JP2000512809A - 粒子線加工用のガス送出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基板などの粒子線により加工中のワークに反応体を送出するための改良型ガス送出システムの装置および方法は、内部軸方向通路を備えた囲い壁型の集中器を用いる。流体反応体をワークへの送出するために軸方向通路に供給される。所望であれば反応体の送出と同時に、粒子線は軸方向通路を通過してワーク表面に衝突できる。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子線加工用のガス送出システム技術分野 本発明は、粒子線（粒子ビーム）によって加工中のワークに反応体を送出する 装置および方法に関する。詳しくは本発明は、噴射されたガス状物質を基板に送 出する改良型ガス送出システムを提供する。発明の背景 集束ビームを使った粒子線、デポジションや粒子線エッチングなどの粒子線加 工中は、加工されるワークは真空チャンバの中に入れ、粒子線を発生するカラム の下に配置される。粒子線カラムを作動して、ワーク表面に当てられる粒子を生 成する。ワークの加工効率を上げるため、一般的には流体、更に一般的にはガス の反応体を加工中のワーク表面に送出する。この反応体は粒子線と協同して、実 行中のデポジションやエッチングの質を向上させたり改質したりする。 科学者や技術者は集束イオン粒子ビームなどの粒子線を用いて、タングステン などの導体を半導体素子からエッチングして、この半導体素子の回路を修理した り改造したりする。ある加工においては、作業者が集束イオンビームをワーク表 面に向けて放つ。同時に、作業者は反応体送出システムを操作してエッチング剤 を真空チャンバの中に送出すると共にエッチング剤をワーク表面に向けて放つ。 集束イオンビームとエッチング剤反応体は協同してタングステン膜を基板表面か ら選択的に除去する。作業者はその後、反応体を含んだ金属を送出させつつ集束 ビームシステムを操作して、基板表面に導体を一般的にはワイヤーや接続パッド として付着させて集積回路を修理したり改造したりする。 従来の反応体送出システムは、通常は送出ノズルを備えており、このノズルは 一般に真空チャンバ内部に位置し、基板表面に近接して配置されているが、ノズ ルがビームの送出に干渉しないように集束ビームの通路からは離れて位置してい る。送出ノズルは反応体流を基板表面に向けて放ち、 粒子線（粒子ビーム）は反応体流を通過して移動して所望の加工を行う。こうし たノズル送出システムは、基板表面に反応体をおおむね適切な濃度で付着させる ことができるが、反応体流が加工中の基板表面に対して傾斜した通路に沿って向 けられているため問題がある。つまり、向けられた反応体流は、好ましくない付 着物の表面構造を形成する傾斜した通路を備えているのである。とりわけ、付着 した物質の表面構造は、基板表面に対して斜角の反応体流に起因する傾斜した輪 郭を持つ。この傾斜した輪郭は多くの点で好ましくない表面構造である。一例と しては、これが不均一な表面であるため余分な物質層がその上に形成されやすく なる。 別の公知の流体材料送出システムがKirch et al.の米国特許第５,１４９,９７ ４号に記載されており、これには真空チャンバ内部に設置され、基板の上方に位 置し、基板表面に近接したガス送出システムを備えている。このガス送出システ ムは、入射イオンビームがこの構造体を通過して基板表面に到達するように位置 合わせした複数の開口部を備えている。粒子線加工を実行中は、材料源がらの流 体材料が基板表面の上方に位置した構造体に入り、基板に比較的近接した構造体 底部の開口部を介して構造体を出る。 上述の流体材料送出チャンバによって傾斜した流体反応体通路は傾斜しないが 、この流体送出システムには流体材料送出チャンバは流体材料流を方向付けたり 、容易に制御できないう問題がある。更に、流体材料送出チャンバが、粒子線加 工で通常行われる結像工程中の二次電子の検出に干渉する。その上、開口部付き のこのチャンバは、ノズル付きの送出システムに比べ、基板に向けられる材料の 集中度の制御が行いにくい。反応体の集中度が低いと、粒子線エッチングにも粒 子線デポジションにも長い加工時間を要する。 更には、これらの周知のシステムは基板表面の上方に設置した大型のチャンバ を含み、基板の凹部やその他の表面構造から離れ且つその上方に位置する。よっ て、これらのシステムは基板表面の凹部にうまく流体を送出できない場合が多い 。また、チャンバは、流体反応体を適切な集中度でテスト中の基板位置に送出す るのに適さない開口送出管としてしか機能しな い。 