物体を加工するシステム
【課題】被加工物表面にガスを供給して集束ビームで前記ガスを活性化させながら加工するとともに、加工の進行状況をモニタリングできる加工システムを提供する。
【解決手段】加工システム１は開口部１９から排気される真空容器２内に電子ビーム８を発生させる電子源３、集光／偏向要素２１、集束レンズ１１、二次電子検出器１７、およびスタック２３とガス導管３９と物質リザーバ４１とからなるガス供給装置２０を備え、第３導管部３０からガスを物体３３の表面３３ａに供給し電子ビームでガスを活性化させながらを物体に照射し、堆積またはアブレーションにより加工する。また、電子ビームを走査させ、物体から発生した二次電子を二次電子検出器で検出し電子顕微鏡画像を取得して、加工の進行状況をモニタリングする。
【解決手段】加工システム１は開口部１９から排気される真空容器２内に電子ビーム８を発生させる電子源３、集光／偏向要素２１、集束レンズ１１、二次電子検出器１７、およびスタック２３とガス導管３９と物質リザーバ４１とからなるガス供給装置２０を備え、第３導管部３０からガスを物体３３の表面３３ａに供給し電子ビームでガスを活性化させながらを物体に照射し、堆積またはアブレーションにより加工する。また、電子ビームを走査させ、物体から発生した二次電子を二次電子検出器で検出し電子顕微鏡画像を取得して、加工の進行状況をモニタリングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体を加工するシステムに関する。
【０００２】
具体的には、本発明は物体を加工するシステムであって、物体の表面の所定の場所に、堆積又はアブレーションを行うように設計されているシステムに関連する。更に具体的には、本発明はプレート構造によって形成されるガス供給装置を備える、物体表面を加工するためのシステムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
当該技術分野の状況では、被加工物体表面にガスを供給するためのガス供給システムや、物体表面の位置に活性化ビームを向けるための、ビーム源及びビーム光学系を備える加工システムが公知である。ガス供給装置は、特定のガスを物体表面の被加工部分に供給するように設計されている。活性化ビームは、電子ビーム、イオンビーム、又は、光子ビームであっても良く、物体表面の被加工位置に良好に集束させることができる。その部分に収束した、ガス供給装置より供給されたガス分子は、活性化ビームとの相互作用により、活性化されて、励起状態又は回転、オシレーション及び／又はバイブレーション状態に入り、化学反応性が変化する。従って、ラジカルも形成され得る。物体表面において吸収されたガス分子は、例えば、１次及び／又は２次電子などの、活性化ビームとの相互作用により活性化され、次いで、それら自身で反応するか（例えば、物体表面との相互作用によらない、分子の誘発分解）、又は、物体表面に存在する分子の元素と反応する。使用された反応ガスと、物体表面に存在する基材原子、元素または分子によっては、物体表面からの材料のアブレーションや、物体表面への材料の堆積に至ることがある。特に、電子ビームまたはイオンビームのような粒子ビームである、活性化ビームの焦点を精密に合わせることができるので、上記の方法は、微細構造の作成および加工において、特に有利に用いられ得る。
【０００４】
例えば、独国特許出願公開第１０２０８０４３号Ａ１明細書より、物体表面におけるガス供給配列によって供給されるガスが、電子ビームによりアクティベートされ、材料のアブレーションおよび堆積をもたらすような、材料加工システムが公知である。よって、加工の進行は、電子顕微鏡画像の取得によってモニタリングできる。従って、ガスは、物体に対して横断方向にあるガス排管の端に配置されるガスノズルを経て供給される。従来のガス供給システムを、活性化ビームおよび／または分析ビームの光学系と組み合わせることは難しいことが明らかになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０８０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上述の課題を低減させるような加工システムを提供することである。具体的には、本発明の目的は、反応ガスが単独に反応するか、または、物体表面において、局所的にいくつかの反応ガスが相互に反応するか、物体表面といくつかの反応ガスが局所的に反応することを誘発できる材料加工システムであって、同時に、分析ビームを用いた加工状態の的確な分析が可能なシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施例によれば、物体を加工するためのシステムは、物体にガスを供給するガス供給装置と、ガスを活性化させるための少なくとも一つの活性化ビームを生成するためのビーム源と、そして、物体に少なくとも一つの活性化ビームを向けるためのビーム光学系とを備えて提供される。従って、ガス供給装置は、活性化ビームのビーム方向に対して横断方向に延びる、平坦側面が隣接している複数のプレートのスタックを備え、そのプレートのスタックは、活性化ビームが物体に向かって横断することを可能にし、そして、そのプレートスタックは、少なくとも１つのガス吸気口と、被加工物体に一番近くなるように配置された、プレートスタックの平坦側面に配置された少なくとも１つのガス排気口を備える。従って、平坦側は実質的に平面であるか、または、他の実施形態においては、表面に凸部または凹部を構成していてもよい。
【０００８】
ガス吸気口およびガス排気口は、スタック内に形成されたガス導管系により、相互に接続されており、そのガス導管系は活性化ビームの横断部から離れた位置から活性化ビームの横断部に近い位置に延びる、少なくとも１つの導管部を備える。実施形態において、この導管部は、ミキサー、弁、発熱体、冷却素子またはセンサのような、特別な素子を備え得る。
【０００９】
従って、スタックのプレートは、ガスまたは不要なガス反応産物をプレートスタックと物体表面の間の空間から放出するように構成され得る。
【００１０】
ガスを活性化させることは、ガスの、イオン化、励起状態の創出等を含む。一般的に、ガスは、プレートスタックに入る時よりも、より高いエネルギー状態に設定されている。従って、加熱素子を用いた加熱のような、プレ活性化も、プレートスタック内で行うことができる。活性化済みのガスは、活性化ビームとの相互作用のために、それ自体または物体表面の材料と化学反応して、表面を変形させることができる。この変形は、表面からの材料のアブレーションおよび／または表面への材料の堆積を含み、また、表面における電荷補償も含み得る。
【００１１】
活性化ビームが光子ビーム、具体的には光線を含む場合には、ビーム光学系は、光学レンズ系、ミラーおよび回折素子を含み得る。活性化ビームが電荷粒子線、具体的には、イオンビームまたは電子ビームを含む場合には、ビーム光学系は電気偏光素子と、磁気および静電レンズを含み得る。
【００１２】
プレートの平坦側とは、プレートの最大拡張の平面に広がるプレートの側面である。平坦側に対して実質的に直角の側面を、プレートの正面またはスタックの正面と称する。プレートは、平面で隣接し、相互に接続できる。接続は、ネジ、ボルトまたはピンのような、機械的接続素子によって行われ得る。また、接続は、溶接、ハンダ付け、焼結または溶融のような熱加工か、または、反対側の平坦面に塗布された接着剤またはウェーハボンディングによっても行われ得る。ウェーハボンディングの背景情報は、Taraschi Gらによる、文献「Strained Si, SiGe, and Ge on-insulator: review of wafer bonding fabrication techniques」、SOLID-STATE ELECTRONICS 48 (8), 1297-1305, 2004.に記載されている。
【００１３】
活性化ビームは横断的に、特に、実質直角に、スタックを横断する。これにより、光子線は、光学的に透明な窓を横断することができる。粒子線は、スルーホールを通って横断できる。
【００１４】
プレートスタック内部の導管部は、延在方向に沿って変化し得る異なる断面形状を有することができる。導管部は、その全長の一部または全体にわたって、円、半円、矩形または台形のような断面形状を有し得る。従って、ガス供給装置の導管部に沿う、導管の断面サイズおよび形状は、流れの技術的要件に従って設計される。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、導管部の長さとスタックの厚さの比率は４より大きく、特に１０より大きい。スタックの厚みは、スタックを形成するプレートの平坦面に、実質的に垂直なスタックの正面の広がりである。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、スタックが、導管部を全長に渡って画定する第１プレートと第２プレートを備える。従って、導管部は、両プレート平坦面に実質的に平行に延びる。
【００１７】
他の実施形態においては、スタックは３つの隣接するプレートによって形成されており、導管部は第１の隣接するプレートの組によって形成され、さらなる導管部は第２の隣接するプレートの組によって形成され、このとき、スタックの導管部は相互に接続されるか、または、別々のガス排気口に導かれる。このように、導管部は、異なるスタックのレベルにおいて形成され得る。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、ガス吸気口は、物体から最も遠くに配置されるスタックプレートの平坦面に配置される。これにより、ガスは、平坦側からスタックの導管系に供給され得る。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、ガス吸気口は、スタックの正面側に配列される。上述のように、スタックの正面は、スタックを形成するプレートの平坦面と実質的に直角をなして広がる、スタックの側面であると理解されよう。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は複数のガス吸気口を備え、物体に複数の異なるガスを供給できるようにする。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、複数のガス排気口を備え、物体に複数の異なるガスを別々に供給できるようにする。従って、複合化学反応が物体表面で行われ、表面が加工できる。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置はガス導管系を通じて、共通のガス吸気口に結合されている複数のガス排気口を備える。これにより、物体表面付近における、広範にわたるガス均一な分布が達成され得る。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、ビーム源は複数の活性化ビームを生成するために構成され、そして、ビーム光学系は、物体上の互いに離れた位置に複数の活性化ビームを向けるように構成されている。このように、同時に複数の場所を加工または検査することが可能である。ここで、ガス供給装置の１つの排気口に、複数の活性化ビームが照射されてもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、ガス導管系を経て共通のガス吸気口に接続されている、ガス排気口の数は、活性化ビームの数と同等かそれ以上である。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの活性化ビームが、電子ビーム、イオンビーム、光子ビームの少なくとも一つを含んでいる。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのイオン検出器または光子検出器を備え、活性化ビームにより物体から放出されたイオンまたは光子を検出する。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つの電子検出器を備え、活性化ビームにより物体から放出される電子を検出する。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、ビーム光学系は対物レンズを備え、物体上で活性化ビームの焦点を合わせる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、ビーム光学系はビーム偏光器を備え、活性化ビームが物体全体を走査できる。
【００３０】
よって、本発明の実施形態に従うシステムは、走査型電子顕微鏡を含む。
【００３１】
他の実施形態においては、システムは、イオンビーム装置を備え、集束したイオンビームを生成および指向的に偏光させ、また、イオンビームにより物体から放出された粒子または光子を検出する。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、物体表面の最も近くに配置されるか、その反対側に配置されているプレートスタックは、電気伝導性の表面を備え、また、その電気伝導性の表面は所定の電位に電気的に接続されている。よって、物体および／または荷電された粒子活性化ビームのビーム管とスタックとの間に、適切な電圧を印加し、検出器（特に、電子検出器）に到達する荷電粒子（特に、物体から放出された電子）を生じさせると、物体表面の探査が可能となる。これにより、画像化品質は、改善され得る。更に、画像化や加工を妨げる不要な荷電を予防できる。電気伝導性材料は、スタック内部または物体の被加工表面からは離れたスタックの側面に配置され、電源に電気的に接続され得る。
【００３３】
加工システムは、ガス供給装置、ビーム源、ビーム光学系および検出器（特に、電子検出器）が配置されている、真空容器を含み得る。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つのスタックのガス吸気口に通気的に接続されている、物質リザーバを少なくとも１つ備えている。従って、物質リザーバは、真空容器内に含まれ得る。しかし、実施形態に応じて、真空容器の外側でも配置され得る。また、１つまたは複数の、機械式、空気圧式または電気式の弁は、リザーバとガス排気口との間に備えられ得る。
