CN103674635B - 在TEM样品制备中用于低kV FIB铣削的基于剂量的端点确定 - Google Patents

在TEM样品制备中用于低kV FIB铣削的基于剂量的端点确定 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

在TEM样品制备中用于低kV FIB铣削的基于剂量的端点确定
技术领域
本发明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。
背景技术
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10A至图10I中所示，例如，在转让给本发明的受让人FEI公司的美国专利号20130143412 A1“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10A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10B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10C和图10D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10E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10F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10G和10H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10I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。
发明内容
本发明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。
本发明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。
本发明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介质，该计算机程序用于自动形成透射电子显微术样品薄层，该计算机程序包括计算机指令，当被计算机处理器执行时，这些计算机指令致使控制聚焦离子束系统的计算机进行如下操作：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。
为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，上文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点。下文将说明本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应认识到所披露的概念和具体实施例可容易地用作改进或设计用于完成本发明相同目的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到这些同等构造不脱离如随附权利要求中所阐明的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更加彻底地理解本发明和本发明的优点，现在结合附图参考以下说明，其中：
图1示出了从样品基底102切削下来的薄层104，该样品基底包括在薄层从样品基底上清除前有待分析的特征；
图2示出了在薄层从样品基底上清除前从样品基底102切削下来的薄层104的俯视图；
图3示出了半成品薄层104的一端的俯视图，包括破坏层302a和302b以及最终薄层304的位置；
图4示出了半成品薄层104的俯视图以及进行最终铣削的示例性低kV铣削区402的落点；
图5示出了在低kV铣削过程中的半成品薄层104的侧视图；
图6示出了成品薄层304的自顶向下图；
图7示出了被配备成实施本发明的实施例的示例性带电粒子束系统702的一个实施例；
图8示出了一流程图，描绘了一种根据本发明的一个或多个实施例的基于剂量的端点确定来形成TEM样品薄层的低kV方法；
图9示出了一流程图，描绘了一种用于根据本发明的一个或多个实施例使用来自加工点的反馈来提高最终铣削的效能；以及
图10A至图10I描绘了一种用于制备薄TEM样品的现有技术方法。
具体实施方式
本发明的实施例针对用于利用具有基于剂量的端点确定的低能带电粒子束铣削形成样品薄层的方法和系统。本发明的一些实施例包括用于利用具有基于剂量的端点确定的低能带电粒子束铣削形成样品薄层的全自动化方法和系统。本发明的一些实施例包括用于利用仪器的操作员进行的自动化步骤和手动步骤形成样品薄层的方法和系统。在至少一个实施例中，带电粒子束为聚焦离子束并且样品薄层为透射电子显微术（TEM）薄层和/或扫描透射电子显微术（STEM）薄层。以高精度薄层边缘落点进行标准高kV（约30 kV）铣削。用标准程序放置高kV铣削，典型地利用有关特征附近的基底表面上的基准点，至少一部分有关特征将包括在成品样品薄层内。高kV薄层厚度和落点由本领域内已知的基准点精度问题确定。
精确高kV铣削完成后，适当定位薄层并将薄层铣削到精确控制的厚度。然而，薄层的厚度稍微大于预期最终厚度，以便可以用最终铣削清除由于高kV铣削造成的破坏层。在优选实施例中，薄层比所希望的薄层最终厚度厚大约用于高kV铣削的粒子束的穿透深度的长度的两倍长。在30 kV镓离子束的示例中，穿透深度大约为30 nm。
