DE102023200399A1

DE102023200399A1 - METHOD AND DEVICE FOR GAS SUPPLY IN JET-BASED MATERIAL PROCESSING

Info

Publication number: DE102023200399A1
Application number: DE102023200399.6A
Authority: DE
Inventors: Christof Baur
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasversorgungseinrichtung (10) für eine Vorrichtung (1) zur strahlbasierten Materialbearbeitung, insbesondere für eine Maskenreparatureinrichtung für mikrolithographische Masken oder dergleichen, sowie eine entsprechende Vorrichtung (1) zur strahlbasierten Materialbearbeitung und ein Verfahren zum Betrieb einer Gasversorgungseinrichtung oder einer Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, wobei die Gasversorgungseinrichtung oder die Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung mindestens ein Gasreservoir (11) für ein Prozessgas und mindestes eine Gaszuführleitung (12) zu einer Gasinjektionseinrichtung (8) umfassen, wobei das Gasreservoir (11) und / oder die Gaszuführleitung (12) mit einem Gasdruck betrieben werden, der unter dem Umgebungsdruck von Gasreservoir (11) oder Gaszuführleitung (12) liegt und / oder die Gasversorgungseinrichtung (10) mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung des mindestens einen Gasreservoirs (11) aufweist.

The present invention relates to a gas supply device (10) for a device (1) for beam-based material processing, in particular for a mask repair device for microlithographic masks or the like, as well as a corresponding device (1) for jet-based material processing and a method for operating a gas supply device or a device for jet-based material processing, wherein the gas supply device or the device for jet-based material processing comprises at least one gas reservoir (11) for a process gas and at least one gas supply line (12) to a gas injection device (8), wherein the gas reservoir (11) and / or the gas supply line (12) be operated with a gas pressure that is below the ambient pressure of the gas reservoir (11) or gas supply line (12) and / or the gas supply device (10) has at least one cooling device for cooling the at least one gas reservoir (11).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasversorgungseinrichtung für eine Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, insbesondere für eine Maskenreparatureinrichtung für mikrolithographische Masken oder dergleichen, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung und ein Verfahren zum Betrieb einer Gasversorgungseinrichtung oder einer Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, wobei die Gasversorgungseinrichtung oder die Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung mindestens ein Gasreservoir für ein Prozessgas und mindestes eine Gaszuführleitung zu einer Gasinjektionseinrichtung umfassen.The present invention relates to a gas supply device for a device for beam-based material processing, in particular for a mask repair device for microlithographic masks or the like, as well as a corresponding device for beam-based material processing and a method for operating a gas supply device or a device for beam-based material processing, wherein the gas supply device or the device for jet-based material processing include at least one gas reservoir for a process gas and at least one gas supply line to a gas injection device.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei der mikrolithographischen Herstellung von mikro - oder nanostrukturierten Bauteilen der Mikroelektronik oder Mikrosystemtechnik werden Masken oder sogenannte Retikel eingesetzt, die die bei der Mikrolithographie abzubildenden Strukturen aufweisen. Derartige Masken können mit Maskenreparatursystemen, die eine ionen - oder elektronenstrahlbasierte Materialabscheidung mittels Prozessgasen verwenden, repariert werden. Ein Überblick über elektronenstrahl - und ionenstrahlbasierte Abscheideverfahren findet sich in Ivo Utke, Patrik Hoffmann, John Melngailis, Gas - assisted focused electron beam and ion beam processing and fabrication in J. Vac. Sci. Technol. B 26(4), Jul/Aug 2008.In the microlithographic production of micro- or nanostructured components of microelectronics or microsystems technology, masks or so-called reticles are used that have the structures to be imaged in microlithography. Such masks can be repaired with mask repair systems that use ion or electron beam-based material deposition using process gases. An overview of electron beam and ion beam based deposition processes can be found in Ivo Utke, Patrik Hoffmann, John Melngailis, Gas - assisted focused electron beam and ion beam processing and fabrication in J. Vac. Sci. Technol. B 26(4), Jul/Aug 2008.

Bei derartigen Maskenreparatursystemen oder auch Rasterelektronenmikroskopen mit strahlbasierter Materialbearbeitung (Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM) auf Basis von elektronenstrahl - und / oder ionenstrahlbasierte Abscheideverfahren können klein dimensionierte Materialausscheidungen dadurch vorgenommen werden, dass entsprechende Prozessgase in den Bereich des Ionenstrahls oder Elektronenstrahls eingebracht werden, sodass im Auftreffbereich des Ionen - oder Elektronenstrahls auf dem zu bearbeitenden Werkstück eine Materialabscheidung stattfinden kann. Entsprechende Prozessgase und Abscheidetechniken finden sich ebenfalls in dem bereits zitierten Übersichtsartikel von Ivo Utke et al., dessen Offenbarungsgehalt durch Verweis hierin mit aufgenommen ist.With such mask repair systems or scanning electron microscopes with beam-based material processing (Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM) based on electron beam and/or ion beam-based deposition processes, small-sized material precipitations can be carried out by introducing appropriate process gases into the area of the ion beam or electron beam , so that material deposition can take place in the area where the ion or electron beam hits the workpiece to be machined. Corresponding process gases and separation techniques can also be found in the already cited review article by Ivo Utke et al., the disclosure content of which is incorporated herein by reference.