【００３５】
本発明の一実施形態では、物質リザーバは、前駆ガス、具体的にはオルガニル類（organyles）、金属オルガニル類、含酸素化合物、含窒素化合物、有機化合物、無機化合物、ハロゲン化物含有化合物またはこれらの組み合わせを含む。
【００３６】
更に、物質リザーバは、フッ化タングステン、塩化アルミニウム、塩化チタン、フッ化チタン、無機金の前駆体または他の塩化金またはフッ化金を含み得る。
【００３７】
本発明の一実施形態では、物質リザーバは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒまたは／およびＮ２のような、パージガス（特に不活性ガス）を含む。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、更に、プレートスタックにテンパリング装置を備え、ガス導管部に存在するガスを冷却および／または加熱する。このように、ガスは、物体表面に供給される前に、所望の温度とすることができる。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、少なくとも２つのガス吸気口と、更には、プレートスタックにミキサーを備え、少なくとも２つのガス吸気口を通ってガス導管部に入ってくる、２つの異なるガスを混合する。このように、物体表面の加工に適したガス混合物は、物体表面にガス混合物を供給する直前に提供され得る。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、更に、ガス導管部に含まれるガス圧を測定するための圧力センサをプレートスタック内に備える。
【００４１】
本発明の応用分野は、（ナノ）インプリントリソグラフィのためのスタンプの製造または加工にある。更に、応用分野は、半導体産業において集積回路を製造するための光学リソグラフィのマスクの加工にもある。従って、マスク構造は、照明光学系および対物レンズを用いて、感光レジストを塗布したウェーハにイメージングされる。これにより、マスク構造はウェーハ上へ縮小してイメージングされる。リソグラフィマスクは、概して、非常に微細な構造であり、従って、これに応じた微細なウェーハ構造を可能にして、完成品における高集積回路を実現する。従って、マスク構造の構造品質の高さが求められ、これは、インプリントリソグラフィについても同様である。この高い構造品質は、このようなリソグラフィマスクの従来の製造方法では達成できない。従って、リソグラフィマスクは、マスク構造に必須の構造品質をもたらすために後加工される。これにより、記載された加工システムが、有利に用いられる。そして、マスクは複数の高集積半導体部品を製造するために用いられる。将来的には、パイプコンダクトおよびカニューレを備える従来のガス供給システムを利用しない、物体加工のためのマルチ光線システムが期待される（例えば、マッパーリソグラフィ（Mapper-lithography））。
【００４２】
本発明の材料加工システムは、有利には、リソグラフィのためのマスクを修理するために用いられ得る。これにより、２つの異なるビームタイプ、例えばイオンビームおよび電子ビームが生成され得る。特に、本発明の材料加工システムが、微細構造を「直接書込」するために用いられ得る。本発明のシステムによって、表面において、ナノメートル単位の広域微細構造が実現できる。有利には、反応ガスとして、材料の堆積または基板材料のエッジングをもたらす前駆物質または前駆体が、エネルギー粒子（光子、電子、イオン、分子、クラスター等）によって活性化される直前まで用いられ得る。よって、反応性のある前駆物質が、本発明のガス導管およびノズルシステムを経て基板表面に直接導かれる。反応ガスは、直接書込工程の間、制御されながら、供給、混合、分配され得る。このようにして実現される直接書込によって、三次元構造が製造できる。金属、更には絶縁物質が堆積できる。
【００４３】
本発明によるガス供給システムは、微細構造技術に基づいて実施され得る。被加工物体の表面へのガス供給は、理想的には複数の位置で行われ、前駆物質の均一な分配を確実にする。
【００４４】
本発明の加工システムは、ナノ構造の直接書込のためだけに用いられるのではなく、むしろ、表面変形、表面加工、既存のマイクロおよびナノ構造の変形のために利用できる。よって、複数の位置において前駆体物質を供給できる。異なる前駆体物質が供給されれば、物体表面で局所的に複合の化学加工を実行できる。ナノ構造の製造は、
・複数の金属化合物のうちの１つ、具体的には、非有機金属前駆体または金属オルガニル類（organyles）を供給して、それらを固体金属堆積物に分解する、
・さまざまな化合物の可分解オルガニル類（organyls）を、高含有の含酸素化合物と共に供給して、含酸素化合物を固体酸化堆積物に分解する、
・さまざまな化合物の可分解オルガニル類を高含有の含窒素化合物と共に供給して、含窒素化合物を亜硝酸堆積物に分解する、
・有機化合物類を供給して、それらを炭素堆積物に分解する、
・揮発性の無機または有機化合物類を供給して、それらの含有分子のうちの１つまたは複数を、局所的な堆積に分解する、
・含ハロゲン化合物類を供給して、それらを、基板材料を局所的にエッチングする、反応性ハロゲン成分に分解する、
・含酸素化合物類を供給して、酸素成分の局所的放出により、基板材料を局所的に酸化する、
・含窒素化合物類を供給して、窒素成分の局所的放出により、基板材料と窒素との局所的反応を誘発する、
・そして、揮発性の無機または有機合成物を供給して、資料表面と局所的に反応する際にそれらが分解する
等の、化学的工程により実行される、本発明の直接書込によって実施できる。
【００４５】
本発明の材料加工システムによれば、物体の加工中に、物体表面においてほぼ均一なガス濃度が維持される。よって、圧力範囲は、例えば、１０ｍｂａｒ〜１０−６ｍｂａｒ、特に、１０−３ｍｂａｒ〜１０−５ｍｂａｒ、更に具体的には、約１０−４ｍｂａｒが主流である。
【００４６】
ガス供給システムのプレートは、光学的に透明であるシリコンまたはシリコン酸化物であってもよい。その上に、導電層が装着されて、荷電粒子ビーム、特に、電子ビームが、活性化ビームまたは分析ビームとして用いられる場合に、適切な電位をガス供給装置に印加する。物体表面を加工する加工方法において、ガス供給システムの複数のガス排気口と物体表面との間に非層流ガスが発生するが、ガス供給システムの導管系内で層流ガスが生成され、ガスは分子ビームとしてふるまう。
【００４７】
ガス供給装置のガス排気口は、スリット形、半月形、円形等のような様々な形状の横断面または長手方向断面を有し得る。ガス供給システム内のチャネルまたはパイプは、ガスの流れ方向に沿って、異なる幅または断面サイズを有し得る。本発明のガス供給システムのガス導管系において、物体を加工する操作の間の圧力は、０．０１〜１０ｍｂａｒ、具体的には０．１〜１ｍｂａｒが一般的である。電子ビームまたは他の荷電粒子ビームを使用する場合、ガス供給装置は粒子ビームが横断するようにホールを備え、そのホールは、粒子ビームを用いて表面を操作する間の偏向範囲に対応し得るサイズを有する。
【００４８】
本発明の加工システムは、リソグラフィのためのマスクを補修するために用いられ得るのみではなく、また、集積回路を補修するためにも用いられ得る。更に、本発明の加工システムは、（三次元または層状二次元の）スタンプであって、（反復）構造を有するものを製造するために利用でき、このスタンプは、基板にインプリント（ナノインプリント）して複数の微小反応管を製造することを可能にする。
【００４９】
本発明の加工システムを用いて、いわゆる「ナノインプリントマスク」を製造することもできる。本出願は、生物工学的および薬学的進歩に特に関連する。また、ナノインプリントリソグラフィのテンプレートも、本発明のシステムを用いて加工できる。更に、カーボンナノチューブまたはシリコンナノワイヤも、本システムを用いて製造または加工できる。
【００５０】
本発明の加工システムを用いて、基板においてチオール基が選択的に結合して金が堆積し得る。例えば、タンパク質のような生体分子はチオール基を有し、チオール基を介してそれらは、金堆積が施された基板に結合し得る。
【００５１】
本発明のシステムを用いて製造される最小の金属構造は、電子光学系（プラズモニクス）用途にも適している。
【００５２】
本発明のシステムは、添付の図面と関連して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例に従う、物体表面を加工するシステムの概略図を示す。
【図２】本発明の一実施例に従う加工システムの部分的概略図を示す。
【図３ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置の導管系の構造を示す。
【図３ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置の導管系の構造を示す。
【図４ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図４ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図４ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１１ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｄ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｅ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１３ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１３ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｄ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１６ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１６ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、本発明の一実施例に従う、物体表面を加工するためのシステム１の断面図を示す。システム１は、開口部１９を経て、図示しない真空ポンプシステムに接続される真空容器２を備える。真空容器２内に、軸１５に沿う電子ビーム８を生成するための陰極として構成される電子源３が配置される。尚、システム１は、集光／偏光要素２１を備え、電子ビーム８を集光または偏光する。
【００５５】
電子ビーム８はビーム管５に囲まれており、そのビーム管には、例えば、＋８ｋＶほどの、高い陽電位が電極端子７および電圧源を経て印加され得る。ビーム管に印加された電位は、電子源３とビーム管５の間、および、物体３３の表面３３aに向かう電子を加速させる、ビーム管５の一部分内で、電場を発生させる。従って、物体３３は、物体テーブル３４において保持される。電子ビームは、軸１５に沿って進み、物体３３の表面３３aのポイント３５において衝突する。電子ビームを集束させるために、集束レンズ１１は、電子ビーム８の周囲に環状に配置される。集束レンズ１１は、磁気レンズおよび静電のイマージョンレンズの組合せである。従って、磁気レンズは、内部ポールピース１０および外部ポールピース９を備えている。コイル１３での電流によって、ポールピース９，１０を通る電磁流が誘導によって生成され、磁場がアキシャルギャップ１６の領域で発達する。この磁場が電子ビーム８を集束させる。
【００５６】
反応ガスの供給時に、ビーム管５と電極版１８との間に適切な電圧を印加することで、電子源３から放出されて、最初に、電子源とビーム管との間の電場によって加速された一次電子を、物体３３の表面３３ａのポイント３５における材料の堆積またはアブレーションに適した、約１ｋｅＶの一次エネルギーまで減速できる。ビーム管５と電極板１８の間に電圧を印加することに代えて、または、それに加えて、ビーム管５とガス供給装置２０の間の電圧を電源に接続する電極端子３６を用いて印加できる。従って、動作中は、電気引力場（electrical pulling field）が、物体３３の表面３３aとアキシャルギャップ１６周囲のスペースの間で構築され、物体３３の表面３３aから生じた電子が電子検出器１７に至ることを可能にする。
【００５７】
加工位置３５の周囲で、物体３３の表面３３aの表面部分を走査することによって、このレンズ内検出器１７が、加工位置３５の周囲の表面部分からの電子顕微鏡画像を取得して、加工の進行をモニタリングし、さらなる加工を行うか否か決定することを可能にする。
【００５８】
本発明の加工システムの実施態様に従うガス供給装置は、プレートの最大拡張（プレートの平坦側の平面）の平面２５において平面接続して、スタック２３を形成する上プレート２２および下プレート２４を備える。スタック２３は、電子ビーム８の軸１５に対して、実質的に直角方向の平面に広がる。スタック２３は、その中心に貫通孔４７を呈し、それを通じて電子ビーム８が、電子源３から軸１５に沿って、物体３３の表面３３aにおける衝突ポイント３５に到達する。
【００５９】
この実施形態の両プレート２２および２４は、金属、セラミック、ポリマー、または／および、半導体材料、特にＳｉ、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４を含む素材から製造される。図１は、側面図（正面図）の断面であり、両プレートを貫く、両プレートの平坦面に垂直な断面が図示されている。従って、最大限に拡張した平面は、図１に示した平面に対して垂直に広がる。
【００６０】
上プレート２２は、図１に示した断面領域の下側を示し、従って、スタック２３において、第１導管部２６（長手の、パイプ状の管９）は、上プレート２２によって上から、下プレート２４によって下から画定される。本明細書に記載した第１の導管部はパイプの形状をしており、従って図１において矩形領域として示されている。２つのプレートうち１つだけに、凹所を設け、凹所のないプレートをカバーとして凹所のあるプレートを閉じることで導管系を形成できる。さらに、２つ以上のプレートが、スタックを形成し、その内部でスタックの異なる段において異なる導管部が形成され、段の間の管に接続されるか、または、別々のガス排出口につながれる。
