JP2017015554A

JP2017015554A - 電子線照射線量測定方法および線量分布評価用測定試料

Info

Publication number: JP2017015554A
Application number: JP2015132398A
Authority: JP
Inventors: 卓史光本; Takufumi Mitsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】被照射物の電気的特性値のバラツキを改善するための電子線照射線量測定方法を提供する。
【解決手段】電子線照射線量測定方法は、トレイ４上に配置された被照射物に照射される電子線３の照射線量を測定する方法である。電子線照射線量測定方法は、トレイ４上に線量測定フィルム５を配置する工程と、線量測定フィルム５上に、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６を配置する工程と、アブソーバ６および線量測定フィルム５に対して電子線３を照射し、アブソーバ６の内部における電子線３の照射線量を測定する工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電力半導体用製造装置において、電子線照射装置における電子線照射線量を測定する技術に関するものである。

電子線照射装置などでは、電子線の照射線量評価として三酢酸セルロース（ＣＴＡ）線量計などの線量測定フィルムを被照射物の表面に貼り付けた状態で電子線の照射が行われ、評価が実施されている。そして、電子線の照射線量が走査範囲内で均一となるように、例えば走査速度などのビーム走査パラメータが調整されている。

また、特許文献１には、線量測定用フィルムの上にＰＥＴフィルムをｎ枚積み重ねて電子線照射し、照射線量を検量線によって計算し、厚さに対応する塗膜の線量吸収率を導く電子線量吸収率の測定方法が開示されている。

特開平１０−１９７７００号公報

ビーム走査型の電子線照射装置では、半導体以外の様々な用途に利用されることもあって、一般的に走査範囲の中心部と端部で被照射物に対する電子線の入射角度に差が生じることになる。そして、処理能力の拡大を目的とした電子線走査幅の拡大（例えば１ｍ以上）に伴って入射角度差はさらに大きくなる。入射角度差は電子線透過距離の違いとなり、電力半導体を構成するＳｉなどエネルギー損失が大きい固体への電子線照射においては、照射によって発生する欠陥の深さ方向の照射線量分布に大きく影響することになる。具体例として、電力半導体への電子線照射では、走査範囲の中心部に位置する電力半導体と、端部に位置する電力半導体とでは、これらの電気的特性を揃えることは困難であった。

電気的特性を揃えようとした場合、従来の評価方法では被照射物の表面位置での線量測定しかなかったため、被照射物の内部（バルク部）における深さ方向の照射線量分布を把握することが困難であった。そのため、走査範囲内の処理位置によって電気的特性値のバラツキが大きくなることで歩留りへの影響も大きくなることから、ロスコストが発生するという問題があった。

特許文献１に記載の測定方法は、ある電子線をある厚さの中で有効に作用させるものである。具体的には、電子線の加速電圧が１００ｋＶ以下、かつ、ＰＥＴフィルムの厚さが１００μｍ以下であり、低加速電圧による測定である。そのため、照射された電子線がＰＥＴフィルムで全て吸収され線量測定用フィルムに到達しないため、被照射物の内部における深さ方向の照射線量分布を把握することができない。

そこで、本発明は、所望な深さの照射線量分布を測定し、測定結果に基づいて装置パラメータを調整することで被照射物の電気的特性値のバラツキを改善することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る電子線照射線量測定方法は、トレイ上に配置された被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する電子線照射線量測定方法であって、前記トレイ上に線量測定フィルムを配置する工程（ａ）と、前記線量測定フィルム上に、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体を配置する工程（ｂ）と、前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムに対して前記電子線を照射し、前記エネルギー減衰体の内部における前記電子線の照射線量を測定する工程（ｃ）とを備えるものである。

本発明に係る別の電子線照射線量測定方法は、トレイ上に配置された被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する電子線照射線量測定方法であって、前記トレイ上に、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体と、線量測定フィルムとを交互に重畳させた状態で配置する工程（ｄ）と、前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムに対して前記電子線を照射し、前記エネルギー減衰体の内部における前記電子線の照射線量を測定する工程（ｅ）とを備えるものである。

