JP4567652B2

JP4567652B2 - 電子線照射システム

Info

Publication number: JP4567652B2
Application number: JP2006317503A
Authority: JP
Inventors: 大原口; 圭吾内山; 達也松村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: TW200832512A; WO2008062670A1; JP2008128972A

Description

本発明は、試料に照射された電子線エネルギーを測定することのできる電子線照射システムに関する。

従来の電子線照射システムとして、試料及び電子線検出器を載置したステージをチャンバ内に配置し、当該ステージを移動させながら試料に電子線を照射して、その際における電子線を電子線検出器によって検出するものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５２２０４５号公報

しかしながら、上述したような電子線照射システムにおいては、電子線検出器が可視光や紫外光等をも検出してしまい、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができないおそれがある。

そこで、本発明は、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することのできる電子線照射システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子線照射システムは、電子線を出射する電子線源と、電子線が照射される試料を収容するチャンバと、チャンバ内に配置され、電子線を検出する電子線検出器と、を備え、電子線検出器の検出面は、電子線を透過させ且つ光を遮断する導電性遮光膜で覆われ、チャンバは、内部が不活性ガス雰囲気とされ、導電性遮光膜は、検出面に対してアルミ蒸着によって厚さ５０ｎｍ以下に形成されると共に、接地電位とされていることを特徴とする。

この電子線照射システムでは、チャンバ内に収容された試料に電子線が照射され、その試料にむけて照射された電子線エネルギーを、電子線検出器によって測定する。このとき、電子線検出器の検出面が、導電性遮光膜で覆われているため、当該電子線検出器にて電子線を検出する際に、可視光や紫外光等から影響を受けることを防止することができる。これによって、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができる。また、導電性遮光膜は、接地電位とされている。このような構成によれば、電子線源による電子線の照射に伴って大量のイオンが発生した場合であっても、その影響を軽減し、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができる。

ここで、電子線検出器としては、例えばシリコンフォトダイオードが挙げられる。

また、本発明に係る電子線照射システムにおいては、導電性遮光膜は、接地電位とされていることが好ましい。このような構成によれば、電子線源による電子線の照射に伴って大量のイオンが発生した場合であっても、その影響を軽減し、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができる。

また、本発明に係る電子線照射システムにおいては、電子線源の電子線出射軸線と交差する搬送軸線に沿って試料を搬送する搬送手段を備え、電子線検出器は、搬送軸線上に位置するように搬送手段に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、搬送手段の移動にともない、搬送手段上に載置された試料及び電子線検出器は、いずれも電子線源の電子線出射軸線上に配置され、電子線源から直接電子線を照射される。これによって、電子線検出器に、試料と同等の電子線が照射されこととなるため、電子線検出器による測定結果から試料に照射された電子線エネルギーを正確に導き出すことができる。

また、本発明に係る電子線照射システムにおいては、電子線源の電子線出射軸線と交差する搬送軸線に沿って試料を搬送する搬送手段を備え、電子線検出器は、搬送軸線と交差する方向に沿って並設されるように搬送手段に複数配置されていることが好ましい。このような構成によれば、搬送手段の搬送軸線と交差する方向に沿って複数の電子線検出器が並設されているため、これらの電子線検出器によって、搬送軸線と交差する方向における試料に照射された電子線エネルギー分布を導き出すことができる。

また、電子線源の電子線出射軸線上に対して前記電子線検出器を進退させる移動手段を備えることが好ましい。このような構成によれば、電子線出射軸線上に配置され、電子線源から直接電子線を照射されている電子線検出器が、移動手段によって電子線出射軸線上に対して進退する。電子線検出器が電子線出射軸線に対して退いている間に、試料を電子線出射軸線上に配置することができ、電子線源から直接電子線が照射される。これによって、電子線検出器に、試料と同等の電子線が照射されこととなるため、電子線検出器による測定結果から試料に照射された電子線エネルギーを正確に導き出すことができる。例えば、試料が搬送される場合、試料が電子線出射軸線上に到達する前に電子線検出器を配置させることにより、条件通りの電子線出力が出ているか否かを確認することができ、到達した後に電子線検出器を配置させることにより、試料に電子線が照射されている間に条件が変化していないか否かを確認することができる。

