JP5676835B2 - インターフェース部品及びその作製方法 - Google Patents
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Description
本発明の詳細な説明が、図1A乃至図8Bに示す例示的な実施形態に関連して提供される。本発明の開示による装置が、望ましくは半導体基板の積層されたアセンブリとして作製又は構築され、望ましくはシリコンから形成される。このような技術は、マイクロエンジニアリング分野の当業者にはよく知られている。
図6A及び図6Bは、本発明によるインターフェース部品のさらに他の実施形態を説明するための構成図で、エレクトロスプレーイオン化システム用の2段の平面状の微細設計された真空インターフェースの組み立て前と組み立て後の構造図である。5層のアセンブリ604の形状の連続した配列を形成するための、2つのエッチングされたBSOI基板601及び602の第3の単一の層の基板603との組合せを示している。なお、図1A,図1B及び図2A,図2Bと同じ機能を有する構成要素には同一の符号が付してある。
・(異方性及び等方性の)湿式化学エッチング
・電気化学又は光利用の電気化学エッチング
・ドライプラズマ又は反応性イオンエッチング
・イオンビームミリング
・レーザー加工
・エキシマーレーザー機械加工
一方、後者の例には以下のものが含まれる。
・蒸着
・圧膜蒸着
・スパッタリング
・電気めっき
・電鋳
・成形
・化学気相成長法(CVD)
・エピタキシー
これらの技術を複雑な3次元ものを製造するためにウェハの結合と組み合わせることができ、その例が、本発明によって提供されるインターフェース部品である。
102 第2のシリコン層
103,104 絶縁層
105 第1の中心オリフィス
106 フィーチャ
107 周辺領域
108 内側チャンバ
109 第2の中心オリフィス
110 通路
112 内側壁面
113 上面
201 シリコン層
202 中心オリフィス
203 フィーチャ
204,205 オリフィス
212 側壁
213 上面
301 第1の基板
302 第2の基板
303,304 接触表面
305,306 表面
307 ボンドワイヤ
308 イオン流
309 ガス流
310 中心空隙
401 アセンブリ
402 第3の基板
403,404 接触表面
405 中心オリフィス
406 入口通路
407 出口通路
408 ガス流
409 イオン流
410,411,412 領域
501 アセンブリ
502 壁面
503 「Oリング」シール
504 空隙
505 入口
506 出口
507 キャピラリ
508 スプレー
509 イオン流
510,512 フィーチャ
511 接続部
601,602,603 基板
604 アセンブリ
605 イオン流
606,607 空隙
608 入口
609 出口
610,611 オリフィス
701 上側基板
702 吊り下げ式電極
703,704 表面
705 フランジ
706 下側基板
707 下側接触層
708 アクセスホール
709 ボンドワイヤ
711 凹所フィーチャ711
712 ガス流通路712
713 通路
714,715 電界集中フィーチャ
801,802 外側壁面
Claims (31)
- 大気圧イオン源と前記大気圧イオンと別個の真空システムとを結合するために、作動可能にポンプ及びガス入口が連結され、前記イオン源によって発生されたイオンビームを前記真空システムに伝達するように微細設計されたインターフェース部品であって、該インターフェース部品が、少なくとも1つのパターン化された表面を有する半導体材料を備え、 該半導体材料が、前もって前記インターフェース部品中に及び前記インターフェース部品を介して受ける前記イオンビームを、該半導体材料中を通して前記真空システムに与えることができるチャネルを前記半導体材料中に設けるようにオリフィスを構成し、
前記インターフェース部品は、前記ポンプによる前記ガス入口及び前記インターフェース部品中のポンプ輸送を通じて、ガスの通過によって前記別々の大気圧イオン源と前記別々の真空システムのそれぞれに中間の圧力に維持された作動可能なチャンバを構成していることを特徴とするインターフェース部品。 - 前記半導体材料は、複数のパターン化された表面を含み、該表面の各々は、前記半導体材料中にオリフィスを構成していることを特徴とする請求項1に記載のインターフェース部品。
- 前記複数のパターン化された表面は、個々の半導体層上に形成され、該半導体層は、絶縁層によって互いに分離された隣接する層に積層されていることを特徴とする請求項2に記載のインターフェース部品。
- 前記半導体材料は、該半導体材料中にスキマーが構成されていることを特徴とする請求項1,2又は3に記載のインターフェース部品。
- 前記インターフェース部品は、それぞれ絶縁層によって分離され、さらに別々にパターン化されてエッチングされた第1、2、3の半導体層からなる少なくとも3つの半導体層から構成され、
第1の半導体層は、第1のオリフィスを構成し、
第2の半導体層は、第2のオリフィスを構成してチャネルによって横断され、該チャネルが第1の端部及び第2の端部を有し、
第3の半導体層は、第3のオリフィス及び2つの追加の開口部を構成し、
前記3つの半導体層のそれぞれが互いに積層構成に配置されたとき、前記第1、第2及び第3のオリフィスが前記インターフェース部品を通る導管を構成し、前記2つの追加の開口部が前記チャネルの前記2つの端部に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のインターフェース部品。 - 前記3つのオリフィスは、イオン用の導管として構成されていることを特徴とする請求項5に記載のインターフェース部品。
- 前記3つのオリフィスは、3要素の静電レンズとして構成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載のインターフェース部品。
- 前記第1の半導体層は、前記第1及び第2の半導体層を互いに結合する際に前記第2の半導体層から物理的に隔離された吊り下げ式電極を含むことを特徴とする請求項5,6又は7に記載のインターフェース部品。
- 通路穴は、前記吊り下げ式電極に対する電気的接触アクセスを提供する前記第1の半導体層の上面に形成されていることを特徴とする請求項8に記載のインターフェース部品。