Um bei entsprechenden strahlbasierten Vorrichtungen zur Materialbearbeitung, wie Maskenreparatursystemen oder FIB - SEM das entsprechende Prozessgas in die Bearbeitungskammer einzuführen, weisen derartige Anlagen Gasversorgungseinrichtungen und Gasinjektionssysteme auf, mit deren Hilfe die entsprechenden Prozessgase in die Bearbeitungskammer zugeführt werden. Ein Beispiel für eine Gasinjektionseinrichtung findet sich in der US 9 097 625 B2 .In order to introduce the corresponding process gas into the processing chamber in corresponding beam-based devices for material processing, such as mask repair systems or FIB - SEM, such systems have gas supply devices and gas injection systems, with the help of which the corresponding process gases are supplied into the processing chamber. An example of a gas injection device can be found in the US 9,097,625 B2 .

Da derartige Prozessgase unter Umständen giftig oder in anderer Weise schädlich für die Umgebung sind, muss sichergestellt werden, dass derartige Gase im Falle einer Leckage nicht unkontrolliert in die Umgebung abgegeben werden. Entsprechend ist es bekannt, dass bei derartigen Gasversorgungseinrichtungen Absaugeinrichtungen vorgesehen werden, die die Umgebungsluft um sämtliche Komponenten, die entsprechende Gase bzw. Chemikalien enthalten, absaugen, um so im Falle eines Lecks, eine definierte Abfuhr der entsprechenden Prozessgase zu gewährleisten.Since such process gases may be toxic or otherwise harmful to the environment, it must be ensured that such gases are not released into the environment in an uncontrolled manner in the event of a leak. Accordingly, it is known that in such gas supply devices, suction devices are provided which suck out the ambient air around all components that contain corresponding gases or chemicals in order to ensure a defined removal of the corresponding process gases in the event of a leak.

Derartige Absaugeinrichtungen sind jedoch aufwändig in der Herstellung und im Betrieb und erfordern einen großen Platzbedarf. Insbesondere muss über eine aufwändige Sensorik sichergestellt werden, dass die Absaugung im Betrieb ist und korrekt funktioniert. Darüber hinaus verursacht die durch die Absaugung erzeugte Luftströmung Schall und somit Lärm sowie Vibrationen. Außerdem können durch die Absaugeinrichtung Schwingungen auf die Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung übertragen welchen, welche bei den sehr klein dimensionierten Bearbeitungsbereichen zu Fehlern führen können.However, such suction devices are complex to manufacture and operate and require a lot of space. In particular, complex sensors must be used to ensure that the suction is in operation and functions correctly. In addition, the air flow generated by the extraction causes noise and therefore noise and vibrations. In addition, the suction device can transmit vibrations to the device for jet-based material processing, which can lead to errors in the very small processing areas.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF INVENTION

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Gasversorgungseinrichtung für eine Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung und insbesondere für Maskenreparatursysteme oder vergleichbare Anlagen, wie FIB - SEM bereitzustellen, bei welcher die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik vermieden werden und auf einfache und sichere Weise sichergestellt werden kann, dass im Falle einer Leckage Prozessgase nicht ungehindert in die Umgebung abgegeben werden.It is therefore the object of the present invention to provide a gas supply device for a device for beam-based material processing and in particular for mask repair systems or comparable systems, such as FIB - SEM, in which the problems of the prior art described above are avoided and can be ensured in a simple and safe manner that in the event of a leak, process gases are not released into the environment unhindered.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gasversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie einem Verfahren zum Betrieb einer Gasversorgungseinrichtung bzw. einer Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a gas supply device with the features of claim 1, a device for jet-based material processing with the features of claim 8 and a method for operating a gas supply device or a device for jet-based material processing with the features of claim 9. Advantageous embodiment Forms are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schlägt vor, eine Gasversorgungseinrichtung für eine Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung so zu betreiben, dass das mindestens eine Gasreservoir der Gasversorgungseinrichtung, in welchem ein Prozessgas bereitgestellt wird, und / oder eine Gaszuführleitung zu einem Verbraucher, wie einer Gasinjektionseinrichtung, mit welcher das von dem mindestens einen Gasreservoir bereitgestellte Prozessgas in eine strahlbasierte Materialbearbeitungsvorrichtung eingeführt wird, bzw. sämtliche gasführenden Komponenten der Gasversorgungseinrichtung, aus denen Prozessgas entweichen könnte, mit einem Gasdruck zu betreiben, der unterhalb des Drucks der umgebenden Atmosphäre liegt, sodass im Fall einer Leckage das Prozessgas nicht ungehindert entweichen kann, sondern durch die umgebende Atmosphäre zurückgehalten wird. Die umgebende Atmosphäre kann hierbei Luftatmosphäre bei normalem Atmosphärendruck oder eine spezielle Gasatmosphäre sein, beispielsweise aus inertem Gas, wie beispielsweise eine Argonatmosphäre oder Stickstoffatmosphäre, bei welcher ein entsprechend erhöhter Druck eingestellt wird.The invention proposes to operate a gas supply device for a device for jet-based material processing in such a way that the at least one gas reservoir of the gas supply device, in which a process gas is provided, and / or a gas supply line to a consumer, such as a gas injection device, with which the from the Process gas provided at least one gas reservoir is introduced into a jet-based material processing device, or all gas-carrying components of the gas supply device from which process gas could escape are operated with a gas pressure that is below the pressure of the surrounding atmosphere, so that in the event of a leak the process gas is not unhindered can escape but is retained by the surrounding atmosphere. The surrounding atmosphere can be an air atmosphere at normal atmospheric pressure or a special gas atmosphere, for example made of inert gas, such as an argon atmosphere or nitrogen atmosphere, in which a correspondingly increased pressure is set.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Druckerhöhung der Umgebungsatmosphäre mit einer speziell eingestellten Atmosphäre kann der Druck des oder der Prozessgase reduziert werden, und zwar beispielsweise durch eine entsprechende Kühlung des Prozessgases bzw. des Gasreservoirs, in dem das Prozessgas aufbewahrt wird. In gleicher Weise kann das Prozessgas in Gasleitungen, in denen die Gase transportiert werden, also die Gaszuführleitung von dem Gasreservoir zu dem Verbraucher, z. B. in Form einer Gasinjektionseinrichtung gekühlt oder auf entsprechend niedriger Temperatur gehalten werden.Alternatively or in addition to increasing the pressure of the ambient atmosphere with a specially set atmosphere, the pressure of the process gas or gases can be reduced, for example by appropriately cooling the process gas or the gas reservoir in which the process gas is stored. In the same way, the process gas can be transported in gas lines in which the gases are transported, i.e. the gas supply line from the gas reservoir to the consumer, e.g. B. cooled in the form of a gas injection device or kept at a correspondingly low temperature.