よって、本発明の１つの目的は、反応体流を垂直に向ける流体送出システムを 、更に一般的にはワークに対して垂直な反応体流送出システムを提供することで ある。 本発明の更なる目的は、反応体を適切な集中度で基板に送出するのにより適し た流体送出システムを提供することである。 本発明の別の目的は、垂直に向けられた流体材料流を送出し、基板の凹み表面 に近接して対向した流体送出システムを提供することである。 本発明の他の目的は、放出二次粒子に比較的干渉を及ぼすことなく垂直に向け られた流体材料流を送出する流体送出システムを提供することである。 本発明の上述およびその他の目的は、下記の実施例の説明から明らかになるは ずである。発明の要約 本発明は、エッチングおよびデポジションを含む粒子線加工中に、流体材料を 基板表面に送出するためのシステムおよび方法を提供する。ガスノズルの遠位端 に内部軸方向通路を備えた囲い壁型の集中器を結合することにより改良型ガス送 出システムを提供できることが本発明で発見された。このガスノズルはこの通路 に反応体を通過させる。同時に、粒子線が同じ通路を通過して加工中の基板表面 に達することができる。 集中器のこの内部通路は、送出システム内部の狭い流体通路から加工中のワー ク地点に移行部分を形成する部分的に拡張した構成を備える。一実施例の張出通 路は、円錐台形状を含み、通路の上方の開口部において面積が最小で、軸方向に 反対の下方の開口部において面積が最大となる。 好適な一実施例においては、通路の下方流体出口部は張出部のない管状である 。よって本実施例の通路の張出は、下方の開口部から軸方向に内側に距離を置い た通路部分に限られる。 更に、下方の開口部は、所望のワーク地点に近接して設置できるよう集 中器の最下方軸端にあるのが好ましい。同様に、上方の開口部は集中器の最上方 軸端にあるのが好ましい。よって好適な一実施例においては、集中器の軸方向長 さは、これら２つの開口部間の軸方向距離と同じか、ほんの少し長いだけである 。さらに、これら２つの開口部間の通路の差渡しは、反転した漏斗状の構造とな っており、流体は拡張した移行部にそって流れる。 法則として限定するわけではないが、反応体流を供給されるこうした軸方向通 路を備えた集中器によって、粒子線加工中に基板の表面で起こる動圧力の変動を 緩和することも本発明の発見である。この圧力緩和により、基板表面においてよ り適切なガス集中度の実現をもたらすと考えられる。これも法則として限定する わけではないが、集中器の囲い壁型の構成によって、基板表面においてガスの集 中度を部分的には制御できることも本発明の発見である。 一実施例においては、本発明は基板表面へ流体材料を送出する流体送出システ ムを提供するが、この流体送出システムには、長手方向に延伸する遠位部分を備 えた延伸アームと、その遠位部分の端部にありその遠位部分の長手方向の差渡し に横断方向に延伸する流体通路を備えた集中器とが含まれる。この集中器は、上 面と下面の間に延伸する内部チャンバを備え、これが内部の選択した軸に沿って 延伸した流体通路を形成する。通常は延伸アームの一部の流体送出要素が、流体 材料源を内部チャンバに結合し、基板表面への流体送出通路を形成する。 ここで使用される「流体材料」という用語は、単独で或いは他の材料と組み合 わせてビーム加工システムの真空チャンバの内部に送出できる固体、液体、気体 材料を包含する。典型的な流体材料としては、導管を介して粒子線加工システム の真空チャンバに到達するガスおよび液体がある。これらの流体材料は、送出さ れた粒子線と協同して基板表面でデポジションおよびエッチングを行うように基 板表面近傍に送出される。 ここで使用される「基板の表面」という用語は、粒子線加工システムにより加 工可能なワークの表面ならいかなる部分でも包含する。一般的には、 基板の表面は、半導体素子、リソグラフィックマスク、或いは粒子線加工により 製造、修理、改造に適した特徴をもつその他のワークの露出部分と理解される。 ここで使用される「流体送出システム」という用語は、流体材料を第１地点か ら第２地点まで運ぶのに適したあらゆる構成および装置を包含する。「流体送出 システム」という用語には、導管、ガス囲い込み通路、類似の流体移動装置が含 まれる。流体送出手段には、任意だがポンプ要素、圧力源、ファン、或いは第１ 地点から第２地点までの流体材料の流れを生じさせるいかなるシステム又は装置 を含んでも良い。 更なる実施例では、流体送出システムには、支持アームから軸方向に離れた下 部集中器表面が含まれる。これにより、この表面が基板表面に近接して位置する 。この実施例では、下部集中器表面は、流体材料を基板の凹部に供給できるよう にこの凹部に挿入できる寸法に調製された集中器の下方部分に設けられているの が好ましい。