本発明に係る線量分布評価用測定試料は、電子線出力部と対向してトレイが配置され、前記トレイ上に配置された被照射物に電子線を照射する電子線照射装置において、前記被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する線量分布評価用測定試料であって、前記トレイ上に配置される線量測定フィルムと、前記線量測定フィルム上に配置され、かつ、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体とを備えるものである。

本発明に係る別の線量分布評価用測定試料は、電子線出力部と対向してトレイが配置され、前記トレイ上に配置された被照射物に電子線を照射する電子線照射装置において、前記被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する線量分布評価用測定試料であって、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体と、線量測定フィルムとを備え、前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムは、前記トレイ上に交互に重畳させた状態で配置されるものである。

本発明によれば、電子線照射線量測定方法は、トレイ上に線量測定フィルムを配置する工程（ａ）と、線量測定フィルム上に、被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体を配置する工程（ｂ）と、エネルギー減衰体および線量測定フィルムに対して電子線を照射し、エネルギー減衰体の内部における電子線の照射線量を測定する工程（ｃ）とを備える。

したがって、被照射物の表面付近でなく深い部分の照射線量分布の測定が可能となる。そのため、照射線量分布の測定結果に基づいて装置パラメータを調整することで、照射による被照射物の内部における欠陥量の均一性の改善が可能となり、被照射物の電気的特性値のバラツキを改善することができる。

実施の形態１に係る線量分布評価用測定試料を用いた電子線の照射線量を測定する方法を示す図である。実施の形態２に係る線量分布評価用測定試料を用いた電子線の照射線量を測定する方法を示す図である。実施の形態２に係る線量分布評価用測定試料の斜視図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る線量分布評価用測定試料７を用いた電子線３の照射線量を測定する方法を示す図である。

図１に示すように、電子線３の被照射物における照射線量の測定は、トレイ４の上面に載置（配置）された線量分布評価用測定試料７に対して電子線照射装置から電子線３を照射して行われる。最初に、電子線照射装置について説明する。電子線照射装置は、走査管１、走査コイル２、トレイ４、および電子線出力部８を備えている。トレイ４は、走査管１を介して電子線出力部８と対向する位置に配置されている。より具体的には、トレイ４は、電子線出力部８の下方に配置されている。トレイ４は、例えば電力半導体などの被照射物を載置するための台座であり、被照射物の所望の測定深さを模擬する際には、トレイ４の上面に線量分布評価用測定試料７が載置される。

走査管１は、漏斗形状に形成され、上下を逆さにした状態でトレイ４の上方、かつ、電子線出力部８の下方に配置されている。走査管１は、電子線出力部８が出力した電子線３を入射させる矩形状の入射口部１ａ、および電子線３を出射させる矩形状の出射口部（照射窓）１ｂを備え、入射口部１ａに電子線出力部８が取り付けられ、出射口部１ｂを例えばタングステン箔１１（電子線３は透過する）で塞ぐことで、走査管１内を真空状態にできるようになっている。電子線出力部８は、電子を発生する電子発生部９と、この電子発生部９で発生した電子を加速し電子線（ビーム）３とする加速部１０と、電子線３を一方向（Ｘ方向）に走査する走査コイル２とを備える。なお、電子線３の走査範囲および走査速度は、走査コイル２に流す電流を制御することによって設定される。また、トレイ４に関しては、少なくとも電子線３の走査方向とは異なる一方向（Ｙ方向）への移動が可能となっている。

次に、被照射物に照射される電子線３の照射線量を測定する線量分布評価用測定試料７について説明する。図１に示すように、線量分布評価用測定試料７は、線量測定フィルム５、およびアブソーバ６（エネルギー減衰体）を備えている。線量測定フィルム５は、トレイ４の上面に載置されている。アブソーバ６は、例えば平面視にて円形状に、そして被照射物の所望の測定深さを模擬するために、所定の測定深さに相当する厚さに形成され、線量測定フィルム５の上面に載置されている。図１では、一例として３つのアブソーバ６が線量測定フィルム５の上面に載置されている。電子線照射対象（被照射物）としてシリコンウエハに形成される電力半導体を対象とした場合、アブソーバ６に用いる材料としてはシリコンが最適であり、よって、アブソーバ６はシリコンウエハの使用が好ましい。しかしながら、所定の測定深さを模擬する上で、その深さに相当する厚さを薄く（１００μｍ未満）しなければならない場合、シリコンウエハでは取り扱いが難しくなる傾向にあるため、シリコン（密度：２．３３ｇ／ｃｍ³）と同等（同程度）の密度を有する材料を使用しても良い。具体的には、密度が２．７０ｇ／ｃｍ³で、その取り扱いも比較的容易と言えるアルミニウム板（プレート）が使用可能である。

