制备样本的方法、计算机程序产品及材料加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过使用材料加工装置来在物体上制备样本的方法。本发明专利技术还涉及一种计算机程序产品和一种用于执行该方法的材料加工装置。该方法包括：沿第一线在第一方向上引导光束经过物体的表面，其中在引导光束经过物体的表面时对物体的材料进行削磨；将第一方向改变为第二方向；沿第二线在第二方向上引导光束经过物体的表面，其中在沿第二线引导光束经过物体的表面时对物体的材料进行削磨，其中以脉冲的方式提供光束并且将光束引导到物体的表面上，其方式为使得在光束装置的第一操作状态下光束从物体削磨材料并且在第二操作状态下没有将光束引导到物体上，并且其中在第一操作状态下通过削磨物体上的材料来制备样本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
制备样本的方法、计算机程序产品及材料加工装置


[0001]本专利技术涉及一种用于通过使用材料加工装置来在物体上制备至少一个样本的方法，该材料加工装置例如具有粒子辐射设备。本专利技术还涉及一种计算机程序产品和一种用于执行该方法的材料加工装置。

技术介绍

[0002]电子辐射设备、尤其扫描电子显微镜(以下也称为SEM)和/或透射电子显微镜(以下也称为TEM)用于研究物体(样本)，以获得在特定条件下的特性和行为方面的认知。
[0003]在SEM的情况下，借助于射束发生器来产生电子射束(以下又被称为初级电子射束)并且通过射束引导系统将其聚焦到待研究的物体上。借助于偏转装置以扫描方式在待研究的物体的表面上引导初级电子射束。初级电子射束的电子在此与待研究的物体进行相互作用。作为相互作用的结果，尤其从物体发射电子(所谓的次级电子)并且将初级电子射束的电子返回散射(所谓的返回散射电子)。检测次级电子和返回散射电子并将其用于产生图像。由此获得待研究物体的成像。此外，作为相互作用的结果，产生了相互作用辐射，例如X射线辐射和阴极发光。相互作用辐射尤其用于分析物体。
[0004]在TEM的情况下，同样借助于射束发生器来产生初级电子射束并且借助于射束引导系统将其聚焦到待研究的物体上。初级电子射束透射待研究的物体。在初级电子射束穿过待研究的物体时，初级电子射束的电子与待研究的物体的材料进行相互作用。穿透待研究的物体的电子通过由物镜和透射透镜(Projektiv)组成的系统在光屏上或在检测器(例如相机)上成像。在此成像还可以在TEM的扫描模式下进行。这种TEM一般被称为STEM。另外可以提出的是，在待研究的物体处借助于另外的检测器来检测返回散射的电子和/或由待研究的物体发射的次级电子，以便将待研究的物体成像。
[0005]此外，从现有技术中已知，将组合设备用于研究物体，其中不仅可以将电子而且还可以将离子引导到待研究的物体上。例如已知的是，给SEM额外地配备离子辐射柱。借助于布置在离子辐射柱中的离子射束发生器来产生离子，这些离子用于制备物体(例如削磨物体的材料或将材料施加到物体上)或者还用于成像。SEM在此尤其用于观察制备过程，但是也用于进一步研究所制备的或未制备的物体。
[0006]在另外的已知的粒子辐射设备中、例如在使用气体输送的情况下将材料施加到物体上。已知的粒子辐射设备是提供电子射束和离子射束的组合设备。粒子辐射设备包括电子辐射柱和离子辐射柱。电子辐射柱提供聚焦到物体上的电子射束。物体布置在保持处于真空的样本室中。离子辐射柱提供也聚焦在物体上的离子射束。借助于离子射束，例如移除物体的表面的层。在移除这个层之后，物体的另外的表面露出。借助气体输入装置可以将气态的前体物质(所谓的前体)放入到样本室中。已知的是，气体输入装置构造有针状装置，该针状装置可以布置在距离物体的位置上至数百微米的非常近处，从而气态的前体物质可以尽可能精确地并且以高浓度被引导到该位置上。通过离子射束与气态前体物质的相互作用，在物体的表面上沉积物质层。例如，已知气态菲被作为气态前体物质通过气体输入装置
引入到样本室中。然后，在物体的表面上基本上沉积碳层或包含碳的层。还已知的是，使用具有金属的气态前体物质，以在物体的表面上沉积金属或包含金属的层。然而，沉积物不限于碳和/或金属。而是，可以在物体的表面上沉积任何物质，例如半导体、非导体或其他化合物。此外，已知气态前体物质在与粒子射束相互作用时用于削磨物体的材料。
[0007]将材料施加到物体和/或从物体削磨材料例如被用于在物体上布置标记。在现有技术中，例如标记被用于定位电子射束和/或离子射束。
[0008]已知的是，利用离子辐射设备来在物体上制备样本，其中该样本具有柱状构造。这样的样本的直径例如可以为小于1μm至数百微米。这样的样本的高度可以为数十微米至大约1mm。
[0009]利用已知的方法来研究柱状样本，这些已知的方法将在下文进行阐述。
[0010]从现有技术已知的是，确定柱状样本的材料的微机械特性。例如，通过对柱状样本的面施加压力来测量柱状样本的形变。尤其在粒子辐射设备中执行这样的测量。为此，粒子辐射设备具有对应的“原位(in
