JP4235048B2 - Electron source device and method of adjusting electron source device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを被照射材料に照射する電子源装置および電子源装置調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
加熱されたフィラメントから放出された電子を加速して引き出し、磁界によって約180度〜回転させると共にレンズ作用によって電子ビームスポットにしてルツボ内の被溶解材料を照射しつつ当該電子ビームスポットで所定領域内を平面走査(X方向およびY方向に走査)し、当該電子ビームのエネルギーで被溶解材料の所定領域内をほぼ均一に加熱し溶解して蒸発させ、対向面に配置した基板に蒸着などする電子源装置がある。
【0003】
従来、電子源装置は、フィラメントから放出されて加速された電子ビームをルツボ内に導くために約180度〜回転させる必要があり当該回転させるために磁界を用いると共に電子ビームスポットをルツボ内の被溶解材料面のほぼ中央の所定領域内を平面走査するためにXスキャンコイルおよびYスキャンコイルを当該電子ビームスポットの経路の途中に配置して偏向して当該所定領域内を平面走査して被照射材料を均一に加熱するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したXスキャンコイルおよびYスキャンコイルは電子ビームを180度〜回転させるための磁界により磁化されてしまい、走査用のスキャン波形電流を供給すると図6に示すように、当該スキャンコイルの磁気回路に飽和現象が発生してしまい、当該飽和した領域では電子ビームスポットがルツボ内の被照射材料の所定領域内で走査が停止して同じ場所を照射するために当該部分の被照射材料が他の部分に比して速く蒸発してしまい、対向して配置した基板上への蒸着ムラが発生したり、更に、被照射材料に穴が開いてしまい、穴が開くと被照射材料は使えなくなるので高価な被照射材料の利用効率が低下してしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、これらの問題を解決するため、電子ビームを磁界により180度以上回転させてルツボ内の被照射材料面をほぼ垂直方向から照射しつつスキャンコイルで所定領域内を平面走査する際に、永久磁石によるスキャンコイルの鉄心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする電流を当該スキャンコイルに流して電子ビームスポットをルツボ内の被照射材料の所定領域を均一に平面走査し、電子ビームスポットによる被照射材料の均一加熱を実現すると共に被照射材料を均一に溶かして被照射材料の利用効率を向上させることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
図1を参照して課題を解決するための手段を説明する。
図1において、永久磁石1は、フィラメント11から放出されて加速された電子ビーム12を180度〜回転させてルツボ6内の被照射材料面上を垂直でほぼ中央を照射させるための磁界を発生するものである。
【0007】
スキャンコイル4は、ルツボ6内の被照射材料面上を垂直でほぼ中央を照射する電子ビームスポットを所定領域内について平面走査(X,Y走査)するものである。
【0008】
鉄心5は、スキャンコイル4によって発生された磁束を導く磁路であって、ここでは、永久磁石1によって発生された磁束が通る鉄心である。
ルツボ6は、被照射材料を入れて電子ビームスポットを照射して所定範囲を平面走査して均一に加熱して蒸発させるためのルツボである。
【0009】
フィラメント11は、通電して加熱し、電子ビーム12を放射するフィラメントである。
次に、構成および動作を説明する。
【0010】
通電加熱されたフィラメント11から放出されて加速された電子ビーム12が永久磁石1による磁界により180度〜回転してルツボ6内の被照射材料をほぼ垂直で中央を照射した状態で、スキャンコイル4に走査電流を供給してルツボ6内の被照射材料をほぼ垂直で所定領域内を平面走査して均一に加熱し、蒸発させて対向面に配置した基板上に蒸着する。この際、永久磁石1が発生した磁束がスキャンコイル4内の鉄心5を通る方向と反対方向の磁束が発生するようにスキャンコイル4(あるいは鉄心棒5に別に巻いた図示外のコイル)に所定電流を流した状態で、当該スキャンコイル4に走査電流を供給して飽和を無くし、ルツボ6内の被照射材料をほぼ垂直に所定領域内を平面走査する電子ビームスポットが停止して加熱ムラが発生しないようにしている。
【0011】
また、スキャンコイル4(あるいは鉄心5に別に巻いたコイル)に供給する電流を、予め測定した加速電圧に対応する所定電流とし、ルツボ6内の被照射試料面にほぼ垂直で所定領域内を平面走査して均一に加熱するようにしている。
【0012】
従って、電子ビーム12を磁界により180度以上回転させてルツボ6内の被照射材料面をほぼ垂直方向から照射しつつスキャンコイル4で所定領域内を平面走査する際に、永久磁石1によるスキャンコイル4の鉄心5に鎖交する磁束を丁度キャンセルする電流を当該スキャンコイル4(あるいは鉄心5に別に巻いたコイル)に流して電子ビームスポットをルツボ内の被照射材料の所定領域を均一に平面走査することにより、電子ビームスポットによる被照射材料の均一加熱を実現すると共に被照射材料を均一に溶かして当該被照射材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、図1から図5を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明の説明図を示す。
