[發明專利]材料沉積的改進方法

有效

• 申請號: 201610963956.0
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN107058944B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: B.R.小勞思;T.G.米勒;C.呂;N.T.弗蘭科
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/22;C23C16/04;C23C16/40;C23C16/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王琳;羅文鋒

本發明涉及材料沉積的改進方法。用于帶電粒子處理的方法和裝置包括形成由至少兩種材料構成的保護層。這兩種材料可以混合在一起或可以作為分開的層沉積。其已經根據樣品的材料性質配制和布置。

發明的技術領域

本發明涉及帶電粒子束誘導的沉積，更具體地涉及用于FIB和SEM束化學的前體氣體組合物。

發明背景

在現有技術中，已知通過典型地在聚焦離子束(FIB)儀器中進行的離子束誘導沉積(IBID)和通常在掃描電子顯微鏡(SEM)儀器中進行的電子束誘導沉積(EBID)使材料沉積在樣品上。根據已知方法，將樣品置于帶電粒子束裝置（通常為FIB系統或SEM系統）的可抽空樣品室中。在沉積氣體，通常稱為前體氣體的存在下將帶電粒子（或其他）束施加于樣品表面。前體氣體層吸附至樣品表面。層厚度由氣體分子在樣品表面上的吸附和脫附的平衡控制，所述平衡轉而取決于例如氣體分壓、基材溫度和粘附系數。所得層厚度可以根據應用而變化。

材料沉積可以根據應用采用各種不同的氣體前體進行。例如六羰基鎢(W(CO)₆)氣體可以用于沉積鎢，萘氣體可以用于沉積碳。TEOS、TMCTS或HMCHS氣體與氧化劑例如H₂O或O₂組合的前體氣體可以用于沉積氧化硅(SiO_x)。對于沉積鉑(Pt)，可以使用（甲基環戊二烯基）三甲基鉑氣體。

獲自這些不同前體的材料沉積具有不同的性質。例如，使用（甲基環戊二烯基）三甲基鉑前體沉積的IBID Pt材料傾向于“較軟”。即，相比于分別采用萘或W(CO)₆獲得的“較硬的”IBID碳或鎢層，此類較軟的材料更易于隨后的離子束濺射。使用TEOS、TMCTS或HMCHS氣體與氧化劑例如H₂O或O₂組合的前體的氧化硅層更多地傾向于“中等”硬度。材料的相對“硬度”或“軟度”取決于束的入射角。在一些材料對中，“較硬的”材料在不同的入射角下變得較軟。還存在其他區別。例如，當鉑膜在FIB截面處理（cross-sectioning）之前用作犧牲蓋（sacrificial caps）時（例如在TEM制備中發生），膜的軟性傾向于導致獲得光滑的截面切面。相比之下，碳膜極硬并傾向于在切面上產生后生物(artifacts)，稱為“垂落（curtaining）”。除了硬度性質之后，這些不同的沉積前體的生長速率也可以為各種應用的重大因素。

以下是各種類型的氣體前體的實例。例如，C類蝕刻劑可以包括氧氣(O₂)、一氧化二氮(N₂O)和水。金屬蝕刻劑可以包括碘(I₂)、溴(Br₂)、氯(Cl₂)、二氟化氙(XeF₂)和二氧化氮(NO₂)。電介質蝕刻劑可以包括二氟化氙(XeF₂)、三氟化氮(NF₃)、三氟乙酰胺(TFA)和三氟乙酸(TFAA)。金屬沉積前體氣體可以包括(甲基環戊二烯基)三甲基鉑、四(三苯基膦)鉑(0)，(0)六羰基鎢(W(CO)₆)、六氟化鎢(WF₆)、六羰基鉬(Mo(CO)₆)、二甲基(乙酰丙酮)金(III)、原硅酸四乙酯(TEOS)和原硅酸四乙酯(TEOS)+水(H₂O)。電介質沉淀前體可以包括原硅酸四乙酯(TEOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)+水(H₂O)、六甲基環六硅氧烷(hexamethylcyclohexacyloxane)((HMCHS) + O₂)、和四甲基環四硅氧烷((TMCTS) + O₂)。碳沉積前體可以包括萘和十二烷(C₁₂H₂₆)，平面去層劑（planar delayering agents）可以包括硝基乙酸甲酯。盡管這些為可以獲得的氣體前體的很多實例，但也存在很多其他的并且可以使用。