JP2017527075A - Ｇｃｉｂノズルアセンブリ - Google Patents

Abstract

様々な材料のガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）エッチング処理を行うために使用されるノズルアセンブリが説明される。特に、ノズルアセンブリは、位置合わせされた２つ以上の円錐形ノズルを含む。それにより、両方とも同じＧＣＩＢを生成するのに使用される。第１円錐形ノズルは、ＧＣＩＢを最初に形成するスロートを含むことができ、第２円錐形ノズルは、第１円錐形ノズルに付加することができるより大きな円錐形のキャビティを形成することができる。第１円錐形ノズルの最大直径よりも僅かに大きく、実質的に円筒形であることができる移行領域を、それら２つの円錐形ノズルの間に配置することができる。

Description

関連出願の相互参照
３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７８（ａ）（４）に基づき、本願は、２０１４年８月５日に出願された同時係属の米国仮特許出願第６２／０３３，２５３号の利益及び優先権を主張し、その出願は、参照により本明細書に明示的に援用される。

本発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用した基板を処理するシステム及び方法に関し、より詳細には、改善されたビーム源及びこれに関連した、基板上での処理のための改善されたＧＣＩＢに関する。

エッチング、洗浄及び表面平滑化のためにガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用することが知られている（例えば、Deguchiらの米国特許第５，８１４，１９４号を参照）。また、ＧＣＩＢは、蒸発した炭素質材料からのフィルムの付着を支援するために使用されている（例えば、Yamadaらの米国特許第６，４１６，８２０号を参照されたい）。

この説明のために、ガスクラスターは、標準温度及び圧力の条件下でガス状である材料のナノサイズの凝集物であることができる。このようなガスクラスターは、互いに緩く結合した（loosely bound）数〜数千分子以上を含む凝集物を含むことができる。ガスクラスターは、電子衝撃によってイオン化されることができ、これにより、ガスクラスターが制御可能なエネルギーの指向性ビームに形成されることを可能にする。このようなクラスターイオンの各々は、典型的には、電子電荷の大きさとクラスターイオンの電荷状態を表す１以上の整数との積によって与えられる正電荷を有する。より大きなサイズのクラスターイオンは、クラスターイオン当たり実質的なエネルギーを運ぶ能力のために最も有用であることが多いが、個々の分子当たりでは少量のエネルギーしか有しない。イオンクラスターは、ワークピースとの衝突時に分解する。特定の分解したイオンクラスター内の個々の分子は、全体のクラスターエネルギーのごく一部しか運ばない。その結果、大きなイオンクラスターの衝撃効果は実質的であるが、非常に浅い表面領域に限定される。これにより、ガスクラスターイオンは、従来のイオンビーム処理の特徴であるより深い表面下の損傷を生じさせずに、様々な表面修正プロセスに有効になる。

従来のクラスターイオンソースは、数千分子に達する可能性がある各クラスター内の分子の数と共に、広いサイズ分布スケーリングを有するクラスターイオンを生成する。原子からなるクラスターは、ノズルから真空中への高圧ガスの断熱膨張の間、個々のガス原子（または分子）の凝縮によって形成されることができる。小さなアパーチャを備えたスキマーは、この膨張するガス流のコアから発散する流れを除去して、集束されたクラスタービームを生成する。様々なサイズの中性クラスターが、生成され、ファンデルワールス力として知られる弱い原子間力によって一緒に保持される。この方法は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素、亜酸化窒素及びこれらのガスの混合物などの様々なガスからクラスターのビームを生成するために使用されてきた。したがって、高電流ＧＣＩＢワークピース処理システムにおけるビーム安定性を改善するための方法および装置を提供する必要がある。

本明細書で説明されるのは、ノズル／スキマーモジュール及びガスクラスターイオンビーム（ＧＩＢ）を使用した、基板を処理するための改善されたＧＣＩＢシステムである。

ノズル／スキマーモジュールは、内部ノズル要素及び内部スキマーカートリッジアセンブリを含むことができ、ＧＣＩＢの形成を制御する。ノズル／スキマーモジュールは、基板に対してＧＣＩＢを位置決めするように事前整合（pre-aligned）することができる。ノズル／スキマーモジュールは、ノズルアセンブリ及びスキマーアセンブリを含むことができ、ＧＣＩＢのガスクラスターの形成を制御する。

他の実施形態によれば、ノズル／スキマーモジュールを含むソースサブシステムと、イオン化／加速サブシステムと、処理サブシステムと、を含む、改善されたＧＣＩＢ処理システムが提供される。ソースサブシステムは、ノズル／スキマーモジュールが構成された内部空間を有するソースチャンバを含むことができる。イオン化／加速サブシステムは、イオン化／加速チャンバを含むことができる。処理サブシステムは、処理チャンバを含むことができる。改善されたＧＣＩＢ処理システムは、第１ガス供給サブシステムと、第２プロセスガス供給サブシステムと、ノズル／スキマーモジュールに結合された第１ポンプサブシステムと、を含む。

本発明は、例を通じて説明され、限定としてではなく、添付の図面に示される。

図１は、本発明の実施形態による例示的なノズル／スキマーモジュールの簡略ブロック図を示す。

図２は、本発明の実施形態による、ノズル／スキマーモジュールを整合させるため、及び改善されたＧＣＩＢ処理のために使用されるテストＧＣＩＢシステムの例示的な構成を示す図である。

図３は、本発明の実施形態によるノズル／スキマーモジュールの例示的な構成を示す絵図である。

図４は、ＧＣＩＢ処理システムのためのノズルアセンブリの断面図を含む。

図５は、ＧＣＩＢ処理システムのためのノズルアセンブリのノズルコンポーネントの断面図を含む。

図６は、ＧＣＩＢ処理システムのためのノズルコンポーネント内の２つのノズルの間にある移行領域の断面図を含む。

上記に明示された目的並びに本発明のさらなる、他の目的及び有利な効果が、下記に説明される発明の実施形態によって達成される。

そのようなＧＣＩＢの作成及び促進の手段は、先に引用した参考文献（米国特許第５，８１４，１９４号）に記載されており、その教示は参照により本明細書に組み込まれる。現在利用可能なイオンクラスターソースは、サイズＮから数千Ｎの幅広い分布でのクラスターイオンを生成する（この説明を通じて、Ｎ＝各クラスター内の分子の数−アルゴンのような単原子ガスの場合、単原子ガスの原子は、原子又は分子のいずれかと呼ばれ、そのような単原子ガスのイオン化された原子は、イオン化された原子若しくは分子イオン、又は単にモノマーイオンのいずれかで呼ばれる）。

ＧＣＩＢ処理システムにおけるワークピース処理のための安定した高電流ＧＣＩＢを達成するため、ＧＣＩＢイオンソースの開発、ビーム空間電荷の管理及びワークピースチャージの管理は全て重要な発展領域であった。Dykstraの米国特許第６，６２９，５０８号、Ｍａｃｋらの米国特許第６，６４６，２７７号及び同時係属中の米国特許出願第１０／６６７，００６号は、参照により本明細書に組み込まれるが、各々、これらの領域のいくつかの進歩を記述しており、その結果、少なくとも数百マイクロアンペアのＧＣＩＢビームを１以上のミリアンペアのビーム電流に変換するという能力になった。しかし、これらのビームは、いくつかの場合においては、工業用途における最適な使用を制限する不安定性を呈することがある。

典型的なＧＣＩＢ処理ツールにおいては、イオナイザ及び処理されるワークピースは、典型的にはそれぞれ別個のチャンバに含まれる。これにより、システムの圧力をより良好に制御することができる。しかし、優れた真空システム設計及び装置の様々な領域の差動分離を用いたとしても、大量のガスを運ぶビームについての主要な難しさは、ビームライン全体にわたって圧力が増加する可能性があることである。ＧＣＩＢが目標領域に衝突すると、ビームのガス負荷全体が解放され、このガスの一部はＧＣＩＢ処理システムの真空チャンバ全体の圧力に影響を及ぼす。ＧＣＩＢの形成および加速には高電圧が使用されることが多いため、ビームライン圧力が増加すると、アーク、放電、および他のビームの不安定性が生じる可能性がある。ビーム電流が増加するので、ビームによるガス輸送が増加し、ビームライン全体の圧力がより管理しにくくなる。従来のイオンビームと比較して、ビームライン全体に大量のガスを輸送して放出するＧＣＩＢの独特の能力のために、圧力関連のビーム不安定性及び放電は、従来のイオンビームよりも高電流ＧＣＩＢにとってはるかに大きな問題である。典型的なＧＣＩＢイオンソースでは、ビーム中の中性ガスクラスターが電子衝撃によってイオン化される。イオナイザ領域は、一般に、比較的貧弱な真空領域であり、典型的には、周囲の構造に対して高い電位にある。

他の実施形態では、ガスクラスターがイオン化されない中性ビームを生成するためにＧＣＩＢシステムを使用することができる。このガスクラスタービーム（ＧＣＢ）を使用して、基板から残留物または膜を除去することができる。所定の実施形態においては、ＧＣＩＢは非イオン化クラスターを有することができ、本明細書に開示されるＧＣＩＢプロセスは、ＧＣＢの非イオン化クラスターの量を増加させるように修正されることができる。

本発明は、ノズル／スキマーモジュール内で組み合わされたソース、電子位置決め技術及び離隔要素の組み合わせを使用して、改善されたＧＣＩＢを作成し、ＧＣＩＢシステム内で発生する過渡現象（transients）の頻度を低減する。

図１は、本発明の実施形態による例示的なノズル／スキマーモジュールの簡略ブロック図を示す。図示した実施形態においては、事前整合（pre-align）されたＧＣＩＢ源として動作することができる例示的なノズル／スキマーモジュール２０が示されている。