図1の(a)は上面図を示し、図1の(b)は正面図を示す。
図1において、永久磁石1は、フィラメント11から放出されて加速された電子ビームを180度〜回転させてルツボ6内の被照射材料面上を垂直でほぼ中央を照射させるための磁界を発生するものである。
【0015】
シャント棒2は、永久磁石1によって発生された磁界を導く磁路であって、軟鉄で作成した棒状のものである。
DEFコイル3は、永久磁石1の磁界の強さのバラツキを補正するものであって、永久磁石1と同軸かつ接近して巻いたコイルである。
【0016】
スキャンコイル(X、Y)4は、走査磁界を発生させて、ルツボ6内の被照射材料面にほぼ垂直で中央を照射する電子ビームスポットを所定領域内で平面走査し、当該領域内の被照射材料を均一に加熱するためのものである。
【0017】
鉄心5は、スキャンコイル4に電流を流して発生させた磁界を導く磁路であって、ここでは、永久磁石1によって発生された磁界が通る磁路となるものである。永久磁石1によって鉄心5を通過する磁束を、丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を、当該鉄心に巻いたスキャンコイル4自身あるいは別に当該鉄心5に巻いたコイルに供給する。
【0018】
ルツボ6は、被照射材料を入れ、電子ビームスポットでほぼ垂直に所定領域内を平面走査し、均一に当該所定領域を加熱して蒸発させ、対向面に配置した基板上に蒸着などするためのものである。
【0019】
フィラメント11は、電子ビーム12を放出するものであって、例えばタングステン線をヘアピン型に成型したものであり、電流を流して加熱して電子ビームを放出するものである。
【0020】
電子ビーム12は、加熱されたフィラメント11から放出された電子を、対向して設けたグリッド電極、および更に、対向して設けたアノード電極にバイアス電圧、加速電圧(例えば10KV)をそれぞれ印加して所定電流、所定電圧の当該電子ビーム12を放出するためのものである。
【0021】
尚、Aは、電子銃上面がルツボ6に対して高い場合(他の装置)の位置(電子銃上面の位置)の例を示す。このAの場合には、ルツボ6からの輻射熱が直接に電子銃上面に入射して加熱したり、更に、ルツボ6内の被照射材料が溶解して蒸発して電子銃上面に付着して汚れて電子ビーム12(10KVの電位を持つ)が放電して不安定になったりする欠点がある。
【0022】
Bは、本発明の電子銃上面がルツボ6に対して同じ高さあるいは低い場合の位置(電子銃上面の位置)の例を示す。このBの場合には、ルツボ6からの輻射熱が直接に電子銃上面に入射しないので加熱されず、更に、ルツボ6内の被照射材料が溶解して蒸発して電子銃上面に付着しなくてきれいであって電子ビーム12(10KVの電位を持つ)が放電しなくて安定にできるという特徴がある。Bのように、ルツボ6の面と同一あるいは低くするには、フィラメント11から放出されて加速された電子ビームを、永久磁石1によって発生された磁界の中心Oを、ポールピース13によって図1の(b)で上方向に移動させることで実現できる。
【0023】
図2は、本発明の説明図を示す。これは、図1の永久磁石1によって発生された磁界中にスキャンコイル(X)4の鉄心5が配置されているために当該鉄心5に永久磁石1による磁化Xmが発生する。当該発生した磁化Xmをキャンセルするようにスキャンコイル(X)4(あるいは図示外の別に鉄心5に巻いたコイル)に電流を流して結果として永久磁石1による磁化をゼロに補正する。これにより、鉄心5に正負が対称の走査電流を供給したときに、ルツボ6内の被照射材料のほぼ中央を中心に、電子ビームスポットを所定矩形領域内を均一に走査し、均一に加熱することが可能となる。
【0024】
図3は、本発明のキャンセル電流設定手順例を示す。
図3において、S1は、シャント棒断面積に対する電流Xcを求める。これは、図1の永久磁石1が発生した磁界により影響を受ける(磁界の鎖交する)、ここでは、シャント棒2の断面積を変えた複数の当該シャント棒2を作成して図示の位置に順番に配置し、当該鉄心5に鎖交している永久磁石1からの磁界(磁束)を丁度キャンセルする(鉄心5に磁束計を取り付けて磁束が丁度ゼロとなってキャンセルする)ために必要な当該スキャンコイル(X)4に流す電流を実験的にそれぞれ測定し、これら測定した値をもとに図4の(a)のシャント棒断面積Sに対する電流Xcの曲線(ここでは、ほぼ直線)を求める。
【0025】
S2は、シャント棒断面積に対する加速電圧ACCを求める。これは、図1の永久磁石1が発生した磁界により影響を受ける(磁界の鎖交する)、ここでは、シャント棒2の断面積を変えた複数の当該シャント棒2を作成して図示の位置に順番に配置し、当該鉄心5に鎖交している永久磁石1からの磁界(磁束)を丁度キャンセルする(鉄心5に磁束計を取り付けて磁束が丁度ゼロとなってキャンセルする)ために必要な電流を当該スキャンコイル(X)4に流すように常に調整する状態で、当該シャント棒2の断面積を変えたときの電子ビームの加速電圧ACCとの関係をそれぞれ測定し、これら測定した値をもとに図4の(b)のシャント棒断面積Sに対する加速電圧ACCの曲線を求める。
【0026】