本発明によれば、試料に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができる。

以下、本発明に係る電子線照射システムの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１に示されるように、電子線照射システム１は、内部に空間を有するチャンバ２と、チャンバ２の内部に収容され移動方向Ｒへ向かって移動可能とされたステージ（搬送手段）３と、ステージ３の上面である載置面３ａに載置される試料４と、チャンバ２の上部に設けられて試料４に電子線Ｅを照射する電子線源６と、ステージ３の載置面３ａに載置されて電子線Ｅを検出する電子線検出器７と、電子線検出器７からの検出信号に基づいて当該電子線検出器７に照射された電子線Ｅのエネルギーを測定する測定器８とを備えている。

チャンバ２は、電子線Ｅと試料４との反応が酸素によって阻害されないように、酸素濃度を低下させるべくその内部が窒素やアルゴン等によって置換された不活性ガス雰囲気とされている。

電子線検出器７は、シリコンフォトダイオードであって、検出面７ａに電子線Ｅが照射され、そのエネルギーによって生成された電子−正孔対（入射エネルギー３．６ｅＶに対して１対生成）に基づく検出信号をオシロスコープ等の測定器８に送信して出力電流を検出させることによって、電子線Ｅの入射エネルギーを測定させるものである。なお、シリコンフォトダイオードにより測定される電子線エネルギーは、その受光面を単位面積とする、照射された電子線Ｅのエネルギーと言え、そのエネルギーは、単なる電子の個数ではなく、その加速電圧も反映したエネルギー、つまり単位面積あたりの電子線Ｅの総熱量と同意義となる。例えば３．６ｋｅＶのエネルギーを持つ１個の電子が入射した場合は１０００個の電子に増倍して出力され、３６ｋｅＶのエネルギーを持つ１個の電子が入射した場合ならば１００００個の電子に増倍して出力される。つまり、各電子毎にそのエネルギーに応じた電子数が生成され出力されるため、実際に試料に照射される総熱量を直接測定することができる。

ステージ３は、載置面３ａの移動方向Ｒに対する幅方向の中心位置と、電子線源６の電子線出射方向に向かって延在する電子線出射軸線Ｃ１とが交わるように配置されている。従って、ステージ３が移動方向Ｒへ向かって移動すると、その載置面３ａに対して描かれる電子線Ｅの照射位置の軌跡は、図２に示される、移動方向Ｒに対する中心線である搬送軸線Ｃ２と一致する。

図２に示されるように、ステージ３の載置面３ａ中央部に試料４が載置され、載置面３ａ右端部に電子線検出器７が載置されており、試料４と検出器７は、いずれも搬送軸線Ｃ２上に載置されている。従って、ステージ３が移動方向Ｒへ移動するに伴って電子線検出器７と試料４とは、電子線源６の電子線出射軸線Ｃ１と交差する搬送軸線Ｃ２に沿って搬送され、それぞれ異なるタイミングで電子線源６から直接電子線Ｅを照射されることとなる。また、ステージ３の移動速度を一定とすれば、両者に照射される電子線Ｅの単位面積あたりのエネルギーは同一となる。これによって電子線検出器７に、試料４に照射される電子線エネルギーと同等の電子線エネルギーが照射されることとなるため、電子線検出器７の測定結果から試料４に照射された電子線エネルギーを正確に導き出すことができる。

ここで、電子線検出器７の検出面７ａの表面は、アルミ蒸着によって形成された厚さ５０ｎｍ以下の導電性遮光膜７ｂに覆われている。この導電性遮光膜７ｂは、電子線Ｅは透過させるが可視光や紫外光は遮断することができるという特性を有しており、これによって、電子線検出器７は可視光や紫外光等によって影響を受けることなく、電子線Ｅによるエネルギーのみを正確に測定することができる。更に、導電性遮光膜７ｂは、接地電位とされているため、電子線Ｅの照射に伴って大量のイオンが発生した場合であっても、その影響も軽減している。

以上によって、電子線照射システム１は、可視光、紫外光及びイオン等の影響を受けることなく、試料４に照射された電子線エネルギーを正確に測定することができる。

[第２の実施形態]
第２の実施形態に係る電子線照射システム１は、ステージ３の載置面３ａ上に更に複数の電子線検出器９が設けられている点で、第１の実施形態に係る電子線照射システム１と主に相違している。

すなわち、第２の実施形態に係る電子線照射システム１においては、図３に示されるように、ステージ３の載置面３ａにおいて、電子線検出器７から搬送軸線Ｃ２と直交する方向に沿って並設されるように電子線検出器９が複数配置されている。これによって、搬送軸線Ｃ２と直交する方向における試料４に照射された電子線エネルギー分布を導き出すことができる。なお、電子線検出器９はフォトダイオードであり、その検出面９ａは導電性遮光膜９ｂで覆われている。