事前整合されたノズル／スキマーモジュールを設計することで、整合の問題を低減することができる。現在の設計は、固定されたスキマーおよび調整可能なノズルを含み、これは通気サイクルの後に再調整を必要とする可能性がある。現在の設計において、ノズルマニピュレータを調整すると、ビーム形状／プロファイルに微妙な変化が生じる可能性がある。ノズル／スキマーモジュール２０を事前整合することにより、調整の問題を低減させるか、又は場合によってはなくすことができる。固定されたタンデム構成でノズルとスキマーを構成することにより、ビーム整合を大幅に単純化することができる。さらに、ノズル／スキマーモジュール２０の事前整合は、メンテナンス時間を短縮し、ビーム全体の安定性を高めることができる。予め整合されたノズル／スキマーモジュールは、スキマーを通る効率的なガス輸送を最大にするためにシュリーレン光学系を使用することができる専用のテストスタンドを使用して、整合することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０が事前整合されるとき、それを第１ガス組成物に対して事前整合することができる。第１ガス組成物は、希ガス、すなわちＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはＲｎを含むことができる濃縮性不活性ガスを含むことができる。様々な例において、ノズル／スキマーモジュール２０を、成膜ガス組成物、エッチングガス組成物、洗浄ガス組成物、平滑化ガス組成物等を含むことができる他のガス組成物を使用して事前整合することができる。さらに、ノズル／スキマーモジュール２０は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、水素、メタン、三フッ化窒素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素または亜酸化窒素、又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせ含むイオン化クラスターを生成するように構成される。

ノズル／スキマーモジュール２０は、低圧環境で動作するように構成され、事前整合されることができる。動作圧力は、約０．０１ｍＴｏｒｒから約１００ｍＴｏｒｒの範囲であることができる。

ノズル／スキマーモジュール２０は、内部ビーム２８を確立するためのノズルアセンブリ３０と、外部ビーム３９を確立するためのスキマーカートリッジアセンブリ３５と、支持チューブ２１と、第１円筒形サブアセンブリ４０と、第２円筒形サブアセンブリ４１と、を使用して構成されることができる。ノズルアセンブリ３０、スキマーカートリッジアセンブリ３５、支持チューブ２１、第１円筒形サブアセンブリ４０、若しくは第２円筒形サブアセンブリ４１、又はそれらの任意の組み合わせは、ステンレス鋼材料を使用して製造することができる。あるいは、ノズルアセンブリ３０、スキマーカートリッジアセンブリ３５、支持チューブ２１、第１円筒形サブアセンブリ４０、若しくは第２円筒形サブアセンブリ４１、又はそれらの任意の組み合わせは、硬化及び／又はコーティングされた材料を用いて製造することができる。

支持チューブ２１の第１部分２１ａは、約０．５ｍｍから５ｍｍまで変更することができる第１厚さ２９ａを有する実質的に閉じた円筒形サブアセンブリとすることができる。支持チューブ２１の第２部分２１ｂは、約０．５ｍｍから５ｍｍまで変更することができる第２厚さ２９ｂを有する実質的に開いた円錐台形アセンブリであることができる。支持チューブ２１の第１部分２１ａは、２つ以上の第１取付穴２５及び２つ以上の第１締結具２６を使用して第１円筒形サブアセンブリ４０に取り外し可能に結合されることができる。支持チューブ２１の第１部分２１ａは、複数の第２取付穴３７及び複数の第２締結具２７を使用してスキマーカートリッジアセンブリ３５に取り外し可能に結合されることができる。いくつかの例においては、支持チューブ２１は、部分的開放プロセス空間３２を囲むことができ、ノズル／スキマーモジュール２０が整合試験、及び／又は使用されているとき、制御された低圧（真空）状態が部分的開放プロセス空間３２に確立されることができる。

第１部分２１ａは、約３０ｍｍから約５０ｍｍまで変更することができる第１長さ（ｌ_ａ）を有することができる。第１部分２１ａは、約３ｍｍから約５ｍｍまで変更することができる取り付け長さ（ｌ_ｃ）を有することができる。第２部分２１ｂは、約３０ｍｍから約５０ｍｍまで変更することができる第２長さ（ｌ_ｂ）を有することができる。

ノズルアセンブリ３０は、第２円筒形サブアセンブリ４１に取り外し可能に結合されることができる。例えば、ノズルアセンブリ３０は、ねじ手段３０ａを使用して第２円筒形サブアセンブリ４１に結合されることができる。あるいは、他の取り付け手段を使用してもよい。ノズルアセンブリ３０は、ノズル長さ（ｌ_ｎ）、ノズル角度（ａ_ｎ）及びノズル直径（ｄ_ｎ）を有するノズル出力アパーチャ３１を有することができる。ノズル長さ（ｌ_ｎ）（入力からノズル出力アパーチャ３１まで）は、約２０ｍｍから約４０ｍｍまで変更することができる。ノズル角度（ａ_ｎ）（ノズル出力アパーチャ３１の中心線からノズルアセンブリ３０の内面まで）は、約１度から約３０度まで変更することができる。ノズル直径（ｄ_ｎ）は、約２ｍｍから約４ｍｍまで変更することができる。ノズル長さ（ｌ_ｎ）、ノズル角度（ａｎ）、及びノズル直径（ｄ_ｎ）は、製造プロセスレシピに対する、プロセス化学、分子サイズ、流量、チャンバ圧力、ビームサイズなどによって決定することができる。

スキマーカートリッジアセンブリ３５は、円錐台形の構成を有する内側スキマー要素１０を含むことができる。内側スキマー要素１０は、内径（ｄｓ_０）のスキマー入力アパーチャ１１から、スキマーカートリッジアセンブリ３５の内壁３４ａに延びることができる。ここで、内側スキマー要素１０は、外径（ｄｄ_０）を有する。スキマー入力アパーチャ１１の内径（ｄｓ_０）は、約０．１ｍｍから約１０ｍｍまで変更することができる。外径（ｄｄ_０）は、約０．５ｍｍから約５０ｍｍまで変更することができ、内径（ｄｓ_０）より大きい。長さ（ｌ_０）及び角度（ａ_０）も内側スキマー要素１０に関連づけられることができる。スキマー入力アパーチャ１１から内壁３４ａまでの長さ（ｌ_０）は、約２０ｍｍから約４０ｍｍまで変えることができ、また、スキマー入力アパーチャ１１から内壁３４ａまでの長さ（ｌ０）は、内壁３４ａからの角度（ａ_０）は、約１００度から約１７５度まで変更することができる。内径（ｄｓ_０）、長さ（ｌ_０）及び角度（ａ_０）は、外部ビーム３９の所望の幅、ガスクラスターサイズ、及びノズル／スキマーモジュール２０が生成するように設計されたプロセス化学（ガス）に依拠することができる。あるいは、内側スキマー要素１０は、異なって構成されてもよい。

ノズル出力アパーチャ３１は、スキマー入力アパーチャ１１から、約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化しうる離隔距離（ｓ_１）だけ離れていることができる。あるいは、他の離隔距離（ｓ_１）を使用してもよい。使用時には、内部ビーム２８（ガスジェット）は、ノズルアセンブリ３０のノズル出力アパーチャ３１から生成され、スキマーカートリッジアセンブリ３５内のスキマー入力アパーチャ１１に整合され、これに指向される。

スキマーカートリッジアセンブリ３５は、円錐台形の構成を有する第１外側成形要素１２を含むことができる。第１外側成形要素１２は、スキマー入力アパーチャ１１から、スキマーカートリッジアセンブリ３５の外壁３４ｂに隣接する又はその内側の円形開口１３まで外側に向かって延びることができる。スキマー入力アパーチャ１１の内径（ｄｓ０）は、約０．１ｍｍから約１０ｍｍまで変更することができる。円形開口１３は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍまで変更することができ、かつ内径（ｄｓ_０）より大きい第１直径（ｄｓ_１）を有することができる。第１長さ（ｌｓ_１）及び第１角度（ａｓ_１）は第１外側成形要素１２に関連づけられることができる。スキマー入力アパーチャ１１から円形開口１３までの第１長さ（ｌｓ_１）は、約２０ｍｍから約４０ｍｍまで変更することが可能であり、第１角度（ａｓ_１）（スキマー入力アパーチャ１１と平行な面から第１外側成形要素１２の表面まで測定される）は、約１００度から約１７５度まで変更することができる。第１直径（ｄｓ_１）、第１長さ（ｌｓ_１）及び第１角度（ａｓ_１）は、外部ビーム３９の所望の幅、ガスクラスターサイズ、及びノズル／スキマーモジュール２０が生成するように設計されたプロセス化学（ガス）に依拠することができる。あるいは、第１外側成形要素１２は、異なって構成されてもよい。

また、スキマーカートリッジアセンブリ３５は、円錐形の構成を有する第２外側成形要素１４を含むことができる。第２外側成形要素１４は、円形開口１３から、外壁３４ｂと交差する円形開口１５まで外側に向かって延びることができる。円形開口１３の第１直径（ｄｓ_１）は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍまで変更することができ、円形開口１５の第２直径（ｄｓ_２）は、約１ｍｍから約２０ｍｍまで変更することができる。第２長さ（ｌｓ_２）及び第２角度（ａｓ_２）は第２外側成形要素１４に関連づけられることができる。円形開口１３から円形開口１５までの第２長さ（ｌｓ_２）は、約１０ｍｍから約２０ｍｍまで変更することができる。第２角度（ａｓ_２）（円形開口１３に平行な面から第２外側成形要素１４の表面まで測定される）は、約１３５度から約１７５度まで変更することができる。第２直径（ｄｓ_２）、第２長さ（ｌｓ_２）及び第２角度（ａｓ_２）は、外部ビーム３９の所望の幅、ガスクラスターサイズ、及びノズル／スキマーモジュール２０が生成するように設計されたプロセス化学（ガス）に依拠することができる。あるいは、第２外側成形要素１４は、異なって構成されてもよい。他の実施形態においては、第１外側成形要素１２及び／又は第２外側成形要素１４は必要ではない。さらに、スキマーカートリッジアセンブリ３５は、ノズル／スキマーモジュール２０をチャンバ壁に取り外し可能に結合するように構成することができる一つ以上の第４取付穴３６を含むことができる。ノズル／スキマーモジュール２０の外部ビーム３９は、ノズル／スキマーモジュール２０がチャンバ壁に取り付けられる前に、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に整合されることができる。あるいは、一つ以上の機械的位置決め装置（図示せず）を使用してもよい。