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situ)”测量装置。将在这个已知的方法中获取到的测量结果用于数学模型，以确定柱状样本的材料的机械材料特性。为了使这一确定是准确的，值得期望的是，样本具有尽可能准确的柱状形状，数学模型是基于该柱状形状。
[0011]还从现有技术已知，利用同步辐射来研究柱状样本并且在此从各个方向创建柱状样本的一系列投影图像。根据该一系列投影图像可以以高空间分辨率来确定柱状样本内部的三维结构。这样的研究例如是在分析生物样本的亚细胞结构时所感兴趣的。在此还值得期望的是，样本具有尽可能准确的柱状形状，以便能够实现对结构的无伪影的确定。
[0012]此外，还从现有技术已知，利用X射线辐射来研究柱状样本，以便从各个方向创建柱状样本的一系列投影图像。根据该一系列投影图像可以以低空间分辨率到中等空间分辨率来确定柱状样本内部的三维结构。这样的研究例如是在分析微电子构件的缺陷时或对于分析生物样本或地质样本的孔隙率而言所感兴趣的。在此还值得期望的是，样本具有尽可能准确的柱状形状，以便能够实现对结构的无伪影的确定。
[0013]样本的尽可能准确的柱状形状对于原子探针断层摄影术而言也是值得期望的。原子探针断层摄影术是定量分析方法，以确定物体中的元素分布。在原子探针断层摄影术中研究这样的样本，即，该样本的尖端的尖端半径的数量级例如为10nm至100nm。对这个尖端施加带有电压的电场，该电场的场强不足以使原子从该尖端分离。现在除了以上所提及的电压之外还向尖端提供较短的电压脉冲。由此促使场强增大并且于是足以通过场蒸发来使尖端上的单独的离子溶解。替代于较短的电压脉冲还已知使用较短的激光脉冲。作为离子分离的原子通过电场被引导到对位置敏感的检测器。由于已知电压脉冲或激光脉冲的时间点，因此还已知离子已从该尖端分离的时间点。然后可以根据离子从尖端直至对位置敏感的检测器的有待确定的飞行时间来确定离子的质量，更准确地说，确定离子的质量与电荷数之比。可以根据离子在对位置敏感的检测器上的撞击位置来获取原子在尖端上的x位置和y位置。通过得知所执行的蒸发顺序来获取原子在尖端中的z位置。换言之，在时间上稍晚撞击对位置敏感的检测器的离子与较早撞击对位置敏感的检测器的离子相比被布置成在尖端中更靠内。具有尖端的样本例如可以通过电化学的方式来制造。还已知的是，在具有电子辐射柱和离子辐射柱的组合设备中制备具有尖端的样本。尤其提出的是，通过使用离子射束削磨物体的材料来制备样本的尖端。对材料的削磨通过利用电子射束进行成像来观
察。现在，样本越是已经被形成为柱状，在用离子射束进行削磨时所必须从样本上去除以制备尖端的材料就越少。要削磨的材料越少，能够在预先给定的时间内制备的样本就越多。
[0014]下面将讨论从现有技术已知的用于制备柱状样本的方法。
[0015]例如已知的是，利用大体上垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过使用材料加工装置(2000)来在物体(125，425)上制备至少一个样本(2008A至2008I)的方法，所述材料加工装置具有用于提供至少一道光束的至少一个光束装置(2003)，其中所述方法包括以下步骤：
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在使用用于所述光束的引导装置(2003A)的情况下和/或通过在使用所述物体(125，425)布置在其上的可移动的载物台(122，424)的情况下移动所述物体(125，425)来沿第一线(L1，L2，L3)在第一方向(RI1，RI2，RI3)上引导所述光束经过所述物体(125，425)的表面，其中在引导所述光束经过所述物体(125，425)的表面时对所述物体(125，425)的材料进行削磨；
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将所述第一方向(RI1，RI2，RI3)改变为第二方向(RI1，RI2，RI3)，其中通过使所述第一线(L1，L2，L3)围绕所述物体(125，425)的表面上的旋转轴线旋转来将所述第一方向(RI1，RI2，RI3)改变为所述第二方向(RI1，RI2，RI3)；
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沿第二线(L1，L2，L3)在所述第二方向(RI1，RI2，RI3)上引导所述光束经过所述物体(125，425)的表面，其中所述第一方向(RI1，RI2，RI3)与所述第二方向(RI1，RI2，RI3)不同，其中在引导所述光束沿所述第二线(L1，L2，L3)经过所述物体(125，425)的表面时对所述物体(125，425)的材料进行削磨，其中
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由所述光束装置(2003)以脉冲的方式提供所述光束并且以如下方式将所述光束引导到所述物体(125，425)的表面上，即在所述光束装置(2003)的第一操作状态下所述光束从所述物体(125，425)削磨材料并且在第二操作状态下没有将所述光束引导到所述物体(125，425)上，并且其中