S3は、ACC K1(KV)に対するシャント棒断面積S1を求め、更にS1よりX1を求める。これは、図1のスキャンコイル(X)4に流す電流X1を、S1、S2の実験結果から求めて設定するために、
・電子ビーム11の加速電圧K1に対するシャント棒断面積S1を、図4の(b)の曲線から矢印のように求める。
【0027】
・求めたシャント棒断面積S1に対するスキャンコイル(X)4に流す電流X1を、図4の(a)の線分から矢印のように求める。
S4は、スキャンコイル(X、Y)を組み込む。これは、図1のスキャンコイル(X、Y)4のアセンブリを図示のように組み込む。
【0028】
S5は、影響を受けるスキャンコイルにX1電流を流すように設定する。これは、S4で図1に示すように、スキャンコイル(X、Y)4を組み込んだ後、図示外のスキャンコイル電流制御回路の、永久磁石1の磁界により影響を受ける、ここでは、スキャンコイル(X)4の調整ボリュームを調整してS3で求めた現在の電子ビーム11の加速電圧に対応する電流X1を供給し、当該スキャンコイル(X)4に永久磁石1からの影響で発生する磁束をキャンセルする。
【0029】
以上によって、図1の構成で、電子ビーム11を加速する電圧が決まると、当該加速電圧に対応するスキャンコイル(X)4に流す電流を図4の(b)、(a)のカーブを用いて算出して当該算出した電流を、永久磁石1が発生した磁界により影響を受けるここではスキャンコイル(X)4に流すように調整した後、スキャンコイル(X、Y)4に走査電流を供給してルツボ6内の被照射材料のほぼ中央を中心に所定領域の範囲を均一に走査して加熱することが可能となる。これにより、電子ビームスポットがルツボ6内の被照射材料面上の所定走査範囲のいずれかの場所で鉄心5の磁気飽和による走査が停止して部分的に加熱が過大となって当該被照射材料を部分的に速く蒸発させて穴が空いて被照射材料の利用効率が低下してしまう事態を無くすと共に均一な加熱を行なってムラの少ない蒸着膜を作成することが可能となる。
【0030】
図4は、本発明の説明図(キャンセル電流)を示す。
図4の(a)は、シャント棒断面積Sに対するスキャンコイルに流す電流Xcの関係を示す曲線である。これは、図3のS1で既述したように、図1の永久磁石1が発生した磁界により影響を受ける(磁界の鎖交する)、ここでは、シャント棒2の断面積を変えた複数の当該シャント棒2を作成して図示の位置に順番に配置し、当該鉄心5に鎖交している永久磁石1からの磁界(磁束)を丁度キャンセルする(鉄心5に磁束計を取り付けて磁束が丁度ゼロとなってキャンセルする)ために必要な当該スキャンコイル(X)4に流す電流を実験的にそれぞれ測定し、これら測定した値をプロットして作成した曲線(ここでは、ほぼ直線)である。
【0031】
図4の(b)は、シャント棒断面積Sに対するスキャンコイルに流す電流Xcの関係を示す曲線である。これは、図3のS2で既述したように、図1の永久磁石1が発生した磁界により影響を受ける(磁界の鎖交する)、ここでは、シャント棒2の断面積を変えた複数の当該シャント棒2を作成して図示の位置に順番に配置し、当該鉄心5に鎖交している永久磁石1からの磁界(磁束)を丁度キャンセルする(鉄心5に磁束計を取り付けて磁束が丁度ゼロとなってキャンセルする)ために必要な電流を当該スキャンコイル(X)4に流すように常に調整する状態で、当該シャント棒2の断面積を変えたときの電子ビームの加速電圧ACCとの関係をそれぞれ測定し、これら測定した値をプロットして作成した曲線である。
【0032】
図5は、本発明の波形図を示す。これは、図3のS5で図1の永久磁石1が発生した磁界の影響を受ける鉄心5に当該影響を受ける磁界をキャンセルする電流をスキャンコイル(X)4(あるいは鉄心5に別に巻いたコイル)に流した状態で、走査電流(正負が対称の走査電流)をスキャンコイル(X)4に流してルツボ6内の被照射材料のほぼ中央を中心に所定領域内を均一に走査して加熱するときの、当該鉄心5が発生する磁界(磁束)の様子を測定して模式的に表現したものである。ここでは、永久磁石1が発生した磁界による影響をキャンセルするように、当該永久磁石1より影響を受ける鉄心5のスキャンコイル(X)4(あるいは別途巻いたコイル)にキャンセル電流(図3のS5)を設定して流しているので、常にスキャンコイル(X)4,更に、永久磁石1が発生した磁界の影響を受けないスキャンコイル(Y)4に走査電流(正負対称の走査電流)を流すことでルツボ6内の被照射材料のほぼ中央を中心に所定矩形領域内を均一に電子ビームスポットを走査して加熱でき、被照射材料の一部を過度に照射して速く溶解して穴を開けることがなく、被照射材料の利用効率を向上させることが可能となると共に均一に加熱してバラツキの少ない蒸着膜を形成することが可能となる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子ビーム12を磁界により180度以上回転させてルツボ6内の被照射材料面をほぼ垂直方向から照射しつつスキャンコイル4で所定領域内を平面走査する際に、永久磁石1によるスキャンコイル4の鉄心5に鎖交する磁束を丁度キャンセルする電流を当該スキャンコイル4(あるいは鉄心5に別に巻いたコイル)に流して電子ビームスポットをルツボ6内の被照射材料の所定領域を均一に平面走査する構成を採用しているため、電子ビームスポットによる被照射材料の均一加熱を実現すると共に被照射材料を均一に溶かして当該被照射材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の説明図である。
