CN105200394A - 创建对称fib沉积的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用利用成角度的射束的带电粒子射束沉积产生对称沉积的系统。在过去，使用具有非正交入射角的FIB产生沉积，该沉积朝向FIB射束路径生长，从而使得难以产生沉积物的均匀性。利用本发明，即使在使用非正交FIB的情况下也得到对称的沉积。

Description

创建对称FIB沉积的方法和系统

本申请要求2014年6月24日提交的美国临时专利申请No.62/016,464的优先权，其通过引用被合并于此。

技术领域

本发明涉及带电粒子射束诱导沉积，并且更特别地涉及其中所述射束不正交于工件表面的沉积过程。

背景技术

监视诸如用于集成电路制作的光刻过程之类的纳米级过程是具有挑战的。为了制作集成电路，为诸如硅晶片之类的半导体衬底涂覆诸如光致抗蚀剂之类的材料，在所述半导体衬底上形成电路，所述材料在暴露于辐射时改变溶解度。放置在辐射源和半导体衬底之间的诸如掩膜或标线之类的光刻工具投下阴影来控制所述衬底的哪些区块被暴露于所述辐射。在曝光之后，从曝光区块或者未曝光区块移除所述光致抗蚀剂，在所述晶片上留下光致抗蚀剂的图案化层，该图案化层在后续的蚀刻或扩散过程期间保护所述晶片的一些部分。

在制造过程期间，曝光和聚焦中的变化需要持续地监视或测量由光刻过程显影的所述图案以确定所述图案的大小是否在可接受的范围内。这样的监视（常常称为过程控制）的重要性随着图案尺寸变得更小、尤其随着最小特征尺寸接近光刻过程可用的分辨率极限时明显提高。为了实现日益提高的器件密度，需要越来越小的特征尺寸。这可以包括互连线的宽度和间隔，接触孔的间隔和直径以及诸如各种特征的拐角和边缘之类的表面几何形态。所述晶片上的特征是三维结构并且完整的特性必须不仅描述诸如线或沟槽的顶宽之类的表面大小，还要描述特征的完整三维轮廓。过程工程师必须能够准确地测量这样的表面特征的关键大小（CD）以精细地调整所述制作过程并确保获得期望的器件几何形态。

典型地，CD测量使用诸如扫描电子显微镜（SEM）之类的仪器来进行。在扫描电子显微镜（SEM）中，主电子射束聚焦为细斑点，其扫描待观察的表面。二次电子在所述表面被主射束撞击后从该表面发出。检测所述二次电子，并形成图像，该图像每个点处的亮度由在所述射束撞击表面上的对应斑点时检测到的二次电子数量确定。然而，随着特征不断变得越来越小，出现了其中将被测量的特征对于由常规SEM提供的分辨率而言过小的点。

透射电子显微镜（TEM）允许观察者看到纳米级的极小的特征。相比于仅对材料表面成像的SEM，TEM还允许分析样本的内部结构。在TEM中，宽射束撞击所述样本，并且透过所述样本的电子被聚焦以形成所述样本的图像。所述样本必须足够薄以允许主射束中的许多电子行进穿过所述样本并在相对的位置上离开。还被称为薄片的样本典型地小于100nm厚。

在扫描透射电子显微镜（STEM）中，主电子射束聚焦为细斑点，并且该斑点跨样本表面进行扫描。透过所述样本的电子由样本远侧上的电子检测器收集，并且所述图像上每个点的强度对应于在所述主射束撞击所述表面上对应点时收集的电子数量。

因为为了用透射电子显微镜（无论是TEM还是STEM）进行查看，样本必须非常薄，所以样本的制备可能是精细的，费时的工作。本文所使用的术语“TEM”是指TEM或STEM，并且对制备用于TEM的样本的提及被理解为还包括制备用于在STEM上查看的样本。本文中使用的术语“S/TEM”还指TEM和STEM这两者。