【００６１】
スタック２３の上プレート２２は、さらに、通気的に第１導管部２６と連通するガス吸気２９を備えるガス吸気第２導管部２８（ガス吸気口）を呈する。さらに、上プレート２２は、ガス導管３９が物質リザーバ４１につながっているガス端末３７を呈している。従って、物質リザーバ内の物質は、ガス導管３９および第２導管部２８を経て、スタック２３内部のキャビティ２６に、気体として到達する。ガス流を制御するために、バルブ４３は、ガス端末３７の近くに配置され、バルブは、図示しないバルブ制御装置に接続され、バルブを制御する。
【００６２】
下プレート２４は、ガス排気３１を有する第３導管部３０（ガス排気口）を呈する。第３導管部３０の軸３０’の、軸１５からの距離はｄ１になる。上プレート２２における、第２導管部２８の軸２８’の、軸１５からの距離はｄ２になる。距離ｄ２がｄ１より大きいことは、明らかである。第３導管部３０は、ガス排気３１を経て、第１導管部２６に存在するガスを、物体３３の表面３３ａに供給できるようにする。図１に示すように、ガス排気３１は、物体３３の表面３３ａの加工位置３５付近に位置する。従って、物質リザーバ４１に存在する物質は、ガス導管３９、第２導管部２８、第１導管部２６、第３導管部３０、および、ガス排気３１を経て、材料の堆積または材料のアブレートのために、もしくは、電子ビームによって物体をアクティベートした後に、その表面における荷電を相殺するために、好適な方法で加工位置３５に到達する。図１に示すガス供給装置２０によって、物体表面において広く均一な反応ガス濃度がもたらされ、効果的な加工が可能となる。図２に、本発明に従う加工システムの、更なる実施形態１の部分断面図を示すが、ここでは図１に示した多くの構成要素は再度表示しない。これらの構造および機能は、図１や対応する説明から理解されよう。図１に示した実施形態に相当する構成要素には同じ参照番号に符号「ａ」を付して示す。
【００６３】
加工システム１ａは、ガス供給装置２０ａを備えている。ガス供給装置２０ａは、スタック２３ａを備え、これは、相互に積み重なる、３つのスタックしたプレート２２ａ、２７ａ、および２４ａで形成される。それぞれの平坦側部に、上プレート２２ａおよび中央プレート２７ａが接続され、また、中央プレート２７ａおよび下プレート２４ａが接続される。スタック２３ａと、プレート２２ａ、２７ａ、および２４ａは軸１５に垂直な平面に、それぞれ広がる。図１と図２も、スタック２３ａを通る断面を示し、この断面は、プレート２２ａ、２７ａ、および２４ａの平坦面（最大拡張平面）に対して垂直な位置関係である。
【００６４】
スタック２３ａは、内部に、軸１５の両側に第１導管部２６ａを有する。従って、第１導管部２６ａは、上プレート２２ａによって上から、下プレート２４ａによって下から、それらの全長にわたって、それぞれ画定される。図２の断面平面においては、中央プレート２７ａが、この領域において、中央プレート２７ａの全厚にわたる開放領域を有する。従って、第１導管部２６ａは、この開放領域を、上プレート２２ａによって、上から閉じ、下プレート２４ａによって下から閉じることによって形成される。図１に示したガス供給装置２０のように、ガス供給装置２０ａも、通気的に、ガス端末３７ａおよびガス導管３９ａを介してリザーバに接続されている、ガス吸気２９ａを有する第２導管部２８ａ（ガス吸気口）を備える。従って、反応ガスは、第１導管部２６ａに導かれ得る。
【００６５】
物体３３の表面３３ａに反応ガスを供給するために、ガス供給装置２０ａは、さらに、ガス排気３１ａを有する第３導管部３０ａ（ガス排気口）を備える。また、第３導管部３０ａと、軸１５ａの間の距離ｄ１は、第２導管部２８ａと軸１５の間の距離ｄ２よりも小さい。従って、反応ガスは、軸１５ａから遠く離れた場所から、物体３３の加工位置３５に導かれ得る。従って、加工位置３５において、反応ガスを局所的にアクティベートさせて、物体を加工できる。
【００６６】
図３ａおよび３ｂは、本発明に従うガス供給装置の更なる実施形態２０ｂを示し、このとき、図３ａでは、ガス供給装置２０ｂ（図１および２のような）の平坦側に対して垂直な断面を示し、図３ｂでは、軸１５に沿った、ガス供給装置２０ｂの下面図を示す。図３ａおよび３ｂに示す、ガス供給装置２０ｂは、上プレート２２ｂと下プレート２４ｂを備え、また、スタックの正面に配置された端末３７ｂも備えている。この端末を経て、ガスは、上プレート２２ｂおよび下プレート２４ｂによって形成されたスタック２３ｂの内部に備えられた第１導管部に供給され得る。６つの第３導管部３０ｂに位置する、６つのガス排出３１ｂを経て、ガスは、下プレート２４ｂの下に位置する物体（図示しない）の表面に供給され得る。図３ｂは、第１導管部２６ｂの形状を破線で平面図に示す。従って、この第１導管部２６ｂは、１つのガス端末３７ｂが６つの第３導管部３０ｂに接続するように設計されている。
【００６７】
図４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｃおよび１０ａ〜１０ｃは、本願の実施態様に従う、ガス供給装置２０ｄ、・・・、２０ｊの、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊについての様々な配置を示す。図４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａは、上プレート２２ｄ、・・・、２２ｊのそれぞれについての軸１５に沿った、概略平面図を示し、および、図４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃは、下プレート２４ｄ、・・・、２４ｊのそれぞれについての概略平面図を示す。図４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂおよび１０ｂにおいて、ガス供給装置のプレートの平坦面の平面と直角をなす横断面は、それぞれ、図１、２および３の図に類似した図に示す。よって、図４ｂおよび５ｂは、それぞれ、矢印４ｂおよび５ｂで示す切断線従う、図４ａおよび５ａの断面図を示し、他のすべての断面は、それぞれの中間を通る直線に従う断面図を示す。図４ａ〜１０ｃに示したガス供給装置のすべての実施形態は、それぞれ、上プレート２２ｄ、・・・、２２ｊおよび下プレート２４ｄ、・・・、２４ｊを備える。図９ａ〜９ｃおよび１０ａ〜１０ｃに示した実施形態は、それぞれ、下プレート２４ｉおよび２４ｊに続くプレートをさらに備え、第３導管部３０ｉおよび３０ｊをそれぞれ精密に構成できるようにする。
【００６８】
図４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａは、それぞれ、第２導管部２８ｄ、・・・、２８ｊの断面図を示す。ここで示す実施形態において、それらは、円形形状を有する。必要に応じて、他の断面形状も選択され得る。図４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂおよび１０ｂにおいては、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの長手方向断面図がそれぞれ示される。このような、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの長手方向断面図は、矩形、三角形、台形、半円のような規則的な形状、または、不規則な形状をとり得る。図４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃおよび１０ｃには、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの断面を示す。それらは、矩形、円形、楕円（elypse）形のような規則的な形状または不規則な形状をとり得る。第３導管部の横断面および／または長手方向断面図の形状の適切な選択によって、物体表面対する所望のガス供給特性が得られる。
【００６９】
図１１ａ〜１１ｅは、本発明に従うガス供給装置を、それぞれ、異なる視点および異なる断面から見た場合の、更なる実施態様２０ｋを示す。従って、図１１ａは、ガス供給装置２０ｋを、軸１５に沿う視線で見た平面図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを形成するプレート２０ｋ、２７ｋ、および２４ｋの平坦側から見た平面図であることを意味する。図１１ｂおよび１１ｃは、縦断面図を側方から見た図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを、それぞれ図１１ａにおける矢印１１ｂおよび１１ｃによって示される破線に沿って切断し、対応する矢印の方向から見ることで得られる。図１１ｄおよび１１ｅは、縦断面図を側方から見た図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを、それぞれ図１１ａにおける矢印１１ｄおよび１１ｅによって示される破線に沿って切断し、対応する矢印の方向から見ることで得られる。
【００７０】
本実施形態において、ガス供給装置２０ｋは、４つのスルーホール４７ｋ１、４７ｋ２、４７ｋ３および４７ｋ４を備え、これは電子ビーム８１、８２、８３および８４がガス供給装置２０ｋを通過して、物体３３の表面３３ａへ届くことを可能にする。ガス供給装置２０ｋはさらに、複数の第３導管部３０ｋ１、・・・、３０ｋ１０（ガス排気口）を備えている。従って、４つの第３導管部３０ｋは、各スルーホール３７ｋ１、・・・、３７ｋ４の周囲に配置され、４つの加工位置に反応ガスを供給し、その反応ガスは、４つの電子ビーム８１、・・・、８４を用いて加工される。
【００７１】
前述の実施形態とは対照的に、図１１ａ〜１１ｅに記載したガス供給装置２０ｋにおいては、３つのプレート２７ｋ、２２ｋ、２７ｋが備えられ、第１導管部は上プレート２２ｋおよび中間プレート２７ｋによって画定され、第４導管部２６ｋ４は、中間プレート２７ｋおよび下プレート２４ｋによって画定される（図１１ｄ参照）。このように、導管部２６ｋ１および２６ｋ４は、結果としてスタック２３ｋの２つの異なるレベルに配置される。これらの２つの導管部２６ｋ１および２６ｋ４は、通気的に、上プレート２２ｋの上平坦面に配置されているガス端末３７ｋ１および３７ｋ２にそれぞれ接続される。導管部２６ｋ１は第３導管部３０ｋ１、・・・、３０ｋ５に接続している、そして、導管部３０ｋ４は第３導管部３０ｋ６、・・・、３０ｋ１０に接続している。このように、図１１ａ〜１１ｅに記載されたガス供給装置の実施形態２０ｋを用いて、複数の位置で同時に物体被加工表面が加工でき、かつそれらの場所において、２つの異なるガスを同時に供給できる。このように複雑な、本発明に係るガス供給装置のガス導管系を用いて、物体３３の表面３３ａの加工位置３５において、２つの異なるガスが供給でき、バラエティーに富む加工方法が可能となる。
【００７２】
図１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、本発明によるガス供給装置の実施例２０ｌを示す。図１２ａは、ガス供給装置２０ｌの平坦側図を示し、すなわち、該装置の平面図を示す。図１２ｂおよび１２ｃは、ガス供給装置２０ｌを、図１２ａにおいて矢印１２ｂおよび１２ｃで示す線でそれぞれ切断し、矢印の方向から見た場合のガス供給装置２０ｌの断面図を示す。ガス供給装置２０ｌは、一番上のプレート２２ｌ、上から２番目のプレート２２ｌ´、中間プレート２７ｌ、下から２番目のプレート２４ｌ´、そして、一番下のプレート２４ｌを備え、それぞれの平坦面が隣接している。プレート２２ｌ、２２ｌ´、２７ｌ、２４ｌ´および２４ｌにより形成されるガス供給措置２０ｌのスタックの正面において、ガス端末３７ｌ１は最上面２２ｌおよび上から二番目のプレート２２ｌ´の間に配置されて、第１のガスを供給する。第１のガスは、スタックの平坦面に対して平行に延びる導管部２６ｌ１に到達し、そこから、実質的にスタックの平坦面に対して垂直な、導管部２６ｌ３を経て、ミキサー５０に達する。第１のガス端末３７ｌ１が、ガス供給装置２０ｌのスタックの上から二番目のプレート２２ｌ´および中間プレート２７ｌの間に配置されている、スタックの正面において、第２ガス端末３７ｌ２が第２のガスを供給するように配置されている。スタックの平坦側と実質的に平行に走る導管部２６ｌ４を経て、第２のガスがミキサー５０に到達する。このミキサーは、第１のガスおよび第２のガスを混合するための受動素子であって、また、混合補助素子５１および５２により構成され、それらはそこを通過するガスを旋回および混合させる。例えば、素子５１および５２は、シーブまたはグリルによって形成される。第１のガスおよび第２のガスの混合によって得られたガス混合物は、最下プレート２４ｌおよび下から２番目のプレート２４ｌ´の間に形成された導管部２６ｌ５に到達する。そこから、ガス混合物は、導管部３０ｌに到達して、排気口３１ｌからガス供給装置の外へ出て、図１２ｂおよび１２ｃに示したスタックの下に配置された物体に供給される。このように、図１２ａ、１２ｂおよび１２ｃにおいて示した、本発明によるガス供給装置２０ｌの実施形態は、混合物が物体表面に供給される前に、該装置内において２ガスを混合できる。更に、図１２ａにおいて、スルーホール４７ｌは、２つのガス排気口２１ｌの間にそれぞれ配置されており、電子ビームを横断させて、物体表面においてガス混合物をアクティベートできるようにする。スタックの平坦面に対して実質的に垂直に配置された、ガス供給装置２０ｌのミキサー５０が、スタック内のガス供給装置導管部において、両方のガスを混合させることに留意されたい。このようなミキサーは、垂直ミキサーとも称されている。
【００７３】