【図2】本発明の説明図である。
【図3】本発明のキャンセル電流設定手順例である。
【図4】本発明の説明図(キャンセル電流)である。
【図5】本発明の波形図である。
【図6】従来の波形図である。
【符号の説明】
1:永久磁石
2:シャント棒
3:DEFコイル
4:スキャンコイル(X、Y)
5:鉄心
6:ルツボ
11:フィラメント
12:電子ビーム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron source device that irradiates an irradiated material with an electron beam and an electron source device adjustment method.
[0002]
[Prior art]
The electrons emitted from the heated filament are accelerated and drawn out, rotated by about 180 degrees by a magnetic field, and turned into an electron beam spot by a lens action while irradiating the material to be dissolved in the crucible within the predetermined region. Are scanned in the X direction and the Y direction, and a predetermined region of the material to be dissolved is heated almost uniformly with the energy of the electron beam to be melted and evaporated, and then deposited on a substrate disposed on the opposite surface. There is a source device.
[0003]
Conventionally, an electron source device needs to be rotated about 180 degrees to guide an electron beam emitted from a filament and accelerated into the crucible. A magnetic field is used to rotate the electron beam and an electron beam spot is covered in the crucible. In order to perform a planar scan within a predetermined area in the center of the melted material surface, an X scan coil and a Y scan coil are arranged and deflected in the course of the electron beam spot path, and the predetermined area is scanned in a plane and irradiated. The material was heated uniformly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described X scan coil and Y scan coil are magnetized by a magnetic field for rotating the electron beam from 180 degrees to 180 degrees, and when a scan waveform current for scanning is supplied, as shown in FIG. A saturation phenomenon occurs in the circuit, and in the saturated region, the electron beam spot stops scanning within a predetermined region of the irradiated material in the crucible and irradiates the same place. It evaporates faster than the part of the film, and uneven deposition occurs on the substrate placed opposite to it. Further, a hole is formed in the irradiated material, and if the hole is opened, the irradiated material cannot be used. Therefore, there is a problem that the utilization efficiency of the expensive irradiated material is lowered.
