JPH0388247A - 線状電子ビーム照射方法とその装置 - 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、線状電子ビームの照射方法と装置に関し、特
にＳＯＩ膜等の半導体膜のアニールまたは機械部品の溶
接、加工等に用いる線状電子ビームの照射方法と装置に
関する。

（従来の技術） 電子ビームを用いて半導体膜のアニールまたは機械部品
の溶接、加工等を行う際、線状の電子ビームを用いる方
が点状電子ビームに比べ短時間の処理で済ませることが
でき有利である。従来、この種の線状電子ビームを得る
技術としては、線状のカソードを用いる方法または点状
カソードを用いて点状ビームを一方向に高速走査するこ
とにより線状の加熱領域を得る方法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の線状電子ビームを得る技術では、線状の
カソードを用いた場合には、ビームの長さが３〜５ｍｍ
程度までは比較的均一なビーム強度分布を得ることが可
能であるが、それ以上の長さを有する均一なビームを得
ることは難しいという欠点がある。したがって、５ｍｍ
以上の幅の領域を処理する場合、従来の技術ではビーム
を複数回重ね合せて走査する必要があり、この重ね合せ
領域において半導体膜の膜質劣化、また機械部品の溶接
、加工の不均一等の問題が発生する。また点状カソード
を用いて点状ビームを高速走査する方法の場合には、大
きなビーム電流を得ることが困難であり、大面積処理に
は適さないという欠点がある。

本発明の目的は、この様な従来の問題点を解決し、従来
より長くしかも、強度が均一な線状電子ビームを安定に
得ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、線状の電子ビームを対象物に照射する際に、
ビームをその長辺方向にとびとびに高速偏向して照射す
ることを特徴とする。

また、本発明の線状電子ビーム照射装置は、線状の電子
ビームを発生する機構と該線状電子ビームをその長辺方
向にとびとびに高速偏向させるビーム偏向手段とを具備
する。

（作用） 線状のカソードから取り出した電子を加速し、収差を減
少するため比較的大口径の電子光学系を用いて集束する
ことにより、カソードの像を試料面上に投影できること
が実験により確認された。

したがって、この線状の電子ビームをビームの長辺の方
向に高速走査することにより、見かけ上、本来のビーム
長より長い線状電子ビームを得ることが可能である。ビ
ーム強度は、長辺方向各点でのビーム滞在確率に比例す
るので、ビーム長辺方向に高速走査しない場合に均一な
ビーム強度分布であれば、ビーム長分ずつ長辺方向にず
らせ、各ステップにおける滞在時間が等しいようなステ
ップ状の波形をビーム偏向波形として用いることにより
ビーム長方向に従来より長くしかも均一な強度分布の線
状ビームを得ることができる。

（実施例） 次に、本発明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の構成国、第２図は本発明に
用いるビーム偏向波形を示した図、第３図は本実施例に
より得られるビーム強度分布を示すグラフである。

本実施例は電子銃１を構成するカソード２及びウェネル
ト３、加速電極４、レンズコイル５、偏向電極６、試料
７、試料台８、加速電源９、バイアス電源１０、偏向電
源１１を有してなる。

電子銃１はカソード２及びウェネルト３を有する。

カソード２は、ダンゲステンフィラメントの直熱形とし
た。フィラメントの電子放出面は５ｍｍＸ１ｍｍの矩形
とした。ウェネルト３は、カソードを包囲するような形
状となっている。加速電極４には加速電源９から１５キ
ロボトルの定電圧が印加され、電子ビームを加速する。

レンズコイル５は電子ビームの集束を行う。偏向電極６
には偏向電源１１から第２図に示すようなステップ状の
偏向信号が印加され、試料台８上の試料７に対して電子
ビームの走査を行い見かけ上長い電子ビームを試料上で
得るために用いる。本実施例では印加電圧は一５００ボ
ルト、０ボルト、＋５００ボルトの３ステツプとし、各
ステップ電圧の印加時間は０．３マイクロ秒とした。バ
イアス電源１０はＯ〜１０００ボルトまで連続可変可能
な安定化電源とし、このバイアス電源１０の電圧を変化
することによりビーム電流を所望の電流値に設定する。

上述のような構成により、約１０ｍｍの長さを有する線
状電子ビームを５〜３０ミリアンペアのビーム電流範囲
で安定して得ることができる。また、そのビーム強度分
布をファラデーケージで測定した結果、５〜３０ミリア
ンペアの電流範囲にわたり、１０ｍｍのビーム長内での
強度変化は±５％以内とすることができる。これは、第
３図に示すように、長辺方向のビーム偏向により見かけ
上長いビームが得られるためである。

本構成の装置により試料の処理を行うには、試料をビー
ムの長辺方向と直角な方向に移動させるかあるいはビー
ムをその長辺方向と直角な方向に偏向することにより試
料上の帯状の領域を加熱処理できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、従来より長くしか
も均一な強度分布の線状電子ビームを安定に得ることが
でき、従って、短時間のアニールで均一な膜質を有する
半導体膜を得ることができ、また短時間で機械部品の溶
接や加工を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成国、第２図は本実施例
に用いるビーム偏向波形を示した図、第３図は本実施例
により得られるビーム強度分布を示すグラフである。 １・・・電子銃、２・・・カソード、３・・・ウェネル
ト、４・・・加速電極、５・・ルンズコイル、６・・・
偏向電極、７・・・試料、８・・・試料台、９・・・加
速電極、１０・・・バイアス電極、１１・・・偏向電源
、１２・・・ビーム偏向波形、１３・・・ある瞬間のビ
ーム強度分布、１４・・・見かけ上のビーム強度分布。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線状の電子ビームを対象物に照射する際に、ビー
   ムをその長辺方向にとびとびに高速偏向して照射するこ
   とを特徴とする線状電子ビーム照射方法。
2. （２）線状の電子ビームを発生する機構と該線状電子ビ
   ームをその長辺方向にとびとびに高速偏向させるビーム
   偏向手段とを具備することを特徴とした線状電子ビーム
   照射装置。