CN102651299A - 用于带电粒子束系统中的高电流模式与低电流模式之间的快速切换的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于在带电粒子系统中具有不同射束电流的操作模式之间进行快速切换的方法。许多FIB研磨应用要求感兴趣区域(RoI)中的研磨图案的准确定位。这可通过使用RoI附近的基准标记来实现，其中周期地偏转FIB，以便在FIB研磨期间对这些标记进行成像。然后能够测量和补偿射束相对于RoI的任何漂移，从而实现FIB研磨射束的更准确定位。往往有利的是使用较低电流FIB用于成像，因为这可实现标记的图像中的更高空间分辨率。为了更快的FIB研磨，期望更大的射束电流。因此，对于FIB研磨过程的优化，一种用于在高与低电流操作模式之间进行快速切换的方法是合乎需要的。

Description

用于带电粒子束系统中的高电流模式与低电流模式之间的快速切换的方法
技术领域
一般来说，本发明涉及带电粒子束系统，具体来说，涉及具有不同射束电流的操作模式之间的快速切换。
背景技术
在诸如电子显微镜或聚焦离子束(FIB)系统之类的带电粒子束系统中，镜筒通常用于将带电粒子束聚焦到待成像和/或处理的目标的表面。在FIB镜筒中，离子源(通常为液态金属离子源即LMIS)生成初始离子束，初始离子束则传递到“枪”中，枪通常将这些离子聚焦到进入镜筒主体的大致平行射束中。在镜筒中，这个射束可被消隐(即，接通和关断)、偏转(在目标表面上来往移动)并且聚焦到目标表面上。在一些情况下，离子束用于以可控模式从目标表面来研磨(溅散)材料-在这些应用中，研磨速率与射束电流大致成比例，因而较高射束电流一般是优选的，以便改进过程吞吐量。在其它情况下，离子束用于对目标进行成像，其中离子束的影响引起二次电子的发射，二次电子能够被检测并且用于形成图像-在这些应用中，图像分辨率大致由射束直径来确定。具有较低射束电流的射束通常能够聚焦到比具有较大电流的射束要小的直径，并且较低射束电流导致对目标的较小损坏。虽然理想射束会使所有离子均匀地分布在预期射束直径中，但是实际上，射束电流分布或多或少为钟形，并且自射束中心逐渐变细。如果聚焦离子束具有伸长的“尾部”，则可能降低图像对比度。
一些应用要求成像和研磨。具体来说，当研磨模式需要相对于目标上预先存在的特征准确定位时，需要首先以较低电流FIB来对目标进行成像，并且然后切换到较高电流(通常为较大直径)FIB以用于研磨。这种成像/研磨过程的一个重要示例是制备诸如半导体器件和冷冻生物样本之类的各种类型的样本的“薄片”。在半导体器件故障分析的情况下，通常包含待分析的有缺陷器件的集成电路中的特定感兴趣区域(RoI)通过对两侧进行FIB研磨来显露，从而留下包含有缺陷器件的剩余材料的薄切片(薄片)-这些薄片足够薄以供其中原子分辨率大体上是可用的高电压透射电子显微镜(TEM)或者扫描透射电子显微镜(STEM)中使用。由于薄片仅为数十纳米厚，并且所观测的缺陷可能是纳米量级的，所以创建薄片的研磨极为准确。
在制备薄片期间，需要在使用适合于快速研磨的大电流、大直径射束与使用用于细研磨或成像的较低电流、较小直径射束之间进行切换。这通常通过改变射束经过其中的限束小孔(BDA)来进行。BDA通常是金属条中的孔，从而仅允许经过孔的带电粒子来形成射束。在金属条中通常存在若干BDA或孔，并且切换小孔通常需要移动该金属条，使得不同直径的孔定位在射束的路径中。小孔条的机械移动通常准确到仅数微米，因此考虑需要在改变小孔之后重新对齐射束。
改变小孔不仅需要重新对齐射束，而且还需要对透镜的调整。对于形成大电流、大直径射束和较低电流、较小直径射束的光学要求是不同的。图28示出射束2810在样本上作为射束收敛角2812的对数的函数的光点大小的对数的图表。收敛角是在形成射束的离子的目标处的角展度。射束路径中的小孔确定射束收敛角-较大的小孔接受来自较宽角的带电粒子。
小孔的大小影响射束的若干性质。较大的小孔使进一步离开光轴的带电粒子通过，由此增加射束中的球面像差(与收敛角的立方成比例)，并且如线条2802中所示，增加射束光点大小，即，样本处的射束直径。较大的小孔还增加色像差(与收敛角成比例)，如线条2804所示。
许多带电粒子系统通过形成源的缩小图像而在样本上形成光点，并且光点大小随减小的放大率(增大的缩小率)而减小，如线条2806所示。光学系统的放大率随增大的收敛角而减小。因此，增加收敛角影响像差和源缩小率，像差趋向于随增大的收敛而增加光点大小，并且源缩小率趋向于随增大的收敛角而减小光点大小。
图28示出球面像差、色像差和源缩小率随收敛角变化而对光点大小的组合影响2808。在图28的图表的射束设定，在曲线2808的低点处的最小光点大小A在射束收敛角B处产生。图28示出，如果使用较大或较小的小孔，增加或减小收敛角，光点大小会增加，从而从曲线2808中的凹陷处移开。为了返回更理想的光点大小，FIB用户在改变小孔时会改变透镜电压，以便改变放大率并且使射束光点大小返回到修改曲线中的新低点。
因此，在现有技术中，高电流模式与低电流模式之间的切换不仅要求限束小孔的切换，而且还要求重新对齐射束，并且改变许多透镜电压，以便单独优化这两种模式的每个的镜筒离子光学器件。然而，由于某些镜筒电压可能需要改变较大量(＞100V)，所以在镜筒预备起作用之前在模式之间进行改变时，例如在研磨与成像之间来回切换时，可能要求长的电源稳定时间。因此，希望降低研磨与成像模式之间的切换时间，以便改进薄片的制备中的吞吐量。
发明内容
本发明的一个目的是提供带电粒子束系统中的较高电流模式与较低电流模式之间的更快速切换。
在一些实施例中，本发明通过在高电流与低电流模式之间的转变期间改变限束小孔时避免对透镜电压进行改变-这些改变充分大而要求相当长的稳定时间-来改进处理速度。在一些实施例中，本发明避免在改变限束小孔之后重新定位射束。
例如，可从高电流聚焦离子束研磨模式和低电流聚焦离子束成像模式进行改变，而无需改变电源电压任一个，并且无需改变默认射束位置。本发明在制备透射电子显微镜中用于查看的薄片时特别有用，因为薄片制备能够使用聚焦离子束的多个射束电流水平，并且因为希望降低制备各薄片所需的时间。
以上较为广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面对本发明的详细描述。下面将描述本发明的附加特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可易于用作修改或设计用于执行本发明相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应当知道，这类等效构造没有背离所附权利要求书所提出的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更透彻地理解本发明及其优点，现在参照以下结合附图的描述，附图包括：
图1示出包括高速缓冲存储器和有缺陷单元的集成电路的示意图。
图2示出来自图1的包括有缺陷单元的高速缓冲存储器的特写视图。
图3A示出来自图2的高速缓冲存储器的有缺陷单元的特写视图。
图3B示出图3A中的有缺陷单元的特写等距视图。
图4示出在图3A和图3B的有缺陷单元处的FIB辅助沉积过程的等距示意图，如同现有技术中那样形成厚保护沉积。
图5示出来自图4所示过程的厚沉积的顶部x射线示意图。
图6示出在现有技术的图4中形成的厚沉积中形成两个基准标记的FIB研磨过程的等距示意图。
图7示出在图3A的有缺陷单元处的FIB辅助沉积过程的等距示意图，如同本发明的一些实施例中那样形成薄保护沉积。
图8示出在本发明的一个实施例的图7中形成的薄沉积中形成两个基准标记的FIB研磨过程的等距示意图。
图9示出在本发明的一个实施例的图7中形成的薄沉积中的FIB研磨基准标记的FIB成像过程。
图10示出FIB盒式研磨过程的开始。
图11示出FIB盒式研磨过程的完成。
图12示出FIB清洁过程。
图13是能够实现本发明的一个实施例的成像和研磨过程的示范FIB镜筒的侧视截面图。
图14是本发明的一个实施例的大体积研磨过程A和粗略成像过程B的离子轨迹的侧视图。
图15是现有技术的大体积研磨过程A和精细成像过程D的离子轨迹的侧视图。
图16是本发明的一个实施例的精细研磨过程D和精细成像过程E的离子轨迹的侧视图。
图17是现有技术的精细研磨过程D和精细成像过程F的离子轨迹的侧视图。
图18是对于六种操作模式A-F、在发射器尖头处作为射束电流的函数的射束半角的图表。
图19是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的限束小孔(BDA)直径的图表。
图20是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的枪透镜聚焦电压的图表。
图21是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的主透镜聚焦电压的图表。
图22是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的半高全宽(FWHM)射束直径的图表。
图23是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的包含50％总射束电流的射束直径(d50)的图表。
图24是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的源-目标放大率的图表。
图25是对于六种操作模式A-F、作为射束电流的函数的限束小孔(BDA)未对齐灵敏度的图表。
图26是本发明的一个实施例的两步成像和研磨过程的流程图。
图27是用于在执行图26中的成像和FIB研磨过程之前在聚焦离子束下定位感兴趣区域(RoI)的“按位前进过程”的流程图。
图28是在样本上射束作为射束收敛角的对数的函数的光点大小的对数的图表。
图29示意示出在理想系统中的不同小孔位置对射束位置的影响。
具体实施方式