基于剂量的方法用于清除破坏层。用以如下方式放置的图案来进行最终低kV铣削：铣削落点的精度不重要，只有最终剂量重要。在优选实施例中，以比薄层面积大的尺寸进行“框式”铣削。在一些情况下，将从更大的样品上提取制作的薄层，如晶片或晶片块，其中在样品的顶表面附近有结构体。为了最小化与铣削透这些结构体相关联的某些类型的不希望的人为现象，令人希望的是在入射粒子束和垂直于薄层面的平面内的样品的顶表面的射线之间具有一个明显的角。典型地，希望此角大于三十（30）度。在一个实施例中，以相对于样品的顶表面基本上为45度的角引导FIB。其他实施例包括FIB围绕与样品表面垂直的轴附加旋转。又另一个实施例包括涉及离子束相对于表面法线的实质性方位角和实质性的极角两者的复角。可以用多种方式实现这些角，有时涉及多轴平台，并且有时涉及一个或多个具有所希望的固定定向的可移动柱。
本发明的实施例的附加方面包括提供薄层面上的材料清除速率的精确表征以及基于材料清除速率的表征进行时间控制的低kV铣削。在一些实施例中，薄层面上的材料清除速率特征在于基于射束电流的精确校准确定低kV粒子束发送的带电粒子的精确剂量。射束电流的精确校准对一段时间内出现的射束电流的变化作出解释。所发送的带电粒子的剂量为扫描面积、耗时扫描以及扫描时的射束电流的函数。典型地，最大不确定性与离子束电流相关联。为了提供剂量的良好控制，以有规律的时间间隔或在接近基于剂量的铣削的预定时间内测量射束电流。可以在薄层制备前的任何规定时间进行此测量。例如，用于测量的规定时间可以是铣削启动前一秒钟的若干分之几、铣削启动前一分钟的若干分之几、每天一次、每周一次、每个晶片一次等。校准FIB电流的方法通常由将离子束引导至集流电极内，通过该集流电极，通过精确的电流测量电子设备进行精确的电流测量。可以在离子柱内或在离子柱以外的位置上完成此测量。
清除材料的控制不取决于低kV成像或图案识别，而仅取决于最终剂量的精确控制。直接在铣削前的FIB射束电流的仔细测量（例如，射束电流误差不超过1%）以及铣削定时的仔细控制（例如，不超过1%定时误差）导致从半成品薄层上清除的材料量误差不超过2%。在从半成品薄层的每侧清除30 nm材料的示例性情况下，铣削误差控制到不超过2%将低kV铣削引起的误差限制到小于一纳米。本段落中所使用的数字仅用于说明目的。
校准射束电流不是表征材料清除速率的唯一方式。在本发明的一些实施例中，通过实验性地测量在所使用的低kV的粒子束条件下的材料清除速率来进行清除速率的表征。例如，可以实验性地进行低kV铣削以确定（对于给定的一组粒子束条件而言）每分钟从薄层面上清除1 nm材料。可以在薄层制备前的任何规定时间进行材料清除速率的实验性测量的表征。例如，用于测量的规定时间可以是铣削启动前一秒钟的若干分之几、铣削启动前一分钟的若干分之几、每天一次、每周一次、每个晶片一次等。
在本发明的另一个优选实施例中，来自加工点的反馈可以与定时和剂量控制相结合或可以用于为定时和剂量确定合适的值。例如，在根据本发明的实施例生产一个或多个薄层的过程中，基于在薄层生产过程对铣削定时的仔细控制和对实际束电流的监控来对薄层生产过程中发送至每个薄层的剂量的量进行精确记录。随后观察薄层以确定加工实现其目标目的程度，并且此信息被反馈至系统内以调节用于附加薄层的生产的目标剂量。可以通过任何实用方法进行此检查，包括用于低kV打薄的工具内的系统中SEM影像或从产生薄层最终影像的TEM或STEM系统中收集的信息。机器视觉算法可以用于测量薄层的特征，以计算有待用于确定后续剂量的调节因数。
在另一个示例中，贯穿高kV操作的完成整个过程，系统加工多个样品。然后，该系统将低kV打薄操作应用到一子集样品上并收集和上述示例同样条数的信息。该工具收集成品薄层的SEM影像并且人员检查质量结果。人员可以指示什么样的换算因数应发送至剩余点上。可替代地，机器视觉算法可以用于测量薄层的特征，以计算有待用于确定后续剂量的调节因数。当生产后续薄层时，基于SEM影像检查的信息与制备工具上的新的实际测量的射束电流相结合以减少向单位面积所发送的实际剂量，以便更加精确地实现目标样品厚度。
本发明的实施例对用单晶材料（如硅）形成TEM样品薄层特别有用。单晶体基底在高kV铣削过程中受到比不是由单晶体形成的基底更大的破坏，如数据存储应用中所使用的那些。
图1示出了在薄层从样品基底上清除前从样品基底102切削下来的半成品薄层104。通过在薄层的周围位置上从样品基底102上铣削掉材料来形成半成品薄层104。使用带电粒子束铣削材料，如离子束、电子束或激光束。在优选实施例中，带电粒子束为聚焦离子束。样品基底102上的一个或多个基准点（未示出）可以用于定位所希望的薄层位置。首先以高精度薄层边缘落点进行标准高kV铣削。高kV铣削使用具有大于8 keV优选地约30 keV的带电粒子束从样品基底上清除材料。
图2示出了进行初始高kV铣削后的半成品薄层104的俯视图。带电粒子束从高kV铣削区202a和202b上清除基底材料，以暴露出垂直薄层面204a和204b。高kV铣削区202a和202b位于薄层104的两侧。一个或多个基准点（未示出）可以用于确定样品基底上的高kV铣削区202a和202b的位置。由于高kV铣削用于从高kV铣削区202a和202b上清除材料，所以半成品薄层104包括在薄层可以被例如TEM分析前需要被校正或清除的破坏层。
图3示出了半成品薄层104的一端的俯视图，包括破坏层302a和302b以及最终薄层304的位置。破坏层302a和302b从薄层面204a和204b延伸至半成品薄层104内的某一深度。为了允许在后续低kV铣削步骤中清除破坏层，进行高kV铣削步骤，使得半成品薄层104具有比最终薄层304的预期厚度更大的厚度。在一个或多个实施例中，进行高kV铣削，从而使得薄层104的各边基本上比成品薄层304的边的预期厚度厚30纳米（nm）。
破坏层302a和302b由半成品薄层104的初始高kV铣削造成。用高能带电粒子束铣削具有铣削率更高和粒子束落点更精确的好处，因为减少了色差。但是，高能粒子还对样品基底造成破坏，产生破坏层302a和302b。例如，用聚焦离子束对硅晶体基底进行高kV铣削会对晶格造成不想要的破坏。因此，本发明的实施例包括进行最终铣削以清除破坏层302a和302b。最终铣削步骤为利用基于剂量的端点确定的低kV铣削。
