(57)【要約】【課題】真空チャンバを有するエネルギビーム機器のためのガス注入システムを提供する。【解決手段】システムは、真空チャンバ内に送出される出力ガスのための供給源として機能する化学物質を収容するカートリッジを有する。カートリッジは、与えられた時間にリザーバに存在する化学物質の量によって定められるレベルを有する充填線まで上昇する化学物質を収容するリザーバを有する。リザーバからの出口は、出口弁を通して出力通路に結合され、かつシステムが傾いた時に出口が充填線のレベルよりも上に留まるように構成される。実施形態は、システム真空を破壊することなくカートリッジが分離されることを可能にする遮断弁を含む。【選択図】図１
2018009252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバを有するエネルギビーム機器のためのガス注入システムであって、
前記真空チャンバ内に送出される出力ガスのための供給源として機能する化学物質を収容することができるカートリッジと、
前記カートリッジを前記真空チャンバに接続する送出経路と、
前記送出経路内の遮断弁であって、それによって前記カートリッジを該遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができる前記遮断弁と、
前記カートリッジに関する情報を読み取るための認識デバイスと、
前記カートリッジに取り付けられ、かつ該カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を有する識別デバイスであって、該識別デバイスが、該符号化された情報を前記認識デバイスに供給するように該認識デバイスに通信可能に接続される前記識別デバイスと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記認識デバイスに通信可能に接続されたコントローラであって、それがガス注入システムのパラメータを変えることができ、それによってガス注入システムを前記符号化された情報に応答して制御することができるように構成される前記コントローラ、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のガス注入システム。
【請求項３】
前記コントローラに通信可能に接続されて前記真空チャンバ内の圧力を感知することができるセンサを更に含み、それによってガス注入システムは、該圧力に応答して制御することができることを特徴とする請求項２に記載のガス注入システム。
【請求項４】
前記真空チャンバ内の雰囲気の組成を感知することができ、前記コントローラに通信可能に接続され、それによってガス注入システムを該組成に応答して制御することができるセンサ、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のガス注入システム。
【請求項５】
前記センサは、残留ガス解析器であることを特徴とする請求項４に記載のガス注入システム。
【請求項６】
前記センサは、光学分光計であることを特徴とする請求項４に記載のガス注入システム。
【請求項７】
前記カートリッジは、
与えられた時間にリザーバに存在する前記化学物質の量によって定められたレベルを有する充填線まで上昇する該化学物質を収容するリザーバと、
前記送出経路に脱着可能に結合された前記リザーバからの出口であって、該出口が、前記充填線の前記レベルよりも上のレベルで該リザーバに配置され、かつガス注入システムが傾斜角まで傾いた時に該出口が該充填線の該レベルよりも上に留まり、それによって前記化学物質が、前記出力ガスが送出されている間に前記真空チャンバに入るのが防止されるように構成される前記出口と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス注入システム。
【請求項８】
ガスを真空チャンバに供給する方法であって、
ガスの供給源を取り囲み、コンダクタンスを有して前記真空チャンバに対して選択的に開放可能である少なくとも１つの送出経路を有するカートリッジを与える段階と、
前記カートリッジを前記真空チャンバに該チャンバを真空下に保つ間に脱着可能に接続する段階と、
前記カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性を自動的に識別する段階と、
前記カートリッジの前記識別された特性に従って該カートリッジから前記真空チャンバ内への前記ガスの流れを制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記識別する段階は、前記カートリッジの前記識別された特性をコントローラに送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記コントローラを前記真空チャンバの内側の圧力を感知することができるセンサに接続する段階と、
前記センサからの信号に応答して前記ガスの前記流れを制御する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記送出経路の前記コンダクタンスよりも高いコンダクタンスを有する排気経路を通して前記少なくとも１つの送出経路を排気する段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記カートリッジが最後に使用されてからの時間の量を認識する段階と、
この時間の持続時間の関数として前記カートリッジ内の圧力を前記真空チャンバ内に制御可能に放出する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、引用によって全体が本出願に組み込まれている２０１２年７月１３日出願の米国特許仮出願番号第６１／６７１，４７３号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明の開示は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡のようなエネルギビーム機器の内側の検体の除去、及び透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び他の場所でのその後の解析のための検体の準備、及びこれらの活動を容易にする装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