可以使用聚焦离子射束（FIB）系统来形成用于在TEM上观察的薄片。制备薄片的一种过程在针对“PreparationofLamellaeforTEMViewing”的US专利公开号2013/319,849A1中进行了描述，该专利转让给了本发明的申请并通过引用被合并于此。FIB系统因其以高精度成像、蚀刻、研磨、沉积以及分析很小结构的能力而广泛用于显微镜级的制造操作。FIB系统产生精确的聚焦离子射束，该离子射束典型地以光栅方式跨样本表面进行扫描。在许多商用FIB系统中，带正电的镓离子（Ga+）被从液体金属离子源提取。在一些系统中，诸如氩或氙之类的其他离子种类被从等离子体离子源提取。被提取的离子通过一系列孔隙和静电透镜被加速、准直并聚焦到样本上。所述离子射束可以用于将材料从所述样本表面移除或将材料沉积到所述表面上。当用于移除材料时（常常称为蚀刻或研磨），通过溅射，即通过将来自到来的离子的动量传递给所述表面处的原子，所述聚焦离子射束中的离子从该表面物理地喷射原子或分子。

当用于利用FIB沉积材料时，诸如六羰基钨或苯乙烯气体之类的前驱气体通常经由在所述离子射束位置附近插入的细针而被引导至所述样本表面上。当所述离子射束撞击所述表面时，所述气体分解为挥发性的和非挥发性的成分。非挥发性的成分沉积到所述表面上，而挥发性的成分被抽走。

因为FIB研磨可以导致对小的结构的严重损害，所以工件表面在研磨开始之前常常涂覆有钨或碳的保护层。所述保护层可以使用离子射束诱导沉积来沉积。为了减少薄片上干扰TEM成像的矫作物（artifact），所述保护层应当是对称的。

如本文中所使用的，术语“入射的角度”或“入射角”是指所述射束轴相对于所述射束被引导到的表面的法向的倾角。即垂直于表面的射束的入射角是零。在一些系统中，FIB镜筒轴以小角度取向，例如从法向到样本表面的+/-3度。这样的系统可以应用相对对称的沉积。其他FIB使用处于到所述样本表面45度的取向的FIB镜筒轴。申请人已发现当所述离子射束取向为不垂直于所述工件表面时，所述沉积倾向于不对称。

所述保护层的SEM沉积可以用于保护敏感的表面不遭受FIB损害，但是这可能导致薄片放置问题，除非在感兴趣的特征已被SEM沉积覆盖之后可识别的标记对于FIB可见。

申请人调查、研究并发现了一种方法，该方法使用特定操作条件改进了FIB诱导沉积，所述特定操作条件使用非正交射束产生了对称生长，该技术对于在薄片形成期间沉积保护层或帽特别有用。

发明内容

因此，本发明的目的是在使用以非法向角度入射至工件表面的带电粒子射束时提供对称的带电粒子射束诱导沉积。

本发明提供用于用不正交于所述工件表面的入射射束产生对称的射束诱导沉积的方法和设备。在一个实施例中，作为形成薄片的过程的一部分，所述系统和方法可以用于形成保护层，所述薄片用于在透射电子显微镜上查看。设置包括例如射束能量和扫描方向的一组操作参数，以提供所述对称沉积。

根据一些实施例，FIB镜筒以例如对于所述样本表面45度的非正交角度取向，并且设置所述沉积参数使得所述FIB沉积材料对称。

为了可以更好地理解后文本发明的详细描述，前文已经非常宽泛地概述了本发明的特征和技术优势。后面将描述本发明的附加特征和优势。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例可以容易地用作修改或设计用于完成本发明相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到这样的等同的构造不背离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优势，现在参考结合了附图做出的下面的描述，附图中：