带电粒子束中的高与低电流之间的更快速切换能够促进处理与成像操作之间的交替，并且因此能够实现更高吞吐量、目标的准确处理。
这种过程的一种应用是从样本制作薄片，以便实现TEM或STEM中的高空间分辨率成像。具体来说，半导体行业中遵循摩尔定律朝越来越小的装置几何尺寸的新发展需要从使用用于器件故障分析的扫描电子显微镜(SEM)切换到使用更高分辨率TEM和STEM。因此，使用于制备TEM或STEM分析的半导体器件的部件完善已成为必要。这涉及通过研磨过程、使用FIB来制作薄片的制备，其中研磨过程通过包含往往因器件故障而将要分析的器件的感兴趣区域(RoI)的各侧上的器件进行削减。
聚焦离子束系统通常包括镜筒，镜筒将从离子源(通常为液态金属离子源、即LMIS)所发射的离子聚焦到目标的表面上。聚焦镜筒的控制涉及多个电极电压的设置，由此控制聚焦、接通/关断和偏转目标处的聚焦离子束的透镜、消隐器(blanker)和偏转器的强度。另外，到达目标的电流量通常通过(以机械或电方式)选择限束小孔(BDA)来控制。在现有技术中，一般通过选择最佳BDA，改变各种电压，并且重新定位射束，来对研磨和成像过程单独优化镜筒。这个优化过程可能花费大量时间，因为在能够执行研磨或成像之前需要使透镜电压稳定。BDA选择过程往往比电源稳定时间要快。
此外，申请人认识到，BDA的位置的小移位没有引起射束位置的相等移位，因为理想情况下，透镜仍然趋向于将带电粒子聚焦在同一点。图29示出将射束聚焦到衬底2916上的带电粒子镜筒的三个视图2900。在视图(A)中，具有轴2902的镜筒(未示出)生成了轴上带电粒子束2904，带电粒子束2904正照射轴上(对齐)小孔2906，以便产生轴上经过小孔调节的射束2908。射束2908由透镜2910聚焦到目标2916的表面上的位置2914，从而形成聚焦射束2912。在视图(A)中，由于小孔2906以镜筒轴2902为中心，所以小孔2906的照射在轴2902的两侧是对称的。
在图29的视图(B)中，与视图(A)中相同的镜筒示为具有轴外(未对齐)小孔2926，如偏移箭头2927所示。小孔2926由与视图(A)中相同的射束2904来照射，从而产生轴外经过小孔调节的射束2928，位移到镜筒轴2902的左侧。由于小孔2926相对于镜筒轴2902的这种未对齐，射束2928轴外地进入透镜2910，透镜2910具有与视图(A)中相同的设定。由于射束2928是轴外的，所以聚焦射束2932相对于目标2916的表面倾斜，如图所示。在透镜2910中没有像差的情况下，位置2934将与视图(A)中的位置2914是相同的。对于典型带电粒子镜筒的透镜2910中的像差水平，通过5至10μm的典型范围中的小孔2926的未对齐，位置2934相对于位置2914的位移一般可不超过几纳米，对于许多射束处理应用是可接受位置误差。
图29的视图(C)示出具有与视图(B)中的位移向量2927相反方向的位移向量2947的未对齐小孔2946。与视图(B)相比，所有相同考虑因素适用于视图(C)中-轴外射束2948照射透镜2910，使得聚焦射束2952沿与视图(B)中的聚焦射束2832相反方向倾斜。位置2954还应当在位置2914的数nm之内，假定5至10μm范围内的小孔2946的典型未对齐。申请人已证明这些射束移位预测对于许多应用将是可忽略的。
本发明的一些实施例通过仅在FIB研磨与FIB成像之间来回转变期间改变BDA，但不改变电源电压的任一个并且不重新对齐射束，来避免因电源稳定时间而引起的延迟。下面论述本发明的各个实施例的这种简化方法的优点和缺点。针对较慢的现有技术完全优化过程以及针对本发明的一些实施例的较快的非优化过程，详细描绘典型FIB镜筒的离子光学性能。提供两步FIB研磨/成像方法的流程图连同薄片制备过程的整体描述。
本发明的一些实施例使用采用聚焦离子束来对目标进行成像和研磨的聚焦离子束(FIB)系统。这些系统通常采用液态金属离子源(LMIS)来形成初始离子束，初始离子束则由FIB镜筒中诸如透镜、消隐器和偏转器之类的静电元件来加速、聚焦、消隐和偏转。例如对于大的小孔、小的小孔或者该过程中使用的实际小孔之间某个位置，能够优化透镜电压和位置。在后一种情况下，虽然没有对于实际操作的任一个来优化射束，但是射束更接近于对于所有操作来优化。优化的选择将取决于应用。
目标上的感兴趣区域(RoI)的位置
图1示出包括高速缓冲存储器106中的有缺陷单元110的集成电路(IC)100-IC中包含有缺陷器件(在这个示例中为单元)的区域往往称作“感兴趣区域”(RoI)-的示意图。IC 100的周边周围通常是大量连接垫片102。IC 100的其它区域可包括逻辑104或者输入/输出电路。制造商往往需要通过检查RoI中的有缺陷器件(这个示例中为高速缓冲存储器单元110)来诊断IC中的故障。由于IC器件是包括导体、半导体和绝缘体的多个形成图案层的三维结构，所以这个检查过程可要求研磨到器件中以露出基础层，往往使用可由图13所示的FIB镜筒来产生的聚焦离子束(FIB)、如Ga+离子束进行。在现有技术中，从RoI的一侧的FIB研磨之后接着对所展现器件结构进行扫描电子显微镜(SEM)检查，以便确定有缺陷器件操作源，例如触点与晶体管栅极之间的污染、互连金属化层之间的不完全通孔连接等。由于IC尺寸每两至三年随着摩尔定律的进步以大约40％的速率持续缩小，已经变得越来越难以实现使用SEM来查看有缺陷器件所需的必要成像分辨率。因此，半导体行业日益转向具有比SEM更高的空间分辨率的透射电子显微镜(TEM)以用于IC中的RoI的成像。SEM通常使用二次和后向散射电子来对表面进行成像，因此可通过RoI的一侧的单一削减来使器件结构是可见的。另一方面，TEM对于通过样本透射的电子进行成像。因此，对于有缺陷器件的TEM检查，需要在RoI的两侧进行研磨，从而创建通过样本向下通常5至15μm深的“薄片”或者薄切片，并且其中薄片厚度的范围低于100nm。
图2示出图1的IC 100的高速缓冲存储器106的特写视图，其中包括有缺陷单元110，并且示出具有X轴202和Y轴204的坐标系，它对应于存储器106中的单元的X-Y取向。与基本上所有存储器相似，高速缓冲存储器106可包括大量(＞105)单元，它们各在包括少量(往往六个)晶体管的触发电路中存储单个比特。这大量存储器单元通常以X-Y阵列来设置，其中从IC 100的顶部看来，单元通常是相同的(以四个镜像取向共同配置)。因此，如果包含有缺陷单元110的RoI在存储器106的中间之外的某个位置，则可能难以定位RoI，因为器件缺陷通常将不会引起表面上的任何不同图案。例如，晶体管栅极的不完全接触塞完全埋在多个互连金属层下面，与介电绝缘层交替。这是诊断器件缺陷源通常要求垂直向下研磨以露出这些埋层的原因。这个事实的结果在于，在用于研磨的FIB下定位RoI的唯一方式是执行称作“按位前进”(bit walking)的现有技术过程，如图2所示并且在图27的流程图2700中概述。
为了执行按位前进，首先建立(set up)薄片制备系统以用于IC 100的成像。这种方式涉及使用配置有较低射束电流和较小射束直径的内部SEM镜筒或者FIB镜筒，以便提供对样本表面的高空间分辨率成像。成像信号通常采用通过电子或离子束与样本表面的碰撞所生成的二次或后向散射电子-这可称作“成像射束”。在图27的流程图2700的框2702将目标插入系统之后，之后接着打入加载互锁，并且随后在框2706加载到镜台，在框2706，样本定位在FIB镜筒之下。在框2708建立FIB镜筒以用于成像-这可包括设置FIB镜筒的各种电极上的各种加速、聚焦、消隐和偏转电压，如图13所示。在框2710，小直径限束小孔(BDA)以机械或电方式选择成将聚焦离子束限制到发射器尖头处所对的小半角并且因而较小的总射束电流。BDA可按机械方式在系统中来选择，其中多个BDA安装在活动“小孔条”内-这个条相对于镜筒轴是活动的，以便将其中包含的BDA的任何一个定位在镜筒轴上，通常在5至20μm之内。备选地，BDA可按电方式在系统中来选择，其中定位了两组小孔对齐偏转器，一组在BDA阵列(不一定是线性阵列-BDA能够采取任何布置)上面而一组在BDA阵列下面。在这个电选择方案中，射束可由上偏转器轴外地移动以经过BDA其中之一，并且然后由下偏转器轴上地后退(moveback)。机械BDA选择具有对镜筒光学器件的较小影响的优点，因为避免了偏转像差。电BDA选择具有更快、没有机械故障的可能性并且粒子生成的较低可能性的优点。
这时，在框2712，图2中这个低电流成像射束在高速缓冲存储器106的右上角(“原点”)108处经过光栅扫描206，以便形成图像。从IC 100的先前电测试，假定高速缓冲存储器106中的有缺陷存储器单元110的准确X-Y坐标是已知的。一般来说，由于在存储器106中存在许多单元，所以单元110的X和Y坐标会很大(在大多数情况下＞100)。在几乎所有情况下，有缺陷单元110将不会充分接近高速缓冲存储器坐标系原点108以获得包括原点108和RoI 110的单个图像-因此当首次遇到框2714时，FIB将不会在RoI之上，使得沿路径2716到达框2718，并且IC 100由镜台沿RoI的方向移动。在现有技术中开发了这个按位前进过程，以便利用高速缓冲存储器106上的重叠图像的序列，如图2所示，其中包括对原点108进行成像的初始光栅206。在沿路径2720离开框2718之后，在框2712，光栅扫描207示出对存储器106的后续成像。注意，为了这个示例的简洁起见，光栅扫描207从初始光栅208笔直向下延伸-这不是必要的，并且相邻光栅扫描207在这个示例中可向下和向右位移，以便减小跨越存储器106上从原点108到RoI 110的距离所需的光栅扫描的总数。
光栅扫描208处于RoI 110的Y位置，但是向左位移，如图2所示。因此，向右朝包围有缺陷单元110的最终光栅210移动的附加扫描209在图27的框2712中是必需的。当获取光栅扫描206-210时，需要仔细计算各图像中包含的存储器单元的数量，并且考虑相邻图像之间的重叠，使得记录在Y中垂直方向的单元总数(光栅206-208)以及然后在X中水平方向的单元总数(光栅208-210)的适当说明。一旦IC 100由镜台(未示出)移动以便将FIB光栅210定位到有缺陷单元110之上，则判定框2714产生“是”响应，并且沿路径2722到达框2724，对应于图26中的FIB研磨过程(参见下文)。