图4示出了半成品薄层104的俯视图以及进行最终铣削的示例性低kV铣削区402的落点。低kV铣削区402以如下方式放置：落点的精度不重要，只有粒子的最终剂量是重要的。优选地，以比成品薄层304的预期最终厚度更大的尺寸在半成品薄层104的周围进行框式铣削。最简单类型的框式铣削为其中跨定义的几何形状（典型地为矩形）描绘蛇形或栅格图案并且在铣削持续时间内多次重复描绘出该图案的铣削。出于本发明的目的，关键概念为框式铣削与清洁横截面铣削的不同之处在于清洁横截面式铣削具有缓慢渐进的铣削位置。出于本发明的目的，框式铣削图案的确切细节不重要，例如，可以跨基本上为圆形的定义区描绘出图案。低kV铣削区402基本上包括所有破坏层302a和302b，从而使得一旦完成低kV铣削操作就基本上从成品薄层304上清除了所有破坏层302a和302b。因为使用了低kV铣削而不是高kV铣削，所以与由于高kV铣削对半成品薄层304造成的破坏相比，消除了或显著减少了对成品薄层304的破坏。
图5示出了在低kV铣削过程中的半成品薄层104的侧视图。可以通过以基本上不是“自顶向下”的方式操作带电粒子束来提高效能。在一些情况下，将从更大的样品上提取薄层104，如晶片或晶片块，其中在样品102的顶表面附近有结构体。为了最小化与铣削透这些结构体相关联的某些类型的不希望的人为现象，令人希望的是在入射粒子束和垂直于薄层104的平面内的样品的顶表面的射线504之间具有一个明显的角（θ）。典型地希望此角θ大于三十（30）度。在一个实施例中，以相对于样品的顶表面基本上为45度的角θ引导FIB。
图6示出了成品薄层304的自顶向下图。通过进行低kV铣削基本上从成品薄层304上清除了所有破坏层302a和302b。在成品薄层的底部，成品薄层304可能仍然附装在样品基底102上。可以进行进一步的加工（如根切），以便将薄层304与样品基底分开，以供在另一个仪器内分析。
图8示出了一流程图，描绘了一种根据本发明的一个或多个实施例的基于剂量的端点确定来形成TEM样品薄层的低kV方法。该方法在802处开始并进行到步骤804，在步骤804中在样品基底102处引导高能带电粒子束。将高能带电粒子束引导至样品基底102处以进行高kV铣削操作。高kV铣削操作使用高能粒子束将多余量的大块基底材料从高kV铣削区202a-202b清除，以暴露出半成品薄层104（步骤806）的垂直薄层面204a和204b。高能带电粒子束具有大于8 keV的着陆能量，并且优选地约为30 keV。
在用低能粒子束进行破坏清除前，对低能带电粒子束的材料清除速率进行表征（步骤808）。可以通过精确测量射束电流以确定校准后的射束电流、通过实验性地测量低能粒子束的材料清除速率或通过任何其他合适的用于表征低能粒子束的清除速率的方法来完成清除速率的表征。如果通过测量射束电流对清除速率进行表征，则通过解释射束电流的每天（或者甚至更频繁地）变化的射束电流的精确校准来控制带电粒子的剂量。在本发明的一个实施例中，在进行低kV铣削步骤前直接进行步骤808中的射束电流测量。可替代地，可以在有规律地隔开的时间间隔下进行步骤808中的射束电流测量。校准射束电流的方法包括但不限于用已校准的皮安培计测量消隐粒子束和使用台式法拉第杯测量射束电流。
用高能带电粒子束铣削半成品薄层104后和对材料清除速率进行表征后，将低能带电粒子束引导向半成品薄层104（步骤810）。该低能带电粒子束具有小于8 keV的着陆能量，并且优选地在2 keV和5 keV之间。将低能带电粒子束引导至半成品薄层104处以进行低kV铣削操作。低kV铣削操作使用低能粒子束清除破坏层302a和302b（步骤812）。该低-kV铣削步骤被精确定时，从而使得基于铣削时间和材料清除速率发送预先确定剂量的带电粒子（步骤814）。当已经发送预先确定剂量的带电粒子时，该方法在结束符号816处停止。成品薄层包括至少一部分有关特征。
清除材料的控制不取决于低-kV成像或图案识别，而仅取决于最终剂量的精确控制。通过精确表征在铣削前的规定时间时的材料清除速率和仔细控制铣削的定时来控制最终剂量。在优选实施例中，将定时误差控制到小于百分之一（1%）并且将射束电流的误差控制到小于百分之一（1%）。这导致被清除的材料的误差小于百分之二（2%）。例如，如果在半成品薄层104的各侧清除三十纳米（30 nm）的材料，则将被清除的材料控制到小于2%允许低kV铣削操作引起亚纳米误差。
此处描述了本发明关于形成TEM薄层的实施例。本领域技术人员将认识到，本发明的实施例不仅仅局限于形成TEM薄层，而且还适用于其他类型的薄层，如STEM薄层。
在优选实施例中，图8中的方法为全自动化的，并且成品薄层304的最终端点确定不需要任何人的交互，具体地任何人的视觉交互。在低-kV铣削步骤前直接测量射束电流，并且基于最新的射束电流校准调节低-kV铣削时间，以给出极精确的剂量控制。以如下方式放置铣削图案：“过度暴露出”有关区域周围的区域，从而使得落点的位置对从有关区域清除的材料具有很小的影响或没有影响。
图9示出了一流程图，描绘了一种使用来自加工点的反馈提高最终铣削的效能的方法。在本发明的这个实施例中，来自加工点的反馈可以与定时和剂量控制相结合或可以用于为定时和剂量确定合适的值。该方法在框902处开始并进行的步骤904。根据图8中的方法生产第一组一个或多个薄层。基于在薄层生产过程中对铣削定时的仔细控制和对实际射束电流的监控来对步骤904过程中发送至每个薄层的剂量的量进行精确记录。随后观察薄层以确定加工实现其目标目的程度。或者正在铣削薄层时或者在完成薄层的铣削后的时间点测量薄层的一个或多个特征（步骤906）。记录薄层的一个或多个特征（步骤908），如薄层厚度、剩余破坏层的尺寸、铣削落点的误差偏移等。基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量（步骤910）。此信息被反馈至系统内以调节用于附加薄层的生产的目标剂量。可以通过任何实用方法进行此检查，包括用于低kV打薄的工具内的系统中SEM影像或从产生薄层最终影像的TEM或STEM系统中收集的信息。使用单位面积发送低能聚焦离子束的第二规定剂量的第二图案铣削时间生产第二组一个或多个样品薄层（步骤912）。该过程在结束符号914处结束。可以多次应用此反馈过程以提高成品样品薄层铣削的精度。