图1示出了现有技术系统，其示出了带电粒子设备，其中SEM以对于工件表面45度角取向。

图2示出具有正交于工件表面的FIB镜筒的现有技术系统。

图3示出具有以对于工件表面45度取向的SEM镜筒和FIB镜筒的系统。

图4示出由以对于沉积物非正交入射角和横向取向入射的射束产生的非对称沉积的图像。

图5示出由以对于沉积物非正交入射角和平行取向入射的射束产生的粗非对称沉积的图像。

图6示出使用四个不同射束入射角产生的四个射束诱导碳线沉积物，所述射束具有对于所述沉积物平行的取向。

图7示意性地示出大入射角的射束诱导沉积的效果，该射束具有对于所述沉积物平行的取向。

图8示出使用处于非正交入射角的不同着陆能量（landingenergy）产生的四个射束诱导沉积物，所述射束具有对于所述沉积物平行的取向。

图9示出使用处于非正交入射角的5keV的着陆能量产生的四个射束诱导沉积物，所述射束具有对于所述沉积物平行的取向。

图10示出在无使用根据本发明实施例沉积的帽形成的垂落（curtaining）的情况下的光滑薄片形成。

图11示出描绘用于形成薄片的过程的流程图。

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中图示的每个相同或几乎相同的部件用相似的标记表示。为了清楚的目的，并未为每张图中的每个部件作标记。

具体实施方式

本发明的优选实施例涉及针对利用不正交于所述工件表面的射束的改进射束诱导沉积的方法和设备。实施例对提供用于薄片制造的保护层的沉积的改进的控制特别有用。

当诱导沉积的射束以非正交角度入射到工件表面时，所述沉积倾向于在射束源的方向上而不是工件表面的法向方向上生长，这导致不对称的沉积物。这个不对称的沉积不利地影响穿过沉积层的随后的研磨步骤的质量，因为具有较厚保护层的区域将蚀刻得更加缓慢。所述不对称的沉积被认为是由射束诱导沉积过程的机理导致的。在聚焦离子射束沉积过程期间，存在沉积和溅射之间的竞争，并且所述溅射率取决于所述射束和射束所入射的表面之间的角度。溅射率随着入射角增大而增大。所述沉积倾向于在具有较低溅射率的角度处生长更快。所述射束入射角与法向的偏差得越大，所述沉积物朝向射束源生长的倾向越大。这个效应的量值随着入射角和沉积前驱物而变化。例如，申请人已经发现当使用碳前驱物来沉积时，在大于约35至40度的入射角处所述不对称是明显的。

本发明实施例的沉积材料使用处于非正交入射角的FIB。在商业上可从FEI公司（本申请人）获得的一个双射束系统中，FIB镜筒轴取向为偏离垂直方向45度，并且SEM还典型地处于偏离垂直方向45度角度+/-3度。在已被证实对于制造大约亚50nm厚的薄片有价值的一个系统中，所述SEM和FIB在方位角方面彼此间隔约90度，其中每个镜筒轴的取向为偏离垂直方向和偏离样本表面约45度。

通过射束诱导沉积而沉积的碳可以用作保护层来在离子射束处理期间保护感兴趣的区域。碳是可以经受住强离子射束辐射并具有高沉积率的坚硬材料。这些性质使碳成为用作薄片制作期间的保护层的理想材料。然而，当利用具有大入射角的射束进行沉积时，碳沉积物是不对称的，这导致非均匀层下的不一致的研磨，并且因此导致薄片中的矫作物。用于沉积金属的有机金属前驱物包含碳，并且通过前驱气体的射束诱导分解沉积的材料典型地包含大量的碳和期望的金属。“碳沉积”或“碳前驱物”是指用于沉积碳的诸如苯乙烯之类的沉积或前驱物，而不是无意地沉积碳的金属前驱物。

图1示出带电粒子设备100，其装备有用于产生离子射束104的FIB镜筒102和用于产生电子射束108的SEM镜筒106。所述SEM镜筒正交于所述样本表面。样本载台110被装备为支撑晶片或其他工件或样本，且可以典型地在X-Y-Z方向上移动以及旋转。样本载台110可以是可倾斜的，使得所述工件可以取向为垂直于电子射束或者离子射束。所述样本载台被装备为支撑诸如半导体晶片和或其部分之类的工件112。所述载台定位在可抽真空样本腔114中。具有金属针118的气体注射系统（GIS）116用于在样本表面提供前驱气体。安放在所述载台110上的样本可以通过由FIB镜筒102产生的聚焦离子射束104来加工，并使用聚焦电子射束108来成像。