[0005]
In order to solve these problems, the present invention rotates the electron beam by 180 degrees or more by a magnetic field and irradiates the surface of the material to be irradiated in the crucible from a substantially vertical direction while performing a plane scan in a predetermined area with a scan coil. Then, a current that just cancels the magnetic flux interlinked with the iron core of the scan coil by the permanent magnet is caused to flow through the scan coil, and the electron beam spot is uniformly scanned over the predetermined area of the material to be irradiated in the crucible. The object is to achieve uniform heating of the irradiated material and to improve the utilization efficiency of the irradiated material by uniformly melting the irradiated material.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a permanent magnet 1 generates a magnetic field for irradiating the center of an irradiated material surface in a crucible 6 vertically by rotating an electron beam 12 emitted from a filament 11 and accelerated by 180 degrees or more. To do.
[0007]
The scan coil 4 performs a plane scan (X, Y scan) on a predetermined region of an electron beam spot that irradiates the surface of the material in the crucible 6 vertically and substantially at the center.
[0008]
The iron core 5 is a magnetic path that guides the magnetic flux generated by the scan coil 4. Here, the iron core 5 is an iron core through which the magnetic flux generated by the permanent magnet 1 passes.
The crucible 6 is a crucible for putting a material to be irradiated, irradiating an electron beam spot, scanning a predetermined area in a plane, and heating and evaporating it uniformly.
[0009]
The filament 11 is a filament that emits an electron beam 12 by being energized and heated.
Next, the configuration and operation will be described.
[0010]
In a state where the electron beam 12 emitted from the heated filament 11 and accelerated is rotated by 180 degrees or more by the magnetic field of the permanent magnet 1 to irradiate the irradiated material in the crucible 6 almost vertically and at the center. Then, a scanning current is supplied to the material to be irradiated in the crucible 6 so that the material to be irradiated is substantially perpendicularly scanned in a predetermined plane and heated uniformly, evaporated and deposited on a substrate disposed on the opposite surface. At this time, a predetermined value is applied to the scan coil 4 (or a coil (not shown) separately wound around the core rod 5) so that the magnetic flux generated by the permanent magnet 1 is generated in a direction opposite to the direction passing through the iron core 5 in the scan coil 4. In a state in which a current is applied, a scanning current is supplied to the scanning coil 4 to eliminate saturation, and an electron beam spot that performs planar scanning within a predetermined region of the irradiated material in the crucible 6 almost stops and heating unevenness occurs. It does not occur.
[0011]
In addition, the current supplied to the scan coil 4 (or another coil wound around the iron core 5) is set to a predetermined current corresponding to the acceleration voltage measured in advance, and the predetermined area is substantially perpendicular to the irradiated sample surface in the crucible 6. It scans and heats uniformly.
[0012]
Therefore, when the scanning coil 4 performs plane scanning within a predetermined region while rotating the electron beam 12 by 180 degrees or more by a magnetic field and irradiating the surface of the material to be irradiated in the crucible 6 from a substantially vertical direction, the scanning coil by the permanent magnet 1 is used. A current that exactly cancels the magnetic flux interlinking with the iron core 5 of 4 is applied to the scan coil 4 (or a coil wound around the iron core 5), and the electron beam spot is uniformly scanned in a predetermined area of the irradiated material in the crucible. By doing so, it is possible to achieve uniform heating of the irradiated material by the electron beam spot and to uniformly melt the irradiated material to improve the utilization efficiency of the irradiated material.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments and operations of the present invention will be sequentially described in detail with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention.
1A shows a top view, and FIG. 1B shows a front view.
In FIG. 1, a permanent magnet 1 rotates an electron beam emitted from a filament 11 and accelerated by 180 degrees to generate a magnetic field for irradiating the surface of a material to be irradiated in a crucible 6 vertically and substantially at the center. Is.
[0015]
The shunt rod 2 is a magnetic path for guiding the magnetic field generated by the permanent magnet 1 and is a rod-shaped one made of soft iron.
The DEF coil 3 corrects variations in the strength of the magnetic field of the permanent magnet 1 and is a coil wound coaxially and close to the permanent magnet 1.
[0016]
The scan coil (X, Y) 4 generates a scanning magnetic field, scans the electron beam spot that irradiates the center substantially perpendicular to the surface of the material to be irradiated in the crucible 6 within a predetermined area, and scans the area within the area. This is for heating the irradiation material uniformly.
[0017]
The iron core 5 is a magnetic path for guiding a magnetic field generated by passing a current through the scan coil 4. Here, the iron core 5 is a magnetic path through which the magnetic field generated by the permanent magnet 1 passes. A current that generates a magnetic flux that just cancels the magnetic flux passing through the iron core 5 by the permanent magnet 1 is supplied to the scan coil 4 itself wound around the iron core or another coil wound around the iron core 5.