デュアルビームＦＩＢでのＴＥＭ試料準備のための原位置リフトアウト（ＩＮＬＯ）の使用は、一般的かつ受け入れられた技術になっている。ＩＮＬＯ技術は、ＴＥＭ又は他の解析機器におけるその後の観測のためにサイト特定の検体を生成するのに使用される一連のＦＩＢミリング及び試料トランスレーション段階である。リフトアウト試料の除去は、典型的には、ＦＩＢツールを用いて利用可能なイオンビームアシスト化学気相堆積（ＣＶＤ）処理と共に内部ナノマニピュレータを使用して行われる。適切なナノマニピュレータシステムは、テキサス州ダラス所在のＯｍｎｉｐｒｏｂｅ・インコーポレーテッドによって製造された「Ｏｍｎｉｐｒｏｂｅ  ＡｕｔｏＰｒｏｂｅ  ３００」である。ＩＮＬＯ方法に関する詳細は、米国特許第６，４２０，７２２号明細書及び米国特許第６，５７０，１７０号明細書に見ることができる。これらの特許明細書は、引用によって本出願に組み込まれるが、「背景技術」でのそれらの言及によって本出願に対する従来技術であると認めるものではない。
【０００４】
ガス化学特性は、ＩＮＬＯにおいて重要な役割を果たす。ＦＩＢでのガス注入は、ミリング処理を高速化するためのエッチングに対して、酸化物、金属、及び他の材料のイオン又は電子ビームアシストＣＶＤに対して、保護層の堆積に対して、及びリフトアウト試料が摘出された穴を埋めるために二酸化シリコンのような平坦化材料の堆積に対して使用される場合がある。いくつかの理由から、ＦＩＢ真空チャンバの壁上に装着されたガス注入システムが好ましくなっている。これは、ＦＩＢ真空チャンバに対して外部であるガス源又は容器入りガスを使用する注入システムに優る安全上の利点を提供する。チャンバ装着式注入システムはまた、ウェーハ全体の解析を可能にするものであり、かつ荷電粒子ビームが試料に衝突する位置の近くに（５０μｍ内に）ガスノズルを置くように容易に挿入することができる。注入処理完了後に、システムは、通常のＦＩＢ試料トランスレーション作動のために安全な位置に引っ込めることができる。ガス注入システムの例は、米国特許公開第２００９／０２２３４５１号明細書に開示されている。この特許明細書は、引用によって本出願に組み込まれるが、「背景技術」でのその言及によって本出願に対する従来技術であると認めるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４２０，７２２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５７０，１７０号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００９／０２２３４５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
興味深いガス化学特性の数が増えており、研究者は、典型的に、１つよりも多い化学特性を同じ機器に対して要求する。これは、一般的に、機器上の追加のポートを使い切る追加のガス注入システムを設置することによって達成される。各ガス注入システムは、機器と使用されるポート及び試薬とに適するようにカスタマイズしなければならない。例えば、占有されておらず、従って、ガス注入システムを装着するのに利用可能であるが、ガス注入システムの性能に悪影響を与える（例えば、送出経路内への液体源の流れを許容し、機器真空チャンバ内への望ましくない液体の放出をもたらす）であろう角度にガス注入システムを向けると考えられるある一定の機器上の「不適切な」ポートがある場合がある。すなわち、典型的なＦＩＢ上の適切なポートの数には限りがあり、これらのポート上に設置することが必要である場合がある望ましい付属品の数は増えている。従って、追加のガス化学特性を与えることは、高価であることになるのみならず、研究者が他の付属品計装を使用する柔軟性も損なう可能性がある。様々なエネルギビーム機器上での使用に容易に適応させることができ、かつ顕微鏡の他の使用を損なうことなく研究者に１つよりも多いガス化学特性を使用する安全かつ効率的な方法を提供する解決法が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ガス注入システムへのカートリッジの接続の概略図である。
【図２】ガス注入システムの別の実施形態の概略図である。
【図３】液体又は微粉を異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図４】液体又は微粉を異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図５】液体又は微粉を異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図６】化学物質のペレットを異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図７】化学物質のペレットを異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図８】化学物質のペレットを異なる向きに保持するカートリッジの詳細を示す図である。
【図９】異なる向きのカートリッジの別の実施形態を示す図である。
【図１０】異なる向きのカートリッジの別の実施形態を示す図である。
【図１１】異なる向きのカートリッジの別の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の開示による完全なガス注入システムの概略図である。
【図１３】エネルギビーム機器の真空チャンバ壁に装着されたガス注入システムの概略構造図である。
【図１４】ガス注入システムを作動させる方法を示す流れ図である。