従って、本発明の一側面は、加工中のワークの表面形状に適合した 寸法の集中器を備えた流体送出システムを提供することである。更に具体的には 、本実施例のシステムは、ワークの凹部、裂け目、ギャップ、その他の狭い表面 空間に挿入でき、流体材料を粒子線システムによって加工中の地点に近接して且 つ表面に垂直に送出する流体送出装置を形成する。通常は、粒子線はワークに垂 直に向けられ、通常方向付けられた流体材料も同様に垂直に向けられる。 ここで使用される「基板表面に近接して」という用語は、選択したデポジッシ ョン又はエッチングの達成目的で、基板表面の損傷を防ぐ一方で十分な流体材料 の基板表面への送出を可能にするための、基板表面に対する流体送出システムの 集中器の間隔を包含する。 ここで使用される「適切な寸法（寸法を調節する）」という用語は、基板表面 の表面形状に対する部材の位置を調整するための寸法および／または形状を包含 する。 更に別の実施例では、本発明の流体送出システムは集中器を備えるが、この集 中器はその上面および下面にそれぞれ開口部を形成された内部チャ ンバを備えている。さらに、下面の開口部は上面の開口部の約２倍の面積がある 。よって、この集中器の一実施例では、内部チャンバは、上面および下面の円形 開口部の間に延伸している。この実施例では、下面の開口部は円形で、内径が約 ０．０４２インチで、上面の開口部は円形で、内径が約０．０２インチである。 さらに集中器はこれら２つの表面の間に約０．８インチの長さがある。当業者に は周知だが、これら及びその他の例示目的の変数は、ミクロモルの反応体を導入 するために１トルより遥かに低い圧力で送出された反応体と使用するものである 。 本発明による好適な一実施例の集中器では、内部チャンバは外側へ拡張してい る。つまり、この内部チャンバは、流体をワークに送出する流体制限移行部とな る反転した漏斗形状をしており、更に具体的には円錐台形状である。 本発明による更に別の実施例では、流体送出システムには、内部通路に流体連 通するよう接合された複数の導管を持つ流体送出集中器が含まれる。この実施例 では、各導管はワーク表面へ送達される個別の反応体を輸送できる。 本発明による更に別の実施例では、延伸アームは長手方向に延伸する第１部分 を備え、遠位アーム部分は第１部分に対し横断方向に延伸する。この実施例に拠 れば、遠位アーム部分は、長手方向の軸に対して４０度から８０度で好ましくは 約６０度の角度をなして横断方向に設けられている。 更に別の実施例では、本発明は、流体材料を基板表面に送出する流体送出シス テムを提供し、このシステムは流体材料を基板表面に供給し、小さい上面開口部 と大きい下面開口部との間に延伸して軸方向の流体通路を内部に形成する漏斗形 状の内部通路を備えた流体供給要素を含む。このシステムは、この流体供給要素 を基板表面に近接して保持する位置決め要素と、流体誘導路を形成する流体送出 要素であって内部チャンバと流体反応体源を接続して流体を内部チャンバに提供 する流体送出要素を含む。 本発明は、流体材料を基板の凹み表面に送出する方法も提供する。この方法は 、遠位部分を持つ延伸アームと、遠位アーム部分に横断方向で連結 した集中器とを提供する段階を含む。この集中器は、凹み表面に隣接するような 、あるいはそれに類似の凹み表面の近傍の配置されるように寸法を調節した開口 部を備えた下部分を備える。内部軸方向チャンバが集中器の上面と下面との間に 延伸し、流体材料源と流体接続されている。本発明の方法は、更に集中器の下面 を基板の凹み表面の近傍に配置する段階と、流体を内部チャンバに送出して流体 材料の流れを集中器の下面から基板表面に誘導する段階を含む。好適な実施例は 、反転した漏斗形状の内部チャンバを、更に好適には円錐台形状の内部通路を備 える段階を含む。 上述の要約および以下に続く本発明の実施例の説明は、添付の図面を参照すれ ばより理解が深まる。本発明の説明の目的で、図面は現時点で好適な実施例を図 示している。本発明は、図示された通りの構成、手段、および方法に限定されな いのはいうまでもない。図面の簡単な説明 図１は、本発明による粒子線加工システムの一部断面の略正面図である。 図２は、図１のシステムに用いられる流体材料送出システムの遠位端を詳細に 示し、この流体材料送出システムで用いられる本発明による集中器を示す。 図３は、図２の流体材料送出システムの延長アームを詳細に示す。 図４Ａ乃至４Ｅは、本発明と共に使用するのに適し、且つ流体材料の受け取り 用の複数導管を含んだ集中器の他の実施例を示す。実施例の説明 本発明は、粒子線加工中に、流体材料を基板の表面に送出するためのシステム 、装置および方法を提供する。