図１３ａおよび１３ｂは、本発明によるガス供給装置の実施形態２０ｍを示す。図１３ａは、ガス供給装置２０ｍの平面図を示し、図１３ｂは、ガス供給装置２０ｍを図１３ａにおいて矢印１３ｂで示す線で切断して得られた断面を、矢印の方向から見た図を示す。ガス供給装置２０ｍは、上プレート２０ｍ、中間プレート２７ｍおよび下プレート２４ｍを備えている。プレート２２ｍ、２７ｍおよび２４ｍによって形成されたスタックの正面においては、上プレート２２ｍと中間プレート２７ｍの間に第１ガスを供給するための第１ガス端末３７ｍ１が配置されている。供給された第１ガスは、スタックの平坦側に対して実質的に平行な導管部２６ｍ１およびスタックの平坦側に対して実質的に垂直な導管部２６ｍ３を経て、水平ミキサー５４に到達する。ガス供給装置２０ｍの、プレート２２ｍ、２４ｍおよび２７ｍにより形成されたスタックの、同じ正面側において、中間プレート２７ｍと下プレート２４ｍとの間にガス端末３７ｍ２が配置され、第２のガスを供給する。第２のガスは、スタックの平坦側と実質的に平行な導管部２６ｍ２を経て、水平ミキサー５４に到達する。水平ミキサー５４は、シーブ、グリル、および／または、第１のガスおよび第２のガスが互いに混合するための他の混合補助素子を含み得る。導管部３０ｍを経て、ガス混合物は、ガス排出口３１ｍからガス供給装置を出て、図１３ｂのスタックの下に配置されている物体表面に供給される。図１３ａに図示するように、ガス供給装置２０ｍは、更にスルーホール４７ｍを備え、電子ビームがガス供給装置２０ｍを貫通して物体表面でガス混合物を活性化できるようにする。従って、図１３ａおよび１３ｂに示した、ガス供給装置の実施形態２０ｍを用いて、水平ミキサーによって、ガス供給装置内の２つの異なるガスをスタックに平行な導管部内で混合して、ガス混合物を被加工物体の表面に供給できるようにする。
【００７４】
図１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、１３ａおよび１３ｂに示した、ミキサー５０および５４は、２つのガスを混合するためのマイクロモーターのような能動素子を備えてもよい。
【００７５】
図１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｎを示す。図１４ａは、ガス供給装置２０ｎを平坦側から見た図を示し、すなわち、平面図である。図１４ｂおよび１４ｃは、矢印１４ｂおよび１４ｃで示した線で切断した断面を、それぞれ矢印の方向から見た図を示す。ガス供給装置２０ｎは、上プレート２２ｎ、中間プレート２７ｎおよび下プレート２４ｎによって形成されるプレートのスタックを備え、これらのプレートは、それぞれ平坦側で隣接している。ガス供給装置２０ｎにおける、プレートスタックの正面に配置されたガス端末３７ｎによって、ガスがガス供給装置２０ｎに供給されて導管部２６ｎに到達できるようにする。基本的には、導管部２６ｎは、スタックを形成しているプレート２２ｎ、２７ｎおよび２４ｎの平坦側と平行して延びる。中間プレート２７ｎに面して、上プレート２２ｎ内にセンサ５６が配置され、その上プレート２２ｎからは、電気端末５８がガス供給装置から突き出している。電気端子５８を経て、センサ５６の測定信号は、外部コントローラに導かれ得る。センサは、上プレート２２ｎおよび中間プレート２７ｎの間に配置されたマイクロ機械式圧力センサであってもよい。例えば、センサの電極５６１は上プレート２２ｎに配置されても良く、圧力センサのセンサ電極のような、センサの更なる電極５６２は、反応ガスが存在する導管部２６ｎに当接できる。圧力センサ５６を使用して、導管部２６ｎに存在する反応ガスの圧力が測定できる。圧力センサに代えて、または、それに追加して、更なるガスフローセンサが、ガス供給装置２６ｎの内部に配置されて、ガスフローを測定できる。決定したガス圧力またはガスフローが、物体加工の最適化のために、有利に活用できる。ガスは、被加工物体の表面に、導管部３０ｎおよび排気口３１ｎを経て供給され得る。
【００７６】
図１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および１５ｄは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｐを示す。ここでも、図１５ａは、ガス供給装置の平面図を示し、図１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄは、矢印１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄによって示される線に対応する断面図を示す。ガス供給装置２０ｐの多くの素子は、前述したガス供給装置のそれらと類似するため、それらの詳細な説明は省略する。前述のガス供給装置の実施形態とは対照的に、ガス供給装置２０ｐは、スルーホールの周囲に冷却液を留まらせるために、上プレート２２ｐと中間プレート２７ｐの間に配置させた、空間領域６０（液体領域）を備える。図１５ａでは、平面図において、この空間領域６０を細かい破線で示し、反応ガスを貯留するための導管部２６ｐを粗い破線で示す。冷却手段端末６１を経て、冷却手段が、空間領域６０に満たされ得る。そこから中間プレート２７ｐまたはその一部分を経て、空間領域６０が冷却手段で満たされ、ガス端末３７ｐを経たガスで満たされ得る導管部２６ｐと、熱的接触する。このように、ガス供給装置に供給されたガスは、それが導管部３０ｐおよびガス排気口３１ｐを経てガス供給装置２０ｐの外に出る前に、冷却され得る。このように、ガスは、物体３３の加工位置３５に供給されて電子ビーム８ｐによって活性化される前に、ガス供給装置２０ｐを用いて冷却され得る。
【００７７】
図１６ａおよび１６ｂは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｑを示す。ここでも、図１６ａは、ガス供給装置の平面図を示し、図１６ｂは、ガス供給装置２０ｑの、図１６ａに示した矢印１６ｂによって定義される断面図を示す。ガス供給装置２０ｑは、各平坦側部にそれぞれ隣接している、上プレート２２ｑ、中間プレート２７ｑおよび下プレート２４ｑを備えている。ガス供給装置２０ｑは、ガス端末３７ｑを備え、それを経てガス供給装置２０ｑの導管部２６ｑにガスを供給できる。前記に説明したガス供給装置とは対照的に、ガス供給装置２０ｑは、上プレート２２ｑに内蔵されたヒーター６５を備え、該ヒーターは上プレート２２ｑに隣接する中間プレート２７ｑに直接接触する。本実施形態に示したヒーター６５は、加熱コイルとして形成され、該ヒーターにおいては、外部コントローラから供給される加熱のための電気エネルギーが、端末６６を経て供給される。ヒーター６５は、中間プレート２７ｑと熱的接触し、これにより、反応ガスを収容できる導管部２６ｑとも熱的接触できる。ヒーター６５から導管部２６ｑに存在する反応ガスへの熱伝達によって、反応ガスは、ガス供給装置２０ｑから導管部３０ｑおよび放出口３１ｑを経て、物体３３の加工位置３５付近に到達する前に、プレ活性化され得る。ここで、スルーホール４７ｑを横断する電子ビームによって活性化して、加工位置３５を加工することが可能となる。このように、ガス供給装置２０ｑは、反応ガスを被加工物体表面に供給する直前に、プレートによって形成されたガス供給装置内部の熱エネルギーの供給により、反応ガスをプレ活性化することを可能にする。
【００７８】
図１２〜１６に示した、ミキサー、圧力センサ、液体の空間領域およびヒーターは、独立または組み合わせて、本願に記載されたガス供給装置の他の実施形態にも備えられ得る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体を加工するシステムに関する。
【０００２】
具体的には、本発明は物体を加工するシステムであって、物体の表面の所定の場所に、堆積又はアブレーションを行うように設計されているシステムに関連する。更に具体的には、本発明はプレート構造によって形成されるガス供給装置を備える、物体表面を加工するためのシステムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
当該技術分野の状況では、被加工物体表面にガスを供給するためのガス供給システムや、物体表面の位置に活性化ビームを向けるための、ビーム源及びビーム光学系を備える加工システムが公知である。ガス供給装置は、特定のガスを物体表面の被加工部分に供給するように設計されている。活性化ビームは、電子ビーム、イオンビーム、又は、光子ビームであっても良く、物体表面の被加工位置に良好に集束させることができる。その部分に収束した、ガス供給装置より供給されたガス分子は、活性化ビームとの相互作用により、活性化されて、励起状態又は回転、オシレーション及び／又はバイブレーション状態に入り、化学反応性が変化する。従って、ラジカルも形成され得る。物体表面において吸収されたガス分子は、例えば、１次及び／又は２次電子などの、活性化ビームとの相互作用により活性化され、次いで、それら自身で反応するか（例えば、物体表面との相互作用によらない、分子の誘発分解）、又は、物体表面に存在する分子の元素と反応する。使用された反応ガスと、物体表面に存在する基材原子、元素または分子によっては、物体表面からの材料のアブレーションや、物体表面への材料の堆積に至ることがある。特に、電子ビームまたはイオンビームのような粒子ビームである、活性化ビームの焦点を精密に合わせることができるので、上記の方法は、微細構造の作成および加工において、特に有利に用いられ得る。
【０００４】
例えば、独国特許出願公開第１０２０８０４３号Ａ１明細書より、物体表面におけるガス供給配列によって供給されるガスが、電子ビームによりアクティベートされ、材料のアブレーションおよび堆積をもたらすような、材料加工システムが公知である。よって、加工の進行は、電子顕微鏡画像の取得によってモニタリングできる。従って、ガスは、物体に対して横断方向にあるガス排管の端に配置されるガスノズルを経て供給される。従来のガス供給システムを、活性化ビームおよび／または分析ビームの光学系と組み合わせることは難しいことが明らかになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０８０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上述の課題を低減させるような加工システムを提供することである。具体的には、本発明の目的は、反応ガスが単独に反応するか、または、物体表面において、局所的にいくつかの反応ガスが相互に反応するか、物体表面といくつかの反応ガスが局所的に反応することを誘発できる材料加工システムであって、同時に、分析ビームを用いた加工状態の的確な分析が可能なシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施例によれば、物体を加工するためのシステムは、物体にガスを供給するガス供給装置と、ガスを活性化させるための少なくとも一つの活性化ビームを生成するためのビーム源と、そして、物体に少なくとも一つの活性化ビームを向けるためのビーム光学系とを備えて提供される。従って、ガス供給装置は、活性化ビームのビーム方向に対して横断方向に延びる、平坦側面が隣接している複数のプレートのスタックを備え、そのプレートのスタックは、活性化ビームが物体に向かって横断することを可能にし、そして、そのプレートスタックは、少なくとも１つのガス吸気口と、被加工物体に一番近くなるように配置された、プレートスタックの平坦側面に配置された少なくとも１つのガス排気口を備える。従って、平坦側は実質的に平面であるか、または、他の実施形態においては、表面に凸部または凹部を構成していてもよい。
【０００８】
ガス吸気口およびガス排気口は、スタック内に形成されたガス導管系により、相互に接続されており、そのガス導管系は活性化ビームの横断部から離れた位置から活性化ビームの横断部に近い位置に延びる、少なくとも１つの導管部を備える。実施形態において、この導管部は、ミキサー、弁、発熱体、冷却素子またはセンサのような、特別な素子を備え得る。
【０００９】
従って、スタックのプレートは、ガスまたは不要なガス反応産物をプレートスタックと物体表面の間の空間から放出するように構成され得る。
【００１０】
ガスを活性化させることは、ガスの、イオン化、励起状態の創出等を含む。一般的に、ガスは、プレートスタックに入る時よりも、より高いエネルギー状態に設定されている。従って、加熱素子を用いた加熱のような、プレ活性化も、プレートスタック内で行うことができる。活性化済みのガスは、活性化ビームとの相互作用のために、それ自体または物体表面の材料と化学反応して、表面を変形させることができる。この変形は、表面からの材料のアブレーションおよび／または表面への材料の堆積を含み、また、表面における電荷補償も含み得る。
【００１１】
活性化ビームが光子ビーム、具体的には光線を含む場合には、ビーム光学系は、光学レンズ系、ミラーおよび回折素子を含み得る。活性化ビームが電荷粒子線、具体的には、イオンビームまたは電子ビームを含む場合には、ビーム光学系は電気偏光素子と、磁気および静電レンズを含み得る。
【００１２】
プレートの平坦側とは、プレートの最大拡張の平面に広がるプレートの側面である。平坦側に対して実質的に直角の側面を、プレートの正面またはスタックの正面と称する。プレートは、平面で隣接し、相互に接続できる。接続は、ネジ、ボルトまたはピンのような、機械的接続素子によって行われ得る。また、接続は、溶接、ハンダ付け、焼結または溶融のような熱加工か、または、反対側の平坦面に塗布された接着剤またはウェーハボンディングによっても行われ得る。ウェーハボンディングの背景情報は、Taraschi Gらによる、文献「Strained Si, SiGe, and Ge on-insulator: review of wafer bonding fabrication techniques」、SOLID-STATE ELECTRONICS 48 (8), 1297-1305, 2004.に記載されている。
【００１３】
活性化ビームは横断的に、特に、実質直角に、スタックを横断する。これにより、光子線は、光学的に透明な窓を横断することができる。粒子線は、スルーホールを通って横断できる。
【００１４】