【図１５】ガス注入システムを作動させる方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の開示は、単一ポートの使用のみを必要とし、かつ様々な角度で様々な異なる機器及びポート上に設置することができる多重ガス源チャンバ装着式注入システムに関する。実験を中断することを避けるために、ガス源は、機器が排気される間でさえも交換することができ、安全は、ガス源タイプの自動認識によって保証される。既存のポートの使用効率が改善するばかりでなく、多重ガス源チャンバ装着式注入システムを用いて、時限堆積期間にわたる異なるガス源を伴う複雑かつ自動化された処理フロー又はスケジュールが可能である。個々のガス源は、異なる温度に維持して各管内の望ましい蒸気圧を維持することができ、センサからのフィードバックは、堆積パラメータを調節してそれらを正しい限界内に維持するために使用することができる。
【０００９】
迅速かつ容易に交換することができるガス源のための脱着式カートリッジは、いくつかの利点を提供する。それらは、多数のガス源を単一ガス注入システム上に提供することを可能にし、複数のガスの送出に真空チャンバ上の単一ポートのみを必要とし、物理的に装着することができていずれか一時点でガス注入システム上に常駐することができる個数を超えて迅速に利用可能なガス源の範囲を広げる。これは、ガス注入システム上（より多くの常駐ガス源のために）又は真空チャンバ上（より多くのガス注入システムのために）の追加の空間を消費することなく多数のガス注入の必要性を満たす追加の柔軟性及機能を追加し、かつ追加のエネルギビーム顕微鏡機器を購入する必要性を低減する。更に、調査機能は、第２のガス注入システムの購入を必要とすることなく拡張され、追加の経済的な利点を提供する。ガス源カートリッジの自動識別機能を含めることは、プラグ・アンド・プレイ機能を容易にする。自動識別は、ガス源変更を受け入れるように手動でコントローラを調節するためのオペレータ対話の必要性を低減又は排除することができ、かつコントローラを手動で調節する時のオペレータエラーの機会を排除することによって安全性を高める。カートリッジがガス注入システム上の異なる位置に装着された場合に、自動識別機能は、適切な制御ソフトウエアと共に使用される時にシステム上のカートリッジの実際の位置と無関係に正しいガスが格納されたレシピ内で必要とされる時に確実に流れるようにするのを補助することができる。
【００１０】
脱着式カートリッジによる解決法を完全に可能にするために、ガス源を迅速に変更することが有利である。エネルギビーム顕微鏡が真空下である間に脱着式カートリッジの交換を可能にすることは、この目標を達成する一助になる。エネルギビーム顕微鏡に直接に装着するガス注入システムには、一般的に、ガス源にアクセスするために顕微鏡を通気することが必要である。これは、既存の従来型のチャンバ装着式システムは、ガス注入システムが装着される間にガス源がチャンバ内の真空に常に接続されるように慎重に設計されたからである。一部の既存のシステムでは、ガス化学特性リザーバ自体が真空チャンバの内側に常駐する。この場合に、ガスリザーバを追加、除去、又は交換するには、チャンバを開くことが必要であり、これは、有意な休止時間（望ましいチャンバのサイズ及び基線真空レベルに基づいて１０分〜２４時間のどこか）を引き起こし兼ねないばかりでなく、チャンバを大気に開くことによるチャンバの好ましくない汚染が発生し兼ねない。汚染は、チャンバ洗浄時の更に多くの休止時間を導くか、又はこれに代えて、チャンバが洗浄されていない場合は実験の品質に悪影響を与える可能性がある。本明細書で、通気なしという用語は、真空チャンバを通気する（大気に開く）ことなくカートリッジを変更する機能を指す。通気なしの実施形態は、本明細書に説明するようにプラグ・アンド・プレイ機能を可能にし、同時にエネルギビーム顕微鏡の通気による悪影響を排除する。
【００１１】
図１をここで参照すると、集束イオンビーム顕微鏡（ＦＩＢ）又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のようなエネルギビーム機器の真空チャンバ（２４０）に送出されることになるガスの供給源として機能する化学物質（１８０）又は化学物質前駆体を保持することができるカートリッジ（１００）を含むガス注入システム（１０００）が示されている。図１は、実施形態のカートリッジ（１００）の一般レイアウトを示している。１つ又はそれよりも多くのカートリッジ（１００）は、遮断弁（２２０）を通して送出経路（２３０）に接続される。送出経路（２３０）は、機器の真空チャンバ（２４０）に入って出力ガスを真空チャンバ内の試料に送出するノズル（３２０）内に真空チャンバの内側で終端する単一送出ライン（２３４）に収束するマニホルド（２５０）を含むように示されている。この構成によって、１つ又はそれよりも多くのカートリッジからの出力ガスを所望通りに混合し、及び／又はノズル（３２０）によって試料の同じ領域に送出することができる。各カートリッジ（１００）は、内部バルブ構成（以下に説明する）と、出力ガスの供給源として機能することができる各々ここでは「化学物質」と呼ぶ化学物質（１８０）又は化学物質前駆体を保持するためのリザーバ（１１０）とを有する。各カートリッジ（１００）はまた、認識デバイス（２１０）に接続された識別デバイス（２００）を有し、その内容物のアイデンティティのような与えられたカートリッジ（１００）の特性をプログラマブルコンピュータとしてここでは描かれた処理の制御（以下に説明する）のためのコントローラ（２７０）に対して識別することができるようになっている。図２は、カートリッジ（１００）当たりに１つではなく送出経路（２３０）において１つの遮断弁（２２０）を有する代替実施形態の概略図である。
【００１２】
図３〜図５は、液体又は微粉の形態の化学物質（１８０）を異なる向きに保持するカートリッジ（１００）の詳細を示している。各カートリッジ（１００）のリザーバ（１１０）は、入力弁（１３０）に結合された入口（１２０）を有する。入力弁（１３０）は、搬送ガスの選択的な入力のための入力通路（１４０）に結合される。入力弁（１３０）は、制御可能入力絞り弁とすることができ、又は追加の入力絞り弁を含むことができる。リザーバは、化学物質（１８０）内容物を加熱する加熱器（１１５）に接続されることが好ましい。送出経路（２３０）に沿って温度の分布を制御する追加の加熱器をガス注入システム（１０００）を通して分散させることができる。