图2示出具有垂直取向的FIB镜筒202的系统200。所述离子射束206以对于真空腔204中工件210的水平表面的正交入射角撞击所述样本。所述工件支撑于样本载台212上。该图示出传统样本210，其中射束诱导沉积层208具有直接朝着所述镜筒轴取向的方向和形状。沉积的材料层对称地堆叠，一个在另一个的顶部。

图3示出其中使用约45度的射束入射角形成射束诱导沉积物318的双射束系统300。除了离子射束系统304之外，所述设备的特征还在于电子显微镜系统302，这两个系统均封装在真空腔306中。控制器308控制所述离子和电子射束系统的操作，以及所述样本载台314的旋转移动312。所述控制器连接至控制器存储器310，控制器存储器310存储将由上述各种系统完成的指令，并且尤其是用于完成本文描述的创造性过程的方法。所述样本衬底316上的堆叠的沉积层318以夸大的方式被图示，以便示出在非正交入射角处，所述FIB沉积倾向于朝着FIB生长，以及所述材料不对称地沉积。

材料的沉积和沉积材料的溅射总是相互竞争，因为离子既分解所述前驱物又碰撞形成所述表面的材料。可以通过选择诸如气压、射束电流、射束能量和离子种类之类的过程参数来优化沉积和溅射之间的平衡朝向沉积。即使采用被优化为相对研磨而言偏袒沉积的射束参数，所述沉积仍是不对称的，这对于薄片TEM制备是有害的。在现有技术中，技术人员已经调整了操作参数来最大化沉积率。申请人已经发现不最大化所述沉积率的设置可以是优选的，其中优选的参数提供更加光滑或更加对称的沉积。带有XY可移动载台310的这个SEM302和FIB镜筒306的布置在与碳基薄片保护层一起使用时非常适于光滑的和纳米级薄片产生，所述可移动载台310允许在X-Y平面内移动并且关于与X-Y平面正交的轴旋转。所述FIB镜筒306可以包括例如液体金属离子源（例如镓离子源）、等离子体离子源（例如感应耦合等离子体离子源或电子回旋共振离子源）、或可以足以被引导以形成期望分辨率的沉积物的任何其他离子源。问题在于，由成角度的射束形成的不对称沉积物不利地影响了通过研磨穿过所述不对称保护层而形成的任意薄片。本文中使用的术语“聚焦离子射束”包括有形状的射束，例如将孔隙的形状投射到工件表面上的射束。

图4示出利用聚焦离子射束404沉积的材料402的图像，聚焦离子射束404来自FIB镜筒406，在衬底408上的着陆能量为30keV。所述沉积物的长轴410垂直于所述射束404。即，如果所述射束404被垂直地投射到工件上的线上，那么所投射的线垂直于所述沉积物的长轴410。这将称为具有相对于射束的横向取向的沉积物。所述射束朝方向412从底部到顶部平行于所述长轴410进行扫描，以形成所述沉积物。所述沉积物402偏向FIB，如箭头414所示。这导致不对称的形状，不对称的形状对需要从薄片的两侧对称地移除材料的薄片制作过程有害。

图5示出相对于来自离子镜筒506的射束504平行取向的沉积物502的图像。即如果所述射束被垂直地投射到工件上的线上，那么所沉积材料的长轴508平行于所投射的线。所述射束504典型地在方向512上扫描，即跨所述沉积物的长维度。如图7中示意性示出的，图5的沉积物形成隆起，而不是沉积物倾向长轴508的一侧，如图4的沉积物那样。