[0018]
The crucible 6 is used for putting a material to be irradiated, scanning a predetermined area almost vertically with an electron beam spot, heating and evaporating the predetermined area uniformly, and depositing it on a substrate disposed on the opposite surface. Is.
[0019]
The filament 11 emits an electron beam 12, and is formed, for example, by forming a tungsten wire into a hairpin shape, and emits an electron beam by heating with an electric current.
[0020]
The electron beam 12 applies electrons emitted from the heated filament 11 by applying a bias voltage and an accelerating voltage (for example, 10 KV) to the grid electrode provided opposite to each other and the anode electrode provided oppositely. This is for emitting the electron beam 12 having a predetermined current and voltage.
[0021]
A shows an example of the position (position of the upper surface of the electron gun) when the upper surface of the electron gun is higher than the crucible 6 (other device). In the case of A, radiant heat from the crucible 6 is directly incident on the upper surface of the electron gun and heated, or further, the irradiated material in the crucible 6 is dissolved and evaporated to adhere to the upper surface of the electron gun and become dirty. As a result, the electron beam 12 (having a potential of 10 KV) is discharged and becomes unstable.
[0022]
B shows an example of the position (position of the upper surface of the electron gun) when the upper surface of the electron gun of the present invention is the same height or lower than the crucible 6. In the case of B, the radiant heat from the crucible 6 does not directly enter the upper surface of the electron gun, so it is not heated, and the irradiated material in the crucible 6 melts and evaporates and does not adhere to the upper surface of the electron gun. The electron beam 12 (having a potential of 10 KV) is beautiful and can be stabilized without being discharged. As shown in FIG. 1B, in order to make the surface the same as or lower than the surface of the crucible 6, the electron beam emitted from the filament 11 is accelerated, the center O of the magnetic field generated by the permanent magnet 1 is This can be realized by moving upward in (b).
[0023]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the present invention. This is because the iron core 5 of the scan coil (X) 4 is arranged in the magnetic field generated by the permanent magnet 1 in FIG. 1, and magnetization Xm by the permanent magnet 1 is generated in the iron core 5. A current is passed through the scan coil (X) 4 (or a coil wound around the iron core 5 not shown) so as to cancel the generated magnetization Xm, and as a result, the magnetization by the permanent magnet 1 is corrected to zero. Thereby, when a scanning current having positive and negative symmetry is supplied to the iron core 5, the electron beam spot is uniformly scanned in a predetermined rectangular area around the center of the irradiated material in the crucible 6 and heated uniformly. It becomes possible.
[0024]
FIG. 3 shows an example of the cancel current setting procedure of the present invention.
In FIG. 3, S1 calculates | requires the electric current Xc with respect to a shunt rod cross-sectional area. This is influenced by the magnetic field generated by the permanent magnet 1 shown in FIG. 1 (interlink of the magnetic field). Here, a plurality of shunt rods 2 in which the cross-sectional area of the shunt rod 2 is changed and the illustrated positions are shown. Necessary for canceling the magnetic field (magnetic flux) from the permanent magnet 1 linked to the iron core 5 just in order (attaching a magnetometer to the iron core 5 to cancel the magnetic flux just zero) The current flowing through the scan coil (X) 4 is experimentally measured, and the curve of the current Xc with respect to the shunt rod cross-sectional area S in FIG. )
[0025]
S2 calculates | requires the acceleration voltage ACC with respect to shunt rod cross-sectional area. This is influenced by the magnetic field generated by the permanent magnet 1 shown in FIG. 1 (interlink of the magnetic field). Here, a plurality of shunt rods 2 in which the cross-sectional area of the shunt rod 2 is changed and the illustrated positions are shown. Necessary for canceling the magnetic field (magnetic flux) from the permanent magnet 1 linked to the iron core 5 just in order (attaching a magnetometer to the iron core 5 to cancel the magnetic flux just zero) In a state in which the current is constantly adjusted to flow through the scan coil (X) 4, the relationship with the acceleration voltage ACC of the electron beam when the cross-sectional area of the shunt rod 2 is changed is measured, and these measured values The curve of the acceleration voltage ACC with respect to the shunt rod cross-sectional area S in FIG.
[0026]
S3 calculates | requires shunt rod cross-sectional area S1 with respect to ACC K1 (KV), and also calculates | requires X1 from S1. This is because the current X1 flowing through the scan coil (X) 4 in FIG. 1 is determined and set from the experimental results of S1 and S2.
The cross-sectional area S1 of the shunt rod with respect to the acceleration voltage K1 of the electron beam 11 is obtained from the curve of FIG.