Entsprechend weist eine Gasversorgungseinrichtung für eine Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung des mindestens einen Gasreservoirs und / oder einer Gaszuführleitung auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasversorgungseinrichtung eine Druckkammer besitzen, in welcher das mindestens eine Gasreservoir und / oder die Gaszuführleitung zu einer Gasinjektionseinrichtung aufgenommen sind, wobei in der Druckkammer ein gegenüber dem Prozessgas in dem mindestens einen Gasreservoir und / oder in der Gaszuführleitung ein erhöhter Druck eingestellt werden kann.Accordingly, a gas supply device for a device for jet-based material processing according to the present invention has at least one cooling device for cooling the at least one gas reservoir and / or a gas supply line. Alternatively or additionally, the gas supply device can have a pressure chamber in which the at least one gas reservoir and / or the gas supply line to a gas injection device are accommodated, an increased pressure being set in the pressure chamber compared to the process gas in the at least one gas reservoir and / or in the gas supply line can be.

Die Gasversorgungseinrichtung kann mehrere Gasreservoire aufweisen, wobei sowohl ein einzelnes Gasreservoir als auch mehrere Gasreservoire insbesondere austauschbar angeordnet sein können, sodass nach einem Verbrauch eines Prozessgases dieses durch einfachen Austausch eines Gasreservoirs erneut bereitgestellt werden kann. Durch mehrere Gasreservoire können verschiedene Prozessgase gleichzeitig bereitgestellt werden, die unter Umständen auch gemischt werden, oder es kann in mehreren Gasreservoirs das gleiche Prozessgas bereitgestellt werden, um so bei einem notwendigen Austausch eines Gasreservoirs die Gasversorgungseinrichtung weiter betreiben zu können.The gas supply device can have several gas reservoirs, wherein both a single gas reservoir and several gas reservoirs can in particular be arranged interchangeably, so that after a process gas has been consumed, it can be made available again by simply replacing a gas reservoir. Several gas reservoirs can be used to provide different process gases at the same time, which may also be mixed, or the same process gas can be provided in several gas reservoirs in order to be able to continue to operate the gas supply device if a gas reservoir needs to be replaced.

Das Gasreservoir kann so ausgebildet sein, dass das Gasreservoir einen Gasaufnahmebehälter und ein äußeres Gehäuse umfasst, wobei der Gasaufnahmebehälter zumindest teilweise beanstandet zum äußeren Gehäuse angeordnet ist, sodass sich ein Zwischenraum zwischen Gasaufnahmebehälter und äußerem Gehäuse ergibt, in welchem Isolationsmaterial zur thermischen Isolierung und / oder ein Raum für ein Kühlfluid angeordnet werden kann.The gas reservoir can be designed such that the gas reservoir comprises a gas receiving container and an outer housing, wherein the gas receiving container is arranged at least partially offset from the outer housing, so that there is a gap between the gas receiving container and the outer housing, in which insulation material for thermal insulation and / or a space for a cooling fluid can be arranged.