【００１３】
リザーバ（１１０）は、搬送ガスと混合された可能性がある化学物質（１８０）の出力のための出口（１５０）を有する。出口（１５０）は、出力弁（１６０）に、かつその点から出力通路（１７０）に接続される。出力弁（１６０）は、制御可能出力絞り弁とすることができ、又は追加の出力絞り弁を含むことができる。図１に示すように、出力通路は、更に、カートリッジ（１００）を機器の真空チャンバ（２４０）内の雰囲気から選択的に隔離する目的のための遮断弁（２２０）に接続される。
【００１４】
リザーバ（１１０）は、ガス注入システム（１０００）における使用に先立って化学物質（１８０）で充填する個別のポート（図示せず）を有することができ、又はリザーバは、入力通路（１４０）又は出力通路（１７０）を通して充填することができる。
【００１５】
リザーバ（１１０）内の化学物質（１８０）は、通常は以前にリザーバ（１１０）に入れられた化学物質（１８０）の量によって予め決められた充填線（１９０）まで上がる。カートリッジ（１００）の入口（１２０）及び出口（１５０）は、図（図３〜図５）に示す様々な傾斜角で出口（１５０）が充填線（１９０）より上のままになるように配置され、液体又は微粉の形態の化学物質（１８０）は、望ましい出力ガスが真空チャンバ（２４０）に送出される間に真空チャンバ（２４０）に直接に入るのが防止されるようになっている。一般的に、リザーバ（１１０）は、化学物質（１８０）を気化させて、可能性として入口（１２０）からの搬送ガスと合流し、出口（１５０）に流れ込ませるように加熱することができる。このようにして、バルク化学物質（１８０）は、出口（１５０）及び真空チャンバ（２４０）に入らず、カートリッジ（１００）の入力通路（１４０）を通して、又は恐らくは図１２に示すように補助搬送ガス入力経路（３５０）を通して、可能性としては搬送ガスと結合している出力ガスのみがガス注入システムに入る。入力ガスが化学物質（１８０）を通って流れることを可能にするために入口（１２０）が様々な傾斜角で充填線（１９０）より下のままであるように配置されることは一般的に好ましいが不可欠ではない。
【００１６】
リザーバ（１１０）又はリザーバ内の化学物質（１８０）は、当業者によって認められるように、様々な方法のいずれか１つで出力ガスの供給源として機能することができる。例えば、図６〜図８は、化学物質（１８０）が比較的大きいペレットを含むカートリッジ（１００）の類似の構成を示している。このような大きいペレットは、室温で有用な量の出力ガスを吸着及び保持することができ、かつ加熱された時に送出のために有用な蒸気圧で出力ガスを脱着することができるナノ多孔性の大きい表面積を有する材料で構成することができる。この技術は、有毒ガスの安全な保管及び半導体処理器具への安全な送出のために開発されてきた。ナノ多孔性のペレットの形態の市販の堆積前駆体源は、コネチカット州ダンべリ所在のＡＴＭＩによって開発されたＳＡＧＥ（登録商標）（Ｓｕｂ−Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｇａｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ）技術によって例示される。これらのペレットも、カートリッジ（１００）が傾斜された時に出口（１５０）より下のままである充填線（１９０）を定める。
【００１７】
図９〜図１１は、入口（１２０）及び出口（１５０）が入口浸漬管（１２５）及び出口浸漬管（１５５）を更に含む代替実施形態を示している。入口（１２０）又は出口（１５０）を有する浸漬管又は他のデバイス又は構造は、入口（１２０）及び特に出口（１５０）が上述したように配置されたままである限り使用することができることは当業者には明らかであろう。同じタイプのデバイス又は構造を入口（１２０）及び出口（１５０）の両方に使用する必要はないことも明らかであろう。
【００１８】
図１４は、カートリッジ（１００）特性に従ってガスを供給する方法の流れ図を示している。段階３０２では、ユーザは、ガスの供給源を取り囲むカートリッジ（１００）を設け、段階３０４では、カートリッジ（１００）を上述したようにガス注入システム（１０００）の機構を通して真空チャンバ（２４０）に脱着可能に接続する。段階３０６では、カートリッジ（１００）の１つ又はそれよりも多くの特性を自動的に識別し、段階３０８では、ガス注入システム（１０００）は、カートリッジ（１００）特性に従ってガスの流れを制御する。図１５は、一部の任意的な段階を含む方法におけるより詳細な段階を示している。段階３１０で、ガス注入システム（１０００）は、カートリッジ（１００）特性をコントローラ（２７０）に送信する。段階３１２で、コントローラ（２７０）を圧力センサ（２８０）に任意的に接続する。段階３１４で、ガスの流れをセンサ信号に応答して制御することができる。段階３１６で、排気経路（３００）を通じた送出経路の任意的な排気がある場合がある。
【００１９】
図１２及び図１３は、真空チャンバ（２４０）を有するエネルギビーム機器のためのガス注入システム（１０００）の実施形態を示し、ガス注入システム（１０００）は、真空チャンバ（２４０）に装着されたシャーシ（３６０）と、シャーシ（３６０）に支持され、内部と外部を有し、出力ガスの供給源として機能する化学物質（１８０）を含むことができ、出力ガスがカートリッジ（１００）の内部から外部に流れることができる出力通路（１７０）を含む脱着式カートリッジ（１００）と、コンダクタンスを有し、かつ脱着式カートリッジ（１００）の出力通路（１７０）を真空チャンバ（２４０）に接続する出力ガスが真空チャンバ（２４０）に送出される送出経路（２３４）と、遮断弁（２２０）が閉じられた時に真空チャンバ（２４０）が真空下に留まる間にカートリッジ（１００）を取り外すことができるように送出経路（２３４）内にある遮断弁（２２０）とを含む。