图3A示出会在诸如光栅210之类的图像中出现的特写顶视图。示出IC 100的区域300，其中包含来自图1和图2的高速缓冲存储器106的RoI 110。表面位置306(“+”标记仅为了便于说明，而在实际器件上是不可见的)直接在有缺陷单元110上面。会是可见的典型特征包括较长互连304、较短连接302和绝缘区域308。
图3B示出图3A的顶视图所示的IC 100的区域的特写等距视图。
现有技术中在RoI处的保护结构和基准标记的形成
既然目标中的RoI在图2和图27中已经定位在FIB镜筒下方，薄片制备的过程能够开始。图4示出在图3A和图3B的RoI处的FIB辅助沉积过程的等距示意图400，如同现有技术中那样形成厚保护沉积408。气体注射喷嘴402定位在聚焦离子束(FIB)406碰撞目标IC 100的表面的位置附近。大量沉积前体气体404从喷嘴402的端部出现，引起前体气体404在直接在有缺陷单元110上面的目标表面上的位置306处和周围吸附到IC 100的表面上。当跨目标表面来扫描FIB 406时，存在FIB 406与前体气体404之间的交互，以便形成厚沉积408，如图5的“x射线”顶视图所示。通常，这个厚沉积408定向成与待制备薄片的计划壁平行-沉积408的两端可用于研磨如图6所示的基准标记，或者备选地，还可沉积与沉积408的端部间隔开的附加厚沉积(未示出)。沉积408的目的是1)保护基础器件层免受可能产生于用于研磨的聚焦离子束的“尾部”的无意研磨的影响(参见图10-12)，以及2)提供其中能够研磨局部基准标记的材料(参见图6)。
图5示出来自图4所示过程的厚沉积408的顶部x射线示意图500，沿与图3A中相同的方向示出。
图6示出在现有技术的图4中形成的厚沉积408中形成两个基准标记606和608的FIB研磨过程的等距示意图600。FIB 602示为在位置604碰撞沉积408。FIB 602以可控模式移动，以便在沉积408的左下端研磨标记606。先前在沉积408的右上端已经研磨另一个标记608。标记608的剖面图示出对基准标记的深度的两个关键要求：1)标记应当在沉积408中尽可能深，但是2)标记不应当穿透到基础器件层中，因为这可能损坏有缺陷器件，从而使得不可能诊断器件故障的原因(因为器件也会被FIB损坏)。对于现有技术，沉积408必须相对厚，以便防止形成薄片的研磨期间的射束重新对齐所需的成像扫描期间的材料的过度损失。厚沉积408必然要求图4中的较长沉积时间以及图6中的基准标记606和608的较长研磨时间。较厚沉积的原因在于，在一些现有技术系统中，相同FIB用于研磨和成像，因此成像射束电流将比本发明的一些实施例实质上要高。
本发明的实施例中在RoI处的保护结构和基准标记的形成
本发明的一个实施例的经修改的沉积和研磨过程如图7和图8所示。正如下面将进行论述，本发明的一些实施例可将较低射束电流聚焦离子束来用于基准标记的成像，并且因此存在来自RoI之上的沉积的材料的对应降低损失量。图7示出在图3A和图3B的RoI处的FIB辅助沉积过程的等距示意图700，在本发明的一个实施例中形成薄保护沉积708。气体注射喷嘴702定位在聚焦离子束(FIB)706碰撞目标IC 100的表面的位置附近。大量沉积前体气体704从喷嘴702的端部出现，引起前体气体704在直接在有缺陷单元110上面的目标表面上的位置306处或周围吸附到IC 100的表面上。当跨目标表面来扫描FIB 706时，存在FIB 706与前体气体704之间的交互，以便形成薄沉积708-从图5的“x射线”顶视图的角度来看，沉积708可覆盖与对于图4中的现有技术沉积408相同的IC 100的区域。通常，这个薄沉积708定向成与待制备薄片的计划壁平行-沉积708的两端可用于研磨如图8所示的基准标记，或者备选地，还可沉积与沉积708的端部间隔开的附加薄沉积(未示出)。沉积708的目的与现有技术中的沉积408的目的相同：1)保护基础器件层免受可能产生于用于研磨的聚焦离子束的“尾部”的无意研磨的影响(参见图10-12)，以及2)提供其中能够研磨基准标记806和808的材料(参见图8)。
图8示出在本发明的一个实施例的图7中形成的薄沉积708中形成两个基准标记806和808的FIB研磨过程的等距示意图800。FIB802示为在位置804碰撞沉积708。FIB 802以可控模式移动，以便在沉积708的左下端研磨标记806。先前在沉积708的右上端已经研磨另一个标记808。基准标记806和808的深度的相同的两个关键要求在这里适用于本发明的一个实施例，如对于现有技术的图6中的标记606和608那样：1)标记应当在沉积708中尽可能深，但是2)标记不应当穿透到基础器件层中，因为这可能损坏有缺陷器件，从而使得不可能诊断器件故障的原因(因为器件也会被FIB损坏)。对于本发明的一些实施例，沉积708可比沉积408实质上要薄，因为比对于现有技术中的基准标记606和608的成像的情况要低的FIB电流可用于基准标记806和808的成像。由于成像电流较低，所以成像期间标记的所产生的无意FIB研磨率对应地降低，因此在成像期间研磨掉较少材料。薄沉积708实现图7中的较短沉积时间以及图8中的基准标记806和808的较短研磨时间。
盒式研磨过程
图9示出薄沉积708中的FIB研磨基准标记806和808的FIB成像过程900。通常以X-Y光栅图案跨两个基准标记806和808来扫描成像聚焦离子束912(示出标记806的扫描)。当FIB跨标记806进行扫描时，二次电子(SE)被发射并且由SE检测器来收集，以便形成图像。图像处理则能够用于查找标记806的准确位置，例如，标记的位置可定义为“X”图案的中心，如图所示。将在图10和图11的盒式研磨过程中研磨掉区域902。
图10示出FIB盒式研磨过程1000的开始。“盒式”研磨是用于在包含待分析器件的RoI的每侧来切割大(～5至20μm)沟槽的过程的术语。在沉积708的侧面以图案1016来扫描较大电流聚焦离子束1012，在位置1014处撞击表面。将通过射束1012来研磨掉材料1012，如图11所示。在沉积708的一侧上进行研磨之后，在沉积708的另一侧上执行相似盒式研磨图案1018。射束扫描过程的细节是已知的；但是从图11清楚地看到，FIB 1012在更接近沉积708的区域902的部分之上必须一定比在更远离的区域之上停留更长时间-这种策略生成图11所示的三角形沟槽。
图11示出FIB盒式研磨过程1100的完成，在沉积708的每侧上创建三角形沟槽。射束1012在区域1108处的碰撞切开大致5至15μm深和相似横穿距离(宽度)的沟槽。在沟槽的底部1110上面已经露出大致垂直的壁1114。注意，在壁1114与沉积708的边缘之间存在间隙1130-这允许后续更精细研磨和抛光步骤，从而实现薄片的最终壁相对于RoI中的待分析器件的高精度(2-4nm)定位。在一些情况下，盒式研磨过程可中断一次或多次，以便允许切换回成像射束以及基准标记806和808的重新扫描，如同图9中那样-这确保目标相对于FIB镜筒的任何漂移将不会引起研磨射束撞击RoI，由此损坏待分析装置。
清洗研磨过程
图12示出通常接着图10-11中的盒式研磨过程的FIB清洗过程1200。这时，具有较小电流的较小FIB 1208在位置1206处撞击表面，以便研磨掉壁1114，直到已经创建露出有缺陷器件的最终壁1214。在一些情况下，清洗研磨过程可中断一次或多次，以便允许切换回成像射束以及基准标记806和808的重新扫描，如对于图10-11中的盒式研磨过程一样。在这个研磨过程中，射束1208跨图11所示的盒式研磨过程之后所留下的凸出材料1130来回移动1210。
现有技术和本发明的实施例的多步成像和研磨过程
在现有技术中，通常对成像和研磨来优化FIB镜筒的参数-这涉及镜筒中的各种电极电压的设置以及限束小孔(BDA)的(以机械或电方式-参见上文)选择。表I概括镜筒建立的类型(优化或非优化)以及六种系统操作模式A至F的每个的应用。在这种情况下，“优化”表示镜筒电压和BDA已经选择成通过使目标处的射束直径为最小，来使射束电流密度为最大。“非优化”表示仅改变了BDA，而没有改变镜筒电压，因此所产生的射束电流密度较低，因为射束直径大于最佳。例如，模式B或C可在本发明的一些实施例中用于粗略成像，其空间分辨率不如现有技术中的模式D的空间分辨率，但是在模式间切换(
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或
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)会快很多，因为不需要等待镜筒电源电压稳定。类似地，在本发明的一些实施例中，优化模式D可用于精细研磨，与用于精细成像的非优化模式E进行交替-这与现有技术形成对照，在现有技术中，优化模式D与优化模式F进行交替，从而在切换
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时要求镜筒电压和BDA的变化。
表II概述在现有技术(表II的顶部)中以及对于本发明的一些实施例(表II的底部)，在双模过程步骤中可如何组合表I中的各种操作模式A-F。例如，在现有技术中，优化模式A和D对于大体积研磨过程进行交替，这创建图11和图12所示的三角形沟槽。对于本发明的一些实施例，大体积研磨过程包括与非优化粗略成像模式B进行交替的优化大体积研磨模式A。只要非优化模式B的空间分辨率足以定位基准标记806和808(参见图9)，则本发明的这个实施例优于现有技术，因为模式
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或
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的切换时间将比模式
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的切换时间要短。