[第３の実施形態]
第３の実施形態に係る電子線照射システム１は、電子線検出器７がステージ３の載置面３ａ上に載置されていない点で、第１の実施形態に係る電子線照射システム１と主に相違している。

すなわち、第３の実施形態に係る電子線照射システム１においては、電子線検出器７が、チャンバ２の底面における電子線源６直下の位置に配置されている。また、電子線検出器７は移動アーム（移動手段）１１と接続されている。この移動アーム１１は、一端が電子線検出器７と接続されたアーム１１ａと、チャンバ２の底面に回動可能に固定されるとともにアーム１１ａの他端と接続された回動軸１１ｂとからなる。

移動アーム１１は、ステージ３が電子線Ｅの照射位置に向かって移動してきたときに、そのステージ３と電子線検出器７とが接触しないように、回動軸１１ｂの回動によって電子線源６直下の位置に対して電子線検出器７を進退させるものである。

以上のような構成により、電子線源６から直接電子線Ｅを照射されている電子線検出器７が、移動アーム１１によって電子線源６直下の位置に対して退き、その後、ステージ３に載置された試料４が電子線源６から直接電子線Ｅを照射される。また、ステージ３が通過した後に再び電子線検出器７を電子線源６直下の位置に配置する。これによって、電子線検出器７に、試料４と同等の電子線Ｅが照射されることとなるため、電子線検出器７の測定結果から試料４に照射された電子線エネルギーを正確に導き出すことができる。

更に、試料４が電子線源６直下の位置に到達する前に電子線検出器７を配置させることにより、条件通りの電子線出力が出ているか否かを確認することができ、到達した後に電子線検出器７を配置させることにより、試料４に電子線Ｅが照射されている間に条件が変化していないか否かを確認することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、電子線照射システム１においては、アルミに代えてクロムやタングステン等によって導電性遮光膜７ｂ，９ｂを形成してもよい。

また、電子線照射システム１においては、電子線検出器７の検出結果を電子線源６にフィードバックさせることによって電子線Ｅの出射量を制御してもよい。

また、電子線検出器７，９はシリコンフォトダイオードに限定されず、ＣＣＤ素子(この場合は二次元検出も可能)やゲルマニウム、ガリウム砒素、ＣｄＴe、ＣｄＺｎＴｅ等を用いた検出素子であってもよい。

なお、第３の実施形態において、チャンバ２の底面における電子線源６直下の位置に、移動アーム１１に接続させることなく電子線検出器７を配置し、その電子線検出器７の上方をステージ３が通過するような構成としてもよい。このような構成によっても、第３の実施形態に係る電子線照射システム１と同様の効果を得ることができる。

第１の実施形態に係る電子線照射システムの概略構成図である。図１に示された電子線照射システムのステージを上方から見た図である。第２の実施形態に係る電子線照射システムのステージを上方から見た図である。第３の実施形態に係る電子線照射システムのステージを上方から見た図である。

符号の説明

１…電子線照射システム、２…チャンバ、３…ステージ（搬送手段）、４…試料、６…電子線源、７，９…電子線検出器、７ａ，９ａ…検出面、７ｂ，９ｂ…導電性遮光膜、１１…移動アーム（移動手段）。

Claims

電子線を出射する電子線源と、
前記電子線が照射される試料を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記電子線を検出する電子線検出器と、を備え、
前記電子線検出器の検出面は、前記電子線を透過させ且つ光を遮断する導電性遮光膜で覆われ、
前記チャンバは、内部が不活性ガス雰囲気とされ、
前記導電性遮光膜は、前記検出面に対してアルミ蒸着によって厚さ５０ｎｍ以下に形成されると共に、接地電位とされていることを特徴とする電子線照射システム。
前記電子線検出器は、シリコンフォトダイオードであることを特徴とする請求項１記載の電子線照射システム。
前記電子線検出器は、前記電子線源の電子線出射軸線上に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子線照射システム。
前記電子線源の電子線出射軸線と交差する搬送軸線に沿って前記試料を搬送する搬送手段を備え、
前記電子線検出器は、前記搬送軸線上に位置するように前記搬送手段に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子線照射システム。
前記電子線源の電子線出射軸線と交差する搬送軸線に沿って前記試料を搬送する搬送手段を備え、
前記電子線検出器は、前記搬送軸線と交差する方向に沿って並設されるように前記搬送手段に複数配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子線照射システム。
前記電子線源の電子線出射軸線上に対して前記電子線検出器を進退させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電子線照射システム。