JPS6065438A - 電子ビ−ム熱処理装置 - 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】 この発明は、電子ビームを偏向走査して、金属。

半導体等の表面を熱処理する装置の走査面内における、
ビーム熱入力密度の均一性の改善に関するものである。

電子ビームを５°以上の大角度で偏向すると、偏向角θ
°の場合と比較して、集束レンズからビーム被照射物ま
でのビームの軌道が偏向角θの増加につれてｓｅｃθの
割合で増加するため、ビームの焦点がずれるいわゆる″
偏向ボケ″′が生じ、偏向角０°のとき、最大ビーム熱
入力密度となるように焦点を合わせても、偏向角の増加
と共に、ビーム熱入力密度が減少する。さらには、走査
角速度を走査曲内で一定とするとビーム被照射物上での
走査線速度は偏向角０の増加と共にｔａｎθに比例して
増加するため、偏向角σの増加につれて線速度が増加し
、単位面積あたりのビーム照射量すなわち、ビーム電力
×照躬時間が減少し、ビーム熱入力密度が減少する。

以上の二つはビーム発生の電子光学系に収差がないとし
てもビームを偏向走査する場合の走査面内ビーム熱入力
密度の均一性を悪化させる要因として残る事が知られて
いる。従来ｅよ、この二つの要因を少なくするため、ビ
ーム集束レンズから被照射物までの距離を大きくとり偏
向角を少なくする方法又は、集束レンズコイルに流す電
流を偏向角に連動して変化させる等の方法をとっ′Ｃい
たが、前者では副作用として電子光学系の収差が増加す
るため、最大ビーム熱入力密度が走査面内全域で減少す
る欠点を有し、後者では、レンズコイルが、その大きな
インダクタンスのため速い偏向走査に追従できないため
、最大偏向走査速度が制限される欠点を有していた。

この発明は、かかる不具合ケなくすべく考案されたもの
で、偏向角度の増加に伴って、ビーム熱入力密度が低下
して来る事に対し°Ｃ、ビーム電流値を増加して、その
ビーム熱入力密度の低下を軸止しようとするものでをす
る。

図は本発明の一実施例であって、ｌは熱１１Ｇｉｎで、
加熱電源８により加熱電流を供給され′Ｃいる。２は制
御格子で、高圧絶縁型バイアス電ω、２５よりバイアス
電圧を供給され、電子と一ムロのビーム電流値を制御す
る。３は加速′ｌ］、極、４はレンズコイルで図示され
ない励磁電源により所要の（１■に励磁されている。５
は偏向コイルで、偏向電源３０によシ鋸歯状波電流が供
給され、電子ビームを偏向走査する。７はビーム被照射
物である。１０は以上の電子ビーム発生系を収容する真
空室で図示されない真空ポンプにより所要の真空度に抽
気されている。２６はビーム電流をクローズトループ制
御するサーボアンプで乗算器２７からのビーム電流指令
信号と、加速電源２１の接地側に挿入されたビーム電流
検出抵抗２４からのビーム電流検出信号を比較し′Ｃ１
常にビーム電流が指令信号どおりとなるよう絶縁型バイ
アス電源２５を駆動する。３２は偏向角度の演算器で、
倍率抵抗２２と加速電圧検出器２３からの加速電圧信号
の平方根と、偏向コイル電流検出器３１からの電流信号
の絶対値の積より偏向角度をめるものである。３３はビ
ーム電流の補正係数Ｋｏの演算器で、偏向角θと１対１
に対応して、ビーム熱入力密度を一定にするため、基準
電源２９とビーム電流設定器２８で設定した設定値に対
してビーム電流値を補正する係数Ｋ。を演算する。すな
わち前述したとおり偏向角度Ｏ０の点でビーム集束が完
全に行なえるよう調整しであるものとすると、偏向角の
増大による集束のズレのビーム電流による補正係数ＫＦ
は次式となる。

