[发明专利]具有改进的速度、自动化和可靠性的断层摄影术样品制备系统和方法

权利要求书

1.一种用于从样品衬底创建断层摄影术样品的方法，包括：

（a）标识包含感兴趣的区的衬底的底层目标体积和目标区域；

（b）基于目标区域和期望的样品柱高度和宽度而创建研磨图案；

（c）利用聚焦离子束（FIB）研磨不对称地位于目标区域周围的熔坑以形成包含目标体积的样品柱，（i）熔坑足够大以允许处于从关于样品柱取向竖直的期望角度处的单次FIB切割，从而在熔坑内穿过并且从衬底切出样品柱，（ii）熔坑在样品柱的切割侧上具有至少期望的样品柱高度的第一深度和与切割侧相对的较大的第二深度，第二深度足够大以容纳单次FIB切割的相对端，从而留下在单次FIB切割之后分离的样品柱，（iii）熔坑具有样品柱与切割侧上的熔坑边缘之间的第一间隙，以及与切割侧相对的小于第一间隙的第二间隙；

（d）将探针的探针尖附连到样品柱；

（e）在期望的角度处利用单次FIB切割切出柱；以及

（f）使用探针将样品柱移动到样品支撑物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中熔坑具有卵形形状，并且利用FIB的所述研磨包括在FIB停留位置的数个相邻曲线中引导FIB，并且其中停留位置停留时间和每条曲线的重复数目从熔坑的外边缘向熔坑的内边缘增加。

3.根据权利要求2所述的方法，其中使用线性数学函数和用户限定的信息来计算停留位置停留时间和每条曲线的重复数目，所述用户限定的信息有关所瞄准的样品尺寸，所述所瞄准的样品尺寸是柱宽度和柱高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中根据针对停留时间的抛物线函数来进一步调节停留位置停留时间，所述抛物线函数作为包括与相应FIB停留位置相关联的数个同心圆的模板图案中的给定环形线上的位置的函数。

5.根据权利要求4中所述的方法，其中将曲线选择为来自包括数个同心圆的模板图案的线段，针对所述数个同心圆来计算线性数学函数和抛物线函数。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中用于单次FIB切割的期望角度为近似60度。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中用于单次FIB切割的期望角度在55度或更大的范围中。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中根据图案自动地执行所述研磨，所述图案自动地生成以基于所述目标区域和期望的样品柱高度和宽度而控制所述研磨。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中使用包括FIB停留位置的线在内的扫描图案来研磨熔坑，其中线具有近似80%的径向停留位置重叠（OvR），以及近似70%的切向停留位置重叠（OvT）。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：创建切出研磨图案，所述切出研磨图案跨样品柱的宽度具有停留位置停留时间的椭圆形分布；以及提供所述图案以控制切出柱的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中切出研磨图案具有新月形状，其中基于样品柱宽度来计算新月形状的边缘。

12.根据权利要求1-5和11中任一项所述的方法，其中FIB是以用于研磨和切割操作的1-2微安的高波束电流操作的等离子体FIB（PFIB）。

13.根据权利要求12所述的方法，其中样品柱在高度方面100微米并且在半径方面50微米，并且其中在少于2小时内完成研磨和切割操作。

14.根据权利要求1-5、11和13中任一项所述的方法，其中样品支撑物是单个样品针形支撑物，并且方法还包括在样品柱上进行一系列断层摄影数据扫描。

15.一种用于制备样品的离子束系统，包括：

等离子体离子源；

耦合成从等离子体离子源接收离子并且将它们聚焦为朝向真空腔室的离子束的离子束聚焦列；

朝向所述离子束聚焦列的下端提供以用于操纵离子束的偏转线圈；

位于真空腔室中并且被适配用于支撑样品的可移动样品台；

操作连接到所述等离子体离子 源、所述离子束聚焦列、所述偏转线圈和所述样品台的系统控制器，系统控制器包括存储程序代码的有形非暂时性存储器，所述程序代码可由系统控制器执行以实施以上权利要求中任一项所述的方法。