削率，其可由經(jīng)驗(yàn) 確定）的時間來實(shí)現(xiàn)，或通過在1130測量或控制銑削加工的深度(例如，通過使用成像過程 測量的深度，或在加工條件下知道銑削速度和控制銑削的時間等)來實(shí)現(xiàn)。
[0125] 在1135,如果已達(dá)到預(yù)定的銑削深度，所述過程的最終目標(biāo)完成，并且過程在1160 結(jié)束。如果未達(dá)到預(yù)先確定的銑削深度，離子銑削過程繼續(xù)交互至1130。
[0126] 在1145,如果預(yù)定的時間長度已經(jīng)過去，該進(jìn)程的最終目標(biāo)完成，并且過程在1160 結(jié)束。如果預(yù)定義的時間長度還沒有過完，離子銑削過程繼續(xù)交互至1130。
[0127] 如果關(guān)注的圖像已被獲得，該過程的最終目標(biāo)完成，并且過程在1160結(jié)束。如果尚 未得到關(guān)注的圖像，離子銑削過程繼續(xù)交互到1130。 典型的軟件
[0128] 本設(shè)備能夠由專用的和集成的軟件包操作，校準(zhǔn)和/或控制。因此，本發(fā)明還包括 算法、計算機(jī)程序、計算機(jī)可讀介質(zhì)和/或軟件，在配備了傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理器的通用計 算機(jī)或工作站上可植入的和/或可執(zhí)行文件，并用于執(zhí)行一個或多方法和/或一個或多個操 作的在此公開的硬件。例如，計算機(jī)程序或計算機(jī)可讀介質(zhì)通常包含一組指令，當(dāng)由一個適 當(dāng)?shù)奶幚硌b置(例如，信號處理裝置，如微控制器、微處理器或DSP器件)執(zhí)行時，其配置用于 執(zhí)行上述方法，運(yùn)行，和/或算法。
[0129] 計算機(jī)可讀介質(zhì)可包括任何媒介，可以通過信號處理裝置讀出中執(zhí)行存儲在其上 的代碼，如軟盤、光盤、磁帶或硬盤驅(qū)動器。這樣的代碼可以包含對象代碼、源代碼和/或二 進(jìn)制代碼。該代碼一般是數(shù)字的，一般是用于處理由傳統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理器(如微處理器、 單片機(jī)或邏輯電路，如可編程門陣列，可編程邏輯電路/器件或?qū)Ｓ眉呻娐穂ASIC])。
[0130] 因此，本發(fā)明的一個方面涉及一種非暫時性的計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括指令集編碼， 其適應(yīng)用在三個正交方向和/或一個角方向上改變固定的試樣夾具的位置;水平旋轉(zhuǎn)可旋 轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置，可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝置被配置用于指向離子束，其沿著兩個路徑中的 任一個朝向固定試樣夾具中的試樣上預(yù)定區(qū)域;選擇兩個路徑中的一個路徑來聚焦和指向 離子束到試樣上的預(yù)定區(qū)域，其中兩路徑的角度相對于試樣的暴露表面至少相差10°;生成 離子束的離子源，將離子束聚焦到試樣上的預(yù)定區(qū)域，并利用成像設(shè)備生成包括預(yù)定區(qū)域 的試樣的圖像。在一些實(shí)施例中，該指令集可以進(jìn)一步用于選擇用于產(chǎn)生離子束的多個離 子源中的一個。
[0131] 圖20是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的典型過程控制中的流程圖1200。本發(fā)明 提供在離子束微細(xì)加工過程中，使用計算機(jī)軟件進(jìn)行實(shí)時計算機(jī)過程控制銑削深度，平面 度和粗糙度。
[0132] 離子束單元（IBU)控制塊1210控制本系統(tǒng)和/或設(shè)備的離子源的選擇和可旋轉(zhuǎn)的 離子光學(xué)裝置。塊1230允許用戶選擇一個氣體供給和可選的其他氣體供給參數(shù)(例如，流 量)給腔，其罩有可旋轉(zhuǎn)的例子光學(xué)裝置和/或試樣。當(dāng)設(shè)備包括多個離子源時，塊1232允許 用戶選擇離子源。塊1234允許用戶選擇離子束提取參數(shù)，如束能量，束流等。塊1236允許用 戶選擇離子光學(xué)裝置參數(shù)，如離子束路徑和離子光學(xué)的旋轉(zhuǎn)度或程度。塊1238允許用戶選 擇光束轉(zhuǎn)向的參數(shù)，例如:試樣夾具的X，Y和Z坐標(biāo)和傾斜角。。