したがって、ＫＦは常に１より大となる。

偏向角の増大による線速度の補正係数Ｋｙはｔａｎθの
導関数より Ｋｙ　＝　５ｅｃ２θ　（１８０°〉θ≧０°）したが
ってＫｖも割に１より大となる。

この両者の積ＫＯ−ＫＦ−Ｋｖをめるものが、演算器３
３である。２７は乗規、器で、ビーム電流設定器２８で
設定した値に補正係数ＫＯを来して補正を含んだビーム
電流設定信号を作るものである。以下動作をＩＩに追っ
て説明する。ビーム照射開始時に偏向角度が０６だった
とすると補正係数演算器３３の出力けパ１”となるので
ビーム電流は、設定器２８で設定された（＋Ｖ＋がその
ままサーボアンプ２６に供給されるのでビーム電流も設
定値とＩＴ５］じでビーム照射が開始される。つづいて
偏向角θが序々に大きくなっていくと補正係数Ｋ。＝Ｋ
Ｆ・Ｋｖも序々に大きくなり、偏向角度の増大に伴う・
Ｃビーム熱入力密度が低下するのを補正してゆくわけで
ある。図では、偏向コイルを１軸だけ示しＣあるが、複
数軸となっても、それらの合成偏向角度により補正動作
をするわけで、基本的な構成要素は同じである。

以上説明したように、走査面内のビーム熱入カフ１′；
度の均一化を図る手段としてビーム電流のみを変えるわ
けであるから、ビーム集束レンズから被照射物捷での距
離を大きくとって偏向角ケ小きく抑える方法と異なり、
電子光学系の収差を増大させるような欠点を有する事な
く、ビーム熱入力密度の均一化を図る事が出来る。さら
には、ビーム集束レンズに流す電流を変化させて熱入力
密度を均一化する方法と異なるため、その補正作用の応
答速度は、ビーム電流制御の応答速度により決定され、
きわめて高速な補正を行う事が出来る。よっ“Ｃ偏向走
査周波数を上げる事が出来る。総ずれば、きわめて大角
度な偏向角度すなわち走査面内全きわめて尚速に偏向走
査する事が出来るため熱処理のスピードを上昇する事が
出来る。これは単に作業能率の向上たけてなく非常にＷ
」秋の小石な所を熱拡散領域を薄くし”Ｃ熱地理葡じた
い様な用途に最適てめ９、特に半導体１ｙ、Ｉ係の熱地
５を、旨品質かつ、高能率でｊゴうのに進する。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一実施例を示す図である。 １・・・・・・熱陰極、２・・・・・・グリッド、３・
・・・・加速電極、４・・・・・・集束レンズコイル、
５・・・・・偏向コイル、６・・・・・・電子ビーム、
７・・・・・・ビーム被照射物、８・・°゛°熱陰極加
熱電源、１０・パ・・・兵窒室、２１・・・・・加速電
源、２２・・・・・・倍率器、２３・・・・・・加速電
圧検出抵抗、２４・°・・°・ビーム電流検出抵抗、２
６°°°°゛ビーム電流をクローズトループ制御するサ
ーボアンプ、２７・・・・・・乗算器、２８・・・・・
・ビーム電流設定器、２９・・・・・・基準電源、３０
・・・・・飼向電詠、３１・・・・・偏向電流検出器、
３２・・・・・・偏向角度秋＞１．器、３３・・・・・
・補正係舷演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビームを偏向する手段と、その偏向角に比例する信
   号を検出する手段と、ビーム電流値を制御する手段と、
   前記偏向角信号を受け、その値より走査面内のビーム熱
   入力密度を一定にすべくあらかじめ定めた比例定数によ
   りビーム電流値の偏向角に対する補正係数を算出する手
   段を備え、偏向角の増減に伴ってビーム電流値を前記補
   正係数に従って補正することｅ％徴とする電子ビーム熱
   処理装置。