プレートスタック内部の導管部は、延在方向に沿って変化し得る異なる断面形状を有することができる。導管部は、その全長の一部または全体にわたって、円、半円、矩形または台形のような断面形状を有し得る。従って、ガス供給装置の導管部に沿う、導管の断面サイズおよび形状は、流れの技術的要件に従って設計される。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、導管部の長さとスタックの厚さの比率は４より大きく、特に１０より大きい。スタックの厚みは、スタックを形成するプレートの平坦面に、実質的に垂直なスタックの正面の広がりである。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、スタックが、導管部を全長に渡って画定する第１プレートと第２プレートを備える。従って、導管部は、両プレート平坦面に実質的に平行に延びる。
【００１７】
他の実施形態においては、スタックは３つの隣接するプレートによって形成されており、導管部は第１の隣接するプレートの組によって形成され、さらなる導管部は第２の隣接するプレートの組によって形成され、このとき、スタックの導管部は相互に接続されるか、または、別々のガス排気口に導かれる。このように、導管部は、異なるスタックのレベルにおいて形成され得る。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、ガス吸気口は、物体から最も遠くに配置されるスタックプレートの平坦面に配置される。これにより、ガスは、平坦側からスタックの導管系に供給され得る。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、ガス吸気口は、スタックの正面側に配列される。上述のように、スタックの正面は、スタックを形成するプレートの平坦面と実質的に直角をなして広がる、スタックの側面であると理解されよう。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は複数のガス吸気口を備え、物体に複数の異なるガスを供給できるようにする。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、複数のガス排気口を備え、物体に複数の異なるガスを別々に供給できるようにする。従って、複合化学反応が物体表面で行われ、表面が加工できる。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置はガス導管系を通じて、共通のガス吸気口に結合されている複数のガス排気口を備える。これにより、物体表面付近における、広範にわたるガス均一な分布が達成され得る。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、ビーム源は複数の活性化ビームを生成するために構成され、そして、ビーム光学系は、物体上の互いに離れた位置に複数の活性化ビームを向けるように構成されている。このように、同時に複数の場所を加工または検査することが可能である。ここで、ガス供給装置の１つの排気口に、複数の活性化ビームが照射されてもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、ガス導管系を経て共通のガス吸気口に接続されている、ガス排気口の数は、活性化ビームの数と同等かそれ以上である。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの活性化ビームが、電子ビーム、イオンビーム、光子ビームの少なくとも一つを含んでいる。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのイオン検出器または光子検出器を備え、活性化ビームにより物体から放出されたイオンまたは光子を検出する。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つの電子検出器を備え、活性化ビームにより物体から放出される電子を検出する。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、ビーム光学系は対物レンズを備え、物体上で活性化ビームの焦点を合わせる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、ビーム光学系はビーム偏光器を備え、活性化ビームが物体全体を走査できる。
【００３０】
よって、本発明の実施形態に従うシステムは、走査型電子顕微鏡を含む。
【００３１】
他の実施形態においては、システムは、イオンビーム装置を備え、集束したイオンビームを生成および指向的に偏光させ、また、イオンビームにより物体から放出された粒子または光子を検出する。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、物体表面の最も近くに配置されるか、その反対側に配置されているプレートスタックは、電気伝導性の表面を備え、また、その電気伝導性の表面は所定の電位に電気的に接続されている。よって、物体および／または荷電された粒子活性化ビームのビーム管とスタックとの間に、適切な電圧を印加し、検出器（特に、電子検出器）に到達する荷電粒子（特に、物体から放出された電子）を生じさせると、物体表面の探査が可能となる。これにより、画像化品質は、改善され得る。更に、画像化や加工を妨げる不要な荷電を予防できる。電気伝導性材料は、スタック内部または物体の被加工表面からは離れたスタックの側面に配置され、電源に電気的に接続され得る。
【００３３】
加工システムは、ガス供給装置、ビーム源、ビーム光学系および検出器（特に、電子検出器）が配置されている、真空容器を含み得る。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つのスタックのガス吸気口に通気的に接続されている、物質リザーバを少なくとも１つ備えている。従って、物質リザーバは、真空容器内に含まれ得る。しかし、実施形態に応じて、真空容器の外側でも配置され得る。また、１つまたは複数の、機械式、空気圧式または電気式の弁は、リザーバとガス排気口との間に備えられ得る。
【００３５】
本発明の一実施形態では、物質リザーバは、前駆ガス、具体的にはオルガニル類（organyles）、金属オルガニル類、含酸素化合物、含窒素化合物、有機化合物、無機化合物、ハロゲン化物含有化合物またはこれらの組み合わせを含む。
【００３６】
更に、物質リザーバは、フッ化タングステン、塩化アルミニウム、塩化チタン、フッ化チタン、無機金の前駆体または他の塩化金またはフッ化金を含み得る。
【００３７】
本発明の一実施形態では、物質リザーバは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒまたは／およびＮ２のような、パージガス（特に不活性ガス）を含む。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、更に、プレートスタックにテンパリング装置を備え、ガス導管部に存在するガスを冷却および／または加熱する。このように、ガスは、物体表面に供給される前に、所望の温度とすることができる。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、少なくとも２つのガス吸気口と、更には、プレートスタックにミキサーを備え、少なくとも２つのガス吸気口を通ってガス導管部に入ってくる、２つの異なるガスを混合する。このように、物体表面の加工に適したガス混合物は、物体表面にガス混合物を供給する直前に提供され得る。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、ガス供給装置は、更に、ガス導管部に含まれるガス圧を測定するための圧力センサをプレートスタック内に備える。
【００４１】
本発明の応用分野は、（ナノ）インプリントリソグラフィのためのスタンプの製造または加工にある。更に、応用分野は、半導体産業において集積回路を製造するための光学リソグラフィのマスクの加工にもある。従って、マスク構造は、照明光学系および対物レンズを用いて、感光レジストを塗布したウェーハにイメージングされる。これにより、マスク構造はウェーハ上へ縮小してイメージングされる。リソグラフィマスクは、概して、非常に微細な構造であり、従って、これに応じた微細なウェーハ構造を可能にして、完成品における高集積回路を実現する。従って、マスク構造の構造品質の高さが求められ、これは、インプリントリソグラフィについても同様である。この高い構造品質は、このようなリソグラフィマスクの従来の製造方法では達成できない。従って、リソグラフィマスクは、マスク構造に必須の構造品質をもたらすために後加工される。これにより、記載された加工システムが、有利に用いられる。そして、マスクは複数の高集積半導体部品を製造するために用いられる。将来的には、パイプコンダクトおよびカニューレを備える従来のガス供給システムを利用しない、物体加工のためのマルチ光線システムが期待される（例えば、マッパーリソグラフィ（Mapper-lithography））。
【００４２】
本発明の材料加工システムは、有利には、リソグラフィのためのマスクを修理するために用いられ得る。これにより、２つの異なるビームタイプ、例えばイオンビームおよび電子ビームが生成され得る。特に、本発明の材料加工システムが、微細構造を「直接書込」するために用いられ得る。本発明のシステムによって、表面において、ナノメートル単位の広域微細構造が実現できる。有利には、反応ガスとして、材料の堆積または基板材料のエッジングをもたらす前駆物質または前駆体が、エネルギー粒子（光子、電子、イオン、分子、クラスター等）によって活性化される直前まで用いられ得る。よって、反応性のある前駆物質が、本発明のガス導管およびノズルシステムを経て基板表面に直接導かれる。反応ガスは、直接書込工程の間、制御されながら、供給、混合、分配され得る。このようにして実現される直接書込によって、三次元構造が製造できる。金属、更には絶縁物質が堆積できる。
【００４３】
本発明によるガス供給システムは、微細構造技術に基づいて実施され得る。被加工物体の表面へのガス供給は、理想的には複数の位置で行われ、前駆物質の均一な分配を確実にする。
【００４４】
本発明の加工システムは、ナノ構造の直接書込のためだけに用いられるのではなく、むしろ、表面変形、表面加工、既存のマイクロおよびナノ構造の変形のために利用できる。よって、複数の位置において前駆体物質を供給できる。異なる前駆体物質が供給されれば、物体表面で局所的に複合の化学加工を実行できる。ナノ構造の製造は、
・複数の金属化合物のうちの１つ、具体的には、非有機金属前駆体または金属オルガニル類（organyles）を供給して、それらを固体金属堆積物に分解する、
・さまざまな化合物の可分解オルガニル類（organyls）を、高含有の含酸素化合物と共に供給して、含酸素化合物を固体酸化堆積物に分解する、
・さまざまな化合物の可分解オルガニル類を高含有の含窒素化合物と共に供給して、含窒素化合物を亜硝酸堆積物に分解する、
・有機化合物類を供給して、それらを炭素堆積物に分解する、
・揮発性の無機または有機化合物類を供給して、それらの含有分子のうちの１つまたは複数を、局所的な堆積に分解する、
・含ハロゲン化合物類を供給して、それらを、基板材料を局所的にエッチングする、反応性ハロゲン成分に分解する、
・含酸素化合物類を供給して、酸素成分の局所的放出により、基板材料を局所的に酸化する、
・含窒素化合物類を供給して、窒素成分の局所的放出により、基板材料と窒素との局所的反応を誘発する、
・そして、揮発性の無機または有機合成物を供給して、資料表面と局所的に反応する際にそれらが分解する
等の、化学的工程により実行される、本発明の直接書込によって実施できる。
【００４５】
本発明の材料加工システムによれば、物体の加工中に、物体表面においてほぼ均一なガス濃度が維持される。よって、圧力範囲は、例えば、１０ｍｂａｒ〜１０−６ｍｂａｒ、特に、１０−３ｍｂａｒ〜１０−５ｍｂａｒ、更に具体的には、約１０−４ｍｂａｒが主流である。
【００４６】
ガス供給システムのプレートは、光学的に透明であるシリコンまたはシリコン酸化物であってもよい。その上に、導電層が装着されて、荷電粒子ビーム、特に、電子ビームが、活性化ビームまたは分析ビームとして用いられる場合に、適切な電位をガス供給装置に印加する。物体表面を加工する加工方法において、ガス供給システムの複数のガス排気口と物体表面との間に非層流ガスが発生するが、ガス供給システムの導管系内で層流ガスが生成され、ガスは分子ビームとしてふるまう。
【００４７】
ガス供給装置のガス排気口は、スリット形、半月形、円形等のような様々な形状の横断面または長手方向断面を有し得る。ガス供給システム内のチャネルまたはパイプは、ガスの流れ方向に沿って、異なる幅または断面サイズを有し得る。本発明のガス供給システムのガス導管系において、物体を加工する操作の間の圧力は、０．０１〜１０ｍｂａｒ、具体的には０．１〜１ｍｂａｒが一般的である。電子ビームまたは他の荷電粒子ビームを使用する場合、ガス供給装置は粒子ビームが横断するようにホールを備え、そのホールは、粒子ビームを用いて表面を操作する間の偏向範囲に対応し得るサイズを有する。
【００４８】
本発明の加工システムは、リソグラフィのためのマスクを補修するために用いられ得るのみではなく、また、集積回路を補修するためにも用いられ得る。更に、本発明の加工システムは、（三次元または層状二次元の）スタンプであって、（反復）構造を有するものを製造するために利用でき、このスタンプは、基板にインプリント（ナノインプリント）して複数の微小反応管を製造することを可能にする。
【００４９】
本発明の加工システムを用いて、いわゆる「ナノインプリントマスク」を製造することもできる。本出願は、生物工学的および薬学的進歩に特に関連する。また、ナノインプリントリソグラフィのテンプレートも、本発明のシステムを用いて加工できる。更に、カーボンナノチューブまたはシリコンナノワイヤも、本システムを用いて製造または加工できる。
【００５０】
本発明の加工システムを用いて、基板においてチオール基が選択的に結合して金が堆積し得る。例えば、タンパク質のような生体分子はチオール基を有し、チオール基を介してそれらは、金堆積が施された基板に結合し得る。
【００５１】
本発明のシステムを用いて製造される最小の金属構造は、電子光学系（プラズモニクス）用途にも適している。