本発明によるシステム、装置および方法は、方向 付けられた反応体流を送出するが、従来技術の傾斜した表面構造を形成せず、反 応体送出を向上させて基板表面上、又はその付近において選択したがガス集中度 を実現する。 説明の目的で提示された図１は、本発明による集束イオンビーム装置１ ０の一般的な構成部品には、イオンカラム１２、真空チャンバ１４、イオン源１ ６、ビーム集束レンズ要素１８、および集束イオンビーム２０が含まれることを 示す。集束イオンビーム装置１０の流体材料送出システム２２は、送出システム ２２の遠位端に取付けられ、イオンビーム２０の通路に沿って位置し、基板ワー ク２８の凹み表面２６に近接した集中器２４を含む。図示した基板表面２６は、 ワークホルダに設置された半導体素子の表面であり、このホルダは半導体素子を 囲み、加工中の表面２６の上方に延伸する壁部を含む。しかし、μｍあるいはそ れ以下の石版印刷の分野で通常の技能を備えた当業者には、これ以外のワークお よびワークホルダでも本発明が実施可能であることは自明だろう。 集束イオンビーム装置１０を作動すると、イオン源１６が、イオンカラム１２ を通過するイオン粒子ビームを発生し、静電レンズ要素１８の制御で集束されて イオン粒子の精巧に集束されたビーム２０が形成される。図示したように、イオ ン粒子の集束ビーム２０は真空チャンバ１４の内部真空を通過し、送出システム ２２の集中器２４を通過し、更に基板ワーク２８の凹み表面２６に入射する。同 時に、流体材料送出システム２２が、流体材料限を提供するが、これは一般的に はイオンビーム加工で用いられる一種類以上の反応体である。一般的には、溜め やガス供給源などの反応体源が、反応体を真空チャンバ１４に送出する通路とな る外部原料ポート３２に接続している。送出導管３４はポート３２と流体連通し ており、延伸アーム３６まで流体を送出する通路となる。延伸アーム３６は、集 中器２４まで流体を運ぶ流体導管を備えている。供給源からの流体材料は、こう して外部原料ポート３２において受け取られ、流体通路の中を移動し、集中器２ ４によって基板表面２６まで送出されてイオンビーム２０の通路内部であって基 板表面２６の近接した位置に反応体を供給する。粒子線加工の分野では周知であ るが、集束イオンビーム２０と反応体は協同して基板表面を加工し、一般的には 材料を基板表面にデポジションまたはエッチングする。 図２は、図１の装置１０の流体材料送出システム２２の遠位部分を詳細 に示したものである。図示した遠位部分には、延伸アーム３６、流体送出導管４ ４、および集中器２４が含まれる。集中器２４は、上部集中器開口部５０と下部 集中器開口部５２の間に延伸する内部チャンバ４２を備えている。図２には、更 に集束イオンビーム２０、凹み基板表面２６、基板ワーク２８、および位置合せ ポスト４０が示されている。位置合せポスト４０は、イオンビーム装置により加 工される試験品を保持するワークホルダの一部をなす。この分野では、位置合せ ポスト４０は、作業者が凹み表面２６を正確にイオンビームカラム１２の下に向 け且つ位置決めするのに用いる参照点となる。通常の技能を備えた当業者にはこ の試験品キャリアは任意に設ければ良く、イオンカラム１２と位置合わせして試 験品を送出できるならいかなる送出システムを用いても良い。 図２を更に参照すると、図示した集中器２４は、図示したエルボ取付具３６ａ および流体送出導管４４を介して延伸アーム３６の遠位端に取付けられている。 エルボ取付具３６ａおよび流体送出導管４４は、延伸アーム３６と共に、外部原 料ポート３２（図１参照）から流体材料を集中器２４の内部チャンバ４２に送出 する通路を形成する。図示した内部チャンバ４２はおおむね反転した漏斗形状で 、集中器２４の内部に拡張した内部通路を形成している。図２に更に示されてい るように、内部チャンバ４２は集中器２４の高さ分だけ延伸しており、上部集中 器開口部５０と下部集中器開口部５２を形成している。本実施例では、上部集中 器開口部５０と下部集中器開口部５２は互いに同心円状で、イオンビーム２０と 同軸である。よって、これらの離れた開口部は、イオンビームが集中器２４を通 過し、凹み表面２６に衝突する通路を提供する。 更に具体的には、図２の集中器２４には、上部集中器開口部５０と下部集中器 開口部５２との間に延伸した高さの内部チャンバ４２が形成されている。これら の開口部は、好ましくは円形で、集中器の高さ軸に同心円状である。チャンバ４ ２は、開放された容積があり、高さ軸に沿って伸び、上部集中器開口部５０にお いて最小の横断方向断面を持つ。横断方向断面は、上部円錐台部２４ａを通過し つつ下部集中器開口部５２に向かうにつ れ徐々に大きくなる。