JPH03112043A - 線状電子ビーム照射方法とその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は線状電子ビームの照射方法と装置に関し、特に
ＳＯＩ膜等の半導体膜のアニールまたは機械部品の溶接
、加工等に用いる線状電子ビームの照射方法及びその装
置に関する。

〔従来の技術〕

電子ビームを用いて半導体膜のアニールまたは機械部品
の溶接、加工等を行なう際、線状の電子ビームを用いる
方が点状電子ビームに比べ短時間の処理で済ませること
ができて有利である。従来、この種の線状電子ビームを
得る技術としては、線状のカソードを用いる方法または
点状カソードを用いて点状ビームを一方向に高速走査す
ることにより線状の加熱領域を得る方法が用いられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の線状電子ビームを得る技術では、線状の
カソードを用いた場合には、ビームの長さが３〜５ｍ程
度までは比較的均一なビーム強度分布を得ることが可能
であるが、それ以上の長さを有する均一なビームを得る
ことは難しいという欠点がある。したがって、５ｆｉ以
上の幅の領域を処理する場合、従来の技術ではビームを
複数回重ね合わせて走査する必要があり、この重ね合わ
せ領域において半導体膜の膜質劣化、また８！械部品の
溶接、加工の不均一等の問題が生じる。また点状カソー
ドを用いて点状ビームを高速走査する方法の場合には、
大きなビーム電流を得ることが困難であり、大面積処理
には適さないという欠点がある。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解決し、従
来より長くしかも強度が均一な線状電子ビームを安定に
得る線状電子ビーム照射方法及びその装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明に係る線状電子ビーム
照射方法においては、線状の電子ビームを対称物に照射
する際に、該線状ビームをそのビーム長辺方向に定周期
で間欠的に高速偏向させ、かつ、その定周期で間欠的な
偏向位置を偏向の各周期において異ならせて照射するも
のである。

また、本発明に係る線状電子ビーム照射装置においては
、線状の電子ビームを発生するｍ構と、該線状電子ビー
ムをそのビーム長辺方向に定周期で間欠的に高速偏向さ
せ、かつ、その定周期で間欠的な偏向位置を偏向の各周
期において異なるようにビームの偏向を行わせるビーム
偏向手段とを具備するものである。

〔作用〕

線状のカソードから取り出した電子を加速し、収差を減
少させるため比較的大口径の電子光学系を用いて集束す
ることにより、カソードの像を試料面上に投影できるこ
とが実験により確認された。

したがって、この線状の電子ビームをビームの長辺方向
に高速走査することにより、見かけ上、本来のビーム長
より長い線状電子ビームを得ることが可能である。ビー
ム強度は長辺方向各点でのビームの滞在確率に比例する
ので、ビーム長辺方向に高速走査しない場合に均一なビ
ーム強度分布であれば、ビーム長分ずつ長辺方向にずら
せ、各ステップにおける滞在時間が等しいようなステッ
プ状の波形をビーム偏向波形として用いることによりビ
ーム長辺方向に従来より長く、しかも均一な強度分布の
線状ビームを得ることができる。しかし、実際にはビー
ム強度分布は長辺方向においモ理想的な矩形分布ではな
く、長辺方向の両端において裾を引くような分布となっ
ている。したがって、ビーム長分ずつ長辺方向にずらせ
た偏向波形によりビーム偏向を行なっても合成された見
かけ上のビーム強度分布は、ビーム間においてビーム強
度が低下し、均一な強度分布の線状ビームを得ることが
できない、そこで、偏向波の各ステップにおける電圧値
をステップ電圧以内でランダムに変化させ、各ステップ
におけるビームの照射位置をビームのステップ移動範囲
内で変化させることにより、合成されたビーム強度分布
のビーム間におけるビーム強度変化を少なくすることが
できる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は本発明に
用いるビーム偏向波形を示した図、第３図は本実施例に
より得られるビーム強度分布を示すグラフである。

図において、本実施例は電子銃１を構成するカソード２
及びウェネルト３と、加速電極４と、レンズコイル５と
、偏向ｑ４極６と、試料７を載置する試料台８と、加速
電源９と、バイアス電源１０と、偏向電源１１とを有し
ている。