【００５２】
本発明のシステムは、添付の図面と関連して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例に従う、物体表面を加工するシステムの概略図を示す。
【図２】本発明の一実施例に従う加工システムの部分的概略図を示す。
【図３ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置の導管系の構造を示す。
【図３ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置の導管系の構造を示す。
【図４ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図４ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図４ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図５ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図６ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図７ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図８ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図９ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ａ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ｂ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１０ｃ】本発明の一実施例に従うガス供給装置のノズル構造を示す。
【図１１ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｄ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１１ｅ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１２ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１３ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１３ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１４ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｃ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１５ｄ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１６ａ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【図１６ｂ】本発明に従うガス供給装置の一実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、本発明の一実施例に従う、物体表面を加工するためのシステム１の断面図を示す。システム１は、開口部１９を経て、図示しない真空ポンプシステムに接続される真空容器２を備える。真空容器２内に、軸１５に沿う電子ビーム８を生成するための陰極として構成される電子源３が配置される。尚、システム１は、集光／偏光要素２１を備え、電子ビーム８を集光または偏光する。
【００５５】
電子ビーム８はビーム管５に囲まれており、そのビーム管には、例えば、＋８ｋＶほどの、高い陽電位が電極端子７および電圧源を経て印加され得る。ビーム管に印加された電位は、電子源３とビーム管５の間、および、物体３３の表面３３aに向かう電子を加速させる、ビーム管５の一部分内で、電場を発生させる。従って、物体３３は、物体テーブル３４において保持される。電子ビームは、軸１５に沿って進み、物体３３の表面３３aのポイント３５において衝突する。電子ビームを集束させるために、集束レンズ１１は、電子ビーム８の周囲に環状に配置される。集束レンズ１１は、磁気レンズおよび静電のイマージョンレンズの組合せである。従って、磁気レンズは、内部ポールピース１０および外部ポールピース９を備えている。コイル１３での電流によって、ポールピース９，１０を通る電磁流が誘導によって生成され、磁場がアキシャルギャップ１６の領域で発達する。この磁場が電子ビーム８を集束させる。
【００５６】
反応ガスの供給時に、ビーム管５と電極版１８との間に適切な電圧を印加することで、電子源３から放出されて、最初に、電子源とビーム管との間の電場によって加速された一次電子を、物体３３の表面３３ａのポイント３５における材料の堆積またはアブレーションに適した、約１ｋｅＶの一次エネルギーまで減速できる。ビーム管５と電極板１８の間に電圧を印加することに代えて、または、それに加えて、ビーム管５とガス供給装置２０の間の電圧を電源に接続する電極端子３６を用いて印加できる。従って、動作中は、電気引力場（electrical pulling field）が、物体３３の表面３３aとアキシャルギャップ１６周囲のスペースの間で構築され、物体３３の表面３３aから生じた電子が電子検出器１７に至ることを可能にする。
【００５７】
加工位置３５の周囲で、物体３３の表面３３aの表面部分を走査することによって、このレンズ内検出器１７が、加工位置３５の周囲の表面部分からの電子顕微鏡画像を取得して、加工の進行をモニタリングし、さらなる加工を行うか否か決定することを可能にする。
【００５８】
本発明の加工システムの実施態様に従うガス供給装置は、プレートの最大拡張（プレートの平坦側の平面）の平面２５において平面接続して、スタック２３を形成する上プレート２２および下プレート２４を備える。スタック２３は、電子ビーム８の軸１５に対して、実質的に直角方向の平面に広がる。スタック２３は、その中心に貫通孔４７を呈し、それを通じて電子ビーム８が、電子源３から軸１５に沿って、物体３３の表面３３aにおける衝突ポイント３５に到達する。
【００５９】
この実施形態の両プレート２２および２４は、金属、セラミック、ポリマー、または／および、半導体材料、特にＳｉ、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４を含む素材から製造される。図１は、側面図（正面図）の断面であり、両プレートを貫く、両プレートの平坦面に垂直な断面が図示されている。従って、最大限に拡張した平面は、図１に示した平面に対して垂直に広がる。
【００６０】
上プレート２２は、図１に示した断面領域の下側を示し、従って、スタック２３において、第１導管部２６（長手の、パイプ状の管９）は、上プレート２２によって上から、下プレート２４によって下から画定される。本明細書に記載した第１の導管部はパイプの形状をしており、従って図１において矩形領域として示されている。２つのプレートうち１つだけに、凹所を設け、凹所のないプレートをカバーとして凹所のあるプレートを閉じることで導管系を形成できる。さらに、２つ以上のプレートが、スタックを形成し、その内部でスタックの異なる段において異なる導管部が形成され、段の間の管に接続されるか、または、別々のガス排出口につながれる。
【００６１】
スタック２３の上プレート２２は、さらに、通気的に第１導管部２６と連通するガス吸気２９を備えるガス吸気第２導管部２８（ガス吸気口）を呈する。さらに、上プレート２２は、ガス導管３９が物質リザーバ４１につながっているガス端末３７を呈している。従って、物質リザーバ内の物質は、ガス導管３９および第２導管部２８を経て、スタック２３内部のキャビティ２６に、気体として到達する。ガス流を制御するために、バルブ４３は、ガス端末３７の近くに配置され、バルブは、図示しないバルブ制御装置に接続され、バルブを制御する。
【００６２】
下プレート２４は、ガス排気３１を有する第３導管部３０（ガス排気口）を呈する。第３導管部３０の軸３０’の、軸１５からの距離はｄ１になる。上プレート２２における、第２導管部２８の軸２８’の、軸１５からの距離はｄ２になる。距離ｄ２がｄ１より大きいことは、明らかである。第３導管部３０は、ガス排気３１を経て、第１導管部２６に存在するガスを、物体３３の表面３３ａに供給できるようにする。図１に示すように、ガス排気３１は、物体３３の表面３３ａの加工位置３５付近に位置する。従って、物質リザーバ４１に存在する物質は、ガス導管３９、第２導管部２８、第１導管部２６、第３導管部３０、および、ガス排気３１を経て、材料の堆積または材料のアブレートのために、もしくは、電子ビームによって物体をアクティベートした後に、その表面における荷電を相殺するために、好適な方法で加工位置３５に到達する。図１に示すガス供給装置２０によって、物体表面において広く均一な反応ガス濃度がもたらされ、効果的な加工が可能となる。図２に、本発明に従う加工システムの、更なる実施形態１の部分断面図を示すが、ここでは図１に示した多くの構成要素は再度表示しない。これらの構造および機能は、図１や対応する説明から理解されよう。図１に示した実施形態に相当する構成要素には同じ参照番号に符号「ａ」を付して示す。
【００６３】
加工システム１ａは、ガス供給装置２０ａを備えている。ガス供給装置２０ａは、スタック２３ａを備え、これは、相互に積み重なる、３つのスタックしたプレート２２ａ、２７ａ、および２４ａで形成される。それぞれの平坦側部に、上プレート２２ａおよび中央プレート２７ａが接続され、また、中央プレート２７ａおよび下プレート２４ａが接続される。スタック２３ａと、プレート２２ａ、２７ａ、および２４ａは軸１５に垂直な平面に、それぞれ広がる。図１と図２も、スタック２３ａを通る断面を示し、この断面は、プレート２２ａ、２７ａ、および２４ａの平坦面（最大拡張平面）に対して垂直な位置関係である。
【００６４】
スタック２３ａは、内部に、軸１５の両側に第１導管部２６ａを有する。従って、第１導管部２６ａは、上プレート２２ａによって上から、下プレート２４ａによって下から、それらの全長にわたって、それぞれ画定される。図２の断面平面においては、中央プレート２７ａが、この領域において、中央プレート２７ａの全厚にわたる開放領域を有する。従って、第１導管部２６ａは、この開放領域を、上プレート２２ａによって、上から閉じ、下プレート２４ａによって下から閉じることによって形成される。図１に示したガス供給装置２０のように、ガス供給装置２０ａも、通気的に、ガス端末３７ａおよびガス導管３９ａを介してリザーバに接続されている、ガス吸気２９ａを有する第２導管部２８ａ（ガス吸気口）を備える。従って、反応ガスは、第１導管部２６ａに導かれ得る。
【００６５】
物体３３の表面３３ａに反応ガスを供給するために、ガス供給装置２０ａは、さらに、ガス排気３１ａを有する第３導管部３０ａ（ガス排気口）を備える。また、第３導管部３０ａと、軸１５ａの間の距離ｄ１は、第２導管部２８ａと軸１５の間の距離ｄ２よりも小さい。従って、反応ガスは、軸１５ａから遠く離れた場所から、物体３３の加工位置３５に導かれ得る。従って、加工位置３５において、反応ガスを局所的にアクティベートさせて、物体を加工できる。
【００６６】
図３ａおよび３ｂは、本発明に従うガス供給装置の更なる実施形態２０ｂを示し、このとき、図３ａでは、ガス供給装置２０ｂ（図１および２のような）の平坦側に対して垂直な断面を示し、図３ｂでは、軸１５に沿った、ガス供給装置２０ｂの下面図を示す。図３ａおよび３ｂに示す、ガス供給装置２０ｂは、上プレート２２ｂと下プレート２４ｂを備え、また、スタックの正面に配置された端末３７ｂも備えている。この端末を経て、ガスは、上プレート２２ｂおよび下プレート２４ｂによって形成されたスタック２３ｂの内部に備えられた第１導管部に供給され得る。６つの第３導管部３０ｂに位置する、６つのガス排出３１ｂを経て、ガスは、下プレート２４ｂの下に位置する物体（図示しない）の表面に供給され得る。図３ｂは、第１導管部２６ｂの形状を破線で平面図に示す。従って、この第１導管部２６ｂは、１つのガス端末３７ｂが６つの第３導管部３０ｂに接続するように設計されている。
【００６７】
図４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｃおよび１０ａ〜１０ｃは、本願の実施態様に従う、ガス供給装置２０ｄ、・・・、２０ｊの、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊについての様々な配置を示す。図４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａは、上プレート２２ｄ、・・・、２２ｊのそれぞれについての軸１５に沿った、概略平面図を示し、および、図４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃは、下プレート２４ｄ、・・・、２４ｊのそれぞれについての概略平面図を示す。図４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂおよび１０ｂにおいて、ガス供給装置のプレートの平坦面の平面と直角をなす横断面は、それぞれ、図１、２および３の図に類似した図に示す。よって、図４ｂおよび５ｂは、それぞれ、矢印４ｂおよび５ｂで示す切断線従う、図４ａおよび５ａの断面図を示し、他のすべての断面は、それぞれの中間を通る直線に従う断面図を示す。図４ａ〜１０ｃに示したガス供給装置のすべての実施形態は、それぞれ、上プレート２２ｄ、・・・、２２ｊおよび下プレート２４ｄ、・・・、２４ｊを備える。図９ａ〜９ｃおよび１０ａ〜１０ｃに示した実施形態は、それぞれ、下プレート２４ｉおよび２４ｊに続くプレートをさらに備え、第３導管部３０ｉおよび３０ｊをそれぞれ精密に構成できるようにする。
【００６８】