次に、本実施の形態に係る電子線照射線量測定方法について説明する。最初に、トレイ４の上面に線量測定フィルム５が載置される（工程（ａ））。次に、線量測定フィルム５の上面に、被照射物と同等の密度を有し、模擬する所定の測定深さに相当する厚さのアブソーバ６が載置される（工程（ｂ））。最後に、アブソーバ６および線量測定フィルム５に対して電子線照射装置から、加速電圧を１００ｋＶ以上（例えば７５０ｋＶ）にして電子線３が照射され、線量測定フィルム５にてアブソーバ６の内部における電子線３の照射線量が測定される（工程（ｃ））。

線量測定フィルム５の上面にアブソーバ６を載置することで、被照射物の表面位置の照射線量ではなく、被照射物の内部（バルク部）の照射線量を模擬的に測定することが可能となる。また、アブソーバ６の厚さを変えることで、被照射物の内部の所望の深さ位置における電子線３の照射線量を比較的精度よく測定することが可能となる。そして、測定結果に基づいて、電子線照射装置のビーム走査パラメータである走査速度などを調整することで、被照射物の内部の欠陥分布を改善することができる。

また、線量測定フィルム５は、通常、約１０Ｇｙから約２００ｋＧｙの電子線３の照射線量の測定が対応範囲であるが、線量測定フィルム５の上面にアブソーバ６を載置することで、被照射物の表面に線量測定フィルムを貼り付けた場合には測定できなかった加速電圧１００ｋＶ以上の場合または複数回照射する場合など、高い線量条件における測定が可能となり、実際のプロセス条件での電子線３の照射線量の測定が可能となる。

以上のように、実施の形態１に係る電子線照射線量測定方法は、トレイ４上に線量測定フィルム５を配置する工程（ａ）と、線量測定フィルム５上に、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６を配置する工程（ｂ）と、アブソーバ６および線量測定フィルム５に対して電子線３を照射し、アブソーバ６の内部における電子線３の照射線量を測定する工程（ｃ）とを備える。

また、実施の形態１に係る線量分布評価用測定試料７は、トレイ４上に配置される線量測定フィルム５と、線量測定フィルム５上に配置され、かつ、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６とを備える。

したがって、被照射物の表面付近でなく深い部分の照射線量分布の測定が可能となる。そのため、照射線量分布の測定結果に基づいて、電子線照射装置のビーム走査パラメータである走査速度などを調整することで、照射による被照射物の内部における欠陥量の均一性の改善が可能となり、被照射物の電気的特性値のバラツキを改善することができる。以上より、被照射物である電力半導体の歩留り向上を図ることが可能となる。

アブソーバ６の材質または厚さを変更することで、被照射物に応じた電子線３の照射線量の測定が可能となる。さらに、アブソーバ６を使用するため、従来測定できなかった高い線量条件で測定可能となる。

被照射物がシリコンの電力半導体である場合、アブソーバ６はシリコンウエハまたはアルミニウム板であるため、特別な部材を用いることなく容易に実現することが可能となる。

電子線３は、加速電圧を１００ｋＶ以上にして照射されるため、１００ｋＶ以上の高いエネルギーに対応する電子線３の照射線量の測定が可能となる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る電子線照射線量測定方法および線量分布評価用測定試料７について説明する。図２は、実施の形態２に係る線量分布評価用測定試料７を用いた電子線３の照射線量を測定する方法を示す図であり、図３は、実施の形態２に係る線量分布評価用測定試料７の斜視図である。これらの図２，３では、３つの線量分布評価用測定試料７が載置される場合を示している。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態２では、実施の形態１に対して線量分布評価用測定試料７の構造が異なっている。図２と図３に示すように、線量分布評価用測定試料７を構成するアブソーバ６および線量測定フィルム５は、トレイ４の上面に交互に重畳させた状態で載置されている。この例で線量測定フィルム５は、最も一般的なテープ状のものを使用している。ここで、実施の形態２で使用されるアブソーバ６は、実施の形態１と同様に、被照射物がシリコンの電力半導体である場合、シリコンウエハまたはアルミニウム板である。なお、その厚さは実施の形態１の場合よりも薄く形成することが要求される。

