JPH0660842A - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームやイオンビームを用いた荷電粒子
ビーム装置に関し、長手方向に均一な質の良い細長い断
面形状の荷電粒子ビームを得ることを目的とする。 【構成】 細長い断面形状の荷電粒子ビームを発生する
荷電粒子ビーム発生源と、荷電粒子ビーム発生源から発
生した荷電粒子ビームの断面形状を成形するための偏向
手段と、荷電粒子ビームが照射されるターゲット近傍に
おける荷電粒子ビームのビーム強度分布を測定する測定
手段と、測定手段からの信号に基づくビーム強度分布と
予め記憶されている理想的な強度分布とを比較し、自動
的に前記偏向手段を制御する制御系とを備えるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームやイオンビ
ームを用いた荷電粒子ビーム装置に関し、特に、細長い
断面形状の荷電粒子ビームを成形するようにした荷電粒
子ビーム装置に関する。

【０００２】

【従来技術】図５は、従来の細長い形状の電子ビームを
用いた蒸着装置の概略図を示しており、１は、細長いフ
ィラメント２、グリッド３、アノード４より構成された
電子銃である。フィラメント２は図示していない適宜な
加熱電源によって加熱されており、加熱に伴って発生し
た熱電子は、グリッド３によって制御され、アノード４
によって加速される。加速された細長い断面形状の電子
ビームは、ルツボ５内の被蒸発材料６に向けて投射され
るが、材料６上の電子ビームの照射位置は、偏向コイル
７に供給される偏向信号によって変えられる。

【０００３】図６は、電子銃１から発生した電子ビーム
ＥＢを２７０°偏向して被蒸発材料に照射するようにし
た従来の蒸着装置の概略を示したもので、図３と同一部
分は同一番号を付してある。この図において、真空容器
１０の中には、図３に示したと同様な細長い断面形状の
電子ビームＥＢを発生することができる電子銃１が配置
されている。また、真空容器１０の外側には、電子銃１
から発生した電子ビームＥＢを２７０°偏向して、ルツ
ボ５内の被蒸発物質６に向けて照射するためのヘルムホ
ルツコイル１１が配置されており、このコイル１１には
電源１２から励磁電流が供給されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような装置
で、ルツボ５内の材料６上に照射される電子ビームに注
目すると、通常、ビームの電流密度（強度）分布は、ビ
ームの長手方向に不均一であり、エネルギー密度は、場
所的に相違している。このようなエネルギー密度が場所
的に相違している電子ビームによって材料を蒸発させて
も、長手方向に渡って均一な蒸発量を得ることは出来な
い。電子銃１の機械的な精度を高めて、均一なビームを
発生させようとしても、フィラメント２は加熱によって
変形してしまい、なかなか機械的な精度だけでは長手方
向に均一な細長いビームを得ることは困難である。

【０００５】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、長手方向に均一な質の良い細長い断
面形状の荷電粒子ビームを得ることができる荷電粒子ビ
ーム装置を実現するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明の請求項１の発明は、細長い断面形状の荷電粒子
ビームを発生する荷電粒子ビーム発生源と、荷電粒子ビ
ーム発生源から発生した荷電粒子ビームの断面形状を成
形するための偏向手段と、荷電粒子ビームが照射される
ターゲット近傍における荷電粒子ビームのビーム強度分
布を測定する測定手段と、測定手段からの信号に基づく
ビーム強度分布と予め記憶されている理想的な強度分布
とを比較し、自動的に前記偏向手段を制御する制御系と
を備えたことを特徴としている。

【０００７】また、本発明の請求項２の発明は、前記測
定手段を、荷電粒子ビームが照射されるターゲットの上
方に配置され、荷電粒子ビームの照射によって蒸発した
物質の量を測定する多数の膜厚計より構成したことを特
徴としている。