チャンバ４２の横断方向断面は、集中器の下部管状部２４ ｂを通過しつつ下部集中器開口部５２に向かって更に続く。よって、図示した集 中器２４の内部チャンバ４２の形状は、移行部を経て反転した上部円錐台部２４ ａと繋がる下部管状部２４ｂを含む。上部集中器開口部５０は上部円錐台部２４ ａの上端に位置し、下部集中器開口部５２は下部管状部２４ｂの下部に位置して いる。 下部管状部２４ｂの高さは、上部円錐台部２４ａの高さの３分の１程度である 。更に、上部集中器開口部５０の面積は、下部集中器開口部５２の面積の２分の １程度である。集中器の上部円錐台部２４ａは、このため上部集中器開口部５０ の面積から下部管状部２４ｂとの接合部において約２倍の面積まで横断方向断面 において移行拡大する。 図２に示した集中器２４に付いて更に述べると、内部チャンバ４２は、流体反 応体を流体送出導管４４から上部円錐台部２４ａで受ける。さらに、流体送出導 管４４はこの内部チャンバの高さ軸に対して斜めの角度で向けられている。図２ ではこの角度は、流体送出導管４４が内部チャンバ４２と接合する点を中心にし て、イオンビーム２０の垂直軸と流体送出導管４４が延伸する軸５６との間の角 度として示されているが、一般的には１０度から５０度の範囲内で、好適な一実 施例では３０度である。 図２に更に示されているように、集中器２４は、その高さ軸が集束イオンビー ム２０の軸と平行に向けられて、集束イオンビーム装置１０内に設けられている 。また、このチャンバは、イオンビーム２０の軸と同軸で、同心円状であること が好ましい。 図２に更に示されているように、軸方向の両端部は、つまり集中器２４の高さ 軸に沿って、上部集中器開口部５０と下部集中器開口部５２と一致しているのが 好ましい。 従って、本発明のこの実施例では、導管４４は、通常水平な軸５４に平行な延 伸アーム３６の部分に対して４０度から８０度（好ましくは約６０度）の角度を なす。 図２に示した集中器２４は、一般的には下部集中器開口部５２において 約０．０４２インチで上部集中器開口部５０において約０．０２０インチの内径 になるよう機械加工されたステンレススチール製である。内部チャンバ４２を形 成する集中器２４の壁は、下部集中器開口部５２において半径方向に０．０２イ ンチの厚さがある。集中器２４に形成された内部チャンバ４２の高さは、つまり 上部集中器開口部と下部集中器開口部の間は、約０．１８インチである。集中器 の高さの概ね３分の１が、導管４４との接合部の下方に実際に位置する。 図２に示した実施例について更に述べると、流体送出導管４４は、上述のよう に斜め角で集中器２４に設置されている。従って、延伸アーム３６を介して送出 される流体は集中器２４の内部チャンバ４２を通り、イオンビーム２０の通路と 一致した通路に沿って集中器２４から出る。結果的に、流体材料送出システム２ ２が運んだ流体材料は、導管４４を通過し、内部チャンバ４２に入り、イオンビ ーム２０の通路に沿って流体材料の流れとして送出される。これにより、基板ワ ーク２８の凹み表面２６上に流体材料の流れが向けられる。 集中器の上部集中器開口部５０よりも下部集中器開口部からより多くの流体流 量が得られることも理解されるはずである。さらに、下側面は、下部集中器開口 部５２と一致しており、集中器２４に導管４４が接続する地点から軸方向からず れている。この軸方向にずれた下側面は、基板ワーク２８の凹部に容易に進入で きる。 よって図２に示した流体材料送出システム２２は、加工中のワークの凹み表面 に容易に挿入しで、その内部に位置させられる。さらに、図２に示した延伸アー ム３６は、ワーク２８とホルダの構造に部分的に合った傾斜した遠位部分を備え ている。具体的には、アームは、通常は水平な軸５４に沿って延伸する遠位部分 と、導管４４の軸５６に沿って延伸する第２遠位部分とを備える。軸５６に平行 に延伸するアーム３６の遠位部分は、延伸アーム３６が基板ワークのホルダの位 置合せポスト４０をクリアするのに十分な長さがある。 図３は、図１の流体材料送出システム２２の延伸アーム３６を更に詳し く示している。図示した延伸アーム３６は、延伸アーム３６内部に伸び、導管４ ４と結合した内部導管６４と流体連通した流体ポート６２を含む。導管４４は集 中器２４と接続している。図３の導管６４は、延伸アーム３６の内部にあり、直 線軸６０に沿って延伸する本体を含む。図３に示した実施例では、延伸アーム３ ６の本体は、水平な軸５４の上方に約２８度の角度で延伸している。図示したエ ルボ取付具３６ａは、アーム３６の遠位端において軸５４に平行に延伸する。本 発明の一実施例においては、流体ポート６２は、８分の１インチのステンレスチ ールの有刺金具であり、延伸アーム３６は外径０．１９インチ、内径約０．１２ インチのテンレスチール管である。