【００２０】
図１３はまた、出力ガスを真空チャンバに注入するノズル（３２０）内で終端する送出経路（２３０）と、ガス注入システム（１０００）が、真空チャンバ（２４０）内のノズル（３２０）の位置を制御するノズル（３２０）に結合された少なくとも１つのアクチュエータ（３７０）を更に含むことができることとを示している。シール（３８０）も、空気を真空チャンバ（２４０）に漏らすことなく送出経路（２３０）が真空チャンバ（２４０）の壁を通過することを可能にするように概略的に示されている。このようなシール（３８０）は、Ｏリング又はベローズを含む当業者に公知のいくつかの方法のうちの１つに実施することができ、かつ真空チャンバ（２４０）内のノズル（３２０）の動きを可能にするように構成することができる。ガスコネクタ（３９０）は、脱着式カートリッジ（１００）を除去及び交換のために送出経路（２３０）から分離することを可能にする。
【００２１】
図１２は、本発明の開示による完全なガス注入システム（１０００）の例示的な実施形態の構成要素の概略図である。この実施形態におけるガス注入システム（１０００）は、送出経路（２３０）内のマニホルド（２５０）を含む。マニホルド（２５０）は、ここでは、ヘッダを含む２つの構成要素で任意的に構成されるように示されている。ガス注入システム（１０００）は、少なくとも１つのカートリッジ（１００）に関連付けられたマニホルド（２５０）内の少なくとも１つの先行弁（３３０）を有する。この実施形態において、先行弁（３３０）は、連続可変方式で出力ガスの流動を制御する出力絞り弁として機能するか、又は先行弁（３３０）は、遮断弁（２２０）として機能するために完全に遮断することができ、関連付けられた先行弁（３３０）が閉じられた時に真空チャンバ（２４０）が真空下に留まる間にカートリッジ（１００）を取り外すことができるようになっている。
【００２２】
図１２はまた、入力閉止弁（１３２）を通してカートリッジ（１００）内のリザーバ（１１０）に接続された入力ガスの供給源（２６０）を示している。カートリッジ（１００）の入力通路（１４０）は、入力閉止弁（１３２）との直接接続を伴って構成することができ、又はリザーバへの入力ガスの流れがあるように任意的な入力絞り弁（１３４）を含むことができる。
【００２３】
図１２は、プログラマブルコンピュータを含み、ＣＰＵと、メモリと、プログラム及びデータストレージと、入力／出力デバイスとを更に含むことができるコントローラ（２７０）を示している。コントローラ（２７０）は、命令、レシピ、及び／又はセンサからのフィードバックに応答してガス注入システム（１０００）の入力絞り弁（１３４）、先行弁（３３０）、加熱要素、及び他の様々な構成要素を制御するように作動的に接続される。例えば、真空チャンバ（２４０）内の圧力を感知する少なくとも１つの圧力センサ（２８０）、及び真空チャンバ（２４０）内の雰囲気の組成を感知する残留ガス解析器又は光学分光計のような組成センサ（２９０）がある場合がある。一般的に、圧力センサ（２８０）及び組成センサ（２９０）からの出力信号は、出力絞り弁として作動する先行弁（３３０）を制御する制御信号を作動の予め決められたプログラムに従って計算することができるようにコントローラ（２７０）に接続される。
【００２４】
読者は、コントローラは、プログラマブルコンピュータ、（アナログ回路を使用することができる）電子フィードバック制御システム、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、内蔵型マイクロコントローラ、又は類似のデバイスのうちのいずれか１つである場合がある点に注意しなければならない。
【００２５】
好ましくは、パージ弁（３４０）を通して選択的に開放可能である排気経路（３００）が送出経路（２３０）に接続され、排気経路（３００）は、送出経路（２３０）のコンダクタンスよりも高いコンダクタンスを有し、従って、送出経路（２３０）を望ましい時に排気することができる。排気経路は、図１２に示すように真空チャンバ（２４０）に接続することができ、又は専用真空ポンプのような個別の真空ガス源に接続することができる。コンダクタンスがより高い排気経路を使用することにより、送出経路は、送出経路をノズル（３２０）を通して真空チャンバ（２４０）に排気するよりも迅速かつ完全に排気することができる。
【００２６】
上述したように、各カートリッジ（１００）はまた、認識デバイス（２１０）に有線又は無線で接続された識別デバイス（２００）を有し、与えられたカートリッジ（１００）の特性は、ガス注入を制御するプログラムへの追加の入力としてコントローラ（２７０）に対して識別することができるようになっている。識別デバイス（２００）は、ＤＩＰスイッチ、又は好ましくはそこにある化学物質（１８０）の識別のようなカートリッジ（１００）の１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を保持する読取専用メモリ、又はプログラマブルメモリ、又は無線トランスポンダとすることができる。カートリッジ（１００）の様々な他の特性は、識別デバイス（２００）を使用して有用に識別することができると考えられる。認識デバイス（２１０）は、識別デバイス（２００）によって供給された情報を復号することができ、又は単にカートリッジ（１００）がガス注入システム（１０００）内に装着された時に識別デバイス（２００）に接続されたコネクタプラグのような切断可能なハードウエアインタフェースとすることができる。認識デバイス（２１０）は、符号化された情報それ自体を復号することができない場合に、情報の復号及び解釈及び／又は表示を行うためにコントローラ（２７０）のような個別のデバイスに通信接続（図示せず）を通して符号化された情報を伝達することができる。その後に、カートリッジの特性に関する情報は、ガス注入システム（１０００）の作動及び制御に影響を及ぼすためにコントローラ（２７０）によって使用することができる。例えば、コントローラ（２７０）に格納されたレシピは、ある一定の化学物質を収容するカートリッジの有無に応じて利用可能にすることができると考えられる。同様に、激しく反応するか又は危険な反応副産物を生成する可能性がある出力ガスの組合せの混合を防止するために、出力弁又は先行弁のソフトウエア制御を使用することによって安全な作動をコントローラによって実施することができる。