【０００８】

【作用】電子銃やイオン銃から発生した細長い断面形状
のビームの強度分布を測定し、この測定された強度分布
に基づいて、２枚以上の電極などの偏向手段より成るビ
ーム成形手段を自動的に制御し、各電極に所望の電圧を
印加することによって長手方向に均一な荷電粒子ビーム
を成形する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明に基づく電子ビーム装置の一
実施例を示しており、図４と同一部分には同一番号が付
されている。この実施例において、ルツボ５の上方に
は、多数の膜厚モニター１５が配置されている。この膜
厚モニター１５は、図２にその詳細を示すように、細長
いルツボの長手方向に多数配置（この実施例では、５つ
のモニター１５ａ〜１５ｅが配置）されており、夫々の
膜厚モニター１５ａ〜１５ｅは、水晶発振器を有した膜
厚計１６に接続されている。膜厚計１６から得られた各
膜厚モニター１５ａ〜１５ｅに付着した膜の厚さに関す
るデータは、ＡＤ変換器１７によってディジタル信号に
変換された後、コンピュータの如き制御回路１８に供給
される。真空容器１１内部の電子銃１から発生した電子
ビームの通路上には、ビーム補正電源１９に接続され
た、ビーム成形のための偏向器２０が配置されている。
この偏向器２０は、図３に示すように多数の偏向板２０
ａ〜２０ｈより構成されており、夫々の偏向板２０ａ〜
２０ｈは、夫々補正電源１９ａ〜１９ｈに接続されてい
る。補正電源１９は、前記制御回路１８によって制御さ
れる。なお、２１は、制御回路１８に接続されたメモリ
ーである。

【００１０】上述した構成の動作は次の通りである。電
子銃１から発生した細長い断面形状の電子ビームＥＢ
は、ヘルムホルツコイル１１によって２７０°偏向さ
れ、ルツボ５に入れられた被蒸発材料６に向けて照射さ
れる。電子ビームＥＢが照射された材料６は、加熱され
蒸発させられる。蒸発した材料は、図示していない被蒸
着基板に付着し、この基板上に膜を形成する。更に、蒸
発した材料は、ルツボ５の上方に配置された多数の膜厚
モニター１５ａ〜１５ｅに付着し、基板上と同じよう
に、この膜厚モニターの表面にも膜を形成する。ここ
で、各膜厚モニター１５上に形成された膜の厚さは、材
料の蒸発量に対応するが、更に、材料６上の電子ビーム
の強度分布にも対応する。すなわち、図２において、細
長いルツボ５の材料６上の３つの点Ｐ1 〜Ｐ3 に注目す
ると、各点においては電子ビームの照射によって材料が
加熱されて蒸発し、夫々の点から蒸発した材料は、各膜
厚モニター１５ａ〜１５ｅに付着して膜形成に寄与す
る。この際、点Ｐ1 における電子ビームの強度と点Ｐ3
における電子ビームの強度とが相違すると、例えば、点
Ｐ1 の電子ビームの強度が点Ｐ3 の電子ビームの強度よ
り高いと、点Ｐ1 に最も近い位置に配置された膜厚モニ
ター１５ａに形成された膜の厚さは、点Ｐ3 に最も近い
位置に配置された膜厚モニター１５ｅに形成された膜の
厚さより厚くなる。この結果、膜厚計１６によって得ら
れた各膜厚モニター１５ａ〜１５ｅからの膜厚に応じた
信号をＡＤ変換器１７を介して制御回路１８に供給する
ことにより、制御回路１８において材料６上の電子ビー
ムの強度分布が求められることになる。

【００１１】制御回路１８に接続されたメモリー２１に
は、予め、材料６上の電子ビームの強度分布の理想的な
値が記憶されており、制御回路１８は、膜厚計１６から
の実際の電子ビームの強度分布とメモリ２２に記憶され
た理想的な強度分布とを比較する。制御回路１８は、こ
の比較した結果に基づいて補正電源１９を制御する。こ
の結果、補正電源の各電源１９ａ〜１９ｈから偏向器２
０の各偏向板２０ａ〜２０ｈには、均一な強度分布の電
子ビームが形成されるような電圧が印加される。従っ
て、この補正された電子ビームを材料に照射することに
より、長手方向に均一な蒸発量で材料の蒸発を行うこと
ができ、均一な膜の形成が可能となる。

【００１２】図４は、本発明の他の実施例を示してお
り、図１〜図３において示した実施例と同一部分は同一
番号が付されている。この実施例で、真空容器１内のル
ツボ５に接近して、電子ビームの強度を測定するファラ
デーカップ２５が配置されている。また、電源１２は、
電子ビームＥＢを偏向し、ファラデーカップ２５上で電
子ビームの走査ができるような偏向信号をヘルムホルツ
コイル１１に供給できるように構成されている。ファラ
デーカップ２５の検出信号は、ディジタルストレージオ
シロスコープ２６に供給され、更にその検出信号は、オ
シロスコープ２６を介して、電圧信号をその電圧に応じ
た周波数の信号に変換するＶ／Ｆ変換器と、周波数信号
を光信号に変換する変換器を有した光信号発生器２７に
供給される。光信号発生器２７は、光ファイバー２８を
介して、光を受光し、周波数信号を電圧信号に変換する
Ｆ／Ｖ変換器を有した光電変換器２９に接続されてい
る。光電変換器２９の出力は、ＡＤ変換器１７によって
ディジタル信号に変換され、制御回路１８に供給され
る。