延伸アーム３６は、導管４４と集中器２４と 共に図３の点Ａと点Ｂから延伸し、差渡し約４．８３インチに及ぶ。 図３に更に示したように、延伸アーム３６の遠位部分を形成するエルボ取付具 ３６ａは、通常水平な軸５４に平行であって、外径０．１２５インチ、内径約０ ．０９５インチのテンレスチール製又はその他の強固な材質の管状の部材である ことが好ましい。 導管４４も、テンレスチール製の管でよく、一実施例においては外径は０．６ ２インチ、内径は約０．０４６インチである。 本発明の他の実施例の１つを示す図４Ａを参照すると、第１の代替集中器７０ は内部チャンバ７８を備え、それぞれが内部チャンバ７８内部に向かう４つの流 体材料導管７２を持つ。遠位延伸アーム７４も図示されており、１つの導管７２ に接続されている。図示した集中器７０の内部チャンバ７８は、この実施例でも 好ましくは円錐台部分を含む反転した漏斗状に構成されている。４つの流体材料 導管７２は、円周上に均一の間隔を置いて内部チャンバ７８内部に向かって形成 され、集中器７０の上側面の開口部に延伸して流体材料送出システムと接続する 。従って、集中器７０は４つの流体材料源から流体材料の供給を受けられ、各流 体材料を集中器７０の単一の内部チャンバ７８に送出できる。図示したように、 各流体材料導管７２は、導管７２の上部内に嵌合する寸法の延伸アーム７４を介 して流体材料源に結合した流体送出導管に結合可能である。よって、集中器７０ の内部チャンバ７８は、流体材料を粒子線の照射と一致させてワークに向ける。 この粒子線は内部チャンバ７８を通過して、ワークに入射する。図示した集中器 ７０の外形構成は、下方に向かってテーパ状の、つまり円錐状の下方部を備えて いる。この形状は、図１の装置のイオンビーム２０のようなイオンビームの移動 方向に対して円錐状である。テーパ状の円錐下方部は、集中器の寸法を特にワー ク付近で小さくし、よってこの利点としては、粒子線加工中に放出される二次電 子およびイオンが集中器７０を迂回できることと、結像および材料質量分析の必 要物を供給するということがある。 図４Ｂは更に別の実施例を図示し、代替集中器８０は、集中器８０の別々の内 部チャンバ８６および８８の内部に向かう２組の流体材料導管８２および８４を 備えている。従って、内部チャンバ８６および８８の夫々は、異なった組の３つ の流体材料導管８２および８４に接続されており、最多で６つの材料源から流体 材料の供給を個別に受けられる。図示の集中器はサイズを押さえるため、またそ の結果として結像および材料質量分析を容易にする円錐状にテーパした外形を備 えている。 図４Ｃは更に別の実施例を図示し、集中器９０も２組の流体材料導管９２およ び９４を収容でき、供給された流体材料を単一の内部チャンバ９６に送出できる 。図示した内部チャンバは、おおむね反転した円錐状つまり漏斗状の断面を備え 、図１の装置１０のイオンビーム２０のようなイオンビームの移動方向に対して 、流体を拡張して移行させる。一方、内部チャンバ９６は、イオンビーム２０の 通路に直角な通常水平な軸１００に対し概ね長方形状の断面を備えている。内部 チャンバ９６は、よって６つの流体材料導管９２および９４と流体連通して最多 で６つの材料源から流体材料の供給を個別に受けられる。 図４Ｄは、基板ワーク２８’の凹み表面２６’に近接して配置された図４Ｃの 集中器９０を示す。 図４Ｅは、図４Ｄに類似するが、通常水平な軸１０２に示されたようにワーク ホルダが水平に対して回転又は傾けられた点で異なる。よって図４ Ｅには、集中器９０の下部のテーパ状の外形の更なる利点が図示されており、そ れは基板ワーク２８’を保持するワークホルダが通常水平な軸１０２に対して傾 いても、集中器９０の下側面に干渉せずに、集中器９０および集束イオンビーム 装置のその外の部分に動作可能に係合しかつ位置合わせされることである。 本発明の集中器、システム、および方法が粒子線で加工中の基板の表面に流体 を送出する流体送出システムを提供し、更に選択的に方向付けられた流体材料の 流れを送出する流体送出システムを提供する。この際、斜めの基板表面形状の生 成を減少し、基板表面または基板の凹み表面において十分なガス集中度をもたら し、入射粒子線と協同して所望のデポジションまたはエッチング加工をおこなう ことが上記の説明および図面から理解されるであろう。粒子線デポジション技術 を含むμｍあるいはそれ以下の石版印刷の分野で通常の技能を備えた当業者には 、広い発明の思想から離れることなく、上述の実施例および工程に変更が可能な ことは自明だろう。更に、本発明はここに開示された特定の実施例に限定されず 、添付の特許請求の範囲に規定されたような本発明の精神と範囲内の変更を網羅 するよう意図されていることも理解可能であろう。 