JPH03225738A

JPH03225738A - 線状電子ビーム照射方法

Info

Publication number: JPH03225738A
Application number: JP2019857A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Namita; 博光波田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-10-04

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に関し、特に５ｏｉ
ｓ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３〜５１ｍ
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
ることは難しいものである。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、また機械部品の溶接、
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、この様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を提供することにある。

ＣｎＭ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、ランダムに変化するビームを該ビームの長辺方向に周期
的に高速偏向し、かつ偏向の一周期を単位として偏向位置をランダムにオ
フセットしながら照射するものである。

〔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の方
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て理
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屠肉を行
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、特にビーム間において、
ビームの長さに対してビーム強度が急峻に変化すると熱
処理上問題を発生しやすい。

そこで、−周期を単位として傷内装置・ランダムに変化
させ、合成された長いビーム全体をビーム長の方向にラ
ンダムに偏向することろ“艮ソ台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を示す構成図、第２図（ａ）
〜（Ｃ）は本発明に用いるビーム偏向波形を示す図、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。

図において、本発明に係る線状電子ビーム照射装置は電
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ｔｉ−６及び偏向電
源１１と、加速電源９と、バイアス電源１０と、試料台
８とを有している。

電子銃１はカソード２及びウェネルト３からなり、カソ
ード２は、タングステンフィラメントの直熱形とし、そ
のフィラメントの電子放出面は５ｗ　Ｘ　１　ｒｍの矩
形としである。また、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には加速電源９から１５キロボルトの定電圧
が印加され、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、偏向電極６には偏向電源１
１から第２図（Ｃ）に示すようなステップ状の偏向信号
が印加され、試料台８上の試料７に対して電子ビームの
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０本実施例では偏向信号は第２図（ａ）　、
　（ｂ）に示す２つの偏向信号を合成し°な第２図Ｌｃ
　）に示す信号１４を用いた。まず、第２図（ａ）に示
す第一の薄肉信号１２は３つのステップ電圧により構成
されており、各ステップにはそれぞれ、−５００ボルト
、０ボルト、＋５００ボルトとしな、第２図（ｂ）に示
す第二の偏向信号１３は第一の偏向信号１２の一周期を
周期としてその周期内では一定電圧であり、０ボルトを
中心とし、−１００ボルトから＋１００ボルトの範囲内
で各周期ごとにランダムに変化する波形とした。また、
第一の偏向信号１２の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の電圧を変化することによりビーム電流を所
望の電流値に設定する。

上述のような構成により、約１０＋ｍ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
ンペアの電流範囲にわたり、１０市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見かけ上
の長いビームが得られるためである。図において、１５
はある瞬間のビーム強度分布、１６は次の瞬間のビーム
強度分布、１７は見かけ上のビーム強度分布を示す、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。

本実施例では線状のカソードを用いて線状の電子ビーム
を得たが、点状ビームを使った擬似線状ビームを用いて
同様の装置を構成できる。しかし、この場合はカソード
の面積が小さく大電流を得ることが困誼であるため大面
積−括処理にはあまり適さない。

〔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を示す構成図、第２図（ａ）
〜（Ｃ）は本実施例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
す図である。１・・・電子銃　　　　　　２・・・カソード３・・・
ウェネルト　　　　４・・・加速電極５・・・レンズコ
イル　　　６・・・偏向電極７・・・試料　　　　　　
　８・・・試料台９・・・加速電極　　　　　１０・・
・バイアス電源１１・・・偏向電源　　　　　１２・・
・第一の偏向信号１３・・・第二の偏向信号１４・・・合成された偏向信号１５・・・ある瞬間のビーム強度分布１６・・・次の瞬間のビーム強度分布１１・・・見かけ上のビーム強度分布時許出願人日本気株式第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）線状の電子ビームを対称物に照射する際に、ラン
ダムに変化するビームを該ビームの長辺方向に周期的に
高速偏向し、かつ偏向の一周期を単位として偏向位置をランダムにオ
フセットしながら照射することを特徴とする線状電子ビ
ーム照射方法。