JPH03257746A - 線源線状電子ビーム装置用線状カソード - Google Patents
線源線状電子ビーム装置用線状カソードInfo
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- JPH03257746A JPH03257746A JP2055435A JP5543590A JPH03257746A JP H03257746 A JPH03257746 A JP H03257746A JP 2055435 A JP2055435 A JP 2055435A JP 5543590 A JP5543590 A JP 5543590A JP H03257746 A JPH03257746 A JP H03257746A
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
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、ＳＯＩ膜等の半導体膜のアニールまたは機械
部品の溶接２加工等に用いる線源線状電子ビーム装置に
使用する線状カソードに関する。
部品の溶接２加工等に用いる線源線状電子ビーム装置に
使用する線状カソードに関する。
線源線状電子ビーム装置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、処理したい
試料の領域内をできる限り均一に電子ビームにより加熱
できることが望ましい。そのため、従来、均一の電流密
度分布の電子ビームを試料に照射するようにし、その電
子源として、第８図に示すような線状カッ−１〜１を使
用してきた。電子放出面１１から電子を放出し、第９図
のような均一なビーム電流密度の線状電子ビーム１２（
ビーム電流密度は図中の濃淡で示す）を、固定された試
料上に照射し走査させたり（精機学会エネルギビーム分
科会績：エネルギービーム加工（リアライズ社、１．９
８５）ｐ、２６８゜斎藤修−：第５回新機能シンポジウ
ム予稿集（１９８６）ｐ、１４３）、マスクを設はビー
ム走査範囲を限定し試料をステップ及リピート方式で動
かしたりする（波１）他、第３４回応用物理学関連講演
予稿集（１９８７春）第２分冊、ｐ、５４６）方法が取
られてきた。
または機械部品の溶接、加工等を行なう際、処理したい
試料の領域内をできる限り均一に電子ビームにより加熱
できることが望ましい。そのため、従来、均一の電流密
度分布の電子ビームを試料に照射するようにし、その電
子源として、第８図に示すような線状カッ−１〜１を使
用してきた。電子放出面１１から電子を放出し、第９図
のような均一なビーム電流密度の線状電子ビーム１２（
ビーム電流密度は図中の濃淡で示す）を、固定された試
料上に照射し走査させたり（精機学会エネルギビーム分
科会績：エネルギービーム加工（リアライズ社、１．９
８５）ｐ、２６８゜斎藤修−：第５回新機能シンポジウ
ム予稿集（１９８６）ｐ、１４３）、マスクを設はビー
ム走査範囲を限定し試料をステップ及リピート方式で動
かしたりする（波１）他、第３４回応用物理学関連講演
予稿集（１９８７春）第２分冊、ｐ、５４６）方法が取
られてきた。
しかしなから、−ｍに広い領域を処理すると、処理した
領域内の端部は中央部に比べ周囲への熱の流出が多いた
め温度が低くなってしまう。例えば、均一な電流密度を
持った線状電子ビーム１２により試料を処理する場合、
第１０図に示される様に処理する試料面の電子ビーム照
射領域１３内での温度分布は、熱の逃げ１５により温度
の低い領域ができてしまい、アニールされる領域１４の
幅は線状電子ビームの長さよりも短くなることが発明者
らの実験により確かめられている。これでは線状電子ビ
ームの利点を有効に活かしきっていないことになる。
領域内の端部は中央部に比べ周囲への熱の流出が多いた
め温度が低くなってしまう。例えば、均一な電流密度を
持った線状電子ビーム１２により試料を処理する場合、
第１０図に示される様に処理する試料面の電子ビーム照
射領域１３内での温度分布は、熱の逃げ１５により温度
の低い領域ができてしまい、アニールされる領域１４の
幅は線状電子ビームの長さよりも短くなることが発明者
らの実験により確かめられている。これでは線状電子ビ
ームの利点を有効に活かしきっていないことになる。
本発明の目的は、このような問題を解決し、電子ビーム
照射領域のほぼ全体をむらなく均一にアニールできる線
状電子ビームを形成する線源線状電子ビーム用線状カソ
ードを提供することにある。
照射領域のほぼ全体をむらなく均一にアニールできる線
状電子ビームを形成する線源線状電子ビーム用線状カソ
ードを提供することにある。
本発明の線源線状電子ビーム装置用線状カソードは、電
子放出面の厚さが長手方向両端部より中央部の方が厚い
ことを特徴とする。また、線状カソードの電子放出面の
長手方向両端が中央部より広くなっていることを特徴と
する。
子放出面の厚さが長手方向両端部より中央部の方が厚い
ことを特徴とする。また、線状カソードの電子放出面の
長手方向両端が中央部より広くなっていることを特徴と
する。
一般に高温金属よりの熱電子の放出電流密度はすべての
金属について次式で表される。
金属について次式で表される。
Ｊｔｈ−Ａｅ Ｔ２ｅ ｘ ｐ （−φ／ｋＴ）ここで
、Ａｅ：熱電子放出定数、Ｔ：金属の温度、φ：金金属