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表I.现有技术和本发明的实施例的聚焦离子束(FIB)镜筒操作模式。
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表II.表I中现有技术和本发明的一个实施例的三个过程步骤的每个(大体积研磨、精细研磨、抛光)的操作模式的组合。
实现本发明的一个实施例的聚焦离子束(FIB)镜筒
图13是能够实现本发明的一个实施例的多步成像和研磨过程的示范FIB镜筒1300的侧视截面图。示出X-Y-Z坐标系，其中X轴1304与表示镜筒1300的光轴的Z轴1302垂直。Y轴(未示出)与附图的平面垂直。为了引起离子发射，“引出”电压施加在源1306与引出电极1308之间。如果源1306是发射正离子的液态金属离子源(LMIS)，则这个偏压通常可以是-7000至-15000V。来自源1306的初始离子发射一般以～30°的半角[即，立体角π(π30°/180°)2≈0.86球面度]进入锥体。离子“枪”包括源1306、引出器1308、枪聚焦电极1312和枪出口电极1314。限束小孔(BDA)1316也是枪的一部分，安装在枪出口电极1314中。聚焦电压施加到枪聚焦电极1312，并且将枪出口电极1314偏置到地电位(0V)-因此在这个示例中，由于也将目标偏置到地电位，所以离开枪的离子已经处于其最终射束能量。引出器1308、聚焦电极1312和出口电极1314上的不同电压在镜筒轴之上和附近的枪中引起电场-这些电场偏转并且聚焦离子束1310，如图14-17的轨迹图所示。在一些情况下，在枪中存在最小聚焦效应，特别是对于其中在目标处期望较小射束并且因此要求较高源-目标缩小率的情况。在其它情况下，枪将形成一般平行射束，该射束则由主透镜以较低缩小率聚焦到目标上，从而产生具有较高电流的较大射束。在枪下面是射束消隐器，其中包括电极1318和1320。当射束接通时，电极1318和1320通常均处于0V，因而射束1310经过消隐器，并且射束消隐小孔(BBA)1322未偏转。为了使射束关断，正电压施加到电极1318，而负电压施加到电极1320，由此使射束1310偏离轴以撞击BBA 1322。典型消隐电压可以是5至10V。
在BBA 1322下面是上偏转器1324和下偏转器1326。这两种偏转器通常是四极或八极的(静电和/或磁的)。在所有情况下，偏转要求可旋转偶极子场(即，在X-Y轴外平面中沿任何方向偏转)-诸如八极之类的高阶电极配置用于通过产生更均匀的场来降低偏转像差，正如本领域的技术人员所熟悉的那样。偏转器1324和1326包括“双偏转器”，“双偏转器”能够控制进入主透镜的射束位置和斜率，由此实现成像和研磨期间的轴外像差的降低。电极1328、1330和1332包括主透镜，主透镜在位置1336处将射束1310聚焦到目标1334的表面上。在这里所示的示例中，电极1328和1332上的电压是相同的，相对于地为0V。为了进行聚焦，电极1330上的电压则将与0V不同，以便在电极1328、1330和1332之间生成必要的聚焦电场。对于正离子，如果电极1330上的电压＞0V，则主透镜是“减速透镜”，而如果电极1330上的电压＜0V，则主透镜是“加速透镜”。两种主透镜配置均适合与本发明的一些实施例的多步成像和研磨过程配合使用。
现有技术和本发明的实施例的各种操作模式的聚焦离子束轨迹
在这个部分，图14-17示出本发明的一些实施例(图14和图16)以及现有技术(图15和图17)的各种聚焦离子束轨迹。这些轨迹形成了解现有技术与本发明的一些实施例相比的FIB镜筒建立之间的操作差异的基础-具体来说，不同射束直径(半高全宽“FWHM”以及包含射束电流的1/2的直径“d50”)的原点和源-目标缩小率。将会理解，为了进行说明，附图示出在同一图中并列示出的不同轨迹，并且在操作中，每种模式围绕光轴是对称的。此外，轨迹线没有对应于特定数量的带电粒子，因此更密集间隔线条并不指示更高电流密度。
图14是本发明的一个实施例的大体积研磨模式A的离子轨迹1420(光轴1404上面)和粗略成像模式B的轨迹1430的侧视图1400。对于两种模式A和B，离子从与图13的源1306对应的源1402发射。这些离子则由与图13的电极1308、1312和1314对应的枪透镜1406来聚焦。然后，轨迹1420和1430由主透镜1408在位置1410处成像到目标上。在这个配置中，枪透镜和主透镜电极上的电压在模式A与B之间未改变，而只有限束小孔(BDA)1424和1434在较高电流大体积研磨模式A与较低电流粗略成像模式B之间有所不同。这能够通过模式A的BDA 1424(轴1404上面)的半径与模式B的BDA1434(轴1404下面)的半径的比较看到-注意，在两种情况下，BDA1424和1434的半径确定从源1402传递到目标的发射的最大半角，从而形成模式A并且在位置1410处的聚焦离子束。分别在枪透镜处的轨迹1420和1430的最大半径1422和1432的比率与主透镜处的最大半径1426和1436的比率相同-这表明，在沿轴1404的每一点处的轨迹1420和1430中的单独射线的所有轴外半径相互之间以相同比率成比例，仅在它们沿X和/或Y轴的整体缩放方面有所不同。轨迹1420与1430之间的这种比例性的原因在于，对于本发明的一些实施例，大体积研磨模式A与粗略成像模式B之间的镜筒配置的唯一差异是BDA的选择-没有改变任何一个透镜电压设定，并且因而模式A和B的镜筒的整体聚焦特性是相同的。一个备选实现可利用模式C来提供中间成像而不是用于粗略成像的模式B。使用模式A和B的有益效果是对BDA未对齐的较小灵敏度(因为BDA 1434的半径比用于模式C的BDA半径更接近BDA 1424的半径)，而使用模式A和C的有益效果在于，中间成像模式C具有比粗略成像模式B要低的射束电流，并且因而允许更薄的沉积708(参见图7)和更浅的基准标记806和808(参见图8)，从而节省沉积和研磨时间，并且实现更高的薄片制备吞吐量。
图15是与图14中相同的大体积研磨模式A的离子轨迹1420(光轴1504上面)和现有技术的精细成像模式D的轨迹1530的侧视图1500。对于两种模式A和D，离子从与图13的源1306对应的源1502发射。这些离子则由与图13的电极1308、1312和1314对应的枪透镜1506来聚焦。轨迹1420由主透镜1508在位置1410处成像到目标上，如图14所示。轨迹1530也由主透镜1508在可与位置1410相同或者在其附近的位置1510处成像到目标上。在这种现有技术配置中，枪透镜和主透镜电极上的电压以及限束小孔(BDA)在模式A与D之间全部可改变。这能够通过模式A的BDA 1424(轴1504上面)的半径与模式D的BDA 1534(轴1504下面)的半径的比较看到-注意，在两种情况下，BDA 1424和1534的半径确定从源1502传递到目标的发射的最大半角，从而分别在位置1410和1510处形成聚焦离子束。分别在枪透镜处的轨迹1420和1530的最大半径1422和1532的比率与主透镜处的最大半径1426和1536的比率有所不同-这表明，两种模式A和D对应于源于枪和主透镜电极上的不同电压设定的不同的源-目标放大率，如表III所示。这些电压和BDA变化的原因在于，在现有技术中，努力优化大体积研磨模式A和精细成像模式D的光学设置。表III示出现有技术(图15)与本发明的一个实施例(图14)相对于模式A至D的各种操作参数的比较。
图16是本发明的一个实施例的精细研磨模式D的离子轨迹1530(光轴1604上面)和精细成像模式E的轨迹1630的侧视图1600。对于两种模式D和E，离子从可与图14的源1402对应的源1602发射。这些离子则由可与图6的枪透镜1406对应的枪透镜1606来聚焦。然后，轨迹1530和1630由可与图14的主透镜1408对应的主透镜1608分别在位置1510和1610处成像到目标上。在这个配置中，枪透镜和主透镜电极上的电压在模式D与E之间未改变，而只有限束小孔(BDA)在较高电流精细研磨模式D与较低电流精细成像模式E之间有所不同。这能够通过模式D的BDA 1534(轴1604上面)的半径与模式E的BDA 1634(轴1604下面)的半径的比较看到-注意，在两种情况下，BDA 1534和1634的半径确定从源1602传递到目标的发射的最大半角，从而在位置1510和1610处形成聚焦离子束。分别在枪透镜处的轨迹1530和1630的最大半径1532和1632的比率与主透镜处的最大半径1536和1636的比率相同-这表明，在沿轴1604的每一点处的轨迹1530和1630中的单独射线的所有轴外半径相互之间以相同比率成比例，仅在它们沿X和Y轴的整体缩放方面有所不同。轨迹1530与1630之间的这种比例性的原因在于，对于本发明的这个实施例，精细研磨模式D与精细成像模式E之间的镜筒配置的唯一差异是BDA的选择-没有改变任何一个透镜电压设定，并且因而模式D和E的镜筒的整体聚焦特性是相同的。但是，要注意，模式D和E的轨迹在性质上与模式A和B的轨迹有所不同-这产生于两对操作模式的枪和主透镜聚焦电压的不同设定，如表III所示。在模式A和B中，源-目标缩小率较小，因为期望具有更大电流的更大射束。但是，对于模式D和E，要求具有较小电流的较小射束。比较放大率和BDA直径如表III所示。
