JPH0222811A - 電子ビーム加熱装置 - Google Patents

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） 本発明は電子ビーム加熱装置に関し、特に８０Ｉ（Ｓｉ
ｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）膜等の半導体
膜のアニールまたは機械部品の溶接、加工等に用いる電
子ビーム加熱装置に関する。

（従来の技術） 電子ビーム加熱装置を用いて半導体膜のアニール、また
は機械部品の溶接、加工等を行なう際、加熱したい試料
の領域内をできる限り均一に電子ビームにより加熱でき
ることが望ましい。しかし、一般に広い領域を処理する
と、処理した領域内の端部は中央部に比べ周囲への熱の
流出が多いため温度が低くなってしまう。例えば、線状
の電子ビームにより試料を加熱する場合、第６図に示さ
れるように処理する試料の試料面の加熱領域１３内での
温度分布は、熱の流れの方向１４への熱の流れにより温
度の低い領域１５ができてしまう。

そこで、このような温度分布の不均一の問題を回避する
ため、例えば浜崎他、ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス（Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　）５９
巻（１９８６）２９７１頁に記載されているように、処
理したい試料の領域の端部にビーム強度のピークを持っ
た双峰状の強度分布の電子ビームにより処理を行なう電
子ビーム加熱装置が従来よりよく用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の双峰状強度分布のビームを用いる電子ビ
ーム加熱装置によると、処理する試料のある領域内を均
一に加熱することが可能である。

しかし、電子ビームの双峰状の強度分布を比較的長い領
域にわたって得るのは困難である。例えば、点状ビーム
を一方向に高速で走査して線状の加熱領域を得る疑似線
状ビーム方式により双峰状の強度分布は比較的容易に得
られるが、元来点状ビームのため大面積処理には適さず
、大面積処理を行なう場合には処理時間が長くなってし
まう。

一方、線状のカソードを用いて線状の電子ビームを得る
方式では容易に大電流が得られ、大面積処理が可能であ
るが、双峰状の線状ビームを再現性よく安定に取り出す
ことは、カソードのフィラメントの熱変形等の問題によ
り困難である。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解決し均一
な加熱領域が正確に再現性良く得られる電子ビーム加熱
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、電子ビームにより試料の加熱を行なう電子ビ
ーム加熱装置において、電子ビームの一部のみを試料面
上に到達させる開孔部を有したビーム遮蔽マスクを備え
、電子ビームで試料を加熱する前に前記開孔部周囲を加
熱する手段を有したことを特徴とする。

（作用） 従来方式による加熱、例えば全長にわたって均一な強度
分布を有する線状のビームにより試料表面の加熱を行な
ったとすると、加熱領域の端部は中央部と比較し、周囲
への熱の流出が大きく、温度が低くなってしなう。これ
を避けるには、まず処理する試料の加熱領域の周囲の部
分のみ予備加熱を行ない、その後試料の加熱領域の全体
の加熱を行なう。このような試料の処理を行なうため、
本発明の電子ビーム加熱装置は電子ビームの一部のみを
試料面上に到達させる開孔部の周囲を加熱する手段を有
している。すなわち、ビーム遮蔽マスクの開孔部の周囲
は高温に加熱されるため、熱輻射により加熱領域の周囲
の部分が予備加熱される。その後、ビーム遮蔽マスクの
開孔部を通過するように均一な強度分布の電子ビームを
照射することにより、加熱領域全体にわたり均一な温度
分布を得ることが可能である。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。こ
の電子ビーム加熱装置は、カソード２とウェネルト３か
ら成る電子銃１と、加速電極４と、レンズコイル５と、
偏向コイル６と、金属より成るビーム遮蔽マスク７と、
試料台９とで構成される。