【００２７】
コントローラ（２７０）に格納されたレシピはまた、カートリッジ（１００）が最後に作動されてからの時間の自動認識に基づいて、押さえつけられた圧力を正常レベルに下げるように設計することができる。
【００２８】
作動時に、カートリッジ（１００）は、真空チャンバ（２４０）を真空下に保っている間に真空チャンバ（２４０）に脱着可能に接続される。カートリッジ（１００）の特性は、識別デバイス（２００）及び認識デバイス（２１０）を通してプログラマブルコンピュータ（２７０）に対して自動的に識別される。圧力センサ（２８０）及び組成センサ（２９０）はまた、真空チャンバ（２４０）内のガス注入処理を予め決められたプログラムに従って制御することができるプログラマブルコンピュータ（２７０）に伝達される信号を発生する。
【００２９】
本出願における説明のいずれも、いずれかの特定の要素、段階、又は機能が特許請求の範囲に含まれるべきである不可欠な要素であることを意味するように読み取るべきではなく、特許を受ける主題の範囲は、認められた特許請求の範囲によってのみ定められることに注意されたい。更に、正確な語句「のための手段」が使用され、次に動名詞が来ない限り、これらの特許請求の範囲のいずれも「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」の段落６を発動するように意図していない。出願したような特許請求の範囲は、できるだけ包含的であることを意図しており、いずれの内容も意図的に断念、献呈、又は放棄されない。
【００３０】
以下を付記する。
［１］
真空チャンバを有するエネルギビーム機器のためのガス注入システムであって、
前記真空チャンバ内に送出される出力ガスのための供給源として機能する化学物質を収容する少なくとも１つのカートリッジ、
を含み、
前記カートリッジは、
与えられた時間にリザーバに存在する前記化学物質の量によって定められるレベルを有する充填線まで上昇する該化学物質を収容するリザーバと、
出力通路と、
前記出力通路に結合された出力弁と、
前記出力弁を通して前記出力通路に結合された前記リザーバからの出口であって、該出口が、前記充填線の前記レベルよりも上のレベルで該リザーバに配置され、かつガス注入システムが傾斜角まで傾斜された時に該出口が該充填線の該レベルよりも上に留まり、それによって前記化学物質が、前記出力ガスが送出されている間に前記真空チャンバに入るのが防止されるように構成される前記出口と、
を含む、
ことを特徴とするシステム。
［２］
前記傾斜角は、実質的に水平から実質的に垂直までの範囲にわたることを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［３］
前記出力通路に脱着可能に結合された送出経路を更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［４］
前記送出経路内の遮断弁を更に含み、それによって前記カートリッジは、該遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができることを特徴とする［３］に記載のガス注入システム。
［５］
前記出力弁は、出力絞り弁を更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［６］
前記送出経路は、マニホルドを更に含むことを特徴とする［３］に記載のガス注入システム。
［７］
前記少なくとも１つのカートリッジに関連付けられた前記マニホルド内の少なくとも１つの遮断弁を更に含み、それによって該カートリッジは、該関連付けられた遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができることを特徴とする［６］に記載のガス注入システム。
［８］
入力弁を通して前記リザーバに接続された入力ガスの供給源を更に含み、それによって該リザーバ内への該入力ガスの流れを該入力弁を使用して制御することができることを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［９］
前記入力弁は、入力絞り弁を更に含むことを特徴とする［８］に記載のガス注入システム。
［１０］
前記リザーバを前記化学物質で充填するためのポートを更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［１１］
前記送出経路は、前記出力ガスを前記真空チャンバ内に注入するためのノズル内で終端し、該ノズルは、該真空チャンバ内の位置を有することを特徴とする［３］に記載のガス注入システム。
［１２］
前記真空チャンバ内の前記ノズルの前記位置を制御するために該ノズルに結合されたアクチュエータを更に含むことを特徴とする［１１］に記載のガス注入システム。
［１３］
加熱器を更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［１４］
ガス注入システムのパラメータを変えることができ、それによってガス注入システムの作動を制御することができるように構成されたコントローラを更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［１５］
前記コントローラは、プログラマブルコンピュータを更に含むことを特徴とする［１４］に記載のガス注入システム。
［１６］
前記コントローラによって変えることができる前記パラメータは、出力絞り弁の作動であることを特徴とする［１４］に記載のガス注入システム。
［１７］
前記コントローラに通信可能に接続されて前記真空チャンバ内の圧力を感知することができるセンサを更に含み、それによってガス注入システムは、該圧力に応答して制御することができることを特徴とする［１４］に記載のガス注入システム。
