[发明专利]材料沉积的改进方法

说明书

本发明涉及材料沉积的改进方法。用于带电粒子处理的方法和装置包括形成由至少两种材料构成的保护层。这两种材料可以混合在一起或可以作为分开的层沉积。其已经根据样品的材料性质配制和布置。

发明的技术领域

本发明涉及带电粒子束诱导的沉积，更具体地涉及用于FIB和SEM束化学的前体气体组合物。

发明背景

在现有技术中，已知通过典型地在聚焦离子束(FIB)仪器中进行的离子束诱导沉积(IBID)和通常在扫描电子显微镜(SEM)仪器中进行的电子束诱导沉积(EBID)使材料沉积在样品上。根据已知方法，将样品置于带电粒子束装置（通常为FIB系统或SEM系统）的可抽空样品室中。在沉积气体，通常称为前体气体的存在下将带电粒子（或其他）束施加于样品表面。前体气体层吸附至样品表面。层厚度由气体分子在样品表面上的吸附和脱附的平衡控制，所述平衡转而取决于例如气体分压、基材温度和粘附系数。所得层厚度可以根据应用而变化。

材料沉积可以根据应用采用各种不同的气体前体进行。例如六羰基钨(W(CO)₆)气体可以用于沉积钨，萘气体可以用于沉积碳。TEOS、TMCTS或HMCHS气体与氧化剂例如H₂O或O₂组合的前体气体可以用于沉积氧化硅(SiO_x)。对于沉积铂(Pt)，可以使用（甲基环戊二烯基）三甲基铂气体。

获自这些不同前体的材料沉积具有不同的性质。例如，使用（甲基环戊二烯基）三甲基铂前体沉积的IBID Pt材料倾向于“较软”。即，相比于分别采用萘或W(CO)₆获得的“较硬的”IBID碳或钨层，此类较软的材料更易于随后的离子束溅射。使用TEOS、TMCTS或HMCHS气体与氧化剂例如H₂O或O₂组合的前体的氧化硅层更多地倾向于“中等”硬度。材料的相对“硬度”或“软度”取决于束的入射角。在一些材料对中，“较硬的”材料在不同的入射角下变得较软。还存在其他区别。例如，当铂膜在FIB截面处理（cross-sectioning）之前用作牺牲盖（sacrificial caps）时（例如在TEM制备中发生），膜的软性倾向于导致获得光滑的截面切面。相比之下，碳膜极硬并倾向于在切面上产生后生物(artifacts)，称为“垂落（curtaining）”。除了硬度性质之后，这些不同的沉积前体的生长速率也可以为各种应用的重大因素。

以下是各种类型的气体前体的实例。例如，C类蚀刻剂可以包括氧气(O₂)、一氧化二氮(N₂O)和水。金属蚀刻剂可以包括碘(I₂)、溴(Br₂)、氯(Cl₂)、二氟化氙(XeF₂)和二氧化氮(NO₂)。电介质蚀刻剂可以包括二氟化氙(XeF₂)、三氟化氮(NF₃)、三氟乙酰胺(TFA)和三氟乙酸(TFAA)。金属沉积前体气体可以包括(甲基环戊二烯基)三甲基铂、四(三苯基膦)铂(0)，(0)六羰基钨(W(CO)₆)、六氟化钨(WF₆)、六羰基钼(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)。电介质沉淀前体可以包括原硅酸四乙酯(TEOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)+水(H₂O)、六甲基环六硅氧烷(hexamethylcyclohexacyloxane)((HMCHS) + O₂)、和四甲基环四硅氧烷((TMCTS) + O₂)。碳沉积前体可以包括萘和十二烷(C₁₂H₂₆)，平面去层剂（planar delayering agents）可以包括硝基乙酸甲酯。尽管这些为可以获得的气体前体的很多实例，但也存在很多其他的并且可以使用。