電子銃１は、カソード２とウェネルト３により線状電子
ビーム１０を生成して出射する。電子銃１のカソード２
は線状の形状を有している。

加速電極４は、電子銃１が出射する線状電子ビーム１０
を試料台９の方へ加速する。

レンズコイル５は、加速電極４により加速された線状電
子ビーム１０を、試料台９上の試料８に集束させる。

偏向コイル６は試料８の処理面を線状電子ビーム１０で
走査するために、処理面上に入射する線状電子ビーム１
０を偏向する。

ビーム遮蔽マスク７は、線状電子ビーム１０の一部を試
料面上に到達しないように遮蔽するとともに、電子ビー
ムを通過させる矩形の開孔部を有しており、また、１０
００°Ｃ程度の高温に加熱しても問題ない材料及び構造
となっている。本実施例では材料としてはタングステン
を用いた。また、形状としては第２図に示すように、開
孔部において最も試料に接近する様な形状とした。

このような電子ビーム加熱装置において、電子銃１のカ
ソード２から出射した線状電子ビーム１０は、加速電極
４により加速され、試料８上に線状のカソード２の像を
結ぶようにレンズコイル５により集束され、偏向コイル
６により偏向されてビーム遮蔽マスク７に到達する。こ
こでまず、ビーム遮蔽マスク７の開孔部を線状電子ビー
ム１０が通過しないようにして、ビーム遮蔽マスク７上
を一様に線状電子ビーム１０が走査するように偏向コイ
ルに信号を加え、ビーム遮蔽マスク７を約１０００°Ｃ
に加熱する。

このビーム遮蔽マスク７の加熱により、試料８はビーム
遮蔽マスク７からの熱輻射により特にマスク開孔部近辺
において予備加熱される。

以上ののようにビーム遮蔽マスク７の加熱により試料８
の加熱領域の周囲の予備加熱を行なった後、ビーム遮蔽
マスク７の開孔部を通過するように線状電子ビーム１０
を走査することにより加熱領域全体を加熱する。

このようにして、試料８の試料面加熱領域全体にわたり
均一に加熱を行うことが可能となる。本実施例の装置に
よれば、２ｍｍＸ８ｍｍの広い均一な加熱領域を安定に
得ることができた。

本実施例では、ビーム遮蔽マスクは開孔部において最も
試料に接近した形状としたが第３図に示すように全体を
試料に近づけた形状としてもよい。

また、ビーム遮蔽マスクの加熱は他の手段により行なっ
てもよく、第４図に示すようにビーム遮蔽マスクにヒー
タ１２を組込み、これに電流を流すことによって行なっ
てもよい。ただし、この場合、電流により発生する磁界
により電子ビームの進路が乱されるためヒータを無誘導
巻にする必要がある。さらに、ビーム遮蔽マスクからの
熱輻射により試料を予備加熱せずに第５図に示すように
ヒータにより直接試料を予備加熱してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、電子ビームの一部のみ
を試料面上に到達させる開孔部を有したビーム遮蔽マス
クを備え、電子ビームで試料を加熱する前に開孔部周囲
を加熱する手段を有することにより定められた領域を正
確にかつ均一に再現性良く加熱することができる。

これにより、均一な膜質を有する半導体膜を得ることが
でき、また、機械部品の溶接や加工を正確に行なうこと
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は第１図の実
施例に用いるビーム遮蔽マスクの拡大図、第３図は他の
実施例の構成図、第４図はさらに他の実施例の構成図、
第５図はさらに他の実施例の構成図、第６図は従来の加
熱装置により得られる加熱領域内の温度分布を示す図で
ある。 １・・・・電子銃　　　　　９・・・・試料台２・・・
・カソード　　　　１０・・・・線状電子ビーム３・・
・・ウェネルト　　　　１１・・・・開孔部４・・・・
加速電極　　　　１２・・・・ヒータ５・・・・レンズ
コイル　　１３・・・・加熱領域６・・・・偏向コイル
　　　１４・・・・熱の流れの方向７・・・・ビーム遮
蔽マスク　１５・・・・温度の低い領域８・・・・試料 特許出瀬人 工業技術院長　飯塚幸三 第１図 第 図 １０線状電子ビーム 第 図 カソード 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビームにより試料の加熱を行う電子ビーム加熱装置
   において、電子ビームの一部のみを試料面上に到達させ
   る開孔部を有したビーム遮蔽マスクを備え、電子ビーム
   で試料を加熱する前に前記開孔部周囲を加熱する手段を
   有したことを特徴とする電子ビーム加熱装置。