例如，使用图8和图9的方法的实施例，生产薄层的系统收集以下多条信息：（1）在开始低kV铣削前，样品厚度为95.0 nm，（2）在2 kV的加速电压下进行低kV铣削，（3）将每侧上应用的低kV铣削发送至9.00 µm2面积大的目标区域35.7秒的持续时间，以及（4）在低kV铣削的时间所测量的射束电流为85.4 pA。使薄层成像的TEM系统确定样品厚度比最佳厚度小4%。当生产后续薄层时，来自TEM系统的信息与制备工具上的新的实际测量的射束电流相结合以减少单位面积发送的实际剂量，以便更加精确地实现目标样品厚度。
在另一个示例中，贯穿高kV操作的完成整个过程，系统加工多个样品。然后，该系统将低kV打薄操作应用到一子集样品上并收集和上述样品同样条数的信息。该工具收集成品薄层的SEM影像并且人员检查质量结果。人员可以指示什么样的换算因数应发送至剩余点上。当生产后续薄层时，基于SEM影像检查的信息与制备工具上的新的实际测量的束电流相结合以减少单位面积发送的实际剂量，以便更加精确地实现目标样品厚度。
图7描绘了被配备成实施本发明的实施例的示例性双束SEM/FIB系统702的一个实施例。本发明不需要双束系统，但可以容易地与任何带电粒子束系统一起使用，包括单个FIB系统。此处所述双束系统仅用于示例性目的。可以在双束电子束/聚焦离子束系统（如现在所述的系统）中进行这种TEM样品的制备和分析。例如可以从本发明的受让人的美国俄勒冈州希尔斯伯勒FEI公司商购合适的带电粒子束系统。虽然以下提供了合适的硬件的示例，但本发明不限于以任何具体类型的硬件被实现。
双束系统702具有垂直安装的电子束柱704和以与可抽空试样室708上的垂线成大约52度角安装的聚焦离子束（FIB）柱706。可以通过泵系统709抽空试样室，该泵系统通常包括涡轮分子泵、油扩散泵、离子吸气泵、涡旋泵中的一个或多个或它们的组合，或其他已知泵送装置。
电子束柱704包括用于产生电子的电子源710（肖特基发射器或冷场发射器）以及形成电子细聚焦束716的电子光学透镜712和714。电子源710通常保持在工件718的电位以上500 V与30 kV之间的电位，该工件通常保持在地电位。
因此，电子以大约500 eV到30 keV的着陆能量冲击工件718。可以在该工件上施加负电位，以降低电子的着陆能量，这减少了与该工件交互的电子总量，从而减小了成核位点的尺寸。工件718可以包括例如半导体装置、微机电系统（MEMS）、数据存储装置或用于分析其材料特征或成分的材料的样品。可以通过偏转线圈720将电子束716的冲击点定位在工件718的表面上或在其上扫描电子束716的冲击点。通过扫描电子显微镜电源和控制单元722控制透镜712和714以及偏转线圈720的操作。透镜和偏转单元可以使用电场、磁场或其组合。
工件718在试样室708内的可移动平台724上。平台724可以优选地在水平平面（X轴和Y轴）内和垂直地（Z轴）移动并且可以倾斜大约六十（60）度以及绕Z轴旋转。可以打开门727以便将工件718插到X-Y-Z平台724上并且还便于维修内部供气罐（若使用供气罐）（未示出）。该门被联锁，从而使得如果试样室708被抽空，则门不能被打开。
一个或多个喷气系统（GIS）730安装在真空室上。每个GIS可以包括用于容装前体或活化材料的储罐（未示出）以及用于将气体引导至工件的表面上的针732。每个GIS进一步包括用于调节向工件供应前体材料的装置734。在本示例中，将该调节装置描绘成可调节阀，但该调节装置还可以包括例如用于对前体材料进行加热以控制其蒸汽压力的调节加热器。
当电子束716的电子冲击工件718时，发射并可以检测到次级电子、背向散射电子以及俄歇（Auger）电子，以形成影像或确定关于该工件的信息。例如次级电子被次级电子检测器736（如Everhart-Thornley检测器）或被能够检测低能电子的半导体检测器装置检测到。位于TEM样品支座761和平台724下方的STEM检测器762可以收集透射通过安装在该TEM样品支座上的样品的电子。来自检测器736、762的信号被提供至可编程系统控制器738。所述控制器738还控制着偏转器信号、透镜、电子源、GIS、平台和泵以及仪器的其他物件。监控器740用于使用信号显示使用者控制和工件的影像。所述控制器738可以包括可编程通用计算机，该计算机包括有形的非瞬态计算机可读介质，用计算机指令对该存储器进行编码，当被计算机的处理器执行时，这些指令致使该计算机自动执行本发明的实施例，如图8中描绘的方法。
在真空控制器741的控制下，通过泵系统709抽空室708。该真空系统在室708内提供大约7 × 10-6 mbar的真空。当合适的前体或活化剂气体被引到样品表面上时，室背景压力会上升，通常上升至约5 × 10-5 mbar。
聚焦离子束柱706包括上颈部744（离子源746位于其中）和聚焦柱748，该聚焦柱包括引出电极750和静电光学系统，该静电光学系统包括物镜751。离子源746可以包括液态金属镓离子源、等离子体离子源、液态金属合金源或任何其他类型的离子源。聚焦柱748的轴可以用与电子柱的轴成非零度角被定向。离子束752从离子源746经聚焦柱748以及静电偏转器754之间通向工件718。
FIB电源和控制单元756在离子源746处提供电位。离子源746通常保持在工件的电位以上1 kV与60 kV之间的电位，该工件通常保持在地电位。因此，离子以大约1 kV到60 kV的落地能量冲击工件。FIB电源和控制单元756耦联到偏转板754上，这些偏转板可以致使离子束在工件718的上表面上描绘出相应的图案。在一些系统中，如本领域中熟知的，偏转板放置在最后一个透镜前面。当FIB电源和控制单元756向消隐电极上施加消隐电压时，离子束聚焦柱748内的束消隐电极（未示出）致使离子束752冲击到消隐孔径（未示出）而不是工件718上。