スキマーカートリッジアセンブリ３５は、約２０ｍｍから約４０ｍｍまで変更することができる第１厚さ（ｔｓ_１）、約１０ｍｍから約２０ｍｍまで変更することができる第２厚さ（ｔｓ_２）、約１０ｍｍから約２０ｍｍまで変更することができる第３厚さ（ｔｓ_３）及び、約１０ｍｍから約２０ｍｍまで変更することができる第４厚さ（ｔｓ_４）を有する。

スキマーカートリッジアセンブリ３５は、約３０ｍｍから約５０ｍｍまで変更することができる第３直径（ｄｓ３）、約５０ｍｍから約６０ｍｍまで変更することができる第４直径（ｄｓ４）、約７０ｍｍから約８０ｍｍまで変更することができる第５直径（ｄｓ５）、約８０ｍｍから約９０ｍｍまで変更することができる第６直径（ｄｓ６）、約８５ｍｍから約９５ｍｍまで変更することができる第７直径（ｄｓ７）及び約９０ｍｍから約１００ｍｍまで変更することができる第８直径（ｄｓ８）を有することができる。

第２円筒形サブアセンブリ４１は、３つ以上の第３取付穴２３、３つ以上の第３締結具２４及び第１Ｏリング４２を使用して、第１円筒形サブアセンブリ４０に取り外し可能に結合されることができる。第１Ｏリング４２は、Ｖｉｔｏｎ、Ｉｎｃ．製のスタイル２−１１１であることができる。あるいは、異なる第１Ｏリング４２を使用してもよい。第１円筒形サブアセンブリ４０は、約２ｍｍから約５ｍｍまで変更することができる第１厚さ（ｔ_１）及び約７５ｍｍから約９５ｍｍまで変更することができる第１直径（ｄ_１）を有することができる。あるいは、第１円筒形サブアセンブリ４０は、異なって構成されてもよい。第２円筒形サブアセンブリ４１は、約２ｍｍから約５ｍｍまで変更することができる第２厚さ（ｔ２）及び約４５ｍｍから約７５ｍｍまで変更することができる第２直径（ｄ２）を有することができる。あるいは、第２円筒形サブアセンブリ４１は、異なって構成されてもよい。

いくつかの実施形態においては、円筒形混合空間４３は、第１円筒形サブアセンブリ４０及び／又は第２円筒形サブアセンブリ４１から材料を除去することによって構成することができる。さらに、一つ以上の第２Ｏリング４４を、第１円筒形サブアセンブリ４０と第２円筒形サブアセンブリ４１との間に設けることができる。例えば、第２Ｏリング４４は、Ｖｉｔｏｎ、Ｉｎｃ．製のスタイル２−０１０のＯリングとすることができる。あるいは、異なる第２Ｏリング４４を使用することができる。さらに、ノズルアセンブリ３０のオリフィスを粒子が妨害することを防止するために、ポイントオブユースフィルタを円筒形混合空間４３に組み込んでもよい。円筒形混合空間４３は、約２ｍｍから約５ｍｍまで変更することができる第３厚さ（ｔ_３）及び約１５ｍｍから約２５ｍｍまで変更することができる第３直径（ｄ_３）を有することができる。あるいは、円筒形混合空間４３は、異なって構成されてもよい。円筒形供給要素４３ａは、円筒形混合空間４３に結合されることができ、プロセスガスを円筒形混合空間４３に供給するために使用することができる。例えば、円筒形供給要素４３ａは、約０．２ｍｍから２ｍｍまで変更することができる内径を有するチューブ材料を使用して製造することができる。さらに、円筒形結合要素４３ｂを円筒形供給要素４３ａに取り付けることができる。

いくつかの実施形態においては、円筒形混合空間４３は、第１円筒形サブアセンブリ４０が最初に第２円筒形サブアセンブリ４１に結合されたときに事前試験され、一つ以上の事前試験された円筒形混合空間４３を便宜上、現場に保管することができる。

いくつかの整合試験においては、光学試験ソースからの光入力信号を、円筒形供給要素４３ａを介して提供することができ、光出力信号を、スキマーカートリッジアセンブリ３５の第２外側成形要素１４で光受信器を使用して測定することができる。このようにして、内部ビーム２８の整合を光学的に試験し、点検することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０は、制御された流量で円筒形混合空間４３にプロセスガスを提供するように構成されたガス供給管アセンブリ４５を含むことができる。ガス供給管アセンブリ４５は、入力ガス供給要素４５ａと、コイル状ガス供給要素４５ｂと、出力ガス供給要素４５ｃと、を含むことができる。ガス供給管アセンブリ４５（４５ａ、４５ｂ及び４５をまとめて）は、約１０００ｍｍから約１５００ｍｍまで変更することができる第４長さ（ｌ_４）及び約０．５ｍｍから約２．５ｍｍまで変更することができる内径（ｄ_４）（要素４５ａから要素４５ｃまで）を有することができる。あるいは、ガス供給管アセンブリ４５及び／又はコイル状ガス供給要素４５ｂは、異なって構成されてもよい。ノズル／スキマーモジュール２０が製造されるとき、出力ガス供給要素４５ｃを使用して、ガス供給管アセンブリ４５を円筒形結合要素４３ｂに取り付けることができる。いくつかの実施形態においては、入力ガス供給要素４５ａ、コイル状ガス供給要素４５ｂ、及び／又は出力ガス供給要素４５ｃは、制御された流量で円筒形混合空間４３にプロセスガスを提供するように構成することができる。例えば、ガス供給要素（４５ａ、４５ｂ、及び４５ｃ）の一つ以上は、金属管を使用して構成することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０は、ガス供給管アセンブリ４５に結合されることができるガス入力供給アセンブリ４７を含むことができる。いくつかの実施形態においては、ガス入力供給アセンブリ４７は、保持要素４７ａ、取付要素４７ｂと、内部空間部４７ｃと、を含むことができる。例えば、保持要素４７ａを使用して、ガス入力供給アセンブリ４７を入力ガス供給要素４５ａに結合することができる。さらに、内部空間部４７ｃは、入力ガス供給要素４５ａの内部空間に結合されることができる。ガス入力供給アセンブリ４７は、ノズル／スキマーモジュール２０が図２に示すＧＣＩＢシステムの低圧処理チャンバ内に搭載されたときに、ノズル／スキマーモジュール２０を内部ガス供給ラインに取り外し可能に結合するために使用することができる。例えば、ガス入力供給アセンブリ４７は、結合に使用することができるねじ手段４７ｄを含むことができる。様々な実施形態において、円筒形混合空間４３、ガス供給管アセンブリ４５又はガス入力供給アセンブリ４７は、必要に応じて流量制御デバイス、フィルタ及び弁を含むことができ、ノズルアセンブリ３０への処理ガスの流量を制御するために使用することができる。例えば、流量は、約１０ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍまで変化することができる。

供給および結合要素（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４３ａ、及び４３ｂ）は、使用される様々なガスに対する気密性及び非反応性の両方を有することができる。例えば、高いガス透過性を生じさせることなく屈曲（flex）を許容するカプトン（Kapton）（登録商標）またはゴアテックス（Gore-Tex）（登録商標）メンブレンを備えた二重壁の織りステンレス鋼のメッシュを使用することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０は、約１８ｃｍから約２８ｃｍまで変更することができる全長（ＯＬ）を有することができる。

図２は、本発明の実施形態による、生産ＧＣＩＢ処理システムに搭載される前にノズル／スキマーモジュール２０を整合及び／又は試験するために使用することができるＧＣＩＢシステムの例示的な構成を示している。または、そのＧＣＩＢシステムは、事前整合及び／又は試験されたノズル／スキマーモジュール２０が搭載された生産ＧＣＩＢ処理システムとして使用することができる。ＧＣＩＢシステム２００は、ソースサブシステム２０１と、イオン化／加速サブシステム２０４と、処理サブシステム２０７と、を含む。ソースサブシステム２０１は、内部空間２０３を有するソースチャンバ２０２を含むことができる。イオン化／加速サブシステム２０４は、内部空間２０６を有するイオン化／加速チャンバ２０５を含むことができる。処理サブシステム２０７は、内部空間２０９を有する処理チャンバ２０８を含むことができる。