图17是与图16中相同的精细研磨模式D的离子轨迹1530(光轴1704上面)和现有技术的最佳成像模式F的轨迹1730的侧视图1700。对于两种模式D和F，离子从与图13的源1306对应的源1702发射。这些离子则由与图13的电极1308、1312和1314对应的枪透镜1706来聚焦。轨迹1530由主透镜1708在位置1510处成像到目标上，完全如同图15和图16中那样。轨迹1730也由主透镜1708在可与位置1510相同或者在其附近的位置1710处成像到目标上。在这种现有技术配置中，枪透镜和主透镜电极上的电压以及限束小孔(BDA)在模式D与F之间全部可改变。这能够通过模式D的BDA 1534(轴1704上面)的半径与模式F的BDA 1734(轴1704下面)的半径的比较看到-注意，在两种情况下，BDA 1534和1734的半径确定从源1702传递到目标的发射的最大半角，从而分别在位置1510和1710处形成聚焦离子束。分别在枪透镜处的轨迹1530和1730的最大半径1532和1732的比率与主透镜处的最大半径1536和1736的比率有所不同-这表明，两种模式D和F对应于源于枪和主透镜电极上的不同电压设定的不同的源-目标放大率，如表III所示。这些电压和BDA变化的原因在于，在现有技术中，努力优化精细研磨模式D和精细成像模式F的光学设置。表III示出现有技术(图17)与本发明的一个实施例(图16)相对于模式D、E和F的各种操作参数的比较。
本发明的一个实施例和现有技术对于六种操作模式的操作参数和射束特性的比较
在这个部分，图18-25示出表I中概括的六种模式A-F的各种系统操作参数，其中在表III中详细描述操作参数。表II概括在现有技术和本发明的一个实施例中使用的模式的组合。如图14所示，在本发明的一些实施例中，模式A和B交替用于大体积研磨和粗略成像过程。备选地，在本发明的一些实施例中，模式A和C可用于以改进的成像进行大体积研磨。在现有技术中，模式A和D(图15)交替用于大体积研磨过程，但是因需要模式之间的更多参数变化(电极电压)而以研磨(模式A)与成像(模式D)模式之间的更长切换时间进行。对于精细研磨和精细成像，模式D和E在本发明的一个实施例中交替进行，如图16所示。在现有技术中，模式D和F交替(图17)用于精细研磨过程和最佳成像过程，再次以更长的切换时间进行。在所有图18-25中，图表上的点标记有模式A-F。相对于尖头的电压
  操作模式   A   B   C   D   E   F
  射束电流   (pA)   13780.6   1345.76   121.118   1345.76   121.118   121.118
  FWHM射束直径   (nm)   75   65   60   30   29   12
  d50   (nm)   105   66   60   44   25   25
  放大率   1.40   1.40   1.40   0.52   0.52   0.19
  限束小孔直径   (μm)   118   36   11   45   14   20
  引出电压   (V)   9500   9500   9500   9500   9500   9500
  枪透镜电压   (V)   2280   2280   2280   3335   3335   10500
  镜筒中的射束能量   (eV)   30000   30000   30000   30000   30000   30000
  主透镜电压   (V)   9810   9810   9810   9460   9460   9327
  目标处的射束能量   (eV)   30000   30000   30000   30000   30000   30000
相对于地的电压
  操作模式   A   B   C   D   E   F
  尖头偏压   (V)   30000   30000   30000   30000   30000   30000
  引出电压   (V)   20500   20500   20500   20500   20500   20500
  枪透镜电压   (V)   27720   27720   27720   26665   26665   19500
  镜筒电压   (V)   0   0   0   0   0   0
  主透镜电压   (V)   20191   20191   20191   20540   20540   20674
  目标电压   (V)   0   0   0   0   0   0
表III.模式A-F的FIB镜筒操作参数。提供以尖头以及还以地电位为基准的电压。
图18是在发射器尖头处作为六种操作模式A-F的射束电流1802的函数的射束半角1804的图表1800。模式A具有最大射束电流(13.7nA-参见表III)，以便使大体积研磨率为最大-对于22.5μA/sr的假定源角强度，这要求尖头处的0.8°的射束半角：
射束电流＝(角强度)(通过BDA的发射的立体角)
        ＝(22.5μA/sr)[π(π0.8°/180°)]2＝(22.5μA/sr)[π(0.014rad)]2
        ＝(22.5μA/sr)(0.000612sr)＝0.0137μA＝13.7nA
模式B和D具有尖头处的相同射束半角(0.25°)(但没有相同的BDA直径-参见图19)，并且因而具有如以上所示计算的相同射束电流1.34nA。模式C、E和F还共有相同的射束半角(0.075°)(但没有相同的BDA直径-参见图19)，并且因而具有相同射束电流121pA。注意，通过适当选择BDA直径(直径比率大致为1/√10)-参见表III，模式A、模式B和D以及模式C、E和F的射束电流已经设置成具有大致十倍的差。
图19是作为六种操作模式A-F的射束电流1902的函数的限束小孔(BDA)直径1904的图表1900。注意，虽然模式B和D对应于源尖头处的发射的相同半角(由此提供相同的射束电流)，但是模式B和D要求不同的BDA直径-这是因为模式B和D具有不同的透镜设定(参见表III)，并且因此具有尖头处的半角与BDA所在的枪的出口处的射束直径之间的不同相关性。为了查看这种情况如何发生，比较图14中的轨迹1430(模式B)与图15中的轨迹1530(模式D)-显然，枪透镜1406与主透镜1408之间的轨迹1430比枪透镜1506与主透镜1508之间的轨迹1530更为平行。这对应于具有比模式D要低的源-目标缩小率的模式B-一般来说，增加的缩小率实现较小的射束直径和较低的射束电流。从图表1900能够看到，对于本发明的一个实施例，需要两个BDA来实现大体积研磨和成像(模式A和B-参见表II)，并且需要第二对BDA以用于精细研磨和成像(模式D和E-参见表II)。在现有技术中，仅要求三个BDA：两个用于实现大体积研磨和成像(模式A和D-参见表II)，以及一个附加BDA用于精细研磨和成像，因为模式D是两个研磨过程(模式D和F-参见表II)之间共有的。
图20是作为六种操作模式A-F的射束电流2002的函数的枪透镜聚焦电压2004的图表2000。对于本发明，模式A、B和C全部共有分别沿曲线2006的相同枪聚焦电压值2008、2010和2012，因为本发明的一些实施例使所有FIB镜筒电压设定在大体积研磨过程期间(使用模式
Figure BSA00000679481400241
或
Figure BSA00000679481400242
)保持不变。类似地，对于本发明，模式D和E在精细研磨过程步骤期间(使用模式)共有沿曲线2014的相同枪聚焦电压值2016和2018。曲线2020对应于现有技术，其中模式A和D用于大体积研磨过程，并且模式D和F用于精细研磨过程。
图21是作为六种操作模式A-F的射束电流2102的函数的主透镜聚焦电压2104的图表2100。对于本发明，模式A、B和C全部共有分别沿曲线2106的相同主透镜聚焦电压值2108、2110和2112，因为本发明的这个实施例使所有FIB镜筒电压设定在大体积研磨过程步骤期间(使用模式
Figure BSA00000679481400251
或
Figure BSA00000679481400252
)保持不变。类似地，对于本发明，模式D和E在精细研磨过程步骤期间(使用模式
Figure BSA00000679481400253
)共有沿曲线2114的相同主透镜聚焦电压值2116和2118。曲线2120对应于现有技术，其中模式A和D用于大体积研磨过程，并且模式D和F用于精细研磨过程。
图22是作为六种操作模式A-F的射束电流2202的函数的半高全宽(FWHM)射束直径2204的图表2200。本发明的这个实施例的曲线2206连接模式A 2208、模式B 2210和模式C 2212的FWHM射束直径-注意，随着射束电流2202从模式A降低到模式B，FWHM射束直径从75nm减小到65nm，并且然后对于模式C降至60nm。对于现有技术，曲线2220连接模式A 2208、模式D 2216和模式F 2222的FWHM射束直径。在这里能够看到本发明的这个实施例相对于现有技术的缺点-模式B的FWHM射束直径2210大于模式D的FWHM射束直径2216的两倍。这个缺点必须针对本发明的这个实施例相对于现有技术的有益效果-与要求FIB镜筒电压的切换(具有固有的稳定时间)以及BDA机械变化的现有技术相比，仅使用BDA直径的机械变化在FIB大体积研磨(模式A)与粗略成像(模式B)之间的更快速切换-进行平衡。对本发明的一个实施例相对于现有技术的适用性的判定依靠模式B中比模式D更差的成像分辨率是否没有明显影响模式A的FIB研磨射束的放置精度。类似地对于本发明的这个实施例中包括模式D和E的精细研磨过程，与现有技术中的模式D和F相比，模式E相对于模式F的增加FWHM射束直径超过两倍。如果29nm的FWHM射束直径对于实现模式D中的准确精细研磨是可接受的，则模式F的较小FWHM射束直径是不必要的。模式E相对于模式F的相对时间有益效果与模式B与D之间的相对时间有益效果相似。在将模式A用于FIB研磨并且将模式C用于中间成像来实现的大体积研磨过程的情况下，示出模式C，如以上在图14中所述。
图23是作为六种操作模式A-F的射束电流2302的函数的射束直径(d50)2304的图表2300。连接模式A 2308、B 2310和C 2312的曲线2306的比较表明，对于d50射束直径，与使用FWHM来描绘射束直径的图22中的情况相比，存在从模式A转到模式B和C的分辨率的充分更大改进。这种差异的原因在于，d50直径考虑例如在模式A中对于较大射束直径而发生的较大射束“尾部”-因此，对于如模式B和C中的较低射束电流，这些尾部比FWHM直径中反映的中心射束的直径更迅速地下降。与图22中的超过FWHM值的50％相比，模式B的d50值(65nm)与模式D的d50值(44nm)的比较仅表明大约30％改进。对于本发明的这个实施例，曲线2314连接模式D 2316和模式E 2318。模式F 2322对于d50具有与模式E 2318相同的值，因此对于本发明的这个实施例中的精细研磨过程