図４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａおよび１０ａは、それぞれ、第２導管部２８ｄ、・・・、２８ｊの断面図を示す。ここで示す実施形態において、それらは、円形形状を有する。必要に応じて、他の断面形状も選択され得る。図４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂおよび１０ｂにおいては、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの長手方向断面図がそれぞれ示される。このような、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの長手方向断面図は、矩形、三角形、台形、半円のような規則的な形状、または、不規則な形状をとり得る。図４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃおよび１０ｃには、第３導管部３０ｄ、・・・、３０ｊの断面を示す。それらは、矩形、円形、楕円（elypse）形のような規則的な形状または不規則な形状をとり得る。第３導管部の横断面および／または長手方向断面図の形状の適切な選択によって、物体表面対する所望のガス供給特性が得られる。
【００６９】
図１１ａ〜１１ｅは、本発明に従うガス供給装置を、それぞれ、異なる視点および異なる断面から見た場合の、更なる実施態様２０ｋを示す。従って、図１１ａは、ガス供給装置２０ｋを、軸１５に沿う視線で見た平面図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを形成するプレート２０ｋ、２７ｋ、および２４ｋの平坦側から見た平面図であることを意味する。図１１ｂおよび１１ｃは、縦断面図を側方から見た図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを、それぞれ図１１ａにおける矢印１１ｂおよび１１ｃによって示される破線に沿って切断し、対応する矢印の方向から見ることで得られる。図１１ｄおよび１１ｅは、縦断面図を側方から見た図を示し、これは、ガス供給装置２０ｋを、それぞれ図１１ａにおける矢印１１ｄおよび１１ｅによって示される破線に沿って切断し、対応する矢印の方向から見ることで得られる。
【００７０】
本実施形態において、ガス供給装置２０ｋは、４つのスルーホール４７ｋ１、４７ｋ２、４７ｋ３および４７ｋ４を備え、これは電子ビーム８１、８２、８３および８４がガス供給装置２０ｋを通過して、物体３３の表面３３ａへ届くことを可能にする。ガス供給装置２０ｋはさらに、複数の第３導管部３０ｋ１、・・・、３０ｋ１０（ガス排気口）を備えている。従って、４つの第３導管部３０ｋは、各スルーホール３７ｋ１、・・・、３７ｋ４の周囲に配置され、４つの加工位置に反応ガスを供給し、その反応ガスは、４つの電子ビーム８１、・・・、８４を用いて加工される。
【００７１】
前述の実施形態とは対照的に、図１１ａ〜１１ｅに記載したガス供給装置２０ｋにおいては、３つのプレート２７ｋ、２２ｋ、２７ｋが備えられ、第１導管部は上プレート２２ｋおよび中間プレート２７ｋによって画定され、第４導管部２６ｋ４は、中間プレート２７ｋおよび下プレート２４ｋによって画定される（図１１ｄ参照）。このように、導管部２６ｋ１および２６ｋ４は、結果としてスタック２３ｋの２つの異なるレベルに配置される。これらの２つの導管部２６ｋ１および２６ｋ４は、通気的に、上プレート２２ｋの上平坦面に配置されているガス端末３７ｋ１および３７ｋ２にそれぞれ接続される。導管部２６ｋ１は第３導管部３０ｋ１、・・・、３０ｋ５に接続している、そして、導管部３０ｋ４は第３導管部３０ｋ６、・・・、３０ｋ１０に接続している。このように、図１１ａ〜１１ｅに記載されたガス供給装置の実施形態２０ｋを用いて、複数の位置で同時に物体被加工表面が加工でき、かつそれらの場所において、２つの異なるガスを同時に供給できる。このように複雑な、本発明に係るガス供給装置のガス導管系を用いて、物体３３の表面３３ａの加工位置３５において、２つの異なるガスが供給でき、バラエティーに富む加工方法が可能となる。
【００７２】
図１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、本発明によるガス供給装置の実施例２０ｌを示す。図１２ａは、ガス供給装置２０ｌの平坦側図を示し、すなわち、該装置の平面図を示す。図１２ｂおよび１２ｃは、ガス供給装置２０ｌを、図１２ａにおいて矢印１２ｂおよび１２ｃで示す線でそれぞれ切断し、矢印の方向から見た場合のガス供給装置２０ｌの断面図を示す。ガス供給装置２０ｌは、一番上のプレート２２ｌ、上から２番目のプレート２２ｌ´、中間プレート２７ｌ、下から２番目のプレート２４ｌ´、そして、一番下のプレート２４ｌを備え、それぞれの平坦面が隣接している。プレート２２ｌ、２２ｌ´、２７ｌ、２４ｌ´および２４ｌにより形成されるガス供給措置２０ｌのスタックの正面において、ガス端末３７ｌ１は最上面２２ｌおよび上から二番目のプレート２２ｌ´の間に配置されて、第１のガスを供給する。第１のガスは、スタックの平坦面に対して平行に延びる導管部２６ｌ１に到達し、そこから、実質的にスタックの平坦面に対して垂直な、導管部２６ｌ３を経て、ミキサー５０に達する。第１のガス端末３７ｌ１が、ガス供給装置２０ｌのスタックの上から二番目のプレート２２ｌ´および中間プレート２７ｌの間に配置されている、スタックの正面において、第２ガス端末３７ｌ２が第２のガスを供給するように配置されている。スタックの平坦側と実質的に平行に走る導管部２６ｌ４を経て、第２のガスがミキサー５０に到達する。このミキサーは、第１のガスおよび第２のガスを混合するための受動素子であって、また、混合補助素子５１および５２により構成され、それらはそこを通過するガスを旋回および混合させる。例えば、素子５１および５２は、シーブまたはグリルによって形成される。第１のガスおよび第２のガスの混合によって得られたガス混合物は、最下プレート２４ｌおよび下から２番目のプレート２４ｌ´の間に形成された導管部２６ｌ５に到達する。そこから、ガス混合物は、導管部３０ｌに到達して、排気口３１ｌからガス供給装置の外へ出て、図１２ｂおよび１２ｃに示したスタックの下に配置された物体に供給される。このように、図１２ａ、１２ｂおよび１２ｃにおいて示した、本発明によるガス供給装置２０ｌの実施形態は、混合物が物体表面に供給される前に、該装置内において２ガスを混合できる。更に、図１２ａにおいて、スルーホール４７ｌは、２つのガス排気口２１ｌの間にそれぞれ配置されており、電子ビームを横断させて、物体表面においてガス混合物をアクティベートできるようにする。スタックの平坦面に対して実質的に垂直に配置された、ガス供給装置２０ｌのミキサー５０が、スタック内のガス供給装置導管部において、両方のガスを混合させることに留意されたい。このようなミキサーは、垂直ミキサーとも称されている。
【００７３】
図１３ａおよび１３ｂは、本発明によるガス供給装置の実施形態２０ｍを示す。図１３ａは、ガス供給装置２０ｍの平面図を示し、図１３ｂは、ガス供給装置２０ｍを図１３ａにおいて矢印１３ｂで示す線で切断して得られた断面を、矢印の方向から見た図を示す。ガス供給装置２０ｍは、上プレート２０ｍ、中間プレート２７ｍおよび下プレート２４ｍを備えている。プレート２２ｍ、２７ｍおよび２４ｍによって形成されたスタックの正面においては、上プレート２２ｍと中間プレート２７ｍの間に第１ガスを供給するための第１ガス端末３７ｍ１が配置されている。供給された第１ガスは、スタックの平坦側に対して実質的に平行な導管部２６ｍ１およびスタックの平坦側に対して実質的に垂直な導管部２６ｍ３を経て、水平ミキサー５４に到達する。ガス供給装置２０ｍの、プレート２２ｍ、２４ｍおよび２７ｍにより形成されたスタックの、同じ正面側において、中間プレート２７ｍと下プレート２４ｍとの間にガス端末３７ｍ２が配置され、第２のガスを供給する。第２のガスは、スタックの平坦側と実質的に平行な導管部２６ｍ２を経て、水平ミキサー５４に到達する。水平ミキサー５４は、シーブ、グリル、および／または、第１のガスおよび第２のガスが互いに混合するための他の混合補助素子を含み得る。導管部３０ｍを経て、ガス混合物は、ガス排出口３１ｍからガス供給装置を出て、図１３ｂのスタックの下に配置されている物体表面に供給される。図１３ａに図示するように、ガス供給装置２０ｍは、更にスルーホール４７ｍを備え、電子ビームがガス供給装置２０ｍを貫通して物体表面でガス混合物を活性化できるようにする。従って、図１３ａおよび１３ｂに示した、ガス供給装置の実施形態２０ｍを用いて、水平ミキサーによって、ガス供給装置内の２つの異なるガスをスタックに平行な導管部内で混合して、ガス混合物を被加工物体の表面に供給できるようにする。
【００７４】
図１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、１３ａおよび１３ｂに示した、ミキサー５０および５４は、２つのガスを混合するためのマイクロモーターのような能動素子を備えてもよい。
【００７５】
図１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｎを示す。図１４ａは、ガス供給装置２０ｎを平坦側から見た図を示し、すなわち、平面図である。図１４ｂおよび１４ｃは、矢印１４ｂおよび１４ｃで示した線で切断した断面を、それぞれ矢印の方向から見た図を示す。ガス供給装置２０ｎは、上プレート２２ｎ、中間プレート２７ｎおよび下プレート２４ｎによって形成されるプレートのスタックを備え、これらのプレートは、それぞれ平坦側で隣接している。ガス供給装置２０ｎにおける、プレートスタックの正面に配置されたガス端末３７ｎによって、ガスがガス供給装置２０ｎに供給されて導管部２６ｎに到達できるようにする。基本的には、導管部２６ｎは、スタックを形成しているプレート２２ｎ、２７ｎおよび２４ｎの平坦側と平行して延びる。中間プレート２７ｎに面して、上プレート２２ｎ内にセンサ５６が配置され、その上プレート２２ｎからは、電気端末５８がガス供給装置から突き出している。電気端子５８を経て、センサ５６の測定信号は、外部コントローラに導かれ得る。センサは、上プレート２２ｎおよび中間プレート２７ｎの間に配置されたマイクロ機械式圧力センサであってもよい。例えば、センサの電極５６１は上プレート２２ｎに配置されても良く、圧力センサのセンサ電極のような、センサの更なる電極５６２は、反応ガスが存在する導管部２６ｎに当接できる。圧力センサ５６を使用して、導管部２６ｎに存在する反応ガスの圧力が測定できる。圧力センサに代えて、または、それに追加して、更なるガスフローセンサが、ガス供給装置２６ｎの内部に配置されて、ガスフローを測定できる。決定したガス圧力またはガスフローが、物体加工の最適化のために、有利に活用できる。ガスは、被加工物体の表面に、導管部３０ｎおよび排気口３１ｎを経て供給され得る。
【００７６】
図１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および１５ｄは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｐを示す。ここでも、図１５ａは、ガス供給装置の平面図を示し、図１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄは、矢印１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄによって示される線に対応する断面図を示す。ガス供給装置２０ｐの多くの素子は、前述したガス供給装置のそれらと類似するため、それらの詳細な説明は省略する。前述のガス供給装置の実施形態とは対照的に、ガス供給装置２０ｐは、スルーホールの周囲に冷却液を留まらせるために、上プレート２２ｐと中間プレート２７ｐの間に配置させた、空間領域６０（液体領域）を備える。図１５ａでは、平面図において、この空間領域６０を細かい破線で示し、反応ガスを貯留するための導管部２６ｐを粗い破線で示す。冷却手段端末６１を経て、冷却手段が、空間領域６０に満たされ得る。そこから中間プレート２７ｐまたはその一部分を経て、空間領域６０が冷却手段で満たされ、ガス端末３７ｐを経たガスで満たされ得る導管部２６ｐと、熱的接触する。このように、ガス供給装置に供給されたガスは、それが導管部３０ｐおよびガス排気口３１ｐを経てガス供給装置２０ｐの外に出る前に、冷却され得る。このように、ガスは、物体３３の加工位置３５に供給されて電子ビーム８ｐによって活性化される前に、ガス供給装置２０ｐを用いて冷却され得る。
【００７７】
図１６ａおよび１６ｂは、本発明に従うガス供給装置の実施形態２０ｑを示す。ここでも、図１６ａは、ガス供給装置の平面図を示し、図１６ｂは、ガス供給装置２０ｑの、図１６ａに示した矢印１６ｂによって定義される断面図を示す。ガス供給装置２０ｑは、各平坦側部にそれぞれ隣接している、上プレート２２ｑ、中間プレート２７ｑおよび下プレート２４ｑを備えている。ガス供給装置２０ｑは、ガス端末３７ｑを備え、それを経てガス供給装置２０ｑの導管部２６ｑにガスを供給できる。前記に説明したガス供給装置とは対照的に、ガス供給装置２０ｑは、上プレート２２ｑに内蔵されたヒーター６５を備え、該ヒーターは上プレート２２ｑに隣接する中間プレート２７ｑに直接接触する。本実施形態に示したヒーター６５は、加熱コイルとして形成され、該ヒーターにおいては、外部コントローラから供給される加熱のための電気エネルギーが、端末６６を経て供給される。ヒーター６５は、中間プレート２７ｑと熱的接触し、これにより、反応ガスを収容できる導管部２６ｑとも熱的接触できる。ヒーター６５から導管部２６ｑに存在する反応ガスへの熱伝達によって、反応ガスは、ガス供給装置２０ｑから導管部３０ｑおよび放出口３１ｑを経て、物体３３の加工位置３５付近に到達する前に、プレ活性化され得る。ここで、スルーホール４７ｑを横断する電子ビームによって活性化して、加工位置３５を加工することが可能となる。このように、ガス供給装置２０ｑは、反応ガスを被加工物体表面に供給する直前に、プレートによって形成されたガス供給装置内部の熱エネルギーの供給により、反応ガスをプレ活性化することを可能にする。
【００７８】