ＧＣＩＢシステム２００は、第１真空ポンプシステム２１６ａと、第２真空ポンプシステム２１６ｂと、第３真空ポンプシステム２１６ｃと、を含むことができる。一つ以上の圧力制御要素２１７ａをソースチャンバ２０２に結合することができ、圧力制御要素２１７ａの一つ以上を、一つ以上の外部真空ホース２１８ａを使用して第１真空ポンプシステム２１６ａに結合することができる。また、一つ以上の圧力制御要素２１７ｂをイオン化／加速チャンバ２０５に結合することができ、圧力制御要素２１７ｂの一つ以上を、一つ以上の外部真空ホース２１８ｂを使用して第２真空ポンプシステム２１６ｂに結合することができる。さらに、一つ以上の圧力制御要素２１７ｃを処理チャンバ２０８に結合することができ、圧力制御要素２１７ｃの一つ以上を、一つ以上の外部真空ホース２１８ｃを使用して第３真空ポンプシステム２１６ｃに結合することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０が整合及び／又は試験されているときや、事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０が使用されているときに、ソースチャンバ２０２、イオン化／加速チャンバ２０５、及び処理チャンバ２０８は、それぞれ第１真空ポンプシステム２１６ａ、第２真空ポンプシステム２１６ｂ及び第３真空ポンプシステム２１６ｃによって適切な試験及び／又は動作圧力に排気されることができる。さらに、真空ポンプシステム２１６ａは、動作の間、事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０内の部分的開放プロセス空間３２に正しい圧力を確立するために使用することができる。真空ポンプシステム２１６ａ、２１６ｂ、及び２１６ｃは、約５０００リットル／秒（又はそれ以上）までポンピング速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）と、チャンバ圧力を絞るためのゲートバルブを含むことができる。従来の真空処理装置では、１０００から２０００リットル／秒までのＴＭＰを採用することができる。ＴＭＰは、代表的には、約５０ｍＴｏｒｒ未満の低圧処理に有用である。

さらに、いくつかの実施形態においては、第１チャンバ圧力監視デバイス２４９ａは、ソースチャンバ２０２に結合される、又はこれの内部に構成されることができる。第２チャンバ圧力監視デバイス２４９ｂは、イオン化／加速チャンバ２０５に結合されるか、又はこれの内部に構成されることができる。第３チャンバ圧力監視デバイス２４９ｃは、処理チャンバ２０８に結合されるか、又はこれの内部に構成されることができる。あるいは、チャンバ圧力監視デバイスは、ノズル／スキマーモジュール２０に結合されることができる。例えば、圧力監視デバイスは、キャパシタンスマノメータ又は電離真空計であることができる。コントローラ２９０は、信号バス２９１を介して、真空ポンプシステム（２１６ａ、２１６ｂ及び２１６ｃ）及びチャンバ圧力監視デバイス（２４９ａ、２４９ｂ及び２４９ｃ）に結合されることができる。さらに、コントローラ２９０は、ノズル／スキマーモジュール２０が整合及び／又は試験されているときや、正確に作動する事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０が使用されているときに、真空ポンプシステム（２１６ａ、２１６ｂ及び２１６ｃ）及びチャンバ圧力監視デバイス（２４９ａ、２４９ｂ及び２４９ｃ）を監視及び／又は制御することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０は、図１を参照して上述したように、ノズル／スキマーモジュール２０が構成された後に、試験システム（例えば、システム２００）のソースサブシステム２０１内に位置決めすることができる。ノズル／スキマーモジュール２０が事前整合および／または試験された後、次いで、生産処理システム（例えば、システム２００）のソースサブシステム２０１内に位置決めすることができる。図２に示すように、スキマーカートリッジアセンブリ３５を使用して、複数の第４取付穴３６および複数の第４締結具２２２を使用して、ノズル／スキマーモジュール２０をソースチャンバ２０２の内壁２３８に取り外し可能に結合することができる。あるいは、スキマーカートリッジアセンブリ３５を使用して、ノズル／スキマーモジュール２０をソースチャンバ２０２（図示せず）の外壁に取り外し可能に結合してもよい。スキマーカートリッジアセンブリ３５は、ソースチャンバ２０２の内部空間２０３内に搭載される前に、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に整合されることができる。あるいは、一つ以上の位置決めデバイス（図示せず）をノズル／スキマーモジュール２０を取り付ける際に使用してもよい。

図１を参照して上で説明したように、ノズル出力アパーチャ３１は、例えば、約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変更することができる離隔距離（ｓ_１）でスキマー入力アパーチャ１１から離れることができる。正しい離隔距離（ｓ_１）は、ノズル／スキマーモジュール２０が試験及び／又は整合されるときに確立することができる。離隔距離（ｓ_１）が正しくないときは、ノズルアセンブリ３０、支持チューブ２１及び／又はスキマーカートリッジアセンブリ３５は、再位置決め又は再製造することができる。離隔距離（ｓ_１）は、ノズル／スキマーモジュール２０が生成プロセスシステム内で使用するように設計されたプロセス化学（ガス）に依拠することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０が整合及び／又は試験されるとき、ノズル出力アパーチャ３１から確立された内部ビーム２８が、スキマーカートリッジアセンブリ３５内のスキマー入力アパーチャ１１と整合され、これに指向されるように、スキマーカートリッジアセンブリ３５はノズルアセンブリ３０と整合されることができる。いくつかの実施形態においては、ノズルアセンブリ３０は、第２円筒形サブアセンブリ４１に結合される前に、事前試験及び／又は事前整合されることができる。さらに、一つ以上の事前試験及び／又は事前整合されたノズルアセンブリ３０は、異なるように構成することができる。その差異は、プロセス化学、分子サイズ、流量、チャンバ圧力、クラスターサイズ、ビームサイズ等によって決定することができる。さらに、他のプロセスレシピの使用を容易にするために、一つ以上の事前試験及び／又は事前整合されたノズルアセンブリ３０を現場に保管することができる。

内部ビーム２８が正確に整合されたときは、支持チューブ２１の第１部分２１ａは、二つ以上の第１取付穴２５と二つ以上の第１締結具２６を使用して、第１円筒形サブアセンブリ４０に強固かつ取り外し可能に結合され、支持チューブ２１の第２部分２１ｂは、複数の第２取付穴３７および複数の第２締結具２７を使用して、スキマーカートリッジアセンブリ３５に強固かつ取り外し可能に結合されることで、正確な整合を維持することができる。

いくつかの実施形態においては、上述したように、円筒形混合空間４３は、第１円筒形サブアセンブリ４０を最初に第２円筒形サブアセンブリ４１に結合したときに事前試験され、一つ以上の事前試験された円筒形混合空間４３を便宜上、現場に保管することができる。例えば、円筒形混合空間４３の整合及び／又は試験の間（during）、一つ以上の制御された試験ガスソースが、一つ以上の異なる流量で一つ以上の試験ガスを円筒形供給要素４３ａおよび円筒形結合要素４３ｂを通じて円筒形混合空間４３に提供することができる。

上述したように、ノズル／スキマーモジュール２０は、制御された流量で円筒形混合空間４３にプロセスガスを供給するように構成されることができるガス供給管アセンブリ４５を含むことができる。ガス入力供給アセンブリ４７がガス供給管アセンブリ４５に結合されることができる。いくつかの実施状態では、ガス入力供給アセンブリ４７を使用して、ノズル／スキマーモジュール２０を、ガス供給サブアセンブリ２３３に取り付けられたガス出力ポート２３３ａに取り外し可能に結合することができる。例えば、取付要素４７ｂをガス出力ポート２３３ａに取り付けるためにねじ手段４７ｄを使用することができる。あるいは、取付要素４７ｂをガス出力ポート２３３ａに取り付けるために「スナップ接続」手段を使用することができる。さらに、内部空間部４７ｃは、ガス出力ポート２３３ａの内部空間に結合されることができる。さらに、ガス出力ポート２３３ａは、ソースチャンバ２０２の壁に取り付けることができる。

様々な実施形態において、ガス供給サブアセンブリ２３３及び／又はガス出力ポート２３３ａは、必要に応じて流量制御デバイス、フィルタ及び弁を含むことができる。ガス供給サブアセンブリ２３３及び／又はガス出力ポート２３３ａを、ノズル／スキマーモジュール２０への処理ガスの流量を制御するために使用することができる。例えば、流量は、約１０ｓｃｃｍから約３０００ｓｃｃｍまで変化することができる。

ノズル／スキマーモジュール２０が整合及び／又は試験されるとき、ノズル／スキマーモジュール２０は、イオン化／加速チャンバ２０５内の内部空間２０６に指向されることができる試験的な外部ビーム３９を生成することができる。次いで、事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０は、半導体ウエハ、基板上の薄膜であり得るワークピース２８１又は改善されたＧＣＩＢ処理を必要とする他のワークピースに対して改善されたＧＣＩＢプロセスを提供することができる生産プロセスＧＣＩＢシステム２００内に構成されることができる。事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０がＧＣＩＢシステム２００で使用されるときは、その事前整合されたノズル／スキマーモジュール２０は、イオン化／加速チャンバ２０５内の内部空間２０６に指向されることができる、事前整合された外部ビーム３９を生成して、ワークピース２８１を処理することができる。

いくつかのＧＣＩＢシステム２００は、第１ガス供給サブシステム２５０と、第２ガス供給サブシステム２５３と、を含むことができる。例えば、第１ガス供給サブシステム２５０は、一つ以上の外部ガス供給ライン２５２及び一つ以上の第１流れ制御要素２５１を使用して、ガス供給サブアセンブリ２３３に結合されることができる。第２ガス供給サブシステム２５３は、一つ以上の外部ガス供給ライン２５２及び一つ以上の第２流れ制御要素２５４を使用して、ガス供給サブアセンブリ２３３に結合されることができる。第１ガス供給サブシステム２５０に貯蔵された第１ガス組成物及び／又は第２ガス供給サブシステム２５３に貯蔵された第２ガス組成物は、ノズル／スキマーモジュール２０が整合及び／又は試験されているときや、それが生産プロセスで使用されているときに、使用することができる。

いくつかの例においては、ノズル／スキマーモジュール２０は、第１ガス組成物を使用するように構成されることができる。第１ガス組成物は、希ガス、すなわちＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはＲｎを含むことができる濃縮性不活性ガスを含むことができる。他の例においては、ノズル／スキマーモジュール２０は、成膜ガス組成物、エッチングガス組成物、洗浄ガス組成物、平滑化ガス組成物等を含むことができる第２ガス組成物を使用するように構成されることができる。さらに、第１ガス供給サブシステム２５０及び第２ガス供給サブシステム２５３は、ノズル／スキマーモジュール２０が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、水素、メタン、三フッ化窒素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素若しくは亜酸化窒素又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせを含むイオン化クラスターを生成するように構成されるときに、単独又は互いに組み合わせて利用することができる。