Die Kühleinrichtung kann mindestens ein Peltierelement oder sonstige Kühlelemente umfassen, die eine Abkühlung des mindestens einen Gasreservoirs und / oder der Gaszuführleitung ermöglichen. Darüber hinaus kann die Gasversorgungseinrichtung oder die Kühleinrichtung entsprechende Sensoren, wie beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren und der gleichen aufweisen, um den Zustand der Prozessgase zu überwachen.The cooling device can include at least one Peltier element or other cooling elements that enable cooling of the at least one gas reservoir and/or the gas supply line. In addition, the gas supply device or the cooling device can have corresponding sensors, such as pressure sensors, temperature sensors and the like, in order to monitor the condition of the process gases.

Die Gasversorgungseinrichtung kann weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Gasflusses von mindestens einem Gasreservoir und / oder in der Gaszuführleitung umfassen, wobei die Steuerungseinrichtung über mindestens eine Signalleitung mit mindestens einem Sensor verbunden sein kann, um entsprechende Daten oder Signale zu empfangen, und / oder mit mindestens einer Steuerungsleitung mit mindestens einem Aktivator, wie beispielsweise einem steuerbaren Ventil, in Verbindung stehen kann, um den Gasfluss zu beeinflussen.The gas supply device can further comprise a control device for controlling the gas flow from at least one gas reservoir and / or in the gas supply line, wherein the control device can be connected to at least one sensor via at least one signal line in order to receive corresponding data or signals, and / or with at least a control line can be connected to at least one activator, such as a controllable valve, in order to influence the gas flow.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 eine Darstellung einer Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, wie einer Maskenreparatureinrichtung für mikrolithographische Masken oder eines Rasterelektronenmikroskops mit ionenstrahlbasierter Deposition (Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM),
2 eine Darstellung einer Gasversorgungseinrichtung für eine Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, wie sie in 1 dargestellt ist,
3 eine Darstellung eines Gasreservoirs, wie es in der Gasversorgungseinrichtung der 2 Verwendung findet und in
4 eine Darstellung des Ablaufdiagramms eines Wechsels eines Gasreservoirs der Gasversorgungseinrichtung aus 2.

The attached drawings show in a purely schematic manner

1 a representation of a device for beam-based material processing, such as a mask repair device for microlithographic masks or a scanning electron microscope with ion beam-based deposition (Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM),
2 a representation of a gas supply device for a jet-based device th material processing, as in 1 is shown,
3 a representation of a gas reservoir, as in the gas supply facility 2 is used and in
4 a representation of the flowchart of a change of a gas reservoir of the gas supply device 2 .

AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEXAMPLES OF EMBODIMENTS

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.Further advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of the exemplary embodiments. However, the invention is not limited to these exemplary embodiments.

Die 1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zur strahlbasierten Materialbearbeitung, wie beispielsweise eine Maskenreparatureinrichtung für mikrolithographische Masken oder ein Rasterelektronenmikroskop mit ionenstrahl - oder elektronenstrahlbasierter Materialdeposition (z.B. Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM).The 1 shows, in a purely schematic representation, a device 1 for beam-based material processing, such as a mask repair device for microlithographic masks or a scanning electron microscope with ion beam or electron beam based material deposition (e.g. Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope FIB - SEM).

Die Vorrichtung 1 zur strahlbasierten Materialbearbeitung aus 1 umfasst eine Vakuumkammer 2, in welcher eine Strahlerzeugungseinrichtung 3 angeordnet ist, die einen Ionenstrahl oder Elektronenstrahl 4 erzeugen kann. In der Vakuumkammer 2 befindet sich weiterhin ein Probentisch 5, auf welchem ein zu bearbeitendes Werkstück 6, wie eine mikrolithographische Maske, angeordnet werden kann. Der Ionenstrahl oder Elektronenstrahl 4 kann entsprechend auf das Werkstück 6 gerichtet werden.The device 1 for beam-based material processing 1 comprises a vacuum chamber 2, in which a beam generating device 3 is arranged, which can generate an ion beam or electron beam 4. In the vacuum chamber 2 there is also a sample table 5 on which a workpiece 6 to be processed, such as a microlithographic mask, can be arranged. The ion beam or electron beam 4 can be directed onto the workpiece 6 accordingly.

Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 1 zur strahlbasierten Materialbearbeitung eine Gasversorgungseinrichtung 10, die über eine Schnittstelle 9 zur Anbindung einer Gaszuführleitung 12 an eine Gasinjektionseinrichtung 8 so mit der Vakuumkammer 2 verbunden ist, dass über die Gasinjektionseinrichtung 8 ein Prozessgas aus der Gasversorgungseinrichtung 10 in die Vakuumkammer 2 eingeleitet und insbesondere im Auftreffbereich des Ionen - oder Elektronenstrahls 4 auf das Werkstück 6 bereitgestellt werden kann.In addition, the device 1 for jet-based material processing includes a gas supply device 10, which is connected to the vacuum chamber 2 via an interface 9 for connecting a gas supply line 12 to a gas injection device 8 in such a way that a process gas is introduced from the gas supply device 10 into the vacuum chamber 2 via the gas injection device 8 and can be provided in particular in the area of impact of the ion or electron beam 4 on the workpiece 6.