[0133] 銑控制塊1220允許用戶選擇或控制特定的參數(shù)和/或限制銑削過程。例如，用戶可 以在塊1242控制銑削選擇性，并在1246試樣被研磨的區(qū)域?；蛘?，當(dāng)設(shè)備包括熱成像設(shè)備或 系統(tǒng)時，用戶可以在塊1240中限制表面溫度。當(dāng)該設(shè)備包括用于確定試樣已研磨深度的機(jī) 構(gòu)，用戶可以使用塊1244控制和/或限制深度，該深度是在該試樣中銑削和/或打孔，開口或 其他切割。當(dāng)設(shè)備包括適當(dāng)?shù)某上裨O(shè)備和/或分析儀器，用戶可以在銑削過程中使用塊1248 控制和/或限制試樣的表面粗糙度。在1250,基于用戶設(shè)定的端點(diǎn)參數(shù)定義，銑削控制塊 1220還控制銑削過程的端點(diǎn)檢測。
[0134] 因此，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，本設(shè)備還包括一個通用計算機(jī)或工作站，配備顯示 器、鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球或其他光標(biāo)操縱裝置，并配置為執(zhí)行參考圖20所描述的典型軟件。為 安全起見，本裝置可以包括一個獨(dú)立的開/關(guān)按鈕(例如，從通用計算機(jī)或工作站分開)和/ 或急救的關(guān)閉按鈕。 結(jié)論
[0135] 圖解和說明已經(jīng)詳細(xì)展示了前述的本發(fā)明的特殊實(shí)施例。本公開并不限于前述實(shí) 施例，并且很明顯，也可以鑒于以上所述的技術(shù)，對本發(fā)明進(jìn)行修改和變更。本文選定實(shí)施 例并對其進(jìn)行描述，以便最精確地闡述本發(fā)明的原理及它的實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬專業(yè)技 術(shù)領(lǐng)域的其他人員能最大程度的利用本發(fā)明及帶有各種修改的實(shí)施例，以適用于預(yù)期的特 殊用途。即，由添加至此的權(quán)利要求和它們的等效敘述所定義的發(fā)明范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種設(shè)備包括： a) 試樣夾具，用于在靜態(tài)位置夾持試樣； b) 工作臺，用于在三正交線方向和角方向上改變試樣夾具的靜態(tài)位置； c) 一或多個離子源； d) 可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，用于從所述一或多個離子源中的任一個，以任意角度朝向試 樣上的預(yù)定區(qū)域放射離子束，所述任意角度是關(guān)于當(dāng)角方向?yàn)?°角時于工作臺水平面的正 交軸線的夾角;和 e) 成像裝置，用于產(chǎn)生包括預(yù)定區(qū)域的試樣的圖像。2. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述工作臺包括第一機(jī)構(gòu)用于在橫向方向移動 所述試樣夾具，第二機(jī)構(gòu)用于在長度方向移動所述試樣夾具，第三機(jī)構(gòu)用于在垂直方向移 動所述試樣夾具，和第四機(jī)構(gòu)用于在角度方向移動所述試樣夾具，所述角度方向由橫向和 縱向的方向定義的平面中的軸線所限定。3. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述一或多個離子源包括第一離子源和與第一 離子源不同的第二離子源。4. 權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一離子源由以下組中選擇，惰性氣體離 子源和第二離子源由以下組中選擇，組3，組4，和組5離子源。5. 權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，第一離子源包括雙等離子體，第二離子源包括 液態(tài)金屬離子源或簇離子源。6. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子光學(xué)裝置包括（i)第一離子路徑用于 以第一角度發(fā)射離子束，該第一角度相對于試樣的暴露表面和（ii)第二離子路徑用于以第 二角度發(fā)射離子束，該第二角度相對于試樣的暴露表面，第一和第二角度相差至少10°。7. 權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，第一和第二路徑中的每個聚焦所述離子束至試 樣上的預(yù)定區(qū)域。8. 權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子光學(xué)裝置還還包括第一匹配透鏡用于 聚焦來自一或多個離子源的離子束，和雙向?qū)Я靼逵糜谥赶蛩鲭x子束至第一離子路徑或 的第二離子路徑中的一個。9. 