仕事関数、ｋ：ボルツマン定数である（電子・イオンビ
ームハンドブック、日刊工業新聞社、第２版、ｐ、１１
５より）。Ａｅとφは金属の表面状態や種類で決まるの
で、放出電流密度は実質的に金属の温度で決まるものと
考えられる。
、Ａｅ：熱電子放出定数、Ｔ：金属の温度、φ：金金属
仕事関数、ｋ：ボルツマン定数である（電子・イオンビ
ームハンドブック、日刊工業新聞社、第２版、ｐ、１１
５より）。Ａｅとφは金属の表面状態や種類で決まるの
で、放出電流密度は実質的に金属の温度で決まるものと
考えられる。
本発明の請求項第１項の線状カソードによれば、第１図
に示すように、電子放出面１１の厚さが長手方向両端部
より中央部の方が厚い。直熱型カソードにおいてその加
熱源はカソードを流れる電流であるため、カソードの抵
抗によってその発熱量が決まり、電流が一定ならば抵抗
に比例する。抵抗は導体の断面積に反比例するので、結
局、発熱量はカソードの断面積に反比例することになる
。従って、特許請求範囲の第一項の線状カソードは両端
の放出電流密度が高く、中央部の放出電流密度が低くな
る。
に示すように、電子放出面１１の厚さが長手方向両端部
より中央部の方が厚い。直熱型カソードにおいてその加
熱源はカソードを流れる電流であるため、カソードの抵
抗によってその発熱量が決まり、電流が一定ならば抵抗
に比例する。抵抗は導体の断面積に反比例するので、結
局、発熱量はカソードの断面積に反比例することになる
。従って、特許請求範囲の第一項の線状カソードは両端
の放出電流密度が高く、中央部の放出電流密度が低くな
る。
また、本発明の請求項第２項の線状カソードによれば、
第２図に示すように、電子放出面１１の長手方向両端が
中央部より面積が大きいため、放出電流密度は等しいが
、線状電子ビーム長手方向両端のビーム電流が増す。
第２図に示すように、電子放出面１１の長手方向両端が
中央部より面積が大きいため、放出電流密度は等しいが
、線状電子ビーム長手方向両端のビーム電流が増す。
試料に電子ビームを照射すると、電子ビームを照射され
た領域は電子の持つ運動エネルギーによって加熱され、
温度が融点以上になると試料が溶融する。この際、熱は
試料の温度の低い方に逃げる。そこで、本発明のカソー
ドにより、第４図に示す線状電子ビーム１２のようにビ
ーム長手方向両端のビーム電流密度を高くしたり、また
は、第５図に示す線状電子ビーム１２′のようにビーム
電流密度は均一であるが長手方向両端が大きくなるよう
にして熱の逃げ分を両端に補充することによりアニール
幅を線状電子ビームの長さに近づけることができる。
た領域は電子の持つ運動エネルギーによって加熱され、
温度が融点以上になると試料が溶融する。この際、熱は
試料の温度の低い方に逃げる。そこで、本発明のカソー
ドにより、第４図に示す線状電子ビーム１２のようにビ
ーム長手方向両端のビーム電流密度を高くしたり、また
は、第５図に示す線状電子ビーム１２′のようにビーム
電流密度は均一であるが長手方向両端が大きくなるよう
にして熱の逃げ分を両端に補充することによりアニール
幅を線状電子ビームの長さに近づけることができる。
第１図は本発明の第１の実施例の線状カソードの斜視図
を示す。電子放出面１１の厚さは長手方向両端より中央
部のほうが厚くなっている。
を示す。電子放出面１１の厚さは長手方向両端より中央
部のほうが厚くなっている。
第２図は本発明の第２の実施例の線状カソードの斜視図
を示す。電子放出面１１の長手方向両端は中央部より幅
か広くなっている。
を示す。電子放出面１１の長手方向両端は中央部より幅
か広くなっている。
第３図は本発明による線状カソードを使用した線源線状
電子ビーム装置の概略構成図を示す。真空容器１０内の
線状カソード１とウェーネルト電極２と陽極３から構成
される電子銃から出射された電子ビーム４は、レンズ５
によって試料７上に線状電子ビームとして結像される。
電子ビーム装置の概略構成図を示す。真空容器１０内の
線状カソード１とウェーネルト電極２と陽極３から構成
される電子銃から出射された電子ビーム４は、レンズ５
によって試料７上に線状電子ビームとして結像される。
結像された線状電子ビームは偏向器６によって試料７上
を走査する。試料７は試料ホルダ８にセットされ、試料
加熱し−タ９等の手段によって例えば約６００℃に予備
加熱される。
を走査する。試料７は試料ホルダ８にセットされ、試料
加熱し−タ９等の手段によって例えば約６００℃に予備
加熱される。
第４図は本発明の第１の実施例による線状カソードによ
って放出される線状電子ビームの形状で、ビーム長手方
向両端のビーム電流密度が高い線状ビームを形成する。
って放出される線状電子ビームの形状で、ビーム長手方
向両端のビーム電流密度が高い線状ビームを形成する。
第５図は本発明の第２の実施例による線状カソードによ
って放出される線状電子ビームの形状で、ビーム電流密
度は均一ながら、両端が幅広の線状ビームを形成する。
って放出される線状電子ビームの形状で、ビーム電流密
度は均一ながら、両端が幅広の線状ビームを形成する。
以上述べたとおり、本発明の線状カソードによれば、ビ
ーム長手方向両端のビーム電流密度が高い線状ビームや
、ビーム電流密度は均一ながら、両端の幅広の線状ビー
ムを形成することができ、第６図と第７図に示すように
電子ビーム照射領域１３の両端からの熱の逃げ分を補充
し、アニール領域１４の幅を線状電子ビーム１２の長さ
