本发明专利技术提供一种用于使用聚焦离子束形成透射电子显微术样品薄层的方法、系统以及计算机可读介质，包括将高能聚焦离子束引导向大块量材料；用该高能聚焦离子束铣削掉该多余量的材料，以产生带有一个或多个具有破坏层的暴露面的半成品样品薄层；对该聚焦离子束的清除速率进行表征；对清除速率进行表征之后，将该低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层一段预先确定的铣削时间，以便从该低能聚焦离子束上单位面积发送规定剂量的离子；以及用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层以清除至少一部分破坏层，以便产生包括至少一部分有关特征的成品样品薄层。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种用于使用聚焦离子束形成透射电子显微术样品薄层的方法、系统以及计算机可读介质，包括将高能聚焦离子束引导向大块量材料；用该高能聚焦离子束铣削掉该多余量的材料，以产生带有一个或多个具有破坏层的暴露面的半成品样品薄层；对该聚焦离子束的清除速率进行表征；对清除速率进行表征之后，将该低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层一段预先确定的铣削时间，以便从该低能聚焦离子束上单位面积发送规定剂量的离子；以及用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层以清除至少一部分破坏层，以便产生包括至少一部分有关特征的成品样品薄层。【专利说明】在TEM样品制备中用于低kV FIB铣削的基于剂量的端点确定
本专利技术涉及用于透射电子显微术(TEM)或扫描透射电子显微术(STEM)的样品的制备，并且具体地涉及带电粒子束在制备TEM或STEM样品中的使用。
技术介绍
透射电子显微术(TEM)使观测员能够形成纳米级至埃的分数级的极小特征的影像。TEM还允许分析样品的内部结构。在TEM中，宽电子射束冲击样品并且透射穿过样品的电子经过聚焦以形成样品的影像。样品必须足够薄以允许原束中的电子行进穿过样品并在相反侧上射出。一种相关类型的显微术，扫描透射电子显微术(STEM)，具有类似的要求和能力。从大块样品材料上切削下来的薄TEM样品被称为“薄层”。薄层厚度通常小于100纳米(nm)，但对于某些应用而言，薄层必须显著更薄。就30 nm及以下的先进半导体制作工艺来说，薄层的厚度经常需要小于20 nm，以便避免小型结构之间的重叠。样品的厚度变化会导致薄层弯曲、过度铣削、或其他重大缺陷。对于这样的薄样品而言，薄层制备是TEM分析中的一个关键步骤，它很大程度上决定了结构表征的质量以及对最小和最关键结构的分析。用于TEM薄层制备的现有技术方法通常利用聚焦离子束(FIB)系统进行的各种铣削操作。这种铣削操作包括清洁横截面、规则横截面和以如下方式放置的框式铣削:铣削图案的落点确定薄层的边缘的最终位置。薄层厚度和最终薄层中心位置的精确度基于这些FIB铣削操作的落点的精确度。在自动化工作流程中，通常关于从其上将要铣削TEM样品的基底的顶表面上的某一特征或基准点进行所有铣削。图1OA至图101中所示，例如，在转让给本专利技术的受让人FEI公司的美国专利号20130143412 Al “用于制备供TEM成像的薄样品的方法(Methods for Preparing ThinSamples for TEM Imaging)”中描述了一种制备薄TEM样品的现有技术方法。在图1OA中，描绘了已经完成大块铣削后的垂直样品截面1002。垂直样品截面1002附装在侧面和底部处的大块基底上，但为了清晰性，没有显示出周围的大块基底。在图1OB中，描绘了过度铣削区1052，这些过度铣削区典型地显示了某种程度的垂落。使用离子束1706在第一侧1051A上打薄样品截面1002。在图1OC和图1OD中，添加了材料1056，从而使得增加原样品截面1002的总厚度。可选地清除部分所添加的材料1056。充足的沉积材料1056留在了样品面1051A上，以便当铣削另一个样品面1051B时提供附加构造完整性。在图1OE中，在最终样品面1051B暴露前，附加材料1056可以沉积到样品1002上。然后，在后续附加打薄过程中，可以清除沉积材料1056。然后，在图1OF中，在样品1002的第二 TEM样品面1051B (背侧)处引导FIB 1706以打薄该样品。所暴露的第二样品面1051B将通常还显示某种程度的垂落，造成过度铣削区1052。在图1OG和IOH中，使用合适的方法(如化学汽相淀积)也使材料1056沉积到第二样品面1051B上。然后通过FIB铣削清除第二面上的一些或所有沉积材料。在图101中，可以可选地将所有沉积材料1056从已完成的TEM样品1010上清除。关于结晶材料(硅为商业上重要的例子)薄层的生产的已知问题在于，高能聚焦离子束(例如，30千电子伏(keV))在最终薄层内产生实质性的破坏层。例如由扰乱样品的晶格的高能离子引起破坏层。一种已知的解决方案为在较低FIB能量下进行一些最终加工步骤，典型地为2 keV至5 keV，但通常不大于8 keV。这些较低的FIB能量加工步骤经常被称为“破坏清除”步骤。在一些情况下，甚至使用更低的着陆能量(小于2 keV)。通常，着陆能量越低，晶格的扰乱越小，并且结果破坏层厚度随着着陆能量降低而减小。