電子銃１は線状のカソード２及びウェネルト３を存する
。カソード２はタングステンフィラメントの直熱形とし
た。フィラメントの電子放出面は５１１１１×ＩＩｎ＋
の矩形とした。ウェネルト３は、カソード２を包囲する
ような形状となっている。加速電極４として比較的大口
径のものを用い、該電極４には加速電源９から１５キロ
ボルトの定電圧が印加され、カソード２から放射される
線状の電子ビームを加速する。レンズコイル５は電子ビ
ームの集束を行なうもので、比較的大口径のものを用い
る。１向電極６には偏向電源１１から第２図に示すよう
なステップ状の波形をもつビーム偏向信号１２が印加さ
れ、試料台８上の試料７に対して線状電子ビームの走査
を行ない、見かけ上長い電子ビームを試料上で得るため
に用いる４本実施例では印加電圧は３ステツプとし、各
ステップはそれぞれ、−５００ボルト、０ボルト、＋５
００ボルトを中心電圧とし、ステラグミ圧内でランダム
に変化するようにした。また、各ステップ電圧の印加時
間は０．３マイクロ秒とした。バイアス電源１０は０〜
１０００ボルトまで連続可変可能な安定化電源とし、こ
のバイアス電源１０の電圧を変化させることによりビー
ム電流を所望の電流値に設定する。

本発明においては、線状のカソード２から放射された線
状電子ビームを、加速！４極４及びレンズコイル５から
なる比較的大口径の電子光学系を用いて集束させ、偏向
電極６に第２図のようなステップ状の偏向信号１２を印
加することにより、集束された線状の電子ビームをその
ビーム長辺方向に定周期で間欠的に高速偏向させ、かつ
、その定周期で間欠的な偏向位置を偏向の各周期におい
て異ならせて照射する。第３図に示すように、ビーム強
度分布は長辺方向において理想的な矩形分布ではなく、
１３．１４で示すように長辺方向の両端において裾を引
くような分布となっている。そこで、漏向波の各ステッ
プにおける電圧値をステップ電圧以内でランダムに変化
させ、各ステップにおけるビームの照射位置を変化させ
る。すなわち、第３図に示すように、点線で示すビーム
強度分布１３をもつビームで照射を行い、次にそのビー
ムの照射位置を１点鎖線で示す位置にずらせて照射を行
う、ある瞬間のビーム強度分布１３と次の瞬間のビーム
強度分布１４とは同一であり、ビームの照射位置をずら
せることにより、合成された見かけ上のビーム強度分布
１５のビーム間におけるビーム強度変化を少なくするこ
とができる。

本発明によれば、約１０ａｎの長さを有する線状電子ビ
ームを５〜３０ミリアンペアのビーム電流範囲で安定し
て得ることができる。また、そのビーム強度分布をファ
ラデーケージで測定した結果、５〜３０ミリアンペアの
ｔ流範囲にわたり、１０ｍｍのビーム長内での強度変化
は±５％以内とすることができる。これは、第３図に示
すように、長辺方向のビーム偏向により合成された見か
け上長いビームが得られるためである。

本構成の装置により試料の処理を行なうには、試料をビ
ームの長辺方向と直角な方向に移動させるか、あるいは
ビームをその長辺方向と直角な方向に偏向することによ
゛り試料上の帯状の領域を加熱処理できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、従来より長く、し
かも均一な強度分布の線状電子ビームを安定に得ること
ができ、従って、短時間のアニールで均一な膜質を有す
る半導体膜を得ることができ、また短時間で機械部品の
溶接や加工を行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は本実施例
に用いるビーム閣内波形を示した図、第３図は本実施例
により得られるビーム強度分布を示す図である。 １・・・電子銃　　　　　　２・・・カソード３・・・
ウェネルト　　　　４・・・加速を極５・・・レンズコ
イル　　　６・・・偏向電極７・・・試料　　　　　　
　８・・・試料台９・・・加速電源　　　　　１０・・
・バイアス電源１１・・・偏向電源　　　　　１２・・
・ビーム偏向信号１３・・・ある瞬間のビーム強度分布 １４・・・次の瞬間のビーム強度分布 １５・・・合成された見かけ上のビーム強度分布時 許

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線状の電子ビームを対称物に照射する際に、該線
   状ビームをそのビーム長辺方向に定周期で間欠的に高速
   偏向させ、かつ、その定周期で間欠的な偏向位置を偏向
   の各周期において異ならせて照射することを特徴とする
   線状電子ビーム照射方法。
2. （２）線状の電子ビームを発生する機構と、該線状電子
   ビームをそのビーム長辺方向に定周期で間欠的に高速偏
   向させ、かつ、その定周期で間欠的な偏向位置を偏向の
   各周期において異なるようにビームの偏向を行わせるビ
   ーム偏向手段とを具備することを特徴とした線状電子ビ
   ーム照射装置。