离子源746通常提供一束可以在工件718处聚焦成十分之一亚微米宽束的仅带正电的镓粒子，以便通过离子铣削、增强蚀刻、材料沉积对工件718进行修改，或以便使工件718成像。
显微操纵器757（如美国德克萨斯州达拉斯Omniprobe公司的自动探针200™或德国罗伊特林根Kleindiek Nanotechnik的MM3A型号）可以在真空室内精确地移动物体。显微操纵器757可以包括位于真空室外的精密电动机758，以提供位于真空室内的部分759的X、Y、Z和塞塔控制。显微操纵器757可以配备有不同的用于操纵小物体的末端执行器。在此处所述的实施例中，末端执行器为一个细探针760。如本领域内所熟知的，显微操纵器（或微探针）可以用于将TEM样品（其通常通过离子束已经与基底分开）转移至TEM样品支座761上，以供分析。
系统控制器738控制双束系统702的各种零件的操作。通过系统控制器738，用户可经由输入至常规用户界面（未示出）中的指令来致使离子束752或电子束716以所希望的方式进行扫描。可替代地，系统控制器738可以根据已编程指令控制双束系统702。图7为示意性图示，其不包括典型双束系统的所有元件并且其不反映所有元件的实际外观和尺寸以及它们之间的关系。
尽管以上本发明的说明主要针对制备超薄TEM样品的方法，但应认识到执行这种方法的操作将进一步在本发明的范围内。进一步地，应认识到本发明的实施例可以通过计算机硬件、硬件和软件两者的组合实现，或通过存储在非瞬态计算机可读存储器内的计算机指令实现。可以根据本说明书中所述的方法和附图在使用标准编程技术的计算机程序内执行这些方法，包括配置有计算机程序的非瞬态计算机可读存储介质，其中如此配置的存储介质致使计算机以特定的并且预定义的方式操作。可以用高级程序性编程语言或面向对象编程语言执行每个程序。然而，如果希望，可以用汇编语言或机器语言执行这些程序。在任何情况下，语言可以是编译型语言或解释型语言。此外，程序可以在被编程用于此目的专用集成电路上运行。
进一步地，可以在任何类型的计算平台内执行方法论，包括但不限于个人计算机、微型计算机、主机、工作站、网络化或分布式计算环境、与带电粒子工具或其他成像装置分开、整合或通信的计算机平台等。可以用存储在存储介质或装置（无论是可拆卸的还是与计算平台整合的）上的机器可读代码执行本发明的各个方面，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，从而使得可以被可编程计算机读取，以便当计算机读取该存储介质或装置时对该计算机进行配置和操作，以执行此处所述的程序。此外，可以通过有线或无线网络传输机器可读代码或机器可读代码的各部分。此处所述发明包括这些类型和其他各种类型的计算机可读存储介质，同时此类介质包含用于结合微处理器或其他数据处理器执行上述步骤的指令和程序。本发明还包括根据此处所述的方法和技术被编程时的计算机本身。
计算机程序可以应用到输入数据上，以执行此处所述的功能，并且从而转换输入数据转以生成输出数据。将输出信息应用到一个或多个输出装置上，如显示监视器。在本发明的优选实施例中，所转换的数据表示物理和有形物体，包括在显示器上产生物理和有形物体的具体视觉描绘。
为了使用粒子束使样品成像，本发明的优选实施例还利用了粒子束装置，如FIB或SEM。这种用于使样品成像的粒子与样品进行内在相互作用，导致某种程度上的物理变形。进一步地，贯穿本说明书，使用如“计算”、“确定”、“测量”、“生成”、“检测”、“形成”等术语的讨论也适用于操纵和将计算机内被表示成物理量的数据转换成计算机系统内类似地被表示成物理量的其他数据的计算机系统或类似电子装置、或其他信息存储、传输或显示装置的动作和过程。
本发明具有广泛适用性并且可以提供如以上示例中所述和所示的许多好处。根据特定应用，实施例会变化很大，但不是每个实施例会提供所有好处和满足本发明中可以实现的所有目标。适用于实施本发明的粒子束系统例如可以从本发明的受让人FEI公式商购。
尽管之前大部分描述针对半导体晶片，但本发明可以应用于任何合适的基底或表面。进一步地，本发明可以应用于除了在真空室外从基底上被清除以外的在真空室内打薄的样品（场外式样品）或者应用于从基底上提取并在安装在真空室内的TEM栅极上后被打薄的样品（现场式样品）。此处无论什么时候使用术语“自动”、“自动化”或类似术语，那些术语将被理解成包括手动启动自动或自动化过程或步骤。在以下讨论中和在权利要求书中，以开放式的方式使用术语“包括”和“包含”，并且因此应被解释为表示“包括但不限于……”。术语“集成电路”是指一组电子部件和它们的在微芯片的表面上被图案化的相互连接（统称内部电路元件）。术语“半导体装置”通常是指集成电路（IC），该集成电路可以整合到半导体晶片上、与晶片分离或被封装用在电路板上。此处所使用的术语“FIB”或“聚焦离子束”是指任何准直的离子束，包括用离子光学器件聚焦的束和成形离子束。
就本说明书中没有专门定义任何术语来讲，目的在于给出术语的简单且普通的意思。附图旨在帮助理解本发明，并且除非另外指明，否则不按比例绘制。
根据本发明的一些实施例，一种用于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。
在一些实施例中，表征该低能聚焦离子束的材料清除速率进一步包括测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流。在一些实施例中，单位面积离子的剂量取决于校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
在一些实施例中，表征该低能聚焦离子束的材料清除速率进一步包括实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率。
在一些实施例中，从同一聚焦离子束柱上发射该高能聚焦离子束以及该低能聚焦离子束。