次に、本実施の形態に係る電子線照射線量測定方法について説明する。最初に、トレイ４の上面に、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６と、線量測定フィルム５とが交互に重畳させた状態で配置される（工程（ｄ））。次に、アブソーバ６および線量測定フィルム５に対して電子線照射装置から、加速電圧を１００ｋＶ以上（例えば７５０ｋＶ）にして電子線３が照射され、線量測定フィルム５にてアブソーバ６の内部における電子線３の照射線量が測定される（工程（ｅ））。

以上のように、実施の形態２に係る電子線照射線量測定方法は、トレイ４上に、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６と、線量測定フィルム５とを交互に重畳させた状態で配置する工程（ｄ）と、アブソーバ６および線量測定フィルム５に対して電子線３を照射し、アブソーバ６の内部における電子線３の照射線量を測定する工程（ｅ）とを備える。

また、実施の形態２に係る線量分布評価用測定試料７は、被照射物と同等の密度を有するアブソーバ６と、線量測定フィルム５とを備え、アブソーバ６および線量測定フィルム５は、トレイ４上に交互に重畳させた状態で配置される。

したがって、アブソーバ６と線量測定フィルム５とを交互に重畳させた状態で電子線３の照射線量を測定することで、深さ方向の照射線量分布を測定することが可能となる。測定結果に基づいて、電子線照射装置のビーム走査パラメータである走査速度などを調整することで、照射による被照射物の内部における欠陥量の均一性の改善が可能となり、被照射物の電気的特性値のバラツキを改善することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

３電子線、４トレイ、５線量測定フィルム、６アブソーバ、７線量分布評価用測定試料、８電子線出力部。

Claims

トレイ上に配置された被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する電子線照射線量測定方法であって、
（ａ）前記トレイ上に線量測定フィルムを配置する工程と、
（ｂ）前記線量測定フィルム上に、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体を配置する工程と、
（ｃ）前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムに対して前記電子線を照射し、前記エネルギー減衰体の内部における前記電子線の照射線量を測定する工程と、
を備える、電子線照射線量測定方法。
トレイ上に配置された被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する電子線照射線量測定方法であって、
（ｄ）前記トレイ上に、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体と、線量測定フィルムとを交互に重畳させた状態で配置する工程と、
（ｅ）前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムに対して前記電子線を照射し、前記エネルギー減衰体の内部における前記電子線の照射線量を測定する工程と、
を備える、電子線照射線量測定方法。
前記エネルギー減衰体はシリコンウエハまたはアルミニウム板である、請求項１または請求項２記載の電子線照射線量測定方法。
前記電子線は、加速電圧を１００ｋＶ以上にして照射される、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電子線照射線量測定方法。
電子線出力部と対向してトレイが配置され、前記トレイ上に配置された被照射物に電子線を照射する電子線照射装置において、前記被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する線量分布評価用測定試料であって、
前記トレイ上に配置される線量測定フィルムと、
前記線量測定フィルム上に配置され、かつ、前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体と、
を備える、線量分布評価用測定試料。
電子線出力部と対向してトレイが配置され、前記トレイ上に配置された被照射物に電子線を照射する電子線照射装置において、前記被照射物に照射される電子線の照射線量を測定する線量分布評価用測定試料であって、
前記被照射物と同等の密度を有するエネルギー減衰体と、
線量測定フィルムと、
を備え、
前記エネルギー減衰体および前記線量測定フィルムは、前記トレイ上に交互に重畳させた状態で配置される、線量分布評価用測定試料。
前記エネルギー減衰体はシリコンウエハまたはアルミニウム板である、請求項５または請求項６記載の線量分布評価用測定試料。