図１２〜１６に示した、ミキサー、圧力センサ、液体の空間領域およびヒーターは、独立または組み合わせて、本願に記載されたガス供給装置の他の実施形態にも備えられ得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を加工するためのシステムであって、該システムは、
前記物体にガスを供給するためのガス供給装置と、
少なくとも１つの活性化ビームを生成して、前記ガスを活性化するためのビーム源と、
前記少なくとも１つの活性化ビームを前記物体に向けるためのビーム光学系とを備え、
前記ガス供給装置は、前記活性化ビームのビーム方向に対して横断方向に延びる平坦側面で隣接している複数のプレートのスタックを備え、
該プレートスタックは、前記活性化ビームが前記物体に向かって横断することを可能にし、
前記プレートスタックは、少なくとも１つのガス吸気口と、前記物体に一番近くなるように配置された、前記スタックの前記プレートの平坦側面に配置された少なくとも１つのガス排気口を備え、
該ガス吸気口および該ガス排気口は、前記スタック内に形成されたガス導管系により、相互に接続されており、
前記ガス導管系は、活性化ビームの横断部から離れた位置から活性化ビームの横断部に近い位置に延びる、少なくとも１つの導管部を備えることを特徴とする
物体を加工するためのシステム。
【請求項２】
前記導管部の長さと前記スタックの厚さの比率が４より大きく、特に１０より大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スタックが、前記導管部を全長にわたって画定する第１プレートと第２プレートを備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス吸気口が、前記物体から最も遠くに配置されている前記スタックのプレートの平坦面に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム
【請求項５】
前記ガス吸気口が、前記スタックの正面側に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガス供給装置が、複数のガス吸気口を備え、前記物体に複数の異なるガスを供給する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス供給装置が、複数のガス排気口を備え、前記物体に複数の異なるガスを別々に供給する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス供給装置はガス導管系を通じて、共通のガス吸気口に結合されている複数のガス排気口を備えている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビーム源は複数の活性化ビームを生成するために構成され、そして、前記ビーム光学系は、前記物体上の互いに間隔をあけた位置に、前記複数の活性化ビームを向けるように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス導管系を経て前記共通のガス吸気口に接続されており、ガス排気口の数が、前記活性化ビームの数と同等かそれ以上である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの活性化ビームが、電子ビーム、イオンビーム、光子ビームの少なくとも一つを含んでいる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つの検出器をさらに備え、前記活性化ビームにより前記物体から放出された粒子、具体的には電子を検出する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ビーム光学系が、対物レンズを備え、前記物体上で前記活性化ビームの焦点を合わせる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ビーム光学系が、ビーム偏光器を備え、前記活性化ビームが前記物体全体を走査できる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記物体の最も近くに配置されている前記スタックのプレートが、電気伝導性表面を備え、該電気伝導性表面は所定の電位に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スタックの少なくとも１つのガス吸気口に通気的に接続されている物質リザーバをさらに備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記物質リザーバは、前駆ガス、特に、オルガニル類、金属オルガニル類、含酸素化合物、含窒素化合物、有機化合物、無機化合物、ハロゲン化物含有化合物またはこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記物質リザーバは、パージガス、特に、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ２のいずれか１つのような不活性ガスを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ガス供給装置は、さらに、前記プレートスタック内部にテンパリング装置を備え、前記ガス導管部含まれるガスについて、冷却または加熱、あるいはその両方を行う、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ガス供給装置は、少なくとも２つのガス吸気口と、更には、前記プレートスタック内部にミキサーを備え、前記少なくとも２つのガス吸気口を通って前記ガス導管系に入ってくる、２つの異なるガスを混合する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス供給装置は、更に、前記ガス導管系に含まれるガス圧を測定するための圧力センサを前記プレートスタック内に備える、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１】
物体を加工するためのシステムであって、該システムは、
前記物体にガスを供給するためのガス供給装置と、
少なくとも１つの活性化ビームを生成して、前記ガスを活性化するためのビーム源と、
前記少なくとも１つの活性化ビームを前記物体に向けるためのビーム光学系とを備え、
前記ガス供給装置は、前記活性化ビームのビーム方向に対して横断方向に延びる平坦側面で隣接している複数のプレートのスタックを備え、
該プレートスタックは、前記活性化ビームが前記物体に向かって横断することを可能にし、
前記プレートスタックは、少なくとも１つのガス吸気口と、前記物体に一番近くなるように配置された、前記スタックの前記プレートの平坦側面に配置された少なくとも１つのガス排気口を備え、
該ガス吸気口および該ガス排気口は、前記スタック内に形成されたガス導管系により、相互に接続されており、
前記ガス導管系は、活性化ビームの横断部から離れた位置から活性化ビームの横断部に近い位置に延びる、少なくとも１つの導管部を備えることを特徴とする
物体を加工するためのシステム。
【請求項２】
前記導管部の長さと前記スタックの厚さの比率が４より大きく、特に１０より大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スタックが、前記導管部を全長にわたって画定する第１プレートと第２プレートを備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス吸気口が、前記物体から最も遠くに配置されている前記スタックのプレートの平坦面に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム
【請求項５】
前記ガス吸気口が、前記スタックの正面側に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガス供給装置が、複数のガス吸気口を備え、前記物体に複数の異なるガスを供給する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス供給装置が、複数のガス排気口を備え、前記物体に複数の異なるガスを別々に供給する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス供給装置はガス導管系を通じて、共通のガス吸気口に結合されている複数のガス排気口を備えている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビーム源は複数の活性化ビームを生成するために構成され、そして、前記ビーム光学系は、前記物体上の互いに間隔をあけた位置に、前記複数の活性化ビームを向けるように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス導管系を経て前記共通のガス吸気口に接続されており、ガス排気口の数が、前記活性化ビームの数と同等かそれ以上である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの活性化ビームが、電子ビーム、イオンビーム、光子ビームの少なくとも一つを含んでいる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つの検出器をさらに備え、前記活性化ビームにより前記物体から放出された粒子、具体的には電子を検出する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ビーム光学系が、対物レンズを備え、前記物体上で前記活性化ビームの焦点を合わせる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ビーム光学系が、ビーム偏光器を備え、前記活性化ビームが前記物体全体を走査できる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記物体の最も近くに配置されている前記スタックのプレートが、電気伝導性表面を備え、該電気伝導性表面は所定の電位に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スタックの少なくとも１つのガス吸気口に通気的に接続されている物質リザーバをさらに備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記物質リザーバは、前駆ガス、特に、オルガニル類、金属オルガニル類、含酸素化合物、含窒素化合物、有機化合物、無機化合物、ハロゲン化物含有化合物またはこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記物質リザーバは、パージガス、特に、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ２のいずれか１つのような不活性ガスを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ガス供給装置は、さらに、前記プレートスタック内部にテンパリング装置を備え、前記ガス導管部含まれるガスについて、冷却または加熱、あるいはその両方を行う、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ガス供給装置は、少なくとも２つのガス吸気口と、更には、前記プレートスタック内部にミキサーを備え、前記少なくとも２つのガス吸気口を通って前記ガス導管系に入ってくる、２つの異なるガスを混合する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス供給装置は、更に、前記ガス導管系に含まれるガス圧を測定するための圧力センサを前記プレートスタック内に備える、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【図１１ｅ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１４ｃ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１５ｃ】
【図１５ｄ】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１１ｄ】
【図１１ｅ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１４ｃ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１５ｃ】
【図１５ｄ】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【公開番号】特開２００９−１８７９２８（Ｐ２００９−１８７９２８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２９０２０７（Ｐ２００８−２９０２０７）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（５０４０２０４５２）カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー (36)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＮＴＳ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０２０７（Ｐ２００８−２９０２０７）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（５０４０２０４５２）カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー (36)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＮＴＳ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
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