低着陆能量操作有时也称为低kV操作，这是因为，如果样品在地电位下，则着陆能量直接与离子源尖端上的高电压电位相关。与低kV (千伏)破坏清除程序相关的问题在于，FIB分辨率和探针特征在低kV下被大大降级。因为在低kV下色差通常导致探针形成效能大大降级，所以FIB分辨率和探针特征被降级。这意味着涉及成像的所有步骤(如用于放置最终低kV破坏清除铣削的步骤)具有已降级的能力。典型地，自动化加工产生的薄层，其中，低kV铣削的落点对最终切削落点和厚度精度具有关键性的影响。最终结果是，在30 kV下边缘的落点的控制比在低kV好得多，并且破坏清除过程对最终薄层的厚度和位置引入不希望地大量不确定性。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例包括一种用于使用聚焦离子束形成透射电子显微术样品薄层的方法。该方法包括:将高能聚焦离子束引导向大块量材料，该大块量材料包括有关特征和多余量的材料，以铣削掉该多余量的材料；用该高能聚焦离子束铣削掉该多余量的材料，以产生具有大于所希望的成品样品薄层厚度的厚度的半成品样品薄层，该半成品样品薄层的一个或多个暴露面包括破坏层；对在将低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层前的规定时间对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征；对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征之后，将该低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层的暴露面中的一个或多个一段预先确定的图案铣削时间，以便从该低能聚焦离子束上单位面积发送规定剂量的离子；以及用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层的暴露面中的一个或多个，以便清除至少一部分破坏层，由此产生包括至少一部分有关特征的成品样品薄层。本专利技术的另一个示例性实施例包括一种用于形成透射电子显微术样品薄层的系统。该系统包括:聚焦离子束柱；样品平台；安置在样品平台上或内的样品；可编程控制器，该控制器致使该系统自动进行如下操作:将高能聚焦离子束引导向大块量材料，该大块量材料包括有关特征和多余量的材料，以铣削掉该多余量的材料；用该高能聚焦离子束铣削掉该多余量的材料，以产生具有大于所希望的成品样品薄层厚度的厚度的半成品样品薄层，该半成品样品薄层的一个或多个暴露面包括破坏层；对在将低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层前的规定时间对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征；对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征之后，将该低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层的暴露面中的一个或多个一段预先确定的图案铣削时间，以便从该低能聚焦离子束上单位面积发送规定剂量的离子；以及用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层的一个或多个暴露面，以便清除至少一部分破坏层，由此产生包括至少一部分有关特征的成品样品薄层。本专利技术的另一个示例性实施例包括一种用计算机程序编码的非瞬态计算机可读本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于使用聚焦离子束形成透射电子显微术样品薄层的方法，该方法包括：????将高能聚焦离子束引导向大块量材料，该大块量材料包括有关特征和多余量的材料，以铣削掉该多余量的材料；????用该高能聚焦离子束铣削掉该多余量的材料，以产生具有大于所希望的成品样品薄层厚度的厚度的半成品样品薄层，该半成品样品薄层的一个或多个暴露面包括破坏层；????对在将低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层的暴露面的一个或多个前的规定时间对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征；????对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征之后，将该低能聚焦离子束引导向该半成品样品薄层的暴露面中的一个或多个一段预先确定的图案铣削时间，以便从该低能聚焦离子束上单位面积发送规定剂量的离子；以及????用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层的一个或多个暴露面，以便清除至少一部分该破坏层，由此产生包括至少一部分该有关特征的成品样品薄层。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TG米勒，J阿加瓦奇，M莫里亚蒂，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：
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