［１８］
前記真空チャンバ内の雰囲気の組成を感知することができ、前記コントローラに通信可能に接続され、それによってガス注入システムを該組成に応答して制御することができるセンサ、
を更に含むことを特徴とする［１４］に記載のガス注入システム。
［１９］
前記センサは、残留ガス解析器であることを特徴とする［１８］に記載のガス注入システム。
［２０］
前記センサは、光学分光計であることを特徴とする［１８］に記載のガス注入システム。
［２１］
前記カートリッジに関する情報を読み取るための認識デバイスと、
前記カートリッジに取り付けられ、かつ該カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を有する識別デバイスであって、該識別デバイスが、該符号化された情報を前記認識デバイスに供給するように該認識デバイスに通信可能に接続される前記識別デバイスと、
を更に含むことを特徴とする［１］に記載のガス注入システム。
［２２］
真空チャンバを有するエネルギビーム機器のためのガス注入システムであって、
前記真空チャンバ内に送出される出力ガスのための供給源として機能する化学物質を収容することができるカートリッジと、
前記カートリッジを前記真空チャンバに接続する送出経路と、
前記送出経路内の遮断弁であって、それによって前記カートリッジを該遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができる前記遮断弁と、
前記カートリッジに関する情報を読み取るための認識デバイスと、
前記カートリッジに取り付けられ、かつ該カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を有する識別デバイスであって、該識別デバイスが、該符号化された情報を前記認識デバイスに供給するように該認識デバイスに通信可能に接続される前記識別デバイスと、
を含むことを特徴とするシステム。
［２３］
前記認識デバイスに通信可能に接続されたコントローラであって、それがガス注入システムのパラメータを変えることができ、それによってガス注入システムを前記符号化された情報に応答して制御することができるように構成される前記コントローラ、
を更に含むことを特徴とする［２２］に記載のガス注入システム。
［２４］
前記コントローラに通信可能に接続されて前記真空チャンバ内の圧力を感知することができるセンサを更に含み、それによってガス注入システムは、該圧力に応答して制御することができることを特徴とする［２３］に記載のガス注入システム。
［２５］
前記真空チャンバ内の雰囲気の組成を感知することができ、前記コントローラに通信可能に接続され、それによってガス注入システムを該組成に応答して制御することができるセンサ、
を更に含むことを特徴とする［２３］に記載のガス注入システム。
［２６］
前記センサは、残留ガス解析器であることを特徴とする［２５］に記載のガス注入システム。
［２７］
前記センサは、光学分光計であることを特徴とする［２５］に記載のガス注入システム。
［２８］
前記カートリッジは、
与えられた時間にリザーバに存在する前記化学物質の量によって定められたレベルを有する充填線まで上昇する該化学物質を収容するリザーバと、
前記送出経路に脱着可能に結合された前記リザーバからの出口であって、該出口が、前記充填線の前記レベルよりも上のレベルで該リザーバに配置され、かつガス注入システムが傾斜角まで傾いた時に該出口が該充填線の該レベルよりも上に留まり、それによって前記化学物質が、前記出力ガスが送出されている間に前記真空チャンバに入るのが防止されるように構成される前記出口と、
を更に含む、
ことを特徴とする［２２］に記載のガス注入システム。
［２９］
ガスを真空チャンバに供給する方法であって、
ガスの供給源を取り囲み、コンダクタンスを有して前記真空チャンバに対して選択的に開放可能である少なくとも１つの送出経路を有するカートリッジを与える段階と、
前記カートリッジを前記真空チャンバに該チャンバを真空下に保つ間に脱着可能に接続する段階と、
前記カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性を自動的に識別する段階と、
前記カートリッジの前記識別された特性に従って該カートリッジから前記真空チャンバ内への前記ガスの流れを制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
［３０］
前記識別する段階は、前記カートリッジの前記識別された特性をコントローラに送信する段階を更に含むことを特徴とする［２９］に記載の方法。
［３１］
前記コントローラを前記真空チャンバの内側の圧力を感知することができるセンサに接続する段階と、
前記センサからの信号に応答して前記ガスの前記流れを制御する段階と、
を更に含むことを特徴とする［３０］に記載の方法。
［３２］
前記送出経路の前記コンダクタンスよりも高いコンダクタンスを有する排気経路を通して前記少なくとも１つの送出経路を排気する段階を更に含むことを特徴とする［２９］に記載の方法。
［３３］
真空チャンバを有するエネルギビーム機器のためのガス注入システムであって、
前記真空チャンバに装着されたシャーシと、
前記シャーシ上に支持され、内部及び外部を有し、かつ出力ガスのための供給源として機能する化学物質を収容することができる脱着可能なカートリッジであって、該出力ガスが該カートリッジの該内部から該外部まで流れることができる出力通路を含む前記脱着可能なカートリッジと、
コンダクタンスを有し、前記脱着可能なカートリッジの前記出力通路を前記真空チャンバに接続し、前記出力ガスが該真空チャンバ内にそれを通って送出される送出経路と、
前記送出経路内の遮断弁であって、それによって前記カートリッジを該遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができる前記遮断弁と、
を含むことを特徴とするシステム。
［３４］
