JPH02121250A

JPH02121250A - 線源線状電子ビーム装置

Info

Publication number: JPH02121250A
Application number: JP63273643A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Nakamura; 強中村; Hisanori Ishida; 寿則石田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-05-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は線源線状電子ビーム装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体基板等の資料をアニールする一つの方法と
して、電子ビームを資料に照射しそこに発生する熱を利
用する方法がとられている。

例えば、第５図に示すように、線状カソード１の電子放
出面から電子を放出し、カソード１とアノード電極３間
との電位差によって電子を加速させる。この際ウェーネ
ルト電極２に掛かるバイアス電圧でビーム電流を調節す
る。均一なビーム電流密度の線状電子ビームを、レンズ
６によって試料１２上に集束し、１ｍ向器７で試料１２
の上を走査させ、必要範囲をアニールする。

この場合、アニール状態は被アニール部の温度分布の均
一性によって左右されるため、線状ビームプロファイル
の長手方向最大値の均一性を５％以内に抑えている（精
機学会エネルギビーム分科会ｗ４：「エネルギビーム加
工」　（リアライズ社、１９８５）２６８頁参照、斎藤
修−：［第５同断機能素子技術シンポジウム予稿集Ｊ　
　（１９８６）１４３頁参照）。

電子光学的にみれば試料面は像面で、試料上に集束され
た線状ビームはレンズで投影された像（ｉｍａｇｅ　）
である。線源線状電子ビームの場合、カソードから出射
されたビームはクロスオーバしクロスオーバ像（実像）
を形成するかく図示せず）、クロスオーバせず虚像を形
成する（図示せず）（以後クロスオーバする場合につい
て記述するが、クロスオーバしない場合もクロスオーバ
像に虚像を対応させれば同様のことがいえる）。この像
の形成される位置が物面となり、クロスオーバ像が物体
（ｏｂｊｅｃｔ）に対応する。試料上で均一な線状ビー
ムに調整するのは即ちこのクロスオーバ像（物体）を均
一に調整することであり、該クロスオーバ像をレンズで
試料上に投影すると、レンズの収差を無視すれば、均一
なビーム電流密度の線状ビームが照射されることになる
。像を投影する場合、一般に収差が生じるため、通常、
電子叩微鏡や露光装置のような電子ビーム装置には像の
歪みを防いだり修正するためにアパーチャを設けたり非
点収差補正用のレンズを設けたりしている。

〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら線状電子ビームアニール装置は出力パワー
が大きく整形用アパーチャが使用できないためクロスオ
ーバ像を直接レンズで投影することになり、クロスオー
バ像のビームプロファイルが投影された像のプロファイ
ルに影響する。このクロスオーバ像は各電極の機械的ア
ライメントやフィラメントのビーム放出面形状や外部電
磁界の影響や直熱フィラメントの場合には、フィラメン
ト電流によってできる磁界の影響等によりか歪んでしま
う。この像のプロファイルが均一になるように各部を調
節するのは、操作性も悪くまた難しいため、像の修正機
構が必要とされていた。通常の非点収差にはステイグメ
ータ（ＳｔｉｇｍａＬｏｒ　）などが使用されてきたが
、従来のものは回転対称型のビーム修正用であるため線
状ビームに使用すると線状ビームのプロファイル全体を
崩してしまい直接使用できなかった。

本発明の目的は、この様な問題を解決し、安定した線状
電子ビームを照射できる線源線状電子ビーム装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の構成は、線状カソード、ウェーネルト電極およ
びアノードを含む電子銃と、この電子銃から放射された
電子ビームを集束するレンズと、このレンズにより集束
した電子ビームを偏向する偏向器と、この偏向器により
偏向された電子ビームが照射される試料を載置する資料
ホルダとを有する線源線状電子ビーム装置において、前
記レンズ前段、前記偏向器前段あるいは前記試料前段の
電子ドリフト空間に１極あるいは複数極の磁極を配設し
たことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の電子ビーム装置によれば、電子のドリフト空間
中に１極以上の磁極が存在しているため、そこに存在す
る磁界と電子の進行方向との関係から電子は力を受は進
行方向が曲げられる。この場合、ローレンツ力により、
磁力の及ぶ範囲において電子に働く力の方向に力が働き
電子軌道が曲げられる。磁極を針のように細くし隣接さ
れておくと磁束は微少範囲で環となり閉じるため、電子
ビームの一部分のみ軌道を変えることができる。また、
Ｎ−３のどちらか１極がビームの近傍にあっても磁力の
及ぶ範囲ではビームの軌道が同様に変わる。軌道の変わ
ったビームは、焦点位置がずれるため、試料上でぼけ、
その部分のみ集束時のビーム電流密度を低くすることに
なる。従って、最終的に集束される線状ビームのプロフ
ァイルの一部を変化させることができ、このような磁極
を適当な位置に適当数置くことによって線状ビームのプ
ロファイルの突出部分を修正することができる。