图6示出碳沉积的线，每个线沉积物以30keVGa+聚焦离子射束的不同入射角形成，其中所述射束具有相对于沉积物的纵轴平行的取向。所述射束被引导自方向610。沉积物602以0度入射角形成，并且因为所述FIB在这个情况下直接在样本上面，所以沉积物602可以看成非常光滑。以15度入射角形成的沉积物604也是光滑和对称的。以FIB的30度入射角形成的沉积物606示出粗糙得多的表面，并且以45度角度形成的图像608示出沉积物具有非常粗糙的表面，该粗糙表面带有可见的隆起612。所述表面是如此的不对称，使得当在薄片形成期间使用保护层时，所述薄片具有不可接受的矫作物。所示的隆起向下转移到所述薄片以产生垂落矫作物。

图7示意性示出所述隆起702如何以相对所述衬底704的高入射角形成。所述沉积物倾向于在垂直于离子射束706和离子镜筒708的表面处生长得更快，因为所述离子射束706在沉积期间蚀刻得较少。其他的区块要么被高沉积率区域掩蔽，要么被溅射开，从而导致了粗糙表面。

表1示出来自在不同入射角具有不同能量的Ga+射束的碳溅射率的TRIM仿真结果。

碳溅射率(在处于不同入射角的Ga+射束情况下的原子/离子)

	30keV	16keV	8keV	5keV
					0 度	1.3	1.2	0.9	0.7
15度	1.6	1.4	1.1	0.8
					30度	2.5	2.3	1.9	1.6
45度	4.6	4.1	3.5	2.9

表1示出溅射率随着入射角和射束能量而增大。申请人发现处于30度或更小的角度的沉积物在全部射束能量处相对光滑。处于45度和30keV和16keV射束能量的沉积物示出基本不对称。在45度和8keV处，所述沉积物较不粗糙，但仍不是完全光滑。在5keV和45度处，所述沉积物是光滑的。所以根据本发明一个实施例，所述FIB镜筒可以固定为偏离样本表面45度角度，并且通过降低离子着陆能量至5keV，相比更高的射束能量，实际溅射中的减少把保护层沉积过程的生产率提高大约2.5分钟到35秒。另外，在较低射束能量处，对样本表面的损害较小。材料溅射率随着入射角而增大，但是5keV着陆能量的溅射率即使在较高入射角处仍足够低以减少材料溅射。

如可以在表1中所见，因为Ga+射束的入射角分别在30keV和16keV着陆能量处接近45度，所以高溅射率是每离子4.6和4.1原子，这产生不可用于TEM制备和使用的非均匀薄片保护层。

图8示出线沉积物802、804、806和808，其分别由以5keV,8keV,16keV,和30keV的着陆能量沿着所述线沉积物的纵轴进行扫描的处于45度入射角Ga+射束810产生。在16keV和30keV处的沉积物806和808当在TEM薄片制备中用作保护层时足够粗糙而导致矫作物。处于8keV处的沉积物804，虽然对于一些应用来说是可接受的，但是仍然稍微粗糙。

本发明的实施例提供沉积溶液，在该沉积溶液中沉积生长是对称的。这通过针对优选地大于30度或大于40度的入射角使用例如小于10keV，小于8keV，小于6keV，或优选地约5keV之类的低着陆能量来完成。

图9示出这样的扫描和射束能量即使在偏离方向902的45度入射角处仍产生光滑和对称的沉积物。图9示出在图案化期间射束斑点之间的重叠率为50%的情况下使用具有480pA的5keV着陆能量以45度入射角做出的沉积物904。这样的射束参数提供有用于薄片产生的均匀沉积物。所述射束优选地在沉积物的长轴方向上扫描，如图5中所示。在一些实施例中，所述射束在沉积期间散焦。散焦的量从10μm变化到50μm且优选地是50μm。

图10示出根据当前发明实施例的利用低的5keV着陆能量使用45度入射角来沉积保护层而形成的抛光薄片的图像。随着用于对称沉积的参数被建立，使用非正交角度产生光滑、均匀的边缘，并如可以通过壁1001示出的——不存在薄片侧壁的垂落。这个结果还示出大大提高的处理速度：每薄片保护层沉积30秒对现有技术中的2分10秒。因此，使用在本发明的参数的情况下处于45度入射角的低着陆能量示出，所述薄片的顶部是光滑的，垂落风险是低的，以及处理速度相对现有技术方法大大提高。