- 前記第2の半導体層は、前記吊り下げ式電極と同じ位置に配置された凹所フィーチャを有し、該凹所フィーチャが、前記第2の半導体層の上面と前記吊り下げ式電極の下面の間に隙間を提供することを特徴とする請求項8又は9に記載のインターフェース部品。
- 前記凹所フィーチャは、前記第2の半導体層を横断する前記チャネルの一部分を形成することを特徴とする請求項10に記載のインターフェース部品。
- 前記第1及び第3のオリフィスを構成する前記第1及び第3の半導体層の側壁は、電界を集中させるための突き出たフィーチャを備え、該突き出たフィーチャが、前記第1の半導体層と前記第3の半導体層の上面から突き出ていることを特徴とする請求項5乃至11のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記突き出たフィーチャは、運動量の分離を向上させるために傾斜する外側表面を有していることを特徴とする請求項12に記載のインターフェース部品。
- 前記突き出たフィーチャのそれぞれは、4つの(111)結晶面及び4つの(211)平面を含むことを特徴とする請求項13に記載のインターフェース部品。
- 前記チャネル及び関連する開口部は、ガス流導管として構成されていることを特徴とする請求項5乃至14のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記各オリフィス内の圧力は互いに異なり、前記第2のオリフィス内の圧力は、前記第1のオリフィスと第3のオリフィス内の圧力の間の中間の圧力であることを特徴とする請求項5乃至15のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 加熱されるように構成されることを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記半導体材料は、シリコンであることを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記絶縁層は、二酸化シリコンであることを特徴とする請求項3乃至18のいずれかに記載のインターフェース部品。
- エッチングされた酸化シリコン層を共に結合することによって構築されることを特徴とする請求項1乃至19のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 真空フランジに取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項1乃至20のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記真空システムは質量分析システムであり、使用の際に、前記インターフェース部品が、イオンを前記質量分析システムに導入するためのものであることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記イオン源が、液体クロマトグラフィ又はキャピラリ電気泳動システムに結合されていることを特徴とする請求項1乃至22のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 前記絶縁層によって互いに分離された隣接する層と積層構造を構成する複数の個々のパターン化された半導体層を備え、該半導体層にはオリフィスが構成され、前記半導体層の積層は、前記インターフェース部品を通して連続したチャネルを構成するように前記オリフィスのそれぞれを位置合わせすることが可能であることを特徴とする請求項3に記載のインターフェース部品。
- 前記組み立てられた積層構造は、さらに、前記個々の層をパターン化することによって構成される内側チャンバを備え、該内側チャンバは、前記インターフェース部品を通る第2のチャネルを構成し、前記第1及び第2のチャネルが互いに交差することを特徴とする請求項24に記載のインターフェース部品。
- 前記第2のチャネルの少なくとも一部分は、チャンバを構成し、該チャンバは、前記第1のチャネルと第2のチャネルの間に交差領域を構成することを特徴とする請求項25に記載のインターフェース部品。
- 前記チャンバは、前記第1のチャネルを横断するように構成されていることを特徴とする請求項26に記載のインターフェース部品。
- 前記半導体材料は、所定の圧力のガスで満たすことができる内側チャンバに静電オプティクスを提供するように構成され、前記オプティクス及び内側チャンバが、前記半導体材料のリソグラフィ、エッチング及び結合によって作製されることを特徴とする請求項1乃至27のいずれかに記載のインターフェース部品。
- 請求項1乃至28のいずれかに記載の複数のインターフェース部品を備え、平面状のエレクトロスプレーインターフェースアレイであって、前記複数のインターフェース部品は平行な配列に配置されることを特徴とするインターフェースアレイ。
- 入口ポートを有する真空システムを備えたイオン化システムであって、前記入口ポートは、請求項1乃至28のいずれかに記載のインターフェース部品に結合されるように構成され、前記インターフェース部品が、イオナイザから真空システムまでのイオンビームの伝達を可能にすることを特徴とするイオン化システム。
- 大気圧イオン源と前記大気圧イオンと別個の真空システムとを結合するためのイオン化インターフェースの作製方法であって、
a)第1のシリコン層中に第1のオリフィスを形成するように前記第1のシリコン層を作製する微細設計ステップと、
b)第2のシリコン層中に第2のオリフィスを形成し、該第2のオリフィスを横断するチャネルを形成し、該チャネルが第1の端部及び第2の端部を有するように前記第2のシリコン層を作製する微細設計ステップと、
c)第3のオリフィス及び2つの追加の開口部を形成するように第3のシリコン層を作製する微細設計ステップと、
d)前記3つのシリコン層を互いに積層構造に配置する微細設計ステップであって、前記第1、第2及び第3のオリフィスが、前記インターフェース部品を通る導管を構成し、前記2つの追加の開口部が、前記チャネルの前記2つの端部に連結するように構成する微細設計ステップと
を含むことを特徴とするイオン化インターフェースの作製方法。
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