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在所述第一操作状态下，通过削磨所述物体(125，425)上的材料来制备所述样本(2008A至2008I)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本(2008A至2008I)是第一样本(2008A至2008I)，并且其中在所述第一操作状态下，通过在使用所述光束的情况下削磨所述物体(125，425)上的材料来制备至少一个第二样本(2008A至2008I)。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述第一操作状态下，首先制备所述第一样本(2008A至2008I)并且然后制备所述第二样本(2008A至2008I)。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一样本(2008A至2008I)具有带有第一中心点(2010A至2010I)的第一面(2009A至2009I)，其中所述第二样本(2008A至2008I)具有带有第二中心点(2010A至2010I)的第二面(2009A至2009I)，并且其中以如下方式来制备所述第一样本(2008A至2008I)以及所述第二样本(2008A至2008I)，使得所述第一中心点(2010A至2010I)与所述第二中心点(2010A至2010I)相距一定距离，其中所述距离具有以下特征中的至少一个特征：(i)所述距离与所述光束的直径或所述直径的数倍相对应；(ii)所述距离为小于900μm、小于800μm、小于700μm、小于600μm、小于500μm、小于400μm、小于300μm、小于200μm、小于100μm、小于80μm、小于60μm、小于50μm、小于30μm、小于20μm或小于10μm。5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述第一样本(2008A至2008I)的第一面(2009A至2009I)上布置第一标记，和/或在所述第二样本(2008A至2008I)的第二面(2009A至
2009I)上布置第二标记。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本(2008A至2008I)是多个样本(2008A至2008I)中的一部分，并且其中在所述第一操作状态下，通过在使用所述光束的情况下削磨所述物体(125，425)上的材料来制备所述多个样本(2008A至2008I)。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个样本(2008A至2008I)包括所述物体(125，425)上的至少5个样本、至少10个样本或至少15个样本。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中在所述光束装置(2003)的第一操作状态下，分别相继制备所述多个样本(2008A至2008I)中的各个样本(2008A至2008I)。9.根据权利要求6至8之一所述的方法，其中所述多个样本(2008A至2008I)中的每个所述样本(2008A至2008I)分别具有带有中心点(2010A至2010I)的面(2009A至2009I)，并且其中以如下方式来制备所述多个样本(2008A至2008I)，使得所述多个样本(2008A至2008I)中的至少一个第一样本(2008A至2008I)的面(2009A至2009I)的中心点(2010A至2010I)与所述多个样本(2008A至2008I)中的至少一个第二样本(2008A至2008I)的面(2009A至2009I)的中心点(2010A至2010I)相距一定距离，其中所述距离具有以下特征中的至少一个特征：(i)所述距离与所述光束的直径或所述直径的数倍相对应；(ii)所述距离为小于900μm、小于800μm、小于700μm、小于600μm、小于500μm、小于400μm、小于300μm、小于200μm、小于100μm、小于80μm、小于60μm、小于50μm、小于30μm、小于20μm或小于10μm，其中所述第一样本(2008A至2008I)与所述第二样本(2008A至2008I)之间没有布置所述多个样本(2008A至2008I)中的另外的样本(2008A至2008I)。10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述样本(2008A至2008I)中的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：H斯特曼，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：