整合、試験及び／又はＧＣＩＢ処の間、第１ガス組成物及び／又は第２ガス組成物を高圧でノズル／スキマーモジュール２０に供給して、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、水素、メタン、三フッ化窒素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素若しくは亜酸化窒素又はそれらの２つ以上の任意の組み合わせを含むイオン化クラスターを生成する。例えば、第１ガス組成物及び／又は第２ガス組成物は、円筒形混合空間４３に導入されることができ、ノズルアセンブリ３０を介して支持チューブ２１内の部分的開放プロセス空間３２内の実質的に低圧の真空に放出されることができる。ノズルアセンブリ３０からの高圧濃縮性ガスが部分的開放プロセス空間３２の低圧領域に広がると、ガス分子速度は超音速に近づき、内部ビーム２８（ガスジェット）がノズルアセンブリ３０のノズル出力アパーチャ３１と内側スキマー要素１０のスキマー入力アパーチャ１１との間に生成され、クラスターの外部ビーム３９がノズル／スキマーモジュール２０内の第１外側成形要素１２及び第２外側成形要素１４から発することができる。

ガス供給管アセンブリ４５、ガス入力供給アセンブリ４７、及び円筒形供給要素４３ａ及び円筒形結合要素４３ｂにおける流れ要素は、使用される様々なガスに対する気密性及び非反応性の両方を有することができる。例えば、高いガス透過性を生じさせることなく屈曲を許容するカプトン又はゴアテックスメンブレンを備えた二重壁の織りステンレス鋼メッシュを使用することができる。

ソースチャンバ２０２は、内部を低圧に維持するように構成された閉鎖構造であることができる。ソースチャンバ２０２の壁の一つ以上は、ステンレス鋼、コーティングされたアルミニウム等の非反応性金属を含むことができる。

ソースサブシステム２０１は、ソースチャンバ２０２に結合された一つ以上の圧力制御要素２１７ａを含むことができる。圧力制御要素２１７ａの一つ以上は、一つ以上の外部真空ホース２１８ａを使用して第１真空ポンプシステム２１６ａに結合されることができる。別の実施形態においては、一つ以上の内部真空ホース（図示せず）が支持チューブ２１に結合されて、支持チューブ２１の内部の部分的開放プロセス空間３２の圧力を制御するために使用されることができる。

超音速ガスジェットが、ノズル／スキマーモジュール２０内の内部ビーム２８として生成される。ジェットにおける膨張から生じる冷却は、超音速ガスジェットの一部を複数のクラスターに濃縮させ、各クラスターは、数個から数千個の弱く結合した原子又は分子からなる。ノズル／スキマーモジュール２０内のスキマーカートリッジアセンブリ３５は、クラスタージェットに濃縮されなかったガス分子をクラスタージェットから部分的に分離して、そのようなより高い圧力が有害である（例えば、イオナイザ２５５、高電圧電極２６５、及び処理チャンバ２０８）下流領域での圧力を最小にするようにする。適切な濃縮可能な処理ガスは、アルゴン、窒素、二酸化炭素、酸素、及び他のガスを含むことができるが、必ずしもそれらに限定されない。スキマー入力アパーチャ１１、第１外側成形要素１２、及び第２外側成形要素１４は、好ましくは円錐形であり、実質的に円筒形の外部ビーム３９を形成する。

いくつかの整合及び／若しくは試験プロシージャ又は処理プロシージャの間、ノズル／スキマーモジュール２０からの外部ビーム３９はガスクラスターを含むことができ、クラスターの外部ビーム３９は電子サプレッサー装置２６０を通って送られることができる。あるいは、電子サプレッサー装置２６０は、必要でなくてもよいし、いくつかの整合、試験及び／又は処理プロシージャの間、異なる場所で使用されてもよい。電子サプレッサー装置２６０は、第１電位にある導電性の電子サプレッサー電極２６１と、第２電位にある第２電極２６２と、サプレッサー電極バイアス電源２６４と、を含むことができる。サプレッサー電極バイアス電源２６４は、グリッチ抑制電圧Ｖ_ＧＳを提供し、Ｖ_ＧＳ試験範囲は、約１ｋＶから約５ｋＶまで変化することができる。電子サプレッサー電極２６１は、第２電極２６２及びノズル／スキマーモジュール２０に対して負にバイアスされることができ、第２電極２６２及びノズル／スキマーモジュール２０は、試験及び／又は処理の間、ほぼ同じ電位にすることができる。電子サプレッサー電極２６１及び第２電極２６２はそれぞれ、外部ビーム３９（ニュートラル超音速ガスジェット）を伝達するために同軸に整合されたアパーチャを有する。負にバイアスされた電子サプレッサー装置２６０は、ノズル／スキマーモジュール２０の出力（円形開口１３，１５）と電子サプレッサー電極２６１との間の領域に電場を提供する。その電子サプレッサー電極２６１は、ノズル／スキマーモジュール２０の出力領域から放出された任意の二次電子が、ノズル／スキマーモジュール２０の出力領域又は電気的に接続された隣接領域に向けてそれらを戻す軌道に従うようにさせ、ノズル／スキマーモジュール２０とイオナイザ２５５との間の領域内の外部ビーム３９（超音速ガスジェット）内で、それらが加速され、イオンを生成するのを防止する。延長管２５７及び電子サプレッサー装置２６０の両方は、ノズル／スキマーモジュール２０の出力とイオナイザ２５５との間の領域における放電及びアークによるビームグリッチの低減に寄与する。図２に示すように組み合わせて使用することで、単独の寄与の合計よりもはるかに効果的である。その組み合わせは、ビームグリッチの発生源としてのスキマー−イオナイザ放電を無視できるレベルに低減し、１時間当たりのオーダーの全ての原因によるグリッチレート(glitch rate)で、５００〜１０００マイクロアンペアのオーダーの安定したＧＣＩＢビーム電流の生成を可能にしている。これは、従来のシステムから以前に得られた結果に比べて１０倍から１００倍の改善である。あるいは、磁気電子サプレッサー及び他の電子ゲートを用いてもよい。

いくつかの整合、試験及び／又は処理プロシージャの間、電子サプレッサー装置２６０から出た外部ビーム３９内の超音速ガスクラスターは、イオナイザ２５５内でイオン化することができる。イオナイザ２５５は、好ましくは、外部ビーム３９内の超音速クラスターと同軸上に整合された実質的に円筒形の幾何学形状を有する。イオナイザ２５５は、一つ以上のイオナイザフィラメント２５８から熱電子を生成する電子衝撃イオナイザであることができ、電子を加速して指向し、ジェット（ビーム）がイオナイザ２５５を通過するのであるが、外部ビーム３９内の超音速ガスクラスターと衝突させる。電子衝撃によりクラスターから電子が放出され、クラスターの一部を正にイオン化する。適切にバイアスされた高電圧電極２６５のセットは、イオナイザからビームを形成しているクラスターイオンを抽出して、次いでそれらを所望のエネルギー（代表的には１ｋｅＶ〜数十ｋｅＶ）に加速し、それらを集束してＧＣＩＢ２６３を形成する。

種々の例示的な試験及びプロセスの間、フィラメント電源２６７はフィラメント電圧Ｖ_Ｆを供給して、イオナイザフィラメント２５８を加熱することができる。アノード電源２６６はアノード電圧Ｖ_Ａを提供して、イオナイザフィラメント２５８から放出された熱電子を加速し、それらがクラスターを含む外部ビーム３９を照射してイオンを生成するようにさせる。試験抽出電源２６８は、抽出電圧Ｖ_Ｅを提供して、高電圧電極をバイアスし、イオナイザ２５５のイオン化領域からイオンを抽出し、ＧＣＩＢ２６３を形成することができる。加速器電源２６９は、加速電圧Ｖ_ＡＣＣを提供して、Ｖ_ＡＣＣに等しい全ＧＣＩＢ加速度をもたらすようにイオナイザ２５５に関して高電圧電極をバイアスすることができる。集束電圧（ＶＬ１及びＶＬ２）で高電圧電極をバイアスして整形及び／又は集束可能なＧＣＩＢ２６３を作成することができる、一つ以上のレンズ電源（２７２及び２７４）を設けることができる。

ＧＣＩＢシステム２００は、Ｘスキャン運動２８３の方向（紙面の内外に）にワークピースホルダ２８０の直線運動を提供するＸスキャンコントローラ２８２を含むことができる。Ｙスキャンコントローラ２８４は、代表的にはＸスキャン運動２８３に直交するＹスキャン運動２８５の方向にワークピースホルダ２８０の直線運動を提供する。いくつかの整合、試験、及び／又は処理プロシージャの間、Ｘスキャン及びＹスキャン運動の組み合わせは、ワークピースホルダ２８０に保持されたワークピース２８１を、ＧＣＩＢ２６３を通じたラスタのようなスキャンで移動させることができる。ＧＣＩＢシステム２００が正しく動作しているとき、ＧＣＩＢ２６３は、ワークピース２８１の表面に均一な照射を提供することによって、ワークピース２８１の均一な処理を生じさせる。マイクロコンピュータベースのコントローラであり得るコントローラ２９０は、信号バス２９１を通じてＸスキャンコントローラ２８２及びＹスキャンコントローラ２８４に接続し、Ｘスキャンコントローラ２８２及びＹスキャンコントローラ２８４を制御して、ワークピース２８１をＧＣＩＢ２６３に出し入れするとともに、ＧＣＩＢ２６１に対してワークピース２８１を一様にスキャンし、ＧＣＩＢ２６３によるワークピース２８１の均一な処理を達成する。