[0027]
The current X1 flowing through the scan coil (X) 4 with respect to the obtained shunt rod cross-sectional area S1 is obtained from the line segment of FIG.
S4 incorporates the scan coil (X, Y). This incorporates the assembly of scan coil (X, Y) 4 of FIG. 1 as shown.
[0028]
S5 is set so that the X1 current flows through the affected scan coil. This is affected by the magnetic field of the permanent magnet 1 of the scan coil current control circuit (not shown) after the scan coil (X, Y) 4 is incorporated as shown in FIG. Magnetic flux generated by the influence of the permanent magnet 1 on the scan coil (X) 4 by supplying the current X1 corresponding to the acceleration voltage of the current electron beam 11 obtained in S3 by adjusting the adjustment volume of (X) 4. Cancel.
[0029]
When the voltage for accelerating the electron beam 11 is determined in the configuration shown in FIG. 1, the current flowing through the scan coil (X) 4 corresponding to the acceleration voltage is determined using the curves (b) and (a) in FIG. In this case, the calculated current is adjusted to flow through the scan coil (X) 4 which is affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 1, and then the scan current is supplied to the scan coil (X, Y) 4. Thus, it is possible to heat by scanning the range of the predetermined region uniformly around the center of the irradiated material in the crucible 6. As a result, the electron beam spot stops scanning due to magnetic saturation of the iron core 5 at any location in the predetermined scanning range on the surface of the material to be irradiated in the crucible 6, and heating is partially excessively caused. It is possible to create a vapor deposition film with less unevenness by performing uniform heating while eliminating the situation in which the efficiency of use of the irradiated material is reduced due to partial evaporation of the film.
[0030]
FIG. 4 is an explanatory diagram (cancellation current) of the present invention.
4A is a curve showing the relationship of the current Xc flowing through the scan coil with respect to the shunt rod cross-sectional area S. FIG. This is affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 1 of FIG. 1 (interlinkage of the magnetic field), as described above in S1 of FIG. 3. Here, a plurality of cross-sectional areas of the shunt rod 2 are changed. The shunt rod 2 is created and arranged in the order shown in the figure, and the magnetic field (magnetic flux) from the permanent magnet 1 linked to the iron core 5 is canceled just (the magnetometer is attached to the iron core 5 and the magnetic flux is This is a curve (here, almost a straight line) created by plotting these measured values by experimentally measuring the currents that flow through the scan coil (X) 4 necessary to cancel (just canceling with zero). .
[0031]
FIG. 4B is a curve showing the relationship of the current Xc flowing through the scan coil with respect to the shunt rod cross-sectional area S. This is affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 1 of FIG. 1 (interlinkage of the magnetic field), as described above in S2 of FIG. 3. Here, a plurality of cross-sectional areas of the shunt rod 2 are changed. The shunt rod 2 is created and arranged in the order shown in the figure, and the magnetic field (magnetic flux) from the permanent magnet 1 linked to the iron core 5 is canceled just (the magnetometer is attached to the iron core 5 and the magnetic flux is The acceleration voltage ACC of the electron beam when the cross-sectional area of the shunt rod 2 is changed in a state in which the current necessary for passing the current to the scan coil (X) 4 is always adjusted so These curves are prepared by plotting these measured values.
[0032]
FIG. 5 shows a waveform diagram of the present invention. This is because the current that cancels the magnetic field affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 1 of FIG. 1 in S5 of FIG. 3 is applied to the scan coil (X) 4 (or the coil that is wound around the iron core 5 separately). ), A scanning current (a scanning current symmetric between positive and negative) is passed through the scan coil (X) 4 to scan the predetermined region uniformly around the center of the irradiated material in the crucible 6 and heat it. This is a schematic representation of the magnetic field (magnetic flux) generated by the iron core 5 when measured. Here, a cancel current (S5 in FIG. 3) is applied to the scan coil (X) 4 (or a coil wound separately) of the iron core 5 affected by the permanent magnet 1 so as to cancel the influence of the magnetic field generated by the permanent magnet 1. ) Is set and flowed, so that a scan current (positive and negative symmetric scan current) is always passed through the scan coil (X) 4 and the scan coil (Y) 4 that is not affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 1. Thus, an electron beam spot can be scanned uniformly in a predetermined rectangular area around the center of the irradiated material in the crucible 6 and heated, and a portion of the irradiated material is excessively irradiated to melt quickly. It is possible to improve the utilization efficiency of the irradiated material without opening it, and to form a deposited film with little variation by heating uniformly.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the electron beam 12 is rotated 180 degrees or more by a magnetic field to irradiate the surface of the material to be irradiated in the crucible 6 from a substantially vertical direction, and the scanning coil 4 performs planar scanning in a predetermined region. In doing so, a current that cancels the magnetic flux interlinked with the iron core 5 of the scan coil 4 by the permanent magnet 1 is passed through the scan coil 4 (or a coil wound around the iron core 5 separately) to cause the electron beam spot to pass through the crucible 6. Since a configuration in which a predetermined region of the irradiated material is uniformly scanned in a plane is adopted, uniform heating of the irradiated material by the electron beam spot is realized and the irradiated material is uniformly melted to improve the utilization efficiency of the irradiated material. It becomes possible to improve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the present invention.