在一些实施例中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）或者大于或等于三十千电子伏（30 keV）的着陆能量。
在一些实施例中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）或者在2千电子伏和5千电子伏（2 keV至5 keV）之间的着陆能量。
在一些实施例中，在没有人工干预的情况下进行用该低能聚焦离子束铣削半成品样品薄层。
在一些实施例中，以不与薄层的平面平行的角度引导该聚焦离子束，或者相对于薄层的平面以非零度的入射角引导该聚焦离子束，或者相对于薄层的平面以基本上四十五（45）度的角引导该聚焦离子束，或者在铣削半成品样品薄层前，使该聚焦离子束或使该样品或使这两者绕与样品表面垂直的轴旋转。
在一些实施例中，该基底包括单晶材料，如硅。
根据本发明的一些实施例，该方法进一步包括：产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量离子，在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征，记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征，基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量，使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
在一些实施例中，人员手动观察该第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算第二规定剂量所使用的调节因数。
在一些实施例中，机器视觉算法测量该第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定第二规定剂量中所使用的调节因数。
根据本发明的一些实施例，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、放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。
在一些实施例中，该系统通过测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流或者通过实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率来对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征。
在一些实施例中，单位面积离子的剂量取决于校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
在一些实施例中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
在一些实施例中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）或者在2千电子伏和5千电子伏（2 keV至5 keV）之间的着陆能量。
在一些实施例中，可编程控制器进一步致使该系统自动产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量离子，在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征，记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征，基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量，使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
在一些实施例中，人员手动观察第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算第二规定剂量所使用的调节因数。
在一些实施例中，机器视觉算法测量第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定第二规定剂量中所使用的调节因数。
本发明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介质，该计算机程序用于自动形成透射电子显微术样品薄层，该计算机程序包括计算机指令，当被计算机处理器执行时，这些计算机指令致使控制聚焦离子束系统的计算机进行如下操作：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。
在一些实施例中，计算机指令致使控制聚焦离子束系统的计算机通过测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流或者通过实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率来对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征。
在一些实施例中，单位面积离子的剂量取决于校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
在一些实施例中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
在一些实施例中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