權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述離子光學(xué)裝置還包括第一導(dǎo)流板用于接收 來自一或多個離子源的離子束，和束流監(jiān)視器用于確定離子束的束流。10. 權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，第一離子路徑包括束象散器，物鏡，束掃描板， 第二離子路徑包括第二匹配透鏡，第二束導(dǎo)流板和四極束校準(zhǔn)器。11. 權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述一或多個離子源和成像裝置位于試樣夾 具和工作臺的相對側(cè)。12. 權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述一或多個離子源和成像裝置位于試樣夾 具和工作臺的同側(cè)。13. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括電機(jī)用于旋轉(zhuǎn)所述離子光學(xué)裝置。14. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述成像裝置包括光學(xué)相機(jī)，顯微鏡和/或熱 可視裝置。15. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括激光器用于以預(yù)定劑量的輻射照射預(yù)定區(qū)域。16. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括激光干涉儀用于確定在試樣上預(yù)定區(qū)域的離子銑的 深度。17. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括真空腔用于密封罩住至少試樣夾具和離子光學(xué)裝 置。18. 一種方法包括： a) 用離子源產(chǎn)生離子束； b) 用可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置聚焦所述離子束； c) 指向所述離子束沿可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置中的兩個路徑中的一個至試樣上的預(yù)定區(qū) 域，該試樣在靜態(tài)的試樣夾具中，其中，所述兩個路徑對于試樣上暴露表面的夾具的角度差 不少于10° ;和 d) 使用成像裝置生成包括預(yù)定區(qū)域的試樣的圖像。.19. 權(quán)利要求18所述的方法，還包括，在產(chǎn)生離子束前，水平旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)的離子光學(xué)裝 置。20. 權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述離子束由若干個可操作連接或可連接至 可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置的離子源中的任何一個所產(chǎn)生。21. 權(quán)利要求18所述的方法，還包括，在產(chǎn)生離子束前，在三正交線方向和/或角方向上 任意改變靜態(tài)試樣夾具的位置。22. 權(quán)利要求21所述的方法，還包括，在改變靜態(tài)試樣夾具位置錢，將試樣固定在靜態(tài) 試樣夾具上。23. 非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括在其上編譯的指令，適用于： a) 三正交線方向和/或角方向上任意改變靜態(tài)試樣夾具的位置； b) 水平旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置，所述可旋轉(zhuǎn)離子光學(xué)裝置用于指向離子束沿著兩路徑中的 一個至試樣上的預(yù)定位置，該試樣位于靜態(tài)試樣夾具中； c) 選擇所述兩個路徑中的一個用于聚焦和指向所述離子束朝向試樣上的預(yù)定區(qū)域，其 中，所述兩個路徑對于試樣上暴露表面的夾具的角度差不少于10° ; d) 用離子源產(chǎn)生離子束； e) 聚焦離子束至所述試樣上的預(yù)定區(qū)域;和 f) 使用成像裝置生成包括預(yù)定區(qū)域的試樣圖像。24. 權(quán)利要求23所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令還適用于在若干個離子源中選擇一 個用于產(chǎn)生離子束。
【文檔編號】H01J37/20GK105957789SQ201610134900
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】迪米特里·博古斯拉沃斯基, 馬克·科沃爾
【申請人】Ib實(shí)驗(yàn)室有限公司