いくつかの試験及び／又は処理プロシージャの間、ワークピースホルダ２８０は、ＧＣＩＢ２６３が、ワークピース２８１の表面に対してビーム入射角２８６を有するように、ＧＣＩＢ２６３の軸線に対してある角度でワークピース２８１を位置決めすることができる。ＧＣＩＢシステム２００が正しく動作しているとき、ビーム入射角２８６は約９０度であることができる。Ｙスキャン試験の間、ワークピース２８１は、ワークピースホルダ２８０によって保持されることができ、示された位置から、指定子２８１Ａ及び２８０Ａによってそれぞれ示される交互の位置「Ａ」に移動させることができる。スキャンプロシージャが正しく行われるとき、ワークピース２８１はＧＣＩＢ２６３で完全にスキャンされ、２つの極限位置においては、ワークピース２８１はＧＣＩＢ２６３の経路から完全に外れたところまで移動（オーバースキャン）させることができる。さらに、同様のスキャン及び／又はオーバースキャンを、直交するＸスキャン運動２８３の方向（紙面の内外）で行うことができる。いくつかのテストケースの間に、ノズル／スキマーモジュール２０を、テストスキャンプロシージャが失敗したときに調整及び／又は再整合することができる。

ワークピース２８１を、機械的クランプシステム又は電気的クランプシステム（例えば、静電クランプシステム）等のクランプシステム（図示せず）を使用して、ワークピースホルダ２８０に固定することができる。さらに、ワークピースホルダ２８０は、ワークピースホルダ２８０及びワークピース２８１の温度を調節及び／又は制御するように構成された加熱システム（図示せず）又は冷却システム（図示せず）を含んでもよい。

ビーム電流センサ２８８は、ＧＣＩＢ２６３の経路内のワークピースホルダ２８０を超えて位置させることができ、ワークピースホルダ２８０がＧＣＩＢ２６３の経路から外れたところまでスキャンされたときにＧＣＩＢ２６３のサンプルをインターセプトするために使用することができる。ビーム電流センサ２８８は、ファラデーカップ等であることができ、ビーム入射開口を除いて閉じられることができ、電気絶縁マウント２８９を使用して処理チャンバ２０８の壁に取り付けられることができる。あるいは、一つ以上の検出装置をワークピースホルダ２８０に結合してもよい。

ＧＣＩＢ２６３は、ワークピース２８１の表面上の投影衝突領域でワークピース２８１に衝突することができる。Ｘ−Ｙ試験及び処理の間、ワークピースホルダ２８０は、ワークピース２８１の表面の全ての領域をＧＣＩＢ２６３によって処理することができるように、ワークピース２８１の表面の各部分をＧＣＩＢ２６２の経路内に位置決めする。Ｘスキャンコントローラ２８２及びＹスキャンコントローラ２８４は、信号バス２９１を介してコントローラ２９０から制御信号を受けることができる。様々な試験及び処理の間、ワークピースホルダ２８０は連続的な動き又は段階的な動きで移動して、ＧＣＩＢ２６３内にワークピース２８１の異なる領域を位置決めすることができる。一実施形態においては、ワークピースホルダ２８０は、書き込み可能な（programmable）速度で、ＧＣＩＢ２６３を通じてワークピース２８１の任意の部分をスキャンするように、コントローラ２９０によって制御されることができる。

いくつかの例示的な試験又は処理シーケンスにおいては、ワークピースホルダ２８０の表面の一つ以上は、導電性であるように構成されることができ、コントローラ２９０によって操作される線量測定プロセッサーに接続することができる。ワークピースホルダ２８０の電気絶縁層（図示せず）は、ワークピースホルダ２８０の他の部分からワークピース２８１及び基板保持面を絶縁するために使用することができる。ＧＣＩＢ２６３を衝突させることによってワークピース２８１に誘起される電荷がワークピース２８１及びワークピースホルダ２８０の表面を通じて伝導され、信号が線量測定のために、ワークピースホルダ２８０を通じてコントローラ２９０に結合されることができる。線量測定は、ＧＣＩＢ処理量を決定するためにＧＣＩＢ電流を積分する統合手段を有する。特定の状況下では、しばしばエレクトロンフラッドと呼ばれる電子の標的中和ソース（図示せず）を用いてＧＣＩＢ２６３を中和することができる。そのような場合においては、ファラデーカップを用いて、追加された電荷のソースにもかかわらず正確な線量測定を保証することができる。ワークピース２８１の処理の間、線量率（dose rate）はコントローラ２９０に伝達され、コントローラ２９０はＧＣＩＢビーム束が正しいことを確認するか、又はＧＣＩＢビーム束の変動を検出することができる。

コントローラ２９０は、信号バス２９１を介してビーム電流センサ２８８によって収集されたサンプリングされたビーム電流を受けることもできる。コントローラ２９０は、ＧＣＩＢ２６３の位置を監視することができ、ワークピース２８１によって受けたＧＣＩＢ線量を制御し、所定の所望の線量がワークピース２８１に伝達されたときに、ワークピース２８１をＧＣＩＢ２６３から外すことができる。あるいは、内部コントローラを使用してもよい。

図２に示すＧＣＩＢシステム２００は、「グリッチ」を低減又は最小化しながら、ＧＣＩＢ電流を増加させる機構を含む。例えば、延長管２５７などの管状導体が、イオナイザ２５５の入口アパーチャ２５６に配置されたイオナイザ２５５の一体部分として示されている。延長管２５７は、一体接続されている必要はない。延長管２５７は、導電性があり、イオナイザ２５５に電気的に取り付けられ、従って、イオナイザの電位にある。延長管２５７とイオナイザ２５５との間で概ね同様の電位関係を達成する他の構成を採用してもよい。入口アパーチャ２５６の直径は、約２ｃｍから約４ｃｍまで変更することができ、延長管２５７は、約２ｃｍから約４ｃｍまで変更することができる内径を有する。延長管２５７の壁は導電性があり、好ましくは金属性であり、複数の接続された同軸リングとして穿孔又は構成されてもよく、又はガスコンダクタンスを改善するためのスクリーン材料で作られてもよい。延長管２５７は、イオナイザ２５５の内部を外部の電場から遮蔽し、イオナイザ２５５の入口アパーチャ２５６の近くに形成された正イオンがイオナイザ２５５から後方に引き出され、ノズル／スキマーモジュール２０の出力端に向かって加速される可能性を低減する。イオナイザ出口アパーチャ２５９の直径は、約２ｃｍから約４ｃｍまで変更し得る。

ＧＣＩＢシステム２００は、その場での計測システムをさらに含むことができる。例えば、その場での計測システムは、ワークピース２８１を入射光信号２７１で照射し、ワークピース２８１からの散乱光信号２７６を受信するようにそれぞれ構成された、光送信器２７０及び光受信器２７５を有する光学診断システムを含むことができる。光学診断システムは、入射光信号２７１及び散乱光信号２７６が処理チャンバ２０８に出入りすることを可能にする光学ウィンドウを含む。さらに、光送信器２７０及び光受信器２７５は、送信及び受信光学系をそれぞれ含むことができる。光受信器２７５は、測定信号をコントローラ２９０に戻す。例えば、その場での計測システムは、ＧＣＩＢ処理の進行を監視するように構成されることができる。

コントローラ２９０は、ＧＣＩＢシステム２００からの出力を監視し、ＧＣＩＢシステム２００への入力を通信及びアクティベートするのに十分な制御電圧を生成することができる、１つ以上のマイクロプロセッサ、メモリ、及びＩ／Ｏポートと、を含む。さらに、コントローラ２９０は、真空ポンプシステム２１６ａ、２１６ｂ、及び２１６ｃ、第１ガス供給サブシステム２５０、第２ガス供給サブシステム２５３、ノズル／スキマーモジュール２０、ガス供給サブアセンブリ２３３、サプレッサー電極バイアス電源２６４、アノード電源２６６、フィラメント電源２６７、抽出電源２６８、加速器電源２６９、レンズ電源２７２及び２７４、光送信器２７０、光受信器２７５、Ｘスキャン及びＹスキャンコントローラ２８２及び２８４並びにビーム電流センサ２８８と結合されることができ、これらと情報のやり取りをすることができる。例えば、メモリに格納されたプログラムは、ワークピース２８１に対して試験又は生産ＧＣＩＢプロセスを行うために、プロセスレシピに従ってＧＣＩＢシステム２００の前述のコンポーネントへの入力をアクティベートするために利用することができる。

いくつかの試験実施形態では、ビームフィルタ２９５をイオン化／加速チャンバ２０５内に位置決めすることができ、ＧＣＩＢ２６３からモノマー又はモノマー及び光イオン化クラスターを除去するのに使用することができ、処理チャンバ２０８に入る前に、さらにＧＣＩＢ２６３を規定する。さらに、ビームゲート２９６は、イオン化／加速チャンバ２０５内のＧＣＩＢ２６３の経路内に配置されることができる。例えば、ビームゲート２９６は、ＧＣＩＢ２６３がイオン化／加速チャンバ２０５から処理サブシステム２０７に通過することが許容される開状態及び、ＧＣＩＢ２６３が処理サブシステム２０７に入ることが阻止される閉状態を有することができる。コントローラ２９０は、ビームフィルタ２９５及びビームゲート２９６に結合されることができ、コントローラ２９０は、試験又は処理の間、ビームフィルタ２９５及びビームゲート２９６を監視し、制御することができる。