Das Prozessgas, welches in Wechselwirkung mit dem Ionen - oder Elektronenstrahl 4 zu einer Materialabscheidung auf dem Werkstück 6 eingesetzt werden kann, ist in der Gasversorgungseinrichtung 10 in Gasreservoirs 11 gelagert, die mit der Gaszuführleitung 12 verbunden sind, um über diese das entsprechende Gas an die Gasinjektionseinrichtung 8 zu liefern.The process gas, which can be used in interaction with the ion or electron beam 4 to deposit material on the workpiece 6, is stored in the gas supply device 10 in gas reservoirs 11, which are connected to the gas supply line 12 in order to supply the corresponding gas to the gas supply line 12 Gas injection device 8 to deliver.

Wie aus der 1 zu entnehmen ist, weist die Gasversorgungseinrichtung 10 mehrere Gasreservoirs 11 auf, die separat oder gleichzeitig das darin gespeicherte Gas an die Gaszuführleitung 12 zur Weiterleitung an die Gasinjektionseinrichtung 8 abgeben können, wobei in den Gasreservoirs 11 unterschiedliches Gas gespeichert sein kann, sodass verschiedene Gase auch miteinander gemischt werden können.Like from the 1 As can be seen, the gas supply device 10 has a plurality of gas reservoirs 11, which can separately or simultaneously deliver the gas stored therein to the gas supply line 12 for forwarding to the gas injection device 8, wherein different gas can be stored in the gas reservoirs 11, so that different gases can also be mixed together can be mixed.

Die 2 zeigt die Gasversorgungseinrichtung 10 in einer größeren, detaillierteren Darstellung. Wie der 2 zu entnehmen ist, weist die Gasversorgungseinrichtung 10 für jedes Gasreservoir 11 ein steuerbares Ventil 15 auf, sodass der Gaszufluss aus jedem einzelnen Gasreservoir 11 in die Gaszuführleitung 12 einstellbar ist. Die Ventile 15 der Gasreservoirs 11, die in der 2 der besseren Übersichtlichkeit wegen getrennt von den Gasreservoirs 11 dargestellt sind, sind über eine Steuerleitung 16 und einen Anschluss 18 mit einer Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden, die die Gasversorgung aus der Gasversorgungseinrichtung 10 steuert. Beispielsweise kann es sich bei der Steuerleitung 16 um einen Teil eines Bussystem handeln, mit welchen Daten, Befehle und / oder Signale von der Steuerungseinrichtung an Komponenten der Gasversorgungseinrichtung 10, wie die Ventile 15 der Gasreservoirs 11, übertragen werden können. Darüber hinaus können an den Gasreservoirs 11 Sensoren vorgesehen sein, die wiederum über eine Signalleitung 17 mit der Steuereinrichtung verbunden sind, um die erfassten Daten bzw. Signale an die Steuerungseinrichtung abgeben zu können. Beispielsweise kann es sich um Drucksensoren, Temperatursensoren und dergleichen handeln. Auch die Signalleitung 17 kann entsprechend einem Bussystem ausgebildet sein.The 2 shows the gas supply device 10 in a larger, more detailed representation. Again 2 As can be seen, the gas supply device 10 has a controllable valve 15 for each gas reservoir 11, so that the gas inflow from each individual gas reservoir 11 into the gas supply line 12 can be adjusted. The valves 15 of the gas reservoirs 11, which are in the 2 For the sake of clarity, are shown separately from the gas reservoirs 11, are connected via a control line 16 and a connection 18 to a control device (not shown), which controls the gas supply from the gas supply device 10. For example, the control line 16 can be a part of a bus system with which data, commands and / or signals can be transmitted from the control device to components of the gas supply device 10, such as the valves 15 of the gas reservoirs 11. In addition, sensors can be provided on the gas reservoirs 11, which in turn are connected to the control device via a signal line 17 in order to be able to deliver the recorded data or signals to the control device. For example, they can be pressure sensors, temperature sensors and the like. The signal line 17 can also be designed according to a bus system.

Darüber hinaus umfasst die Gasversorgungseinrichtung 10 eine Energieversorgungsleitung 19, mit der die verschiedenen elektrischen Komponenten, wie Sensoren oder Aktoren an den Ventilen 15 und dergleichen mit elektrischer Energie versorgt werden.In addition, the gas supply device 10 includes an energy supply line 19 with which the various electrical components, such as sensors or actuators on the valves 15 and the like, are supplied with electrical energy.

Die Gaszuführleitung 12 weist ein Absperrventil 14 auf, welches die Schnittstelle zwischen der Gasversorgungseinrichtung 10 und der Gasinjektionseinrichtung 8 bilden kann.The gas supply line 12 has a shut-off valve 14, which can form the interface between the gas supply device 10 and the gas injection device 8.