图11示出使用离子射束系统形成薄片的流程图。样本首先被引入1102到具有离子射束系统的真空腔中。如果所述腔被开口以引入所述样本，那么在行动之前恢复真空。常常通过使用带电粒子射束成像来在样本上定位1104感兴趣的区域，但是可以使用其他方法。气体注入系统被用于1106在所述感兴趣区域附近引入气体。可以通过离子射束来分解所述前驱气体以便沉积1108材料。沉积的材料被选择为具有这样的性质：其允许沉积物在其从衬底形成时保护所述薄片。为了形成薄片，衬底材料被从薄片的任一侧研磨去除1110，从而保留薄的区段。所述薄片常常被保留成附着有衬底材料的凸舌（tab）。在原位程序中，所述薄片附着至所述真空腔内部的微探针。然后可以通过微探针的移动或者通过研磨去除将薄片附着至所述衬底的凸舌来将所述薄片分离1112。在异位程序中，所述薄片附着凸舌被切离1112，且衬底被从真空腔移除以便进一步处理。在任一情况下，所述薄片被从衬底移除1114，并被附着1116至TEM网格以便在TEM中成像1118。重要的是，在步骤1108期间形成光滑和均匀的沉积物，从而使得所产生的薄片不以垂落矫作物为特征。

优选的过程参数取决于应用，并且技术人员可以针对任何入射角和离子种类确定最优射束能量。对于45度角度，针对镓离子射束的优选射束能量在1keV和20keV之间，更优选地在2keV和10keV之间，甚至更进一步优选地在3keV和8keV之间，并且最优选地在4keV和6keV之间。这些能量中任意一个优选射束电流处于200pA和600pA之间。可以使用任意沉积前驱物，例如金属有机前驱物或碳前驱物（例如苯乙烯）。当存在沉积气体时优选的真空腔压强取决于气体，但是典型地处于10^-5托和3x10^-5托之间。

在薄片被制备之后，它被安放在TEM样本网格中以供查看。所述薄片从样本的移除可以“异位”执行，即在真空腔外部执行，或者所述薄片可以在真空腔内被移除并使用离子射束沉积安放到网格。对于异位移除，许多薄片可以在单个样本上制备，然后样本被从真空腔移除。所述薄片可以从所述样本移除并放置到TEM样本网格上。上述过程可以是自动化的，以在所述真空腔中在针对异位移除的各种指定位置处制备多个薄片。

尽管上文提供了合适硬件的实例，但是本发明不限于以任何特定类型的硬件来实施。

本发明的优选实施例还利用粒子射束设备，例如FIB或SEM，以便使用粒子射束成像样本。用于成像样本的这种粒子固有地与样本相互作用，从而导致一定程度的物理变换。另外，在本说明书的通篇中，利用诸如“计算”、“确定”、“测量”、“生成”、“检测”、“形成”等之类的术语的讨论还指计算机系统或类似电子器件的动作和过程，所述计算机系统或类似电子器件把在所述计算机系统内表示为物理量的数据操纵和变换为在所述计算机系统或其他信息储存、传输或显示器件内相似地表示为物理量的其他数据。

本发明具有宽泛的应用性并可以提供许多如上面实例中描述和示出的益处。尽管所提供的实例描述了为薄片形成提供保护层，但本发明对于利用非正交射束的射束诱导沉积的任何应用都是有用的。实施例将取决于特定应用而变化很大，并且并非每个实施例都将提供所有的益处和实现本发明可实现的所有的目标。适合于完成本发明的粒子射束系统可以在商业上获得，例如从本申请受让人FEI公司获得。

尽管前面描述的大部分是针对半导体晶片，但是本发明可以应用于任何合适的衬底或表面。另外，无论何时在本文中使用术语“自动的”、“自动化的”或相似术语，这些术语将被理解为包括手动启动自动的或自动化的过程或步骤。无论何时使用计算机处理自动地处理扫描或成像，应当理解，原始图像数据可以被处理而无需永远生成实际可查看的图像。术语“图像”以宽泛的意义被用于不仅包括示出表面的外观的所显示的图像，而且包括表征表面上或下的多个点的任意信息集合。例如，对应于在粒子射束处于表面上不同点时收集的二次电子的数据集合是一种类型的“图像”，即使该数据未被显示。收集关于样本上的点或样本的信息是“成像”。