本発明の実施例をこうして説明してきたが、新規であると主張して特許証で確 保されるものは以下の通りである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月２６日（１９９８．６．２６） 【補正内容】 を備え、図１の装置１０のイオンビーム２０のようなイオンビームの移動方向に 対して、流体を拡張して移行させる。一方、内部チャンバ９６は、イオンビーム ２０の通路に直角な通常水平な軸１００に対し概ね長方形状の断面を備えている 。内部チャンバ９６は、よって６つの流体材料導管９２および９４と流体連通し て最多で６つの材料源から流体材料の供給を個別に受けられる。 図４Ｄは、基板ワーク２８’の凹み表面２６’に近接して配置された図４Ｃの 集中器９０を示す。 図４Ｅは、図４Ｄに類似するが、通常水平な軸１０２に示されたようにワーク ホルダが水平に対し,て回転又は傾けられた点で異なる。よって図４Ｅには、集 中器９０の下部のテーパ状の外形の更なる利点が図示されており、それは基板ワ ーク２８’を保持するワークホルダが通常水平な軸１０２に対して傾いても、集 中器９０の下側面に干渉せずに、集中器９０および集束イオンビーム装置のその 外の部分に動作可能に係合しかつ位置合わせされることである。 本発明の実施例をこうして説明してきたが、新規であると主張して特許証で確 保されるものは以下の通りである。 特許請求の範囲 １． 粒子線で加工中の基板の表面に流体材料を送出するための流体送出システ ムであって、 遠位部分を備えた延伸アームと、 上部開口部と下部開口部との間に延伸して内部を貫通する軸方向流体通路 を形成する内部チャンバを備え、前記通路に対して横方向で前記アームの前記遠 位部分に接続した集中器であって、この軸方向流体通路が開放されており粒子線 を通過させる集中器と、 前記内部チャンバを流体材料源に接続し、流体を前記内部チャンバに供給 して基板表面への流体送出路を形成する流体送出手段と、を包含する流体送出シ ステム。 ２． 前記下部開口部が、前記基板表面に近接して配置されるように前記アーム から軸方向に離されている、請求項１に記載の流体送出システム。 ３． 前記集中器が、前記下部開口部まで形成された下方部分であって、基板の 凹部内に流体を提供するためにこの凹部の中に挿入可能に寸法を調製された下方 部分を含んだ、請求項１に記載の流体送出システム。 ４． 前記下部開口部が、前記上部開口部より概ね５０％大きい、請求項１に記 載の流体送出システム。 ５． 前記内部チャンバが、流体移行拡張部を備え、前記下部開口部において最 大の断面積を備える、請求項１に記載の流体送出システム。 ６． 前記下部開口部が円形で、その直径が概ね０．０２インチから０．０６イ ンチの間である、請求項１に記載の流体送出システム。 ７． 前記上部開口部が円形で、その直径が概ね０．０１インチから０．０３イ ンチの間である、請求項１に記載の流体送出システム。 ８． 前記２つの開口部の間の高さが、概ね０．０１インチから０．０３インチ の間の直径である、請求項１に記載の流体送出システム。 ９． 前記内部チャンバが、反転した漏斗形状である、請求項１に記載の流体送 出システム。 １０．前記流体送出手段が、前記内部チャンバに流体連通して結合された複数の 導管を含む、請求項１に記載の流体送出システム。 １１．前記延伸アームが、長手方向軸に沿って延伸した第１部分を更に含み、前 記遠位部分が前記第１部分に対して斜めに取付けられている、請求項１に記載の 流体送出システム。 １２．前記遠位部分が、前記長手方向軸に対して概ね１０度から５０度の間の角 度で取付けられている、請求項１１に記載の流体送出システム。 １３．前記延伸アームが、前記長手方向軸に対して概ね３０度の角度で取付けら れている、請求項１１に記載の流体送出システム。 １４．粒子線で加工中の基板の表面に流体材料を送出する流体送出システムであ って、 基板の表面に流体材料を提供する流体提供手段であって、上部小径の開口 部と大径の下部開口部との間を貫通して内部を延伸する軸方向流体通路を形成す る漏斗形状の内部チャンバを備えた流体提供手段であって、この軸方向流体通路 が開放されており粒子線を通過させる流体提供手段と、 前記流体提供手段を前記基板表面に近接して下部開口部に配置する位 置決め手段と、 前記内部チャンバを流体材料源に結合して前記内部チャンバに流体を提供 し前記基板表面への流体送出通路を形成する流体送出手段と、を包含する流体送 出システム。 １５．