在一些实施例中，计算机可读介质进一步包括计算机指令，这些计算机指令致使控制聚焦离子束系统的计算机进行如下操作：产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量离子，在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征，记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征，基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量，使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
在一些实施例中，人员手动观察第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算第二规定剂量所使用的调节因数。
在一些实施例中，机器视觉算法测量第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定第二规定剂量中所使用的调节因数。
虽然已经详细描述了本发明和其优点，但是应理解到可在此产生各种变化、取代以及改变而不背离如随附权利要求所定义的本发明的精神和范围。而且，本发明的范围并非旨在局限于在本说明书中所述的工艺、机器、制造物、物质组合物、手段、方法以及步骤的具体实施例。如本领域的技术人员将从本发明的披露中轻易认识到的，可以根据本发明利用现有的或往后要开发的、大体上执行相同功能或大体上实现和此处所述的对应实施例相同结果的工艺、机器、制造物、物质组合物、手段、方法或步骤。相应地，所附权利要求书是旨在于将此类工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。

Claims (35)

1.一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；
通过测量材料上的低能聚焦离子束的材料清除速率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；
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，以便清除该破坏层的至少一部分，由此产生具有平坦表面并包括至少一部分该有关特征的成品样品薄层；
产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收由该低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量的离子；
在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征；
记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征；
基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量；
使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，表征该低能聚焦离子束的材料清除速率进一步包括测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流。
3.如权利要求2所述的方法，其中，单位面积离子的剂量取决于该校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
4.如权利要求1所述的方法，其中，表征该低能聚焦离子束的材料清除速率进一步包括实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率。
5.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，从同一聚焦离子束柱上发射该高能聚焦离子束以及该低能聚焦离子束。
6.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
7.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
8.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，该高能聚焦离子束具有大于或等于三十千电子伏（30 keV）的着陆能量。
9.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，该低能聚焦离子束具有在二千电子伏和五千电子伏之间（2 keV至5 keV）的着陆能量。
10.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，在没有人工干预的情况下进行用该低能聚焦离子束铣削该半成品样品薄层。
11.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，以不与该薄层的平面平行的角度引导该聚焦离子束。
12.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，基底包括单晶材料。
13.如权利要求12所述的方法，其中，该单晶材料包括硅。
14.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其中，相对于该薄层的平面以非零度的入射角引导该聚焦离子束。
15.如权利要求14所述的方法，其中，相对于该薄层的平面以基本上四十五（45）度的角引导该聚焦离子束。
16.如权利要求14所述的方法，其中，在铣削该半成品样品薄层前，使该聚焦离子束或使该样品或使这两者绕与该样品表面垂直的轴旋转。
17.如权利要求1所述的方法，其中，人员手动观察该第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算该第二规定剂量时所使用的调节因数。