Figure BSA00000679481400261
和现有技术的精细研磨过程
Figure BSA00000679481400262
将不存在d50射束直径的差异(但图22示出模式E与F之间的FWHM直径的充分差异)。成像期间的射束尾部的影响主要降低可实现图像对比度，而FWHM射束直径是中心射束的量度。如果较低对比度是可接受的，则模式E
Figure BSA00000679481400263
Figure BSA00000679481400264
可优于较高对比度但较慢的现有技术精细研磨过程。相反，如果需要最高图像对比度来对基准标记(例如图8的806和808)准确地成像，则可要求现有技术精细研磨过程，而不管其吞吐量缺点。
图24是作为六种操作模式A-F的射束电流2402的函数的源-目标放大率2404的图表2400。模式A、B和C全部共有分别沿曲线2406的相同放大率值2408、2410和2412，因为本发明的这个实施例使所有FIB镜筒电压设定在大体积研磨过程步骤期间(使用模式
Figure BSA00000679481400265
或
Figure BSA00000679481400271
)保持不变，并且透镜电压确定放大率。类似地，模式D和E还在精细研磨过程步骤期间(使用模式
Figure BSA00000679481400272
)共有沿曲线2414的相同放大率值2416和2418。曲线2420对应于现有技术，其中模式A和D用于大体积研磨过程，并且模式D和F用于精细研磨过程。
图25是作为六种操作模式A-F的射束电流2502的函数的限束小孔(BDA)未对齐灵敏度2504的图表2500。BDA未对齐灵敏度对应于相对于FIB镜筒的光轴的每个μm的BDA未对齐的目标处的射束运动或位移量(单位为nm)。模式A、B和C全部共有分别沿曲线2506的相同未对齐灵敏度值2508、2510和2512，因为本发明的这个实施例使所有FIB镜筒电压设定在大体积研磨过程步骤期间(使用模式
Figure BSA00000679481400273
或)保持不变，并且透镜电压确定BDA未对齐灵敏度。类似地，模式D和E还在精细研磨过程步骤期间(使用模式)共有沿曲线2514的相同BDA未对齐灵敏度值2516和2518。曲线2520对应于现有技术，其中模式A和D用于大体积研磨过程，并且模式D和F用于精细研磨过程。图表2500示出本发明的这个实施例相对于现有技术的另一个缺点-BDA机械运动必须更准确大约30％，因为BDA未对齐灵敏度更大-这是由于图24的图表2400所示的较高源-目标放大率(较低缩小率)，因为BDA未对齐灵敏度密切跟踪放大率，如图表2400和2500中的非常相似的曲线形状所示。
本发明的实施例的两步研磨过程的过程流程图
图26是可适用于本发明的一个实施例的两步成像和研磨过程的流程图。第一步骤包括组成大体积研磨过程的交替粗略成像和大体积研磨模式的序列。然后，这之后接着第二步骤，其中包括组成精细研磨过程的交替精细成像和精细研磨模式的序列。在完成本发明的这个实施例的这两个过程之后，后续抛光步骤可用于最后去除刚完成的成像和研磨模式期间损坏的垂落和层。
首先，在框2602，感兴趣区域(RoI)由镜台以机械方式定位在聚焦离子束(FIB)镜筒的轴上-这可表示图27概述的过程2700的应用。在一些情况下，例如，RoI可表示微处理器芯片100的SRAM高速缓冲存储器106中的有缺陷存储器单元(存储单个比特)110，如图1-3B所示。随后，在框2604，沉积保护层708-这对应于图7所示的FIB辅助沉积过程。框2606则对应于图8所示的基准标记806和808的FIB研磨-这些标记在后续框中用于实现聚焦离子束相对于RoI的精确重新定位，补偿诸如镜台运动、镜筒控制电子器件中的电压变化、目标的热膨胀等的漂移的各种源。大体积研磨过程这时在框2608开始，其中FIB镜筒配置用于大体积研磨模式-这组成建立与模式A-C对应的FIB镜筒(如图13所示的透镜、消隐器和偏转器)中的所有电极上的所需电压。从这三种可能的模式中的模式的特定选择则通过在框2610中选择小直径限束小孔(BDA)来确定-这设置模式B或C的镜筒，在目标处给出比大体积研磨模式A所提供的要小的射束直径。
既然镜筒已经配置成在框2608和2610中产生目标902处的粗略成像射束912，在框2612发起如图9所示的成像过程910，从而实现研磨到图8的保护层708中的基准标记806和808的准确定位(以及路径2620之后的再定位)。一旦在框2612对基准标记806和808进行了成像，图像处理可用于确定基准标记806和808的中心的准确位置(例如，如图9所示的“X”图案的中心所定义)-这些位置则向FIB镜筒控制器提供信息，以便使大体积研磨射束1012能够对于图10所示的研磨图案1016和1018来适当定位(下面的框2616)。在框2612中确定了基准标记位置之后，在框2614中选择大直径BDA，之后接着在框2616中采用高电流射束的可控大体积研磨量。随后进入判定框2618，其中对大体积研磨是否完成进行判定-这基于预定大体积研磨率和累计研磨时间。如果大体积研磨尚未完成，则沿路径2620回到框2610，并且重复进行框2610-2616的成像/研磨序列，直到判定框2618确定大体积研磨已经完成。然后沿路径2622到达框2624。大体积研磨过程一般可对应于图10-11所示的盒式研磨过程。
精细研磨过程这时开始于框2624，其中FIB镜筒配置用于精细研磨-这个步骤组成建立与操作模式D和E对应的FIB镜筒(如图13所示的透镜、消隐器和偏转器)中的所有电极上的所需电压。从这两种可能的模式中的操作模式的特定选择则通过在框2610中选择小直径限束小孔(BDA)来确定-这设置精细成像模式E的镜筒，在目标处给出比精细研磨模式D所提供的要小的射束直径。
既然镜筒已经配置成在框2624和2626中产生目标902处的精细成像射束912，在框2612发起如图9所示的成像过程910，从而实现研磨到图8的保护层708中的基准标记806和808的准确定位(以及路径2636之后的再定位)。一旦在框2628对图像标记806和808进行了成像，图像处理可用于确定基准标记806和808的中心的准确位置(例如，如图9所示的“X”图案的中心所定义)-这些位置则向FIB镜筒控制器提供信息，以便使精细研磨射束1208能够对于图12所示的清洗研磨来适当定位(下面的框2632)。在框2628确定了基准标记位置之后，在框2630选择中间直径BDA，之后接着框2632中采用中间电流射束的可控精细研磨周期。随后进入判定框2634，其中对精细研磨是否完成进行判定-这个判定基于预定精细研磨率。如果精细研磨尚未完成，则沿路径2636回到框2626，并且重复进行框2626-2632的成像/研磨序列，直到判定框2634确定精细研磨已经完成。精细研磨过程一般可对应于图12所示的清洗研磨过程。然后沿路径2638到达框2640。框2640包括完成薄片制备所需的所有其余FIB抛光步骤，其中包括可能的较低电压FIB和/或各个角度的FIB以帮助垂落去除。
按照本发明的一些实施例，一种用于使用包括离子镜筒和多个限束小孔的聚焦离子束系统来研磨包含感兴趣区域附近的一个或多个基准标记的目标中的结构的方法，包括：选择第一限束小孔以产生具有第一电流的离子束；将离子镜筒中的电极电压配置用于将具有第一电流的离子束聚焦到目标上；将具有第一电流的离子束定向到目标上；跨基准标记来扫描具有第一电流的离子束，以便确定基准标记相对于离子镜筒的轴的位置；选择第二限束小孔以产生具有第二电流的离子束，第二电流大于第一电流；将具有第二电流的离子束定向到目标上，而无需重新配置离子镜筒中的电极电压；以及以预定图案来偏转具有第二电流的离子束，以便在感兴趣区域处执行研磨过程，射束偏转考虑由具有第一电流的离子束所确定的基准标记相对于离子镜筒的轴的位置。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括在以预定图案来偏转具有第二电流的离子束以在感兴趣区域处执行研磨过程之后，重新选择第一限束小孔以产生具有第一电流的离子束，以便对目标进行成像。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括：选择第三限束小孔以产生具有小于第一射束电流的第三电流的离子束；将离子镜筒中的电极电压配置用于将具有第三电流的离子束聚焦到目标上；将具有第三电流的离子束定向到目标上；跨基准标记来扫描具有第三电流的离子束，以便确定基准标记相对于离子镜筒的轴的位置，具有第三电流的离子束的位置确定比具有第一电流的离子束的位置确定更为准确；选择第四限束小孔以产生具有第四电流的离子束，第四电流大于第三电流但小于第一电流；将具有第四电流的离子束定向到目标上，而无需重新配置离子镜筒中的电极电压；以及以预定图案来偏转具有第四电流的离子束，以便在感兴趣区域处执行精细研磨过程，射束偏转考虑由具有第三电流的离子束所确定的基准标记相对于离子镜筒的轴的位置。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括在以预定图案来偏转具有第四电流的离子束以在感兴趣区域处执行精细研磨过程之后，重新选择第三限束小孔以产生具有第三电流的离子束，以便对目标进行成像。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括多个小孔的第一小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，以及选择第二限束小孔包括多个小孔的第二小孔到离子镜筒的轴上的机械运动。