とほぼ同じにできる。
ーム長手方向両端のビーム電流密度が高い線状ビームや
、ビーム電流密度は均一ながら、両端の幅広の線状ビー
ムを形成することができ、第６図と第７図に示すように
電子ビーム照射領域１３の両端からの熱の逃げ分を補充
し、アニール領域１４の幅を線状電子ビーム１２の長さ
とほぼ同じにできる。
第１図は本発明の第１の実施例の線状カソードの斜視図
、第２図は本発明の第２の実施例の線状カソードの斜視
図、第３図は本発明による線状カソードを使用した線源
線状電子ビーム装置の概略構成図、第４図は本発明の第
１の実施例の線状カソードによって放出される線状電子
ビームの形状を示す図、第５図は本発明の第２の実施例
の線状カソードによって放出される線状電子ビームの形
状を示す図、第６図は第４図に対応した線状電子ビーム
による試料のアニール状態を示した図、第７図は第５図
に対応した線状電子ビームによる試料のアニ・−ル状態
を示した図、第８図は従来の線状カソードの斜視図、第
９図は従来の線状電子ビームの形状を示す図、第１０図
は従来の線状電子ビームによる試料のアニール状態を示
した図である。 １・・・線状カソード、２・・・ウェネルト電極、３・
・・陽極、４・・・電子ビーム、５・・・レンズ、６・
・・偏向器、７・・・試料、８・・・試料ホルダ、９・
・・試料加熱ヒータ、１０・・・真空容器、１１・・・
電子放出面、１２．１２′・・・線状電子ビーム、］３
・・・電子ビーム照射領域、１４・・・アニール領域、
１５・・・熱の逃け。
、第２図は本発明の第２の実施例の線状カソードの斜視
図、第３図は本発明による線状カソードを使用した線源
線状電子ビーム装置の概略構成図、第４図は本発明の第
１の実施例の線状カソードによって放出される線状電子
ビームの形状を示す図、第５図は本発明の第２の実施例
の線状カソードによって放出される線状電子ビームの形
状を示す図、第６図は第４図に対応した線状電子ビーム
による試料のアニール状態を示した図、第７図は第５図
に対応した線状電子ビームによる試料のアニ・−ル状態
を示した図、第８図は従来の線状カソードの斜視図、第
９図は従来の線状電子ビームの形状を示す図、第１０図
は従来の線状電子ビームによる試料のアニール状態を示
した図である。 １・・・線状カソード、２・・・ウェネルト電極、３・
・・陽極、４・・・電子ビーム、５・・・レンズ、６・
・・偏向器、７・・・試料、８・・・試料ホルダ、９・
・・試料加熱ヒータ、１０・・・真空容器、１１・・・
電子放出面、１２．１２′・・・線状電子ビーム、］３
・・・電子ビーム照射領域、１４・・・アニール領域、
１５・・・熱の逃け。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子放出面の厚さが長手方向両端部より中央部の方
が厚いことを特徴とする線源線状電子ビーム装置用線状
カソード。 ２、電子放出面の長手方向両端が中央部より広くなつて
いることを特徴とする線源線状電子ビーム装置用線状カ
ソード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055435A JPH03257746A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 線源線状電子ビーム装置用線状カソード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055435A JPH03257746A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 線源線状電子ビーム装置用線状カソード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257746A true JPH03257746A (ja) | 1991-11-18 |
Family
ID=12998514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2055435A Pending JPH03257746A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 線源線状電子ビーム装置用線状カソード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257746A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152645A (ja) * | 2009-04-06 | 2009-07-09 | Canon Inc | 電子ビーム照明装置、および該照明装置を用いた電子ビーム露光装置 |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2055435A patent/JPH03257746A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152645A (ja) * | 2009-04-06 | 2009-07-09 | Canon Inc | 電子ビーム照明装置、および該照明装置を用いた電子ビーム露光装置 |
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