18.如权利要求1所述的方法，其中，机器视觉算法测量该第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定该第二规定剂量时所使用的调节因数。
19.一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；
安置于该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的暴露面中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率进行表征；
对该低能聚焦离子束的材料清除率进行表征之后，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；
产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收由该低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量的离子；
在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征；
记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征；
基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量；
使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
20.如权利要求19所述的系统，其中，该系统通过测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流来对该低能聚焦离子束的材料清除率进行表征。
21.如权利要求20所述的系统，其中，单位面积离子的剂量取决于该校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
22.如权利要求19所述的系统，其中，该系统通过实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率来对该低能聚焦离子束的材料清除率进行表征。
23.如权利要求19至22任意一项所述的系统，其中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
24.如权利要求19至22任意一项所述的系统，其中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
25.如权利要求19至22任意一项所述的系统，其中，该低能聚焦离子束具有在二千电子伏和五千电子伏之间（2 keV至5 keV）的着陆能量。
26.如权利要求19所述的系统，其中，人员手动观察该第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算该第二规定剂量所使用的调节因数。
27.如权利要求19所述的系统，其中，机器视觉算法测量该第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定该第二规定剂量时所使用的调节因数。
28.一种用计算机程序编码的非瞬态计算机可读介质，该计算机程序用于自动形成透射电子显微术样品薄层，该计算机程序包括计算机指令，当被计算机处理器执行时，这些计算机指令致使控制聚焦离子束系统的计算机进行如下操作：
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率进行表征；
对该低能聚焦离子束的材料清除率进行表征之后，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；
产生第一组一个或多个薄层，该组中的每个薄层接收由该低能聚焦离子束单位面积发送的第一规定剂量的离子；
在铣削该组薄层过程中的时间点或之后的时间点测量该第一组薄层的一个或多个特征；
记录所测量的该第一组薄层的一个或多个特征；
基于预期薄层特征与所测量的该第一组薄层的一个或多个特征之间的差值计算该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量；
使用第二图案铣削时间产生第二组一个或多个薄层，以发送该低能聚焦离子束单位面积的离子的第二规定剂量。
29.如权利要求28所述的计算机可读介质，其中，计算机指令致使控制该聚焦离子束系统的计算机通过测量该低能聚焦离子束的射束电流以及确定校准后的射束电流来对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征。
30.如权利要求29所述的计算机可读介质，其中，单位面积离子的剂量取决于该校准后的射束电流、铣削该图案所在的区域的面积以及该低能聚焦离子束所使用的预先确定的图案铣削时间。
31.如权利要求28所述的计算机可读介质，其中，计算机指令致使控制该聚焦离子束系统的计算机通过实验性地测量该低能聚焦离子束的材料清除速率来对该低能聚焦离子束的材料清除速率进行表征。
32.如权利要求28至31任意一项所述的计算机可读介质，其中，该高能聚焦离子束具有大于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
33.如权利要求28至31任意一项所述的计算机可读介质，其中，该低能聚焦离子束具有小于八千电子伏（8 keV）的着陆能量。
34.如权利要求28所述的计算机可读介质，其中，人员手动观察该第一组薄层的一个或多个特征，并且该人员提供在计算该第二规定剂量所使用的调节因数。
35.如权利要求28所述的计算机可读介质，其中，机器视觉算法测量该第一组薄层的一个或多个特征，并且所测量的该第一组薄层的一个或多个特征用于计算在确定该第二规定剂量时所使用的调节因数。
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