Die Gasversorgungseinrichtung 10 kann ein Gehäuse 13 aufweisen, in welchem die Druckreservoirs 11 und die Gaszuführleitung 12 aufgenommen sind. In dem Gehäuse 13, welches auch als Druckkammer ausgebildet sein kann, kann entweder Atmosphärendruck und eine entsprechende Luftatmosphäre vorliegen oder es kann eine inert Gasatmosphäre, beispielsweise eine Argonatmosphäre oder eine Stickstoffatmosphäre vorliegen, wobei innerhalb des Gehäuses 13 bzw. der Druckkammer ein gegenüber der umgebenden Atmosphäre und / oder dem Gasdruck in den Gasreservoirs 11 bzw. der Gaszuführleitung erhöhter Druck eingestellt werden kann. Der erhöhte Druck, der in dem Gehäuse 13 oder der Druckkammer herrscht, dient dazu einen Druckunterschied zwischen dem oder den Prozessgasen in den Gasreservoirs 11 und / oder der Gaszuführleitung 12 bereitzustellen, sodass bei einem Leck eines Gasreservoirs 11 oder der Gaszuführleitung 12 darin befindliches Prozessgas nicht ungehindert austreten kann, sondern aufgrund des erhöhten äußeren Drucks das Gasreservoir 11 oder die Gaszuführleitung 12 im Wesentlichen nicht verlassen wird.The gas supply device 10 can have a housing 13 in which the pressure reservoirs 11 and the gas supply line 12 are accommodated. In the housing 13, which can also be designed as a pressure chamber, either atmospheric pressure and a corresponding air atmosphere can be present or there can be an inert gas atmosphere, for example an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere, whereby Within the housing 13 or the pressure chamber, a pressure that is increased compared to the surrounding atmosphere and / or the gas pressure in the gas reservoir 11 or the gas supply line can be set. The increased pressure that prevails in the housing 13 or the pressure chamber serves to provide a pressure difference between the process gas(es) in the gas reservoirs 11 and/or the gas supply line 12, so that in the event of a leak in a gas reservoir 11 or the gas supply line 12, process gas contained therein is not released can escape unhindered, but essentially does not leave the gas reservoir 11 or the gas supply line 12 due to the increased external pressure.

Ein Druckunterschied zwischen dem Prozessgas in den Gasreservoirs 11 und / oder der Gaszuführleitung 12 und der umgebenden Atmosphäre in dem Gehäuse 13 kann auch bei einer normalen Luftatmosphäre im Gehäuse 13 oder zusätzlich zu einem erhöhten Druck im Gehäuse 13 bzw. der Druckkammer dadurch eingestellt werden, dass der Druck des Prozessgases bzw. der Prozessgase in den Gasreservoirs 11 und der Gaszuführleitung 12 verringert wird. Dies kann dadurch geschehen, dass das Prozessgas bzw. die Prozessgase in den Gasreservoirs 11 und der Gaszuführleitung 12 gekühlt werden, sodass durch die niedrigere Temperatur der Druck abfällt.A pressure difference between the process gas in the gas reservoirs 11 and/or the gas supply line 12 and the surrounding atmosphere in the housing 13 can also be adjusted in the case of a normal air atmosphere in the housing 13 or in addition to an increased pressure in the housing 13 or the pressure chamber in that the pressure of the process gas or gases in the gas reservoirs 11 and the gas supply line 12 is reduced. This can be done by cooling the process gas or gases in the gas reservoirs 11 and the gas supply line 12, so that the pressure drops due to the lower temperature.

Entsprechend weist die Gasversorgungseinrichtung 10 einen Wasserzufluss 20 und einen Wasserabfluss 21 auf, über die ein Wasserkreislauf durch oder um die Gasreservoirs 11 bereitgestellt werden kann, um die darin befindlichen Prozessgase zu kühlen.Accordingly, the gas supply device 10 has a water inflow 20 and a water outflow 21, via which a water circuit can be provided through or around the gas reservoirs 11 in order to cool the process gases therein.

Die 3 zeigt ein Gasreservoir 11 im größeren Detail. Wie der 3 zu entnehmen ist, umfasst das Gasreservoir 11 einen Gasaufnahmebehälter 22, der mit Abstand zu einem äußeren Gehäuse 23 angeordnet ist, sodass ein Zwischenraum 24 entsteht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Zwischenraum 24 zur Aufnahme von Kühlwasser, welches über den Wasserzufluss 20 zugeführt und über den Wasserabfluss 21 abgeführt wird. Anstelle der gezeigten Wasserkühlung kann in dem Zwischenraum 24 auch ein Isolationsmaterial vorgesehen werden, um einen Temperaturausgleich des im Gasaufnahmebehälter 22 befindlichen Prozessgases mit der Umgebung zu verhindern.The 3 shows a gas reservoir 11 in greater detail. Again 3 As can be seen, the gas reservoir 11 comprises a gas receiving container 22, which is arranged at a distance from an outer housing 23, so that a gap 24 is created. In the exemplary embodiment shown, the gap 24 serves to accommodate cooling water, which is supplied via the water inlet 20 and discharged via the water outlet 21. Instead of the water cooling shown, an insulating material can also be provided in the intermediate space 24 in order to prevent the temperature of the process gas located in the gas receiving container 22 from equalizing with the environment.

Das Gasreservoir 11 weist weiterhin eine Gasleitung auf, mit der der Gasaufnahmebehälter 22 mit der Gaszuführleitung 12 verbunden werden kann. In der Gasleitung ist ein Ventil 25 angeordnet, welches über die Steuerleitung 16 steuerbar ist, sodass die Abgabe aus dem Gasaufnahmebehälter 22 an die Gaszuführleitung 12 einstellbar ist.The gas reservoir 11 also has a gas line with which the gas receiving container 22 can be connected to the gas supply line 12. A valve 25 is arranged in the gas line, which can be controlled via the control line 16, so that the delivery from the gas receiving container 22 to the gas supply line 12 can be adjusted.

