(57)【特許請求の範囲】
【請求項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し、前記下部開口部の方向に内径が増加する流体移行拡張部を備えると共に、前記下部開口部において最大の断面積を備える内部チャンバを備え、前記軸方向流体通路に対して横方向で前記延伸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導管と、を包含する流体送出システム。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
前記流体導管が、前記内部チャンバに流体連通して結合された複数の流体導管を含む、請求項１に記載の流体送出システム。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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10に記載の流体送出システム。
【請求項１２】
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10に記載の流体送出システム。
【請求項１３】
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反転した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、
前記下部開口部が前記基板表面に近接するように、前記流体提供手段を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導管と、を包含する流体送出システム。
【請求項１４】
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で開放されており粒子線を通過させる内部チャンバであって、上部開口部と下部開口部との間に延伸し、前記上部開口部付近で断面積が最小の漏斗状となる内部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。
【発明の詳細な説明】
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粒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5,149,974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、材料源か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0.18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10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16、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24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44、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42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24b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24a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24a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22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て、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位と、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44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36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0.62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。
【図１】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図２】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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