[发明专利]用于变更蚀刻速率的离子注入

权利要求书

1.一种用于使用聚焦离子束系统来制备薄的、增强的薄片状结构的方法，包括：

从样品材料部分地形成薄片；

形成至少一个凸起结构，其通过以下步骤来机械强化所述薄片：

将第一聚焦离子束导向到所述薄片上，使得将所述第一聚焦离子束的离子以一定图案注入到所述薄片的表面中，其中所述第一聚焦离子束的离子是使被注入的薄片的材料硬化的离子种类；以及

利用第二聚焦离子束研磨所述薄片，所述第二聚焦离子束以比所述薄片的未注入有离子的第二区域更低的速率研磨所述薄片的注入有离子的第一区域，使得所述薄片的注入有离子的一部分在第一区域处形成至少一个凸起结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中研磨所述薄片包括研磨TEM样品。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄片的注入有离子的第一区域的研磨速率比所述薄片的未注入有离子的第二区域的研磨的速率低20%。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一聚焦离子束导向到所述薄片上包括将铍离子的射束导向到所述薄片上。

5. 根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一聚焦离子束导向到所述薄片上以使得将第一聚焦离子束的离子注入到所述薄片的表面中包括提供0.1nC/μm²至1.0 nC/μm²范围内的离子剂量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将第一聚焦离子束导向到所述薄片上和利用第二聚焦离子束研磨所述薄片是由聚焦离子束系统中的单个聚焦柱来执行的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述单个聚焦柱包括液体金属合金源或等离子体离子源，和用于选择离子的质量过滤器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述薄片具有小于20nm的最终厚度。

9. 一种纳米级结构，该纳米级结构包括：

具有小于50nm的厚度的第一区域，其至少在两侧上被比所述第一区域更薄的第二区域所包围，所述第一区域形成用于增强所述第二区域的支撑纳米级结构并且包括与所述第二区域相同的材料，其中不同材料的原子被注入到所述第一区域中，以及

根据一种方法所制造的纳米级结构，所述方法包括：

将第一聚焦离子束以一定图案导向工件以将不同材料的原子注入到所述工件的表面中；以及

利用第二聚焦离子束蚀刻所述工件的一部分，所述第二聚焦离子束具有与所述第一聚焦离子束中存在的离子相比不同的离子种类，或者所述第二聚焦离子束包括与所述第一聚焦离子束相比相同的离子种类和不同的射束能量，所蚀刻的部分包括所述图案的至少一部分，所注入的原子降低所述图案的蚀刻速率以形成以所述图案形式的突出区域。

10.根据权利要求9所述的纳米级结构，其中邻近所述第一区域的所述第二区域具有小于30nm的厚度。

11.根据权利要求9所述的纳米级结构，其中所述第一区域包括定位在所述第二区域内的增强线。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的纳米级结构，其中所述第一区域包括用铍注入的硅，以及所述第二区域包括硅。

13.根据权利要求12所述的纳米级结构，其中所述纳米级结构是薄片状TEM样品。

14. 一种用于使用聚焦离子束系统来制备显微结构的方法，包括：

将第一聚焦离子束以一定图案导向工件以将原子注入到所述工件的表面中；以及

利用第二聚焦离子束蚀刻所述工件的一部分，所述第二聚焦离子束包括与所述第一聚焦离子束中存在的离子相比不同的离子种类，或者所述第二聚焦离子束包括与所述第一聚焦离子束相比相同的离子种类和不同的射束能量，所蚀刻的部分包括所述图案的至少一部分，所注入的原子降低所述图案的蚀刻速率以形成以所述图案形式的突出区域。

15.根据权利要求14所述的方法，其中蚀刻所述工件包括将所述工件暴露于前驱气体，所述前驱气体在第二聚焦离子束存在的情况下进行分解。

16.根据权利要求14所述的方法，其中在蚀刻所述工件期间所述第二聚焦离子射束的斑点尺寸大于500nm。

17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中将第一聚焦离子束以一定图案导向所述工件以注入原子包括导向包括Be⁺离子、Ga⁺离子、Xe⁺离子、Ar⁺离子、O⁺离子、In⁺离子、Si⁺离子、Kr⁺离子、或Bi⁺离子的聚焦离子束。