An dem Gasreservoir 11 ist weiterhin ein Peltierelement 28 angeordnet, welches zusätzlich oder alternativ zu der Wasserkühlung eine Kühlung des im Gasaufnahmebehälter 22 befindlichen Prozessgases ermöglicht. Zur Kontrolle der Temperatur des Prozessgases im Gasaufnahmebehälter 22 sind an dem Gasrareservoir 11 zwei Thermoelemente 26, 27 angeordnet, die über nicht näher gezeigte Signalleitungen mit der Steuerungseinrichtung verbunden sind.A Peltier element 28 is also arranged on the gas reservoir 11, which enables cooling of the process gas located in the gas receiving container 22 in addition to or as an alternative to the water cooling. To control the temperature of the process gas in the gas receiving container 22, two thermocouples 26, 27 are arranged on the gas reservoir 11, which are connected to the control device via signal lines (not shown).

Durch die Kühlung des Prozessgases in dem Gasreservoir 11 wird der Druck des Prozessgases gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgesenkt, sodass bei einem Leck des Gasreservoirs 11 oder der Gaszuführleitung 12 das Prozessgas nicht ohne weiteres entweichen kann.By cooling the process gas in the gas reservoir 11, the pressure of the process gas is reduced relative to the surrounding atmosphere, so that if there is a leak in the gas reservoir 11 or the gas supply line 12, the process gas cannot escape easily.

Wird ein Gasreservoir 11 ausgetauscht, weil das darin befindliche Prozessgase aufgebraucht ist oder andere Prozessgase bereitgestellt werden sollen, wird gemäß dem Ablaufdiagramm der 4 vorgegangen. Zunächst wird in einem ersten Schritt 31 die Gasleitung oder Gaszuführleitung 12, die nach dem Entfernen des Gasreservoirs 11 unabgesperrt in Kontakt mit der Umgebung treten würde, abgepumpt, sodass die entsprechende Gasleitung und / oder Gaszuführleitung 12 frei von Prozessgas ist. Beispielweise kann hierzu das Ablassventil 29 der Gaszuführleitung 12, das in 2 gezeigt ist, nach dem Schließen der Ventile 15 und des Absperrventils 14 geöffnet werden, um die Gaszuführleitung 12 zwischen den einzelnen Gasreservoirs 11 und dem Absperrventil 14 zu leeren.If a gas reservoir 11 is replaced because the process gases in it have been used up or other process gases need to be provided, according to the flow chart 4 proceeded. First, in a first step 31, the gas line or gas supply line 12, which would come into contact with the environment in an unblocked manner after the gas reservoir 11 has been removed, is pumped out, so that the corresponding gas line and / or gas supply line 12 is free of process gas. For example, the drain valve 29 of the gas supply line 12, which is in 2 is shown, after closing the valves 15 and the shut-off valve 14 are opened in order to empty the gas supply line 12 between the individual gas reservoirs 11 and the shut-off valve 14.

Danach kann in einem zweiten Schritt 32 das bis jetzt benutzte, „alte“ Reservoir 11 entfernt und in einem dritten Schritt 33 das neue Reservoir mit dem neuen Prozessgas im Gehäuse 13 angeordnet und an die Kühleinrichtung in Form des Peltierelements 28 und / oder die Wasserkühlung 20,21,24 angeschlossen werden.Thereafter, in a second step 32, the previously used “old” reservoir 11 can be removed and in a third step 33, the new reservoir with the new process gas can be arranged in the housing 13 and connected to the cooling device in the form of the Peltier element 28 and/or the water cooling 20 ,21,24 can be connected.

Nachdem das Prozessgas in dem neu angeschlossenen Gasreservoir 11 in einem vierten Schritt 34 abgekühlt worden ist, kann in einem fünften Schritt 35 eine an einem Gasanschluss des Gasreservoirs 11 befindliche Schutzkappe entfernt und in einem sechsten Schritt 36 die Verbindung des Gasreservoirs 11 zur Gaszuführleitung 12 hergestellt werden. Anschließend ist die Gasversorgungseinrichtung 10 mit dem neuen Gasreservoir 11 einsatzbereit.After the process gas in the newly connected gas reservoir 11 has been cooled in a fourth step 34, a protective cap located on a gas connection of the gas reservoir 11 can be removed in a fifth step 35 and the connection of the gas reservoir 11 to the gas supply line 12 can be established in a sixth step 36 . The gas supply device 10 with the new gas reservoir 11 is then ready for use.

