本公開的實施方案涉及帶電粒子束系統(tǒng)以及用于其操作的材料、算法和方法。具體地，一些實施方案涉及用于材料的束誘導(dǎo)沉積的技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、帶電粒子束系統(tǒng)可用于制備樣品以進行進一步的微量分析，例如在透射電子顯微鏡(“tem”)中。在從較大材料(諸如多層cmos晶片)抽取樣品的情況下，樣品制備程序可包括使用聚焦離子束(“fib”)和電子束系統(tǒng)的沉積和移除操作。雙束儀器(包括fib和掃描電子顯微鏡(“sem”))可用于從晶片中的感興趣區(qū)域(“roi”)定位和提取樣品以進行進一步微量分析。

2、來自帶電粒子束(例如，離子束和/或電子束)的能量可用于在基底表面附近的前體中引起化學(xué)反應(yīng)。在一個示例中，雙束系統(tǒng)可包括氣體注射器系統(tǒng)(“gis”)，該氣體注射器系統(tǒng)將前體遞送到roi附近。氣態(tài)前體可至少部分地在roi附近分解或以其他方式活化，從而產(chǎn)生在樣品表面形成材料沉積物的反應(yīng)。以這種方式的材料沉積(被稱為束誘導(dǎo)沉積)允許將材料的局部和/或圖案化層設(shè)置到基底和/或樣品的表面上。此外，可使用帶電粒子束的操作參數(shù)和/或表面附近的前體的濃度和通量來控制沉積速率。以這種方式，束誘導(dǎo)沉積提供了將材料精確施加到表面的靈活方法。例如，含金屬前體可被分解并沉積在樣品上以形成導(dǎo)電跡線。又如，含碳材料可通過含碳前體的分解形成。

3、不幸的是，碳前體可能包含多環(huán)芳烴(pah)。越來越多地，與pah的暴露、使用和處置相關(guān)聯(lián)的環(huán)境健康和安全問題使得它們在這些技術(shù)中的應(yīng)用是不期望的。如，萘是用于使用雙束系統(tǒng)沉積碳膜的常見碳前體。根據(jù)包括暴露風(fēng)險、健康風(fēng)險和環(huán)境降解風(fēng)險在內(nèi)的因素，美國疾病控制中心的毒物與疾病登記署在其物質(zhì)優(yōu)先清淡中將萘列為比其他更容易識別的危險性(包括钚)更令人擔(dān)憂的化學(xué)物質(zhì)。因此，需要一種碳前體，既能降低對人類用戶和環(huán)境的風(fēng)險，又不犧牲性能和與現(xiàn)有帶電粒子束系統(tǒng)的兼容性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、可單獨或組合實踐即將到來的方面和實施方案。在第一方面，一種帶電粒子束系統(tǒng)可包括真空室。該系統(tǒng)可包括帶電粒子束源，該帶電粒子束源與該真空室可操作地耦合并且包括發(fā)射器區(qū)段和柱區(qū)段，該帶電粒子束源被配置為生成帶電粒子束并且將該帶電粒子束引導(dǎo)到該真空室中。該系統(tǒng)可包括前體源，該前體源與該真空室可操作地耦合并且被配置為將包含前體的氣體流引導(dǎo)到該真空室中。該前體可包含在約293k和約101.3kpa下蒸氣壓大于約1.6×10-4mbar的烴，并且其中該烴不是萘。

2、在一些實施方案中，該烴不包括在由美國疾病控制中心的毒物與疾病登記署編制的并且截至2023年公開可用的物質(zhì)優(yōu)先清單中。該烴可以是或可包含聯(lián)苯。該聯(lián)苯可包括一個或多個取代基，該取代基選自由以下各項組成的組：甲基、乙基、丙基、丁基、胺、酰胺、乙?；Ⅳ然?、膦、酮和醚。該烴可以是或可包含取代萘。該烴可選自由以下各項組成的組：甲烷、乙烯、丙烷、苯乙烯、樟腦、薄荷醇、苯甲酸、環(huán)己烷、環(huán)己酮、氰基壬烷、丙酮、甲醇、硝基甲烷、乙腈、甲酸、乙酸、丙酸和丙烯酸。

3、在一些實施方案中，在真空室中給定的一組環(huán)境條件下并且對于給定的樣品，該前體達到相對于萘基本上相等或更大的平衡表面覆蓋率θ，其中θ使用相關(guān)的吸附等溫線模型來定義。該前體的特征在于，在真空室中給定的一組環(huán)境條件下并且對于給定的樣品，具有相對于萘基本上相等或更大的吸附分子表面遷移率。

4、在一些實施方案中，該系統(tǒng)還包括樣品臺，該樣品臺設(shè)置在真空室中并且在該真空室中限定位點，使得帶電粒子束源和前體源被配置為分別朝向該位點引導(dǎo)帶電粒子束和氣體流。