FIG. 3 is an example of a cancel current setting procedure according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram (cancellation current) of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram of the present invention.
FIG. 6 is a conventional waveform diagram.
[Explanation of symbols]
1: Permanent magnet 2: Shunt rod 3: DEF coil 4: Scan coil (X, Y)
5: Iron core 6: Crucible 11: Filament 12: Electron beam

Claims (3)

電子源から放出されて加速された電子ビームを磁界によって180度以上回転させて被照射材料にほぼ垂直方向から照射させる磁石と、
前記電子ビームのスポットが被照射材料のほぼ垂直方向から照射する位置を、所定領域内で走査電流を供給して平面走査する偏向コイルと、
前記偏向コイル自身に重畳して、あるいは前記偏向コイルの磁心に別に巻いたコイルに、前記磁石により発生されて当該偏向コイルの磁心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を供給するコイル電流制御回路と
を備えたことを特徴とする電子源装置。
A magnet that rotates an electron beam emitted from an electron source and accelerated by a magnetic field by 180 degrees or more to irradiate an irradiated material from a substantially vertical direction;
A deflection coil for planarly scanning a position where the electron beam spot is irradiated from a substantially vertical direction of the irradiated material by supplying a scanning current within a predetermined region;
A current that generates a magnetic flux that cancels the magnetic flux generated by the magnet and interlinked with the magnetic core of the deflection coil is supplied to a coil that is superimposed on the deflection coil itself or that is separately wound around the magnetic core of the deflection coil. An electron source device comprising a coil current control circuit.
前記磁石により発生されて当該偏向コイルの磁心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を供給するとして、前記電子ビームを加速する加速電圧に対応づけて、前記磁石により発生されて当該偏向コイルの磁心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を予め実験で測定し記憶させておいた所定電流を供給するとしたことを特徴とする請求項1記載の電子源装置。 Assuming that a current is generated that generates a magnetic flux that just cancels the magnetic flux generated by the magnet and interlinks with the magnetic core of the deflection coil, the current is generated by the magnet in association with an acceleration voltage for accelerating the electron beam. 2. The electron source device according to claim 1, wherein a predetermined current that has been measured and stored in advance by an experiment is supplied to generate a magnetic flux that just cancels the magnetic flux interlinking with the magnetic core of the deflection coil . 電子源から放出されて加速された電子ビームを磁界によって180度以上回転させて被照射材料にほぼ垂直方向から照射させる磁石と、
前記電子ビームのスポットが被照射材料のほぼ垂直方向から放射する位置を、所定領域内で走査電流を供給して平面走査する偏向コイルと、
前記偏向コイル自身に重畳して、あるいは偏向コイルの磁心に別に巻いたコイルに、前記磁石により発生されて当該偏向コイルの磁心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を供給するコイル電流制御回路とを電子源装置に備え、
前記コイル電流制御回路によって、前記磁石により発生されて前記偏向コイルの磁心に鎖交する磁束を丁度キャンセルする磁束を発生させる電流を供給するように調整することを特徴とする電子源装置調整方法。
A magnet that rotates an electron beam emitted from an electron source and accelerated by a magnetic field by 180 degrees or more to irradiate an irradiated material from a substantially vertical direction;
A deflection coil for planarly scanning a position where the electron beam spot radiates from a substantially vertical direction of the irradiated material by supplying a scanning current within a predetermined region;
A coil that supplies a current that generates a magnetic flux that is superimposed on the deflection coil itself or that is wound around a magnetic core of the deflection coil and that just cancels the magnetic flux generated by the magnet and linked to the magnetic core of the deflection coil. An electron source device with a current control circuit,
An adjustment method for an electron source device , characterized in that the coil current control circuit adjusts so as to supply a current that generates a magnetic flux that is generated by the magnet and just cancels the magnetic flux interlinked with the magnetic core of the deflection coil. .
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