アニールの場合、ビーム電流密度の最大から上位５％程
度までの領域がアニールに関与しているため、近似的に
ビーム長手方向の電流密度最大値を均一に揃えればよい
ことになる。修正部分のビーム幅がビーム電流密度の低
位部分で裾を引いてもアニールにほとんど影響ない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の線源線状電子ビーム装置の
概略断面図を示す。本実施例は、電子ビーム４の経路に
、電源８により駆動される磁極５が設けられたものであ
る。線状カソード１から出射されたビーム４は線状カソ
ード１とアノード３との電位差によって加速される。ビ
ーム電流はウェーネルト電極３にかかるバイアス電圧に
よって調節される。ビームは通常ウェーネルト電極とア
ノードの間でクロスオーバする（図示せず）。

線状カソードが直熱型の場合、フィラメント電流によっ
て生じる磁界を受けた時、そのローレンフ力によりビー
ムの進行方向が曲けられる。これは、第２図に示すよう
に、電子ビーム近傍にＮ、Ｓ１極ずつ計２極置き、電子
が図の紙面に対して垂直方向１４に移動しているとする
と、磁力線１５が図のように描かれ、磁力の及ぶ範囲に
おいて電子に働く力方向１３のように力が働いて電子軌
道が曲げられる。この磁極５を針のように細くして隣接
させておくと、磁力線１５で示すように、磁束が微少範
囲で環となり閉じるため電子ビームの一部分のみ軌道を
変えることができる。

また、Ｎ、Ｓのどちらか１極がビームの近傍にあっても
、磁力の及ぶ範囲ではビームの軌道が同様に変わる。こ
の軌道の変わったビームは、第３図に示すように焦点位
置がずれるため試料１２の上でぼけ、その部分のみ集束
時のビーム電流密度を低くすることになる。従って、最
終的に集束される線状ビームのプロファイルの一部を変
化させ、磁極を適当な位置に適当数置くことによって、
線状ビームのプロファイルの突出部分を修正することが
できる。この磁極５は基本的にはどこに設けてもいいが
、図では一例としてレンズ６の前段にＮ、Ｓを１極ずつ
計２極置いている。

このように電子ビーム４が曲げられた場合、例えば第４
図（ａ）のようなビームプロファイルのクロスオーバ像
ができる。アノード３を通過後、ドリフト空間に入った
ビームは、プロファイル突出部分に対応するビーム軌道
の近傍に位置するＮ、ＳＬ極ずつの計２ｆｆｉの磁極５
によって形成される磁界によって一部分軌道が変えられ
る。そして、レンズ６に入射したビームは、レンズの磁
界あるいは電界によって試料１２上に長手方向のビーム
電流密度の最大が均一な線状ビームとして集束する。

ここでは−例として磁極を２極設けであるが、】極ある
いは３８ｉ以上の複数極でもよい。試料上のビームは偏
向器７によって走査され試料上の必要範囲をアニールす
る。試料１２は試料ホルダ１０にセットされ、試料加熱
し−タ９等の手段によって６００°Ｃ〜１０００°Ｃに
予備加熱される。

また試料１２は、ＸＹ子テーブルよって任意の位置に移
動できる。

第４図（ａ＞、（ｂ）は本実施例の装置の試料１２上で
のビームプロファイルの修正状態を示した図で、第４図
（ａ）は直熱型フィラメントがフィラメント電流によっ
て作られる磁界などの影響を受けて試料上のビームプロ
ファイルが歪んだ場合の一例を示しており、第４図（ｂ
）は本装置によってビームの端の突出部分を修正し試料
上で均一になったビームプロファイルの一例を示してい
る。

〔発明の効果〕

以上述べたとおり、本発明の装置によれば、線状ビーム
のプロファイルの突出した部分を抑え均一な電流密度に
修正することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の線源線状電子ビームア
ニール装置の概略断面図、第２図は本実施例のビームプ
ロファイル修正を説明する模式図、第３図は本実施例で
ビームプロファイル突出部を抑えるように突出部の軌道
を変更させた模式図、第４図（ａ）、（ｂ）は本実施例
で直熱型フィラメントがフィラメント電流によって作ら
れる磁界の影響を受けて歪んだ場合およびビーム端を修
正した場合の試料上でのビームプロファイル図、第５図
は従来の線源線状電子ビームアニール装置の概略断面図
である。１・・・線状カソード、２・・・ウェーネルト電極、３
・・・アノード、４・・・電子ビーム、５・・・磁極、
６・・・レンズ、７・・・偏向器、８・・・電源、９・
・・試料加熱ヒータ、１０・・・試料ホルダ、１１・・
・ＸＹ子テーブル１２・・・試料、１３・・・電子への
力方向、１４．・、電子進行方向、１５・・・磁力線。

Claims

【特許請求の範囲】

　線状カソード、ウェーネルト電極およびアノードを含
む電子銃と、この電子銃から放射された電子ビームを集
束するレンズと、このレンズにより集束した電子ビーム
を偏向する偏向器と、この偏向器により偏向された電子
ビームが照射される試料を載置する資料ホルダとを有す
る線源線状電子ビーム装置において、前記レンズ前段、
前記偏向器前段あるいは前記試料前段の電子ドリフト空
間に１極あるいは複数極の磁極を配設したことを特徴と
する線源線状電子ビーム装置。