Durch die Kühlung des Prozessgases im neu angeschlossenen Gasreservoir 11 vor der Herstellung der Verbindung des Gasreservoirs 11 mit der Gaszuführleitung 12 kann wiederum sichergestellt werden, dass der Druck des Prozessgases unterhalb des Umgebungsdrucks liegt und somit bei einem Leck das Austreten des Prozessgases verhindert wird. Auf diese Weise ist es möglich auf aufwändige Absaugeinrichtung für den Fall einer Leckage zu verzichten.By cooling the process gas in the newly connected gas reservoir 11 before establishing the connection of the gas reservoir 11 to the gas supply line 12, it can in turn be ensured that the pressure of the process gas is below the ambient pressure and thus at a Leak prevents the process gas from escaping. In this way, it is possible to dispense with complex suction devices in the event of a leak.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.Although the present invention has been described in detail using the exemplary embodiments, it is obvious to those skilled in the art that the invention is not limited to these exemplary embodiments, but rather that modifications are possible in such a way that individual features can be omitted or other combinations of features can be implemented without departing from the scope of protection of the appended claims. In particular, the present disclosure includes all combinations of the individual features shown in the various exemplary embodiments, so that individual features that are only described in connection with one exemplary embodiment can also be used in other exemplary embodiments or combinations of individual features that are not explicitly shown.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11: Vorrichtung zur strahlbasierten Materialbearbeitung, insbesondere Maskenreparatureinrichtung oder FIB - SEMDevice for beam-based material processing, in particular mask repair device or FIB - SEM
22: Vakuumkammervacuum chamber
33: StrahlerzeugungseinrichtungBeam generating device
44: Ionenstrahl oder ElektronenstrahlIon beam or electron beam
55: ProbentischSample table
66: Werkstückworkpiece
77: GasstrahlGas jet
88th: GasinjektionseinrichtungGas injection device
99: Schnittstelleinterface
1010: GasversorgungseinrichtungGas supply facility
1111: Gasreservoirgas reservoir
1212: GaszuführleitungGas supply line
1313: Gehäuse oder DruckkammerHousing or pressure chamber
1414: Absperrventil zwischen Gasversorgungseinrichtung und GasinjektionseinrichtungShut-off valve between gas supply device and gas injection device
1515: Ventile der GasreservoirsGas reservoir valves
1616: SteuerleitungControl line
1717: SignalleitungSignal line
1818: Anschluss an SteuerungseinrichtungConnection to control device
1919: EnergieversorgungsleitungPower supply line
2020: WasserzuflussWater inflow
2121: WasserabflussWater drainage
2222: GasaufnahmebehälterGas holding container
2323: äußeres Gehäuseouter casing
2424: Zwischenraum und WasserbehälterIntermediate space and water container
2525: VentilValve
2626: ThermoelementThermocouple
2727: ThermoelementThermocouple
2828: PeltierelementPeltier element
2929: Ablassventildrain valve
3131: Schritt 1Step 1
3232: Schritt 2step 2
3333: Schritt 3step 3
3434: Schritt 4Step 4
3535: Schritt 5Step 5
3636: Schritt 6Step 6

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 9097625 B2 [0004]

Claims

Gas supply device for a device (1) for jet-based material processing, in particular for a mask repair device for microlithographic masks or the like, with at least one gas reservoir (11) for a process gas and with at least one gas supply line (12) to a gas injection device (8), characterized in that the gas supply device (10) has at least one cooling device (20,21,24,28) for cooling the at least one gas reservoir (11).

Gas supply facility Claim 1 , characterized in that the gas supply device (10) comprises a plurality of gas reservoirs (11).

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas reservoir (11) is replaceable.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas reservoir (11) comprises a gas receiving container (22) and an outer housing (23) in which the gas receiving container (22) is at least partially arranged at a distance, so that in the space (24) between Gas receiving container and outer housing insulating material and / or a space for cooling fluid is accommodated.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device comprises at least one Peltier element (28) and/or at least one temperature sensor (26, 27).

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas supply device (10) comprises a control device for controlling the gas flow from the at least one gas reservoir (11) and / or in the gas supply line (12), the control device via a control line (16) is connected to at least one controllable valve (15) and to at least one sensor via a signal line (17).

Gas supply device according to one of the preceding claims or the preamble of Claim 1 , characterized in that the gas supply device (10) comprises a pressure chamber (13) in which a predetermined pressure can be set and the gas reservoir (11) and / or the gas supply line (12) are arranged in a pressure chamber.

Device for beam-based material processing, in particular mask repair device, which has at least one electron beam or ion beam generating device (3) and at least one gas injection device (8), characterized in that the device for beam-based material processing further comprises a gas supply device (10) according to one of the preceding claims.

Method for operating a gas supply device, in particular a gas supply device according to one of Claims 1 until 7 , or a device for beam-based material processing, in particular a mask repair device Claim 8 , wherein the gas supply device or the device for jet-based material processing comprises at least one gas reservoir (11) for a process gas and at least one gas supply line (12) to a gas injection device (8), characterized in that the gas reservoir (11) and / or the gas supply line (12 ) can be operated with a gas pressure that is below the ambient pressure of the gas reservoir (11) or gas supply line (12).

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the gas reservoir (11) and / or the gas supply line (12) are cooled.

Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that the gas reservoir (11) is replaceable and when the gas reservoir (11) is changed, a new gas reservoir (11) is cooled before being connected to the gas supply line (12) and / or the ambient pressure is increased.