一种带电粒子束处理工件的方法与设备技术

一种带电粒子束处理工件的方法，包括：将工件放置在真空室中；将气体引向感兴趣的区域，该气体在不反应的情况下吸附到工件的表面；将非反应性簇的束引向真空室中的感兴趣区域，该束将能量沉积到感兴趣区域中，以引起感兴趣区域中的吸附气体分解，吸附气体分解形成挥发性化合物和沉积在表面的非挥发性化合物；在相同的真空室中将束缚的粒子束引向工件上沉积材料的区域以加工该工件；将原子或分子簇的束引导向所述工件上的感兴趣区域包括引导包括碳，金，铋或氙的簇束、C

【技术实现步骤摘要】
准确的。
[0008]当用户希望使用离子束提取通过TEM观察的样品时，例如Ohnishi等人的美国专利 美国专利第5270552号。“标本分离方法和标本分离方法分析的方法通常是用户以成 像模式扫描聚焦离子束以定位感兴趣的区域。扫描会对表面造成损害。找到了感兴趣的 位置，并且光束开始铣削沟槽，由于束的边缘不是很清晰，所以工件受到了额外的损 害，也就是说，束通常是高斯形状的，并且离子在高斯的尾部分布不仅会损坏沟槽边缘 的工件，不仅会发现易碎材料，还会发现相对坚硬的材料。
[0009]为了保护工件表面，通常在带电粒子束加工之前先施加保护层。施加保护层的一种 方法是带电粒子束沉积，即使用散粒粒子束提供能量以分解气体以在表面上沉积材料。 保护层屏蔽了切口周围的区域，并保留了要成像和测量的特征的特征。常用的沉积气体 包括分解成钨，铂，金和碳的前体化合物。例如，六羰基钨可用于沉积钨，甲基环戊二 烯基三甲基铂可用于沉积铂，而苯乙烯可用于沉积碳。用于沉积许多不同材料的前体气 体在本领域中是已知的。沉积为保护层的优选材料取决于应用，包括下面的目标表面的 组成以及保护层材料与目标表面之间的相互作用。
[0010]尽管带电粒子束辅助沉积可以在需要该层的精确位置上局部应用该层，但是使用迷 惑粒子束沉积应用保护层仍存在一些缺点。带电粒子束辅助的沉积相对较慢，在某些过 程中，保护层的沉积消耗了总处理时间的60％。当最初将离子束扫描到目标表面上以沉 积材料时，离子束会在最初的一段时间内将材料从表面上溅射掉，直到积累了足够数量 的沉积材料以保护表面不受离子束的影响。<br/>[0011]即使该时间段可能很小，也可能足够大以允许除去大量的材料，这会导致横截面分 析的准确性受到损害。
[0012]电子束和激束可用于产生二次电子，以分解前体气体以沉积保护层，但是当这些束 处于足够的能量和/或电流密度水平下以实现良好的处理时间时，这些束也可能会损坏 底表面。使用这种束通常是不切实际的，因为如果束足够“弱”以至于不会损坏下层表 面，则沉积会太慢，可以使用物理气相沉积(PVD)溅射方法在某些区域沉积保护层申 请，但是它们通常不能用于晶片制造设施中的生产控制应用，因为这种方法不能用于将 沉积层局部地施加到晶片表面的目标部分上。转让给本专利技术的受让人的专利描述了一种 可提供局部化层的PVD方法，带电粒子束用于将材料从靶材溅射到表面上，而带电粒子 束不直接射向靶材。表面本身避免了损坏，但是这种方法很费时。
[0013]描述了另一种施加保护性涂层的方法是美国专利No.Aijavec等人的美国专利号 6,926,935。在这种方法中，带电粒子束不指向关注区域，而是指向关注区域之外的区 域。二次电子在目标区域上分解前驱气体，以提供保护层。当围绕感兴趣区域的边缘创 建保护层时，带电粒子束可以向内移动。这种方法也是费时的。
[0014]长期以来，用刷子涂的胶体银一直用于在扫描电子显微镜中产生导电保护层。所使 用的银颗粒相对较大。使用刷子施加该层会损坏基板，并且无法提供局部层。
[0015]施加保护涂层的另一种方法是使用毡尖笔，例如来自Rubbermaid公司Sanford部门 的Sharpie品牌的笔。来自Sharpie笔的墨水非常适合在真空室内使用，因为它会完全 干燥，并且真空室内几乎没有放气现象。用笔触碰到感兴趣的区域会改变表面，因此将 墨水施加到感兴趣的区域附近，然后墨水芯吸到感兴趣的区域。墨水中的化合物可保护 某些
表面。与现代集成电路的亚微米特征相比，受毡尖影响的区域非常大，并且墨水的 定位精度不足。
[0016]将富勒烯分子的保护层用于计算机磁盘驱动器组件的方法在例如美国专利Hoehn等 人的美国专利号No.6,743,481。用于“生产超薄保护性外涂层的方法”和美国专利Dykes 等人的美国专利No.20020031615。用于“超薄保护层生产工艺”。富勒烯在离子束或电 子束的作用下从源中喷出，一些富勒烯在靶材的方向上喷出并包覆。
[0017]工业界需要一种快速且准确地施加局部保护层而不损坏工件表面的方法。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的是，使用簇状束沉积或蚀刻工件表面以减少表面损伤。
[0019]本专利技术的技术方案是，一种带电粒子束处理工件的方法，包括：
[0020]将工件放置在真空室中；