在下面的讨论和权利要求中，术语“包含”和“包括”以开放的方式被使用，并且因此应解释为指“包括但不限于……”。术语“集成电路”指的是一组电子部件及其互连（统称为，内部电路元件），它们被图案化在微片的表面上。术语“半导体器件”一般地是指集成电路（IC），其可以与半导体晶片形成整体，与晶片分离，或被封装以便用在电路板上。术语“FIB”或“聚焦离子射束”在本文中用于指任何准直的离子射束，包括通过离子光学器件聚焦的射束和成形的离子射束。

就任何术语在本说明书中不特别被限定的方面而言，意图在于给予术语其平常和普通的意义。附图意欲帮助理解本发明，并且除非另外指出，否则附图未按比例尺绘制。

尽管已经详细描述了本发明及其优势，但是应当理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所述的实施例做各种改变、替换和变更。而且，本申请的范围不意欲受限于说明书中所述的过程、加工、制造、事物的复合、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员根据本发明的公开内容将容易理解的，执行与本文描述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的现存或以后将开发的过程、加工、制造、事物的复合、手段、方法或步骤可以根据本发明来利用。相应地，所附权利要求旨在在其范围内包括这样的过程、加工、制造、事物的复合、手段、方法或步骤。

在优选实施例中，使用了带电粒子射束诱导沉积的方法，其包括：

以大于偏离表面法向30度的角度将带电粒子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有10keV或更小的着陆能量；以及

在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体，在存在所述带电粒子射束时，所述前驱气体分解以将材料沉积到所述工件上。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件表面包括在沿着射束到工件上的法向投影的方向上扫描带电粒子射束。

在一些实施例中，在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供前驱气体，该前驱气体不包含金属并在存在所述带电粒子射束时将碳沉积到所述工件表面上。

在一些实施例中，在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供金属有机化合物。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件表面包括以大于偏离表面法向40度的入射角将带电粒子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有8keV或更小的着陆能量。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件表面包括以偏离表面法向45度+/-5度的入射角将带电粒子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有3keV和7keV之间的着陆能量。

在本发明的实施例中，可以使用聚焦离子射束制备具有均匀沉积的TEM薄片，包括：

以大于偏离表面法向30度的角度将聚焦离子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有10keV或更小的着陆能量；

在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体，在存在所述离子射束时，所述前驱气体分解以将材料沉积到所述工件上；以及

将聚焦离子射束引导朝向所述工件上的沉积的材料以将材料从感兴趣的区域的两侧移除，从而保留包含感兴趣区域的薄的薄片，所述沉积的材料在形成期间保护所述薄的薄片。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件包括在沿着射束到工件上的法向投影的方向上扫描带电粒子射束。

在一些实施例中，在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供不包含金属并在存在所述带电粒子射束时将碳沉积到所述工件表面上的前驱气体。

在一些实施例中，在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供金属有机化合物。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件表面包括以大于偏离表面法向40度的入射角将带电粒子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有8keV或更小的着陆能量。

在一些实施例中，将带电粒子射束引导朝向工件表面包括以偏离表面法向45度+/-5度的入射角将带电粒子射束引导朝向工件表面，所述带电粒子具有3keV和7keV之间的着陆能量。

在本发明的实施例中，提供了一种用于处理工件的带电粒子射束系统，所述带电粒子射束系统包括：

取向为偏离垂直方向至少30度的离子射束镜筒；

取向为偏离垂直方向至少30度的电子射束镜筒；

气体注入系统，其用于引导前驱气体被所述离子射束或电子射束分解；

样本载台，该样本载台能够在至少两个维度上移动并围绕垂直轴旋转，但是不能倾斜；

控制器，其用于根据所存储的指令控制所述带电粒子射束系统的操作；以及

存储器，其用于存储用于执行上述方法的计算机指令。

在一些实施例中，所述离子射束镜筒取向为偏离垂直方向至少45度加或减10%。

在一些实施例中，所述离子射束镜筒包括液体金属离子源。

在一些实施例中，所述离子射束镜筒包括等离子体离子源。

Claims (16)

