JP6629596B2 - エッチング速度を変化させるためのイオン注入 - Google Patents
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Description
本発明のいくつかの実施形態によれば、補強された薄い薄片状構造体を荷電粒子ビーム・システムを使用して作製する方法は、試料材料から薄片を部分的に形成すること、薄片に硬化材料をあるパターンで与えること、および薄片をミリングすることを含み、薄片の硬化材料を含む領域は、薄片の硬化材料を含まない領域よりも遅い速度でミリングされ、これにより、硬化材料が与えられたところに少なくとも1つの一段高い構造体が残されて、薄片が機械的に強化される。
いくつかの実施形態では、薄片をミリングすることがTEM試料をミリングすることを含む。いくつかの実施形態では、薄片の硬化材料を含む領域のミリング速度が、薄片の硬化材料を含まない領域のミリング速度よりも20%遅い。いくつかの実施形態では、硬化材料を与えることが、薄片にイオンを注入するために、薄片に向かって集束イオン・ビームを導くことを含む。いくつかの実施形態では、イオンを注入するために、薄片に向かって集束イオン・ビームを導くことが、薄片に向かってベリリウム・イオンのビームを導くことを含む。いくつかの実施形態では、薄片にイオンを注入するために薄片に向かって集束イオン・ビームを導くことが、0.1〜1.0nC/μm 2 の間のイオンの線量を供給することを含む。
いくつかの実施形態では、硬化材料を与えることおよび薄片をミリングすることが、荷電粒子ビーム・システム内の単一の集束カラムによって実行される。いくつかの実施形態では、この単一の集束カラムが、液体金属合金源またはプラズマ・イオン源と、これらのイオンを選択する質量フィルタとを備える。いくつかの実施形態では、薄片の最終的な厚さが20nm未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、ナノスケール(nanoscale)構造体は、厚さ50nm未満の第1の領域を備え、第1の領域の少なくとも2つの側部が、第1の領域よりも薄い第2の領域によって取り囲まれており、第1の領域が、第2の領域を補強する支持構造体を形成する。
いくつかの実施形態では、第1の領域に隣接する第2の領域の厚さが30nm未満である。いくつかの実施形態では、第1の領域が、第2の領域内に配置された補強線を含む。いくつかの実施形態では、第1の領域が、第2の領域と同じ材料を含み、第1の領域には異なる材料の原子が加えられている。いくつかの実施形態では、第1の領域に加えられた異なる材料の原子が、イオン注入によって注入されたものである。いくつかの実施形態では、ベリリウムを用いて注入されたシリコンを第1の領域が含み、第2の領域がシリコンを含む。いくつかの実施形態では、ナノスケール構造体が薄片状TEM試料である。
いくつかの実施形態では、加工物をエッチングすることが、集束イオン・ビームまたは集束電子ビームを使用して加工物をミリングすることを含む。いくつかの実施形態では、加工物をエッチングすることが、荷電粒子ビームの存在下で分解する前駆体ガスに加工物をさらすことを含む。いくつかの実施形態では、加工物をエッチングすることが、荷電粒子ビームの存在を必要とせずに加工物をエッチングするエッチング剤に加工物をさらすことを含む。
いくつかの実施形態では、加工物をエッチングすることが、500nmよりも大きなスポット・サイズを有するイオン・ビームを加工物上へ導くことを含む。いくつかの実施形態では、加工物の表面に原子を注入するために、イオンの集束ビームを加工物に向かってあるパターンで導くことが、Be + 、Ga + 、Xe + 、Ar + 、O + 、In + 、Si + 、Kr + またはBi + イオンを導くことを含む。
本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し示した多くの利点を提供することができる。以上の本発明の説明は主に、極薄のTEM試料を作製する方法を対象としているが、本発明のさまざまな実施形態は任意の加工物上で使用することができる。この硬化現象を、バルク(薄くされていない)試料の表面で効果的に使用することもできる。実施形態を使用して、任意の構造体中に、他の目的の補強構造体または一段高い領域を生み出すことができる。
Claims (13)
- 補強された薄片状構造体を集束イオン・ビーム・システムを使用して作製する方法であって、
試料材料から、関心の領域を含む薄片を部分的に形成すること、
続いて前記薄片を機械的に強化する少なくとも1つの構造体を形成すること
を含み、前記少なくとも1つの構造体を形成することが、
第1の集束イオン・ビームのイオンが、前記薄片の表面に、前記関心の領域の周囲にあるパターンで注入されるように、前記第1の集束イオン・ビームを前記薄片上に導くことであって、前記第1の集束イオン・ビームのイオンが、注入された前記薄片の前記材料を硬化させるイオンの種であることと、
第2の集束イオン・ビームを使用して前記薄片をミリングすることであって、前記イオンが注入された前記薄片の一部分が、前記イオンが注入された前記薄片の第1の領域であって、前記関心の領域の周囲の前記第1の領域に前記少なくとも1つの構造体を形成するように、前記第2の集束イオン・ビームが、前記イオンが注入されていない前記薄片の第2の領域であって、前記関心の領域が含まれる前記第2の領域よりも遅い速度で前記第1の領域をミリングすることと
によって行われる方法。 - 前記薄片をミリングすることが厚さ100nm未満のTEM試料をミリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記薄片の前記イオンが注入された前記第1の領域のミリング速度が、前記薄片の前記イオンが注入されていない前記第2の領域のミリング速度よりも20%遅い、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記薄片上に前記第1の集束イオン・ビームを導くことが、前記薄片上にベリリウム・イオンのビームを導くことを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の集束イオン・ビームのイオンが、前記薄片の表面に注入されるように、前記薄片上に前記第1の集束イオン・ビームを導くことが、0.1〜1.0nC/μm2の範囲内のイオン線量を供給することを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の集束イオン・ビームを前記薄片上に導くことおよび前記第2の集束イオン・ビームを使用して前記薄片をミリングすることが、前記集束イオン・ビーム・システム内の単一の集束カラムによって実行される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記単一の集束カラムが、液体金属合金源またはプラズマ・イオン源と、前記イオンを選択する質量フィルタとを備える、請求項6に記載の方法。
- 前記第2の領域の最終的な厚さが20nm未満である、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 薄片と、前記薄片の表面から突出する支持構造体とを有するナノスケール薄片状構造体であって、
前記支持構造体に対応する前記ナノスケール薄片状構造体の領域は、50nm未満の厚さを有し、
前記薄片および前記支持構造体は試料材料を含み、
前記支持構造体が前記薄片を機械的に強化するように、前記支持構造体に含まれる前記試料材料の部分は、注入されたところの前記試料材料を硬化させる原子が注入される
ナノスケール薄片状構造体。 - 前記薄片が30nm未満の厚さを有する、請求項9に記載のナノスケール薄片状構造体。
- 前記支持構造体が、前記薄片の異なる領域間に配置された補強構造体を有する、請求項9または請求項10に記載のナノスケール薄片状構造体。
- 前記薄片がシリコンを含み、前記支持構造体がベリリウム原子を注入されたシリコンを含む、請求項9から11のいずれか一項に記載のナノスケール薄片状構造体。
- 前記ナノスケール薄片状構造体がTEM試料である、請求項9から12のいずれか一項に記載のナノスケール薄片状構造体。
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