[0021]将气体引向感兴趣的区域，该气体在不反应的情况下吸附到工件的表面；
[0022]将非反应性簇的束引向真空室中的感兴趣区域，该束将能量沉积到感兴趣区域中， 以引起感兴趣区域中的吸附气体分解，吸附气体分解形成挥发性化合物和沉积在表面的 非挥发性化合物；在相同的真空室中将束缚的粒子束引向工件上沉积材料的区域以加工 该工件。
[0023]将原子或分子簇的束引导向所述工件上的感兴趣区域包括引导包括碳，金，铋或氙 的簇束、C
60
，C
70
，C
80
，C
84
，Au3，Bi3或Xe
40
的簇束。
[0024]将气体引导至感兴趣区域包括引导包含硅烷化合物或有机金属化合物的前驱体气体， 所述前驱体气体在存在所述束的情况下分解簇将材料沉积到工件表面其中将前体气体 引导到感兴趣区域包括引导包括四甲基正硅烷(TMOS)，四乙基正硅烷(TEOS)，四丁氧 基硅烷Si(OC4H9)4，乙酰丙酮二甲基金，六羰基钨(W(CO)6)或甲基环戊二烯基三 甲基铂(C9H
16
Pt)，前体气体在簇束的情况下分解，从而将材料沉积到工件表面上。
[0025]有益效果，本专利技术包括使用簇离子源来蚀刻表面或沉积材料。与使用单个离子相比， 使用簇通常可以减少对衬底的损坏。本专利技术对于沉积用于带电粒子束处理的保护层特别 有用。在一些实施例中，前驱气体被簇束分解以沉积保护层。在其他实施例中，簇的成 分沉积在工件表面上以提供用于带电粒子束处理的保护层。本专利技术对于沉积用于带电粒 子束处理的保护层特别有用。本专利技术的实施例还包括允许使用簇源沉积保护层并进行附 加的带电粒子束处理的系统。
附图说明
[0026]为了进一步理解本专利技术，及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中：
[0027]图1示出了本专利技术系统的优选实施例，该系统包括等离子体源，该等离子体源能够 产生原子的链状簇并将簇引导至样品。
[0028]图2示出了根据本专利技术的优选方法。
[0029]图3示出了优选的等离子体簇源。
[0030]图4显示了替代簇源。
具体实施方式
[0031]以下是在附图中描绘的本专利技术的示例实施例的详细描述。示例实施例的细节使得清 楚地传达了本专利技术。然而，所提供的细节量并不旨在限制实施例的预期变型；本专利技术不 限于所公开的实施例。但是，相反，其意图是涵盖落入所附权利要求书所限定的本专利技术 的精神和范围内的所有修改，等同形式和替代形式。下面的详细描述被设计成使这样的 实施例对本领域普通技术人员显而易见。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带电粒子束处理工件的方法，其特征是，包括：将工件放置在真空室中；将气体引向感兴趣的区域，该气体在不反应的情况下吸附到工件的表面；将非反应性簇的束引向真空室中的感兴趣区域，该束将能量沉积到感兴趣区域中，以引起感兴趣区域中的吸附气体分解，吸附气体分解形成挥发性化合物和沉积在表面的非挥发性化合物；在相同的真空室中将束缚的粒子束引向工件上沉积材料的区域以加工该工件；将原子或分子簇的束引导向所述工件上的感兴趣区域包括引导包括碳，金，铋或氙的簇束、C
60
，C
70
，C
80
，C
84
，Au3，Bi3或Xe
40
的簇束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，将气体引导至感兴趣区域包括引导包含硅烷化合物或有机金属化合物的前驱体气体，所述前驱体气体在存在所述束的情况下分解簇将材料沉积到工件表面其中将前体气体引导到感兴趣区域包括引导包括四甲基正硅烷(TMOS)，四乙基正硅烷(TEOS)，四丁氧基硅烷Si(OC4H9)4，乙酰丙酮二甲基金，六羰基钨(W(CO)6)或甲基环戊二烯基三甲基铂(C9H
16
Pt)，前体气体在簇束的情况下分解，从而将材料沉积到工件表面上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，其中，将原子或分子簇的束引导向所述工件上的感兴趣区域包括：引导来自等离子体离子源的簇的束；引导来自等离子体离子源的簇束包括引导来自感应耦合等离子体离子源的簇束；引导带电粒子束包括定向聚焦离子束或电子束。4.一种带电粒子束的处理方法，其特征是，包括：将工件放置在真空室中；将一束原子或分子簇射向工件上的感兴趣区域，以将材料沉积到真空室内的工件表面上；阻止原子或分子簇的束撞击到工件上；和在将材料沉积在工件表面上之后，在同一真空室内将聚焦的离子束引向沉积材料的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹路，宋凤麒，刘翊，张同庆，
申请(专利权)人：江苏集创原子团簇科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：