1.一种使用聚焦离子射束形成具有均匀沉积的TEM样本薄片的方法，包括：

以大于偏离表面法向30度的角度将聚焦离子射束引导朝向工件表面，带电粒子具有10keV或更小的着陆能量；

在所述带电粒子射束的撞击点处提供碳前驱气体，在存在所述离子射束时，所述碳前驱气体分解以将碳沉积到所述工件上；以及

将聚焦离子射束引导朝向所述工件上的沉积的材料以将材料从感兴趣的区域的两侧移除，从而保留包含感兴趣区域的薄的薄片，所述沉积的碳在形成期间保护所述薄的薄片。

2.根据权利要求1的方法，其中将聚焦离子射束引导朝向工件表面包括在沿着射束到工件上的法向投影的方向上扫描所述聚焦离子射束。

3.根据权利要求1或2的方法，其中在所述带电粒子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供金属有机化合物。

4.根据权利要求1或2的方法，其中将聚焦离子射束引导朝向工件表面包括以大于偏离表面法向40度的入射角将聚焦离子射束引导朝向工件表面，所述射束中的离子具有8keV或更小的着陆能量。

5.根据权利要求1或2的方法，其中将聚焦离子射束引导朝向工件表面包括以偏离表面法向45度+/-5度的入射角将聚焦离子射束引导朝向工件表面，所述射束中的离子具有3keV和7keV之间的着陆能量。

6.一种离子射束诱导沉积的方法，包括：

以大于偏离表面法向30度的角度将离子射束引导朝向工件表面，所述射束中的离子具有10keV或更小的着陆能量；以及

在所述离子射束的撞击点处提供前驱气体，在存在所述离子射束时，所述前驱气体分解以将材料沉积到所述工件上。

7.根据权利要求6的方法，其中将离子射束引导朝向工件表面包括主要在沿着离子射束到工件上的法向投影的方向上扫描所述离子射束。

8.根据权利要求6或7的方法，其中在所述离子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供不包含金属并在存在所述离子射束时将碳沉积到所述工件表面上的前驱气体。

9.根据权利要求6或7的方法，其中在所述离子射束的撞击点处提供前驱气体包括提供金属有机化合物。

10.根据权利要求6或7的方法，其中将离子射束引导朝向工件表面包括以大于偏离表面法向40度的入射角将离子引导朝向工件表面，所述离子具有8keV或更小的着陆能量。

11.根据权利要求6或7的方法，其中将离子射束引导朝向工件表面包括以偏离表面法向45度+/-5度的入射角将离子射束引导朝向工件表面，所述离子具有3keV和7keV之间的着陆能量。

12.根据权利要求6或7的方法，其中将离子射束引导朝向工件表面包括将聚焦的离子射束引导至所述工件表面的上面或下面。

13.一种用于处理工件的带电粒子射束系统，包括：

取向为偏离垂直方向至少30度的离子射束镜筒；

取向为偏离垂直方向至少30度的电子射束镜筒；

气体注入系统，其用于引导前驱气体被所述离子射束或电子射束分解；

样本载台，所述样本载台能够在至少两个维度上移动并能够围绕垂直轴旋转，但是不能倾斜；

控制器，其用于根据所存储的指令控制所述带电粒子射束系统的操作；以及

存储器，其用于存储用于执行权利要求1的方法的计算机指令。

14.根据权利要求13的设备，其中所述离子射束镜筒取向为偏离垂直方向至少45度加或减10%。

15.根据权利要求13或14的设备，其中离子射束镜筒包括液体金属离子源。

16.根据权利要求13或14的设备，其中离子射束镜筒包括等离子体离子源。