あるいは、調整可能なアパーチャをビームフィルタ２９５に組み込んでも、別個の装置（図示せず）として含めてもよく、ＧＣＩＢ束の一部を絞る又は可変にブロックし、それによりＧＣＩＢビーム電流を所望の値に低減する。調整可能なアパーチャは、単独で、又は当業者に既知の他の装置及び方法と共に使用することができ、ＧＣＩＢ束を非常に小さな値に低減する。そのことは、ＧＣＩＢソース供給からのガス流を変化させることや、フィラメント電圧Ｖ_Ｆを変化させること又はアノード電圧Ｖ_Ａを変化させることのいずれかによってイオナイザを変調することや、レンズ電圧ＶＬ_１及び／又はＶＬ_２を変化させることによってレンズ焦点を変調することを含む。

いくつかのプロシージャの間、イオン化されたガスクラスターイオンがワークピース２８１の表面に衝突するとき、幅が約２０ｎｍ及び深さが約１０ｎｍで約２５ｎｍ未満の浅い衝突クレーターを形成することができる。原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）のようなナノスケールの撮像デバイスを使用して画像化する場合、衝突クレーターは、ぎざぎざ（identations）と同様の外観を有する。衝撃の後、ガスクラスターイオンからの不活性種は、ガスとしてワークピース２８１の表面を蒸発させるか、又は自由にし（escape）、真空ポンプシステム２１６ｃによって処理サブシステム２０７及び処理チャンバ２０８から排出される。

図３は、本発明の実施形態によるノズル／スキマーモジュールの例示的な構成を示す絵図である。図示された実施形態においては、図１のノズル／スキマーモジュール２０と同様のノズル／スキマーモジュール４００が示されている。類似する参照符号によって類似する部分が示されている。あるいは、ノズル／スキマーモジュールは、異なって構成されてもよい。

図４は、図２に示すＧＣＩＢ処理システムのためのノズルアセンブリ４００の断面図を含む。図１に示した単一ビームノズルとは対照的に、ノズルアセンブリ４００は、基板又はワークピース２８１を処理するために使用されることができる２つ以上のＧＣＩＢを生成するために使用されることができる。２つ以上のノズルを互いに隣接して置いて、各自対応するＧＣＩＢを生成するようにすることができる。したがって、スキマー４０２は、２つ以上のノズルから放出されるガスクラスターをコリメートするように設計されてもよい。２つ以上のノズルとスキマーとの間の距離は、ノズルアセンブリ４００の１つ以上の部分に結合された支持チューブ４０４の長さによって決定（dictated）され、又は制御されることができる。特定の例においては、２つ以上のノズルは、共通のアセンブリ又部品若しくは一緒に結合されることができる複数の部品の組み合わせ内に統合されることができる。図４の実施形態においては、ガスマニホールド４０６が、各ノズルへのガスライン４０８を提供するように設計されることができる。ガスマニホールドは、３つ以上のガスをノズルアセンブリに導入することを可能にすることができる。１つ以上のガスの入ってくる圧力は、１ａｔｍから１００ａｔｍまでの範囲にあり、−１００℃から１１０℃までの温度を有することができる。

一実施形態においては、２つ以上のノズルは、第２ノズルコンポーネント４１２に隣接しているか、又はこれと整合されていることができる第１ノズルコンポーネント４１０を含むことができる組み合せ部品に統合されることができる。その詳細を、図５及び図６の説明でより詳細に説明する。しかし、図４は、第１ノズルコンポーネント４１０及び第２ノズルコンポーネント４１２の円錐形のキャビティの整合を示し、それら円錐形のキャビティは、それぞれのビーム中心線（例えば、ビーム＃１の中心線４１４及びビーム＃２のビーム中心線４１６）に沿ってセンタリングされるようになっている。このようにして、各ノズルコンポーネントは、同一又は実質的に同様の半角を有することができる円錐形のキャビティの整合に基づいて、それぞれのＧＣＩＢの形成に寄与することができる。

図５は、第１ノズルコンポーネント４１０及び第２ノズルコンポーネント４１２を含むことができるノズル装置５００の断面図を含む。ノズル装置５００は、オリフィス５０２を含むことができる。ここを通じて、ＧＣＩＢを形成するガスが、ガスライン４０８と第１円錐形キャビティ５０６との間の高い圧力差で投射されることができる。オリフィス５０２の直径は、２５μｍと５００μｍとの間で変更することができる。１つの特定の実施形態では、オリフィス５０２は約８０μｍであることができる。オリフィス５０２は、ガスマニホールド４０６と同一平面上にあることができる実質的に平坦な表面を含み得る第１入口面５０４に近接していることができる。オリフィス５０２は、クラスター化を促進し得る研磨面又は最小表面粗さを有することができる。表面粗さは０．１μｍと０．５μｍの範囲にあり、特定の実施形態では、約０．２μｍである。

オリフィス５０２を通ると、ガスは、第１円錐形キャビティ５０６を通って、第２ノズルコンポーネント４１２内の第２円錐形キャビティ５０８に向けて投射されることができる。第１円錐形キャビティ５０６の長さは、２０ｍｍと６０ｍｍとの間の範囲にあり、第２円錐形キャビティ５０８の長さは、第１円錐形キャビティ５０６との比に基づいて変更することができる。この比は、０．４０から０．９９まで変更することができる。

また、第１円錐形キャビティ５０６は中心線４１４から測定され得る同一又は同様の半角５１０を有し得る。半角５１０は、約１．５度から約３０．０度までの範囲にあることができる。このように、第１円錐形キャビティ５０６及び第２円錐形キャビティ５０８の縁部は、同一又は同様の傾斜を備えたある線を形成することができる。１つの特定の実施形態においては、半角は約６度であることができる。

図５の実施形態においては、第１出口面５１４での第１円錐形キャビティ５０６の出口直径は、第２円錐形キャビティ５０８の入口直径よりも小さくあることができる。このように、第１円錐形キャビティ５０６の最大直径は、中心線４１４に沿った任意の点から測定された第２円錐形キャビティ５０８の直径よりも小さくあることができる。例えば、出口直径は、入口直径の５０％からほぼ１００％まで変更することができ、これにより、第１円錐形キャビティ５０６と第２円錐形キャビティ５０８との間には１ｍｍ未満のステップ高が存在することができる。所定の実施形態においては、平坦移行領域５１２が、第１円錐形キャビティ５０６と第２円錐形キャビティ５０８との間に配置されることができる。平坦移行領域５１２は、第１ノズルコンポーネント４１０の第１出口面５１４に対向し得る第２入口面５１６を含むことができる。第１出口面５１４は、第１入口面５０４と第２ノズルコンポーネント４１２の第２出口面５１８との間に配置され得る中間出口面と称することもできる。

一実施形態においては、第２ノズルコンポーネント４１２は、再入キャビティコンポーネントと呼ばれてもよい。この実施形態においては、第２ノズルコンポーネント４１２は、第１ノズルコンポーネント４１０を収容するキャビティを含むことができ、これにより、第１ノズルコンポーネント４１０は、第２ノズルコンポーネント４１２によって位置的に固定される、又は保持されることができる。第１ノズルコンポーネント４１０は、再入キャビティ内に向けて第１入口面５０４からスライドすることができる。第１ノズルコンポーネント４１０と関連する再入キャビティは、第１円錐形キャビティ５０６及び再入キャビティの第２円錐形キャビティ５０８を整合するように設計することができる。

図５の実施形態においては、第１ノズルコンポーネント４１０は、ガスライン４０８、ガスマニホールド４０６及び第１ノズルコンポーネント４１０の間で流体シールを維持するシール部材５２０を収容又は包含するように設計することができる。この例においては、シール部材５２０は、ガスライン４０８と第１円錐形キャビティ５０６との間の高い圧力差を維持することができる。シール部材５２０は、シーラー、Ｏリング、又はエラストマーを含むことができるが、これに限定されない。

一実施形態においては、第１ノズルコンポーネント４１０はセラミック材料でできていることができ、第２ノズルコンポーネント４１２は、ステンレス鋼などの金属できていることができる。１つの特定の実施形態では、セラミック材料は、第２ノズルコンポーネント４１２に統合され得る単一部品（monolithic piece）であることができる。

他の実施形態においては、ノズルアセンブリは、ノズルアセンブリの第１ノズルコンポーネント４１０と流体連通し得る少なくとも１つのガス供給導管（例えば、ガスライン４０８）を有するガス供給マニホールドを含むことができる。第１ノズルコンポーネントは、第１入口面５０４でのノズルスロート（例えば、オリフィス５０２）から第１出口面５１４での第１出口で中間出口に延びるように形成された少なくとも１つの円錐形ノズルの第１部分（例えば、第１円錐形キャビティ５０６）を含むことができる。ノズルアセンブリの第２ノズルコンポーネント４１２は、第１ノズルコンポーネント４１０に隣接することができる。第２ノズルコンポーネント４１２は、第２入口面５１６での中間入口（intermediate inlet）から第２出口面５１８でのノズル出口まで延びる少なくとも１つの円錐形ノズル（例えば、第２円錐形キャビティ５０８）を含むことができる。第２ノズルコンポーネント４１２は、第１ノズルコンポーネント４１０が挿入され得る再入キャビティをさらに含み、これにより、第１出口面５１４が第２入口面５１６と整合する（interfaces with）又は接触するようにする。再入キャビティは、第１円錐形キャビティを第２円錐形キャビティ５０８に整合して、２つのコンポーネントの間でのＧＣＩＢの所望の移行を可能にするように設計することができ、これにより、第１ノズル部分の中心線が前記第２ノズル部分の中心線と一致又は整合されるようにする。

一実施形態においては、前記第１ノズルコンポーネントの第１出口面での前記中間出口の直径は、前記第２ノズルコンポーネントの第２入口面での前記中間入口の直径以下であることができる。