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括多个小孔的第一小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，选择第二限束小孔包括多个小孔的第二小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，选择第三限束小孔包括多个小孔的第三小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，以及选择第四限束小孔包括多个小孔的第四小孔到离子镜筒的轴上的机械运动。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括将第一偏转器定位在多个限束小孔上面；以及将第二偏转器定位在多个限束小孔下面。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第一小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；以及选择第二限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第二小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括将第一偏转器定位在多个限束小孔上面；以及将第二偏转器定位在多个限束小孔下面。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第一小孔上；以及激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；选择第二限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第二小孔上；以及激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；选择第三限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第三小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；以及选择第四限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第四小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行。
在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括在研磨过程之后执行的离子束抛光过程。以及在一些实施例中，用于研磨结构的方法还包括在精细研磨过程之后执行的离子束抛光过程。
按照本发明的一些实施例，一种用于使用包括离子镜筒和多个限束小孔的聚焦离子束系统来对包含感兴趣区域附近的一个或多个基准标记的目标中的结构进行大体积研磨和精细研磨的方法，包括：选择第一限束小孔以产生具有第一电流的离子束；将离子镜筒中的电极电压配置用于将具有第一电流的离子束聚焦到目标上；将具有第一电流的离子束定向到目标上；跨基准标记来扫描具有第一电流的离子束，以便确定基准标记相对于离子镜筒的轴的位置；选择第二限束小孔以产生具有第二电流的离子束，第二电流大于第一电流；将具有第二电流的离子束定向到目标上，而无需重新配置离子镜筒中的电极电压；以预定图案来偏转具有第二电流的离子束，以便在感兴趣区域处执行大体积研磨过程，射束偏转考虑由具有第一电流的离子束所确定的基准标记相对于离子镜筒的轴的位置；判定大体积研磨过程是否完成，以及在大体积研磨过程未完成的情况下，返回到选择第一限束小孔的步骤；选择第三限束小孔以用于产生具有小于第一射束电流的第三电流的离子束；将离子镜筒中的电极电压配置用于将具有第三电流的离子束聚焦到目标上；将具有第三电流的离子束偏转到目标上；跨基准标记来扫描具有第三电流的离子束，以便确定基准标记相对于离子镜筒的轴的位置，具有第三电流的离子束的位置确定比具有第一电流的离子束的位置确定更为准确；选择第四限束小孔以产生具有第四电流的离子束，第四电流大于第三电流但小于第一电流；将具有第四电流的离子束定向到目标上，而无需重新配置离子镜筒中的电极电压；以预定图案来偏转具有第四电流的离子束，以便在感兴趣区域处执行精细研磨过程，射束偏转考虑由具有第三电流的离子束所确定的基准标记相对于离子镜筒的轴的位置；以及判定精细研磨过程是否完成，以及在精细研磨过程未完成的情况下，返回到选择第三限束小孔的步骤。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括多个小孔的第一小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，选择第二限束小孔包括多个小孔的第二小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，选择第三限束小孔包括多个小孔的第三小孔到离子镜筒的轴上的机械运动，以及选择第四限束小孔包括多个小孔的第四小孔到离子镜筒的轴上的机械运动。
在一些实施例中，该方法还包括将第一偏转器定位在多个限束小孔上面；以及将第二偏转器定位在多个限束小孔下面。
在一些实施例中，选择第一限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第一小孔上；以及激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；选择第二限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第二小孔上；以及激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；选择第三限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第三小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行；以及选择第四限束小孔包括：激活第一偏转器，以便将离子束偏转到多个限束小孔的第四小孔上；激活第二偏转器，以便将离子束偏转到离子镜筒的轴上并且与其平行。
在一些实施例中，该方法还包括在精细研磨过程之后执行的离子束抛光过程。
在一些实施例中，该方法还包括保护层的沉积步骤，沉积步骤在研磨过程之前进行。以及在一些实施例中，该方法还包括保护层的沉积步骤，沉积步骤在大体积研磨过程之前进行。
按照本发明的一些实施例，一种操作具有粒子源、多个限束小孔和至少一个聚焦透镜的带电粒子束系统的方法包括：从带电粒子源来引出带电粒子；将带电粒子形成到射束中；通过具有第一直径的第一限束小孔来定向带电粒子射束，带电粒子射束在离开第一限束小孔时具有第一电流；调整聚焦透镜，以便将带电粒子会聚到目标表面上的光点中；通过第二限束小孔来定向带电粒子，第二限束小孔具有与第一直径不同的第二直径，带电粒子射束在离开第二限束小孔时具有第二电流；以及通过聚焦透镜来定向带电粒子，而无需改变聚焦透镜的聚焦强度。
在一些实施例中，通过聚焦透镜来定向带电粒子而无需改变聚焦透镜的聚焦强度包括通过聚焦透镜来定向带电粒子而无需重新对齐射束。
虽然详细描述了本发明的几个实施例及其优点，但是应当理解，能够对本文所述的实施例进行各种改变、替换和变更，而没有背离所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围。电网的电压源可来自单个电源并且使用分压器，独立电源能够用于各电网，或者可使用分压器和电源的某种组合。虽然示例提供电场以改变二次粒子的轨迹，但是可使用磁场，尽管必须考虑磁场对一次射束的影响。此外，本申请的范围不是要局限于本说明书中所述的过程、机器、制造、物质成分、部件、方法及步骤的具体实施例。通过本发明的公开，本领域的技术人员将易于理解，按照本发明，可利用当前存在或以后开发的、执行与本文所述的对应实施例基本相同的功能或者实现与其基本相同的结果的过程、机器、制造、物质成分、部件、方法或步骤。相应地，所附权利要求书意图在其范围内包括这类过程、机器、制造、物质成分、部件、方法或步骤。

Claims (21)

1.一种用于使用包括离子镜筒和多个限束小孔的聚焦离子束系统来研磨包含感兴趣区域附近的一个或多个基准标记的目标中的结构的方法，包括：
选择第一限束小孔，以便产生具有第一电流的离子束；
配置离子镜筒中的电极电压以用于将具有所述第一电流的所述离子束聚焦到所述目标上；
将具有所述第一电流的所述离子束定向到所述目标上；
跨所述基准标记来扫描具有所述第一电流的所述离子束，以便确定所述基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置；
选择第二限束小孔，以便产生具有第二电流的离子束，所述第二电流大于所述第一电流；
将具有所述第二电流的所述离子束定向到所述目标上，而无需重新配置所述离子镜筒中的电极电压；以及
以预定图案偏转具有所述第二电流的所述离子束，以便在感兴趣区域处执行研磨过程，所述射束偏转考虑由具有所述第一电流的所述离子束所确定的基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在以预定图案来偏转具有所述第二电流的所述离子束以在感兴趣区域处执行研磨过程之后，重新选择所述第一限束小孔以产生具有所述第一电流的所述离子束，以便对所述目标进行成像。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
选择第三限束小孔，以便产生具有小于所述第一射束电流的第三电流的离子束；
配置所述离子镜筒中的电极电压以用于将具有所述第三电流的所述离子束聚焦到所述目标上；
将具有所述第三电流的所述离子束定向到所述目标上；