前記脱着可能なカートリッジは、出力弁を更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［３５］
前記出力弁は、出力絞り弁を更に含むことを特徴とする［３４］に記載のガス注入システム。
［３６］
前記送出経路は、マニホルドを更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［３７］
前記遮断弁は、前記脱着可能なカートリッジに関連付けられた前記マニホルド内の遮断弁を含み、それによって該カートリッジは、該関連付けられた遮断弁が閉じられた時に前記真空チャンバが真空下に留まる間に取り外すことができることを特徴とする［３６］に記載のガス注入システム。
［３８］
前記脱着可能なカートリッジは、入力弁を更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［３９］
前記送出経路は、前記出力ガスを前記真空チャンバ内に注入するためのノズル内で終端し、該ノズルは、該真空チャンバ内の位置を有することを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［４０］
前記真空チャンバ内の前記ノズルの前記位置を制御するために該ノズルに結合されたアクチュエータを更に含むことを特徴とする［３９］に記載のガス注入システム。
［４１］
前記脱着可能なカートリッジに関する情報を読み取るための認識デバイスと、
前記脱着可能なカートリッジに取り付けられ、かつ該カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を有する識別デバイスであって、該識別デバイスが、該符号化された情報を前記認識デバイスに供給するように該認識デバイスに通信可能に接続される前記識別デバイスと、
を更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［４２］
ガス注入システムのパラメータを変えることができ、それによってガス注入システムの作動を制御することができるように構成されたコントローラを更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［４３］
前記コントローラは、プログラマブルコンピュータを更に含むことを特徴とする［４２］に記載のガス注入システム。
［４４］
前記コントローラに通信可能に接続された前記脱着可能なカートリッジに関する情報を読み取るための認識デバイスと、
前記脱着可能なカートリッジに取り付けられ、かつ該カートリッジの１つ又はそれよりも多くの特性に関する符号化された情報を有する識別デバイスであって、該識別デバイスが、該符号化された情報を前記認識デバイスに供給し、それによってガス注入システムを該符号化された情報に応答して制御することができるように該認識デバイスに通信可能に接続される前記識別デバイスと、
を更に含むことを特徴とする［４２］に記載のガス注入システム。
［４５］
前記コントローラに通信可能に接続された前記真空チャンバ内の圧力を感知することができるセンサを更に含み、それによってガス注入システムは、該圧力に応答して制御することができることを特徴とする［４２］に記載のガス注入システム。
［４６］
前記真空チャンバ内の雰囲気の組成を感知することができ、前記コントローラに通信可能に接続され、それによってガス注入システムを該組成に応答して制御することができるセンサ、
を更に含むことを特徴とする［４２］に記載のガス注入システム。
［４７］
前記脱着可能なカートリッジは、
与えられた時間にリザーバに存在する前記化学物質の量によって定められたレベルを有する充填線まで上昇する該化学物質を収容するリザーバと、
前記送出経路に脱着可能に結合された前記リザーバからの出口であって、該出口が、前記充填線の前記レベルよりも上のレベルで該リザーバに配置され、かつガス注入システムが傾斜角まで傾いた時に該出口が該充填線の該レベルよりも上に留まり、それによって前記化学物質が、前記出力ガスが送出されている間に前記真空チャンバに入るのが防止されるように構成される前記出口と、
を更に含む、
ことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［４８］
前記脱着可能なカートリッジは、出力弁を更に含むことを特徴とする［４７］に記載のガス注入システム。
［４９］
前記送出経路よりも高いコンダクタンスを有し、かつ該送出経路を真空の供給源に接続する排気経路と、
前記排気経路を開くか又は閉じることができるパージ弁であって、それによって前記送出経路を該パージ弁が開かれた時に排気することができる前記パージ弁と、
を更に含むことを特徴とする［３３］に記載のガス注入システム。
［５０］
前記真空の供給源は、前記エネルギビーム機器の前記真空チャンバであることを特徴とする［４９］に記載のガス注入システム。
［５１］
前記カートリッジが最後に使用されてからの時間の量を認識する段階と、
この時間の持続時間の関数として前記カートリッジ内の圧力を前記真空チャンバ内に制御可能に放出する段階と、
を更に含むことを特徴とする［２９］に記載の方法。
【図１】
2018009252.tif 000003
【図２】
2018009252.tif 000004
【図３】
2018009252.tif 000005
【図４】
2018009252.tif 000006
【図５】
2018009252.tif 000007
【図６】
2018009252.tif 000008
【図７】
2018009252.tif 000009
【図８】
2018009252.tif 000010
【図９】
2018009252.tif 000011
【図１０】
2018009252.tif 000012
【図１１】
2018009252.tif 000013
【図１２】
2018009252.tif 000014
【図１３】
2018009252.tif 000015
【図１４】
2018009252.tif 000016
【図１５】
2018009252.tif 000017
【外国語明細書】
2018009252000001.pdf