別の実施形態においては、前記第１ノズルコンポーネントの中間出口の直径は、前記第２ノズルコンポーネントの中間入口の直径の約５０％から約１００％までの範囲にある。

また、ノズルアセンブリは、前記第１ノズルコンポーネントと前記ガス供給マニホールドとの間に配置されたシール部材を含むことができる。これにより、前記第２ノズルコンポーネントがガス供給マニホールドに取り付けられ又は結合されたときに、前記第１入口面が少なくとも１つのガス供給導管の出口を取り囲むシール（例えば、流体フロー障壁）を形成することができるようにする。一実施形態においては、シール部材には、シーラー（sealer）、Ｏリング、又はシール若しくは流体フロー障壁を形成、若しくは可能にするエラストマーが含まれることができる。

他の実施形態では、ノズルアセンブリは、図５に示すように、互いに平行にかつ隣接して配置された一対のノズルを含むことができる。

図６は、ＧＣＩＢ処理システムのためのノズル装置５００内の２つのノズル（例えば、第１ノズルコンポーネント４１０、第２ノズルコンポーネント４１２）の間の移行領域（例えば、平坦移行領域Ｔ）の断面図６００を含む。一実施形態においては、平坦移行領域５１２又は継続ノズルは、５ｍｍ未満であり得る距離６０４に沿って平坦移行領域５１２の直径が一定又は実質的に一定であるように、円筒形状であってよい。この実施形態においては、平坦移行領域５１２の直径は、第１入口面５１６において第１円錐形キャビティ５０６の任意の部分の直径より大きくあることができる。この例において、第１円錐形キャビティ５０６と平坦移行領域５１２との間のステップ高が存在することができる。一実施形態においては、移行領域５１２の長さは１０ｍｍ以下であることができる。ステップ高６０２は、１ｍｍ未満であることができる。１つの特定の実施形態においては、ステップ高６０２は、約０．０４ｍｍであることができる。

ノズル／スキマーモジュールをＧＣＩＢシステムに組み込むための装置及び方法が、様々な実施形態で開示されている。しかし、当業者であれば、様々な実施形態は、特定の詳細の１つ以上がなくても実施することができるし、他の置換及び／又は追加の方法、材料又はコンポーネントを備えて実施することができることを認識するであろう。他の例においては、本発明の様々な実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料、又は動作を詳細に示す又は説明しない。同様に、説明の目的のために、本発明の完全な理解を提供するべく、特定の数、材料、及び構成が明示されている。そうであっても、本発明は特定の詳細なしに実施することができる。さらに、図面に示された様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されるものである。

本明細書を通して、「一実施形態」又は「実施形態」は、ある実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、それらはすべての実施形態に存在することを示さない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所での「一実施形態において」又は「ある実施形態において」という表現の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、一つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。さまざまな追加の層及び／又は構造が含まれることができ、及び／又は説明された特徴が他の実施形態で省略されることができる。

様々な動作を、本発明の理解に最も有用なやり方で、複数のディスクリートな動作として順々に説明してきたかもしれない。しかし、説明の順序は、これらの操作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。特に、これらの操作は、提示の順序で実行される必要はない。説明された動作は、記載された実施形態と異なる順序で実行されることができる。様々な追加の動作が実行されることができ、及び／又は説明された動作が追加の実施形態で省略されることができる。

本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明のために提示されている。まさにその開示された形態が完全なものであることや、それに本発明を限定することを意図していない。この説明及び以下の特許請求の範囲は、左、右、上、下、真上、真下、上方、下方、第１、第２等の用語を含むが、これらは、説明の目的のためにだけ使用され、制限するものとして解釈されるべきではない。例えば、相対的な垂直位置を指定する用語は、基板又は集積回路のデバイス側（又はアクティブ面）がその基板の「上」面である状況を示す。基板は、実際には、基板の「上」側が標準的な地上基準フレーム内の「下」側よりも低くても、「上」という用語の意味に依然として含まれるように、任意の向きであることができる。特段明示されない限り、明細書（及び特許請求の範囲）において用いられているような用語「上の（on）」は、第２層の「上の」第１層が、第２層に直接的に上にあること及び間接的に接触していることを示さない。第１層と第１層上の第２層との間には、第３層又は他の構造体が存在することができる。本明細書で説明された装置又は物品の実施形態は、多数の位置及び向きで製造、使用又は出荷することができる。

当業者であれば、上記教示に照らして多くの修正及びバリエーションが可能であることを理解することができる。当業者は、図面に示された様々なコンポーネントの様々な等価な組み合わせ及び置換を認識するであろう。このため、本発明の範囲は、この発明を実施するための形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることを意図している。

Claims (20)

1. ガスクラスタービーム（GCB）処理システムで使用するためのノズルアセンブリであって、
   少なくとも一つのガス供給導管を有するガス供給マニホールドと、
   第１入口面でのノズルスロートから第１出口面での中間出口まで延びる、少なくとも一つの円錐形ノズルの第１ノズル部分が貫通する第１ノズルコンポーネントと、
   前記少なくとも一つの円錐形ノズルの第２ノズル部分が第２入口面での中間入口から第２出口面でのノズル出口まで延びる、第２ノズルコンポーネントであって、該第２ノズルコンポーネントは、前記第１出口面が前記第２入口面と結合し、前記第１ノズル部分が前記第２ノズル部分と整合して前記円錐形ノズルを形成するように、前記第１ノズルコンポーネントが挿入される再入キャビティを含む、第２ノズルコンポーネントと、
   シール部材であって、前記第２ノズルコンポーネントが前記ガス供給マニホールドに取り付けられたときに、前記第１ノズルコンポーネントの第１入口面が該シール部材を押圧し、前記少なくとも一つのガス供給導管の出口を取り囲む前記ガス供給マニホールドでシールを形成するように、前記第１ノズルコンポーネントと前記ガス供給マニホールドとの間に配置されたシール部材と、
   を含むアセンブリ。
2. 前記第１ノズルコンポーネントは、セラミックから構成されるモノリシック部品である、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第２ノズルコンポーネントはステンレス鋼から構成される、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記少なくとも一つの円錐形ノズルは、互いに平行かつ隣接して配置される一対のノズルを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記第１ノズル部分の中心線は、前記第２ノズル部分の中心線と一致する、請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記第１ノズルコンポーネントの第１出口面の中間出口の直径は、前記第２ノズルコンポーネントの第２入口面の中間入口の直径以下である、請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記第１ノズルコンポーネントの第１出口面の中間出口の直径は、前記第２ノズルコンポーネントの第２入口面の中間入口の直径未満である、請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記第１ノズルコンポーネントの中間出口の直径は、前記第２ノズルコンポーネントの中間入口の直径の約５０％から約１００％までの範囲にある、請求項７に記載のアセンブリ。
9. ガスクラスタービーム（GCB）処理システムで使用するためのノズルアセンブリであって、
   ノズルコンポーネントであって、
   少なくとも一つの円錐形ノズルと、
   ガス供給導管からガスを受けることができる、前記少なくとも一つの円錐形ノズルの一端に近接して配置されたノズルスロートと、を含むノズルコンポーネントと、
   再入キャビティコンポーネントであって、
   前記ノズルコンポーネントを収容するキャビティと、
   前記ノズルコンポーネント又は前記ガスを受けることができる、前記キャビティの第１開口と、
   前記第１開口とは反対の位置にあり、前記少なくとも一つの円錐形ノズルからのガスを受けることができる、前記キャビティの第２開口と、
   前記少なくとも一つの円錐形ノズルと整合し、かつ、前記第２開口を介して前記少なくとも一つの円錐形ノズルからのガスを受けることができる円錐キャビティ、を含む継続ノズルであって、該円錐キャビティは前記少なくとも一つの円錐形ノズルのいずれの直径よりも大きい入口直径を含む、継続ノズルと、を含む再入キャビティコンポーネントと、
   を含むアセンブリ。
10. 前記再入キャビティコンポーネントは、前記第２開口と前記継続ノズルとの間に配置された移行キャビティをさらに含み、
    前記移行キャビティは、
    前記ガスが前記第２開口から前記継続ノズルに向かって流れるオフセット長を含む、実質的円筒形状と、
    前記少なくとも一つの円錐形ノズルのいずれの直径よりも大きい直径と、を含む、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記移行キャビティの直径は、前記移行キャビティに隣接した、前記少なくとも一つの円錐形ノズルの一端の直径とは１ｍｍ未満の差を含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
12. 前記オフセット長は、１０ｍｍ未満の距離を含む、請求項１１に記載のアセンブリ。
13. 前記ノズルコンポーネント及びガス供給マニホールドとの間に配置されたシール部材をさらに含む、請求項９に記載のアセンブリ。
14. 前記少なくとも一つの円錐形ノズルは、互いに平行かつ隣接して配置される一対のノズルを含む、請求項９に記載のアセンブリ。
15. 前記再入キャビティコンポーネントは、前記第２開口に隣接した、前記一対のノズルの一つと位置合わせされる、前記キャビティの第３開口を含む、請求項１４に記載のアセンブリ。
16. 前記少なくとも一つの円錐形ノズルは、約１．５度から約３０度までの範囲にある半角によって特徴付けられる、請求項９に記載のアセンブリ。
17. 前記円錐形ノズル及び前記継続ノズルの全長に対する前記ノズルコンポーネントの長さの比率は、０．４０から０．９９までの範囲にある、請求項９に記載のアセンブリ。
18. 前記ノズルスロートは、２５μｍから５００μｍまでの範囲にある、請求項９に記載のアセンブリ。
19. 二つ以上のノズルが目標のＧＣＢ流を生成するように構成された、請求項９に記載のアセンブリ。
20. 前記少なくとも一つの円錐形ノズル及び前記継続ノズルは、約２０ｍｍから約６０ｍｍまでの範囲にある全長を含む、請求項９に記載のアセンブリ。

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