跨所述基准标记扫描具有所述第三电流的所述离子束，以便确定所述基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置，具有所述第三电流的所述离子束的位置确定比具有所述第一电流的所述离子束的位置确定更为准确；
选择第四限束小孔，以便产生具有第四电流的离子束，所述第四电流大于所述第三电流但小于所述第一电流；
将具有所述第四电流的所述离子束定向到所述目标上，而无需重新配置所述离子镜筒中的电极电压；以及
以预定图案偏转具有所述第四电流的所述离子束，以便在感兴趣区域处执行精细研磨过程，所述射束偏转考虑由具有所述第三电流的所述离子束所确定的基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在以预定图案来偏转具有所述第四电流的所述离子束以在感兴趣区域处执行所述精细研磨过程之后，重新选择所述第三限束小孔以产生具有所述第三电流的所述离子束，以便对所述目标进行成像。
5.如权利要求1所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括所述多个小孔的第一小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；以及
选择第二限束小孔包括所述多个小孔的第二小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动。
6.如权利要求3所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括所述多个小孔的第一小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；
选择第二限束小孔包括所述多个小孔的第二小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；
选择第三限束小孔包括所述多个小孔的第三小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；以及
选择第四限束小孔包括所述多个小孔的第四小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
将第一偏转器定位在所述多个限束小孔上面；以及
将第二偏转器定位在所述多个限束小孔下面。
8.如权利要求7所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第一小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；以及
选择第二限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第二小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行。
9.如权利要求3所述的方法，还包括：
将第一偏转器定位在所述多个限束小孔上面；以及
将第二偏转器定位在所述多个限束小孔下面。
10.如权利要求9所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第一小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；
选择第二限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第二小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；
选择第三限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第三小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；以及
选择第四限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第四小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行。
11.如权利要求1所述的方法，还包括在所述研磨过程之后执行的离子束抛光过程。
12.如权利要求3所述的方法，还包括在所述精细研磨过程之后执行的离子束抛光过程。
13.一种用于使用包括离子镜筒和多个限束小孔的聚焦离子束系统对包含感兴趣区域附近的一个或多个基准标记的目标中的结构进行大体积研磨和精细研磨的方法，包括：
选择第一限束小孔，以便产生具有第一电流的离子束；
配置所述离子镜筒中的电极电压以用于将具有所述第一电流的所述离子束聚焦到所述目标上；
将具有所述第一电流的所述离子束定向到所述目标上；
跨所述基准标记来扫描具有所述第一电流的所述离子束，以便确定所述基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置；
选择第二限束小孔，以便产生具有第二电流的离子束，所述第二电流大于所述第一电流；
将具有所述第二电流的所述离子束定向到所述目标上，而无需重新配置所述离子镜筒中的电极电压；
以预定图案偏转具有所述第二电流的所述离子束，以便在感兴趣区域处执行大体积研磨过程，所述射束偏转考虑由具有所述第一电流的所述离子束所确定的基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置；
判定所述大体积研磨过程是否完成，并且在所述大体积研磨过程未完成的情况下，返回到选择第一限束小孔的步骤；
选择第三限束小孔以用于产生具有小于所述第一射束电流的第三电流的离子束；
配置所述离子镜筒中的电极电压以用于将具有所述第三电流的所述离子束聚焦到所述目标上；
将具有所述第三电流的所述离子束定向到所述目标上；
跨所述基准标记扫描具有所述第三电流的所述离子束，以便确定所述基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置，具有所述第三电流的所述离子束的位置确定比具有所述第一电流的所述离子束的位置确定更为准确；
选择第四限束小孔，以便产生具有第四电流的离子束，所述第四电流大于所述第三电流但小于所述第一电流；
将具有所述第四电流的所述离子束定向到所述目标上，而无需重新配置所述离子镜筒中的电极电压；
以预定图案偏转具有所述第四电流的所述离子束，以便在感兴趣区域处执行精细研磨过程，所述射束偏转考虑由具有所述第三电流的所述离子束所确定的基准标记相对于所述离子镜筒的轴的位置；以及
判定所述精细研磨过程是否完成，并且在所述精细研磨过程未完成的情况下，返回到选择所述第三限束小孔的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括所述多个小孔的第一小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；
选择第二限束小孔包括所述多个小孔的第二小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；
选择第三限束小孔包括所述多个小孔的第三小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动；以及
选择第四限束小孔包括所述多个小孔的第四小孔到所述离子镜筒的轴上的机械运动。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
将第一偏转器定位在所述多个限束小孔上面；以及
将第二偏转器定位在所述多个限束小孔下面。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
选择第一限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第一小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；
选择第二限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第二小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；
选择第三限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第三小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行；以及
选择第四限束小孔包括：
激活所述第一偏转器，以便将所述离子束偏转到所述多个限束小孔的第四小孔；以及
激活所述第二偏转器，以便将所述离子束偏转到所述离子镜筒的轴上并且与其平行。
17.如权利要求13所述的方法，还包括在所述精细研磨过程之后执行的离子束抛光过程。
18.如权利要求1所述的方法，还包括保护层的沉积步骤，所述沉积步骤在所述研磨过程之前进行。
19.如权利要求13所述的方法，还包括保护层的沉积步骤，所述沉积步骤在所述大体积研磨过程之前进行。
20.一种操作具有粒子源、多个限束小孔和至少一个聚焦透镜的带电粒子束系统的方法，包括：
从所述带电粒子源引出带电粒子；
将所述带电粒子形成到射束中；
通过具有第一直径的第一限束小孔来定向带电粒子束，所述带电粒子束在离开所述第一限束小孔时具有第一电流；
调整所述聚焦透镜，以便将所述带电粒子会聚到目标表面上的光点中；
通过第二限束小孔来定向所述带电粒子，所述第二限束小孔具有与所述第一直径不同的第二直径，所述带电粒子束在离开所述第二限束小孔时具有第二电流；以及
通过所述聚焦透镜来定向所述带电粒子，而无需改变所述聚焦透镜的聚焦强度。
21.如权利要求20所述的方法，其中，通过所述聚焦透镜来定向所述带电粒子而无需改变所述聚焦透镜的聚焦强度包括通过所述聚焦透镜来定向所述带电粒子而无需重新对齐所述射束。
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