离子铣削系统的控制系统、方法和计算机程序，离子铣削系统与流程

本发明涉及一种用于离子铣削系统的控制系统、方法和计算机程序，和包括该控制系统的离子铣削系统。

背景技术：

1、在离子铣削机中，使用离子束（例如氩离子束）对样本进行处理，以形成无瑕疵的表面，用于随后使用电子显微镜进行分析。为此，将样本安装在离子源对面的样本台上。掩模遮蔽离子束的部分。离子源、掩模和样本彼此相对调整，使得通过用离子照射样本能够获得良好的结果。

2、在对准过程中，使用光学显微镜调整样本、掩膜和离子源之间的相对位置。在一些离子铣削机中，用户随后通过定义电动样本台的参数来定义样本如何在离子束前方移动。用户还定义离子束的参数和处理时间，以确定处理深度。上述过程需要专业知识和经验，并且通常需由熟练的操作员来执行。

3、可能存在这样一种需求：提供一种改进的用于设置进行离子铣削的样本的机制，该机制对操作员的技能和经验要求较低。

技术实现思路

1、这一需求由独立权利要求所述的主题得以解决。

2、本公开的各种示例基于以下发现：高分辨率成像设备与高精度电动样本台的组合可用于自动确定用于控制待铣削区域所需的参数。所提出的概念提供了一种用户界面，使用户能够可视地选择待使用离子束进行铣削的样本部分。通过将用户的选择转换为用于相对于离子束定位和/或移动样本（和掩模）和/或用于照射样本的相应参数，可以基于通过用户界面执行的选择来控制待铣削的区域。这样，经验较少的用户也能够精确控制待铣削的区域。

3、本公开的一些方面涉及一种用于离子铣削系统的控制系统。控制系统包括一个或多个处理器和一个或多个存储设备。控制系统被配置为获取离子铣削系统的成像设备的图像数据。图像数据显示待使用由离子铣削系统的至少一个离子发射器发射的离子进行铣削的样本。控制系统被配置为基于图像数据生成样本的视图。控制系统被配置为为显示设备提供用户界面。用户界面包括样本的视图。用户界面包括用于通过指向设备选择样本的部分的输入机制。控制系统被配置为获取与样本的部分的选择相关的用户输入。控制系统被配置为基于由用户选择的样本的部分，控制待使用由至少一个离子发射器发射的离子进行铣削的区域。通过给用户界面提供样本的视图和所述输入机制，使得用户能够选择待铣削的样本区域。然后可以使用该选择来控制待铣削的区域，从而使经验较少的用户能够精确控制待铣削的区域。

4、在大多数情况下，几何上受限的选择（例如矩形选择）有助于方便地选择样本的区域。例如，控制系统可被配置为向用户界面提供输入机制，该输入机制能够操作以使用指向设备选择样本的矩形部分。通过定义所述区域的两个角，可以容易地选择样本的矩形部分，同时为常见类型的样本提供足够的灵活性。

5、矩形选择是选择样本视图的封闭二维部分的示例。更一般地，控制系统可被配置为向用户界面提供输入机制，该输入机制能够操作以选择样本的视图的封闭二维部分。除了矩形选择之外，用户可以能够选择任意区域，这可以提高选择机制的灵活性。

6、在所提出的概念中，待铣削的区域由用户通过用户界面选择。该选择被转换为用于离子铣削系统组件的相应参数，以便在所选择的区域上执行离子铣削。为了用离子发射器瞄准所选择的区域，例如使用机械定位系统（例如电动样本台或离子发射器的瞄准机构）来调整离子发射器和样本的相对位置和/或方向。因此，控制系统可被配置为控制机械定位系统，该机械定位系统被配置为调整至少一个离子发射器或承载样本的样本台的横向位置、竖向位置或方向中的至少一项，以控制待铣削的区域。这样，可以调整样本与离子发射器的相对位置，使离子束照射到样本的所选择区域。

7、通常，成像设备可与样本（例如样本台）精确对齐，使得图像数据的像素能够与样本台的显示世界坐标相匹配。图像数据的像素与现实世界坐标之间的这种关系可用于瞄准样本的区域。例如，控制系统可被配置为基于图像数据像素与至少一个离子发射器或样本台的对应横向位置、竖向位置和/或方向之间的预定义关系来控制机械定位系统。例如，对于离子束相对于离子铣削系统的坐标系的给定位置、方向和宽度，被离子束照射的现实世界坐标是已知的。所述预定义关系可用于将样本移动至这样的位置：在该位置，由像素显示的样本部分被离子束照射。类似地，对于样本宰离子铣削系统中的给定位置和方向，可改变离子发射器的位置和/或方向，使得由像素显示的样本部分被离子束照射。