5、在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括：控制電路，該控制電路可操作地與帶電粒子束源和前體源耦合；和一個或多個非暫態(tài)機器可讀存儲介質(zhì)，該一個或多個非暫態(tài)機器可讀存儲介質(zhì)可操作地與該控制電路耦合并且存儲指令。當(dāng)由系統(tǒng)執(zhí)行時，這些指令可使得該系統(tǒng)執(zhí)行操作。這些操作可包括將氣體流朝向真空室中限定的位點引導(dǎo)到該真空室中，以及使用帶電粒子束照射包括該位點的區(qū)域。照射該區(qū)域可包括將約0.1pa/μm2至約300pa/μm2的電流密度引導(dǎo)至基本上位于該位點處的表面上。這些操作還可包括在約273k至約385k的溫度下加熱前體。

6、在第二方面，一種在帶電粒子束系統(tǒng)中生成含碳材料的方法包括將氣體流引導(dǎo)到該帶電粒子束系統(tǒng)的真空室中，該氣體流包含前體，以及使用帶電粒子束照射樣品的區(qū)域。前體可包括在約293k和約101.3kpa下蒸氣壓大于約1.6×10-4mbar的烴，其中該烴不是萘。

7、在一些實施方案中，帶電粒子束可包括氬離子、氙離子和/或鎵離子。帶電粒子束可包括電子。帶電粒子束可具有約0.1pa/μm2至約300pa/μm2的電流密度。帶電粒子束可具有約1kev至約50kev的束能量。在一些實施方案中，該方法還包括將前體加熱至約273k至約385k的溫度。

8、已采用的術(shù)語和表達用作描述性術(shù)語而非限制性術(shù)語，并且在使用此類術(shù)語和表達時不意圖排除所示出和描述的特征或其部分的任何等效物，而是應(yīng)認識到，在要求保護的主題的范圍內(nèi)，各種修改是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，盡管已經(jīng)通過實施方案和可選特征具體公開了本公開要求保護的主題，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本文公開的概念進行修改和改變，并且此類修改和改變被認為是在由所附權(quán)利要求限定的本公開的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種帶電粒子束系統(tǒng)，所述帶電粒子束系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述烴不包括在由美國疾病控制中心的毒物與疾病登記署編制的并且截至2023年公開可用的物質(zhì)優(yōu)先清單中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述烴包含聯(lián)苯。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述聯(lián)苯包括一個或多個取代基，所述取代基選自由以下各項組成的組：甲基、乙基、丙基、丁基、胺、酰胺、乙酰基、羧基、膦、酮和醚。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述烴包含取代萘。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述烴選自由以下各項組成的組：甲烷、乙烯、丙烷、苯乙烯、樟腦、薄荷醇、苯甲酸、環(huán)己烷、環(huán)己酮、氰基壬烷、丙酮、甲醇、硝基甲烷、乙腈、甲酸、乙酸、丙酸和丙烯酸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述真空室中給定的一組環(huán)境條件下并且對于給定的樣品，所述前體達到相對于萘基本上相等或更大的平衡表面覆蓋率θ，其中θ使用相關(guān)的吸附等溫線模型來定義。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述前體的特征在于，在所述真空室中給定的一組環(huán)境條件下并且對于給定的樣品，具有相對于萘基本上相等或更大的吸附分子表面遷移率。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括樣品臺，所述樣品臺設(shè)置在所述真空室中并且在所述真空室中限定位點，使得所述帶電粒子束源和所述前體源被配置為分別朝向所述位點引導(dǎo)所述帶電粒子束和所述氣體流。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中照射所述區(qū)域包括將約0.1pa/μm2至約300pa/μm2的電流密度引導(dǎo)至基本上位于所述位點處的表面上。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述操作還包括在約273k至約385k的溫度下加熱所述前體。

13.一種在帶電粒子束系統(tǒng)中生成含碳材料的方法，所述方法包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述烴是聯(lián)苯。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述聯(lián)苯包括一個或多個取代基，所述取代基選自由以下各項組成的組：甲基、乙基、丙基、丁基、胺、酰胺、乙?；?、羧基、膦、酮和醚。

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述帶電粒子束包含氬離子、氙離子或鎵離子。

17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述帶電粒子束包括電子。

18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述帶電粒子束具有約0.1pa/μm2至約300pa/μm2的電流密度。

19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述帶電粒子束具有約1kev至約50kev的束能量。

20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括將所述前體加熱至約273k至約385k的溫度。

技術(shù)總結(jié)
本公開描述了用于束誘導(dǎo)沉積的系統(tǒng)、部件和方法。帶電粒子束系統(tǒng)可包括真空室。該系統(tǒng)可包括帶電粒子束源，該帶電粒子束源與該真空室可操作地耦合并且包括發(fā)射器區(qū)段和柱區(qū)段，該帶電粒子束源被配置為生成帶電粒子束并且將該帶電粒子束引導(dǎo)到該真空室中。該系統(tǒng)可包括前體源，該前體源與該真空室可操作地耦合并且被配置為將包含前體的氣體流引導(dǎo)到該真空室中。該前體可包含在約293K和約101.3kPa下蒸氣壓大于約1.6×10?4mbar的烴，并且其中該烴不是萘。

技術(shù)研發(fā)人員：G·米奇森,C·魯伊
受保護的技術(shù)使用者：FEI 公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19