粒子線で加工中の基板の凹み表面に流体材料を送出する方法であって、 遠位部分を持つ延伸アームと、この遠位部分に連結すると共に前記凹み表 面に隣接するように寸法を調節した下部分を備えた集中器とを提供する段階であ って、この集中器が、流体材料源と流体接続されると共に上部開口部と前記下部 分に形成された下部開口部との間に延伸している開放されており粒子線を通過さ せる内部軸方向チャンバを備えた段階と、 前記集中器の前記下部開口部を前記基板の凹み表面の近傍に配置する段階 と、 流体を前記内部チャンバに送出して、流体材料の流れを前記集中器の前記 下部開口部から前記基板表面に形成する段階とを包含した、方法。 １６．前記上部開口部付近で断面積が最小の漏斗状の内部チャンバを前記集中器 に設ける段階を含む、請求項１５に記載された方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラスメル ゲーリー ピー. アメリカ合衆国 03858 ニューハンプシ ャー州 ニュートン、ノースメインストリ ート 34

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 基板の表面に流体材料を送出するための流体送出システムであって、 遠位部分を備えた延伸アームと、 上部開口部と下部開口部との間に延伸して内部を貫通する軸方向流体通路 を形成する内部チャンバを備えた集中器であって、前記通路に対して横方向で前 記アームの前記遠位部分に接続した集中器と、 前記内部チャンバを流体材料源に接続し、流体を前記内部チャンバに供給 して基板表面への流体送出路を形成する流体送出手段と、を包含する流体送出シ ステム。 ２． 前記下部開口部が、前記基板表面に近接して配置されるように前記アーム から軸方向に離されている、請求項１に記載の流体送出システム。 ３． 前記集中器が、前記下部開口部まで形成された下方部分であって、基板の 凹部内に流体を提供するためにこの凹部の中に挿入可能に寸法を調製された下方 部分を含んだ、請求項１に記載の流体送出システム。 ４． 前記下部開口部が、前記上部開口部より約５０％大きい、請求項１に記載 の流体送出システム。 ５． 前記内部チャンバが、流体移行拡張部を備え、前記下部開口部において最 大の断面積を備える、請求項１に記載の流体送出システム。 ６．前記下部開口部が円形で、その直径が概ね０．０２インチから０．０６イン チの間である、請求項１に記載の流体送出システム。 ７． 前記上部開口部が円形で、その直径が概ね０．０１インチから０．０３イ ンチの間である、請求項１に記載の流体送出システム。 ８． 前記２つの開口部の間の高さが、概ね０．０１インチから０．０３インチ の間の直径である、請求項１に記載の流体送出システム。 ９． 前記内部チャンバが、反転した漏斗形状である、請求項１に記載の流体送 出システム。 １０．前記流体送出手段が、前記内部チャンバに流体連通して結合された複数の 導管を含む、請求項１に記載の流体送出システム。 １１．前記延伸アームが、長手方向軸に沿って延伸した第１部分を更に含み、前 記遠位部分が前記第１部分に対して斜めに取付けられている、請求項１に記載の 流体送出システム。 １２．前記遠位部分が、前記長手方向軸に対して約１０度から５０度の間の角度 で取付けられている、請求項１１に記載の流体送出システム。 １３．前記延伸アームが、前記長手方向軸に対して約３０度の角度で取付けられ ている、請求項１１に記載の流体送出システム。 １４．基板の表面に流体材料を送出する流体送出システムであって、 基板の表面に流体材料を提供する流体提供手段であって、上部小径の開口 部と大径の下部開口部との間を貫通して内部を延伸する軸方向流体通路を形成す る漏斗形状の内部チャンバを備えた流体提供手段と、 前記流体提供手段を前記基板表面に近接して下部開口部に配置する位置決 め手段と、 前記内部チャンバを流体材料源に結合して前記内部チャンバに流体を提供 し前記基板表面への流体送出通路を形成する流体送出手段と、を包含する流体送 出システム。 １５．基板の凹み表面に流体材料を送出する方法であって、 遠位部分を持つ延伸アームと、この遠位部分に連結すると共に前記凹み表 面に隣接するように寸法を調節した下部分を備えた集中器とを提供する段階であ って、この集中器が、流体材料源と流体接続されると共に上部開口部と前記下部 分に形成された下部開口部との間に延伸している内部軸方向チャンバを備えた段 階と、 前記集中器の前記下部開口部を前記基板の凹み表面の近傍に配置する段階 と、 流体を前記内部チャンバに送出して、流体材料の流れを前記集中器の前記 下部開口部から前記基板表面に形成する段階とを包含した、方法。 １６．前記上部開口部付近で断面積が最小の漏斗状の内部チャンバを前記集中器 に設ける段階を含む、請求項１５に記載された方法。