8、在许多情况下，离子束的宽度可能不足以一次性铣削整个所选区域。此外，为避免因热引起的局部变形，需注意不要使样本的同一点照射太久。为解决此问题，可根据铣削路径对样本进行照射，以均匀地照射所选区域。 换言之，控制系统可被配置为基于由用户选择的样本部分来确定铣削路径。铣削路径指示基于由用户选择的样本部分对至少一个离子发射器或样本台的横向位置、竖向位置和/或方向的调整的序列。

9、当氩离子束撞击样本时，离子的分布通常遵循高斯分布，即离子浓度在中心最高，并向束斑边缘逐渐降低。这种分布受到诸如束能量、聚焦光学器件和入射角等因素的影响。离子的分布影响被离子束去除的材料量，因此在辐照样本时可以被考虑。例如，控制系统可被配置为基于离子束内离子的空间分布和/或基于由离子发射器发射的离子的动能来确定铣削路径。通过这种方式，可确保期望的铣削深度在所述区域上是相同的。

10、除了所选区域外，待铣削的深度也与确定铣削路径相关。例如，控制系统可被配置为还基于待通过离子铣削去除的材料的期望深度来确定铣削路径。这样，可选择铣削路径，使得根据期望深度从待铣削区域的相应部分均匀地去除材料。

11、在一些示例中，离子束对材料的确切效果可能难以预测。此外，离子束与样本之间的微小错位可能随时间发生。为考虑这些不确定性，可由控制系统检查离子铣削的进度，并使用该进度来调整（或维持，如果进度符合预期）铣削路径。相应地，所述控制系统可以被配置为获取来自所述成像设备的另外的图像数据，所述另外的图像数据显示样本的离子铣削的进度。所述控制系统可以被配置为基于所述另外的图像数据中显示的所述样本的离子铣削的进度来维持或调整铣削路径。

12、在离子铣削系统中，样本被掩模部分地遮蔽，例如为了避免离子束损坏样本的某些部分、样本夹持器和/或样本台。例如，图像数据还显示用于遮蔽样本的其他部分的掩模，其中用户界面包括掩模与样本的视图。通过这种方式，用户可以检查样本的正确部分暴露于离子束下。虽然掩模的目的是遮蔽样本免受离子束照射，但可以通过最小化辐照来增加其使用寿命。因此，控制系统可被配置为将掩模排除在待铣削的区域之外。然而，由于离子束中离子的高斯分布，一些辐照将发生在掩模上。

13、存在多种可用于选择待铣削区域的用户界面模态。例如，控制系统可被配置为向离子铣削系统的触摸屏提供用户界面，并通过触摸屏获取用户输入。这样便无需外围设备，从而允许使用离子铣削系统需要更少的空间。

14、替代地或附加地，控制系统可被配置为通过离子铣削系统的计算机系统提供用户界面，并通过计算机系统的鼠标、触控板或轨迹球获取用户输入。鼠标、触控板或轨迹球使得能够高精度地选择待铣削的区域。

15、在一些示例中，选择不一定在离子铣削系统处进行。相反，用户界面可以例如作为网络应用被提供给远程设备。例如，控制系统可以被配置为通过计算机网络向客户端设备提供用户界面，并通过客户端设备获取用户输入。这样，可以使用更大的现有屏幕来执行选择。

16、本公开的另一个方面涉及一种离子铣削系统，其包括上述控制系统、成像设备和至少一个离子发射器。

17、例如，如上所述，离子铣削系统可包括机械定位系统，该机械定位系统被配置为调整至少一个离子发射器或承载样本的样本台的横向位置、竖向位置或方向中的至少一项。使用机械定位系统，可以调整样本与离子发射器之间的相对位置，使得离子束照射样本的所选区域。

18、本公开的一些方面涉及一种用于控制离子铣削系统的相应方法。方法包括获取离子铣削系统的成像设备的图像数据。图像数据显示待使用由离子铣削系统中至少一个离子发射器发出的离子进行铣削的样本。方法包括基于图像数据生成样本的视图。方法包括为显示设备提供用户界面。用户界面包括样本的视图。用户界面包括用于使用指向设备选择样本的部分的输入机制。方法包括获取与样本的部分的选择相关的用户输入。方法包括基于由用户选择的样本的部分，控制待使用由至少一个离子发射器发射的离子进行铣削的区域。

19、本公开的另一个方面涉及一种具有程序代码的计算机程序，当程序在处理器上执行时，程序代码用于执行上述方法。