【００１３】このように構成した装置において、電子ビ
ームＥＢは、電源１２からヘルムホルツコイル１１に供
給される偏向信号に応じて偏向され、ファラデーカップ
２５を横切って走査される。この走査に伴ってファラデ
ーカップ２５に入射する電子ビームの強度は、電子ビー
ムのビーム強度分布に応じて変化し、その結果、ファラ
デーカップ２５の出力信号は、電子ビームのビーム強度
分布に対応したものとなる。このファラデーカップ２５
の出力信号は、ディジタルストレージオシロスコープ２
６に供給され、オシロスコープ２６は、電源１２からの
偏向信号を参照信号としてファラデーカップ２５の出力
信号を光信号発生器２７，光電変換器２８，ＡＤ変換器
１７を介して制御回路１８に供給する。制御回路１８
は、ファラデーカップ２５からの信号に基づくビーム強
度分布と、メモリー２１に記憶されている理想的なビー
ム強度分布を比較し、第１の実施例と同様に、偏向器２
０の補正電源１９の制御を行い、電子ビームの強度分布
を歪のない均一なものとする。なお、制御回路１８に
は、陰極線管３０が接続されており、制御回路１８によ
って制御されたビーム形状を陰極線管３０上に表示でき
るように構成されている。

【００１４】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこれらの実施例に限定されない。例えば、電子ビーム
装置を例に説明したが、イオンビーム装置にも同様に本
発明を適用することができる。また、電子ビームの補正
のために８枚の電極を用いたが、８枚の電極以外の枚数
の電極によってビームを成形するようにしても良い。更
に、静電電極によってビームの成形を行うようにした
が、複数の磁気コイルによってビームの成形を行うよう
にしても良い。更にまた、膜厚モニターの数は多いほう
がより精度高く電子ビームの強度分布の測定を行うこと
ができ、また、直線上にモニターを配置するのではな
く、２次元的に多数のモニターを配置することは望まし
い。

【００１５】

【効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、電子銃やイオン銃から発生した細長い断面形状のビ
ームの強度分布を測定し、この測定された強度分布に基
づいて、２枚以上の電極などの偏向手段より成るビーム
成形手段を自動的に制御し、各電極に所望の電圧を印加
することによって長手方向に均一な荷電粒子ビームを成
形するようにしたので、長手方向に均一なビーム電流密
度の荷電粒子ビームを得ることができる。従って、この
ような成形された荷電粒子ビームを被蒸発材料に照射す
れば、長手方向に均一な蒸発量で材料の蒸発を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電子ビーム装置を示す
図である。

【図２】本発明の一実施例である電子ビーム装置を示す
図である。

【図３】本発明の一実施例である電子ビーム装置を示す
図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す図である。

【図５】従来の電子ビーム装置を示す図である。

【図６】従来の電子ビーム装置を示す図である。

【符号の説明】

１ フィラメント ２ グリッド ３ アノード ４ ルツボ ５ 被蒸発材料 ６ 偏向コイル １０ 真空容器 １１ ヘルムホルツコイル １２ 電源 １５ 膜厚モニター １６ 膜厚計 １７ ＡＤ変換器 １８ 制御回路 １９ 補正電源 ２０ 偏向器 ２１ メモリー ２５ ファラデーカップ ２６ ディジタルストレージオシロスコープ ２７ 光信号変換器 ２８ 光ファイバー ２９ 光電変換器 ３０ 陰極線管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長い断面形状の荷電粒子ビームを発生
   する荷電粒子ビーム発生源と、荷電粒子ビーム発生源か
   ら発生した荷電粒子ビームの断面形状を成形するための
   偏向手段と、荷電粒子ビームが照射されるターゲット近
   傍における荷電粒子ビームのビーム強度分布を測定する
   測定手段と、測定手段からの信号に基づくビーム強度分
   布と予め記憶されている理想的な強度分布とを比較し、
   自動的に前記偏向手段を制御する制御系とを備えた荷電
   粒子ビーム装置。
2. 【請求項２】 前記測定手段は、荷電粒子ビームが照射
   されるターゲットの上方に配置され、荷電粒子ビームの
   照射によって蒸発した物質の量を測定する多数の膜厚計
   より成る請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。